(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔する穿孔装置であって、
チップをそれぞれ曲率が同じ円弧に沿って複数個配列した第１と第２カッター部と、前記第１と第２カッター部を回転させたときそれぞれのチップが同じ円を描くように、第１と第２カッター部を径方向に対向させて支持する前記第１と第２カッター部と一体の板状支持部とからなるコアカッターと、
前記コアカッターの第１と第２カッター部を回転させる駆動手段と、
前記コアカッターの回転軸が下水道管の管軸線と一致するように、前記コアカッターと駆動手段を支持する支持装置と、を有し、
前記コアカッターがマンホールの入り口から内部に搬入できる大きさであることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
前記第１と第２カッター部のチップ配列が描く円弧の弦が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項３】
前記第１と第２カッター部が対向する方向に直交する方向の板状支持部の幅が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔装置。
【請求項４】
前記第１と第２カッター部のそれぞれのチップの刃面と板状支持部のチップ取付面と反対面間の距離が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の穿孔装置。
【請求項５】
マンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔するための穿孔用コアカッターであって、
チップをそれぞれ曲率が同じ円弧に沿って複数個配列した第１と第２カッター部と、前記第１と第２カッター部を回転させたときそれぞれのチップが同じ円を描くように、第１と第２カッター部を径方向に対向させて支持する前記第１と第２カッター部と一体の板状支持部と、を有し、
コアカッターがマンホールの入り口から内部に搬入できる大きさであることを特徴とする穿孔用コアカッター。
【請求項６】
前記第１と第２カッター部のチップ配列が描く円弧の弦が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の穿孔用コアカッター。
【請求項７】
前記第１と第２カッター部が対向する方向に直交する方向の板状支持部の幅が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の穿孔用コアカッター。
【請求項８】
前記第１と第２カッター部のそれぞれのチップの刃面と板状支持部のチップ取付面と反対面間の距離が、前記マンホールの入り口の径よりも小さいことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の穿孔用コアカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔する穿孔装置及び穿孔用コアカッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震の発生によって公共の下水道施設は多大な被害を被っており、生活にも大きな影響を及ぼしてきた。その中でも、マンホールと管渠（下水道管）の接続部分が剛接合であるがゆえに、地震による振動によって、図１０（ａ）に示すように、マンホール１０と下水道管１１の接合部分がずれてひび割れ１１'や破損する被害が多発している。それらの対策として、マンホール１０と下水道管１１の接続部への耐震化を実施すべく、図１０（ｂ）に示すように、その接続部分に柔軟性を持たせた耐震構造１１"を付与する工事が行われている。例えば、マンホールの内部から、既設のマンホールと下水道管との接続部の該下水道管の外周縁をコンクリートコアカッターで穿孔し、穿孔したその穿孔部へ弾性材料等を設置し、接続部分に可撓性を付与する方法が提供されている。
【０００３】
コンクリートコアカッターでマンホール壁を切削するとき、下水道管の外径が大きいときには、下水道管の径に合わせた径の大きなコンクリートコアカッターは、マンホールの入り口から搬入できない場合が多い。そこで、このような場合には、コンクリートコアカッターを幾つかに分割して、分割したコンクリートコアカッターをマンホール入り口から搬入し、マンホール内部で組み立てて穿孔する方法（特許文献１）が提案されている。
【０００４】
また、マンホールの入り口の内径よりも大きな径のマンホール壁面を穿孔する場合には、小さい穴を連続して円周上にあけて壁面を穿孔することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０４６４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、小さい穴を連続して形成する方法では、小径の円を連続して円周上に形成するだけなので、一つの流麗な円に穿孔できないという問題がある。また、コンクリートコアカッターを幾つかに分割してマンホール内部で組み立てて穿孔する方法では、コンクリートコアカッターを幾つかに分割してマンホール内に搬入し、マンホール内部で分割した部品を組み上げるため、作業工程が多く狭い箇所では作業効率が悪いという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、簡単な方法でしかも確実にマンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔することが可能な穿孔装置及び穿孔用コアカッターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明（請求項１）は、
マンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔する穿孔装置であって、
チップをそれぞれ曲率が同じ円弧に沿って複数個配列した第１と第２カッター部と、前記第１と第２カッター部を回転させたときそれぞれのチップが同じ円を描くように、第１と第２カッター部を径方向に対向させて支持する前記第１と第２カッター部と一体の板状支持部とからなるコアカッターと、
前記コアカッターの第１と第２カッター部を回転させる駆動手段と、
前記コアカッターの回転軸が下水道管の管軸線と一致するように、前記コアカッターと駆動手段を支持する支持装置と、を有し、
前記コアカッターがマンホールの入り口から内部に搬入できる大きさであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明（請求項５）は、
マンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔するための穿孔用コアカッターであって、
チップをそれぞれ曲率が同じ円弧に沿って複数個配列した第１と第２カッター部と、前記第１と第２カッター部を回転させたときそれぞれのチップが同じ円を描くように、第１と第２カッター部を径方向に対向させて支持する前記第１と第２カッター部と一体の板状支持部と、を有し、
コアカッターがマンホールの入り口から内部に搬入できる大きさであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、マンホール内で穿孔作業を行う場合、コアカッターは、分解せずにマンホールの入り口から搬入することができるので、マンホール内での穿孔装置の組み立てが容易になり、簡単な方法でまた確実にマンホールと接続される下水道管の外周縁に位置するマンホール壁を切削し穿孔することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】マンホール内に設置された穿孔装置の斜視図である。
【図２】コアカッターの正面図である。
【図３】（ａ）はコアカッターの斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図４】ゴムリングの一部を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は締付けバンドの斜視図、（ｂ）は拡張バンドの斜視図である。
【図６】（ａ）マンホールと下水道管との接続部分に耐震部材を設置したときの要部断面図、（ｂ）はその一部拡大図である。
【図７】穿孔装置をマンホール内に設置したときの配置図である。
【図８】マンホール壁を穿孔したときの壁面を示す正面図である。
【図９】マンホールと下水道管との接続部分を穿孔した後に下水道管外周縁を露出させた状態を示す一部破断斜視図である。
【図１０】（ａ）耐震構造にする前のマンホールの概略斜視図、（ｂ）は耐震構造にしたマンホールの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ビットの先端に複数のチップを配列したコアカッターを用いて、コンクリート構造物の切削ないし穿孔を行うもので、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。以下の説明では、マンホール壁をコンクリート構造物の例にして説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、複数のチップが円弧状に配置されたコンクリートコアカッター（以下、単にコアカッターという）２を備えた穿孔装置１の概略構成を示しており、穿孔装置１は、後述するように、各部が分解されてマンホール１０内に搬入されて組み立てられる。
【００１４】
マンホール１０は、図７に示すように、円筒状のコンクリート製の躯体１０ｃとこれに一体となったコンクリート製の円錐部１０ｂからなり、円錐部１０ｂの上部は円形の開口部となってマンホール１０の入り口１０ａ（径Ｗ）を形成している。マンホール１０の下方部には、コンクリート管、プラスチック管、陶管等からなる下水道管１１が接続している。
【００１５】
尚、マンホール１０の底部には、下水がスムーズに流下するためのインバートが設置されているが、本実施例では、インバートは図示が省略されている。インバートが設けられている場合には、マンホール壁を切削できるように、インバートの一部を取り除き、切削作業を行うようにする。
【００１６】
穿孔装置１は、コアカッター２、コアカッター２を円筒軸（コア軸）を中心に回転させる駆動手段としてのモーター３、コアカッター２、モーター３などを支持する支持装置４によって構成されており、コアカッター２、モーター３、支持装置４に分解することができる。
【００１７】
支持装置４は、図１、図７に示すように、下枠４ａ、下枠４ａに固定される４本の支柱４ｂ、支柱４ｂの上部に固定される上枠４ｃ、中枠４ｄ、コアカッター２とモーター３を支持する支持ブロック４ｅ、支持ブロック４ｅを前後に移動可能に支持する支持ビーム４ｆ、支持ビーム４ｆを支持する中枠４ｄの上下方向の位置を調節する調節部４ｇなどからなる支持枠組みとして構成される。支持装置４の各構成部材４ａ〜４ｇは、それぞれマンホール１０の入り口１０ａからマンホール１０内に搬入できる程度に分解可能になっている。
【００１８】
穿孔装置１は、各構成部材４ａ〜４ｇをマンホール１０の入り口１０ａからマンホール１０内に搬入し、以下のようにしてマンホール内で組み立てられる。
【００１９】
下枠４ａをマンホール１０の底部上に設置し、コアカッター２とモーター３を支持ブロック４ｅで支持し、支持ブロック４ｅを支持ビーム４ｆで支持する。続いて、下枠４ａに４本の支柱４ｂを固定し、その上に上枠４ｃを固定する。中枠４ｄを調節部４ｇを介して上枠４ｃに取り付け、支持ビーム４ｆを上枠４ｃに取り付ける。
【００２０】
下枠４ａ、支柱４ｂ、上枠４ｃ、中枠４ｄは、支持ビーム４ｆがマンホール１０の円中心を通り下水道管１１の延びる方向に向くようにマンホール１０内で組み立てられ固定される。また、コアカッター２はその回転軸が支持ビーム４ｆの方向と一致して取り付けられる。従って、コアカッター２の回転軸を下水道管１１の管軸線Ｌと左右方向に一致させることができる。また、調節部４ｇにより支持ビーム４ｆの上下方向の位置を調節することにより、コアカッター２の回転軸を下水道管１１の管軸線Ｌと上下方向に一致させることができる。従って、コアカッター２とモーター３は、コアカッター２の回転軸が下水道管の管軸線Ｌと一致するように、支持装置４により支持される。また、コアカッター２とモーター３の前後方向の位置は、コアカッター２とモーター３を支持する支持ブロック４ｅを支持ビーム４ｆに沿って前後に移動させることにより調整することができる。
【００２１】
コアカッター２は、後述するように、モーター３により駆動されて回転され、またコアカッター２には、不図示の手段により、下水道管の延びる方向（管長方向）に圧力がかかっており、後述するコアカッターのチップはマンホール壁面に圧接し、コアカッター２の回転に従ってマンホール壁を切削し、それを穿孔できるように構成される。
【００２２】
なお、支持装置４は、マンホール内に搬入できて、モーター３とコアカッター２を、コアカッター２の回転軸と下水道管の管軸線と一致させるように、また下水道管の管軸線に沿って前後方向に移動できるように、支持できる支持装置であれば、上述した構成に限定されるものではない。
【００２３】
ここで、コアカッター２についてより詳細に説明する。なお、以下の説明で、径方向とは、コアカッター２を、下水道管の外周縁のマンホール壁を穿孔できる位置に設置したとき、下水道管の断面が示す円の径方向を、また軸方向とは下水道管が延びる方向、つまり円筒軸方向をいう。
【００２４】
図２、図３には、コアカッター２の構成が示されている。コアカッター２は金属製で、第１カッター部２１と、第２カッター部２２と、第１と第２カッター部２１、２２を径方向に対向させて支持する第１と第２カッター部と一体の平坦な板状支持部２３とから構成されている。
【００２５】
第１カッター部２１は、円弧状に屈曲した屈曲部２１ａと、屈曲部２１ａの先端部に、ダイヤモンドチップなどで構成され、円弧状に等間隔（等角度）で配置されたビットとしての複数のチップ２１ｂを有する。同様に、第２カッター部２２は、円弧状に屈曲した屈曲部２２ａと、屈曲部２２ａの先端部に、ダイヤモンドチップなどで構成され、円弧状に等間隔（等角度）で配置されたビットとしての複数のチップ２２ｂを有する。屈曲部２１ａ、２２ａは、各々、屈曲部２１ａ、２２ａの屈曲面と直交する平坦な板状支持部２３と一体的に構成されている。
【００２６】
なお、第１と第２カッター部２１、２２の屈曲部２１ａ、２２ａの板状支持部２３と反対側端部は、図２、３に示したように、等角度間隔（等角度ピッチ）で凹凸しており、その凸部先端にそれぞれ切れ刃となるチップ２１ｂ、２２ｂが固定されている。
【００２７】
第１と第２カッター部２１、２２のチップ２１ｂ、２２ｂが描く円弧、従って屈曲部２１ａ、２２ａの円弧は同じ曲率となっており、第１と第２カッター部２１、２２は、後述するように、コアカッター２を板状支持部２３の中心２３ａを軸として回転させると、チップ２１ｂ、２２ｂが曲率半径Ｂ／２の円を描くように、径方向に対向して板状支持部２３に立設される。
【００２８】
板状支持部２３の径方向に直交する方向の長さ、つまりその横幅はＡであり、チップ２１ｂ、２２ｂの配列が描く円弧の両端での弦もＡとなっている。
【００２９】
第１と第２カッター部２１、２２の屈曲部２１ａ、２２ａは、  図３（ａ）、（ｂ）に示すように、板状支持部２３から曲率半径Ｂ／２の円弧を描いて一体的に直立しており、第１と第２カッター部のそれぞれのチップ２１ｂ、２２ｂの刃面と板状支持部２３のチップ取付面と反対面間の距離（高さ）はＨとなっている。
【００３０】
コアカッター２は、全体としてみると、一端が円形に開放し、他端が閉じた直径Ｂ、高さＨ、肉厚ｔの中空の円筒を、円筒の中心２３ａからそれぞれ径方向にＡ／２離れた位置で該径方向と直交する方向に切断線Ｍ、Ｎに沿って切断して残る幅Ａの部分の開放先端部にそれぞれチップ２１ｂ、２２ｂを等角度で複数配列した形状となっている。
【００３１】
コアカッター２を分解することなく、マンホール１０の径Ｗの入り口１０ａから搬入できるようにするために、第１と第２カッター部２１、２２のチップ配列が描く円弧の弦Ａ、つまり第１と第２カッター部２１、２２が対向する方向に直交する方向の板状支持部２３の幅Ａは、マンホールの入り口の径Ｗよりも小さく、また、第１と第２カッター部２１、２２のそれぞれのチップ２１ｂ、２２ｂの刃面と板状支持部２３のチップ取付面と反対面間の距離Ｈも、同様にマンホールの入り口の径Ｗよりも小さくなっている。
【００３２】
また、コアカッター２を回転させたとき、チップ２１ｂ、２２ｂが描く円の直径Ｂ、つまり板状支持部２３の幅Ａと直交する方向の長さは、穿孔されるマンホール璧の直径、つまり切削すべき下水道管１１の外周縁の径に相当しており、コアカッター２が回転したときの形状は、一端が開放し他端が閉じた円筒形状となる。
【００３３】
このような構成で、マンホール１０の入り口１０ａからコアカッター２を搬入するときは、いずれか一方のカッター部を上にし他方のカッター部が下になるように、つまり、板状支持部２３を垂直にして、コアカッター２が入り口１０ａから入りやすい向きにした状態でマンホール１０へ搬入する。
【００３４】
コアカッター２は、上述したように、板状支持部２３の幅Ａ、屈曲部２１ａ、２２ａの高さＨがマンホール１０の入り口１０ａの径Ｗより小さいので、分解せずにマンホール１０の入り口１０ａから搬入することができ、コアカッター２のマンホール１０への搬入が容易になる。
【００３５】
コアカッター２をマンホール１０内に搬入した後、コアカッター２、モーター３を支持装置４に取り付ける。そして、コアカッター２の回転軸（板状支持部２３の円中心２３ａを通過し板状支持部２３の面に直交する軸）が下水道管の管軸線Ｌと一致するようにする。
【００３６】
コアカッター２の各チップ２１ｂ、２２ｂは、下水道管の外周縁のマンホール壁に相当する位置に配列される状態となっているので、コアカッター２の各チップを該マンホール壁に押し当て、各カッター部２１、２２を回転させると、各チップ２１ｂ、２２ｂはマンホール壁を下水道管１１の外周縁に沿って切削する。コアカッター２は下水道管１１が延びる方向に付勢されているので、各チップ２１ｂ、２２ｂはマンホール壁を貫通するまで、マンホール壁を切削することができる。
【００３７】
図８（ａ）には、コアカッター２によって切削され、貫通した部分１０ｄが図示されている。貫通部分１０ｄは、コアカッター２の各チップ２１ｂ、２２ｂが回転したときの軌跡に相当している。下水道管１１の外周には、まだマンホール壁１０ｅが固着しているので、この部分をハンマーなどで打ち砕いて除去すると、図８（ｂ）に示したように、下水道管１１の外周にリング状の穴１０ｆが形成される。
【００３８】
なお、図８（ａ）、（ｂ）において、貫通部分１０ｄ、下水道管１１などは円形として描かれているが、実際にはマンホール壁面は湾曲しているので、いびつな円形となる。
【００３９】
このように、マンホール１０と下水道管１１との接続部分に形成されたリング状の壁穴１０ｆに耐震部材としてのゴムリングをはめ込み、該接続部分を耐震構造にする。
【００４０】
図４には、断面を示すために、約半分に切断したゴムリング１２が示されている。ゴムリング１２は、成形した断面が横Ｕ字形状の環状部材であり、ゴムリング１２の外周側内面と内周側内面には、全円周にわたって溝１２ａ、１２ｂが形成されている。ゴムリング１２の外周側の溝１２ａには、図５（ｂ）に示した拡張バンド１３が、また内周側の溝１２ｂには、図５（ａ）に示した締付けバンド１４が嵌め込まれる。
【００４１】
締付けバンド１４は、図５（ａ）に示すように、調整具１４ａによりバンド径を調整することができ、また拡張バンド１３は、図５（ｂ）に示すように、複数（３つ）の部分バンド１３ａを調整具１３ｂで連結したもので、調整具１３ｂによりバンド径を調整することができる。
【００４２】
好ましくは、拡張バンド１３と締付けバンド１４が溝１２ａ、１２ｂ内で滑らかに摺動し均一に拡張するように、各溝１２ａ、１２ｂにガイドバンド（不図示）を嵌め込みシリコンオイルを塗布しておく。
【００４３】
なお、締付けバンド１４、拡張バンド１３は、締付機能、あるいは拡張機能を有するバンドであれば、図５（ａ）、（ｂ）に図示した形状に限定されるものでなくてもよいことはもちろんである。また、締付けバンド１４、拡張バンド１３は、好ましくは、ステンレスで作製されるが、他の材質、例えばプラスチックなどの材質あるいはゴムなどの弾性を有する材質で作製してもよい。
【００４４】
図９に示すように、マンホール１０の壁穴１０ｆの内周と下水道管１１の外周に、ほぼ全体に渡ってエポキシシール材１５を厚みにして１〜２ｍｍ程度塗布するようにしてもよい。
【００４５】
次に、図６に示したように、拡張バンド１３と締付けバンド１４が嵌め込まれたゴムリング１２を、Ｕ字の開放部分がマンホール内に向くように、壁穴１０ｆに嵌め込む。そして、拡張バンド１３を拡径し、締付けバンド１４を縮径して、ゴムバンド１２をマンホールの壁穴１０ｆの内周と、下水道管１１の外周に押し付ける。このとき、エポキシシール材１５がにじみ出てゴムリング１２が確実に壁穴１０ｆに固着されその部分がシールされる。
【００４６】
続いて、モルタル１６をゴムリング１２の凹部１２ｃに注入し、マンホール１０とゴムリング１２との表面をモルタルで仕上げる。
【００４７】
このようにして、マンホール１０と下水道管１１との接続部分は、耐震部材（ゴムリング）により柔構造となるため、地震が発生しても、その部分にひび割れや破損が発生することが少なくなり、マンホール１０と下水道管１１が接続された箇所に土砂や地下水が流入するのを防ぐことができる。
【００４８】
なお、上述した実施例では、第１と第２カッター部２１、２２のチップ２１ｂ、２２ｂの配列は等角度ピッチでチップ数は同じであるが、角度ピッチ及び／又はチップ数を各カッター部２１、２２で異なるようにしてもよい。
【００４９】
また、第１と第２カッター部２１、２２の屈曲部２１ａ、２２ａは同じ大きさであるが、一方の屈曲部の円弧を大きくして、つまり一方の円弧の弦が他方より長くなるようにして異なる大きさの屈曲部となるようにしてもよい。そのとき、屈曲部の弦の長さに応じて屈曲部の先端に配置されるチップの角度ピッチ及び／又はチップ数を異なるようにすることもできる（例えば、屈曲部２１ａ、２２ａの円弧の弦が小さい場合には、角度ピッチを小さくしたり、チップ数を少なくするなど）。
【００５０】
また、上述した実施例では、屈曲部２１ａ、２２ａの円弧の弦の長さと板状支持部２３の横幅は同じＡであるが、異なるようにしてもよい（例えば板状支持部２３の横幅を長くする）。
【００５１】
また、コアカッター２は第１と第２カッター部２１、２２が支持板２ｂから互いに平行に立設した部分的な円筒形状になっているが、各カッター部のチップと反対側部分の径を小さくすることにより円錐形状のコアカッターとすることもできる。
【符号の説明】
【００５２】
１    穿孔装置
２    コアカッター
３    モーター
４    支持装置
１０  マンホール
１１  下水道管
１２  ゴムリング
１３  拡張バンド
１４  締付けバンド
１５  エポキシシール材
１６  モルタル
２１  第１カッター部
２２  第２カッター部
２１ａ、２２ａ  屈曲部
２１ｂ、２２ｂ  チップ
２３  板状支持部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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