JP6090397B1

JP6090397B1 - 穿孔装置

Info

Publication number: JP6090397B1
Application number: JP2015182984A
Authority: JP
Inventors: 正芳平田
Original assignee: 株式会社エンビロメット
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: JP2017056514A

Abstract

【課題】枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔することができる小型の穿孔装置を提供する。【解決手段】穿孔装置はモーターの駆動力を回転軸に伝達するフレキシブルシャフト２０と、回転軸に取り付けられ管ライニング材１３を穿孔する直径が枝管半径より小さいホルソーカッター２３と、エアーバッグ４０を備える。エアーバッグが枝管内で径方向に膨張したとき、ホルソーカッターはその穿孔軸が枝管中心軸からずれる位置に位置決めされて管ライニング材の穿孔が行われる。【選択図】図１

Description

本発明は、枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を枝管側から穿孔する穿孔装置に関する。

従来、老朽化した下水道の本管を、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した管ライニング材を用いてライニングすることが行われている。

本管をライニングした場合、管ライニング材が枝管の開口端部を塞いでしまうので、枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材の部分を本管側から穿孔して除去する作業を行っている。この作業では、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ので、穿孔を本管側から行うのではなく、枝管側から行う方法が、下記特許文献１、２に提案されている。

特許文献１の構成では、伸膨縮自在なゴムスリーブでロッドを枝管中心軸と一致するように保持し、ロッドの前部にカッターを取り付け、カッターの中心を枝管管軸に一致させて穿孔を行っている。

また、特許文献２の構成では、ホルソーカッターの回転軸を軸受けする軸受部材の外周片側にエアーバックを取り付け、その反対側に支持板を取り付け、エアーバッグを高圧エアーで膨張させることにより、ホルソーカッターの穿孔軸を枝管管軸に一致させて穿孔を行っている。

特開平８−８１９９５号公報特開２００６−２８９５９７号公報

上記特許文献１の構成では、カッターがゴムスリーブで弾性的に保持されるだけなので、カッターを堅固に保持できず、穿孔時にカッターが振動して良好な穿孔を行うことができない、という問題がある。

また、特許文献２の構成では、ホルソーカッターの中心部に小径のパイロットドリルを取り付け、最初にこのドリルにより小さな穴をあけ、これを支点として穿孔することにより高速回転するホルソーカッターが軸ブレすることを防止している。しかしながら、本管と枝管は垂直だけでなく斜めに取り付けられることが多く、また穿孔面は湾曲しているので、パイロットドリルが折れたり、あるいは逃げてしまい穿孔できなくなる、という問題がある。

また、枝管には屈曲部があって、穿孔装置を枝管内に搬入するには、屈曲部を通過させる必要があるので、穿孔刃を含め穿孔装置を小型にする必要があり、口径の大きな穴を穿孔することができない、という問題がある。

本発明は、これらの問題点を解決し、枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔することができる小型の穿孔装置を提供することを課題とする。

本発明は、枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を枝管側から穿孔する穿孔装置であって、モーターの駆動力を回転軸に伝達するフレキシブルシャフトと、前記回転軸に取り付けられ前記管ライニング材を穿孔する直径が枝管半径より小さいカッターと、前記カッターの穿孔軸が前記枝管の中心軸からずれるように、当該カッターを位置決めする位置決め手段と、を備え、前記位置決め手段は、エアーバッグと前記カッターに対して径方向位置が不動な湾曲面を備えた湾曲プレートである反力プレートとを備え、前記エアーバッグが前記枝管内で径方向に膨張したとき、前記反力プレートが前記枝管の内壁面に押し付けられて当該内壁面に保持され、前記カッターの径方向位置が位置決めされることを特徴とする。

さらに、反力プレートは板厚の異なる反力プレートと交換可能である。

そして、フレキシブルシャフトを枝管内壁面に沿って周方向に移動させる移動機構が設けられる。

さらにまた、カッターはホルソーカッターである。

本発明では、カッターの直径が枝管半径より小さいので、カッターを小型にできるとともに、カッターの穿孔軸が枝管中心軸からずれるように位置決めされるので、穿孔装置本体も小型にでき、穿孔装置の地上から枝管内への挿入を円滑に行って確実な穿孔が可能となる。また、枝管内周面に押し付けられて、当該内周面に保持される反力プレートがカッターに対して径方向位置が不動であるので、カッターの枝管内の径方向位置が固定されて穿孔時のカッターの振動を抑制することができ、良好な穿孔を行うことができる。

穿孔装置を地上から枝管内に挿入する状態を示した説明図である。（ａ）はエアーバッグを取り外した状態の穿孔装置の側面図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）はホルソーカッターを取り外して見た穿孔装置の正面図である。エアーバッグを取り付け膨張させたときの穿孔装置の側面図である。エアーバッグを取り付ける過程を示した説明図である。（ａ）は穿孔装置を枝管の周方向に移動させる移動機構を装着して穿孔装置を枝管に挿入したときの説明図、（ｂ）は移動機構の正面図、（ｃ）はその側面図である。（ａ）は穿孔装置により一つの穴を穿孔したときの穿孔状態を示す説明図、（ｂ）は穿孔装置を周方向に移動させて複数の穿孔を行ったときの穿孔状態を示す説明図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施例の穿孔装置１０は、図１に示したように、地上から枝管１１を介して本管１２と合流する枝管１１の開口端部１１ａに向けて挿入される。本管１２は、その内壁面が、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した管ライニング材１３を用いてライニングされ、枝管開口端部１１ａが管ライニング材１３で閉塞される。穿孔装置１０は、この枝管１１の開口端部１１ａを閉塞している管ライニング材１３を枝管１１側から切削し穿孔する。

図２には、穿孔装置１０のうち後述するエアーバッグ４０を取り外した状態が図示されており、図２（ａ）は穿孔装置１０の側面図、図２（ｂ）はその縦断面図、図２（ｃ）はホルソーカッター２３を除去してカッター側から見たときの正面図である。

穿孔装置１０は回転軸２１を備えたフレキシブルシャフト２０を有し、フレキシブルシャフト２０の他端は、図１に示したように、地上に設置されたモーター１５に結合される。回転軸２１は、摺動シャフト２４内に取り付けられた軸受部２２を介して回動可能に軸受され、回転軸２１の他端には、ホルソーカッター２３が固定されている。ホルソーカッター２３は、その直径ｄ（例えば５０ｍｍ）が枝管１１の半径ｒ（例えば、１５０／２ｍｍ）より小さなカッターで、枝管１１内への挿入が容易なサイズになっている。

摺動シャフト２４は、それぞれ円盤状の前方支持プレート２６と後方支持プレート２７間に支持された支持シャフト２５内を摺動できるように、接続金具３１を介してフレキシブルシャフト２０に取り付けられる。摺動シャフト２４は、支持シャフト２５と接続金具３１間で摺動シャフト２４上に取り付けられたスプリング２８によりフレキシブルシャフト２０側に付勢されており、常態では、図示したような位置にある。フレキシブルシャフト２０を、図で右方向に押圧すると、摺動シャフト２４はスプリング２８の付勢力に抗して支持シャフト２５内を摺動し、回転軸２１並びに回転軸２１に固定されたホルソーカッター２３も、右方向、つまり前方に移動する。

支持シャフト２５の下方部には、前方支持プレート２６の曲率に応じて内側に湾曲した反力プレート３０が前方支持プレート２６と後方支持プレート２７間に着脱可能に取り付けられる。反力プレート３０の外側湾曲面３０ａは前方支持プレート２６の円周面とほぼ同じに湾曲しており、またその内側は支持シャフト２５に接触する湾曲面３０ｂとなっている。

反力プレート３０の最外周部と回転軸２１の軸芯間の距離はｈとなっており、反力プレート３０は、後述するように、エアーバッグ４０により枝管１１の内壁面に押圧されて枝管内壁面に保持されるので、回転軸２１に取り付けられたホルソーカッター２３は、その穿孔軸２３ａが枝管１１の中心軸１１ｂからずれて枝管内壁面に位置決めされる。

反力プレート３０は取り外すことができるので、板厚ｔの大きい反力プレート３０を装着すると、反力プレート３０は前方支持プレート２６と後方支持プレート２７を径方向に超えて突出するので、反力プレート３０の板厚を変える（大きく）ことにより、ホルソーカッター２３の穿孔軸２３ａと枝管１１の内壁面間の距離ｈを変える（大きくする）ことができる。

また、前方支持プレート２６と後方支持プレート２７間の上方部には、必要に応じて設けられるテレビカメラ（不図示）を取り付けるための取付パイプ２９が固定される。取付パイプ２９は、その中心軸が枝管の中心軸１１ｂとほぼ一致するような位置に取り付けられる。

穿孔装置１０には、図３に示したように、エアーバッグ４０が取り付けられる。エアーバッグ４０と反力プレート３０は、ホルソーカッター２３を、その穿孔軸２３ａが枝管中心軸１１ｂからずれるように、位置決めする位置決め手段を構成する。

エアーバッグ４０は、図４（ａ）に図示したように、中心が開かれた空間となる所謂ドーナツ形状をしており、反力プレート３０を前方支持プレート２６及び後方支持プレート２７から取り外してから、取付パイプ２９、支持シャフト２５がエアーバック４０の中心の開かれた空間に位置するように、前方支持プレート２６と後方支持プレート２７間に配置される。

続いて、図４（ｂ）に図示したように、エアーバッグ４０の一部が反力プレート３０と支持シャフト２５間に挟持されるように、反力プレート３０を前方支持プレート２６と後方支持プレート２７に取り付ける。

図１に示したように、エアーホース４１を介してエアーコンプレッサー１６から圧縮エアーを供給すると、エアーバッグ４０は、図３、図４（ｃ）に図示したように、枝管の径方向に膨張する。エアーバッグ４０が十分膨張すると、反力プレート３０は枝管１１の内壁面に押圧されてそこに保持され、ホルソーカッター２３も、その穿孔軸２３ａが枝管中心軸１１ｂからずれた位置に保持される。

このような構成において、図４に示した方法でエアーバッグ４０を支持プレート２６、２７間に取り付けた後、エアーバッグ４０を収縮させたまま、穿孔装置１０を地上から枝管１１内に挿入させる。エアーバッグ４０は収縮しているので、穿孔装置本体はかさばらず、また、ホルソーカッター２３はサイズが小さいので、枝管１１が屈曲していても、穿孔装置本体をスムーズに挿入することができる。

穿孔装置１０は自重により枝管開口端部１１ａを塞いでいる管ライニング材１３上に到達する。ホルソーカッター２３が管ライニング材１３に近接あるいは接触したことをテレビカメラあるいは感触で確かめ、その後、エアーコンプレッサー１６を作動させ、エアーホース４１を介してエアーバッグ４０内に圧縮エアーを供給する。

エアーバッグ４０が十分膨張すると、反力プレート３０は枝管１１の内壁面に押圧されてそこに保持され、ホルソーカッター２３も、径方向には、その穿孔軸２３ａが枝管中心軸１１ｂからずれた位置に、また穿孔軸２３ａが枝管内壁面からｈの距離隔てた位置に位置決めされる。

この状態でモーター１５を回転させて、ホルソーカッター２３を回転させるとともに、フレキシブルシャフト２０を押し込み、摺動シャフト２４をスプリング２８の付勢力に抗して支持シャフト２５内を摺動させる。この摺動によりホルソーカッター２３は、径方向には、上記位置決めされた状態を維持して枝管１１の中心軸１１ｂに沿って移動し、枝管開口端部１１ａを塞いでいる管ライニング材１３を切削する。

穿孔が終わると、図６（ａ）に図示したように、枝管１１の内壁面から径方向に距離ｈ隔てた位置を中心に直径ｄの円形の穴１８が、その中心を枝管の中心軸からずらして穿孔される。

このようにして穿孔された穴１８は小径で、枝管開口端部を完全に開口するものでないが、この穴１８を仮穴として機能させることができる。従って、本管側からこの仮穴を目印として枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を完全に切削して枝管端部を開口させることができる。

上述実施例１では、一つの穴しか穿孔されない。そこで、図５に示したような、フレキシブルシャフト２０を枝管内壁面に沿って周方向に移動させる移動機構５０を設ける。

移動機構５０は車輪５１〜５４を有し、車輪５１、５２は直角に屈曲した屈曲レバー５５に、また車輪５３、５４は同様に直角に屈曲した屈曲レバー５６に回動可能に取り付けられる。フレキシブルシャフト２０は挟持レバー５８、５９に挟持され、屈曲レバー５５、５６は連結部材５７を介して挟持レバー５８、５９と連結される。フレキシブルシャフト２０の直径は、挟持レバー５８、５９のフレキシブルシャフト２０を挟んでいるリング部分の直径よりも僅かに小さく、フレキシブルシャフト２０は挟持レバー５８、５９のリング内に保持されつつ、当該フレキシブルシャフト２０の周回り方向に回転することができる。

車輪５１〜５４は、９０度間隔で配置されており、これら車輪５１〜５４は枝管１１に挿入可能に配置されており、枝管１１に挿入されたときにそれぞれの車輪５１〜５４が枝管１１の内周面に当接するか、又は接近するように配置されている。フレキシブルシャフト２０は、移動機構５０に支えられて、枝管１１の中心軸１１ｂとほぼ一致するように保持される。これら車輪５１〜５４の回転によって、フレキシブルシャフト２０は枝管１１内に挿入されるときに、枝管１１の中心軸１１ｂ方向にスムーズに移動することができる。

このような移動機構５０を２つ取り付けて穿孔を行う例が図５（ａ）に図示されている。フレキシブルシャフト２０は移動機構５０に保持されて枝管１１内に挿入される。車輪５３が枝管内壁面に接触して摩擦接触により回転するので、穿孔装置１０の挿入が円滑になる。最初の穴の穿孔は、実施例１に説明した方法で行われる。

最初の穴が穿孔されたら、エアーバッグ４０を収縮させて穿孔装置１０を、ホルソーカッター２３が枝管開口端部１１ａから離れた位置にくるように移動させる。その状態で、フレキシブルシャフト２０に結合された操作レバー６０を手動で約６０度（θ）回転させて、穿孔装置１０を周方向に約６０度回転させ、ホルソーカッター２３が枝管開口端部に近接するように移動させる。このとき、フレキシブルシャフト２０は、移動機構５０によって枝管１１の中心軸１１ｂに保持されつつ、２つの挟持レバー５８、５９によって形成されたリング内を当該フレキシブルシャフト２０の周回り方向に回転する。

ホルソーカッター２３が枝管開口端部１１ａに近接した位置で、エアーバッグ４０を膨張させると、ホルソーカッター２３は周方向に約６０度回動した位置でその穿孔軸２３ａが枝管内壁面から距離ｈ隔てた位置に位置決めされる。この状態でホルソーカッター２３を管軸方向に移動させて２つ目の穴を穿孔する。

以下、同様な動作を繰り返して、図６（ｂ）に示したような６０度間隔でずれた６個の穴１８ａ〜１８ｆを穿孔することができる。６番目の穴１８ｆを穿孔したときには、管ライニング材１３の中心部１３ａを切り離すことができるので、枝管開口端部１１ａには、凹凸はあるものの大きな穴をあけることができる。この凹凸のある穴は、後から本管側から切削することにより管ライニング材１３を完全に除去して枝管端部を元通りに開口させることができる。

１０穿孔装置
１１枝管
１２本管
１３管ライニング材
１５モーター
１６エアーコンプレッサー
２０フレキシブルシャフト
２１回転軸
２２軸受部
２３ホルソーカッター
２４摺動シャフト
２５支持シャフト
２６前方支持プレート
２７後方支持プレート
２８スプリング
２９取付パイプ
３０押圧プレート
３１接続金具
４０エアーバッグ
４１エアーホース
５０移動機構
６０操作レバー

Claims

枝管開口端部を塞いでいる管ライニング材を枝管側から穿孔する穿孔装置であって、モーターの駆動力を回転軸に伝達するフレキシブルシャフトと、
前記回転軸に取り付けられ前記管ライニング材を穿孔する直径が枝管半径より小さいカッターと、
前記カッターの穿孔軸が前記枝管の中心軸からずれるように、当該カッターを位置決めする位置決め手段と、を備え、
前記位置決め手段は、エアーバッグと前記カッターに対して径方向位置が不動な湾曲面を備えた湾曲プレートである反力プレートとを備え、前記エアーバッグが前記枝管内で径方向に膨張したとき、前記反力プレートが前記枝管の内壁面に押し付けられて当該内壁面に保持され、前記カッターの径方向位置が位置決めされることを特徴とする穿孔装置。
前記反力プレートが板厚の異なる反力プレートと交換可能であることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
前記フレキシブルシャフトを前記枝管の内壁面に沿って周方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔装置。
前記カッターがホルソーカッターであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の穿孔装置。