JP2009166229A - 管切断加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】案内レールを用いないためその設置等の準備に時間が割かれずに作業を迅速に行うことができ、切断機の周回動力に減殺が起こらないため小さな動力で足り、しかも、切断機は管軸と垂直な面内を走行することを実現して精度の高い切断作業と溝切り作業を同時に行うことが可能な管切断加工装置を提供すること。
【解決手段】管４０の外周面を周回する切断機３０と管４０及び切断機３０に掛け回される無端チェーン３、３ａとで構成され、切断機３０は、台車１と、台車１に搭載された周回駆動手段、円盤状刃物２、及び無端チェーン３、３ａの緊張手段１６を備え、チェーン緊張手段１６は、無端チェーン３、３ａが管４０に対して相対移動しない緊縛状態を保持するように作用し、切断機３０は、前記周回駆動手段のチェーンホイール７が無端チェーン３、３ａに噛合して回転することにより、管４０の外周面と無端チェーン３、３ａの内側との間を移動可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、水道工事、土木工事等の工事現場等において、比較的大口径のダクタイル管等の既設埋設管、その他の管の端部を切断し、また、その端縁部に周溝を形成するための管切断加工装置に関するものである。

例えば、一般の上水道の送水管は、一定長さの鉄管を連結金物で連結して敷設されるが、その敷設に際しては、敷設場所の地形や鉄管連結時の寸法調整のため、敷設工事現場で管を切断する必要が生じる。また、切断した管の端部付近外周面に、連結金物を接合するための周溝が必要となり、当該切断加工と溝切り加工は一連の作業となる。

従来、上水道管敷設現場における上記切断・周溝加工には、例えば、特公昭５９−９２８８号公報（特許文献１）、特許第２６７６３３１号公報（特許文献２）、特許第３９４４４４１号公報（特許文献３）、特開平８−２５１２７号公報（特許文献４）等に記載されているような切断機が用いられてきた。

上記切断機は、加工する管の外周面に設置され、管を周回できるようにローラー付きチェーン等を用いて管の外周面に保持される。そして、当該切断機が周回するに伴い、その側面に設置されている円盤状刃物で、切断加工及び溝切り加工が行われる。その動作の際の周回駆動力は、切断機に備え付けられたキャタピラ装置を介して管に伝えられ、ローラー付きチェーンのローラーが回転することにより、切断機がローラー付きチェーンと共に円滑に周回動作を行う。

ところで、切断位置や溝切り加工位置は、管の中心軸と垂直な面内にあることが求められ、切断機が管を一周して元の位置に戻ったときに、位置ずれが事実上ないと言える状態になることが必要となる。この位置ずれを無くす方法としては、例えば、円環状の案内レールを鉄管の外周面に予め設置し、切断機をこの案内レールに沿って周回させるようにする構成が考えられる。上記特許文献２の実施例では、案内レールは取扱いの簡便を図るために分割式とされ、また、当該案内レールに沿って周回するために、切断機に案内車輪が設置されている。

この従来の切断装置を用いた管の切断・溝切り加工作業は、次の工程により行われる。
１．管に案内レールを設置する。
２．切断機を、管外周に配置する。
３．切断機のキャタピラ装置を調整する。
４．キャタピラ装置の一端部にローラー付きチェーンの一端部を取り付ける。
５．ローラー付きチェーンの他端部を管の周りに廻して切断機のフックに引っ掛ける。
６．切断機の案内車輪を案内レールに係合させる。
７．チェーンタイトナーを用いてローラー付きチェーンを強く張る。
８．キャタピラ装置を用いて切断機を周回させる。この周回操作は、刃物を管に接触させ
ない空回り状態で行う。
９．円盤状刃物の切断刃が加工所要位置にあることを確認する。その位置がずれていると
きは、位置修正した後、再度空回し状態にての周回動作を行う。
１０．ローラー付きチェーンの張力を確認し、弱いときはチェーンタイトナーを操作して
その張力調整を行う。
１１．切断刃を管の外周面に当接させて、管の切断加工を開始する。
１２．その状態で切断機を周回させつつ、切断刃による管の切断と溝切り刃による管の溝
切り加工を行う。

上記従来の工程においては、特に、切断機の周回前の準備工程である１、３、６、７の工程に多くの時間を割かれるため、全体の作業時間が長くなる。

また、上記作業に際しては、管端部の切断だけでなく溝切り加工も同時に行うため、切断機には管中心に向かう強力な押付力が必要となるが、上記構造の従来の切断機の場合には、切断機に対して十分に強い押付力が働かないため、所要の溝深さが確保できないとか、溝の深さが一定とならないとかいった問題が必然的に生じていた。切断加工だけ行うときにも、切断機には管中心に向かう強力な押付力が必要となるが、従来の切断機の場合は、駆動用キャタピラ装置のベルトが管外周面上で滑ることもあって、切断に必要な押付力と駆動力とが十分に得られないという問題があった。

更に、切断機のキャタピラ装置の力の方向が、案内レールに対して少しずれた（傾いた）だけでも、その方向修正が自動的にできずに周回動力が打ち消されるため、この減殺分を考慮して周回動力を大きなものとせざるを得なかった。また、管を水平に配置して加工する際には、切断機が重力で引かれるときには周回速度が速くなり、重力に抗して上るときには速度が遅くなる傾向にあるが、このように周回速度が変化する結果、刃物の「切込み代」が変化し、刃物の短命化を招いていた。

特公昭５９−９２８８号公報 特許第２６７６３３１号公報 特許第３９４４４４１号公報 特開平８−２５１２７号公報

本発明は、上記従来の管切断加工作業における諸問題に鑑みてなされたもので、簡易な構成で低コストにて供給でき、案内レールを用いないためその設置等の準備に時間を割かれずに作業を迅速に行うことができ、切断機の周回動力に減殺が起こらないため小さな動力で足り、しかも、切断機は管軸と垂直な面内を走行することを実現して精度の高い切断作業と溝切り作業を同時に行うことが可能な管切断加工装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、加工すべき管の外周面に沿って周回する切断機と前記管及び切断機に掛け回される無端チェーンとで構成され、前記切断機は、車輪を備えた台車と、前記台車に搭載されて前記切断機を周回駆動する周回駆動手段と、前記台車の側面に旋回可能に設置される円盤状刃物と、前記台車に搭載されて前記無端チェーンを緊張させるチェーン緊張手段とを備えて成り、前記チェーン緊張手段は、前記無端チェーンが前記管に対して相対移動しない緊縛状態を保持するように作用し、前記切断機は、前記周回駆動手段が備えるチェーンホイールが前記無端チェーンに噛合して回転することにより、前記管の外周面と前記無端チェーンの内側との間を移動可能であることを特徴とする、管切断加工装置である。

前記無端チェーンは、１本又は複数本掛け回される。好ましい実施形態においては、前記台車は、進行方向前後に一対の車輪を備えた一対の側板を対置し、前記側板を前記側板間に配した差渡し部材を介して連結したものとされる。また、前記チェーン緊張手段は、前記無端チェーンを内側から押し上げるように作用するものとされ、あるいは、前記無端チェーンを外側から押圧するように作用するものとされる。前記円盤状刃物は、切断刃、溝切り刃及び前記二つの刃の近辺に配置される位置決めローラーを含むものであることが好ましい。

本発明は上述した通りであって、簡易な構成で低コストにて供給でき、案内レールを用いないためにその設置及び案内レールに対する案内車輪の係合等の加工作業前の準備作業に時間を割かれることがなく、管の加工作業を迅速簡便に行うことが可能となり、また、切断機の周回動力に減殺が起こらないために小さな動力での周回動作が可能となり、しかも、切断機の管軸と垂直な面内走行が実現されて精度の高い切断作業と溝切り作業とを同時に行うことが可能となる効果がある。

本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る管切断加工装置は、切断・溝切り加工する管４０の外周面に沿って周回する切断機３０１と、管４０及び切断機３０に掛け回される、無端チェーン３、３ａとで構成される。図示した例では、無端チェーン３、３ａは左右一対とされているが、これに限られる訳ではなく、１本であってもよいし、２本以上掛け回すこととしてもよい。

切断機３０は、台車１と、台車１に搭載されて切断機３０を周回駆動する周回駆動手段と、台車１の側面に旋回可能に設置されて管４０を切断すると共に溝切り加工する円盤状刃物２と、台車１に搭載されて無端チェーン３、３ａを緊張させるチェーンタイトナー（緊張手段）とを備えて成る。

図示した例における台車１は、進行方向前後に一対の車輪４を備えた一対の側板５を対置し、側板５間に差渡し部材６を配して構成されている。刃物２は、一方の側板５において旋回可能に軸支される。台車１に搭載される周回駆動手段としては、モータドライブ方式を採用することができ、また、図示したような手動式のものを採用することもできる。図示したものは、両端にチェーンホイール７を有していて差渡し部材６上において軸支されるホイール軸８と、ホイール軸８に取り付けられるウォームホイール９と、ウォームホイール９に噛合するウォーム１０を備えたウォーム軸１１と、ウォーム軸１１を回転させるハンドル１２とで構成されている。

この手動式周回駆動手段の場合は、ハンドル１２を回してウォーム軸１１を回転させると、それに取り付けられているウォーム１０及びそれに噛合するウォームホイール９を介してホイール軸８が回転駆動され、ホイール軸８に取り付けられている１個又は複数個のチェーンホイール７が回転し、チェ−ンホイール７に噛合する１本又は複数本の無端チェーン３、３ａを移動させようとする。しかるに、後述するように、無端チェーン３、３ａは管４０を緊縛して管４０に対して相対移動できないため、チェーンホイール７の方が反作用を受けて無端チェーン３、３ａの内側に沿って移動していくことになる。即ち、この場合、無端チェーン３、３ａは固定ラックとしての機能を果たし、チェーンホイール７は、この固定ラックに噛合して移動するピニオンギアとしての機能を果たすのである。

かくして切断機３０は、無端チェーン３、３ａを内側から順次持ち上げながら、管４０の外周面と無端チェーン３、３ａとの間を走行することになる。モータドライブ方式の場合はホイール軸８がモータ駆動されることになり、切断機３０は、上記手動方式の場合と同様にして周回動作する。

台車１に搭載されるチェーンタイトナーとしては、無端チェーン３、３ａの内側に位置してこれを内側から押し上げて緊張させるタイプのもの、あるいは、無端チェーン３、３ａの外側に位置してこれを外側から押圧して緊張させるタイプの何れをも採用可能である。図示した例は前者で、それは、台車１の差渡し部材６に摺動自在に挿通されてホイール軸８を軸支する一対の摺動軸１３と一対の摺動軸１３の下端を連結する連結板１４と、連結板１４に立設され、差渡し部材６に摺動自在に挿通されて昇降駆動される昇降軸１５と、昇降軸１５の昇降駆動手段１６とで構成されている。

昇降駆動手段１６の構成としては、例えば、カムを利用したものや、固定ナットにネジ杆をねじ込んでいくもの、あるいは、各種シリンダー等を用いることができる。この昇降駆動手段１６の作用により昇降軸１５を上昇させ、それが固定されている連結板１４、摺動軸１３、ホイール軸８、チェーンホイール７を介し、無端チェーン３、３ａを、内側から押し上げて強く緊張させる。それにより、無端チェーン３、３を管４０の外表面に食い付くように緊縛させ、切断機の周回動作に際して移動し得ない状態とする。

円盤状刃物２は、刃物軸に同心に取り付けられた、管４０切断用の切断刃（ダイヤモンドカッタ−）２１と管４０の外周面に周溝４１を形成するための溝切り刃（ダイヤモンドカッター）２２とを備え、更にこれらの刃２１、２２の近辺に、位置決めローラー２３を備えて成る（図４参照）。位置決めローラー２３は、刃物軸に軸支されて自由回転し、溝切り刃２２による溝切り深さを規制する。即ち、位置決めローラー２３は溝切り刃２２よりも小径で、その径差が周溝４１の深さに対応している。従って、図４から明らかなように、溝切り刃２２による加工が進むにつれ、位置決めローラー２３の周面が次第に管４０の外周面に近づいていく。やがて位置決めローラー２３の周面が管４０の外周面に当接するに至るが、その状態になると切り込みはそれ以上進まず、周溝４１は一定の深さのものとなる。

上記切断刃２１及び溝切り刃２２は、安全カバー２４で被覆される。安全カバー２４の内方側の側面には弧状孔２７が形成され、この弧状孔２７に嵌合するように、側板５に固定ネジ２６が取り付けられる。刃物２は、この固定ネジ２６を緩めた状態において旋回可能となる。

刃物軸の回転駆動は、それに直結したモーターによって行うことができるが、図示した例のように、フレキシブルシャフト２５を介して、外部エンジンやモ−タ−等からの動力を伝達することによって行うこともできる。

上記構成の管切断加工装置を用いて行う作業工程は、概ね次のとおりである。
ａ．管４０の径に対して十分に大径の1本又は複数本の無端チェーン３、３ａを、管４０
に掛けてぶら下げる。
ｂ．切断機３０を管４０に仮置きし、無端チェーン３、３ａをずらしてそれぞれ切断機３
０のチェーンホイール７に引っ掛けてぶら下げる。
ｃ．チェーンタイトナーによって無端チェーン３、３ａの緩みを除去し、管４０を緊縛さ
せる。
ｄ．周回駆動手段によって切断機３０を、管４０の外周面と無端チェーン３、３ａの間を
少なくとも一周走行させて、無端チェーン３、３ａを整列させる。即ち、管４０の管
軸に対して垂直状態となるように移動させる。この周回は、刃物２を管４０に接触さ
せない空回し状態で行う。
ｅ．刃物２の切断刃２１が加工所要位置にあることを確認する。その位置がずれていると
きは、位置修正した後、再度空回し状態での周回操作を行う。
ｆ．無端チェーン３、３ａの張力を再確認し、弱いときはチェーンタイトナーを操作して
その張力調整を行う。
ｇ．切断機３０の周回動作を停止させて刃物２を回転駆動させ、刃物２を管４０の中心方
向に押圧し、先ず切断刃２１を管４０の外周面に当接させて当該当接位置を部分的に
切り込んでいく。
ｈ．刃物２を押しつつ、位置決めローラー２３が管４０の外周面に当たるまで、当該位置
における部分的切断と溝切りとを進める。
ｉ．位置決めローラー２３が管４０の外周面に当接したことを確認した後、固定ネジ２６
を強く締めて刃物２の旋回位置を固定する。
ｊ．周回駆動手段によって切断機３０を周回駆動させ、管４０の全周に亘って切断と溝切
りとを行う。

上記工程中管４０及び切断機３０に無端チェーン３、３ａを掛け回す作業は、無端チェーン３、３ａが管４０よりも十分に大径とされるために、緩い状態にて容易に行うことができる（工程ａ、ｂ）。

工程ｄにおいて、周回駆動手段によって切断機３０を、無端チェーン３、３ａの内側と管４０の外周面との間を少なくとも一周走行させるが、それは、無端チェーン３、３を管軸に垂直な面に平行に整列させるためである。即ち、工程ｃで無端チェーン３、３ａを緊縛状態にした際、無端チェーン３、３ａが上記管軸に対して垂直になっているとは限らず、むしろ傾いている場合が多い。このように傾いた状態の無端チェーン３、３ａを一定位置にあるチェーンホイール７に噛合させ、無端チェーン３、３ａを緊張させた後チェーンホイール７が、無端チェーン３、３ａの内側を自転しつつ公転すると、その間に無端チェーン３、３ａが強制的にずり動かされ、管４０の管軸に垂直状態となるように整列させられるのである。

このようにして無端チェーン３、３ａを整列させ、必要に応じて無端チェーン３、３ａを更に緊張させた後、固定ネジ２６を緩めた状態にて、刃物２を管４０の中心方向へ押し付け、先ず、切断刃２１を管４０の切断部位の外周面に当接させる。そして、周回駆動手段を動作させずに切り込み動作のみ行わせ、その当接部位のみの部分的加工を行う（工程ｇ、ｈ）。これにより、当該当接部位における管４０の切断と溝切りが完了となる。

上記部分的加工が終了した後、その位置で固定ネジ２６を強く締めて刃物２の旋回位置を固定し（工程ｉ）、切り込み動作を継続させつつ切断機を周回させる。かくして管４０の全周に亘り、所定の切断加工と溝切り加工とが行われる（工程ｊ）。

上述した装置においては、切断機３０の予備周回によって無端チェーン３、３ａが強制的に管軸に対する垂直面に平行に整列させられ、切断機３０はこの整列させられた無端チェーン３、３ａに沿ってその内側を走行することになるため、周回動力の減殺の問題は起こらず、比較的小さな動力にての運転が可能となる。また、先行する部分的加工によって一旦切断機３０を最終切り込み位置まで落とし込み、その状態で無端チェーン３、３ａの内側を走行させて周回させるため、加工動作中、切断機３０に対して十分に強力な押付力を付与し続けることができるので、確実に所要の、且つ、一定の深さの周溝４１を形成することができる。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

本発明の一実施形態の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の構成を示す別角度の斜視図である。 本発明の一実施形態の構成を示す更に別角度の斜視図である。 本発明の一実施形態における刃物の構成及びそれによる切り込み状態を示す図である。

符号の説明

１ 台車
２ 円盤状刃物
３ 無端チェーン
３ａ 無端チェーン
４ 車輪
５ 側板
６ 差渡し部材
７ チェーンホイール
８ ホイール軸
９ ウォームホイール
１０ ウォーム
１１ ウォーム軸
１２ 回転ハンドル
１３ 摺動軸
１４ 連結板
１５ 昇降軸
１６ 昇降駆動手段
２１ 切断刃
２２ 溝切り刃
２３ 位置決めローラー
２４ 安全カバー
２５ フレキシブルシャフト
２６ 弧状孔
２７ 固定ネジ
３０ 切断機
４０ 管
４１ 周溝

Claims (6)

1. 加工すべき管の外周面に沿って周回する切断機と、前記管及び切断機に掛け回される無端チェーンとで構成され、
   前記切断機は、車輪を備えた台車と、前記台車に搭載されて前記切断機を周回駆動する周回駆動手段と、前記台車の側面に旋回可能に設置される円盤状刃物と、前記台車に搭載されて前記無端チェーンを緊張させるチェーン緊張手段とを備えて成り、
   前記チェーン緊張手段は、前記無端チェーンが前記管に対して相対移動しない緊縛状態を保持するように作用し、前記切断機は、前記周回駆動手段が備えるチェーンホイールが前記無端チェーンに噛合して回転することにより、前記管の外周面と前記無端チェーンの内側との間を移動可能であることを特徴とする管切断加工装置。
2. 前記無端チェーンは、１本又は複数本掛け回される、請求項１に記載の管切断加工装置。
3. 前記台車は、進行方向前後に一対の車輪を備えた一対の側板を対置し、前記側板をそれらの間に配した差渡し部材を介して連結して構成される、請求項１に記載の管切断加工装置。
4. 前記チェーン緊張手段は、前記無端チェーンを内側から押し上げるように作用するものである、請求項１に記載の管切断加工装置。
5. 前記チェーン緊張手段は、前記無端チェーンを外側から押圧するように作用するものである、請求項１に記載の管切断加工装置。
6. 前記円盤状刃物は、切断刃、溝切り刃及び前記二つの刃の近辺に配置される位置決めローラーを含むものである、請求項１に記載の管切断加工装置。

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