JP3159924U - 集水管加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短い加工時間で大きな開口率を確保でき、地中埋設時の外部圧力に対する損傷の心配が少ない集水管を形成可能な集水管加工装置を提供する。【解決手段】 円筒管の両端を保持して円筒軸線回りで回転させる回転支持機構と、円筒軸線方向に移動する第一スライド部材と、第一スライド部材に支持され回転支持機構に保持される円筒管に対してその径方向で接近及び離間する第二スライド部材と、第二スライド部材に設けられ円板状回転刃を回転駆動する回転刃駆動ユニットと、を備え、回転刃駆動ユニットは、円筒軸線方向と平行に延びる回転刃駆動軸と、回転刃駆動軸上に取り付けられる複数枚の円板状回転刃と、を有し、第二スライド部材が円筒管に接近することにより、複数枚の円板状回転刃が円筒管の外周面に周方向に細長く延びる複数個のスリット孔を形成する。【選択図】図１

Description

本考案は、地中に埋設される集水管に集水孔を形成する集水管加工装置に関する。

従来、地中に埋設される集水管に形成する集水孔として、丸孔や管軸方向に延びるスリット孔が知られている。

特開平７−２９３１８３号公報

上記従来の集水管に集水孔を形成する場合、以下のような問題がある。まず、集水孔が丸孔である場合には、ドリルによる穿孔加工を行うが、集水管は円筒形状であるために、ドリルの先端が管の外周面に当接した際、その円周方向に沿って滑ることがある。ドリル先端が滑って芯ずれしたままの状態で更に押圧されると、ドリルに大きな曲げモーメントが作用して折損することや、孔径がドリルの滑り方向に大きく広がることがある。また、丸孔で開口面積をかせぐためには、孔径を大きくするか、孔の個数を増やす必要があるが、孔径を大きくすると、集水管の内部に砂利が侵入し易くなり、孔の個数を増やすと、加工時間が掛かりすぎるという問題がある。

また、集水孔が管軸方向に延びるスリット孔である場合には、スリット幅を狭くして砂利等の侵入を抑えながら、丸孔に比べて開口面積を広く確保できるメリットがあり、また、円盤状の回転刃で切削加工するため、ドリルのように容易に折損する心配がない。しかしながら、回転刃が管壁を斜め方向に進んでスリット孔の幅が大きく広がることがないように、回転刃を管に対して必ず垂直に当接させる必要がある。したがって、円周方向で位置をずらして多数の集水孔を形成するためには、スリット孔を一つ形成し終わるたびに回転刃を管から退避させて、管を周方向に僅かに回転させた後で、回転刃を再び管に当接させるという加工手順を踏まねばならず、加工時間が長くなるという問題がある。また、開口面積の確保のためにスリット孔の周方向の間隔を詰めると、スリット孔間の寸法が細くなり、外部圧力に対する抵抗力が著しく低下して、地中埋設時に損傷し易いという問題がある。

本考案は、上記のような実情に鑑みて、短い加工時間で大きな開口率を確保でき、地中埋設時の外部圧力に対する損傷の心配が少ない集水管を形成可能な集水管加工装置を提供することを目的とする。

本考案の請求項１記載の集水管加工装置は、
架台と、
該架台に設けられ、加工対象となる円筒管の両端を保持して、その円筒軸線回りで回転させる回転支持機構と、
前記架台に設けられ、前記円筒軸線方向で前記回転支持機構に保持される円筒管に対して相対スライド移動する第一スライド部材と、
該第一スライド部材に支持され、前記回転支持機構に保持される円筒管に対して、その円筒径方向で接近及び離間するように相対スライド移動する第二スライド部材と、
該第二スライド部材に設けられ、円板状回転刃を回転駆動する回転刃駆動ユニットと、 を備えてなる集水管加工装置であって、
前記回転刃駆動ユニットは、前記円筒軸線方向と平行に延びる回転刃駆動軸と、該回転刃駆動軸上に間隔をおいて取り付けられる複数枚の円板状回転刃と、を有してなり、
前記第二スライド部材が前記円筒管に対して接近することにより、前記回転刃駆動軸によって回転駆動される前記複数枚の円板状回転刃が円筒管に押し当てられて、その外周面に周方向に細長く延びる複数個のスリット孔を形成することを特徴とする。

本考案の請求項１記載の集水管加工装置によれば、以下のような優れた効果を奏し得る。集水管の外周面に周方向に細長く延びるスリット孔を形成するので、砂利等の侵入を抑えながら大きな開口率を確保することができ、地中埋設時における外部圧力を管の周方向に伝達して管壁に加わる曲げモーメントへの抵抗力が高い集水管を形成できる。また、一本の回転刃駆動軸で複数枚の円板状回転刃を回転させることにより、複数のスリット孔を同時に形成することができ、管軸方向に延びるスリット孔を備える従来の集水管に比べて、周方向で切削加工位置を変える回数も少なくなり、加工時間を大幅に短縮することができる。

本発明の集水管加工装置の正面図。 本発明の集水管加工装置の側断面図（第一スライド部材の右側面視）。 本発明の集水管加工装置による集水孔形成加工を説明する図。 本発明の集水管加工装置による集水孔形成加工を説明する別の図。 本発明の集水管加工装置で形成される集水管の例を示す斜視図。 本発明の集水管加工装置で形成される集水管の別の例を示す斜視図。

以下、本考案の実施の形態について図を参照しながら説明する。

（集水管加工装置１）
図１及び図２に示される集水管加工装置１は、架台２に、回転支持機構３、第一スライド部材４、第二スライド部材５、回転刃駆動ユニット６、押圧機構７及び集塵機８を備えてなり、回転支持機構３で円筒軸線を中心に回転可能な状態で支持されて任意の角度位置まで回転させられ、また停止させられる円筒管Ｐに、第一スライド部材４及び第二スライド部材５によって移動させられる回転刃駆動ユニット６が押し当てられることにより、合成樹脂製の円筒管Ｐの外周面Ｐａに円周方向に延びるスリット状の集水孔を形成加工する装置であり、例えば図５及び図６に示すような集水管Ｓ１〜Ｓ４を製作することができる。

（架台２）
架台２は、図１及び図２に示すように、その上面において、回転支持機構３及び第一スライド部材４を支持するテーブル状部材であり、回転支持機構３の移動クランプ３２が固定クランプ３１に対して接近・離間する方向に水平スライド移動するためのレール２１と、第二スライド部材５を介して回転刃駆動ユニット６を支持する第一スライド部材４が円筒管Ｐの円筒軸線方向に沿いに水平スライド移動するためのレール２２（図２）と、を水平方向に延びるように敷設してなる。

（回転支持機構３）
回転支持機構３は、図１に示すように、加工対象となる円筒管Ｐを横倒し状態でその両端を保持して、水平方向に延びる円筒軸線（中心軸線）ＣＬの周りで回転させるものであり、架台２上で対向配置される固定クランプ３１及び移動クランプ３２を備える。両クランプ３１，３２は、架台２に対して軸受支持されており、架台２上で相互に対向するように配置される円盤状の回転体であり、固定クランプ３１が、円筒管Ｐの内径部分に嵌合する小径部３１ａと円筒管Ｐの端面に当接する大径部３１ｂを備える一方、移動クランプ３２は、円筒管Ｐの内周縁部に当接するテーパ面３２ａを備えており、両クランプが協働して円筒管Ｐの両端を挟み込むように保持する。

固定クランプ３１は、移動クランプ３２に対向する面とは反対側の面に回転軸体３３の一端が連結固定されており、該回転軸体３３が架台２に取り付けられる支持部材３４に軸受支持されることによって回転可能とされている。回転軸体３３には、駆動ベルト３５が巻き掛けられるプーリ３３ａが取り付けられ、その下方には、駆動ベルト３５を介してプーリ３３ａと連結されるプーリ３６ａを備えるサーボモータ３６が設けられている。サーボモータ３６は架台２に固定されており、固定クランプ３１は、サーボモータ３６の回転駆動制御によって任意の回転位置へ回転させられる。

移動クランプ３２は、固定クランプ３１に対向する面とは反対側の面に軸受３２ｂが取り付けられており、該軸受３２ｂに移動軸体３７の一端が嵌め込まれて、移動クランプ３２と移動軸体３７が相対回転可能とされている。移動軸体３７は、移動クランプ台３８に固定支持されており、移動クランプ台３８は、両クランプ３１，３２が対向する方向に延設されるレール２１にスライド支持されている。移動クランプ台３８は、その下面に取り付けられるスライド部材３８ａがレール２１に係合されるとともに、架台２に固定される駆動シリンダ３９のシリンダロッドと連結されている。移動クランプ台３８は、上記シリンダロッドの往復動により、レール２１に沿って上記円筒軸線方向に往復スライド移動可能であり、移動クランプ３２を固定クランプ３１に対して接近及び離間可能としている。

上記のとおりであるから、移動クランプ３２を固定クランプ３１から大きく離間させた状態で、水平方向に延びるように横倒しされた円筒管Ｐの一端を固定クランプ３１に嵌合させ、次に駆動シリンダ３９の作動により、移動クランプ３２を固定クランプ３１に接近するようにスライド移動させて、円筒管Ｐの他端の内周縁部にテーパ面３２ａを当接させる。これにより、円筒管Ｐは、円筒軸線ＣＬ周りに回転可能に芯出しされた状態で保持される。更にサーボモータ３６を回転制御して固定クランプ３１を任意の回転位置まで回転させることができ、これに円筒管Ｐ及び移動クランプ３２が共回りすることになる。なお、サーボモータ３６に回転停止状態を保持するための電圧を印加することによって、その任意の回転位置で円筒管Ｐをロック、すなわち停止させることができる。

なお、回転支持機構３は、移動クランプ３２がスライド移動してクランプ間寸法を調整することにより、円筒軸線方向の長さが異なる円筒管を回転支持することができる。また、径が異なる円筒管を回転支持する場合には、上記両クランプ３１，３２を円筒管の形寸法に合わせたサイズ違いのものに取り換えることで対応可能である。すなわち、集水管加工装置１は、様々な長さ及び径寸法を有する円筒管にスリット孔を加工形成することができる。

（第一スライド部材４）
第一スライド部材４は、図１及び図２に示すように、架台２の上面側に設けられて、後述する第二スライド部材５を支持する大型の枠体であって、回転支持機構３で保持される円筒管Ｐの円筒軸線方向に延びるレール２１で同方向に往復移動可能にスライド支持されている。そして、不図示の駆動機構、例えば架台２と第一スライド部材４の何れか一方にサーボモータ（不図示）で回転駆動されるボールネジ（不図示）を固定し、他方に該ボールネジに螺合されるナット（不図示）を固定してなり、上記ボールネジを回転させることでナットがボールネジ沿いに移動する回転−直線運動変換機構が、架台２と第一スライド部材４の間に設けられることによって、第一スライド部材４は、レール２１沿いに水平スライド移動させられる。

第一スライド部材４の側面には、図２に示すように、上下方向に延びて第二スライド部材５をスライド支持する二本のレール４１が固定されており、上部には、第二スライド部材５をレール４１沿いにスライド移動させるための駆動力を付与するサーボモータ４２がその駆動回転軸４２ａを下方に向けた状態で固定されている。サーボモータ４２の駆動回転軸４２ａには、ボールネジ４３が連結されておりレール４１と平行に垂下する。ボールネジ４３は、第二スライド部材５に固定される保護カバー５３（後述）で外部に露出しないように覆われている。なお、第一スライド部材４は、上記の他、後述する集塵機８を固定支持している。

（第二スライド部材５）
第二スライド部材５は、図１に示すように、第一スライド部材４に設けられて、後述する回転刃駆動ユニット６を支持する枠体であって、上記レール４１で上下方向に往復移動可能にスライド支持されており、上記サーボモータ４２の駆動力で、回転支持機構３に保持される円筒管Ｐに対して上下方向で接近及び離間するようにスライド移動する。第二スライド部材５は、上記レール４１と対向する側面に、レール４１と係合するスライド部材５１と、上記ボールネジ４３に螺合されるナット５２と、ボールネジ４３を覆う保護カバー５３が取り付けられている。

ナット５２は、サーボモータ４２及びボールネジ４３と共に回転−直線運動変換機構を構成し、サーボモータ４２でボールネジ４３が回転駆動されることによって、ナット５２がボールネジ４３沿いを移動し、それによってナット５２が固定されている第二スライド部材５を上下スライド移動させる。また、第二スライド部材５には、その下面側に後述する回転刃駆動軸６１を軸受支持するための軸受体５４，５４が固定されているほか、回転刃駆動軸６１を回転駆動するモータ６３及び回転刃駆動ユニット６によるスリット孔の加工形成が行われる際に円筒管Ｐを上方から押さえる押圧機構７が設けられている。

（回転刃駆動ユニット６）
回転刃駆動ユニット６は、円筒管Ｐの円筒軸線方向と平行に延びる回転刃駆動軸６１と、回転刃駆動軸６１上に所定間隔をおいて取り付けられて回転刃駆動軸６１を中心に回転する複数枚の円板状回転刃６２と、を有する切削加工ユニットである。回転刃駆動軸６１の中心軸線は、円筒管Ｐの円筒軸線ＣＬと平面視で重なり合うように水平方向における位置が一致しており、したがって、第二スライド部材５を回転支持機構３に保持される円筒管Ｐに対して接近させるように下方移動することにより、円板状回転刃６２が円筒管Ｐの外周面Ｐａに押し当てられて、円筒管Ｐに周方向に細長く延びる複数個のスリット孔が加工形成される。スリット孔の円筒軸線方向における開口幅は、砂利等の侵入を防止するため、例えば０．３〜３．０ｍｍと狭く設定される。

回転刃駆動軸６１は、第二スライド部材５の下面に設けられる軸受体５４，５４で回転自在に軸受支持されており、その一端に回転駆動源となるモータ６３からの回転駆動力を伝動する伝動ベルト６４を巻き掛けるプーリ６１ａが取り付けられている。複数枚の円板状回転刃６２は、その外周縁に加工対象物から材料を削り取る切削刃部を備える切削工具であり、すべて同径に形成されている。モータ６３の回転駆動軸には、伝動ベルト６４が巻き掛けるプーリ６３ａが取り付けられており、モータ６３の回転駆動力を伝動ベルト６４経由で回転刃駆動軸６１に伝動する。なお、円板状回転刃６２は、回転刃駆動軸６１に対して着脱可能とされており、加工対象となる円筒管Ｐの円筒径や形成しようとするスリット孔寸法（幅、長さ）に応じて交換することができる。また、回転刃駆動軸６１を交換することによって、円板状回転刃６２の隙間も適宜変更することができる。

（押圧機構７）
押圧機構７は、第二スライド部材５に固定されて、下方に延出可能なスライド駆動シャフト７ａを有するアクチュエータ７１と、スライド駆動シャフト７１ａの先端に取り付けられる車輪状の押圧部材７２と、を備えてなり、回転刃駆動ユニット６による切削加工が行われる際に、スライド駆動シャフト７１ａが延出して先端の押圧部材７２で円筒管Ｐがずれ動かないように上方から押さえ込むものである。スライド駆動シャフト７１ａは、切削加工が進行して円板状回転刃６２が円筒管Ｐの内部に入り込むのに応じてアクチュエータ７１内に徐々に収納されるように設定されている。押圧機構７は、回転刃駆動軸６１の軸方向の両外側に一つずつ設けられている。

なお、円筒管Ｐは、複数枚の円板状回転刃６２が上方から押し当てられ、あるいは押圧機構７によって上方から押さえ込まれることによって、下方に撓むことになるため、架台２上には円筒管Ｐの下面側を支持する受台７３（図２に一点鎖線で示す。図１では不図示。）が設けられている。受台７３には、円筒管Ｐの外周面Ｐａを支持するとともに、円筒管Ｐが回転支持機構３によって回転させられる際に、外周面Ｐａに対して相対的に転がるコロ７３ａが設けられる。

（集塵機８）
集塵機８は、円板状回転刃６２によって円筒管Ｐから削り取られる切削屑を回収するために設けられており、図１に一点鎖線で示すように、その側面に接続される集塵ホース８１の先端が、円板状回転刃６２の近傍に設けられる集塵ボックス８２に接続されており、集塵ボックス８２には円板状回転刃６２へ向けて開口形成される集塵孔（不図示）が形成されている。集塵機８は、円板状回転刃６２による切削加工が行われるときに集塵運転されて、上記集塵孔から切削屑を吸い込むことにより周囲に飛散させることなく回収する。

（集水管加工装置１による集水孔形成加工）
集水管加工装置１による集水孔形成加工は、以下のようにして行われる。まず、円筒管Ｐが回転支持機構３に支持された状態において、図３（ａ）に直線矢印で示すように、第二スライド部材５が下方スライド移動して、円板状回転刃６２を円筒管Ｐに接近させる。図３（ｂ）に示すように、円板状回転刃６２が円筒管Ｐの外周面Ｐａに接触するところまで下降すると、アクチュエータ７１が押圧部材７２を降下させて、円筒管Ｐを上方から押圧する。なお、図中左側の押圧部材７２は、円筒管Ｐから外れた位置にあるため、ここでは降下しない。そして、図３（ｃ）に示すように、モータ６３が回転し、その回転駆動力で円板状回転刃６２が回転駆動されて円筒管Ｐに対する切削加工が開始される。

第二スライド部材５がさらに下方にスライド移動することにより、図４（ｄ）に示すように、円板状回転刃６２が円筒管Ｐの内部に入り込むように進行し、所望のスリット孔Ｈが形成するように設定される位置まで円板状回転刃６２が下降する。この際、円板状回転刃６２の下降量と同量だけアクチュエータ７１のスライド駆動シャフト７１ａが上方に収納されて、押圧部材７２による押圧力は一定に維持される。所望のスリット孔Ｈが形成されると、図４（ｅ）に示すように、第二スライド部材５が上方にスライド移動することにより、円板状回転刃６２が円筒管Ｐから退避する。そして、周方向の異なる角度位置にスリット孔Ｈが形成されるように、回転支持機構３が円筒管Ｐを所定角度だけ回転させた後、第二スライド部材５が再び下降して、円板状回転刃６２が新たなスリット孔Ｈを形成する。

上記同様の加工処理を繰り返し、円筒管Ｐの全周に亘ってスリット孔を形成した後は、図４（ｆ）で示すように、円板状回転刃６２を円筒管Ｐから退避させた状態で、第一スライド部材４を水平スライド移動させて、円板状回転刃６２を円筒管Ｐの円筒軸線方向の異なる加工位置に対向させる。そして、当該加工位置で、図４（ａ）〜（ｅ）に示すようなスリット孔Ｈの形成を円筒管Ｐの全周に亘って行わせる。その後、図４（ｆ）に示す回転刃駆動ユニット６の円筒軸線方向における加工位置移動（図４（ｆ））と、回転刃駆動ユニット６による周方向の異なる角度位置に対するスリット孔の形成（図４（ａ）〜（ｅ））を繰り返し行われる。これにより、図５（ａ）に示すような集水管Ｓ１が形成される。集水管Ｓ１に集水孔Ｈを形成する円板状回転刃６２は、回転刃駆動軸６１上に所定間隔Ｘをおいて取り付けられており、円筒管Ｐに対する加工は、その周方向に９０度ずつ位相をずらした位置で行われる。

図５（ｂ）に示すように、スリット孔Ｈが外周面Ｐａ上に千鳥状に配置された集水管Ｓ２を形成する場合には、円板状回転刃６２を回転刃駆動軸６１上に所定間隔２Ｘをおいて取り付けて、まず円筒管Ｐと回転刃駆動ユニット６の円筒軸線方向における加工位置を変えることなく、周方向における角度位置のみを変えて、円筒管Ｐの周方向の複数箇所にスリット孔Ｈを設ける切削加工を行う。次に、回転刃駆動ユニット６を円筒軸線方向に距離Ｘだけ右へ移動させるとともに、先に形成したスリット孔Ｈとは周方向における角度位置位相をずらして、新たなスリット孔Ｈを形成する。この際、円筒管Ｐと回転刃駆動ユニット６の円筒軸線方向における位置関係を変えることなく、円筒管Ｐの周方向の複数箇所にスリット孔Ｈを設けることで、スリット孔Ｈが千鳥状に配置された集水管が得られる。

また、円筒管Ｐの外周面Ｐａにおける周方向の半分にだけ集水孔Ｈを形成することで、図６（ａ），（ｂ）に示すような集水管Ｓ３，Ｓ４を形成することも可能である。これらの集水管Ｓ３，Ｓ４は、集水孔Ｈが上方に位置するように横倒しにした状態で土壌に埋設することにより、土壌内において上方から浸み込んでくる雨水等の水分を外周面Ｐａの上半分（上面側領域）に設けられる集水孔Ｈで効率的に回収するとともに、集水孔Ｈが形成されていない下半分（下面側領域）で外部に洩らすことなく排出させることができるものである。

（上記実施形態の変形例）
集水管加工装置は、上記実施形態に限らず、回転刃駆動軸上における円板状回転刃の軸方向の間隔や円筒軸線方向における回転刃駆動ユニットのスライド移動のさせ方を変えることとしても良い。例えば、円板状回転刃は、回転刃駆動軸上において等間隔で配置する必要は無く、異なる間隔で配置しても良い。また、上記実施形態では、第一スライド部材４及び第二スライド部材５がスライド移動することによって、回転刃駆動ユニット回転支持機構３に支持される円筒管Ｐに対する回転刃駆動ユニットの位置を相対移動させることとしたが、これに代えて、回転支持機構が移動することによって相対移動させるようにしても良い。

また、回転支持機構による円筒管の角度位置（位相）のずらし方や円板状回転刃による加工範囲の設定を変えたりすることによって、図５及び図６に示される集水管Ｓ１〜Ｓ４とは異なるスリット孔の配置パターンを構成することとしても良い。円板状回転刃６２の厚み・外径寸法や円筒管Ｐに対する進入寸法（切込深さ）を変更することによって、スリット孔自体の大きさを変えることも可能である。その他、本考案の集水管加工装置は、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 集水管加工装置
２ 架台
２１ レール
２２ レール
３ 回転支持機構
３１ 固定クランプ
３１ａ 小径部
３１ｂ 大径部
３２ 移動クランプ
３２ａ テーパ面
３２ｂ 軸受
３３ 回転軸体
３３ａ プーリ
３４ 支持部材
３５ 駆動ベルト
３６ サーボモータ
３６ａ プーリ
３７ 移動軸体
３８ 移動クランプ台
３８ａ スライド部材
３９ 駆動シリンダ
４ 第一スライド部材
４１ レール
４２ サーボモータ
４２ａ 駆動回転軸
４３ ボールネジ
５ 第二スライド部材
５１ スライド部材
５２ ナット
５３ 保護カバー
５４ 軸受体
６ 回転刃駆動ユニット
６１ 回転刃駆動軸
６１ａ プーリ
６２ 円板状回転刃
６３ モータ
６３ａ プーリ
６４ 伝動ベルト
７ 押圧機構
７１ アクチュエータ
７１ａ スライド駆動シャフト
７２ 押圧部材
７３ 受台
７３ａ コロ
８ 集塵機
８１ 集塵ホース
Ｈ スリット孔
Ｐ 円筒管
Ｐａ 外周面
Ｓ１-Ｓ４ 集水管

Claims (1)

1. 架台と、
   該架台に設けられ、加工対象となる円筒管の両端を保持して、その円筒軸線回りで回転させる回転支持機構と、
   前記架台に設けられ、前記円筒軸線方向で前記回転支持機構に保持される円筒管に対して相対スライド移動する第一スライド部材と、
   該第一スライド部材に支持され、前記回転支持機構に保持される円筒管に対して、その円筒径方向で接近及び離間するように相対スライド移動する第二スライド部材と、
   該第二スライド部材に設けられ、円板状回転刃を回転駆動する回転刃駆動ユニットと、 を備えてなる集水管加工装置であって、
   前記回転刃駆動ユニットは、前記円筒軸線方向と平行に延びる回転刃駆動軸と、該回転刃駆動軸上に間隔をおいて取り付けられる複数枚の円板状回転刃と、を有してなり、
   前記第二スライド部材が前記円筒管に対して接近することにより、前記回転刃駆動軸によって回転駆動される前記複数枚の円板状回転刃が円筒管に押し当てられて、その外周面に周方向に細長く延びる複数個のスリット孔を形成することを特徴とする集水管加工装置。

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