WO2020059475A1 - 穿孔装置及び穿孔方法 - Google Patents

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WO2020059475A1
WO2020059475A1 PCT/JP2019/034521 JP2019034521W WO2020059475A1 WO 2020059475 A1 WO2020059475 A1 WO 2020059475A1 JP 2019034521 W JP2019034521 W JP 2019034521W WO 2020059475 A1 WO2020059475 A1 WO 2020059475A1
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WO
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pipe
lining material
drilling
blade
perforation
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Application number
PCT/JP2019/034521
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English (en)
French (fr)
Inventor
神山　隆夫
和明 小倉
石田　誠
宏幸 幕内
達人 高嶋
加藤　卓
Original Assignee
株式会社湘南合成樹脂製作所
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/02—Means for moving the cutting member into its operative position for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/16—Perforating by tool or tools of the drill type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F3/00—Sewer pipe-line systems
    • E03F3/06—Methods of, or installations for, laying sewer pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
    • F16L1/028—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground in the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/48—Indicating the position of the pig or mole in the pipe or conduit

Definitions

  • the present invention relates to a perforation apparatus and a perforation method for perforating a pipe lining material closing a branch pipe opening.
  • a lining method of lining the existing pipe with a pipe lining material is used to rehabilitate the existing pipe.
  • a pipe lining material a lining material in which an uncured liquid curable resin is impregnated into a resin absorbent made of a tubular flexible nonwoven fabric, or a pipe lining material made of a thermoplastic resin such as hard PVC is used.
  • a branch pipe merges with a main pipe such as a sewer pipe
  • the pipe lining material blocks the branch pipe opening at the branch pipe junction.
  • a pipe lining material that closes the end of the branch pipe by rotating the cutter (piercing blade) of the drilling machine by putting the in-pipe working robot equipped with the drilling machine and the TV camera into the main pipe and remotely controlling it from the ground.
  • the part is perforated from the main pipe side.
  • Drilling is performed by positioning at the position.
  • the tube lining material of the nonwoven fabric becomes thicker, or when the nonwoven fabric contains a reinforcing material such as glass fiber, even with a thin tube lining material, the laser light or the illuminating light has poor transparency, and a bright opening image is formed. Since it is difficult to obtain, it becomes difficult to position the punching device as described in Patent Documents 1 and 2. Also, if the pipe lining material is made of PVC or the like, laser light or illumination light will not be transmitted in the first place, so that it becomes impossible to position the drilling device.
  • the positioning of the drilling device is performed by observing a captured image of a camera mounted on the drilling device in real time using a monitor in a work truck on the ground, or performing image processing on the captured image, so that the drilling efficiency is reduced. Also, it depends on what method the captured image is transmitted or what image processing is performed.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and even when the branch pipe opening is blocked by a pipe lining material that does not easily transmit visible light or does not transmit visible light, the branch pipe can be easily removed. It is an object of the present invention to provide a drilling device and a drilling method capable of efficiently detecting a pipe opening by a low-cost method and drilling a pipe lining material.
  • the present invention A drilling device that travels in a main pipe whose inner wall surface is lined with a pipe lining material, and pierces a pipe lining material that closes an opening of a branch pipe that intersects the main pipe with a piercing blade, A moving body that moves in the length direction of the main pipe; An infrared camera mounted on the moving body and imaging the pipe lining material cooled or heated by the heat medium injected into the branch pipe from the main pipe side, Transmission means for transmitting the thermal image acquired by the infrared camera to the ground, Positioning means for positioning the drilling blade by a command generated based on the thermal image transmitted to the ground, It is characterized by having.
  • the present invention A drilling method for drilling from a main pipe side by rotating a drilling blade on a pipe lining material closing a branch pipe opening, A step of introducing a heat medium into the branch pipe closed by the pipe lining material, A step of photographing the pipe lining material cooled or heated by the supplied heat medium from the main pipe side using an infrared camera, A step of positioning a perforation blade at a branch pipe opening closed by a pipe lining material based on a thermal image acquired by an infrared camera, It is characterized by having.
  • the perforation device since the perforation device is positioned based on the thermal image of the pipe lining material cooled or heated by the heat medium injected into the branch pipe, the pipe lining material not only transmits visible light but also emits visible light. Even if it is made of a material that is difficult to permeate or does not penetrate, it is possible to acquire a thermal image of the pipe lining material that closes the branch pipe opening simply by adding a heat medium into the branch pipe, Since the position of the opening can be recognized, it is possible to efficiently pierce the pipe lining material closing the branch pipe opening.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the punching device taken along line AA in FIG. 2. It is a top view of a perforation apparatus. It is explanatory drawing when it sees from the side surface which shows the process in which a wheel body rotates and an intermediate wheel goes up.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration for driving and controlling various devices of the punching device. It is explanatory drawing which shows the time-dependent change of the thermal image of the pipe lining material which closes the branch pipe opening.
  • FIG. 1 shows a state in which the inner wall surface of an aged sewer main pipe 10 is lined using a pipe lining material 12.
  • the pipe lining material 12 is obtained by impregnating an uncured liquid curable resin into a resin absorbent made of a tubular flexible nonwoven fabric, and may be reinforced by incorporating glass fiber into the nonwoven fabric. Further, the inner surface of the main pipe 10 is lined using a pipe lining material made of hard vinyl chloride.
  • a plurality of branch pipes 11 are branched from the main pipe 10, and sewage such as homes and buildings is discharged to the main pipe 10 via the branch pipes 11.
  • sewage such as homes and buildings is discharged to the main pipe 10 via the branch pipes 11.
  • FIG. 1 when the main pipe 10 is lined with the pipe lining material 12, the opening 11 a of the open branch pipe 11 is closed by the pipe lining material 12.
  • the drilling device 20 equipped with the drilling blade 21 is carried into the main pipe 10 from the manhole 16, and raises and rotates the drilling blade 21 to cut the pipe lining material 12 closing the branch pipe opening 11 a, thereby drilling. I do.
  • a power supply, a hydraulic unit, a controller, a console, and the like for driving and controlling the drilling device 20 are mounted on the work truck 14 on the ground, and drilling is performed through a power supply line, a control line, and a hydraulic pipe housed in the pipe 15. Voltage and pressure oil are supplied to various operating devices of the device 20, and control signals are sent.
  • the drilling device 20 is equipped with an infrared camera 120.
  • the infrared camera 120 is provided with water, cooling water, and dry water which are introduced into the branch pipe 11 from the ground and deposited on the pipe lining material 12, as indicated by arrows.
  • the pipe lining material 12 of the branch pipe opening 11a cooled or heated by the heat medium 140 such as ice or hot water is photographed by using infrared thermography.
  • the perforation apparatus 20 is further equipped with a visible light camera 130 for photographing the periphery of the perforation blade 21.
  • the imaging optical axes of the infrared camera 120 and the visible light camera 130 are directed to the vicinity of the upper part of the perforation blade 21, and the thermal image of the branch pipe opening 11 a acquired by the infrared camera and the perforation acquired by the visible light camera 130.
  • the image of the blade 21 is live-distributed in real time via the controller 132, a LAN cable, and the like, as described later, and is displayed on the display in the work truck 14 as a moving image.
  • FIGS. 2 to 4 show the punching device 20 as a perspective view, a sectional view, and a top view.
  • the punching device 20 includes a chassis 40 having a front frame 41 and side frames 42 and 43 parallel to each other, one end of which is fixed to the front frame 41. Slots 42a, 43a extending in the horizontal direction are formed in the side frames 42, 43, and the centers of the slots 42a, 43a in the width direction (vertical direction) coincide with the centers of the side frames 42, 43 in the width direction.
  • the drilling device 20 includes a drilling motor 23 supported by the holder 22 and configured as a hydraulic motor for rotating the drilling blade 21, and a lifting cylinder 25 supported by the holder 24 and configured as a hydraulic cylinder for vertically moving the drilling blade 21.
  • the upper part of the holder 22 is connected to the tip of a piston 25a of the elevating cylinder 25, and the lower part of the holder 22 is provided with a horizontal plate 26 guided to move along a guide 27 fixed to the holder 24.
  • the lifting cylinder 25 is driven to move the piston 25a up and down, the holder 22 connected to the piston 25a moves up and down along the guide 27, and the perforation blade 21 moves up and down.
  • the holder 24 has a hollow cylindrical portion 24a on the side opposite to the perforation blade 21.
  • the rotary shaft 30a of the rotary actuator 30 configured as a hydraulic motor is pressed into the cylindrical portion 24a.
  • the cylindrical portion 24a of the holder 24 is supported by a slide bearing 32 having a flange 33, and when the rotary actuator 30 is driven, the lifting cylinder 25 and the drilling motor 23 rotate about the rotation axis v1 of the rotary actuator 30.
  • the rotation axis of the drilling blade 21 (the rotation axis 23a of the drilling motor 23) rotates around the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 in the circumferential direction of the main pipe. Thereby, the perforation blade 21 rotates in the circumferential direction of the main pipe around the rotation axis v1.
  • a flange 31 is attached to the rotary actuator 30, and the front frame 41 of the chassis 40 is sandwiched between the flange 31 and the flange 33 of the slide bearing 32, and the flanges 31 and 33 are bolted at multiple locations to thereby provide a rotary actuator. 30, the lifting cylinder 25, and the drilling motor 23 can be attached to the chassis 40.
  • a wheel body 50 arranged in front of the chassis 40 and a wheel body 70 arranged in the rear are supported between the side frames 42 and 43 of the chassis 40.
  • the wheel body 50 has running wheels 51 and 52 serving as front wheels attached to both ends thereof, and pins that slide into the slots 42a and 43a formed in the side frames 42 and 43 on both sides of the central portion. 53 and 54 are fixed respectively.
  • the wheel body 50 is supported so that it can rotate about the pins 53 and 54 between the frames on both sides.
  • the wheel body 50 is composed of two halves 50a and 50b having the same shape that can be connected by bolting, and has a hollow inside, in which a traveling motor 55 composed of an electric motor (DC motor) is mounted.
  • the traveling motor 55 rotates the axle 57 to which the traveling wheels 51 and 52 are attached via the gear box 56, and rotates the traveling wheels 51 and 52.
  • the wheel body 70 has a configuration similar to that of the wheel body 50.
  • Running wheels 71 and 72 serving as rear wheels are attached to both ends of the wheel body 70, and centered on pins 73 and 74 fixed to both sides of the central portion. Are supported so as to be rotatable between both side frames.
  • the pins 53, 54, 73, 74 of the wheel bodies 50, 70 are respectively positioned such that the pin centers are at the same height as the rotation axis v 1 of the rotary actuator 30 and are located on a horizontal plane passing through the rotation axis v 1. Attached to.
  • the wheel body 70 is composed of two halves 70a and 70b, and has a hollow interior in which a traveling motor 75 composed of an electric motor (DC motor) is mounted.
  • the traveling motor 75 rotates an axle 77 to which traveling wheels 71 and 72 are attached via a gear box 76, and rotates the traveling wheels 71 and 72.
  • an arm 61 to which the axle 60 is fixed is integrally attached to the other end of the wheel body 50 on the side frame 42 side.
  • An intermediate wheel 62 is rotatably mounted on an end of the axle 60 facing the side frame 42, and an arm 79 integrally connected to an arm 78 fixed to the wheel body 70 is provided on the other end of the axle 60.
  • an arm 64 to which an axle 63 having the same shape as the axle 60 is fixed is integrally attached to the other end of the wheel body 50 and the side frame 43 side.
  • An intermediate wheel 65 is rotatably attached to an end of the axle 63 facing the side frame 43, and an arm 81 integrally connected to an arm 80 fixed to the wheel body 70 is provided to the other end of the axle 63.
  • the center of the pin 54 on the side frame 43 side is the center of the running wheel 52 (the center of the axle 57) and the center of the intermediate wheel 65 (the center of the axle 63). It is attached to the wheel body 50 so as to be located at the midpoint of the connecting line.
  • the center of the pin 74 on the side frame 43 is located at the midpoint of a line connecting the center of the traveling wheel 72 (the center of the axle 77) and the center of the intermediate wheel 65 (the center of the axle 63). Thus, it is attached to the wheel body 70.
  • the position of the pin 53 on the side of the side frame 42 is the same as that of the pin 54.
  • the center of the pin 53 is the center of the traveling wheel 51 (the center of the axle 57) and the center of the intermediate wheel 62 (the center of the
  • the pin 73 is located at the midpoint of the line connecting the center of the axle and the center of the pin 73 connecting the center of the running wheel 71 (the center of the axle 77) and the center of the intermediate wheel 62 (the center of the axle 60). Located at a point.
  • the intermediate wheels 62, 65 on both sides and the running wheels 51, 52, 71, 72 of the first and second wheel bodies 50, 70 are all of the same diameter and the same shape as shown in FIG.
  • the wheel surfaces (central wheel surfaces) of the intermediate wheels 62 on the side and the traveling wheels 51 and 71 are respectively on the same vertical plane p1, and the wheel surfaces (central wheel wheels) of the intermediate wheels 65 and the traveling wheels 52 and 72 on the side frame 43 side. Planes) are respectively mounted on the same vertical plane p2.
  • the rotary actuator 30 is mounted such that its rotation axis v1 is located on a vertical plane p0 passing through the center between the vertical planes p1 and p2.
  • a clamp cylinder 82 is disposed between the wheel bodies 50 and 70, a piston 82a of the clamp cylinder 82 is connected to the wheel body 50, and a cylinder portion is connected to the wheel body 70.
  • the undercarriage 40 and the traveling wheels 51, 52, 71, and 72 constitute a moving body that travels in the main pipe 10 in the pipe length direction, and the infrared camera 120, the visible light camera 130, and the controller 132 are mounted on the moving body.
  • the infrared camera 120 is housed in a holder 121, and the holder 121 is supported between both arms of a support base 122 mounted on the upper side frames 42 and 43 of the chassis 40.
  • the tilt angle of the infrared camera 120 is adjusted by an adjusting member 123 attached to the upper part of both arms of the support base 122 so that the imaging optical axis is directed to the upper part of the perforation blade 21.
  • the infrared camera 120 is an uncooled infrared camera, which has an infrared lens 124 and a digital camera lens 125 attached, and has a display on the back thereof. On the display, a thermal image captured by the infrared lens 124 and a visible image captured by the digital camera lens 125 can be displayed in a superimposed manner.
  • Such an infrared camera can be obtained, for example, with a model number of “Infrared thermography FLIR @ C2”.
  • the infrared camera 120 can be a small thermographic camera module sold under the name “Fril @ Lepton®”.
  • the visible light camera 130 is rotatably supported at the center of the support 131 straddling the side frames 42 and 43 so that the photographing optical axis faces the upper part of the perforation blade 21.
  • a controller 132 is mounted on the support 131. It is attached.
  • the visible light camera 130 is a USB camera or a camera dedicated to the controller 132.
  • An illumination lamp 133 that emits visible light toward the perforation blade 21 is attached to the support 131 so that the periphery of the perforation blade 21 can be photographed.
  • the controller 132 is, for example, a Raspberry P3 model B or a controller having equivalent performance, and a live distribution of a thermal image acquired by the infrared camera 120 and an image around the drilling blade 21 acquired by the visible light camera 130 as a moving image in real time. can do. Since the infrared camera 120, the visible light camera 130, and the controller 132 are difficult to show in cross section, they are not shown in the cross section of FIG. 3, and in the top view of FIG. Are not shown.
  • FIG. 5 schematically shows the operation at this time as a line drawing.
  • FIG. 5 shows the operation of the traveling wheels 52 and 72 and the intermediate wheel 65 having the radius r1 on the side frame 43 side, but the same applies to the operation of the traveling wheels 51 and 71 and the intermediate wheel 62 on the side frame 42 side. .
  • the clamp cylinder 82 is not driven, and the pin 54 is at the rightmost position of the slot 43a as shown in the upper part of FIG.
  • the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 and the pin centers of the pins 54 and 74 are at the same height and at the same height as the rotation axis v1.
  • a line s2 connecting the center of the axle 63 and a line s3 connecting the centers of the pins 54 and 74 are also at the same height as the rotation axis v1.
  • the pin 54 moves to the leftmost end of the slot 43a, and the inclination angle of the lines s1 and s2 with respect to the line s3 further increases.
  • the center of the pin 54 is located at the midpoint of the line s1 and the center of the pin 74 is located at the midpoint of the line s2.
  • the value r3 is the same as the vertical upward movement amount from the 65 lines s3.
  • the above-described relationship is the same even when the wheel bodies 50 and 70 are rotated in the opposite direction by applying a repulsive force between the wheel bodies 50 and 70, regardless of the position of the pin 54 in the slot 43a.
  • the intermediate wheels 62, 65 and the traveling wheels 51, 52, 71, 72 are separated by the same distance in the vertical direction from the rotation axis v1.
  • FIG. 6 shows a circuit for driving and controlling the drilling motor 23, the lifting cylinder 25, the clamp cylinder 82, the hydraulic equipment of the rotary actuator 30, the traveling motors 55 and 75, and the drilling device 20 mounted on the drilling device 20.
  • the network configuration is illustrated.
  • FIG. 6 a hydraulic circuit is illustrated, and pressure oil flowing from the hydraulic unit 100 via the relief valve 101 is supplied to the drilling motor 23 via the direction switching valve 104 to move the drilling blade 21 in both directions. Rotate to.
  • the flow rate of the pressurized oil is further adjusted by the throttle valve 103, and supplied to the lifting cylinder 25, the clamp cylinder 82, and the rotary actuator 30 via the direction switching valve 104, and the drilling blade 21 is raised and lowered, respectively, and the wheel bodies 50 and 70 are moved.
  • the rotary actuator 30 is supplied with pressure oil that has been depressurized by the regulator 102 based on a signal from the controller 110.
  • the direction switching valves 104 are individually controlled by the controller 110. In FIG. 6, the control is simply illustrated by one control line.
  • a console 111 is connected to the controller 110 so that signals for driving and controlling hydraulic equipment such as adjustment of hydraulic pressure and switching of a direction switching valve can be input to the controller 110, and data for controlling the hydraulic equipment can be monitored. It is displayed at 115.
  • a wireless router 145 is installed in the work truck 14, a network is established between the work truck 14 and the controller 132 of the drilling device 20, and the controller 132 can function as a server.
  • the images acquired by the infrared camera 120 and the visible light camera 130 are transmitted via a LAN cable 134 and are distributed in real time to a computer 141, a tablet 143, and a smartphone 144 that can communicate with a wireless router 145.
  • the distributed moving image is displayed on the display 142 of the computer 141, the tablet 143, or the display of the smartphone 144.
  • the main pipe 10 is lined with the pipe lining material 12 made of nonwoven fabric or vinyl chloride.
  • a heat medium 140 such as water, cooling water, dry ice, or hot water is put into the branch pipe 11 from the ground.
  • the heat medium 140 is a liquid such as water, cooling water, or hot water, water may leak from a gap between the branch pipe opening 11 a and the pipe lining material 12. And put it in.
  • FIG. 7 shows a temporal change of a thermal image 150 of the pipe lining material 12 closing the branch pipe opening 11a by the infrared camera 120.
  • This thermal image can be displayed as a still image or a moving image on the display 142 of the computer 141 by a streaming protocol.
  • the thermal image 150 appears as a curved image with an outline, and After a lapse of time, a colored thermal image showing the contour of the branch pipe opening 11a according to the heat of the heat medium 140 is obtained as shown in the lower part.
  • an image showing a different heat distribution may appear in the contour.
  • the outline may be doubled, but at least a few minutes later, the thermal image 150 showing the outline outline of the branch pipe opening 11a can be obtained.
  • the drilling device 20 is carried into the main pipe 10 from the manhole 16 with the wheel bodies 50 and 70 being horizontal.
  • the rotary actuator 30 has a rotation axis v1 on the vertical plane p0 passing through the center between the vertical planes p1 and p2, and the rotary axis 30 of the pipe lining material 12 of the traveling wheels 51 and 52 on both sides.
  • the horizontal distance from each contact point v2 to the vertical plane p0 is the same value d1.
  • the clamp cylinder 82 is driven to generate an attractive force between the wheel bodies 50 and 70 to rotate the wheel bodies 50 and 70, and as shown in FIG. 8B, the intermediate wheels 62 and 65 are connected to the pipe lining material. 12 and is kept in contact therewith.
  • the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 matches the pipe center axis 10a of the main pipe 10 (FIG. 1). .
  • the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 is automatically connected to the main body. It can be aligned with the tube center axis 10a of the tube 10, and automatic centering is performed.
  • the traveling motors 55 and 75 are driven to advance the drilling device 20
  • the thermal image 150 by the infrared camera 120 and the image of the drilling blade 21 by the visible light camera 130 are displayed on the display 142 of the computer 141.
  • 21 ' is illustrated in FIG.
  • the position of the visible light camera 130 is adjusted in advance so that the image 21 ′ of the perforation blade 21 is displayed substantially at the center of the display 142.
  • the diameter of the piercing blade 21 is smaller than the diameter of the branch pipe opening 11a. If the pipe lining material cannot be completely cut by this single operation, the piercing blade 21 is lowered once, and as shown in FIG. The pipe 21 is turned around the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 to cut the pipe lining material 12. At this time, since the rotation axis v1 of the rotary actuator 30 coincides with the pipe center axis 10a of the main pipe 10, there is no eccentricity in the rotation of the perforation blade 21 in the main pipe circumferential direction, and the cutting in the main pipe circumferential direction is performed smoothly. It can be carried out. During drilling, the intermediate wheels 62 and 65 are strongly pressed against the pipe lining material 12 to stabilize the drilling device 20.
  • buttons 142d and 142e for finely adjusting the forward and backward movements are provided as shown in FIG.
  • the traveling motor 55 is rotated for a minute time to advance the drilling blade 21 by a small distance
  • the traveling motor 75 is rotated for a minute time to rotate the drilling blade 21 for a minute time. 21 is moved backward a minute distance. Thus, the drilling blade 21 moves back and forth by a small distance, so that the matching accuracy can be improved.
  • the rotary actuator 30 is rotated clockwise or counterclockwise to match the two images.
  • the rotary actuator 30 is also provided with clockwise, counterclockwise, and rotation stop buttons, and a minute amount rotation button in each direction, and can be rotated in the same manner as the rotation of the traveling motors 55 and 75 to improve matching accuracy.
  • the hydraulic cylinder is used to rotate the wheel body, but one end of the tension spring is attached to one wheel body, and the other end is attached to the other wheel body, so that both wheel bodies are connected. You may make it rotate.
  • the rotary actuator 30 is a hydraulic motor, but may be a stepping motor or a servo motor. Further, an electric motor or an air motor may be used as the drilling motor 21. Further, the drilling blade mounted on the drilling device is a large-diameter cylindrical drilling blade 21 having a bit on the upper surface, but may be a rod-shaped milling bit with a small diameter.
  • the thermal image from the infrared camera 120 and the image from the visible light camera 130 are individually transmitted.
  • the infrared camera 120 is a camera with a display on the back
  • the thermal image displayed on the display is displayed. May be photographed by the visible light camera 130, and the thermal image 150 of the branch pipe opening 11a and the peripheral image of the perforation blade 21 may be transmitted as one moving image.
  • the traveling motors 55 and 75 are controlled by the controller 132 mounted on the drilling device 20, but may be controlled by the controller 110 mounted on the work truck 14.
  • the operation buttons shown in FIG. 12 are arranged on the console 111 connected to the controller 110.
  • the drilling device is not limited to the above-described embodiment, but includes a drilling device described in Patent Documents 1 and 2 for moving a drilling blade in a pipe length direction, a circumferential direction, and a vertical direction.
  • the moving body moving in the main pipe direction in the pipe length direction is not limited to the one provided with the traveling wheels as described in the embodiment, but also connects wires before and after the moving body and winches the front and rear wires from the ground. It also includes those that are wound up and move the moving body back and forth in the main pipe.

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Abstract

本管（１０）内を管長方向に移動する移動体に、赤外線カメラ（１２０）が搭載される。赤外線カメラは枝管（１１）内に投入された熱媒体（１４０）により冷却ないし加熱された管ライニング材（１２）を本管側から撮影する。赤外線カメラで取得された熱画像がリアルタイムで地上の作業トラック（１４）内のディスプレーに動画像として表示される。地上に伝送された熱画像に基づき生成される指令により穿孔刃（２１）が枝管開口部（１１ａ）に位置決めされる。

Description

穿孔装置及び穿孔方法
　本発明は、枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔装置及び穿孔方法に関する。
　従来、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管を更生するのに、既設管を管ライニング材でライニングするライニング工法が用いられる。管ライニング材としては、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に未硬化の液状硬化性樹脂を含浸させたライニング材、あるいは硬質の塩ビなど熱可塑性樹脂からなる管ライニング材が用いられる。
　下水管などの本管には枝管が合流しているので、管ライニング材で本管をライニングした場合、管ライニング材が枝管合流部分の枝管開口部を塞いでしまう。このため、穿孔機とＴＶカメラを搭載した管内作業ロボットを本管に入れて地上から遠隔操作し、穿孔機のカッター（穿孔刃）を回転して枝管の端部を塞いでいる管ライニング材部分を本管側から穿孔している。
　穿孔作業では、穿孔前に、穿孔機のカッターの位置決めを本管の管長方向と周方向及び上下方向のそれぞれについて行う必要があるため、枝管開口部の中心位置を検出し、カッターをこの検出位置に位置決めして穿孔を行っている。
　穿孔機のカッターの位置決めに対しては、カッターの左右に設けられたレーザー発射部から発射されたレーザー光を、枝管内に挿入されたカメラで検出する方法が提案されている（下記特許文献１）。
　また、管ライニング材が不織布でできている場合には、可視光を透過するので、枝管開口部を閉塞している管ライニング材を枝管内から照明すると、照明光は管ライニング材を透過する。本管内からこの透過光を見ると、本管の内面には、枝管開口部に対応した明るい開口部像が形成されるので、この開口部像に基づいて穿孔位置の位置決めを行うことが行われている（下記特許文献２）。
特開２０００－９７３８８号公報 ＷＯ２０１７/２０３８２３号公報
　しかしながら、不織布の管ライニング材が厚くなると、あるいは不織布にガラスファイバーなど強化材が含まれているときは、薄い管ライニング材でも、レーザー光あるいは照明光は透過性が悪くなり、明るい開口部像が得にくいので、特許文献１、２に記載されたような穿孔装置の位置決めが困難になる。また、管ライニング材が塩ビなどでできていると、そもそもレーザー光あるいは照明光は透過しないので、穿孔装置の位置決めが不可能になる。
　また、穿孔装置の位置決めは、穿孔装置に搭載されたカメラの撮影画像を地上の作業トラック内のモニターを用いてリアルタイムで観察したり、あるいは撮影画像を画像処理して行われるので、穿孔効率は、撮影画像をどのような方法で伝送するか、あるいはどのような画像処理を行うかにも、依存する。
　本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、枝管開口部が可視光を透過しにくいあるいは可視光を透過しない管ライニング材で塞がれている場合でも、該枝管開口部を安価な方法でしかも効率よく検出して管ライニング材を穿孔することが可能な穿孔装置及び穿孔方法を提供することを課題とする。
　本発明は、
　管ライニング材で内壁面がライニングされている本管内を走行し、本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔刃により穿孔する穿孔装置であって、
　本管内を管長方向に移動する移動体と、
　前記移動体に搭載され、枝管内に投入された熱媒体により冷却ないし加熱された管ライニング材を本管側から撮影する赤外線カメラと、
　前記赤外線カメラで取得された熱画像を地上に伝送する伝送手段と、
　前記地上に伝送された熱画像に基づき生成される指令により穿孔刃を位置決めする位置決め手段と、
　を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、
　枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔刃を回転させて本管側から穿孔する穿孔方法であって、
　管ライニング材により閉塞された枝管内に熱媒体を投入する工程と、
　投入された熱媒体により冷却ないし加熱された管ライニング材を赤外線カメラを用いて本管側から撮影する行程と、
　赤外線カメラで取得された熱画像に基づき穿孔刃を管ライニング材により閉塞された枝管開口部に位置決めする工程と、
　を備えることを特徴とする。
　本発明では、枝管内に投入された熱媒体により冷却ないし加熱された管ライニング材の熱画像に基づいて穿孔装置が位置決めされるので、管ライニング材が可視光を透過するだけでなく、可視光を透過しにくい、あるいは透過しない材質でできていても、単に枝管内に熱媒体を投入するだけで、枝管開口部を閉塞する管ライニング材の熱画像を取得でき、本管内での枝管開口部の位置が認識できるので、枝管開口部を閉塞している管ライニング材を効率よく穿孔することが可能になる。
管ライニング材でライニングされた本管内を移動する穿孔装置の構成を概略示した説明図である。 穿孔装置の外観を示す斜視図である。 図２のＡ－Ａ線に沿った穿孔装置の縦断面図である。 穿孔装置の上面図である。 車輪ボディーが回動して中間車輪が上昇する過程を示す側面から見たときの説明図である。 穿孔装置の各種機器を駆動、制御する構成を示したブロック図である。 枝管開口部を閉塞する管ライニング材の熱画像の経時変化を示す説明図である。 本管内に搬入された穿孔装置の初期状態を示す説明図である。 本管内で車輪ボディーが回動して中間車輪が本管の管ライニング材上部に接触したときの状態を示す説明図である。 穿孔装置が枝管開口部に移動するとき、赤外線カメラで撮影された枝管開口部を閉塞する管ライニング材の熱画像の位置が変化する状態を説明する説明図である。 穿孔刃を上昇させて管ライニング材を穿孔する状態を示した説明図である。 穿孔刃を本管周方向に回動させて管ライニング材を穿孔する状態を示した説明図である。 穿孔装置がローリングして前進したとき、枝管開口部を閉塞する管ライニング材の熱画像が変位して表示されることを示した説明図である。 穿孔装置を制御する操作ボタンの配列を示した説明図である。
　以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。本実施例では、既設管を下水道の本管とし、該本管を管ライニング材でライニングした後、管ライニング材で塞がれた枝管開口部の管ライニング材を穿孔する例が説明される。しかし、本発明は、下水道だけでなく、その他の管路でライニング後、管ライニング材で塞がれている開口部の管ライニング材を穿孔するものにも適用できる。
　図１には、老朽化した下水道の本管１０の内壁面が管ライニング材１２を用いてライニングされた状態が示されている。管ライニング材１２は、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に未硬化の液状硬化性樹脂を含浸させたもので、不織布にガラスファイバーを含ませて強化させたものもある。また、硬質の塩化ビニルでできた管ライニング材を用いて本管１０の内面をライニングすることも行われる。
　本管１０には、複数の枝管１１が分岐していて、家庭やビルディングなどの下水が枝管１１を介して本管１０に排出される。本管１０が、図１に図示したように、管ライニング材１２によりライニングされると、開放していた枝管１１の開口部１１ａが管ライニング材１２により塞がれてしまう。穿孔刃２１を搭載した穿孔装置２０は、マンホール１６から本管１０内に搬入され、穿孔刃２１を上昇、回転させて枝管開口部１１ａを閉塞している管ライニング材１２を切削し、穿孔する。
　地上の作業トラック１４には、穿孔装置２０を駆動、制御するための電源、油圧ユニット、コントローラー、コンソールなどが搭載され、パイプ１５内に収納された電源線、制御線、油圧配管を介して穿孔装置２０の各種操作機器に電圧、圧油が供給され、また制御信号が送られる。
　穿孔装置２０には、赤外線カメラ１２０が搭載されており、赤外線カメラ１２０は、矢印で示したように、地上から枝管１１内に投入され管ライニング材１２上に堆積する水、冷却水、ドライアイス、熱湯などの熱媒体１４０により冷却あるいは加熱された枝管開口部１１ａの管ライニング材１２を赤外線サーモグラフィを用いて撮影する。
　穿孔装置２０には、さらに穿孔刃２１周辺を撮影する可視光カメラ１３０が搭載される。赤外線カメラ１２０並びに可視光カメラ１３０の撮影光軸は、穿孔刃２１の上部近辺に向けられており、赤外線カメラで取得された枝管開口部１１ａの熱画像並びに可視光カメラ１３０で取得された穿孔刃２１の画像は、後述するように、コントローラー１３２、ＬＡＮケーブルなどを介してリアルタイムでライブ配信され、動画像として作業トラック１４内のディスプレーに表示される。
　図２～図４には、穿孔装置２０が斜視図、断面図、上面図として図示されている。穿孔装置２０は、前方フレーム４１と、前方フレーム４１に一端が固定された互いに平行な側方フレーム４２、４３を備えた車台４０を有する。側方フレーム４２、４３には、水平方向に延びるスロット４２ａ、４３ａが形成され、スロット４２ａ、４３ａの幅方向（垂直方向）中心は側方フレーム４２、４３の幅方向中心に一致している。
　穿孔装置２０は、ホルダー２２に支持され穿孔刃２１を回転させる油圧モーターとして構成された穿孔モーター２３と、ホルダー２４に支持され穿孔刃２１を垂直方向に昇降させる油圧シリンダーとして構成された昇降シリンダー２５を有する。ホルダー２２の上部は、昇降シリンダー２５のピストン２５ａの先端に結合され、ホルダー２２の下方部には、ホルダー２４に固定されたガイド２７に沿って移動が案内される横板２６が取り付けられる。昇降シリンダー２５を駆動してピストン２５ａを上下動させると、ピストン２５ａに結合されたホルダー２２がガイド２７に沿って上下し、穿孔刃２１が昇降する。
　ホルダー２４は、穿孔刃２１と反対側が中空円柱部２４ａとなっていて、図３に示したように、この円柱部２４ａに、油圧モーターとして構成されたロータリーアクチュエーター３０の回転シャフト３０ａが圧入される。ホルダー２４の円柱部２４ａは、フランジ３３を備えた滑り軸受け３２により軸受され、ロータリーアクチュエーター３０が駆動されると、昇降シリンダー２５並びに穿孔モーター２３は、ロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１を中心に回転し、穿孔刃２１の回転軸（穿孔モーター２３の回転軸２３ａ）がロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１を中心に本管周方向に回転する。これにより、穿孔刃２１が回転軸ｖ１を中心に本管周方向に回転する。
　ロータリーアクチュエーター３０には、フランジ３１が取り付けられ、このフランジ３１と滑り軸受け３２のフランジ３３間に車台４０の前方フレーム４１を挟持してフランジ３１、３３を多箇所でボルト締めすることにより、ロータリーアクチュエーター３０、昇降シリンダー２５、並びに穿孔モーター２３を車台４０に取り付けることができる。
　車台４０の側方フレーム４２、４３間には、車台４０の前方に配置される車輪ボディー５０と、後方に配置される車輪ボディー７０が支持される。車輪ボディー５０は、その一端両側に、前輪となる走行車輪５１、５２が取り付けられ、中央部両側には、側方フレーム４２、４３に形成されたスロット４２ａ、４３ａ内に嵌入してスライドするピン５３、５４がそれぞれ固定される。車輪ボディー５０は、両側方フレーム間でピン５３、５４を中心に回動できるように支持される。
　車輪ボディー５０は、ボルト締めして結合できる同形状の２つの半体５０ａ、５０ｂからなっており、内部は空洞となっていてそこに電動モーター（ＤＣモーター）からなる走行モーター５５が取り付けられる。走行モーター５５は、ギアボックス５６を介して走行車輪５１、５２を取り付けた車軸５７を回転させ、走行車輪５１、５２を回転させる。
　車輪ボディー７０は、車輪ボディー５０と同様な構成であり、車輪ボディー７０の一端両側には、後輪となる走行車輪７１、７２が取り付けられ、中央部両側に固定されたピン７３、７４を中心に両側方フレーム間で回動できるように支持される。
　車輪ボディー５０、７０のピン５３、５４、７３、７４は、それぞれピン中心がロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１と同じ高さにあって、回転軸ｖ１を通る水平面に位置するように、各車輪ボディーに取り付けられる。
　車輪ボディー７０は、２つの半体７０ａ、７０ｂからなっており、内部は空洞となっていてそこに電動モーター（ＤＣモーター）からなる走行モーター７５が取り付けられる。走行モーター７５は、ギアボックス７６を介して走行車輪７１、７２を取り付けた車軸７７を回転させ、走行車輪７１、７２を回転させる。
　図４に示したように、車輪ボディー５０の他端で側方フレーム４２側には、車軸６０が固定されたアーム６１が一体的に取り付けられる。車軸６０の側方フレーム４２に向かう端部には、中間車輪６２が回転自在に取り付けられ、車軸６０の他方端部には、車輪ボディー７０に固定されたアーム７８と一体に結合されたアーム７９が回動自在に取り付けられ、車輪ボディー５０、７０の他端一方側が車軸６０を介して回動可能に結合される。
　同様に、車輪ボディー５０の他端で側方フレーム４３側には、車軸６０と同形状の車軸６３が固定されたアーム６４が一体的に取り付けられる。車軸６３の側方フレーム４３に向かう端部には、中間車輪６５が回転自在に取り付けられ、車軸６３の他方端部には、車輪ボディー７０に固定されたアーム８０と一体に結合されたアーム８１が回動自在に取り付けられ、車輪ボディー５０、７０の他端他方側が車軸６３を介して回動可能に結合される。
　また、図３に図示したように、側方フレーム４３側にあるピン５４は、その中心が走行車輪５２の中心（車軸５７の軸中心）と中間車輪６５の中心（車軸６３の軸中心）を結ぶ線の中点に位置するように、車輪ボディー５０に取り付けられる。また、側方フレーム４３側にあるピン７４は、その中心が走行車輪７２の中心（車軸７７の軸中心）と中間車輪６５の中心（車軸６３の軸中心）を結ぶ線の中点に位置するように、車輪ボディー７０に取り付けられる。
　側方フレーム４２側にあるピン５３の位置に関しても、ピン５４と同様であり、ピン５３は、その中心が走行車輪５１の中心（車軸５７の軸中心）と中間車輪６２の中心（車軸６０の軸中心）を結ぶ線の中点に位置し、ピン７３は、その中心が走行車輪７１の中心（車軸７７の軸中心）と中間車輪６２の中心（車軸６０の軸中心）を結ぶ線の中点に位置している。
　両側の中間車輪６２、６５並びに第１と第２の車輪ボディー５０、７０の走行車輪５１、５２、７１、７２は、図４に示すように、全て同径、同形状で、側方フレーム４２側の中間車輪６２並びに走行車輪５１、７１の車輪面（中央車輪面）がそれぞれ同じ垂直面ｐ１上にあり、側方フレーム４３側の中間車輪６５並びに走行車輪５２、７２の車輪面（中央車輪面）がそれぞれ同じ垂直面ｐ２上にあるように、取り付けられる。また、ロータリーアクチュエーター３０は、その回転軸ｖ１が垂直面ｐ１、ｐ２間の中心を通る垂直面ｐ０上に位置するように、取り付けられる。
　車輪ボディー５０、７０間には、図４に示したように、クランプシリンダー８２が配置され、クランプシリンダー８２のピストン８２ａが車輪ボディー５０に結合され、シリンダー部が車輪ボディー７０に結合される。
　車台４０並びに走行車輪５１、５２、７１、７２は、本管１０内を管長方向に走行する移動体を構成し、この移動体に赤外線カメラ１２０、可視光カメラ１３０並びにコントローラー１３２が搭載される。赤外線カメラ１２０は、ホルダー１２１に収納され、このホルダー１２１が車台４０の側方フレーム４２、４３の上部に取り付けられた支持台１２２の両アーム間に支持される。赤外線カメラ１２０は、支持台１２２の両アームの上部に取り付けられた調節部材１２３により撮影光軸が穿孔刃２１の上部に向くようにその傾斜角度が調節される。
　赤外線カメラ１２０は非冷却型赤外線カメラで、赤外線レンズ１２４とデジタルカメラレンズ１２５が取り付けられ、その背面にディスプレーを有している。ディスプレー上には、赤外線レンズ１２４で撮影された熱画像とデジタルカメラレンズ１２５で撮影された可視画像を重ね合わせて表示することができる。このような赤外線カメラは、例えば、「赤外線サーモグラフィＦＬＩＲ　Ｃ２」の型番で入手することができる。あるいは赤外線カメラ１２０は、「Ｆｌｉｒ　Ｌｅｐｔｏｎ（登録商標）」の名称で販売されている小型のサーモグラフィカメラモジュールとすることができる。
　可視光カメラ１３０は、側方フレーム４２、４３を跨ぐ支持台１３１の中央部に撮影光軸が穿孔刃２１の上部に向くように、回動可能に支持され、支持台１３１上にコントローラー１３２が取り付けられる。可視光カメラ１３０は、ＵＳＢカメラあるいはコントローラー１３２専用のカメラである。穿孔刃２１の周辺部を撮影できるように、そこに向けて可視光を発光する照明ランプ１３３が支持台１３１に取り付けられる。
　コントローラー１３２は、例えばＲａｓｐｂｅｒｒｙＰ３モデルＢあるいは同等の性能を備えたコントローラーで、赤外線カメラ１２０で取得された熱画像並びに可視光カメラ１３０で取得された穿孔刃２１周辺の画像をリアルタイムで動画像としてライブ配信することができる。なお、赤外線カメラ１２０、可視光カメラ１３０、コントローラー１３２は、断面図示が困難なので、図３の断面図では、図示が省略され、また図４の上面図では、内部構造を図示するために、これらの図示が省略されている。
　クランプシリンダー８２を駆動すると、第１と第２の車輪ボディー５０、７０間に引力ないし反発力が発生する。この力で、ピン５３、５４が側方フレーム４２、４３のスロット４２ａ、４３ａ内を移動するので、ピン７３、７４との距離が伸縮し、車輪ボディー５０、７０が車軸６０、６３を支点として回動し車輪ボディー５０、７０のロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１に対する傾斜角度が変化する。図５には、このときの動作が線画として模式的に図示されている。図５は、側方フレーム４３側の半径ｒ１の走行車輪５２、７２、中間車輪６５の動作を示すが、側方フレーム４２側の走行車輪５１、７１、中間車輪６２の動作に関しても同様である。
　最初、クランプシリンダー８２は駆動されず、図５の上段に示したように、ピン５４がスロット４３ａの最右端位置にある。ロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１と、ピン５４、７４のピン中心は、同じ高さで回転軸ｖ１と同じ高さにある。また、走行車輪５２の中心（車軸５７の軸中心）と中間車輪６５の中心（車軸６３の軸中心）を結ぶラインｓ１、走行車輪７２の中心（車軸７７の軸中心）と中間車輪６５の中心（車軸６３の軸中心）を結ぶラインｓ２、並びに各ピン５４、７４の中心を結ぶラインｓ３も、回転軸ｖ１と同じ高さにある。
　クランプシリンダー８２を駆動すると、図５の中段に示したように、ピン５４がスロット４３ａ内を左方向に移動するので、ピン５４、７４間の距離が縮小し、車輪ボディー５０、７０が車軸６３を支点として回動する。ラインｓ１、ｓ２のラインｓ３に対する傾斜角度が大きくなり、中間車輪６５と側方フレーム４３が持ち上がる。ピン５４の中心がラインｓ１の中点にあり、ピン７４の中心がラインｓ２の中点にあることから、走行車輪５２、７２のラインｓ３からの垂直下方移動量は、中間車輪６５のラインｓ３からの垂直上方移動量と同じ値ｒ２になる。
　車輪ボディー５０、７０間にさらに引力を発生させると、図５の下段に示したように、ピン５４がスロット４３ａの最左端まで移動してラインｓ１、ｓ２のラインｓ３に対する傾斜角度が更に大きくなる。この場合も、ピン５４の中心がラインｓ１の中点にあり、ピン７４の中心がラインｓ２の中点にあることから、走行車輪５２、７２のラインｓ３からの垂直下方移動量は、中間車輪６５のラインｓ３からの垂直上方移動量と同じ値ｒ３になる。
　上述した関係は、車輪ボディー５０、７０間に反発力を作用させて車輪ボディー５０、７０を逆方向に回動させても同じであり、ピン５４がスロット４３ａ内のどの位置にあっても、中間車輪６２、６５と走行車輪５１、５２、７１、７２は回転軸ｖ１より垂直方向に同距離離間する。
　図６には、穿孔装置２０に搭載された穿孔モーター２３、昇降シリンダー２５、クランプシリンダー８２、ロータリーアクチュエーター３０の油圧機器、並びに走行モーター５５、７５を駆動、制御する回路、並びに穿孔装置２０とのネットワーク構成が図示されている。
　図６の上部には、油圧回路が図示されており、油圧ユニット１００からリリーフ弁１０１を介して流れる圧油は、方向切替弁１０４を介して穿孔モーター２３に供給されて、穿孔刃２１を両方向に回転させる。圧油は、さらに絞り弁１０３で流量が調節され、方向切替弁１０４を介して昇降シリンダー２５、クランプシリンダー８２、ロータリーアクチュエーター３０に供給され、それぞれ穿孔刃２１を昇降させ、車輪ボディー５０、７０を回動させ、穿孔刃２１を回動させる。なお、ロータリーアクチュエーター３０には、コントローラー１１０からの信号でレギュレータ１０２により減圧された圧油が供給される。また、方向切替弁１０４は、コントローラー１１０によりそれぞれ個別に制御されるが、図６では、簡略して１本の制御線でその制御が図示されている。
　コントローラー１１０には、コンソール１１１が接続され、油圧の調整、方向切替弁の切替など、油圧機器を駆動、制御する信号をコントローラー１１０に入力することができ、また油圧機器を制御するデータなどがモニター１１５に表示される。
　作業トラック１４内には、無線ルーター１４５が設置されており、穿孔装置２０のコントローラー１３２との間でネットワークが構築され、コントローラー１３２をサーバーとして機能させることができる。赤外線カメラ１２０と可視光カメラ１３０で取得された画像はＬＡＮケーブル１３４を介して伝送され、無線ルーター１４５と通信できるコンピュータ１４１、タブレット１４３、スマートフォン１４４にリアルタイムに動画配信される。配信された動画像は、コンピュータ１４１のディスプレー１４２、あるいはタブレット１４３、スマートフォン１４４のディスプレーに表示される。
　コントローラー１３２はサーバー機能を有するので、コンピュータ１４１、タブレット１４３、あるいはスマートフォン１４４にインストールされているブラウザーからコントローラー１３２にアクセスし、車輪ボディー５０、７０に内蔵された走行モーター５５、７５を制御することができる。走行モーター５５、７５は、コンピュータ１４１のディスプレー１４２、あるいはタブレット１４３、スマートフォン１４４のディスプレーに表示される前進ボタン１４２ａ、停止ボタン１４２ｂ、後進ボタン１４２ｃ（図１２）をクリックすることにより出力される指令により走行車輪５１、５２、７１、７２を同期して正回転あるいは逆回転させ、あるいは停止させることができる。指令は、アンプ１１２で増幅されてパルス幅変調器（ＰＷＭ）１１３に入力され、パルス幅が変調されるので、走行車輪５１、５２、７１、７２はそのパルス幅に応じた速度で回転される。
　なお、各図において、穿孔モーター２３、昇降シリンダー２５、クランプシリンダー８２、ロータリーアクチュエーター３０に接続される油圧ホース、走行モーター５５、７５を駆動する電源ケーブル、ＬＡＮケーブル１３４などは、図示が煩雑になるので、図示が省略されている。
　次に、このように構成された穿孔装置を本管内に搬送して管ライニング材を穿孔する動作を説明する。
　本管１０は、上述したように、不織布あるいは塩化ビニルなどからなる管ライニング材１２でライニングされる。枝管開口部１１ａの位置を検出するために、地上から枝管１１内に水、冷却水、ドライアイス、熱湯などの熱媒体１４０が投入される。熱媒体１４０が、水、冷却水や熱湯などの液体の場合には、枝管開口部１１ａと管ライニング材１２との隙間から漏水する恐れがあるので、ビニール袋に、水、冷却水あるいは熱湯を入れて投入するようにする。
　図７は、赤外線カメラ１２０による枝管開口部１１ａを閉塞する管ライニング材１２の熱画像１５０の経時変化を示す。この熱画像は、ストリーミングプロトコルでコンピュータ１４１のディスプレー１４２に静止画像あるいは動画像として表示することができる。上段に示すように、熱媒体１４０の投入直後の画像には、熱変化はないが、数分後には、中段に示すように、熱画像１５０が輪郭を持った湾曲した像として現れ、１０分も経過すれば、下段に示すように、熱媒体１４０の熱に応じた枝管開口部１１ａの輪郭を示す着色熱画像が得られる。なお、赤外線カメラ１２０の熱分解能、あるいは熱媒体１４０の種類あるいはその管ライニング上の着地状況、あるいは枝管開口部と管ライニング材の隙間によっては、輪郭内に異なる熱分布を示す像が現れたり、輪郭が２重になったりする場合があるが、すくなくとも数分後には枝管開口部１１ａの概略輪郭を示す熱画像１５０を取得することができる。
　穿孔装置２０は、車輪ボディー５０、７０が水平になった状態で、マンホール１６から本管１０内に搬入される。図８ａに図示したように、ロータリーアクチュエーター３０は、その回転軸ｖ１が、垂直面ｐ１、ｐ２間の中心を通る垂直面ｐ０上にあって、両側の走行車輪５１、５２の管ライニング材１２の各接触点ｖ２から垂直面ｐ０への水平方向距離がいずれも等しい値ｄ１になる。
　続いて、クランプシリンダー８２を駆動して、車輪ボディー５０、７０間に引力を発生させ、車輪ボディー５０、７０を回動させ、図８ｂに示したように、中間車輪６２、６５を管ライニング材１２の上部に接触させ、その状態を保持する。
　この状態で、中間車輪６２、６５の垂直上方移動量をｒ４とすると、図８ｂに示したように、走行車輪５１、５２（図８ｂでは不可視であるが走行車輪７１、７２）の管ライニング材接触点ｖ２から回転軸ｖ１を通る水平面までの垂直方向距離と、中間車輪６２、６５の管ライニング材接触点ｖ３から同水平面までの垂直方向距離は、それぞれｒ１＋ｒ４となり、各車輪の管ライニング材接触点ｖ２、ｖ３からロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１への径方向距離はいずれも等しくなっているので、ロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１は、本管１０の管中心軸１０ａ（図１）と一致する。このように、本実施例では、本管１０の管径が変化しても、中間車輪６２、６５が管ライニング材１２の上部に接触したときには、自動的にロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１を本管１０の管中心軸１０ａと一致させることができ、自動センタリングが行われる。
　この状態で、走行モーター５５、７５を駆動し、穿孔装置２０を前進させたとき、コンピュータ１４１のディスプレー１４２上に表示される赤外線カメラ１２０による熱画像１５０と可視光カメラ１３０による穿孔刃２１の画像２１’が図９に図示されている。なお、穿孔刃２１の画像２１’がディスプレー１４２のほぼ中央に表示されるように可視光カメラ１３０の位置を予め調整しておく。
　穿孔装置２０が前進して、その穿孔刃２１が枝管開口部１１ａに近づくと、図９の最上段に示したように、枝管開口部１１ａの熱画像１５０の一部がディスプレー１４２の下方部に表示される。以降、穿孔装置２０が前進するにつれて、熱画像１５０は順次拡大されながら上部に移動し、図９の最下段に示したように、熱画像１５０と穿孔刃２１の画像２１’がマッチングしたとき、つまり熱画像１５０内に穿孔刃２１の画像２１’が内包された状態となったときに、走行モーター５５あるいは７５を停止する。このとき、図１０ａに示したように、昇降シリンダー２５を駆動して穿孔刃２１を上昇させ、回転する穿孔刃２１により枝管開口部１１ａを閉塞している本管１０のライニング材１２を切削する。
　穿孔刃２１の径は枝管開口部１１ａの径より小さく、この１回の動作で管ライニング材を全部切削できない場合は、一度穿孔刃２１を下降させ、図１０ｂに示したように、穿孔刃２１をロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１を中心に回動させ、管ライニング材１２を切削する。このとき、ロータリーアクチュエーター３０の回転軸ｖ１が本管１０の管中心軸１０ａと一致しているので、穿孔刃２１の本管周方向回動に偏心がなく、本管周方向の切削を円滑に行うことができる。なお、穿孔時には、中間車輪６２、６５を強く管ライニング材１２に押し当て穿孔装置２０を安定させるようにする。
　なお、熱画像１５０と穿孔刃２１の画像２１’のマッチング精度を向上させるために、図１２に図示したように、前進、後進を微調節する操作ボタン１４２ｄ、１４２ｅを設けるようにする。
　操作ボタン１４２ｄを１回押すごとに、走行モーター５５を微小時間回転し、穿孔刃２１を微小距離前進させ、また、操作ボタン１４２ｅを１回押すごとに、走行モーター７５を微小時間回転し穿孔刃２１を微小距離後進させる。これにより、穿孔刃２１は微小距離ずつ前後動するので、マッチング精度を高めることができる。
　穿孔装置２０が本管１０の管軸周りに回動してローリングした状態で本管内を移動する場合には、図１１に示したように、枝管開口部１１ａの熱画像１５０と穿孔刃２１の画像２１’はマッチングしないので、穿孔刃２１を本管周方向に回動させる必要がある。このような場合には、ロータリーアクチュエーター３０を時計方向あるいは反時計方向に回転させて両画像をマッチングさせる。ロータリーアクチュエーター３０も、時計方向、反時計方向、回転停止の各ボタン並びに各方向の微小量回転ボタンを設け、走行モーター５５、７５の回転と同様に、回転させてマッチング精度を向上させることができる。
　上述した実施例では、車輪ボディーを回動させるのに、油圧シリンダーを用いているが、引きばねの一端を一方の車輪ボディーに取り付け、他端を他方の車輪ボディーに取り付けて、両車輪ボディーを回動させるようにしてもよい。また、上述した実施例では、ロータリーアクチュエーター３０は油圧モーターであったが、ステッピングモーターやサーボモーターであってもよい。また、穿孔モーター２１に、電動モーターあるいはエアモーターを用いるようにしてもよい。また、穿孔装置に搭載される穿孔刃は、上面にビットを有する径の大きな円柱状の穿孔刃２１であったが、径の小さなロッド状のミリングビットであってもよい。
　上述した実施例では、赤外線カメラ１２０による熱画像と、可視光カメラ１３０による画像を個々に伝送したが、赤外線カメラ１２０が背面にディスプレー付きのカメラである場合には、ディスプレーに表示される熱画像を可視光カメラ１３０で撮影して、枝管開口部１１ａの熱画像１５０と穿孔刃２１の周辺画像を一つの動画像として伝送するようにしてもよい。
　上述した実施例では、走行モーター５５、７５を穿孔装置２０に搭載したコントローラー１３２で制御したが、作業トラック１４に搭載されたコントローラー１１０で制御するようにしてもよい。この場合には、図１２に図示した操作ボタンはコントローラー１１０に接続されたコンソール１１１に配置するようにする。
　穿孔装置は、上述した実施例のものに限定されるものでなく、特許文献１、２に記載されたような穿孔刃を管長方向と周方向並びに上下方向に移動させる穿孔装置も含むものである。また、本管内を管長方向に移動する移動体は、実施例に記載されたような走行車輪を備えたものだけでなく、移動体の前後にワイヤを接続して、地上から前後のワイヤをウインチなどで巻き上げて移動体を本管内で前後させるものも含むものである。
　１０　本管
　１１　枝管
　１２　管ライニング材
　１４　作業トラック
　２０　穿孔装置
　２１　穿孔刃
　２３　穿孔モーター
　２５　昇降シリンダー
　３０　ロータリーアクチュエーター
　４０　車台
　４１　前方フレーム
　４２、４３　側方フレーム
　５０　車輪ボディー
　５１、５２　走行車輪
　５３、５４　ピン
　５５　走行モーター
　５７、６０　車軸
　６２、６５　中間車輪
　７０　車輪ボディー
　７１、７２　走行車輪
　７３、７４　ピン
　７５　走行モーター
　７７　車軸
　８２　クランプシリンダー
　１００　油圧ユニット
　１１０　コントローラー
　１１１　コンソール
　１２０　赤外線カメラ
　１３０　可視光カメラ
　１３１　支持台
　１３２　コントローラー
　１３３　照明ランプ
　１４０　熱媒体
　１５０　熱画像

Claims (10)

  1. 　管ライニング材で内壁面がライニングされている本管内を走行し、本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔刃により穿孔する穿孔装置であって、
    　本管内を管長方向に移動する移動体と、
    　前記移動体に搭載され、枝管内に投入された熱媒体により冷却ないし加熱された管ライニング材を本管側から撮影する赤外線カメラと、
    　前記赤外線カメラで取得された熱画像を地上に伝送する伝送手段と、
    　前記地上に伝送された熱画像に基づき生成される指令により穿孔刃を位置決めする位置決め手段と、
    　を備えることを特徴とする穿孔装置。
  2. 　前記熱媒体が水、冷却水、ドライアイス、又は熱湯であることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
  3. 　前記移動体に穿孔刃周辺を撮影する可視光カメラが搭載され、該可視光カメラで取得された穿孔刃の画像と赤外線カメラで取得された熱画像のマッチングにより穿孔刃の位置決めが行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔装置。
  4. 　前記穿孔刃周辺が可視光を発光する照明ランプにより照明されることを特徴とする請求項３に記載の穿孔装置。
  5. 　前記移動体にサーバー機能を有するコントローラーが搭載され、該コントローラーと地上のコンピュータとでネットワークが構築され、前記赤外線カメラで取得された熱画像と可視光カメラで取得された画像がライブ配信によりコンピュータに接続されたディスプレーにリアルタイムで表示されることを特徴とする請求項３又は４に記載の穿孔装置。
  6. 　前記コントローラーが移動体の移動を制御することを特徴とする請求項５に記載の穿孔装置。
  7. 　枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔刃を回転させて本管側から穿孔する穿孔方法であって、
    　管ライニング材により閉塞された枝管内に熱媒体を投入する工程と、
    　投入された熱媒体により冷却ないし加熱された管ライニング材を赤外線カメラを用いて本管側から撮影する行程と、
    　赤外線カメラで取得された熱画像に基づき穿孔刃を管ライニング材により閉塞された枝管開口部に位置決めする工程と、
    　を備えることを特徴とする穿孔方法。
  8. 　前記熱媒体が水、冷却水、ドライアイス、又は熱湯であることを特徴とする請求項７に記載の穿孔方法。
  9. 　前記水、冷却水又は熱湯がプラスチック袋に入れられ、該プラスチック袋が枝管内に投入されることを特徴とする請求項７又は８に記載の穿孔方法。
  10. 　前記移動体に穿孔刃周辺を撮影する可視光カメラが搭載され、該可視光カメラで取得された穿孔刃の画像と赤外線カメラで取得された熱画像のマッチングにより穿孔刃の位置決めが行われることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の穿孔方法。
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