JPH0215909A - 円形管内作業装置及び該作業装置による作業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （！）産業上の利用分野 この発明は、円形管の内部に挿入され原管の側面の削孔
・マーキング等の種々の作業をする管内作業装置並びに
該作業装置による作業方法に関し、侍には、管の内部か
ら削孔する削孔機並びに該削孔機による削孔方法に関す
る。

（２）従来の技術 管の内部から作業をする装置、侍には管壁を削孔する削
孔装置として、例えば実開昭５５−２６６６７号公報が
公知である。

しかし、上記従来技術においては、削孔ドリルの移動は
管径方向への進退のみであり、小孔の削孔しか行われず
、大径の削孔には不適である。−方、大径の削孔ドリル
を使用した場合においては、管の曲率によう削孔を終了
するまでに必要以上の切削を余儀なくされる不経済性が
あるとともに、削孔する径に応じてその都度削孔ドリル
を取り替える必要があり、作業効率が悪い。

（３）　発明が解決しようとする問題点本発明は上記実
情に鑑み、管の内部から削孔する装置において、削孔す
る径に自由に対応ができ、かつ必要な部分のみ削孔でき
る削孔装置を提供することを目的とするものである０本
発明はまた、削孔装置に限定されず、これに頬する管内
作業への適用を図ることもその目的の一つとする。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明の円形管内作業装置は上記目的を達成するため、
作業対象の円形管内に装入され、該管内に固定設置され
る固定台と、前記固定台に保持されるとともに、管の中
心軸において軸方向に進退可能にして回転を阻止されて
なり、進退用駆動モータにより駆動される進退シャフト
と、前記進退シャフトの前端に固設され、該進退シャフ
ト回りに回動するとともに該進退シャフトと一体的に進
退する揺動機枠と、前記揺動機枠を前記進退シャフトに
反力を取って該進退シャフト回りに回動させる回転用駆
動モータと、揺動機枠上に搭載され、管径方向へ進退可
能とされた作業工具と、からなる構成を採るものである
。

上記構成において、作業工具は切削バイト、あるいはマ
ーキング工具等の態様を採り得る。

本発明は更に、上記作業装置における作業工具の移動方
法を提供する。すなわち、上記円形管内作業装置におい
て、進退用駆動モータと回転用駆動モータとを同調して
運転し、作業工具を円形管の管壁に対して閉合する図形
の軌跡に移動させてなることを特徴とする。

（２）　作用 この円形管内作業装置の操作については、本作業装置を
管内の所定位置に装入したΦち固定台部分を固定し、ま
た、作業工具を初期位置に合わせる０次いで、進退用駆
動モータ及び回転用駆動モータの回転速度を調整しつつ
、作業工具の描く軌跡を閉合図形となるように移動させ
てゆく。

このとき、作業工具の管軸方向への進退並びに回転中心
は管軸と一致し、管径方向への進退は一旦工具の先端を
設定したのちは調整が不要であり、自動的に図が描かれ
る。

（３）実施例 本発明の円形管内作業装置及びその作業方法の実施例を
図面に基づいて説明する。

第１図〜第９図はその一実施例の管の内部から削孔する
削孔機を示す、すなわち、第１図はその全体の構造を示
し、第２図〜第８図は各部の詳細構造を示す。

図において、Ｐは削孔される対象となる管であって、鋼
管、鋳鉄管、コンクリート管あるいは合成樹脂管等その
材質を問わない、なお、後記する削孔手段はこの管Ｐの
材質に応じて適宜遺灰される。Ｑはこの管Ｐの側面に削
孔された孔である。

しかして、本実施例の削孔機Ｓはこの管Ｐ内に配備され
、管Ｐの内面から孔Ｑ＠削孔するものである。

この削孔機Ｓは、全体的には、固定部ｌと該固定部１に
連動する可動部２とからなり、可動部２には穿孔装置３
が搭載されてなる構成を採る。

以下、各部の細部構造を説明する。

１旦皇工 固定部１において、その基部には、平板状の底板ｌＯと
該底板ｌＯに離脱可能に取り付けられる基台１１とから
なる基体部１２を備える。底板１０はその上面に各種の
部材が設置されるとともに、下面には２条のアリ１０ａ
が突出形成されている。

基台１１の上面には底板１０のアリｌＯａを受は入れる
アリ溝１１．ａが形成されるとともに、底面１１ｂは管
Ｐの内周に合致する円弧状に形成されている。該底板１
０上には管軸方向に所定間隔をもって支柱１３（前部支
柱１３Ａ、後部支柱１３Ｂ）が前後に立設され、該支柱
１３上にそれぞれ軸受部材１４（前部軸受部材１４Ａ１
後部軸受部材１４Ｂ）が配される。

軸受部材１４は内面に角形状のねじ１４ａが刻設された
、円筒状をなし、また、該ねじｉ４ａを横切って１以上
（本実施例では２）のキー溝１４ｂが軸方向に凹設され
、該キー溝１４ｂにキー１５が固定把持されている。な
お、該軸受部材１４は上下に二つ割とされ、組立てを容
易となされる態様を採る。

これらの軸受部材１４に進退シャツ）１６が輪方向への
移動を自由にして挿通され、支持されている。

進退シャフト１６は前部のスピンドル部１７と後部のね
じ枠部１８とからなり、スピンドル部１７は比較的短く
、ねじ枠部１８は長（形成されている。ねじ枠部１８は
軸受部材１４のねじ１４ａに螺合するとともに、そのキ
ー溝１４ｂに配されたキー１５を摺動自在に受は入れる
縦溝１８ａが長手方向にわたって形成されている。

前後の軸受部材１４の間には、スラスト軸受２０を介し
てこの進退シャフト１６のねじ枠部１８に螺合する推力
歯車２２が配される。もつと詳しくは、該推力歯車２２
は円環状をなし、外周が外歯２２ａに形成され、内周が
内ねじ２２ｂに形成されてなり、核内ねじ２２ｂが進退
シャフト１６のねじ枠部１８に螺合する。スラスト軸受
２０はこの推力歯車２２に同心状に固設され、その両端
は軸受部材１４によって回転自在に支持される。

これにより、推力歯車２２が正あるいは逆方向に回転す
れば進退シャフト１６のねじ枠部１８は該推力歯車２２
の内ねじ２２ｂのピッチに従って前後に回転移動する。

基台１０にはこの推力歯車２２の駆動機構が備えられて
いる。

該駆動機構は、進退用駆動モータとしての電動モータ２
４と、該電動モータ２４に装着された減速装置２５と、
該減速装置２５の出力軸２５ａに固設され推力歯車２２
に噛み合う小歯車２６とからなる。

もっと詳しくは、電動モータ２４は底板１０上に取付は
体２７を介して固設されるとともに、外部に導出される
電気配線２８を介して駆動され、この回転は減速装置２
５を介して一定比の回転に減速される。この駆動機構は
底板１０の中心寄りに設けられるものであるが、偏心荷
重を避けることができない場合には反対位置にカウンタ
ウェイト２９を配する。

３０は底板１０上に前後に配された固定装置であって、
エアシリンダ３１とピストンロッド３２と圧着板３３と
からなり、底板ｌＯ上に固設された支持枠３４上に装着
されている。

すなわち、エアシリンダ３１には外部に導出される空気
導管が接続され、該空気導管を介して送られる空気圧に
よりピストンロッド３２を上下動させ、その先端の圧着
板３３を管Ｐの内面へ押し付けて基体部１２の固定を図
る。

進退シャフト１６のスピンドル部１７には後記する可動
部２の駆動歯車に連動する大歯車３５が一体的に固設さ
れる。

且ｍＪＬＬ 可動部２は揺動機枠３７を備え、固・足部１の進退シャ
フト１６に連動して配される。

すなわち、該揺動機枠３７は床板部３７ａと前後の縦壁
部３７ｂ、３７ｃとから大略管軸方向に長い間型に形成
され、進退シャフト１６のスピンドル部１７の前部はこ
の後部縦壁部３７ｃに穿設された孔３８に回転軸受３９
を介して挿通され、取付は仮４０及び締付はボルト４１
をもって抜出しを阻止して固定されている。これにより
、揺動機枠３７は進退シャフト１６に回転自在に取り付
けられる。

また、揺動機枠３７の前部縦壁部３７ｂには、車輪部４
２が揺動機枠３７の揺動を許容するように取り付けられ
る（第６図及び第７図参照）、もっと詳しくは、車輪部
４２は、垂直壁部４３ａと円弧状の張出し部４３ｂとか
らなる取付は枠４３と、該取付は枠４３の張出し部４３
ｂの下面に放射状に張り出されたリプ４４と、該リブ４
４に車軸を介して取り付けられた車輪４５とからなり、
該取付は枠４３の垂直壁部４３ａと揺動機枠３７の前部
縦壁部３７ｂとはビン４６を介して回転自在となってい
る。車輪４５は二叉に分かれて配されているので車輪部
４２は安定し、揺動する揺動機枠３７を安定的に支持す
る。

該揺動機枠３７には揺動駆動機構が配される。

該揺動駆動機構は、回転用駆動モータとしての電動モー
タ４８と、該電動モータ４７に装着された減速装置４９
と、該減速装置４９の出力軸４９ａに固設され進退シャ
フト１６に取り付けられている大歯車３５に噛み合う小
歯車５０とからなる。

もっと詳しくは、電動モータ４８は揺動機枠３７に固定
されるとともに、外部に導出される空気配線を介して駆
動され、この回転は減速装置４９を介して一定比の回転
に減速される。

・出力軸４９ａの先端の小歯車５０と進退シャフト１６
の大歯車３５との噛合いにおいて、進退シャフト１６は
回転が阻止されているので、小歯車５０は大歯車３５の
回りに自らが回転し、いわゆる遊星運動を行う。

更に、揺動機枠３７の底板部３７ａには、扛上装置５２
が配される。該扛上装置５２は前後に所定間隔を隔てて
配されたエアシリンダ５３と、これらのエアシリンダ５
３のピストンワンド５４間に架は渡された架台５５とか
らなる。

エアシリンダ５３には外部に導出される空気導管が接続
され、該空気導管を介して導入される空気圧によりピス
トンロッド５４を伸長し、架台５５を持ち上げる。なお
、該ピストンロッド５４の移動方向は管の中心より偏心
することなく、管の中心を含む直径方向に合致するもの
とされる。

架台５５上に削孔装置３及びモニタ用のテレビカメラ４
が搭載設置される。

該削孔装置３はエアモータ５７と該エアモータ５７の駆
動軸に着脱される切削バイト５８とからなり、エアモー
タ５７には外部に導出する空気導管が接続され、その空
気圧により駆動される。

テレビカメラ４は外部に導出される電気配線の先端にモ
ニタ用テレビが接続され、このテレビを介して切削バイ
ト５８の先端の動きを監視する。

該テレビカメラ４は固定式で十分である。

□　　ｅ　　　口 上記の構成部材のうち、電動モータ２４．４Ｂ及びテレ
ビカメラ４は電気回路を構成する。

第８図（ａ）（ロ）はこの電気回路の一例を示す。

（ａ）図において、各電動モータ２４，４Ｂは直流モー
タであって、電源６０．６１より可変抵抗器６２．６３
及びアンプ６４．６５を介して電気的に接続され、可変
抵抗６２．６３に連動するノブ６６．６？により電動モ
ータ２４．４Ｂの回転数を制御する。

（ハ）図は上記の電気回路を自動制御化したものである
。

図において、関数発生器７０に入力された穿孔Ｑの半径
値に基づき、所定の信号が比較器７１゜７２及びアンプ
７３．７４を介して電動モータ２４．４Ｂに送られ、所
定の回転数でこれらのモータを回転させる。これらのモ
ータ２４，４７に連動して取り付けられた位置検出器７
５．７６により刻々の現在位置を検出し比較器７１．７
２での比較修正に基づき所定の円の軌跡を描くものであ
る。

エアモータ５７及びエアシリンダ３１．５３はいわゆる
空気圧アクチエエータであって、これらの各空気アクチ
ュエータにはそれぞれ長尺の空気導管（またはホース）
が接続され、その端末には各種制御弁よりなる制御装置
を介して空気圧縮機が接続される。

第９図はその空気圧回路の一例を示す。

図において、各空気圧アクチエエータ３１，５３．５７
はそれぞれに切換パルプ８０，８１．８２が接続され、
その切換え操作によって各空気圧アクチュエータは独立
して作動される。なお、切換パルプは図において電磁操
作弁を使用したが、手動操作弁によることができること
は勿論である。

電磁操作弁を使用することにより、コントロールユニッ
トを介して操作の自動化を図ることができる。

次に、この実施例の削孔機Ｓの作動並びに削孔方法につ
いて説明する。

この実施例においては、下水道管路におけるライニング
管と地上よりこの下水道管に連通ずる取付は管との連通
開削を行う穿孔作業について説明する。

第１０図は当該穿孔部を示す断面図である０図において
Ｒは既設の下水道管、Ｔは取付は管であり、この下水道
管Ｒ内にライニング管Ｐが挿入され、下水道管Ｒとライ
ニング管Ｐとの間隙部にモルタルＭが充填されている。

そして、この穿孔作業においてはライニング管Ｐと取付
は管Ｔとの連通開削を図るものである。

以下、施工手順に従って説明する。

（１）人孔（マンホール、図示せず）を介してライニン
グ管Ｐの管端から本削孔機Ｓをその前部すなわち車輪部
４２より管Ｐ内に挿入する。このとき車輪４５の接地点
とピン４６との距離は管Ｐの半径に合致するように調整
されたものとなっている。

（２）可動部２を管Ｐ内に挿入し、次いで固定部ｌを挿
入する。このとき基体部１２の底面１１ｂは管内面に接
地し、進退シャフト１６は管Ｐの中心軸に一致する。な
お、本削孔機Ｓはマンホールを介して搬入するにはその
全長が長いものであるので、固定部１と可動部２とは別
々に搬入され、進退シャフト１６の先端のボルト４１を
締め込んで両者を一体化する。

（３）本削孔機Ｓを管Ｐ内の所定位置にまで進入させた
のち、固定部ｌの固定装置３０を作動させ、その圧着板
３３を管Ｐの内面に押し付け、本削孔機Ｓを固定する。

削孔装置３の切削バイト５８の位置を削孔する孔Ｑの始
点（通常は最後端）に合致させるように位置調整をする
。該位置調整として、通常には、進退用及び回転用電動
モータ２４，４Ｂを少しく作動させて行う。

（４）　このようにして、削孔装置３のエアモータ５７
を作動させるとともに扛上装置５２のエアシリンダ５３
を作動させ、切削バイト５８によりライニング管Ｐ及び
モルタル層Ｍを貫通して取付は管Ｔに達する小孔を穿孔
する。この状態でエアシリンダ５３の伸長を停止する。

（５）シかる後、進退用及び回転用電動モータ２４゜４
８の駆動により、両モータ２４，４Ｂの回転速度の加減
□により揺動機枠３７を進退方向（Ｘ方向）及び円周方
向（Ｙ方向）に変位させ、これらの合成方向としての切
削バイト５８の軌跡を取付は管Ｔの内側に沿って移動さ
せて行く。

この切削バイト５８の移動は手動操作によっても、ある
いは自動制御によってもなされるが、要は電動モータ２
４，４Ｂの同調運転による点に変わりない。

手動操作による場合、電動モータ２４，４Ｂの回転調整
は可変抵抗器６２．６３のノブ６６．６７の回転調整に
より行われる（第８図（ａ）、参照）。

この場合、切削バイト５８部の周辺をモニターカメラ４
で映し、これを地上のモニターテレビで監視し、ノブ６
６．６７を回して切削バイト５日を移動させてゆく。

自動制御による場合、関数発生器７ｏに所定の半径値を
入力し、始動ボタンを押して電動モータ２４．４Ｂを始
動させる。切削バイト５日は所定の円周軌跡を描（が、
外乱に対しては位置検出器７５．７６の検出値に応じて
修正される（第８図（ロ）参照）。

なお、該自動制御によるとき、初期位置は穿孔される孔
Ｑの中心とする態様を採ることができる。

また、円に限らず、楕円軌跡を措くことも容易であって
、初期位置合わせ・切削移動は手動操作に比べ格段に容
易になされる。

以上の工程によって、ライニング管ＰとモルタルＭとを
同時的に穿孔Ｑがなされる。

本実施例の削孔装置Ｓによれば、ねじ送り機構を使用し
ているので進退シャフトの移動は精確になされる。従っ
て正確な切削バイトの軌跡移動を行うことができる。ま
た、アクチュエータは主として空気圧駆動としているの
で、操作が容易であるとともに環境汚染を生じることが
なく、無公害に実施することができる。

以上の実施例においては削孔装置について述べたが、切
削バイトをマーキング工具に置換すればマーキング装置
となる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の基本的技術思想の範囲内で種々設針変更が可能である
。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含
されるものである。

■進退シャフトの進退機構をねし送り機構に代えてラッ
ク・ピニオン機構を採用することができる。

すなわち、進退シャフトにラックを形成し、このラック
に噛み合うビニオンを進退用駆動モータで正逆回転させ
、進退シャフトを進退させる。

■空気アクチエエータ３１．５３．・５７を油圧駆動あ
るいは電動駆動をすることは適宜なされる設計的事項で
ある。

Ｃ１発明の効果 本発明の円形管内作業装置は以上の構成よりなり作用を
奏するものであるので、以下の特有の効果を有する。

■作業工具の作業軌跡を所望の大きさに自由に変えるこ
とができ、工具の取替え作業をなくすことができ、作業
効率が向上する。

■作業工具は実質的に管中心より一定距離に保持される
ので、対象とする管壁以外に損傷を与えることがな（、
正確な作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の円形管内作業装置及びその作業方法の実
施例を示し、第１図はその一実施例の管の内部から削孔
する削孔機の全体概略側面図、第２図はその要部の拡大
断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４ｒｙＪ
ハ第２図１７１Ｂ−Ｂ、　Ｂ’−Ｂ’線断面図、第５図
は第２図のＣ−Ｃ線断面図、第６図は第１図の前部部分
の拡大図、第７図は第６図のＤ矢視図、第８図（ａ）　
（ｂ）は本削孔機を駆動する電気回路図、第９図は本削
孔機を駆動する空気圧回路図、第１０図（ａ）　（ｂ）
はライニングの施された下水道管路の穿孔部の模式断面
図である。 Ｐ・・・円形管（ライニング管）、Ｓ・・・削孔機、１
２・・・固定台、１６・・・進退シャフト、２４・・・
進退用駆動モータ、３７・・・揺動機枠、４８・・・回
転用駆動モータ、５８・・・作業工具 第３図 特許出願人　　足立建設工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　池　　１）　仁　　士第
６ 図 ピ 第７図 Ｌ−一」 第１０図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）作業対象の円形管内に装入され、該管内に固定設置
   される固定台と、 前記固定台に保持されるとともに、管の中心軸において
   軸方向に進退可能にして回転を阻止されてなり、進退用
   駆動モータにより駆動される進退シャフトと、 前記進退シャフトの前端に固設され、該進退シャフト回
   りに回動するとともに該進退シャフトと一体的に進退す
   る揺動機枠と、 前記揺動機枠を前記進退シャフトに反力を取って該進退
   シャフト回りに回動させる回転用駆動モータと、 揺動機枠上に搭載され、管径方向へ進退可能とされた作
   業工具と、 からなることを特徴とする円形管内作業装置。 ２）請求項１記載の円形管内作業装置において、進退用
   駆動モータと回転用駆動モータとを同調して運転し、作
   業工具を円形管の管壁に対して閉合する図形の軌跡に移
   動させてなる、円形管内の作業工具の移動方法。 ３）作業対象の円形管内に装入され、該管内に固定設置
   される固定台と、 前記固定台に保持されるとともに、管の中心軸において
   軸方向に進退可能にして回転を阻止されてなり、進退用
   駆動モータにより駆動される進退シャフトと、 前記進退シャフトの前端に固設され、該進退シャフト回
   りに回動するとともに該進退シャフトと一体的に進退す
   る揺動機枠と、 前記揺動機枠を前記進退シャフトに反力を取って該進退
   シャフト回りに回動させる回転用駆動モータと、 揺動機枠上に搭載され、管径方向へ進退可能とされた回
   転切削バイトと、 からなることを特徴とする管の内部から削孔する削孔機
   。