首振式回転装置
【課題】 例えば人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対する垂線周りの回転動作によって穿孔作業などの各種の加工作業を行うことができる首振式回転装置を提供する。
【解決手段】 フレキシブルシャフト６に固定され、前端部に凹状球面２１を有する基部本体２と、この基部本体２の凹状球面２１に沿って摺動可能な凸状球面３１を後端部に有する首振本体３と、フレキシブルシャフト６の先端部にユニバーサルジョイント８を介して接続され、首振本体３の前端部に保持される回転作業体４と、首振本体３の外周に設けられ、回転作業体４の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバー５とを有し、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心と、ユニバーサルジョイント８の回動中心とが一致されている。
【解決手段】 フレキシブルシャフト６に固定され、前端部に凹状球面２１を有する基部本体２と、この基部本体２の凹状球面２１に沿って摺動可能な凸状球面３１を後端部に有する首振本体３と、フレキシブルシャフト６の先端部にユニバーサルジョイント８を介して接続され、首振本体３の前端部に保持される回転作業体４と、首振本体３の外周に設けられ、回転作業体４の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバー５とを有し、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心と、ユニバーサルジョイント８の回動中心とが一致されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対して所定の加工作業を行う首振式回転装置に関し、特に、下水道管を補修した際に、更正材によって塞がれた本管と枝管との合流口に、枝管側から穿孔するのに好適な首振式回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、老朽化した下水管等の管路施設を補修する場合、本管を地中から掘り出していたが、地上での交通規制が必要となる上、品質の確保が難しく、コストが高いという問題があった。このため、本管を地中から掘り出すことなく、熱硬化性樹脂等の更正材を本管の内周面に圧着し、補修する更正技術が実用化されている。しかし、この更正技術によって補修した場合、各家庭などから本管に連結されている枝管との合流口が更正材によって塞がれてしまうため、この塞がれた合流口を穿孔する作業が必要になる。この枝管合流口を穿孔する場合、主に本管内に作業員が入って本管側から前記枝管合流口を穿孔しているが、作業効率が悪く、危険も伴うため効果的な穿孔作業とはいえない。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、本願発明者らは、特許第３５６８９４７号において、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔するための枝管合流口の穿孔装置を提案している。この穿孔装置は、狭い枝管内を移動手段により合流口まで移動し、回転切削手段を半径方向へ拡開させて回転させるとともに、合流口を塞いでいる更正材に反力対抗手段を連結させ、前記回転切削手段による切削の際に受ける前記枝管の軸線方向の反力および軸線回りの反力に対抗させることにより、前記合流口の内周面に沿って更正材を切削するようになっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５６８９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した更正材は、その種類によって完全に硬化するまでに相当の時間を要する上、補修作業時の外気温や施工距離によっては、硬化に伴って大きく伸縮する。このため、更正材を施工した後、直ちに合流口と略同径の本穴を穿孔してしまうと、更正材の硬化による伸縮によって、本穴が合流口からズレてしまうという問題がある。そして、この位置ズレの度合いによっては、更正作業を再びやり直さなければならないケースもある。
【０００６】
このような問題に対しては、合流口よりも小径の仮穴を穿孔しておき、更正材の硬化が完了した後、別途、本穴を穿孔する工法が有効である。そこで、本願発明者らは鋭意研究し、仮穴を穿孔するための穿孔具として、図１２に示すように、ホールソーをスライドカバーに対してスライド可能に構成し、フレキシブルシャフトによって回転駆動力および押し込み力を伝達する穿孔具を発明した。
【０００７】
しかしながら、枝管は直線状のものばかりではなく、地中の埋設物を避けて敷設されるため、前記枝管が合流口の直前で急角度に曲げられている現場が存在する。この場合、図１２に示すように、ホールソーの回転軸が、更正材に対して斜めに当接するため、略垂直に当接する場合と比較して穿孔時間が長くなるという問題がある。しかも切削刃の一部分の刃によって更正材を切削してしまうため負荷バランスが悪く、刃欠けの原因にもなる。また、合流口の中心から離れた周縁部に穿孔してしまうため、結局、仮穴であっても更正材の伸縮により穿孔位置がズレてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、例えば人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対する垂線周りの回転動作によって穿孔作業などの各種の加工作業を行うことができる首振式回転装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る首振式回転装置は、フレキシブルシャフトに固定され、前端部に凹状球面を有する基部本体と、この基部本体の凹状球面に沿って摺動可能な凸状球面を後端部に有する首振本体と、前記フレキシブルシャフトの先端部にユニバーサルジョイントを介して接続され、前記首振本体の前端部に保持される回転作業体と、前記首振本体の外周に設けられ、前記回転作業体の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバーとを有し、前記凹状球面および前記凸状球面の曲率中心と、前記ユニバーサルジョイントの回動中心とが一致されている。
【００１０】
また、本発明において、前記首振本体の略中心部には、軸線方向後方にかけて拡径され、前記首振本体の首振角度を規定する規定部を備えた首振角度規定孔が形成されており、前記基部本体は、前記首振角度と略同一角度で軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面を備えるとともに、このテーパ面で前記スライドカバーを摺動させるテーパ状胴部を有していてもよい。
【００１１】
さらに、本発明において、前記基部本体の前記テーパ状胴部の後方には、外周面が球面状に形成され、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止する脱出用球面部が設けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記フレキシブルシャフトには、前記脱出用球面部の後方に、別途、略球面状または略円錐台形状に形成された複数の脱出用補助具が設けられており、各脱出用補助具は、前方に隣り合う前記脱出用球面部または前方に隣り合う他の脱出用補助具よりも小径に形成されていてもよい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記首振式回転装置は、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔する穿孔装置であって、前記回転作業体は、前記更正材に穿孔可能な切削刃を備えた切削用回転作業体として構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対する垂線周りの回転動作によって穿孔作業などの各種の加工作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る首振式回転装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の首振式回転装置を示す正面図である。
【図３】図２における３Ａ−３Ａ線断面図である。
【図４】図２における４Ａ−４Ａ線断面図である。
【図５】本実施形態の首振式回転装置を穿孔装置に適用した場合の使用状態図である。
【図６】本実施形態におけるユニバーサルジョイントを示す斜視図である。
【図７】本実施形態において、切削用回転作業体が突出した状態を示す斜視図である。
【図８】切削用回転作業体が突出した状態における図２の４Ａ−４Ａ線断面図である。
【図９Ａ】本実施形態において、首振式回転装置が更正材に当接した状態を示す図である。
【図９Ｂ】本実施形態において、首振式回転装置が首振動作を行った後の状態を示す一部断面図である。
【図９Ｃ】本実施形態において、首振式回転装置が更正材に仮穴を穿孔した状態を示す一部断面図である。
【図１０】脱出用補助具を適用した実施形態を示す図である。
【図１１】脱出用補助具を適用した首振式回転装置を脱出させる際の様子を示す図である。
【図１２】穿孔具が更正材に対して斜めに当接した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る首振式回転装置１の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の首振式回転装置１を示す斜視図であり、図２はその正面図である。また、図３および図４は、図２における３Ａ−３Ａ線および４Ａ−４Ａ線断面図である。
【００１７】
本実施形態の首振式回転装置１は、図５に示すように、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに枝管Ｅ側から穿孔するための穿孔装置１に適用したものであり、図１から図４に示すように、主として、フレキシブルシャフト６に固定される基部本体２と、この基部本体２の前方に設けられる首振本体３と、この首振本体３の前端部に保持される切削用回転作業体４と、この切削用回転作業体４の外周を被覆するスライドカバー５とを有している。以下、これらの各構成部について説明する。
【００１８】
基部本体２は、首振式回転装置１の基部となる部分である。本実施形態において、基部本体２は、高強度の合成樹脂等から形成されており、図３および図４に示すように、前端部に形成された凹状球面２１と、この凹状球面２１から後方に向けて縮径されたテーパ状胴部２２と、このテーパ状胴部２２の後方に設けられた脱出用球面部２３とを有している。また、基部本体２には、図３および図４に示すように、軸線に沿ってフレキシブルシャフト６を挿通させる挿通孔２４が形成されており、この挿通孔２４に挿通させたフレキシブルシャフト６をボルトや抜け止め具２５によって固定している。
【００１９】
なお、本発明において、フレキシブルシャフト６とは、可撓自在に構成されており、回転力を任意の方向に伝達できるあらゆる回転軸を含む概念である。本実施形態では、動力伝達軸としてのインナーシャフト（図示せず）と、このインナーシャフトを被覆するアウターチューブとから構成され、所定の駆動装置Ｄに接続されている。また、フレキシブルシャフト６は、首振式回転装置１に回転駆動力を伝達する役割の他、首振式回転装置１を管路内に出し入れする役割を果たすものである。よって、首振式回転装置１を所望の作業位置まで押し込める長さを有している。
【００２０】
また、抜け止め具２５は、図３および図４に示すように、フレキシブルシャフト６の拡径部６１に係止するように構成されている。これにより、抜け止め具２５は、フレキシブルシャフト６を引っ張って首振式回転装置１を管路内から脱出させる際に、基部本体２から抜けてしまうのを防止するようになっている。
【００２１】
一方、首振本体３は、基部本体２に対して首振動作を行わせるためのものである。本実施形態において、首振本体３は、アルミニウム等の素材から形成されており、図３および図４に示すように、凹状球面２１に沿って摺動する凸状球面３１と、首振本体３の首振り角度を規定する首振角度規定孔３２と、切削用回転作業体４の後端面に接触して転動するカムフォロア３３と、後述する圧縮バネ５３の端部を収容する収容凹部３４とを有している。また、首振本体３は、首振角度規定孔３２にフレキシブルシャフト６を挿通させた状態で、基部本体２の凹状球面２１と切削用回転作業体４の後端面との間に狭持されている。
【００２２】
以上の構成において、凹状球面２１および凸状球面３１は、基部本体２に対する首振本体３の首振動作を制御し、フレキシブルシャフト６からの押し込み力を切削用回転作業体４へ伝達する役割を果たすものである。具体的には、凹状球面２１は、基部本体２の前端部が凹状の球面となるように形成されている。一方、凸状球面３１は、首振本体３の後端面が、凸状の球面となるように形成されている。そして、凹状球面２１および凸状球面３１は、互いの球面に沿って摺接するように曲率半径を同じくし、かつ、曲率中心も略同一位置となるように構成されている。これにより、首振本体３はユニバーサルジョイント８を中心として、いずれの方向にも首振り動作を行うことが可能とされている。
【００２３】
なお、本実施形態において、基部本体２と首振本体３との間には、図３および図４に示すように、異物侵入防止プレート７が狭持されている。この異物侵入防止プレート７は、合成樹脂等の素材によって、首振角度規定孔３２の後方側の開口を被覆するように形成されている。このため、首振本体３が最大の首振角度位置にまで移動したときでも、首振角度規定孔３２内に外部から異物が侵入してしまうのを防止するようになっている。
【００２４】
また、首振角度規定孔３２は、首振本体３の首振り方向を自由に定めつつその首振角度の範囲を規定するためのものである。本実施形態において、首振角度規定孔３２は、図３および図４に示すように、首振本体３の略中心部に設けられ、軸線方向後方にかけて徐々に拡径されたテーパ面状の規定部３２ａを有している。首振本体３が最大の首振角度まで傾斜したときに、前記テーパ面状の規定部３２ａがフレキシブルシャフト６に当接することで、それ以上傾斜しないように最大の首振り位置を制限している。なお、この規定部３２ａは、本実施形態のように、テーパ面状のものに限定されるものではなく、フレキシブルシャフト６に当接して首振本体３の首振角度を規定しうるものであればフランジ状や湾曲面状であってもよい。
【００２５】
一方、基部本体２のテーパ状胴部２２は、首振本体３が首振角度の規定範囲内においていかなる首振角度に傾斜しても、スライドカバー５に沿って切削用回転作業体４および首振本体３をスライドさせて出入可能にするためのものである。本実施形態において、テーパ状胴部２２は、図３および図４に示すように、軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面２２ａを有している。このテーパ面２２ａは、首振角度規定孔３２の規定部３２ａによって規定される首振角度と略同一角度に形成されており、スライドカバー５を摺動させるようになっている。本実施形態では、規定部３２ａがテーパ面状に形成されているので、この規定部３２ａのテーパ角度と前記テーパ状胴部２２のテーパ角度とは同一に構成されている。
【００２６】
基部本体２の脱出用球面部２３は、枝管Ｅ等に進入させた首振式回転装置１を手繰り寄せる際に、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止し、脱出し易くするためのものである。本実施形態において、脱出用球面部２３は、図１、図３および図４に示すように、外周面が球面状に形成されている。なお、脱出用球面部２３の形状は、引っ掛かりを防ぐ球面を備えるものであれば、本実施形態の形状に限定されるものではない。
【００２７】
首振本体３のカムフォロア３３は、首振本体３の前面に保持した切削用回転作業体４を円滑に回転させるためのものである。本実施形態において、カムフォロア３３は、図３に示すように、切削用回転作業体４の後端面に接触して転動するように、首振本体３の前面において周方向に等角度間隔で３個設けられている。なお、カムフォロア３３の配置や数はこれらに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００２８】
つぎに、切削用回転作業体４は、更正材Ｌを切削して穿孔するためのものである。なお、本実施形態では、首振式回転装置１を穿孔装置１に適用しているため、ホールソー等の切削用回転作業体４を回転作業体４としているが、各種の用途に応じた回転作業体４を採用することができる。本実施形態において、切削用回転作業体４は、図１に示すように、略円筒状に形成されており、その前方周縁部に沿って更正材Ｌに穿孔可能な切削刃４１が備えられている。一方、後方周縁部には、図３および図４に示すように、カムフォロア３３に当接する円盤部４２が設けられ、この円盤部４２の略中心部から前方へ向けて略円錐台形筒状の接続部４３が突出形成されている。
【００２９】
この接続部４３は、フレキシブルシャフト６の先端部にユニバーサルジョイント８を介して切削用回転作業体４を接続するためのものである。具体的には、接続部４３は、図３および図４に示すように、首振角度規定孔３２の規定部３２ａのテーパ角度に合わせて前方に向けて縮径された略円錐台形の筒状に形成されている。そして、この接続部４３の先端側には、フレキシブルシャフト６の先端に一端部が接続されたユニバーサルジョイント８の他端部が固定されている。
【００３０】
本実施形態において、ユニバーサルジョイント８は、図６に示すように、フレキシブルシャフト６に固定される駆動側の第１部材８１と、接続部４３に固定される従動側の第２部材８２と、これら第１部材８１および第２部材８２を互いに直交する回転軸周りに回動可能に接続するコマ部材８３とを有している。そして、これら各回転軸の交点に相当するユニバーサルジョイント８の回動中心が、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心と一致されている。これにより、凹状球面２１と凸状球面３１との摺動動作と、ユニバーサルジョイント８の回動動作とが同期され、首振式回転装置１の首振動作が実現されている。
【００３１】
また、本実施形態では、図１に示すように、接続部４３の先端にセンタドリル４４が固定されている。このセンタドリル４４は、切削用回転作業体４による切削時の回転中心を位置決めする役割と、切削によってくり抜いた切削くずを回収する役割を果たすものである。なお、本実施形態では、枝管Ｅの内壁面が損傷するのを防止する観点から、センタドリル４４の先端位置が切削用回転作業体４から突出しないように取り付けられているが、この構成に限られるものではなく、位置決め機能を優先する場合、センタドリル４４の先端を突出させてもよい。
【００３２】
スライドカバー５は、切削用回転作業体４の外周をカバーするためのものである。本実施形態において、スライドカバー５は、図１、図３および図４に示すように、合成樹脂等の素材によって略円筒状に形成されている。また、スライドカバー５の外周面は略球面状に形成され、前方周縁部には首振本体３を係止する係止部５１が設けられている。なお、本実施形態では、図１に示すように、首振本体３の外周面に抜け止めピン３５が設けられており、この抜け止めピン３５を軸線方向に沿って摺動させる摺動溝５２がスライドカバー５に形成されている。
【００３３】
一方、首振本体３の前面には、図４に示すように、圧縮バネ５３の端部を収容可能な収容凹部３４が複数形成されており、これら収容凹部３４と係止部５１との間に圧縮バネ５３が保持されている。これにより、スライドカバー５が常に前方へ付勢され、切削用回転作業体４を保護するようになっている。また、後述するように、スライドカバー５を押さえながらフレキシブルシャフト６を押し込むと、図７および図８に示すように、圧縮バネ５３が圧縮し、切削用回転作業体４がスライドカバー５から前方へスライドして突出するようになっている。
【００３４】
なお、本実施形態では、周方向に等角度間隔で４つの圧縮バネ５３を配置しているが、この構成に限定されるものではなく、切削用回転作業体４の切削性能とフレキシブルシャフト６からの押し込み力との関係に応じて適宜増減してもよい。例えば、切削性能が低い場合や、強い押し込み力を伝達できない場合、圧縮バネ５３の数を減らせばよい。また、圧縮バネ５３の弾性力の大きさを適宜調節してもよい。
【００３５】
つぎに、前述した穿孔装置１として構成された首振式回転装置１の作用について、図９を参照しつつ説明する。本実施形態では、図５に示すように、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに枝管Ｅ側から仮穴Ｋを穿孔する場合の作用について説明する。
【００３６】
まず、作業者は、図５に示すように、地上側の汚水桝等を介して枝管Ｅに首振式回転装置１を進入させた後、フレキシブルシャフト６を順次、前へ送り出す。これにより、首振式回転装置１は、フレキシブルシャフト６によって押されながら枝管Ｅ内を前進する。このとき、略球面状のスライドカバー５が切削用回転作業体４を被覆しているため、この切削用回転作業体４を保護するとともに、枝管Ｅとの摩擦抵抗を小さくしてスムーズに移動させられる。
【００３７】
そして、首振式回転装置１が合流口Ｇまで到達すると、スライドカバー５の前面が合流口Ｇを塞いでいる更正材Ｌに当接する。このとき、枝管Ｅが合流口Ｇの直前で急角度に曲折している場合、図９Ａに示すように、切削用回転作業体４の回転軸が更正材Ｌに対して傾斜した状態で当接する。したがって、この状態で切削しようとすると、穿孔位置が中心から大きくズレてしまい適切に穿孔作業ができず、穿孔時間も長くかかってしまうし、切削刃の当たりが悪く、破損の原因にもなってしまう。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、フレキシブルシャフト６をさらに押し込むことにより、スライドカバー５に被覆された切削用回転作業体４および首振本体３が、基部本体２に対して首振動作を行う。このとき、本実施形態では、凹状球面２１と凸状球面３１とが摺動可能に接触しているため、フレキシブルシャフト６からの押し込み力を首振本体３へ伝達しながら、首振動作を行わせる。また、ユニバーサルジョイント８の回動中心と、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心とが一致しているため、ユニバーサルジョイント８の回動動作と、凹状球面２１および凸状球面３１の摺動動作とを同期させられる。
【００３９】
これにより、図９Ｂに示すように、切削用回転作業体４の回転軸が、更正材Ｌに対して略直交状態に配置され、切削刃４１の全周が更正材Ｌに当接する。また、切削用回転作業体４の回転軸が、合流口Ｇの中心ないしその近傍に配置される。
【００４０】
また、本実施形態では、図９Ｂに示すように、首振角度規定孔３２の規定部３２ａが、フレキシブルシャフト６と当接し首振角度を規定する。このため、ユニバーサルジョイント８の回動可能範囲を超えてしまうのを防止する。また、本実施形態では、異物侵入防止プレート７が、首振角度規定孔３２の後方側の開口を被覆している。このため、首振本体３が最大の首振角度の位置まで傾斜されたときでも、首振角度規定孔３２に異物が侵入するのを防止する。
【００４１】
つづいて、首振式回転装置１に首振動作をさせた後、作業者は、地上側の駆動装置Ｄを操作しフレキシブルシャフト６を駆動する。このとき、フレキシブルシャフト６は、枝管Ｅの管路によって複雑に曲折されていても、駆動装置Ｄからの回転駆動力をユニバーサルジョイント８の第１部材８１へ伝達する。そして、ユニバーサルジョイント８は、いかなる首振角度であっても第１部材８１から第２部材８２へ回転駆動力を伝達し、切削用回転作業体４およびセンタドリル４４を回転させる。このとき、切削用回転作業体４は、首振本体３の前面に設けたカムフォロア３３によって円滑に回転する。
【００４２】
切削用回転作業体４およびセンタドリル４４の回転を開始させた後、さらにフレキシブルシャフト６を押し込む。これにより、図９Ｃに示すように、フレキシブルシャフト６に固定された基部本体２が、圧縮バネ５３を圧縮しながら首振本体３および切削用回転作業体４をスライドカバー５に沿って前方に押し出す。このとき、テーパ状胴部２２のテーパ面２２ａが、規定部３２ａにより規定された首振角度と一致されているため、いかなる首振角度の位置であっても、基部本体２がスライドカバー５に突き当たることがなく、スライド動作を可能にする。
【００４３】
さらに、フレキシブルシャフト６を押し込むと、切削用回転作業体４が回転しながら更正材Ｌを切削し、略円形状に穿孔する。これにより、合流口Ｇを塞いでいた更正材Ｌの略中心近傍に仮穴Ｋが穿孔される。このとき、センタドリル４４の先端が更正材Ｌに突き刺さることにより、切削用回転作業体４の回転中心を位置決めするため、切削時の回転動作を安定させる。また、本実施形態では、切削用回転作業体４が切削くずをくり抜くのと同時に、センタドリル４４が当該切削くずの略中心を円形状にくり抜く。このため、切削くずは、図９Ｃに示すように、センタドリル４４に貫通されて引っ掛かるため、管路内に落としてしまうことがない。
【００４４】
仮穴Ｋの穿孔が完了した後、作業者は、駆動装置Ｄを操作して切削用回転作業体４の回転を停止する。そして、フレキシブルシャフト６を引っ張ることにより首振式回転装置１を管路内から回収する。このとき、スライドカバー５が、圧縮バネ５３によって自動的に前方へスライドし、切削用回転作業体４を被覆する。これにより、首振式回転装置１は、スライドカバー５と脱出用球面部２３とによって、大小２つのボールを組み合わせたイメージの外観を呈する。したがって、首振式回転装置１は、常に、略円弧状の外周面によって枝管Ｅの内壁面と接触するため、枝管Ｅの曲折部等にも引っ掛かりにくく、脱出性がよい。
【００４５】
また、本実施形態では、抜け止め具２５によって基部本体２をフレキシブルシャフト６に強固に固定しているため、仮に、作業者が強い力で引っ張っても、フレキシブルシャフト６がすっぽ抜けて、首振式回転装置１を管路内に置いてきてしまうトラブルを回避できる。
【００４６】
首振式回転装置１を地上に引き上げた後は、センタドリル４４に引っ掛かっている切削くずを取り出せばよい。このとき、本実施形態では、図７に示すように、切削用回転作業体４の外周面に沿って４つの掻き出し穴４５が形成されている。このため、この掻き出し穴４５から所定の治具を挿入することで、切削くずを容易に掻き出せるようになっている。
【００４７】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
１．人間が入り込めない枝管Ｅ内に進入し、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに仮穴Ｋを穿孔することができる。
２．切削用回転作業体４の回転軸を更正材Ｌに対して略垂直方向に向けられるため、切削刃の損傷を防ぐとともに、穿孔時間を短縮することができる。
３．合流口Ｇ付近が曲折した管路であっても当該合流口Ｇの略中心位置に仮穴Ｋを穿孔できるため、更正材Ｌの伸縮によって合流口Ｇからズレてしまうのを抑制できる。
４．曲折した管路から引っ張り出す際の脱出性能を向上することができる。
【００４８】
なお、本発明に係る首振式回転装置１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００４９】
例えば、上述した本実施形態では、穿孔装置１に適用した場合の首振式回転装置１について説明したが、この構成に限定されるものではなく、人間が入り込めない管路内の加工面に対し、回転動作を伴う作業を行うあらゆる装置に適用できる。
【００５０】
具体的には、上述した本実施形態において、切削用回転作業体４の代わりに、前端面に清掃具を備えた清掃用回転作業体を設ければ、管路内の内壁面を清掃する清掃装置として構成できる。この清掃装置によれば、管路の内壁面に対して清掃面をほぼ密着させた状態で回転清掃できるため、清掃性能を向上することができる。その他、各種用途に応じた回転作業体を適用することにより、さまざまな用途に使用することができる。
【００５１】
また、上述した本実施形態では、基部本体２の後方に脱出用球面部２３を設けることにより、管路内からの脱出性能を向上させている。しかしながら、図１０に示すように、脱出用球面部２３から後方にかけて、別途、複数の脱出用補助具９をフレキシブルシャフト６に設けてもよい。本実施形態において、最後尾の脱出用補助具９は、後方に先細りの略円錐台形状に形成されている。一方、その他の脱出用補助具９は、略球面状に形成されている。そして、各脱出用補助具９は、前方に隣り合う脱出用球面部２３または前方に隣り合う他の脱出用補助具９よりも小径に形成されている。つまり、首振式回転装置１から後方にかけて、徐々に小径の脱出用補助具９が設けられている。
【００５２】
上記の脱出用補助具９を設けた首振式回転装置１を引き上げる場合、図１１に示すように、まず、最後尾に設けられた脱出用補助具９が曲管の角部に当接する。この状態でフレキシブルシャフト６を引っ張れば、当該脱出用補助具９が、その最小径のテーパ面によってスムーズに角部を乗り越える。その後も、他の脱出用補助具９が、次々に管路の内壁面に当接し、フレキシブルシャフト６を管路の内壁面から徐々に離れるように浮かせる。これにより、フレキシブルシャフト６の向きが引張方向に対して緩やかに傾斜するため、より大きな引張力が伝達され、脱出性能が向上する。また、本実施形態では、各脱出用補助具９が管路の内壁面に当接するため、管路に挿入する際の挿入性も向上する。
【００５３】
なお、上記の例では、最後尾の脱出用補助具９を略円錐台形状とし、その他の脱出用補助具９を略球面状に形成しているが、この構成に限定されるものではなく、各脱出用補助具９は、略球面状または略円錐台形状に形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 首振式回転装置（穿孔装置）
２ 基部本体
３ 首振本体
４ 回転作業体（切削用回転作業体）
５ スライドカバー
６ フレキシブルシャフト
７ 異物侵入防止プレート
８ ユニバーサルジョイント
９ 脱出用補助具
２１ 凹状球面
２２ テーパ状胴部
２２ａ テーパ面
２３ 脱出用球面部
２４ 挿通孔
２５ 抜け止め具
３１ 凸状球面
３２ 首振角度規定孔
３２ａ 規定部
３３ カムフォロア
３４ 収容凹部
３５ 抜け止めピン
４１ 切削刃
４２ 円盤部
４３ 接続部
４４ センタドリル
４５ 掻き出し穴
５１ 係止部
５２ 摺動溝
５３ 圧縮バネ
６１ 拡径部
８１ 第１部材
８２ 第２部材
８３ コマ部材
Ｄ 駆動装置
Ｈ 本管
Ｅ 枝管
Ｇ 合流口
Ｋ 仮穴
Ｌ 更正材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対して所定の加工作業を行う首振式回転装置に関し、特に、下水道管を補修した際に、更正材によって塞がれた本管と枝管との合流口に、枝管側から穿孔するのに好適な首振式回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、老朽化した下水管等の管路施設を補修する場合、本管を地中から掘り出していたが、地上での交通規制が必要となる上、品質の確保が難しく、コストが高いという問題があった。このため、本管を地中から掘り出すことなく、熱硬化性樹脂等の更正材を本管の内周面に圧着し、補修する更正技術が実用化されている。しかし、この更正技術によって補修した場合、各家庭などから本管に連結されている枝管との合流口が更正材によって塞がれてしまうため、この塞がれた合流口を穿孔する作業が必要になる。この枝管合流口を穿孔する場合、主に本管内に作業員が入って本管側から前記枝管合流口を穿孔しているが、作業効率が悪く、危険も伴うため効果的な穿孔作業とはいえない。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、本願発明者らは、特許第３５６８９４７号において、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔するための枝管合流口の穿孔装置を提案している。この穿孔装置は、狭い枝管内を移動手段により合流口まで移動し、回転切削手段を半径方向へ拡開させて回転させるとともに、合流口を塞いでいる更正材に反力対抗手段を連結させ、前記回転切削手段による切削の際に受ける前記枝管の軸線方向の反力および軸線回りの反力に対抗させることにより、前記合流口の内周面に沿って更正材を切削するようになっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５６８９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した更正材は、その種類によって完全に硬化するまでに相当の時間を要する上、補修作業時の外気温や施工距離によっては、硬化に伴って大きく伸縮する。このため、更正材を施工した後、直ちに合流口と略同径の本穴を穿孔してしまうと、更正材の硬化による伸縮によって、本穴が合流口からズレてしまうという問題がある。そして、この位置ズレの度合いによっては、更正作業を再びやり直さなければならないケースもある。
【０００６】
このような問題に対しては、合流口よりも小径の仮穴を穿孔しておき、更正材の硬化が完了した後、別途、本穴を穿孔する工法が有効である。そこで、本願発明者らは鋭意研究し、仮穴を穿孔するための穿孔具として、図１２に示すように、ホールソーをスライドカバーに対してスライド可能に構成し、フレキシブルシャフトによって回転駆動力および押し込み力を伝達する穿孔具を発明した。
【０００７】
しかしながら、枝管は直線状のものばかりではなく、地中の埋設物を避けて敷設されるため、前記枝管が合流口の直前で急角度に曲げられている現場が存在する。この場合、図１２に示すように、ホールソーの回転軸が、更正材に対して斜めに当接するため、略垂直に当接する場合と比較して穿孔時間が長くなるという問題がある。しかも切削刃の一部分の刃によって更正材を切削してしまうため負荷バランスが悪く、刃欠けの原因にもなる。また、合流口の中心から離れた周縁部に穿孔してしまうため、結局、仮穴であっても更正材の伸縮により穿孔位置がズレてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、例えば人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対する垂線周りの回転動作によって穿孔作業などの各種の加工作業を行うことができる首振式回転装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る首振式回転装置は、フレキシブルシャフトに固定され、前端部に凹状球面を有する基部本体と、この基部本体の凹状球面に沿って摺動可能な凸状球面を後端部に有する首振本体と、前記フレキシブルシャフトの先端部にユニバーサルジョイントを介して接続され、前記首振本体の前端部に保持される回転作業体と、前記首振本体の外周に設けられ、前記回転作業体の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバーとを有し、前記凹状球面および前記凸状球面の曲率中心と、前記ユニバーサルジョイントの回動中心とが一致されている。
【００１０】
また、本発明において、前記首振本体の略中心部には、軸線方向後方にかけて拡径され、前記首振本体の首振角度を規定する規定部を備えた首振角度規定孔が形成されており、前記基部本体は、前記首振角度と略同一角度で軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面を備えるとともに、このテーパ面で前記スライドカバーを摺動させるテーパ状胴部を有していてもよい。
【００１１】
さらに、本発明において、前記基部本体の前記テーパ状胴部の後方には、外周面が球面状に形成され、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止する脱出用球面部が設けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記フレキシブルシャフトには、前記脱出用球面部の後方に、別途、略球面状または略円錐台形状に形成された複数の脱出用補助具が設けられており、各脱出用補助具は、前方に隣り合う前記脱出用球面部または前方に隣り合う他の脱出用補助具よりも小径に形成されていてもよい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記首振式回転装置は、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔する穿孔装置であって、前記回転作業体は、前記更正材に穿孔可能な切削刃を備えた切削用回転作業体として構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば人間が入り込めないような細長い管路に進入し、この管路内の加工面に対する垂線周りの回転動作によって穿孔作業などの各種の加工作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る首振式回転装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の首振式回転装置を示す正面図である。
【図３】図２における３Ａ−３Ａ線断面図である。
【図４】図２における４Ａ−４Ａ線断面図である。
【図５】本実施形態の首振式回転装置を穿孔装置に適用した場合の使用状態図である。
【図６】本実施形態におけるユニバーサルジョイントを示す斜視図である。
【図７】本実施形態において、切削用回転作業体が突出した状態を示す斜視図である。
【図８】切削用回転作業体が突出した状態における図２の４Ａ−４Ａ線断面図である。
【図９Ａ】本実施形態において、首振式回転装置が更正材に当接した状態を示す図である。
【図９Ｂ】本実施形態において、首振式回転装置が首振動作を行った後の状態を示す一部断面図である。
【図９Ｃ】本実施形態において、首振式回転装置が更正材に仮穴を穿孔した状態を示す一部断面図である。
【図１０】脱出用補助具を適用した実施形態を示す図である。
【図１１】脱出用補助具を適用した首振式回転装置を脱出させる際の様子を示す図である。
【図１２】穿孔具が更正材に対して斜めに当接した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る首振式回転装置１の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の首振式回転装置１を示す斜視図であり、図２はその正面図である。また、図３および図４は、図２における３Ａ−３Ａ線および４Ａ−４Ａ線断面図である。
【００１７】
本実施形態の首振式回転装置１は、図５に示すように、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに枝管Ｅ側から穿孔するための穿孔装置１に適用したものであり、図１から図４に示すように、主として、フレキシブルシャフト６に固定される基部本体２と、この基部本体２の前方に設けられる首振本体３と、この首振本体３の前端部に保持される切削用回転作業体４と、この切削用回転作業体４の外周を被覆するスライドカバー５とを有している。以下、これらの各構成部について説明する。
【００１８】
基部本体２は、首振式回転装置１の基部となる部分である。本実施形態において、基部本体２は、高強度の合成樹脂等から形成されており、図３および図４に示すように、前端部に形成された凹状球面２１と、この凹状球面２１から後方に向けて縮径されたテーパ状胴部２２と、このテーパ状胴部２２の後方に設けられた脱出用球面部２３とを有している。また、基部本体２には、図３および図４に示すように、軸線に沿ってフレキシブルシャフト６を挿通させる挿通孔２４が形成されており、この挿通孔２４に挿通させたフレキシブルシャフト６をボルトや抜け止め具２５によって固定している。
【００１９】
なお、本発明において、フレキシブルシャフト６とは、可撓自在に構成されており、回転力を任意の方向に伝達できるあらゆる回転軸を含む概念である。本実施形態では、動力伝達軸としてのインナーシャフト（図示せず）と、このインナーシャフトを被覆するアウターチューブとから構成され、所定の駆動装置Ｄに接続されている。また、フレキシブルシャフト６は、首振式回転装置１に回転駆動力を伝達する役割の他、首振式回転装置１を管路内に出し入れする役割を果たすものである。よって、首振式回転装置１を所望の作業位置まで押し込める長さを有している。
【００２０】
また、抜け止め具２５は、図３および図４に示すように、フレキシブルシャフト６の拡径部６１に係止するように構成されている。これにより、抜け止め具２５は、フレキシブルシャフト６を引っ張って首振式回転装置１を管路内から脱出させる際に、基部本体２から抜けてしまうのを防止するようになっている。
【００２１】
一方、首振本体３は、基部本体２に対して首振動作を行わせるためのものである。本実施形態において、首振本体３は、アルミニウム等の素材から形成されており、図３および図４に示すように、凹状球面２１に沿って摺動する凸状球面３１と、首振本体３の首振り角度を規定する首振角度規定孔３２と、切削用回転作業体４の後端面に接触して転動するカムフォロア３３と、後述する圧縮バネ５３の端部を収容する収容凹部３４とを有している。また、首振本体３は、首振角度規定孔３２にフレキシブルシャフト６を挿通させた状態で、基部本体２の凹状球面２１と切削用回転作業体４の後端面との間に狭持されている。
【００２２】
以上の構成において、凹状球面２１および凸状球面３１は、基部本体２に対する首振本体３の首振動作を制御し、フレキシブルシャフト６からの押し込み力を切削用回転作業体４へ伝達する役割を果たすものである。具体的には、凹状球面２１は、基部本体２の前端部が凹状の球面となるように形成されている。一方、凸状球面３１は、首振本体３の後端面が、凸状の球面となるように形成されている。そして、凹状球面２１および凸状球面３１は、互いの球面に沿って摺接するように曲率半径を同じくし、かつ、曲率中心も略同一位置となるように構成されている。これにより、首振本体３はユニバーサルジョイント８を中心として、いずれの方向にも首振り動作を行うことが可能とされている。
【００２３】
なお、本実施形態において、基部本体２と首振本体３との間には、図３および図４に示すように、異物侵入防止プレート７が狭持されている。この異物侵入防止プレート７は、合成樹脂等の素材によって、首振角度規定孔３２の後方側の開口を被覆するように形成されている。このため、首振本体３が最大の首振角度位置にまで移動したときでも、首振角度規定孔３２内に外部から異物が侵入してしまうのを防止するようになっている。
【００２４】
また、首振角度規定孔３２は、首振本体３の首振り方向を自由に定めつつその首振角度の範囲を規定するためのものである。本実施形態において、首振角度規定孔３２は、図３および図４に示すように、首振本体３の略中心部に設けられ、軸線方向後方にかけて徐々に拡径されたテーパ面状の規定部３２ａを有している。首振本体３が最大の首振角度まで傾斜したときに、前記テーパ面状の規定部３２ａがフレキシブルシャフト６に当接することで、それ以上傾斜しないように最大の首振り位置を制限している。なお、この規定部３２ａは、本実施形態のように、テーパ面状のものに限定されるものではなく、フレキシブルシャフト６に当接して首振本体３の首振角度を規定しうるものであればフランジ状や湾曲面状であってもよい。
【００２５】
一方、基部本体２のテーパ状胴部２２は、首振本体３が首振角度の規定範囲内においていかなる首振角度に傾斜しても、スライドカバー５に沿って切削用回転作業体４および首振本体３をスライドさせて出入可能にするためのものである。本実施形態において、テーパ状胴部２２は、図３および図４に示すように、軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面２２ａを有している。このテーパ面２２ａは、首振角度規定孔３２の規定部３２ａによって規定される首振角度と略同一角度に形成されており、スライドカバー５を摺動させるようになっている。本実施形態では、規定部３２ａがテーパ面状に形成されているので、この規定部３２ａのテーパ角度と前記テーパ状胴部２２のテーパ角度とは同一に構成されている。
【００２６】
基部本体２の脱出用球面部２３は、枝管Ｅ等に進入させた首振式回転装置１を手繰り寄せる際に、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止し、脱出し易くするためのものである。本実施形態において、脱出用球面部２３は、図１、図３および図４に示すように、外周面が球面状に形成されている。なお、脱出用球面部２３の形状は、引っ掛かりを防ぐ球面を備えるものであれば、本実施形態の形状に限定されるものではない。
【００２７】
首振本体３のカムフォロア３３は、首振本体３の前面に保持した切削用回転作業体４を円滑に回転させるためのものである。本実施形態において、カムフォロア３３は、図３に示すように、切削用回転作業体４の後端面に接触して転動するように、首振本体３の前面において周方向に等角度間隔で３個設けられている。なお、カムフォロア３３の配置や数はこれらに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００２８】
つぎに、切削用回転作業体４は、更正材Ｌを切削して穿孔するためのものである。なお、本実施形態では、首振式回転装置１を穿孔装置１に適用しているため、ホールソー等の切削用回転作業体４を回転作業体４としているが、各種の用途に応じた回転作業体４を採用することができる。本実施形態において、切削用回転作業体４は、図１に示すように、略円筒状に形成されており、その前方周縁部に沿って更正材Ｌに穿孔可能な切削刃４１が備えられている。一方、後方周縁部には、図３および図４に示すように、カムフォロア３３に当接する円盤部４２が設けられ、この円盤部４２の略中心部から前方へ向けて略円錐台形筒状の接続部４３が突出形成されている。
【００２９】
この接続部４３は、フレキシブルシャフト６の先端部にユニバーサルジョイント８を介して切削用回転作業体４を接続するためのものである。具体的には、接続部４３は、図３および図４に示すように、首振角度規定孔３２の規定部３２ａのテーパ角度に合わせて前方に向けて縮径された略円錐台形の筒状に形成されている。そして、この接続部４３の先端側には、フレキシブルシャフト６の先端に一端部が接続されたユニバーサルジョイント８の他端部が固定されている。
【００３０】
本実施形態において、ユニバーサルジョイント８は、図６に示すように、フレキシブルシャフト６に固定される駆動側の第１部材８１と、接続部４３に固定される従動側の第２部材８２と、これら第１部材８１および第２部材８２を互いに直交する回転軸周りに回動可能に接続するコマ部材８３とを有している。そして、これら各回転軸の交点に相当するユニバーサルジョイント８の回動中心が、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心と一致されている。これにより、凹状球面２１と凸状球面３１との摺動動作と、ユニバーサルジョイント８の回動動作とが同期され、首振式回転装置１の首振動作が実現されている。
【００３１】
また、本実施形態では、図１に示すように、接続部４３の先端にセンタドリル４４が固定されている。このセンタドリル４４は、切削用回転作業体４による切削時の回転中心を位置決めする役割と、切削によってくり抜いた切削くずを回収する役割を果たすものである。なお、本実施形態では、枝管Ｅの内壁面が損傷するのを防止する観点から、センタドリル４４の先端位置が切削用回転作業体４から突出しないように取り付けられているが、この構成に限られるものではなく、位置決め機能を優先する場合、センタドリル４４の先端を突出させてもよい。
【００３２】
スライドカバー５は、切削用回転作業体４の外周をカバーするためのものである。本実施形態において、スライドカバー５は、図１、図３および図４に示すように、合成樹脂等の素材によって略円筒状に形成されている。また、スライドカバー５の外周面は略球面状に形成され、前方周縁部には首振本体３を係止する係止部５１が設けられている。なお、本実施形態では、図１に示すように、首振本体３の外周面に抜け止めピン３５が設けられており、この抜け止めピン３５を軸線方向に沿って摺動させる摺動溝５２がスライドカバー５に形成されている。
【００３３】
一方、首振本体３の前面には、図４に示すように、圧縮バネ５３の端部を収容可能な収容凹部３４が複数形成されており、これら収容凹部３４と係止部５１との間に圧縮バネ５３が保持されている。これにより、スライドカバー５が常に前方へ付勢され、切削用回転作業体４を保護するようになっている。また、後述するように、スライドカバー５を押さえながらフレキシブルシャフト６を押し込むと、図７および図８に示すように、圧縮バネ５３が圧縮し、切削用回転作業体４がスライドカバー５から前方へスライドして突出するようになっている。
【００３４】
なお、本実施形態では、周方向に等角度間隔で４つの圧縮バネ５３を配置しているが、この構成に限定されるものではなく、切削用回転作業体４の切削性能とフレキシブルシャフト６からの押し込み力との関係に応じて適宜増減してもよい。例えば、切削性能が低い場合や、強い押し込み力を伝達できない場合、圧縮バネ５３の数を減らせばよい。また、圧縮バネ５３の弾性力の大きさを適宜調節してもよい。
【００３５】
つぎに、前述した穿孔装置１として構成された首振式回転装置１の作用について、図９を参照しつつ説明する。本実施形態では、図５に示すように、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに枝管Ｅ側から仮穴Ｋを穿孔する場合の作用について説明する。
【００３６】
まず、作業者は、図５に示すように、地上側の汚水桝等を介して枝管Ｅに首振式回転装置１を進入させた後、フレキシブルシャフト６を順次、前へ送り出す。これにより、首振式回転装置１は、フレキシブルシャフト６によって押されながら枝管Ｅ内を前進する。このとき、略球面状のスライドカバー５が切削用回転作業体４を被覆しているため、この切削用回転作業体４を保護するとともに、枝管Ｅとの摩擦抵抗を小さくしてスムーズに移動させられる。
【００３７】
そして、首振式回転装置１が合流口Ｇまで到達すると、スライドカバー５の前面が合流口Ｇを塞いでいる更正材Ｌに当接する。このとき、枝管Ｅが合流口Ｇの直前で急角度に曲折している場合、図９Ａに示すように、切削用回転作業体４の回転軸が更正材Ｌに対して傾斜した状態で当接する。したがって、この状態で切削しようとすると、穿孔位置が中心から大きくズレてしまい適切に穿孔作業ができず、穿孔時間も長くかかってしまうし、切削刃の当たりが悪く、破損の原因にもなってしまう。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、フレキシブルシャフト６をさらに押し込むことにより、スライドカバー５に被覆された切削用回転作業体４および首振本体３が、基部本体２に対して首振動作を行う。このとき、本実施形態では、凹状球面２１と凸状球面３１とが摺動可能に接触しているため、フレキシブルシャフト６からの押し込み力を首振本体３へ伝達しながら、首振動作を行わせる。また、ユニバーサルジョイント８の回動中心と、凹状球面２１および凸状球面３１の曲率中心とが一致しているため、ユニバーサルジョイント８の回動動作と、凹状球面２１および凸状球面３１の摺動動作とを同期させられる。
【００３９】
これにより、図９Ｂに示すように、切削用回転作業体４の回転軸が、更正材Ｌに対して略直交状態に配置され、切削刃４１の全周が更正材Ｌに当接する。また、切削用回転作業体４の回転軸が、合流口Ｇの中心ないしその近傍に配置される。
【００４０】
また、本実施形態では、図９Ｂに示すように、首振角度規定孔３２の規定部３２ａが、フレキシブルシャフト６と当接し首振角度を規定する。このため、ユニバーサルジョイント８の回動可能範囲を超えてしまうのを防止する。また、本実施形態では、異物侵入防止プレート７が、首振角度規定孔３２の後方側の開口を被覆している。このため、首振本体３が最大の首振角度の位置まで傾斜されたときでも、首振角度規定孔３２に異物が侵入するのを防止する。
【００４１】
つづいて、首振式回転装置１に首振動作をさせた後、作業者は、地上側の駆動装置Ｄを操作しフレキシブルシャフト６を駆動する。このとき、フレキシブルシャフト６は、枝管Ｅの管路によって複雑に曲折されていても、駆動装置Ｄからの回転駆動力をユニバーサルジョイント８の第１部材８１へ伝達する。そして、ユニバーサルジョイント８は、いかなる首振角度であっても第１部材８１から第２部材８２へ回転駆動力を伝達し、切削用回転作業体４およびセンタドリル４４を回転させる。このとき、切削用回転作業体４は、首振本体３の前面に設けたカムフォロア３３によって円滑に回転する。
【００４２】
切削用回転作業体４およびセンタドリル４４の回転を開始させた後、さらにフレキシブルシャフト６を押し込む。これにより、図９Ｃに示すように、フレキシブルシャフト６に固定された基部本体２が、圧縮バネ５３を圧縮しながら首振本体３および切削用回転作業体４をスライドカバー５に沿って前方に押し出す。このとき、テーパ状胴部２２のテーパ面２２ａが、規定部３２ａにより規定された首振角度と一致されているため、いかなる首振角度の位置であっても、基部本体２がスライドカバー５に突き当たることがなく、スライド動作を可能にする。
【００４３】
さらに、フレキシブルシャフト６を押し込むと、切削用回転作業体４が回転しながら更正材Ｌを切削し、略円形状に穿孔する。これにより、合流口Ｇを塞いでいた更正材Ｌの略中心近傍に仮穴Ｋが穿孔される。このとき、センタドリル４４の先端が更正材Ｌに突き刺さることにより、切削用回転作業体４の回転中心を位置決めするため、切削時の回転動作を安定させる。また、本実施形態では、切削用回転作業体４が切削くずをくり抜くのと同時に、センタドリル４４が当該切削くずの略中心を円形状にくり抜く。このため、切削くずは、図９Ｃに示すように、センタドリル４４に貫通されて引っ掛かるため、管路内に落としてしまうことがない。
【００４４】
仮穴Ｋの穿孔が完了した後、作業者は、駆動装置Ｄを操作して切削用回転作業体４の回転を停止する。そして、フレキシブルシャフト６を引っ張ることにより首振式回転装置１を管路内から回収する。このとき、スライドカバー５が、圧縮バネ５３によって自動的に前方へスライドし、切削用回転作業体４を被覆する。これにより、首振式回転装置１は、スライドカバー５と脱出用球面部２３とによって、大小２つのボールを組み合わせたイメージの外観を呈する。したがって、首振式回転装置１は、常に、略円弧状の外周面によって枝管Ｅの内壁面と接触するため、枝管Ｅの曲折部等にも引っ掛かりにくく、脱出性がよい。
【００４５】
また、本実施形態では、抜け止め具２５によって基部本体２をフレキシブルシャフト６に強固に固定しているため、仮に、作業者が強い力で引っ張っても、フレキシブルシャフト６がすっぽ抜けて、首振式回転装置１を管路内に置いてきてしまうトラブルを回避できる。
【００４６】
首振式回転装置１を地上に引き上げた後は、センタドリル４４に引っ掛かっている切削くずを取り出せばよい。このとき、本実施形態では、図７に示すように、切削用回転作業体４の外周面に沿って４つの掻き出し穴４５が形成されている。このため、この掻き出し穴４５から所定の治具を挿入することで、切削くずを容易に掻き出せるようになっている。
【００４７】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
１．人間が入り込めない枝管Ｅ内に進入し、本管Ｈと枝管Ｅとの合流口Ｇを塞ぐ更正材Ｌに仮穴Ｋを穿孔することができる。
２．切削用回転作業体４の回転軸を更正材Ｌに対して略垂直方向に向けられるため、切削刃の損傷を防ぐとともに、穿孔時間を短縮することができる。
３．合流口Ｇ付近が曲折した管路であっても当該合流口Ｇの略中心位置に仮穴Ｋを穿孔できるため、更正材Ｌの伸縮によって合流口Ｇからズレてしまうのを抑制できる。
４．曲折した管路から引っ張り出す際の脱出性能を向上することができる。
【００４８】
なお、本発明に係る首振式回転装置１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００４９】
例えば、上述した本実施形態では、穿孔装置１に適用した場合の首振式回転装置１について説明したが、この構成に限定されるものではなく、人間が入り込めない管路内の加工面に対し、回転動作を伴う作業を行うあらゆる装置に適用できる。
【００５０】
具体的には、上述した本実施形態において、切削用回転作業体４の代わりに、前端面に清掃具を備えた清掃用回転作業体を設ければ、管路内の内壁面を清掃する清掃装置として構成できる。この清掃装置によれば、管路の内壁面に対して清掃面をほぼ密着させた状態で回転清掃できるため、清掃性能を向上することができる。その他、各種用途に応じた回転作業体を適用することにより、さまざまな用途に使用することができる。
【００５１】
また、上述した本実施形態では、基部本体２の後方に脱出用球面部２３を設けることにより、管路内からの脱出性能を向上させている。しかしながら、図１０に示すように、脱出用球面部２３から後方にかけて、別途、複数の脱出用補助具９をフレキシブルシャフト６に設けてもよい。本実施形態において、最後尾の脱出用補助具９は、後方に先細りの略円錐台形状に形成されている。一方、その他の脱出用補助具９は、略球面状に形成されている。そして、各脱出用補助具９は、前方に隣り合う脱出用球面部２３または前方に隣り合う他の脱出用補助具９よりも小径に形成されている。つまり、首振式回転装置１から後方にかけて、徐々に小径の脱出用補助具９が設けられている。
【００５２】
上記の脱出用補助具９を設けた首振式回転装置１を引き上げる場合、図１１に示すように、まず、最後尾に設けられた脱出用補助具９が曲管の角部に当接する。この状態でフレキシブルシャフト６を引っ張れば、当該脱出用補助具９が、その最小径のテーパ面によってスムーズに角部を乗り越える。その後も、他の脱出用補助具９が、次々に管路の内壁面に当接し、フレキシブルシャフト６を管路の内壁面から徐々に離れるように浮かせる。これにより、フレキシブルシャフト６の向きが引張方向に対して緩やかに傾斜するため、より大きな引張力が伝達され、脱出性能が向上する。また、本実施形態では、各脱出用補助具９が管路の内壁面に当接するため、管路に挿入する際の挿入性も向上する。
【００５３】
なお、上記の例では、最後尾の脱出用補助具９を略円錐台形状とし、その他の脱出用補助具９を略球面状に形成しているが、この構成に限定されるものではなく、各脱出用補助具９は、略球面状または略円錐台形状に形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 首振式回転装置（穿孔装置）
２ 基部本体
３ 首振本体
４ 回転作業体（切削用回転作業体）
５ スライドカバー
６ フレキシブルシャフト
７ 異物侵入防止プレート
８ ユニバーサルジョイント
９ 脱出用補助具
２１ 凹状球面
２２ テーパ状胴部
２２ａ テーパ面
２３ 脱出用球面部
２４ 挿通孔
２５ 抜け止め具
３１ 凸状球面
３２ 首振角度規定孔
３２ａ 規定部
３３ カムフォロア
３４ 収容凹部
３５ 抜け止めピン
４１ 切削刃
４２ 円盤部
４３ 接続部
４４ センタドリル
４５ 掻き出し穴
５１ 係止部
５２ 摺動溝
５３ 圧縮バネ
６１ 拡径部
８１ 第１部材
８２ 第２部材
８３ コマ部材
Ｄ 駆動装置
Ｈ 本管
Ｅ 枝管
Ｇ 合流口
Ｋ 仮穴
Ｌ 更正材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルシャフトに固定され、前端部に凹状球面を有する基部本体と、
この基部本体の凹状球面に沿って摺動可能な凸状球面を後端部に有する首振本体と、
前記フレキシブルシャフトの先端部にユニバーサルジョイントを介して接続され、前記首振本体の前端部に保持される回転作業体と、
前記首振本体の外周に設けられ、前記回転作業体の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバーとを有し、
前記凹状球面および前記凸状球面の曲率中心と、前記ユニバーサルジョイントの回動中心とが一致されている首振式回転装置。
【請求項２】
請求項１において、前記首振本体の略中心部には、軸線方向後方にかけて拡径され、前記首振本体の首振角度を規定する規定部を備えた首振角度規定孔が形成されており、前記基部本体は、前記首振角度と略同一角度で軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面を備えるとともに、このテーパ面で前記スライドカバーを摺動させるテーパ状胴部を有している首振式回転装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記基部本体の前記テーパ状胴部の後方には、外周面が球面状に形成され、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止する脱出用球面部が設けられている首振式回転装置。
【請求項４】
請求項３において、前記フレキシブルシャフトには、前記脱出用球面部の後方に、別途、略球面状または略円錐台形状に形成された複数の脱出用補助具が設けられており、各脱出用補助具は、前方に隣り合う前記脱出用球面部または前方に隣り合う他の脱出用補助具よりも小径に形成されている首振式回転装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記首振式回転装置は、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔する穿孔装置であって、前記回転作業体は、前記更正材に穿孔可能な切削刃を備えた切削用回転作業体として構成されている首振式回転装置。
【請求項１】
フレキシブルシャフトに固定され、前端部に凹状球面を有する基部本体と、
この基部本体の凹状球面に沿って摺動可能な凸状球面を後端部に有する首振本体と、
前記フレキシブルシャフトの先端部にユニバーサルジョイントを介して接続され、前記首振本体の前端部に保持される回転作業体と、
前記首振本体の外周に設けられ、前記回転作業体の回転軸方向に沿ってスライド可能なスライドカバーとを有し、
前記凹状球面および前記凸状球面の曲率中心と、前記ユニバーサルジョイントの回動中心とが一致されている首振式回転装置。
【請求項２】
請求項１において、前記首振本体の略中心部には、軸線方向後方にかけて拡径され、前記首振本体の首振角度を規定する規定部を備えた首振角度規定孔が形成されており、前記基部本体は、前記首振角度と略同一角度で軸線方向後方にかけて徐々に縮径されたテーパ面を備えるとともに、このテーパ面で前記スライドカバーを摺動させるテーパ状胴部を有している首振式回転装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記基部本体の前記テーパ状胴部の後方には、外周面が球面状に形成され、曲折した管路の内壁面に引っ掛かるのを防止する脱出用球面部が設けられている首振式回転装置。
【請求項４】
請求項３において、前記フレキシブルシャフトには、前記脱出用球面部の後方に、別途、略球面状または略円錐台形状に形成された複数の脱出用補助具が設けられており、各脱出用補助具は、前方に隣り合う前記脱出用球面部または前方に隣り合う他の脱出用補助具よりも小径に形成されている首振式回転装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記首振式回転装置は、本管と枝管との合流口を塞いでいる更正材を穿孔する穿孔装置であって、前記回転作業体は、前記更正材に穿孔可能な切削刃を備えた切削用回転作業体として構成されている首振式回転装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２４７３００（Ｐ２０１０−２４７３００Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１３０４（Ｐ２００９−１０１３０４）
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（５０４０７３１２６）草野作工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（５０４０７３１２６）草野作工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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