JPH07227752A - 管内走行装置の保持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の構造で十分大きな突張り力を得る。 【構成】 本発明の保持機構１３は、配管１内に挿入さ
れる本体ケーシング２０と、本体ケーシング２０内に中
心線に沿って配設される主シリンダ２１と、主シリンダ
２１のスピンドル２１ａに同心的に取り付けられる略コ
ーン状の主ストッパ２３と、主ストッパ２３の外周側に
放射状に設けられかつ管径方向に往復動しうる副ストッ
パ２４，２４…と、各副ストッパ２４の先端に立設され
た突張りアーム３２と、各副ストッパ２４の先端に搭載
されかつ対応する突張りアーム３２を管内面１ａに押圧
するトグル機構３３とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、管内走行装置の保持
機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントや火力発電
プラント等における各種配管には、研削・溶接等の補修
作業が内面側から施される場合がある。例えば、原子力
プラントの配管溶接部においては、配管の内面側に生じ
た裏波のため供用期間中の検査に支障を来すことから、
かかる裏波を削って配管内面の形状的不連続をなくすこ
とが必要である。ところで、配管の内面に補修等の作業
を施すには、各種作業機器を配管内に挿入し作業箇所ま
で搬送させなければならず、このためには、作業機器を
管内走行装置で牽引することが必要となる。このような
管内走行装置としては、既に各種のものが提案されてお
り、その一つに配管内をゼン動方式で走行するものがあ
る。従来、ゼン動式の管内走行装置は、走行方向前後に
並設した２台の保持機構を前後進シリンダ等の伸縮機構
によって連結して構成されており、一方の保持機構を管
内で位置保持させている間に (すなわち、突張り状態の
間に) 、他方の保持機構を所定ストローク前進させると
いう操作を繰り返して、配管内を間欠的に走行する (た
とえば、特開平 2-60875号公報) 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
管内走行装置の保持機構にあっては、配管内に挿入され
る本体の外周部に押付シリンダを放射状に配設し、これ
ら押付シリンダを作動させることにより管内面に対する
突張り状態を得ているため、必然的に構造が大型化して
しまうという問題がある。即ち、配管内を走行する管内
走行装置としては極めて大きな牽引力が必要となるため
に、その保持機構には、それに見合った十分な突張り力
が要求される。しかし、従来のように押付シリンダを管
径方向 (放射状) に配した構造では、要求に応じた突張
り力を得るには装置が大型化しすぎ、逆に、装置の小型
化を優先すると要求通りの突張り力を得ることができな
くなってしまう。

【０００４】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、その目的は、十分に大きな突張り力を小型の構
造で得ることができる管内走行装置の保持機構を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における管内走行装置の保持機構は、管内に
挿入される本体ケーシングと、この本体ケーシング内に
中心線に沿って配設された主シリンダと、主シリンダの
スピンドルの変位をこれと直交する方向の変位に変換す
る方向転換機構と、上記本体ケーシングにその周方向に
間隔をおいて設けられると共に上記方向転換機構により
管径方向に拡径・縮径される複数の突張りアームと、こ
れら突張りアームを上記管内面に押圧させるトグル機構
とを備えたものである。

【０００６】ここで、上記方向転換機構は、主シリンダ
のスピンドルに同心的に取り付けられる略コーン状の主
ストッパと、この主ストッパの外周側に放射状に設けら
れ管径方向に往復動しうる副ストッパとからなり、上記
突張りアームは、上記副ストッパの先端に立設されてい
ることが好ましい。また、上記主ストッパと副ストッパ
には、互いに噛合しうる階段を形成すると共に、これら
階段を通常は離反させておくための予圧バネを設けるこ
とも好適である。

【０００７】また、本発明は、管軸方向に間隔をおいて
並設された一対の保持機構を互いに管軸方向に沿って延
びる前後進シリンダにより連結してなるものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、管軸方向に沿って延びる主
シリンダのスピンドルの変位を方向転換機構により管径
方向の突張りアームの変位に変換することで、上記主シ
リンダを作動するだけで突張りアームを管内面に接触さ
せることができる。また、突張りアームを管内面に接触
させた後、トグル機構を作動させれば突張りアームを更
に管内面に強く押し付ることができる。このように、管
軸方向に延びる単一の主シリンダによって突張りアーム
を管内面に接触させることで、シリンダを管径方向に配
した構造に比し、構造の簡素化・小型化を図ることがで
きる。しかも、トグル機構によって更に突張りアームを
押圧することで、装置を大型化することなく大きな突張
り力を得ることができる。

【０００９】ここで、上記方向転換機構を、主シリンダ
に同心的な略コーン状の主ストッパと、主ストッパの外
周側に放射状に設けた複数の副ストッパとから構成し、
各副ストッパの先端に突張りアームを立設させれば、構
造の簡素化・小型化を図ることができる。

【００１０】また、主ストッパと副ストッパに、互いに
噛合しうる階段を形成し、これら階段を予圧バネにより
離反させておけば、突張りアームが管内面へ接触した時
に両階段を噛合させ、トグル機構により発生させた突張
り力の反力を打ち消すことができる。

【００１１】また、上述の保持機構を管軸方向に間隔を
おいて並設し、これらを管軸方向に沿って延びる前後進
シリンダで連結すれば、小型の構造のまま非常に大きな
牽引力を得ることができ、小口径管内でも簡単に大重量
機器を牽引できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】まず、図１および図２により本実施例が適
用されるシステム構成について説明する。

【００１４】図１には、配管１内を走行して裏波を研削
する裏波除去システムが示してある。図示するように、
このシステムは、研削作業を行う研削装置２と、この研
削装置２の進行方向後方に球面ジョイント３ (連結手
段) を介して連結される管内走行装置４と、管内走行装
置４の後方に接続されたケーブル・ホース群５とから主
に構成されている。研削装置２は、本体７に図示しない
ＴＶカメラやグラインダ６等を搭載してなり、ＴＶカメ
ラで裏波が確認されるとグラインダ６による研削が開始
されるようになっている。管内走行装置４は、進行方向
前後に並設した第１および第２の管内保持機構１３，１
４を、前後進シリンダ１５および球面ジョイント１６に
よって連結して構成されている。ここで、各管内保持機
構１３，１４の本体ケーシング２０には、周方向に等角
度間隔で複数本の突張りアーム３２が出没自在に設けら
れており、これら突張りアーム３２を突出させて管内面
１ａに押付けることにより、管内面１ａに対して突張っ
た状態 (位置保持状態) が得られるようになっている。
また、第１の管内保持機構１３の前方および第２の管内
保持機構１４の後方には、それぞれ、これを管内面１ａ
に案内するための車輪機構１７，１８が取り付けられて
いる。ケーブル・ホース群５は、上記両装置２，４に搭
載した各種の機器に駆動源を供給するためのもので、管
内走行装置４はこのケーブル・ホース群５を牽引しなが
ら走行することとなる。

【００１５】上記構成のシステムにおいて、裏波を研削
する場合には、まず、管内走行装置４を走行させて研削
装置２を配管１の溶接継手部にまで搬送する。即ち、図
２(i) に示すように、まず、進行方向前方の第１の管内
保持機構１３を突張り状態とし、この状態で、前後進シ
リンダ１５の縮小により後方の第２の管内保持機構１４
を所定ストロークＳ前進させる (図２(ii)) 。その後、
第２の管内保持機構１４を突張り状態とする一方、第１
の管内保持機構１３の突張り状態を解除する (図２(ii
i),(iv)) 。この状態で、更に、前後進シリンダ１５を
伸長させて第１の管内保持機構１３を所定ストロークＳ
前進させ (図２(v))、その後、この保持機構１３を突張
り状態とする (図２(vi)) 。しかる後、以上の操作を繰
り返して、第１および第２の管内保持機構１３，１４を
交互に前進させることにより、管内走行装置４は間欠的
に走行することとなる。

【００１６】管内走行装置４の走行中、研削装置２に搭
載したＴＶカメラは、随時、配管１の内面状況を観察し
ている。いまＴＶカメラにより裏波が確認されると、管
内走行装置４が停止されると同時に、グラインダ６によ
る研削作業が開始される。即ち、図１に矢印Ａで示すよ
うに、グラインダ６を配管１の径方向外方に動かして砥
石８を管内面１ａに軽く接触させ、この状態で、グライ
ンダ６を管軸方向にトラバース (矢印Ｂ) させると共に
周方向に旋回 (矢印Ｃ) させることにより、管内面１ａ
側に隆起した裏波が研削される。こうして、所定の溶接
継手部における裏波が研削されると、再び管内走行装置
４を走行させて、研削装置２を次の溶接継手部へと搬送
する。

【００１７】次に、上記管内走行装置４に適用される管
内保持機構１３，１４の具体例について説明する。な
お、以下では、進行方向前方の管内保持機構１３につい
てのみ説明し、後方の保持機構１４については同様の構
成のため説明を省略する。

【００１８】管内保持機構１３は、図３に示すように、
配管１内に挿入される本体ケーシング２０と、本体ケー
シング２０内の略中央に管軸方向に沿って配設された主
シリンダ２１と、主シリンダ２１のスピンドル２１ａの
変位をこれと直交する方向 (管径方向) の支持ブロック
３１の変位に変換する方向転換機構２２と、支持ブロッ
ク３１に搭載され管内面１ａに接触する突張りアーム３
２と、突張りアーム３２を管内面１ａに押圧するトグル
機構３３とから主に構成されている。

【００１９】本体ケーシング２０は、略十字状の前板２
０ａおよび後板２０ｂを進行方向前後に互いに対向配設
し、これらの前板２０ａおよび後板２０ｂ間を互いに連
結バー２０ｃ (図３(b))によって連結して形成されてお
り、小型・軽量化が図られている。主シリンダ２１は、
底部が後板２０ｂの内側面に取り付けられて、本体ケー
シング２０の中心線に沿って延出されている。方向転換
機構２２は、主シリンダ２１のスピンドル２１ａにこれ
と同心的に取り付けられる略コーン状の主ストッパ２３
と、主ストッパ２３の外周側に周方向に９０°ピッチで
設けられた４つの副ストッパ２４，２４…とから構成さ
れる。ここで、主ストッパ２３は、スピンドル２１ａの
先端部に嵌着される取付部２３ａ、および取付部２３ａ
の外周より周方向に９０°ピッチでかつ主シリンダ２１
と所定角 (ここでは、４５°) をなして延出された傾斜
部２３ｂからなり、いわば、四角錐体の角部を切り欠い
て前方から見た形が略十字状を呈するようになっている
（図３(b) 参照）。また、副ストッパ２４は、上記前板
２０ａの内側に管径方向に沿って進退動自在に案内され
ている。副ストッパ２４の基端側には、上記主ストッパ
２３外周のテーパ面２５と接面しうるテーパ面２６が形
成されている。他方、副ストッパ２４の先端には、支持
ブロック３１がボルト等によって取り付けられている。

【００２０】支持ブロック３１は、上記前板２０ａおよ
び後板２０ｂ間に挟まれた状態で管径方向に進退動自在
に案内されていると共に、管内面１ａに臨んで凹部３１
ａが形成されている。また、互いに 180°反対に位置す
る一対の支持ブロック３１，３１の間には、戻しコイル
バネ３０，３０が掛け渡されており、上記副ストッパ２
４，２４…を常に主ストッパ２３側 (本体２０の中心線
側) に付勢している。

【００２１】上記支持ブロック３１の凹部３１ａ内に
は、管径方向に延びる突張りアーム３２が設けられてい
る。突張りアーム３２は、凹部３１ａの内底部に副スト
ッパ２４と直線状をなすように立設されており、上記主
シリンダ２１の作動により副ストッパ２４が押上げられ
た時に、突張りアーム３２の先端が管内面１ａに接触す
るようになっている。特に、この例の突張りアーム３２
には、その外周にフランジ３２ａが嵌着され、そのフラ
ンジ３２ａより基端側が予めブロック３１に形成した盲
孔に挿入され、これにより突張りアーム３２は配管１の
径方向外方に進出できるようになっている。また、突張
りアーム３２の先端には、管内面１ａに対する大きな摩
擦力を得るためにゴム製の当板３４が貼設されている。

【００２２】上記支持ブロック３１の凹部３１ａ内に
は、また、突張りアーム３２を管内面１ａに押圧するた
めのトグル機構３３が収容されている。トグル機構３３
は、上記主シリンダ２１と略平行に配設されたトグルシ
リンダ３５と、トグルシリンダ３５により発生する力を
突張りアーム３２に伝達する一対のリンク３６，３６と
から構成されている。トグルシリンダ３５の基端部は、
支持ブロック３１の内側壁に軸線Ｏ₂ を中心に回動自在
に枢支され、これによりシリンダ３５の先端側は管径方
向に揺動しうるようになっている。リンク３６，３６
は、その一端部がトグルシリンダ３５のスピンドル先端
に軸線Ｏ₂ と平行な軸線Ｏ₃ を中心として回動自在に枢
支され、リンク３６，３６の他端部はそれぞれ突張りア
ーム３２および支持ブロック３１に回動自在に枢支され
ている。ここに、リンク３６，３６は、互いに 180°よ
りも若干小さい所定角α (図５) をなしており、これに
より、トグルシリンダ３５を作動させると両リンク３
６，３６が拡開して突張りアーム３２を管内面１ａに強
く押圧できる。

【００２３】この実施例の管内保持機構１３にあって
は、さらに、上記トグル機構３３による突張り力の反力
を打ち消すために、上記主・副ストッパ２３，２４のテ
ーパ面２５，２６が階段状に形成されて歯状テーパ部と
される。これら歯状テーパ部２５，２６は、図４に示す
ように、互いに同一の高さ寸法および幅寸法で形成され
ている。また、両歯状テーパ部２５，２６の間には、こ
れらを離反させるための予圧バネ２７が設けられてい
る。即ち、副ストッパ２４側の歯状テーパ部２６には、
傾斜方向に沿って所定長さの溝２８が形成され、その溝
２８内に予圧バネ２７が装着される。予圧バネ２７は、
略コ字状に形成され、中央部が溝２８の内底部に固定さ
れる。他方、主ストッパ２３側の歯状テーパ部２５に
は、上記溝２８に相応する位置に長尺の溝２９が形成さ
れており、この溝２９の内底部に予圧バネ２７の両端部
が接触するようになっている。つまり、予圧バネ２７の
中央部が溝２８の内底部に、両端部が溝２９の内底部に
それぞれ接触し、両歯状テーパ部２５，２６を離反状態
に保っている。

【００２４】次に、上記構成の管内保持機構１３の動作
について説明する。

【００２５】通常状態では、主・副ストッパ２３，２４
の歯状テーパ部２５，２６は、互いに予圧バネ２７の付
勢力によって非噛合状態にある。この状態で、主シリン
ダ２１を作動させると、シリンダ２１のスピンドル２１
ａが進出し、主ストッパ２３および副ストッパ２４を介
して支持ブロック３１が押し拡げられ、突張りアーム３
２が管内面１ａに接触する。ここに、突張りアーム３２
の先端にはゴム製の当板３４が貼設されているため、こ
の当板３４が圧縮されるまで副ストッパ２４および支持
ブロック３１が拡径する。当板３４が圧縮されると、そ
れらブロック３１および副ストッパ２４の移動が拘束さ
れるが、主ストッパ２３は更に予圧バネ２７の付勢力に
抗して進出し、図４(b) のように予圧バネ２７が潰れて
歯状テーパ部２５，２６が相互に噛み合う。

【００２６】この状態で、トグルシリンダ３５を作動さ
せると、図５に示すように、そのシリンダ３５のスピン
ドル進出に合わせて、リンク３６，３６が拡開し、突張
りアーム３２は更に押し出されて管内面１ａに強く押し
付けられる。このとき、副ストッパ２４には、管内面１
ａから非常に大きな突張り力の反力が作用するが、上述
したように、既に歯状テーパ部２５，２６が相互に噛合
していることから、上記反力 (径方向中心向きの力) は
180°で対向する対によりバランスし、主シリンダ２１
側に伝達されることはない。

【００２７】なお、管内保持機構１３，１４の突張り状
態を解除するときには、主シリンダ２１およびトグルシ
リンダ３５を後退駆動する。すると、主ストッパ２３の
後退により歯状テーパ部２５，２６の噛み合いが外れ、
その後、副ストッパ２４が縮径して突張りアーム３２が
管内面１ａから離反することとなる。

【００２８】以上説明したように、本実施例の管内保持
機構１３によれば、本体ケーシング２０の中心線に沿っ
て配設した主シリンダ２１により突張りアーム３２を管
内面１ａに接触させた後、トグル機構３３によって突張
りアーム３２を更に押圧するようにしたので、従来のよ
うに押付シリンダを径方向に配した構造に比し、より小
型で大きな突張り力を得ることができる。すなわち、小
型のトグル機構３３によって大きな突張り力を得るの
で、主シリンダ２１の機能としては突張りアーム３２を
管内面１ａに軽く当てるまでのストロークを得るだけで
よく、さして大きな力が必要とならない。このため、主
シリンダ２１の小型化、ひいては管内保持機構１３，１
４自体の小型化を図ることができる。

【００２９】しかも、管軸方向に延びる主シリンダ２１
のスピンドル２１ａ変位を方向転換機構２２により複数
の突張りアーム３２の拡径・縮径に変換することによ
り、これら突張りアーム３２を互いに同期して移動さ
せ、管内保持機構１３の芯出しを行うことができる。そ
の結果、管内保持機構１３の安定した突張り状態を維持
することができるようになる。

【００３０】また、本実施例の管内保持機構１３によれ
ば、主・副ストッパ２３，２４のテーパ面にそれぞれ階
段状の歯状テーパ部２５，２６を形成すると共に、主・
副ストッパ２３，２４間に歯状テーパ部２５，２６を離
反させる予圧バネ２７を介設することにより、トグル機
構３３により発生する大きな突張り力の反力をバランス
させることができる。即ち、トグル機構３３の作動に先
立って両歯状テーパ部２５，２６を噛合させることによ
り、トグル機構３３による突張り力の反力が主シリンダ
２１に伝わることはなく、何ら主シリンダ２１のスピン
ドル２１ａを管軸方向に押し戻す力は発生しない。この
ため、トグル機構３３による突張り力を保持したまま、
主シリンダ２１の小型化を図ることができ、管内保持機
構１３自体の小型化を図ることができる。

【００３１】更にまた、副ストッパ２４、トグル機構３
３および突張りアーム３２を主ストッパ２３の外周側に
９０°ピッチで設けたことにより、互いに 180°反対の
突張りアーム３２，３２が管内面に当ると同時に全体の
動きが停止するため、いずれかの突張りアーム３２が穴
にさしかかっても、その穴に落ち込むことなく、配管１
内の走行を継続できる。

【００３２】また、上記構造の管内保持機構１３，１４
を用いれば、管内走行装置４自体の構造の小型化および
牽引力の増大を図ることができ、小口径管用の管内走行
装置として極めて有用なものとなる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１によれば、本体ケーシングの中
心線に沿って配設される主シリンダにより突張りアーム
を管内面に当接させた後、トグル機構により更に押し付
けるようにしたので、従来の管径方向にシリンダを配し
た構造に比し、極めて小型の構成でより大きな突張り力
を得ることができる。

【００３４】請求項２によれば、主シリンダのスピンド
ル変位を、コーン状の主ストッパ及び主ストッパの周囲
に設けた副ストッパを介して突張りアームの変位に変換
するので、きわめて簡単な構成で小型化を達成すること
ができる。

【００３５】請求項３によれば、トグル機構に作動に先
立って主・副ストッパの階段状を噛合させることので、
管内面からの突張り力の反力を主シリンダに伝達させる
ことなく、主シリンダひいては管内機構機構の小型化を
図ることができる。

【００３６】請求項４によれば、小型でかつ非常に大き
な牽引力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される裏波除去システムを示す概
略構成図である。

【図２】裏波除去システムにおける管内走行装置の走行
動作を示す説明図である。

【図３】管内走行装置の保持機構の一実施例を示す概略
構成図である。

【図４】保持機構に適用される方向転換装置の要部を示
す図である。

【図５】保持機構に適用されるトグル機構の作用を説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 配管 １ａ 管内面 ４ 管内走行装置 １３，１４ 管内保持機構 １５ 前後進シリンダ ２１ 主シリンダ ２２ 方向転換機構 ２３ 主ストッパ ２４ 副ストッパ ２５，２６ 歯状テーパ部 ３２ 突張りアーム ３３ トグル機構 ３５ トグルシリンダ ３６ リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 広美 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社本社別館内 (72)発明者 佐藤 輝朗 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 斉藤 和男 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜第一工場内 (72)発明者 大野 光夫 神奈川県横浜市金沢区福浦１丁目９番４号 石川島検査計測株式会社横浜第二事業所 内 (72)発明者 中村 学 神奈川県横浜市金沢区福浦１丁目９番４号 石川島検査計測株式会社横浜第二事業所 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内に挿入される本体ケーシングと、該
   本体ケーシング内に中心線に沿って配設される主シリン
   ダと、該主シリンダのスピンドルの変位をこれと直交す
   る方向の変位に変換する方向転換機構と、上記本体ケー
   シングにその周方向に間隔をおいて設けられると共に上
   記方向転換機構により管径方向に拡径・縮径される複数
   の突張りアームと、これら突張りアームを上記管内面に
   押圧させるトグル機構とを備えたことを特徴とする管内
   走行装置の保持機構。
2. 【請求項２】 上記方向転換機構は、上記主シリンダの
   スピンドルに同心的に取り付けられる略コーン状の主ス
   トッパと、該主ストッパの外周側に放射状に設けられ管
   径方向に往復動しうる副ストッパとからなり、上記突張
   りアームは、上記副ストッパの先端に立設されることを
   特徴とする請求項１記載の管内走行装置の保持機構。
3. 【請求項３】 上記主ストッパおよび副ストッパに、互
   いに噛合しうる階段を形成すると共に、上記両ストッパ
   間に、これら階段を離反させるための予圧バネを介設し
   たことを特徴とする請求項２記載の管内走行装置の保持
   機構。
4. 【請求項４】 管軸方向に間隔をおいて並設された一対
   の保持機構が互いに管軸方向に沿って延びる前後進シリ
   ンダにより連結されていることを特徴とする請求項１乃
   至３記載の管内走行装置の保持機構。