JPH06102424B2 - 導管点検走行装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は導管点検走行装置に係り、特に、都市ガス用配
管等の如く、地中等に埋設され、しかも、急激な曲が
り、分岐が多く、かつ、比較的管径の小さい配管内を点
検するに好適な導管点検走行装置に関する。

【従来の技術】

配管内を移動して内部を点検する装置に関しては、種々
提案されており、例えば特開昭53-120589号公報に示さ
れるような検査装置がある。 この検査装置は、配管内を移動しながら検出センサによ
り内面検査を行うものであるが、装置自体には移動能力
を持たず、検出センサを圧力流体により圧送するもので
あるため、圧力流体の供給装置と供給した圧力流体の回
収装置が必要であり、しかも、検出センサの挿入口が限
られる閉塞管での使用が困難である。また、別例とし
て、特開昭47-10042号公報に示されるようなパイプライ
ンクローラがある。このパイプラインクローラは、パイ
プライン内部を自己推進する機能を持つが、機構が複雑
なため、管径が100mmφ以下の小口径管の検査や急激な
曲がり、分岐の多い配管内に適用することは非常に難し
い。この他の例としては、特開昭53-107058号公報に示
される関節腕付自己推進車両、あるいは特開昭53-12399
1号公報に示される管内移動装置などがある。

【発明が解決しようとする課題】

これらは、いずれも配管内のわずかな直径の変化、わん
曲に適応できるような移動機能を持つが、走行車の姿勢
制御能力がないため、都市ガス配管等に用いられるＴ字
型分岐管や直角に曲がったエルボ等を有する小口径管内
では、走行装置の導管継手部の段差への落ち込み、ひっ
かかりがあり、特定の走行姿勢以外での走行が難しく、
導管点検走行装置には適用できない。 本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、配管内に段差、エルボ等の曲がり、分岐等
があっても走行可能で、しかも、比較的管径が小さいも
のであっても走行点検できる導管点検走行装置を提供す
るにある。

【課題を解決するための手段】

本発明は駆動モータ、該駆動モータにより駆動されて回
転走行する無限軌導、該無限軌導が回転走行することに
伴う前進、あるいは後退走行時に導管内を点検する点検
装置から形成する第１走行車と、該第１走行車の動力に
より回転走行する無限軌導、該無限軌導を管内壁に押し
付けるためにばね支持された車輪で形成された押付機構
から形成する第２走行車とから先頭走行車を構成すると
共に、該先頭走行車と同様に後尾走行車を構成し、か
つ、これら両走行車を管中心軸回りに旋回させる旋回装
置で連結し、第１走行車、第２走行車、及び旋回装置間
の連結装置は、前記先頭走行車、及び後尾走行車の両走
行車とも、それぞれ首振り可能に構成されていることに
より、初期の目的を達成するようになしたものである。

【作用】

上記構成とすることにより、走行車を旋回させて進行方
向を転換できるので、ステアリング機構が不要となり、
走行車の構造を小型、簡略化できるので比較的管径が小
さいものであっても走行点検できると共に、２つの走行
車が管内走行力を持つので、配管内に段差、エルボ等の
曲がり、分岐等があっても走行可能となる。

【実施例】

以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 第１図、及び第２図に本発明の導管点検走行装置の一実
施例を示す。 該図の如く、本実施例の導管点検走行装置は、先頭走行
車10と後尾走行車20、及びこれら両走行車を連結し、か
つ、旋回させる旋回装置30とから概略構成される。 先頭走行車10は先頭車駆動モータ11を搭載している第１
走行車12と、無限軌導13Bを管内壁に押し付ける押付機
構14、及び押付機構14を管内壁から解放する走行車旋回
補助モータ15を搭載している第２走行車16とから形成さ
れる。この先頭走行車10は、先頭車駆動モータ11を動力
とした二基の無限軌導13A、13Bの回転により走行するも
ので、二基の無限軌導13A、13Bは、先頭車駆動モータ11
の動力を伝達する連結装置17Aにより連結されている。
この連結装置17Aは、二基の無限軌導13A、13Bを互いに
首振り可能に支持し、管内壁の段差、凹凸に追従できる
構造となっている。また、無限軌導13A、13Bによる走行
には、無限軌導と配管内壁との摩擦力が必要であり、こ
の摩擦力を得るために、無限軌導13Bを管内壁に押し付
ける押付機構14を備えているもので、この押付機構14
は、適当な力で管内壁を押し付けると同時に、管内壁の
段差、凹凸に追従しながら走行できることが必要で、例
えば、本実施例ではばね支持された車輪等が使用されて
いる。 一方、先頭走行車10の旋回時には、旋回しやすくするた
め、前記押付機構14を管内壁から解放させる必要があ
る。このため、先頭車旋回補助モータ15を用いて押付機
構14の引っ込みと旋回補助輪18の押し出しを行い、装置
の形態を変えて旋回を容易にしている。また、先頭走行
車10と旋回装置30は連結装置17Bにより連結され、先頭
走行車10は旋回装置30に対して任意の方向に首を振るこ
とができるため、曲がり、分岐方向に入り込むことがで
きると共に、先頭走行車10の首振り角度は先頭車姿勢検
出センサ19により検出し、この姿勢検出データを地上の
制御装置に伝送することができるようになっている。 一方、後尾走行車20は、基本的構造、機能は先頭走行車
10と同一であり、後尾車駆動モータ21を搭載している第
１走行車22と、無限軌導23Bを管内壁に押し付ける押付
機構24、及び押付機構24を管内壁から解放する後尾車旋
回補助モータ25、旋回を助ける旋回補助輪28を搭載して
いる第２走行車26とから形成される。この後尾走行車20
も二基の無限軌導23A、23Bの回転により走行するもの
で、旋回装置30に連結装置17Cを介して首振り可能に支
持され、第１走行車22と第２走行車26は連結装置17Dに
より前記と同様に支持されている。そして、後尾走行車
20の首振り角度は、後尾車姿勢検出センサ29により検出
し、この姿勢検出データを地上の制御装置に伝送するよ
うになっており、後尾走行車20には、制御装置と導管点
検走行装置間の送信、送電用ケーブル１の接続部を備え
ている。 次に、旋回装置30は、走行車旋回用モータ31の駆動力に
より前記先頭走行車10、あるいは後尾走行車20を旋回さ
せるように形成されている。そして、両走行車の旋回角
度は、旋回角度検出センサ32で検出し、この旋回角度デ
ータを制御装置に伝送するようにしている。上記旋回角
度検出センサ32としては、例えばポテンショメータやエ
ンコーダー等を用いている。また、導管点検走行装置走
行時の姿勢は、走行姿勢検出センサ33により検出し、水
平レベルに対する配管の勾配状態、又は導管点検走行装
置自身の走行時の傾きを検出するようにしている。この
走行姿勢検出センサ33には、例えば、傾斜計、ジャイ
ロ、水銀スイッチ等を用いている。そして、先頭走行車
10、及び後尾走行車20の第１走行車12、及び22には、管
内を点検する管内点検センサS₆₀を備えており、この管
内点検センサS₆₀は、超音波等を用いた板厚計測センサ
等からなる。 第３図に上述した導管点検走行装置を配管内に配置した
状態を示す。配管内を移動するためには、管内の障害
物、曲がり、分岐等を検出しなから走行しなければなら
ない。そのため、先頭走行車10と後尾走行車20には、例
えば、導管中心軸方向障害物検出センサS₁₀,S₅₀、及び
導管内半径方向の曲がり、分岐検出用の障害物検出セン
サS₁₁,S₅₁をそれぞれ具備し、管内の障害物、曲がり、
分岐を検知することができるようになっている。尚、こ
れらの障害物検出センサには、例えば非接触式の光セン
サ、又は超音波センサ等が使用される。 そして、この導管点検走行装置は、第４図に示す如く、
送信、送電用ケーブル１を介して地上に設置されている
制御装置40に接続されている。送信、送電用ケーブル１
は、途中に設置されているケーブル送り出しモータ51に
より回転させられるケーブル送り出しローラ52とケーブ
ルドラム53とから成るケーブル送り出し装置50により送
り出されるようになっており、更に、ケーブル送り出し
ローラ52付近には、走行距離検出センサ54があり、これ
により、導管点検走行装置の走行距離を検出するように
なっている。尚、41は制御装置の表示画面、42はキーボ
ードである。 従って、導管点検走行装置は、制御装置40からの指令に
より配管60内を前進、後退の移動、及び旋回運動を行う
と共に、この際には、配管60内の曲り61、分岐62等の状
況に適応して配管60内の走行、及び点検を行い、走行距
離、管内の曲り、分岐情報を管壁の肉厚測定等の点検情
報とともに、地上の制御装置40に伝送して配管60内の点
検を行うものである。 第５図は上述した導管点検走行装置の制御システムを示
すもので、該図の如く、導管点検走行装置は、上述もし
たように、先頭車、及び後尾車駆動モータ11,21、走行
車旋回用モータ31、先頭車、及び後尾車旋回補助モータ
15,25、管内点検センサS₆₀、先頭車、及び後尾車障害物
検出センサS₁₀,S₁₁,S₅₀,S₅₁、先頭車、及び後尾車姿勢
検出センサ19,29、走行姿勢検出センサ33、旋回角度検
出センサ32を備えており、各センサにより検出された管
内状況情報は、管内点検データと共に送信、送電用ケー
ブル１を通じてホストコンピュータ45で処理される。そ
して、ホストコンピュータ45は、障害物は検出、曲りの
検出、姿勢の傾き等の管内状況に適応した導管点検走行
装置の動作の指示を行い、DCM制御ボード44を介して、
各駆動モータを操作する。また、導管点検走行装置の走
行と同時にケーブル送り出し装置50の運転が必要である
が、これも、管内状況に応じてホストコンピュータ45を
用いて制御する。ケーブル１の送り出しは、ケーブル送
り出しモータ51により行い、ケーブル１の送り出しと同
時に、ケーブル１の送り量を走行距離検出センサ54によ
り検出するようにしている。また、これらの管内状況、
及び管内点検データは表示画面41に表示され、導管点検
走行装置の動作命令はキーボード42から入力することが
できる。 このような本実施例によれば、先頭、及び後尾走行車を
旋回して進行方向を転換できるので、ステアリング機構
が不要で、走行車の構造を小型で、かつ、簡略化でき、
特に、都市ガス用配管等に用いられる段付のＴ字型分岐
管や直角に曲ったエルボを含む直径50mmφ〜80mmφの小
型管内を走行、点検できる。また、走行車を旋回して管
内状況を検知できるので、管内状況の検出、点検センサ
の装備数を多くしなくても良いし、走行車を旋回して進
行方向を転換するので、旋回角度から配管布設状況を検
知できマツピングできる。差に、先頭走行車、及び後尾
走行車の二組の走行車が管内走行力を持つので、管の曲
り、分岐における管内壁の段差等においても走行力を失
なわず、高い牽引力を得ることができる等種々の効果が
ある。 第６図に本発明の導管点検走行装置の他の実施例を示
す。 該図の導管点検走行装置100は、前進、後退のための駆
動走行車である先頭走行車10、及び後尾走行車20と、こ
の両走行車10、及び20を連結装置61A,61Bを介して連結
し、任意の１つの走行車を導管中心軸の回りに旋回させ
る駆動機能を持つ旋回装置30より構成される。上記先頭
走行車10、及び後尾走行車20はそれぞれ１つの無限軌導
で走行し、各々に駆動モータ、旋回補助モータを備えて
おり、無限軌導を管壁に押し付ける押付機構14,24を有
している。更に、先頭走行車10と後尾走行車20は、例え
ば、導管中心軸方向障害物検出センサS₁₀,S₅₀及び導管
内半径方向の曲り、分岐検出用の障害物検出センサS₁₁,
S₅₁をそれぞれ具備し、管内の障害物、曲り、分岐を検
出できるようになっている。これらの障害物センサに
は、例えば、非接触式の光センサ、又は超音波センサ等
が使用される。尚、旋回装置30の構成は上記実施例と全
く同様である。 次に、本実施例の導管点検走行装置100による管内の走
行例について第７図〜第10図を用いて説明する。 導管点検走行装置100は、直管走行時には先頭走行車1
0、及び後尾走行車20の両方の無限軌導の回転により走
行している。第７図は導管点検走行装置100が走行中に
前進方向に障害物を検知し、直進走行を停止した状態を
示す。第８図は前進方向に障害物を検知した導管点検走
行装置100が、障害物が曲り、分岐、及び閉塞のいずれ
のパターンに一致するか判別を行うため、先頭走行車10
を旋回装置30により旋回している状態を示す。この時、
先頭走行車10の押付機構14は、先頭走行車10が旋回し易
い様に解放し、後尾走行車20の押付機構24は、後尾走行
車20が旋回装置30の駆動により回転しない様、管内壁に
固定されている、先頭走行車10の旋回により導管半径方
向の障害物検出センサS₁₁が１回転し、曲りの位置、方
向が判別されると、先頭走行車10は最も曲りを通過し易
い姿勢に制御されて旋回を停止する。第９図は先頭走行
車10の姿勢制御が完了し、後尾走行車20が旋回装置30に
よって先頭走行車10と同じ姿勢に制御されている状態を
示す。この状態では、先頭走行車10の押付機構14は管内
壁に固定され、また、後尾走行車20の押付機構24は管内
壁から解放されており、後尾走行車20の旋回が可能であ
る。第10図は導管点検走行装置100の走行姿勢制御が完
了し、曲り部を通過している状態を示す。先頭走行車10
が曲り管を通過する場合には、配管継手部分での段差の
乗り越え、曲りの追従を良くするため、先頭走行車10の
無限軌導と管壁との押付力を弱める必要がある。押付力
を弱めると先頭走行車10の無限軌導の回転による牽引力
は弱まるが、後尾走行車20の走行力によって先頭走行車
10を、曲りに接続する次の管内に押し込むことができ
る。 次に、第11図を用いて第７図〜第10図に示した導管点検
走行装置100の基本走行パターンのフローを説明する。 導管点検走行装置は、導管内へのセッティングの後、ス
タート（起動）を行い導管内壁にそって直進走行を行
う。走行途中、障害物検出センサにより、前方障害物有
無の判断を行い、進行方向に障害物を発見した場合（YE
Sの場合）には走行を停止し、旋回装置により先頭車を
旋回する。障害物は、通常、管の曲り、閉塞、及び、異
物等であるが、特に管の曲りの場合は、走行装置の進行
方向を決定するために管の曲り方向を検出し、通過の可
能性を判断する必要がある。この判定方法は、例えば、
進行方向の障害物を検出する障害物検出センサと、これ
と直角方向に取りつけられた管内壁の有無を検出する障
害物検出センサを用いて、先頭走行車の旋回と同時に管
壁のセンシングを行い、管壁の有無、あるいは、走行装
置と管壁との距離の計測によって管の曲り方向を検出す
るものである。曲り方向が検出できない場合（NOの場
合）には、進行方向の障害物が通過できない障害物と判
断して、導管入口への帰還を行う。また、障害物が管の
曲りであり、通過が可能である障害物と判断した場合に
は、先の第７図〜第10図に示した方法により、先頭走行
車、及び後尾走行車を各々最も曲りの通過しやすい姿勢
に旋回させ、姿勢が整った状態で曲りを通過する。この
時、先頭走行車、又は、後尾走行車が、管の曲りにそっ
て走行しているか否かを確認するために、例えば、角度
検出センサ等を用いて、先頭走行車、後尾走行車の姿勢
検出を行うことが考えられる。以上が、進行方向に障害
物を発見した場合のフローである。また、障害物がない
場合においても、通常の直進走行時に、導管の変形等の
原因により走行姿勢が乱れることがあり、これを修正す
る姿勢制御が必要となる。これは、例えば、導管点検走
行装置に固定された管内点検センサによって、導管内周
上の任意の点を点検する場合に行う姿勢制御であり、曲
りを通過する時に行ったと同じ第７図〜第９図の動作に
よって、導管点検走行装置を旋回させることができる。 以上のような実施例でも、その効果は上述した実施例と
同様なものを得ることができる。 尚、上述した実施例では、単数、又は複数の無限軌導を
用いて説明したが、これに代えて単数、又は複数の車輪
により構成してもよいし、この走行車輪内に管壁の肉厚
測定等の点検、測定用センサを搭載してもよい。また、
管内点検用センサだけを一つにまとめた車両を単数、あ
るいは複数の走行車両を先頭走行車、又は後尾走行車と
してもよい。 〔発明の効果〕 以上説明した本発明の導管点検走行装置によれば、駆動
モータ、該駆動モータにより駆動されて回転走行する無
限軌導、該無限軌導が回転走行することに伴う前進、あ
るいは後退走行時に導管内を点検する点検装置から形成
する第１走行車と、該第１走行車の動力により回転走行
する無限軌導、該無限軌導を管内壁に押し付けるために
ばね支持された車輪で形成された押付機構から形成する
第２走行車とから先頭走行車を構成すると共に、該先頭
走行車と同様に後尾走行車を構成し、かつ、これら両走
行車を管中心軸回りに旋回させる旋回装置で連結し、第
１走行車、第２走行車、及び旋回装置間の連結装置は、
前記先頭走行車、及び後尾走行車の両走行車とも、それ
ぞれ首振り可能に構成されているものであるから、走行
車を旋回して進行方向を転換するので、ステアリング機
構が不要となり、走行車の構造を小型、簡略化できるの
で比較的管径が小さいものであっても走行点検できると
共に、２つの走行車が管内走行力を持つので、配管内に
段差、エルボ等の曲り、分岐等があっても走行可能であ
り、比種導管内を点検する装置には非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明は導管点検走行装置の一実施例を示す正
面図、第２図は第１図の側面図、第３図は上記導管点検
走行装置を配管内に設置した状態を示す概略断面図、第
４図は本発明の導管点検走行装置の全体システムを示す
断面図、第５図は第４図の制御システム図、第６図は本
発明の導管点検走行装置の他の例を配管内に設置した状
態を示す概略断面図、第７図，第８図，第９図、及び第
10図は第６図に示した導管点検走行装置の走行状態を示
す断面図、第11図は第６図に示した導管点検走行装置の
基本走行パターンの一例を示すフロー図である。 １……送信，送電用ケーブル、10……先頭走行車、11…
…先頭車駆動モータ、12……先頭走行車の第１走行車、
13A,13B……先頭走行車の無限軌導、14……先頭走行車
の押付機構、15……先頭車旋回補助モータ、16……先頭
走行車の第２の走行車、17A,17B,17C,17D,61A,61B……
連結装置、18……先頭車旋回補助輪、19……先頭車姿勢
検出センサ、20……後尾走行車、21……後尾車駆動モー
タ、22……後尾走行車の第１走行車、23A,23B……後尾
走行車の無限軌導、24……後尾走行車の押付機構、25…
…後尾車旋回補助モータ、26……後尾走行車の第２走行
車、28……後尾車旋回補助輪、29……後尾車姿勢検出セ
ンサ、30……旋回装置、31……走行車旋回用モータ、32
……旋回角度検出センサ、33……走行姿勢検出センサ、
40……制御装置、41……表示画面、42……キーボード、
44……DCM制御ボード、45……ホストコンピュータ、50
……ケーブル送り出し装置、51……ケーブル送り出しモ
ータ、52……ケーブル送り出しローラ、53……ケーブル
ドラム、54……走行距離検出センサ、60……配管、61…
…配管の曲り、62……配管の分岐、100……導管点検走
行装置、S₁₀,S₁₁……先頭車障害物検出センサ、S₅₀,S₅₁
……後尾車障害物検出センサ、S₆₀……管内点検セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 真一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 綿引 誠之 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐久間 保二 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐藤 主税 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−217280（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−153154（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−38187（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−56827（ＪＰ，Ｕ)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータ（11）、該駆動モータ（11）に
   より駆動されて回転走行する無限軌導（13A）、該無限
   軌導（13A）が回転走行することに伴う前進、あるいは
   後退走行時に導管（60）内を点検する点検装置（S₆₀）
   から形成する第１走行車（12）と、該第１走行車（12）
   の動力により回転走行する無限軌導（13B）、該無限軌
   導（13B）を管内壁に押し付けるためにばね支持された
   車輪で形成された押付機構（14）から形成する第２走行
   車（16）とから先頭走行車（10）を構成すると共に、該
   先頭走行車（10）と同様に後尾走行車（20）を構成し、
   かつ、これら両走行車（10、20）を管中心軸回りに旋回
   させる旋回装置（30）で連結し、第１走行車（12、2
   2）、第２走行車（16、26）、及び旋回装置（30）間の
   連結装置（17A、17B、17C、17D、61A、61B）は、前記先
   頭走行車（10）、及び後尾走行車（20）の両走行車と
   も、それぞれ首振り可能に構成されていることを特徴と
   する導管点検走行装置。
2. 【請求項２】前記第２走行車（16、26）には、前記各走
   行車（12、16、22、26）の旋回時に前記押付機構（14、
   24）の車輪の押し付けを開放すると共に、旋回を補助す
   るために設けられている旋回補助輪（18、28）の押し出
   しを行う旋回補助モータ（15、25）を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導管点検走行装
   置。
3. 【請求項３】前記旋回装置（30）には旋回用モータ（3
   1）を備え、該旋回用モータ（31）により連結装置（17
   A、17B、17C、17D、61A、61B）を介して前記先頭走行車
   （10）、及び後尾走行車（20）を旋回させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の導管点検走行装置。
4. 【請求項４】前記第１走行車（11、21）は、導管内軸方
   向の障害物を検出する障害物検出センサ（S₁₀、S₅₀）と
   導管内半径方向の曲がり（61）、分岐（62）を検出する
   障害物検出センサ（S₁₁、S₅₁）を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の導管点検走行装置。
5. 【請求項５】前記障害物検出センサ（S₁₀、S₁₁、S₅₀、S
   ₅₁）として非接触式の光センサ、又は超音波センサを用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の導管
   点検走行装置。
6. 【請求項６】前記走行車（12、16、22、26）は、その首
   振り角度を検出する姿勢検出センサ（19、29）を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項、又は第４
   項記載の導管点検走行装置。
7. 【請求項７】前記旋回装置（30）は、前記走行車（12、
   16、22、26）の旋回角度を検出する旋回角度検出センサ
   （32）と、導管点検走行装置（100）自身の走行時の傾
   きを検出する走行姿勢検出センサ（33）とを備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、又は第３項記
   載の導管点検走行装置。
8. 【請求項８】前記先頭、後尾の各走行車（12、16、22、
   26）と旋回装置（30）は、地上に設置されている制御装
   置（40）とケーブル（１）により接続され、前記制御装
   置（40）により走行車（12、16、22、26）の前進、後
   退、旋回装置（30）の旋回運動の制御を行うことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の導管点検走行装置。
9. 【請求項９】導管（60）の入口近傍に前記ケーブル
   （１）を導管（60）内に送り出すケーブル送り出し装置
   （50）を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項記載の導管点検走行装置。