JP4505142B2 - 螺旋パイプをその内側から巻回形成する方法及び装置 - Google Patents
螺旋パイプをその内側から巻回形成する方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、細長いストリップからパイプを巻回形成する改良型の方法及び装置に関する。
【0002】
現在、腐蝕又は損傷部分よりも小さな直径の螺旋巻きの管を挿入することにより導管を補修する手法が周知である。新しいパイプと古い導管との間の環状空間にはセメント系のグラウトが充填されるのが通例である。かかる方法の問題のうち1つは、完成した再内張り後のパイプが、元の導管よりも小さな直径のものとなっていることである。さらに、再内張りされるべき導管は通常は、位置がずれていて起伏又は波打ち部及び湾曲部を生じており、これは、形成される再内張り用のパイプが、かかる起伏部及び位置ずれにうまく対応するためには直径が小さくなければならないことを意味する。
【0003】
また、穴を土の中に直接形成する場合、かかる穴の内張りは、地盤と挿入中の内張りパイプとの間に生じる摩擦により穴の直径よりもかなり小さな直径の内張りパイプを必要とする。
【0004】
プラスチック材料のリブ付きストリップを巻回し、ストリップの巻回部の縁部を接合して所要長さの螺旋巻き管を次第に形成することによりパイプを形成することはすでに周知である。既に本発明者に付与されている特許は、ストリップの形状、ストリップの実際的な形態、隣り合う縁部の特定の接合手段、同時巻回補強部材等によるストリップの補強及びかかるストリップを管状構造体の状態にする機械の設計に関している。
【0005】
この種の管は、導管内の定位置に巻回形成される必要がある。かかる管の特定の用途及び利点のうち1つは、機械を、地下の導管の端部のところの定位置に配置し、そして管を連続的に形成してこれを所要の距離にわたり導管中に送り進めることにより管を導管中に巻回形成できることである。かかるシステムは、下水管その他の導管の再内張りのために用いられ、一般に、管の定位置へのグラウト注入を行っていた。というのは、導管の内壁にぴったりと合う直径の管を巻回形成することはできなかったからである。
【0006】
本発明者により「エキスパンダパイプ(expanda pipe)」システムと呼ばれるシステムが開発され、かかるシステムでは、通常のやり方で巻回を行うことにより管を形成し、これを導管中へ送り進めた後、管を導管の壁に係合する大きな直径まで拡張させるものであった。かかるシステムは、国際特許出願公開PCT/AU87/00069の要旨をなしている。
【0007】
「エキスパンダパイプ」システムは、多くの用途で極めて有効であるが、幾つかの欠点を持っている。1つの欠点は、接合部相互間で製造できるパイプの長さに制約があるということである。この制約は、パイプの回転を止めるよう働く摩擦力に起因しており、この摩擦力は、或る長さのパイプを巻回形成した後、大きすぎるほどになる。かかる「エキスパンダパイプ」の欠点は、管の直径が増すにつれて一層問題となり、実際問題として約1mを越える直径には使えない。「エキスパンダパイプ」システムのもう1つの欠点は、特定形式の相互に結合する輪郭形状のリブが必要であり、これにより製造費が嵩むことにある。
【0008】
「エキスパンダパイプ」システムを含む従来型導管再内張り法では、再内張りされるべき導管を稼働状態から外し、バイパスし、又はこれに対してポンプによる汲み出しを行う必要がある。導管は、再内張り工程を行っている間、液体を汲み出す必要がある。多くの用途では、この中断は下水設備又は雨水設備のオペレータにとって問題を生じさせる場合がある。
【0009】
本発明の目的は、従来技術の問題のうち少なくとも幾つかを解決した方法及び装置を提供することにある。
【0010】
本発明の第1の特徴によれば、ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する方法であって、ストリップは、これに横方向に間隔を置いて設けられた連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、前記方法は、ストリップを巻回形成中のパイプの軸線に対して実質的に軸方向に送る工程と、ストリップを前記螺旋経路の内側に設けられた少なくとも1対の駆動ローラ相互間に送り込む工程と、ストリップが螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成するよう配置された複数の円周方向に間隔を置いた案内ローラの外部にストリップを送り進める工程と、送り進められたストリップに作用する力及びストリップの隣り合う旋回部の張力によってもたらされる反力だけを利用してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する工程とを有することを特徴とする方法が提供される。
【0011】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置をストリップの巻回中に調節し、それにより巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変える。
【0012】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置を一斉に調節する。
【0013】
ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、ストリップは、これに横方向に間隔を置いて設けられた連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも3つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップをローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段とを更に有し、ストリップ送り進めローラ手段は、全体が螺旋経路の内側に配置されており、巻回形成中のパイプの外周部に当接してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する支持手段が設けられていないことを特徴とする機械が提供される。
【0014】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置を調節する第1の調節手段が設けられる。
【0015】
好ましくは、案内ローラの軸線の角度を機械の長手方向軸線に対して調節する第2の調節手段が設けられる。
【0016】
パイプ巻回形成機械を、形成された螺旋パイプが連続的に機械から出る状態にして固定してもよく、或いは新たに形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くことができ、パイプを巻回しながら軸方向に前進するようにしてもよい。
【0017】
本発明の特定の実施形態を今添付の図面を参照して詳細に説明する。これら実施形態は例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【0018】
第1の実施形態のパイプ巻回形成機械10が、図1に示されている。図1及び図2に示すパイプ巻回形成機械10は、リブ付きプラスチック材料のあらかじめコイル状になったストリップを螺旋経路に沿って送り進め、ストリップ12の隣り合った旋回部の隣り合った縁部を互いに結合することにより螺旋パイプを形成することができ、この場合、図2に最もよく示されているような外部設置型の接合ローラ又は支持面は不要である。
【0019】
使用にあたり、この機械は、多くのやり方で動作できる。パイプ巻回形成機械10を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管(例えば、劣化した下水道管)内で動作する機械(可動機械)に関するものである。
【0020】
パイプ巻回形成機械10は、長尺のストリップを受け取ってこれを導管の内壁に押し付けて螺旋管又はパイプを形成し、それにより導管の内張り機能を実行する。この動作原理は、図3の切除図に示されている。
【0021】
図3は、接近穴3,4を介して接近できる地下の導管5を示している。パイプ巻回形成機械10は、導管5内で使用状態で示されている。ストリップ12が、地上のストリップディスペンサ60から接近穴3を通って巻回形成機械10まで下に送られる。パイプ巻回形成機械10内に設けられていて、作動流体ホース51を介して油圧又は液圧動力源50によって動力を供給される駆動ユニットが、ストリップ12を直接導管5の内壁上へ連続的に巻回して螺旋管6を形成する動力をもたらす。この方法では、導管5の長手方向軸線の周りに回転するのはパイプ巻回形成機械10であり、螺旋管6は、導管5に対して回転しない。液圧駆動ユニットに代えて電気駆動ユニットを用いてもよい。
【0022】
図1及び図2のパイプ巻回形成機械10は、案内ローラ17a,40a,19a,20a,29の形態の5つの円周方向に間隔を置いた支持体を備えたフレームを有している。これら5つのローラの外面は、ストリップ12の螺旋経路を形成する。一対のピンチローラ27,28が、ラジアルアーム16に取り付けられている。一次又は主油圧又は液圧モータ26が、ピンチローラ27及び駆動歯車30がキー止めされたシャフトを駆動する。駆動歯車30は、ピンチローラ28を駆動するシャフトに取り付けられた被動歯車31を駆動する。このシャフトには遊びローラ29が設けられており、この遊びローラ29は使用中、導管の内壁に当接する。主駆動ユニット25は、ラジアルアーム16から後方へ(図2に示すように角度αをなして)傾斜している。これにより、ピンチローラ27,28相互間に押し込まれるストリップ12は、ストリップ12の先の巻回部及び導管5の内壁に上記のように構成していない場合の角度よりも急な角度で係合し、導管5の内壁へのストリップの圧接が促進される。この作用効果は、図2で分かる。
【0023】
2次又は副駆動ユニット40が、ラジアルアーム18に取り付けられている。この副駆動ユニット40を用いるかどうかは任意である。これは、導管を内張りするのに大きな力が必要とされるような用途において有用である。副駆動ユニット40の位置は様々であってよい。例えば、この副駆動ユニットを、ラジアルアーム18の端部のところではなく、図1に示すようにラジアルアーム18,19又は20の端部に設けてもよい。
【0024】
ラジアルアーム16,17,18,19,20はハブ15に摺動自在に取り付けられている。これらラジアルアームは、ばね又は液圧アクチュエータ(図示せず)によって半径方向外方に付勢されている。滑り嵌め手段により、支持ローラ19a,40a,17a,20a,29は、半径方向内方又は外方へ動くことができる。これにより、パイプ巻回形成機械10は、凹みのある導管の部分を横切ることができる。また、これにより、単一の内張り機械10を互いに異なる直径の導管内に用いることができる。
【0025】
フランジ取付け箇所16J,17J,18J,19J,20J(図1に示す)により、ローラ29,17a,40a,19a,20aの軸線の角度をそれぞれ、内張り機械10の軌道運動の中心をなす軸線に対して変化させることができる。これらフランジ取付け箇所によって調節が可能なので、ローラの軸線を、製造中の螺旋内張り管のつる巻角に一致するよう設定することができる。換言すると、これにより、各ローラの軸線を、その回転の中心となる又はこれに隣接しているストリップの縁部に直交するよう設定することができる。この作用効果は、ローラが導管の長手方向軸線の周りに軌道運動を行っている時に機械10が内張り中の導管に沿って螺旋に進むようになるということである。一体形接合手段を備えたストリップを用いる場合、新しく内張りされた螺旋管のつる巻角に一致した正確なつる巻角からの内張り機械10の僅かなずれは、ストリップが導管5の内壁に押し付けられている時に生じる力によって補正される。
【0026】
本発明のこの実施形態の変形例では、支持ローラ19a,40a,17a,20a,29は、ラジアルアームの後に続く後続アームで支持されている(これらラジアルアームは、ラジアルアーム16,17,18,19,20と実質的に同一の構造のものであってよい)。
【0027】
使用にあたり、細長いストリップ12を図3及び図5に示すようにディスペンサ60から予備曲げローラ70を通り、接近穴3を下ってパイプ巻回形成機械10に送る。パイプ巻回形成機械10には、作動流体ホース51を介して地上設置型油圧又は液圧供給ポンプ50から作動流体が供給される。細長いストリップ12は、図4に示すように機械10のピンチローラ27,28に入り込む。2つのピンチローラは、ストリップを導管の長手方向軸線に直交する方向から僅かにずれた方向で導管5の内壁に向かって送り進め、ストリップがストリップ12の先の巻回部の縁部に係合し、内壁に螺旋状に押し付けられて導管5の内壁と実質的に連続する管を形成する。この工程の実施中、2つのピンチローラ27,28はそれ自体、導管5の長手方向軸線の回りに軌道運動を行っており、導管の内壁上のピンチ箇所とストリップ接触箇所14との間の距離が、管の連続巻回形成中、実質的に一定のままであるようにする(図2参照)。
【0028】
パイプの巻回形成を開始するためには、ストリップ12を手作業でピンチローラ27,28の間隙中へ送り込み、ストリップの第1の旋回部を図2に示すようにローラ17a,40a,19a,20a,29の外部に案内しなければならない。やってきたストリップ17が図2に示すようにその場合の旋回部といったん相互に結合すると、機械10は、自動的且つ連続的に動作できる。
【0029】
ラジアルアーム18に取り付けられた副駆動ユニット40(液圧モータ41によって駆動される)が、主駆動装置26の所要仕事を減少させる追加の駆動力を生じさせる。主駆動ユニット26によって得られる駆動力は、副駆動ユニット40によって得られる駆動力よりも大きいので、ストリップ12はローラ27,28相互間のピンチ箇所の間で圧縮されると共にその圧縮相互間でローラ40aによって導管5の内壁に押し付けられる。ストリップ12のこの押し付けは、完成状態の螺旋管6の壁が導管5の内壁と連続し、又はほぼ連続するようにするのを助ける。この押し付け効果を、主及び副駆動ユニットによって得られる相対的な力を変化させることと駆動ユニット25の取付け角度を変えることの両方によって変化させることができる。種々のサイズのパイプ及び種々の輪郭形状のストリップについて、種々のストリップ押し付け度が必要になろう。
【0030】
図5に示すような一体形予備曲げローラ70を備えたストリップディスペンサ60は2つの重要な機能を発揮する。第1の機能として、このディスペンサは、導管5内に送り込まれた螺旋コイルが機械10によって連続的に受け取られるような最適形状となるようにストリップ12を巻出す。第2の機能として、このディスペンサは、駆動ユニット25,40に負荷が過剰に加わらないようにストリップがあらかじめ曲げられるようにする。これは、剛性の高いストリップを必要とする要点において特に重要である。
【0031】
作動中、リール61とアーム62は、ストリップ12を機械10に送るために共に回転する。リール61とアーム62の相対的回転速度を変化させると、内張り機械10への螺旋ストリップの最適な送出し量が達成される。
【0032】
パイプ巻回形成機械10及び導管の内張り方法は、既存のパイプ内張り機械及び方法と比較して多くの利点をもたらす。図1及び図2に示すパイプ巻回形成機械10は、動作を停止させて管接合部を形成する必要なく、非常に長さにわたり導管を連続的に内張りすることができる。この機械は又、導管の部分的に潰れた又は損傷した領域を通って動作を続行することができる。これが可能になる理由は、支持ローラ40a,19a,20a,29,17aが全て、半径方向に引っ込み可能なラジアルアームに取り付けられていることにある。再内張りされるべき導管内に大きな穴があっても、機械が自立形ライナーを巻回できるので機械が動作を続行することができるようにするためにバンドで穴を覆うようこれを挿入することは一般に不要であろう。
【0033】
パイプ巻回形成機械10は、ラジアルアーム16,17,18,19,20に装着されていて、内張り中の導管の内壁の特定領域に圧力を制御自在に加えることができる液圧アクチュエータを有するのがよい。この作用効果は、部分的に潰れた導管をこの機械によって拡張できるということにある。この場合、機械は、導管をその拡張形態にしてストリップ12で内張りし、従来可能であった直径よりも大きな直径の内側管を形成することができる。これは単一工程の作業なので、拡張後の導管は新しく巻回された螺旋管によって潰れないようすぐに支持される。また、これら液圧アクチュエータを液圧モータ26,41と共に制御すると、螺旋パイプ6が再内張り中の導管内の穴を通る時に螺旋パイプ6の直径が大きくならないようにすることができる。
【0034】
上述の機械及び方法を多種多様な輪郭形状のストリップに用いることができる。ストリップの隣り合う縁部を相互に結合するために別個の接合ストリップを用いる場合、内張り機械10は、接合ストリップによって次の接合が行われるよう隣接した縁部に当接する。有利には、広い相互結合部分を備えたストリップが用いられる。ピンチローラ27,28により生じて副駆動ユニット40に作用する力は、ストリップが導管の内壁に接触するやいなや、かかるストリップを縁部のところで相互に結合させるのに十分であるのがよい。この力が不十分であると、ローラ17aは、ロック機能を発揮する。
【0035】
例えば大径の導管を内張りするための又は補強を必要とする導管のためのヘビーデューティ用螺旋管6が必要とされる用途では、プラスチックの鋼補強ストリップを用いるのがよい。かかるストリップは一般に、まず最初に、所望の螺旋管6の直径よりも僅かな小さな直径まで巻回される必要があろう。ストリップディスペンサ60(図5に示すようなディスペンサ)は、ストリップを導管5内へ下方に送り込む前にこの機能を実行する。次に、導管内張り機械10は、ストリップを上述したように導管5の内壁に押し付ける際に直径を大きくするよう巻回動作を行う。
【0036】
水を含む種々の作動流体を用いることができる。水を用いる場合、使用済みの作動流体(水)を連続クリーニング目的に用いることができる全損システム(total loss system )を採用するのがよい。
【0037】
本発明の第2の実施形態が図5〜図7に示されている。
【0038】
図5に示すパイプ巻回形成機械100は、材料のストリップを形成されるべきパイプの内周部の内側の位置からストリップの先の巻回部に隣接した位置に送ることにより螺旋パイプを形成することができる。分かりやすくするために、図5〜図7にはストリップは示されていないが、これは、第1の実施形態についての図2及び第2の実施形態の図9、図11及び図12にそれぞれ示すストリップ12,212と実質的に同一の経路を辿る。
【0039】
パイプ巻回形成機械100を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管(例えば、劣化した下水道管)内で動作する機械(可動機械)に関するものである。
【0040】
図5を参照すると、パイプ巻回形成機械100は、8つの円周方向に互いに間隔を置いた案内ローラ166,168,176,178,186,188,196,198を支持したフレーム120を有している。これら8つのローラの外面は、ストリップの螺旋経路を提供する。図6に示された機械100の正面側端面図は、これらローラの空間的位置関係を示している。2対の駆動ローラが、形成中の螺旋パイプの周囲の内側に設けられたピンチボックス124内に設けられている。ピンチボックス124は、フレーム120に取り付けられていて、液圧モータ126によって駆動される2対のカウンタ回転ローラを有しており、この液圧モータは、ストリップを、ストリップの隣りの1又は複数の旋回部の張力によって生じる反力に抗してストリップの先の巻回部の近くの位置まで送り進め、それによりストリップの隣り合う縁部が相互に結合するようにする。これは連続方法なので、これにより、ストリップは巻回形成機械100の周りに連続した螺旋パイプの状態に巻かれるようになる。
【0041】
ピンチボックス124は、フレーム120に対するその角度の調節が可能なようにフレーム120に取り付けられている。
【0042】
ローラ166,176,178,186,188,196,198に対する半径方向の調節を行い、したがって種々の直径の巻回パイプに合わせて機械100を動作できるようにするため、フレーム120と上述のローラとの間には、対をなすラジアルアーム116F及びC,117F及びC,118F及びC,119F及びCが設けられている(図5には、アーム117F,117C,117Rだけが示され、図6及び図7は、アーム116F及びR,117F及びR,118F及びR,119F及びRを示している)。フレーム120に対するこれらアームの配置状態は、図5に最も明確に示されている。フレーム120は、4つの組のアーム116F,C及びR、117F,C及びR、118F,C及びR、119F,C及びRを支持している。
【0043】
図5を参照すると、ピボットアーム190F及びCがそれぞれ、ラジアルアーム119F及びCの末端部に連結されている。これらピボットアームの末端部は、ローラ198を支持している。これと同様な構成では、ローラ196の支持体をなすピボットアーム192F及びCがラジアルアーム119F及びCの末端部に連結されている。アームの対119F及びC,192F及びCの回動運動はそれぞれ、アクチュエータ194,195によって制御される。これらアクチュエータにより、ローラ196,198の半径方向位置を制御することができる。上記と実質的に同一構造のピボットアーム及びアクチュエータが、図5に示す他の3つのラジアルアームの対116F及びC,117F及びC,118F及びCの各々の末端部に連結されている。
【0044】
アクチュエータ194,195及び上述の他のピボットアームに連結されている対応関係にあるアクチュエータを伸長させることにより、巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変化させることができる。これらアクチュエータは各々、液圧の作用で作用され、同一の液圧源に連結されている。したがって、これらは、一対の力をこれらのそれぞれのローラに加える。パイプを巻回形成しながら液圧を増大させることにより、パイプの直径を増大させることができる。逆に、液圧を減少させることによりパイプの直径を減少させることができる。
【0045】
この実施形態の変形例では、各アクチュエータへの圧力は、8つのローラ116,168,176,178,186,188,196,198の各々の半径方向位置の制御を可能にするよう個別に可変である。
【0046】
ローラ168,178,188,198の後ろには、機械支持ローラ169,179,189,199がそれぞれ設けられている。これら4つのローラは各々、対応関係にあるローラ168,178,188,198に類似した方法でフレーム120に取り付けられている。例えば、ラジアルアーム117C(図5に示す),117R(図7に示す)は、ピボットアーム170C′,170R(両方とも図5に示す)を支持し、これらピボットアームは、機械支持ローラ179を支持している。
【0047】
機械支持ローラ179,199は、それぞれ補助駆動ユニット140,145によってそれぞれ駆動される(機械支持ローラ169,189は駆動されない)。駆動力はスプロケット及びチェーンによって伝達される(スプロケット146,141が図7に示されている)。これら補助駆動ユニットは、機械を形成中の螺旋パイプの内側の周りに回転させるのを助け、ピンチボックス124内のピンチローラに加わる荷重を減少させる。適当な大きさの液圧モータ126が用いられていれば、機械はピンチボックス124内のピンチローラによって生じる力だけで回転して螺旋経路を辿るので、これらを補助駆動ユニットを用いるかどうかは任意である。
【0048】
機械支持ローラ169,179,189,199の半径方向位置を、巻回形成中の螺旋パイプの直径に合うようにアクチュエータ(例えば、図7に示す197)によって変えることができる。
【0049】
ローラ166,168,169,176,178,179,186,188,189,196,198,199の半径方向位置の調節に加えて、機械100の長手方向軸線に対するこれら軸線の角度もまた、可変である。これら角度は、図6に示すようにプレート156,157,158,159へのこれらローラのそれぞれの取付けにより、ローラ166,168,169、ローラ176,178,179、ローラ186,188,189、ローラ196,198,199の4つのグループの状態で調節できる。これら取付けプレートは各々、一端が枢着され、他端が図7に示すような調節リング150に連結されている。シャフト149の回転により、調節リング150を回転させることができる。上述の4つのグループをなすローラは4つの取付けプレート156,157,158,159にそれぞれ連結されているのでリング150の回転により、これらローラの4つのグループは全て同時に調節される。このように、機械100を、巻回形成中のパイプに関する適当なつる巻角に合わせてセットアップすることができる。
【0050】
上述のように、パイプ巻回形成機械100は、自立形パイプを地上に又は溝内に形成するよう使用可能である。このモードで用いられる場合、ストリップは、例えば図13に示すような相互結合部分を備える必要がある。先の螺旋巻回部の相互結合用輪郭形状は、ストリップを、その隣り合う旋回部の張力により生じる反力に抗してピンチローラによって圧接させることができる表面を提供する。
【0051】
本発明の第3の実施形態が、図8〜図12及び図14〜図21に示されている。図13は、この実施形態に用いられるストリップの輪郭形状212を示している。
【0052】
図8に示すパイプ巻回形成機械200は、図11に最も明確に示されているように(図9も又、参照)、材料のストリップを形成されるべき螺旋パイプの内側の位置からストリップ212の先の巻回部に隣接した位置に送ることにより螺旋パイプを形成することができる。
【0053】
パイプ巻回形成機械200を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管(例えば、劣化した下水道管)内で動作する機械(可動機械)に関するものである。
【0054】
図8を参照すると、パイプ巻回形成機械200は、7つの円周方向に互いに間隔を置いた案内ローラ266,276,278,286,288,296,298を支持したフレーム120を有している。これら7つのローラの外面は、ストリップ212の螺旋経路を提供する。図12に示された機械200の背面側端面図は、これらローラの空間的位置関係を示している。1対の駆動ローラが、形成中の螺旋パイプの周囲の内側に設けられたピンチボックス224内に設けられている(図9参照)。ピンチボックス224は、フレーム220に取り付けられていて、ストリップをその先の巻回部の近くの位置まで送り進める2つのカウンタ回転ローラを有しており、それによりストリップ212の隣り合う縁部が相互に結合するようにする。これは連続方法なので、これにより、ストリップ212は図9に示すように巻回形成機械200の周りに連続した螺旋パイプの状態に巻かれるようになる。円周方向に間隔を置いて設けられたローラ226,276,278,286,288,296,298は、機械200を図9に示すように新しく形成された螺旋パイプの内側に当てた状態で支持する。
【0055】
4つの先導案内ローラ301,302,303,304が、主として機械を内張りされるべき導管内に挿入する際に機械の安定性が得られるようにするために機械200の前部に設けられている。機械200を自立状態で又は溝内に使用する場合、案内ローラ301,302,303,304は不要である。
【0056】
図8に示すように、作動流体ホース251を介して液圧がパイプ巻回形成機械200に及ぼされる。作動流体ホース251は、回転自在な液圧継手252を用いて機械200に連結されている。液圧モータ226は、ギアボックス255を駆動し、このギアボックスは、カウンタ回転駆動シャフト230,231を駆動する。これら駆動シャフトは、内側ピンチローラ227及び外側ピンチローラ228を駆動するようピンチボックス224内のローラに連結されている。
【0057】
ピンチボックス224は、フレーム220に対するその角度を調節できるような仕方でフレーム220に取り付けられている。駆動シャフト230,231は入れ子式であり、これらの端部の各々には、ピンチボックス224の上述の調節を可能にする自在継手が取り付けられている。
【0058】
ローラ266,276,278,286,288,296,298に対する半径方向の調節を行い、したがって種々の直径の巻回パイプに合わせて機械200を動作できるようにするため、フレーム220と上述のローラとの間には、対をなすラジアルアーム216F及びR,217F及びR,118F及びR,119F及びRが設けられている。フレーム220に対するこれらアームの配置状態は、図14に最も明確に示されている。フレーム220は、シャフト221によって接合された前側ハブ215Fと後側ハブ215Rからなる。前側ハブは、4つのアーム216F,217F,218F,219Fを支持している。これらアームは、ハブ255Fから液圧の作用で駆動されるピストンロッドの形態をしている。後側ハブ215Rは、図14に示すように前側ハブと実質的に同一の構造のものである。
【0059】
前側ボス260F,270F,280F,290Fがそれぞれ、ラジアルアーム216F,217F,218F,219Fの末端部に連結されている(図10参照)。ボス260F,260Rは、図14の示すようにローラ266を支持している。残りのボスは、ロッカーアーム272F及びR,282F及びR,292F及びRを支持している。これらロッカーアームは、図10に示すようにそれぞれのボスに回動自在に取り付けられている(ボス270F及びRが、この斜視図にはっきりと見える)。ローラ276,278,286,88,296,298が、図10に示すようにそれぞれのロッカーアームによって回転自在に支持されている。回動支持体274F及びR,284F及びR,294F及びRにより、これらそれぞれのロッカーアームを回動させることができ、したがって、ローラがある程度の自由度を有するようにすることができ、それにより、ローラが図12に示すように形成中のパイプと接触したままになることができる。
【0060】
ローラ266,276,278,286,288,296,298は好ましくは、巻回されるべきストリップ212の幅とほぼ等しい幅の同一軸線上のローラのグループに分割されている。
【0061】
図15を参照すると、前側ハブ215Fは、後側ハブ215Rに対して角度をなしていることが分かる。このために、ローラ266,276,278,286,296,298は、シリンダ221に対して角度をなしている。使用にあたり、この角度は、機械200が正確な螺旋経路を辿って、所与のストリップ幅及びパイプ直径により得られる螺旋に一致するように設定される。
【0062】
図17を参照すると、ラジアルアーム216,217,218,219は全て、それぞれのラック240を介してピニオン241に連結されている。このラックとピニオンによる連結方式により、ピニオンに対する各ラジアルアームの伸長量が等しくなる。さらに、この構成は、互いに反対側に位置したハブ215F,215Rに設けられているラック240がこれらのピニオン241の互いに反対側の側部に係合する点を除き、前側ハブ215Fと後側ハブ215Rの双方につき同一である。ハブ215F,215Rが図14、図15及び図16に示すように互いに向かうよう傾斜していることに加えてラックとこれら対応関係にあるピストンが離隔していることにより、ラジアルアーム部品216F及びR,217F及びR,218F及びR,219F及びRを伸長させると、前側及び後側ボス260F及びR,270F及びR,280F及びR,290F及びRの相互収斂が生じる。対応関係にあるピニオン241F,241Rは、図18に示すようにシャフト225によって互いに機械的に連結されている。これにより、8つのラジアルアーム216F及びR,217F及びR,218F及びR,219F及びRは全てが一斉に動き、任意の一時点において、これらの対応関係にあるピニオン241から全てが同一距離変位している。
【0063】
アームは、液圧により外方に駆動され、ラック40を駆動するピニオン41の回転により内方に引かれる。ピニオン41は、図18に示すようにコイルばね222の一端に連結されたシャフト225によって互いに連結されている。コイルばね222の他端部は、シリンダ221に固定されている。フレーム220の組立て中、コイルばね222に予備張力を加えて、液圧が供給されない場合、ラジアルアームがばねの張力によって引っ込められるようにする。
【0064】
前側ハブ215Fと後側ハブ215Rのずれを、図18に示すようにシリンダ継手223のところの回転により変えることができる。種々の幅のストリップ輪郭形状について種々の角度が必要となろう。角度を特定のストリップ幅についていったん設定すると、パイプ巻回形成機械200を、或る範囲の直径のパイプについて用いることができる。ラジアルアームが一斉に動くと、機械200の長手方向軸線に対するローラ226,276,278,286,288,296,298の角度は、上述し図14、図15及び図16に示す幾何学的形状により、巻回形成中のパイプのつる巻角に一致するよう変化する。これは、ユーザの介在をまったく必要としないで自動的に生じる。
【0065】
上述したように、パイプ巻回形成機械200は、自立形パイプを地上又は溝内に形成するよう使用可能である。このモードで用いられる場合、ストリップは、相互結合部分を備えなければならない。先の螺旋巻回部の相互結合用輪郭形状は、ストリップを、ストリップ212(図11及び図12に示すように)の隣り合う旋回部の張力により生じる反力に抗してピンチローラによって圧接させることができる表面を提供する。
【0066】
本発明を理解しやすくするために本発明を好ましい実施形態及び好ましい方法を用いて説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の設計変更例を想到できることは明らかである。したがって、本発明は、かかる全ての設計変更例をその範囲に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のパイプ巻回形成機械の第1の実施形態の斜視図である。
【図2】 図1のパイプ巻回形成機械の正面図である。
【図3】 図1のパイプ巻回形成機械が導管を内張りしている状態で地下の導管を示す概略切除図である。
【図4】 ストリップをリールから予備曲げローラを通って本発明のパイプ巻回形成機械に小出ししている状態を示す略図である。
【図5】 本発明のパイプ巻回形成機械の第2の実施形態を前から見た斜視図である。
【図6】 図5の機械の正面側端面図である。
【図7】 図5の機械の背面側端面図である。
【図8】 本発明のパイプ巻回形成機械の第3の実施形態を前から見た斜視図である。
【図9】 機械が使用中であって、ストリップが機械の中に導入されている状態を示す点を除き図8と同一の斜視図である。
【図10】 図8の機械の背面側斜視図である。
【図11】 部分的に巻回されたストリップ材料とともに図8の機械を示す部分正面側斜視図である。
【図12】 図8の機械の背面側端面図である。
【図13】 互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状のリブと溝から成る手段を有する部分巻回ストリップの斜視図である。
【図14】 フレーム及び単一のローラを含む図8の機械の一部の組立部品の背面側斜視図である。
【図15】 図14の組立部品の側面図である。
【図16】 図14の組立部品の端面図である。
【図17】 図8の機械の第2の組立部品の端面図である。
【図18】 図8の機械の別の組立部品を示す図である。
【図19】 図8の組立部品の斜視図である。
【図20】 内張りされるべき導管の内側に配置された図8の機械の端面図である。
【図21】 内張りされるべき導管の内側に配置された図8の機械の端面図である。
Claims (19)
- ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する方法であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記方法は、ストリップを巻回形成中のパイプの軸線に対して実質的に軸方向に送る工程と、ストリップを前記螺旋経路の内側に設けられた少なくとも1対の駆動ローラ相互間に送り込む工程と、
ストリップが螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成するよう配置された複数の円周方向に間隔を置いた案内ローラの外部にストリップを送り進める工程と、
送り進められたストリップに作用する力及びストリップの隣り合う旋回部の張力によってもたらされる反力だけを利用してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する工程と、を有することを特徴とする方法。 - 案内ローラの半径方向位置をストリップの巻回中に調節し、それにより巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変えることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 案内ローラの半径方向位置を一斉に調節することを特徴とする請求項2記載の方法。
- 巻回形成されたパイプの長手方向軸線に対する案内ローラの軸線の角度を巻回中に調節し、それにより螺旋経路のつる巻角を変化させることを特徴とする請求項2又は3記載の方法。
- 半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項4記載の方法。
- ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも3つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、
前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップを前記案内ローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段とを更に有し、前記ストリップ送り進めローラ手段には、全体が螺旋経路の内側に配置されており、巻回形成中のパイプの外周部に当接してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する支持手段が設けられていないことを特徴とする機械。 - フレームは、案内ローラの半径方向位置を調節する第1の調節手段を有していることを特徴とする請求項6記載の機械。
- フレームは、案内ローラの軸線の角度を機械の長手方向軸線に対して調節する第2の調節手段を更に有していることを特徴とする請求項7記載の機械。
- 第1の調節手段は、各ローラに実質的に等しい力を及ぼすように構成された流体圧力アクチュエータから成ることを特徴とする請求項7又は8記載の機械。
- 前記流体に圧力アクチュエータは、各ローラに及ぼす力が個別に制御されるように構成されていることを特徴とする請求項7又は8記載の機械。
- フレームは、案内ローラの半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方を機械の長手方向軸線に対して調節する調節手段を更に有していることを特徴とする請求項6記載の機械。
- 調節手段は、案内ローラの半径方向位置及び前記角度を一斉に調節するよう構成されていることを特徴とする請求項11記載の機械。
- 半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項12記載の機械。
- 前記調節手段は、第1及び第2の組をなす長手方向に間隔を置いて設けられた外方へ突出する流体圧力作動式アームを有し、案内ローラは各々、各前記組から1つずつ前記アームのうち2つによってその両端が回転自在に支持され、各前記組のアームは、一斉に伸長するよう互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項13記載の機械。
- ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも3つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、
前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップを前記案内ローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段と、案内ローラの半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方を前記機械の長手方向軸線に対して調節する調節手段とを更に有していることを特徴とする機械。 - 調節手段は、案内ローラの半径方向位置及び前記角度を一斉に調節するよう構成されていることを特徴とする請求項15記載の機械。
- 半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項16記載の機械。
- 前記調節手段は、第1及び第2の組をなす長手方向に間隔を置いて設けられた外方へ突出する流体圧力作動式アームを有し、案内ローラは各々、各前記組から1つずつ前記アームのうち2つによってその両端が回転自在に支持され、各前記組のアームは、一斉に伸長するよう互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項16記載の機械。
- 前記機械は、自動推進式であり、前記フレームは、巻回形成中のパイプの軸線と一致した軸線の回りに回転し、パイプが巻回形成されているときに軸方向に前進することを特徴とする請求項6〜18のうち何れか一に記載の機械。
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