JP2007245212A

JP2007245212A - 埋設管加工装置、埋設管加工システム及び埋設管加工方法

Info

Publication number: JP2007245212A
Application number: JP2006073869A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okamura; 栄二岡村; Takeshi Araya; 猛荒谷; Hirokazu Kondo; 弘和近藤; Takahiro Kawakita; 高裕川北; Makoto Hattori; 誠服部; Seita Shimizu; 精太清水; Hiroshi Higuchi; 裕思樋口; Masaki Nose; 正樹野瀬; Yasuhiro Toyoda; 康弘豊田
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Hitachi Information and Communication Engineering Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】埋設管加工装置において、工事時間の短縮、工事コストの削減、掘削残土の削減などを図ること。
【解決手段】埋設管加工装置２５は、既存本管２５０及び既存分岐管２４０からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられる。この埋設管加工装置２５は、新規埋設管を構成する新規本管２６０の内部から当該新規埋設管２６０の分岐部を加工するためのものである。そして、この埋設管加工装置２５は、新規本管２６０の内部から当該新規本管２６０の分岐部にレーザー光を照射する手段１３と、レーザー光の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段２２と、既存埋設管の分岐部を検出するためのセンサ１４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋設管加工装置、埋設管加工システム及び埋設管加工方法に関する。

非開削の状態で埋設管をレーザーにより修理する装置としては、例えば特開平６−６３７７７号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１では、既存樹脂配管内部から配管の不良箇所をＴＶカメラで発見し、修理部材を所定の位置に留置して修理部材と配管を溶着する管内修理装置について記載されている。

さらに、従来の非開削で埋設管ライニングを内部から穿孔する装置としては、例えば特開平６−３０６９２３号公報（特許文献２）に開示されている。この特許文献２の管壁開口機は、地下埋設管内面の枝管分岐部分のライナー材に枝管の開口部形状と同様な開口を形成するためになされたものである。この管壁開口機は、本体を支持する走行脚と固定用支持脚とを備えた本体内に開口ユニットと、これを主軸の周りに動かす回動手段と、主軸に沿って動かす移動手段とを設けて構成されている。この開口ユニットは、動力により回動し起倒する台座と、この台座上に設けて動力により旋回可能な旋回盤と、この旋回盤上に設けて旋回盤軸と平行な回転軸を有する開口カッタと、この開口カッタの旋回盤軸より最も離れた刃先位置と枝管内壁との距離を検出するセンシング手段とを備えている。さらに、管壁開口機は、台座の起倒により開口カッタが設定角度をとるよう本体から出没するとともに、センシング手段により回動手段と移動手段とを制御するように構成されている。

特開平６−６３７７７号公報特開平６−３０６９２３号公報

上述した特許文献１の管内修理装置では、リング状に照射したレーザー光線により筒状の修理部材を既存埋設管内部に溶着することにより内張りするようになっているため、主管側面に対して分岐管を挿通するための穿孔を行うことができないという問題があった。

一方、上述した特許文献２の管壁開口機では、配管の内径が特に小さい場合、例えばガス配管に見られるような１００ｍｍ以下、例えば５０ｍｍ程度の配管径の場合についての考慮が十分でなかった。すなわち、この管壁開口機は、幹管内径が２５０〜３００ｍｍ、分岐管内径が１５０ｍｍを前提として、台座の起倒により開口カッタが設定角度をとるよう本体から出没することによって枝管分岐部分のライナー材を穿孔する装置となっているため、幹管内径を５０ｍｍ程度とした場合に適用できるように装置の小型化と穿孔能力の確保とを両立させることが困難であった。特に、既存の鋼製配管の中に新規に樹脂製配管を挿入して修理する工法においては、薄いライナーに対する穿孔ではなく、配管としての強度を有している厚い樹脂製配管への穿孔が必要なため、穿孔性能の確保と装置の小型化の両立がさらに困難となることが予想される。

本発明の目的は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事における、工事時間の短縮、工事コストの削減などを図ることができる埋設管加工装置、埋設管加工システム及び埋設管加工方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置であって、前記既存埋設管の分岐部を検出するためのセンサと、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射する手段と、前記レーザー光の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段とを備えたことにある。

係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）新規本管の内部に挿入される加工部と、この加工部にジョイントを介して折り曲げ可能に連結されたインターフェース部とを備え、前記加工部は、前記既存本管から分岐した前記既存分岐管に可撓性のある樹脂製の新規分岐管を挿通させるための孔加工を行うものであり、前記レーザー光照射位置にアシストガスを噴射する手段と、前記レーザー光の照射位置及び前記アシストガスの噴射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、孔加工時に前記加工部を前記新規本管の中心軸に概略一致させて固定する固定手段と、孔加工状況を監視するためのＴＶカメラとを備え、前記インターフェース部は前記移動手段の制御及び前記センサの信号を処理するように構成されていること。

また、本発明の第２の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工するための埋設管加工装置及び分岐位置検出ターゲットを備える埋設管加工システムであって、前記分岐位置検出ターゲットは、前記既設分岐管の内径以上に膨張されると共にその内径以下に収縮されるバルーンと、前記既設分岐管の内径以下の外径を有して前記バルーンに取り付けられた検出対象と、を備えて前記既存分岐管の分岐部に設置されるものであり、前記埋設管加工装置は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射する手段と、前記レーザー光の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、前記既存埋設管の分岐部に位置される前記分岐位置検出ターゲットの検出対象を検出するためのセンサとを備えていることにある。

また、本発明の第３の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工するための埋設管加工装置と外部に設置される吸引装置とを備える埋設管加工システムであって、前記埋設管加工装置は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔する手段と、前記レーザー光照射位置にアシストガスを噴射する手段と、前記レーザー光の照射位置及び前記アシストガスの噴射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、前記既存埋設管の分岐部を検出するためのセンサとを備え、前記吸引装置は穿孔時に発生する煙及び切片などを回収するように前記既存分岐管の開放端部に接続されるものである。

また、前記本発明の第２または第３の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記既存分岐管に挿通された可撓性のある新規分岐管のフランジを前記新規本管の分岐部の周囲内壁面に沿わせる押さえ治具を備え、前記レーザー光を照射する手段は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部の周囲内壁面に前記レーザー光を照射して前記新規本管の分岐部の周囲と前記新規分岐管のフランジとを融着可能に構成していること。

また、本発明の第４の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の位置を特定する分岐位置検出ターゲットとを用いる埋設管加工方法であって、前記既存埋設管内に前記新規本管を挿入し、センサ、レーザー光照射手段及び移動手段を有する前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入し、前記埋設管加工装置を当該新規本管の分岐部まで移動してから、前記センサによる前記分岐位置検出ターゲットの検出対象の検出結果に基づいて移動手段により前記レーザー光照射手段の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させて位置を合せ、前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔することにある。

また、本発明の第５の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の位置を特定する分岐位置検出ターゲットとを用いる埋設管加工方法であって、前記分岐位置検出ターゲットを前記既存本管内に挿入すると共に前記分岐位置検出ターゲットのバルーンを前記既設分岐管の内径以上に膨張させ、前記バルーンが前記既存分岐管の根元部に当接して前記バルーンに取り付けられた検出対象が前記既存分岐管の中心に合致する位置まで前記分岐位置検出ターゲットを移動させ、前記既存埋設管内に前記新規本管を挿入し、センサ、レーザー光照射手段及び移動手段を有する加工部と前記センサの信号処理をするインターフェース部とをジョイントを介して折り曲げ可能に連結してなる前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入し、前記埋設管加工装置を当該新規本管の分岐部まで移動してから、前記センサによる前記分岐位置検出ターゲットの検出対象の検出結果に基づいて移動手段により前記レーザー光照射手段の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させて位置を合せ、前記バルーンを前記既設分岐管の内径以下に収縮させて前記既存分岐管から取り出し、前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔することにある。

また、本発明の第６の態様は、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の開放端側から吸引する吸引装置とを用いる埋設管加工方法であって、センサ、レーザー光照射手段及びアシストガス噴射手段を有する加工部と前記センサの信号処理をするインターフェース部とをジョイントを介して折り曲げ可能に連結してなる前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入して当該新規本管の分岐部まで移動し、前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔すると共に、アシストガス噴射手段からアシストガスをレーザー照射射位置に噴射し、このときに既存分岐管の開放端側から前記吸引装置により穿孔時に発生する煙及び切片などを回収することにある。

また、本発明の第４から第６の態様の何れかにおけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記新規本管の分岐部を穿孔した後に、前記既存分岐管に挿通された可撓性のある新規分岐管を挿通し、当該新規分岐管のフランジを前記新規本管の分岐部の周囲内壁面に沿わせるように押さえ治具を配置し、前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部の周囲内壁面に前記レーザー光を照射して前記新規本管の分岐部の周囲と前記新規分岐管のフランジとを融着すること。

かかる本発明の埋設管加工装置、埋設管加工システム及び埋設管加工方法によれば、既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事における、工事時間の短縮、工事コストの削減などを図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１から図１２を参照しながら説明する。

まず、本実施形態に係る埋設管加工システム５００の全体構成に関して、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態の埋設管加工システム５００の全体構成をその実際の運用状態で示す図である。

本実施形態の埋設管加工システム５００は、図１に示すように、埋設管加工装置２５、ケーブル巻き取り装置７０、コントローラ８０、エアコンプレッサ９０、その他のエアコンプレッサ、吸引装置１００、分岐位置検出ターゲット２００（図６参照）、押さえ治具３００（図１１参照）などを備えて構成されている。

この埋設管加工システム５００（埋設管加工装置２５）の対象となる埋設管５５は、地中に埋設されて横方向に延びる埋設本管４０と、この埋設本管４０の外周から分岐されて上方に延び、地上に導き出される複数の分岐管５０とから構成される。埋設管５５は鋼製の既存埋設管と樹脂製の新規埋設管とから構成される。

埋設本管４０は、鋼製の既存本管２５０と、この既存本管２５０内に挿入された樹脂製の新規本管２６０とで構成される（図６参照）。既存本管２５０は１００ｍｍ以下（例えば５０ｍｍ程度）の小口径の配管で構成されている。新規本管２６０は、その既存本管２５０の内径より若干小さい外径の小口径の配管で構成され、既存本管２５０と同程度の厚い厚さで形成されている。また、分岐管５０は、埋設管加工途中までは鋼製の既存分岐管２４０のみで構成され、埋設管加工が完了した後には既存分岐管２４０と更新部分に挿入された新規分岐管３２０とで構成される（図１１参照）。

そして、埋設管５５の更新に際して、埋設管分岐部を掘削するのではなく、図１に示すように、埋設本管４０における分岐管５０の存在しない部分を掘削し、その掘削部に露出した埋設本管４０の一部を切断する。この埋設本管４０の切断された部分を介して埋設管加工システム５００の埋設管加工装置２５を埋設本管４０内に挿入し、埋設管加工装置２５により埋設管５５の分岐部の穿孔や融着などの加工を行う。本実施形態では、このように埋設管分岐部を非開削の状態で埋設管分岐部の加工を行うので、工事時間の短縮、工事コストの削減、掘削残土の削減などを図ることができる。

埋設管加工装置２５は加工部１０及びインターフェース部２０などを備えて構成されている。加工部１０及びインターフェース部２０は、この順に、埋設本管４０の切断部より埋設本管４０内に挿入される。なお、インターフェース部２０の端部には、埋設管加工装置２５を埋設本管４０内で奥に押し込むための押し込みロッドが接続可能となっている。

埋設本管４０内に挿入されたインターフェース部２０の端部からエアーパイプ、電源ライン、制御信号ラインを纏めたケーブル６０が引き出されている。このケーブル６０は、ケーブル巻き取り装置７０に巻き取られ、このケーブル巻き取り装置７０からさらに延びている。ケーブル巻き取り装置７０から延びるケーブル６０の中で、制御信号ライン、電源ライン及び光ファイバーはコントローラ８０に接続され、エアチューブはエアコンプレッサ９０及び窒素ボンベに接続されている。

吸引装置１００は、穿孔加工時に発生する煙及び切片などを回収するためのものであり、分岐管５０の開放側端部（上端部）に接続して設置されている。

なお、埋設管加工工事は、埋設管加工装置２５が埋設本管４０内に挿入され、ケーブル巻き取り装置７０、コントローラ８０、エアコンプレッサ９０及び吸引装置１００は地上に設置された状態で実施される。

次に、本実施形態の埋設管加工装置２５の構成を図２及び図３を参照して説明する。図２は本実施形態に係る埋設管加工装置２５の構成を示す図、図３は図２の埋設管加工装置２５の加工部１０の詳細構成を示す図である。

埋設管加工装置２５は、図２に示すように、分岐部の穿孔及び分岐部の融着などの加工を行う加工部１０と、電子回路を搭載したインターフェース部２０とを備えて構成されている。インターフェース部２０の電子回路は、加工部１０に搭載されたセンサの信号処理、及び加工部１０に搭載されたアクチュエータ（駆動機構２２）などを制御するためのものである。加工部１０とインターフェース部２０とは、ジョイント３０により連結され、折り曲げ可能に構成されている。この構成によって、小口径の埋設本管４０の切断部長さを短くし、その掘削領域を狭くしても埋設管加工装置２５を埋設本管４０内に容易に挿入することができる。

加工部１０は、図３に示すように、固定機構１１、ＴＶカメラ１２、光学ヘッド１３、光ファイバー１４、エアチューブ１５、ミラー１６、駆動機構２２及びホールセンサ１４０などを備えて構成されている。

加工部１０の先頭には、エアが供給されることで膨張し、配管内壁面に接触する固定機構１１が備えられている。この固定機構１１が配管内壁面に接触して固定されることによって、加工部１０の全体が埋設本管４０に固定されることとなり、光学ヘッド１３の位置精度の確保や加工精度の確保を図ることができる。

固定機構１１の後方には、分岐部の穿孔や分岐部の融着などの加工状態を確認するためのＴＶカメラ１２が設置されている。ＴＶカメラ１２はＴＶカメラ１２と光学ヘッド１３との間の空間に配置されている。

光学ヘッド１３は、配管軸方向及び配管軸回りの移動が可能に設置され、駆動機構２２により駆動される。この光学ヘッド１３には、光ファイバー１４及びエアチューブ１５が接続されている。光ファイバー１４の前方にはミラー１６が設置されている。ミラー１６は、光ファイバー１４で軸方向に伝達されてきたレーザー光の向きを径方向に変え、このレーザー光を新規本管２６０の内壁面の一部に円形状に照射する。これによって、新規本管２６０の分岐管部の穿孔や溶融が可能となる。エアチューブ１５は、供給される窒素ガスをレーザー光照射位置に噴出することで新規本管２６０の穿孔時に発生する煙の除去を行うものである。

このように、埋設管加工装置２５に非接触のレーザーによる穿孔を採用することで、工具を用いた場合のような大きな切削反力が発生しないため、加工部１０をコンパクトな装置で実現できると共に、強度のある新規本管２６０に対して容易に穿孔を行うことができる。その結果、埋設管加工装置２５を１００ｍｍ以下、例えば５０ｍｍ程度の小口径の新規本管２６０の穿孔や融着などの加工に用いることができる。

駆動機構２２は、旋回モータ１７、歯車、シャフト１８、送りモータ１９及びボールネジ２１などを備えて構成されている。この駆動機構２２は、旋回モータ１７を駆動することにより、歯車を介してシャフト１８をシャフト軸周りに回転し、光学ヘッド１３の旋回動作を行わせることができる。また、この駆動機構２２は、送りモータ１９を駆動することでボールネジ２１を回転させ、光学ヘッド１３の送り方向の移動動作を行わせることができる。

次に、図４を用いて本実施形態の制御系の構成と機能について説明する。図４は本実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。

コンプレッサ９０及び窒素ガス９５は、コントローラ８０内の減圧弁１０５、１０６を介して、埋設管加工装置２５のインターフェース部２０に搭載された電磁弁１１５、１１６に接続されている。コンプレッサ９０に減圧弁１０５を介して接続された電磁弁１１５は、制御装置１２０からの信号に基づいて開閉制御され、固定機構１１へのエアの供給と停止を行う。従って、この電磁弁１１５の制御によって、新規本管２６０に対する加工部１０の固定と解除が行われることとなる。窒素ガス９５に減圧弁１０６を介して接続された電磁弁１１６は、制御装置１２０からの信号に基づいて、新規本管２６０の穿孔時に光学ヘッド１３から窒素ガス９５を噴射する。

レーザー発振器１２５は、光ファイバー１４を介して光学ヘッド１３に接続され、制御装置１２０からの信号に基づいてレーザー光を光学ヘッド１３に供給する。光学ヘッド１３は、この供給されたレーザー光を新規本管２６０に照射して、新規本管２６０の分岐部の穿孔や、新規本管２６０と新規分岐管３２０との融着を行う。

加工部１０には傾斜センサ１３０及び複数のホールセンサ１４０が搭載されている。傾斜センサ１３０は加工部１０の姿勢を検出するためのものであり、ホールセンサ１４０は分岐位置を検出するためのものである。ホールセンサ１４０は、加工部１０の先端部に放射状に複数個搭載されたホールセンサ１４０と、光学ヘッド１３に搭載されたホールセンサ１４０とを備えて構成されている。傾斜センサ１３０及びホールセンサ１４０は、埋設管加工装置２５のインターフェース１５０及びコントローラ８０を介して制御装置１２０に接続されている。

かかる構成によって、埋設管加工システム５００は、光学ヘッド１３に搭載されたホールセンサ１４０の信号を検出しながら、この検出信号に基づいて旋回モータ１７及び送りモータ１９を動作させて検出値の最大値を求めることにより分岐位置中心を検出する。そして、制御装置１２０は、ホールセンサ１４０を用いて検出した分岐管中心位置と予め設定した穿孔径の情報とから、穿孔の切断線を設定し、この切断線を実現するための旋回モータ１７及び送りモータ１９の動作信号を生成して制御することで穿孔を実現する。さらに、加工部１０に搭載されたＴＶカメラ１２の映像をモニタ１７０に表示し、オペレータに対する操作ガイダンスも表示装置１８０に表示することができる構成となっている。

次に、図５を用いて新規本管２６０の分岐部の穿孔方法について説明する。図５は本実施形態における分岐部穿孔時の切断順序を示す説明図である。

本実施形態の分岐部の切断方法では、分岐管中心位置を交点とした十字の切断線と前記十字の切断線の端点を通る円とを切断線として設定する。その切断手順は、配管軸方向と直角の方向である十字の横線に沿って切断する（図５（ａ））。次いで、配管軸方向である十字の縦線に沿って切断する（図５（ｂ））。次いで、縦切断の終点から右回りに十字切断線の端点を結ぶことで円形の切断を実現する（図５（ｃ）〜（ｆ））。このような切断手順とすることで、穿孔時に発生する切片を細断することができるので、切片を分岐管側から吸引により回収することができる。

次に、図６を用いて分岐位置検出ターゲット２００について説明する。図６は本実施形態における分岐位置検出ターゲット２００を分岐位置に設置した状態を示す断面図である。

分岐位置検出ターゲット２００は、エアチューブ２１０、バルーン２２０及び磁石２３０を備えて構成されている。エアチューブ２１０は、分岐管５０を構成する既存分岐管２４０内を通って外部に引き出され、エアコンプレッサ（図示せず）に接続されている。バルーン２２０は、エアチューブ２１０から供給されるエアにより膨張する。磁石２３０は、ホールセンサ１４０で検出する際のターゲットとなるものであり、バルーン２２０の中心に設置されている。

既存埋設管の分岐部は、既存分岐管２４０の一部を構成する分岐継手２４０ａに既存本管２５０がねじで接続されることにより構成されている。分岐部穿孔時には、予めバルーン２２０を膨張した分岐位置検出ターゲット２００を既存分岐管２４０に設置した後、既存本管２５０内に新規本管２６０を挿入して図６に示す状態とする。この状態では、新規本管２６０の内側からは既存分岐管２４０が隠れる。その後、埋設管加工装置２５を新規本管２６０内に挿入し、ホールセンサ１４０で磁石２３０を検出することで分岐位置を検出する。

次に、図７から図９を用いて埋設管加工システム５００を用いた穿孔手順について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは本実施形態の埋設管加工システム５００の穿孔手順を示すフローチャートであり、図８は図７における分岐位置検出ターゲット２００及び新規本管２６０の挿入時の分岐部の断面図、図９は図７における加工部１０の挿入、穿孔時の分岐部の断面図である。

手順Ｓ１０では、通常配管工事に使用されるパラシュート等を用いて、既存本管２５０の掘削切断部と既存分岐管２４０とを貫通するように牽引用ロープ２１１を挿通する（図８（ａ）参照）。

手順Ｓ２０では、手順Ｓ１０で挿通された牽引用ロープ２１１に分岐位置検出ターゲット２００のエアチューブ２１０を接続し、牽引用ロープ２１１を分岐管側に巻き取ってエアチューブ２１０を既存分岐管２４０に挿通させる（図８（ｂ）参照）。

手順Ｓ３０では、手順Ｓ２０で挿通された分岐管側のエアチューブ２１０にエアコンプレッサを接続し、バルーン２２０にエアを供給して既存分岐管２４０の径より大きくなるようにバルーン２２０を膨張させる。

手順Ｓ４０では、手順Ｓ３０の状態でエアチューブ２１０を分岐管側からさらに牽引することで、分岐位置検出ターゲット２００を分岐位置に設置させる（図８（ｂ）及び（ｃ）参照）。

手順Ｓ５０では、既存本管２５０内に新規本管２６０を挿入する（図８（ｃ）及び図９（ａ）参照）。

手順Ｓ６０では、埋設管加工装置２５を新規本管２５０内に挿入する。この挿入では、加工部１０の先頭の円筒面に放射状に複数個設置したホールセンサ１４０で分岐位置検出ターゲット２００の磁石２３０を検出するまでケーブル６０及び押し込みロッドを用いて埋設管５５を押し込む。ここで移動のための負荷が大きく、ケーブル６０と押し込みロッドによる押し込みだけでは分岐位置までの挿入が無理な場合は、挿入側と反対側から牽引装置により補助的に牽引するようにしてもよい。

手順Ｓ７０では、傾斜センサ１３０の信号を検出しながら図面等で予め把握している分岐方向に光学ヘッド１３に設置したホールセンサ１４０の方向をケーブル６０及び押し込みロッドのひねり操作で合わせる。この状態から、ケーブル操作で埋設管加工装置２５をさらに押し込み、光学ヘッド１３に設置したホールセンサ１４０で分岐位置検出ターゲット２００の磁石２３０を検出するまで押し込む（図９（ａ）参照）。

手順Ｓ８０では、固定機構１１で埋設管加工装置２５の加工部１０を新規本管２６０内に固定し、自動動作により詳細に分岐位置を検出する。この検出信号に基づいて、駆動機構２２を駆動して加工部１０の光学ヘッド１３を分岐部に正確に位置合せする。

手順Ｓ９０では、分岐位置検出ターゲット２００のバルーン２２０を収縮させ、分岐管側からエアチューブ２１０を牽引して分岐位置検出ターゲット２００を既存分岐管２４０の上端開放部から回収する（図９（ｂ）参照）。

手順Ｓ１００では、分岐管５０を構成する既存分岐管２４０の上端部に吸引装置１００を装着して吸引する（図１参照）。

手順Ｓ１１０では、自動動作で、エアチューブ１５からアシストガス（窒素ガス）をレーザー照射部へ噴射しながら、光学ヘッド１３から新規本管２６０にレーザーを照射して新規本管２６０の分岐部を穿孔する（図９（ｃ）参照）。この穿孔時に発生する煙や複数の切片は吸引装置１００に回収される。

手順Ｓ１２０では、上述の穿孔状態をＴＶカメラ１２で確認し、穿孔終了の場合は固定機構１１の固定を解除する。次いで、ケーブル６０を牽引することにより、埋設管加工装置２５を次の分岐位置へ移動して別の穿孔作業を行うか、あるいは埋設管加工装置２５を回収して穿孔作業を終了する。

以上のような手順によれば、非開削で既存本管２５０内に挿入した新規本管２６０の分岐部の穿孔を容易に実施することができる。

次に、分岐部の融着方法について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は本実施形態で用いる融着用の押さえ治具３００を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。図１１は図１０の押さえ治具３００で新規分岐管３２０のフランジ３２５を新規本管２６０の内壁面に押し付けた状態を示す断面図である。

押さえ治具３００は、レーザー光を透過する材質、例えば透明アクリル等で製作されており、円柱部３０１とフランジ部３０２とを備えて構成されている。円柱部３０１の外径は新規分岐管３２０の内径とほぼ同径となっている。フランジ部３０２は、円柱部３０１の根元部から径方向に延び略円形の外縁を有すると共に、円柱部３０１から両側に円弧面を有するように延びている。このフランジ部３０２の円弧面は、新規分岐管３２０のフランジ３２５の円弧面と同一の円弧面となっている。円柱部３０１の底部中心には磁石３１０が設置されており、埋設管加工装置２５で磁石３１０の位置を検出することにより埋設管加工装置２５の位置を検出することができる。

新規分岐管３２０は可撓性のある樹脂製配管である。この新規分岐管３２０は、新規本管２６０の孔及び既存分岐管２４０に挿通される筒部３２４と、この筒部３２４の端部から円弧状に広がって新規本管２６０の内面に融着されるフランジ３２５とで構成される。このフランジ３２５はレーザー光を透過する色としてある。

埋設管加工装置２５の光学ヘッド１３から照射されるレーザー光は、押さえ治具３００のフランジ部３０２及び新規分岐管３２０のフランジ３２５を透過し、その先の新規本管２６０の表面に照射される。これにより、新規本管２６０の表面は発熱し、新規本管２６０及びこの新規本管２６０に接触しているフランジ３２５の表面を溶かして、新規本管２６０と新規分岐管３２０とが融着される。この時に、押さえ治具３００に取り付けられたアイボルト３３０に接続したロープ３３１の張力を調節することで融着に必要な面圧を与えることができ、確実に融着することができる。

次に、分岐部融着の手順について図１２を用いて説明する。図１２は本実施形態における分岐部融着の手順を示すフローチャートである。

手順Ｓ２１０では、埋設管加工装置２５による上述の穿孔を行った後、新規本管２６０と既存分岐管２４０に牽引用ロープを挿通させる。

手順Ｓ２２０では、押さえ治具３００にアイボルト３３０を取り付け、このアイボルト３３０に治具用ロープ３３１を接続し、この治具用ロープ３３１を可撓性のある新規分岐管３２０内に通して牽引用ロープに接続する。この牽引用ロープを分岐管側から引っ張ることにより、新規分岐管３２０及び押さえ治具３００を新規本管２６０内に挿入する。

手順Ｓ２３０では、牽引用ロープをさらに牽引して押さえ治具３００を牽引することにより、治具用ロープ３３１と新規分岐管３２０の端部のフランジ３２５が新規本管２６０の分岐部に到達するまで引っ張り込む。

手順Ｓ２４０では、押さえ治具３００に接続したロープ３３１をさらに引っ張って新規分岐管３２０のフランジ３２５を新規本管２６０の分岐部の周囲内壁面に沿わせる（図１１参照）。

手順Ｓ２５０では、埋設管加工装置２５を新規本管２６０内に挿入する。この埋設管加工装置２５に接続されたケーブル６０及び押し込みロッドを用いて、加工装置先頭の円筒面に放射状に複数設置したホールセンサ１４０が押さえ治具３００の磁石３１０を検出するまで、埋設管加工装置２５を新規本管２６０内に押し込む。

手順Ｓ２６０では、傾斜センサ１３０の信号を検出しながら図面等で予め把握している分岐方向に光学ヘッド１３に設置したホールセンサ１４０の方向をケーブル６０及び押し込みロッドのひねり操作で合わせる。この状態から、ケーブル操作で埋設管加工装置２５をさらに押し込み、光学ヘッド１３に設置したホールセンサ１４０で押さえ治具３００の磁石２３０を検出するまで押し込む。

手順Ｓ２７０では、固定機構１１で埋設管加工装置２５の加工部１０を新規本管２６０内に固定し、自動動作により高精度に磁石を検出する。この検出信号に基づいて、駆動機構２２を駆動して加工部１０の光学ヘッド１３を分岐部に正確に位置合せする。

手順Ｓ２８０では、光学ヘッド１３から新規本管２６０に分岐部の穿孔径より少し大きな円形の軌跡でレーザーを照射し、フランジ３２５と新規本管２６０を融着する。このとき、押さえ治具３００に接続されたロープ３３１には所定の張力をかけておく。

手順Ｓ２９０では、融着状態をＴＶカメラ１２で確認し、融着終了の場合は固定機構１１の固定を解除し、ケーブル６０を牽引して埋設管加工装置２５を回収し融着作業を終了する。

以上のような手順によれば非開削で既存鋼管内に挿入した樹脂製の新規本管２６０と樹脂製の新規分岐管３２０のフランジ３２５を融着することができる。

本実施形態によれば、配管内径が１００ｍｍ以下の既存の鋼製配管内に新規の樹脂製配管を挿入して配管を修理する工法において、新規樹脂管の分岐部に相当する位置に新規分岐管を挿通させるための穿孔を新規本管内部から非開削で実施し、既存分岐管内部に可撓性のあるフランジ付樹脂製の分岐管を設置してこれらの樹脂管をレーザーで融着することで配管の更新を実現することである。具体的には、本実施形態によれば、分岐部検出用ターゲットを挿入し、埋設鋼管内に新規本管を挿入し埋設管加工装置２５による分岐部の穿孔、樹脂製分岐配管の挿入、分岐部の融着までの一連の更新工法を非開削で実施することが可能となり、工事時間短縮、工法コストの削減、掘削残土の削減を実現することができる。

本発明の一実施形態の埋設管加工システムの全体構成をその実際の運用状態で示す図である。本実施形態に係る埋設管加工装置の構成を示す図である。図３は図２の埋設管加工装置の加工部の詳細構成を示す図である。本実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。本実施形態における分岐部穿孔時の切断順序を示す説明図である。本実施形態における分岐位置検出ターゲットを分岐位置に設置した状態を示す断面図である。本実施形態の埋設管加工システムの穿孔手順を示すフローチャートである。本実施形態の埋設管加工システムの穿孔手順（続き）を示すフローチャートである。図７における分岐位置検出ターゲット及び新規本管の挿入時の分岐部の断面図である。図７における加工部の挿入、穿孔時の分岐部の断面図である。本実施形態で用いる融着用の押さえ治具を示す図である。図１０の押さえ治具で新規分岐管のフランジを新規本管の内壁面に押し付けた状態を示す断面図である。本実施形態における分岐部融着の手順を示すフローチャートである。本実施形態における分岐部融着の手順（続き）を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…加工部、１１…固定機構、１２…ＴＶカメラ、１３…光学ヘッド、１４…光ファイバー、１５…エアチューブ、１６…ミラー、１７…旋回モータ、１８…シャフト、１９…送りモータ、２０…インターフェース部、２１…ボールネジ、２２…駆動機構、２５…埋設管加工装置、３０…ジョイント、４０…埋設本管、５０…分岐管、５５…埋設管、６０…ケーブル、７０…ケーブル巻き取り装置、８０…コントローラ、９０…エアコンプレッサ、９５…窒素ガス、１００…吸引装置、１０５、１０６…減圧弁、１１５、１１６…電磁弁、１２０…制御装置、１２５…レーザー発振器、１３０…傾斜センサ、１４０…ホールセンサ、１５０…インターフェース、１６０…Ｉ／Ｏ、１７０…モニタ、１８０…表示装置、２００…分岐位置検出ターゲット、２１０…エアチューブ、２１１…ロープ、２２０…バルーン、２３０…磁石、２４０…既存分岐管、２５０…既存本管、２６０…新規本管、３００…押さえ治具、３２０…新規分岐管、３２５…フランジ、３３０…アイボルト、５００…埋設管加工システム。

Claims

既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置であって、
前記既存埋設管の分岐部を検出するためのセンサと、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射する手段と、前記レーザー光の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段とを備えたこと、
を特徴とする埋設管加工装置。
請求項１において、新規本管の内部に挿入される加工部と、この加工部にジョイントを介して折り曲げ可能に連結されたインターフェース部とを備え、前記加工部は、前記既存本管から分岐した前記既存分岐管に可撓性のある樹脂製の新規分岐管を挿通させるための孔加工を行うものであり、前記レーザー光照射位置にアシストガスを噴射する手段と、前記レーザー光の照射位置及び前記アシストガスの噴射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、孔加工時に前記加工部を前記新規本管の中心軸に概略一致させて固定する固定手段と、孔加工状況を監視するためのＴＶカメラとを備え、前記インターフェース部は前記移動手段の制御及び前記センサの信号を処理するように構成されていること、を特徴とする埋設管加工装置。
既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工するための埋設管加工装置及び分岐位置検出ターゲットを備える埋設管加工システムであって、
前記分岐位置検出ターゲットは、前記既設分岐管の内径以上に膨張されると共にその内径以下に収縮されるバルーンと、前記既設分岐管の内径以下の外径を有して前記バルーンに取り付けられた検出対象と、を備えて前記既存分岐管の分岐部に設置されるものであり、
前記埋設管加工装置は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射する手段と、前記レーザー光の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、前記既存埋設管の分岐部に位置される前記分岐位置検出ターゲットの検出対象を検出するためのセンサとを備えていること、
を特徴とする埋設管加工システム。
既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工するための埋設管加工装置と外部に設置される吸引装置とを備える埋設管加工システムであって、
前記埋設管加工装置は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔する手段と、前記レーザー光照射位置にアシストガスを噴射する手段と、前記レーザー光の照射位置及び前記アシストガスの噴射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させる移動手段と、前記既存埋設管の分岐部を検出するためのセンサとを備え、
前記吸引装置は穿孔時に発生する煙及び切片などを回収するように前記既存分岐管の開放端部に接続されるものであること、
を特徴とする埋設管加工システム。
請求項３または４において、前記既存分岐管に挿通された可撓性のある新規分岐管のフランジを前記新規本管の分岐部の周囲内壁面に沿わせる押さえ治具を備え、前記レーザー光を照射する手段は、前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部の周囲内壁面に前記レーザー光を照射して前記新規本管の分岐部の周囲と前記新規分岐管のフランジとを融着可能に構成していること、を特徴とする埋設管加工システム。
既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の位置を特定する分岐位置検出ターゲットとを用いる埋設管加工方法であって、
前記既存埋設管内に前記新規本管を挿入し、
センサ、レーザー光照射手段及び移動手段を有する前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入し、
前記埋設管加工装置を当該新規本管の分岐部まで移動してから、前記センサによる前記分岐位置検出ターゲットの検出対象の検出結果に基づいて移動手段により前記レーザー光照射手段の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させて位置を合せ、
前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔すること、
を特徴とする埋設管加工方法。
既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の位置を特定する分岐位置検出ターゲットとを用いる埋設管加工方法であって、
前記分岐位置検出ターゲットを前記既存本管内に挿入すると共に前記分岐位置検出ターゲットのバルーンを前記既設分岐管の内径以上に膨張させ、
前記バルーンが前記既存分岐管の根元部に当接して前記バルーンに取り付けられた検出対象が前記既存分岐管の中心に合致する位置まで前記分岐位置検出ターゲットを移動させ、
前記既存埋設管内に前記新規本管を挿入し、
センサ、レーザー光照射手段及び移動手段を有する加工部と前記センサの信号処理をするインターフェース部とをジョイントを介して折り曲げ可能に連結してなる前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入し、
前記埋設管加工装置を当該新規本管の分岐部まで移動してから、前記センサによる前記分岐位置検出ターゲットの検出対象の検出結果に基づいて移動手段により前記レーザー光照射手段の照射位置を配管軸方向及び配管軸回りに移動させて位置を合せ、
前記バルーンを前記既設分岐管の内径以下に収縮させて前記既存分岐管から取り出し、
前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔すること、
を特徴とする埋設管加工方法。
既存本管及び既存分岐管からなる鋼製の既存埋設管の内部に樹脂製の新規埋設管を挿入することで老朽化した既存埋設管を更新する埋設管工事に用いられ、
前記新規埋設管を構成する新規本管の内部から当該新規埋設管の分岐部を加工する埋設管加工装置と前記既存分岐管の開放端側から吸引する吸引装置とを用いる埋設管加工方法であって、
センサ、レーザー光照射手段及びアシストガス噴射手段を有する加工部と前記センサの信号処理をするインターフェース部とをジョイントを介して折り曲げ可能に連結してなる前記埋設管加工装置を前記新規本管内に挿入して当該新規本管の分岐部まで移動し、
前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部にレーザー光を照射して穿孔すると共に、アシストガス噴射手段からアシストガスをレーザー照射射位置に噴射し、このときに既存分岐管の開放端側から前記吸引装置により穿孔時に発生する煙及び切片などを回収すること、
を特徴とする埋設管加工方法。
請求項６から８の何れかにおいて、前記新規本管の分岐部を穿孔した後に、前記既存分岐管に挿通された可撓性のある新規分岐管を挿通し、当該新規分岐管のフランジを前記新規本管の分岐部の周囲内壁面に沿わせるように押さえ治具を配置し、前記レーザー光照射手段により前記新規本管の内部から当該新規本管の分岐部の周囲内壁面に前記レーザー光を照射して前記新規本管の分岐部の周囲と前記新規分岐管のフランジとを融着すること、を特徴とする埋設管加工方法。