JP5778051B2 - 製管装置 - Google Patents

Description

本発明は、管内で、長尺な帯状の管構成部材を螺旋状に巻回して、その隣り合う巻回側縁を接合することにより、管状体を組み立てる製管装置に関する。

既設管内で製管を行う製管装置として、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示されたものがある。

特許文献１の製管装置は、既設管内において、車体を管軸方向へ進行させながら、ストリップ送出しローラ、ストリップ寄せ器、および押圧ローラ（あるいはハンマ）を管周方向へ旋回させて行く。そして、ストリップ送出しローラにより、長尺な帯状のストリップを管内面へ送りながら、螺旋状に巻回する。また、ストリップ寄せ器により、ストリップを螺旋リードが詰まる方向へ寄せる。さらに、押圧ローラにより、長尺な帯状の接合条片の両側縁に形成された嵌合部を、ストリップの隣り合う巻回側縁に形成された接合耳部に嵌合する。これにより、ストリップと接合条片が接合されて、既設管内に管状体が組み立てられる。

特許文献２の製管装置は、製管機と送り装置とから構成されている。製管機は、既設管内において、環状の成形フレームに設けられた接合機構部により、長尺な帯状部材を螺旋状に巻回しながら、帯状部材の隣り合う巻回側縁に形成された接合凸部と接合凹部とを嵌合させる。これにより、帯状部材の隣り合う巻回側縁が接合されて、既設管内に管状体が組み立てられる。送り装置は、既設管内において、車体を管軸方向へ進行させ、帯状部材を管軸方向へ送りつつ管軸周りに回転させる。これにより、帯状部材が製管機へ螺旋状に供給される。

ストリップやジョイナや帯状部材などの管構成部材は、高い剛性を有している。このため、既設管内において、ストリップ送出しローラや送り装置によって管構成部材を送り出す力の反力により、車体が管内面に沿って、ストリップや帯状部材の送り出し方向と反対の管周方向に回転（傾斜）することがある。また、押圧ローラなどで接合条片の嵌合部をストリップの接合耳部に押し込む力の反力により、車体が管内面に沿って、押圧ローラの進行方向と反対の管周方向に回転することがある。特に、管軸方向に対して垂直な断面が円形の既設管内では、車体が管周方向へ回転し易い。

車体が管周方向へ回転した場合、特許文献１のような製管装置では、各部のバランスが崩れて、ストリップ送出しローラでストリップを送れなかったり、押圧ローラで接合条片の嵌合部をストリップの接合耳部に嵌め込めなかったりするおそれがある。特許文献２のような送り装置では、帯状部材の供給力や螺旋径などが変化して、製管機との連携がとれないおそれがある。

また、製管装置や送り装置の車体は重いため、人力で車体を持ち上げて、車体の回転を修正するのは、重労働で非常に困難である。

特開平７−１００９２７号公報 特開２０１１−２４０６３８号公報

本発明の課題は、管内での車体の管周方向への回転を容易に修正することができる製管装置を提供することである。

本発明では、管内で、車体を管軸方向へ進行させながら、長尺な帯状の管構成部材を螺旋状に巻回して、管構成部材の隣り合う巻回側縁を接合して、管状体を組み立てる製管装置において、車体に、伸縮可能な持ち上げユニットを設ける。持ち上げユニットは、下端部に管周方向へ転動可能な回転体が設けられ、伸長することにより、回転体を着地させて、車体を持ち上げる。

上記によると、管内で車体が管周方向へ回転しても、持ち上げユニットを伸長させて、車体を持ち上げることで、着地した回転体が重力に従って管周方向へ転動して、車体の回転を容易に修正することができる。

また、本発明では、上記製管装置において、回転体の側縁を凸円弧状に面取りするのが好ましい。

これにより、持ち上げユニットで車体を持ち上げたときに、車体が傾いても、管構成部材の表面が回転体の側縁により損傷するのを防止することができる。

さらに、本発明では、上記製管装置において、回転体をオムニホイールから構成してもよい。

これにより、持ち上げユニットにより車体を持ち上げたときに、着地したオムニホイールが重力に従って任意の方向へ転動して、車体の回転を容易に修正することができる。

本発明によれば、管内での車体の管周方向への回転を容易に修正することができる製管装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態による製管装置の側面図である。 図１の製管装置を右方向から見た正面図である。 ストリップとジョイナの断面図である。 図１の製管装置の持ち上げユニットの拡大図である。 図１の製管装置の持ち上げユニットによる回転修正動作の一例を示した図である。 図１の製管装置の持ち上げユニットによる車体の持ち上げ状態の一例を示した図である。 他の実施形態による製管装置の持ち上げユニットを示した側面図である。 図７の製管装置を右方向から見た正面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

製管装置１００は、たとえば、既設管Ｐの内面にライニングを施すライニング工法の一工程で使用される。製管装置１００は、既設管Ｐ内でストリップ１を螺旋状に巻回して、ジョイナ２で接合することにより、管状体を組み立てる。既設管Ｐの管軸方向に対して垂直な断面は、図２に示すように、円形になっている。

ストリップ１およびジョイナ２は、硬質塩化ビニルなどの合成樹脂から成る。ストリップ１およびジョイナ２は、図１に示すように、長尺で帯状に形成されていて、高い剛性を有している。

図３（ａ）に示すように、ストリップ１の裏面には、突起状のアンカ１ａが所定の間隔で複数形成されている。ストリップ１の両側縁１ｄには、凹凸状の嵌合部１ｃが形成されている。アンカ１ａと嵌合部１ｃは、ストリップ１の全長に渡って延びるように設けられている。

図３（ｂ）に示すように、ジョイナ２の中央には、溝２ａが形成されている。ジョイナ２の両側縁２ｄの裏面側には、突起状のリブ２ｂと凹凸状の嵌合部２ｃとが形成されている。嵌合部２ｃの凹部には、シール材２ｅが設けられている。溝２ａ、リブ２ｂ、嵌合部２ｃ、およびシール材２ｅは、ジョイナ２の全長に渡って延びるように設けられている。

ストリップ１を螺旋状に巻回して、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄの嵌合部１ｃに、図３（ｃ）に示すように、ジョイナ２の両側縁２ｄの嵌合部２ｃを嵌合する。これにより、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄがジョイナ２によって接合される。ストリップ１とジョイナ２は、本発明の「管構成部材」の一例である。

図１および図２に示すように、製管装置１００の車体１０には、操作ユニット３、走行ユニット５、旋回ユニット４、駆動源１８、および持ち上げユニット６が備わっている。車体１０の前方（図１で右側）には、嵌合ユニット２０、寄せユニット３０、送りユニット４０、および案内ユニット５０が備わっている。

作業者は、操作ユニット３に設けられたレバーやボタンなどを操作して、製管装置１００を運転する。駆動源１８は、たとえば、減速機付の電動モータやエアーモータから成る。

走行ユニット５は、駆動源１８の動力を伝達して、車輪１５を回転させることにより、製管装置１００の車体１０を既設管Ｐの管軸方向へ走行させる。図１では、右側が車体１０の前進方向である。

旋回ユニット４は、駆動源１８の動力を伝達して、回転軸７ａ、７ｂを軸周りに回転させることにより、回転軸７ｂに連結されたアーム１１、１２、１３、１４を既設管Ｐの管軸周りに旋回させる。図２では、時計回りがアーム１１、１２、１３、１４の旋回方向である。また、各図において、下方が重力のかかる方向である。既設管Ｐの管頂部（最上部）の内面には、図２に示すように、スペーサ１９が設置されている。

アーム１１の先端には、嵌合ユニット２０が連結されている。嵌合ユニット２０の側方には、寄せユニット３０がリンク機構７０によって連結されている。アーム１２の先端には、送りユニット４０が連結されている。アーム１３、１４の先端には、それぞれ案内ユニット５０が連結されている。

製管装置１００は、走行ユニット５により車体１０を既設管Ｐの管軸方向へ走行させながら、旋回ユニット４によりアーム１１〜１４を既設管Ｐの管周方向へ旋回させる。これにより、各ユニット２０、３０、４０、５０が、既設管Ｐ内で螺旋状に管軸方向へ進行（図１で右方へ前進）して行く。

案内ユニット５０には、複数のローラが設けられている（符号省略）。案内ユニット５０は、既設管Ｐ内で螺旋状に管軸方向へ進行しながら、外部から既設管Ｐ内に送り込まれたストリップ１をローラ間に通して、送りユニット４０へ案内する。ストリップ１は、図１で製管装置１００の前方から供給される。

送りユニット４０には、複数のローラと電動モータと伝達機構などが設けられている（符号省略）。送りユニット４０は、既設管Ｐ内で螺旋状に管軸方向へ進行しながら、案内ユニット５０から案内されたストリップ１をローラ間に通して、既設管Ｐの内面へ所定の角度で送り出す。これにより、ストリップ１が、既設管Ｐ内で螺旋状に巻回される。

寄せユニット３０は、既設管Ｐ内で螺旋状に管軸方向へ進行しながら、送りユニット４０により螺旋状に巻回されたストリップ１を幅方向に寄せて、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄ（図３）を所定の間隔に位置決めする。その所定の間隔は、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄの嵌合部１ｃに、ジョイナ２の両側縁２ｄの嵌合部２ｃを嵌合可能な間隔に設定されている。

嵌合ユニット２０は、アーム１１の先端部１１ａに固定されている。アーム１１には、図２に示すように、シリンダ１６が内蔵されている。このシリンダ１６の圧力でアーム１１の先端部１１ａが伸長することにより、嵌合ユニット２０は既設管Ｐの内面側へ付勢されている。

嵌合ユニット２０には、ローラ２８ａ、２８ｂが設けられている。ローラ２８ａ、２８ｂの回転軸２７ａ、２７ｂ（図２）は、既設管Ｐの管軸方向と平行に設けられている。図１に示すように、ローラ２８ａは、ローラ２８ｂより、製管装置１００の後方（図１で左方）に所定量ずれた位置に設けられている。また、図２に示すように、ローラ２８ａは、ローラ２８ｂより、嵌合ユニット２０の旋回方向の前方（図２で時計回り）に所定量ずれた位置に設けられている。

嵌合ユニット２０は、既設管Ｐ内で螺旋状に管軸方向へ進行しながら、寄せユニット３０により位置決めされたストリップ１の巻回側縁１ｄの嵌合部１ｃに、外部から既設管Ｐ内に送り込まれたジョイナ２の嵌合部２ｃを、ローラ２８ａ、２８ｂにより嵌合する。

詳しくは、ローラ２８ａが、ジョイナ２上を転動しながら、ジョイナ２の後方側の側縁２ｄ近傍を既設管Ｐの内面側へ押圧して、ジョイナ２の後方側の嵌合部２ｃを、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄの後方側の嵌合部１ｃに嵌合して行く。また、ローラ２８ｂが、ジョイナ２上を転動しながら、ジョイナ２の前方側の側縁２ｄ近傍を既設管Ｐの内面側へ押圧して、ジョイナ２の前方側の嵌合部２ｃを、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄの前方側の嵌合部１ｃに嵌合して行く。ジョイナ２は、製管装置１００の後方（図１で左方）から鋼管９、８を通して、嵌合ユニット２０の近傍に送り込まれる。

上記のように嵌合ユニット２０で、ストリップ１の隣り合う巻回側縁１ｄとジョイナ２の両側縁２ｄとを接合することで、図１に示すように、既設管Ｐ内にストリップ１とジョイナ２から成る管状体２００が組み立てられる。

持ち上げユニット６は、図１に示すように、製管装置１００の重心Ｇを通る鉛直線（二点鎖線）上に設けられている。持ち上げユニット６には、伸縮機６０と回転体６２とが備わっている。伸縮機６０は、エアージャッキから構成されている。回転体６２は、図１および図２に示すように、ローラから構成されている。

伸縮機６０は、図４〜図６に示すように、車体１０の下部において上下へ伸縮可能なロッド６１を有している。ロッド６１の下端部には、ハウジング６４と回転軸６３を介して、回転体６２が左右１対で取り付けられている。左右１対の回転体６２は、車体１０を支持可能な所定の間隔で設けられている。

回転軸６３は、既設管Ｐの管軸方向と平行になっている。回転体６２は、従輪であって、回転軸６３を中心にして、既設管Ｐの管周方向へ転動可能になっている。図１および図４に示すように、回転体６２の後方側（図１および図４で左側）の側縁６２ｄは、凸円弧状に面取りされている。

持ち上げユニット６は、図４に二点鎖線で示すように、伸縮機６０のロッド６１を伸長させることにより、回転体６２を管状体２００（ストリップ１およびジョイナ２）の表面に着地させて、車体１０を持ち上げる（図５参照）。

製管装置１００が既設管Ｐ内で管状体２００を組み立てる製管工程において、送りユニット４０でストリップ１を送り出す力の反力により、車体１０が、図５（ａ）に示すように、既設管Ｐの内面に沿って、ストリップ１の送り出し方向と反対の管周方向に回転（傾斜）する。

送りユニット４０がストリップ１を送り出す力より、嵌合ユニット２０のローラ２８ａ、２８ｂがストリップ１の嵌合部１ｃにジョイナ２の嵌合部２ｃを押し込む力の方が大きい場合は、その押し込み力の反力により、車体１０が既設管Ｐの内面に沿って、ローラ２８ａ、２８ｂの進行方向と反対の管周方向に回転する。

たとえば、図５（ａ）に示すように、車体１０が既設管Ｐの管周方向に回転した場合、作業者が、操作ユニット３の操作部材を操作して、製管装置１００の製管動作を停止させる。具体的には、走行ユニット５による車体１０の走行と、旋回ユニット４によるアーム１１〜１４の旋回と、送りユニット４０によるストリップ１の送り出しとを停止させる。そして、作業者が、操作ユニット３の操作部材を操作して、持ち上げユニット６を作動させることにより、車体１０の回転を修正する。

詳しくは、図５（ａ）に示す車体１０の回転状態から、伸縮機６０のロッド６１を伸長（下降）させることにより、回転体６２を管状体２００の表面に着地させて、図５（ｂ）に示すように、車体１０を持ち上げる。つまり、車体１０の下部の前後左右に設けられた各車輪１５を、管状体２００の表面から浮かせて、車体１０を、車輪１５ではなく、回転体６２により支持する。

すると、回転体６２が重力に従って転がり落ちるように、既設管Ｐの管周方向（図５（ｂ）に矢印Ａで示す反時計回り方向）へ転動して、図５（ｃ）に示すように、車体１０が元の鉛直な姿勢に戻る。つまり、車体１０の回転が修正された状態となる。

車体１０の回転が修正されると、伸縮機６０のロッド６１を収縮（上昇）させることにより、回転体６２を管状体２００の表面から離間させて、図５（ｄ）に示すように、車体１０を管状体２００の表面に降ろす。つまり、各車輪１５を管状体２００の表面に着地させて、車輪１５により車体１０を支持する。

この後、作業者が、操作ユニット３の操作部材を操作して、製管装置１００の製管動作を再開させる。

上記実施形態によると、既設管Ｐ内で製管装置１００の車体１０が管周方向へ回転しても、任意のタイミングで、持ち上げユニット６の伸縮機６０のロッド６１を伸長させて、車体１０を持ち上げることで、着地した回転体６２が重力に従って管周方向へ転動して、車体１０の回転を容易に修正することができる。

また、持ち上げユニット６により車体１０を持ち上げたときに、図６に示すように、車体１０が既設管Ｐの管軸方向に対して後方へ傾くことがある。これは、たとえば、車体１０の後部に作業者が搭乗することや、アーム１１〜１４とユニット２０、３０、４０、５０の旋回による重心Ｇのばらつきなどによって、起こり易い。

この場合、回転体６２の後方側の側縁６２ｄが凸円弧状に面取りされているので、車体１０が後方へ傾いても、管状体２００（ストリップ１とジョイナ２）の表面が回転体６２の側縁６２ｄにより損傷するのを防止することができる。

また、回転体６２を管状体２００の表面に着地させる際や、ロッド６１の伸長により車体１０を持ち上げる際にも、管状体２００の表面が回転体６２の側縁６２ｄにより損傷するのを防止することができる。

また、上記実施形態では、複数の回転体６２により車体１０を支持するので、持ち上げユニット６から管状体２００にかかる力が分散され、管状体２００の表面の損傷を一層防止することができる。

さらに、上記実施形態では、製管装置１００の重心Ｇを通る鉛直線上に、持ち上げユニット６を設けているので、１つの持ち上げユニット６によって車体１０を安定に持ち上げることができる。その上、持ち上げユニット６にかかるコストを低く抑えることができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、持ち上げユニット６の回転体６２の後方側の側縁６２ｄのみを凸円弧状に面取りした例を示したが、回転体６２の前方側の側縁も凸円弧状に面取りしてもよい。

また、上記実施形態では、回転体６２をローラから構成した例を挙げたが、本発明はこれに限定するものではない。これ以外に、たとえば、ベアリング、ころ、または球体などを回転体６２として用いてもよい。また、回転体の設置数は、単一でも複数（２つまたは３つ以上）でもよい。

また、図７および図８に示すように、回転体６２’をオムニホイールから構成してもよい。図７および図８に示す他の実施形態では、回転体６２’の本体の回転軸６３’は、既設管Ｐの管軸方向と平行になっている。また、持ち上げユニット６は、車体１０の前後２箇所に所定の間隔で取り付けられている。既設管Ｐの管周方向への車体の１０の回転を修正する際は、たとえば、前後２つの持ち上げユニット６を同時に作動させて、車体１０を前後均等に持ち上げ、一度に車体１０の回転を修正するようにすればよい。

また、たとえば、先に、前方の持ち上げユニット６で車体１０の前方を持ち上げて、車体１０の前方の回転を修正してから、後方の持ち上げユニット６で車体１０の後方を持ち上げて、車体１０の後方の回転を修正するようにしてもよい。また、この逆で、先に、後方の持ち上げユニット６で車体１０の後方を持ち上げて、車体１０の後方の回転を修正してから、前方の持ち上げユニット６で車体１０の前方を持ち上げて、車体１０の前方の回転を修正するようにしてもよい。

その際、回転体６２’がオムニホイールから構成されているので、持ち上げユニット６により車体１０を持ち上げたときに、着地した回転体６２’が重力に従って任意の方向へ転動して、車体１０の回転を容易に修正することができる。

また、上記実施形態では、持ち上げユニット６の伸縮機６０をエアージャッキから構成した例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。これ以外に、たとえば、油圧ジャッキ、ねじジャッキ、ラック駆動ジャッキ、または油圧式やエアー式のシリンダなどを伸縮機６０として用いてもよい。また、持ち上げユニット６における伸縮機６０の設置数は、単一でも複数でもよい。また、車体１０における持ち上げユニット６の設置数も、単一でも複数でもよい。さらに、車体１０における持ち上げユニット６の設置位置は、製管装置１００の重心Ｇを通る鉛直線上に限らず、車体１０を持ち上げ可能な位置に適宜設定すればよい。

また、上記実施形態では、製管装置１００の製管動作を停止してから、持ち上げユニット６を作動させて、車体１０の回転を修正した例を示したが、製管装置１００の製管動作中に、持ち上げユニット６を作動させて、車体１０の回転を修正するようにしてもよい。または、製管装置１００の製管動作の一部を停止させてから、持ち上げユニット６を作動させて、車体１０の回転を修正するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、管構成部材として、ストリップ１とジョイナ２を用いた例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。これ以外に、たとえば、幅方向の一方の側縁にほぞが設けられ、他方の側縁にほぞ溝が設けられた長尺の帯状体を、管構成部材として用いるようにしてもよい。この場合、帯状体を螺旋状に巻回して、隣り合う巻回側縁のほぞをほぞ溝に嵌合することにより、隣り合う巻回側縁を接合して、管状体を組み立てればよい。

さらに、上記実施形態では、管軸方向に対して垂直な断面が円形の既設管Ｐ内において、製管装置１００の車体１０の管周方向への回転を修正する場合に本発明を適用した例を示した。然るに、断面が矩形や馬蹄形などの既設管内やその他の管内において、製管装置１００の車体１０の回転を修正する場合にも、本発明を適用することは可能である。

１ ストリップ
１ｄ 側縁
２ ジョイナ
２ｄ 側縁
６ 持ち上げユニット
１０ 車体
６２、６２’ 回転体
６２ｄ 側縁
１００ 製管装置
２００ 管状体
Ｐ 既設管

Claims (3)

1. 管内で、車体を管軸方向へ進行させながら、長尺な帯状の管構成部材を螺旋状に巻回して、前記管構成部材の隣り合う巻回側縁を接合して、管状体を組み立てる製管装置において、
   前記車体に、伸縮可能な持ち上げユニットを設け、
   前記持ち上げユニットは、下端部に管周方向へ転動可能な回転体が設けられ、伸長することにより、前記回転体を着地させて、前記車体を持ち上げることを特徴とする製管装置。
2. 請求項１に記載の製管装置において、
   前記回転体の側縁を凸円弧状に面取りした、ことを特徴とする製管装置。
3. 請求項１に記載の製管装置において、
   前記回転体をオムニホイールから構成した、ことを特徴とする製管装置。

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