(57)【要約】【課題】管に挿入されて管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔する穿孔装置において、穿孔刃の位置決めを容易に正確に行え、更に穿孔刃の管内周面への衝突を防止できるようにする。【解決手段】ストッパ１８上に重り部材１７を装着した穿孔装置本体を枝管１３内に挿入し、本管１２と合流する枝管１３の端部開口を塞いでいる管ライニング材１４に対して保護カバー３ないしホルソー１のドリル１ａがほぼ当接する位置まで挿入する。そして高圧エアーの供給でエアーバッグ８を膨張させる。これによりバッグ８と支持板１０が枝管内周面１３ａに押し付けられて軸受部材５が固定され、回転軸２と共にホルソー１が枝管１３の管長方向に直交する方向に位置決めされる。その後、ホルソー１を重り部材１７の荷重で管ライニング材１４に強く押し付けた状態でモータの駆動により回転させて穿孔する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管に挿入されて管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔するための穿孔刃を備えた穿孔装置であって、
管ライニング材を穿孔するとき穿孔刃を管長方向に直交する方向に位置決めする位置決め手段を設けると共に、
自重によって前記穿孔刃に荷重をかける重り部材を穿孔装置本体に装着可能としたことを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
前記穿孔刃を収容して保護する保護カバーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項３】
前記位置決め手段が着脱可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項４】
前記穿孔刃が先端に連結される回転軸を回転可能に軸受けする軸受部材を有し、
前記位置決め手段は、前記軸受部材の外周の片側に取り付けられたエアーバッグと、軸受部材の外周の反対側に張り出すように設けられた支持部材からなり、
穿孔装置本体を管に挿入して前記エアーバッグを高圧エアーの供給で膨張させることにより、エアーバッグと前記支持部材が管内周面に押し付けられて前記軸受部材が固定され、前記穿孔刃が管長方向に直交する方向に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項５】
前記穿孔刃は、モータの回転動力を伝達するフレキシブルシャフトを介して回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管に挿入されて管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔する穿孔装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管を掘り出すことなく更生するために、既設管を管ライニング材でライニングするライニング工法が知られている（特許文献１参照）。管ライニング材は、既設管の形状に対応した管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に未硬化の液状硬化性樹脂（一般的には熱硬化性樹脂）を含浸させたものである。樹脂吸収材の外周面には気密性の高いプラスチックフィルムが貼り付けられている。ライニング工事では、管ライニング材を流体圧により既設管内に表裏を反転させて挿入し、既設管の内周面に押し付けた状態で、管ライニング材に含浸された液状硬化性樹脂を加熱などの方法で硬化させることにより、ライニングを行っている。
【０００３】
ところで、下水管などの本管には枝管が合流している。このため、管ライニング材で本管をライニングした場合には、管ライニング材が枝管の合流部分の端部の開口を塞いでしまう。このため、穿孔機とＴＶカメラを搭載した管内作業ロボットを本管に入れて地上から遠隔操作し、穿孔機のカッター（回転刃）を回転駆動して枝管の端部を塞いでいる管ライニング材の部分を本管側から穿孔して除去する作業を行っている（特許文献２の図５〜図８参照）。
【０００４】
しかし、この作業では、穿孔前に、穿孔機のカッターの位置決めを本管の管長方向と周方向及び上下方向のそれぞれについて行う必要がある。これはＴＶカメラで本管内をモニタしながら行うが、本管内が暗くて見え難いので、位置決めを誤る、すなわち穿孔位置を誤る場合がある。
【０００５】
これに対して、上記の穿孔前に、モータの回転動力を伝達するフレキシブルシャフトに連結されたホルソーを枝管に挿入して、枝管の端部の開口を塞いでいる管ライニング材の部分に枝管側から小径の仮孔を空ける方法が採用されている。仮孔を形成した後、枝管にＴＶカメラを挿入し、枝管内をモニタしながら、上記の本管側からの穿孔を行う（特許文献２の図１０及び図１１参照）。
【特許文献１】特開平６−１１４９３９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、枝管側から仮孔を形成する方法では、ホルソーは、フレキシブルシャフトにより枝管の管長方向に直交する方向に可動に支持されている。このため、ホルソーを枝管内でその方向に所望の穿孔位置（例えば枝管端部の開口の中心位置など）に位置決めすることが困難であり、穿孔位置が所望の位置からずれてしまう場合がある。
【０００７】
また、特に枝管端部を塞いでいる管ライニング材の表面が固い場合、ホルソーが滑って回転の反動で枝管の管長方向に直交する方向に動いて枝管の内周面に衝突してしまう場合がある。この場合、ホルソーを破損してしまう、或いは枝管がライニングされている場合は、その管ライニング材を傷付けてしまうというような問題が発生する。
【０００８】
そこで本発明の課題は、管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔するときに穿孔刃の位置決めを容易に正確に行え、さらに、穿孔刃が管内周面に衝突することを防止できる穿孔装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の穿孔装置は、管に挿入されて管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔するための穿孔刃を備えた穿孔装置であって、管ライニング材を穿孔するとき穿孔刃を管長方向に直交する方向に位置決めする位置決め手段を設けると共に、自重によって前記穿孔刃に荷重をかける重り部材を穿孔装置本体に装着可能としたことを特徴とする。さらに、前記穿孔刃を収容して保護する保護カバーを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の穿孔装置によれば、管ライニング材を穿孔するとき、位置決め手段によって穿孔刃の管長方向に直交する方向への位置決めを容易に正確に行うことができ、穿孔を位置ずれなく正確に行うことができる。また、穿孔時に位置決めによって穿孔刃が管長方向に直交する方向に定位置に保持される上に、重り部材の荷重により穿孔刃が管ライニング材に強く押し付けられ、穿孔装置本体の慣性も大きくなるので、穿孔刃が管ライニング材上で滑りにくく、たとえ滑っても管長方向に直交する方向に動きにくくなり、穿孔刃の管内周面への衝突を防止することができる。さらに、保護カバーを設けることにより前記衝突を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、図２及び図４に示した下水道の本管１２を管ライニング材１４でライニングしたときに本管１２に合流する枝管１３の合流部分の端部の開口を塞ぐ管ライニング材１４の部分を枝管１３側から穿孔するために用いられる穿孔装置の実施例を示す。なお、実施例の穿孔装置による穿孔動作は、穿孔時に枝管１３がライニングされていない場合の動作を説明するが、穿孔時に枝管１３が既にライニングされている場合も全く同様の動作で穿孔することができる。
【実施例１】
【００１２】
図１及び図２は、本発明の実施例１による穿孔装置の本体の構造を示す斜視図及び枝管１３に挿入した状態の断面図である。図１では、図示を簡単に分かり易くするため、図２に示した保護カバー３及びエアーバッグ８を破線で輪郭だけ示してあり、また、バネ４を省いてある。
【００１３】
１は、管ライニング材１４を穿孔するための穿孔刃であって回転刃であるホルソーであり、円筒形で先端の全周に鋸歯が形成され、中央にドリル１ａが突出して設けられている。ホルソー１は、これを回転可能に支持する回転軸２の先端に対して不図示のネジ構造などにより着脱可能、すなわち交換可能に連結される。
【００１４】
３は、ホルソー１を収容して保護する保護カバーであり、内径がホルソー１の外径より所定寸法だけ大きな円筒形に形成され、回転軸２の先端部に対して相対的に回転可能かつ回転軸２の長さ方向に摺動可能に設けられている。保護カバー３は、プラスチックや硬質ゴムなどで、硬化した管ライニング材に衝突してもこれを傷付けないような材質からなるものとする。また、保護カバー３は、バネ（コイルバネ）４の押圧により回転軸２の先端側方向に付勢されており、さらに、バネ４により回転軸２と共に回転しないように規制されている。なお、不図示のストッパなどの手段により、保護カバー３がホルソー１に接触しないように、回転軸２の先端側方向への保護カバー３の移動限界の位置が規制されている。また、保護カバー３が前記の移動限界の位置にある状態で保護カバー３とドリル１ａの先端が同一平面上の位置にある、ないしはドリル１ａの先端が保護カバー３より少し引っ込んだ位置にあり、ドリル１ａを含むホルソー１の全体が保護カバー３に収容されて保護される。
【００１５】
５は、軸受部材であり、円筒形に形成され、回転軸２の中間部に嵌合され、回転軸２を回転可能かつ回転軸２の長さ方向に摺動可能に軸受けしている。軸受部材５の先端には、中心に孔が形成された円板状のストッパ６が固定されている。このストッパ６と保護カバー３の間にバネ４が回転軸２に巻回されて設けられている。
【００１６】
軸受部材５の外周の片側（図１中で上側、図３（図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図）中で左側）には、２枚の長方形のバッグ取付板７が立設されている。バッグ取付板７は、互いに所定角度（例えば１５０°程度）の鈍角をなすようにして軸受部材５の外周から張り出している。
【００１７】
バッグ取付板７上には、エアーバッグ８が不図示のネジなどの取り付け手段を介して着脱可能、すなわち交換可能に取り付けられている。エアーバッグ８はゴムなどの柔軟で弾性的な材料からなる袋状のものであり、これにエアーホース９の一端が連結されている。図４に示すように、エアーホース９の他端はエアーポンプ１５に連結される。エアーポンプ１５からエアーホース９を介して高圧のエアーがエアーバッグ８に供給されることにより、エアーバッグ８が図２〜図４に示す大きさ以上まで膨張できるようになっている。
【００１８】
また、軸受部材５の外周でエアーバッグ８と反対側（図１中で下側、図３中で右側）には、２枚のほぼ長方形のプラスチック等からなる支持板１０が立設されている。支持板１０は互いに所定角度（例えば１２０°程度）の鈍角をなすようにして回転軸２の径方向に沿って軸受部材５の外周から張り出している。この支持板１０とエアーバッグ８を位置決め手段として、ホルソー１を枝管１３の管長方向に直交する方向（以下「管直交方向」という）に位置決めするようになっている。
【００１９】
なお、回転軸２の先端に対して着脱可能なホルソー１を取り外せば、保護カバー３とバネ４を回転軸２から取り外すことができ、さらに、ストッパ６、バッグ取付板７及び支持板１０を設けた軸受部材５を回転軸２から引き抜いて取り外すことができるものとする。すなわち、支持板１０は軸受部材５ごと回転軸２に対して着脱可能、つまり交換可能なものとする。なお、支持板１０がネジなどの取り付け手段を介して軸受部材５に対して着脱可能、すなわち単体で交換可能に取り付けられるものとしてもよい。
【００２０】
また、回転軸２の後端には、可撓性のフレキシブルシャフト１１の一端がそれぞれのジョイント２ａ，１１ａを介して着脱可能に連結されている。フレキシブルシャフト１１の他端は図４に示すモータ１６に連結される。モータ１６の回転動力がフレキシブルシャフト１１を介して回転軸２に伝達されて回転軸２が回転し、ホルソー１が回転するようになっている。なお、枝管１３の屈折角度が大きい場合、ジョイント２ａ，１１ａはユニバーサルジョイントとする。
【００２１】
以上の構成からなる穿孔装置により、図２及び図４に示した本管１２をライニングしたライニング材１４が枝管１３の合流部分の端部の開口を塞いでいる部分を枝管１３側から穿孔する。そのとき、まずエアーホース９とフレキシブルシャフト１１を連結した穿孔装置本体を枝管１３に挿入する。そして、エアーホース９とフレキシブルシャフト１１を繰り出して穿孔装置本体を押し込み、大体図２に示す位置、すなわち保護カバー３ないしドリル１ａの先端が枝管１３の端部開口を塞いでいる管ライニング材１４に当接する位置まで挿入する。このとき、保護カバー３が管ライニング材１４に衝突しても、バネ４を圧縮させて後退し、衝突の衝撃が緩衝される。
【００２２】
なお、この挿入の間は、エアーバック８に高圧エアーを供給せず、エアーバッグ８を図２〜図４に示した大きさよりも著しく小さい本来の大きさに収縮させておく。これにより、図３に示す枝管内周面１３ａに対する穿孔装置本体の位置関係を一点鎖線で示す枝管内周面１３ａに対するような位置関係にすることができる。すなわち、支持板１０が枝管内周面１３ａに当たらず、つかえないようにすることができ、穿孔装置本体をスムーズに挿入することができる。また、フレキシブルシャフト１１は曲げられるので、枝管１３が屈折している部分でも、穿孔装置本体の向きを変えさせてつかえずに通過させることができる。
【００２３】
穿孔装置本体を大体図２に示す位置まで挿入したら、地上のエアーポンプ１５を駆動し、エアーホース９を介して高圧のエアーをエアーバッグ８に供給し、エアーバッグ８を図２〜図４に示す大きさに膨張させる。すなわち、図３に示すように、エアーバッグ８が支持板１０のそれぞれを枝管内周面１３ａに押し付け、自らも枝管内周面１３ａに押し付けられる大きさまで膨張させる。このエアー圧力によるエアーバッグ８と支持板１０の押し付けにより、軸受部材５が図３に示した位置に固定される。そして、枝管１３の管直交方向において、回転軸２が図示の位置に位置決めされ、ホルソー１がその位置に位置決めされる。ここで、回転軸２の中心からその径方向に沿って張り出している支持板１０のそれぞれの外側の端までの寸法（以下、支持板１０の張り出し寸法という）を例えば枝管１３の内径の半径と同寸法とする。これにより、回転軸２は枝管１３の中心位置に位置決めされ、ホルソー１は枝管１３の端部開口の中心位置に位置決めされる。
【００２４】
次に、フレキシブルシャフト１１を穿孔装置本体側へ押圧し、回転軸２を本管１２側へスライドさせてホルソー１のドリル１ａを管ライニング材１４に押し付ける。そして、地上のモータ１６を駆動してホルソー１を回転させる。これにより、まずドリル１ａにより小さな孔が穿孔される。そして、さらにホルソー１の本体を管ライニング材１４に押し付けることにより、図４に示すように、ホルソー１の本体により管ライニング材１４が穿孔される。この間、回転軸２は、エアーバッグ８と支持板１０で固定されている軸受部材５と、管ライニング材１４に当接して止められている保護カバー３に対して本管１２内側へスライドさせられる。このようにして、枝管１３の本管１２との合流部分の端部開口の中心位置において管ライニング材１４が穿孔される。
【００２５】
なお、枝管１３の端部開口の中心位置に穿孔するのは、仮孔を穿孔する場合である。この場合、仮孔を穿孔した後、穿孔装置本体を枝管１３から地上に引き出して、枝管１３に不図示のＴＶカメラを挿入し、枝管１３内をモニタしながら、本管１２側から、不図示の穿孔機を搭載した管内作業ロボットにより、径が枝管１３の端部開口に対応した本孔の穿孔を行う。
【００２６】
また、本実施例の穿孔装置により枝管１３側から本孔を穿孔することもできる。その際は、枝管１３の端部開口の円周と同心で枝管１３の内径の半径Ｒ1より小さな所定半径Ｒ2の円周上で連続的に複数箇所に穿孔を行ない、複数の小さな孔を周方向に連続させて１つの大きな本孔を形成する。なお、この場合、支持板１０は張り出し寸法が枝管１３の内径の半径Ｒ1より前記所定半径Ｒ2だけ小さな寸法（Ｒ1−Ｒ2）のものに交換する。また、エアーバッグ８も、膨張できる大きさが位置決めのために不足する場合は、より大きく膨張できるものと交換する。
【００２７】
以上のような実施例１の穿孔装置によれば、枝管１３の端部を塞いでいる管ライニング材１４を穿孔するとき、エアーバッグ８と支持板１０により、ホルソー１を枝管１３の管直交方向に容易に正確に位置決めすることができる。さらに、支持板１０を張り出し寸法が異なるものに交換すること、ないしは必要に応じてエアーバッグ８も膨張できる大きさが異なるものに交換することにより、枝管１３の内径の相違に対応して、枝管１３の管直交方向に所望の位置にホルソー１を位置決めすることができる。すなわち、穿孔を所望の位置に対して位置ずれなく正確に行うことができる。
【００２８】
また、穿孔時に、ホルソー１が枝管１３の管直交方向に動かないようにエアーバッグ８のエアー圧力により定位置に保持されるので、ホルソー１が管ライニング材１４上で滑って回転の反動で管直交方向に動いて枝管１３の内周面１３ａに衝突することを防止できる。さらに、たとえホルソー１が前記エアー圧力による保持力に打ち勝って管直交方向に動いたとしても、ホルソー１は保護カバー３に収容されているので、枝管内周面１３ａに直接衝突することはない。また、穿孔装置本体を枝管１３に対して挿入するときも引き抜くときもホルソー１が枝管内周面１３ａに直接衝突することはない。したがって、前記衝突によるホルソー１の破損、或いは枝管１３が既に管ライニング材でライニングされている場合の管ライニング材の損傷などの問題を確実に防止することができる。
【実施例２】
【００２９】
図５は、本発明の実施例２の穿孔装置の構成を説明するもので、実施例１の図２と同様に、穿孔装置本体を枝管１３内で位置決めした状態を示している。図５において図２中と共通する部分には共通の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００３０】
実施例２の穿孔装置では、図５に示す重り部材１７を穿孔装置本体に装着できるようにしている。図５では重り部材１７を３個装着した状態を示してあるが、任意の個数を装着できる。
【００３１】
重り部材１７は、自重によってホルソー１に荷重をかけるためのもので、金属などから、中心に孔が貫通して形成された肉厚の円筒形に形成される。そして、回転軸２の後端部（図５中で上端部）からフレキシブルシャフト１１の先端部（図５中で下端部）にかけて装着される。
【００３２】
このために、回転軸２の上部には、重り部材１７を受け止める円板状の重りストッパ１８が固定されている。また、重り部材１７の中心の孔の内径は、重りストッパ１８の径より小さくなっており、さらに、回転軸２とフレキシブルシャフト１１のそれぞれの本体より径が大きいジョイント２ａ及び１１ａの径より少し大きくなっている。これにより、ジョイント２ａ及び１１ａの部分を含めて回転軸２の上端部とフレキシブルシャフト１１の下端部を重り部材１７の孔に挿通させて、所望の個数の重り部材１７を重りストッパ１８上に積み上げるようにして、穿孔装置本体に装着することができる。
【００３３】
なお、なるたけ重り部材１７が摩擦で回転軸２とフレキシブルシャフト１１の回転を妨げないようにするため、各重り部材１７の下面と孔の内周面にグリースないし潤滑油を塗布しておく。これ以外の構成は実施例１と共通とする。
【００３４】
このような実施例２の穿孔装置により、実施例１の装置と同様にして、本管１２のライニング材１４が枝管１３の端部の開口を塞いでいる部分を枝管１３側から穿孔する。そのとき、まず穿孔装置本体を枝管１３に挿入する前で、ジョイント２ａ，１１ａどうしを連結する際に、所望の個数の重り部材１７を上記のようにして重りストッパ１８上に積み上げるように装着する。
【００３５】
そして、エアーホース９とフレキシブルシャフト１１を連結した穿孔装置本体を枝管１３に挿入し、エアーホース９とフレキシブルシャフト１１を繰り出して穿孔装置本体を送り込み、大体図５に示す位置、すなわち保護カバー３ないしドリル１ａの先端が枝管１３の端部開口を塞いでいる管ライニング材１４に当接する位置まで送り込む。この送り込みは、重り部材１７を装着した穿孔装置本体の重量が大きくなっているので、フレキシブルシャフト１１を特に押さなくてもフレキシブルシャフト１１とエアーホース９を繰り出すだけでスムーズに行うことができる。
【００３６】
次に、実施例１と同様に、エアーバッグ８に高圧エアーを供給してホルソー１を管直交方向に位置決めする。その後、フレキシブルシャフト１１を少し繰り出す。ここで、ホルソー１には重り部材１７の自重による荷重が回転軸２を介してかけられているので、ホルソー１のドリル１ａがその荷重によって管ライニング材１４に強く押し付けられる。
【００３７】
次に、モータの駆動によりホルソー１を回転させることにより、まずドリル１ａにより管ライニング材１４に小さな孔が穿孔され、続いてホルソー１の本体により大きな孔が穿孔される。ここで、実施例１と同様に、ホルソー１がエアーバッグ８のエアー圧力により管直交方向に位置決めされた定位置に保持される上に、重り部材１７の荷重によりホルソー１のドリル１ａないし本体が管ライニング材１４に強く押し付けられる。さらに重り部材１７の荷重により穿孔装置本体の全体の慣性も大きくなる。したがって、実施例１の場合より更にホルソー１が管ライニング材１４上で滑り難くなり、たとえ滑っても管直交方向に動き難くなる。したがって、穿孔時のホルソー１の枝管内周面１３ａに対する衝突（保護カバー３を介した間接的な衝突ではあるが）を実施例１の場合より更に確実に防止することができ、穿孔をより安定して正確に行うことができる。
【００３８】
以上説明した実施例１，２の構成において、エアーバッグ８の代わりに、水ないし油などの液体の圧力で膨張するバッグを用いるようにしてもよい。また、ホルソー１以外の穿孔刃（回転刃）により穿孔を行うものとしてもよい。また、下水道以外の管路の管ライニング材を穿孔する穿孔装置にも本発明の位置決めに関わる技術を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１の穿孔装置本体の構造を示す斜視図である。
【図２】実施例１の穿孔装置本体を枝管内で位置決めした状態を示す断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】実施例１の穿孔装置で枝管端部を塞いでいる管ライニング材を穿孔する様子を示す断面図である。
【図５】実施例２の穿孔装置本体を枝管内で位置決めした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ホルソー
２  回転軸
３  保護カバー
４  バネ
５  軸受部材
６  ストッパ
７  バッグ取付板
８  エアーバッグ
９  エアーホース
１０  支持板
１１  フレキシブルシャフト
１２  本管
１３  枝管
１４  管ライニング材
１５  エアーポンプ
１６  モータ
１７  重り部材
１８  重りストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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