JPH0929518A - 管表面穴明け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、鋳鉄管等の金属管表面に大きな穴を
容易に明けることができ、また金属管内部の樹脂管部分
に傷を付けずに穴明けして、安全に分岐取り出し配管が
行える穴明け装置を提供するものである。 【構成】管の長手方向に間隔をあけて管を固定し周方向
の案内装置を有す固定台と、周案内装置に沿って移動
し、長手送り装置を有す周送り台と、周送り台に摺動可
能に連結し刃物軸縦送り装置を設けた長手送り台と、長
手送り台に摺動可能に連結し刃物軸回転装置を設けた刃
物台と、からなる管表面穴明け装置で、自動的に穴明け
が行なえるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳鉄管等の比較的大口
径の金属管表面に穴を開けてこの本管から分岐管を取り
出し配管するのに用いる穴明け装置に関するもので、特
に既設鋳鉄管内に樹脂管を挿入した管路や既設鋳鉄管内
に樹脂を内張りした管路に対しても好適な穴明装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス管や水道管に対してサドル部分と分
岐管部分が一体の分岐継手を取り付けて、この分岐継手
の分岐管部分からホルソー等の刃体内が空間になった穿
孔工具を挿入回転させて管の表面に貫通穴を明ける管穿
孔装置があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般にガス導管や水道
管などの地中に埋設された金属管に対して、例えば老朽
化した管路の更新や耐震性向上を図るために、既設鋳鉄
管内に樹脂管を挿入したりあるいは既設鋳鉄管内に樹脂
を内張りした管路が用いられている。この様な管路から
増設用の分岐管路を設ける場合、上記ホルソー等の穿孔
工具を用いた穿孔装置で分岐用の穴を明けると、金属管
内部の樹脂管も同時に穴明けされ、また樹脂管に傷を付
けて、樹脂管内を流れる活管状態の可燃ガスが外部や外
側金属管と内側樹脂管との間に流出して危険が生じる問
題がある。更に管表面に大きな穴を明けようとすると、
ホルソー等の穿孔工具も大きなものとなり、また穿孔工
具を回転させるのに大きな駆動源が必要となる。本発明
は上記の課題を解消して、鋳鉄管等の金属管表面に大き
な穴を容易に明けることができ、また金属管内部の樹脂
管部分に傷を付けずに穴明けして、安全に分岐取り出し
配管が行える穴明け装置及び穴明け方法を提供するもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、明けよ
うとする管の長手方向に間隔をあけて管を固定する管固
定装置と、この管固定装置に固定した周方向の案内装置
とを有する固定台と、この固定台の周案内装置に摺動可
能に連結した周連結装置と、周案内装置に沿って周連結
装置を周方向に移動させる周送り装置と、周連結装置間
を連結固定した長手方向の案内軸と、周連結装置間に装
着した長手送り用ねじ軸と、この長手ねじ軸を回転する
長手送り装置とを有する周送り台と、この周送り台の長
手案内軸に摺動可能に連結した長手連結部と、長手ねじ
軸に螺合する長手ブッシュと、縦方向の縦送り用ねじ軸
を設けてこの縦ねじ軸を回転する刃物軸縦送り装置と、
複数本の縦方向案内軸とを設けた長手送り台と、この長
手送り台の縦案内軸に摺動可能に連結した縦連結部と、
刃物軸縦送り装置の縦ねじ軸に螺合する縦ブッシュと、
刃物軸を駆動する刃物軸回転装置とを設けた刃物台と、
からなることを特徴とする管表面穴明け装置である。

【０００５】前記周送り装置と長手送り装置と刃物軸縦
送り装置の駆動はサーボモータによって行い、刃物軸回
転装置の駆動は油圧モータによって行うことを特徴とす
る管表面穴明け装置である。

【０００６】前記固定台の管固定装置は、管の上面にま
たがる鞍と、管の下面を包囲して鞍の両端部に係止した
締結部材と、管の上外周面に接して管の外周面から鞍ま
での距離を寸法調節するグリップ部材とからなり、前記
管の外周面から鞍までの距離が管の呼び口径に応じて管
の軸芯と固定台の周方向案内装置との軸芯が合致するよ
うに、鞍に管の口径別グリップ部材装着部を設けたこと
を特徴とする管表面穴明け装置である。

【０００７】

【作用】本発明は上記の構成であって、固定台が管の外
周面に固定され、周送り台が固定台の周方向案内装置に
連結して周送り装置によって周方向に移動し、また長手
送り台が周送り台の長手案内軸に連結して周送り台の長
手送り装置によって長手方向に移動する。長手送り台に
は刃物台を管軸方向に移動させる刃物軸縦送り装置を設
けてあり、刃物台に設けた刃物軸回転装置と共に刃物を
管軸方向に移動する。このため刃物軸回転装置の刃物
が、固定した管の外周面上を周方向、長手方向、及び管
軸方向自由に移動することができ、エンドミル等の回転
する刃物を明けようとする穴の周囲に移動することによ
って、管の表面に対して常に管軸芯に向かう刃物で、任
意の大きさ形状の穴を自由に明けることが出来る。

【０００８】この穴明け作業に際し、上記周方向、長手
方向、管軸方向の送り移動は、各々の送りに対するに案
内部を設けてあり、各々の案内部に連結した状態で行わ
れるから、各送り装置によって正確にまた振動や騒音等
がない安定した状態で穴明け加工が行える。更に各々の
送り装置に手動ハンドルを設けることが可能で、手動ハ
ンドルによって各々の送りを駆動させて穴明けすること
も出来る。また各々の送り装置はサーボモータによって
駆動し、刃物軸は油圧モータで駆動することにより、正
確な穴明けが行え、また穴明け作業の自動化が行える。
更に各送り装置の駆動源はサーボモータを用いているの
で電気火花が発生しない。このため都市ガスが流れてい
るような活管状態の管に穴明けするような場合でも、安
全に作業が行なえる。

【０００９】また固定台の管固定装置は、管の上面と管
上面に跨がる鞍との高さ寸法を調節するグリップ部材を
設けて、管の呼び口径に応じて管の軸芯と周方向案内装
置の軸芯が一致するように、鞍の側部に口径別グリップ
部材装着部を設けてある。このため一度グリップ部材の
管と鞍との高さ寸法を調節すれば、後は管の口径に応じ
たグリップ部材装着部へ入れ換えるだけで、細かい微調
節をしなくとも簡単に円周方向の芯出しが行える。従っ
て周方向に移動する刃物は、管の外周面と同心円弧状態
で縦横自由に移動でき、管外周面のどの位置においても
一定深さの穴明け作業が容易に行える。

【００１０】この穴明け作業に際して、最初の捨て加工
した部分の管の肉厚を超音波測定器で測定し、管の肉厚
全部を切削せずに、刃物の送り寸法を補間して金属管の
内周面の一皮を残した状態で穴の周囲を切削加工し、最
後に切削終了後の中央部の切り残り片を治具を用いて取
り除くことができる。この加工方法によれば、金属管の
内部に裏打ちしてある内部樹脂層、あるいは金属管内部
に挿入してある内部樹脂管に対して、切削したり傷を付
けることがない。このため活管状態の内部樹脂管の都市
ガス等が外部に噴出せず安全である。更に金属管の肉厚
を貫通してしまわないので、金属管の内部に穴明け時の
切削粉が挿入しない。このため穴明け作業後、管内に混
入した切粉を取り除く必要がなく、更に管内に切粉が混
入しないので切粉による不具合が生じない。

【００１１】

【実施例】図１、図２は本発明の一実施例の穴明けする
鋳鉄管１に装着した状態を示す示す管表面穴明け装置で
あって、図１はその正面斜視図で図２はその背面斜視図
である。固定台１００は、管１の長手方向両側に間隔を
開け両側で管外周を固定する一対の管固定装置１１０
と、この管固定装置の長手方向内側に一体的に設けた一
対の周方向案内装置１２０と、この両側の管固定装置と
周案内装置間を連結するシャフト１３０とで設けてあ
る。管固定装置１１０は、管１の上面にまたがる鞍１１
１と、鞍の下面側で管の上面に接して管１との間隔を調
節するグリップ部材１１２と、管の下面を包囲して鞍１
１１の両端で締結するチェンを用いた締結部材１１３と
からなり、締結部材１１３の両端を鞍１１１の上面に係
止してナット１１４を締めることによりグリップ部材下
面との間で管１を締結固定する。

【００１２】グリップ部材１１２は図３、図４で示す様
に、ボルト１１５に角ナット１１６が螺合しており、角
ナット１１６は鞍の側部に設けたグリップ部材装着部の
角穴１１９内に装着してある。ボルト１１５を螺合調節
して管１の軸芯と案内装置１２０の軸芯とが合致するよ
うに間隔を調節した後、ボルト１１５と角ナット１１６
の螺合位置を固定ピン１１７で固定する。鞍に設けた角
穴１１９は管の口径に応じて芯合わせが行える位置に複
数穴設けてあり、例えば図３で示す管の呼び口径が１５
０Ａの管についてボルトの螺合調節による芯合わせを行
うと、次に図４に示す管の口径が一段小径の１００Ａの
管に装着する芯合わせ作業は、１５０Ａで調節したグリ
ップ部材１１２の角ナット１１６を、内側の角穴１１９
に挿入するだけで管１の軸芯と周案内装置１２０の軸芯
が一致する。この様に鞍の側部に管の口径に応じたグリ
ップ部材装着部の角穴１１９を設けて、口径の異なる管
種に対しても自動的に芯出しが行え、ボルト１１６の螺
合による微調節を行なわなくてもよいようにしてある。

【００１３】固定台の周方向案内装置１２０は、両側の
管固定装置１１０と一体的に連結した円弧部材１２１の
外周面に山形レール１２４を設け、また内側の側部に円
弧状案内溝１２２を設け、この山形レール１２４と案内
溝１２２の内周面に後述する周送り台２００のローラを
回転係合させて周送り台を円周方向に摺動可能な周案内
装置としている。また円弧部材１２１の側方には円弧状
ギヤ１２３を固定してあり、周送り台２００がこのギヤ
１２３に噛み合って周方向に移動する。

【００１４】周送り台２００は、固定台１００の両側の
周方向案内装置１２０を案内として移動可能に連結する
周連結装置２１０と、両側の周連結装置２１０間を連結
固定する長手方向の長手案内軸２４０と、両側の周連結
装置間に設けた長手送りねじ軸２５１と、固定台の円弧
状ギヤ１２３に噛み合うギヤ２２４を回転して周送り台
２００を周方向に移動させる周送り装置２２０と、長手
送りねじ軸２５１を回転させる長手送り装置２５０とか
らなる。この周連結装置２１０は、固定台両側の周案内
装置の円弧部材１２１の山形レール１２４と案内溝１２
２の内周面との両面間で回転係合する２個の外側ローラ
２１１と３個の内側ローラ２１２により円弧部材１２１
と連結し、この外側と内側ローラは支持板２１３に固定
してある。両側の円弧部材１２１に連結する両側の支持
板２１３は長手送り用案内軸２４０で一体的に固定して
ある。周送り台の周送り装置２２０は、前記一方の支持
板２１３の上面に固定してあり、図５で示すウオーム軸
２２２をサーボモータ２２１で回転制御し、このウオー
ム軸の回転は歯車２２３、２２４を介して周方向案内装
置の円弧状ギヤ１２３に噛み合い、周送り台２００が円
弧部材１２１を案内として周方向に移動する。

【００１５】周送り台の長手送り装置２５０は図５で示
すごとく、両側の支持板２１３間の長手送り用案内軸２
４０と平行に設けた長手送り用ねじ軸２５１と、この長
手ねじ軸を回転させるサーボモータ２５２と、サーボモ
ータの回転を長手ねじ軸２５１に伝達する傘歯車２５３
と２５４とよりなり、一方の支持板２１３の上面に固定
してある。サーボモータ２５２の回転は傘歯車を介して
長手ねじ軸２５１に伝わり、長手ねじ軸が回転する。長
手ねじ軸２５１には後述する長手送り台３００の長手ブ
ッシュ３１０が螺合しており、長手ブッシュに固定した
長手送り台３００を長手方向に移動させる。

【００１６】長手送り台３００は、周送り台の長手案内
軸２４０と摺動可能に長手連結部３２０で連結してあ
り、前記周送り台の長手ねじ軸２５１に螺合する長手ブ
ッシュ３１０と一体的に固定してある。中央部には刃物
軸４２２が挿通する貫通口３１１を有し、その外側に４
本の縦送り案内軸３３０を立設してある。また図６で示
すように長手送り台の背部には、後述する刃物台４００
を管軸方向に移動させるための刃物軸縦送り装置３４０
を設けてある。

【００１７】この刃物軸縦送り装置３４０は、長手送り
台３００にコの字形コラム３４１を設け、コラムの上部
と下部の間に縦送り用ねじ軸３４２を立設し、この縦ね
じ軸３４２をコラムの上部に固定したサーボモータ３４
３で回転駆動する。縦ねじ軸３４２には刃物台４００と
固定した縦送り用ブッシュ４３０が螺合しており、縦ね
じ軸３４２の回転によって縦ブッシュ４３０と連結した
刃物台４００が管軸方向上下に移動する。

【００１８】刃物台４００は長手送り台３００の４本の
縦送り案内軸３３０に摺動可能に連結した縦連結ブッシ
ュ４１０に固定してあり、また前記縦ねじ軸３４２に螺
合する縦ブッシュ４３０と固定してある。この刃物台の
中央部に、油圧モータ４２１によって回転する刃物軸４
２２を有する刃物軸回転装置４２０を設けてある。刃物
台の刃物軸４２２に取り付けたエンドミル等の刃物４２
３は油圧モータ４２１によって回転し、また長手送り台
の縦送り装置３４０によって管軸方向上下に移動する。

【００１９】上記周送り装置２２０と長手送り装置２５
０と縦送り装置３４０の駆動は、別途コントロール部に
より制御される減速機付のサーボモータで行い、最初に
設定した設定値によって互いに回転駆動量が制御され
る。従って管の表面に明ける穴は、楕円や四角穴等任意
の形状で任意の大きさの穴をコントロール部で制御して
明けることができる。また周方向案内装置の円弧部材１
２０と管１との軸芯が一致した状態で刃物軸４２２が任
意に送り移動されるから、常に管外周面から一定深さの
位置で切削加工が行われる。

【００２０】この穴明け装置による穴明け作業は次の要
領で行われる。まず管の表面に明けようとする穴の周囲
の軌跡をコントロール部に入力し、穴周囲の切削加工位
置の２〜４ヶ所、あるいは切削加工する穴の周囲全体
を、管表面から１ないし２ｍｍ程度捨て加工する。この
捨て加工時の刃物台縦送り装置の送り位置をコントロー
ル部に記憶しておく。次に上記捨て加工した部分の管肉
厚を２〜４ヶ所別途超音波肉厚測定器を用いて測定し、
この値をコントロール部に入力する。次に測定した肉厚
から、肉厚全部を切削せずに管内周面の一皮が残る程度
の、即ち肉厚測定値より０．５ないし２ｍｍ浅い状態で
刃物軸の送りが終了するよう刃物台縦送り装置の送り量
をコントロール部で設定する。刃物軸の送り量を設定
後、刃物軸のエンドミルはコントローラに設定した穴周
囲の軌跡に従って移動し、穴周囲を切削加工する。エン
ドミルの送り量が管内面の一皮を残した設定送り量に達
して切削が終了する。次に図７に示す円板引き抜き治具
５００を用いて中央部の円板２を管の外周面から引き抜
き、穴明け作業を終了する。

【００２１】円板引き抜き治具５００は図７に示すごと
く、管１の長手方向上面に乗るブロック状本体５１０の
側部に開閉自在に一対のＬ字形の爪５２０の端部が連結
し、本体上面に一対のボルト５３０を螺合させたもので
ある。爪５２０の下端鍵形部５２１を管側部側の切削加
工溝３に係止させ、上面のボルト５３０を締めるとボル
トの下端側は管の表面に当たり、ジャッキの原理で治具
本体５１０は管の表面から離れる。このため治具本体に
連結した爪５２０により、切削加工溝３中央部の円板２
が管表面から強制的に持ち上げられ、引きちぎる状態で
取り除かれる。爪５２０が係止する管側部の切削加工溝
３は、管の軸芯側に向かう刃物で溝加工されているので
鉛直に対して角度がついており、爪の下端鍵形部５２１
が確実に溝内で係止し、円板を取り除くことが出来る。

【００２２】上記において各送り装置の駆動源はモータ
に換えて手動ハンドルによって行うことも出来る。この
場合の刃物軸の縦送り量の規制は図８に示す縦送り量規
制装置６００によって、管の肉厚全部を切削しないよう
に管の内周面の一皮を残して切削するように、刃物台の
管軸方向の縦送り量を規制して行う。この縦送り量規制
装置６００は、例えば図６の刃物台４００の端部（イ）
個所に図８で示すスリーブ６１０を固定し、スピンドル
６２０の下端が長手送り台３００の上面に当たるように
してある。スリーブ６１０内にはバネ６３０を設けてス
ピンドル６２０を下方に押し付けており、スピンドルの
下端外周に装着した座金６４０の上面とスリーブ６１０
の下端面との間隔が刃物台４００の縦送り量となる。刃
物台４００が下降してスリーブの下端面に座金が当たる
と、それ以上刃物台４００を下降させることが出来ず、
一定の送り量が設定される。

【００２３】従って上記最初に捨て加工した後、管の肉
厚を測定し、この肉厚寸法より０．５ないし２ｍｍ短い
送り量でスリーブ６１０と座金が当接するような間隔と
なるように座金６４０の厚みを選定して、スピンドル６
２０の下部に装着し、刃物台の縦送り量を規制する。ス
ピンドル６２０の上端には各種厚みの座金６４１〜６４
３が装着してあり、この内から適当な厚みの座金６４１
〜６４３を選定し、スピンドルの下部に装着する。スピ
ンドルの下端と上端外周にはＯリング６２１を装着して
座金が端部から外れないようにしてある。この刃物台縦
送り量規制装置６００は、前記送り装置の各駆動源がサ
ーボモータによる自動式の装置に設けて、刃物軸縦送り
装置３４０の縦送り量安全装置として用いることも出来
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明のごとく本発明は、従来のホル
ソーの径に左右されず既設管表面に対して分岐管が取り
出し易い自由な形状で大きな穴も容易に明けることがで
き、また管路内に樹脂管を挿入したり管路内に樹脂を内
張りした管路から分岐管を取り出す場合にも、金属管内
側の樹脂管部分に傷を付けずに、管内に切粉を挿入させ
ずに、正確に、容易に、安全に、安定した切削状態で、
任意の形状大きさの穴を明けることが出来る。このため
既設管路から分岐管路を容易に取り出し作業できる非常
に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す管表面穴明け装置の
正面斜視図である。

【図２】 図１の背面斜視図である。

【図３】 呼び１５０Ａの管に装着した管固定装置の鞍
とグリップ部材の関係を示す部分斜視図である。

【図４】 呼び１００Ａの管に装着した管固定装置の鞍
とグリップ部材の関係を示す部分斜視図である。

【図５】 固定台の案内装置と周送り台の周送り装置、
長手送り装置の構造を示す部分斜視図である。

【図６】 長手送り台の刃物台縦送り装置の構造を示す
部分斜視図である。

【図７】 円板引き抜き治具を示す使用時の斜視図であ
る。

【図８】 刃物台縦送り量規制装置の構造を示す部分斜
視図である。

【符号の説明】

１ 管 ２ 円板 ３ 切削加工溝 １００ 固定台 １１０ 管固定装
置 １１１ 鞍 １１２ グリップ
部材 １１３ 締結部材 １１４ ナット １１５ ボルト １１６ 角ナット １１７ 固定ピン １１９ 角穴 １２０ 周方向案内装置 １２１ 円弧部材 １２２ 案内溝 １２３ ギヤ １２４ 山形レール ２００ 周送り台 ２１０ 周連結装置 ２１１ 外側ロー
ラ ２１２ 内側ローラ ２１３ 支持板 ２２０ 周送り装置 ２２１ 周送り装
置のサーボモータ ２２２ ウオームギヤ ２２３、２２４
歯車 ２４０ 長手案内軸 ２５０ 長手送り
装置 ２５１ 長手ねじ軸 ２５２ 長手送り
装置のサーボモータ ３００ 長手送り台 ３１０ 長手ブッ
シュ ３１１ 貫通口 ３３０ 縦送り案
内軸 ３４０ 縦送り装置 ３４１ コの字形
コラム ３４２ 縦送りねじ軸 ３４３ 縦送り装
置のサーボモータ ４００ 刃物台 ４１０ 縦連結ブ
ッシュ ４２０ 刃物軸回転装置 ４２１ 油圧モー
タ ４２２ 刃物軸 ４２３ 刃物 ４３０ 縦ブッシュ ５００ 円板引き
抜き治具 ５１０ 本体 ５２０ Ｌ字形の
爪 ５２１ 爪の下端鍵形部 ５３０ ボルト ６００ 縦送り量規制装置 ６１０ スリーブ ６２０ スピンドル ６２１ Ｏリング ６３０ バネ ６４０、６４１、
６４２、６４３ 座金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石本 雅 川崎市高津区梶ヶ谷２−11−２ (72)発明者 堤 千秋 三重県桑名市大福２番地日立金属桑名工場 内 (72)発明者 田中 敏男 三重県桑名市大福２番地日立金属桑名工場 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 明けようとする管の長手方向に間隔をあ
   けて管を固定する管固定装置と、この管固定装置に固定
   した周方向の案内装置とを有する固定台と、 この固定台の周案内装置に摺動可能に連結した周連結装
   置と、周案内装置に沿って周連結装置を周方向に移動さ
   せる周送り装置と、周連結装置間を連結固定した長手方
   向の案内軸と、周連結装置間に装着した長手送り用ねじ
   軸と、この長手ねじ軸を回転する長手送り装置とを有す
   る周送り台と、 この周送り台の長手案内軸に摺動可能に連結した長手連
   結部と、長手ねじ軸に螺合する長手ブッシュと、縦方向
   の縦送り用ねじ軸を設けてこの縦ねじ軸を回転する刃物
   軸縦送り装置と、複数本の縦方向案内軸とを設けた長手
   送り台と、 この長手送り台の縦案内軸に摺動可能に連結した縦連結
   部と、刃物軸縦送り装置の縦ねじ軸に螺合する縦ブッシ
   ュと、刃物軸を駆動する刃物軸回転装置とを設けた刃物
   台と、 からなることを特徴とする管表面穴明け装置。
2. 【請求項２】 前記周送り装置と長手送り装置と刃物軸
   縦送り装置の駆動はサーボモータによって行い、刃物軸
   回転装置の駆動は油圧モータによって行うことを特徴と
   する請求項１記載の管表面穴明け装置。
3. 【請求項３】 前記固定台の管固定装置は、管の上面に
   またがる鞍と、管の下面を包囲して鞍の両端部に係止し
   た締結部材と、管の上外周面に接して管の外周面から鞍
   までの距離を寸法調節するグリップ部材とからなり、前
   記管の外周面から鞍までの距離が管の呼び口径に応じて
   管の軸芯と固定台の周方向案内装置との軸芯が合致する
   ように、鞍に管の口径別グリップ部材装着部を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の管表面穴明け装置。