JP7000149B2 - 帯状部材の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば老朽化した埋設管にライニングされる螺旋管となるべき帯状部材を形成する帯状部材製造装置に関し、特に、合成樹脂製の主帯材と金属製の補強帯材を含む帯状部材を形成する帯状部材製造装置に関する。

老朽化した下水道管等の埋設管の内周面に帯状部材を螺旋状にライニングして更生する方法は公知である（例えば特許文献１等参照）。前記帯状部材としては、合成樹脂製の主帯材に加えて、強度を増すための鋼製の補強帯材を含むものが知られている。主帯材は、押出成形された後、長尺であるため巻取ドラムに巻き取られる。その後、巻取ドラムから繰り出されて、別のドラムからの補強帯材と合流される。そして、主帯材の複数条のリブ間に補強帯材が嵌め込まれ、帯状部材となる。

特開２０１２－２５０４１４号公報

前記主帯材は、巻取ドラムに巻き取られたとき巻き癖が付与され、断面形状が塑性的に変形され得る。特に、幅方向の外側のリブその他の突片部が外側へ倒れるように塑性変形される傾向がある。このため、繰り出し後の主帯材に補強帯材を安定的に嵌め込むことができない。
本発明は、かかる事情に鑑み、主帯材の断面形状が不安定であっても補強帯材を安定的に嵌め込むことができるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明装置は、合成樹脂製の主帯材と金属製の補強帯材から螺旋管となるべき帯状部材を形成する帯状部材製造装置であって、
前記主帯材を巻かれた状態から繰り出す第１繰り出し手段と、
前記補強帯材を繰り出す第２繰り出し手段と、
前記主帯材に形成された被嵌め込み部に前記補強帯材を嵌め込んで前記帯状部材を形成する嵌め込み手段と、
前記嵌め込み手段又はその前後に設けられ、前記主帯材の断面形状を矯正する矯正手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記主帯材が塑性的に断面変形を来していた場合、補強帯材を嵌め込む前後に矯正手段によって主帯材の断面形状を矯正する。これによって、主帯材の断面形状が不安定であっても補強帯材を安定的に嵌め込むことができる。

前記矯正手段が、前記被嵌め込み部の幅を狭めるように前記主帯材を押圧する押圧部を含むことが好ましい。
これによって、被嵌め込み部が拡幅するように変形されていた場合、押圧部の押圧によって前記断面変形を確実に矯正できる。

前記嵌め込み手段が、前記主帯材と前記補強帯材とを重ねて挟み付ける一対の挟付部を含み、前記押圧部が、前記挟付部と協働して前記主帯材を押圧することが好ましい。
これによって、補強帯材の嵌め込みと同時併行して、主帯材の断面を矯正できる。しかも、一対の挟付部による挟み付けによって主帯材が幅方向に拘束され、押圧部による押圧の反力を取ることができる。つまり、嵌め込み手段が矯正手段の反力受けの機能を担うから、矯正手段が押圧部に対する反力受け部材を要さず、構成を簡素化できる。

前記押圧部が、自軸まわりに回転可能な矯正ローラを含むことが好ましい。
矯正ローラが回転しながら主帯材を押圧する。これによって、主帯材を順次送りながら断面を矯正できる。

前記矯正ローラの回転軸が、前記主帯材の送り方向と直交する幅方向へ向けられ、かつ前記矯正ローラの外周面が、前記幅方向の外側へ向かって拡径するテーパ状であることが好ましい。
主帯材の断面が撓み変形されている場合、テーパ状の矯正ローラにより主帯材の幅方向の端部を斜めに押圧することによって、前記撓み変形を矯正できる。

前記矯正ローラの回転軸が、前記主帯材の送り方向と直交する幅方向に対して斜めであってもよい。
前記矯正ローラの回転軸が、前記主帯材の送り方向と直交する幅方向及び前記送り方向に対して直交していてもよい。

本発明方法は、合成樹脂製の主帯材と金属製の補強帯材から螺旋管となるべき帯状部材を製造する方法であって、
前記主帯材を巻かれた状態から繰り出す工程と、
前記補強帯材を繰り出す工程と、
前記主帯材に形成された被嵌め込み部に前記補強帯材を嵌め込んで前記帯状部材を形成する工程と、
前記嵌め込み時又はその前後の主帯材の断面形状を矯正する工程と、
を備えたことを特徴とする。
前記矯正工程において、前記被嵌め込み部の幅を狭めるように前記主帯材を押圧することが好ましい。

本発明によれば、主帯材の断面形状が不安定であっても補強帯材を安定的に嵌め込むことができ、螺旋管となるべき帯状部材を安定的に製造できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る帯状部材製造装置の概略構成を示す側面図である。 図２（ａ）は、帯状部材における、押出成形後一次巻取ドラムに巻き取る前の主帯材の断面図である。図２（ｂ）は、図１のＩＩｂ－ＩＩｂ線に沿う、前記主帯材の断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う、補強帯材の断面図である。 図４は、帯状部材製造装置の嵌め込み手段及び矯正手段を解説的に示す、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う正面断面図である。 図５は、図１のＶ－Ｖ線に沿う帯状部材の断面図である。 図６（ａ）は、前記帯状部材からなる更生管によって更生された埋設管の断面図である。図６（ｂ）は、同図（ａ）の円部ＶＩｂの拡大断面図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る帯状部材製造装置の嵌め込み手段及び矯正手段を解説的に示す正面断面図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る帯状部材製造装置の嵌め込み手段及び矯正手段を解説的に示す正面断面図である。 図９は、本発明の第４実施形態に係る帯状部材製造装置の嵌め込み手段及び矯正手段を解説的に示す正面断面図である。 図１０は、本発明の第５実施形態に係る帯状部材製造装置の嵌め込み手段及び矯正手段を解説的に示す正面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態＞
図１～図６は、本発明の第１実施形態を示したものである。本発明形態の製造対象は、老朽化した既設の埋設管３を更生するための帯状部材２である。図６（ａ）に示すように、埋設管３としては、下水道管の他、上水道管、農業用水管、ガス管などが挙げられる。帯状部材２が埋設管３の内周に沿って螺旋状にライニングされることによって螺旋管状の更生管４となる。

図５に示すように、帯状部材２は、主帯材２０と、補強帯材３０を含む。主帯材２０の材質は、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂である。補強帯材３０の材質は、鋼鉄（スチール）等の金属である。

図２（ａ）に示すように、主帯材２０は、前記合成樹脂の押出成形によって一定断面に形成され、かつ図２（ａ）の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。主帯材２０の平坦な平帯部２１の裏面（同図において上）に２つ（複数）のリブ２２，２４（突条）が幅方向（図２（ａ）において左右）に離れて設けられている。これらリブ２２，２４の間に凹状の被嵌め込み部２３が形成されている。平帯部２１の両端部には雌雄の嵌合部２６，２５が設けられている。雌嵌合部２６から１のリブ２４が突出されている。雌嵌合部２６の幅方向の外側にはサブロック突片２７が斜めに突出するように形成されている。

図３に示すように、補強帯材３０は、Ｕ字断面の胴部３１と、その両端から斜めに折り返された一対の腕部３２，３４を含み、概略Ｗ字形状の一定断面に形成され、かつ図３の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。胴部３１の両壁と各腕部３２，３４との間に凹溝３５が形成されている。

図５に示すように、帯状部材２において、補強帯材３０が被嵌め込み部２３に嵌め込まれている。一方の腕部３２の先端部が、リブ２２の中間の突起２２ｂとリブ２２とで作るコーナー部２２ｃに係止されている。他方の腕部３４の先端部が、リブ２４の中間の突起２４ｂとリブ２４とで作るコーナー部２４ｃに係止されている。補強帯材３０によって帯状部材２の強度が高められている。

図６（ｂ）に示すように、帯状部材２からなる螺旋管状の更生管４において、一周違いに隣接する嵌合部２５，２６どうしが凹凸嵌合されている。かつ、サブロック突片２７の先端部が、一周違いに隣接するリブ２２の先端のＬ字状の係止部２２ａに係止されている。

図１に示すように、帯状部材２は、帯状部材製造装置１によって製造される。帯状部材製造装置１は、第１繰り出し手段１０と、巻き取り手段１２と、第２繰り出し手段１３と、嵌め込み手段１４を備えている。

第１繰り出し手段１０には、一次巻取ドラム１１と、該ドラム１１を回転可能に支持する一次巻取ドラム支持部（図示省略）が設けられている。一次巻取ドラム１１には前記押出成形された後の主帯材２０が巻回されている。

巻き取り手段１２には、二次巻取ドラム１２ａと、該ドラム１２ａを回転可能に支持する二次巻取ドラム支持部（図示省略）が設けられている。二次巻取ドラム１２ａには、製造済の帯状部材２が巻き取られている。

第２繰り出し手段１３には、別の巻取ドラム１３ａと、該ドラム１３ａを回転可能に支持する巻取ドラム支持部（図示省略）が設けられている。巻取ドラム１３ａには補強帯材３０が巻回されている。

図１に示すように、第１繰り出し手段１０と巻き取り手段１２との間に嵌め込み手段１４が設けられている。嵌め込み手段１４は、一対の挟付ローラ４１，４２（挟付部）を含む。図４に示すように、第１挟付ローラ４１（主帯材側の挟付部）は円柱状になっている。第１挟付ローラ４１の軸線Ｌ４１は、主帯材２０の送り方向ＭＤと直交する幅方向ＴＤ（帯状部材２の平帯部２１の幅方向が向けられる方向、図４の左右方向）へ向けられている。

図４に示すように、第１挟付ローラ４１の上方には、２つの第２挟付ローラ４２が互いに幅方向ＴＤに離れて配置されている。各第２挟付ローラ４２は、軸線を幅方向ＴＤへ向けた円板状になっている。
第１、第２の挟付ローラ４１，４２どうしが、送り方向ＭＤ及び幅方向ＴＤと直交する対向方向ＨＤ（図４において上下）に対向している。

図４に示すように、嵌め込み手段１４には矯正手段５０が組み込まれている。矯正手段５０は、自軸まわりに回転可能な矯正ローラ５１（押圧部）を含む。矯正ローラ５１の回転軸線Ｌ_５１は幅方向ＴＤへ向けられている。該矯正ローラ５１が、第１挟付ローラ４１の幅方向ＴＤの外側における第１挟付ローラ４１と同一軸線上に配置されている。矯正ローラ５１の外周面は、幅方向ＴＤの外側（図４において右側）へ向かって拡径するテーパ状になっている。矯正ローラ５１の軸線Ｌ_５１に対する外周面の傾斜角度α_５１は、α_５１＝４０°～４５°程度が好ましい。
矯正ローラ５１は、第１挟付ローラ４１と一体に回転されてもよく、第１挟付ローラ４１とは独立して回転可能であってもよい。

帯状部材２は、次のようにして製造される。
＜押出成形工程＞
主帯材２０は、押出成形機（図示せず）によって一定断面（図２（ａ））の長尺帯状に押出成形される。
＜一次巻き取り工程＞
押出成形された主帯材２０は、長尺であるため一旦、一次巻取ドラム１１に巻き取られる。
図２（ｂ）に示すように、一次巻取ドラム１１における主帯材２０は、巻回によって撓んで巻き癖が付与され、塑性的に変形され得る。このため主帯材２０の断面形状が不安定である。例えばリブ２４及びサブロック突片２７が幅方向ＴＤの外側へ倒れるように変形されたり、被嵌め込み部２３が拡幅するように変形されたりする傾向がある。

＜主帯材繰り出し工程＞
図１に示すように、前記変形状態の主帯材２０が、一次巻取ドラム１１から繰り出されて、嵌め込み手段１４へ送られる。
＜補強帯材繰り出し工程＞
併行して、補強帯材３０が、二次巻取ドラム１２ａから繰り出されて、嵌め込み手段１４へ送られる。

＜嵌め込み工程＞
嵌め込み手段１４においては、主帯材２０と補強帯材３０とが、互いに合流して重ねられるとともに一対の挟付ローラ４１，４２の間に導入され、これら挟付ローラ４１，４２によって挟み付けられる。
詳しくは図４に示すように、第１挟付ローラ４１が、主帯部２０の平帯部２１の表側面（同図において下面）に宛がわれる。２つの第２挟付ローラ４２が、補強帯材３０の２つの凹溝３５にそれぞれ挿し入れられる。これら挟付ローラ４１，４２の挟み付けによって、主帯材２０の被嵌め込み部２３に補強帯材３０が嵌め込まれる。これによって、帯状部材２が形成される。

＜矯正工程＞
前記嵌め込みと同時併行して、矯正ローラ５１が、主帯材２０の被嵌め込み部２３よりも幅方向の外側部分に押し当てられる。具体的には、矯正ローラ５１のテーパ状の外周面が、サブロック突片２７の基端の角部２７ｃに斜めに押し当てられる。これによって、矯正ローラ５１から角部２７ｃに押圧力が加えられる。
この押圧力によって、幅方向ＴＤの外側へ倒れるように変形されていたリブ２４及びサブロック突片２７が起こされる。押圧力の方向を斜めにすることによって、リブ２４及びサブロック突片２７の倒れを確実に矯正することができる。したがって、拡幅変形されていた被嵌め込み部２３の幅が狭められる。
これによって、主帯材２０の撓みが矯正され、押出成形時の断面形状に近づく。したがって、腕部３４の先端部をコーナー部２４ｃに確実に係止できる。この結果、主帯材２０の断面形状が不安定であっても補強帯材３０を被嵌め込み部２３に安定的に嵌め込むことができる。ひいては、帯状部材２を安定的に製造できる。
矯正手段５０を嵌め込み手段１４に組み込むことによって、補強帯材３０の嵌め込みと同時に主帯材２０の断面を矯正できる。しかも、矯正手段５０は、嵌め込み手段１４の挟付ローラ４１，４２と協働して主帯材２０を押圧する。すなわち、挟付ローラ４１，４２による挟み付けによって主帯材２０が幅方向に拘束される。これによって、矯正ローラ５１による押圧の反力を取ることができる。したがって、矯正手段５０が別途の反力受け部材を有している必要がなく、矯正手段５０の構成を簡素化できる。

ローラ４１，４２，５１の回転によって、前記嵌め込み及び矯正後の帯状部材２が嵌め込み手段１４から送り出される。帯状部材２は二次巻取ドラム１２ａに巻き取られる。
帯状部材２は二次巻取ドラム１２ａに巻かれた状態で更生施工現場に搬送されて、埋設管にライニングされる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜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実施形態においては、矯正手段が嵌め込み手段１４の第１挟付ローラ４１Ｂ（主帯材側の挟付部）と一体になっている。詳しくは、第１挟付ローラ４１Ｂは、中央の円筒状のストレート部４３と、両端のテーパ部４４，４５を含む。これらストレート部４３及びテーパ部４４，４５が互いに同一の軸線Ｌ_４１Ｂ上に配置されている。テーパ部４４，４５は、それぞれ幅方向ＴＤの外側へ向かって拡径されている。サブロック突片２７側のテーパ部４５が矯正ローラとなっている。テーパ部４５すなわち矯正ローラ４５が、角部２７ｃに当たることによって、リブ２４及びサブロック突片２７を起こす向きに押圧する。また、主帯材２０の幅方向の中央部はストレート部４３へ向かって押し下げ可能である。これによって、被嵌め込み部２３の幅を確実に狭めて元の大きさに戻すことができ、補強帯材３０を安定的に嵌め込むことができる。
第２実施形態は、主帯材２０の断面が全体的に反るように撓み変形しているのを矯正するのに効果的である。

＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態を示したものである。
第３実施形態においては、矯正手段の矯正ローラ５３が、ストレートな円筒形状になっている。該矯正ローラ５３が、主帯材２０のサブロック突片２７の先端部と対向するように配置されている。矯正ローラ５３の回転軸Ｌ_５３は、対向方向ＨＤ（図８において上下）と平行に向けられている。
矯正ローラ５３によってサブロック突片２７が被嵌め込み部２３側へ押圧される。これによって、主帯材２０の断面変形を矯正でき、補強帯材３０を安定的に嵌め込むことができる。

＜第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態を示したものである。
第４実施形態においては、円筒形状の矯正ローラ５４が、主帯材２０のサブロック突片２７の表側面と対向するように配置されている。矯正ローラ５４の回転軸Ｌ_５４は、サブロック突片２７の本来の角度に合わせて、幅方向ＴＤ及び対向方向ＨＤに対して斜めになっている。
該矯正ローラ５４にサブロック突片２７が押し当てられることによって、サブロック突片２７が矯正ローラ５４と平行になるように起こされる。したがって、サブロック突片２７を本来の角度に確実に戻すことができる。これによって、主帯材２０の断面変形を矯正でき、補強帯材３０を安定的に嵌め込むことができる。

＜第５実施形態＞
図１０は、本発明の第５実施形態を示したものである。
第５実施形態においては、円筒形状の矯正ローラ５５が、主帯材２０のリブ２４とサブロック突片２７との間に配置されている。矯正ローラ５５の回転軸Ｌ_５５は、対向方向ＨＤに対して少し斜めになっているが、真っ直ぐ対向方向ＨＤに沿っていてもよい。該矯正ローラ５５がリブ２４に押し当てられ、リブ２４を被嵌め込み部２３側へ押圧している。これによって、リブ２４が直接的に起立され、これに伴ってサブロック突片２７が起こされる。これによって、主帯材２０の断面変形を矯正でき、補強帯材３０を安定的に嵌め込むことができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、矯正手段の押圧部は、円錐状（テーパ状）又は円筒形状のローラに限られず、板状又はブロック状などであってもよい。
矯正手段が、第１繰り出し手段１０と嵌め込み手段１４との間に配置されていてもよい。主帯材２０が嵌め込み工程前に矯正されるようになっていてもよい。
矯正手段が、嵌め込み手段１４よりも巻き取り手段１２側に配置されていてもよい。主帯材２０が嵌め込み工程後に矯正されることによって補強帯材３０の嵌め込み状態が修正されるようになっていてもよい。
主帯材２０及び補強帯材３０の断面形状は図示したものに限られず種々の断面形状を適用できる。

本発明は、例えば老朽化した下水道管等の埋設管の更生技術に適用できる。

１ 帯状部材製造装置
２ 帯状部材
３ 埋設管
４ 更生管
１０ 第１繰り出し手段
１３ 第２繰り出し手段
１４ 嵌め込み手段
２０ 主帯材
２３ 被嵌め込み部
３０ 補強帯材
４１，４２ 一対の挟付部
４１Ｂ 第１挟付ローラ（主帯材側の挟付部）
５０ 矯正手段
５１ 矯正ローラ（押圧部）
５３ 矯正ローラ（押圧部）
５４ 矯正ローラ（押圧部）
５５ 矯正ローラ（押圧部）
４３ ストレート部
４５ テーパ部（矯正ローラ）
Ｌ_４１Ｂ，Ｌ_５１，Ｌ_５３，Ｌ_５４，Ｌ_５５， 回転軸
ＭＤ 送り方向
ＴＤ 幅方向
ＨＤ 対向方向

Claims (6)

1. 平坦な平帯部、及び前記平帯部の幅方向に互いに離れて前記平帯部の裏面から突出された複数のリブを含む合成樹脂製の主帯材と金属製の補強帯材から螺旋管となるべき帯状部材を形成する帯状部材製造装置であって、
   前記主帯材を巻かれた状態から繰り出す第１繰り出し手段と、
   前記補強帯材を繰り出す第２繰り出し手段と、
   前記主帯材の前記複数のリブのうち２つのリブの間に形成された被嵌め込み部に前記補強帯材を嵌め込んで前記帯状部材を形成する嵌め込み手段と、
   前記嵌め込み手段又はその前後に設けられ、前記主帯材の断面形状を矯正する矯正手段と、
   を備え、前記嵌め込み手段が、前記主帯材と前記補強帯材とを重ねて挟み付ける一対の挟付部を含み、
   前記矯正手段が、前記一対の挟付部による挟み付けと協働して、前記２つのリブのうち前記幅方向の一側のリブが他方のリブへ向けて回転して前記被嵌め込み部の幅が狭まるように、前記主帯材を前記幅方向の前記一側の外側から押圧する押圧部を含むことを特徴とする帯状部材製造装置。
2. 前記押圧部が、自軸まわりに回転可能な矯正ローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の帯状部材製造装置。
3. 前記矯正ローラの回転軸が、前記主帯材の送り方向と直交する前記幅方向が向けられる方向へ向けられ、かつ前記矯正ローラの外周面が、前記幅方向が向けられる方向の外側へ向かって拡径するテーパ状であることを特徴とする請求項２に記載の帯状部材製造装置。
4. 前記矯正ローラの回転軸が、前記主帯材の送り方向と直交する前記幅方向が向けられる方向に対して斜めであることを特徴とする請求項２に記載の帯状部材製造装置。
5. 前記矯正ローラの回転軸が、前記幅方向が向けられる方向及び前記主帯材の送り方向に対して直交していることを特徴とする請求項２に記載の帯状部材製造装置。
6. 平坦な平帯部、及び前記平帯部の幅方向に互いに離れて前記平帯部の裏面から突出された複数のリブを含む合成樹脂製の主帯材と金属製の補強帯材から螺旋管となるべき帯状部材を製造する方法であって、
   前記主帯材を巻かれた状態から繰り出す工程と、
   前記補強帯材を繰り出す工程と、
   前記主帯材と前記補強帯材とを重ねて挟み付けることによって、前記主帯材の前記複数のリブのうち２つのリブの間に形成された被嵌め込み部に前記補強帯材を嵌め込んで前記帯状部材を形成する工程と、
   前記嵌め込み時又はその前後の主帯材の断面形状を矯正する工程と、
   を備え、前記矯正工程において、前記挟み付けと協働して、前記２つのリブのうち前記幅方向の一側のリブが他方のリブへ向けて回転して前記被嵌め込み部の幅が狭まるように、前記主帯材を前記幅方向の前記一側の外側から押圧することを特徴とする帯状部材製造方法。

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