JP6518324B2 - 螺旋管の製管装置及び製管方法 - Google Patents
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Description
本発明は、前記事情に鑑み、径規制フレームが無くても、螺旋管を所望の径になるよう製管可能な装置及び方法を提供することを目的とする。
前記接合が行われる接合工程位置から離れて配置され、前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して、前記帯状部材の巻回方向に進むための推進反力を付与する推進反力付与部と、
前記推進反力付与部から離れて配置され、前記推進反力による推進時における前記帯状部材との間の摩擦によって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗力付与部と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、径規制フレームを省略でき、かつ螺旋管を所望の径になるよう製管できる。
これによって、螺旋管を所望の径になるよう調節しながら、確実に製管できる。
これによって、先行螺旋管部に拡径作用を付与できる。先行螺旋管部自体が縮径する傾向がある場合、縮径を相殺又は減殺させることができる。
これによって、推進反力付与部と抵抗力付与部とを共に先行螺旋管部上に配置できる。抵抗力付与部を推進反力付与部よりも前記巻回方向の戻し側(上流側)に配置すれば、先行螺旋管部に拡径作用を付与できる。抵抗力付与部を推進反力付与部よりも前記巻回方向の進み側(下流側)に配置すれば、先行螺旋管部に縮径作用を付与できる。
これによって、製管装置をコンパクトにできる。前記推進反力付与部と前記抵抗力付与部とが、前記接合工程位置に対して前記進行方向の前方に配置されていることが、より好ましい。
これによって、帯状部材に抵抗力を確実に付与できる。
これによって、帯状部材に抵抗力を確実に付与できる。抵抗ローラを速度調節可能に回転駆動させることで、抵抗力の大きさを調節できる。
これによって、製管装置を先行螺旋管部に対して前記幅方向に位置決めできる。かつ、後続帯部等からの外力によって製管装置に回転モーメントが作用したとしても、製管装置が回転するのを阻止できる。
前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部と前記先行螺旋管部との前記隣接する縁どうしを接合する接合工程と、
前記接合が行われる接合工程位置から離れた位置において、前記後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して、前記帯状部材の巻回方向に進むための推進反力を付与する推進工程と、
前記推進反力を付与する位置から離れた位置において、前記推進反力による推進時における前記帯状部材との間の摩擦によって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗工程と、
を備えたことを特徴とする。
<第1実施形態>
図1(a)は、老朽化した既設管1を更生する様子を示したものである。既設管1としては、下水道管、上水道管、農業用水管、ガス管等が挙げられる。既設管1の内壁に更生管9(螺旋管)がライニングされている。図1(b)に示すように、更生管9は、発進人孔4から到達人孔4Bまでの間の既設管1の全長にわたって設けられる。更生管9は、長尺の1本の帯状部材90によって構成され、螺旋管状になっている。帯状部材90が、螺旋状に巻回され、かつ一周違いに隣接する縁どうしが接合されている。帯状部材90の材質は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂である。
なお、図1(a)及び図2においては、帯状部材90における嵌合部93,94及び補強リブ95等の図示が省略されている。
更に、帯状部材90の巻回方向に沿って、抵抗力付与部30は、推進反力付与部10よりも前記巻回方向の戻り側(上流側)に配置されている。
図1(a)に示すように、既設管1の内壁に沿って先行螺旋管部91がある程度形成されているものとする。
<帯状部材90の繰り出し>
帯状部材90(後続帯部92)を、発進人孔4から先行螺旋管部91の内部を経て製管装置3へ導入する。好ましくは、後続帯部92には巻き癖を付ける。これによって、後続帯部92を、先行螺旋管部91の内部に通し易くでき、かつ製管装置3に導入し易くできる。
図3に示すように、推進反力付与部10の推進ローラ13を回転駆動することで、後続帯部92を接合工程位置20pへ向けて押す。つまり、後続帯部92を、接合工程位置20pよりも進行方向の前側(図3において左側)から帯状部材90の巻回方向の上流側(戻り側)へ押す。これによって、製管装置3が巻回方向に進むための推進反力F10を得ることができる。この推進反力F10によって、製管装置3が、固定の先行螺旋管部91に対して、図3において左方向ひいては図2において時計回りに推進(自走)される。
製管装置3が進むのに伴って、後続帯部92が、順次、嵌合力付与部20の嵌合ローラ23と嵌合受け25との間(接合工程位置20p)へ導入される。更に、嵌合ローラ23と嵌合受け25とによって、後続帯部92の第2嵌合部94が先行螺旋管部91の一周違い部分91bの第1嵌合部93に押し込まれる。これによって、図4(b)において二点鎖線にて示すように、後続帯部92ひいては後続帯連続端部91eの第2嵌合部94が一周違い部分91bの第1嵌合部93と嵌合される。このようにして、帯状部材90が螺旋状に巻回されながら、帯状部材90の一周違いに隣接する縁どうしが接合される。
このとき、先行螺旋管部91が縮径する傾向がある。その要因としては、後続帯部92が製管装置3に導入されるとき比較的大きく曲げられる点や、巻き癖などが関係していると考えられる。
製管装置3が進むことで、抵抗力付与部30の摺擦部材34,35が先行螺旋管部91に沿って摺擦され、抵抗力付与部30と先行螺旋管部91との間に滑り摩擦が生じる。これによって、抵抗力付与部30から先行螺旋管部91に巻回方向の進み側へ向けて抵抗力F30が付与される。抵抗力F30の向きは、巻回方向に沿って推進反力F10とは逆向きである。かつ、抵抗力F30の付与位置は、推進反力F10の付与位置よりも帯状部材90の巻回方向の上流側(戻り側)である。この結果、図2の二点鎖線にて示すように、先行螺旋管部91に拡径作用が働く。拡径作用のメカニズムとしては、推進反力付与部10と嵌合力付与部20との間の後続帯部92に圧縮応力が発生し、この圧縮応力が先端一周部分91aにおいて解放されることが考えられる。或いは、推進ローラ13の回転量に対して製管装置3の実際の進み量が小さくなる分だけ、後続帯部92が接合工程位置20p側へスライドされることも考えられる。
好ましくは、抵抗力F30の大きさは、製管装置3の進み動作を許容し、かつ先行螺旋管部91を拡径可能(径変化可能)な程度に設定する。
したがって、特許文献1等における環状フレームや特許文献2等における放射状フレーム等の縮径規制フレームが不要である。言い換えると、本体フレーム3aを、既設管1の内壁に沿う環状にする必要が無く、或いは、既設管1の内壁へ向かって放射状に延出させる必要も無い。この結果、製管装置3をコンパクトにできる。
抵抗力F30を大きく設定すると、拡径作用を強くできる。抵抗力F30を小さく設定すると、拡径作用を弱めることができる。これによって、例えば、既設管1の内径が軸方向の位置によって変化している場合、前記変化に応じて、更生管9を拡縮させることができる。既設管1の内壁に突起等の盛り上がり部や凹み部があった場合には、これに倣うように更生管9を拡縮させることができる。
更には、これら係止部25b,35bと補強リブ95との当たりによって、製管装置3を先行螺旋管部91の軸方向(図5及び図6において左右方向)に位置決めできる。
<第2実施形態>
図7は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態では、抵抗力付与部30Bの抵抗力調整手段として、抵抗力調整ボルト36に代えて流体圧シリンダ37が設けられている。流体圧シリンダ37は、油圧シリンダであってもよく、空気圧シリンダであってもよい。流体圧シリンダ37によって、摺擦部材34を先行螺旋管部91に押し当てることで、抵抗力F30を発生させることができる。流体圧シリンダ37の出力を調節することで、抵抗力F30の大きさを段階的に調節したり無段階に調節したりできる。抵抗力F30の大きさを遠隔操作で調節することもできる。
これによって、既設管1の内径の変化や、既設管1内の盛り上がり部や凹み部等に応じて、更生管9を適確に拡縮させることができる。
図8は、本発明の第3実施形態を示したものである。第3実施形態に係る製管装置3Cにおいては、抵抗力付与部30Cが、一対の抵抗ローラ33,33によって構成されている。抵抗ローラ33ひいては抵抗力付与部30Cの配置場所は、第1実施形態(図3)の抵抗力付与部30と同様である。抵抗ローラ33の軸線は、推進ローラ13の軸線と平行に製管装置3Cの幅方向(図8の紙面と直交する方向)へ向けられている。これら抵抗ローラ33,33が、先行螺旋管部91を内周側と外周側から挟み付けている。少なくとも一方の抵抗ローラ33にモータ等の回転駆動機構(図示省略)が接続されている。この回転駆動機構によって抵抗ローラ33が推進ローラ13とは反対方向へ回転駆動される。これによって、先行螺旋管部91の先端一周部分91aに対して、巻回方向の進み側(図3において左方向)への抵抗力F30が付与される。この抵抗力F30と、推進ローラ13による後続帯部92に対する推進反力F10とが相俟って、先行螺旋管部91に拡径作用を付与できる。抵抗ローラ33の回転数等を調節することによって抵抗力F30を増減できる。これによって、拡径作用を強くしたり弱くしたりできる。
なお、抵抗ローラ33を、先行螺旋管部91との接触で従動回転させるとともに、抵抗ローラ33の回転軸等に摩擦抵抗発生部を設けてもよい。この場合、抵抗ローラ33用の前記回転駆動機構を省略してもよい。
詳細な図示は省略するが、外周側(図8において下側)の抵抗ローラ33の端面を先行螺旋管部91の補強リブ95に当てたり、抵抗ローラ33にフランジを設け、このフランジを補強リブ95に当てたりすることで、製管装置3Cを先端一周部分91aの幅方向(図8において紙面直交方向)に位置決めすることにしてもよい。
図9及び図10は、本発明の第4実施形態を示したものである。第4実施形態に係る製管装置3Dにおいては、接合部20Dから嵌合ローラ23(図3)が省略され、これに代えて、嵌合補助ローラ26が設けられている。嵌合補助ローラ26は、先行螺旋管部91の内周側に配置されるとともに、嵌合受け25よりも製管装置3の進行方向の後方(図9において右側)にずれて配置されている。嵌合補助ローラ26の軸線は、推進ローラ13の軸線と平行に製管装置3Dの幅方向(図9において紙面と直交する方向)へ向けられている。嵌合補助ローラ26は、自軸まわりに従動回転可能になっている。嵌合補助ローラ26には、モータ等の回転駆動機構が接続されている必要は無い。
なお、前記嵌合部93,94どうしが嵌合受け25上で確実に嵌合される場合(図10(a)の実線)には、嵌合補助ローラ26を省略してもよい。
<第5実施形態>
図11〜図13は、本発明の第5実施形態を示したものである。図11及び図12に示すように、第5実施形態に係る製管装置3Eは、推進反力付与部10Eと、嵌合力付与部20Eと、抵抗力付与部30Eと、後続帯案内ローラ43を備えている。推進反力付与部10Eは、第1実施形態(図3)の抵抗力付与部30と同様の場所に配置されている。詳しくは、推進反力付与部10Eは、接合工程位置20pから製管装置3Eの進行方向の前方(図11において左方)に離れて、先行螺旋管部91における先端一周部分91a上に配置されている。
互いに嵌合された第1嵌合部93と第2嵌合部94とによって、メインロック9aを構成されている。
互いに嵌合された延出縁部98と段差95dとによって、サブロック9bが構成されている。
図11に示すように、推進反力付与部10Eの推進ローラ13E,13Eを回転駆動することで、先行螺旋管部91を接合工程位置20pへ向けて巻回方向の戻し側(図11において右側)へ押す。この推進反力F10によって、製管装置3Eが、固定の先行螺旋管部91に対して、巻回方向の進行方向(図11において左方向)へ進む。
製管装置3Eによれば、例えば、帯状部材90Eが拡径する傾向があるとき、その拡径を抑制できる。
また、図14に示すように、例えば柱5の外周面に更生管9Eを設ける場合、製管装置3Eを用いることで、帯状部材90Eを柱5の外周面に密着させるようにして螺旋状に巻き付けることができる。
図15は、本発明の第6実施形態を示したものである。第6実施形態の製管装置3Fは、推進反力付与部10Fと、嵌合力付与部20と、抵抗力付与部30Fとを備えている。推進反力付与部10Fは、第5実施形態(図11)の推進反力付与部10Eと同様に、一対の推進ローラ13F,13Fを有し、嵌合力付与部20の接合工程位置20pから製管装置3Fの進行方向の前方(図15において左方)に離れて配置されている。これら推進ローラ13F,13Fの間に先行螺旋管部91が挟み付けられている。推進ローラ13Fが、回転駆動機構(図示省略)によって、先行螺旋管部91を接合工程位置20pへ向けて押すように回転駆動される。この押す力を反力にして、製管装置3Fが、図15において左方へ推進される。
これによって、先行螺旋管部91に縮径作用を付与することができる。
図16及び図17は、本発明の第7実施形態を示したものである。第7実施形態は、抵抗力付与部及び帯状部材の変形例に係る。
図16(a)に示すように、第7実施形態の帯状部材90Gには、補強帯材99が付設されている。補強帯材99は、鋼板などの金属板によって構成され、断面が概略M字状になっている。詳しくは、補強帯材99は、一対の溝99b,99bと、これら溝99b,99b間のU字状断面の中央凸枠部99aを含む。この補強帯材99が、帯状部材90Gの2つの補強リブ95Gどうしの間に嵌められている。
図16(b)に示すように、抵抗力調整ボルト36によって、可動摺擦部材39が固定摺擦部材38へ向けて接近されることによって、摺擦部材38,39が、補強帯材99の中央凸枠部99aの両側部に押し付けられている。これによって、補強帯材99と摺擦部材38,39との間に摩擦が生じ、抵抗力F30が作用する。
抵抗力付与部30Gに抵抗力調整ボルト36に代えて流体圧シリンダ37(図7参照)を設け、流体圧シリンダ37によって可動摺擦部材39の押し付け力ひいては抵抗力F30を調整することにしてもよい。
例えば、推進反力付与部が後続帯部92に配置され、かつ、抵抗力付与部が、推進反力付与部よりも接合工程位置20p側の後続帯部92に配置されていてもよい。
位置決め及び回り止め用の係止手段(第1、第2係止部)を、本体フレーム3aに設けてもよい。
複数の実施形態の要素どうしを組み合わせてもよい。例えば、第4実施形態(図9)の抵抗力付与部30を第3実施形態(図8)の抵抗力付与部30Cに代えてもよい。
第5実施形態(図11)の嵌合力付与部20Eを他の実施形態の嵌合力付与部に適用してもよい。
第5実施形態以外の実施形態の帯状部材として、第5実施形態の帯状部材90E(図13)を適用してもよい。第5実施形態の帯状部材として、第1実施形態等と同様の帯状部材90(図4)を適用してもよい。
第7実施形態(図16)の抵抗力付与部30Gは、第1〜第6の各実施形態の抵抗力付与部として適用できる。
第5実施形態(図11)の変形例として、先行螺旋管部91における抵抗力付与部30Eの配置部分を、推進反力付与部10Eの配置部分よりも巻回方向の戻し側(上流側)に配置することで、先行螺旋管部91に拡径作用が付与されるようにしてもよい。
第5実施形態(図11)の変形例として、推進反力付与部10Eと抵抗力付与部30Eとが、接合工程位置20pに対して螺旋管9の周方向における互いに同じ側(好ましくは進行方向の前方)に配置されていてもよい。
帯状部材90の嵌合部93,94に相当する接合部分が、帯本体部90aとは別体に作製されていてもよい。製管前又は製管時に帯本体部90aと前記接合部分とが接合されるようになっていてもよい。前記接合部分は、帯本体部90aの一周違いに隣接する縁どうし間に跨るとともに、これら縁と接合されるようになっていてもよい。
F30 抵抗力
3,3C〜3F 製管装置
9,9E 更生管(螺旋管)
10,10E,10F 推進反力付与部
20p 接合工程位置
25b 第1係止部
30,30C〜30G 抵抗力付与部
33 抵抗ローラ(摺擦部材)
34 内周側摺擦部材(摺擦部材)
35 外周側摺擦部材(摺擦部材)
35b 摺擦ブロック(第2係止部)
38 固定摺擦部材(摺擦部材)
39 可動摺擦部材(摺擦部材)
90,90E,90G 帯状部材
91 先行螺旋管部
92 後続帯部
Claims (10)
- 帯状部材を螺旋状の巻回方向に沿って巻回しながら前記帯状部材の一周違いに隣接する縁どうしを接合することによって螺旋管を形成する製管装置であって、
本体フレームと、
前記接合が行われる接合工程位置から離れて前記本体フレームに配置され、前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して、前記帯状部材の巻回方向に前記製管装置が推進されるための推進反力を付与する推進反力付与部と、
前記推進反力付与部及び接合工程位置から離れて、かつ前記推進反力付与部から前記製管装置における推進方向と直交する幅方向にずれて前記本体フレームに配置され、前記推進反力による推進時における前記帯状部材との間の滑り摩擦によって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗力付与部と、
を備え、前記抵抗力付与部における前記抵抗力が、前記推進反力による推進を許容し、かつ前記先行螺旋管部が互いに逆向きの前記推進反力と抵抗力とによって径変化可能な大きさであることを特徴とする製管装置。 - 帯状部材を螺旋状の巻回方向に沿って巻回しながら前記帯状部材の一周違いに隣接する縁どうしを接合することによって螺旋管を形成する製管装置であって、
前記接合が行われる接合工程位置から離れて配置され、前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して、前記帯状部材の巻回方向に進むための推進反力を付与する推進反力付与部と、
前記推進反力付与部から離れて配置され、前記推進反力による推進時における前記帯状部材との間の摩擦によって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗力付与部と、
を備え、前記抵抗力付与部が、前記抵抗力を段階的又は無段階に調節可能であることを特徴とする製管装置。 - 前記推進反力付与部が、前記接合工程位置よりも進行方向の前方から前記後続帯部を前記接合工程位置へ向けて押し、前記抵抗力付与部が、前記先行螺旋管部に対して前記巻回方向の進み側へ向けて前記抵抗力を付与することを特徴とする請求項1又は2に記載の製管装置。
- 前記推進反力付与部が、前記先行螺旋管部に対して前記巻回方向の戻り側へ向けて前記推進反力を付与し、前記抵抗力付与部が、前記先行螺旋管部における前記推進反力付与部から前記巻回方向に離れた部分に対して前記巻回方向の進み側へ向けて前記抵抗力を付与することを特徴とする請求項1又は2に記載の製管装置。
- 前記推進反力付与部と前記抵抗力付与部とが、前記接合工程位置に対して進行方向の互いに同じ側に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の製管装置。
- 前記抵抗力付与部が、前記帯状部材と摺擦される摺擦部材を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の製管装置。
- 前記抵抗力付与部が、前記抵抗力を発生可能に回転される抵抗ローラを含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の製管装置。
- 前記先行螺旋管部に対して前記巻回方向へ移動可能かつ前記巻回方向と直交する幅方向へ移動不能に係止される係止手段を更に備え、前記係止手段が、前記巻回方向に互いに離れた第1係止部及び第2係止部を含むことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の製管装置。
- 製管装置によって、帯状部材を螺旋状の巻回方向に沿って巻回しながら前記帯状部材の一周違いに隣接する縁どうしを接合することによって螺旋管を形成する製管方法であって、
前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部と前記先行螺旋管部との前記隣接する縁どうしを接合する接合工程と、
前記接合が行われる接合工程位置から離れた位置に配置された前記製管装置の推進反力付与部によって、前記後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して前記帯状部材の巻回方向に前記製管装置が推進されるための推進反力を付与する推進工程と、
前記推進反力を付与する位置及び前記接合工程位置から離れ、かつ前記推進反力を付与する位置から前記製管装置における推進方向と直交する幅方向にずれた位置に配置された前記製管装置の抵抗力付与部によって、前記推進反力による推進時に前記帯状部材との間に滑り摩擦を生じさせることによって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗工程と、
を備え、前記抵抗力付与部における前記抵抗力が、前記推進反力による推進を許容し、かつ前記先行螺旋管部が互いに逆向きの前記推進反力と抵抗力とによって径変化可能な大きさであることを特徴とする製管方法。 - 帯状部材を螺旋状の巻回方向に沿って巻回しながら前記帯状部材の一周違いに隣接する縁どうしを接合することによって螺旋管を形成する製管方法であって、
前記帯状部材における先行して製管された先行螺旋管部に続く後続帯部と前記先行螺旋管部との前記隣接する縁どうしを接合する接合工程と、
前記接合が行われる接合工程位置から離れた位置において、前記後続帯部又は前記先行螺旋管部に対して、前記帯状部材の巻回方向に進むための推進反力を付与する推進工程と、
前記推進反力を付与する位置から離れた位置において、前記推進反力による推進時における前記帯状部材との間の摩擦によって、前記巻回方向に沿って前記推進反力とは逆向きの抵抗力を前記帯状部材に付与する抵抗工程と、
前記抵抗力を調節する工程と、
を備えたことを特徴とする製管方法。
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