JP7023497B2 - 鋼管切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、直接地中にあるいは水面下の地中に埋設された鋼管杭及び鋼管矢板などの地中埋設鋼管を内部から切断するための鋼管切断装置に関する。

従来、地中に埋設された地中埋設鋼管を撤去するために、地中埋設鋼管内部に挿入され、鋼管を内部から切断するための装置が知られている。

このような装置としては、例えば、特許文献１乃至５などに記載されている。これらの鋼管切断装置は、地中埋設鋼管上部に設けられた駆動部と、地中埋設鋼管の径方向に進退可能なカッターを備え駆動部の回転軸に回転方向に一体となるように連結された切断部とを有し、切断部を切断位置の深さまで鋼管内部に挿入して、前記切断部に設けられたカッターを鋼管の内壁に当接させた状態で駆動部により切断部を回転させて鋼管を切断する。

このような鋼管切断装置は、地中埋設鋼管を切断する作業時間や切断部の回転に伴う、管内部の音などの情報に基づいて、作業者が経験に基づいて、地中埋設鋼管の切断状況を判断している。

しかし、地中深くに挿入された切断部による地中埋設鋼管の切断状況を、地上の作業者が適格に把握することは困難である。したがって、既に地中埋設鋼管が切断されていても、切断作業を続行したり、逆に地中埋設鋼管の切断が完了していないのに切断作業を終了してしまうという問題が生じていた。

このような問題に関し、特許文献３及び４の切断装置では、カッターの径方向の位置や、カッターを鋼管に対して押圧する圧力を計測し、これらの情報に基づいて、切断状況を検知することができる。

実開昭５８－２９６３７号公報 実開昭５８－２９６３８号公報 特開昭６３－２３６８１７号公報 特開２０００－２８２４６６号公報 特開２００３－１３６３２８号公報

しかし、特許文献３に記載の鋼管切断装置は、地中埋設鋼管の変形が生じており、地中埋設鋼管が真円ではない場合には、地中埋設鋼管の切断状況を誤認する可能性があった。

また、特許文献４に記載の鋼管切断装置については、カッターに作用する圧力は、地中埋設鋼管の外部に位置する地盤などによって変化するため、鋼管外部の地盤中に岩などがある場合は、カッターに作用する圧力値が特定の挙動を示すことがない。このため、特許文献４に記載の鋼管切断装置は、鋼管の切断状況を判断することが困難で、誤認する可能性があった。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、使用条件に関係なく地中埋設鋼管の切断状況をより適格に検知することができる鋼管切断装置を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の鋼管切断装置を提供する。

本発明は、地中に埋設された地中埋設鋼管を内部から切断するための鋼管切断装置であり、例えば、鋼管杭や鋼管矢板などの切断に用いられる。

本発明は、地中埋設鋼管の軸方向に延びる駆動軸を有するモータを備え、前記地中埋設鋼管に取り付けられた駆動ユニットと、
前記モータの駆動軸に連結して前記地中埋設鋼管の中に挿入した状態に配置された切断本体部と、前記地中埋設鋼管の径方向に進退して前記地中埋設鋼管の内壁を押圧可能な切断刃と、前記切断刃の位置を検出する切断刃位置検出部と、を有する切断処理ユニットと、
前記切断刃位置検出部により検出される切断刃の位置情報に基づいて、前記地中埋設鋼管の切断状況を検知する検知部と、を有する鋼管切断装置であって、
切断刃位置検出部は、前記地中埋設鋼管の内壁に当接可能に前記切断本体部に設けられ、前記切断刃に対して前記地中埋設鋼管の径方向に進退可能な基準当接部と、前記基準当接部の前記切断刃に対する進退位置を検出する位置センサとを有し、
前記検知部は、前記位置センサの出力により、前記切断刃の位置情報として、前記切断刃の前記地中埋設鋼管への切れ込み量を検出し、前記検出された切れ込み量の情報に基づいて、前記地中埋設鋼管の切断状況を検知することを特徴とする、鋼管切断装置である。

また、前記駆動ユニットは、前記モータの回転角度を計測可能な回転計測部を有し、前記検知部は前記回転計測部により検出される前記全周回転時に対する、切断刃の位置情報の変位が、所定の範囲となったときに前記地中埋設鋼管が切断されたと判断することが好ましい。

また、前記油圧機構は、前記切断処理ユニットは、前記切断刃の押圧力を調整可能に前記切断本体部に設けられ、且つ前記切断刃の押圧力を複数の押圧段階に応じて高めるように制御された油圧機構を有し、
前記検知部は、前記切断刃の押圧力が所定の押圧段階を超えた状態での前記切断刃の位置情報に基づいて、前記地中埋設鋼管の切断状況を検知することが好ましい。

また、上記構成において、前記油圧機構は、前記段階ごとに、前記切断刃の押圧力の変動が安定した状態で前記モータが所定回転することを条件に前記押圧力を高めた次の押圧段階に移行することが好ましい。

前記基準当接部は、前記切断刃と同じ周方向位置において、前記地中埋設鋼管の径方向に進退可能に突出した状態に設けられる基準ローラを含むことが好ましい。

さらに、前記切断刃は、前記地中埋設鋼管の軸方向に伸びる縦軸を中心として回転可能に、前記切断本体部から突出した状態に設けられ、
前記位置センサは、前記切断本体部に対する前記基準ローラの相対位置を検出することが好ましい。

また、前記油圧機構は、前記切断本体部に設けられ、前記駆動軸に対し、前記切断刃と前記地中埋設鋼管の径方向に反対側の内壁を押圧する反力部材を備えたリンク部と、
油圧ポンプにより伸縮して前記リンク部を駆動する油圧シリンダと、を有することが好ましい。

上記構成において、前記前記油圧機構は、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に直列に接続された、モニタリングシリンダを前記検知部に有することが好ましい。

また、前記検知部は、前記地中埋設鋼管の厚みに関する情報を有し、前記切断刃の変位が前記地中埋設鋼管の厚みを越えた場合に、前記地中埋設鋼管の切断が完了したことを検知することが好ましい。

また、上記構成において、前記検知部は、前記切断刃の変位が前記地中埋設鋼管の厚みを越え、かつ前記切断刃の押圧力が所定の閾値を超えて低下した場合に、前記地中埋設鋼管の切断が完了したことを検知することが好ましい。

本発明の鋼管切断装置によれば、地中埋設鋼管の切断の状況を、前記切断刃位置検出部により検出される切断刃の位置情報として、地中埋設鋼管への切断刃の切れ込み量に基づいて検知することができ、単純な機器構成で作業性の向上、作業の迅速化及び安全性の向上が可能になる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる鋼管切断装置の構成を模式的に示す断面図である。 図２は、図１の鋼管切断装置の駆動ユニットに設けられた回転計測部の構成を模式的に示す図である。 図３は、図１の鋼管切断装置のIII－III線における断面図である。である。 図４は、図３において、リンク機構を後方へ伸ばした状態を示す断面図である。 図５は、切断機ユニットの構成を模式的に示す図１のＶの部分の拡大断面図である。 図６は、図５のVI-VI線における断面図である。 図７は、図５のVII-VII線における断面図である。 図８は、モニタリングシリンダを含む油圧機構の接続構成を示す模式図である。 図９は、検知部が行う切断刃の押圧力の設定値と経過時間との関係を示すグラフである。 図１０は、検知部が行う押圧力の段階移行のタイミングを説明する模式図である。 図１１は、鋼管切断装置の運転時における圧力値、電流値、切れ込み量と時間との関係を模式的に示すグラフである。

以下、本発明の各実施形態に係る鋼管切断装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる鋼管切断装置の掘削孔内への設置状態を模式的に示す説明図である。

本実施形態にかかる鋼管切断装置１は、地中に埋設された鋼管杭及び鋼管矢板などの鋼管１００を内部から切断するための装置である。

鋼管切断装置１は、鋼管そのものでなくても、鋼管矢板のように鋼管本体の外表面に継手が設けられている構造の鋼管も切断することができる。

鋼管１００は、その軸方向が略鉛直方向となるように、地盤Ｇ中に埋設される。鋼管１００は、断面が円形又は略円形となっており、径寸法及び長さ寸法は特に限定されるものではない。また、鋼管１００の厚さ寸法は、後述するように、本実施形態にかかる鋼管切断装置１による鋼管１００の切断状況の判定のために既知であることが好ましい。しかし、後述するように、厚み寸法の情報がない場合であっても、後述する判定のための他の情報に基づいて、切断状況を検知することができる。

鋼管切断装置１は、図１に示すように、駆動ユニット２と、切断処理ユニット３と、検知部４とを備える。駆動ユニット２には回転軸１３が設けられており、当該回転軸１３に接続した連結ロッド５を介して切断処理ユニット３が連結されている。検知部４と駆動ユニット２とは、油圧ホース６及び動力・信号線７とで接続されている。なお油圧ホース６は、後述するように、切断処理ユニット３にも接続されており、切断処理ユニット３に含まれる油圧シリンダ２５を作動させる。

本実施形態においては、駆動ユニット２は、地上に露出する鋼管１００の上端に固定される。駆動ユニット２には、ワイヤＷが接続されており、図示しないクレーンなどの懸架装置により吊り下げ可能となっている。

駆動ユニット２は、鋼管１００の上端に接続する本体部１０と、電気モータ１１と、回転計測部１２と、回転軸１３とを備える。本体部１０は、鋼管１００内に一部が挿入されて、鋼管１００の壁をクランプすることで、駆動ユニット２を鋼管１００の軸周りに回転しないように固定した状態に取り付ける回り止め１７を備えている。

電気モータ１１は、検知部４内に設けられる電気制御部４３から動力・信号線７を介して所定の電流を供給することで駆動する。電気モータ１１の出力は、ギア１４ａ、１４ｂを介して、回転軸１３へ駆動力が伝達される。

図２は、鋼管切断装置１の駆動ユニット２に設けられた回転計測部１２の構成を模式的に示す図である。回転計測部１２は、図２に示すように、回転軸１３に接続されて回転軸１３の回転角度を計測する。なお、回転軸１３には、上記のように切断処理ユニット３に油圧機構を接続するために油圧ホース６を接続する回転継手６ａが設けられている。

回転計測部１２は、ケーシング１２ａと、ケーシング１２ａの内部に設けられる計測機構１２ｂとを備える。計測機構１２ｂには、ロータリーエンコーダ１６が含まれる。ロータリーエンコーダ１６には、回転軸１３の回転がギア１５ａ，１５ｂを介して伝達され、ロータリーエンコーダ１６により、回転軸１３の回転数及び回転角度を測定することができる。ロータリーエンコーダ１６により計測された回転軸１３の回転数及び回転角度に関する情報は、動力・信号線７により検知部４に送信される。

連結ロッド５は、回転軸１３と連結し、切断処理ユニット３を駆動ユニット２の下方に接続する。連結ロッド５は、切断処理ユニット３の吊り下げ深さを調整できるように、複数の継材を接続して長さが変更できるようになっている。また、連結ロッド５は、ロッド本体５ａと自在継手５ｂとで構成されている。また、連結ロッド５の最下部には、切断処理ユニット３との接続のための自在継手８が設けられる。自在継手５ｂ、８により、連結ロッド５は、継材間及び連結ロッドと切断処理ユニット３との間の位置で、屈曲可能である。これにより、連結ロッド５が鋼管１００の軸から傾斜した状態でも、切断処理ユニット３を水平方向に回転させることができる。

切断処理ユニット３は、連結ロッド５の下端に取り付けられる。切断処理ユニット３は、切断本体部２０の前端部に位置する取付部２８に縦軸２８ａを設け、この縦軸２８ａに切断刃２７が回転可能に取り付けられている。縦軸２８ａは、前記地中埋設鋼管の軸方向に伸びる。切断刃２７は、平面視円形の回転刃であり、縦軸２８ａを中心に取付部内で水平に回転する押し切り構造であり、図５に示すように、刃先２７ａの先端外周部が切断本体部２０の前端よりも前方に突出している。

図３は、図１のIII－III線における断面図である。切断本体部２０の後端は途中で中空に形成され、内部にシリンダ２５が組み込まれる。シリンダ２５の先端には移動部材２６が配置されている。

切断本体部２０の後方に向くシリンダ２５のピストンに移動部材２６をボルトによって固定し、図３に示すように、シリンダ２５への油圧操作により、移動部材２６を前後に移動させることができる。

切断本体部２０には、シリンダを挟んで対称の位置には、切断本体部２０の側片を一辺に含み、前リンク２１ａ、後リンク２１ｂ、水平リンク２１ｃを含むリンク機構２１が設けられている。前リンク２１ａは、移動部材２６と連結棹２４を介して接続され、移動部材２６の前後移動により水平リンク２１ｃが前後方向に移動することができるようになっている。

水平リンク２１ｃの後端部には、鋼管１００の内壁に当接する反力ローラ２２が設けられている。反力ローラ２２は、縦軸２２ａにより回転可能に取り付けられている。反力ローラ２２は、反力部材の一例に相当する。

シリンダ２５は、図４に示すように、伸張により移動部２６を介して、水平リンク２１ｃを後方へ移動させ、反力ローラ２２を鋼管１００の内壁に当接させることで、切断本体部２０を前方へ移動させ、切断刃２７が鋼管１００の内壁に所定の押圧力で押しつけられることになる。切断刃２７が鋼管１００の内壁を押す押圧力は、後述するように検知部４により制御可能であり、また、その押圧力を検知することができる。

また、切断機ユニットには、切断刃２７の鋼管１００の内壁表面からの位置を計測する切断刃位置検出部２９が設けられている。切断刃位置検出部２９は、切断本体部２０と一体的に構成されたフレーム３１とフレームに対して水平方向に進退可能な基準当接部３０とを備える。

基準当接部３０は、図６に示すように、切断刃２７の上方位置に、フレーム３１に設けられた棒状のガイド部材３０ｂに沿って移動可能に設けられている。基準当接部３０は、ガイド部材３０ｂに外挿されたスプリング３０ｃにより、前方に付勢されている。ガイド部材３０ｂの前方端には、基準ローラ３２が縦軸３２ａにより回転可能に取り付けられている。

基準当接部３０は上記のようにスプリング３０ｃにより前方に付勢されているため、基準ローラ３２が切断刃２７の刃先２７ａが鋼管１０の内壁に当接する状態では、基準ローラ３２の突出方向の位置は、切断刃２７と同じとなる。一方、図５に示すように、切断刃２７が鋼管１００の内壁に所定の押圧力で押しつけられて、鋼管１００の内壁内に切り込んだときは、刃先２７ａに対して、基準ローラ３２は後方に移動することとなる。すなわち、基準当接部３０の位置を検出することで、切断刃２７の位置を検出することができる。

基準当接部３０には、図５及び図７に示すように、基準ローラ３２の位置を検知するためのセンサ３５が設けられている。センサ３５は、センサドグ３３を備える。センサドグ３３は例えば板状に構成されており、前後方向に沿って延びるガイドバー３４に沿って移動することができる。センサドグ３３は、基準当接部３０と一体的に構成されたセンサドグ取付部３０ａに取り付けられており、基準当接部３０が前後方向に移動するに伴い、センサドグ３３も前後方向に移動する。

センサ３５は、例えば、光学的手段などにより、センサドグ３３との距離を正確に測定することができる。これにより、基準当接部３０の移動量を計測することができる。なお、センサ３５の種類としては、光学センサに限定されるものではなく、例えば、磁石を用いた磁気センサなどセンサドグ３３との距離を計測できるものであれば、その種類は問わない。

基準当接部３０の移動量は、切断刃２７の刃先２７ａと基準ローラ３２とが共に、鋼管１００の内壁に接触している状態を基準とし、切断刃２７の鋼管内壁への刃先の切れ込み量に応じて基準ローラ３２が切断刃２７に対して相対的に後方に移動する。すなわち、切断刃２７による切断開始時を基準として、切断刃２７の位置（刃先の切れ込み量）を計測することができるので、切断刃２７の径寸法や使用による切断刃２７の摩耗による寸法変化などの影響を受けることなく、基準当接部３０の移動量を計測することができる。

センサ３５によって計測された基準当接部の位置に関する情報は、信号線３６を通して検知部４に送られ、基準ローラ３２の位置情報、すなわち、切断刃２７の位置情報（刃先の切れ込み量）として用いられる。

なお、上記のように、本実施形態では、シリンダ２５の伸縮に伴い、切断本体部２０が前方に移動することによって、切断刃２７が進退する構成であるため、シリンダ２５の伸縮量を計測することによっても、切断刃２７の位置を検知することができる。このため、本実施形態では、油圧機構として、検知部４内にモニタリングシリンダ４２を設けることにより、切断刃２７の位置情報を複数の装置に基づいて計測可能としている。

図８は、モニタリングシリンダを含む油圧機構の接続構成を示す模式図である。モニタリングシリンダ４２は、検知部４内に設けられている油圧ポンプ４１とシリンダ２５との間に直列に接続されている。すなわち、油圧ポンプ４１から送られた圧油は、モニタリングシリンダ４２とシリンダ２５とに供給され、いずれかのシリンダのロッドの伸縮は、他方に反映されることとなる。すなわち、油圧ポンプ４１から送られた圧油によりシリンダ２５のロッドが伸張した場合、シリンダ内の一部の圧油がモニタリングシリンダ４２に送られ、モニタリングシリンダ４２のロッドが移動する。当該モニタリングシリンダ４２のロッドの移動量を計測することで、シリンダ２５の伸縮量、すなわち、切断本体部２０の移動量すなわち、切断刃２７の位置を計測することができる。また、モニタリングシリンダ４２は、地上に設置された検知部４に設けられるため、その変位測定の確認を容易にすることができる。

検知器４は、駆動ユニット２の電気モータ１１の駆動制御を行なう電気制御部４３と、シリンダ２５の油圧制御を行う油圧ポンプ４１とを備える。

電気制御部４３は、電気モータ１１に必要に応じた電流を供給し、その電力値を検出する。また、電気制御部４３は、回転計測部１２のロータリーエンコーダ１６から出力された信号を受信し、演算して回転軸１３の回転数及び回転角度に関する情報を検知する。さらに電気制御部４３は、センサ３５からの出力信号を受信し、基準当接部３０の移動量に関する情報を検知する。

油圧ポンプ４１は、切断処理ユニット３のシリンダ２５を操作するための油圧源であり、シリンダを所定の圧力で伸縮させることができる。また、油圧ポンプ４１により、シリンダの伸縮圧力に基づいて、切断刃２７の鋼管１００への押圧力を計測することができる。

なお、電気制御部４３及び油圧ポンプ４１により検出された各種情報は、検知部４内に設けられている判定部４４に送信され、鋼管１００の切断状況の判定に用いられる。判定部４４が行う鋼管１００の切断状況の判定の詳細については後述する。

上記構成の鋼管切断装置１を用いて、地中に埋設された鋼管１００を切断するには、図示しない懸架装置により駆動ユニット２を吊り下げ駆動ユニットの回転軸１３に連結ロッド５の継材を必要な長さだけ接続し、連結ロッド５の最下部に切断処理ユニット３を取り付ける。その後油圧ホース６と切断処理ユニット３を連結する。

切断処理ユニット３のシリンダ２５を縮小状態とし、リンク機構２１を収縮させ、反力ローラ２２を最前位置とした状態で、切断処理ユニット３を鋼管１００内に挿入し、駆動ユニット２を鋼管１００の上端に固定する。

この状態で、シリンダ２５に油圧を供給すると、リンク機構の水平リンク２１ｃが後方へ移動し反力ローラ２２が鋼管１００の内壁に当接する。

さらにシリンダ２５を伸張させると、反力ローラ２２を基点として、切断処理ユニット３全体が前進移動することとなり、図４に示すように、切断処理ユニット３の最前方に位置する切断刃２７の刃先２７ａが鋼管１００の内壁に当接する。

また、基準当接部３０は、基準ローラ３２がフレーム３１から前方に突出しているが、切断処理ユニット３の前方移動に伴い、鋼管１００の内壁に当接する基準ローラ３２がフレーム３１内に収納されるように後方へ移動する。このため、切断刃２７の刃先２７ａが鋼管１００の内壁に当接する位置では、基準ローラ３２と刃先２７の突出位置が同じとなる。この状態で、センサ３５をリセットして、当該基準当接部３０の基準点を設定する。

この状態で、油圧ポンプ４１の油圧を制御し、さらにシリンダ２５を伸張させると、反力ローラ２２を基点に切断処理ユニット３が前方へ移動することとなり、切断刃２７が鋼管１００の内壁面に圧接する。

このような状態で、シリンダに圧油の供給を続けながら、駆動ユニット２のモータ１１を起動し、回転軸１３を介して切断処理ユニット３を水平方向に回転させる。このとき、シリンダへ供給される圧油の圧力については、油圧ポンプ４１により所定の値に制御されている。切断刃２７の刃先は、徐々に鋼管１００へ食い込んでいきこの状態を続けることにより切断刃２７は、鋼管１００を押し切りし、鋼管１００を切断する。

なお、回転軸１３の回転作業時において、油圧ポンプ４１の圧油の圧力、電気モータ１２へ供給された電流値、切断刃２７の位置情報（刃先の切れ込み量）、回転作業の経過時間などの各種情報が判定部４４に蓄積され、図示しないモニタなどに出力される。

検知部４の判定部４４は、これらの情報及び各数値の変位などに基づいて鋼管１００の切断状況についての判定を行う。

次に検知部が行う鋼管切断装置の動作制御と切断状況の判定について説明する。

上記のように検知部４は、切断作業中において、油圧ポンプの圧油の圧力を制御し、鋼管１００への切断刃の押圧力を制御する。具体的には、切断刃の押圧力を複数の押圧段階に応じて高めるように制御する。図９は、検知部が行う切断刃の押圧力の設定値と経過時間との関係を示すグラフである。

検知部４は、切断作業の開始に先だって、運転に必要な設定を行う。設置項目としては、段階数設定、圧力設定、時間設定、切断完了判定条件の設定、閾値の設定があげられる。

段階数設定は、圧力上昇を段階的に行って鋼管１００の切断を行うにあたり、何回の段階数を設定するかの情報である。段階数設定で決定する段階数は、後述するなじみ運転を除く段階数を決定すればよく、切断する鋼管１００の形状や運転環境などに応じて、複数回、好ましくは３～１０段階程度までに設定すればよい。

圧力設定は、なじみ運転時の圧力である初期圧力Ｐ０と、最後の段階での圧力である最大圧力Ｐｍａｘとを設定する。なじみ運転は、鋼管１００に切断刃２７の切り込み溝をつけるために運転の開始直後に行われる運転であり、切断刃２７の刃先２７ａの保護及び切断箇所の位置決めのために行われる。初期圧力Ｐ０の値は、特に限定されるものではなく、鋼管１００及び切断刃２７の種類などに応じて適宜決定することができる。最大圧力Ｐｍａｘは、運転の最後に最終的に負荷される圧力である。

初期圧力Ｐ０と最大圧力Ｐｍａｘを決定することにより、検知部４は、上記段階数設定で設定された段階数に基づいて、各段階での圧力値を決定する。本実施形態では、各段階での圧力値の上昇幅は、最大圧力Ｐｍａｘと初期圧力Ｐ０との差を段階数で割った値としている。

時間設定は、なじみ運転を行う時間に関するなじみ運転時間Ｔ０を設定する。なじみ運転時間Ｔ０の値は、特に限定されるものではなく、鋼管１００及び切断刃２７の種類などに応じて適宜決定することができる。具体的には、回転軸が所定の回転数を終了するのに要する時間（秒数）を設定すればよい。

なお、各段階での運転時間は、運転開始時における設定により決定してもよいが、本実施形態では、切断刃２７の押圧力の変化により段階以降のタイミングを決定している。具体的には図１０に示すように、切断刃２７に負荷される押圧力は、時間の経過と共に、徐々に減少していく。これは、押圧力が段階移行により高く設定されると、切断刃２７による鋼管１００の切り溝の切れ込み量が深くなるためであり、徐々に切断刃に加わる圧力が小さくなり、所定の圧力で安定する。検知部４は、油圧ポンプ４１の圧油の圧力に基づいて、切断刃２７の押圧力の値の推移を確認し、値が安定した状態で、切断処理ユニットが所定の数だけ回転したことが確認されると、次の段階に移行し、切断刃２７の押圧力を変化させる。

図１１は、鋼管切断装置の運転時における圧力値、電流値、切れ込み量と時間との関係を模式的に示すグラフである。鋼管切断装置の運転時における圧力値は、上記の通り、多段階に設定されており、各段階では、切断刃２７による鋼管１００の切り溝の増大に伴い、減少していく。また、切り込み量は、切断刃２７の押圧力が上昇すると、切り込み量が深くなるという傾向がみられる。また、電流値は、回転軸１３の回転に伴い、微小な範囲で振動を繰り返し、切り溝の増大に伴い徐々に低下していく傾向が見られる。

具体的には、Ｔ１のタイミングで電気モータ１１の回転を開始する。切断処理ユニット３の回転が確認されると、Ｔ２のタイミングで油圧ポンプは、切断刃２７の押圧力を初期圧力Ｐ０に設定する。これにより、なじみ運転が開始され、電気モータ１１の回転と共に切断処理ユニット３が切断刃２７が鋼管内壁に接触した状態で水平に回転するため、回転軸１３に回転抵抗が加わり、鋼管１００の内壁に切り溝が形成される。また、切り溝の増大と共に押圧力が低下する。

なじみ運転の運転時間が経過すると、検知部４は、上記の通り、多段階に分けて押圧力を上昇させる。各段階では、鋼管の内壁に形成された切り溝の増大と共に押圧力が低下する。これらの動作を繰り返すことで、切断刃２７の切り込み量は深くなり、最終的に鋼管１００の厚さ寸法を超えるまでに増大する。

＜切り込み量＞
切断刃２７の位置から導かれた鋼管１００への切り込み量が鋼管の全周において鋼管の厚み以上になったときに切断完了と判定する。なお、切断刃が鋼管の全周を回転したことの確認は、回転計測部による回転角度情報又は、時間経過情報により演算して行う。

なお、判定部４４は、切断完了の判定は、切り込み量の条件に加え、下記の条件が確認できたタイミングで切断完了と判断してもよい。

＜押圧力＞
押圧力の値の推移は、圧力の降下量により判断する。鋼管の切断が完了すると、圧力値は急激に下降するという特徴を有する。したがって、鋼管切断の完了を判定する条件としては、予め閾値と圧力降下量を設定し、押圧力の値がこの閾値を越えた後、圧力降下量が設定値を超えたタイミングを切断完了タイミングとする。

＜電流値＞
電流値の値は、切断制御部３の回転に伴い、微小な変動を示すが、鋼管の切断が完了すると、電流値の変動が激しくなる。したがって、鋼管切断の完了を判定する条件としては、電流値の変動が所定範囲を超えたタイミングを切断完了タイミングとする。なお、電流値の変動は、回転軸１３の回転角度に応じて同じような変動を繰り返すため、回転軸の回転角度と電流値の変動とを組み合わせて判定条件としてもよい。また、電流値の変動が所定範囲を超えてから、所定時間が経過したタイミングで切断完了タイミングとしてもよい。

図１１の例では、Ｔ３のタイミングで、鋼管の切り込み量の判定条件をみたし、Ｔ４のタイミングで電流値の判定条件を満たす。また、Ｔ５のタイミングで押圧力の判定条件を満たす。したがって、判定部４４は、鋼管切断完了のタイミングとして、Ｔ４又はＴ５のタイミングとする。

鋼管１００の切断後は、電気モータ１１を停止し、シリンダ２５を収縮させることで、切断刃２７と反力ローラ２２をそれぞれ内方へ接近させる。この状態で、駆動ユニット２を引き上げ、鋼管１００内より切断処理ユニットを抜き取ることで、切断作業が完了する。

以上説明したように、本実施形態にかかる鋼管切断装置１は、切断刃の位置、切断刃の押圧力、電気モータへ供給される電流値の情報に基づき、予め切断完了条件を設定し、これらの完了条件の少なくとも２つを満たす場合に、鋼管１００の切断完了を判定するため、装置の使用条件に応じた誤判定を少なくすることができる。したがって、単純な機器構成で作業性の向上、作業の迅速化及び安全性の向上が可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。

１ 鋼管切断装置
２ 駆動ユニット
３ 切断処理ユニット
４ 検知部
５ 連結ロッド
６ 油圧ホース
７ 動力・信号線
１０ 本体部
１１ 電気モータ
１２ 回転計測部
１３ 回転軸
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ ギア
１６ ロータリーエンコーダ
１７ 回り止め
２０ 切断本体部
２１ リンク機構
２２ 反力ローラ
２４ 連結棹
２５ シリンダ
２６ 移動部材
２７ 切断刃
２８ 取付部
２９ 切断刃位置検出部
３０ 基準当接部
３１ フレーム
３２ 基準ローラ
３３ センサドグ
３４ ガイドバー
３５ センサ
３６ 信号線
４１ 油圧ポンプ
４２ モニタリングシリンダ
４３ 電気制御部
４４ 判定部
１００ 鋼管
Ｇ 地盤
Ｗ ワイヤ

Claims (9)

1. 地中埋設鋼管の軸方向に延びる駆動軸を有するモータを備え、前記地中埋設鋼管に取り付けられた駆動ユニットと、
   前記モータの駆動軸に連結して前記地中埋設鋼管の中に挿入した状態に配置された切断本体部と、前記地中埋設鋼管の径方向に進退して前記地中埋設鋼管の内壁を押圧可能な切断刃と、前記切断刃の位置を検出する切断刃位置検出部と、を有する切断処理ユニットと、
   前記切断刃位置検出部により検出される切断刃の位置情報に基づいて、前記地中埋設鋼管の切断状況を検知する検知部と、を有する鋼管切断装置であって、
   前記切断処理ユニットは、前記切断刃の押圧力を調整可能に前記切断本体部に設けられ、且つ前記切断刃の押圧力を複数の押圧段階に応じて高めるように制御された油圧機構を有し、
   切断刃位置検出部は、前記地中埋設鋼管の内壁に当接可能に前記切断本体部に設けられ、前記切断刃に対して前記地中埋設鋼管の径方向に進退可能な基準当接部と、前記基準当接部の前記切断刃に対する進退位置を検出する位置センサとを有し、
   前記検知部は、前記切断刃の押圧力が所定の押圧段階を超えた状態での前記位置センサの出力により、前記切断刃の位置情報として、前記切断刃の前記地中埋設鋼管への切れ込み量を検出し、前記検出された切れ込み量の情報に基づいて、前記地中埋設鋼管の切断状況を検知することを特徴とする、鋼管切断装置。
2. 前記駆動ユニットは、前記モータの回転角度を計測可能な回転計測部を有し、
   前記検知部は、前記回転計測部により検出される前記全周回転時に対する、切断刃の位置情報の変位が、所定の範囲となったときに前記地中埋設鋼管が切断されたと判断する、請求項１に記載の鋼管切断装置。
3. 前記油圧機構は、前記段階ごとに、前記切断刃の押圧力の変動が安定した状態で前記モータが所定回転することを条件に前記押圧力を高めた次の押圧段階に移行することを特徴とする、請求項１に記載の鋼管切断装置。
4. 前記基準当接部は、前記切断刃と同じ周方向位置において、前記地中埋設鋼管の径方向に進退可能に突出した状態に設けられる基準ローラを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の鋼管切断装置。
5. 前記切断刃は、前記地中埋設鋼管の軸方向に伸びる縦軸を中心として回転可能に、前記切断本体部から突出した状態に設けられ、
   前記位置センサは、前記切断本体部に対する前記基準ローラの相対位置を検出することを特徴とする、請求項４に記載の鋼管切断装置。
6. 前記油圧機構は、前記切断本体部に設けられ、前記駆動軸に対し、前記切断刃と前記地中埋設鋼管の径方向に反対側の内壁を押圧する反力部材を備えたリンク部と、油圧ポンプにより伸縮して前記リンク部を駆動する油圧シリンダと、を有することを特徴とする、請求項２から５のいずれか１つに記載の鋼管切断装置。
7. 前記油圧機構は、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に直列に接続された、モニタリングシリンダを前記検知部に有する、ことを特徴とする、請求項６に記載の鋼管切断装置。
8. 前記検知部は、前記地中埋設鋼管の厚みに関する情報を有し、前記切断刃の変位が前記地中埋設鋼管の厚みを越えた場合に、前記鋼管の切断が完了したことを検知することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の鋼管切断装置。
9. 前記検知部は、前記切断刃の変位が前記地中埋設鋼管の厚みを越え、かつ前記切断刃の押圧力が所定の閾値を超えて低下した場合に、前記地中埋設鋼管の切断が完了したことを検知することを特徴とする、請求項８に記載の鋼管切断装置。

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