JP5507972B2

JP5507972B2 - 更生管の製管機

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Publication number: JP5507972B2
Application number: JP2009261833A
Authority: JP
Inventors: 哲雄鬼塚; 司上道; 知徳山路
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-11-17
Also published as: JP2011106561A

Description

本発明は、老朽化した下水管路、上水管路、農業用水路、ガス管路などの既設管を更生する更生管の製管機に関する。

従来、既設管を更生する方法として、長尺状の帯状体を製管機に供給し、環状のガイドフレームに沿って複数個配置された案内ローラに沿って円弧を描くように螺旋状に巻き回し、隣接する帯状体の一側縁部と他側縁部を重ね合わせて順次接合することにより、更生管を製管しながら既設管内に挿入する手段が提案されている（例えば、下記特許文献１及び特許文献２参照）。

特表２００５−５２８２４３号公報特表２００８−５３６０２７号公報

ところで、最近、更生管の自立強度を向上するための帯状体として、金属板などの補強ストリップを埋設して剛性を付与したものが開発されている。前述した製管機による更生管の製管において、このような剛性の高い帯状体を用いた場合等にあっては、案内ローラに沿って送り込むだけでは、該帯状体を設定された曲率半径の螺旋状に矯正することは困難である。このような設定された曲率半径に十分に矯正されていない帯状体によって更生管を製管すると、先行する帯状体に対して後続する帯状体が浮き上がって剥離したり、製管時や製管後の帯状体の剥離やいわゆる巻き細り(部分的に大きな曲率半径の円弧部分の発生)等の原因となったりする。

又、補強ストリップの埋設により帯状体の自重が大きくなると、更生管の管頂部において帯状体の撓みが発生し、やはり帯状体の剥離や巻き細り等の原因となる。特に、このような現象は、更生管の製管時初期に発生し易い。

本発明は、このような技術的課題を解決するために開発されたものであり、製管時の帯状体の浮き上がりや撓みを効果的に抑制し、帯状体の剥離や巻き細りを防止することができる更生管の製管機を提供することを目的とする。

本発明の更生管の製管機（以下、「本発明機」と称する。）は、供給される帯状体を螺旋状に巻き回し、螺旋状の互いに隣接する帯状体の一側縁部及び他側縁部を順次接合することにより、更生管を製管しながら、該更生管を既設管に挿入する更生管の製管機であって、この製管機は、環状のガイドフレーム、前記ガイドフレームの周方向に間隔をおいて回転自在に支持された複数個の案内ローラ、前記ガイドフレームに設けられ、帯状体を供給する駆動機構、及び前記ガイドフレームの頂部近辺に設けられ、ガイドフレームの頂部近辺に対応する位置に供給される帯状体を内周面から案内ローラ方向に弾性的に押圧力を付与するプレート形状の押圧部材を有する内径矯正装置を備え、供給される帯状体が前記複数個の案内ローラの並びに沿って巻き回されるように、前記内径矯正装置の押圧力によって、該帯状体の曲率半径を矯正することを特徴とする。

即ち、本発明機は、供給される帯状体を螺旋状に巻き回し、螺旋状の互いに隣接する帯状体の一側縁部及び他側縁部を順次接合することにより、更生管を製管しながら、該更生管を既設管に挿入する製管機であり、少なくとも「ガイドフレーム」、「案内ローラ」、「駆動機構」、及び「内径矯正装置」を備える。

前記ガイドフレームは、環状の支持体であり、後述する各種装置や部材を適宜箇所にて支持するものである。なお、前記ガイドフレームの大きさは、既設管の管径及び製管する更生管の管径等に応じて適宜決定される。

前記案内ローラは、ガイドフレームの周方向に複数個間隔をおいて回転自在に支持される。本発明機においては、ガイドフレームに支持された複数個の案内ローラの並びに沿って、供給される帯状体の外周面（製管後に更生管の外周となる側の面）を接触させることにより、該帯状体の外周面の曲率半径を順次矯正する。

なお、本発明機によって更生管に製管される帯状体としては、例えば、基板の裏面の長さ方向に沿って立ち上がる断面Ｉ字状或いはＴ字状の補強リブを設けたものや、該補強リブに金属板等の補強部材を埋設することにより自立強度を高めたものなどを挙げることができるが、本発明機においては、前記帯状体の形状について特に限定されるものではない。

又、帯状体の一側縁部及び他側縁部を順次接合する手段についても、接着式、融着式及び嵌め込み式等の各種手段が存在するが、本発明機においては、接合手段について特に限定されるものではない。

前記駆動機構は、本発明機内に長尺上の帯状体を順次供給するものであり、前記ガイドフレームの適宜箇所に設けられる。

前記内径矯正装置は、ガイドフレームの頂部近辺、具体的には、該頂部を原点として±４５度（好ましくは±３０度）に対応する位置に設けられ、ガイドフレームの頂部近辺に供給される帯状体を内周面（製管後に更生管の内周となる側の面）から案内ローラ方向に弾性的に押圧力を付与するプレート形状の押圧部材を有している。

ここで、更生管の製管において、剛性が高く自重の大きい帯状体を用いた場合等にあっては、帯状体の浮き上がりや撓みが生じ、帯状体の剥離や巻き細り等の原因となることは前述の通りである。

前記内径矯正装置の押圧力により、供給される帯状体が前記複数個の案内ローラの並びに沿って巻き回されるように、該帯状体の曲率半径を矯正する。これより、製管時の帯状体の浮き上がりや撓みを抑制することができ、もって帯状体の剥離や巻き細りを防止することができるのである。

すなわち、内径矯正装置を備えることにより、帯状体を進出方向に対して押し戻す力（摩擦力）が発生する。そして、この帯状体を押し戻す力は、前記駆動機構から前記内径矯正装置間にある帯状体を案内ローラに向けて押し付ける力となり、より一層帯状体を矯正することができ、製管時の帯状体の撓みとともに浮き上がりを抑制することができる。

前記内径矯正装置は、通常、ガイドフレームに固定されるが、必要に応じて取り外しを可能とすべく、ボルト等の締結手段を用いて取り付けることが好ましい。又、案内ローラと内径矯正装置との距離(間隙)を調整できるようにして、弾性力を適宜調節できるようにすることが好ましい。

内径矯正装置の材質についても特に限定されるものではないが、帯状体を矯正するにあたっては内径矯正装置にかなりの荷重がかかる場合も予測される。そのため、本発明機においては、内径矯正装置本体をスチールなどの剛直な素材で構成することが好ましい。その一方で、帯状体の損傷等を防止すべく、内径矯正装置における帯状体と接触する部分については、当該接触面を円滑に加工したりすることが好ましい。

本発明によれば、製管時の帯状体の浮き上がりや撓みを効果的に抑制することができ、もって帯状体の剥離や巻き細りを防止することができる。

図１は、本発明に用いられる帯状体の一例を示す斜視図（ａ）、及び断面図（ｂ）である。図２は、図１の帯状体を接合する工程（（ａ）溶融樹脂塗布工程、（ｂ）接合工程）を説明する断面図である。図３は、本発明の更生管の製管方法を実施する本発明の製管機の一例を示す斜視図である。図４は、図３に示す製管機の駆動機構を一部省略して示す斜視図である。図５は、図４に示す駆動機構のピンチローラを帯状体とともに示す平面図である。図６は、図３に示す製管機に備えられた内径矯正装置の一方を拡大して示す斜視図である。図７は、図３に示す製管機に備えられた内径矯正装置のもう一方を拡大して示す斜視図である。図８は、従来公知の製管機による帯状体の巻き回し状態を示す模式図である。図９は、本発明による帯状体の巻き回し状態を示す模式図である。図１０は、本発明による帯状体の巻き回し状態を示す模式図である。図１１は、水の存在下における本発明による帯状体の巻き回し状態を示す模式図である。図１２は、本発明に用いられる帯状体の他の例を示す断面図（ａ）、及びその接合状態を示す断面図（ｂ）である。図１３は、本発明に用いられる帯状体の更に他の例を示す断面図（ａ）、及びその接合状態を示す斜視図（ｂ）である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

まず、本発明の実施の形態を説明するのに先立って、使用する帯状体１００について説明する。

図１（ａ）に示す帯状体１００は、可撓性を有する合成樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを押出成形して形成されたものである。この帯状体１００は、中空円筒状に巻き重ねられて現場に輸送される。この帯状体１００は、帯板状の基板１０１の裏面に複数本（実施例においては３本）の断面Ｉ字状のリブ１０２が基板１０１と直交して形成されている。そして、基板１０１の一方の側縁部（以下、一側縁部という。）には、基板１０１の厚み分だけ裏面側に段落ちした段落ち部１０３が形成されている。これは、帯状体１００を螺旋状に巻き回した際に、隣接する帯状体１００における基板１０１の他方の側縁部（以下、他側縁部という。）を配置することができるようにしたものである。

なお、図１（ｂ）の断面図に示すように、前記各リブ１０２には、鋼板などの補強ストリップ１０４が埋設されている。即ち、この帯状体１００は補強ストリップ１０４の存在により剛性が高く、又、その自重も大きい。

このような帯状体１００は、基板１０１の裏面側、すなわち、リブ１０２が立設された側が外周面となるよう、後述する製管機１に供給されて螺旋状に巻き回される。この際、図２（ａ）に示すように、互いに隣接する２つの帯状体１００，１００のうち、後続する帯状体１００の一側縁部（段落ち部１０３）に溶融樹脂ｃが塗布される。次いで、図２（ｂ）に示すように、溶融樹脂ｃが塗布された後続する帯状体１００の一側縁部を、先行する帯状体１００の他側縁部に外側（先行する帯状体１００の外周面側）から重ね合わせことにより、後続する帯状体１００の基板１０１の一側縁部（段落ち部１０３）を先行する帯状体１００の基板１０１の他側縁部に配置して接合し、所定の管径の更生管Ｓを製管する。

続いて、本実施例に係る本発明の製管機１について図３ないし図７に基づいて説明する。

製管機１は、ガイドフレーム２、該ガイドフレーム２の周方向に間隔をおいて回転自在に設けられた複数個の案内ローラ３、螺旋状に巻き回されて先行する帯状体１００の他側縁部及び後続して製管機１に供給される帯状体１００の一側縁部（段落ち部１０３）を重ね合わせ、隣接する帯状体１００，１００を挟み込んで送り出す駆動機構４、及び製管機１に供給される帯状体１００の一側縁部１０３を軟化させると共に溶融樹脂ｃを塗布する押出溶接機５、及び内径矯正装置６（６ａ、６ｂ）とから構成されている。

ガイドフレーム２は、前後一組の環状フレーム２１，２１を周方向に間隔をおいて複数本の連結材２２によって一体に連結して形成されている。このガイドフレーム２は、複数個（本実施例においては、１２０度ずつ３個）に分割されるようになっており、分割された状態でマンホール内に搬入され、マンホール内において、環状に組み立てられる。

なお、前方の環状フレーム２１は、後述する駆動機構４及び押出溶接機５に対応して円弧の一部が内方に向けてＬ字状に屈曲されている。この屈曲部２１１に対応する部分には、円弧状の補助フレーム２３が前後の環状フレーム２１，２１間に位置して後方の環状フレーム２１に連結材２２を介して連結されている。

案内ローラ３は、ガイドフレーム２を構成する前後一対の環状フレーム２１，２１間に固定された各連結軸３１回りに軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。

ただし、前方の環状フレーム２１の屈曲部２１１に対応する部分の案内ローラ３は、補助フレーム２３と後方の環状フレーム２１との間において回転自在に支持されており、前後の環状フレーム２１，２１間に設けられた案内ローラ３の略半分の長さに形成されている。

本実施の形態において前記案内ローラ３は、金属或いは合成樹脂よりなる。又、前記案内ローラ３には、帯状体１００の各リブ１０２を、余裕を持って収容できる幅と深さの複数個の溝３ａ（図４参照）が形成されている。この溝３ａは、帯状体１００の各リブ１０２に対応して形成されており、案内ローラ３の外周面が帯状体１００における基板１０１の裏面に接触できるように構成したものである。又、案内ローラ３によって外周面が矯正されて螺旋状に巻き回された帯状体１００は、３６０度１周した際、先行する帯状体１００が後続する帯状体１００に対して帯状体１００の幅に相当する長さだけ前方に向かってずれるように設定されている。即ち、周方向への移動につれて溝３ａが管軸方向に徐々にずれるように、連結軸３１に対する案内ローラ３の管軸方向の取付位置が調整されている。更に、詳細には図示しないが、案内ローラ３における帯状体１００の一側縁部（段落ち部１０３）に対応するローラ部は、その他のローラ部よりも若干小径に形成されている。

駆動機構４は、ガイドフレーム２の前方の環状フレーム２１の屈曲部２１１と補助フレーム２３間の空間を利用してガイドフレーム２に固定された取付フレーム４１、該取付フレーム４１に設けられたピンチローラ４２（外面ローラ４２１及び内面ローラ４２２）、及び該ピンチローラ４２に回転を与える油圧モータ（図示せず）及び減速機構４３とから構成されている。

ここで、減速機構４３は、取付フレーム４１に設けた油圧モータの出力軸及び外面ローラ４２１の回転軸にそれぞれ設けられたスプロケット４３１（外面ローラ４２１の回転軸に設けたスプロケットのみを図５に示す。）、これらのスプロケット４３１間に巻回されたチェーン４３２、及び外面ローラ４２１の回転軸と内面ローラ４２２の回転軸にそれぞれ設けられて互いに噛み合う歯車４３３，４３３からなる。即ち、この減速機構４３は、油圧モータを回転駆動させることにより、スプロケット４３１、チェーン４３２を介して外面ローラ４２１を回転させるとともに、互いに噛み合う歯車４３３，４３３を介して内面ローラ４２２を外面ローラ４２１の回転方向とは逆方向に回転させるものである。

又、外面ローラ４２１は、その外周面が帯状体１００の隣接するリブ１０２，１０２間において、その基板１０１の裏面、即ち、更生管Ｓの外周面となる側の面に接して回転する。この際、外面ローラ４２１の外周面にはローレット加工が施されており、帯状体１００を滑ることなく送り出すことができる。

なお、外面ローラ４２１の、一側縁部（段落ち部１０３）に対応する位置のローラは、その他のローラよりも若干小径に形成されるとともに、ローレット加工は施されていない。

一方、内面ローラ４２２は、例えば、鉄やプラスチックなどの比較的硬い素材によって円筒状に形成され、その外周面が帯状体１００における基板１０１の平坦な表面、すなわち、更生管Ｓの内周面となる側の面に接触して回転する。

押出溶接機５は、加熱シリンダ５１内にスクリューを、油圧モータを介して回転自在となるように支持している。即ち、前記加熱シリンダ５１内において、供給されたプラスチック樹脂を溶融し、溶融した樹脂を前記スクリューを利用して押出しノズル５２から押し出す。そして、押出溶接機５は、押出しノズル５２が製管機１における駆動機構４のピンチローラ４２に供給される直前の帯状体１００の一側縁部（段差部１０３）に略接触状態で対向するように、ガイドフレーム２に固定されている。

隣接する帯状体１００，１００の溶融樹脂による接合に際しては、後続する帯状体１００の一側縁部のみならず、該後続する帯状体１００の一側縁部が重ね合わされる先行する帯状体の他側縁部についても略溶融状態に軟化させることが好ましい。

そして、本実施例に係る本発明の製管機１においては、ガイドフレーム２の頂部を原点とした帯状体１００進出方向約１２０度に対応する位置及びガイドフレーム２の頂部に対応する位置の二箇所に対して、該帯状体１００を内周面から案内ローラ３方向に押圧する押圧力を付与する内径矯正装置６（６ａ、６ｂ）を備える。図６及び図７に各内径矯正装置６（６ａ、６ｂ）の拡大図を示す。

図６の拡大図に示すように、環状のガイドフレーム２の頂部を原点とした帯状体１００進出方向約１２０度に対応する位置の帯状体１００に対し押圧力を付与するように備えられた内径矯正装置６ａは、前方の環状フレーム２１に対して締結固定されたアーム部材６２の先端に、ローラ形状の押圧部材６１を回転可能に支持した構成を有する。前記内径矯正装置６ａにおけるアーム部材６２及び押圧部材６１は、強度を確保するためにその大部分がスチール素材で構成されているが、帯状体１００の損傷等を防止すべく、押圧部材６１の周面にはゴムを配している。又、押圧部材６１と案内ローラ３により形成される間隙は、アーム部材の６２の締結位置を調整することにより適宜調節することができ、これにより押圧力が調節できる。

一方、図７の拡大図に示すように、環状のガイドフレーム２の頂部に対応する位置の帯状体１００に対し押圧力を付与するように備えられた内径矯正装置６ｂは、前方の環状フレーム２１に対して締結固定されたアーム部材６２の先端に進出自在のボルト部材６４を設け、このボルト部材６４の上端にプレート形状の押圧部材６１を支持した構成を有する。前記内径矯正装置６ｂにおける押圧部材６１、ボルト部材６４及びアーム部材６２は、強度を確保するためにスチールを素材として構成されている。又、押圧部材６１は、巻き回された帯状体１００の内周面に沿うように湾曲している。更に、押圧部材６１と案内ローラ３により形成される間隙は、アーム部材６２の先端に配したボルト部材６４の進出位置を調整することにより適宜調節することができる。更に、押圧部材６１は、前記ボルト部材６４に備えたバネ部材６３の弾性力により案内ローラ３方向に向かって弾性的に押圧されている。このバネ部材６３の弾性力も適宜調節することができ、前記ボルト部材６４の進出位置の調整と併せて押圧力が調節できる。

次に、このように構成された本発明の製管機１を用いて既設管を更生する場合の利点を図面を用いて説明する。

図８は、内径矯正装置６を備えていない従来公知の製管機による製管時における帯状体１００の矢印方向への供給及び巻き回し状態を模式的に示す図である。

駆動機構４によって製管機に供給される帯状体１００の剛性が高い場合、ガイドフレーム２の周囲に配された案内ローラ３の並びに沿って巻き回すことは困難である。このような剛性の高い帯状体１００は、特に環状のガイドフレーム２の頂部を原点とした帯状体１００進出方向９０〜１８０度に対応する位置（図中Ａ）において浮き上がり易い傾向がある。そして、この浮き上がりは、帯状体１００の剥離やいわゆる巻き細り等の原因となる。

又、帯状体１００の自重が大きくなると、特に環状のガイドフレーム２の頂部（図中Ｂ）に対応する位置で帯状体１００が撓み易くなり、やはり帯状体１００の剥離や巻き細り等の原因となる。

この点につき、本発明の製管機１よって更生管Ｓを製管した場合、製管時、図９に示すように環状のガイドフレーム２の頂部を原点とした帯状体１００進出方向９０〜１８０度に対応する位置（図中Ａ）の帯状体１００に対して、内周面から案内ローラ３に向かう押圧力Ｆを付与するから、帯状体１００の浮き上がりを効果的に抑制することができ、もって帯状体１００の剥離や巻き細りを防止することができるのである。

又、本発明の製管機１よって更生管Ｓを製管した場合、製管時、図９に示すように環状のガイドフレーム２の頂部（図中Ｂ）に対応する位置の帯状体に対して、内周面から案内ローラ３に向かう押圧力Ｆを付与するから、自重による帯状体１００の撓みを効果的に抑制することができるのである。

更に、図１０に示すように、帯状体１００の内周面から案内ローラ３に向かう押圧力Ｆを付与すると、帯状体１００を進出方向に対して押し戻す力(摩擦力)μが発生する。そして、この帯状体１００を押し戻す力μは、駆動機構４から前記押圧力Ｆを付与した位置にある帯状体を案内ローラ３に向けて押し付ける力となり、帯状体１００を矯正することができる。

なお付言するに、環状のガイドフレーム２の頂部を原点とした帯状体１００進出方向９０〜１８０度に対応する位置（図中Ａ）は、下水管などの流水或いは滞留水が存在する管において更生管を施工する際、水面下に水没するような位置にあたる。即ち、図１１に示すように、この位置での帯状体１００に対する案内ローラ３方向への押圧は、水中下で行われることになる。

この水中下での押圧は、特に帯状体１００同士の接合に熱融着やホットメルト系の接着剤を用いた場合において、接合部を押圧しながら速やかに冷却することとなり、接合強度を一層向上させるといった相乗的な効果を得られる。

ところで、前述の本実施の形態においては、いずれも図１に示すような基板１０１の裏面長さ方向に沿って断面Ｉ字状の補強リブ１０２を備えた帯状体１００を用いているが、本発明は、いずれもこのような形状の帯状体１００のみを対象とするものではなく、例えば、図１２（ａ）及び図１３（ｂ）に示すような基板１０１の裏面長さ方向に沿って断面Ｔ字状の補強リブ１０２を備えた帯状体１００を用いることもできる。又、帯状体１００の接合手段についても、溶融樹脂を用いる場合に限られず、例えば、図１２（ｂ）に示すような帯状体１００の一側縁部に設けた雄型１０５を他側縁部に設けた雌型１０６に嵌め込む嵌め込み手段や、図１３（ｂ）に示すような隣接する帯状体１００間に生じる係合部に、別体の嵌合材１０７を嵌め込む嵌め込み手段を用いても良い。

１製管機
２ガイドフレーム
３案内ローラ
４駆動機構
５押出溶接機
６内径矯正装置
１００帯状体
Ｓ更生管
Ｆ押圧力
μ 押戻し力

Claims

供給される帯状体を螺旋状に巻き回し、螺旋状の互いに隣接する帯状体の一側縁部及び他側縁部を順次接合することにより、更生管を製管しながら、該更生管を既設管に挿入する更生管の製管機であって、この製管機は、
環状のガイドフレーム、
前記ガイドフレームの周方向に間隔をおいて回転自在に支持された複数個の案内ローラ、前記ガイドフレームに設けられ、帯状体を供給する駆動機構、
及び前記ガイドフレームの頂部近辺に設けられ、ガイドフレームの頂部近辺に対応する位置に供給される帯状体を内周面から案内ローラ方向に弾性的に押圧力を付与するプレート形状の押圧部材を有する内径矯正装置を備え、
供給される帯状体が前記複数個の案内ローラの並びに沿って巻き回されるように、前記内径矯正装置の押圧力によって、該帯状体の曲率半径を矯正することを特徴とする更生管の製管機。