JP4441820B2

JP4441820B2 - Pipe inner surface cleaning equipment

Info

Publication number: JP4441820B2
Application number: JP2000193727A
Authority: JP
Inventors: 幸毅片岡; 学川中; 英之野田; 誠二植村
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; General Environmental Technos Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; General Environmental Technos Co Ltd
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: JP2002001255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電所の水圧鉄管等の鉄管内の塗装を行うとき、前処理として管内に付着する付着物の除去や既存の塗膜の剥離に使用する管内面研掃装置に関するものであるが、この発明の管内面研掃装置は、飲料水の送水管や食品工業の移送パイプの研掃にも使用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水圧鉄管等の鉄管内の内面塗装作業は作業員が管内に入って行う人力塗装、若しくは塗装ロボットを使用して施工していた。
【０００３】
人力塗装の場合は、作業員が狭隘な管内に入り、研掃作業から塗装作業まで行う。研掃作業は、サンドブラストやサンダー等の装置・工具を使用して人力で管内に付着する付着物の除去や既存の塗膜の剥離を行うため、管内は粉塵で充満し、作業環境上の問題があった。また、人力で作業を行うため、研掃むらや深削り（鉄管生地の過度の切削）が生じるという問題があった。
【０００４】
そこで、特公平５−４５３８９号のように、作業環境の改善を目的として管内研掃用ロボットが発明されたが、研掃方式がスチールグリッド（研掃材）の噴射によるものであり、噴射されたスチールグリッドを管の下部で回収して再使用するものであった。そのため、スチールグリッド回収工程や、スチールグリッドを管の上端外部に設置したグリッド噴射機に索道等運搬装置で搬送する搬送工程等の作業工程が管内研掃作業中に何度も必要（一回の研掃作業可能な距離は最長１２０ｍ）であり、その度に研掃作業を中断させなくてはならないため、作業効率が悪かった。
【０００５】
また、スチールグリッド回収工程は、スチールグリッドを自然流下させて鉄管の下部で回収を行うものであり、鉄管に２８°以上の勾配があることが作業可能となる条件であり、スチールグリッドが自然流下しにくい２８°以下の勾配の緩い部分がある鉄管にはこのロボットは使用できず、人力による作業に頼らざるを得ないという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明では、上記の問題点を解決し、次のことを課題とする。
▲１▼研掃作業を中断させる必要のあったスチールグリッド回収工程やスチールグリッド搬送工程などの作業工程を無くし、作業効率を向上させる。
▲２▼従来ロボットを使用することができなかった緩い勾配の鉄管でもロボットによる研掃作業を可能とし、鉄管内の人力による作業を無くし、作業環境の改善を図る。
▲３▼管外に設置する設備や装置の縮小・軽量化を図り、工事に必要な運搬作業を軽減する。
▲４▼研掃作業の品質向上を図る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、この発明では、超高圧の液体を管の内壁面に向けて噴射しつつ走行ユニット２により管内を所定の速度で走行する管内面研掃装置であって、複数の噴射口14a を有する噴射ノズル14を、管７の内壁面に略垂直に設けた回転軸を中心として回転させると共に、噴射ノズル14を管周方向に回転させた管内面研掃装置とした。
【０００８】
この発明では、噴射ノズル14を管７の内壁面に略垂直な軸を中心として回転させると共に、噴射ノズル14を管周方向に回転させて超高圧の液体を管７の内壁面に向けて噴射して研掃するので、高い研掃効果が得られる。そのため、スチールグリッドを使用する必要がなく、スチールグリッド研掃材を回収したり、索道等運搬装置でスチールグリッドを搬送する作業工程がなくなるので、連続作業ができるようになる。さらに、研掃材が水であるので、下側へと流れ易く、流下勾配が緩い部分があっても研掃作業が可能となる。
【０００９】
また、請求項１に記載のように、噴射ノズル１４を管７の半径方向に押し出す噴射ノズル１４の押出し機構を、管周方向に旋回する旋回機構上に設け、さらに噴射ノズル１４の押出し機構を旋回機構の旋回中心を貫通する押出し機構駆動軸１８を介してトルクモータ１９で駆動するようにすると共に、管７の内壁面との距離を所定値に保持する距離保持具２８を噴射ノズル１４を取り付けている噴射ノズル部８に設けたものとすることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、噴射ノズル14を管内壁に押しつけるだけで、距離保持具28により研掃に最適な距離が保てるようになる。さらに、管内壁への押し付け力は、トルクモータ19の印加電圧で調整可能であり、旋回角度によって変化する自重の影響やノズル部で発生する超高圧水の噴射反力に応じて適切な押し付け力の確保や制御が容易となり、既存塗膜の均一な剥離が可能となる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明では、前記請求項１又は２記載の構成に加え、走行ユニット２が内壁面に向けて放射状に走行台車３１，３２，３３を配したものであり、そのうち少なくとも２台の走行台車３１，３２がサーボモータ３６，３７による自走機能を有し、且つ一方の走行台車３１のサーボモータ３６の制御を車輪の回転数制御とし、他方の走行台車３２のサーボモータ３７を前記サーボモータ３６の発生トルクと同等のトルクが発生するように制御しているものとすることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、走行台車の車輪の径の相違や、速度制御の差に基づく走行ユニット２の蛇行や曲がりが他方のサーボモータ37の制御により無くなり、スムーズに走行できるようになる。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、後部にワイヤロープ６を取り付け、管外に設置したサーボウインチ４で所定のトルクで牽引するようにすると共に、サーボウインチ４の前にラムテンショナ３を設けてワイヤロープ６の張力が一定になるようにしたものとした。
【００１４】
このようにすれば、勾配の異なる部分であっても管７内を走行するスピードが常に等しくなるので、均一な研掃が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の管内面研掃装置を使用して発電所の水圧鉄管の内壁面を研掃する場合の説明図であり、この発明の装置は研掃ユニット１と、走行ユニット２と、ラムテンショナ３と、サーボウインチ４を有しており、研掃ユニット１と走行ユニット２とは連結機５で連結されており、走行ユニット２の後端にはワイヤロープ６が取り付けられ、ワイヤロープ６の張力制御がラムテンショナ３とサーボウインチ４で行われるようになっている。
【００１６】
さらに、研掃ユニット１と走行ユニット２は、研掃する鉄管７の上部の開口部から内部に入れられ、ラムテンショナ３とサーボウインチ４は鉄管７の前記開口部の外側に設置される。
【００１７】
鉄管７の下部には人孔7aが設けられており、そこから研掃ユニット１に超高圧水を供給するホースＨが入れられる。超高圧水（200MPa）は、３連のプランジャポンプからなる超高圧水発生ポンプ９で発生させられる。
【００１８】
超高圧水が研掃ユニット１から噴射され、鉄管７の下部に溜まった水は、ポンプＰで排水され、浄化装置（図示せず）で浄化されて放流されるようになっている。
【００１９】
次にこの発明の管内面研掃装置の研掃ユニット１と走行ユニット２について、図２〜図４に基づき詳細に説明する。
【００２０】
研掃ユニット１は、本体10の外部に放射状に３つの走行台車11,11a,11bを備えており、各種径（0.5 ｍ〜２ｍの範囲）の鉄管７に適合するように、本体10と走行台車11,11a,11bの間に設けた脚部が伸縮可能となっている。３つの走行台車11,11a,11bの内の一つの走行台車11の脚部は、リンク機構12とエアシリンダ13により伸縮可能となっており、他の走行台車11a,11b は、リンク機構12a,12b に設けたネジ棒（図示せず）を手動で回すことにより伸縮するようになっている。走行台車11,11a,11bの脚部の高さは、走行台車11a,11b の脚部を伸縮させて本体10の中心が鉄管７の中心に合うようにセットしてから走行台車11のエアシリンダ13によりリンク機構12を伸ばす。その結果、３つの走行台車11,11a,11bは、適度の圧力をもって鉄管７の内壁面に接するようになっている。この３つの走行台車11,11a,11bは、噴射ノズル部８の円周方向の回転に伴う反力を受ける役割もしている。
【００２１】
さらに、本体10には、噴射ノズル部８を管７の半径方向に押し出す押出し機構と、押出し機構を鉄管７の軸を中心として旋回させる旋回機構を設けており、押出し機構は旋回機構の上に設けられている。
【００２２】
押出し機構を具体的に説明すると、図３に示すように、本体10に半径方向に摺動自在に取り付けられたアーム15と、アーム15に取り付けられたラック16と、ラック16に噛合するピニオン17と、ピニオン17に連結された駆動軸18と、駆動軸18に連結されたトルクモータ19からなる。さらに、駆動軸18は、旋回機構の旋回軸20の中心を貫通して取り付けられている。このように、押出し機構はトルクモータ19により駆動されるようになっているので、噴射ノズル部８の管内壁への押し付け力は、トルクモータ19の印加電圧で調整可能であり、旋回角度によって変化する自重の影響や噴射ノズル14で発生する超高圧水の噴射反力に応じて適切な押し付け力の確保や制御が容易となっている。
【００２３】
旋回機構は、旋回軸20と旋回軸駆動歯車21,22,23と、減速機24と、減速機24に連結された旋回用モータ25からなり、所定の速度で旋回するようになっている。
【００２４】
噴射ノズル部８に設けた噴射ノズル14は、図４に示すように、十字形をしており、管壁の表面に超高圧水を噴射する噴射口14a を８個設けており、管壁と垂直になるように設けられたエアモータ26の回転軸に取り付けられている。さらに、エアモータ26は、押出し機構に取り付けられた管壁押付台27に取り付けられており、管壁押付台27には、管７の内壁面との距離を所定値に保持する距離保持具28を４隅に取り付けている。さらに、距離保持具28の先端にはボールキャスター28a が取り付けられており、管７の内壁面との摩擦抵抗が少なくなるようにしている。
【００２５】
さらに、噴射ノズル部８は、図示していないが、管７の曲がり部であっても、絶えず４隅の距離保持具28が管の内壁面と接することができるように、首振り機構を備えている。
【００２６】
走行ユニット２は、本体30の外部に放射状に３つの走行台車31,32,33を備えており、各種径の鉄管７に適合するように、本体30と走行台車31,32,33の間に設けた脚部が伸縮可能となっている。３つの走行台車31,32,33の内の一つの走行台車33の脚部は、リンク機構34とエアシリンダ35により伸縮可能となっており、他の走行台車31,32 は、リンク機構34a,34b に設けたネジ棒（図示せず）を手動で回すことにより伸縮するようになっている。走行台車31,32,33の脚部の高さは、走行台車31,32 の脚部を伸縮させて本体30の中心が鉄管７の中心に合うようにセットしてから走行台車33のエアシリンダ35によりリンク機構34を伸ばす。その結果、３つの走行台車31,32,33は、適度の圧力をもって鉄管７の内壁面に接するようになっている。さらに、３つの走行台車の内の２台の走行台車31,32 がサーボモータ36,37 による自走機能を有し、且つ一方の走行台車31のサーボモータ36の制御を車輪の回転数制御とし、他方の走行台車32のサーボモータ37を前記サーボモータ36の発生トルクと同等のトルクが発生するように制御している。
【００２７】
以下、図５により、走行台車31,32 の駆動系の構成と駆動原理について具体的に説明する。
【００２８】
走行台車31,32 は、それぞれ独立した自走機構を有しており、その車輪はそれぞれ同一の特性を持ったサーボモータ36,37 で駆動されるようになっている。
【００２９】
一方の走行台車31の自走機構は、サーボモータ36と、サーボモータ36に直結したタコジェネレータ38と、サーボアンプ39の組み合わせで構成される制御系で、ｅ_iを指令値として回転数制御を行っている。
【００３０】
他方の走行台車32の自走機構は、サーボモータ37とサーボアンプ40の組み合わせでトルク制御を行い、サーボモータ37に前記走行台車31のサーボモータ36と同等のトルクを発生させ、回転数制御は行わない。
【００３１】
次に走行台車31,32 の駆動原理について説明する。
【００３２】
先ず、走行台車31のサーボアンプ39に台車走行速度Ｖ_Rに相当する速度指令値ｅ_iを入力する。
【００３３】
サーボモータ36が速度指令値ｅ_iに見合った回転数Ｎ_maで回転し、走行車輪が伝達機構を介してＮ_waで回転し、走行台車31は次式で定まる速度Ｖ_Rで自走する。
【００３４】
【式１】

【００３５】
サーボモータ36を速度制御して走行台車31を走行させたときに発生するトルクＴ_maは、走行ユニット２を駆動するのに必要な負荷トルクの1/2 となる。（もう一台の走行台車32のサーボモータ37をトルク制御してサーボモータ36と同等のトルクを発生させるため）
走行台車31のサーボアンプ39には、サーボモータ37の負荷トルクＴ_maに見合った制御電流Ｉ_Aが発生し、サーボアンプ39に発生した制御電流Ｉ_Aを同アンプ39内でＩ_fとして検出する。
【００３６】
走行台車32のサーボアンプ40の制御電流Ｉ_Bが走行台車31のサーボアンプ39に発生した制御電流Ｉ_Aと等しくなるように、上記検出信号Ｉ_fをＩ_iに変換してサーボアンプ40のパワー増幅器41に入力する。すると、サーボアンプ40には、サーボアンプ39の負荷トルクＴ_maと同等の負荷トルクＴ_mbが発生する。
【００３７】
走行ユニット２は、サーボアンプ39に入力した速度指令値ｅ_iに基づく走行速度Ｖ_Rで自走し、走行台車32の走行車輪の回転数Ｎ_wbは上記走行速度Ｖ_Rと伝達機構の諸元で定まる速度で回転する。
【００３８】
以上の構成からなる走行ユニット２は、走行台車32の走行車輪が突起物にさしかかった場合や走行車輪が冠水等で滑った場合でも次のように制御され、管内を直進するようになる。
【００３９】
▲１▼走行台車32の走行車輪が突起物にさしかかった場合
走行台車32の走行車輪が突起物にさしかかると、走行ユニット２を駆動する負荷トルクが上昇し、それに伴って走行台車31のサーボモータ36の負荷トルクＴ_maも上昇する。走行台車32のサーボモータ37の負荷トルクＴ_mbが負荷トルクＴ_maと同等になるように制御されているため、サーボモータ37の負荷トルクＴ_mbも上昇する。
【００４０】
走行台車31は、サーボモータ36が回転数制御されているため、走行ユニット２は指令値に相当する速度で走行する。
【００４１】
▲２▼走行台車32の走行車輪が冠水等で滑った場合
走行台車32の走行車輪が空転して、走行ユニット２を駆動する負荷トルクが減少してサーボモータ36の負荷トルクＴ_ma及びサーボモータ37の負荷トルクＴ_mbが低下しても、サーボモータ36は回転数制御されているために、走行ユニット２の走行速度は変化しない。
【００４２】
走行ユニット２が管７の曲がり部にさしかかった場合は、走行台車31の走行車輪がサーボモータ36の回転数制御によって速度指令値に相当する速度で回転する。
【００４３】
▲３▼走行台車が曲がり角にさしかかった場合
走行台車31が内側となるような曲がり角では、走行ユニット２の走行速度は走行台車31の走行車輪の回転速度で決定され、走行台車32の走行車輪の回転速度は速度制御を行っていないため、走行ユニット２の動きに従って増速される。
【００４４】
一方、走行台車31が外側となるような曲がり角では、走行ユニット２の走行速度は走行台車31の走行車輪の回転速度で決定され、走行台車32の走行車輪の回転速度は速度制御を行っていないため、走行ユニット２の動きに従って減速される。
【００４５】
ラムテンショナ３は、研掃装置が管内を上昇するときと下降するときのワイヤロープ６の張力の増減に応じて伸縮して張力を一定に保つものであり、ラムシリンダ42と滑車43,44 を備えており、ラムシリンダ42の伸縮速度Ｖ_Pと、研掃装置の走行速度Ｖ_Rと、サーボウインチ４のワイヤロープ６の繰り出し・巻き取り速度Ｖ_Wの関係は次式のようになっている。
【００４６】
【式２】

【００４７】
そして、ラムシリンダ42が伸縮することにより、研掃装置の走行速度Ｖ_Rと、サーボウインチ４のワイヤロープ６の繰り出し・巻き取り速度Ｖ_Wの差をカバーすると共に、ラムシリンダ42が伸縮端に達すると、リミットスイッチ45,46 が作動し、サーボウインチ４がワイヤロープ６の繰り出し・巻き取り速度Ｖ_Wを増減し、ラムシリンダ42の位置の補正を行う。
【００４８】
尚、ラムテンショナ３のラムシリンダ42の圧力は、研掃装置の自重の傾斜方向の分力に釣り合うようにリリーフ弁47で設定される。
【００４９】
サーボウインチ４は、ワイヤ速度制御機能を有する速度制御ウインチである。
【００５０】
このように、空圧式のラムテンショナ３とサーボウインチ４によりワイヤロープ６の張力制御システムを構成しており、走行ユニット２に設置した自走速度制御機能とワイヤロープ６の繰り出し・巻き取り速度制御を有機的に組み合わせることによって、ラムテンショナ３の張力制御機能を向上した。
【００５１】
そのため、ラムテンショナ３でのエアの消費量を減少させることができ、エア源として準備するエアコンプレッサが小型になるだけでなく、自走機能によりサーボウインチ４の小型・軽量化が実現できるので、運搬仮設工事における作業時間の減縮が可能となった。
【００５２】
このように、この発明の管内面研掃装置では、速度一定で走行し、且つ噴射ノズル14を管７の内壁面に略垂直な軸を中心として回転させると共に、噴射ノズル14を管周方向に回転させて超高圧の液体を管７の内壁面に向けて噴射して研掃するので、高い研掃効果が得られる。
【００５３】
以上が実施例であり、発電所の水圧鉄管の管内を研掃する場合を例にとり説明したが、飲料水の送水管や食品工業の移送パイプの研掃にも使用できる。
【００５４】
またさらに、この実施例では研掃ユニット１と走行ユニット２を別体にした例を示したが、一体として実施することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の管内面研掃装置では、噴射ノズル14を管７の内壁面に略垂直な軸を中心として回転させると共に、噴射ノズル14を管周方向に回転させて超高圧の液体を管７の内壁面に向けて噴射して研掃するようになっており、高い研掃効果が得られるため、従来のようにスチールグリッドを使用する必要がなく、連続作業ができるようになるので、作業効率が向上する。さらに、研掃材が水であるので、下側へと流れ易く、流下勾配が緩い部分があっても研掃作業が可能となるので、人力による研掃作業が無くなり、作業環境が改善される。
【００５６】
また、請求項１に記載の構成とすれば、噴射ノズル１４を管内壁に押しつけるだけで、距離保持具２８により研掃に最適な距離が保てるようになり、既存塗膜の均一な剥離が可能となるので、品質の良い研掃効果が得られるようになる。
【００５７】
また、請求項１記載の発明のように、走行台車を制御するようにすれば、走行台車の車輪の径の相違や、速度制御の差に基づく走行ユニット２の蛇行や曲がりが他方のサーボモータ３７の制御により無くなり、スムーズに走行できるようになるので、正確な速度制御ができるので、均一な研掃が可能となる。
【００５８】
また、請求項１に記載の発明のように、走行ユニット２に設置した自走速度制御機能とワイヤロープ６の繰り出し・巻き取り速度制御を有機的に組み合わせれば、ラムテンショナ３の張力制御機能が向上し、勾配の異なる部分であっても管７内を走行するスピードが常に等しくなるので、より均一な研掃が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の管内面研掃装置を使用して発電所の水圧鉄管の内壁面を研掃する場合の説明図である。
【図２】この発明の管内面研掃装置の研掃ユニットと走行ユニットの説明図である。
【図３】研掃ユニットの押出し機構と旋回機構の説明図である。
【図４】噴射ノズル部に設けた噴射ノズルの斜視説明図である。
【図５】走行台車の駆動系の構成と、駆動原理の説明図である。
【符号の説明】
１研掃ユニット
２走行ユニット
３ラムテンショナ
４サーボウインチ
６ワイヤロープ
７管
８噴射ノズル部
14 噴射ノズル
14a 噴射口
16 ラック
17 ピニオン
18 押出し機構駆動軸
19 トルクモータ
28 距離保持具
31,32,33 走行台車
36,37 サーボモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe inner surface polishing apparatus used for removing deposits adhering to a pipe or peeling an existing coating film as a pretreatment when coating an iron pipe such as a hydraulic iron pipe of a power plant. The pipe inner surface cleaning apparatus of the present invention can also be used for cleaning drinking water water pipes and food industry transfer pipes.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the inner surface painting work in an iron pipe such as a hydraulic iron pipe has been carried out using a manual painting performed by a worker entering the pipe or a painting robot.
[0003]
In the case of manual painting, the worker enters a narrow pipe and performs from the polishing work to the painting work. The cleaning work uses sandblasting, sander and other equipment and tools to remove deposits that adhere to the pipe and peel off the existing coating film. was there. In addition, since the work is performed manually, there is a problem that even the sharpening or deep cutting (excessive cutting of the iron pipe fabric) occurs.
[0004]
Therefore, as in Japanese Patent Publication No. 5-45389, an in-pipe cleaning robot was invented for the purpose of improving the working environment, but the cleaning method is based on the injection of a steel grid (abrasive material). The steel grid was collected at the bottom of the tube and reused. Therefore, a work process such as a steel grid recovery process and a transport process that transports the steel grid to a grid injector installed outside the upper end of the pipe with a transport device such as a cableway is required many times during the pipe cleaning work (one time The maximum distance that can be scoured is 120 m), and the scouring work must be interrupted each time.
[0005]
In addition, the steel grid recovery process is a process in which the steel grid is allowed to flow down naturally and is recovered at the lower part of the iron pipe. The steel pipe has a slope of 28 ° or more, and the work can be performed. This robot cannot be used for iron pipes that have a gentle slope of 28 ° or less, which is difficult to perform, and there is a problem in that it has to rely on human work.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems and makes the following problems.
(1) Eliminate work processes such as the steel grid collection process and steel grid transfer process that required interruption of the blasting work, and improve work efficiency.
(2) The robot can be used for polishing work even on steel pipes with a gentle gradient, which could not be used with conventional robots.
(3) Reduce the size and weight of equipment and equipment installed outside the pipe and reduce the transportation work required for construction.
(4) To improve the quality of cleaning work.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the present invention, a pipe inner surface cleaning device that travels at a predetermined speed in the pipe by the traveling unit 2 while jetting an ultrahigh-pressure liquid toward the inner wall surface of the pipe, and has a plurality of jet ports 14a. The nozzle 14 was rotated about a rotation axis provided substantially perpendicularly to the inner wall surface of the tube 7 and at the same time, a tube inner surface cleaning device was obtained in which the injection nozzle 14 was rotated in the tube circumferential direction.
[0008]
In the present invention, the injection nozzle 14 is rotated about an axis substantially perpendicular to the inner wall surface of the tube 7 and the injection nozzle 14 is rotated in the tube circumferential direction to inject ultrahigh pressure liquid toward the inner wall surface of the tube 7. Therefore, a high cleaning effect can be obtained. Therefore, it is not necessary to use a steel grid, and there is no work process for collecting the steel grid scouring material or transporting the steel grid with a transporting device such as a cableway, so that continuous work can be performed. Furthermore, since the scouring material is water, the scouring work can be performed even if there is a portion where the grading gradient is gentle because it tends to flow downward.
[0009]
In addition, as described in claim 1, the push-out mechanism of the jet nozzle 14 that pushes the jet nozzle 14 in the radial direction of the pipe 7 is provided on the turning mechanism that turns in the pipe circumferential direction, and the push-out mechanism of the jet nozzle 14 is further provided. The spray nozzle 14 is provided with a distance holder 28 that is driven by a torque motor 19 through an extrusion mechanism drive shaft 18 that passes through the turning center of the turning mechanism, and that holds the distance from the inner wall surface of the pipe 7 at a predetermined value. It is preferable to be provided in the injection nozzle part 8 to which it is attached.
[0010]
In this way, it is possible to maintain the optimum distance for the cleaning by the distance holder 28 simply by pressing the injection nozzle 14 against the inner wall of the pipe. Furthermore, the pressing force on the inner wall of the pipe can be adjusted by the applied voltage of the torque motor 19, and the appropriate pressing force can be selected according to the influence of its own weight that changes depending on the turning angle and the injection reaction force of the ultrahigh pressure water generated at the nozzle section. Can be easily secured and controlled, and the existing coating film can be uniformly peeled off.
[0011]
In addition, in the invention described in claim 1, in addition to the configuration described in

claim

1 or 2, the traveling unit 2 is provided with traveling

carriages

31, 32, 33 arranged radially toward the inner wall surface. The two traveling

carriages

31 and 32 have a self-running function by the

servomotors

36 and 37, and the servomotor 36 of one traveling carriage 31 is controlled by the rotational speed of the wheel, and the servomotor of the other traveling carriage 32 is controlled. 37 is preferably controlled so that a torque equivalent to the torque generated by the servomotor 36 is generated.
[0012]
In this way, the meandering and bending of the traveling unit 2 based on the difference in the wheel diameter of the traveling carriage and the difference in speed control are eliminated by the control of the other servo motor 37, and the vehicle can travel smoothly.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the wire rope 6 is attached to the rear portion, the servo winch 4 installed outside the pipe is pulled with a predetermined torque, and the ram tensioner 3 is provided in front of the servo winch 4. Thus, the tension of the wire rope 6 was made constant.
[0014]
In this way, even if the portions have different gradients, the traveling speed in the tube 7 is always equal, so that uniform polishing can be performed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram of the case where the inner wall surface of a hydraulic iron pipe of a power plant is cleaned using the pipe inner surface polishing apparatus of the present invention. The apparatus of the present invention includes a polishing unit 1, a traveling unit 2, , A ram tensioner 3 and a servo winch 4, the polishing unit 1 and the traveling unit 2 are coupled by a coupling machine 5, and a wire rope 6 is attached to the rear end of the traveling unit 2. The tension control of the rope 6 is performed by the ram tensioner 3 and the servo winch 4.
[0016]
Further, the blasting unit 1 and the traveling unit 2 are inserted into the inside from the opening at the top of the iron pipe 7 to be scoured, and the ram tensioner 3 and the servo winch 4 are installed outside the opening of the iron pipe 7.
[0017]
A human hole 7a is provided in the lower part of the iron pipe 7, and a hose H for supplying ultrahigh pressure water to the blasting unit 1 is inserted from there. Ultra-high pressure water (200 MPa) is generated by an ultra-high pressure water generation pump 9 comprising a triple plunger pump.
[0018]
The ultra-high pressure water is jetted from the blasting unit 1 and the water accumulated in the lower part of the iron pipe 7 is drained by a pump P, purified by a purification device (not shown), and discharged.
[0019]
Next, the cleaning unit 1 and the traveling unit 2 of the pipe inner surface cleaning apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0020]
The cleaning unit 1 is provided with three traveling

carriages

11, 11a, 11b radially outside the main body 10, and travels with the main body 10 so as to be compatible with iron pipes 7 of various diameters (range 0.5 m to 2 m). Legs provided between the

carriages

11, 11a, 11b are extendable. Of the three traveling

carriages

11, 11a, 11b, the leg of one traveling carriage 11 can be expanded and contracted by the link mechanism 12 and the air cylinder 13, and the other traveling

carriages

11a, 11b are connected to the link mechanism 12a, The screw rod (not shown) provided on 12b can be manually expanded and contracted. The height of the legs of the traveling

carriages

11, 11a, 11b is set so that the legs of the traveling

carriages

11a, 11b are expanded and contracted so that the center of the main body 10 is aligned with the center of the iron pipe 7, and then the air cylinder of the traveling carriage 11 The link mechanism 12 is extended by 13. As a result, the three traveling

carriages

11, 11a, 11b come into contact with the inner wall surface of the iron pipe 7 with an appropriate pressure. The three traveling

carriages

11, 11a, 11b also serve to receive a reaction force accompanying the rotation of the injection nozzle portion 8 in the circumferential direction.
[0021]
Further, the main body 10 is provided with an extruding mechanism for extruding the injection nozzle portion 8 in the radial direction of the pipe 7 and a turning mechanism for turning the pushing mechanism around the axis of the iron pipe 7. Is provided.
[0022]
The extrusion mechanism will be described in detail. As shown in FIG. 3, the arm 15 is slidably attached to the main body 10 in the radial direction, the rack 16 is attached to the arm 15, and the pinion 17 meshes with the rack 16. And a drive shaft 18 connected to the pinion 17 and a torque motor 19 connected to the drive shaft 18. Further, the drive shaft 18 is attached through the center of the turning shaft 20 of the turning mechanism. As described above, since the pushing mechanism is driven by the torque motor 19, the pressing force of the injection nozzle portion 8 against the inner wall of the pipe can be adjusted by the applied voltage of the torque motor 19, and changes depending on the turning angle. Therefore, it is easy to ensure and control an appropriate pressing force according to the influence of the weight of the water and the injection reaction force of the ultrahigh pressure water generated by the injection nozzle 14.
[0023]
The turning mechanism includes a turning shaft 20, turning shaft drive gears 21, 22, and 23, a speed reducer 24, and a turning motor 25 connected to the speed reducer 24, and is turned at a predetermined speed.
[0024]
As shown in FIG. 4, the injection nozzle 14 provided in the injection nozzle portion 8 has a cross shape, and has eight injection ports 14a for injecting ultra-high pressure water on the surface of the tube wall. It is attached to a rotating shaft of an air motor 26 provided so as to be vertical. Further, the air motor 26 is attached to a tube wall pressing table 27 attached to the pushing mechanism, and the tube wall pressing table 27 is provided with a distance holder 28 that holds the distance from the inner wall surface of the tube 7 at a predetermined value. It is attached to the four corners. Further, a ball caster 28a is attached to the tip of the distance holder 28 so that the frictional resistance with the inner wall surface of the tube 7 is reduced.
[0025]
Further, although not shown, the spray nozzle portion 8 includes a swing mechanism so that the distance holders 28 at the four corners can be in contact with the inner wall surface of the tube even when the tube 7 is bent. ing.
[0026]
The traveling unit 2 includes three traveling

carriages

31, 32, 33 radially outside the body 30. The traveling unit 2 is provided between the body 30 and the traveling

carriages

31, 32, 33 so as to be compatible with iron pipes 7 of various diameters. The provided leg can be expanded and contracted. Of the three traveling

carriages

31, 32, 33, the leg of one traveling carriage 33 can be expanded and contracted by the link mechanism 34 and the air cylinder 35, and the other traveling

carriages

31, 32 are linked to the link mechanism 34a, The screw rod (not shown) provided on 34b is manually expanded and contracted. The height of the legs of the traveling

carriages

31, 32, 33 is set so that the legs of the traveling

carriages

31, 32 are expanded and set so that the center of the main body 30 is aligned with the center of the iron pipe 7, and then the air cylinder of the traveling carriage 33 The link mechanism 34 is extended by 35. As a result, the three traveling

carriages

31, 32, 33 come into contact with the inner wall surface of the iron pipe 7 with an appropriate pressure. Furthermore, two of the three traveling

carts

31 and 32 have a self-propelling function by the

servo motors

36 and 37, and the control of the servo motor 36 of one of the traveling carts 31 is wheel speed control. The servo motor 37 of the other traveling carriage 32 is controlled so that a torque equivalent to the torque generated by the servo motor 36 is generated.
[0027]
Hereinafter, the configuration of the drive system and the drive principle of the traveling

carriages

31 and 32 will be specifically described with reference to FIG.
[0028]
The traveling

carriages

31 and 32 have independent self-propelling mechanisms, and their wheels are driven by

servo motors

36 and 37 having the same characteristics.
[0029]
One self-propelled mechanism of the traveling carriage 31 includes a servo motor 36, a tachogenerator 38 which is directly connected to the servo motor 36, the control system consists of a combination of servo amplifier 39, the rotational speed control of the e _i as a command value Is going.
[0030]
The self-propelled mechanism of the other traveling carriage 32 performs torque control by a combination of the servo motor 37 and the servo amplifier 40, and causes the servo motor 37 to generate a torque equivalent to the servo motor 36 of the traveling carriage 31. Not performed.
[0031]
Next, the driving principle of the traveling

carriages

31 and 32 will be described.
[0032]
First, the servo amplifier 39 of the traveling carriage 31 for inputting the speed command value e _i corresponding to carriage travel speed V _R.
[0033]
Rotates at a rotational speed N _ma servo motor 36 is commensurate to the speed command value e _i, the running wheel is rotated at N _wa through a transmission mechanism, the traveling carriage 31 is free running at a speed V _R determined by the following equation.
[0034]
[Formula 1]

[0035]
The torque _Tma generated when the traveling carriage 31 is caused to travel by controlling the speed of the servo motor 36 is ½ of the load torque necessary for driving the traveling unit 2. (In order to generate torque equivalent to the servo motor 36 by controlling the torque of the servo motor 37 of the other traveling carriage 32)
The servo amplifier 39 of the traveling carriage 31, the control current I _A is generated commensurate with the load torque T _ma of the servo motor 37 is detected as I _f the control current I _A generated in the servo amplifier 39 in the same amplifier 39 .
[0036]
The detection signal _If is converted to I _i so that the control current I _B of the servo amplifier 40 of the traveling carriage 32 becomes equal to the control current I _A generated in the servo amplifier 39 of the traveling carriage 31 and the power of the servo amplifier 40 is converted. Input to amplifier 41. Then, a load torque T _mb equivalent to the load torque T _ma of the servo amplifier 39 is generated in the servo amplifier 40.
[0037]
Traveling unit 2, and the free-running at a running speed V _R based on the speed command value e _i entered to the servo amplifier 39, the rotational speed N _wb running wheels of the traveling carriage 32 specifications of the running speed V _R and the transmission mechanism Rotates at a speed determined by.
[0038]
The traveling unit 2 having the above-described configuration is controlled as follows even when the traveling wheel of the traveling carriage 32 is approaching the protrusion or when the traveling wheel is slid by submersion or the like, and proceeds straight in the pipe.
[0039]
(1) When the traveling wheel of the traveling carriage 32 comes into contact with the protrusion When the traveling wheel of the traveling carriage 32 comes into contact with the protrusion, the load torque for driving the traveling unit 2 increases, and accordingly, the servo motor of the traveling carriage 31 The load torque _{Tma of} 36 also increases. Since the load torque T _mb of the servo motor 37 of the traveling carriage 32 is controlled to be equal to the load torque T _ma , the load torque T _mb of the servo motor 37 also increases.
[0040]
Since the traveling speed of the traveling carriage 31 is controlled by the servo motor 36, the traveling unit 2 travels at a speed corresponding to the command value.
[0041]
(2) When the traveling wheel of the traveling carriage 32 slips due to flooding, etc., the traveling wheel of the traveling carriage 32 idles, the load torque that drives the traveling unit 2 decreases, the load torque _Tma of the servo motor 36 and the servo motor Even when the load torque T _{mb of} 37 is reduced, the rotational speed of the servo motor 36 is controlled, so that the traveling speed of the traveling unit 2 does not change.
[0042]
When the traveling unit 2 reaches the bent portion of the pipe 7, the traveling wheel of the traveling carriage 31 rotates at a speed corresponding to the speed command value by controlling the rotation speed of the servo motor 36.
[0043]
(3) When the traveling carriage approaches the turning corner At a corner where the traveling carriage 31 is on the inside, the traveling speed of the traveling unit 2 is determined by the rotational speed of the traveling wheel of the traveling carriage 31, and the traveling wheel of the traveling carriage 32 Since the rotation speed is not controlled, the rotation speed is increased according to the movement of the traveling unit 2.
[0044]
On the other hand, at the corner where the traveling carriage 31 is on the outside, the traveling speed of the traveling unit 2 is determined by the rotational speed of the traveling wheel of the traveling carriage 31, and the rotational speed of the traveling wheel of the traveling carriage 32 is not subjected to speed control. Therefore, the vehicle is decelerated according to the movement of the traveling unit 2.
[0045]
The ram tensioner 3 expands and contracts according to the increase and decrease of the tension of the wire rope 6 when the scouring device ascends and descends in the pipe, and keeps the ram cylinder 42 and

pulleys

43 and 44 constant. The relationship between the expansion / contraction speed V _P of the ram cylinder 42, the traveling speed V _R of the scouring device, and the feeding / winding speed V _W of the wire rope 6 of the servo winch 4 is as follows: .
[0046]
[Formula 2]

[0047]
The expansion and contraction of the ram cylinder 42 covers the difference between the traveling speed V _R of the scouring device and the feeding / winding speed V _W of the wire rope 6 of the servo winch 4, and the ram cylinder 42 is expanded and contracted. reached, the

limit switch

45, 46 is activated, the servo winch 4 increases or decreases the unwinding-winding speed V _W of the wire rope 6, to correct the position of the ram cylinder 42.
[0048]
The pressure in the ram cylinder 42 of the ram tensioner 3 is set by the relief valve 47 so as to balance the component force in the inclination direction of the weight of the scouring device.
[0049]
The servo winch 4 is a speed control winch having a wire speed control function.
[0050]
As described above, the pneumatic ram tensioner 3 and the servo winch 4 constitute a tension control system for the wire rope 6, and the self-running speed control function installed in the traveling unit 2 and the feeding / winding speed control of the wire rope 6. The tension control function of the ram tensioner 3 was improved by organically combining the two.
[0051]
Therefore, the air consumption in the ram tensioner 3 can be reduced, and not only the air compressor prepared as an air source becomes small, but also the servo winch 4 can be reduced in size and weight by the self-propelled function. It has become possible to reduce the work time in temporary transportation construction.
[0052]
Thus, in the pipe inner surface polishing apparatus of the present invention, the jet nozzle 14 travels at a constant speed and rotates the injection nozzle 14 around an axis substantially perpendicular to the inner wall surface of the pipe 7 and moves the injection nozzle 14 in the pipe circumferential direction. Since the super-high pressure liquid is spun and sprayed toward the inner wall surface of the tube 7, a high scouring effect is obtained.
[0053]
Although the above is an Example and it demonstrated taking the case where the inside of the hydraulic iron pipe of a power plant was scoured as an example, it can be used also for the scouring of the water pipe of drinking water and the transfer pipe of the food industry.
[0054]
Furthermore, in this embodiment, an example in which the cleaning unit 1 and the traveling unit 2 are separated from each other is shown, but the cleaning unit 1 and the traveling unit 2 may be integrated.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the pipe inner surface polishing apparatus according to the present invention, the injection nozzle 14 is rotated about the axis substantially perpendicular to the inner wall surface of the pipe 7 and the injection nozzle 14 is rotated in the pipe circumferential direction so The liquid is jetted toward the inner wall surface of the tube 7 for cleaning, and since a high cleaning effect is obtained, it is not necessary to use a steel grid as in the past, so that continuous work can be performed. As a result, work efficiency is improved. In addition, since the scouring material is water, it is easy to flow downward, and even if there is a part where the flow gradient is gentle, the scouring work can be performed, eliminating the manual scouring work and improving the work environment. .
[0056]
Further, according to the configuration of the first aspect, it is possible to keep the optimum distance for scouring by the distance holder 28 simply by pressing the spray nozzle 14 against the inner wall of the pipe, and the existing coating film can be uniformly peeled off. As a result, a high-quality cleaning effect can be obtained.
[0057]
Further, as in the first aspect of the invention, if the traveling carriage is controlled, the difference in the wheel diameter of the running carriage and the meandering or bending of the traveling unit 2 based on the difference in speed control are caused by the other servo motor. Since it is eliminated by the control of 37 and can run smoothly, accurate speed control can be performed, and uniform polishing can be performed.
[0058]
Moreover, if the self-propelling speed control function installed in the traveling unit 2 and the wire rope 6 feeding / winding speed control are organically combined as in the first aspect of the invention, the tension control function of the ram tensioner 3 is combined. As a result, the traveling speed in the tube 7 is always the same even in portions with different gradients, so that more uniform polishing is possible.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram when the inner wall surface of a hydraulic iron pipe of a power plant is cleaned using the pipe inner surface polishing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a cleaning unit and a traveling unit of the tube inner surface cleaning apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of an extruding mechanism and a turning mechanism of the blasting unit.
FIG. 4 is a perspective explanatory view of an injection nozzle provided in an injection nozzle portion.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of the drive system of the traveling carriage and the drive principle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing unit 2 Traveling unit 3 Ram tensioner 4 Servo winch 6 Wire rope 7 Pipe 8 Injection nozzle part
14 Injection nozzle
14a injection port
16 racks
17 Pinion
18 Extrusion mechanism drive shaft
19 Torque motor
28 Distance holder
31,32,33 traveling cart
36,37 Servo motor

Claims

研掃ユニット（１）と走行ユニット（２）とを有する管内面研掃装置は、前記研掃ユニット（１）が超高圧の液体を管の内壁面に向けて噴射しつつ、前記走行ユニット（２）により管内を所定の速度で走行する管内面研掃装置であり、前記研掃ユニット（１）には、本体（１０）と、噴射ノズル部（８）と、旋回機構と、走行台車とが設けられており、  The tube inner surface cleaning device having a blasting unit (1) and a traveling unit (2), the blasting unit (1) injects an ultra-high pressure liquid toward the inner wall surface of the tube while the traveling unit ( 2) A pipe inner surface cleaning device that travels in a pipe at a predetermined speed according to 2). The cleaning unit (1) includes a main body (10), an injection nozzle portion (8), a turning mechanism, a traveling carriage, Is provided,
前記噴射ノズル部（８）には、噴射ノズル（１４）が設けられ、前記噴射ノズル（１４）は複数の噴射口（１４ａ）とエアモータ（２６）とを有し、  The injection nozzle section (8) is provided with an injection nozzle (14), and the injection nozzle (14) has a plurality of injection ports (14a) and an air motor (26).
前記エアモータ（２６）は、前記押出し機構に取り付けられた管壁押付台（２７）に取り付けられており、管壁押付台（２７）には、管（７）の内壁面との距離を所定値に保持する距離保持具（２８）を４隅に取り付けており前記距離保持具（２８）の先端にはボールキャスター（２８ａ）が取り付けられており、The air motor (26) is attached to a tube wall pressing base (27) attached to the pushing mechanism, and the tube wall pressing base (27) has a predetermined distance from the inner wall surface of the pipe (7). A distance holder (28) is attached to the four corners, and a ball caster (28a) is attached to the tip of the distance holder (28),
前記旋回機構は、本体（１０）に半径方向に摺動自在に取り付けられたアーム（１５）と、前記アーム（１５）に取り付けられたラック（１６）と、前記ラック（１６）に噛合するピニオン（１７）と、前記ピニオン（１７）に連結された駆動軸（１８）と、前記駆動軸（１８）に連結されたトルクモータ（１９）からなり、  The turning mechanism includes an arm (15) attached to a main body (10) so as to be slidable in a radial direction, a rack (16) attached to the arm (15), and a pinion meshing with the rack (16) (17), a drive shaft (18) connected to the pinion (17), and a torque motor (19) connected to the drive shaft (18),
前記旋回機構は、前記噴射ノズル（１４）を管周方向に旋回させるものであり、前記旋回機構上には押出し機構が設けられており、The turning mechanism turns the injection nozzle (14) in the pipe circumferential direction, and an extrusion mechanism is provided on the turning mechanism.
前記押出し機構は、噴射ノズル（１４）を管（７）の半径方向に、前記旋回機構の旋回中心を貫通する押出し機構駆動軸（１８）を介して、トルクモータ（１９）を駆動させることで、噴射ノズル（１４）の押しつけをなすものであり、The pushing mechanism drives the torque motor (19) through the pushing mechanism drive shaft (18) penetrating the injection nozzle (14) in the radial direction of the pipe (7) and passing through the turning center of the turning mechanism. , Which presses the spray nozzle (14),
管内壁への押し付け力は、トルクモータ（１９）の印加電圧で調整可能なものであり、この調整は旋回角度によって変化する自重の影響や噴射ノズル部（８）で発生する超高圧水の噴射反力に応じた押し付け力を確保するものであり、The pressing force on the inner wall of the pipe can be adjusted by the applied voltage of the torque motor (19). This adjustment is influenced by the weight of the water changing according to the turning angle and the injection of the ultrahigh pressure water generated in the injection nozzle (8). To secure the pressing force according to the reaction force,
管内面研掃は、前記噴射ノズル（１４）の管周方向の旋回と前記押し付け力の確保とを行いながら、管（７）の内壁面に略垂直に設けたエアモータ（２６）の回転軸を中心に、複数の噴射口（１４ａ）を有する噴射ノズル（１４）を、回転させて行なうものであり、The tube inner surface cleaning is performed by rotating the rotating shaft of an air motor (26) provided substantially perpendicularly to the inner wall surface of the tube (7) while rotating the injection nozzle (14) in the tube circumferential direction and securing the pressing force. The injection nozzle (14) having a plurality of injection ports (14a) at the center is rotated,
走行ユニット（２）は、内壁面に向けて放射状に走行台車（３１,３２,３３）を配したものであり、そのうち少なくとも２台の走行台車（３１,３２）がサーボモータ（３６,３７）による自走機能を有し、  The traveling unit (2) has traveling carriages (31, 32, 33) arranged radially toward the inner wall surface, of which at least two traveling carriages (31, 32) are servo motors (36, 37). Has a self-propelled function by
且つ一方の走行台車（３１）のサーボモータ（３６）の制御を車輪の回転数制御とし、他方の走行台車（３２）のサーボモータ（３７）を前記サーボモータ（３６）の発生トルクと同等のトルクが発生するように制御するものとし、The control of the servo motor (36) of one traveling carriage (31) is wheel speed control, and the servo motor (37) of the other traveling carriage (32) is equivalent to the torque generated by the servo motor (36). It shall be controlled so that torque is generated,
走行ユニット（２）の後部にワイヤロープ（６）を取り付け、管外に設置したサーボウインチ（４）で所定のトルクで牽引するようにし、  Attach the wire rope (6) to the rear part of the traveling unit (2) and pull it with a predetermined torque with the servo winch (4) installed outside the pipe.
サーボウインチ（４）の前にラムテンショナ（３）を設け、ワイヤロープ（６）の張力制御システムを構成し、ワイヤロープ（６）の張力が一定になるようにし、A ram tensioner (3) is provided in front of the servo winch (4) to constitute a tension control system for the wire rope (6) so that the tension of the wire rope (6) is constant,
走行ユニット（２）に設置した自走速度制御機能とワイヤロープ（６）の繰り出し及び巻き取り速度制御とを組み合わせたものとし、The self-propelled speed control function installed in the traveling unit (2) is combined with the wire rope (6) feeding and winding speed control,
サーボウインチ（４）は、ワイヤ速度制御機能を有する速度制御ウインチであって、The servo winch (4) is a speed control winch having a wire speed control function,
ラムテンショナ（３）とサーボウインチ（４）によりワイヤロープ（６）の張力制御システムを構成しており、走行ユニット（２）に設置した自走速度制御機能とワイヤロープ６の繰り出し及び巻き取り速度制御を組み合わせることによって、ラムテンショナ（３）の張力制御機能を向上したことThe tension control system of the wire rope (6) is constituted by the ram tensioner (3) and the servo winch (4). The self-running speed control function installed in the traveling unit (2) and the feeding and winding speed of the wire rope 6 The tension control function of the ram tensioner (3) has been improved by combining control.
を特徴とする管内面研掃装置。Tube inner surface cleaning device characterized by.