(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の流体管の外周面に水密性を保持して装着された筐体内に、前記流体管の外周面に取付けた案内手段及び該案内手段に移動可能に取付けたＹＡＧレーザ切断装置を収容し、前記案内手段に沿って前記ＹＡＧレーザ切断装置を移動させることにより、前記流体管を所要長さに亘って切断又は穿孔することを特徴とする既設流体管の開口方法。
【請求項２】
案内手段を、切断線の形状とほぼ同形の案内レールとし、この案内レールにＹＡＧレーザ切断装置を連係して移動させることを特徴とする請求項１に記載の既設流体管の開口方法。
【請求項３】
案内手段を、流体管における切断除去部側に取付けることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の既設流体管の開口方法。
【請求項４】
ＹＡＧレーザ切断装置が移動手段を備えており、この移動手段を外部より遠隔作動させることにより、ＹＡＧレーザ切断装置全体を案内手段に沿って自走させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の既設流体管の開口方法。
【請求項５】
移動手段が、駆動モータと、流体管の外周面に接触しながら回転する駆動車輪とを備えている請求項４に記載の既設流体管の開口方法。
【請求項６】
ＹＡＧレーザ切断装置における加工ヘッドが、アシストガスの噴射ノズルを備え、この噴射ノズルより酸素を噴出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の既設流体管の開口方法。
【請求項７】
筐体外部に酸素を排出し水の流出を阻止するガス抜き弁が、前記筐体に直接またはダクトを介して設けられている請求項６に記載の既設流体管の開口方法。
【請求項８】
案内手段に複数のＹＡＧレーザ切断装置を連係し、これらを案内手段に沿って所定の領域だけ移動させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の既設流体管の開口方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水道本管等の既設流体管を、不断水状態で切断したり穿孔したりする開口方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道本管に分岐管等を接続する際は、通常、水道本管内の水の流れを遮断することなく、管の分岐部を切断又は穿孔して配管する不断水工法が用いられる。
【０００３】
この工法は、水道本管の分岐部の周囲に、開閉可能な仕切弁を有する筐体又は割丁字管等を水密性を保持して装着し、筐体又は割丁字管内において管を切断したり穿孔したのち、分岐管を接続するものである。
【０００４】
従来、上記水道本管の切断や穿孔作業には、チェーンソーやバイト又は円筒形のカッター等が用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のチェーンソー等による管の開口方法では、いずれも機械的な切断であるため、切粉が大量に発生し、この切粉の一部が水道管内に侵入するという問題がある。
【０００６】
また、水道本管が大口径のダクタイル鋳鉄製である場合、切断や穿孔に要する時間が極めて長く、作業能率が低い。例えば、外径が１６５０ｍｍのダクタイル鋳鉄管を円筒形のカッター等により切断すると、正味切断時間は約８時間に及ぶこともある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、切粉の発生を抑えつつ、管の切断や穿孔作業を短時間で行い、作業能率を大幅に向上しうるようにした既設流体管の開口方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の既設流体管の開口方法は、既設の流体管の外周面に水密性を保持して装着された筐体内に、前記流体管の外周面に取付けた案内手段及び該案内手段に移動可能に取付けたＹＡＧレーザ切断装置を収容し、前記案内手段に沿って前記ＹＡＧレーザ切断装置を移動させることにより、前記流体管を所要長さに亘って切断又は穿孔することを特徴賭している。
【００１０】
上記開口方法において、案内手段を、切断線の形状とほぼ同形の案内レールとし、この案内レールにＹＡＧレーザ切断装置を連係して移動させるのが好ましい。
【００１１】
上記開口方法において、案内手段を、流体管における切断除去部側に取付けるのが好ましい。
【００１２】
上記開口方法において、ＹＡＧレーザ切断装置が移動手段を備えており、この移動手段を外部より遠隔作動させることにより、ＹＡＧレーザ切断装置全体を案内手段に沿って自走させるのが好ましい。
【００１３】
上記移動手段が、駆動モータと、流体管の外周面に接触しながら回転する駆動車輪とを備えているのが好ましい。
【００１４】
上記開口方法において、ＹＡＧレーザ切断装置における加工ヘッドが、アシストガスの噴射ノズルを備え、この噴射ノズルより酸素を噴出させるのが好ましい。
【００１５】
上記開口方法において、筐体外部に酸素を排出し水の流出を阻止するガス抜き弁が、前記筐体に直接またはダクトを介して設けられているのが好ましい。
【００１６】
上記開口方法において、案内手段に複数のＹＡＧレーザ切断装置を連係し、これらを案内手段に沿って所定の領域だけ移動させるのが好ましい。
【００１７】
本発明によると、ＹＡＧレーザ切断装置より照射されるレーザ光による高密度エネルギーにより、流体管を高速で切断又は穿孔することができ、切断に要する時間は大幅に短縮される。また、切断幅が小さく、かつ溶融切断であるため、従来の機械的切断に比して切粉の発生は極めて少ない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明の第１実施例を示すもので、この実施例は、ダクタイル鋳鉄製の水道本管１を所要長さに亘って輪切り状に切断する例を示している。
【００２０】
図１において、水道本管１における分岐部の外周面には、水道本管１の周囲を余裕をもって、かつ水密性を保持して囲む上下２分割構造の有底円筒形の下部ケース２ａと、その上面に水密性を保持して固着された仕切弁ケース２ｂと、その上面に固着されたキャップ状の蓋ケース２ｃとからなる筐体２が装着されている。
【００２１】
仕切弁ケース２ｂの側壁に連設された弁収容部３内には、仕切弁ケース２ｂ内に進入して、その上方への水道水の流出を阻止する仕切弁４が、操作ロッド５により外部より操作可能として収容されている。
【００２２】
水道本管１における下部ケース２ａ内に位置する外周面には、円周方向において複数に分割可能な２個の工字形断面をなす案内レール６、６が、適宜の固定手段により、互いに逆八字形をなすように離間して予め取付けられている。なお、両案内レール６を、上方が拡幅する逆八字形に取付けるのは、後記するＹＡＧレーザ切断装置１０を案内レールに沿って移動させて水道本管１を切断した際に、両切断線Ｘも逆八字形となるようにして、切断片１ａの上方への抜き出しを容易とするためであるが、切口が平滑で上方への抜き出しに支障がない場合には、両案内レール６を平行に取付けてもよい。
【００２３】
下部ケース２ａ内における水道本管１の中央部上面には、切断片１ａを引き上げるためのブラケット７が固着され、このブラケット７には、ワイヤ８を介して、蓋ケース２ｃの上面中央を貫通して垂下する昇降杆９の下端に接続されている。
【００２４】
上記各案内レール６には、ＹＡＧ（ イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ切断装置１０が取付けられている。
【００２５】
このＹＡＧレーザ切断装置１０は、案内レール６の上部レール６ａに円周方向に摺動可能に嵌合した移動駒１１の上面に固着された駆動モータ１２と、この回転軸に、外周面の一部が水道本管１の外周面と接触しうるようにして固着された駆動車輪１３と、移動駒１１の外方の側面に設けたブラケット１４により保持された加工ヘッド１５とを備えている。
【００２６】
駆動モータ１２は、ギヤードモータ又はサーボモータ等よりなり、外部に設置された給電制御装置よりの制御電流を電線１６をもって供給することにより、その回転速度を任意に調節することができる。
【００２７】
加工ヘッド１５は、図３に示すように、内部に、光ファイバケーブルにより送られてきたレーザ光１７を集束する集光レンズ１８と、集光されたレーザ光１７を囲むようにして、それと同軸をなす細径のノズル１９より高圧で噴射されるアシストガス供給路２０とを備えている。
【００２８】
本実施例では、上記アシストガスに酸素を用いている。なお、光ファイバケーブルとアシストガス供給管（いずれも図示略）は、可撓性の中空ケーブル２１内を挿通して、移動用トラック等に積載されたＹＡＧレーザ発振器及び酸素ボンベ（いずれも図示略）に接続されている。また、筐体の２の適所には、ガス抜き弁２３がもうけられている。
【００２９】
次に、水道本管１の所定箇所を不断水状態で切断する要領について説明する。
【００３０】
まず、前述したように、水道本管１における切断しようとする部分の外周面に、２個の案内レール６を、その上部レール６ａに予めＹＡＧレーザ切断装置１０の移動駒１１を嵌合させてから、下部レール６ｂを逆八字形をなすように固着する。
【００３１】
ついで、筐体２を、両案内レール６を囲むようにして、下部ケース２ａ，仕切弁ケース２ａの順に水道本管１の外周面に密閉状に取付けたのち、昇降杆９の下端にワイヤ８を介して連結されたブラケット７を水道本管１の上面に固着して、蓋ケース２ｃを仕切弁ケース２ｂに固定する。
【００３２】
この状態で、外部の給電制御装置より各駆動モータ１２に通電し、駆動車輪を緩速で回転させることにより、２つのＹＡＧレーザ切断装置１０を案内レール６に沿って一定速で回走させる。これと同時に、ＹＡＧレーザ発振器と酸素ボンベより、加工ヘッド１５にレーザ光１７を伝送するとともに、アシストガスとしての酸素を圧送する。
【００３３】
すると、図３に示すように、集光レンズ１８により集光されたレーザ光１７の高密度エネルギーにより、水道本管１の外周面が極めて狭い範囲（例えば１〜１．５ｍｍの幅）で局部的に加熱溶融され、線状の切断面が得られる。また、アシストガスに酸素を用いているため、レーザ光による熱エネルギーの外に酸化反応熱も利用でき、効率の良い切断が可能となる。
【００３４】
このようにして、両ＹＡＧレーザ切断装置１０を１周させるか、又は管が厚肉の場合、１回転ずつ複数往復回転させると、水道本管１の全周を切断することができる。なお、各ＹＡＧレーザ切断装置１０は、互いに同期させても、あるいは別々に作動させてもよい。
【００３５】
上記切断時に発生する溶融物は、高圧で噴射されるアシストガスにより排除されるので、管内に流入する溶融物は極く僅かである。
【００３６】
一方、切断の過程で、水道本管１内の水道水が筐体２内に流出し、その中に充満するが、アシストガスを細径のノズル１９より噴射することにより、レーザ照射周辺部の水を部分的に排除することができ、従って切断性能が低下する恐れはない。さらにガス抜き弁２３からは内部の圧入酸素が適宜排出され、水の流出は防止されている。すなわち筐体内はレーザ光で高温となり、さらにガス（酸素または燃焼ガス）が高温高圧化するため、これを効果的に逃がす役目が、このガス抜き弁２３である。なお、ガス抜き弁２３は、ダクトで導かれたガスを遠方で逃がすように構成されていてもよい。
【００３７】
水道本管１の２箇所の切断が終了すると、図示しない回転駆動手段により昇降杆９を上昇させ、図１に示すように、切断片１ａと共に案内レール６とＹＡＧレーザ切断装置１０を想像線の位置まで引き上げ、仕切弁４を筐体２内に押し入れて、水道水の蓋ケース２ｃ内への流動を阻止する。
【００３８】
その後、蓋ケース２ごとＹＡＧレーザ切断装置１０を撤去し、水道本管１の切断部に弁体や分岐管等を取付ける。
【００３９】
以上説明したように、上記第１実施例の切断方法においては、ＹＡＧレーザ光による高密度エネルギーにより水道本管１を切断しているので、従来の円筒形カッター等による機械的な切断方法に比して、切断に要する時間は極めて短くて済み、しかも切断幅が小さく、かつ溶融切断であるため、切粉の発生を最小限に抑えることができる。
【００４０】
また、アシストガスに酸素を用いることにより、酸化反応熱も利用でき、切断効率がより向上する。
【００４１】
さらに、上記実施例のように、両案内レール６を切断線Ｘよりも内方に取付け、案内レール６に加工ヘッド１５を外側に向けて連係すると、切断終了後に、切断片１ａと共に案内レール６とレーザ切断装置１０とを外部に取出すことができ、その後の分岐管等の挿入作業に支障を来たすことがない。
【００４２】
図４は、本発明の第２実施例を示すもので、この実施例では、上述と同様の各案内レール６に、２個ずつのＹＡＧレーザ切断装置１０を取付け、これらをほぼ半周もしくはそれよりも若干多目に回転させて、水道本管１を切断するようにしたものである。
【００４３】
このようにすると、上記１個の切断装置１０を用いたときに比べて、切断に要する時間は半減し、作業能率がより向上する。
【００４４】
また、各切断装置１０をほぼ半周移動させればよいので、電線１６や中空ケーブル２１が過度に折り曲げられたり、水道本管１にからみ付いたりするのが防止される。
【００４５】
なお、切断装置１０の数は、管径に応じて２個以上とすることもある。
【００４６】
図５は、本発明の第３実施例を示す。
【００４７】
この実施例は、上記実施例のように水道本管１を完全に切断するのではなく、管壁に円形の分岐孔を穿孔する際の要領を示している。
【００４８】
すなわち、案内レール２２の形状を、穿孔しようとする分岐孔とほぼ同形状に形成して、その下部レール２２ｂを水道本管１の上部外周面（側面とすることもある）に密着させて予め固定し、上部レール２２ａに、上述と同様のＹＡＧレーザ切断装置１０を、その加工ヘッド１５が案内レール２２の外側となるように摺動可能に取付ける。
【００４９】
その後、案内レール２２を囲むようにして、分岐用の割丁字管等（図示略）を装着し、案内レール２２の内側の水道本管１の外周面に接触させた駆動車輪１３を回転させることにより、案内レール２２に沿って切断装置１０を１周又は複数回移動させると、案内レール２２の外側が切断線Ｘに沿って円形に穿孔される。
【００５０】
穿孔後の切断片は、それに予め固着しておいた、図１に示すような昇降杆等（図示略）により、案内レール２２及び切断装置１０と共に外部に取出すことができる。
【００５１】
この実施例のように、案内レール２２の形状を穿孔しようとする分岐孔に合わせた適宜の形状とすれば、円形以外の分岐孔をも容易に穿設することができる。
【００５２】
なお、この第３実施例においても、ＹＡＧ切断装置１０を複数設けてもよい。
【００５３】
本発明は、上述のように、不断水状態で水道本管１を切断したり穿孔する以外に、流体の流通していない既設の流体管の切断や穿孔等にも適用しうることは勿論である。この際には、実施例のような筐体２を装着する必要はなく、単に案内レール６、２２とＹＡＧレーザ切断措置１０とを水道本管１等の流体管に装着するのみでよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００５５】
（ａ）ＹＡＧレーザ切断装置より照射されるレーザ光による高密度エネルギーにより、流体管を高速で切断又は穿孔しうるので、従来の機械的切断に比べて、切断等に要する時間は大幅に短縮され、作業能率が向上する。また、切粉の発生が最小限に抑えられるので、流体管に侵入する量も少ない。
【００５６】
更に、流体管内に流体を流通させた状態で流体管を切断又は穿孔することができる。
【００５７】
（ｂ）請求項２の発明によると、ＹＡＧレーザ切断装置を安定的に移動させて、正確な切断又は穿孔を行うことができる。
【００５８】
（ｃ）請求項３の発明によると、切断又は穿孔作業後において、切断除去部と共に案内手段及びＹＡＧレーザ切断装置を外部に撤去することができる。
【００５９】
（ｄ）請求項４及び５の発明によると、ＹＡＧレーザ切断装置の移動を自動的に行いうるので、開口作業が容易でかつ精度も向上する。
【００６０】
（ｅ）請求項６の発明によると、酸素ガスによって流体管の被切断部分の水を吹き飛ばすとともにレーザ光をこの被切断部分に照射するため切断効率が向上する。さらに酸素による酸化反応熱により、より切断効率がより向上する。
【００６１】
（ｆ）請求項７の発明によると、ＹＡＧレーザ切断装置からのガスが筐体内にとじ込められることなく、十分な圧の酸素供給が可能となるばかりか、筐体の圧力爆発の危険を回避できる。
【００６２】
（ｇ）請求項８の発明によると、切断に要する時間がより短縮されるとともに、ＹＡＧレーザ切断装置に接続した光ファイバケーブル等が流体管等にからみ付くのを防止しうる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における切断要領を示す中央縦断概略側図面である。
【図２】同じく、案内レールとＹＡＧレーザ切断装置の拡大斜視図である。
【図３】同じく、加工ヘッドの詳細を示す一部切欠拡大側面図である。
【図４】本発明の第２実施例における切断要領を示す要部の拡大正面図である。
【図５】本発明の第３実施例における穿孔要領を示す要部の斜視図である。
【符号の説明】
１              水道本管（既設流体管）
１ａ            切断片
２              筐体
２ａ            下部ケース
２ｂ            仕切弁ケース
２ｃ            蓋ケース
３              弁収容部
４              仕切弁
５              操作ロッド
６              案内レール
６ａ            上部レール
６ｂ            下部レール
７              ブラケット
８              ワイヤ
９              昇降杆
１０            ＹＡＧレーザ切断装置
１１            移動駒
１２            駆動モータ
１３            駆動車輪
１４            ブラケット
１５            加工ヘッド
１６            電線
１７            レーザ光
１８            集光レンズ
１９            ノズル
２０            アシストガス供給路
２１            中空ケーブル
２２            案内レール
２２ａ          上部レール
２２ｂ          下部レール
２３            ガス抜き弁
Ｘ              切断線
【図１】
0003933775.tif 000002
【図２】
0003933775.tif 000003
【図３】
0003933775.tif 000004
【図４】
0003933775.tif 000005
【図５】
0003933775.tif 000006