JP6171071B1

JP6171071B1 - 穿孔装置、および切削刃

Info

Publication number: JP6171071B1
Application number: JP2016216938A
Authority: JP
Inventors: 裕久稲垣
Original assignee: 二幸削進工業株式会社
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2036-11-07
Also published as: JP2018076642A

Abstract

【課題】マンホール等において円環状の切削領域の幅を大きくする。【解決手段】マンホール等の壁面を内部側から円環状に穿孔する穿孔装置は、フランジ部材２１０と、フランジ部材２１０を回転駆動する回転駆動部とを備え、フランジ部材２１０は、それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、フランジ部材２１０の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第１の円弧状切削刃（円弧状切削刃２２０’）、および第１の円弧状切削刃とは切削内径及び切削内径が異なるとともに、それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、フランジ部材２１０の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第２の円弧状切削刃（円弧状切削刃２２０）が、選択的に脱着可能に構成されている。【選択図】図２

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等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。

本発明は、
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装置であって、
板状回転部材と、
上記板状回転部材を回転駆動する回転駆動部と、
を備え、
上記板状回転部材は、
それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第１の円弧状切削刃、および
上記第１の円弧状切削刃とは切削外径及び切削内径が異なるとともに、それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第２の円弧状切削刃が、
選択的に脱着可能に構成されていることを特徴とする。

これにより、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とともに、円弧状切削刃が円周全周でなく円弧状に形成されていることによって、切削負荷を大幅に低減することが容易にできるので、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、円環状の切削領域の幅が比較的大きな切削をすることが容易にできる。

穿孔装置の概略構成を示す側面図である。切削刃ユニットの構成を示す正面図である。切削刃の詳細な構成を示す平面図である。切削刃の詳細な構成を示す正面図である。

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。

（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、および下水道管３０２・３０３の端部付近等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と反力板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４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（板状回転部材）、および円弧状切削刃２２０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。このフランジ部材２１０には、切削内径及び切削内径が互いに異なる円弧状切削刃２２０・２２０’が、以下に詳述するように選択的に脱着可能に固定され得るようになっている。なお、フランジ部材２１０の外形は、必ずしも図２に示すように円形に限らず、同図において円弧状切削刃２２０・２２０’よりも左右に張り出した部分を省いた形状、すなわち円弧状切削刃２２０・２２０’の端部どうしを結ぶ弦など所定の弦よりも外側の一部を除去した形状にするなどしてもよい。もっとも、同図のように円形状にする場合には、剛性や強度を高めて、切削中の変形やいわゆるびびりを小さく抑えることなどが容易にできる。また、部分フランジ２１１は、蝶番部材２１２によって折りたたみ可能に構成されるのに限らず、半円、または扇形の２つ以上の部分フランジなどが回転フランジ１２２に取り付けられることによって、円形のフランジ部材２１０や、所定の弦よりも外側の部分が除去された形状のフランジ部材が構成されるようにしてもよい。その場合には、マンホール３００内に芯出しシャフト１３０を設置した後でもフランジ部材を回転フランジ１２２に取り付けることができるので、例えば必要な作業スペースを低減して、比較的狭いマンホール内でも作業性を向上させることなどがより容易にできる。

円弧状切削刃２２０は、本実施形態では１対設けられ、フランジ部材２１０の板面に互いに円周方向に離間して配置されている。各円弧状切削刃２２０は、断面円弧状の部分円筒形状を有している。円弧状切削刃２２０におけるフランジ部材２１０側部分の円周方向両端部には、ボルト穴２２２を有する脚部２２１が設けられ、ボルト２３１によってフランジ部材２１０に脱着可能に取り付けられるようになっている。なお、円弧状切削刃の取り付け方法は上記に限らず、円弧状切削刃の底部に雌ねじを形成して、フランジ部材２１０の反対面側からボルト締めするなどしてもよい。また、必須ではないが、円弧状切削刃２２０にはノックピン穴２２３が形成され、ノックピン２３２によって取り付け位置の精度を容易に高め得るようになっている。円弧状切削刃２２０におけるフランジ部材２１０と反対側の端面には、例えばダイヤモンドから成るビット２２４が設けられている。また、円弧状切削刃２２０には、必ずしも必須ではないが径方向に貫通する開口部２２５が形成され、例えば冷却水によるビット２２４の冷却を容易にできるようになっている。なお、上記開口部２２５の形状や数は図４に示すようなものに限らず、種々に設定されてもよい。

円弧状切削刃２２０’は、上記円弧状切削刃２２０とは切削内径及び切削内径が互いに異なる点を除き、同様に構成されている。

（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、切削刃２２０の円弧の長さ（中心角）等が、切削刃２２０とフランジ部材とを組み付けた状態ではマンホール３００内に搬入できないような寸法に設定されている場合でも、切削刃２２０とフランジ部材とを分離した状態でマンホール３００内に搬入可能にすることもできる。

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、フランジ部材２１０に、円弧状切削刃２２０または円弧状切削刃２２０’をボルト２３１およびノックピン２３２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。

次に、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点について説明する。

本実施形態では、２つの円弧状切削刃２２０・２２０’が用いられる。円弧状切削刃２２０におけるビット２２４が設けられている部分の外径および内径は、それぞれ円弧状切削刃２２０’におけるビット２２４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。

そこで、まず、切削刃ユニット２００のフランジ部材２１０に円弧状切削刃２２０’が取り付けられ、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とともに、円弧状切削刃２２０’が円周全周でなく円弧状に形成されていることによって、切削負荷を大幅に低減することが容易にできるので、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、円弧状切削刃２２０’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、円弧状切削刃２２０’を締結しているボルトを外して、フランジ部材２１０から取り外し、円弧状切削刃２２０をと交換することにより、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、上記円弧状切削刃２２０・２２０’の交換の際には、芯出しシャフト１３０が少なくとも２カ所で支持されている場合でも、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、円弧状切削刃２２０’を取り外して、円弧状切削刃２２０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、円弧状切削刃２２０・２２０’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などが容易に行える。

また、切削刃として、円周の全周に亘る切削刃ではなく、円周の一部の円弧状の切削刃を用いることによって、切削効率を向上させることが容易にできる。それゆえ、特に円環状の切削領域の幅が比較的大きい場合に、上記のように径が異なる切削刃を用いることと相まって、一層、切削に必要な駆動トルクを小さく抑えたり、同じトルクで切削代を大きくしたりすることが容易にできる。また、切削刃の摩耗や破損の際には部分的な切削刃単位で交換できるので、メインテナンス費用を低減することなども容易になる。

（その他の事項）
なお、フランジ部材２１０の分割数などは、上記に限らず、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、円弧状切削刃２２０等の交換回数やこれらの内外径、円弧の長さ（中心角）や円周上の配置数、間隔などは、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。なお、円弧の長さ（中心角）は、小さすぎると、各円弧状切削刃の摩耗が大きくなりやすい場合があるので、その点では、ある程度の長さ以上に設定されることが好ましい。

また、上記では更生管を有する下水道管の更生管を残すように下水道管およびマンホールの側壁を切削する例を示したが、これに限らず、更生管を有しない下水道管を傷つけることなく、その外周側のマンホールの側壁を切削することなども容易にできる。

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反力板
２１０フランジ部材
２１１部分フランジ
２１２蝶番部材
２２０円弧状切削刃
２２０’ 円弧状切削刃
２２１脚部
２２２ボルト穴
２２３ノックピン穴
２２４ビット
２２５開口部
２３１ボルト
２３２ノックピン
３００マンホール
３０１側壁
３０２下水道管
３０２・３０３下水道管
３０２ａ既設管
３０２ｂ更生管
３１０開口

Claims

開口を有するコンクリート構造物の内部側から、上記コンクリート構造物の壁面における回転中心が同一である外径と内径の間からなる円環状の領域を切削する穿孔装置であって、
板状回転部材と、
上記板状回転部材を回転駆動する回転駆動部と、
を備え、
上記板状回転部材は、
それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第１の円弧状切削刃、および
上記第１の円弧状切削刃とは切削外径及び切削内径が異なるとともに、それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に互いに円周方向に離間して配置される複数の第２の円弧状切削刃が、
選択的に脱着可能に構成されていることを特徴とする穿孔装置。
請求項１の穿孔装置であって、
上記板状回転部材は、円形、または円形の所定の弦よりも外側の一部が除去された外形を有していることを特徴とする穿孔装置。
請求項１または請求項２の穿孔装置であって、
上記板状回転部材は、複数の部分板状回転部材を用いて構成されていることを特徴とする穿孔装置。
請求項３の穿孔装置であって、
上記板状回転部材は、上記複数の部分板状回転部材が蝶番部材を介して折り畳み可能に構成されていることを特徴とする穿孔装置。
請求項３または請求項４の穿孔装置であって、
上記複数の部分板状回転部材は、それぞれ半円形状の１対の部分板状回転部材であることを特徴とする穿孔装置。
請求項１から請求項５のうち何れか１項の穿孔装置に用いられる第１または第２の円弧状切削刃である切削刃であって、
それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に脱着可能に構成されるとともに、
径方向に貫通する開口部が形成されていることを特徴とする切削刃。
請求項１から請求項５のうち何れか１項の穿孔装置に用いられる第１または第２の円弧状切削刃である切削刃であって、
それぞれ断面円弧状の部分円筒形状を有し、上記板状回転部材の板面に脱着可能に構成されるとともに、
上記板状回転部材側の円周方向両端部に、締結部材によって上記切削刃を上記板状回転部材に取り付け可能な脚部を有していることを特徴とする切削刃。