JP6271255B2 - ツール挿入具 - Google Patents

Description

本発明は、ガス管閉止用のガスバッグなどのツールを管内に挿入するためのツール挿入具に関するものである。

一般に、ガス管の配管工事をする際にガス管を閉止するためのガスバッグや、配管の内部を検査するためのカメラ、配管の配置角度や位置を計測するためのジャイロスコープ、配管の肉厚を測定するための超音波探触子などのツールは、そのツール本体から後方に、各種配線や挿抜操作用のピアノ線などの線状体を延設した構造とされ、そのツール本体を配管の端部開口から配管内に挿入して使用される。

ただ、配管の内部の突起や、特にエルボ管付近の段差を通過させてツールを挿入する場合、そのツール本体が突起や段差に引っ掛かることによって、ツールを挿入しにくくなることがある。

これに対して、特許文献１は、線材１０１を螺旋状に構成してなるコイル状で、その前側部分を本体収容部１０２として、本体収容部１０２よりも後方の延設部分を線状体収容部１０３としたツール挿入具を開示している（図７参照）。

特許文献１のツール挿入具は、本体収容部１０２にツール本体を収容すると共に、線状体収容部１０３に線状体を収容し、線状体収容部１０３を持って押し込むようにして、配管に本体収容部１０２を挿入することができる。さらに、本体収容部１０２は、その線材１０１を中心軸方向に隙間をあけて螺旋状に構成しており、エルボ管の内面に沿わせて湾曲させつつ挿入する際、線材１０１の間の隙間に曲げ変形を吸収させて、本体収容部１０２を容易に湾曲させることができる。

特開２０１３−１３４１５４号公報（段落番号００２０、００２２、００２３、００２５〜００２７、図１）

ところが、特許文献１のツール挿入具は、本体収容部を構成する螺旋状の線材を中心軸方向に隙間をあけているので、本体収容部を配管の曲線に沿わせて容易に湾曲させることができるものの、ツール挿入具をより強い力で配管に押し込む場合、本体収容部が中心軸方向に変形して力を伝えにくくなるおそれがある。

本発明は、配管の湾曲部に沿わせて容易に湾曲させることができ、かつ確実に力を伝えて配管に挿入することのできるツール挿入具の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るツール挿入具は、ツール本体とこのツール本体から後方に延設された線状体とを有するツールを管内に挿入するためのものであり、線材を螺旋状に構成してなるコイル状とし、螺旋状の線材の巻き径を大径に設定してツール本体を収容する本体収容部を構成すると共に、この本体収容部から後方に延設した延設部分で螺旋状の線材の巻き径を小径に設定して線状体を収容する線状体収容部を構成したものである。さらに、本体収容部は、この本体収容部と管内との間の摩擦力を中心軸方向力として負荷可能であり、螺旋状の線材のうちの中心軸方向に隣接する部位同士の間隔をこの本体収容部の前側よりも後側で小さく設定している。

上記構成によれば、ツール挿入具をコイル状とし、前側部分と後方の延設部分の巻き径を異なる径に設定して、本体収容部と線状体収容部とを形成するので、管内に挿入するツールをツール挿入具の内側に収容して保護することができる。このツール挿入具は、配管の端部開口の外側から線状体収容部を押し引き操作して、本体収容部に収容したツール本体を管内で移動させることができ、しかも、ツール挿入具がコイル状であるので、これをエルボ管などの湾曲形状に沿わせて湾曲させて、ツールを挿入することができる。

また、本体収容部を構成する螺旋状の線材の間隔を前側よりも後側で小さく設定するので、管内でツール挿入具を先導する本体収容部の前側部分については、管の湾曲形状に沿って湾曲させやすくすることができる。一方、中心軸方向に作用する力がより大きくなる本体収容部の後側部分については、その中心軸方向の変形を抑えて、線状体収容部から受ける押込み力を前側部分に伝えやすくすることができる。

より詳しく説明すると、管内に挿入されたツール挿入具と管の内周面との間には、摩擦力が作用し、この摩擦力が本体収容部の前端から後側に向かって累積されて中心軸方向力となるので、本体収容部の前側の中心軸方向力は比較的に小さくなり、本体収容部の後側の中心軸方向力は比較的に大きくなる。

したがって、本体収容部の前側部分については、中心軸方向力が小さくて中心軸方向に変形しにくい分、線材の間隔を大きくして湾曲させやすくすることができ、管の湾曲形状に沿ってツール挿入具を先導しやすくすることができる。一方、本体収容部の後側部分については、中心軸方向力が大きい分、線材の間隔を小さくして中心軸方向の変形を抑えることにより、押込み力を前側部分に伝えやすくする。この場合、本体収容部の後側部分は、線材の間隔を小さくする分、湾曲に対する剛性が大きくなるが、本体収容部が湾曲部に侵入する際、前側部分に先導されることによって容易に湾曲する。

さらに、本体収容部を、その前側部分が線材を中心軸方向に隙間をあけつつ螺旋状に構成したコイル状であると共に、後側部分が線材を中心軸方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状であるようにしてもよい。

この構成によれば、本体収容部の前側部分の線材の間に隙間をあけるので、その隙間に曲げ変形を吸収させて、本体収容部の前側部分を容易に湾曲させることができる。しかも、本体収容部の後側部分の線材を中心軸方向に隙間なく螺旋状に構成するので、後側部分の中心軸方向の変形を極力抑えて、前側部分に確実に押し込み力を伝えることができる。

さらに、本体収容部を、このツール挿入具を挿入する管の湾曲部の中心軸方向長さよりも長く設定するようにしてもよい。

この構成によれば、本体収容部を管の湾曲部の中心軸方向長さよりも長くするので、本体収容部がエルボ管などの湾曲部を通過する際、本体収容部の前端が管の湾曲部を完全に通過し終わるまで、本体収容部よりも後側の線状体収容部が管の湾曲部に侵入するのを阻止して、本体収容部の中心に安定して押込み力を伝え、ツール挿入具を確実に挿入することができる。

つまり、本体収容部よりも巻き径が小径の線状体収容部を管の湾曲部に侵入させて押込み力を加える場合、線状体収容部が管内で湾曲形状の外側に大きく変位し、線状体収容部から加えられる押込み力が本体収容部の中心軸に対して湾曲形状の外側にずれることになる。これに対して、本体収容部を管の湾曲部の中心軸方向長さよりも長くすることにより、管内を先導する本体収容部の前端が管の湾曲部を完全に通過し終わるまで、線状体収容部から本体収容部の中心に安定して押込み力を伝えることができ、ツール挿入具を確実に挿入することができる。

また、本発明は、上記のツール挿入具を用いて管内にツールを挿入する方法を提供する。具体的には、ツール挿入具にツールを収容し、ツール挿入具を中心軸周りに回転させながら、ツール挿入具と共にツールを管内に挿入する。

この構成によれば、上記のツール挿入具の構成を採用することによる効果と同じ効果を得ることができる。さらに、管内に突起がある場合、コイル状のツール挿入具を中心軸周りに回転させることにより、本体収容部を構成する線材がねじの原理によって管内の突起を避けるように乗り越えることができる。しかも、コイル状の本体収容部が管内の突起に噛み合って、ねじの原理による推進力を得ることができるので、本体収容部を湾曲させてエルボ管を通過させるような場合にも、ツールの挿入を容易にすることができる。

また、本体収容部を構成する線材の先端が管内の突起に引っ掛かった場合、線材の先端部分を変形させながら、さらにツール挿入具を中心軸周りに回転させることにより、その引っ掛かりを外すと共に、線材の先端部分をジャンプさせて一気に突起を乗り越えさせることができる。

以上のとおり、本発明によると、ツール挿入具をコイル状に構成して、その螺旋状の線材の間隔を本体収容部の前側で大きく設定することにより、管内でツール挿入具を先導する前側部分を管の湾曲形状に沿って湾曲させやすくしている。また、螺旋状の線材の間隔を本体収容部の後側で小さく設定することにより、中心軸方向力がより大きくなる後側部分の中心軸方向の変形を抑えて、線状体収容部から受ける押込み力を前側部分に伝えやすくしている。これにより、ツール挿入具を配管の湾曲部に沿わせて容易に湾曲させることができ、かつ確実に力を伝えて配管に挿入することができる。

本発明に係るツール挿入具の側面図 ツール挿入具の要部拡大図 管内に挿入されるツール挿入具の挙動を説明する図 ツール挿入具を挿入する配管の斜視図 ツール挿入具を挿入した配管の鉛直断面図 ツール挿入具を挿入した配管の水平断面図 従来のツール挿入具を示す図

以下、本発明に係るツール挿入具を実施するための形態について、図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、ツール挿入具１は、ツール本体と、ツール本体から後方に延設された線状体と、を有するツールを、ガス管などの配管２に挿入するためのものであり、ばね用鋼線などの例えば断面扁平状の線材３を螺旋状に構成すると共に、その表面に必要に応じて潤滑メッキを施してなるコイル状とされる。このツール挿入具１の前端部には、螺旋状の線材３の巻き径を大径に設定されてツール本体を収容する本体収容部４が構成され、本体収容部４から後方に延設された延設部分には、螺旋状の線材３の巻き径を小径に設定されて線状体を収容する線状体収容部５が構成されている。

本体収容部４は、その前側部分６が線材３を中心軸方向に隙間（Ｐ）をあけつつ螺旋状に構成したコイル状とされると共に、後側部分７が線材３を中心軸方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状とされている。なお、本体収容部４の前側部分６における線材３の隙間（Ｐ）は、本体収容部４に求められる湾曲性能に応じて、適宜設定することができる。

本体収容部４の長さ（Ｌ０）は、ツール挿入具１が挿入される配管２の湾曲部８の中心軸方向長さよりも長く設定され、その前側の１／２の長さ（Ｌ０／２）の範囲が前側部分６とされ、後側の１／２の長さ（Ｌ０／２）の範囲が後側部分７とされる。

線状体収容部５は、本体収容部４よりも小径で、線材３を中心軸方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状とされ、本体収容部４から後方にテーパー部９を介して連続して形成されている。

線状体収容部５の長さ（Ｌ１）は、本体収容部４を配管２の開口から奥まで挿入できるよう、本体収容部４の長さ（Ｌ０）よりも十分に長く設定されている。また、テーパー部９の長さ（Ｌ２）は、小径の線状体収容部５から大径の本体収容部４にスムーズに力を伝えるのに十分な長さに設定される。

ツール挿入具１を用いて挿入するツールは、例えば、ガス管の配管工事に際して、そのガス管を閉止するためのガスバッグとされる。ガスバッグのツール本体は、例えば、遠隔操作で膨らませることのできるバルーンを備え、このツール本体をガス管に挿入してバルーンを膨らませることにより、ガス管を閉止してガスの流れを遮断する。ガスバッグの線状体は、十分な長さのチューブとされ、その後端に設けられた操作部により、ガス管の外側からツール本体を操作するようになっている。

次に、上記のツール挿入具１を管内に挿入したときの本体収容部４の挙動を説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、配管２にツール挿入具１を挿入して押し込むと、本体収容部４の径方向で一側の面が配管２の内周面２ａを摺動して摩擦力（Ｆ）が作用する。摩擦力（Ｆ）は、本体収容部４の前端から後側に向かって累積されて、本体収容部４の各部位に作用する中心軸方向力（Ｎ）となる。

本体収容部４の前側部分６では、摩擦力（Ｆ）が十分に累積されていない分、中心軸方向力（Ｎ）が比較的に小さく、前側部分６は、螺旋状の線材３に隙間（Ｐ）を設けた構造であっても、中心軸方向に過度に変形することがない。一方、本体収容部４の後側部分７では、摩擦力（Ｆ）が十分に累積されている分、中心軸方向力（Ｎ）が比較的に大きいが、後側部分７は、線材３を隙間なく螺旋状にした構造であり、中心軸方向の変形が極力抑えられる。

図３（ｂ）に示すように、摩擦力（Ｆ）は、本体収容部４の中心軸に対して（ｄ／２）だけ偏心して作用することにより、本体収容部４にモーメント（Ｍ）を作用させ、摩擦力（Ｆ）が作用する側に本体収容部４を湾曲させようとする。

また、図３（ｃ）に示すように、本体収容部４は、配管２の湾曲部８に押し込まれて通過する際、湾曲部８の内周面のうちの湾曲形状の外側の面に対して摺動し、その湾曲形状の外側に摩擦力（Ｆ）が作用する。この摩擦力（Ｆ）は、上述の通り、作用する側に本体収容部４を湾曲させようとするので、本体収容部４を湾曲部８の湾曲形状の反対側に湾曲させようとする。

これに対し、本体収容部４は、配管２の湾曲部８に押し込まれて通過する際、湾曲部８の内周面のうちの湾曲形状の外側の面から反力（Ｒ）を受けて強制的に湾曲する。すなわち、反力（Ｒ）は、本体収容部４のそれ自体の湾曲に対する剛性と、摩擦力（Ｆ）による反対向きのモーメント（Ｍ）と、に抗して、本体収容部４を湾曲部８の湾曲形状に沿わせて強制的に湾曲させる。

反力（Ｒ）が本体収容部４を湾曲させる際、それと同時に摩擦力（Ｆ）による反対向きのモーメント（Ｍ）が作用するが、本体収容部４の前側部分６では、線材３の間隔が比較的に大きい分、湾曲に対する剛性が小さいので、湾曲部８に沿わせて、本体収容部４の前側部分６を湾曲させるのに要する力が過度に大きくなることはない。

一方、本体収容部４の後側部分７では、線材３の間隔を比較的に小さくする分、湾曲に対する剛性が大きくなるが、前側部分６に作用する反力（Ｒ）の作用位置から後側部分７までの距離が長い分、反力（Ｒ）に起因して後側部分７に比較的に大きなモーメントが作用し、本体収容部４の後側部分７を容易に湾曲させる。すなわち、本体収容部４の後側部分７は、前側部分６の湾曲に追随することにより、湾曲部８に沿って容易に湾曲する。

次に、上記のツール挿入具１を用いて図４に示す配管２の管内にツールを挿入するツール挿入方法を説明する。

まず、ツール挿入具１の本体収容部４にツール本体を収容すると共に、線状体収容部５に線状体を収容した状態に構成する。

図４に示す配管２に、その上方の端部開口からツール挿入具１の本体収容部４を挿入し、線状体収容部５の後端部を持って押し込むことにより、本体収容部４の前端を第１エルボ管１０に侵入させる。

ツール挿入具１をさらに押し込むことにより、本体収容部４の前側部分６を第１エルボ管１０の内面に沿って湾曲させつつ挿入する。その際、前側部分６の線材３を中心軸方向に隙間（Ｐ）をあけて螺旋状に構成しているので、その隙間（Ｐ）に曲げ変形を吸収させて、前側部分６を容易に湾曲させることができる。

前側部分６を第１エルボ管１０に挿入する際、ツール挿入具１を中心軸周りに回転させながら押し込んで、コイル状の前側部分６を第１エルボ管１０の始端側の段差１１に噛み合わせることにより、ねじの原理によって推進力を得ることができ、前側部分６を湾曲させながら第１エルボ管１０に容易に挿入することができる。なお、線材３が断面扁平状であるので、段差１１に噛み合いやすく、線材３を断面円形に設定した場合のような噛み合いの外れが生じにくい。

前側部分６をさらに第１エルボ管１０に押し込むことにより、前側部分６の前端付近が第１エルボ管１０の終端側の段差１２に引っ掛かる（図５参照）。図５に示す形態では、前側部分６の前端の巻き径が中央部よりも小径に設定されているので、線材３の前端は、段差１２に引っ掛かることなく乗り上げている。この状態で、ツール挿入具１を中心軸周りに回転させながら押し込むことにより、コイル状の前側部分６がねじの原理によって段差１２をスムーズに通過する。

本体収容部４の前側部分６の前端が第１エルボ管１０を通過して、前側部分６の後端が第１エルボ管１０に侵入した後、前側部分６に引き続いて後側部分７が第１エルボ管１０に侵入する。後側部分７は、第１エルボ管１０に侵入した後、前側部分６に追随して湾曲しながら第１エルボ管１０を通過する。

ツール挿入具１をさらに押し込むことにより、本体収容部４が、第１エルボ管１０と同様、第２エルボ管１３を通過する。その際、ツール挿入具１を中心軸周りに回転させることにより、第２エルボ管１３の始端側の段差１４に噛み合わせて推進力を得ると共に、第２エルボ管１３の終端側の段差１５をスムーズに通過させる（図６参照）。

ここで、本体収容部４の長さ（Ｌ０）は、配管２の湾曲部である第１エルボ管１０から第２エルボ管１３までの中心軸方向長さよりも長く設定されており、前側部分６の前端が第２エルボ管１３を通過するまで、線状体収容部５が第１エルボ管１０に侵入することはない。これにより、線状体収容部５が第１エルボ管１０の湾曲形状の外側に変位して押込み力が本体収容部４の中心軸からずれるのを阻止される。

このようにして、ツール４がツール挿入具１の内部で保護されつつ、ツール挿入具１と共に配管２の管内に挿入される。管内に挿入したツールは、そのツール本体の例えばバルーンを膨らませて配管２を塞ぎ、ガスなどの流れを閉止して、配管工事を容易にする。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、本体収容部４を構成する螺旋状の線材３の間隔は、中心軸方向に隣接する部位同士の間隔を本体収容部４の前側よりも後側で小さく設定していればよく、線材３の間に隙間のある前側部分６と、線材３の間に隙間のない後側部分７と、に分ける代わりに、前端から後端に向かって徐々に隙間を狭くするようにしてもよい。

また、ツールは、ガスバッグに限らず、配管２の内部を検査するためのカメラや、配管２の配置角度や位置を計測するためのジャイロスコープであってもよい。

また、本体収容部４は、その前側先端の巻き径を中央部よりも小径にするだけでなく、中央部と同程度の巻き径に設定することもできる。この場合、線材３の先端が段差１２、１５に引っ掛かるおそれがあるが、線材３の先端を変形させながらツール挿入具１を中心軸周りにさらに回転させることにより、線材３の先端をジャンプさせて段差１２、１５を一気に乗り越えさせることができる。

１ ツール挿入具
２ 配管
２ａ 配管の内周面
３ 線材
４ 本体収容部
５ 線状体収容部
６ 前側部分
７ 後側部分
８ 湾曲部
９ テーパー部
１０ 第１エルボ管
１１、１２ 段差
１３ 第２エルボ管
１４、１５ 段差
Ｐ 隙間
Ｌ０ 本体収容部の長さ
Ｌ１ 線状体収容部の長さ
Ｌ２ テーパー部の長さ
Ｆ 摩擦力
Ｎ 中心軸方向力
ｄ／２ 摩擦力の偏心量
Ｍ モーメント
Ｒ 反力

Claims (4)

1. ツール本体と該ツール本体から後方に延設された線状体とを有するツールを管内に挿入するためのツール挿入具であって、
   線材を螺旋状に構成してなるコイル状とされ、前記螺旋状の線材の巻き径を大径に設定されて前記ツール本体を収容する本体収容部が構成されると共に、該本体収容部から後方に延設された延設部分で前記螺旋状の線材の巻き径を小径に設定されて前記線状体を収容する線状体収容部が構成され、
   前記本体収容部は、該本体収容部と前記管内との間の摩擦力を中心軸方向力として負荷可能とされ、螺旋状の線材のうちの中心軸方向に隣接する部位同士の間隔を当該本体収容部の前側よりも後側で小さく設定されたことを特徴とするツール挿入具。
2. 前記本体収容部は、その前側部分が線材を中心軸方向に隙間をあけつつ螺旋状に構成したコイル状とされると共に、後側部分が線材を中心軸方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状とされたことを特徴とする請求項１に記載のツール挿入具。
3. 前記本体収容部は、当該ツール挿入具を挿入する管の湾曲部の中心軸方向長さよりも長く設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のツール挿入具。
4. 請求項１、２又は３に記載のツール挿入具を用いて管内に前記ツールを挿入する方法であって、前記ツール挿入具にツールを収容し、前記ツール挿入具を中心軸周りに回転させながら、ツール挿入具と共にツールを管内に挿入することを特徴とするツール挿入方法。

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