(57)【要約】【課題】大きな口径のポリエチレン管であっても容易に生曲げすることができ、狭隘な場所でも与えた変位を把握しながら施工できる配管施工用の管曲げ治具の提供。【解決手段】配管に当接する管受け部と、管受け部に変位を与える駆動部と、変位を与える際に生じた反力を受け止めるベースを有する配管施工用の管曲げ治具であって、予め設定しておいた曲げ相当分だけの変位を管受け部に与えることにより、ポリエチレン管を生曲げするように構成した配管施工用の管曲げ治具。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に当接する管受け部と、この管受け部に変位を与える駆動部と、変位を与える際に生じた反力を受け止めるベースを有する配管施工用の管曲げ治具であって、
予め設定しておいた曲げ相当分だけの変位を管受け部に与えることにより、ポリエチレン管を生曲げするように構成したことを特徴とする配管施工用の管曲げ治具。
【請求項２】
駆動部が、パンタグラフ型ジャッキ又は水平ネジ型ジャッキのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の配管施工用の管曲げ治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管施工用の管曲げ治具に関し、さらに詳しくは、大きな口径のポリエチレン管であっても容易に曲げることができ、狭隘な場所でも配管に与えた変位を把握しながら施工できる配管施工用の管曲げ治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製配管、特にポリエチレン管は、都市ガス、天然ガス、液化ガス、石油あるいは飲料水等の輸送管をはじめ、その他各種の流体輸送に使用されている。それは、ポリエチレン管が、施工現場において緩やかな曲率を与えること（生曲げ）ができ、道路などの施工現場ではカーブの大きさ（Ｒ）に沿った管路布設が行える比較的曲げやすい管材料なためである。
【０００３】
従来、施工現場においてポリエチレン管を生曲げする場合には、呼び径が１００ｍｍ以下の小さな径であれば、素手で行うことが多く、それ以上の大きな口径になると、地面にポリエチレン管を置いて、曲げるべき箇所にバール等をあてがい、テコの原理を利用して曲げる方法が採用されている。
【０００４】
また、素手で生曲げする場合、ポリエチレン管同士を継手により接合すれば、支点と力点間の距離を長くなるので、より大きな曲げ応力を負荷できるが、狭い場所では作業がやりにくく、ポリエチレン管自体の許容曲げ半径（管の性能上、影響のない範囲内で曲げられる最大半径）までは生曲げできないのが現状である。
【０００５】
さらに、ポリエチレン管を加熱し柔軟にしてから曲げ加工する方法がある。しかしながら、ポリエチレン管の一部が燃焼したり、偏肉が生ずることで管自体の性能を損なうおそれがある。そのために、地中のパイプから各家庭へのガスを供給する際に使用される引き込み管にあっては、ポリエチレン管をマイクロ波により誘電加熱する方法も提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
このような引き込み管では、ポリエチレン管の曲げ対象部に特定周波数のマイクロ波を照射して、誘電加熱してから曲げている。これにより、一部燃焼の問題は解消されたが、特殊な装置を必要とし狭隘な場所では施工しにくいという問題があった。
【０００７】
このような中で、本出願人らは、クランプとワイヤを用いてポリエチレン管を湾曲する方法を提案した（特許文献２参照）。適宜間隔をおいたポリエチレン管の２箇所にクランプを取り付け、クランプの両端をワイヤーで連結し、ワイヤーを引張ることでポリエチレン管を弓なりに湾曲させる方法である。
【０００８】
近年、ポリエチレン管は、さらに普及が進み、呼び径が３００ｍｍを超えるような大きな口径も使われるようになってきた。ところが、上記のようなクランプとワイヤを用いて曲げを与える方法では、力が不足し十分な曲げを与えることができない。また、配管の向きを変えるので施工しにくいという問題が指摘されていた。このような状況下、構造が複雑でなく、狭い施工現場でも比較的容易かつ低コストで、人力でも生曲げが行える配管施工用の管曲げ治具の出現が切望されていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２４５２８８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−３４３５９５号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大きな口径のポリエチレン管であっても容易に曲げることができ、狭隘な場所でも配管に与えた変位を把握しながら施工できる配管施工用の管曲げ治具を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような従来の課題に鑑み、狭い場所でもポリエチレン管を生曲げできる装置について鋭意検討を重ねた結果、外周方向から受けた変位に対するポリエチレン管のもつ曲げ特性に着目し、管受け部、駆動部などを特定構造にしたジャッキを管曲げ治具として用いれば、管受け部が水平にスライドし、管受け部に与えた変位が即配管に与えた変位になるので、大きな口径のポリエチレン管であっても比較的容易に生曲げが行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、配管に当接する管受け部と、この管受け部に変位を与える駆動部と、変位を与える際に生じた反力を受け止めるベースを有する配管施工用の管曲げ治具であって、予め設定しておいた曲げ相当分だけの変位を管受け部に与えることにより、ポリエチレン管を生曲げするように構成したことを特徴とする配管施工用の管曲げ治具が提供される。
【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、駆動部が、パンタグラフ型ジャッキ又は水平ネジ型ジャッキのいずれかであることを特徴とする配管施工用の管曲げ治具が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配管施工用の管曲げ治具について、各項目毎に詳細に説明する。
【００１５】
１．配管施工用の管曲げ治具
本発明の配管施工用の管曲げ治具は、配管に当接する管受け部と、この管受け部に変位を与える駆動部と、変位を与える際に生じる反力を受け止めるベースを有するものである。そして、予め設定した配管の曲げ相当分だけ管受け部をスライドさせ、ポリエチレン管を生曲げするように構成している。
【００１６】
図１に本発明の代表的な管曲げ治具１０を示す。駆動部３が水平スライド式のジャッキ機構になっており、本体は、管受け部１に対して配管曲げ相当分の変位を与える駆動部３と、管受け部１からの反力を受け止めるベース２を有している。駆動部３は、水圧ポンプ又は油圧ポンプを有し、ペダル１４を踏むことで、ホース１５に接続されたポンプがロッドを駆動し、管受け部を前方にスライドするように構成されている。
【００１７】
本発明の管曲げ治具１０は、このように駆動部３にスライド式のジャッキ機構を有する治具であって、管受け部１と、駆動部３と、ベース２を有し、駆動部３が作動することで、その構成要素であるロッドを前方にスライドするように構成されていればよい。本体の材質は、特に限定されず、鋼製などでもよいがアルミ合金などを用い、軽量・小型化したものが好ましい。
【００１８】
駆動部（ジャッキ）３の能力は、管の断面形状と与える撓み量によって選定される。ジャッキは、水圧を利用するものでも、油圧を利用するものでもよい。油圧ジャッキの場合、使用圧力が３５０〜４５０ｋｇｆ／ｃｍ２、７２０ｋｇｆ／ｃｍ２、２０００ｋｇｆ／ｃｍ２の３種類に大別され、市販されている。本発明では、それら全てが対象となるが、大きな口径の配管を生曲げする場合には、使用圧力が７２０ｋｇｆ／ｃｍ２のもの、又は２０００ｋｇｆ／ｃｍ２のものが好ましい。
【００１９】
ジャッキにはホースが接続され、ポンプから水圧、油圧が駆動部に作用するようになっている。通常１本の接続ホースが接続された自動戻り型、スプリング戻り型が安価であるが、油圧により戻るタイプもあり、この場合は図１のように接続用高圧ホースが２本となる。
【００２０】
油圧ポンプの種類は、人力操作によるものであれば、手動式、足踏式がありいずれも好ましく使用できる。一方、動力駆動によるものには、電動式、エンジン式、エアー駆動式があるが、動力駆動によるものであれば、人力操作によるものよりも大きなエネルギーを得ることができる。このうち電動式が一般的であるが、電源のない場所ではエンジン式が使用され、それらが使用できない防火危険区域のような場所ではエアー駆動式が使用される。エアー駆動式では、コンプレッサ又はエアー配管が必要となる。
【００２１】
手動式、又は足踏式油圧ポンプの場合、動力駆動によるものよりも軽量・小型であるため狭い場所でも使用できる利点があるが、使用に際しては、油量を確認し、ポンプを水平に設置して用いることが重要である。吸い込み口が高くなると、空気を吸い、吐出が悪くなるので注意が必要である。
【００２２】
管受け部１は、その形状を管の曲率に合わせた半月型とすれば、管との接触代を大きくし、管が断面方向へ変形することを抑えることができる。管受け部１は、管に当接し、駆動部からの変位を確実に配管に与えることができるものであれば、半月型に限らず、Ｖ字型などであってもよい。配管の種類（強度）、サイズなどに応じて、交換可能に構成してもよい。
【００２３】
ベース２は、アーム１２の先端に取り付けられた平らな板状体であり、管受け部とは反対側に位置している。形状は、特に制限されず、円形でも角形であってもよい。板状体の長さ、幅、厚さは施工条件に応じて適宜設計される。このベース２は、施工の際、現場の状況に応じて、板状体の長さ、幅、厚さを調節するために、角材などの部材で支持し、駆動部からの反力を確実に受け止めるようにすることができる。
【００２４】
本発明の管曲げ治具に類似するものに、掘削溝等の開口部を土留めする際、支保工として使用されているトレンチジャッキがある。トレンチジャッキには、ネジ式ジャッキや、水圧ポンプを使って、壁面を支えるようにした水圧式ジャッキがあるが、本発明のような管受け部がなく、駆動部が変位を把握できるようには構成されていない。しかしながら、管受け部を設けるとともに、所定の駆動部を採用すれば、プラスチック製配管を生曲げできるものに改造できる。
【００２５】
ジャッキには、上記のほかに、耐圧バック（袋）に空気や水などの流体を供給して膨らませるタイプのものがあるが、これは、管受け部と、駆動部と、ベースの３者が一体になったものといえる。耐圧バックの強度が大きく、配管に対して十分な変位与えうるように設計されておれば、このようなバック型ジャッキも、利用できなくはないが、大きな口径の配管に対しては不向きである。
【００２６】
図２は、本発明の管曲げ治具の具体例を示すものである。駆動部３にパンタグラフ型のジャッキ機構を用いた治具であり、この構造の治具には、機械効率が高く、耐久性に優れているという特徴がある。本体は、配管に当接する管受け部１と、変位を与える駆動部３と、管受け部１からの反力を受け止めるベース２から構成されており、駆動部３は、ネジを垂直に立てた状態のロッド１１、アーム１２、ハンドル１４からなる。
【００２７】
駆動部３のハンドル１４を回転させると、ロッド１１に支承されたアーム１２が上下にスライドするリンク機構を用いているため、ロッドに刻まれたネジの回転数に対して大きな変位を得ることができる。ロッドの雄ネジを回転させるタイプと、雌ネジを回転させるタイプがあり、いずれを用いてもよい。
【００２８】
変位の程度は、アームの角度、ロッドとアームの位置関係から把握できる。すなわち、アームにより形成される菱形（パンタグラフ）が上下に伸びた状態であれば変位が小さく、左右に偏平な状態になると変位が大きいことを示している。また、ロッドがアームの上端からあまり突き出ていなければ変位が小さく、長く突き出た状態であれば変位が大きい。ネジの有効長を予め口径毎の最大許容変位に設定しておくことにより、呼び径毎の変位管理を行うことができる。
【００２９】
また、ネジの回転にラチェットを用いれば、掘削溝内の狭いスペースでも容易に駆動でき、管受け部を着実にスライドさせることができる。すなわち、パンタグラフを駆動するには、ラチェットハンドルを操作し、減圧歯車を介してネジを回転させ、アーム１２の先端に取り付けられた管受け部１を推進させる。
【００３０】
管受け部１は、その形状を管の曲率に合わせた半月型としている。曲げる対象のポリエチレン管は、一般に円管なので、半月型にすれば管との接触代が大きくなり、管の断面方向への変形を抑えることができる。
ベース２は、アーム１２の他端に取り付けられた平らな板状体であり、その長さ、幅、厚さは施工条件に応じて適宜設計される。板状体の形状は、特に制限されず、円形でも角形であってもよい。
【００３１】
図３は本発明の別の具体例（水平ネジ型ジャッキ）を示すものであり、駆動部にネジを用いることは上記と同様であるが、ネジを水平に設置している点で異なるタイプといえる。本体は、配管に当接する管受け部１、それに変位を与える駆動部３と、管受け部からの反力を受け止めるベース２から構成され、駆動部３は、ロッド１１、ねじ１３、ハンドル１４からなる。
【００３２】
駆動部３のハンドル１４を回転させると、ロッド１１がスライドする。その変位は、ネジピッチによって水平方向に与えられるため、前記のパンタグラフ型に比べ、変位を与える作業に時間を要するが、正確な変位を与えるには効果的である。ネジの有効長を予め口径毎の最大許容変位に設定しておくことにより、呼び径毎の変位管理を行うことができる。ネジ駆動をラチェット機構とすれば、狭いスペースでも容易に作業を行うことができる。
【００３３】
この管曲げ治具では、管受け部１をＶ字型としているので、口径が異なる多種類の管に適用することができる。管受け部１は、Ｖ字型に限らず、半月型などであってもよく、配管の種類（強度）、サイズなどに応じて、容易に取り外して交換することができる。
ベース２は、ロッドの他端に取り付けられた平らな板状体であり、その長さ、幅、厚さは施工条件に応じて適宜設計される。板状体の形状は、特に制限されず、円形でも角形であってもよい。このベース２も施工現場の状況などに応じて、その長さ、幅、厚さが最適なものとなるようにしたり、効果的に反力が受けられるように角材などの部材で支持することができる。
【００３４】
２．施工方法
本発明の管曲げ治具を用いて、ポリエチレン管を生曲げ施工するには、（１）施工場所に３組の管曲げ治具を用意し、最も曲げを与えたい箇所に駆動用の管曲げ治具を設置し、そこから一定間隔をあてた左右両側に固定用の管曲げ治具をそれぞれ設置し、（２）駆動用の管曲げ治具を駆動することにより、ポリエチレン管に曲げを与え、（３）一定時間保持するか、配管の少なくとも一部を地中に埋めた後、管曲げ治具を取り外せばよい。
【００３５】
（１）管曲げ治具の設置
ポリエチレン管を生曲げするには、先ず地面に置かれたポリエチレン管の曲げる箇所を決め、本発明の管曲げ治具を設置しなければならない。
【００３６】
曲げる対象のポリエチレン管は、一般に円管である。断面形状が三角、四角の配管は応力が均一に伝わらず、亀裂が生じ破損する恐れがあるので本発明を適用するのは困難である。断面が多角形であっても円管に近い形状のものであれば本発明を適用することが可能なことはいうまでもない。
【００３７】
管曲げ治具を設置するに当たっては、駆動部にネジを用いた機械式のものにするか、動力として油圧モーターや電気モーターを用いるかを検討しておかなければならない。管を布設する場所が重機を運び込めない山間部等の場合には、分解できる軽量・小型構造の機械式ジャッキ（治具）が好ましい。また、使用する治具の台数、配置は施工現場によって決定する。
【００３８】
まず、曲げ変位を与えたい箇所に駆動用の管曲げ治具を設置し、図１に示すように、管受け部をポリエチレン管に当接させる。この際、ジャッキ他端のベースの荷重がジャッキ軸芯に直角に加わるように設置する。管受け部は通常金属製なので、ポリエチレン管と管受け部の間には、紙片、樹脂製パッドなどを挟み、接触面が滑ったり、傷が付くのを防ぐようにすることが望ましい。
【００３９】
次に、曲げを与えたい箇所の左右に配管固定用の管曲げ治具を設置する。設置箇所は、配管の口径の大きさにもよるが、本発明者が行った実験では、曲げを与えたい箇所から夫々３ｍ以上、好ましくは４ｍ以上離れている必要がある。固定用の管曲げ治具としては、本発明の管曲げ治具を用いてもよいし、その代わりに駆動部がない固定専用の治具を用いても良い。すなわち、間隔をおいた２箇所に固定専用の治具としてクランプを取り付け、配管が移動しないように固定することもできる。また、本発明の管曲げ治具を用いれば、曲げるべき箇所から離れた直管部に影響を与えることなく曲げを与えることができる（このような曲げ方を３点曲げという）。
なお、管曲げ用の管曲げ治具を設置する前に、配管固定用の管曲げ治具を設置するようにしてもよい。
【００４０】
掘削溝の側面が軟弱なため十分な反力を受けられない場合には、矢板や角材を管曲げ治具のベースにあてがい、矢板や角材によって支持力を増すようにすればよい。これらのかわりに杭を打って、杭にて反力を受けても良い。
【００４１】
（２）管曲げ治具の駆動
次に、ジャッキ（駆動部）を作動させ、ポリエチレン管を徐々に弓なりに湾曲させる。
【００４２】
管の生曲げ操作をおこなう場合は、曲げによる最大伸び及び圧縮を受ける管周方向の部位が、最も変形量が大きく、そこから離れるに従って変形量が減少する。従って、管へ与える変位の度合いを上記のパンタグラフや水平ネジの変形量で把握しながら、変形量に応じていずれかの管曲げ治具の駆動量を加減して、管に対するダメージを少なくすることが好ましい場合もある。
【００４３】
本発明の管曲げ治具によれば、駆動部に与えられる変位の程度をパンタグラフの形状や垂直ロッドに刻まれたネジの位置によって変形量を把握しながら作業できる。水平ネジの場合にも、前方（配管側）への移動量によって把握できる。
【００４４】
次いで、所望の変位が配管に与えられた状態で一定時間保持する。湾曲状態にあるポリエチレン管湾曲部の背部分の周りをすぐに埋め戻すことによっても湾曲状態は保持される。この作業と並行して、湾曲状態のポリエチレン管１１を組み込んだ配管を接続することもできる。
【００４５】
（３）管曲げ治具の取り外し
最後に、管曲げ治具の締め付けを緩めて、治具を取り外す。曲げ作業が終了したら、管曲げ治具（ジャッキ）の負荷を下げていくが、他の固定用治具とのバランスに注意して徐々に下げていくことが望ましい。
【００４６】
【作用】
本発明の管曲げ治具では、駆動部に油圧ジャッキ機構を用いれば比較的小さな力で配管に大きな力を与えることができる。駆動部に水平ネジやパンタグラフなどのリンク機構をもつジャッキを用いれば、ハンドルを回転させながら正確に変位量を把握できる。
【００４７】
施工現場で配管を３点曲げとすることで、支持間隔外の直管部に影響を与えることなく曲げを与えることができる。この場合、支持間隔と、中央の管曲げ治具による変位量のデータがあれば、容易に配管の曲げ変形（Ｒ）を算出することができる。
【００４８】
以上、ポリエチレン管の管曲げについて詳細に説明したが、本発明は、ポリエチレン管に限定されず、塩化ビニル管、ポリエステル管などのプラスチック製配管にも同様に適用できる。
【００４９】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５０】
（実施例１）
ＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）１３．６、外径３５５ｍｍ、長さ１０ｍのポリエチレン管を用い、本発明の管曲げ治具を設置できる間隔（スパン）を検討した。なお、ポリエチレン管は、高密度ポリエチレンから製造したものである。
管曲げ治具として、図２に示した、駆動にパンタグラフ型のジャッキの機構を有し、また、駆動ネジの回転にラチェットを有する管曲げ治具を用いた。ジャッキの能力は、管の断面形状と与える撓み量によって選定し、５ｍスパンでＲ２６．６ｍ（垂直変位１１７．３ｍｍ）に曲げるのに必要な荷重が約１．３ｔのものを用いた。
この結果、３点間のスパンが１ｍであると、管が断面方向につぶれる量が大きく、曲げ変形の効果は小さいことが分かった。
これに対して、スパンを３ｍにとったところ、所望の曲げ変形を得ることができた。このことから、本発明の管曲げ治具を用いる場合、支持スパンは、３ｍ以上確保することが望ましいといえる。
【００５１】
（実施例２）
ＳＤＲ１３．６、外径２５０ｍｍ、長さ８ｍのポリエチレン管にて、実際に生曲げを行った。
堀削溝の内部にポリエチレン管を寝かせ、３組の管曲げ治具を運び込み、管曲げ箇所に管曲げ治具１０Ｃを設置し、その左右両側に管曲げ治具１０Ａ、１０Ｂを設置した。管曲げ治具１０Ｃと管曲げ治具１０Ａ、又は管曲げ治具１０Ｃと管曲げ治具１０Ｂとの距離（スパン）は４ｍとなるようにした。次に、中央の管曲げ治具１０Ｃに駆動を与えることによりポリエチレン管に曲げを与えた。中央に設置した治具１０Ｃを駆動させるだけで、その両側に設置した治具１０Ａ、１０Ｂは駆動させなかった。
中央の管曲げ治具１０Ｃとしては、実施例１に記載したと同じ、駆動にパンタグラフ型のジャッキの機構を有し、駆動ネジの回転にラチェットを有する管曲げ治具を用いた。
この治具は、リンクを用いているため、駆動ネジの回転数に対して大きな変位を得ることができた。これにより掘削溝内の狭いスペースでも、ネジ駆動を容易に行うことができた。管受け部は、管の曲率に合わせた半月型としたことにより管との接触代を大きくでき、管の断面方向への変形を押さえることができた。
【００５２】
（実施例３）
実施例２の施工現場において、実施例２と同じ仕様のポリエチレン管を同様にして溝内に寝かせてから、３組の管曲げ治具を設置した。その後、管曲げ治具１０Ｃだけでなく、その左右両側の管曲げ治具１０Ａ、１０Ｂも駆動して３点曲げを行った。
管受け部、駆動部、ベースよりなる管曲げ治具を用いて、３点曲げを行うことにより、呼び径１５０ｍｍを超えるポリエチレン管においても、直管部に影響を与えることなく容易に生曲げ施工を行うことができた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は、管受け部、駆動部、ベースよりなるポリエチレン管の管曲げ治具であり、比較的大きな口径の配管でも効率的に生曲げすることができる。管曲げ治具の駆動部に水平ネジやパンタグラフなどのリンク機構をもつジャッキを用いれば、正確に変位量を把握することができる。
この管曲げ治具を用いて、３点曲げを行えば、施工現場にて、ポリエチレン管の直管部分にダメージを与えることなく、許容曲げ半径近くまで生曲げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における生曲げ用治具の管受け部に、ポリエチレン管を当接させたところを示す概略図である。
【図２】駆動部をパンタグラフ型ジャッキとした本発明の生曲げ用治具を示す概略図である。
【図３】駆動部をねじ駆動型ジャッキとした本発明の生曲げ用治具を示す概略図である。
【図４】本発明の管曲げ治具を３セット用いて、ポリエチレン管を生曲げしている状況を説明する概略図である。
【符号の説明】
１  管受け部
２  ベース
３  駆動部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  管曲げ治具
１１  ロッド
１２  アーム
１３  ねじ
２０  配管
３０  壁
【図１】
2004358710.tif 000003
【図２】
2004358710.tif 000004
【図３】
2004358710.tif 000005
【図４】
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