(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の切削に適した切削工具であって、
工具本体の円周方向の複数の箇所に取り外し自在にチップを固定し、該チップにより外周面の切レ刃を構成したミリング状工具と、
前記工具本体とは別体で、前記工具本体の先端面から突出し、かつ、複数の切レ刃をチップではなく一体に形成したセンタードリルとを備えた切削工具。
【請求項２】
管の切削に適した切削工具であって、
工具本体の円周方向の複数の箇所に取り外し自在にチップを固定し、該チップにより外周面の切レ刃を構成したミリング状工具と、
前記工具本体とは別体で、前記工具本体の先端面から突出し、かつ、複数の切レ刃をチップではなく一体に形成したセンタードリルとを備え、
前記センタードリルの切レ刃の外周端が前記チップの切レ刃の内側の端よりも外周側の位置となるように設定されている切削工具。
【請求項３】
請求項１もしくは２において、
前記チップは超硬合金からなり、
前記センタードリルの切レ刃は、高速度鋼または工具鋼で前記センタードリルに一体に形成されている切削工具。
【請求項４】
管の切削に適した切削工具であって、
工具本体の円周方向の複数の箇所に取り外し自在にチップを固定し、該チップにより外周面の切レ刃を構成したミリング状工具と、
前記工具本体とは別体で、前記工具本体の先端面から突出し、かつ、複数の切レ刃をチップではなく一体に形成したセンタードリルとを備え、
前記センタードリルにより切削される小孔の孔径が、前記ミリング状工具の切レ刃により切削される大孔の孔径よりも小さく、かつ、
小孔の半径ＲS が大孔の半径ＲL に対して下記の範囲に設定されている切削工具。
ＲL −１０＜ＲS ＜ＲL （単位：ｍｍ）
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項の切削工具を用いて既設管を切削する不断水切削工法であって、
前記切削工具を回転させながら管に孔を穿設し、
その後、前記外周面の切レ刃の回転を継続させつつ、前記切削工具を前記管の周方向または軸方向の少なくとも一方に移動させて前記切削工具に送り運動を行わせ、前記管を切削する切削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明のバックグラウンド】
発明の分野：
本発明は不断水工法に用いる切削工具および切削方法に関するものである。
【０００２】
従来の技術：
近年、不断水下で既設管に溝状の切削を行う切削方法が提案されている。かかる切削を行うには、専用の切削工具が必要となる。そこで、本出願人は、既にこうした切削工具、切削方法に適した切削工具を出願している。しかし、鉄管が円筒形であるため切り込みの際に切削工具にブレが出るという問題があった。このようなブレが出ると、工具や機械が早く損傷したり、あるいは、切削した溝の形状や幅が異形になったりするおそれがある。
したがって、本発明は切削工具のブレを防止し得る切削工具および切削方法を提供することである。
【０００３】
【発明の概要】
前記課題を解決するために、本発明の切削工具は、管の切削に適した切削工具であって、工具本体の円周方向の複数の箇所に取り外し自在にチップを固定し、該チップにより外周面の切レ刃を構成したミリング状工具と、前記工具本体の先端面から突出したセンタードリルを前記工具本体に固定したことを特徴とする。
【０００４】
削除
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものである。本発明の範囲は請求の範囲に基づいて定められる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１ないし図５は第１実施形態を示す。
密閉ケース２
図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、密閉ケース２は、既設管１の周方向Ｒに２分割された第１および第２分割ケース２１，２２を備えている。密閉ケース２は、前記周方向Ｒに回転可能となっている。図２（ａ），（ｂ）に示す前記密閉ケース２と既設管１との間や、図１（ａ）に示す前記第１分割ケース２１と前記第２分割ケース２２との間は、ゴムパッキン２６でシールされている。前記第１分割ケース２１は、既設管１を下方から覆うケースであり、前記第２分割ケース２２は、既設管１を上方から覆うケースである。図２（ａ）のように、前記密閉ケース２には、前記ゴムパッキン２６を嵌め込む、左右各々、一対の第１の突条５１が一体に形成されている。該第１の突条５１は、密閉ケース２の内面において管径方向Ｃの内方に向って突出している。
【０００７】
図１（ａ）に示すように、前記第２分割ケース２２には、分岐状部２７と排出孔２５とが一体に形成されている。前記分岐状部２７は、既設管１の径方向Ｃの上方に分岐状に突出している。前記分岐状部２７には、作業用仕切弁７０を介して切断機３のカッタケース３１Ａが固定されている。前記分岐状部２７には、切削工具挿入孔２８が形成されている。前記切削工具挿入孔２８は、後述する切削工具４を既設管１の径方向Ｃに向って挿入するのに適しており、既設管１の管内径に比べ小さな内径を有している。前記分岐状部２７と前記作業用仕切弁７０との間や、前記作業用仕切弁７０とカッタケース３１Ａとの間は、図示しないゴムリングによってシールされている。前記分岐状部２７は、内側に図示しないプラグをねじ込むための雌ネジ部２７ａを有している。
【０００８】
前記排出孔２５は、既設管１を切削する際に生成される切粉を水と共に排出するためのものである。前記排出孔２５は、切削工具挿入孔２８に近接した位置に設けられている。前記排出孔２５は、後述する送り工程において密閉ケース２を回転させる方向（第１の方向）Ｒ１に、切削工具挿入孔２８から９０°よりも小さな角度離れた位置に設けられている。
なお、排出孔２５は切削工具挿入孔２８に対して若干管軸方向Ｌに位置ズレして設けてもよい。
【０００９】
切断機３
つぎに、好ましい切断機３の一例を図３を用いて説明する。
図３の切断機３は、アタッチメント３４を介してカッタケース３１Ａが作業用仕切弁７０（図１）に固定される。前記カッタケース３１Ａおよびギヤケース３１Ｂ内には、長いカッタ軸３２が挿通されている。前記カッタ軸３２はカッタケース３１Ａおよびギヤケース３１Ｂ内において第１軸受３６Ａおよび図示しない軸受を介して、軸線Ｃ１のまわりに回転自在に支持されている。前記カッタ軸３２の軸線Ｃ１は、切断機３が密閉ケース２に取り付けられると、既設管１の径方向Ｃに設定される。前記カッタ軸３２は、電動モータ（原動機の一例）３５の動力で、図示しない減速機やベベルギヤにより回転される。
【００１０】
前記カッタケース３１Ａ内には、前記カッタ軸３２と平行に切込み用ネジ３７が設けてある。該切込み用ネジ３７はハンドル３８を回転させることにより、ベベルギヤ３９Ａ，３９Ｂを介して、正逆に回転する。前記切込み用ネジ３７には把持部３６Ｆに形成した雌ネジが螺合している。該把持部３６Ｆは第２軸受３６Ｂを介してカッタ軸３２を把持している。したがって、ハンドル３８を回転させることにより、切込み用ネジ３７が回転するのに伴って、把持部３６Ｆが前進または後退してカッタ軸３２が前進または後退する。
なお、前記カッタ軸３２の先端には、切削工具４を固定するための雌ネジ３２ｆが形成されている。
【００１１】
切削工具４
つぎに、切削工具４について図４ないし図６を用いて説明する。
図４（ｂ）に示すように、前記切削工具４は、工具本体４３と、該工具本体４３とは別体のセンタードリル４９とを有している。前記工具本体４３には、略円柱状部４３ｂ、雌ネジ部４３ｃおよび雄ネジ部４３ｄが形成されている。前記雌ネジ部４３ｃには、前記センタードリル４９がねじ込まれており、これによりセンタードリル４９が工具本体４３に固定されている。前記雄ネジ部４３ｄは、切断機３の雌ネジ３２ｆ（図３）にねじ込んで固定される。
【００１２】
前記略円柱状部４３ｂには、第１および第２チップ４４Ａ，４４Ｂが雄ネジ４５を介して取り外し自在に固定されている。すなわち、各チップ４４Ａ，４４Ｂの切レ刃４２が摩耗した際に、各チップ４４Ａ，４４Ｂを取り換えることができるようになっている。なお、本実施形態の場合、工具本体４３と各チップ４４Ａ，４４Ｂでミリング状工具を構成している。
【００１３】
図４（ａ）に示すように、前記各チップ４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ、円周方向Ｒ３に離れた３箇所に固定されている。図４（ｂ）および図５に示すように、前記第１チップ４４Ａは、略円柱状部４３ｂの先端部に固定されていると共に、略円柱状部４３ｂの先端面４０および外周面４１の切レ刃４２を構成しており、既設管１を切り込む。一方、前記第２チップ４４Ｂは略円柱状部４３ｂの外周面４１の切レ刃４２を構成しており、既設管１を切削する。
【００１４】
前記各チップ４４Ａ，４４Ｂの前面には、前記雄ネジ４５をねじ込むことができるように第２切欠部４３ａが形成されている。前記第２切欠部４３ａは、工具本体４３の先端面４０から基端面４６に近付くに従い断面が概ね小さくなるように形成されている。前記第２切欠部４３ａは、後述する送り工程において生成される切粉を水と共に排出するための水の流路を構成する。
【００１５】
図４（ｂ）のセンタードリル４９は、前記先端面４０から突出し、かつ、略テーパ円錐状の先端部４９ａを有している。前記先端部４９ａは、略Ｖ字状の切レ刃４２を有しており、既設管１に小孔を切り込む。前記センタードリル４９の外周４９ｂは、前記第１チップ４４Ａの内側の端４４Ａａよりも略円柱状部４３ｂの外周側の位置となるように設定されている。
略円錐状のセンタードリル４９は、チップ４４Ａ，４４Ｂによって既設管１を切削する際に、水が第１切欠部４３ａからスムースに排水されるように水の流れを案内する。したがって、切粉の回収率が向上する。なお、「略テーパ円錐状」とは、センタードリル４９に図５の第１切欠部４９ｃ等が形成されていてもよいことを意味する。
【００１６】
本切削工具４は、管の内面にモルタルライニングを有する既設管１を切削するのに適しており、工具本体４３の先端面４０および外周面４１における切レ刃４２は、超硬合金（Hard metal）からなるチップで構成するのが好ましい。また、工具本体４３は、クロムモリブデン鋼で成形するのが好ましい。
【００１７】
つぎに、既設管１の切削に適した本切削工具４が用いられる既設管１の切断方法の各工程について説明する。
組立工程
まず、図１（ａ）の既設管１内に液体（水）が流れている状態で、密閉ケース２を既設管１に取り付ける。この取り付け後、作業者は、図示しない組立ボルトにより両分割ケース２１，２２を組み立てる。その後、作業者は密閉ケース２に作業用仕切弁７０と切断機３を組み付ける。こうして、密閉ケース２は既設管１の一部を気密状態で囲繞する。
【００１８】
切込工程
前記組立工程の後、作業者は切断機３を操作して、図４（ｂ）に示すように、センタードリル４９の先端部４９ａが既設管１の上面に近接する位置まで切削工具４を下降させる。この後、作業者が図示しない原動機を駆動させると、切削工具４がカッタ軸３２と共に回転し、既設管１を切削する切削運動を開始する。該切削運動を行っている状態で、作業者が切断機３を操作して、切削工具４を径方向Ｃに下降させていくと、図６（ａ）に示すように前記先端部４９ａの切レ刃４２が既設管１を切り込み、既設管１に小孔１５を穿設する。続いて、更に前記切削工具４に切削運動を行わせて、切削工具４を既設管１の径方向Ｃに向って切り込ませると、第１および第２チップ４４Ａ，４４Ｂの切レ刃４２の回転により、図６（ｂ）に示すように、前記小孔１５よりも大きい径の大孔１６が穿設される。こうして、図１（ａ）の二点鎖線および図２（ａ）に示すように、切削工具４の先端面４０が径方向Ｃの中心に向って既設管１の管壁１ａの一部を貫通する。これにより、切削工具４による既設管１の切込みが完了する。
【００１９】
送り工程
前記切込工程の後、前記切削運動を切削工具４が行っている状態で、作業者が密閉ケース２を図１の周方向Ｒ１に１回転させる。すなわち、切削工具４はカッタ軸３２のまわりを回転しながら密閉ケース２と共に前記周方向Ｒ１に回転する送り運動を行う。このように、作業者は切削工具４が送り運動を行っている状態で、切削工具４を既設管１の全周の範囲にわたって回転させる。このようにして、切片を生成することなく切粉を生成して、既設管１を前記周方向Ｒに全周の範囲にわたって切削し、図２（ｂ）に示すように、既設管１に前記周方向Ｒに全周の範囲にわたって切り開かれた切断溝１２Ｃを形成する。すなわち、既設管１を管軸方向Ｌに分断する。
【００２０】
工具取出工程
つぎに、以下に説明する方法で切削工具４を取り出す。
まず、作業者は、切削工具４をカッタケース３１Ａ内に収容した後、図２（ｂ）に示すように、作業用仕切弁７０を閉弁する。その後、作業者は切断機３を取り外す。この後、作業者は、周知のプラグ挿入器（図示せず）等を用いて切削工具挿入孔２８を閉塞する作業を行う。
なお、密閉ケース２に形成した雌ネジ６５には、前記閉塞作業の完了後に、いわゆる押ボルトと呼ばれる止ネジをねじ込んで密閉ケース２を既設管１に固定してもよい。
【００２１】
なお、センタードリル４９は、その切レ刃４２の外周端４９ｂが図７（ａ），（ｂ）に示すように、全てのチップ４４Ａ，４４Ｂの内側の端よりも外周側の位置となる程度に外径を大きくするのが好ましい。また、外周端４９ｂが図７（ａ），（ｂ）に示すように、チップ４４Ａ，４４Ｂの外径よりも若干小さな径になるように形成してもよい。
このように、センタードリル４９の径を大きくすることで、切込速度を大きくすることができる。
【００２２】
ところで、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、センタードリルを有していないミリングカッタ４００では、切込時に、該ミリングカッタ４００の先端面４０１が被削対象物（管壁）を管の中心に向って押すので、図９（ｂ）の二点鎖線および図９（ｃ）に示すように、切れ端１００が中心に向って剥がれるように残る。そのため、ミリングカッタ４００を既設管１の周方向に回転させて既設管１を切断すると、円環状の切れ端が残る。
これに対し、図９（ａ）に示すように、センタードリル４９による穿孔径２ＲS が、ミリング状工具４Ａによる穿孔径２ＲL に近い大きさである場合、つまり、
ＲL −１０＜ＲS ＜ＲL （単位：ｍｍ）である場合には、かかる切れ端が生じない。
【００２３】
その理由は、下記の図９（ｂ）のように、ミリングカッタ４００で切り込むと、切れ端部１００には曲げ応力が働き、切れ端部１００が切削前に曲がって逃げるので、切れ端部１００が残る。これに対し、図９（ａ）のように、センタードリル４９の直径２ＲS （半径ＲS ）が大きいと、切れ端部１００に加わるモーメントアームＡが小さくなるので、該切れ端部１００に曲げが生じない。
【００２４】
図７（ｂ）に示すセンタードリル４９は、２つの切レ刃４２と第１切欠部４９ｃを２つ有している。該２つの第１切欠部４９ｃは、工具本体４３の第２切欠部４３ａが切削工具４の先端に向って開口するように配置されている。このように配置されていることにより、切削中の排水時に、水が第２切欠部４３ａから第１切欠部４９ｃを通って流れるので、センタードリル４９が大きくても切粉の回収率が高くなる。
【００２５】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に含まれない例を示す。
図８（ｂ）に示すように、切削工具４Ａは、工具本体（ミリング状工具）４３と、該工具本体４３とは別体のセンタードリル４９とを備えている。前記工具本体４３には、ミリング状部４３ｂ、雄ネジ部４３ｃおよびセンタードリル挿通孔４３ｄが形成されている。前記センタードリル４９の軸部４９ｃは前記センタードリル挿通孔４３ｄに挿通されている。前記センタードリル４９の軸部４９ｃは、止ネジ４８によって工具本体４３に固定されている。前記工具本体４３のミリング状部４３ｂには、先端面４０および外周面４１に切レ刃４２が一体に形成されている。前記外周面４１の切レ刃４２は螺旋状に形成されている。前記雄ネジ部４３ｄは切断機３の雌ネジ３２ｆ（図３）にねじ込んで固定される。
【００２６】
図８（ａ）に示すように、前記各面４０，４１の切レ刃４２は、それぞれ、円周方向Ｒ３に離れた６箇所に設けられている。
【００２７】
図８（ｂ）のセンタードリル４９は、前記先端面４０から突出し、かつ、テーパ円錐状の先端部４９ａを有している。前記先端部４９ａは、略Ｖ字状の切レ刃４２を有しており、既設管１に小孔を切り込む。前記センタードリル４９の外周４９ｂは、前記先端面４０の切レ刃４２の内側の端４２ａよりもミリング状部４３ｂの外周側の位置となるように設定されている。
【００２８】
前記切削工具４Ａは、鋼管を切削するのに適しており、ミリング状工具４３としては高速度鋼（High speed steel）や工具鋼（Tool steel）で切レ刃４２を一体に形成するのが好ましい。
【００２９】
管の切削においては、センタードリルで切削する時間が短いので、センタードリルの切レ刃としては、管の種類にかかわらず、高速度鋼（High speed steel）や工具鋼（Tool steel）からなる切レ刃を用いるのが好ましい。
【００３０】
前記各例では、本切工具を用いて既設管を切断する工法について説明したが、本切削工具は、本切削工具を使用する工法を限定するものではない。したがって、不断水下における既設管を周方向に半周切削したり、あるいは、水の分岐を取り出すなどの種々の工法に用いることができる。
【００３１】
また、前記各例では、切削工具を既設管の周方向に回転させて切削工具に送り運動を行わせたが、切削工具を既設管の管軸方向に移動させて切削工具に送り運動を行わせてもよい。
また、前記各例では、切片を生成することなくミリング状の工具で大孔を穿設したが、本発明では、ミリング状の工具で大孔を穿設する際に、円環状の切片が生成されてもよい。つまり、工具本体を円筒状に形成し、該円筒部の先端および外周に切レ刃を設けてもよい。
【００３２】
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、切断機としては、周知の穿孔機を用いてもよい。また、密閉ケースで既設管を囲繞する前に前記密閉ケースに切断機を取り付けてもよい。
また、密閉ケースは周方向に３つないし４つに分割してもよい。
また、密閉ケースは、管軸方向に複数個に分割されていてもよく（たとえば、特開平１１−２８７３５号、同１１−３０４０７３号参照）、その場合必ずしも密閉ケース全体を回転させる必要はなく、密閉ケースの一部を回転させてもよい。
また、密閉ケースは、既設管に組み付ける前の状態において、周方向に２以上に分割された複数個の分割ケースで構成されるが、組付後に、溶接により周方向にエンドレスの一体のものとしてもよい。
さらに、本発明において既設管内を流れる流体は、水の他にオイルなど他の流体であっても本発明の範囲に含まれる。
したがって、そのような変更および修正は、本発明の範囲のものと解釈される。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、センタードリルを切削工具の先端面から突出させたので、切削開始時に切削工具がブレるおそれがなくなる。そのため、切削工具を安定した状態で既設管に切り込ませることができるから、切断機等の損傷や工具の切レ刃の摩耗が小さくなる。
また、チップを固定すれば、モルタルライニングによりチップが摩耗してもチップを交換することで、鋭い切れ味が得られる。
また、ミリング状工具の先端にセンタードリルを設けることで、切粉を排出する際の水の流れがセンタードリルの表面に沿うので、排水の流れに乱流が生じにくく、スムースな流れになるから、切粉の回収率が高まる。
【００３４】
また、切削工具の外周面の切レ刃を切削工具の円周方向に離れた３箇所以上に設ければ、切レ刃のうちの少なくとも１つが切削面に常時接触するので、更に、安定した状態で既設管に切り込ませることができる。
【００３５】
また、センタードリルによる切削孔の径をミリング状工具による切削孔の径に近い大きさとすれば、切込時の送り速度を大きくできるから、切込時間を短縮できる。しかも、管を円環状に切削した場合に、円環状の切れ端が生じるおそれもない。
【００３６】
また、ミリング状工具の第２切欠部が工具の先端に向って開口するように、センタードリルの第１切欠部を配置すれば、第１切欠部から第２切欠部にスムースに排水が流れるので、センタードリルの外径が大きくても、切粉の高いの回収率が維持できる。
【００３７】
また、上記のように、切り込みの際に切削工具のブレが防止されるので、切り込み完了時に既設管に形成される孔の形状が真円に近い形状となる。したがって、前記孔の形成後、前記切削工具を既設管の周方向や軸方向に送って既設管に溝を切削すれば、当該溝の形状が異形になることはなく一定の溝幅になり易い。したがって、当該溝に挿入される弁や蓋などの止水性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる工法の組立工程を示す横断面図、図１（ｂ）は内側から見た第２分割ケースの平面図である。
【図２】  図２（ａ）は切込工程を示す縦断面図、図２（ｂ）は工具取出工程を示す縦断面図である。
【図３】  図３は切断機を示す一部破断した側面図である。
【図４】  図４（ａ）は第１実施形態にかかる切削工具の横断面図、図４（ｂ）は同縦断面図である。
【図５】  図５は同斜視図である。
【図６】  図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、切込工程を示す横断面図である。
【図７】  図７（ａ）は第１実施形態にかかる切削工具の変形例を示す横断面図、図７(b) は切削工具の斜視図である。
である。
【図８】  図８（ａ）は本発明に含まれない切削工具の横断面図、図８（ｂ）は同一部断面した側面図である。
【図９】  切込時の切削の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１：既設管
１５：小孔
１６：大孔
４：切削工具
４Ａ：ミリング状工具
４０：先端面
４１：外周面
４２：切レ刃
４３：工具本体
４３ａ：第１切欠部
４４Ａ：第１チップ
４４Ａａ：第１チップの内側の端
４４Ｂ：第２チップ
４５：雄ネジ
４９：センタードリル
４９ａ：テーパ円錐状の先端部
４９ｂ：センタードリルの外周
Ｃ：径方向
Ｌ：軸方向
Ｒ：周方向
Ｒ３：円周方向
【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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