JP2020020468A - 削孔装置及び削孔方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下水道管の内周面に高強度の補修層が形成された部分であっても容易且つ正確に削孔することができ、削孔作業の省力化も可能な削孔装置及び削孔方法を提供する。【解決手段】削孔装置１００は、削孔工具２を回転させる回転軸１ａを有するエアモータ１と、取付管３０の内周面３１に接地した状態でエアモータ１の前方部を支える前方車輪３，４と、エアモータ１の後方部に回転軸１ａの軸心方向にスライド可能に配置された後方支持体１０と、取付管３０の内周面３１に接地した状態で後方支持体１０を支える後方車輪５と、エアモータ１と後方支持体１０を回転軸１ａの軸心方向に沿って接近・離隔させる複数の第１エアシリンダ６と、後方支持体１０から取付管３０の内周面３１に対して接触・離隔可能に配置された複数の押圧部材８と、押圧部材８を取付管３０の内周面３１に対して接触・離隔させる第２エアシリンダ７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、更生工事が施工された下水道管と取付管との接続部分などにおいて、下水道管の周壁を削孔する作業に使用される削孔装置及びこれを使用した削孔方法に関する。

下水道管の更生工事において、内周面の被覆補修が行われた下水道管と、取付管との接合部分では、取付管の内部の上流側から下水道管の補修部分を削孔する作業が行われている。

このような削孔作業においては、従来、特許文献１に記載された「小口径下水道管内面被覆補修の枝管貫通部穴開機」（以下、「穴開機」と略記する）などが使用されている。この「穴開機」においては、駆動モータから撓み軸を経てドリルヘッドに回転が伝達される。

特開２０００−２５７７８５号公報

特許文献１に記載された「穴開機」においては、駆動モータからドリルヘッドに回転を伝達する部材として撓み軸が使用されているが、この撓み軸は、文字通り可撓性を有するので、強い回転力を伝達することができないという問題がある。

このため、更生工事により下水道管の内周面に高強度の補修層が形成された施工現場においては、補修層を削孔するのに必要な回転力をドリルヘッドに伝達することができず、削孔に長時間を要したり、削孔不能となったりすることがある。

一方、水道管の更生工事においては、内周面の被覆補修が行われた下水道管と、取付管との接合部分にて、下水道管の内部側から取付管に向かって下水道管の周壁に貫通孔を開設する作業を行い、下水道管と取付管とを連通することがある。この場合、下水道管の内部側から取付管の接合位置（取付管の下流側の開口端の位置）を検知するのが困難であるため、下水道管の周壁に開設された貫通孔の中心と、取付管の軸心とがズレることがあり、このズレを矯正する作業に多くの手間と時間を要している。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、下水道管の内周面に高強度の補修層が形成された部分であっても容易且つ正確に削孔することができ、削孔作業の省力化も図ることができる削孔装置及び削孔方法を提供することにある。

本発明に係る削孔装置は、管状体の内部を当該管状体の長手方向に沿って移動可能な削孔装置であって、
削孔機能を有する削孔工具と、
前記削孔工具を回転させる回転軸を有する駆動手段と、
前記管状体の内周面に接地した状態で前記駆動手段の前方部を支える前方車輪と、
前記駆動手段の後方部に、前記回転軸の軸心方向にスライド可能に配置された後方支持体と、
前記管状体の内周面に接地した状態で前記後方支持体を支える後方車輪と、
前記駆動手段と前記後方支持体とを前記回転軸の軸心方向に沿って接近・離隔させる第１伸縮手段と、
前記後方支持体から前記管状体の内周面に対して接触・離隔可能に配置された複数の押圧部材と、
前記押圧部材を前記管状体の内周面に対して接触・離隔させる第２伸縮手段と、を備えたことを特徴とする。

前記削孔装置においては、前記駆動手段がエアモータであり、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段がエアシリンダであることが望ましい。

前記削孔装置においては、前記削孔工具による削孔作業領域に向かって放水する放水ノズルと、前記削孔作業領域を撮影するカメラと、を備えることが望ましい。

次に、本発明に係る削孔方法は、
下水道管と取付管との接続工事において、前記下水道管の周壁に接合された前記取付管の下流側の開口端に面する前記下水道管の周壁を削孔する方法であって、
前述した何れかの削孔装置を、前記削孔工具を地中側に向けた姿勢で前記取付管の上流側の開口部分から前記取付管内に装入する工程と、
前記削孔装置を前記取付管の軸心方向に沿って下流側に向かって移動させ、前記下水道管の周壁の前で停止させる工程と、
前記削孔装置の削孔工具の回転中心線と前記取付管の軸心とを一致させた状態で前記削孔装置を前記取付管内に固定する工程と、
前記削孔装置の削孔工具を作動させて前記下水道管の周壁に第一貫通孔を開設する工程と、
前記削孔装置を前記取付管の軸心方向に沿って上流側へ移動させる工程と、
前記第一貫通孔の内径より大きな内径の貫通孔を開設可能な削孔手段を前記下水道管の内部側に配置し、前記削孔手段を使用して前記下水道管の内部から前記周壁に前記第一貫通孔を中心とする第二貫通孔を開設する工程と、を備えたことを特徴とする。

前記削孔方法においては、前記削孔手段が、前記第一貫通孔に挿入可能なセンタードリルと、前記センタードリルを中心に同心円をなすように配置された円形カッタと、を備えたものであることが望ましい。

本発明により、下水道管の内周面に高強度の補修層が形成された部分であっても容易且つ正確に削孔することができ、削孔作業の省力化も図ることができる削孔装置及び削孔方法を提供することができる。

本発明の実施形態である削孔装置を示す一部省略側面図である。 図１中の矢線Ａ方向から見た削孔装置の一部省略平面図である。 図１中の矢線Ｂ方向から見た削孔装置の一部省略正面図である。 図１中の矢線Ｃ方向から見た削孔装置の一部省略背面図である。 本発明の実施形態である削孔方法の途中過程を示す一部省略垂直断面図である。 本発明の実施形態である削孔方法の途中過程を示す一部省略垂直断面図である。 本発明の実施形態である削孔方法の途中過程を示す一部省略垂直断面図である。 本発明の実施形態である削孔方法を施工した後の状態を示す一部省略垂直断面図である。

以下、図１〜図８に基づいて、本発明の実施形態である削孔装置１００並びに削孔装置１００を使用した削孔方法について説明する。

初めに、図１〜図４，図５に基づいて削孔装置１００について説明する。図１〜図５に示すように、削孔装置１００は、管状体の一つである取付管３０の内部を取付管３０の長手方向（軸心３０ｃ方向）に沿って移動可能であり、後述するように、取付管３０の内部を、取付管３０と下水道管４０との接続部分Ｘまで移動して行き、下水道管４０の直前の適切な位置に停止し、一定姿勢を保持した状態で下水道管４０の周壁４１を削孔する機能を有する。

図１〜図４に示すように、削孔装置１００は、削孔機能を有する削孔工具２と、削孔工具２を回転させる回転軸１ａを有する駆動手段であるエアモータ１と、取付管３０の内周面３１に接地した状態でエアモータ１の前方部を支える複数の前方車輪３，４と、エアモータ１の後方部に回転軸１ａの軸心方向にスライド可能に配置された後方支持体１０と、取付管３０の内周面３１に接地した状態で後方支持体１０を支える単数の後方車輪５と、エアモータ１と後方支持体１０とを回転軸１ａの軸心方向に沿って接近・離隔させる第１伸縮手段である複数の第１エアシリンダ６と、後方支持体１０から取付管３０の内周面３１に対して接触・離隔可能に配置された複数の押圧部材８と、押圧部材８を取付管３０の内周面３１に対して接触・離隔させる第２伸縮手段である第２エアシリンダ７と、を備えている。

図３に示すように、削孔装置１００は、エアモータ１の正面部分に、削孔工具２による削孔作業領域に向かって放水する放水ノズル１１と、削孔作業領域を撮影するカメラ１２と、を備えている。

図１，図２，図４に基づいて、削孔装置１００の移動機構について説明する。図１に示すように、削孔装置１００を取付管３０内に装入し、複数の前方車輪３，４及び単数の後方車輪５をそれぞれ取付管３０の内周面３１に接触させた状態とする。次に、第２エアシリンダ７を作動（進展）させ、複数の押圧部材８を取付管３０の内周面３１に接触させることにより、後方支持体１０を取付管３０の内周面３１に係止する。

次に、第１エアシリンダ６を作動させロッド９を伸展させると、後方支持体１０は動かず、エアモータ１及び第１エアシリンダ６などが複数の前方車輪３，４に乗った状態で前方（後方支持体１０から離れる方向）へ移動する。

次に、第２エアシリンダ７を逆作動（縮退）させ、複数の押圧部材８を取付管３０の内周面３１から離隔させ、この後、第１エアシリンダ６を逆作動させロッド９を縮退させると、後方支持体１０が後方車輪５に乗った状態で前方（エアモータ１に接近する方向）に移動するので、削孔装置１００全体が、取付管３０の軸心３０ｃに沿って、前方に移動した状態となる。

この後、前述した一連の動作を反復すれば、削孔装置１００を目的位置（後述する取付管３０と下水道管４０との接続部分Ｘの直前位置）まで移動させることができる。

ここで、図５〜図８に基づいて、本発明の実施形態である削孔装置１００を使用した削孔方法について説明する。本実施形態に係る削孔方法は、図５に示すように、下水道管４０と取付管３０との接続工事において、下水道管４０の周壁４１に接合された取付管３０の下流側の開口端３２に面する下水道管４０の周壁４１を削孔する方法である。

図５に示すように、削孔装置１００を、削孔工具２を地中側に向けた姿勢で取付管３０の上流側の開口部分３３から取付管内３０に装入し、複数の前方車輪３，４及び単数の後方車輪５をそれぞれ取付管３０の内周面３１に接触させた状態とする。

次に、前述した削孔装置１００の移動機構（第二エアシリンダ７並びに第一エアシリンダ６の伸縮機構など）を使用して、削孔装置１００を取付管３０の軸心３０ｃ方向に沿って下流側に向かって移動させていき、図６に示すように、目的位置である、下水道管４０の周壁４１の前（上流側）で停止させる。

削孔装置１００が目的位置（下水道管４０の周壁４１の前）まで到達したら、第２エアシリンダ７を作動させて複数の押圧部材８を取付管３０の内周面３１に接触させるとともに、さらに大きな押圧力を加え、削孔装置１００を取付管３０の内周面３１に固定する。これにより、削孔装置１００は、その削孔工具２の回転軸心２ｃと、取付管３０の軸心３０ｃと、が一致した状態で固定される。このとき、削孔工具２の回転軸心２ｃの延長線は下水道管４０の軸心と交差する状態となっている。

この後、エアモータ１を作動させて削孔工具２を回転させ、放水ノズル１１から放水しながら第１エアシリンダ６を作動させロッド９を徐々に伸展させると、エアモータ１とともに削孔工具２の先端部２ａが下水道管４０の周壁４１（図５参照）に接近して、当接するので、削孔工具２の先端部２ａの切削作用により、下水道管４０の周壁４１が削孔され、第一貫通孔Ｈ１が開設される。

削孔作業中の削孔装置１００は、複数の押圧部材８、前方車輪３，４及び後方車輪５によって取付管３０の内周面３１に安定保持され、エアモータ１の強力な回転駆動力を直接的に削孔工具２に伝達することができるので、下水道管４０の内周面４２に高強度の補修層（図示せず）が形成された部分であっても容易且つ正確に削孔することができる。

図６に示すように、下水道管４０の周壁４１に第一貫通孔Ｈ１が開設されたら、削孔装置１００を取付管３０の軸心３０ｃ方向に沿って上流側（地上側）へ移動させる。この後、第一貫通孔Ｈ１の内径より大きな内径の貫通孔を開設可能な削孔手段（例えば、ホールソー５０）を下水道管４０の内部側に配置する。ここで、ホールソー５０は、エアモータ６０の回転中心に位置するセンタードリル５１と、センタードリル５１を中心に同心円をなすように配置された円形カッタ５２と、を備えている。

次に、下水道管４０の内部側に配置されたホールソー５０のセンタードリル５１の先端部５１ａ側を、下水道管４０の周壁４１に開設された第一貫通孔Ｈ１に挿入し、円形カッタ５２の鋸刃部５２ａを下水道管４０の周壁４１の内周面４２に当接させた後、エアモータ６０を作動させホールソー５０を回転させると、円形カッタ５２の鋸刃部５２ａにより、周壁４１が内周面４２側から切削されていき、やがて図８に示すように、周壁４１に第一貫通孔Ｈ１（図７参照）を中心とする第二貫通孔Ｈ２が開設され、取付管３０と下水道管４０とは連通した状態となる。

図６に示すように、下水道管４０の周壁４１に開設された貫通孔Ｈ１の中心Ｈ１ｃは取付管３０の軸心３０ｃと一致しているため、図７，図８に示すように、貫通孔Ｈ１を中心にして下水道管４０の周壁４１に開設された貫通孔Ｈ２の中心Ｈ２ｃは、取付管３０の軸心３０ｃと一致した状態となる。また、図８に示すように、貫通孔Ｈ２の内径は取付管３０の内径と同等であるため、取付管３０内を流下してきた下水は滞ることなく貫通孔Ｈ２を通過して下水道管４０内へ流れ込むことができる。

このように、本実施形態に係る削孔方法によれば、下水道管４０の周壁４１に開設された貫通孔Ｈ１を中心にして、ホールソー５０を使用して下水道管４０の周壁４１に貫通孔Ｈ２を開設すれば、貫通孔Ｈ２の中心Ｈ２ｃは、取付管３０の軸心３０ｃとズレることがないので、容易且つ正確に貫通孔Ｈ２を開設することができる。

また、貫通孔Ｈ２を削孔する際に、貫通孔Ｈ１を中心（基準）とすることにより、下水道管４０の内部側から取付管３０の接合位置（取付管３０の下流側の開口端３２の位置）を容易に検知することができるため、削孔作業の省力化も図ることができる。さらに、前述した削孔方法によれば、下水道管４０の内周面４２に高強度の補修層が形成された部分であっても容易且つ正確に削孔することができる。

なお、図１〜図８に基づいて説明した削孔装置１００及び削孔方法は、本発明に係る削孔装置及び削孔方法を例示するものであり、本発明に係る削孔装置及び削孔方法は前述した削孔装置１００及び削孔方法に限定されない。

本発明に係る削孔装置は、土木建設業などの産業分野において広く利用することができる。

１，６０ エアモータ
１ａ 回転軸
２ 削孔工具
２ａ，５１ａ 先端部
２ｃ 回転軸心
３，４ 前方車輪
５ 後方車輪
６ 第１エアシリンダ
７ 第２エアシリンダ
８ 押圧部材
９ ロッド
１０ 後方支持体
１１ 放水ノズル
１２ カメラ
３０ 取付管
３０ｃ 軸心
３１，４２ 内周面
３２ 開口端
３３ 開口部分
４０ 下水道管
４１ 周壁
５０ ホールソー
５１ センタードリル
５２ 円形カッタ
５２ 鋸刃部
Ｈ１，Ｈ２ 貫通孔
Ｈ１ｃ，Ｈ２ｃ 中心
Ｘ 接続部分

Claims (5)

1. 管状体の内部を当該管状体の長手方向に沿って移動可能な削孔装置であって、
   削孔機能を有する削孔工具と、
   前記削孔工具を回転させる回転軸を有する駆動手段と、
   前記管状体の内周面に接地した状態で前記駆動手段の前方部を支える前方車輪と、
   前記駆動手段の後方部に、前記回転軸の軸心方向にスライド可能に配置された後方支持体と、
   前記管状体の内周面に接地した状態で前記後方支持体を支える後方車輪と、
   前記駆動手段と前記後方支持体とを前記回転軸の軸心方向に沿って接近・離隔させる第１伸縮手段と、
   前記後方支持体から前記管状体の内周面に対して接触・離隔可能に配置された複数の押圧部材と、
   前記押圧部材を前記管状体の内周面に対して接触・離隔させる第２伸縮手段と、を備えた削孔装置。
2. 前記駆動手段がエアモータであり、前記第１伸縮手段及び前記第２伸縮手段がエアシリンダである請求項１記載の削孔装置。
3. 前記削孔工具による削孔作業領域に向かって放水する放水ノズルと、前記削孔作業領域を撮影するカメラと、を備えた請求項１または２記載の削孔装置。
4. 下水道管と取付管との接続工事において、前記下水道管の周壁に接合された前記取付管の下流側の開口端に面する前記下水道管の周壁を削孔する方法であって、
   請求項１〜３の何れかの項に記載の削孔装置を、前記削孔工具を地中側に向けた姿勢で前記取付管の上流側の開口部分から前記取付管内に装入する工程と、
   前記削孔装置を前記取付管の軸心方向に沿って下流側に向かって移動させ、前記下水道管の周壁の前で停止させる工程と、
   前記削孔装置の削孔工具の回転中心線と前記取付管の軸心とを一致させた状態で前記削孔装置を前記取付管内に固定する工程と、
   前記削孔装置の削孔工具を作動させて前記下水道管の周壁に第一貫通孔を開設する工程と、
   前記削孔装置を前記取付管の軸心方向に沿って上流側へ移動させる工程と、
   前記第一貫通孔の内径より大きな内径の貫通孔を開設可能な削孔手段を前記下水道管の内部側に配置し、前記削孔手段を使用して前記下水道管の内部から前記周壁に前記第一貫通孔を中心とする第二貫通孔を開設する工程と、を備えた削孔方法。
5. 前記削孔手段が、前記第一貫通孔に挿入可能なセンタードリルと、前記センタードリルを中心に同心円をなすように配置された円形カッタと、を備えた請求項４記載の削孔方法。

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