JP5895249B1

JP5895249B1 - 穿孔装置を用いた穿孔方法

Info

Publication number: JP5895249B1
Application number: JP2015149484A
Authority: JP
Inventors: 裕久稲垣
Original assignee: 二幸削進工業株式会社
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP2017031564A

Abstract

【課題】円環状の切削領域の幅が比較的大きな切削を可能にする。
【解決手段】開口を有するコンクリート構造物の壁面を内部側から円環状に切削して穿孔する穿孔方法において、円周方向の少なくとも１カ所で離間させることが可能な第１、第２の切削刃を用い、第１の切削刃を回転駆動部に取り付け、回転駆動の軸心方向における第１、第２の切削刃の両側で支持される芯出し装置１３０（支持軸）の回りに回転駆動させて切削を行った後に、芯出し装置１３０が固定された状態で第１、第２の切削刃を円周方向の少なくとも１カ所で離間させて交換し第２の切削刃によって切削を行う。
【選択図】図９

Description

本発明は、地中に埋設されたマンホール等、開口を有するコンクリート構造物の壁面を内部側から円環状に切削して穿孔する穿孔方法に関するものである。

地中に埋設されたマンホール等と、これに接続された配管との接続部の可撓化を図るため、マンホール等の壁面を内部側から円環状に切削して穿孔することがある。この場合、上記切削を行うコアカッターは、マンホールの開口から内部に搬入する必要がある。そこで、上記開口よりも大きな孔を切削するために、コアカッターを周方向に複数個に分解した状態で搬入し、マンホール内で組み立てて切削する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、複数個の円弧状のカッターを径方向に移動可能に設け、縮径状態でマンホール内に搬入した後、拡径して切削する技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、開口から搬入可能な幅を有する、円周上の一部の円弧部分だけに対応するコアカッターを用いる技術も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００１−３２９５５４号公報特開２０１１−１６８９８２号公報特開２０１２−１６７５０４号公報

しかしながら、上記のようにコアカッターを周方向に複数個に分解し、マンホール内で組み立てる場合や、縮径状態で搬入してマンホール内で拡径する場合には、切削領域の外径を大きくすることは可能であっても、切削領域の幅、すなわち切削領域の外径と内径との差を大きくすることは困難である。なぜならば、切削領域の幅を大きくするためには、装置の駆動トルクを大きくする必要があるが、そのために装置が大型化すると、マンホールの開口から搬入することが困難になるからである。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、円環状の切削領域の幅が比較的大きな切削を容易にできるようにすることを目的としている。

第１の発明は、
切削刃と、上記切削刃を回転駆動させる回転駆動部とを有する穿孔装置を用いて、開口を有するコンクリート構造物の壁面を内部側から円環状に切削して穿孔する穿孔方法であって、
上記切削刃として、円周方向の少なくとも１カ所で離間させることが可能な第１および第２の切削刃を用い、
第１の切削刃を上記回転駆動部に取り付け、回転駆動の軸心方向における第１および第２の切削刃の両側で支持される支持軸の回りに回転駆動させて第１の切削を行った後に、
上記支持軸が上記切削される構造物に対して固定された状態で、上記第１および第２の切削刃を円周方向の少なくとも１カ所で離間させて交換し、
第２の切削刃によって第２の切削を行うことを特徴とする。

これにより、第１、第２の切削刃は、円周方向の少なくとも１カ所で離間させることによって、これらの切削刃を支持する支持軸を固定したままで交換することができる。それゆえ、例えば内外径の異なる第１、第２の切削刃を用いることによって、比較的小さな回転トルクで、比較的大きな領域の切削を高精度に行うことが容易にできる。

本発明によれば、マンホール等の開口よりも大きな孔を切削することが可能で、しかも、高い精度で安定した切削を行うことができる。

穿孔装置の概略構成を示す側面図である。カッター部の構成を示す斜視図である。カッター部の詳細な構成を示す分解斜視図である。補強プレートの構成を示す平面図である。補強プレートの連結部の構成を示す要部の正面図である。補強プレートの展開状態を示す平面図である。小径切削刃の構成を示す平面図である。大径切削刃の構成を示す平面図である。小径切削刃による切削状態を示す側面図である。大径切削刃による切削状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

（参考例）
まず、便宜上、本発明の実施形態の前提となる穿孔装置１００の一例について説明する。

（穿孔装置１００の構成）
穿孔装置１００は、例えば、図１に示すように、マンホール３００内に搬入されて、マンホールの側壁３０１における下水道管３０２・３０３との接続部を円環状に切削して穿孔するのに用いられる。

上記穿孔装置１００は、下水道管３０２の延びる方向に向けて設置される水平フレーム１１０と、上記水平フレーム１１０によって摺動自在に案内される回転駆動部１２０とを備えている。水平フレーム１１０は、例えばシリンダ１１１ａとピストンロッド１１１ｂとから成る油圧シリンダ１１１の伸張力によって、マンホール３００の側壁３０１の内側に当て木２０１を介して突っ張ることにより装置全体を支えるようになっている。また、回転駆動部１２０は、例えばシリンダ１２１ａとピストンロッド１２１ｂとから成る油圧シリンダ１２１により、切削の進行に伴って下水道管３０２の延びる方向に移動するようになっている。

回転駆動部１２０には、回転フランジ１２２を介して切削刃ユニット２００が取り付けられている。切削刃ユニット２００は、マンホール３００内に固定された支持軸である芯出しシャフト１３０によって回転および摺動自在に支持されるとともに、回転駆動部１２０に設けられた図示しない油圧モータによって回転駆動されるようになっている。

上記芯出しシャフト１３０は、先端部が、下水道管３０２内にスペーサ１３２とキャンバー１３３（楔部材）とによって固定された芯出し装置１３１の勘合穴１３１ａに挿入されて支持されるとともに、他端部に設けられたシリンダ１３４ａとピストンロッド１３４ｂとから成る油圧シリンダ１３４の伸張力により、マンホール３００内でリングストッパー１３０ａおよび当て木２０１と圧力板２０２とを介して突っ張ることによって支持固定されるようになっている。

（切削刃ユニット２００の構成）
切削刃ユニット２００は、図２、図３に示すように、上記回転駆動部１２０の回転フランジ１２２に取り付けられるフランジ部材２１０、柱部材２２０、補強部材２３０、および切削刃２４０を備えて構成されている。

フランジ部材２１０は、半円板状の１対の部分フランジ２１１が蝶番部材２１２によって折りたたみ可能に構成されている。

柱部材２２０は、部分フランジ２１１の外周付近および補強部材２３０における円周方向４箇所の位置で、ボルト２５１・２５２によって取り付けられることにより、フランジ部材２１０と補強部材２３０とを結合するようになっている。

補強部材２３０は、図４、図５に示すように、円弧状の１対の部分リング２３１・２３１が、リンク部材２３２ａとイモネジ２３２ｂ・２３２ｂ（またはピンなどの回動軸）によって構成される連結部２３２により連結されて構成され、図６に示すように円周上の１箇所で離間させてピン２３３とピン穴２３４との係合を解いて開いた状態に変形し得るようになっている。

切削刃２４０は、上記補強部材２３０と同様に、円弧状の１対の部分切削刃２４１・２４１が、リンク部材２４２ａとイモネジ２４２ｂ・２４２ｂによって構成される連結部２４２により連結されて構成され、円周上の１箇所で離間させて開いた状態にし得るようになっている。切削刃２４０の端面には、例えばダイヤモンドから成るビット２４３が設けられている。

（切削刃ユニット２００による切削について）
上記のような切削刃ユニット２００を用いることによって、マンホール３００の開口（不図示）よりも大きな直径の領域を切削することが容易にできる。すなわち、フランジ部材２１０は、部分フランジ２１１・２１１を蝶番部材２１２の部分で折り畳むことによって、マンホール３００の開口の内径の約２倍の外径を有するものをマンホール３００内に搬入することができる。また、補強部材２３０や切削刃２４０は、部分リング２３１・２３１、部分切削刃２４１・２４１を連結部２３２・２４２のイモネジ２３２ｂ・２４２ｂ回りに回動させて開くことによって、マンホール３００の開口の内径の約２倍または開口部付近の形状によってはそれ以上の外径を有するものをマンホール３００内に搬入することができる。また、柱部材２２０は、円筒形状の一部に相当する形状なので、やはり、マンホール３００内に容易に搬入することができる。

そこで、フランジ部材２１０等をマンホール３００内に搬入した後に蝶番部材２１２で折り畳まれた部分フランジ２１１・２１１を開いて回転駆動部１２０の回転フランジ１２２に取り付けるとともに、補強部材２３０、および切削刃２４０をそれぞれリング状に閉じて、フランジ部材２１０に、柱部材２２０、補強部材２３０、および切削刃２４０の順にボルト２５１〜２５３で取り付けることにより、マンホール３００の開口よりも大きな直径の領域を切削可能な切削刃ユニット２００を構成することができる。しかも、部分切削刃２４１は、イモネジ２４２ｂ・２４２ｂの回りに回動させるだけなので、切削刃２４０の脱着作業を容易に行えるうえ、切削刃２４０の刃面の平面度や真円度などを高い精度に保つことも容易にでき、正確な切削や高い効率の切削をすることが容易に可能になる。

（実施形態）
上記のような穿孔装置１００を用いて、円環状の切削領域の幅が比較的大きい場合、すなわち切削領域の外径と内径との差が比較的大きい場合でも、比較的小さな駆動トルクで切削可能な例について説明する。

本実施形態では、図７、図８に示すように、２つの切削刃２６０・２７０が用いられる。上記切削刃２６０は、それぞれ、実施形態１で説明した切削刃２４０と同様に、ビット２６３・２７３が設けられた円弧状の１対の部分切削刃２６１・２６１・２７１・２７１が、リンク部材２６２ａ・２７２ａとイモネジ２６２ｂ・２７２ｂによって構成される連結部２６２・２７２により連結されて構成されている。ただし、切削刃２７０におけるビット２７３が設けられている部分の外径および内径は、それぞれ切削刃２６０におけるビット２６３が設けられている部分の外径および内径よりも大きく設定されている。

上記のような切削刃２６０・２７０を用いた切削は、例えば図９、図１０に示すように行われる。

すなわち、まず、切削刃ユニット２００の補強部材２３０に切削刃２６０が取り付けられ、図９に示すように、下水道管３０２における既設管３０２ａの外周部と、その周囲の側壁３０１が切削される。この場合、切削される部分の幅が、最終的に切削される部分よりも小さくされることにより、回転駆動部１２０に必要とされる回転駆動力を小さく抑えることができる。ここで、切削刃２６０の内径と更生管３０２ｂの外径との差を例えば２０ｍｍ（半径方向で１０ｍｍ）以上などに設定することにより更生管３０２ｂの損傷などを容易に防止することができる。

次に、切削刃２６０を締結しているボルトを外して、切削刃２６０を補強部材２３０から取り外し、切削刃２７０と交換することにより、図１０に示すように上記切削領域よりも外周側の側壁３０１の部分が切削される。

ここで、上記切削刃２６０・２７０の交換の際には、切削刃２６０・２７０は、それぞれ、イモネジ２６２ｂ・２７２ｂ回りに回動させることによって円周方向の少なくとも１カ所で離間させることができるので、芯出しシャフト１３０が少なくとも２カ所で支持され、その間に切削刃２６０・２７０切削刃が配置される場合でも、芯出しシャフト１３０、および芯出し装置１３１をマンホール３００内に固定したままで、切削刃２６０を取り外して、切削刃２７０を取り付けることができる。それゆえ、芯出しシャフト１３０を固定し直す場合に生じがちな回転中心の位置ずれを生じにくいので、切削刃２６０・２７０の切削領域の位置精度を高くすることが容易にできる。すなわち、比較的小さな回転トルクで、比較的大きな領域の切削を高精度に行うことが容易にできる。したがって、特に更生管３０２ｂの部分を残して既設管３０２ａの部分を切削して除去することがなどが容易に行える。

なお、芯出しシャフト１３０を固定したままで切削刃を交換するためには、上記のように連結部によって連結された切削刃を用いるのに限らず、完全に分割可能な切削刃を用いるなどしてもよい。

（その他の事項）
なお、上記のような柱部材２２０と切削刃２４０との間の補強部材２３０は、必ずしも設けなくてもよいが、これを設けることによって切削刃２４０の形状精度や剛性を高めることが容易にできる。

また、補強部材２３０や切削刃２４０は、リンク部材２３２ａ・２４２ａを用いた連結部２３２・２４２を介して回動可能に連結される例を示したが、これに限らず、単一のピンなどによって部分リング２３１・２３１や部分切削刃２４１・２４１が互いに回動自在に連結されるなどしてもよい。ただし、一般に、リンク部材２３２ａ・２４２ａを用いる方が部分リング２３１・２３１や部分切削刃２４１・２４１の開く程度を大きくすることが容易にできる。また、その他、可撓性を有する部材で部分切削刃２４１・２４１等を結合するなど、切削刃２４０等の形状を変形可能な種々の連結方式を適用してもよい。

また、補強部材２３０や切削刃２４０は、回転の軸心方向に垂直な面内で回動移動可能に構成されている例を示したが、これに限らず、例えばフランジ部材２１０と同じように折り畳む方向に変形させ得るようにしてもよい。逆に、フランジ部材２１０を補強部材２３０や切削刃２４０と同様に回転の軸心方向に垂直な面内で回動移動可能にしてもよい。

また、フランジ部材２１０の蝶番部材２１２は、切削刃２４０の側に設けられている例を示したが、これに限らず、裏面側に設けられて反対側に折り畳むようにしてもよい。

また、フランジ部材２１０、補強部材２３０、切削刃２４０の分割数や柱部材２２０の数などは、これらに限らず、マンホール３００の開口の大きさや切削領域の内外径などに応じて種々設定してもよい。

また、フランジ部材２１０等は、必ずしも上記のようにすべて分解した状態でマンホール３００内に搬入するのに限らず、例えば、フランジ部材２１０や補強部材２３０にあらかじめ柱部材２２０を取り付けた状態で搬入するなど、搬入可能な種々の組み合わせで搬入することによって、マンホール３００内での組み立て作業を軽減し得るようにしてもよい。

また、切削刃の交換回数や各切削刃の内外径などは、上記に限らず、切削領域の内外径や回転駆動部の駆動力、求められる作業時間などに応じて種々設定すればよい。

１００穿孔装置
１１０水平フレーム
１１１油圧シリンダ
１１１ａシリンダ
１１１ｂピストンロッド
１２０回転駆動部
１２１油圧シリンダ
１２１ａシリンダ
１２１ｂピストンロッド
１２２回転フランジ
１３０芯出しシャフト
１３０ａリングストッパー
１３１芯出し装置
１３１ａ勘合穴
１３２スペーサ
１３３キャンバー
１３４油圧シリンダ
１３４ａシリンダ
１３４ｂピストンロッド
２００切削刃ユニット
２０１当て木
２０２圧力板
２１０フランジ部材
２１１部分フランジ
２１２蝶番部材
２２０柱部材
２３０補強部材
２３１部分リング
２３２連結部
２３２ａリンク部材
２３２ｂイモネジ
２３３ピン
２３４ピン穴
２４０切削刃
２４１部分切削刃
２４２連結部
２４２ａリンク部材
２４２ｂイモネジ
２４３ビット
２５１〜２５３ボルト
２６０切削刃
２６１部分切削刃
２６２連結部
２６２ａリンク部材
２６２ｂイモネジ
２６３ビット
２７０切削刃
２７１部分切削刃
２７２連結部
２７２ａリンク部材
２７２ｂイモネジ
２７３ビット
３００マンホール
３０１側壁
３０２下水道管
３０２下水道管
３０２ａ既設管
３０２ｂ更生管
３０３下水道管

Claims

切削刃と、上記切削刃を回転駆動させる回転駆動部とを有する穿孔装置を用いて、開口を有するコンクリート構造物の壁面を内部側から円環状に切削して穿孔する穿孔方法であって、
上記切削刃として、円周方向の少なくとも１カ所で離間させることが可能な第１および第２の切削刃を用い、
第１の切削刃を上記回転駆動部に取り付け、回転駆動の軸心方向における第１の切削刃の両側の位置で、上記切削される構造物に支持される支持軸の回りに回転駆動させて第１の切削を行った後に、
上記支持軸が上記切削される構造物に対して固定された状態で、上記第１および第２の切削刃を円周方向の少なくとも１カ所で離間させて交換し、
第２の切削刃によって第２の切削を行うことを特徴とする穿孔方法。
請求項１の穿孔方法であって、
上記第１の切削刃は、上記第２の切削刃よりも内径および外径が小さいものが用いられることを特徴とする穿孔方法。
請求項１または請求項２の穿孔方法であって、
上記第１および第２の切削刃は、それぞれ、複数の円弧状の部分切削刃が、互いに回動自在に連結され、または回動自在のリンク部材を介して連結されたものが用いられることを特徴とする穿孔方法。