JP2021053842A - 製管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内周規制体の無い製管装置において、樹脂被覆層で被覆された補強帯材を有する帯状部材から螺旋管を製管する際に樹脂被覆層が削られるのを防止しながら、帯状部材に所要の駆動力を付与する。【解決手段】製管装置１０の装置フレーム１１を製管中の螺旋管９の管端部９ｅの一箇所に配置し、管端係止部１２を管端部９ｅに巻き方向へ移動可能に係止させる。一対の回転駆動体２０，３０によって帯状部材９０における未製管の後続帯部９０ｂを挟み付けるとともに管端部９ｅへ向けて斜めに押し込んで製管を進める。外周側の回転駆動体３０のシャフト３１には、外周面に好ましくはローレットからなる凹凸部３２ａが形成された金属製の駆動ローラ３２と、大径かつ外周面３３ａが滑面をなす金属製のガイドローラ３３が設けられている。駆動ローラ３２が、合成樹脂製の帯本体９１の突起９３ｄ，９４ｄに押し当てられる。ガイドローラ３３が、補強帯材９２の凹溝９２ｄに挿し込まれる。【選択図】図５

Description

本発明は、帯状部材から螺旋管を製管する装置に関し、特に製管中の螺旋管の管端部を内周側から規制する内周規制体無しで製管可能な小型の自走式製管装置に関する。

老朽化した下水道管などの既設埋設管を更生するために、その内周に更生管をライニングすることは公知である（特許文献１，２等参照）。更生管としては、例えば合成樹脂製の帯状部材を螺旋状に巻回してなる螺旋管が挙げられる。螺旋管の製管装置としては、製管に伴って螺旋状に自走される自走式製管装置が知られている。一般に、自走式製管装置は、例えばリンクローラと称される環状の内周規制体を備えている（特許文献１等参照）。内周規制体によって、製管中の螺旋管の管端部が全周にわたって内周側から規制された状態で、製管が行われる。

特許文献２には、内周規制体の無い製管装置が提案されている。該製管装置は、装置フレームと、管端係止部と、駆動部を備えている。装置フレームが、製管中の螺旋管の管端部の周方向の一箇所に配置される。前記管端部における装置フレームの配置箇所以外の部分は、内周側へ解放された状態となる。管端係止部は、装置フレームの底部に設けられ、管端部に対して巻き方向へ移動可能に係止されている。駆動部は、装置フレームに設けられた内周側及び外周側の駆動ローラと、これら駆動ローラを回転駆動させるモータを含む。帯状部材における未製管の後続帯部を内周側及び外周側の駆動ローラによって挟み付けるとともに管端部へ向けて斜めに押し込む。これによって、製管が進む。特許文献２の製管装置によれば、内周規制体が無いために装置構成を小型化できる。
帯状部材としては、例えば合成樹脂製の帯本体の外周側部（製管されたとき螺旋管（更生管）の外周側を向く側部）に鋼製の補強帯材を設けたものが知られている（特許文献２の図２７参照）。
補強帯材付きの帯状部材からなる更生管は自立管としての強度を期待できる。

特許第４８６６４２８号公報 国際公開２０１７／１７０８６６

発明者等は、更生管の高耐久化を図るために、内周規制体の無い製管装置用の帯状部材として、樹脂被覆層で被覆した補強帯材付きの帯状部材を用いることを検討した。
一方、この種の製管装置は、帯状部材における未製管の後続帯部を内周側及び外周側の駆動ローラで強く挟み付けて管端部へ向けて押し込む必要があるために、外周側の駆動ローラが鋼製の補強帯材に当たるように設計するのが通常と言える。また、所要の駆動力（押し込み力）を得るために、外周側の駆動ローラの外周面にローレット等の凹凸部を形成することが考えられる。
しかし、補強帯材が樹脂被覆層を有する場合、ローレット付きの駆動ローラが補強帯材に強く当たった状態で何らかの要因で空転すると樹脂被覆層が削り落とされるおそれがある。
本発明は、かかる事情に鑑み、内周規制体の無い製管装置において、樹脂被覆層で被覆された補強帯材を有する帯状部材から螺旋管を製管する際に樹脂被覆層が削られるのを防止しながら、帯状部材に所要の駆動力（押し込み力）を付与することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、合成樹脂製の帯本体、及び該帯本体の外周側部に設けられた補強帯材を含み、前記補強帯材の金属製の補強帯材本体が樹脂被覆層にて被覆された帯状部材から螺旋管を製管する装置であって、
製管中の螺旋管における管軸方向の延伸前方側の管端部の一箇所の内周側に、装置前後方向を前記螺旋管の巻き方向へ向けて配置された装置フレームと、
前記装置フレームに設けられ、前記管端部に対して前記巻き方向へ移動可能に係止される管端係止部と、
前記装置フレームに設けられ、前記帯状部材における未製管の後続帯部を該後続帯部の外周側及び内周側から挟み付けるとともに、前記後続帯部を前記管端部へ向けて斜めに押し込んで製管を進める一対の回転駆動体と、
前記一対の回転駆動体を回転駆動させて前記押し込み力を得る駆動源と、を備え、
前記一対の回転駆動体のうち前記後続帯部の外周側に配置される回転駆動体が、
回転軸線を前記装置前後方向と直交する装置幅方向へ向けて、前記駆動源に接続されたシャフトと、
外周面が前記帯本体の一対の突起にそれぞれ押し当てられるようにして前記シャフトに設けられ、前記外周面には凹凸部が形成された金属製の一対の駆動ローラと、
前記補強帯材の帯幅方向の中央部の凸部を挟んで両側の一対の凹溝にそれぞれ挿し込まれるようにして前記シャフトに設けられ、前記駆動ローラより大径かつ外周面が滑面をなす金属製の一対のガイドローラと、を含むことを特徴とする。

当該製管装置によれば、駆動ローラが合成樹脂製の帯本体の突起に当たる。言い換えると、駆動ローラが補強帯材には当たらないようにすることで、補強帯材の樹脂被覆層が駆動ローラによって削り落とされるのが回避される。
一方、駆動ローラの外周面に凹凸部を形成することによって、駆動ローラと帯本体の突起との間の滑りを防止でき、後続帯部に対して所要の駆動力（管端部への押し込み力）を確実に付与できる。
一対のガイドローラの間に補強帯材の凸部が挟まれることによって、後続帯部が装置幅方向に位置規制され、駆動ローラが帯本体の突起に確実に押し当てられる。ガイドローラは金属製であるから、金属製の補強帯材本体を含む補強帯材に対して強度負けすることがなく、後続帯部を確実に位置規制できる。

前記凹凸部は、ローレットであることが好ましい。これによって、所要の駆動力（押し込み力）を確実に発現できる。
外周側及び内周側の回転駆動体どうしの間隔が調整可能であることが好ましい。これによって、後続帯部の締め付け力を調整できる。
後続帯部の帯本体の突起が押し倒されない程度に、外周側の回転駆動体における駆動ローラが前記突起に強く押し当てられた状態で、ガイドローラの外周面が補強帯材の凹溝の溝底面に突き当たるように、ガイドローラと駆動ローラとの直径差が設定されていることが好ましい。これによって、後続帯部の締め付け力の上限を設定でき、前記突起の変形を防止できる。また、ガイドローラの回転によっても後続帯部の押し込み力を得ることができる。
ガイドローラの外周面が前記溝底面に摺擦されたとしても、該外周面は金属の滑面によって構成されているために摩擦が低減され、溝底面を構成する樹脂被覆層が削り落とされるのを防止できる。

本発明によれば、内周規制体の無い製管装置において、樹脂被覆層で被覆された補強帯材を有する帯状部材から螺旋管を製管する際に樹脂被覆層が削られるのを防止しながら、帯状部材に所要の駆動力（押し込み力）を付与できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る更生管の製管工程を、管軸方向と直交する断面で示す正面図である。 図２は、製管装置によって作製中の前記更生管の斜視図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、作製中の前記更生管の断面図である。 図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う、前記製管装置の駆動部の正面断面図である。 図５は、図４の駆動部の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、老朽化した下水道管１（既設管状体）を更生する様子を示したものである。下水道管１の内周に更生管９（螺旋管）がライニングされることで、下水道管１が更生されている。
なお、更生対象の既設管状体は、下水道管に限らず、上水道管、農業用水管、水力発電導水管、ガス管その他の既設埋設管でもよく、トンネルであってもよい。

図２及び図３に示すように、更生管９は、帯状部材９０からなる螺旋管によって構成されており、当該更生管９だけで埋設管の強度を担う自立管である。
図４及び図５に示すように、帯状部材９０は、帯本体９１と、補強帯材９２を含み、一定の断面に形成されて、図４の紙面と直交する帯長方向へ延びている。帯本体９１は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂によって構成されている。

帯本体９１は、平帯部９１ａと、帯幅方向（図５において左右）の両縁部の凹凸状の嵌合部９３，９４と、帯幅方向の中間の２つ（複数）のＴ字断面のリブ９５を含む。平帯部９１ａの内周側面９１ｆ（螺旋管の内周面を画成する面）は平坦面になっている。嵌合部９３，９４及びリブ９５は、平帯部９１ａから外周側（螺旋管に製管されたとき外周を向く側、図５において下方）へ突出されている。

帯本体９１の外周側部（図５において下側）に補強帯材９２が設けられている。補強帯材９２によって、帯状部材９０が補強され、自立管としての強度が確保されている。
補強帯材９２は、概略Ω字状ないしはＷ字状の一定断面に形成されて、図５の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。詳しくは、補強帯材９２は、帯幅方向の中央部の凸部９２ｃと、該凸部９２ｃを挟んで両側の一対の凹溝９２ｄを有している。凸部９２ｃは外周側へ突出されている。凹溝９２ｄは、外周側から見て凹んでいる。補強帯材９２の両端部が、帯本体９１の嵌合部９３，９４の引掛部９３ｃ，９４ｃと係合されている。

図５に示すように、補強帯材９２は、補強帯材本体９６と、樹脂被覆層９７を含む。補強帯材本体９６は、鋼鉄（スチール）、鉄などの金属によって構成されている。補強帯材本体９６の表面全体が樹脂被覆層９７によって被覆されている。樹脂被覆層９７の材質は、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂である。

図２及び図３に示すように、更生管９（螺旋管）においては、帯状部材９０が下水道管１の内周に沿って螺旋状に巻回されるとともに、該帯状部材９０の両縁部の一周違いに隣接する嵌合部９３，９４どうしが凹凸嵌合されている。
図１及び図２に示すように、製管中の更生管９における管軸方向の延伸前方側の管端部９ｅには、帯状部材９０における未製管の後続帯部９０ｂが連続している。詳細な図示は省略するが、後続帯部９０ｂは、地上から発進人孔に垂下され、製管中の更生管９の内部を経て、管端部９ｅに連なっている。

図１及び図２に示すように、管端部９ｅには自走式の製管装置１０が配置されている。製管装置１０は、装置フレーム１１と、管端係止部１２と、駆動部１３を備えている。図において簡略的に示す装置フレーム１１は、管端部９ｅの周方向の一箇所の内周側に配置されている。
装置フレーム１１ひいては製管装置１０の前後方向ＭＤ（図１）は、更生管９（螺旋管）の巻き方向へ向けられている。
装置フレーム１１ひいては製管装置１０の幅方向ＷＤ（図４）は、装置前後方向ＭＤと直交し、更生管９（螺旋管）の管軸方向（図１の紙面と直交する方向）に沿っている。厳密には、装置幅方向ＷＤは、前記管軸方向に対して螺旋管のリード角分だけずれている。
装置フレーム１１ひいては製管装置１０の高さ方向ＨＤ（図１）は、概略円形をなす管端部９ｅの直径方向にほぼ沿っている。

管端部９ｅの周方向における装置フレーム１１の配置箇所以外の部分は、内周側へ解放されている。製管装置１０は、管端部９ｅの円形状を内周側から規制する内周規制体を有していない。なお、管端部９ｅの外周には、ワイヤなどの条体からなる外周規制体が掛け回されていてもよい。前記条体の両端部が装置フレーム１１に繋着されていてもよい。

図１に示すように、装置フレーム１１の底部には、装置前後方向ＭＤに離れて複数の管端係止部１２が設けられている。図３に示すように、管端係止部１２は、係止爪１２ｃを有している。該係止爪１２ｃが管端部９ｅに外周側から係止されている。管端係止部１２は、該係止された状態で管端部９ｅの巻き方向（図３において紙面と直交する方向）に摺動（移動）可能である。管端係止部１２によって、装置フレーム１１ひいては製管装置１０が、管端部９ｅに対して脱落しないように、かつ巻き方向へ移動可能に係合されている。装置前後方向ＭＤにおける後方側（図１において右側）の管端係止部１２の近くには、管端部９ｅの内周面と接して転動されるローラ１４が設けられている。

図１に示すように、装置フレーム１１における管端係止部１２よりも装置高さ方向ＨＤの高所側に駆動部１３が設けられている。図４に示すように、駆動部１３は、駆動源１３ａと、内周側及び外周側の回転駆動体２０，３０を有している。駆動源１３ａは、油圧モータなどのモータによって構成されている。内周側の回転駆動体２０は、後続帯部９０ｂの内周側に配置されている。外周側の回転駆動体３０は、後続帯部９０ｂの外周側に配置されている。

図４及び図５に示すように、内周側の回転駆動体２０は、シャフト２１と、駆動ローラ２２を含む。シャフト２１の回転軸線は、装置幅方向ＷＤ（図４において左右方向）へ向けられている。該シャフト２１が、ギア等の動力伝達機構１３ｂを介して駆動源１３ａと接続されている。
シャフト２１の中間部に筒状の駆動ローラ２２が設けられている。駆動ローラ２２の外周面２２ａは平滑になっている。
駆動ローラ２２は、後続帯部９０ｂの平坦な内周側面９１ｆと対向される。

図４及び図５に示すように、外周側の回転駆動体３０は、シャフト３１と、一対の駆動ローラ３２と、一対のガイドローラ３３を含む。シャフト３１の回転軸線は、装置幅方向ＷＤへ向けられている。該シャフト３１が、動力伝達機構１３ｂを介して駆動源１３ａと接続されている。
駆動源１３ａ及び動力伝達機構１３ｂによって、シャフト２１，３１ひいては回転駆動体２０，３０が互いに同期して回転駆動される。
さらに、２本のシャフト２１，３１は、間隔調整機構１３ｃによって互いの回転軸線間の間隔を調整可能である。

図５に示すように、シャフト３１に一対の駆動ローラ３２及び一対のガイドローラ３３が設けられている。一対の駆動ローラ３２は、シャフト３１の軸方向に離れて配置されている。各駆動ローラ３２は、鋼鉄などの金属からなり、円盤状に形成されている。各駆動ローラ３２の外周面には、平目ローレット３２ａ（凹凸部）が形成されている。
一対の駆動ローラ３２は、後続帯部９０ｂの一対の突起９３ｄ，９４ｄとそれぞれ対向される。図５に示すように、突起９３ｄ，９４ｄは、合成樹脂製帯本体９１ｂの嵌合部９３，９４の一部分によって構成されている。

図５に示すように、各駆動ローラ３２における他方の駆動ローラ３２を向く面に近接して、ガイドローラ３３が設けられている。一対のガイドローラ３３がシャフト３１の軸方向に離れて配置されている。各ガイドローラ３３は、鋼鉄などの金属からなり、駆動ローラ３２より大径の円盤状に形成されている。ガイドローラ３３の外周面３３ａは、滑面をなしている。
一対のガイドローラ３３は、後続帯部９０ｂの一対の凹溝９２ｄとそれぞれ対向される。

更生管９（螺旋管）は、次のようにして製管される。
製管装置１０の回転駆動体２０，３０によって、管端部９ｅに続く後続帯部９０ｂを内周側及び外周側から挟み付ける。
内周側の回転駆動体２０の駆動ローラ２２の平滑な外周面２２ａは、後続帯部９０ｂの平坦な内周側面９１ｆに押し当てられる。
外周側の回転駆動体３０の一対の駆動ローラ３２は、後続帯部９０ｂの突起９３ｄ，９４ｄの先端面にそれぞれ押し当てられる。つまり、駆動ローラ３２のローレット３２ａは、補強帯材９２にではなく、合成樹脂製の帯本体９１に押し当てられる。
一対のガイドローラ３３は、後続帯部９０ｂにおける補強帯材９２の一対の凹溝９２ｄにそれぞれ挿し入れられる。これらガイドローラ３３の間に、補強帯材９２の凸部９２ｃが挟まれる。これによって、後続帯部９０ｂが製管装置１０の幅方向ＷＤに位置規制され、一対の駆動ローラ３２が対応する突起９３ｄ，９４ｄに確実に押し当てられる。各駆動ローラ３２の軸長（図５において左右方向の寸法）が小さくても、突起９３ｄ，９４ｄが幅狭であっても、駆動ローラ３２を正規の位置に位置決めして突起９３ｄ，９４ｄに押し当てられるようにすることができる。
ガイドローラ３３は金属製であるから、金属製の補強帯材本体９６を含む補強帯材９２に対して強度負けすることがなく、後続帯部９０ｂを確実に位置規制できる。

好ましくは、回転駆動体２０，３０どうしの間隔を微調整することによって、後続帯部９０ｂの締め付け強さを調整する。後続帯部９０ｂの合成樹脂製の帯本体９１の突起９３ｄ，９４ｄが押し倒されない程度に、駆動ローラ３２が突起９３ｄ，９４ｄに強く押し当てられたとき、ガイドローラ３３の外周面３３ａが補強帯材９２の凹溝９２ｄの溝底面９２ｅに当接される。したがって、後続帯部９０ｂがそれ以上、強く締め付けられないよう制限することで、突起９３ｄ，９４ｄが押し倒されないようにできる。ひいては、締め付け過ぎによる嵌合部９３，９４の変形を防止できる。
逆に言うと、突起９３ｄ，９４ｄが押し倒されない程度に、駆動ローラ３２が突起９３ｄ，９４ｄに強く押し当てられた状態で、ガイドローラ３３が溝底面９２ｅに突き当たるように、ガイドローラ３３と駆動ローラ３２との直径差を設定しておく。

前記締め付けた状態（挟み付けた状態）で、駆動源１３ａによって回転駆動体２０，３０を回転駆動させる。これによって、後続帯部９０ｂが管端部９ｅ上の嵌合位置９ｐへ向けて斜めに押し込まれる。そして、嵌合位置９ｐにおいて、後続帯部９０ｂと管端部９ｅの互いに対向する嵌合部９３，９４どうしが凹凸嵌合される。
前記締め付け強さの制限によって、突起９３ｄ，９４ｄひいては嵌合部９３，９４の変形を防止できるため、凹凸嵌合を正常に行うことができる。
前記押し込み及び凹凸嵌合によって推進反力が生じ、製管装置１０が管端部９ｅの巻き方向の推進前方側へ推進される。
これによって、製管が進み、更生管９が延伸される。

駆動ローラ３２の外周面にはローレット３２ａが形成されているために、駆動ローラ３２と後続帯部９０ｂとの間の滑りを防止して、後続帯部９０ｂに対して駆動力（押し込み力）を確実に付与することができる。これによって、内周規制体の無い小型製管装置１０であっても、所要の駆動力を確実に発現でき、更生管９の製管を確実に行うことができる。
ローレット３２ａ付きの駆動ローラ３２が補強帯材９２に当たることはない。したがって、補強帯材９２の樹脂被覆層９７がローレット３２ａによって削られることはない。

ガイドローラ３３の外周面３３ａが後続帯部９０ｂの溝底面９２ｅに接しているから、ガイドローラ３３の回転によっても後続帯部９０ｂの押し込み力を得ることができる。
また、ガイドローラ３３の外周面３３ａが、駆動ローラ３２の外周面３２ａとの周速度差などによって、溝底面９２ｅに対して摺擦されたとしても、外周面３３ａは金属の滑面によって構成されているために摩擦が低減され、溝底面９２ｅを構成する樹脂被覆層９７が削り落とされるのを防止できる。

一対のガイドローラ３３で補強帯材９２の凸部９２ｃを挟み、かつ溝底面９２ｅを押さえることで、補強帯材９２の変形を防止できる。
補強帯材９２の凸部９２ｃには回転駆動体３０が当たらないようにすることで、余計な摩擦抵抗が生じないようにでき、かつ補強帯材９２の変形を防止できる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、ガイドローラ３３の外周面３３ａが補強帯材９２の溝底面９２ｅから離れた状態で製管を行ってもよい。

本発明は、例えば老朽化した下水道管の更生に適用できる。

１ 下水道管（既設管状体）
９ 更生管（螺旋管）
９ｅ 管端部
９ｐ 嵌合位置
９０ 帯状部材
９０ｂ 後続帯部
９１ 帯本体
９１ａ 平帯部
９３ｄ 突起
９４ｄ 突起
９２ 補強帯材
９２ｃ 凸部
９２ｄ 凹溝
９２ｅ 溝底面
９６ 補強帯材本体
９７ 樹脂被覆層
１０ 製管装置
１１ 装置フレーム
１２ 管端係止部
１２ｃ 係止爪
１３ 駆動部
１３ａ 駆動源
１３ｂ 動力伝達機構
２０ 内周側の回転駆動体
２１ シャフト
２２ 駆動ローラ
２２ａ 外周面
３０ 外周側の回転駆動体
３１ シャフト
３２ 駆動ローラ
３２ａ ローレット（凹凸部）
３３ ガイドローラ
３３ａ 外周面
ＭＤ 装置前後方向
ＨＤ 装置高さ方向
ＷＤ 装置幅方向

Claims (2)

1. 合成樹脂製の帯本体、及び該帯本体の外周側部に設けられた補強帯材を含み、前記補強帯材の金属製の補強帯材本体が樹脂被覆層にて被覆された帯状部材から螺旋管を製管する装置であって、
   製管中の螺旋管における管軸方向の延伸前方側の管端部の一箇所の内周側に、装置前後方向を前記螺旋管の巻き方向へ向けて配置された装置フレームと、
   前記装置フレームに設けられ、前記管端部に対して前記巻き方向へ移動可能に係止される管端係止部と、
   前記装置フレームに設けられ、前記帯状部材における未製管の後続帯部を該後続帯部の外周側及び内周側から挟み付けるとともに、前記後続帯部を前記管端部へ向けて斜めに押し込んで製管を進める一対の回転駆動体と、
   前記一対の回転駆動体を回転駆動させて前記押し込み力を得る駆動源と、を備え、
   前記一対の回転駆動体のうち前記後続帯部の外周側に配置される回転駆動体が、
   回転軸線を前記装置前後方向と直交する装置幅方向へ向けて、前記駆動源に接続されたシャフトと、
   外周面が前記帯本体の一対の突起にそれぞれ押し当てられるようにして前記シャフトに設けられ、前記外周面には凹凸部が形成された金属製の一対の駆動ローラと、
   前記補強帯材の帯幅方向の中央部の凸部を挟んで両側の一対の凹溝にそれぞれ挿し込まれるようにして前記シャフトに設けられ、前記駆動ローラより大径かつ外周面が滑面をなす金属製の一対のガイドローラと、を含むことを特徴とする製管装置。
2. 前記凹凸部が、ローレットであることを特徴とする請求項１に記載の製管装置。

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