JPH10170448A - 鉄管内部の点検検査用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水力発電所で使用されている水圧鉄管は山間
地の急な斜面に配置されていることが多い。またこの水
圧鉄管等は混在する土砂、有機物等の影響を受けて摩
耗、腐食を受けやすいので、点検をする必要がある。従
来は作業員が中に入って点検していたが、重労働であ
り、極めて危険な作業なので、これを改善する。 【構成】 磁石の作用で車輪が鉄管の内面に接着しなが
ら走行車にＴＶカメラ等の測定観測機器を載せ遠隔操作
によりそれらを作動させて安全な場所から測定観測、デ
ータの収集ができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水力発電所等で使用され
る水圧・余水路鉄管等内部の点検検査を外部で遠隔の場
所から行うことを可能とした鉄管内部の点検検査用ロボ
ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】水力発電所で使用される水圧鉄管は発電
用の水車に対する有効な水の落差を得るために山間地の
急な斜面に配置されていることが多い。この水圧鉄管の
内部は早い水の流れ、混在する微細な土砂、有機物等の
影響を受けるために、摩耗、腐食等を受けることが多
く、定期的に、または随時にその内部を点検検査する必
要がある。この水圧鉄管は通常内径が６〜７００ｍｍ以
上あるので、作業員が中に入って点検検査することが可
能ではあるが、何分にも狭隘で、傾斜が強く、内表面が
滑りやすい場所で、吊り下がり状態で作業をしなければ
ならず、極めて危険な作業であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は以上のよう
な事情に鑑みてなされたものであり、山間地の急な斜面
に配置されている水圧鉄管等の内部を、検査員がその内
部に入る必要がなく、したがって安全かつ安価に行い得
る鉄管内部の点検検査用ロボットを提供することを目的
としている。

【０００４】

【問題点を解決するための手段及びその作用】本発明は
鉄管内部の点検検査用ロボットを次の(A) 〜(F) の要素
から構成することによって前記目的を達成しているので
ある。すなわち、 (A) 台車と、該台車に回転自在に取付けられた車輪が、
磁石の作用によって前記鉄管の内面に接着しながら走行
し、かつその走行角度を変更する走行角度調整機構を有
する複数個の車輪と、伝動装置を介して前記車輪に接続
する駆動モーターとから成るマグネット走行車。 (B) 前記マグネット走行車の台車にそれぞれ搭載されて
いる、左右及びび上下方向の旋回機構を有する表面観測
用のＴＶカメラと、観察部分に対する照明装置と、前記
鉄管の内面に接着しながら走行する車輪を有する距離測
定器とから成る測定観測用端末。 (C) 前記マグネット走行車の台車にそれぞれ搭載されて
いる、電源からのＡＣ電流をＤＣ電流に変更する制御電
源と、前記マグネット走行車の運転状況を示すデーター
及び前記測定観測用端末の観測データーをを受取って後
記制御装置に伝達し、更に後記制御装置のからの信号に
基づいて前記マグネット走行車の作動を制御し、かつ後
記制御装置からの信号に基づいて前記測定観測端末に指
令を発してその作動を制御するコントロール基板とから
成るコントロール装置。 (D) 内部に走行車制御機構と、ケーブル巻取り制御機構
と、測定観測用端末制御機構とを具えた制御装置。 (E) 前記測定観測用端末及びコントロール装置と、前記
制御装置との間に設置され、両者を連結する制御ケーブ
ルを巻取るケーブルドラムと、該ケーブルドラムを駆動
する駆動装置と、ケーブルの巻取り位置をケーブルの軸
方向に移動するトラバース装置と、巻取られたケーブル
端末を取出し用制御ケーブルに接続する接続装置とから
成るケーブル巻取り装置。 (F) 前記制御装置に接続され、前記ＴＶカメラによって
写し取られた映像を写し出すモニターと、該映像を録画
するＶＴＲとを具えた画像記録装置。

【０００５】以上の鉄管内部の点検検査用ロボットはそ
の実施に際しては、状況に応じて次に示すような実施態
様を採用することによって、実情に即した最も適切な鉄
管内部の点検検査用ロボットとすることができる。すな
わち、この点検検査用ロボットの走行車は通常鉄管のマ
ンホールから中に挿入されるが、その際にその挿入を容
易にする治具として鉄管のマンホールの端縁に取付けら
れ、鉄管の部分に鎖等により連結されており前記制御ケ
ーブルに係合する転輪を有する滑車を使用すれば、きわ
めて便利である。

【０００６】このような構成と実施に際する適切な態様
を取ることによって、この鉄管内部の点検検査用ロボッ
トをを使用すれば、山間地の急な斜面等に配置されてい
る水圧・余水路鉄管の内部を、検査員がその内部に入る
必要がなく、したがって安全に点検検査することができ
る。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明に係る鉄管内部の点検検査用ロ
ボット全体の構成を示す斜視図、図２はその要部である
走行車本体を示す斜視図、図３はこの点検検査用ロボッ
トの主要構成機器の相互関係を示す系統図である。図１
ないし図３において、本発明に係る鉄管内部の点検検査
用ロボットは台車２と磁石の作用で鉄管の内面に接着し
ながら走行する車輪３等から成るマグネット走行車１、
台車２に搭載されているＴＶカメラ１２等の測定観測用
端末１１、制御電源等のコントロール装置２１（図１、
図２には図示されていない）、走行車制御機構等等を内
蔵する制御装置３１、この制御装置と測定観測端末１
１、コントロール装置２１とを連結する制御ケーブル４
２、制御ケーブルを巻取る制御ケーブル巻取装置４１、
制御装置に連結し、ＴＶカメラの画像を再生するモニタ
５３、その画像を録画保存するＶＴＲ５２を具えた画像
記録装置５１、無線を利用して制御装置の走行車制御機
構等の制御を行うリモートコントローラー６１、制御装
置に交流電気を供給する発電機７１等から成っている
（発電機７１は図１、図２には図示されていない）。以
上のうちリモートコントローラー６１、発電機７１は場
合により必ずしも必要ではない。すなわち、水圧鉄管は
山間地の急な斜面に配置されてはいるが、ケブル４２の
長さにゆとりを持たせれば、制御装置を操作するのに十
分な安全な場所を選定することは可能であり、また場合
によっては既設の交流電源を利用することも可能だから
である。

【０００８】図４はマグネット走行車１を例示した平面
図、図５はその正面図、図６はその右側面図図である。
図４ないし図６において、マグネット走行車１は台車
２、複数個（図示のものは左右２個づつ、計４個）の車
輪３、台車２に搭載されている４個の駆動用のＤＣモー
ター４、モーターと車輪とを連結する伝動装置５、台車
と車輪との間に介装されている走行角度調整機構６（図
６参照）、台車の一方の端部に設けられているケーブル
コネクタ７等から成っている。ケーブルコネクターの外
側にはカバー７ａが装着されている。

【０００９】ＤＣモーターの回転出力は、伝動装置５に
よって４個の車輪３に伝達される。また車輪３と台車２
との間には図６に示すように走行角度調整機構が介装さ
れているが、この装置は被検査体である鉄管の内半径が
最小６〜７００ｍｍ、最大は５ｍを越えるものがあるこ
とから、運行の正常化を図るために、車輪３の外表面
が、常に鉄管の内面と密着ができるように車輪３の角度
を調整するようにしたものである。図示の右側の車輪は
内半径が１ｍの鉄管に密着した状況、左側は車輪の内半
径が３．０ｍの鉄管に密着した状況を示したものであ
る。

【００１０】マグネット走行車１の台車２には測定観測
用端末１１が搭載されている。測定観測用端末のＴＶカ
メラ１２はカラー撮影が可能なズームレンズを具えてい
る。またＴＶカメラ１２にはカメラ旋回機構１４が付随
しており、ＴＶカメラは上下方向、水平方向に旋回が可
能である。カメラ旋回機能１４はＤＣモーター１４ａ、
伝動装置１４ｂから成っている。本例の場合にはＴＶカ
メラは上下方向には上９０°下９０°の旋回が可能であ
り、水平方向には左９０°、右９０°の旋回が可能であ
る。また本例の場合にはＴＶカメラ１２には８倍のズー
ムレンズが具えられているが、図５の右下にはこのズー
ムレンズの広角の場合と望遠の場合の撮影範囲が示され
ている。ＴＶカメラ１２の両側には照明装置１３が設け
られている。照明装置１３は前記カメラ旋回機構１４の
作用でＴＶカメラ１２と同様に上下、左右方向に旋回が
可能になっている。

【００１１】台車２の下部にはまた測定観測用端末１１
の走行距離測定装置１５が搭載されている。この走行距
離測定装置１５（図５参照）は鉄管の内面に圧接しなが
らマグネット走行車１の走行に伴って回転する回転体１
５ａと、この回転数を電気信号に変更するエンコーダー
（詳細は図示されていない）とからなっており、この電
気信号は後記するコントロール基板２２を経由して制御
ケーブル４２によって前記制御装置３１に送られ、前記
電気信号からマグネット走行車の走行距離を測定するこ
とができる。

【００１２】マグネット走行車１の台車２にはまたコン
トロール装置２１が搭載されている。コントロール装置
２１はコントロール基板２２、制御電源２３とから成っ
ている。通常この鉄管内部の点検検査用ロボットは外部
の交流電源から電気の供給を受けるか、ロボットに付帯
する発電機から電気の供給を受けるが、いずれにしても
その電源は交流電源であるために、ロボットの運転制御
に便利な直流に変換する必要がある。制御電源２３はこ
のために設けられたものであり、制御装置３１から制御
ケーブル４２によって送られてくる交流電流を直流電流
に変換する役目を持っている。ここで変換された直流電
流はコントロール基板２２に送られる。コントロール基
板２２は、マグネット走行車１の車輪３、ＤＣモーター
４、走行角度調整機構６からの各種の運転データを受取
り、それを制御ケーブル４２を通じて制御装置３１に送
り、又は制御装置３１から制御ケーブル４２を通じて送
られてくる各種の運転指令をＤＣモーター４等の各機器
に伝達する。同様にコントロール基板は２２は測定観測
用端末１１のＴＶカメラ１２、照明装置１３、カメラ旋
回機構１４、走行距離測定装置１５からの各種の観測デ
ータを受取り、それを制御ケーブル４２を通じて制御装
置３１に送り、又は制御装置３１から制御ケーブル４２
を通じて送られてくる各種の運転指令をＴＶカメラ１
２、照明装置１３等の各機器に伝達する。

【００１３】図７はケーブル巻取り装置４１を例示した
平面図、図８はその正面図、図９は右側面図である。図
７ないし図９において、ケーブル巻取り装置４１はパイ
プ製の枠体と２枚の端板とからなる架構４３、端板に回
転自在に支承された軸と軸に取付けられたドラム等から
成るケーブルドラム４４、ケーブルドラムの中に内蔵さ
れ、端子台、スリップリング等から成る接続装置４５、
ギヤドモーター、伝動装置等からなる駆動装置４６、ト
ラバース装置４７等から構成されている。

【００１４】架構４３はパイプを矩形状に曲げたもの２
個を４本のパイプで繋ぎ合わせた形状の枠体４３ａの相
対する２つの面に端板４３ｂを取付けて成っている。図
１０はケーブルドラム４４の断面の上半分を示した略図
である。同図及び図７ないし図９において、ケーブルド
ラム４４は架構４３の端板４３ｂにベアリングを介して
回転自在に取付けられている軸４４ａ、この軸に取付け
られている２枚の円形の端板４４ｂ、この端板に取付け
られている円筒状の胴板４４ｃ、一方の端板に取付けら
れているスプロケットホイール４４ｄから成っている。

【００１５】ケーブルドラム４４に内蔵されている接続
装置４５は巻取られる制御ケーブル４２の端末に接続し
ている端子台４５ａ、軸４４ａに取付けられて回転する
スリップリング４５ｂ、端子台とスリップリングを接続
する接続ケーブル４５ｃ、その端末がスリップリングに
摺動しながら接続している取出し用制御ケーブル４２ａ
から成っている。

【００１６】駆動装置４６は駆動用ＤＣモーター４６
ａ、ＤＣモーター４６ａに固定されている歯車箱(I) ４
６ｂ、架構４３に取付けられている歯車箱(II)４６ｃ、
歯車箱（II) に内蔵されているスプロケットホイール４
６ｄ、このスプロケットホイールと前記ケーブルドラム
のスプロケットホイール４４ｄ及び後記トラバース装置
のスプロケットホイール４７ｂと噛合するチェーン４６
ｅ、歯車箱(I) と歯車箱(II)の各端部に設けられた通孔
を貫通し、歯車箱(I) を歯車箱(II)に対して回転自在に
支えるピン４６ｆ、歯車箱(I) に取付けられ、歯車箱
(I) を歯車箱(II)に対して固定する金具４６ｇから成っ
ている。

【００１７】トラバース装置４７は架構４３に取付けら
れている歯車箱(III) ４７ａ、歯車箱(III) に内蔵され
ているスプロケットホイール４７ｂ、歯車箱(III) 内の
歯車によって回転するトラバース軸４７ｃ、架構４３に
取付けられているスライドベース４７ｄ、スライドベー
スに摺動可能に取付けられ、制御ケーブル４２のガイド
部を有し、かつトラバース軸４７ｃに設けられた溝カム
に係合するカムを具え、トラバース軸の回転に伴ってス
ライドベース上を往復動するケーブルガイド４７ｅとか
らなっている。

【００１８】駆動用ＤＣモーター４６ａは前記マグネッ
ト走行車の駆動用のＤＣモーター４と同調して回転し、
制御ケーブル４２によって電源に接続しており、また制
御装置３１の操作によって正転及び逆転が可能になって
いる。したがってマグネット走行車１が水圧鉄管内部を
走行した場合に制御ケーブル４２を巻上げ、または巻戻
すことによってマグネット走行車の位置に関係なくケー
ブル巻取り装置４１を一定の位置に置くことができ、し
たがってまた制御装置３１、画像記録装置５１等を一定
の位置に置くことが可能である。

【００１９】また駆動装置４６の金具４６ｇによって歯
車箱(I) を歯車箱(II)に対して固定すれば駆動用ＤＣモ
ーター４６ａの回転はスプロケットホイール４６ｄに伝
達され、チェーン４６ｅによってケーブルドラム４４は
回転し、その一端がケーブルドラムに固定されている制
御ケーブル４２を巻取り、又はそれを巻戻す。更に歯車
箱(III) 内のスプロケットホイール４７ｂから歯車を介
してトラバース軸４７ｃが回転し、それに伴ってケーブ
ルガイド４７ｅがスライドベース４７ｄ上をケーブルド
ラムの軸方向に往復動する。したがって制御ケーブル４
２はその巻取り又は巻戻しに同調してケーブルドラム４
４の軸方向に移動し制御ケーブル４２をケーブルドラム
４４上に整然と巻付け、又は巻き戻すことができる。金
具４６ｇを外せば駆動用ＤＣモーター４６ａと駆動装置
４６の他の部分との縁が切れるのでケーブルドラム４４
等は自由に回転することができる。

【００２０】制御ケーブル４２の端部はケーブルドラム
４４に固定されており、その先端は端子台４５ａに接続
し、接続ケーブル４５ｃを経てスリップリング４５ｂに
接続しており、これらはすべてケーブルドラム４４と一
緒に回転するが、取出し用制御ケーブル４２ａは固定さ
れており、その端末部はスリップリングの面上を摺動し
ながら接触しているので、制御ケーブル４２に伝えられ
た情報はすべて取出し用制御ケーブル４２ａに伝達され
る。

【００２１】制御装置３１には前記したケーブル巻取り
装置４１のスリップリング４５ｂと接触して制御ケーブ
ル４２内に伝えられた情報がすべて伝達される取出し用
制御ケーブル４２ａが接続されており、また制御装置内
には走行車制御機構、ケーブル巻取り装置制御機構、測
定観測用端末制御機構が内蔵されている。したがって制
御ケーブル４２、４２ａによって送られたマグネット走
行車等の各機器の作動のデーターはこの制御装置３１に
表示され、記録される。また図１及び図３に示されてい
るように制御装置３１には画像記録装置５１のＶＴＲ５
２、モニター５３が接続されているのでＴＶカメラ１２
によって撮影された水圧鉄管内部の状況はモニター５３
の画面上に鮮明に映し出されると共にＶＴＲに記録保存
される。

【００２１】更に制御装置３１に内蔵される走行車制御
機構、ケーブル巻取り装置制御機構、測定観測用端末制
御機構を操作すれば、制御ケーブル４２、コントロール
装置２１を経てマグネット走行車の運行、ＴＶカメラ等
測定観測用端末機器の操作、ケーブル巻取り装置の運転
等を制御することができる。図１及び図３には制御装置
３１に無線でリモートコントローラー６１が連結されて
いることが示されており、図３には制御装置３１に発電
機７１が連結されていることが示されている。これらの
機器は極めて便利に使用できるが、場合により必ずしも
必要でないことは前記した通りである。

【００２２】図１１は本発明の別の実施例を示した略図
である。この例の場合、同図に示すように鉄管８１のマ
ンホール８２の端縁には転輪９２を有する滑車９１が取
付けられている。滑車は転落を防止するために鎖９３に
よって鉄管の部材８３に取付けられている。この転輪９
２に図示のように制御ケーブル４２を係合させながらマ
グネット走行車１を鉄管８１内に挿入すれば挿入は極め
て円滑に行うことができる。本例の他の部分の他の部分
の構成は前記した実施例と同様であるので説明は省略す
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明は水圧鉄管の内面を走行するマグ
ネット走行車にＴＶカメラ、距離測定器、照明装置等測
定観測端末を搭載し、これらを遠隔操作することによ
り、次に示すような優れた効果を奏するものである。 山間地の急な斜面に配置された長大な水圧・余水路
鉄管の検査を、検査員が鉄管内に入ることなく、随時測
定観測することができる。 検査員が重い検査器具を持って鉄管内部に入るこ必
要がない。 したがって、検査期間を短縮することができ、また
作業安全の画期的な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄管内部の点検検査用ロボット全
体の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る鉄管内部の点検検査用ロボットの
要部である走行車本体を示す斜視図ある。

【図３】本発明に係る鉄管内部の点検検査用ロボットの
主要構成機器の相互関係を示す系統図である。

【図４】マグネット走行車を例示した平面図である。

【図５】マグネット走行車を例示した正面図である。

【図６】マグネット走行車を例示した右側面図である。

【図７】ケーブル巻取り装置を例示した平面図である。

【図８】ケーブル巻取り装置を例示した正面図である。

【図９】ケーブル巻取り装置を例示した右側面図であ
る。

【図１０】ケーブルドラムの断面を示した略図である。

【図１１】本発明の別の実施例を示した略図である。

【符号の説明】

１ マグネット走行車 ２ 台車 ３ 車輪 ４ ＤＣモーター ５ 伝動装置 ６ 走行角度調整機構 ７ ケーブルコネクター １１ 測定観測用端末 １２ ＴＶカメラ １３
照明装置 １４ カメラ旋回機構 １４ａ ＤＣモーター １
４ｂ 伝動装置 １５ 走行距離測定装置 １５ａ 回転体 ２１ コントロール装置 ２２ コントロール基板
２３ 制御電源 ３１ 制御装置 ４１ 制御ケーブル巻取り装置 ４２ 制御ケーブル ４２ａ 取出し用制御ケーブル ４３ 架構 ４３ａ 枠体 ４３ｂ 端板 ４４ ケーブルドラム ４４ａ 軸 ４４ｂ 端板
４４ｃ 胴板 ４４ｄ スプロケットホィール ４５ 接続装置 ４５ａ 端子台 ４５ｂ スリッ
プリング ４５ｃ 接続ケーブル ４６ 駆動装置 ４６ａ 駆動用ＤＣモーター ４
６ｂ 歯車箱(I) ４６ｃ 歯車箱(II) ４６ｄ スプロケットホィール
４６ｅ チェーン ４６ｆ ピン ４６ｇ 金具 ４７ トラバース装置 ４７ａ 歯車箱(III) ４７ｂ スプロケットホィール ４７ｃ トラバース
軸 ４７ｄ スライドベース ４７ｅ ケーブルガイド ５１ 画像記録装置 ５２ ＶＴＲ ５３ モニタ
ー ６１ リモートコントローラー ７１ 発電機 ８１ 鉄管 ８２ マンホール ８３ 部材 ９１ 滑車 ９２ 転輪 ９３ 鎖

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の(A) 〜(F) の要素から構成され、遠
   隔から発電用等の鉄管内部の表面、摩耗、腐食の状況等
   を点検検査することを特徴とする鉄管点検検査用ロボッ
   ト。 (A) 台車と、該台車に回転自在に取付けられた車輪が、
   磁石の作用によって前記鉄管の内面に接着しながら走行
   し、かつその走行角度を変更する走行角度調整機構を有
   する複数個の車輪と、伝動装置を介して前記車輪に接続
   する駆動モーターとから成るマグネット走行車。 (B) 前記マグネット走行車の台車にそれぞれ搭載されて
   いる、左右及びび上下方向の旋回機構を有する表面観測
   用のＴＶカメラと、観察部分に対する照明装置と、前記
   鉄管の内面に接着しながら走行する車輪を有する距離測
   定器とから成る測定観測用端末。 (C) 前記マグネット走行車の台車にそれぞれ搭載されて
   いる、電源からのＡＣ電流をＤＣ電流に変更する制御電
   源と、前記マグネット走行車の運転状況を示すデーター
   及び前記測定観測用端末の観測データーをを受取って後
   記制御装置に伝達し、更に後記制御装置のからの信号に
   基づいて前記マグネット走行車の作動を制御し、かつ後
   記制御装置からの信号に基づいて前記測定観測端末に指
   令を発してその作動を制御するコントロール基板とから
   成るコントロール装置。 (D) 内部に走行車制御機構と、ケーブル巻取り制御機構
   と、測定観測用端末制御機構とを具えた制御装置。 (E) 前記測定観測用端末及びコントロール装置と、前記
   制御装置との間に設置され、両者を連結する制御ケーブ
   ルを巻取るケーブルドラムと、該ケーブルドラムを駆動
   する駆動装置と、ケーブルの巻取り位置をケーブルの軸
   方向に移動するトラバース装置と、巻取られたケーブル
   端末を取出し用制御ケーブルに接続する接続装置とから
   成るケーブル巻取り装置。 (F) 前記制御装置に接続され、前記ＴＶカメラによって
   写し取られた映像を写し出すモニターと、該映像を録画
   するＶＴＲとを具えた画像記録装置。
2. 【請求項２】 前記(A) 〜(F) の要素と次の(G) の要素
   から構成され、前記鉄管のマンホール等から前記点検検
   査用ロボットの走行車の内部挿入を容易にしたことを特
   徴とする請求項１の鉄管点検検査用ロボット。 (G) 前記鉄管のマンホール等の端縁に取付けられ、鉄管
   の部分に鎖等により連結されており前記制御ケーブルに
   係合する転輪を有する滑車。