JP5134400B2

JP5134400B2 - 管側壁切削装置

Info

Publication number: JP5134400B2
Application number: JP2008057888A
Authority: JP
Inventors: 隆彦辻澤; 隆夫神山
Original assignee: Shonan Plastic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shonan Plastic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: JP2009215726A; US20090223336A1; US8202142B2

Description

本発明は、管側壁切削装置、更に詳細には、マンホール（第１の管）と下水道などの本管（第２の管）が交差する交差部で本管に通じる開口部が形成されているマンホールの側壁に穴をあけるために該側壁を切削する管側壁切削装置に関する。

従来からマンホールに接続される下水道管の周りのマンホール側壁に穴をあけ、あけた穴に弾力性のある硬質ゴムなどの部材を挿入して本管に耐震性をもたせることが行われている。このマンホールの側壁に穴をあけるのに、例えば、ドリルのようなカッターをマンホールの本管に通じる開口部の側壁周縁に周回させてマンホール側壁に穴をあけている（特許文献１）。

また、芯出し装置を用いて軸芯を本管の軸芯に合わせチェーンソーなどの切断機によりマンホール壁面を切断することも行われている（特許文献２）。
特開２００２−２２７２２６号公報特開２００６−５７３９０号公報

しかしながら、特許文献１に見られるようなマンホール側壁の穿孔方法では、ドリルの回転中心の位置決めが困難であるという問題があり、また特許文献２の構成では、芯出し装置に用いて芯出しを行う必要がある、という問題がある。

また、いずれも金属製のドリルあるいはチェーンソーなどで穿孔ないし切断を行っているので、マンホールの意図しないところの側壁を破壊ないし損傷してしまい、マンホールの耐震性を害してしまう、という欠点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、管側壁を不用意に破壊したり損傷することなく側壁を切削し、管側壁に芯出しされた円形の貫通切削部を形成することが可能な管側壁切削装置を提供することを課題とする。

本発明は、
第１と第２の管が交差する交差部で第２の管に通じる開口部が形成されている第１の管の側壁に穴をあけるために該側壁を切削する管側壁切削装置であって、
第２の管の内径に合わせた外径を有し、一部が第２の管内から第１の管内に突出するように第２の管内に挿入されて第２の管内に固定配置される円管形状の固定部と、
前記第１の管内に突出した固定部の外周に結合され、第１の管内で固定部の管軸芯を中心にして第１の管の開口部周縁を回転する回転部と、
噴射口が第１の管の側壁内面に向くように前記回転部に保持されたノズルと、を備え、
前記ノズルの噴射口から加圧流体あるいは加圧粒状物を噴射しながら前記回転部を回転させ、回転部に保持されたノズルからの噴射流体あるいは噴射粒状物により前記第１の管の開口部周縁の側壁を切削することを特徴とする。

本発明では、ノズルから噴射される加圧流体あるいは加圧粒状物により第１の管の側壁が切削されるので、金属性のカッターなどを用いて切削するのに比較して切削部分の周りを破損したり傷つけることなく意図した部分を正確に切削することが可能となる。

また、本発明では、ノズルを保持した回転部が第２の管の管軸芯を中心に回転するように、第２の管内に固定配置された固定部に取り付けられるので、切削部分は第２の管の管軸芯を中心とする円形となり、簡単に第１の管の開口部周縁に芯出しされた円形の貫通切削部を形成することが可能となる。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。各実施例では、第１の管としてマンホールが、また第２の管として、地中に埋設された下水道などの本管が例示されるが、本発明は、このような実施例に限定されるものでなく、第１と第２の管が交差し、その交差部で第２の管に通じる開口部が第１の管に形成され、その開口部が形成された第１の管の側壁に穴をあけるために該側壁を切削する切削装置に適用されるものである。

図１〜図３を参照して、切削装置１０を説明する。図１において、本管２はマンホール１に対してほぼ直角に交差して地中にほぼ水平に埋設されている。マンホール１の側壁１ｂには、本管２の外径に相当する円形の開口部１ａが形成されており、この開口部１ａに本管２が挿入され、マンホール１と本管２が開口部１ａを介して連通している。

切削装置１０は、本管２の内径（６００ｍｍ、８００ｍｍなど）に合わせた外径をもつ円管１１と、この円管１１に対して回転可能に円管１１に回転結合され、ノズル１３を保持する回転リング１２を有している。円管１１は、切削装置１０の固定部として、また、回転リング１２は回転部として機能し、円管１１と回転リング１２は分離でき組み立てられるように構成されている。

円管１１の内部には、基台２２が固定され、この基台２２上にライン３０を介して電源（不図示）から給電される駆動モータ２０が取付板２１を介して取り付けられる。

また、円管１１の内部には、支持板２３ａ、２３ｂと螺合する支柱２３と、支持板２４ａ、２４ｂと螺合する支柱２４が設けられる。支柱２３の支持板２３ａは円管１１の上部に、またその支持板２３ｂは取付板２１上に配置され、また、支柱２４の支持板２４ａは円管１１の上部に、またその支持板２４ｂは円管１１の下部に配置される。それぞれの支持板２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを固定し、支柱２３、２４を回転させることにより、円管１１内での支柱２３、２４の長さ（高さ）を調整することができる。この調整により円管１１を本管２に密着するように突っ張らせて本管２の内周面に押圧させ、円管１１の管軸芯を本管２の管軸芯２ａとほぼ一致させるとともに、ノズル１３の噴射反圧による円管１１のすべりを抑制することができるようになっている。

円管１１の基台２２には、軸２５ａを中心に回転するギア２５が取り付けられる。ギア２５には、プーリ２６、２７とベルト２８からなる動力伝達機構を介して駆動モータ２０のトルクが伝達される。

回転リング１２は、内周面１２ａとこの内周面より内径が小さな内周面１２ｂを有する段差のある円環体であり、図２、図３に示すように、内周面１２ｂの全周にわたって内歯１２ｃが形成されている。この内歯１２ｃは、軸２９ａ（軸受け部は図が煩雑になるために図示されていない）を中心に回転するギア２９と噛み合い、またこのギア２９はギア２５と噛み合って駆動モータ２０により回転される。

回転リング１２が取り付けられる円管１１の外周部には、ボールベアリングが設けられており、回転リング１２の内周面１２ｂには、ボールベアリングのボール３１をガイドするガイド溝１２ｄが形成されている。

駆動モータ２０が回転すると、ギア２５、２９が回転し、ギア２９が回転リング１２の内歯１２ｃと噛み合うことから、回転リング１２は、ボールベアリングにより円管１１に軸受けされて本管２の管軸芯２ａ（円管１１の管軸芯でもある）を中心にして回転する。この回転をさらに円滑にするために、円管１１には、回転リング１２を軸受けするボールベアリング３４が固定されている。

また、回転リング１２の外周部には、挿通穴１２ｅが形成されており、この挿通穴１２ｅには、水（ウォーター）あるいは砂（サンド）などの高圧に加圧された加圧流体あるいは加圧粒状物を吹き付けるノズル１３が挿通され、その先端にはねじが形成されており、ナットのような締め付け具１４でノズル１３を回転リング１２に固定できるようになっている。ノズル１３の先端、つまりその噴射口１３ａは、マンホール１の側壁１ｂの内面に向かうようになっていて、流体源又は粒状物源（不図示）からの加圧流体あるいは加圧粒状物が一点鎖線３３で示したラインを経てノズル１３に供給され、その噴射口１３ａから噴出される流体あるいは粒状物がマンホール１の側壁内面に突き当たり、側壁１ｂを貫通するまで切削して切断する。

また、円管１１内に水や砂やごみ、あるいは切削くずなどが入らないように、円管１１のマンホール側の開口部はカバー３５により密閉されており、また本管２側の開口部も必要に応じて同様なカバー３６で密閉される。

以下、このような切削装置１０を用いて、マンホール側壁に穴をあける方法を説明する。

円管１１の外径は本管２の内径に合わせてほぼ一致あるいは円管１１の外径が本管２の内径より若干小さく形成されているので、円管１１をマンホール側から本管２内に挿入する。このとき、本管２内に下水が流れ込まないように、本管を止水しておく。また、支柱２３、２４の高さを調整することにより円管１１を本管内周面に密着させるようにする。

円管１１の軸方向長さがマンホールの内径より大きく挿入が困難な場合には、円管１１を例えば輪切りに分断した形状の管長の短い円管ユニットを製作し、各円管ユニットを順次本管２に挿入して円管１１として組み立てるようにする。

続いて、ノズル１３を保持した回転リング１２とボールベアリング３４を取り付け、カバー３５で密封して図１に示した状態に組み立てる。

ライン３３を介して水や砂などの加圧流体あるいは加圧粒状物をノズル１３に供給するとともに、駆動モータ２０を作動させて、回転リング１２ならびにノズル１３を、例えば０．０５ｍｍ／ｓｅｃ〜１．０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転させる。ノズル１３の噴射口から噴射される流体あるいは粒状物は、１５０〜３００メガパスカルぐらいの噴射圧で１ｍｍ〜５ｍｍΦの噴射径でマンホール１の側壁内面に吹き付けられ、それにより流体あるいは粒状物が吹き付けられたマンホール側壁１ｂ部分が側壁（約１０ｃｍ）を貫通して切削される。回転リング１２が１回転すると、ノズル１３はマンホール１の開口部周縁の側壁を本管２の管軸芯２ａを中心に回転するので、貫通して切削される側壁部分は、同管軸芯２ａを中心とした円形となる。この貫通して切削されるマンホールの側壁部分が、図４（ａ）、（ｂ）で符号１ｃで図示されている。

なお、ノズルの回転速度（周速度）を、少なくとも流体（又は粒状物）の噴射圧と切削する側壁の厚さ並びにその材質に応じて決めるようにする。例えば、ノズルが管軸芯を中心に１回転したときに管壁が貫通して切削されるように、ノズルの回転速度（周速度）を、流体（又は粒状物）の噴射圧と切削する側壁の厚さに応じて決めるようにする。それにより、ノズルを複数回転させる必要がないので、切削時間が短縮できるとともに、ノズルに至るライン３３が何回転もして該ラインが絡まるのを防止できる。

また、粒状物を噴射する場合には、粒状物としては、例えば、ガーネット、珪素系（二酸化珪素）などの砂（粒径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）を用いるようにする。

このように側壁部分１ｃが切削されたら、その円形内部の側壁をハンマーなどの工具で裂断して取り除きマンホール側壁１ｂにリング状の穴１ｄを形成し、その部分にリング状の耐震性の硬質ゴム４０を圧入する。このようにして、本管２を耐震構造にすることができる。

この実施例では、円管１１を本管２内に挿入するだけで、円管１１の管軸芯を本管２の管軸芯に一致させることができ、回転リング１２が円管１１の管軸芯を中心に回転するので、貫通して切削されるマンホールの側壁部分１ｃは本管２の管軸芯２ａを中心とする円形となっており、マンホール１の開口部１ａの周縁に芯出しされた円形の貫通切削部１ｃを形成することができる。

図５、図６には、他の実施例が図示されている。この実施例では、固定部材５１、５２を介して本管２の管軸芯２ａに軸中心をもつシャフト５０を円管１１に取り付け、このシャフト５０を中心に回転リング１２を回転させている。図１などに示す実施例と同一部分には、同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

円管１１の基台２２に取り付けられる固定部材５１、５２は、図６に示すように、三角形のアングル部材として形成され、その上部のところでシャフト５０が回転自在に軸受けされる。シャフト５０は、その軸中心が本管２の管軸芯２ａにほぼ一致するように芯出しされている。

シャフト５０のマンホール側の端部には、固定具５７、５８を介して回転リング１２に固定されたディスク５６が固定される。また、シャフト５０の他端には、プーリ５３、ベルト５５を介して駆動モータ２０のトルクが伝達されるプーリ５４が取り付けられている。

このような構成で、駆動モータ２０を作動させると、ディスク５６がシャフト５０を中心に回転し、ディスク５６に固定された回転リング１２が本管２の管軸芯２ａを中心に回転する。実施例１と同様に、回転リング１２に保持されたノズル１３によりマンホール側壁１ｂが切削され、マンホール１の開口部１ａの周縁に円形の貫通切削部１ｃが形成される。

この実施例２においても、回転リング１２並びに回転リング１２に保持されたノズル１３が本管２の管軸芯２ａを中心に回転するので、実施例１と同様に、芯出しされた円形の貫通切削部を形成することができる。

なお、実施例１、２において、本管２の内径が大きい場合には、その内径に応じた大きさの外径を有する円管を用いるようにする。あるいは、小さい外径の円管とスペーサーを用いて本管の内径に合わせるようにする。例えば、図７、図８に示すように、円管１１の外径がＤ１で本管２の内径がＤ２の場合、外径がＤ２で内径がＤ１のスペーサーリング６０、６１を用いて、円管１１の径を本管２の径に合わせるようにする。このような場合には、まずスペーサーリング６０、６１を本管２内に設置し、続いて円管１１をスペーサーリング６０、６１内に挿入することにより、簡単にノズル１３の回転中心を本管２の管軸芯２ａに一致させることができる。スペーサーリングの本数は、必要に応じて１つでもよく、また２本以上でもよい。このような構成では、最小径の本管の内径に合わせた外径の円管を一つ用意して、該本管より内径の大きい本管の場合には、上記のようなスペーサーを用いて本管の径に合わせて芯出しを行うことができ、複数径の円管を用意する必要がない、という利点が得られる。

また、内径の大きな本管の場合には、それに応じてノズル１３の管軸芯２ａからの高さＨが高くなるような回転リングを用いて切削高さを調整するようにする。

切削装置の一実施例を示す垂直縦断面図である。図１のＡ−Ａ'に沿った断面図である。回転リングの内周面を示した上面図である。（ａ）マンホールにあいた穴に耐震性部材を圧入したときの断面図、（ｂ）は圧入された耐震性部材の左側面を示した側面図である。切削装置の他の実施例を示す垂直縦断面である。図５のＢ−Ｂ'に沿った断面図である。本管の内径が大きいときの切削装置の他の実施例を示す垂直縦断面である。図７のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。

符号の説明

１マンホール
２本管
１１円管（固定部）
１２回転リング（回転部）
１３ノズル
２０駆動モータ
５１、５２固定部材
５６ディスク
６０、６１スペーサーリング

Claims

第１と第２の管が交差する交差部で第２の管に通じる開口部が形成されている第１の管の側壁に穴をあけるために該側壁を切削する管側壁切削装置であって、
第２の管の内径に合わせた外径を有し、一部が第２の管内から第１の管内に突出するように第２の管内に挿入されて第２の管内に固定配置される円管形状の固定部と、
前記第１の管内に突出した固定部の外周に結合され、第１の管内で固定部の管軸芯を中心にして第１の管の開口部周縁を回転する回転部と、
噴射口が第１の管の側壁内面に向くように前記回転部に保持されたノズルと、を備え、
前記ノズルの噴射口から加圧流体あるいは加圧粒状物を噴射しながら前記回転部を回転させ、回転部に保持されたノズルからの噴射流体あるいは噴射粒状物により前記第１の管の開口部周縁の側壁を切削することを特徴とする管側壁切削装置。
前記固定部内に、軸中心が第２の管の管軸芯に一致するシャフトを取り付け、前記回転部を該シャフトを中心に回転させることを特徴とする請求項１に記載の管側壁切削装置。
前記ノズルの回転速度を、少なくとも流体あるいは粒状物の噴射圧と切削する側壁の厚さに応じて決めるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の管側壁切削装置。
前記流体が水であり、粒状物が砂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管側壁切削装置。