(57)【要約】【課題】巻込速度や巻込精度が均一になるように管状体を巻き込むことにより、小さい口径の巻込鋼管を製作できるようにする。【解決手段】鋼板を管状に形成した、周方向両端部が未接合の管状体１０の外周囲に、軸方向の複数箇所でそれぞれ巻き付けた線状体２２を牽引して前記管状体に径方向の圧縮力を作用させて該管状体の周方向一端を他端の内側に巻き込む巻込装置を、それぞれ対応する位置に備えた巻込鋼管製作装置において、前記各巻込装置が、前記線状体を牽引するモータ（ホイスト）３０をそれぞれ備えている。【選択図】図１
2012228709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を管状に形成した、周方向両端部が未接合の管状体の外周囲に、軸方向の複数箇所でそれぞれ巻き付けた線状体を牽引して前記管状体に径方向の圧縮力を作用させて該管状体の周方向一端を他端の内側に巻き込む巻込装置を、それぞれ対応する位置に備えた巻込鋼管製作装置において、
前記各巻込装置が、前記線状体を牽引するモータをそれぞれ備えていることを特徴とする巻込鋼管製作装置。
【請求項２】
前記巻込装置が、前記線状体の一端に連結されるチェーンブロックと、該チェーンブロックのチェーンを巻き取るホイストとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の巻込鋼管製作装置。
【請求項３】
前記線状体の各巻付位置の近傍に、前記管状体の巻込量を検出する検出手段がそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻込鋼管製作装置。
【請求項４】
前記各検出手段により検出された巻込量に基いて、前記各巻込装置が備えているモータを制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の巻込鋼管製作装置。
【請求項５】
前記検出手段が、レーザの投・受光部を備えたレーザ変位計であることを特徴とする請求項３又は４に記載の巻込鋼管製作装置。
【請求項６】
前記管状体の軸方向複数箇所に、該管状体の外周部を下方から支持する、周方向に対向配置され２つの支持ローラを備えた管受台が、それぞれ配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の巻込鋼管製作装置。
【請求項７】
対向配置された前記２つの支持ローラが、互いの対向間隔を変更可能であることを特徴とする請求項６に記載の巻込鋼管製作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻込鋼管製作装置に係り、特に搬入時の口径を小さくし、既設管に対するＰＩＰ（パイプインパイプ）工法の施工性を向上するとともに、その曲がり部を通過させる巻込鋼管の管長を長くすることができる巻込鋼管製作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管の更新工法の一つであるＰＩＰ工法は、近年、市街地における掘削工事が困難であることから、非開削によって既に地中に埋設されている老朽管内に新管を布設する工法として知られている。この工法に普通鋼管を用いる場合には、既設管に対してその内部に隙間量５０ｍｍ程度で布設することができることから、通水断面を十分に確保することができる。
【０００３】
また、このＰＩＰ工法には、巻込鋼管を用いることも行われている。このようなＰＩＰ工法に用いる巻込鋼管については、例えば特許文献１に、鋼板をベンディングロールにより拡管時の曲率半径より小さい曲率半径で且つ曲率半径を順次変化させて所定の重ね代を有する巻込鋼管を製作する技術が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、拡管作業を容易にするために、鋼板を折り曲げて形成した端縁部未接合の略円筒状の管体材料の外周にワイヤロープを巻き付け、該ワイヤロープの少なくとも一端を牽引してワイヤロープにより前記管体材料外径に緊縮力を作用させ、管体材料の一方の端縁部を管体材料鋼板内面に巻き込むことにより、塑性曲げを起こすことなく弾性曲げによる自然な状態の巻き込みが行われるようにして巻込鋼管を製作する技術が開示されている。
【０００５】
更に特許文献３には、巻込鋼管の縮管後の外径に略対応した狭幅の保持部を備えた縮管治具を配置し、該縮管治具の上方に巻込鋼管を配置した後、前記縮管治具の上方から保持部に巻込鋼管を順次落とし込むことにより、自重により縮管して巻込鋼管を容易に製作することができるとした技術が開示されている。
【０００６】
このようなＰＩＰ工法に用いる巻込鋼管は、製管時に周方向両端部に対する軸方向の溶接を行わず、一端部を他端部に対して周方向に巻き込むようにしていることにより管の口径を小さくすることができる。その結果、一般的に、既設管の曲がり部を通過させる通過管長は、通常の鋼管（普通鋼管）に比べて巻込鋼管の方が長くできるため、既設管内で溶接により布設長さを延長する作業を少なくすることができることから、布設のための施工日数を短縮することができる。また、口径を小さくして搬入できるため、搬入作業を通常の鋼管よりもスムーズに行うことができるほか、拡管後に周方向両端部を軸方向に溶接して管を完成させると、既設管に対して隙間量２０ｍｍ程度で新管を布設できることから、普通鋼管に比べて既設管の通水断面により近づけることができるという利点もある。
【０００７】
このようなＰＩＰ工法で布設の施工能率を向上させるためには、前述したように、できるだけ口径の小さい巻込鋼管を製作することが重要となる。
【０００８】
従来のＰＩＰ工法に用いる巻込鋼管の製作には、例えば前記特許文献２に開示されているように、鋼板にベンディングロールを使って、設定されたカーブを付けて管状体にし、該管状体の外周囲に軸方向の複数箇所にワイヤを巻き付けるとともに、該ワイヤをそれぞれ対応する位置に設置したレバーブロックで締め付け、後に拡管する際に元の形状に戻る弾性挙動範囲内で、その締付量（巻込量）を調整しながら所定の重ね代になるまで巻き込む方法を採用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６２−１４４８２０号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４９６２３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記のように軸方向複数箇所の管状体の外周囲に巻き付けたワイヤを、複数の作業者がそれぞれレバーブロックを使用して締め付ける場合、該レバーブロックは締付量を段階的にしか調整できないため、作業者の力の違いに起因する誤差やワイヤの当たり具合等により、各ワイヤに対する巻込速度や巻込精度を均一にすることが難しい。そのために、従来のＰＩＰ工法に用いる巻込鋼管には、その口径を十分に小さくすることができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、巻込速度や巻込精度が均一になるように管状体を巻き込むことにより、従来より小さい口径の巻込鋼管を製作することができる巻込鋼管製作装置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】
【００１２】
本発明は、鋼板を管状に形成した、周方向両端部が未接合の管状体の外周囲に、軸方向の複数箇所でそれぞれ巻き付けた線状体を牽引して前記管状体に径方向の圧縮力を作用させて該管状体の周方向一端を他端の内側に巻き込む巻込装置を、それぞれ対応する位置に備えた巻込鋼管製作装置において、前記各巻込装置が、前記線状体を牽引するモータをそれぞれ備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
ここで、前記巻込装置が、前記線状体の一端に連結されるチェーンブロックと、該チェーンブロックのチェーンを巻き取るホイストとを備えることができる。
【００１４】
また、前記線状体の各巻付位置の近傍に、前記管状体の巻込量を検出する検出手段をそれぞれ配設することができる。
【００１５】
また、前記各検出手段により検出された巻込量に基いて、前記各巻込装置が備えているモータを制御する制御手段を備えることができる。
【００１６】
また、前記検出手段を、レーザの投・受光部を備えたレーザ変位計とすることができる。
【００１７】
また、前記管状体の軸方向複数箇所に、該管状体の外周部を下方から支持する、周方向に対向配置され２つの支持ローラを備えた管受台を、それぞれ配設することができる。
【００１８】
更に、対向配置された前記２つの支持ローラの、互いの対向間隔を変更可能にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、軸方向の複数箇所について管状体の外周囲に巻き付けた線状体を、モータを使って牽引するようにしたので、該管状体を連続的に巻き込むことが可能となり、均一な巻込速度や巻込精度で巻き込むことが可能となる。従って、レバーブロックにより作業者が手作業で段階的に巻き込む場合に比べ、巻込量を高精度で均一に制御して巻込量を増大することが可能となり、口径を更に小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る一実施形態の巻込鋼管製作装置の概要を示す側面図と管状体内部の説明図
【図２】本発明に係る一実施形態の巻込鋼管製作装置の概要を示す正面図
【図３】管状体に対する変位計の設置例を示す管状体内部の模式図
【図４】前記変位計を用いる制御系の概要を示すブロック図
【図５】本実施形態における駆動制御の手順を示すフローチャート
【図６】本実施形態における巻込鋼管の効果を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１（Ａ）は、本発明に係る一実施形態の巻込鋼管製作装置の概要を示す側面図、図２はその要部を示す正面図である。
【００２３】
本実施形態の巻込鋼管製作装置は、巻込鋼管を製作するためにその前段の管状体１０を載置するためのベース部１２と、該ベース部１２の一端部に立接された垂直フレーム部１４とを骨格とする、第１、第２、第３の各台車１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを備えている。
【００２４】
第１台車１６Ａと第２台車１６Ｂの中間位置と、第２台車１６Ｂと第３台車１６Ｃの中間位置には、管状体１０の軸方向２箇所の外周部を下方から回転可能に支持するローラ（支持ローラと称する）１９Ａ、１９Ｂをそれぞれ主体として構成されている２つの管受台１８Ａ、１８Ｂが周方向に対向配置されているとともに、これら２つの管受台１８Ａ、１８Ｂは対向間隔が、支持する管状体１０の口径に合わせて変更可能になっている。
【００２５】
このように、軸方向２箇所に対向配置された管受台１８Ａ、１８Ｂにより支持された管状体１０は、一端が固定部２０に固定されたワイヤロープ（線状体）２２が、対向配置された２つのガイドローラ２４Ａ、２４Ｂによりガイドされて外周囲に巻き付けられ、他端が変向ローラ２６により上方に変向された補助具２６Ａを介してチェーンブロック２８の下端部に連結されている。
【００２６】
このチェーンブロック２８の上方には、モータ（明示せず）を備えたホイスト３０が前記垂直フレーム部１４に固定され、該ホイスト３０によりチェーン２８Ａを巻き上げることにより、前記ワイヤロープ２２を牽引し、前記管状体１０に径方向の圧縮力を作用させることが可能になっている。
【００２７】
本実施形態では、前記ホイスト３０とチェーンブロック２８とを含んで巻込装置が構成されており、同様の構成からなるチェーンブロック２８とホイスト３０は、各台車１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ毎に１組ずつ設置され、前記管状体１０を軸方向の３箇所でワイヤロープを同時に牽引できるようになっている。
【００２８】
また、前記各台車１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、管状体１０の軸方向に移動可能で、管長に応じて管状体１０に対するワイヤロープ２２の巻付位置を適切な間隔に変更可能になっている。
【００２９】
本実施形態では、また、ワイヤロープの巻付位置の各近傍の管状体１０の内周面には、図３に模式的に、図１（Ｂ）にその一部を示すように、各ワイヤロープ２２が牽引されることにより該管状体１０が圧縮されて矢印方向に巻き込まれたときの巻込量を検出するための第１、第２、第３の各レーザ変位計Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3が設置されている。
【００３０】
これら変位計Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3は反射型であり、各変位計の投・受光部Ａにより反射部Ｂからの反射光として検出される長さの１／２が、それぞれ各巻付位置における巻込量ｄ1、ｄ2、ｄ3として検出されるようになっている。ここで、反射部Ｂとしては外反射面としても、管径の変化に合わせて反射角度が可変のプリズムミラー等の鏡面としてもよい。
【００３１】
前記各変位計Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3により検出される巻込量ｄ1、ｄ2、ｄ3に対応する各検出信号は、図４に制御装置の概要を示すように、それぞれコンピュータからなるコントローラ３２に入力され、該コントローラ３２では別途入力部から入力される巻込目標値ｄ0になるように、各ホイスト３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃがそれぞれ備えているモータに駆動信号を出力し、該当する各ワイヤロープ２２を牽引して管状体１０の巻き込みを開始するとともに、巻き込み中に各変位計Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3により検出される巻込量ｄ1、ｄ2、ｄ3に基いて、図５に示すフローチャートに従って巻込作業を行う。
【００３２】
即ち、各ホイスト３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して駆動信号を出力し、管状体１０の該当する位置における巻き込みを開始し（ステップＳ１）、各レーザ変位計Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3により検出される巻込量ｄ1、ｄ2、ｄ3を所定の時間間隔で入力する（ステップＳ２）。
【００３３】
各時間毎に入力される巻込量の中では、中間位置の巻込量ｄ2が比較的安定しているので、該巻込量ｄ2を基準としてまず巻込量ｄ1と巻込量ｄ2の差分（ｄ1−ｄ2）が許容値±Δ1以内か否かを判定し（ステップＳ３）、この許容値を外れている場合には、該許容値内になるように差分の正負と絶対値に応じて第１ホイスト３０Ａ内蔵のモータに対する回転速度増減の制御を行う（ステップＳ４）。
【００３４】
次いで、巻込量ｄ3と巻込量ｄ2の差分（ｄ3−ｄ2）が許容値±Δ2以内か否かを判定し、外れている場合には、同様に差分の正負と絶対値に応じて第３ホイスト３０Ｃ内蔵のモータに対する回転速度増減の制御を行う（ステップＳ５、６）。
【００３５】
以上の各ホイストに対する制御を、第２ホイスト３０Ｂによる巻込量ｄ2が目標値ｄ0になるまで繰り返し（ステップＳ７）、巻込量ｄ2が目標値ｄ0になったら各ホイスト３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対する駆動信号の出力を停止し、巻き込みを終了する（ステップＳ８）。
【００３６】
以上詳述した本実施形態によれば、管状体１０をモータで駆動するホイスト３０により巻き込むようにしたので、連続的な巻き込みが可能となることから、段階的な巻き込みしかできないレバーブロックを使う場合に比べ、作業者間の人為的な誤差が入り込むことを防止できる上に、巻込速度を一定にできることから、円周方向への巻込精度を向上させることが可能となった。
【００３７】
その結果、図６（Ａ）、（Ｂ）にクリップ３４で固定した状態の巻込鋼管を、従来の場合と対比して示すように、従来は（Ａ）に例示するように周方向全長に対する重ね代Ｌ1が０．１５％の巻き込みしかできなかったものを、本発明によれば（Ｂ）に例示するように０．２％の重ね代Ｌ2に巻き込みが可能となり、一段と巻込鋼管の口径を小さくすることが可能となった。
【００３８】
また、自動制御により管状体１０の巻き込みを行うことが可能となったことから、更に作業者の人為的な誤差も排除できるため、一段と巻込鋼管の口径を小さくすることが可能となった。
【００３９】
なお、前記実施形態では、線状体がワイヤロープである場合を説明したが、同様の用途に用いられるものであれば任意であり、例えばナイロンストリング等であってもよい。
【００４０】
また、巻込装置はホイストを備えているものに限らず、モータを別体で設けたものであってもよい。
【００４１】
また、線状体の巻付箇所は３箇所に限らず、２箇所又は３箇所以上であってもよい。
【００４２】
更に、支持ローラからなる管受台の設置箇所も軸方向の２箇所に限らず、例えば図２の左右両端部の２箇所を含む４箇所にしてもよい。
【００４３】
１０…管状体
１２…ベース部
１４…垂直フレーム部
１６（Ａ、Ｂ、Ｃ）…台車
１８（Ａ、Ｂ）…管受台
１９（Ａ、Ｂ）…支持ローラ
２０…固定部
２２…ワイヤロープ（線状体）
２４（Ａ、Ｂ）…ガイドローラ
２６…変向ローラ
２８…チェーンブロック
３０（Ａ、Ｂ、Ｃ）…ホイスト
３２…コントローラ
Ｄ（1、2、3）…レーザ変位計
【図１】
2012228709.tif 000003
【図２】
2012228709.tif 000004
【図３】
2012228709.tif 000005
【図４】
2012228709.tif 000006
【図５】
2012228709.tif 000007
【図６】
2012228709.tif 000008