JP5275921B2 - 製管装置 - Google Patents

Description

この発明は、老朽化した下水道管、上水道管、農業用水管、ガス管などの既設管を更生する更生管を帯状部材から製管する更生管の製管装置及び製管装置を用いた更生管の製管方法に関する。

農業用水管、下水道管、上水道管などの既設管においては、ひび割れや腐食などにより既設管が老朽化した際の対策として、既設管の内周面を合成樹脂などにてライニングすることによって既設管を更生することが実施されている。

このような既設管の内周面をライニング施工する方法として、両側縁部に接合部が形成された長尺の帯状部材を既設管内において螺旋状に巻回し、ライニング用の管状体を製管して更生管とする方法が知られている。

例えば、特許文献１、２等に記載されているように、帯状部材を巻き重ねたドラムを地上に設置し、既設管内に製管装置を配置して、ドラムから帯状部材を既設管内の製管装置に連続的に供給する。そして、製管装置を既設管の軸心回りに回転させて互いに隣接した帯状部材の接合部同士を接合して更生管を製管し、製管されている更生管に新たに帯状部材を供給して更生管が既設管の軸心方向に付加形成されていく。

この種の既設管の更生に用いられる製管装置は、図１６に示すように、複数個の案内ローラ３が軸支されて環状に形成された成形フレーム２と、帯状部材１００の両側縁部の接合部同士を接合するための接合機構部４を備えている。

接合機構部４は、図１７に示すように、内面ローラ４２と外面ローラ４３とが組になったピンチローラ４１を備え、箱体４４内に納められた歯車機構４０を介して油圧モータにより回転させている。内面ローラ４２及び外面ローラ４３の各回転軸は、ともに管軸方向に配置され、箱体４４に回転自在に軸支されている。

製管装置１０により更生管１３０を製管するとき、接合機構部４の外面ローラ４３が既設管２００の内壁に近接して周回移動する。このとき、形成する更生管１３０が、既設管２００の内壁より余裕空間を設けて管内の中心に形成される場合には、接合機構部４が内壁に接触せずに施工することができる。しかし、既設管２００に対して更生管１３０の断面損失が大きくなるのは好ましくなく、既設管２００の管径に可能な限り近づけて更生管１３０を形成し、図１６に示すように、更生管１３０を既設管２００の断面いっぱいの寸法として形成している。

そうすると、更生管１３０の製管工程において、接合機構部４が既設管２００の内壁に接触する場合が考えられる。特に、接合機構部４が周回して既設管２００の内壁を下方へ移動したときには、その自重によって、外面ローラ４３等が既設管２００に接触することは避けられなくなる。また、既設管２００の内部に、堆積した土砂や石などの障害物２０３や、老朽化によって生じた凹凸部等があると、接合機構部４の外面ローラ４３が障害物２０３等に乗り上げるなどして傾きを生じ、既設管２００の内壁に接触しやすくなってしまう。

外面ローラ４３は製管装置１０の回転と逆位相の回転をすることから、このような場合には、外面ローラ４３が損傷を受けるだけでなく、製管装置１０の円滑な回転を阻害する要因ともなってしまう。

そこで、接合機構部４の外面ローラ４３が既設管２００の内壁に接触するのを防止して、装置１０自体を円滑に送るために、接合機構部４に送りローラ４６を設けたり、スペーサローラ４７を設けたりして、製管装置１０の回転方向と同一方向に回転駆動させるという構成も提案されている。送りローラ４６は、接合機構部４の外面ローラ４３を保護するとともに、既設管２００の内壁に接触して、その回転による反作用を受けて装置に回転力を付与し、円滑な製管を可能にしている。

特許第３０３５４７１号公報 特開平９−３２９６８号公報

しかしながら、接合機構部４において外面ローラ４３が前記のように外側に露出した構造であると、例えば、既設管２００の内壁に生じた亀裂や段差部分に送りローラ４６が嵌り込んでしまうなどすると、接合機構部４が傾き、外面ローラ４３も傾いて、管軸との平行な状態を維持できなくなる。そして、外面ローラ４３が既設管２００内の障害物２０３に接触して傾いたり凹凸に引っ掛かったりしてしまうと、円滑に回転することができなくなり、スムーズに製管作業を進めることができないおそれがある。また、既設管２００に外面ローラ４３が接触して作業を進められない場合には、引っ掛かった外面ローラ４３を引き抜こうとしたり障害物等を回避させようとしたりして、外面ローラ４３に無理な力を加えてしまうことも考えられる。

また、図１７に示すように、送りローラ４６やスペーサローラ４７が既設管２００の内壁に当接しつつ回転し、外面ローラ４３が既設管２００に接しない状態であると、外面ローラ４３に作用する荷重を、送りローラ４６及びスペーサローラ４７と既設管２００との接点部分における支点反力により受けることとなる。そうすると、外面ローラ４３には大きな曲げモーメントがかかるため、破断しやすくなってしまうと考えられる。

このように、外面ローラ４３が破損してしまうと、当然、外面ローラ４３を新規なものに交換しなければならず、その作業手間とコストがかかるという不都合を生じる。そこで、曲げモーメントが外面ローラ４３に作用しても破壊されないように、外面ローラ４３の許容耐力を高めるべく、回転軸の寸法を大きくすることも考えられる。しかし、図１７からわかるように、既設管２００に対する断面欠損を最小限に抑える配置形態とされた外面ローラ４３において、現行寸法の変更を可能にする十分なスペースを接合機構部４、特に内面ローラ４２と既設管２００の間に確保することは困難である。

本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、過大な負荷のかかる接合機構部の外面ローラ周辺における剛性を高めるとともに既設管の内周面の凹凸や障害物等との接触を回避するように外面ローラを保護して、円滑な回転を促進し、作業効率を高めて精度よく製管することを可能にする製管装置を提供するものである。

上記した目的を達成するため、本発明に係る製管装置は、幅方向の両側縁部に接合部が形成された長尺の帯状部材を連続的に供給し、この帯状部材を螺旋状に巻回し、巻回により隣接した帯状部材の接合部同士を互いに接合して管状に形成するとともに、さらに帯状部材を供給して更生管を付加形成する。既設管の内側に設置される成形フレームには、回転自在に軸支されて更生管の内面に当接する複数の案内ローラと、巻回された帯状部材の接合部に対して供給された帯状部材の接合部を接合させる接合機構部とが設けられている。また、接合機構部は、歯車機構を納めた箱体に、帯状部材を内側と外側とから挟み込む内面ローラ及び外面ローラが片持ち状に軸支されるとともに、既設管の内壁に接触して回転する送りローラが外面ローラと同軸上に設けられており、外面ローラの側部近傍には剛性を有する外装フレームが配設されていることを特徴としている。

このような構成の製管装置により、外面ローラは外装フレームによって保護されるとともに補剛されて、既設管内に堆積物や亀裂、凹凸部等が存在しても破損するのを防ぐことができる。

また、前記外面ローラの外装フレームは、外面ローラの軸方向と平行に設けられた枠体であり、基端部が接合機構部の箱体に結合されて形成されている。

このような構成により、外面ローラが既設管の内壁を周回移動していく際に、既設管の内壁の堆積物等を外面ローラに接触しないように排除することができ、外面ローラに過大な負荷が作用するのを回避することができる。また、外面ローラを補剛する作用もなすので、破損を防止することができる。

また、前記外装フレームの他端部には、既設管の内壁に沿って回転可能な回転ローラが軸支され、この回転ローラの軸心が外面ローラの軸心よりも既設管の内壁寄りに設けられていることが好ましい。

このように回転ローラを設けることにより、送りローラと回転ローラとが既設管の内壁に接触しつつ回転し、外面ローラと既設管の内壁との間隔を一定に保った状態で帯状部材を接合することが可能となる。また、既設管に障害物や凹凸部等があっても、外面ローラに過大な曲げモーメントを作用させることなく、安定的に保持することができる。

さらに、前記外装フレームには既設管の内壁と非接触状態で設けられて外装フレームの傾斜時に既設管の内壁に接触する補助ローラが備えられてもよい。また、かかる補助ローラは、外装フレームの側面の複数箇所に設けられていることが好ましい。

このように補助ローラを備えることで、送りローラや回転ローラが既設管の内壁に形成された凹凸部等に嵌り込んだり乗り上げたりするような場合にも、外面ローラを既設管の内壁に接触させないように補助ローラが支持するものとなり、外面ローラの損傷を防ぐことができる。

上述のように構成される本発明の製管装置によれば、長期の使用により堆積物や亀裂等の凹凸部を有する既設管に用いる場合にも、過大な負荷のかかる接合機構部の外面ローラ及びその周辺機構部における剛性を高め、既設管の内壁状況にかかわらず、効率よく更生管の製管作業を進めることが可能である。そして、外面ローラは、既設管の内壁との接触が回避され、また堆積物等から外面ローラを保護して、円滑に回転することが可能な構造とされている。これにより、外面ローラの交換や修理等の手間をなくし、交換にかかる費用も削減して、精度よく製管することが可能となる。

本実施形態に係る製管装置を用いた既設管の更生工法の一例を示す説明図である。 本実施形態において更生管を形成する帯状部材の一例を示す断面図である。 図２の帯状部材と、隣接して供給された帯状部材とを相互に接合する様子を示す説明図である。 前記帯状部材同士を接合した状態を示す説明図である。 本発明に係る製管装置の一例を示す正面図である。 実施例に係る製管装置の成形フレームを構成するリンク体を示し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図である。 実施例１に係る製管装置の接合機構部を示す側面図である。 前記接合機構部のピンチローラを示す側面図である。 図７に示す接合機構部における外面ローラ等の機構部分を抜き出して示した斜視図である。 図９に示した外装フレームの変形例を示す斜視図である。 図１０における矢符Ａ方向から見た接合機構部の正面図である。 実施例２に係る製管装置において、外面ローラの周辺機構部を示す平面図である。 図１２における矢符Ｂ方向から見た接合機構部の正面図である。 実施例２の外面ローラの周辺機構部の他の例を示す平面図である。 図１５（ａ）は、帯状部材の他の例を示す断面図であり、図１５（ｂ）は接合部の部分斜視図である。 従来の製管装置の一例を示す斜視図である。 前記製管装置における接合機構部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る製管装置を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。

以下、本発明に係る製管装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の製管装置を用いた既設管の更生工法の一例を示す説明図である。

図１に示すように、製管装置１は、既設管２００内に連続的に供給される長尺の帯状部材１００を、螺旋状に巻回させて更生管１３０に製管していく装置である。また、製管装置１は、形成した更生管１３０に対して、続けて長尺の帯状部材１００を供給して、更生管１３０を付加形成する。

ここで、本発明において更生管１３０を形成するのに用いる帯状部材１００の一実施形態について説明する。

図２は、更生管を形成する帯状部材の一例を示す断面図、図３は、図２の帯状部材と、隣接して供給された帯状部材とを相互に接合する様子を示す説明図、図４は、帯状部材同士を接合した状態を示す説明図である。

図２に例示する帯状部材１００は、例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂系材料を用いて押出成形され、可撓性を有する長尺帯状に形成されている。帯状部材１００の両側縁部には、互いに嵌め合わされて係合しうる接合凸部１０１と接合凹部１０２とが長手方向に沿ってそれぞれ形成されている。

接合凸部１０１は、支柱部１０４と先端の断面略円形状の嵌入部１０５を備えている。また、接合凹部１０２は、接合凸部１０１の反対側の側縁部に形成され、断面略円形状に形成された被嵌入部１０６と、この被嵌入部１０６の外側（図２における上方側）に形成されたフランジ部１０７を備えている。接合凸部１０１の近傍には、帯状部材１００，１００同士を接合したときに滑りを防止し、互いを密着させるエラストマー等の帯状の軟質弾性体があらかじめ配設されていてもよい。

帯状部材１００の接合凸部１０１と接合凹部１０２との間には、複数条のリブ１０３…１０３が長手方向に沿って立設されている。これらのリブ１０３…１０３の先端部は、断面略Ｔ字状に形成されて、接合凹部１０２のフランジ部１０７と同様のフランジを備えた構成となっている。

また、かかる帯状部材１００は、接合凹部１０２の外縁側に、斜め方向に屈折させて延設された傾斜片１０８を有している。この傾斜片１０８の先端部は、接合凹部１０２が、隣接する帯状部材１００の接合凸部１０１に嵌め合わされたとき、この接合凸部１０１の側部に形成されたリブ１０３の略Ｔ字状の先端部に係止しうるように構成されている。

このような構造で形成された帯状部材１００は、後述する製管装置１により螺旋状に巻回される。そして、かかる巻回過程において、図３に示すように、互いに隣接する２つの帯状部材１００，１００のうち、一方の帯状部材１００の接合凹部１０２に、他方の帯状部材１００の接合凸部１０１が、内側（既に巻回されている帯状部材１００の内側）から嵌め込まれる。また、帯状部材１００の傾斜片１０８は押圧され、隣接する帯状部材１００のリブ１０３の先端部に嵌め込まれる。これにより、図４に示すように、互いに隣接する帯状部材１００，１００同士が相互に接合される。また、帯状部材１００、１００は、接合凸部１０１と接合凹部１０２との接合と、傾斜片１０８の接合とによって接合強度が高められ、形成する更生管１３０の止水性も高められている。帯状部材１００は、図１に示すように、巻取ドラム９１に巻き取られて、この巻取ドラム９１から繰り出されるように施行現場に用意される。

次に、実施例１に係る製管装置について図面を参照しつつ説明する。図５は、製管装置の一例を示す正面図であり、図６は製管装置の成形フレームを構成するリンク体を示し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図である。

製管装置１は、帯状部材１００を螺旋状に案内する成形フレーム２と、成形フレーム２に回転自在に設けられた複数個の案内ローラ３と、成形フレーム２に取り付けられて、隣接する帯状部材１００を互いに接合する接合機構部４とを備えている。

例示する成形フレーム２は、図５に示すように複数個のリンク体２１を備え、各リンク体２１に案内ローラ３が回転自在に設けられている。図６（ａ）に示すように、成形フレーム２は、一組のリンクフレーム２２、２３が連結軸２４を介して回動自在に連結されて一つのリンク体２１を構成し、複数個のリンク体２１…２１が相互に連結されて略環状をなすように形成されている。

図６（ｂ）に示すように、各リンク体２１を構成するリンクフレーム２２、２３は、対向する一対のリンクプレート２２１，２３１と、これらの対向する一対のリンクプレート２２１，２３１の一端部間に架設された連結プレート２２２，２３２とからコ字状に形成したものである。そして、リンクフレーム２２における一対のリンクプレート２２１，２２１の各他端部に、リンクフレーム２３における一対のリンクプレート２３１，２３１の各他端部をそれぞれ重ね合わせ、連結軸２４を介して回転自在に連結することにより、リンク体２１が形成されている。

また、隣接するリンク体２１，２１は、リンクフレーム２２，２３の連結プレート２２２，２３２及びリンクフレーム２２，２３の連結プレート２２２，２３２を適宜突き合わせ、ボルトナット等を介して着脱自在に連結されている。

このような各リンク体２１は、成形フレーム２を直線状に形成するために特定の隣接する一対のリンク体２１，２１間が着脱できるならば、残りの連結プレート２２２，２３２については、溶接などによって着脱不能に固定されていてもよい。

リンクフレーム２２の一対のリンクプレート２２１、２２１の各他端部には、回動規制片２６が設けられている。また、リンクフレーム２３の一対のリンクプレート２３１、２３１の各他端部には、回動規制片２６に対応する切欠部２７が設けられている。切欠部２７は、連結軸２４の回転中心を中心とする設定半径上の一定範囲にわたって形成されている。これにより、リンクフレーム２２、２３の相互の回転動作を、回動規制片２６と切欠部２７とが当接するまでの角度範囲に規制し、リンク体２１が内方或いは外方へ屈曲することを防止している。

案内ローラ３は、各リンク体２１の連結軸２４にそれぞれ回転自在に設けられている。ここで、案内ローラ３は、合成樹脂製または金属製であり、軸受２５を介して連結軸２４回りに回転自在に支持され、帯状部材１００の平坦な内面、すなわち、更生管１３０の内周面に接触する。

また、案内ローラ３は、既設管２００内において、接合機構部４によって互いに接合された隣接する帯状部材１００，１００から製管された更生管１３０の内周面に接触して周回移動しつつ製管装置１を既設管２００の軸心方向に移動させるために、更生管１３０を構成する帯状部材１００に対し直角となるように配置されている。この案内ローラ３を更生管１３０を構成する帯状部材１００に対し直角となるように配置するには、例えば、成形フレーム２の、接合機構部４に隣接する一対のリンク体２１，２１同士の連結部において、一方のリンク体２１を他方のリンク体２１に対して管軸方向に移動させ、移動させた状態でそれぞれ接合機構部４に固定すればよい。

図７は、製管装置の接合機構部を示す側面図であり、図８は、接合機構部のピンチローラを示す側面図である。なお、図７及び図８では、接合機構部が既設管の下方（管底部）に移動した状態を示している。

接合機構部４は、図示しない歯車機構を納めた箱体４４に、帯状部材１００を内側と外側とから挟み込むピンチローラ４１が軸支され、箱体４４の外側面には、既設管２００の内壁に接触して回転する送りローラ４６が設けられている。

ピンチローラ４１は、内面ローラ４２及び外面ローラ４３を対として備え、帯状部材１００を内側と外側とから挟み込む。また、接合機構部４には油圧モータ４５が備えられ、成形フレーム２におけるリンク体２１のリンクフレーム２３に固定された箱体４４内の歯車機構を介してピンチローラ４１を回転させる。油圧モータ４５は、図１に示したように、油圧ユニット９３から圧油ホースを介して供給される圧油によって駆動され、発電機９２から供給される電力によって油圧ユニット９３が駆動されている。

内面ローラ４２及び外面ローラ４３は、箱体４４の側面に片持ち状に軸支されている。すなわち、内面ローラ４２の回転軸及び外面ローラ４３の回転軸は、更生管１３０のリード角に対して軸線方向が直交するように配置され、箱体４４に回転自在に支持されている。油圧モータ４５が回転駆動すると、その出力軸、内面ローラ４２の回転軸、及び外面ローラ４３の回転軸にそれぞれ固定されて互いに噛み合った歯車機構を介し、内面ローラ４２及び外面ローラ４３が互いに逆方向に回転し、内面ローラ４２及び外面ローラ４３の間に帯状部材１００を挟み込んで送り出す仕組みとなっている。

内面ローラ４２は、帯状部材１００の幅寸法の２倍以上の長さを有して鋼材等によって円筒状に形成されている。また、先行する帯状部材１００と、後続する帯状部材１００とが接合された平滑な内周面に、この内面ローラ４２の外周面が接触して回転するように外径が設定されている。

外面ローラ４３は、先行する帯状部材１００と、後続する帯状部材１００とが互いに隣接した接合箇所に接するように配置され、既設管２００の内壁の内側軌道を周回移動する。外面ローラ４３には、帯状部材１００のリブ１０３…１０３間に配置される複数の円盤状のローラ４３１…４３１が、円柱状の軸部４３２周りに設けられている。ローラ４３１は、隣り合うリブ１０３、１０３間に挿入可能な幅で形成されている。また、外面ローラ４３の外周面（ローラ４３１の外径）と内面ローラ４２の外周面との間に、帯状部材１００の基板１０１の厚みに相当する間隔を有するように外径寸法が設定されている。

また、帯状部材１００は、図８に示す例では、補強材１１０が装着されている。補強材１１０は、長手方向に連続した帯板状の鋼板を断面略Ｗ字状に折曲形成したものであり、帯状部材１００の隣り合うリブ１０３、１０３間に装着されて、形成する更生管１３０の強度を高める。この場合、外面ローラ４３における複数個のローラ４３１のうち、補強材１１０の装着されたリブ１０３、１０３間に対応するローラ４３１には、帯状部材１００の補強材１１０の凸部に嵌り合う溝部４３３が凹設されているとよい。

このような外面ローラ４３は、各帯状部材１００の各リブ１０３の先端部が軸部４３２の外周面に接しつつ回転する。外面ローラ４３の外周面にはローレット加工が施されていることが好ましく、例示の形態では、軸部４３２の外周面にローレット加工が施され、帯状部材１００（リブ１０３の先端部）に対して滑ることなく回転するようになっている。

図９は、図７に示す接合機構部４における外面ローラ４３等の機構部分を抜き出して示した斜視図である。

接合機構部４には、既設管２００の内壁に接触して回転する送りローラ４６が設けられている。送りローラ４６は、箱体４４に軸支された外面ローラ４３と同軸上に設けられ、外面ローラ４３の外径よりも大径に形成されている。

さらに、箱体４４の内部において、外面ローラ４３の回転軸には、外面ローラ４３の外径よりも大径のスペーサローラ４７が設けられている。送りローラ４６及びスペーサローラ４７は、外周面が既設管２００の内壁に接触して回転することにより、その反作用によって既設管２００の内壁を接合機構部４が周回移動することとなる。よって、接合機構部４が駆動するとき、製管装置１は更生管１３０の軸心を中心として公転するように構成されている。

かかる製管装置１には、外面ローラ４３の側部近傍を取り囲むように、剛性を有する外装フレーム５が配設されている。

外装フレーム５は、外面ローラ４３の軸方向と平行に設けられ、鋼材製の矩形状の枠体で構成されている。例示の形態では、外装フレーム５は、外面ローラ４３における帯状部材１００の送り出し方向の前後両側にそれぞれ配置される略板状の前後フレーム５１、５１と、外面ローラ４３の自由端部を取り囲むように配置される端部フレーム５２とを備える。

前後フレーム５１、５１は、一端部がそれぞれ接合機構部４の箱体４４に結合されて一体とされている。前後フレーム５１、５１の他端部は、外面ローラ４３の軸心方向に屈曲し、外面ローラ４３の自由端部を受ける軸受け凹部５３を形成している。軸受け凹部５３は、外面ローラ４３の軸部４３２の外形状に沿う略円弧状の凹溝として形成されている。

端部フレーム５２は、前後フレーム５１、５１の他端部の外側に一体に連結されており、上面視略コ字状に形成され、外面ローラ４３の軸心方向に直交する端面５２１を備えている。端面５２１には後述する回転ローラ５４が設けられている。外装フレーム５は、これらの前後フレーム５１、５１及び端部フレーム５２によって剛性を保持し、接合機構部４の箱体４４に取り付けられている。これにより、外装フレーム５は、外面ローラ４３を補剛する作用をなしている。

また、外装フレーム５は、図７及び図９に示されるように、既設管２００の内壁に対向する辺縁部（内面ローラ４２との対向辺縁部の反対側）５ａが、面取りされている。この外装フレーム５の辺縁部５ａは、外面ローラ４３が既設管２００の内壁の内側を周回移動するのに対応して、内壁形状に近似的に沿う方向に傾斜させて面取りされている。面取りする辺縁部５ａは、外装フレーム５において、帯状部材１００の送り出し方向の前後フレーム５１、５１と、端部フレーム５２に連続して施されていることが好ましい。

さらに、この外装フレーム５の他端部に一体に連結された端部フレーム５２には、既設管２００の内壁に沿って回転可能な回転ローラ５４が端面５２１に軸支されている。この回転ローラ５４の軸心は、外面ローラ４３の軸心よりも、その既設管２００の内壁寄りに設けられている。

回転ローラ５４は、内面ローラ４２及び外面ローラ４３に挟み込まれる帯状部材１００に接触しない範囲の空間部に設けられる。すなわち、図８に示すように、回転ローラ５４は、既設管２００の内壁（底面）と、帯状部材１００のリブ１０３先端との間の空間にあって、既設管２００の内壁に接触し、かつ帯状部材１００には干渉せずに納まる範囲で外径が規定されて備えられている。この場合、回転ローラ５４の回転軸は、外面ローラ４３の回転軸よりも、既設管２００の内壁寄り（成形フレーム２の外側寄り）に設定される。

これにより、外面ローラ４３は、箱体４４に軸支された状態で送りローラ４６、スペーサローラ４７及び回転ローラ５４の３箇所において既設管２００の内壁に支持され、安定的に回転することが可能となる。

なお、接合機構部４の箱体４４に対して、外装フレーム５はボルトナット等の適宜の止着具により着脱自在に連結されても、また、溶接等によって一体に結合されていてもよく、着脱の必要に応じて固定方法が選択される。接合機構部４の箱体４４には、リンク体２１に連結される連結部４４１、４４１が設けられている。

次に、このように構成された製管装置１を用いて既設管２００を更生する施工手順について説明する。

既設管２００には所定スパンごとにマンホール２０１、２０２が設けられており、これらのマンホール２０１，２０２を利用して既設管２００内に更生管１３０を製管していく。更生管１３０の製管は、既設管２００の発進側マンホール２０１から到達側マンホール２０２に向けて行う。

施工前の準備として、更生管１３０の製管には、図１に示した帯状部材１００を巻き重ねた回転台付きの巻取ドラム９１、発電機９２、油圧ユニット９３などを用意する。巻取ドラム９１は、発進側マンホール２０１側の地上に設置し、発電機９２は到達側マンホール２０２側の地上に設置する。また、製管装置１および油圧ユニット９３は、発進側マンホール２０１を通して更生対象となる既設管２００内の上流側端部に搬入して設置する。その際、製管装置１は、案内ローラ３を設けた成形フレーム２、接合機構部４等を分解して搬入し、その後組み立てる。油圧ユニット９３からの圧油ホースは製管装置１の接合機構部４の油圧モータ４５に接続する。

なお、成形フレーム２については、隣接する一対のリンク体２１，２１の連結部の連結を外し、複数個のリンク体２１を１本の列にして搬入し、再び隣接する一対のリンク体２１，２１の連結部を連結して略環状に形成することが好ましい。また、製管装置１は、製管する更生管１３０の管径に合わせて、成形フレーム２の周長（リンク体２１の数）を調整しておく。製管装置１は、更生する既設管２００の内径および使用する帯状部材１００の幅に対応する螺旋ピッチとなるように調整しておく。

このような準備作業が完了すれば、地上に配置した巻取ドラム９１の内周側から帯状部材１００を引き出して発進側マンホール２０１を経て既設管２００内に引き込み、製管装置１における接合機構部４のピンチローラ４１に挿通し、成形フレーム２に設けた案内ローラ３の外側に送り出す。

次いで、案内ローラ３の外側に送り出された帯状部材１００を既設管２００の内壁との間に挟み込んだ状態で製管装置１を既設管２００の軸心回りに回転させ、帯状部材１００を成形フレーム２の周囲に数回（１〜３回）巻き回し、開始用更生管を製管する。この際、製管装置１、すなわち、接合機構部４が周回移動することにより、先行する螺旋状の帯状部材１００の接合凹部１０２に、後続する螺旋状の帯状部材１００の接合凸部１０１を内周側から嵌入するとともに、互いに隣接した帯状部材１００、１００の傾斜片１０８と、リブ１０３の略Ｔ字状の先端部とを係止させて、隣接する螺旋状の帯状部材１００、１００を互いに接合する。

開始用更生管の製管が完了した後に、製管装置１の接合機構部４を駆動する。これにより、接合機構部４の油圧モータ４５が回転駆動してピンチローラ４１を回転させ、製管ローラ４２および駆動ローラ４３は帯状部材１００を挟み込んで送り出す。また、接合機構部４は、帯状部材１００に沿って、相対的にその送り出し方向とは逆方向に周回移動（公転）する。

この際、ピンチローラ４１の回転によって周回移動する成形フレーム２、案内ローラ３に案内されて開始用更生管に隣接するように相対的に送り込まれた帯状部材１００は、図２〜４に示したように、接合凸部１０１を開始用更生管の帯状部材１００の接合凹部１０２に内周側から嵌入させるとともに、リブ１０３と傾斜片１０８とを係合させて、隣接する螺旋状の帯状部材１００，１００を互いに接合して更生管１３０を製管する。

接合機構部４のピンチローラ４１は、先行する螺旋状の帯状部材１００に後続する螺旋状の帯状部材１００を接合して更生管１３０を製管しつつ既設管２００の内壁に沿って周回移動していく。これにより、製管装置１は、帯状部材１００を更生管１３０に製管し、その際、周方向に移動（公転）するとともに、到達側マンホール２０２に向けて既設管２００の軸心に移動する。

このとき、図７に示したように、ピンチローラ４１の外面ローラ４３は、既設管２００の内壁との間隔を一定に保った状態で周回移動する。すなわち、既設管２００の内壁を、箱体４４に軸支された送りローラ４６及びスペーサローラ４７が接触しつつ移動するとともに、その反対側の端部を回転ローラ５４が既設管２００の内壁に接触しつつ移動する。回転ローラ５４は、箱体４４に結合された外装フレーム５を介して外面ローラ４３を安定的に支承している。

このため、製管駆動中に既設管２００の内壁に障害物や凹凸部等があっても、既設管２００の管軸方向に対して外面ローラ４３の軸心方向を一定に保持しつつ周回移動を継続させることができ、外面ローラ４３に過度の負荷をかけることなく製管作業を進めることができる。

また、外面ローラ４３の外装フレーム５が、既設管２００の内壁の障害物等を排除する作用もなすので、外面ローラ４３に直接、障害物等が接触して外面ローラ４３に損傷が及ぶのを回避することができる。加えて、外面ローラ４３に外力が作用することがあっても、外装フレーム５が外面ローラ４３の剛性を補って、負荷を軽減するものとなる。

このように、製管装置１に供給された帯状部材１００は、接合機構部４のピンチローラ４１によって隣接する帯状部材１００，１００が互いに接合されて更生管１３０に製管されるとともに、製管された更生管１３０は回転することなく既設管２００に配置され、その更生管１３０の到達側マンホール２０２側に新たに螺旋状の帯状部材１００が供給されて更生管１３０が到達側マンホール２０２に向けて既設管２００の軸心方向に順に付加形成されていく。

さらに、製管装置１は、略環状の構造を有しているため、製管する際に製管装置１が既設管２００を塞いでしまうことがなく、通水状態でも既設管２００内に安定的に更生管１３０を製管することができる。

既設管２００の施工対象領域（更生領域）の全長にわたって更生管１３０の製管が終了すれば、更生管１３０の管端部の帯状部材１００を切断し、次いで、製管装置１を分解し、製管装置１および油圧ユニット９３などを撤去する。成形フレーム２は、複数のリンク体２１を相互に連結して形成されたものであるので、隣接する一対のリンク体２１，２１の連結部の連結を外すことで、成形フレーム２をリンク体２１の１本の列とすることができる。

なお、図１０、１１に示すように、製管装置１の接合機構部４において、外面ローラ４３を補剛する外装フレーム５には、さらに、補助ローラ５５が備えられた構成であってもよい。図１０は、図９に示した外装フレーム５の変形例を示す斜視図であり、図１１は、図１０における矢符Ａ方向から見た接合機構部４の正面図である。

この例では、外装フレーム５の前後フレーム５１、５１の複数箇所に補助ローラ５５が設けられている。図１１に示すように、補助ローラ５５は、回転ローラ５４等よりも小さい径のローラ５５が取付部５１１に回転自在に設けられており、前後フレーム５１、５１から斜め外方へ向けて突設されている。また、補助ローラ５５は、接合機構部４の周回方向の前後両側にそれぞれ均等に配置されている。

図１１に示す平常状態では、補助ローラ５５が既設管２００の内壁に対して非接触状態となるように設けられている。よって、このとき、更生管１３０の製管に際して補助ローラ５５は何ら関与していない。しかし、接合機構部４が周回移動する中で、既設管２００の内壁に堆積した障害物や、亀裂、段差等の凹凸部が存在した場合に、かかる補助ローラ５５が作用する。

すなわち、既設管２００の内壁の凹凸等によって、送りローラ４６、スペーサローラ４７、又は回転ローラ５４と既設管２００の内壁との安定的な接触回転が維持されず、外面ローラ４３や外装フレーム５に傾きを生じるような場合に、補助ローラ５５がこれに代わって既設管２００の内壁に接触して回転するものとなり、外面ローラ４３及び外装フレーム５を支持する。したがって、外面ローラ４３に過大な曲げモーメントが作用する状況を回避することができ、外面ローラ４３を既設管２００の障害物等に接触させず、安定的に保持しつつ製管作業を進めることが可能となる。

このように構成されることにより、過大な負荷のかかる接合機構部４の外面ローラ４３周辺における剛性を高め、外面ローラ４３を保護して、既設管２００の内壁の凹凸や障害物等との接触を回避することが可能となり、外面ローラ４３の破損を最大限に防ぐことができるので、作業効率も高められ、製管装置１の円滑な駆動が可能となる。

次に、実施例２に係る製管装置について図面を参照しつつ説明する。図１２及び図１３は、実施例２に係る製管装置を示し、外面ローラの周辺機構部の平面図である。

なお、実施例２に係る製管装置１は、図示した外面ローラの周辺機構部に特徴を有するものであるため、その他の各部構成については詳細な説明を省略し、実施例１と共通の符号を用いて説明を行うこととする。

図１２に示す外装フレーム５は、外面ローラ４３の軸方向と平行となるように、接合機構部４の箱体４４から延設された一対の板状体として備えられている。この場合、外装フレーム５は、外面ローラ４３における帯状部材１００の送り出し方向の前後両側にそれぞれ配設されており、既設管２００の内壁を周方向に移動する接合機構部４の前方に位置する前方フレーム５６と、後方に位置する後方フレーム５７とからなる。前方フレーム５６及び後方フレーム５７はそれぞれ、箱体４４の側面にボルトナット等の止着具を介して着脱自在に設けられても、また溶接等により箱体４４と一体的に設けられていてもよい。

図１３に示すように、前方フレーム５６及び後方フレーム５７は、ともに既設管２００の内壁に対向する辺縁部（内面ローラ４２との対向辺縁部の反対側）５ａが、面取りされている。すなわち、外面ローラ４３が既設管２００の内壁の内側を周回移動するのに対応して、内壁形状に近似的に沿う方向に傾斜させて辺縁部５ａが面取りされている。これにより、既設管２００の内壁とこれらの外装フレーム５の辺縁部５ａとが接触しにくいように構成され、また外面ローラ４３の回転も阻害しないものとされている。

また、図１２に示すように、外装フレーム５のうち前方フレーム５６は、外側面が傾斜面５６１となされている。例示の形態では、前方フレーム５６の基端部から自由端部の方向に向けて漸次、その厚みが薄くなるように傾斜面５６１が形成されている。これにより、接合機構部４が周回移動して更生管１３０を製管する過程で、既設管２００の内壁の堆積物や小石等の障害物が外面ローラ４３に接近しても、外装フレーム５が排除し、外面ローラ４３に接触するのを防ぐことができる。特に、前方フレーム５６は傾斜面５６１を有するので、前方フレーム５６に接触した障害物を傾斜面５６１に沿って外面ローラ４３から遠ざけ、製管装置１の製管方向の後方へと排除することができる。

さらに、外装フレーム５は、図１４に示すような構成であってもよい。この例では、外装フレーム５に、前方フレーム５６及び後方フレーム５７を接続する端部フレーム５８が架設されている。端部フレーム５８は、外面ローラ４３の自由端部を取り囲むように、前方フレーム５６と後方フレーム５７との間に配置されている。

端部フレーム５８には、外面ローラ４３の自由端部を受ける軸受け凹部５９が形成されている。軸受け凹部５９は、外面ローラ４３の軸部４３２の外形状に沿う略円弧状の凹溝として形成されている。

かかる端部フレーム５８は、前方フレーム５６及び後方フレーム５７の他端部に一体に連結され、前後両フレーム５６、５７の間隔を一定に保って補強するとともに、外面ローラ４３の剛性を高める作用をなす。これにより、外装フレーム５は、既設管２００内に存する障害物等を排除するだけでなく、外装フレーム５に障害物等が接触した際の外面ローラ４３に生じる曲げモーメントを低減して、外面ローラ４３が破損するのを防ぐものとなる。

よって、本実施例に係る製管装置１においても、過大な負荷のかかる接合機構部４の外面ローラ４３周辺における剛性を高めるとともに、外面ローラ４３を保護することが可能であり、既設管２００の内壁の凹凸や障害物等との接触を回避して、外面ローラ４３の破損を最大限に防ぐことができるので、作業効率が高められ、外面ローラ４３の交換も不要とし、製管装置１の円滑な駆動が可能となる。

なお、本発明において、帯状部材１００は例示した上記形態のものに限定されず、例えば、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すような形態であってもよい。

この形態の帯状部材１００は、合成樹脂（例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）を長尺状に成形したものであって、複数のリブ１１３…１１３が長手方向に沿って形成されており、長尺帯状のコネクタ１４０を用いて側縁部同士が接続されるようになっている。

すなわち、帯状部材１００の両側縁部にはそれぞれ接合凹部１１２が長手方向に沿って形成されている。また、コネクタ１４０には、帯状部材１００の接合凹部１１２に接合することが可能な２つの接合凸部１４１が長手方向に沿って互いに平行に形成されている。

そして、このような構造の帯状部材１００は、その両側縁部の接合凹部１１２，１１２の片方にコネクタ１４０の接合凸部１４１の一方を嵌め込んだ状態で、製管装置１により螺旋状に巻回されて更生管１３０を形成する。その巻回過程において、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、互いに隣接する２つの帯状部材１００，１００のうち、一方の帯状部材１００の接合凹部１１２に、他方の帯状部材１００の接合凹部１１２に嵌め込んだコネクタ１４０の接合凸部１４１を、内側（既に巻回されている帯状部材１００の内側）から嵌め込むことにより、これら互いに隣接する帯状部材１００，１００を相互に接合することができるものである。

また、本発明において上記の形態では、接合機構部４等の駆動源として油圧モータを採用したが、電動モータや水圧モータなどであってもよく、外装フレーム５の形状も上記の形態に特に限定されるものではない。

本発明は、老朽化した下水道管、上水道管、農業用水管、ガス管などの既設管を更生する更生管を帯状部材から製管する製管装置として好適に利用することができる。

１ 製管装置
２ 成形フレーム
２１ リンク体
２２、２３ リンクフレーム
２４ 連結軸
３ 案内ローラ
４ 接合機構部
４２ 内面ローラ
４３ 外面ローラ
４４ 箱体
５ 外装フレーム
５１ 前後フレーム
５２ 端部フレーム
５３ 軸受け凹部
５４ 回転ローラ
５５ 補助ローラ
５６ 前方フレーム
５７ 後方フレーム
５８ 端部フレーム
９１ 巻取ドラム
９２ 発電機
９３ 油圧ユニット
１００ 帯状部材
１０１ 接合凸部
１０２ 接合凹部
１０３ リブ
１０８ 傾斜片
１１０ 補強材
１３０ 更生管
２００ 既設管

Claims (3)

1. 幅方向の両側縁部に接合部が形成された長尺の帯状部材を連続的に供給し、この帯状部材を螺旋状に巻回し、巻回により隣接した帯状部材の接合部同士を互いに接合して管状に形成するとともに、さらに帯状部材を供給して更生管を付加形成する製管装置であって、
   既設管の内側に設置される成形フレームには、回転自在に軸支されて更生管の内面に当接する複数の案内ローラと、巻回された帯状部材の接合部に対して供給された帯状部材の接合部を接合させる接合機構部とが設けられ、
   接合機構部は、歯車機構を納めた箱体に、帯状部材を内側と外側とから挟み込む内面ローラ及び外面ローラが片持ち状に軸支されるとともに、既設管の内壁に接触して回転する送りローラが外面ローラと同軸上に設けられており、外面ローラの側部近傍には剛性を有する外装フレームが配設され、
   前記外装フレームは、外面ローラの軸方向と平行に設けられた枠体であり、基端部が前記接合機構部の箱体に結合され、
   前記外装フレームの他端部には、既設管の内壁に沿って回転可能な回転ローラが軸支され、この回転ローラの軸心が外面ローラの軸心よりも既設管の内壁寄りに設けられていることを特徴とする製管装置。
2. 幅方向の両側縁部に接合部が形成された長尺の帯状部材を連続的に供給し、この帯状部材を螺旋状に巻回し、巻回により隣接した帯状部材の接合部同士を互いに接合して管状に形成するとともに、さらに帯状部材を供給して更生管を付加形成する製管装置であって、
   既設管の内側に設置される成形フレームには、回転自在に軸支されて更生管の内面に当接する複数の案内ローラと、巻回された帯状部材の接合部に対して供給された帯状部材の接合部を接合させる接合機構部とが設けられ、
   接合機構部は、歯車機構を納めた箱体に、帯状部材を内側と外側とから挟み込む内面ローラ及び外面ローラが片持ち状に軸支されるとともに、既設管の内壁に接触して回転する送りローラが外面ローラと同軸上に設けられており、外面ローラの側部近傍には剛性を有する外装フレームが配設され、
   前記外装フレームには、既設管の内壁と非接触状態で設けられて外装フレームの傾斜時に既設管の内壁に接触する補助ローラが備えられていることを特徴とする製管装置。
3. 請求項２に記載の製管装置において、
   前記補助ローラは、外装フレームの側面の複数箇所に設けられていることを特徴とする製管装置。

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