(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する方法であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記方法は、ストリップを巻回形成中のパイプの軸線に対して実質的に軸方向に送る工程と、ストリップを前記螺旋経路の内側に設けられた少なくとも１対の駆動ローラ相互間に送り込む工程と、
ストリップが螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成するよう配置された複数の円周方向に間隔を置いた案内ローラの外部にストリップを送り進める工程と、
送り進められたストリップに作用する力及びストリップの隣り合う旋回部の張力によってもたらされる反力だけを利用してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
案内ローラの半径方向位置をストリップの巻回中に調節し、それにより巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
案内ローラの半径方向位置を一斉に調節することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
巻回形成されたパイプの長手方向軸線に対する案内ローラの軸線の角度を巻回中に調節し、それにより螺旋経路のつる巻角を変化させることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも３つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、
前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップを前記案内ローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段とを更に有し、前記ストリップ送り進めローラ手段には、全体が螺旋経路の内側に配置されており、巻回形成中のパイプの外周部に当接してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する支持手段が設けられていないことを特徴とする機械。
【請求項７】
フレームは、案内ローラの半径方向位置を調節する第１の調節手段を有していることを特徴とする請求項６記載の機械。
【請求項８】
フレームは、案内ローラの軸線の角度を機械の長手方向軸線に対して調節する第２の調節手段を更に有していることを特徴とする請求項７記載の機械。
【請求項９】
第１の調節手段は、各ローラに実質的に等しい力を及ぼすように構成された流体圧力アクチュエータから成ることを特徴とする請求項７又は８記載の機械。
【請求項１０】
前記流体に圧力アクチュエータは、各ローラに及ぼす力が個別に制御されるように構成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の機械。
【請求項１１】
フレームは、案内ローラの半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方を機械の長手方向軸線に対して調節する調節手段を更に有していることを特徴とする請求項６記載の機械。
【請求項１２】
調節手段は、案内ローラの半径方向位置及び前記角度を一斉に調節するよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載の機械。
【請求項１３】
半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項１２記載の機械。
【請求項１４】
前記調節手段は、第１及び第２の組をなす長手方向に間隔を置いて設けられた外方へ突出する流体圧力作動式アームを有し、案内ローラは各々、各前記組から１つずつ前記アームのうち２つによってその両端が回転自在に支持され、各前記組のアームは、一斉に伸長するよう互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項１３記載の機械。
【請求項１５】
ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、
ストリップは、互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状の連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、
前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも３つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、
前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップを前記案内ローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段と、案内ローラの半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方を前記機械の長手方向軸線に対して調節する調節手段とを更に有していることを特徴とする機械。
【請求項１６】
調節手段は、案内ローラの半径方向位置及び前記角度を一斉に調節するよう構成されていることを特徴とする請求項１５記載の機械。
【請求項１７】
半径方向位置と案内ローラの軸線の角度の両方の調節を同期させて、半径方向位置を伸長させると前記角度が減少し、それにより螺旋経路のつる巻角を減少させるようにすることを特徴とする請求項１６記載の機械。
【請求項１８】
前記調節手段は、第１及び第２の組をなす長手方向に間隔を置いて設けられた外方へ突出する流体圧力作動式アームを有し、案内ローラは各々、各前記組から１つずつ前記アームのうち２つによってその両端が回転自在に支持され、各前記組のアームは、一斉に伸長するよう互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求項１６記載の機械。
【請求項１９】
前記機械は、自動推進式であり、前記フレームは、巻回形成中のパイプの軸線と一致した軸線の回りに回転し、パイプが巻回形成されているときに軸方向に前進することを特徴とする請求項６〜１８のうち何れか一に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、細長いストリップからパイプを巻回形成する改良型の方法及び装置に関する。
【０００２】
現在、腐蝕又は損傷部分よりも小さな直径の螺旋巻きの管を挿入することにより導管を補修する手法が周知である。新しいパイプと古い導管との間の環状空間にはセメント系のグラウトが充填されるのが通例である。かかる方法の問題のうち１つは、完成した再内張り後のパイプが、元の導管よりも小さな直径のものとなっていることである。さらに、再内張りされるべき導管は通常は、位置がずれていて起伏又は波打ち部及び湾曲部を生じており、これは、形成される再内張り用のパイプが、かかる起伏部及び位置ずれにうまく対応するためには直径が小さくなければならないことを意味する。
【０００３】
また、穴を土の中に直接形成する場合、かかる穴の内張りは、地盤と挿入中の内張りパイプとの間に生じる摩擦により穴の直径よりもかなり小さな直径の内張りパイプを必要とする。
【０００４】
プラスチック材料のリブ付きストリップを巻回し、ストリップの巻回部の縁部を接合して所要長さの螺旋巻き管を次第に形成することによりパイプを形成することはすでに周知である。既に本発明者に付与されている特許は、ストリップの形状、ストリップの実際的な形態、隣り合う縁部の特定の接合手段、同時巻回補強部材等によるストリップの補強及びかかるストリップを管状構造体の状態にする機械の設計に関している。
【０００５】
この種の管は、導管内の定位置に巻回形成される必要がある。かかる管の特定の用途及び利点のうち１つは、機械を、地下の導管の端部のところの定位置に配置し、そして管を連続的に形成してこれを所要の距離にわたり導管中に送り進めることにより管を導管中に巻回形成できることである。かかるシステムは、下水管その他の導管の再内張りのために用いられ、一般に、管の定位置へのグラウト注入を行っていた。というのは、導管の内壁にぴったりと合う直径の管を巻回形成することはできなかったからである。
【０００６】
本発明者により「エキスパンダパイプ（expanda pipe）」システムと呼ばれるシステムが開発され、かかるシステムでは、通常のやり方で巻回を行うことにより管を形成し、これを導管中へ送り進めた後、管を導管の壁に係合する大きな直径まで拡張させるものであった。かかるシステムは、国際特許出願公開ＰＣＴ／ＡＵ８７／０００６９の要旨をなしている。
【０００７】
「エキスパンダパイプ」システムは、多くの用途で極めて有効であるが、幾つかの欠点を持っている。１つの欠点は、接合部相互間で製造できるパイプの長さに制約があるということである。この制約は、パイプの回転を止めるよう働く摩擦力に起因しており、この摩擦力は、或る長さのパイプを巻回形成した後、大きすぎるほどになる。かかる「エキスパンダパイプ」の欠点は、管の直径が増すにつれて一層問題となり、実際問題として約１ｍを越える直径には使えない。「エキスパンダパイプ」システムのもう１つの欠点は、特定形式の相互に結合する輪郭形状のリブが必要であり、これにより製造費が嵩むことにある。
【０００８】
「エキスパンダパイプ」システムを含む従来型導管再内張り法では、再内張りされるべき導管を稼働状態から外し、バイパスし、又はこれに対してポンプによる汲み出しを行う必要がある。導管は、再内張り工程を行っている間、液体を汲み出す必要がある。多くの用途では、この中断は下水設備又は雨水設備のオペレータにとって問題を生じさせる場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の問題のうち少なくとも幾つかを解決した方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する方法であって、ストリップは、これに横方向に間隔を置いて設けられた連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、前記方法は、ストリップを巻回形成中のパイプの軸線に対して実質的に軸方向に送る工程と、ストリップを前記螺旋経路の内側に設けられた少なくとも１対の駆動ローラ相互間に送り込む工程と、ストリップが螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成するよう配置された複数の円周方向に間隔を置いた案内ローラの外部にストリップを送り進める工程と、送り進められたストリップに作用する力及びストリップの隣り合う旋回部の張力によってもたらされる反力だけを利用してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する工程とを有することを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置をストリップの巻回中に調節し、それにより巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変える。
【００１２】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置を一斉に調節する。
【００１３】
ストリップから螺旋巻きパイプを巻回形成する機械であって、ストリップは、これに横方向に間隔を置いて設けられた連結用手段を有し、ストリップを螺旋経路を辿って巻回し、ストリップの隣り合う縁部が互いにオーバーラップすると互いに結合するようになっており、前記機械は、巻回形成中のパイプの内周部に当接する少なくとも３つの円周方向に間隔を置いた案内ローラを含むフレームを有し、案内ローラは、機械の使用中にストリップがストリップの差し向けられる螺旋経路を辿ることができるようにする案内を形成し、前記機械は、フレームに取り付けられていて、ストリップをローラの外部の周りに送り進めて螺旋経路を辿るようにすると共にストリップの隣り合う旋回部の隣り合う縁部が互いに結合するようにするストリップ送り進めローラ手段と、フレームに取り付けられていて、ストリップ送り進めローラ手段を駆動する駆動手段とを更に有し、ストリップ送り進めローラ手段は、全体が螺旋経路の内側に配置されており、巻回形成中のパイプの外周部に当接してストリップの隣り合う縁部を互いに結合する支持手段が設けられていないことを特徴とする機械が提供される。
【００１４】
好ましくは、案内ローラの半径方向位置を調節する第１の調節手段が設けられる。
【００１５】
好ましくは、案内ローラの軸線の角度を機械の長手方向軸線に対して調節する第２の調節手段が設けられる。
【００１６】
パイプ巻回形成機械を、形成された螺旋パイプが連続的に機械から出る状態にして固定してもよく、或いは新たに形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くことができ、パイプを巻回しながら軸方向に前進するようにしてもよい。
【００１７】
本発明の特定の実施形態を今添付の図面を参照して詳細に説明する。これら実施形態は例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１８】
第１の実施形態のパイプ巻回形成機械１０が、図１に示されている。図１及び図２に示すパイプ巻回形成機械１０は、リブ付きプラスチック材料のあらかじめコイル状になったストリップを螺旋経路に沿って送り進め、ストリップ１２の隣り合った旋回部の隣り合った縁部を互いに結合することにより螺旋パイプを形成することができ、この場合、図２に最もよく示されているような外部設置型の接合ローラ又は支持面は不要である。
【００１９】
使用にあたり、この機械は、多くのやり方で動作できる。パイプ巻回形成機械１０を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管（例えば、劣化した下水道管）内で動作する機械（可動機械）に関するものである。
【００２０】
パイプ巻回形成機械１０は、長尺のストリップを受け取ってこれを導管の内壁に押し付けて螺旋管又はパイプを形成し、それにより導管の内張り機能を実行する。この動作原理は、図３の切除図に示されている。
【００２１】
図３は、接近穴３，４を介して接近できる地下の導管５を示している。パイプ巻回形成機械１０は、導管５内で使用状態で示されている。ストリップ１２が、地上のストリップディスペンサ６０から接近穴３を通って巻回形成機械１０まで下に送られる。パイプ巻回形成機械１０内に設けられていて、作動流体ホース５１を介して油圧又は液圧動力源５０によって動力を供給される駆動ユニットが、ストリップ１２を直接導管５の内壁上へ連続的に巻回して螺旋管６を形成する動力をもたらす。この方法では、導管５の長手方向軸線の周りに回転するのはパイプ巻回形成機械１０であり、螺旋管６は、導管５に対して回転しない。液圧駆動ユニットに代えて電気駆動ユニットを用いてもよい。
【００２２】
図１及び図２のパイプ巻回形成機械１０は、案内ローラ１７ａ，４０ａ，１９ａ，２０ａ，２９の形態の５つの円周方向に間隔を置いた支持体を備えたフレームを有している。これら５つのローラの外面は、ストリップ１２の螺旋経路を形成する。一対のピンチローラ２７，２８が、ラジアルアーム１６に取り付けられている。一次又は主油圧又は液圧モータ２６が、ピンチローラ２７及び駆動歯車３０がキー止めされたシャフトを駆動する。駆動歯車３０は、ピンチローラ２８を駆動するシャフトに取り付けられた被動歯車３１を駆動する。このシャフトには遊びローラ２９が設けられており、この遊びローラ２９は使用中、導管の内壁に当接する。主駆動ユニット２５は、ラジアルアーム１６から後方へ（図２に示すように角度αをなして）傾斜している。これにより、ピンチローラ２７，２８相互間に押し込まれるストリップ１２は、ストリップ１２の先の巻回部及び導管５の内壁に上記のように構成していない場合の角度よりも急な角度で係合し、導管５の内壁へのストリップの圧接が促進される。この作用効果は、図２で分かる。
【００２３】
２次又は副駆動ユニット４０が、ラジアルアーム１８に取り付けられている。この副駆動ユニット４０を用いるかどうかは任意である。これは、導管を内張りするのに大きな力が必要とされるような用途において有用である。副駆動ユニット４０の位置は様々であってよい。例えば、この副駆動ユニットを、ラジアルアーム１８の端部のところではなく、図１に示すようにラジアルアーム１８，１９又は２０の端部に設けてもよい。
【００２４】
ラジアルアーム１６，１７，１８，１９，２０はハブ１５に摺動自在に取り付けられている。これらラジアルアームは、ばね又は液圧アクチュエータ（図示せず）によって半径方向外方に付勢されている。滑り嵌め手段により、支持ローラ１９ａ，４０ａ，１７ａ，２０ａ，２９は、半径方向内方又は外方へ動くことができる。これにより、パイプ巻回形成機械１０は、凹みのある導管の部分を横切ることができる。また、これにより、単一の内張り機械１０を互いに異なる直径の導管内に用いることができる。
【００２５】
フランジ取付け箇所１６Ｊ，１７Ｊ，１８Ｊ，１９Ｊ，２０Ｊ（図１に示す）により、ローラ２９，１７ａ，４０ａ，１９ａ，２０ａの軸線の角度をそれぞれ、内張り機械１０の軌道運動の中心をなす軸線に対して変化させることができる。これらフランジ取付け箇所によって調節が可能なので、ローラの軸線を、製造中の螺旋内張り管のつる巻角に一致するよう設定することができる。換言すると、これにより、各ローラの軸線を、その回転の中心となる又はこれに隣接しているストリップの縁部に直交するよう設定することができる。この作用効果は、ローラが導管の長手方向軸線の周りに軌道運動を行っている時に機械１０が内張り中の導管に沿って螺旋に進むようになるということである。一体形接合手段を備えたストリップを用いる場合、新しく内張りされた螺旋管のつる巻角に一致した正確なつる巻角からの内張り機械１０の僅かなずれは、ストリップが導管５の内壁に押し付けられている時に生じる力によって補正される。
【００２６】
本発明のこの実施形態の変形例では、支持ローラ１９ａ，４０ａ，１７ａ，２０ａ，２９は、ラジアルアームの後に続く後続アームで支持されている（これらラジアルアームは、ラジアルアーム１６，１７，１８，１９，２０と実質的に同一の構造のものであってよい）。
【００２７】
使用にあたり、細長いストリップ１２を図３及び図５に示すようにディスペンサ６０から予備曲げローラ７０を通り、接近穴３を下ってパイプ巻回形成機械１０に送る。パイプ巻回形成機械１０には、作動流体ホース５１を介して地上設置型油圧又は液圧供給ポンプ５０から作動流体が供給される。細長いストリップ１２は、図４に示すように機械１０のピンチローラ２７，２８に入り込む。２つのピンチローラは、ストリップを導管の長手方向軸線に直交する方向から僅かにずれた方向で導管５の内壁に向かって送り進め、ストリップがストリップ１２の先の巻回部の縁部に係合し、内壁に螺旋状に押し付けられて導管５の内壁と実質的に連続する管を形成する。この工程の実施中、２つのピンチローラ２７，２８はそれ自体、導管５の長手方向軸線の回りに軌道運動を行っており、導管の内壁上のピンチ箇所とストリップ接触箇所１４との間の距離が、管の連続巻回形成中、実質的に一定のままであるようにする（図２参照）。
【００２８】
パイプの巻回形成を開始するためには、ストリップ１２を手作業でピンチローラ２７，２８の間隙中へ送り込み、ストリップの第１の旋回部を図２に示すようにローラ１７ａ，４０ａ，１９ａ，２０ａ，２９の外部に案内しなければならない。やってきたストリップ１７が図２に示すようにその場合の旋回部といったん相互に結合すると、機械１０は、自動的且つ連続的に動作できる。
【００２９】
ラジアルアーム１８に取り付けられた副駆動ユニット４０（液圧モータ４１によって駆動される）が、主駆動装置２６の所要仕事を減少させる追加の駆動力を生じさせる。主駆動ユニット２６によって得られる駆動力は、副駆動ユニット４０によって得られる駆動力よりも大きいので、ストリップ１２はローラ２７，２８相互間のピンチ箇所の間で圧縮されると共にその圧縮相互間でローラ４０ａによって導管５の内壁に押し付けられる。ストリップ１２のこの押し付けは、完成状態の螺旋管６の壁が導管５の内壁と連続し、又はほぼ連続するようにするのを助ける。この押し付け効果を、主及び副駆動ユニットによって得られる相対的な力を変化させることと駆動ユニット２５の取付け角度を変えることの両方によって変化させることができる。種々のサイズのパイプ及び種々の輪郭形状のストリップについて、種々のストリップ押し付け度が必要になろう。
【００３０】
図５に示すような一体形予備曲げローラ７０を備えたストリップディスペンサ６０は２つの重要な機能を発揮する。第１の機能として、このディスペンサは、導管５内に送り込まれた螺旋コイルが機械１０によって連続的に受け取られるような最適形状となるようにストリップ１２を巻出す。第２の機能として、このディスペンサは、駆動ユニット２５，４０に負荷が過剰に加わらないようにストリップがあらかじめ曲げられるようにする。これは、剛性の高いストリップを必要とする要点において特に重要である。
【００３１】
作動中、リール６１とアーム６２は、ストリップ１２を機械１０に送るために共に回転する。リール６１とアーム６２の相対的回転速度を変化させると、内張り機械１０への螺旋ストリップの最適な送出し量が達成される。
【００３２】
パイプ巻回形成機械１０及び導管の内張り方法は、既存のパイプ内張り機械及び方法と比較して多くの利点をもたらす。図１及び図２に示すパイプ巻回形成機械１０は、動作を停止させて管接合部を形成する必要なく、非常に長さにわたり導管を連続的に内張りすることができる。この機械は又、導管の部分的に潰れた又は損傷した領域を通って動作を続行することができる。これが可能になる理由は、支持ローラ４０ａ，１９ａ，２０ａ，２９，１７ａが全て、半径方向に引っ込み可能なラジアルアームに取り付けられていることにある。再内張りされるべき導管内に大きな穴があっても、機械が自立形ライナーを巻回できるので機械が動作を続行することができるようにするためにバンドで穴を覆うようこれを挿入することは一般に不要であろう。
【００３３】
パイプ巻回形成機械１０は、ラジアルアーム１６，１７，１８，１９，２０に装着されていて、内張り中の導管の内壁の特定領域に圧力を制御自在に加えることができる液圧アクチュエータを有するのがよい。この作用効果は、部分的に潰れた導管をこの機械によって拡張できるということにある。この場合、機械は、導管をその拡張形態にしてストリップ１２で内張りし、従来可能であった直径よりも大きな直径の内側管を形成することができる。これは単一工程の作業なので、拡張後の導管は新しく巻回された螺旋管によって潰れないようすぐに支持される。また、これら液圧アクチュエータを液圧モータ２６，４１と共に制御すると、螺旋パイプ６が再内張り中の導管内の穴を通る時に螺旋パイプ６の直径が大きくならないようにすることができる。
【００３４】
上述の機械及び方法を多種多様な輪郭形状のストリップに用いることができる。ストリップの隣り合う縁部を相互に結合するために別個の接合ストリップを用いる場合、内張り機械１０は、接合ストリップによって次の接合が行われるよう隣接した縁部に当接する。有利には、広い相互結合部分を備えたストリップが用いられる。ピンチローラ２７，２８により生じて副駆動ユニット４０に作用する力は、ストリップが導管の内壁に接触するやいなや、かかるストリップを縁部のところで相互に結合させるのに十分であるのがよい。この力が不十分であると、ローラ１７ａは、ロック機能を発揮する。
【００３５】
例えば大径の導管を内張りするための又は補強を必要とする導管のためのヘビーデューティ用螺旋管６が必要とされる用途では、プラスチックの鋼補強ストリップを用いるのがよい。かかるストリップは一般に、まず最初に、所望の螺旋管６の直径よりも僅かな小さな直径まで巻回される必要があろう。ストリップディスペンサ６０（図５に示すようなディスペンサ）は、ストリップを導管５内へ下方に送り込む前にこの機能を実行する。次に、導管内張り機械１０は、ストリップを上述したように導管５の内壁に押し付ける際に直径を大きくするよう巻回動作を行う。
【００３６】
水を含む種々の作動流体を用いることができる。水を用いる場合、使用済みの作動流体（水）を連続クリーニング目的に用いることができる全損システム（total loss system ）を採用するのがよい。
【００３７】
本発明の第２の実施形態が図５〜図７に示されている。
【００３８】
図５に示すパイプ巻回形成機械１００は、材料のストリップを形成されるべきパイプの内周部の内側の位置からストリップの先の巻回部に隣接した位置に送ることにより螺旋パイプを形成することができる。分かりやすくするために、図５〜図７にはストリップは示されていないが、これは、第１の実施形態についての図２及び第２の実施形態の図９、図１１及び図１２にそれぞれ示すストリップ１２，２１２と実質的に同一の経路を辿る。
【００３９】
パイプ巻回形成機械１００を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管（例えば、劣化した下水道管）内で動作する機械（可動機械）に関するものである。
【００４０】
図５を参照すると、パイプ巻回形成機械１００は、８つの円周方向に互いに間隔を置いた案内ローラ１６６，１６８，１７６，１７８，１８６，１８８，１９６，１９８を支持したフレーム１２０を有している。これら８つのローラの外面は、ストリップの螺旋経路を提供する。図６に示された機械１００の正面側端面図は、これらローラの空間的位置関係を示している。２対の駆動ローラが、形成中の螺旋パイプの周囲の内側に設けられたピンチボックス１２４内に設けられている。ピンチボックス１２４は、フレーム１２０に取り付けられていて、液圧モータ１２６によって駆動される２対のカウンタ回転ローラを有しており、この液圧モータは、ストリップを、ストリップの隣りの１又は複数の旋回部の張力によって生じる反力に抗してストリップの先の巻回部の近くの位置まで送り進め、それによりストリップの隣り合う縁部が相互に結合するようにする。これは連続方法なので、これにより、ストリップは巻回形成機械１００の周りに連続した螺旋パイプの状態に巻かれるようになる。
【００４１】
ピンチボックス１２４は、フレーム１２０に対するその角度の調節が可能なようにフレーム１２０に取り付けられている。
【００４２】
ローラ１６６，１７６，１７８，１８６，１８８，１９６，１９８に対する半径方向の調節を行い、したがって種々の直径の巻回パイプに合わせて機械１００を動作できるようにするため、フレーム１２０と上述のローラとの間には、対をなすラジアルアーム１１６Ｆ及びＣ，１１７Ｆ及びＣ，１１８Ｆ及びＣ，１１９Ｆ及びＣが設けられている（図５には、アーム１１７Ｆ，１１７Ｃ，１１７Ｒだけが示され、図６及び図７は、アーム１１６Ｆ及びＲ，１１７Ｆ及びＲ，１１８Ｆ及びＲ，１１９Ｆ及びＲを示している）。フレーム１２０に対するこれらアームの配置状態は、図５に最も明確に示されている。フレーム１２０は、４つの組のアーム１１６Ｆ，Ｃ及びＲ、１１７Ｆ，Ｃ及びＲ、１１８Ｆ，Ｃ及びＲ、１１９Ｆ，Ｃ及びＲを支持している。
【００４３】
図５を参照すると、ピボットアーム１９０Ｆ及びＣがそれぞれ、ラジアルアーム１１９Ｆ及びＣの末端部に連結されている。これらピボットアームの末端部は、ローラ１９８を支持している。これと同様な構成では、ローラ１９６の支持体をなすピボットアーム１９２Ｆ及びＣがラジアルアーム１１９Ｆ及びＣの末端部に連結されている。アームの対１１９Ｆ及びＣ，１９２Ｆ及びＣの回動運動はそれぞれ、アクチュエータ１９４，１９５によって制御される。これらアクチュエータにより、ローラ１９６，１９８の半径方向位置を制御することができる。上記と実質的に同一構造のピボットアーム及びアクチュエータが、図５に示す他の３つのラジアルアームの対１１６Ｆ及びＣ，１１７Ｆ及びＣ，１１８Ｆ及びＣの各々の末端部に連結されている。
【００４４】
アクチュエータ１９４，１９５及び上述の他のピボットアームに連結されている対応関係にあるアクチュエータを伸長させることにより、巻回形成中の螺旋パイプの円周方向長さを変化させることができる。これらアクチュエータは各々、液圧の作用で作用され、同一の液圧源に連結されている。したがって、これらは、一対の力をこれらのそれぞれのローラに加える。パイプを巻回形成しながら液圧を増大させることにより、パイプの直径を増大させることができる。逆に、液圧を減少させることによりパイプの直径を減少させることができる。
【００４５】
この実施形態の変形例では、各アクチュエータへの圧力は、８つのローラ１１６，１６８，１７６，１７８，１８６，１８８，１９６，１９８の各々の半径方向位置の制御を可能にするよう個別に可変である。
【００４６】
ローラ１６８，１７８，１８８，１９８の後ろには、機械支持ローラ１６９，１７９，１８９，１９９がそれぞれ設けられている。これら４つのローラは各々、対応関係にあるローラ１６８，１７８，１８８，１９８に類似した方法でフレーム１２０に取り付けられている。例えば、ラジアルアーム１１７Ｃ（図５に示す），１１７Ｒ（図７に示す）は、ピボットアーム１７０Ｃ′，１７０Ｒ（両方とも図５に示す）を支持し、これらピボットアームは、機械支持ローラ１７９を支持している。
【００４７】
機械支持ローラ１７９，１９９は、それぞれ補助駆動ユニット１４０，１４５によってそれぞれ駆動される（機械支持ローラ１６９，１８９は駆動されない）。駆動力はスプロケット及びチェーンによって伝達される（スプロケット１４６，１４１が図７に示されている）。これら補助駆動ユニットは、機械を形成中の螺旋パイプの内側の周りに回転させるのを助け、ピンチボックス１２４内のピンチローラに加わる荷重を減少させる。適当な大きさの液圧モータ１２６が用いられていれば、機械はピンチボックス１２４内のピンチローラによって生じる力だけで回転して螺旋経路を辿るので、これらを補助駆動ユニットを用いるかどうかは任意である。
【００４８】
機械支持ローラ１６９，１７９，１８９，１９９の半径方向位置を、巻回形成中の螺旋パイプの直径に合うようにアクチュエータ（例えば、図７に示す１９７）によって変えることができる。
【００４９】
ローラ１６６，１６８，１６９，１７６，１７８，１７９，１８６，１８８，１８９，１９６，１９８，１９９の半径方向位置の調節に加えて、機械１００の長手方向軸線に対するこれら軸線の角度もまた、可変である。これら角度は、図６に示すようにプレート１５６，１５７，１５８，１５９へのこれらローラのそれぞれの取付けにより、ローラ１６６，１６８，１６９、ローラ１７６，１７８，１７９、ローラ１８６，１８８，１８９、ローラ１９６，１９８，１９９の４つのグループの状態で調節できる。これら取付けプレートは各々、一端が枢着され、他端が図７に示すような調節リング１５０に連結されている。シャフト１４９の回転により、調節リング１５０を回転させることができる。上述の４つのグループをなすローラは４つの取付けプレート１５６，１５７，１５８，１５９にそれぞれ連結されているのでリング１５０の回転により、これらローラの４つのグループは全て同時に調節される。このように、機械１００を、巻回形成中のパイプに関する適当なつる巻角に合わせてセットアップすることができる。
【００５０】
上述のように、パイプ巻回形成機械１００は、自立形パイプを地上に又は溝内に形成するよう使用可能である。このモードで用いられる場合、ストリップは、例えば図１３に示すような相互結合部分を備える必要がある。先の螺旋巻回部の相互結合用輪郭形状は、ストリップを、その隣り合う旋回部の張力により生じる反力に抗してピンチローラによって圧接させることができる表面を提供する。
【００５１】
本発明の第３の実施形態が、図８〜図１２及び図１４〜図２１に示されている。図１３は、この実施形態に用いられるストリップの輪郭形状２１２を示している。
【００５２】
図８に示すパイプ巻回形成機械２００は、図１１に最も明確に示されているように（図９も又、参照）、材料のストリップを形成されるべき螺旋パイプの内側の位置からストリップ２１２の先の巻回部に隣接した位置に送ることにより螺旋パイプを形成することができる。
【００５３】
パイプ巻回形成機械２００を、形成された螺旋パイプが連続して機械から出る状態で固定してもよく、或いは、新しく形成された固定状態の螺旋パイプに対して回転自在に動くようにし、パイプを巻回形成しながら軸方向に前進することができるようにしてもよい。この機械に関する以下の説明及びその作用は、導管（例えば、劣化した下水道管）内で動作する機械（可動機械）に関するものである。
【００５４】
図８を参照すると、パイプ巻回形成機械２００は、７つの円周方向に互いに間隔を置いた案内ローラ２６６，２７６，２７８，２８６，２８８，２９６，２９８を支持したフレーム１２０を有している。これら７つのローラの外面は、ストリップ２１２の螺旋経路を提供する。図１２に示された機械２００の背面側端面図は、これらローラの空間的位置関係を示している。１対の駆動ローラが、形成中の螺旋パイプの周囲の内側に設けられたピンチボックス２２４内に設けられている（図９参照）。ピンチボックス２２４は、フレーム２２０に取り付けられていて、ストリップをその先の巻回部の近くの位置まで送り進める２つのカウンタ回転ローラを有しており、それによりストリップ２１２の隣り合う縁部が相互に結合するようにする。これは連続方法なので、これにより、ストリップ２１２は図９に示すように巻回形成機械２００の周りに連続した螺旋パイプの状態に巻かれるようになる。円周方向に間隔を置いて設けられたローラ２２６，２７６，２７８，２８６，２８８，２９６，２９８は、機械２００を図９に示すように新しく形成された螺旋パイプの内側に当てた状態で支持する。
【００５５】
４つの先導案内ローラ３０１，３０２，３０３，３０４が、主として機械を内張りされるべき導管内に挿入する際に機械の安定性が得られるようにするために機械２００の前部に設けられている。機械２００を自立状態で又は溝内に使用する場合、案内ローラ３０１，３０２，３０３，３０４は不要である。
【００５６】
図８に示すように、作動流体ホース２５１を介して液圧がパイプ巻回形成機械２００に及ぼされる。作動流体ホース２５１は、回転自在な液圧継手２５２を用いて機械２００に連結されている。液圧モータ２２６は、ギアボックス２５５を駆動し、このギアボックスは、カウンタ回転駆動シャフト２３０，２３１を駆動する。これら駆動シャフトは、内側ピンチローラ２２７及び外側ピンチローラ２２８を駆動するようピンチボックス２２４内のローラに連結されている。
【００５７】
ピンチボックス２２４は、フレーム２２０に対するその角度を調節できるような仕方でフレーム２２０に取り付けられている。駆動シャフト２３０，２３１は入れ子式であり、これらの端部の各々には、ピンチボックス２２４の上述の調節を可能にする自在継手が取り付けられている。
【００５８】
ローラ２６６，２７６，２７８，２８６，２８８，２９６，２９８に対する半径方向の調節を行い、したがって種々の直径の巻回パイプに合わせて機械２００を動作できるようにするため、フレーム２２０と上述のローラとの間には、対をなすラジアルアーム２１６Ｆ及びＲ，２１７Ｆ及びＲ，１１８Ｆ及びＲ，１１９Ｆ及びＲが設けられている。フレーム２２０に対するこれらアームの配置状態は、図１４に最も明確に示されている。フレーム２２０は、シャフト２２１によって接合された前側ハブ２１５Ｆと後側ハブ２１５Ｒからなる。前側ハブは、４つのアーム２１６Ｆ，２１７Ｆ，２１８Ｆ，２１９Ｆを支持している。これらアームは、ハブ２５５Ｆから液圧の作用で駆動されるピストンロッドの形態をしている。後側ハブ２１５Ｒは、図１４に示すように前側ハブと実質的に同一の構造のものである。
【００５９】
前側ボス２６０Ｆ，２７０Ｆ，２８０Ｆ，２９０Ｆがそれぞれ、ラジアルアーム２１６Ｆ，２１７Ｆ，２１８Ｆ，２１９Ｆの末端部に連結されている（図１０参照）。ボス２６０Ｆ，２６０Ｒは、図１４の示すようにローラ２６６を支持している。残りのボスは、ロッカーアーム２７２Ｆ及びＲ，２８２Ｆ及びＲ，２９２Ｆ及びＲを支持している。これらロッカーアームは、図１０に示すようにそれぞれのボスに回動自在に取り付けられている（ボス２７０Ｆ及びＲが、この斜視図にはっきりと見える）。ローラ２７６，２７８，２８６，８８，２９６，２９８が、図１０に示すようにそれぞれのロッカーアームによって回転自在に支持されている。回動支持体２７４Ｆ及びＲ，２８４Ｆ及びＲ，２９４Ｆ及びＲにより、これらそれぞれのロッカーアームを回動させることができ、したがって、ローラがある程度の自由度を有するようにすることができ、それにより、ローラが図１２に示すように形成中のパイプと接触したままになることができる。
【００６０】
ローラ２６６，２７６，２７８，２８６，２８８，２９６，２９８は好ましくは、巻回されるべきストリップ２１２の幅とほぼ等しい幅の同一軸線上のローラのグループに分割されている。
【００６１】
図１５を参照すると、前側ハブ２１５Ｆは、後側ハブ２１５Ｒに対して角度をなしていることが分かる。このために、ローラ２６６，２７６，２７８，２８６，２９６，２９８は、シリンダ２２１に対して角度をなしている。使用にあたり、この角度は、機械２００が正確な螺旋経路を辿って、所与のストリップ幅及びパイプ直径により得られる螺旋に一致するように設定される。
【００６２】
図１７を参照すると、ラジアルアーム２１６，２１７，２１８，２１９は全て、それぞれのラック２４０を介してピニオン２４１に連結されている。このラックとピニオンによる連結方式により、ピニオンに対する各ラジアルアームの伸長量が等しくなる。さらに、この構成は、互いに反対側に位置したハブ２１５Ｆ，２１５Ｒに設けられているラック２４０がこれらのピニオン２４１の互いに反対側の側部に係合する点を除き、前側ハブ２１５Ｆと後側ハブ２１５Ｒの双方につき同一である。ハブ２１５Ｆ，２１５Ｒが図１４、図１５及び図１６に示すように互いに向かうよう傾斜していることに加えてラックとこれら対応関係にあるピストンが離隔していることにより、ラジアルアーム部品２１６Ｆ及びＲ，２１７Ｆ及びＲ，２１８Ｆ及びＲ，２１９Ｆ及びＲを伸長させると、前側及び後側ボス２６０Ｆ及びＲ，２７０Ｆ及びＲ，２８０Ｆ及びＲ，２９０Ｆ及びＲの相互収斂が生じる。対応関係にあるピニオン２４１Ｆ，２４１Ｒは、図１８に示すようにシャフト２２５によって互いに機械的に連結されている。これにより、８つのラジアルアーム２１６Ｆ及びＲ，２１７Ｆ及びＲ，２１８Ｆ及びＲ，２１９Ｆ及びＲは全てが一斉に動き、任意の一時点において、これらの対応関係にあるピニオン２４１から全てが同一距離変位している。
【００６３】
アームは、液圧により外方に駆動され、ラック４０を駆動するピニオン４１の回転により内方に引かれる。ピニオン４１は、図１８に示すようにコイルばね２２２の一端に連結されたシャフト２２５によって互いに連結されている。コイルばね２２２の他端部は、シリンダ２２１に固定されている。フレーム２２０の組立て中、コイルばね２２２に予備張力を加えて、液圧が供給されない場合、ラジアルアームがばねの張力によって引っ込められるようにする。
【００６４】
前側ハブ２１５Ｆと後側ハブ２１５Ｒのずれを、図１８に示すようにシリンダ継手２２３のところの回転により変えることができる。種々の幅のストリップ輪郭形状について種々の角度が必要となろう。角度を特定のストリップ幅についていったん設定すると、パイプ巻回形成機械２００を、或る範囲の直径のパイプについて用いることができる。ラジアルアームが一斉に動くと、機械２００の長手方向軸線に対するローラ２２６，２７６，２７８，２８６，２８８，２９６，２９８の角度は、上述し図１４、図１５及び図１６に示す幾何学的形状により、巻回形成中のパイプのつる巻角に一致するよう変化する。これは、ユーザの介在をまったく必要としないで自動的に生じる。
【００６５】
上述したように、パイプ巻回形成機械２００は、自立形パイプを地上又は溝内に形成するよう使用可能である。このモードで用いられる場合、ストリップは、相互結合部分を備えなければならない。先の螺旋巻回部の相互結合用輪郭形状は、ストリップを、ストリップ２１２（図１１及び図１２に示すように）の隣り合う旋回部の張力により生じる反力に抗してピンチローラによって圧接させることができる表面を提供する。
【００６６】
本発明を理解しやすくするために本発明を好ましい実施形態及び好ましい方法を用いて説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の設計変更例を想到できることは明らかである。したがって、本発明は、かかる全ての設計変更例をその範囲に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のパイプ巻回形成機械の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】  図１のパイプ巻回形成機械の正面図である。
【図３】  図１のパイプ巻回形成機械が導管を内張りしている状態で地下の導管を示す概略切除図である。
【図４】  ストリップをリールから予備曲げローラを通って本発明のパイプ巻回形成機械に小出ししている状態を示す略図である。
【図５】  本発明のパイプ巻回形成機械の第２の実施形態を前から見た斜視図である。
【図６】  図５の機械の正面側端面図である。
【図７】  図５の機械の背面側端面図である。
【図８】  本発明のパイプ巻回形成機械の第３の実施形態を前から見た斜視図である。
【図９】  機械が使用中であって、ストリップが機械の中に導入されている状態を示す点を除き図８と同一の斜視図である。
【図１０】  図８の機械の背面側斜視図である。
【図１１】  部分的に巻回されたストリップ材料とともに図８の機械を示す部分正面側斜視図である。
【図１２】  図８の機械の背面側端面図である。
【図１３】  互いに反対側の縁部に沿って延びる相補形状のリブと溝から成る手段を有する部分巻回ストリップの斜視図である。
【図１４】  フレーム及び単一のローラを含む図８の機械の一部の組立部品の背面側斜視図である。
【図１５】  図１４の組立部品の側面図である。
【図１６】  図１４の組立部品の端面図である。
【図１７】  図８の機械の第２の組立部品の端面図である。
【図１８】  図８の機械の別の組立部品を示す図である。
【図１９】  図８の組立部品の斜視図である。
【図２０】  内張りされるべき導管の内側に配置された図８の機械の端面図である。
【図２１】  内張りされるべき導管の内側に配置された図８の機械の端面図である。
【図１】
0004505142.tif 000002
【図２】
0004505142.tif 000003
【図３】
0004505142.tif 000004
【図４】
0004505142.tif 000005
【図５】
0004505142.tif 000006
【図６】
0004505142.tif 000007
【図７】
0004505142.tif 000008
【図８】
0004505142.tif 000009
【図９】
0004505142.tif 000010
【図１０】
0004505142.tif 000011
【図１１】
0004505142.tif 000012
【図１２】
0004505142.tif 000013
【図１３】
0004505142.tif 000014
【図１４】
0004505142.tif 000015
【図１５】
0004505142.tif 000016
【図１６】
0004505142.tif 000017
【図１７】
0004505142.tif 000018
【図１８】
0004505142.tif 000019
【図１９】
0004505142.tif 000020
【図２０】
0004505142.tif 000021
【図２１】
0004505142.tif 000022