JP6635485B1

JP6635485B1 - 穿孔装置、および切削刃アセンブリ

Info

Publication number: JP6635485B1
Application number: JP2019047595A
Authority: JP
Inventors: 裕久稲垣
Original assignee: 二幸削進工業株式会社
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020146955A

Abstract

【課題】コンクリート構造物の壁面等を円環状に切削して穿孔する際の作業効率を向上させる。【解決手段】穿孔装置は、フランジ部材２１０（板状回転部材）と、円弧状の切削刃２２２と、フランジ部材２１０の回転における円周方向と交差する方向を向くように配置された複数の板状の柱部材２２１ｃによってフランジ部材２１０と切削刃２２２とをフランジ部材２１０の回転軸の軸心方向に離間させて連結する切削刃ホルダ２２１とを備える。【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の壁面等を内部側から円環状に切削して穿孔する穿孔装置、および切削刃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、コアカッター等と呼ばれる穿孔装置を用い、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。また、上記切削領域の幅、すなわち円環状の切削領域の外径と内径との差を大きくするために、互いに内径および外径が異なる円環状または円弧状の切削刃を順次用いて切削する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特許第５８９５２４９号公報特許第６１７１０７１号公報

しかしながら、上記のように互いに内径および外径が異なる切削刃を順次用いて切削するためには、それぞれの切削刃による切削時間が必要となる上、切削刃を交換する時間と作業も必要となり、作業効率を向上させることが容易ではない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物の壁面等を円環状に切削する際の切削作業効率を容易に向上させ得るようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するために、
第１の発明は、
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、
円弧状の切削刃と、
上記板状回転部材の回転における円周方向と交差する方向を向くように配置された複数の板状の柱部材を有して、上記板状回転部材と上記切削刃とを上記板状回転部材の回転軸の軸心方向に離間させて連結する切削刃ホルダと、
を備えたことを特徴とする。

これにより、切削刃が円弧状に形成され、容易に切削負荷を小さくすることができるとともに、切削刃ホルダの柱部材が上記のように配置され、切削刃を確実に支持することが容易にできることなどにより、切削刃の幅を大きく設定して切削作業効率を向上させることができる。

本発明では、作業効率を容易に向上させることができる。

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。切削刃ホルダの詳細な構成を示す正面図である。切削刃の詳細な構成を示す正面図である。切削刃アセンブリの詳細な構成を示す平面図である。

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の端部付近との接続部等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５に示すように、上記回転駆動部１２０の回転フランジ１２２にボルト等によって取り付けられるフランジ部材２１０（板状回転部材）、および切削刃アセンブリ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、以下に詳述するような切削刃アセンブリ２２０が、ボルト２３１によって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に示すような円形に限らず、同図において切削刃アセンブリ２２０よりも左右に張り出した部分を省いた形状、すなわち１対の切削刃アセンブリ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。

（切削刃アセンブリ２２０の構成）
切削刃アセンブリ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。各切削刃アセンブリ２２０は、円弧状の切削刃２２２と、この切削刃２２２をフランジ部材２１０に対して切削刃ユニット２００の回転軸の軸心方向（図２〜図４の紙面に垂直な方向、図５の上下方向）に離間させて連結する切削刃ホルダ２２１とを有している。

上記切削刃ホルダ２２１は、より詳しくは、フランジ部材２１０に取り付けられるベースプレート２２１ａと、切削刃２２２を支持する切削刃支持プレート２２１ｂと、上記ベースプレート２２１ａと切削刃支持プレート２２１ｂとを切削刃ユニット２００の回転軸の軸心方向に離間させて連結する板状の柱部材２２１ｃとを有している。上記板状の柱部材２２１ｃは、切削刃ユニット２００の回転における円周方向と交差する方向、具体的には、例えば切削刃ユニット２００の回転軸の軸心を含み、切削刃２２２を横切る平面に平行、かつ互いに平行な方向を向くように配置されている。上記ベースプレート２２１ａおよび切削刃支持プレート２２１ｂと、柱部材２２１ｃとは、例えば溶接によって接合されている。

上記切削刃ホルダ２２１は、ベースプレート２２１ａに形成されたボルト穴２２１ｄに挿通されたボルト２３１が、フランジ部材２１０に形成された雌ねじに螺合されることにより、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、切削刃ホルダ２２１の取り付け方法は上記に限らず、ベースプレート２２１ａ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、切削刃ホルダ２２１の切削刃支持プレート２２１ｂには、切削刃支持プレート２２１ｂのボルト穴２２１ｇに挿通されるボルト２３３によって、切削刃２２２が脱着可能に取り付けられるようになっている。

切削刃２２２は上記ボルト２３３が螺合される雌ねじ２２２ｄが形成された切削刃母材２２２ａに例えばダイヤモンドから成る多数のビット２２２ｂが設けられて成っている。切削刃２２２の内径は、更生管３０２ｂの外径との差が例えば２０ｍｍ（半径方向で１０ｍｍ）以上などになるよう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、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２２２の外径は、例えば下水道管３０２の外径よりも大きく設定することにより、１回の切削工程でマンホール３００の側壁３０１と下水道管３０２・３０３との接続部の可撓化などのための切削を１回の切削工程で行うことが容易にできる。

ここで、必須ではないが、上記ベースプレート２２１ａ、切削刃支持プレート２２１ｂ、および切削刃母材２２２ａ等にはノックピン穴２２１ｅ・２２１ｆ・２２２ｃ等が形成され、ノックピン２３２・２３４が挿入されること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。

（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、切削刃アセンブリ２２０（切削刃２２２）の円弧の長さ（中心角）等が、切削刃アセンブリ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、切削刃アセンブリ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、切削刃アセンブリ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。

上記のような切削刃ユニット２００を穿孔装置１００により回転させながら、マンホール３００の側壁３０１に内周側から押し付けることによって、上記側壁３０１を切削することができる。

ここで、切削刃アセンブリ２２０（切削刃２２２）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、切削負荷を小さく抑え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つつ、切削刃２２２の幅、すなわち内外径の差を大きく設定して、円環状の切削領域の幅が比較的広い切削、すなわち切削領域の外径と内径との差が比較的大きい切削を行うことが容易にでき、切削効率を向上させることができる。それゆえ、例えば、１回の切削工程でマンホール３００の側壁３０１と下水道管３０２・３０３との接続部の可撓化などのための切削を行うことなどが容易にできる。

また、ベースプレート２２１ａと切削刃支持プレート２２１ｂとを連結する板状の柱部材２２１ｃが、切削刃ユニット２００の回転における円周方向と交差する方向を向くように配置されていることによって、上記のように比較的広い幅の切削刃２２２を確実に支持することが容易にできる。しかも、切削刃アセンブリ２２０の外周側から散水することによって、容易にビット２２２ｂの目詰まりを抑制ことができる。さらに、切削屑などがベースプレート２２１ａと切削刃支持プレート２２１ｂとの間に詰まりにくいようにして、やはり通水性よくすることも容易にできる。これらの点においても、上記のような比較的広い幅の切削を容易にすることができる。なお、上記のような効果を得るためには、柱部材２２１ｃは、切削刃ユニット２００の回転軸の軸心を含み、切削刃２２２を横切る平面に平行、かつ互いに平行な方向を向くように配置されるのに限らず、概ね、放射方向などを向くように配置されるなどすればよい。もっとも、互いに平行は配置は、通常は精度などの点で製造しやすい。また、冷却水の流通や切削屑の排除が十分に行われる範囲で、各柱部材２２１ｃの間や、これらとベースプレート２２１ａや切削刃支持プレート２２１ｂとの間に補強リブなどが設けられたりしてもよい。

上記のように、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とともに、上記のような柱部材２２１ｃを有する切削刃ホルダ２２１により切削刃２２２を支持することによって、切削領域の幅を広くし、切削効率を向上させ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２２２単位や切削刃アセンブリ２２０単位などで交換できるので、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、切削刃アセンブリ２２０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切削刃アセンブリ
２２１切削刃ホルダ
２２１ａベースプレート
２２１ｂ切削刃支持プレート
２２１ｃ柱部材
２２１ｄボルト穴
２２１ｅノックピン穴
２２１ｆノックピン穴
２２１ｇボルト穴
２２２切削刃
２２２ａ切削刃母材
２２２ｂビット
２２２ｃノックピン穴
２２２ｄ雌ねじ
２３１ボルト
２３２ノックピン
２３３ボルト
２３４ノックピン
３００マンホール
３０１側壁
３０２下水道管
３０２ａ既設管
３０２ｂ更生管

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、
互いに円周方向に離間して配置された円弧状の切削刃と、
上記板状回転部材の回転軸の軸心方向に垂直な面内の方向で、かつ、上記板状回転部材の回転における円周方向と交差する方向を向くように配置された複数の板状の柱部材を有して、上記板状回転部材と上記切削刃とを上記板状回転部材の回転軸の軸心方向に離間させて連結する切削刃ホルダと、
を備えた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、
上記複数の板状の柱部材は、互いに平行な方向を向くように配置されていることを特徴とする穿孔装置。
請求項２の穿孔装置であって、
上記複数の板状の柱部材は、それぞれ、上記板状回転部材の回転軸の軸心を含み、上記円弧状の切削刃を横切る平面に平行な方向を向くように配置されていることを特徴とする穿孔装置。
請求項１から請求項３のうち何れか１項の穿孔装置であって、
上記切削刃ホルダは、
上記板状回転部材に取り付けられるベースプレートと、
上記切削刃を支持する切削刃支持プレートと、
を有し、
上記複数の板状の柱部材は、上記ベースプレートと、上記切削刃支持プレートとを連結することを特徴とする穿孔装置。
請求項１から請求項４のうち何れか１項の穿孔装置であって、
上記板状回転部材と、上記切削刃ホルダと、上記切削刃とは、それぞれ互い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の穿孔装置に用いられる切削刃アセンブリであって、
互いに円周方向に離間して配置された上記円弧状の切削刃と、
上記穿孔装置における、上記板状回転部材の回転軸の軸心方向に垂直な面内の方向で、かつ、上記板状回転部材の回転における円周方向と交差する方向を向くように配置された複数の板状の柱部材を有して、上記板状回転部材と上記切削刃とを上記板状回転部材の回転軸の軸心方向に離間させて連結する切削刃ホルダと、
を有することを特徴とする切削刃アセンブリ。