JP2023016363A - 巻き癖付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋管となる帯状部材に巻き癖を付ける際に、帯状部材の損傷を抑制でき、作業性が良好な巻き癖付与装置を提供する。【解決手段】巻き癖付与装置２０の支持フレーム２１を、帯状部材９０の巻重体９９が収容されたドラム１０のフランジ１１の環状ガイド１２に周回可能に支持させる。駆動部４０によって、支持フレーム２１を環状ガイド１２の周方向に回転させる。巻き癖付与部３０を、巻重体９９の内側に配置して支持フレーム２１に支持させる。帯状部材９０における巻重体９９から内側へ引き出された帯部分９０ａを巻き癖付与部３０と係合させ、巻き癖付与部３０によって帯部分９０ａに巻き癖を付与する。駆動部４０による支持フレーム２１の回転によって、巻き癖付与部３０を、支持フレーム２１と共にドラム１０の周方向に回転させる。【選択図】図２

Description

本発明は、螺旋管となる帯状部材に巻き癖を付ける巻き癖付与装置に関し、特に、老朽化した下水道管等の既設管を更生するための帯状部材に対する巻き癖付与装置に関する。

例えば特許文献１に開示された巻き癖付与装置は、前後２段のピンチローラの対及び駆動モータを含む駆動ユニットと、リング状の支持フレームを備えている。巻き癖付与対象の帯状部材は、巻回された状態で、ドラム内に収容されている。リング状の支持フレームが、前記ドラムの両側部のフランジに回転可能に支持されている。駆動ユニットが、前記帯状部材の巻重体の内側に配置されるとともに、支持フレームに連結されて支持されている。駆動ユニットの後段部にカーリングローラが設けられている。帯状部材は、巻重体から内側へ引き剥がされて、前段及び後段のそれぞれ対をなすピンチローラ間に順次通されている。駆動モータによって各ピンチローラを回転駆動させることより、帯状部材がカーリングローラへ送り出され、カーリングローラによって該帯状部材の外周側から押されて内周側へ曲げられる。これによって、帯状部材に所定の曲率の巻き癖が連続的に付与される。かつ、帯状部材が送り出される反力によって、支持フレームひいては巻き癖付与装置全体が、ドラムの周方向に回転移動される。

国際公開番号ＷＯ２０１５／１８６４１６

前掲特許文献１の巻き癖付与装置においては、回転移動の反力を得るために、対をなすピンチローラによって帯状部材を強く挟み付けている。このため、帯状部材が断面変形を来たしたり、白化が生じたり、削れや被覆の剥がれが起きたりするおそれがあった。また、ピンチローラを駆動しても帯状部材が巻き取られるだけで支持フレームが止まっていることもあり、その場合、帯状部材が渦巻き状に巻き絞られ、捻じれて乱巻きになり、駆動ユニットにおいて帯状部材の座屈が起きて、装置が動作不能になるおそれがあった。これを防止するために、駆動ユニットの１８０°反対側のリング状支持フレーム上に駆動ユニットと同等の重さのバランスウェイトを配置して、支持フレームがスムーズに回転されるようにする必要がある。したがって、支持フレームはドラム径に合わせたリングでなければならず、装置が大型化し、かつバランスウェイトによって重量が増す。さらに、駆動ユニットにはモータ等の駆動機構が搭載されているため、重量が一層嵩み、巻重体の内部に組み込むのが容易でない。
本発明は、かかる事情に鑑み、帯状部材の損傷を抑制でき、作業性が良好な巻き癖付与装置を提供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、螺旋管となる帯状部材に巻き癖を付ける巻き癖付与装置であって、
前記帯状部材の巻重体が収容されたドラムのフランジの環状ガイドに周回可能に支持された支持フレームと、
前記支持フレームを前記環状ガイドの周方向に回転させる駆動部と、
前記巻重体の内側に配置されるとともに前記支持フレームに支持され、前記帯状部材における前記巻重体から内側へ引き出された帯部分と係合して該帯部分に巻き癖を付与する巻き癖付与部と、
を備え、前記駆動部による前記支持フレームの回転によって、前記巻き癖付与部が前記支持フレームと共に前記周方向に回転されることを特徴とする。

当該巻き癖付与装置においては、環状ガイドが支持フレームの回転移動の反力を受ける。したがって、帯状部材を強く挟み付ける必要が無く、帯状部材の断面変形や損傷が起きにくい。駆動部は支持フレームを回転駆動するものであるから、支持フレームが止まって帯状部材だけが巻き取られることがなく、帯状部材が巻き絞られて乱巻き状態になることはない。したがって、帯状部材の座屈が起きにくく、装置が動作不能になるのを回避できる。また、支持フレームをドラム径に合わせたリングにする必要が無く、バランスウェイトも不要であり、装置を小型化できる。巻き癖付与部は、モータ等の駆動機構が不要であるから軽量化でき、巻重体の内部への組み込み作業が容易である。

前記ドラムの軸方向の両側部にそれぞれ前記環状ガイドを有するフランジが設けられており、
前記支持フレームが、前記両側部の環状ガイドにそれぞれ支持された一対のフレーム本体と、前記巻重体の内部を通って前記一対のフレーム本体に架け渡された梁部材とを含み、前記梁部材に前記巻き癖付与部が支持されており、
前記駆動部が、少なくとも一方のフレーム本体に設けられて、当該一方のフレーム本体と対応する環状ガイド上を転動される転動体と、前記転動体を回転駆動する動力源を含むことが好ましい。
これによって、巻き癖付与部を安定的に支持できる。動力源によって転動体を回転駆動させると、転動体が環状ガイド上を転動され、支持フレームが環状ガイドに沿って回転移動される。

前記巻き癖付与部が、前記帯部分を該帯部分の内周側から押すとともに前記支持フレームの回転に伴う帯部分との相対移動によって従動回転される内周側従動回転体と、前記内周側従動回転体より前記支持フレームの回転方向の上流側に配置されて前記帯部分を該帯部分の外周側から押すとともに前記相対移動によって従動回転される外周側従動回転体とを含むことが好ましい。
前記帯部分を内周側従動回転体によって内周側から押し、かつ外周側従動回転体によって外周側から押すことで、帯状部材に巻き癖を確実に付与できる。内周側及び外周側の従動回転体はそれぞれ帯状部材との相対移動により従動回転されるものであり、自ら回転駆動されるものではないから、帯状部材がこれら従動回転体との接触によって損傷するのを抑制できる。

本発明によれば、帯状部材に巻き癖を付与する際に帯状部材の損傷を抑制できる。かつ巻き癖付与装置を軽量かつ小型化でき、ドラムへの組付けなどの作業性を良好化できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る巻き癖付与装置が組み込まれたドラムを含む既設管更生施工装置によって更生施工中の下水道管の側面断面図である。 図２は、前記巻き癖付与装置をドラムに組み込まれた状態で示す正面図である。 図３は、前記巻き癖付与装置をドラムに組み込まれた状態で示す、図４のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う正面断面図である。 図４は、前記巻き癖付与装置をドラムに組み込まれた状態で示す、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う側面断面図である。 図５は、前記巻き癖付与装置の支持フレームを解説的に示す、図４のＶ－Ｖ線に沿う側面図である。 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線に沿う前記巻き癖付与装置の巻き癖付与部の正面図である。 図７は、前記巻き癖付与部の側面図である。

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に示すように、本発明は、例えば老朽化した下水道管等の既設管１の更生に適用される。既設管更生施工装置２は、製管機３と、ドラム１０と、巻き癖付与装置２０を備えている。製管機３によって、既設管１の内周に更生管９がライニングされることによって、既設管１が更生されている。既設管１としては、下水道管のほか、上水道管、農業用水管、ガス管、水力発電導水管、トンネル等が挙げられる。更生管９は、帯状部材９０を製管機３によって螺旋状に巻回して製管した螺旋管である。図７に例示するように、帯状部材９０は、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂からなる帯本体９１と、スチール等の金属からなる補強帯材９２を含み、外周側部（同図において下側部）には外周溝９５が形成されている。帯本体９１の幅方向の両端にはそれぞれ雌雄の嵌合部９３，９４が形成されている。図示は省略するが、更生管９においては、螺旋状に巻回された帯状部材９０の隣接する嵌合部９３，９４どうしが嵌合されている。
なお、帯状部材９０の断面形状は、図７に示す形状に限らない。補強帯材９２の表面には、樹脂等の被覆層が設けられていてもよい。補強帯材９２が、帯本体９１に埋め込まれて内包されていてもよい。補強帯材９２を省略してもよい。

図３及び図４に示すように、製管前の帯状部材９０は、環状に巻き重ねられた巻重体９９の状態で、地上のドラム１０に収容されている。図１及び図４に示すように、ドラム１０には所定の円周上に沿って間隔を置いて複数の枠材１３が設けられている。枠材１３によって、巻重体９９が外側にほどけてドラム１０からはみ出すことが規制されている。

図４に示すように、ドラム１０の軸方向の両側部にはそれぞれフランジ１１が設けられている。図２に示すように、フランジ１１は、円形の中心開口１１ｃを有する円形状の板状に形成されている。フランジ１１は、ドラム１０の軸方向と直交している。中心開口１１ｃに沿って環状ガイド１２が設けられている。環状ガイド１２の軸は、ドラム１０の軸と同じである。環状ガイド１２は、枠材１３が位置する所定の円周より内側に設けられている。図４及び図５に示すように、環状ガイド１２の内周面および外周面には凹部１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている。

図２に示すように、ドラム２０に巻き癖付与装置２０が組み込まれている。
図１及び図３に示すように、帯状部材９０は、巻重体９９から内側へ順次引き出され、巻き癖付与装置２０によって巻き癖を付与されたうえで、製管機３によって更生管３に製管される。

図２～図４に示すように、巻き癖付与装置２０は、支持フレーム２１と、巻き癖付与部３０と、駆動部４０を備えている。支持フレーム２１は、一対のフレーム本体２２と、複数の梁部材２３を含む。ドラム１０の両側部のフランジ１１に一対のフレーム本体２２が配置されている。図２に示すように、各フレーム本体２２は、一方向に長いボックス状ないしはプレート状に形成され、対応するフランジ１１の環状ガイド１２の周方向に離れた２点を結ぶように配置されている。フレーム本体２２ひいては支持フレーム２１は、環状ガイド１２に周回可能されている。

図５に示すように、各フレーム本体２２に駆動部４０が搭載されている。駆動部４０は、油圧モータ等の動力源４１と、転動体４２，４３と、ギア列等の動力伝達機構４４を含む。転動体４２，４３は、フレーム本体２２の長手方向の両端部にそれぞれ配置されている。内周側（図５において上側）の転動体４２は、環状ガイド１２の内周側の凹部１２ａに嵌め込まれることによって環状ガイド１２に対して転動可能に係合されている。外周側（図５において下側）の転動体４３は、環状ガイド１２の外周側の凹部１２ｂに嵌め込まれることによって環状ガイド１２に対して転動可能に係合されている。一対の転動体４２，４３が、環状ガイド１２を挟み付けている。フレーム本体２２ひいては支持フレーム２１は、これら転動体４２，４３を介して環状ガイド１２に係止されることで、フランジ１１に支持されている。

各転動体４２，４３は、動力伝達機構４４を介して動力源４１と連結されている。動力源４１の動力が動力伝達機構４４を介して各転動体４２，４３に伝達されることで、各転動体４２，４３が回転駆動され、環状ガイド１２上を転動される。これによって、フレーム本体２２ひいては支持フレーム２１が、環状ガイド１２の周方向に回転される。巻き癖時における支持フレーム２１の正転方向ａは、図２において例えば時計まわりである。一対のフレーム本体２２の駆動部４０どうしは、互いに同期して駆動される。

図２～図４に示すように、ドラム１０の両側部の一対のフレーム本体２２どうしが、２つ（複数）の梁部材２３によって連結されている。図４に示すように、梁部材２３は、ドラム１０の軸線と平行に向けられて、ドラム１０内の巻重体９９の内部に通され、一対のフレーム本体２２に架け渡されている。図２に示すように、２つの梁部材２３は、互いにフレーム本体２２の長手方向に離間されている。

図３に示すように、一対の梁部材２３ひいては支持フレーム２１に巻き癖付与部３０が支持されている。巻き癖付与部３０は、ドラム１０内の巻重体９９の内側に配置され、帯状部材９０における巻重体９９の内側へ引き出された帯部分９０ａと係合して、該帯部分９０ａに巻き癖を付与する。
詳しくは、図６に示すように、巻き癖付与部３０は、ハウジング３１と、従動回転体３２，３３，３４を含む。ハウジング３１は、一対の連結アーム２４を介して２つの梁部材２３に架け渡されに吊支持されている。図４の両端矢印線ｂに示すように、ハウジング３１は、梁部材２３の延び方向へスライド可能である。

ハウジング３１には、内周側従動回転体３２と、補助従動回転体３４が収容されている。内周側従動回転体３２は、円筒形状に形成されている。図７に示すように、補助従動回転体３４は、円板状の案内ローラ３４ａを含み、内周側従動回転体３２よりもドラム１０の外周側（図７において下側）に配置されている。
図６においては、内周側従動回転体３２と補助従動回転体３４とは、ドラム１０の周方向の略同一位置において互いに対向するように配置されているが、これに限らず、補助従動回転体３４が、内周側従動回転体３２よりも支持フレーム２１の回転（正転）方向ａの上流側又は下流側にずれて配置されていてもよい。

図６に示すように、ハウジング３１から支持フレーム２１の回転方向ａの概略上流側へアーム３５が延びている。アーム３５の先端部に外周側従動回転体３３（カーリングローラ）が設けられている。外周側従動回転体３３は、内周側従動回転体３２より支持フレーム２１の回転（正転）方向ａの上流側に配置されている。

これら従動回転体３２，３３，３４は、それぞれ自軸まわりに自由回転可能である。従動回転体３２，３３，３４には、モータ等の回転駆動部が接続されていない。巻き癖付与部３０には、従動回転体３２，３３，３４のための回転駆動部が設けられていない。

図６に示すように、帯状部材９０における巻重体９９の引き剥がし位置９９ｐから内側へ引き出された帯部分９０ａが、巻き癖付与部３０に通されている。該帯部分９０ａにおける、引き剥がし位置９９ｐに相対的に近い前段部に内周側従動回転体３２及び補助従動回転体３４が接し、帯部分９０ａにおける、引き剥がし位置９９ｐより相対的に遠い後段部に外周側従動回転体３３が接している。図６及び図７に示すように、内周側従動回転体３２の外周面が、帯部分９０ａの内周側面（更生管９の内周面を構成する面）に押し当てられている。補助従動回転体３４の案内ローラ３４ａが、帯状部材９０の外周溝９５に嵌っている。外周側従動回転体３３が、帯部分９０ａの外周側部に押し当てられている。

前記の巻き癖付与装置２０は、老朽化した既設管１の更生施工に際して次のように動作する。
帯部分９０ａは、前段の内周側従動回転体３２によって該帯部分９０ａの内周側から押され、かつ後段の外周側従動回転体３３によって該帯部分９０ａの外周側から押される。これによって、帯部分９０ａが内周側へ曲げられて巻き癖が付与される。アーム３５の角度を調整することによって、巻き癖付与度合を調整できる。
補助従動回転体３４の案内ローラ３４ａが帯部分９０ａの外周溝９５に嵌ることによって、帯部分９０ａが巻き癖付与部３０から脱落しないように案内できる。

併行して、駆動部４０の動力源４１によって転動体４２，４３が回転駆動されて環状ガイド１２上を転動され、支持フレーム２１が正転方向ａへ回転移動される。これに伴って、巻き癖付与部３０が、支持フレーム２１と共にドラム１０の周方向に沿って正転方向ａへ回転される。したがって、巻き癖付与部３０は、帯部分９０ａに対して、該帯部分９０ａの延び方向に沿って引き剥がし位置９９ｐへ向けて相対移動される。これによって、従動回転体３２，３３，３４が、それぞれ帯部分９０ａとの摩擦によって従動回転され、帯部分９０ａ上を転動する。

巻き癖付与部３０の回転に伴い、帯状部材９０が、巻重体９９から順次引き剥がされて、巻き癖付与部３０に導入される。引き剥がし位置９９ｐは、正転方向ａへ順次移動される。さらに、巻重体９９の軸方向における引き剥がし位置９９ｐに応じて、巻き癖付与部３０が梁部材２３に沿ってスライドされる（図４の両端矢印線ｂ）。
このようにして、帯状部材９０に連続的に所要の巻き癖を付与できる。

巻き癖付与装置２０においては、環状ガイド１２が支持フレーム２１の回転移動の反力を受ける。したがって、巻き癖付与部３０において帯状部材９０を強く挟み付ける必要が無く、回転体３２，３３，３４は従動回転させればよく、回転駆動させる必要が無い。したがって、帯状部材９０が断面変形を来たしたり、帯本体９１を構成する合成樹脂の白化が生じたり、回転体の空転によって削れて傷が出来たり、被覆層が剥がれたりするのを防止又は抑制できる。
駆動部４０は支持フレーム２１を回転駆動するものであるから、支持フレーム２１が止まって帯状部材９０だけが巻き取られることがなく、帯状部材９０が巻き絞られて乱巻き状態になることはない。したがって、帯状部材９０の座屈が起きにくく、装置が動作不能になるのを回避できる。また、支持フレーム２１をドラム径に合わせたリング構造にする必要が無く、バランスウェイトも不要であり、装置２０全体を小型化できる。
巻き癖付与部３０は、モータ等の駆動機構が不要であるから軽量化かつ小型化できる。したがって、巻重体９９の内部への巻き癖付与部３０の組み込み作業を容易化できる。

図１に示すように、巻き癖付与後の帯状部材９０（帯部分９０ａ）は、人孔４及び作製済の更生管９の内部を経て、更生管９の延伸方向の先端の製管機３に導入されて、更生管９に組み込まれる。これによって、更生管９が延伸される。該更生管９が既設管１の内周にライニングされることによって、既設管１が更生される。なお、図１に示す製管機３は、製管しながら推進される自走式であるが、これに限らず、更生管９の発進部に設置されて製管した更生管を既設管内へ押し込む元押し式、又は更生管の延伸先端側から牽引する牽引式の製管機であってもよい。

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、駆動部４０は、一対のフレーム本体２２のうち少なくとも一方に設けられていればよい。環状ガイド１２は、ドラム１０の軸方向の一端側のみに設けられていてもよい。
フランジ１１は、肉抜きされていてもよい。フランジ１１、板状に限らず、放射状に組まれた柱材、同心円状に組まれた環状材等によって構成されていてもよい。
補助従動回転体３４を省略してもよい。
巻き癖付与部３０の回転体３２，３３，３４の全部又は一部は、従動回転体に代えて、モータ等の回転駆動部に接続されて駆動回転される駆動回転体であってもよい。

本発明は、例えば老朽化した下水道管の更生に適用可能である。

１ 既設管
２ 既設管更生施工装置
３ 製管機
９ 更生管
９０ 帯状部材
９０ａ 帯部分
９１ 帯本体
９２ 補強帯材
９３，９４ 嵌合部
９５ 外周溝
９９ 巻重体
９９ｐ 引き剥がし位置
１０ ドラム
１１ フランジ
１１ｃ 中心開口
１２ 環状ガイド
２０ 巻き癖付与装置
２１ 支持フレーム
２２ フレーム本体
２３ 梁部材
３０ 巻き癖付与部
３１ ハウジング
３２ 内周側従動回転体
３３ 外周側従動回転体（カーリングローラ）
３４ 補助従動回転体
３４ａ 案内ローラ
３５ アーム
４０ 駆動部
４１ 動力源
４２，４３ 転動体
４４ 動力伝達機構

Claims (3)

1. 螺旋管となる帯状部材に巻き癖を付ける巻き癖付与装置であって、
   前記帯状部材の巻重体が収容されたドラムのフランジの環状ガイドに周回可能に支持された支持フレームと、
   前記支持フレームを前記環状ガイドの周方向に回転させる駆動部と、
   前記巻重体の内側に配置されるとともに前記支持フレームに支持され、前記帯状部材における前記巻重体から内側へ引き出された帯部分と係合して該帯部分に巻き癖を付与する巻き癖付与部と、
   を備え、前記駆動部による前記支持フレームの回転によって、前記巻き癖付与部が前記支持フレームと共に前記周方向に回転されることを特徴とする巻き癖付与装置。
2. 前記ドラムの軸方向の両側部にそれぞれ前記環状ガイドを有するフランジが設けられており、
   前記支持フレームが、前記両側部の環状ガイドにそれぞれ支持された一対のフレーム本体と、前記巻重体の内部を通って前記一対のフレーム本体に架け渡された梁部材とを含み、前記梁部材に前記巻き癖付与部が支持されており、
   前記駆動部が、少なくとも一方のフレーム本体に設けられて、当該一方のフレーム本体と対応する環状ガイド上を転動される転動体と、前記転動体を回転駆動する動力源を含むことを特徴とする請求項１に記載の巻き癖付与装置。
3. 前記巻き癖付与部が、前記帯部分を該帯部分の内周側から押すとともに前記支持フレームの回転に伴う帯部分との相対移動によって従動回転される内周側従動回転体と、前記内周側従動回転体より前記支持フレームの回転方向の上流側に配置されて前記帯部分を該帯部分の外周側から押すとともに前記相対移動によって従動回転される外周側従動回転体とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の巻き癖付与装置。

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