JP6267327B2 - 製管装置およびこれを用いた製管方法 - Google Patents

Description

本発明は、更生管を形成する製管装置およびこれを用いた製管方法に関する。

農業用水管、下水道管、上水道管、ガス管などの管路の老朽化対策として、既設管の内面を合成樹脂製の更生管によってライニングする工法が実用化されている。例えば、長尺帯状のライニング材（帯状部材）を既設管の内面に沿うよう螺旋状に巻回し、隣り合う側縁部同士を重ね合わせて接合することにより、既設管の長手方向に沿って更生管を形成する。

例えば特許文献１に記載の製管装置は、外周に帯状部材を巻き付けて螺旋状に周回しながら帯状部材を管状に形成する。この製管装置は、成形フレームを拡径または縮径させる屈折リンクと、帯状部材を送り込む駆動ユニットと、巻回された帯状部材の嵌合部に配設される接合ユニットとを有している。

国際公開２００８／０７５６８１号

前記製管装置では、既設管の内面形状の変化が大きいと、内面の凹凸や段差などに更生管の前端が引っ掛かってしまうことがある。このため、製管作業を常に監視している必要性がある。既設管内の段差などに更生管の前端部や製管装置が接触すれば、一旦、作業を中断し、既設管内に作業者が入って、前記屈折リンクを操作して既設管の内面形状に沿うように調整しなくてはならない。その後、既設管の内径が変化すれば再び作業を中断し、作業者が前記屈折リンクを操作して製管装置を手作業で調整しなければならなかった。

このように従来の製管装置は、その外径を一律に変更することはできるものの、変更するためには、その都度、作業を中断し、作業者が既設管内で変更のための作業を行わなくてはならない。そのため、製管作業の効率が低下してしまい、工期の遅延を招くおそれがあった。

本発明の目的は、既設管の内面の形状の変化に追従して製管装置が変形し得るように構成して、個別の拡縮径の変更作業を要することなく、形成する管の前端部を拡径または縮径し、製管作業を中断することなく、製管作業の効率化を図ることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、長尺の帯状部材を螺旋状に巻回して更生管を形成する製管装置を対象としている。製管装置における本体は、複数の周回部材と、それらの周回部材を互いに離間させて連結し、周回部材同士の間で伸張および収縮する少なくとも一つのばね機構部と、前記周回部材に支持され、先行する帯状部材の嵌合部に対して後続する帯状部材の嵌合部を螺旋の内周側から押さえて接合する接合機構部と、を備えて環状に形成される。前記ばね機構部は、少なくとも一つのばね部材を備え、前記周回部材同士の間隔を装置本体の軸方向の一方と他方とで異ならせるように伸縮することが可能であり、隣り合う周回部材同士を、前記本体の径方向の軸線まわりに回動可能に連結する回動連結部を備える。前記製管装置は、外力を受けて前記ばね機構部が伸縮するとき、前記本体は周長が軸方向の一端側と他端側とで異なるように変形しながら製管するように構成される。

本発明に係る製管装置は、前記ばね機構部が、少なくとも一つのばね部材を備えて、前記周回部材同士の間隔を本体の周方向に離間または近接させるように伸縮することが可能であり、隣り合う周回部材同士を、前記本体の径方向の軸線まわりに回動可能に連結する回動連結部を備え、前記本体に、前記ばね機構部のばね部材を伸張または圧縮して、前記ばね機構部の伸縮範囲を規制する部材が設けられて、前記ばね機構部が伸縮するとき、前記本体はその外形状を変化させながら製管するように構成されてもよい。

前記製管装置により、形成する管の外径を、既設管の内部形状の変化に追従するよう拡大または縮小することが可能である。既設管の内部形状の変化に応じて、その都度、製管装置を停止させ、各部の調整作業を行う必要性が低くなり、効率よく、短期間で製管することが可能となる。

製管装置を用いた更生管の製管方法も本発明の技術的思想の範疇である。すなわち、製管方法として、前記ばね機構部によって拡径または縮径する前記製管装置を既設管内に配置し、長尺の帯状部材を、前記製管装置の内周側から接合機構部へ送り、送られた帯状部材を製管装置の外周へ送るとともに径方向の外方へ押しながら螺旋状に周回させて管状に形成する。既設管の内部形状に追従して、前記ばね機構部により、製管装置の外径が拡大または縮小し、製管装置の外形が製管方向の前方または後方に縮径した略円錐台形状に変形して、管を拡径または縮径させながら形成する。

これにより、既設管の内部形状の変化に追従して、管の前端部を拡径または縮径させながら形成するので、既設管の内面の凹凸や段差などが大きくても形成した管が引っ掛かり難くなり、円滑に製管作業を進めることができる。製管装置の形状を変化させるために製管作業をその都度、中断する必要もなく、作業効率が向上する。

本発明は、製管装置における本体を、外力を受けて変形するように構成したから、既設管の内部形状に追従して本体の形状が変形し得て、帯状部材からなる管を拡径または縮径しながら形成することができ、作業効率が格段に向上する。

図１は、実施形態１に係る製管装置を示す正面図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は前記製管装置のリンク体を拡大して示し、図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は一部断面とともに示す平面図である。 図３は、製管装置における駆動ユニットを一部破断して示す側面図である。 図４は、駆動ユニットと嵌合ローラを装置本体の内周側から見て示す平面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は前記製管装置におけるばね機構部を示し、図５（ａ）は正面図であり、図５（ｂ）は装置本体の内周側から見た平面図である。 図６は、前記ばね機構部が斜めに変位した状態を示す平面図である。 図７は、帯状部材の一例を示す模式図である。 図８は、更生管の製管方法を示す説明図である。 図９は、製管装置におけるばね機構部の変形について示す説明図である。 図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、製管装置の変形の様子を既設管の高さ方向の断面により示す説明図である。 図１１は、製管装置の変形の様子を既設管の幅方向の断面により示す説明図である。 図１２は、実施形態２に係る製管装置のばね機構部を示す平面図である。 図１３は、実施形態３に係る製管装置のばね機構部を示す平面図である。 図１４は、実施形態３に係る製管装置のばね機構部を示し、装置本体の外周側から見た平面図である。 図１５は、製管装置における制限部材または圧縮部材の他の例を示す正面図である。 図１６は、製管装置における制限部材または圧縮部材のさらに他の例を示す正面図である。 図１７は、異なる伸縮量のばね機構部による製管装置の変形例を示す説明図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下では、本発明を、埋設下水道管などの既設管を、合成樹脂製の帯状部材１００によって更生する場合に適用した例について説明する。

−実施形態１−
実施形態１に係る製管装置１は、帯状部材１００を既設管９０内に連続的に引き込んで螺旋状に巻回し、更生管となる管１０を形成する。製管装置１は、既設管９０の内面に沿って周方向に回転ながら、その軸方向である製管方向Ｘ（図８を参照）に前進する。

図１に示すように製管装置１は、本体２が、複数の周回部材２０と、帯状部材１００を引き込み、本体２にその内周側から供給する駆動ユニット４（駆動機構部）と、帯状部材１００の側縁部を内周側から押圧して嵌合させるための嵌合ローラ５（接合機構部）とを備えて環状に形成されている。

周回部材２０は、リンクローラ３を備えた複数のリンク体２１が列状に連結されている。複数のリンクローラ３は、周方向に間隔をおいて配設されている。本体２は、周回部材２０の複数のリンク体２１の両端部が、駆動ユニット４および嵌合ローラ５などを介して連結され、全体として環状とされている。

リンク体２１は、図２（ｂ）に示すように一対のリンク部材２２，２３と、これらを互いに回動可能に連結する連結軸２４とを備えている。各リンク部材２２（２３）は、相対する側壁部２２１（２３１）同士が連結壁部２２２（２３２）によって連結されて、矩形に組まれている。一組のリンク部材２２，２３は、一方のリンク部材２２の側壁部２２１が、他方のリンク部材２３の側壁部２３１に挟み込まれ、この状態で両者を貫通する連結軸２４によって側壁部２２１、２３１が連結され、互いに回動可能とされている。

図２（ａ）に示すように、リンク部材２３の端部において側壁部２３１には、連結軸２４を中心とする所定の角度範囲にわたって切り欠き部２３１ａが形成されている。回動規制片２２３は、切り欠き部２３１ａに納まるようにリンク部材２２の側壁部２２１の表面に設けられている。回動規制片２２３が切り欠き部２３１ａの両端にそれぞれ当接することによって、一対のリンク部材２２，２３同士の回動可能な角度範囲が規制されている。例示の形態では、リンク部材２２，２３同士は相互に屈曲したときにも約１００°以上の角度をなす。これにより、周回部材２０は既設管９０の内面に沿う曲面の湾曲形状をなし、帯状部材１００に当接しながら周回して、本体２が環状に維持される。

連結軸２４は、リンクローラ３の支軸を兼ねている。連結軸２４にはベアリングを介して回転自在にリンクローラ３が支持されている。リンクローラ３は例えば合成樹脂製又は金属製の円筒体であり、本体２の外周に巻回された帯状部材１００の表面に接触して回転する。

本体２において、隣接するリンク体２１の間では一方のリンク部材２２の連結壁部２２２と他方のリンク部材２３の連結壁部２３２とが重ね合わされて、図示省略のボルトおよびナットによって締結されている。

駆動ユニット４は、外面ローラ４１および内面ローラ４２が対になったピンチローラ４３を備えている。これらのローラ４１，４２は互いに逆向きに回転することによって、帯状部材１００を表裏両面から挟み込み、本体２の内周側から引き込んで後段の嵌合ローラ５に向けて送り出す。

図１に示すように、駆動ユニット４には、２組のピンチローラ４３が、帯状部材１００の供給経路に沿って配設されている。なお、ピンチローラ４３は１組であってもよい。

図３には、ピンチローラ４３に引き込まれる帯状部材１００の経路に沿って、駆動ユニット４を一部切り欠いて示す。ピンチローラ４３（外面ローラ４１および内面ローラ４２）はケーシング４５の内部に備えられ、それぞれの回転軸がケーシング４５に回転自在に支持されている。内面ローラ４２は、帯状部材１００の表面に接触しながら回転する。

外面ローラ４１は、リブ１０２などの設けられた帯状部材１００の裏面に接触しながら回転するように、大径部４１１，４１２および小径部４１３を備えている。大径部４１１は、帯状部材１００の隣接するリブ１０２間に挿入可能な幅で形成され、大径部４１２は、帯状部材１００に装着された補強材１１０の溝に挿入可能な鍔状に形成されている。小径部４１３は、リブ１０２の先端部に接触して回転するように形成されている。

外面ローラ４１および内面ローラ４２には減速機（例えば、歯車機構４４の各歯車）を介して油圧モータ４６の駆動力が伝達され、互いに反対方向に回転駆動される。油圧モータ４６は、例えば図８に示される油圧ユニット９３から油圧配管を介して供給される圧油を受けて動作する。外面ローラ４１および内面ローラ４２が回転駆動されると、管１０の前端部に巻回された帯状部材１００に並列するように、後続の帯状部材１００が本体２の外周側へ送り出される（図１参照）。

図７に例示する帯状部材１００は、可撓性を有する合成樹脂、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押出成形して長尺帯状に成形されている。図８に示すように、帯状部材１００は、既設管９０の内面に沿うよう螺旋状に巻回されて更生管となる管１０を形成する。管１０を形成したときにその内面となる帯状部材１００の表面（一方の面）は、概ね平坦に形成される。管１０の外周面となる帯状部材１００の裏面（他方の面）は、基板１０１の裏面に、帯状部材１００の長手方向に沿って複数条のリブ１０２を備えている。

リブ１０２は、断面Ｔ字状とされている。隣り合うリブ１０２の間には、金属製の補強材１１０が、帯状部材１００の長手方向に連続的に装着されている。補強材１１０は、帯状の鋼板を断面略Ｗ字状に折り曲げてなり、幅方向両端の傾斜部の先端がそれぞれリブ１０２の先端Ｔ字部に係止されている。補強材１１０は装着されない場合もある。

基板１０１の幅方向の一方の側縁部（図７の図中左側）には、その長手方向に延びる嵌合溝１０５が帯状部材１００の表面（図７の図中下方）に開口して設けられている。基板１０１の幅方向の一方の側縁部には、基板１０１の厚み分の段部１０４が形成されている。

基板１０１の幅方向の他方の側縁部（図７の図中右側）には、長手方向に延びる嵌合突条１０３が、裏面に突設されている。帯状部材１００は、嵌合部として、嵌合突条１０３と嵌合溝１０５とを備えている。帯状部材１００は、螺旋状に巻回されて、隣接した側縁部同士が互いに接合される。

帯状部材１００は、図８に示すように、ドラム９１から繰り出されて連続的に製管装置１に供給される。帯状部材１００は、リブ１０２などが立設された基板１０１の裏面が外周側になるように製管装置１に供給される。帯状部材１００は、側縁部が互いに隣接し、嵌合溝１０５に対して内周側から嵌合突条１０３が嵌め込まれる。

製管装置１は、接合機構部として単独の嵌合ローラ５を備える。図４は、帯状部材１００の内周側から駆動ユニット４および嵌合ローラ５を見た図であり、駆動ユニット４については油圧モータ４６や油圧の配管などを省略している。嵌合ローラ５は、環状の本体２に設けられ、管１０の内周側に配置されている。製管装置１は、接合機構部として、嵌合ローラ５のほか、管１０の外周側にはこの種のローラ部材を必要としない構造である。

嵌合ローラ５は、連結用のリンク体を構成する一対のプレート２６の間に軸支されていて、リンクローラ３とほぼ同径の円筒状の本体部５１と、それよりも大径の鍔部５２および大径部５３を有している。

嵌合ローラ５は、既に形成された管１０の前端部に巻回されている帯状部材１００の表面に接触し、その側縁部に、駆動ユニット４から送られてきた帯状部材１００の側縁部を重ね合わせて、接合する。この際、嵌合ローラ５の鍔部５２は帯状部材１００の側縁部に当接して案内し、大径部５３は、帯状部材１００の側縁部を内周側から強く押圧して、嵌合溝１０５に嵌合突条１０３を嵌合させる。

駆動ユニット４の近傍には、帯状部材１００が所定のピッチで巻回されるよう、その螺旋の経路を調整する調整機構６が設けられている。調整機構６は、調整ねじ６１を回してリンクローラ３の位置を調整することにより、帯状部材１００の経路を調整するように構成されている。

駆動ユニット４と嵌合ローラ５との間には、帯状部材１００が外周側へ膨らまないように案内する外面ガイド７が設けられている（図１参照）。外面ガイド７は、帯状部材１００の表面に接触して案内する小径のガイドローラ７１と、ガイドローラ７１によって案内されて嵌合ローラ５へ送られる帯状部材１００よりも外周側に配設されたガイド板７２とを備えている。

本体２には、周方向に所定間隔を空けて複数（例えば３以上の）箇所にばね機構部８が備えられている。ばね機構部８は、周回部材２０である複数の隣り合うリンク体２１の相互間を、伸張可能および収縮可能に連結している。

−ばね機構部−
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ばね機構部８は、周回部材２０を構成するリンク体２１同士の間に配設され、図中左側の固定板８１がリンク部材２３の連結壁部２３２に重ね合わされて締結されている。ばね機構部８の図中右側の固定板８２は、リンク部材２２の連結壁部２２２に締結されている。

固定板８１，８２はいずれも矩形帯状の鋼製厚板からなる。固定板８１，８２には、その長手方向の一辺に沿って、相対する他方の固定板８２，８１に向かって延びる延出板８３が備えられている。固定板８１，８２は、図５（ａ）に示すように、正面から見て、全体として逆Ｌ字状をなす。固定板８１，８２の長手方向の中央寄りには、一対のボス部８１ａ，８２ａが離間して設けられ、それぞれにコイルばね（ばね部材）８４の端部が嵌め込まれている。

図５（ｂ）に示すように、２本のコイルばね８４が、これらの一組の固定板８１，８２の間にそれぞれ架け渡されている。コイルバネ８４の一端部は、固定板８１のボス部８１ａに、他端部は固定板８２のボス部８２ａに、それぞれ嵌め込まれている。２本のコイルばね８４が変形することによって固定板８１，８２は相対的に変位可能であり、隣り合うリンク体２１同士の離間距離が変化し、これらの相対的な変位の自由度が確保されている。

一組の固定板８１，８２の長手方向の両端寄りには、それぞれ、厚み方向に貫通する丸穴８１ｂ，８２ｂが形成されている。丸穴８１ｂ，８２ｂには、丸棒部材８５の端部が挿通されている。丸棒部材８５の端部の外径は、丸穴８１ｂ，８２ｂの内径に比べて所定寸法だけ小さく形成されている。丸穴８１ｂ，８２ｂに挿通された丸棒部材８５は、丸穴８１ｂ，８２ｂに対して軸方向に変位することができる。丸棒部材８５は、固定板８１，８２に対して斜めに変位することもできる。

これにより、図６に模式的に示すように、２つの固定板８１，８２は、互いに斜めになるように変位することができる。この場合、隣り合うリンク体２１同士は、リンクローラ３の軸方向（本体２の軸方向）の一側と他側とで、相互の間隔が異なるように変位することができる。

製管装置１の本体２には、ばね機構部８のばね部材８４を伸張または圧縮し、ばね機構部８の伸縮範囲を規制し、調節する部材が備えられている。

例示の形態では、ばね機構部８によって連結された周回部材２０は、リンク体２１同士が、固定板８１，８２の丸穴８１ｂ，８２ｂと、これらに挿通された丸棒部材８５との干渉によって、相対的な変位が制限されている。

ばね機構部８においては、前記固定板８１，８２の丸穴８１ｂ，８２ｂおよび丸棒部材８５によって、隣り合うリンク体２１同士の相対的な変位が所定範囲内に制限されるよう、互いに係合する係合部（制限部材）が構成されている。このことで、隣り合うリンク体２１同士の相対変位の自由度を確保しながら、その変位が過度に大きくなることを阻止できる。

丸棒部材８５としてはボルトが用いられ、その一方の端部（図の右側の端部）の外周には雄ねじが螺設されている。丸棒部材８５の一方の端部は、丸穴８１ｂ，８２ｂから固定板８１，８２の外方に突出していて、ナット８６が螺合されている。このナット８６を回転させることによって一側および他側の固定板８１，８２の間隔を変更し、コイルばね８４の圧縮量を調整することができる。符号８７はロックナットである。

ばね機構部８には、丸穴８１ｂ，８２ｂと、雄ねじの設けられた丸棒部材８５と、ナット８６とによって、コイルばね８４を圧縮する圧縮機構部（圧縮部材）も設けられている。この圧縮機構部によってコイルばね８４を圧縮すれば、環状の本体２の外径を好適に調整することができ、例えば、本体２を縮径させることによって、既設管９０の内面に対する取り付けや取り外しを容易に行えるようになる。

−製管方法−
既設管９０には所定の距離をあけてマンホールが設けられており、図８に示す例では、施工延長の上流側のマンホールを発進側マンホールＭ１、下流側のマンホールを到達側マンホールＭ２として、これらのマンホールＭ１，Ｍ２を利用して既設管９０内に更生管（管１０）を製管する。なお、図示のように製管方向Ｘに直交する本体２の径方向の軸線をＹと表す。

まず、図８に示すように発進側マンホールＭ１の地上に、帯状部材１００を巻き重ねた回転台付きドラム９１を設置し、到達側マンホールＭ２の地上には発電機９２を設置する。既設管９０内には、製管装置１および油圧ユニット９３を搬入する。本実施形態において製管装置１は、本体２が分解および組み立て可能であり、発進側マンホールＭ１内へ搬入され、組み立てられる。

製管装置１の組み立て作業が完了すれば、地上のドラム９１から帯状部材１００を発進側マンホールＭ１へ引き込む。この帯状部材１００を製管装置１の本体２の内周側から駆動ユニット４を挿通させて、本体２の外周側へ引き出す。この際、圧縮機構部によって、ばね機構部８におけるコイルばね８４を圧縮し、本体２の外径を比較的小さくしておく。次いで、本体２を回転させてその外周面に帯状部材１００を２〜３周分、巻回する。

ばね機構部８のコイルばね８４を緩め、ばね力によって本体２を拡径させる。これにより、本体２の外周に巻回されている帯状部材１００を既設管９０の内面に押し付ける。この状態で駆動ユニット４を動作させると、ピンチローラ４３が帯状部材１００を挟み込んで連続的に引き込み、送り出すとともに、その反力を駆動ユニット４が受ける。

駆動ユニット４は、帯状部材１００を送り出す反力によって、本体２を管１０の前端に沿って、帯状部材１００の送り出される向きとは逆向きに周回させる。駆動ユニット４から送り出される帯状部材１００の側縁部は、嵌合ローラ５によって、管１０の前端部に巻回されている部分の側縁部に内周側から接合される。管１０は、前端部で、螺旋状に巻回された帯状部材１００の側縁部同士が近接し、接合される。

本体２が管１０の前端に沿って周回しながら、新しく引き込んだ帯状部材１００を付加してゆくことで、管１０が到達側マンホールＭ２に向かって延伸してゆく。このとき、既設管９０の内面から帯状部材１００を介して作用する反力と、ばね機構部８のコイルばね８４のばね力とが釣り合う。本体２が外力を受けるとき、ばね機構部８のコイルばね８４はその外力に応じて伸縮し、本体２は拡径または縮径する。これに応じて、本体２に接触している管１０の前端部も、拡径または縮径する。

例えば図９に示すように、ばね機構部８においては、本体２の軸方向の一方のコイルばね８４と他方のコイルばね８４とで異なった伸縮量となる。これにより、ばね機構部８は、２つの固定板８１，８２の間隔が、軸方向の一方と他方とで異なるように変形し、固定板８１，８２が互いに斜めになる。すなわち、外力を受けてばね機構部８が伸縮変形するとき、周方向の長さＬ１とＬ２は異なるように変化する。したがって、本体２は、その周長が軸方向の一端側と他端側とで異なるように変形する。

図１０（ａ）に示すように、既設管９０の内面に段差９０１があると、この段差９０１において増大する反力を受けて、ばね機構部８のコイルばね８４が伸縮し、本体２が縮径する。このとき、管１０の前端部に巻回されている帯状部材１００の隣接する側縁部同士の間に滑りが生じ、管１０の前端部の外径が小さくなる。本体２においては、周方向に離間した複数のばね機構部８が、周回部材２０（リンク体２１）同士の間隔を変化させる。本体２は、全体として前方に縮径した略円錐台形状の外観となる。製管装置１は、個別の操作をせずとも、管１０の外径を縮径させながら製管し、段差９０１を乗り越える。

一方、図１０（ｂ）に示すように本体２が段差９０１を抜けると、既設管９０からの反力の減少に応じて拡径するので、管１０の前端部の外径は徐々に大きくなってゆく。つまり、既設管９０の内面形状の変化に追従して、ばね機構部８が変形し、周回部材２０同士の間隔を再び変化させる。これにより、周回部材２０同士の間隔を個別に制御せずとも、本体２は、全体として後方に縮径した略円錐台形状の外観となる。本体２の外径は拡径し、自動的に管１０の外径も拡径する。

既設管９０の内径が徐々に変化するとき、例えば、図１１に示すように、既設管９０が徐々に拡径する形状であるときには、本体２においては、既設管９０からの反力が、矢印で示す製管方向の後側よりも前側の方が小さくなる。ばね機構部８の作用で、本体２は製管方向の後方に窄まる略円錐台形状となりながら管１０を形成する。これにより、既設管９０の拡径に追従して、管１０も拡径しながら形成される。製管装置１は、既設管９０の拡径に追従して、ばね機構部８の伸張量が増し、本体２が全体として徐々に拡径しながら製管する。

本体２に軸支されているリンクローラ３と、徐々に拡径する管１０の前端部（即ち、ここにおいて巻回されている帯状部材１００）との接触面積は減少する。そして、次第に、リンクローラ３と帯状部材１００との接触状態が安定化する。

既設管９０が徐々に縮径する形状のとき、本体２は、製管方向の前方に向かって縮径する略円錐台形状となりながら製管する。管１０は、既設管９０の縮径に追従して、縮径して形成される。

管１０の前端部が拡径するとき、図１０（ｂ）に太い矢印Ｆとして示す反力によって本体２には、上下方向の分力ｆ１の他に前後方向の分力ｆ２が加わる。この分力ｆ２によって本体２は前方に押される。リンクローラ３と管１０の前端部との接触面積が小さいと、本体２が前方に脱落するおそれがあるが、前記のように本体２が略円錐台形状となることで、リンクローラ３と管１０の前端部との接触面積が十分に大きくなっている。したがって、摩擦力も大きくなり、本体２の脱落は防止される。

このように、ばね機構部８の変形は、直線的な変形によって本体２の周方向に伸縮するだけでなく、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すような曲率を有する変形によって、本体２の外形を略円筒状から略円錐台形状に変形させることもできる。本体２の周長は、軸方向の一端側と他端側とで異なるように変形することができる。老朽化した既設管９０の場合、既設管９０の内面には多様な変化が発生し、一定の内径ではないことが予想され、このような場合に製管装置１は極めて有利なものとなる。

管１０の前端部には、徐々に管１０が付加的に形成され延伸する。管１０は、その外径が、既設管９０の内面形状に追従するように変化しながら、前方の到達側マンホールＭ２に向かって形成される。

管１０の前端部が到達側マンホールＭ２に到達すれば、すなわち、更生管が出来上がれば、製管装置１を停止して管１０と既設管９０との間隙にモルタル等の裏込め材を注入し、硬化させて既設管９０の更生が完了する。

以上のように、製管装置１は、既設管９０の内面形状に応じて本体２を拡径または縮径させ、管１０を適宜拡径または縮径させて形成することができる。すなわち、製管作業中には管１０の前端部が、既設管９０の内面形状の変化に追従するよう自動的に拡径または縮径する。そのため、製管作業を常に監視する必要がなく、本体２の外径を変更するために、その都度、作業を中断して、作業者が既設管内へ進入して調整作業をする必要がなくなる。ばね機構部は自在に伸縮するので、油圧配管等の作動流体のための配管を取り回す必要もなく、特段の制御をすることなしに製管することができ、作業効率が向上し、工期の徒な遅延を防止できる。

製管装置１によれば、ばね機構部８を挟んで隣り合うリンク体２１同士が斜めに変位して、環状の本体２の外径が軸方向の一側と他側とで異なるものとなり得る。この本体２の外形状が、製管方向に拡径または縮径する円錐台形状となり得るので、既設管９０の内面形状の変化に追従して管１０の前端部が拡径または縮径するときに、巻回されている帯状部材１００とリンクローラ３との接触状態が安定する、というメリットもある。

−実施形態２−
図１２には、実施形態２に係る製管装置１のばね機構部８０を示す。ばね機構部８０は、一方および他方の固定板８１，８２が環状の本体２の径方向の軸線Ｙの周りに回動可能に連結されている。ばね機構部８０のその他の構造は前記実施形態１と同じであるから、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

ばね機構部８０は、一組の固定板８１，８２と、それらを連結する２本のコイルばね８４および丸棒部材８５と、を備えている。丸棒部材８５の両端部がそれぞれ固定板８１，８２の丸穴８１ｂ，８２ｂに挿通されている。ボルトによって構成された丸棒部材８５の端部にナット８６が螺合されて、コイルばね８４の圧縮量を調整する圧縮機構部（圧縮部材）を構成している。

この形態のばね機構部８０は、一組の固定板８１，８２の腕部８１ｃ，８２ｃと、ピン８８とからなる回動連結部を備えている。ばね機構部８０は、固定板８１，８２に、長手方向の中央部から相対する固定板８２，８１に向かって突出するように腕部８１ｃ，８２ｃが設けられている。これらの腕部８１ｃ，８２ｃはピン８８によって回動可能に連結されている。

これにより一組の固定板８１，８２は、図１２に示すようにピン８８の周りに相対的に回動変位する。隣り合うリンク体２１同士は、変位の軌跡が規定されている。ばね機構部８０によって連結されたリンク体２１同士は、環状の本体２の径方向の軸線Ｙの周りにスムーズに回動し、本体２が円錐台形状になり易い。そのため、既設管９０の内径の急な変化にも対応することができる。

−実施形態３−
図１３には、実施形態３に係る製管装置１のばね機構部８０を示す。この形態に係る製管装置１も、ばね機構部８０のばね部材８４を伸張または圧縮し、ばね機構部８０の伸縮範囲を規制する部材が設けられている。

図１３に示す例では、ばね機構部８０が、ばね部材８４を伸張させる伸張部材を備えている。ばね機構部８０におけるその他の構成は、前記実施形態１と同じであるから、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

ばね機構部８０は、一組の固定板８１，８２と、それらを連結する２本のコイルばね８４および丸棒部材８５と、を備えている。一方の固定板８１を貫通する丸棒部材８５には、ばね部材８４の伸張量を確保するための伸張部材として、例えばナット８１１が螺合されている。伸張部材としてのナット８１１は、固定板８１の内側において、２本の丸棒部材８５にそれぞれ螺合して配設されている。すなわち、固定板８１を差し挟んで両側に、丸棒部材８５のボルト頭部８５１と、ナット８１１とが離間した状態で配設されている。丸棒部材８５は固定板８１の丸穴８１ｂに挿通されている。

伸張部材として、他方の固定板８２には、丸穴８１ｂに対応する丸穴８２ｂにかえて、タップ穴８２１が厚み方向に貫通してそれぞれ設けられている。固定板８２のタップ穴８２１には、丸棒部材８５の軸部が螺着されている。

丸棒部材８５が固定板８２のタップ穴８２１に螺着されていることで、固定板８２と丸棒部材８５とが定位置で結合される。そのうえ、丸棒部材８５には固定板８１の内側でナット８１１が螺合されている。これによって、固定板８２に対する固定板８１の可動範囲が丸棒部材８５のボルト頭部８５１とナット８１１との間の一定範囲に規制される。ばね部材８４は、丸棒部材８５のボルト頭部８５１と、丸棒部材８５に螺合されたナット８１１との間の一定範囲内で伸縮するものとなる。

ばね部材８４の伸縮量は、製管装置１に作用する外力によって変化する。例えば、本体２の周長を一定長さ以上に保持しようとする場合、かかる伸張部材を用いて、ばね機構部８０におけるばね部材８４の伸縮量を一定範囲に規制することが可能である。丸棒部材８５に対してナット８１１を締め込み、ナット８１１とボルト頭部８５１との離間距離を縮めることで、ばね部材８４を伸張させることができる。反対に、丸棒部材８５に対してナット８１１を緩め、ナット８１１とボルト頭部８５１との離間距離を拡げることで、ばね部材８４の伸張を解除し、自然長または自然長に近い伸張量とすることができる。

このように、ばね機構部８０に、伸張部材を備えさえることによって、ばね部材８４を予め一定量だけ伸張させたり、あるいは一定量だけ圧縮させたりして、ばね機構部８０の大きさを調整することができ、本体２の周長を制御することができる。

なお、固定板８１の丸穴８１ｂに挿通された丸棒部材８５は、丸穴８１ｂに対して斜めに変位することが可能であり、ばね機構部８０の曲率を有する変形に対応することができる。かかるばね機構部８０の構成は、本体２に備えられる全てのばね機構部８（８０）に適用しても、またいずれかのばね機構部８（８０）に選択的に適用してもよい。

−実施形態４−
図１４には、実施形態４に係る製管装置１のばね機構部８０を、本体２の外周側から見て示す。このばね機構部８０は、実施形態２と同様に係合部、圧縮機構部、および回動連結部を備えている。これらのうち、回動連結部は、一方および他方の固定板８１，８２が、環状の本体２の径方向の軸線Ｙ１またはＹ２の周りに回動可能となるように連結する。ばね機構部８０のその他の構造は前記実施形態１と共通するので、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

ばね機構部８０は、一組の固定板８１，８２と、それらを連結する２本のコイルばね８４および丸棒部材８５と、を備えている。丸棒部材８５の両端部はそれぞれ固定板８１，８２の丸穴８１ｂ，８２ｂに挿通されている。ボルトによって構成された丸棒部材８５の端部にはナット８６が螺合されて、固定板８１，８２の離間距離を制限する係合部、およびコイルばね８４を圧縮する圧縮機構部（圧縮部材）を構成している。

固定板８１，８２には、長手方向の両端部に、それぞれ相対する固定板８２，８１に向かって突出するようにリンク板部８３１，８３２が設けられている。これらのリンク板部８３１，８３２は、延出板８３に設けられている。一方のリンク板部８３１には、ピン８８を挿通させるピン穴が設けられ、他方のリンク部板８３２には、ピン８８を摺動させうる周方向に長い長穴８３４が設けられている。リンク板部８３１，８３２は、互いに重ね合わされ、双方に貫通するピン８８によって、軸線Ｙ１またはＹ２回りに回動可能に連結されている。

さらに、固定板８１，８２の長手方向の中央部には、互いに係合しうる第２の係合部（制限部材）が設けられている。固定板８１は、延出板８３と、この延出板８３に相対する支持板８９１との間に、径方向に伸びる係合ピン８９２を保持している。他方の固定板８２は、係合ピン８９２に係合する凹部８９４を備えた係合部材８９３を、相対する固定板８１の方向へ突設している。これらによって第２の係合部が構成されている。コイルばね８４の圧縮時には、係合ピン８９２が凹部８９４に係合することによって、ばね機構部８の圧縮範囲が制限され、リンク体２１同士の近接距離が所定範囲となるように規制されている。

これにより、一組の固定板８１，８２は、どちらか一方のピン８８の周りに相対的に回動変位することができる。隣り合うリンク体２１同士は、長穴８３４の範囲内であって第２の係合部の係合範囲内で変位の軌跡が規定されている。ばね機構部８０によって連結されたリンク体２１同士は、環状の本体２の径方向の軸線Ｙ１またはＹ２の周りにスムーズに回動する。本体２は、円錐台形状になり易く、既設管９０の内径の急な変化にも対応することができる。

−その他の実施形態−
上述した各実施形態は、いずれも一例であって、本発明の構成や用途などについて限定するものではない。例えば実施形態２におけるばね機構部８０においては、固定板８１，８２の丸穴８１ｂ，８２ｂおよび丸棒部材８５を有する制限部材を備えるに限定されない。制限部材としては、丸棒部材８５を１本だけであってもよい。また、制限部材、圧縮部材、および伸張部材は、ばね機構部８、８０において設けられるに限らず、本体２のいずれの箇所に設けられてもよい。例えば、制限部材および圧縮部材として、隣接するリンク体２１の間に、次のようなリンク部材２７が設けられてもよい。

図１５および図１６に示すリンク部材２７は、屈折状の一組のリンクアーム２７１，２７２が、リンク体２１に連結されている。これらのリンクアーム２７１，２７２は、本体２において内周側に屈曲した状態で連結されている。

図１５に示すリンクアーム２７１，２７２間には、その屈曲形状を変化させるアクチュエータ（油圧シリンダ）２８が配設されている。このアクチュエータ２８を伸縮作動させることにより、リンク部材２７の屈折角を調整することができ、周方向に伸張または収縮することが可能である。図１６に示すリンクアーム２７１，２７２間には、その屈曲形状を調整するハンドル５５が配設されている。ハンドル２９には、外面にねじが形成された回動軸２９１が延設され、その先端部にリンクを介してリンクアーム２７１，２７２が連結されている。ハンドル２９を回転させることで、回動軸２９１を軸方向に作動させ、リンク部材２７の屈折角を調整することができる。このようなリンク部材２７の屈折角を調整することによって、ばね機構部８の伸張量を制限したり収縮させたりし、本体２を拡縮径させることができる。

ばね機構部８，８０においては、コイルばね８４の数を１本だけにしてもよいし、３本以上にしてもよい。コイルばね８４の代わりに板ばねなど他のばね部材を用いることもできる。本体２のばね機構部８は、図１に示すように３箇所に設けられるに限らず、本体２に１箇所であっても、２箇所であっても、また、４箇所以上であってもよい。複数のばね機構部８、８０は、個別に伸縮することが可能であり、それぞれが異なる伸縮量となる場合もある。図１６は、複数のばね機構部８（または８０）を備える製管装置１の形状を模式的に示す説明図である。図１６に示すように、既設管の形状に応じて、ばね機構部８（８０）は変形し、収縮変形したばね機構部８（８０）と、伸張変形したばね機構部８（８０）とを含んでいる。これによって、製管装置１の本体２は、楕円形状の外形を有するように変形するので、断面楕円形状の管１０を形成することも可能である。

各実施形態に例示したばね機構部８，８０の構成は、製管装置１に対して１種類の構成のばね機構部を備えさせるに限らず、異なる種類の構成のばね機構部を備えさせてもよい。

周回部材２０は複数のリンク体２１を列状に備えるに限らず、湾曲外形状を有する硬質なフレーム材等から構成されてもよい。帯状部材１００についても単なる例示に過ぎず、本発明の製管方法においては種々の帯状部材を用いることができる。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。この出願は、２０１４年４月３０日に日本で出願された特願２０１４−０９３４８４に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。

本発明は、既設管の内面に沿うよう螺旋状に帯状部材を巻回して、更生管となる管状体を形成してゆく製管作業の効率を高めることができ、有益なものである。

１ 製管装置
２ 本体
２０ 周回部材
３ リンクローラ
４ 駆動ユニット（駆動機構部）
５ 嵌合ローラ（接合機構部）
８，８０ ばね機構部
８１，８２ 固定板
８１ｂ，８２ｂ 丸穴
８１ｃ，８２ｃ 腕部（回動連結部）
８１１ ナット
８２１ タップ穴
８４ コイルばね（ばね部材）
８５ 丸棒部材
８６ ナット
８８ ピン（回動連結部）
１００ 帯状部材
１０ 管
９０ 既設管

Claims (9)

1. 長尺の帯状部材を螺旋状に巻回して管を形成する製管装置であって、
   本体は、
   帯状部材を当接させながら周回する複数の周回部材と、
   前記複数の周回部材を連結し、周回部材同士の間で伸張および収縮する少なくとも一つのばね機構部と、
   前記周回部材に支持され、先行する帯状部材の嵌合部に対して後続する帯状部材の嵌合部を螺旋の内周側から押さえて接合する接合機構部と、
   を備えて環状に形成され、
   前記ばね機構部は、少なくとも一つのばね部材を備え、前記周回部材同士の間隔を本体の軸方向の一方と他方とで異ならせるように伸縮することが可能であり、隣り合う周回部材同士を、前記本体の径方向の軸線まわりに回動可能に連結する回動連結部を備え、
   外力を受けて前記ばね機構部が伸縮するとき、前記本体は周長が軸方向の一端側と他端側とで異なるように変形しながら製管することを特徴とする製管装置。
2. 長尺の帯状部材を螺旋状に巻回して管を形成する製管装置であって、
   本体は、
   帯状部材を当接させながら周回する複数の周回部材と、
   前記複数の周回部材を連結し、周回部材同士の間で伸張および収縮する少なくとも一つのばね機構部と、
   前記周回部材に支持され、先行する帯状部材の嵌合部に対して後続する帯状部材の嵌合部を螺旋の内周側から押さえて接合する接合機構部と、
   を備えて環状に形成され、
   前記ばね機構部は、少なくとも一つのばね部材を備え、前記周回部材同士の間隔を本体の周方向に離間させまたは近接させるように伸縮することが可能であり、隣り合う周回部材同士を、前記本体の径方向の軸線まわりに回動可能に連結する回動連結部を備え、
   前記本体には、前記ばね機構部のばね部材を伸張または圧縮し、前記ばね機構部の伸縮範囲を規制する部材が設けられ、
   外力を受けて前記ばね機構部が伸縮するとき、前記本体はその外形状を変化させながら製管することを特徴とする製管装置。
3. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   前記ばね機構部は、少なくとも２つのばね部材を、軸方向の一方と他方とに備えている、製管装置。
4. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   隣り合う周回部材同士の離間距離を所定範囲に制限する制限部材が、前記ばね機構部に設けられている、製管装置。
5. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   前記ばね部材を圧縮する圧縮部材が、前記ばね機構部に設けられている、製管装置。
6. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   前記ばね部材を伸張する伸張部材が、前記ばね機構部に設けられている、製管装置。
7. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   前記ばね機構部は、前記本体の周方向に間隔をあけて３つ以上、備えられている、製管装置。
8. 請求項１または２に記載の製管装置において、
   前記本体は、帯状部材を該本体の内周側から送り込み、その反力によって該本体を、前記帯状部材の送り込まれる向きとは逆向きに駆動する駆動機構部を備える、製管装置。
9. 製管装置を用いて管を形成する製管方法であって、
   前記製管装置は、少なくとも、複数の周回部材と、該周回部材同士の間隔を軸方向の一方と他方とで異ならせるように伸縮するばね機構部と、帯状部材の接合機構部とを備えた環状の装置であり、
   前記ばね機構部によって拡径または縮径する前記製管装置を既設管内に配置し、
   長尺の帯状部材を、前記製管装置の内周側から接合機構部へ送り、
   送られた帯状部材を製管装置の外周へ送るとともに径方向の外方へ押しながら螺旋状に周回させて管状に形成し、
   既設管の内部形状に追従して、前記ばね機構部により、製管装置の外径が拡大または縮小し、製管装置の外形が製管方向の前方または後方に縮径した略円錐台形状に変形して、管を拡径または縮径させながら形成することを特徴とする製管方法。

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