JPH0547063B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水力発電所に設置されている水圧鉄
管の内面を、遠隔制御によつて点検し得るように
創作した装置に関するものである。

〔従来技術〕

第１０図は、水力発電所の１例として掲水発電
所を模式的に描いた説明図である。上部貯水池６
１と発電所６２とは水圧鉄管１によつて接続され
ている。６３は下部貯水池、６４は変圧器、６５
は送電線である。

上記の水圧鉄管１は、発電所６２の規模や立地
条件によつて差が有るが、一般に直径４〜５メー
トル、長さ数百〜千メートルの巨大設備で、急傾
斜を付して設置されている。こうした事情から、
その内面の検査は非常に困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

現状において、長さ約100メートル程度の水圧
鉄管の点検は、休止時に縄梯子を吊り下げたり、
ゴンドラを吊り下げたりして、作業員の目視検査
で遂行し得るが、それ以上の長さの水圧鉄管にお
いては適当な点検用具の無いこと、並びに、大き
い危険を伴うことの故に、点検を実施されていな
いのが実情である。

この為、数百〜千メートルの水圧鉄管内面を無
人的に点検し得る装置の開発が切望されている。

そこで、適当な台車にテレビカメラを搭載して
この台車を水圧鉄管内に吊り降ろす方法が考えら
れる。

然しながら、次に述べるような技術的困難の為
に、テレビカメラによる水圧鉄管内面の検査は、
未だ実施されていない。

(イ) 数百メートルの長さの電力ケーブルでテレビ
カメラ装置（ズームイン、旋回装置、照明設
備、カラーテレビカメラを含む）に電力を供給
しようとすると、電圧低下の防止の為に太いケ
ーブルが必要となる。太いケーブルは自重が大
であり、該ケーブルを数百メートルも斜面に垂
らすと自重で切断する。また、ワイヤーを補強
材としたケーブルでは総重量、直径が巨大とな
つて、大型大容量のウインチ手段を設置しなけ
ればならないので実用性がない。

(ロ) テレビカメラ搭載台車に発動発電機を搭載し
て電源を供給しようとすると、発電発働機の電
気出力が完全な定電圧性を有しないため、テレ
ビカメラの作動が不安定になり、画質が低下す
るので点検精度が良くない。

(ハ) その上、急傾斜の水圧鉄管内へ台車を吊り降
ろすと、発動発電機の傾斜が許容傾斜角を越
え、燃料油や潤滑油の漏失を招く虞れが大き
い。

(ニ) 水圧鉄管の内面には防蝕の為、塗装を施行し
てあることが多いが、従来の巻上げに使う金属
製ロープではこれらを上下させると、水圧鉄管
内面の下側面を摺動するので塗膜を損傷させる
虞れがある。

(ホ) テレビカメラ、電動回転台等への制御信号、
テレビカメラからの画像信号の伝送には、従来
技術においては多芯ケーブル、同軸ケーブル等
の信号ケーブルを夫々単独または組合わせて使
う。

しかしこれらのケーブルの長さが長くなると
総重量が増加する。このため、電力ケーブルと
同様に自重に対する補強も必要となるので、巻
上げ装置も含めその取扱いが困難となつて来
る。

またすべて無線にて行なおうとすると地中内
の鉄管によりアースされ、誤作動の懸念があ
り、かつ送受信設備が大型となる。

(ヘ) 台車を吊り際ろし、吊り上げて無人的に点検
をしても、どの位置を撮影してているかを計
測、表示することが困難であつた。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、 (i) 吊り降ろし、吊り上げに巨大なウインチ手
段を必要とせず、 (ii) テレビカメラに安定した作動を行わせて良
質の画像を得ることが出来、 (iii) 急傾斜の水圧鉄管に適用しても発動発電機
にトルブルを生じる虞れが無く、 (iv) 遠隔操作によつて水圧鉄管内面をテレビ画
像によつて点検することが出来、点検場所の
位置の表示（距離、角度、溶接線個数）機能
を有し、 (v) 鉄管内面塗膜を損傷する虞れの無い発電所
水圧鉄管の点検装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為に創作した本発明装置
は、 (a) テレビカメラを搭載して水圧鉄管内に吊り降
ろす台車と、 (b) 上記台車の枠組に対して吊持された発動発電
機、並びい該台車に搭載されたバツテリ、及び
コントロールユニツトと、 (c) 上記台車を水圧鉄管内に吊り降ろし、吊り上
げる非金属ロープ、及び該非金属ロープを巻き
取り、巻き出して台車を吊り上げ、吊り降ろし
するウインチ手段と、 (d) 上記ウインチ手段の近傍に設置して使用され
る操作盤と、 (e) 前記台車に搭載されたコントロールユニツト
と前記操作盤との間を接続して、制御信号およ
び画像信号を伝送する信号ケーブルと、 (f) 水圧鉄管の中心線と平行な回転軸の回りに回
動可能なように台車に支承されて、テレビカメ
ラ及び照明装置を搭載したカメラ台と、 (g) 上記カメラ台を回転させる駆動手段、及びそ
の回転角を検出してテレビ画面に表示させる手
段と、 (h) 前記の台車の走行距離を検出する手段、およ
び検出距離をテレビ画面に表示させる手段とを
設け (i) 前記の発動発電機は前記のカメラ台を回転さ
せる駆動手段、及び照明装置に電力を供給する
ものであり、前記のバツテリはコントールユニ
ツト及びテレビカメラに電力を供給するものと
した。

本発明において台車の枠組に対して吊持する
とは、台車の床面よりも上方にに設けた構造物
によつて回動自在に支承し、その自重によつて
自動的に水平を保たしめる意である。

〔作 用〕 上記のように構成した装置によれば、 (A) 台車に搭載した発動発電機によつて、大電力
を消費する照明手段に電力を供給し得るととも
に、 (B) 搭載バツテリの安定した電気的出力によつて
テレビカメラを安定して作動せしめることが出
来、 (C) これによつて、台車に電力ケーブルを接続す
る必要が無く、また、単一の信号ケーブルを用
いることによつて軽量化が図れ、該台車の吊持
に軽量の非金属ロープ（例えば合成樹脂繊維を
用いたロープ）を使用し得るので、ウインチ手
段が小形小容量のもので足り、 (D) 信号ケーブルを介してテレビカメラの操作、
及び映像信号の伝送が可能であるため、安全に
リモートコントロールすることが出来、 (E) 鮮明な映像と、スタート地点からの距離、鉄
管の円周方向のどの地点を撮影しているかを正
確に画面上に示すことが出来るので、水圧鉄管
設備建設時の図面と対比して、不良部分の位置
を判断することが出来、 (F) 非金属ロープを用い得るので水圧鉄管内面の
塗膜を損傷することがない。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る点検装置の１実施例によ
つて水圧鉄管１の内面を点検している状態の概要
的な説明図であり、１ａは水圧鉄管の傾斜部、１
ｂは同じく上方水平部及びコンクリート製導水管
部である。

本実施例の装置は、これを大別して無人作業装
置部分と連結部分と、後方支援装置部分と
から成つている。

上記無人作業装置部分は、水圧鉄管傾斜部１
ａ内に吊り降ろされる台車２と、これに搭載され
た電動ズームレンズ付きのテレビカメラ３と、コ
ントロールユニツト４と、バツテリ５と、発動発
電機６とから成つている。

上記発動発電機６は、第３図、第４図について
後述するように吊持され、常に水平姿勢を保つよ
うになつている。

連結部分は、前記の台車７に取り付けられた
非金属ロープ７と、前記のコントロールユニツト
４に接続された信号ケーブル８とから成つてい
る。

本例の非金属ロープ７は、アラミド繊維製のロ
ープ（商標名ケプラーロープ）、太さ12mmを２本
用いてある。

このように非金属ロープを使用すると、巻上げ
重量を軽減することが出来、しかも水圧鉄管の内
面塗装を傷つける虞れが無い。

前記の信号ケーブル８は、数百メートル分の自
重を吊持するだけの強度を有していないので、図
示の如く、略一定間隔で非金属ロープ７に対して
着脱容易に縛着してある。

前記の後方支援装置部分は、水圧鉄管の上方
水平部１ｂ内に設置され、キヤツプスタン形ウイ
ンチ９と、操作盤１０とから成つている。

９ａはキヤツプスタンウインチの巻取機、９ｂ
は同じく巻上機である。

前記の連結部分は、非金属性の滑車１１に巻
き掛けて巻き取られ、信号ケーブル８は非金属ロ
ープ７から取り外して操作盤１０の付属リールに
巻き取られる。

上記の取り外し、取りつけは作業員によつて行
われるので、信号ケーブル８は必ずしもリールに
巻き取らずに、上方水平部１ｂ内の床上にループ
をなして（所謂とぐろを巻いた状態に）積み重ね
てもよい。

第２図は、前記の無人作業装置部分の正面
図、第３図は同じく側面図である。第４図は作動
中の１例を示す側面図である。

台車２に搭載されたテレビカメラ装置３は、台
車２のマスト２ａに対して着脱可能に取り付けら
れた電動回転台３ａに支承されたカメラ台３ｂに
対して、ライト３ｃとテレビカメラ３ｄとを搭載
した構造である。

上記の回転台３ａは、第３図の如くマスト２ａ
の上端部に取り付けたり、第４図に示す如くマス
ト２ａの中ほどに取り付けたりして、その高さ寸
法Ｈを調節できるようになつている。３_a-1は前
記回転台３ａの回転中心線である。前記テレビカ
メラ３ｄは、上記中心線３_a-1に直角な方向を向
けてセツトしてある。

前記のように高さ寸法Ｈを調節できるようにし
てあるのは、（第１図参照）上記中心線３_a-1を、
水平鉄管傾斜部１ａの中心線１_a-1に合わせるよ
うに調節可能としたものである。

前記の発動発電機６は、第３図に示すように軸
６ａにより、台車２に対して吊持してある。

これにより、第４図に示すように台車２が傾い
ても、発動発電機６は自動的に水平を保つ。

第２図及び第３図に示した２ｂは、台車２の車
輪、２ｃはアウトリガ形の車輪である。その詳細
を第５図に示す。

車輪２ｂは、台車２に固着された車軸２_b-1に
対して、ベアリング２_b-2を介してホイル２_b-3を
回転自在に取り付けた構造である。

一方、アウトリガ２ｃは次のような構造であ
る。

台車２に対し、ピン２_c-2によつて車軸２_c-2が
傾動自在に枢着されている。

上記車軸２_c-2の自由端付近に、ホイル２_c-3が
回転自在に取り付けられている。更に、上記車軸
２_c-2の自由端付近は、台車２に対してシヨツク
アブソーバ２_c-4を介して支承されている。

このようにして、アウトリガ形の車輪２ｃを設
けると、台車２が水圧鉄管の内面上に安定して支
承され、（第１図参照）キヤツプスタン形ウイン
チ９によつて台車２を吊り上げ、吊り降ろす際、
該水圧鉄管傾斜部１ａの中心線１_a-1と平行に真
直に走行し、蛇行が防止される。

第３図中央部の左右（本図において紙面の奥行
方向）に取付けた１対の小型車輪１２は、溶接線
の個数カウンターと回転距離計とを装備したもの
で、詳細を第６図及び第７図に示す。

本発明の如く台車を水圧鉄管内に吊り降ろし
て、遠隔操作しつつテレビカメラによつて点検を
行う場合、テレビ画面に表示されている像が水圧
鉄管内の何処であるかを把握することは、検査項
目として不可欠であるが、数百〜千メートルの長
尺構造物内の台車の位置を正確に検出することは
相当に困難である。

そこで、本実施例は、走行車輪に設けた設行距
離計（機構的には回転数の累算計器）による測定
手段と、走行車輪が水圧鉄管の溶接ビードい乗り
上げ乗り越したときの車軸の変位を検出して溶接
個所の通過回数を計数する手段とを併用した。

走行距離計は0.1メートル単位で精細に距離を
計ることが出来るという長所を有しているが、数
百メートルの長距離を走行するうちには、水圧鉄
管内壁面と車輪外周との滑りが累計されるので、
これを較正しなければ測定値の信頼性が確保でき
ない。

一方、水圧鉄管は、数メートルの鉄管を溶接し
て繋ぎ合わせてあり、溶接個所は正確に測定され
記録されている。従つて、この溶接ビードを物尺
の目盛として利用すると、該目盛の位置は正確で
ズレたりする虞れが無い。しかし目盛が粗くて
（数メートル置き）詳細な位置測定が出来ない。

そこで本実施例は、走行車輪に設けた走行距離
計で細かい目盛の長さ計測を行うと共に、溶接ビ
ード通過回数を算えて上計走行距離計の表示を較
正し得るように構成した。

（第６図、第７図参照）１２ａは硬質ゴム車輪
である。１２ｂはスプリングで、上記の車輪１２
ａを水圧鉄管内面に押しつける作用をする。１２
ｃは溶接線の段差の変位を増幅する為のテコの役
割をするレバーで、段差があると回動し、リミツ
トスイツチ１２ｄを作動させ、コントロールユニ
ツトに段差検出信号が送られる。ただし、管内の
取付物などによつて誤計数しないよう、左右のリ
ミツトスイツチ１２ｄが同時に作動した時のみ検
出信号を発する機能を有している。１２ｅは回転
距離計タイプの計測器で、その検出信号はコント
ロールユニツト４（第２図、第３図）に送られ
る。上記コントロールユニツト４からの信号で後
方支援操作装置である操作盤１０（第１図）のテ
レビ画面（図示省略）に溶接線個数と距離とを表
示する。

この実施例（第１図）の装置によつて、水圧鉄
管１の内面を点検する際は、キヤツプスタン形ウ
インチ９によつて一定速度（3m〜10m/min）で
台車２を吊り降ろし（又は吊り上げ）つつ、操作
盤１０により、信号ケーブル８及びコントロール
ユニツト４を介して、発動発電機６の運転、照明
設備３ｃの点灯、テレビカメラ３ｄの撮像および
ズームアツプ、電動回転台３ａの旋回動作、セン
サ１２による接続線の計数とスタート地点からの
距離計測などを行なわせる。その画像信号はコン
トロールユニツト４から伝送され、前記操作盤１
０に設けられたブラウン管（図示せず）によつて
観察され、記録の為にビデオテープに収録され
る。

点検は水圧鉄管傾斜部１ａの内面を台車が走
行、停止し、この間カメラ部３を回転軸中心３_a-
１の廻りに一定速度で回転させる。必要に応じて
回転を停止させ、ズームアツプをしてより詳細に
検査することも出来る。

第８図はテレビ画像の１例を示し、４１はビー
ドの画像、４２は上記ビードの周辺に発生してい
る点食である。

画面左下の数字43はカメラの回転方向を示し、
この例では真下を向いているため「360゜」が表示
されている。

画面右下の数字44は、水圧鉄管の溶接ビードの
計数値である。本例における前記のビード４１は
上方から35番目のものであり、「No.35」が表示さ
れている。

画面右上の数字45は、スタート点から画面位置
までの距離（本例では185.8メートル）を表わし
ている。

本例においては、画面中央に溶接ビード４１が
差しかかつたときのビード計数表示４４を見て、
作業員が距離計表示４５を補正し得るようになつ
ている。本発明を実施する際、コントロールユニ
ツト４によつて上記の補正を自動的に行わせるこ
とも、公知技術を適用して容易に可能である。

第２図乃至第４図に示したライト３ｃは、常に
テレビカメラ３ｄの視野内を照明する。このライ
ト３ｃは、発動発電機６によつて電力を供給され
るので、台車外から電力を供給する必要が無い。

また、テレビカメラ３ｄはバツテリ５によつて
電力を供給されるので、電源電圧が安定しており
良好な画像が得られる。

本実施例のバツテリ５は密閉型バツテリを用
い、台車２に固定して搭載してある。本発明を実
施する際、密閉型でないバツテリを用いることも
出来るが、この場合は該バツテリを台車の枠組に
吊持することが望ましい。

本実施例においては、第６図に示す如く、水圧
鉄管１の傾斜部１ａの下端付近に安全手段を構築
した。水圧鉄管の下方水平部１ｃ内に、管を仕切
る形に足場用チエーン６１を張り渡すと共に、安
全ネツト及び防炎シート６２でこれを覆い、その
上に古タイヤ６３を並べて取り付けてある。

更に、その上流側に保護風船６４を設けた。こ
のように安全手段を講じておけば、万一、台車２
の搭載物が転落しても、水圧鉄管の下流側に設け
られている水車設備に噛み込まれる虞れが無い。

なお、本実施例においては、図示を省略するが
水圧鉄管１の上方水平部１ｂの前端（下流側）付
近にもバリケードを築いて、器物や人員の転落を
防止して点検を行つた。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る発電所水圧
鉄管の点検装置によれば、 (i) 台車に搭載した機器に対して台車外から電力
を供給する必要が無く、従つてて台車に送電ケ
ーブルを引きずらせる必要が無いので、吊り降
ろし、吊り上げに巨大なウインチ手段を必要と
せず、 (ii) テレビカメラに対してバツテリの電力を供給
するので電源電圧が安定しており、良質の画像
が得られるので高精度の点検が可能であり、 (iii) 急傾斜の水圧鉄管を点検する場合も、傾斜に
起因するトラブル（発電機用発動機の燃料漏
出、潤滑油漏出など）を生じる虞れが無く、 (iv) 遠隔操作可能であるため、多大の労力を要せ
ず (v) 鮮明な映像とスタート地点からの正確な位置
と、カメラの撮像方向の角度とが画面上に表示
されるので安全、容易に正確な点検を行い得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発電所水圧鉄管の点検装
置の１実施例を示し、水圧鉄管を断面して描いた
全体的説明図である。第２図は上記実施例におけ
る無人作業装置部分の正面図、第３図は同じく側
面図、第４図は同じく使用状態における側面図で
ある。第５図は上記実施例の台車の車輪部付近の
部分的断面図である。第６図及び第７図は溶接ビ
ード検出手段の説明図、第８図はテレビ画像の１
例を示す外観図である。第９図は安全手段の説明
図である。第１０図は掲水発電所の模式図であ
る。 １…水圧鉄管、２…台車、２ａ…マスト、２ｂ
…車輪、２ｃ…アウトリガ形の車輪、３…テレビ
カメラ装置、３ａ…電動回転台、３…カメラ台、
３ｃ…ライト、３ｄ…テレビカメラ、４…コント
ロールユニツト、５…バツテリ、６…発動発電
機、６ａ…吊持用の軸、７…非金属ロープ、８…
信号ケーブル、９…キヤツプスタン形ウインチ、
１０…操作盤、１１…滑車、１２…溶接線カウン
タおよび距離計測機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電所の水圧鉄管の内面を検査する装置にお
   いて、 (a) 電動ズームレンズを備えたテレビカメラを搭
   載して水圧鉄管内に吊り降ろす台車と、 (b) 上記台車の枠組に対して吊持された発動発電
   機、並びに、該台車に搭載されたバツテリおよ
   びコントロールユニツトと、 (c) 上記台車を水圧鉄管内に吊り降ろし、吊り上
   げる非金属ロープ、及び該非金属ロープを巻き
   込み、巻き出して台車を吊り上げ、吊り降ろし
   するウインチ手段と、 (d) 上記水圧鉄管の傾斜部外に設定して使用され
   る操作盤と、 (e) 前記台車に搭載されたコントロールユニツト
   と前記操作盤との間を接続して、制御信号およ
   び画像信号を伝送する信号ケーブルと、 (f) 水圧鉄管の中心線と平行な回転軸の回りに回
   動可能なように台車に支承されて、前記のテレ
   ビカメラ及び照明装置を搭載したカメラ台と、 (g) 上記カメラ台を回転させる駆動手段、及びそ
   の回転角を検出してテレビ画面に表示させる手
   段と、 (h) 前記の台車の走行距離を検出する手段、およ
   び検出距離をテレビ画面に表示させる手段とを
   設け、 (i) 前記の発動発電機は前記のカメラ台を回転さ
   せる駆動手段、及び照明装置に電力を供給する
   ものであり、前記のバツテリはコントロールユ
   ニツト及びテレビカメラに電力を供給するもの
   であることを特徴とする発電所水圧鉄管の点検
   装置。 ２ 前記の台車は、側方に張り出したアウトリガ
   形の補助車輪を備えたものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載した発電所水圧鉄
   管の点検装置。 ３ 前記の走行靴離検出手段は、水圧鉄管の内面
   に転触する車輪と、上記の車輪に取り付けられた
   走行距離計と、同車輪の車軸を支承しているレバ
   ーと、上記レバーを台車に対して傾動可能に支承
   しているレバー軸と、該レバーの傾動によつて開
   閉作動するリミツトスイツチとを備えたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の発電所水圧鉄管の点検装置。 ４ 前記の車輪は台車の左右にそれぞれ設けられ
   て、それぞれレバーと、レバー軸と、リミツトス
   イツチとを備えたものであり、かつ、それぞれ設
   けられたリミツトスイツチの両方が同時にレバー
   の傾動を検出したとき、該車輪が水圧鉄管溶接部
   のビードを通過したものとしてビード検出信号を
   発するものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の発電所水圧鉄管の点検装置。 ５ 前記の台車走行距離の表示は、前記走行距離
   計によつて検出されたスタート地点からの距離
   と、前記ビード検出信号の検出回数との双方によ
   つて表わされるものであり、かつ、上記双方のそ
   れぞれをテレビ画面に表示する手段を備えたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載の発電所水圧鉄管の点検装置。