特開 2021-62456 穿孔装置及び穿孔方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-62456(P2021-62456A)

(43)【公開日】2021年4月22日

(54)【発明の名称】穿孔装置及び穿孔方法

(51)【国際特許分類】

   B26D 5/30 20060101AFI20210326BHJP

   B26F 1/16 20060101ALI20210326BHJP

   B26D 5/02 20060101ALI20210326BHJP

   E03F 3/04 20060101ALI20210326BHJP

   E03F 3/06 20060101ALI20210326BHJP

   E03F 7/00 20060101ALI20210326BHJP

【ＦＩ】

   B26D5/30 B

   B26F1/16

   B26D5/02 Z

   E03F3/04 A

   E03F3/06

   E03F7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-189420(P2019-189420)

(22)【出願日】2019年10月16日

(71)【出願人】

【識別番号】592057385

【氏名又は名称】株式会社湘南合成樹脂製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100075292

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 卓

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】高嶋 達人

【テーマコード（参考）】

2D063

3C024

3C060

【Ｆターム（参考）】

2D063BA19

2D063BA35

2D063BA37

2D063EA05

3C024GG00

3C060AA04

3C060AB03

3C060BA05

3C060BB19

3C060BC02

3C060BE09

3C060BG13

3C060BH02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】枝管開口部が可視光を透過しにくいあるいは可視光を透過しない管ライニング材で塞がれている場合でも、本管側から穿孔刃を枝管開口部に位置決めして該枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する。
【解決手段】管ライニング材１３を本管側から穿孔する穿孔刃２８を備える第１の穿孔装置１４と、枝管開口部１２ａを閉塞している管ライニング材に光源３７からの照明光を透過させる開口部を形成する穿孔刃３４を備えた第２の穿孔装置３０が設けられる。第２の穿孔装置により形成された開口部が本管側のカメラ２７により撮影され、その開口部像に基づいて穿孔刃２８の位置決めが行われる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を本管側から穿孔する穿孔装置であって、
本管内を管長方向に移動し、枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔刃を備えた第１の穿孔装置と、
枝管開口部を閉塞している管ライニング材に枝管側から開口部を形成する穿孔刃を備えた第２の穿孔装置と、
撮影光軸が前記第１の穿孔装置の穿孔刃の方向に向けられ、前記第２の穿孔装置で形成された開口部を撮影する第１の穿孔装置に搭載されたカメラと、
前記カメラで撮影された開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像に基づき第１の穿孔装置の穿孔刃を該開口部に位置決めする位置決め手段と、
を備えることを特徴とする穿孔装置。

【請求項2】

前記開口部が枝管側から照明されることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。

【請求項3】

前記位置決めは、開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像が一致するように、第１の穿孔装置の穿孔刃を移動させることにより行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔装置。

【請求項4】

前記カメラが、第１の穿孔装置の穿孔刃の本管周方向移動と連動して本管周方向に移動する位置に取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項5】

前記第２の穿孔装置により枝管の半径より小さな径の開口部が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項6】

前記第１の穿孔装置の穿孔刃は、その径が第２の穿孔装置により形成さる開口部の径と同じか又はそれより小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項7】

前記第１の穿孔装置の穿孔刃が球面に複数のビットを配列した球型ビットであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項8】

前記第２の穿孔装置の穿孔刃がホルソー又はミリングビットであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項9】

本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を本管側から穿孔する穿孔方法であって、
枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔刃と、撮影光軸が該穿孔刃の方向に向いたカメラを搭載した第１の穿孔装置を本管内に搬入し、本管内を管長方向に移動させる工程と、
穿孔刃を搭載した第２の穿孔装置を枝管内に搬入して枝管の開口部を閉塞している管ライニング材に枝管側から開口部を形成する工程と、
前記第２の穿孔装置で形成された開口部を前記カメラで撮影し、該開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像に基づき第１の穿孔装置の穿孔刃を該開口部に位置決めする工程と、
を備えることを特徴とする穿孔方法。

【請求項10】

前記位置決めは、開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像が一致するように、第１の穿孔装置の穿孔刃を移動させることにより行われることを特徴とする請求項９に記載の穿孔方法。

【請求項11】

前記第２の穿孔装置による開口部の形成が、第１の穿孔装置による管ライニング材の穿孔と独立して行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載の穿孔方法。

【請求項12】

前記開口部が枝管側から照明されることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の穿孔方法。

【請求項13】

前記開口部が所定時間経過するごとに異なる色で照明されることを特徴とする請求項１２に記載の穿孔方法。

【請求項14】

前記第２の穿孔装置により枝管半径より小さな径の開口部が形成されることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の穿孔方法。

【請求項15】

穿孔状態を撮影するカメラが枝管内に投入され、該カメラで撮影された画像と、本管内のカメラで撮影された画像が並べて表示されることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の穿孔方法。

【請求項16】

前記第２の穿孔装置により枝管開口部を閉塞している管ライニング材の中心部分に開口部が形成されることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載の穿孔方法。

【請求項17】

前記第２の穿孔装置により枝管開口部を閉塞している管ライニング材の周辺部分に開口部が形成されることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載の穿孔方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔装置及び穿孔方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管を更生するのに、既設管を管ライニング材でライニングするライニング工法が用いられる。管ライニング材としては、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に未硬化の液状硬化性樹脂を含浸させたライニング材、あるいは硬質の塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂からなる管ライニング材が用いられる。

【0003】

下水管などの本管には枝管が合流しているので、管ライニング材で本管をライニングした場合、管ライニング材が枝管合流部分の枝管開口部を塞いでしまう。このため、穿孔機とＴＶカメラを搭載した管内作業ロボットを本管に入れて地上から遠隔操作し、穿孔機のカッター（穿孔刃）を回転して枝管の端部を塞いでいる管ライニング材部分を本管側から穿孔している。

【0004】

穿孔作業では、穿孔前に、穿孔機のカッターの位置決めを本管の管長方向と周方向及び上下方向のそれぞれについて行う必要があるため、枝管開口部の中心位置を検出し、カッターをこの検出位置に位置決めして穿孔を行っている。

【0005】

管ライニング材が不織布でできている場合には、可視光を透過するので、枝管開口部を閉塞している管ライニング材を枝管内から照明すると、照明光は管ライニング材を透過する。本管内からこの透過光を見ると、本管の内面には、枝管開口部に対応した明るい開口部像が形成されるので、この開口部像に基づいて穿孔刃の位置決めを行うことが行われている（下記特許文献１）。

【0006】

また、本管内を移動するロボットに搭載された穿孔刃の近傍位置にレーザー光源を配置し、このレーザー光源を回転させることにより管ライニング材内周面に描かれるレーザー光線の軌跡像と、枝管側からの照明光により管ライニング材内周面に形成される枝管開口部に対応した開口部像とをマッチングさせて穿孔刃を位置決めし、管ライニング材を穿孔する構成が知られている（下記特許文献２）。

【0007】

枝管開口部を閉塞している管ライニング材を本管側から穿孔するのでなく、穿孔刃を枝管から挿入し、穿孔刃に結合されたフレキシブルシャフトを回転させて枝管側から管ライニング材を穿孔する構成も知られている（下記特許文献３、４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】ＷＯ２０１７/２０３８２３号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１８/１６８３６１号公報

【特許文献3】特開２００６−２８９５９７号公報

【特許文献4】特許第６０９０３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、不織布の管ライニング材が厚くなると、あるいは不織布にガラスファイバーなど強化材が含まれているときは、枝管側からの照明光は透過性が悪くなり、明るい開口部像が得にくいので、特許文献１、２に記載されたような穿孔刃の位置決めが困難になる。また、管ライニング材が塩化ビニルなどでできていると、そもそも照明光は透過しないので、枝管側からの照明光に基づいた穿孔刃の位置決めは不可能になる。

【0010】

一方、特許文献３、４に記載されたような枝管側から穿孔を行う穿孔装置では、小さな径の穴を周方向に複数連続して形成して、枝管開口部径に相当する領域を切削する必要があり、穿孔操作が複雑になる、という欠点がある。

【0011】

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、枝管開口部が可視光を透過しにくいあるいは可視光を透過しない管ライニング材で塞がれている場合でも、本管側から穿孔刃を枝管開口部に位置決めして本管側から該枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔することができる穿孔装置及び穿孔方法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、
本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を本管側から穿孔する穿孔装置であって、
本管内を管長方向に移動し、枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔刃を備えた第１の穿孔装置と、
枝管開口部を枝管側から照明する光源と、
枝管開口部を閉塞している管ライニング材に前記光源からの照明光を本管内に透過させる開口部を枝管側から形成する穿孔刃を備えた第２の穿孔装置と、
撮影光軸が前記第１の穿孔装置の穿孔刃の方向に向けられ、前記第２の穿孔装置で形成された開口部を撮影する第１の穿孔装置に搭載されたカメラと、
前記カメラで撮影された開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像に基づき第１の穿孔装置の穿孔刃を該開口部に位置決めする位置決め手段と、
を備えることを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、
本管と交差する枝管の開口部を閉塞している管ライニング材を本管側から穿孔する穿孔方法であって、
枝管開口部を閉塞している管ライニング材を穿孔する穿孔刃と、撮影光軸が該穿孔刃の方向に向いたカメラを搭載した第１の穿孔装置を本管内に搬入し、本管内を管長方向に移動させる工程と、
穿孔刃を搭載した第２の穿孔装置を枝管内に搬入して枝管の開口部を閉塞している管ライニング材に枝管側からの照明光を透過させる開口部を形成する工程と、
前記第２の穿孔装置で形成された開口部を前記カメラで撮影し、該開口部の画像と第１の穿孔装置の穿孔刃の画像に基づき第１の穿孔装置の穿孔刃を該開口部に位置決めする工程と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明では、枝管内に搬送された穿孔装置により枝管開口部を閉塞している管ライニング材に枝管からの照明光を透過させる開口部が形成され、その開口部の本管側カメラによる像に基づいて穿孔刃の位置決めが行わるので、管ライニング材の材質に関係なく開口部像を取得でき、穿孔刃を確実に枝管開口部に位置決めすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本管側から搬入される穿孔装置と枝管側から搬入される穿孔装置の構成を概略示した説明図である。

【図2】枝管側から搬入される穿孔装置を示す斜視図である。

【図3】図１のＡ−Ａ線に沿った穿孔装置の断面図である。

【図4】本管と枝管に搬入される穿孔装置を制御する構成を示したブロック図である。

【図5】枝管に投入される光源の正面図である。

【図6】本管側から見た枝管開口部を示す斜視図である。

【図7】本管側の穿孔装置の穿孔刃を枝管開口部の管ライニング材に形成された開口部に位置決めする流れを示した説明図である。

【図8】穿孔装置の他の実施例を地上から枝管内に挿入する状態を示した説明図である。

【図9】図８に示す穿孔装置のエアーバッグを取り外した状態の側面図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）は穿孔刃を取り外して見たときの正面図である。

【図10】図８に示す穿孔装置のエアーバッグを取り付け、膨張させたときの側面図である。

【図11】図８に示す穿孔装置による穿孔状態を示す説明図である。

【図12】図８に示す穿孔装置のエアーバッグを取り付ける過程を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。本実施例では、既設管を下水道の本管とし、該本管を管ライニング材でライニングした後、管ライニング材で塞がれた枝管開口部の管ライニング材を穿孔する例が説明される。しかし、本発明は、下水道だけでなく、その他の管路でライニング後、管ライニング材で塞がれている開口部の管ライニング材を穿孔するものにも適用できる。

【実施例1】

【0017】

図１には、老朽化した下水道の本管１１の内面が管ライニング材１３を用いてライニングされた状態が図示されている。管ライニング材１３は、管状の柔軟な不織布あるいはそれにガラスファイバーを含ませて強化させた樹脂吸収材に未硬化の液状硬化性樹脂を含浸させたもので、その硬化性樹脂を硬化させて本管１１の内面がライニングされる。また、硬質の塩化ビニルでできた管ライニング材を用いて本管１１の内面をライニングすることも行われる。

【0018】

本管１１には、複数の枝管１２が分岐していて、家庭やビルディングなどの下水が枝管１２を介して本管１１に排出される。本管１１が、管ライニング材１３によりライニングされると、開放していた枝管１２の開口部１２ａが管ライニング材１３により塞がれてしまう。

【0019】

マンホール１６を介して本管１１に搬入される穿孔装置１４は、管ライニング材１３で塞がれている枝管開口部１２aを切削し、穿孔する。穿孔装置１４は、本管１１内を水平方向に移動する移動体としての作業ロボット２０を備える。作業ロボット２０は４輪を備え、作業ロボット２０内に搭載された電動モーター２１を駆動することにより、あるいは作業ロボット２０の前後に結合されたワイヤ（不図示）を地上のウインチで巻き上げることにより本管管長方向に前後に移動することができる。

【0020】

作業ロボット２０の前方でその左右方向（本管周方向）の中央位置には、電動モーター２２が取り付けられる。モーター２２の先端には、マウント２３を介して支持板２４が取り付けられ、その支持板２４には、円盤状のヘッド２５ａを上部に備えた油圧シリンダー２５が固定される。油圧シリンダー２５のヘッド２５ａには、多数のダイアモンドビットを球面に配列した球型の穿孔刃２８が取り付けられる。穿孔刃２８は、その回転軸２８aが油圧シリンダー２５のピストンロッドと同軸に取り付けられた油圧モーター２６により回転される。

【0021】

マウント２３の上部には、カメラ２７と本管内を照明する照明装置（不図示）が取り付けられる。カメラ２７の撮影光軸は、穿孔刃２８が管ライニング材１３に接触ないし近接したときに、穿孔刃２８の画像が作業トラック１７内の表示器６０（図４）の画面のほぼ中心に表示されるように、穿孔刃２８の方向に向けられる。カメラ２７で撮影された画像はケーブルパイプ１５内の信号ケーブルを介して地上に設置された表示器６０に表示される。

【0022】

電動モーター２２は、その回転軸が本管１１の管軸１１ａと同軸になるように、作業ロボット２０に取り付けられ、電動モーター２２が回転すると、穿孔刃２８は管軸１１ａを中心に本管周方向に回動し、またマウント２３に取り付けれられたカメラ２７も同時に同方向に回動してカメラ２７で撮影された穿孔刃２８は、電動モーター２２の回転に関係なく、表示器６０のほぼ中央に表示される。また、穿孔刃２８は、油圧シリンダー２５により上下方向に昇降される。

【0023】

作業ロボット２０の上部には、突っ張り部材２９’が設けられており、穿孔時には、油圧シリンダー２９のピストンが上昇して、突っ張り部材２９’が管ライニング材１３の上面に突き当たり、作業ロボット２０を安定させる。

【0024】

枝管１２内には、管ライニング材１３を枝管側から穿孔する穿孔装置３０が搬入される。穿孔装置３０は、図２に示したように、油圧シリンダー３１を備え、そのピストンロッド３２の先端にはディスク３３が固定される。ディスク３３には、穿孔刃３４を回転させる油圧モーター３５が油圧シリンダー３１と同軸に取り付けられる。穿孔刃３４は、本実施例では、穿孔刃２８の球状ビット径より小径のミリングビットとして構成される。また、ディスク３３には、カメラ３６と光源３７が取り付けられ、カメラ３６で撮影された枝管開口部１２ａの画像が作業トラック３８内の表示器７０（図４）に表示される。

【0025】

光源３７は、図５に示したように、すべてのＬＥＤを点灯すれば、ほぼ白色の照明光が得られるように、それぞれ同数の赤色ＬＥＤ３７ｒ、緑色ＬＥＤ３７ｇ、青色ＬＥＤ３７ｂからなっている。光源３７は、作業トラック３８内の電源（不図示）に接続されており、光源３７からの照明光は、枝管開口部１２ａを閉塞している管ライニング材１３を照明する。穿孔装置３０により管ライニング材１３が穿孔されると、図６に示したように、その部分に光源３７からの照明光を透過させる開口部１３ａが形成される。

【0026】

油圧シリンダー３１の片側には、図２、図３に図示したように、長方形の取付板４０、４０’が固定される。取付板４０、４０’上には、柔軟で弾性のあるゴムなどの材料からなるエアーバッグ４１が着脱可能に取り付けられる。エアーバッグ４１はエアーホース４２を介して作業トラック３８に搭載されたエアーポンプ４３に連結され、エアーポンプ４３からの高圧エアーにより膨張させることができる。

【0027】

油圧シリンダー３１のエアーバッグ４１と反対側には、長方形の支持板４４、４４’が取り付けられる。取付板４４、４４’の油圧シリンダー３１と反対側には、枝管１２の内面の曲率に応じて湾曲した湾曲プレート４５、４５’が固定され、エアーバッグ４１が膨張すると、図３に示したように、湾曲プレート４５、４５’は枝管１２の内壁面の曲率に合わせて枝管１２に当接し、油圧シリンダー３１は枝管１２内に堅固に保持される。この場合、支持板４４、４４’は、油圧シリンダー３１の軸心が枝管１２の管軸とほぼ一致するような大きさに設定される。

【0028】

油圧シリンダー３１の端部には、作業トラック３８のウインチ５０に巻回された弾力と剛性のあるロープ５１が取り付けられる。ロープ５１を手動で枝管内に挿入することにより穿孔装置３０を枝管１２内に搬入することができる。油圧シリンダー３１を作動すると、ディスク３３に取り付けられたカメラ３６、光源３７、油圧モーター３５は、枝管１２の管長方向に移動し、油圧モーター３５を作動させると、穿孔刃３４が回転する。

【0029】

図４は、穿孔装置１４、穿孔装置３０を制御する構成を示す。作業トラック１７に搭載されたコントローラー６１は、コンソール６２の操作ボタン６２ａを操作することにより電動モーター２１を正回転させて穿孔刃２８を本管管長方向に前進させ、操作ボタン６２ｂを操作することにより電動モーター２１を逆回転させて穿孔刃２８を後退させる。操作ボタン６２ｃを操作すると、電動モーター２２が作動して穿孔刃２８並びにカメラ２７が本管周方向に回動し、操作ボタン６２ｄを操作すると、電動モーター２２が逆回転し穿孔刃２８とカメラ２７が逆方向に回動する。コンソール６２の対応する操作ボタン６２ｅを操作することにより、油圧シリンダー２５、油圧モーター２６を作動させて、穿孔刃２８を昇降、回転させることができる。また、他の対応する操作ボタン６２ｅを操作することにより油圧シリンダー２９を作動させて、突っ張り部材２９’を昇降させることができる。

【0030】

カメラ２７で撮影された本管１１内の画像は、必要に応じてコントローラー６１内の画像処理部６１ａで画像処理されて表示器６０に表示されるとともに、記憶装置６３に格納される。また、本管１１内の撮影画像は、インターネット６５に接続されたルーター６４を介して、あるいは作業トラック１７、３８間にＬＡＮを構築して作業トラック３６に搭載されたコントローラー７１に転送され、表示器７０にも表示させることができる。

【0031】

作業トラック３８のコントローラー７１は、コンソール７２の対応する操作ボタン７２ａを操作することによりエアーポンプ４３を作動させてエアーバッグ４１を膨張させる。油圧シリンダー３１を駆動すると、油圧モーター３５、穿孔刃３４、カメラ３６並びに光源３７を枝管１２の管軸に沿って移動させることができる。

【0032】

カメラ３６で撮影された枝管１２内の画像は、必要に応じてコントローラー７１内の画像処理部７１ａで画像処理されて表示器７０に表示されるとともに、記憶装置７３に格納される。また、枝管１２内の撮影画像は、ルーター６４を介して、あるいはＬＡＮを介して作業トラック１７のコントローラー６１に転送され、表示器６０にも表示できる。なお、カメラ２７、３６で撮影された画像は、インターネット６５に接続された動画配信機能によっても、表示器６０、７０に表示させることもできる。

【0033】

なお、図１において、油圧シリンダー２５、２９、３１、油圧モーター２６、３５の油圧配管は、図を簡略化するために、図示が省略されており、電動モーター２１、２２は、ケーブルパイプ１５内の電源線を介して作業トラック１７の電源に接続される。

【0034】

次に、穿孔装置１４、３０を本管１１と枝管１２内に搬入して管ライニング材１３を穿孔する動作を説明する。

【0035】

穿孔装置１４はマンホール１６を介して本管１１内に搬入され、操作ボタン６２ａ〜６２ｄを操作することにより、穿孔刃２８が本管管長方向に移動し、周方向に回動する。穿孔装置４０は、エアーバッグ４１を収縮させてロープ５１を押し込むことにより枝管１２内に搬送される。光源３７は、すべてのＬＥＤ３７ｒ、３７ｇ、３７ｂを点灯させて白色の照明光が得られるようにする。光源３７で照明された枝管１２内は、カメラ３６により撮影され、表示器７０、６０に表示される。

【0036】

穿孔刃３４の先端が、図１に示すように、枝管開口部１２ａ上に近接したとき、エアーポンプ４３を作動させ、エアーバッグ４１を十分膨張させる。このとき、図３に示したように、湾曲プレート４５、４５’が 枝管１２の内壁面の曲率に合わせて枝管１２に当接し、油圧シリンダー３１は枝管１２内に堅固に保持される。

【0037】

この状態で、油圧モーター３５を駆動して穿孔刃３４を回転させ、油圧シリンダー３１を駆動して穿孔刃３４を前進させる。穿孔刃３４は、ほぼ枝管１２の管軸中心に位置決めされているので、穿孔刃３４は、枝管開口部１２ａを塞いでいる管ライニング材部分を穿孔し、図６に示したように、その中央に開口部１３ａが形成される。

【0038】

このとき、カメラ３６の撮影画像８０が、図７において、表示器６０の左側に図示されている。撮影画像８０の中央部には、穿孔装置３０により形成された開口部１３ａが表示されており、枝管開口部１２ａの位置が仮想線で図示されている。図７で右側には、カメラ２７の撮影画像８１が図示されており、その中央部には球状の穿孔刃２８が表示されている。表示器６０に表示される撮影画像８０、８１は、作業トラック３８の表示器７０にも同様な形で表示される。

【0039】

作業ロボット２０が前進して穿孔刃２８が枝管開口部１２ａに近づくと、図７の中段に示したように、カメラ２７は、穿孔装置３０により形成された開口部１３ａを撮影できるようになる。開口部１３ａは、光源３７からの照明光を透過させるので、明点となって撮影される。なお、管ライニング材１３が照明光を透過するような場合には、枝管開口部１２ａの画像も仮想線で示したように、表示される。この場合、カメラ２７は斜め上方を向いているので、枝管開口部１２ａの画像は湾曲した画像となる。

【0040】

更に作業ロボット２０を前進させて、穿孔刃２８が開口部１３ａにほぼ位置決めされ、作業者が図７の下段に示したように、穿孔刃２８の画像と開口部１３ａの画像がほぼ一致していると判断したとき、作業ロボット２０を停止させる。なお、穿孔刃２８の径並びに開口部１３ａの径を考慮して、穿孔刃２８の画像内に開口部１３ａの画像が入ったとき、あるいは両画像が一部でも重なったときに、両画像がほぼ一致していると判断するようにする。

【0041】

作業ロボット２０の移動中に、作業ロボット２０が管軸周りに回動（ローリング）し、例えば進行方向に見て時計方向に回動すると、図７の中段に示したように、開口部１３ａの画像は中心からずれた位置に表示される。この場合には、電動モーター２２を逆方向に回転させて、穿孔刃２８、カメラ２７を本管周方向に反時計方向に回動させ、開口部１３ａの画像が左右方向の中心に位置させて、位置決めを行う。このように、穿孔刃２８の画像と開口部１３ａの画像がほぼ一致するように、穿孔刃２８を本管管長方向並びに本管周方向に移動させることにより、穿孔刃２８を開口部１３ａに位置決めすることができる。

【0042】

なお、光源３７は、図５に示したように、赤、緑、青の３色ＬＥＤから構成されているので、いずれかの色のＬＥＤを点灯し、所定時間（例えば１〜２秒）経過するごとに、異なる色のＬＥＤを点灯するようにすれば、開口部１３ａの色が所定時間経過するごとに変化し、開口部１３ａの検出を容易にすることができる。

【0043】

また、カメラ２７が、穿孔刃２８の本管周方向移動と連動して本管周方向に移動する位置に取り付けられるので、カメラ２７の撮影画像８１の左右方向のほぼ中央で位置決めを行うことができ、位置決めが容易になる。図１において仮想線で示したように、カメラ２７が穿孔刃２８の本管周方向移動と独立した作業ロボット２０上に取り付けられると、例えば、作業ロボット２０が本管の管軸周りにローリングした場合には、開口部１３ａの画像は、図７の中段に点線で示したように、中心からずれた位置に表示され、位置決めが困難になる場合がある。

【0044】

穿孔刃２８が開口部１３ａに位置決めされたあとは、油圧モーター２６を駆動して穿孔刃２８を回転させ、油圧シリンダー２５を駆動して穿孔刃２８を上昇させることにより、開口部１３ａより大きな径の管ライニング材を切削し、穿孔することができる。

【0045】

枝管開口部１２ａに穿孔刃２８の球径に相当する穴が開いた後、電動モーター２１による穿孔刃２８の前後動並びに電動モーター２２による穿孔刃２８の左右回動を繰り返して、枝管開口部１２ａを閉塞している管ライニング材１３をすべて切削する。この切削状態は、枝管側からもカメラ３６によって撮影して表示器６０に表示することができるので、正確な管ライニング材の穿孔が可能になる。また、穿孔刃２８は、球状でその球面には多数のビットが配列されているので、枝管開口部１２ａの周辺も円滑に穿孔することが可能になる。

【0046】

上述した実施例で、作業ロボット２０は、本管１１内を長距離（例えば５０ｍ）移動するので、作業ロボット２４に搭載されたカメラ２７からの撮影画像の地上への伝送が困難になり、画像品質が劣化する。従って、作業ロボット２０にもコントローラーを設け、撮影画像をＬＡＮケーブルを介して作業トラック１７のコントローラー６１に伝送するようにする。

【実施例2】

【0047】

図８から図１２には、枝管１２から搬入される穿孔装置の他の実施例が図示されている。この実施例の穿孔装置１１０は、特許文献４に記載された構成とほぼ同じ構成、機能を有する。

【0048】

穿孔装置１１０は、回転軸１２１を備えたフレキシブルシャフト１２０を有し、フレキシブルシャフト１２０の他端は、図８に示したように、作業トラック３８に搭載された電動モーター１１５に結合される。回転軸１２１は、摺動シャフト１２４内に取り付けられた軸受部１２２を介して回動可能に軸受され、回転軸１２１の他端には、ホルソーとして構成された枝管１２の半径より小さな径の穿孔刃１２３が固定される。

【0049】

摺動シャフト１２４は、支持プレート１２６、１２７間に支持された支持シャフト１２５内を摺動できるように、接続金具１３１を介してフレキシブルシャフト１２０に取り付けられる。摺動シャフト１２４は、支持シャフト１２５と接続金具１３１間に取り付けられたスプリング１２８によりフレキシブルシャフト１２０側に付勢されており、その付勢力に抗して支持シャフト１２５内を摺動することができる。

【0050】

支持シャフト１２５の下方部には、外周面が枝管１２の内壁曲率に応じて湾曲した押圧プレート１３０が着脱可能に取り付けられる。押圧プレート１３０の厚みは、穿孔刃１２３の穿孔軸１２３ａが枝管１２の管軸からずれるような値に設定される。支持シャフト１２５の上方部には、中心軸が枝管１２の管軸とほぼ一致するように、エアーバッグ１４０を保持する取付パイプ１２９が取り付けられる。また、支持プレート１２６には、枝管１２内を照明する実施例１の光源３７と同様な構成の光源１３２と枝管内を撮影するカメラ１３３が取り付けられる。

【0051】

エアーバッグ１４０は、図１２の上段に図示したように、中心が空間となるようなリング形状をしており、押圧プレート１３０を支持プレート１２６、１２７から取り外してから、取付パイプ１２９、支持シャフト１２５が上記空間内に位置するように、支持プレート１２６、１２７間に配置される。続いて、中段に図示したように、エアーバッグ１４０の一部が押圧プレート１３０と支持シャフト１２５間に挟持されるように、押圧プレート１３０が支持プレート１２６、１２７に取り付けられる。

【0052】

エアーバッグ１４０は、図８に示したように、エアーホース１４１を介してエアーコンプレッサー１１６に接続される。エアーバッグ１４０は、それに圧縮エアーが供給されると、図１０、図１２の下段に図示したように、枝管の径方向に膨張する。エアーバッグ１４０が十分膨張すると、押圧プレート１３０は枝管１２の内壁面に押圧されてそこに保持され、穿孔刃１２３も、その穿孔軸１２３ａが枝管管軸からずれた位置に保持される。

【0053】

電動モーター１１５、エアーコンプレサー１１６、光源１３２、カメラ１３３は、実施例1と同様なコントローラー７１により制御される。

【0054】

このような構成において、エアーバッグ１４０を収縮させて、穿孔装置１１０を地上から枝管１２内に挿入する。図８に示したように、穿孔刃１２３が管ライニング材１３に近接あるいは接触したときに、エアーコンプレッサー１１６を作動させて、エアーバッグ１４０を十分膨張させ、支持シャフト１２５を堅固に保持する。

【0055】

この状態で電動モーター１１５を回転させて、穿孔刃１２３を回転させるとともに、フレキシブルシャフト１２０を押し込み、枝管開口部１２aを塞いでいる管ライニング材１３を切削する。穿孔が終わると、図１１に図示したように、枝管１２の内壁面近くに、穿孔刃１２３の径に相当する径の開口部１３ｂが形成される。この開口部１３ｂから光源１３２からの照明光が透過し、本管１１からはこの開口部１３ｂが明点として観察され、また撮影されるので、実施例１で説明した方法により、穿孔装置１４の穿孔刃２８を開口部１３ｂに位置決めすることができ、本管側から管ライニング材１３が穿孔される。

【0056】

実施例２では、図１２の下段に示したように、エアーバッグ１４０が枝管１２のほぼ全周方向に膨張するので、穿孔刃１２３を、実施例１の構成より安定に保持することができる。また、エアーバッグ１４０が収縮したときは、穿孔装置１１０の枝管径方向の距離が実施例１の穿孔装置３０よりも小さいので、枝管１２に挿入するのが容易であるという利点がある。また、実施例１よりも、管ライニング材１３に大きな径の開口部１３ｂを形成することができるので、明部領域が大きくなり、穿孔刃の位置決めが容易になる、という利点もある。

【0057】

また、穿孔装置１１０により比較的大きな径の開口部１３ｂが形成されるので、この開口部１３ｂの形成を、枝管開口部１２ａを閉塞している管ライニング材１３の第１回目の穿孔（仮穿孔）として、続く穿孔を本管側の穿孔装置１４の穿孔刃２８により行うことができる。この場合、穿孔刃２８は球型のビットとして構成されているので、その球径を開口部１３ｂの径と同じか又は小径とすることにより、穿孔刃２８を開口部１３ｂに挿入して、第１回目に続く管ライニング材１３の穿孔を本管側から開始することができ、穿孔効率を向上させることができる。

【0058】

なお、実施例１、２において、穿孔装置３０、１１０には、カメラ３６、１３３並びに光源３７、１３２が搭載されているが、これらのカメラ３６、１３３並びに光源３７、１３２を搭載しない穿孔装置とすることもできる。枝管側から、例えば５ｍｍ程度の小径の開口部を形成すれば、この開口部は、本管側からは、立体的な黒点として観察でき、図７に関連して説明したような、穿孔刃２８の位置決めを確実に行うことができる。なお、カメラを搭載しない場合でも、開口部が形成されると、穿孔刃を回転させる油圧モーター又は電動モーターにかかる負荷が減少するので、開口部の形成を検出することができる。

【0059】

また、枝管側からの管ライニング材の穿孔は、本管側からの穿孔と同期して行うようにしてもよいが、枝管側の穿孔装置による開口部の形成を、本管側の穿孔装置による穿孔と独立して行うようにしてもよい。この場合には、枝管側からの穿孔を、時間の要する本管側の穿孔より先行して次々に行うことができ、穿孔効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0060】

１１ 本管
１２ 枝管
１２ａ 枝管開口部
１３ 管ライニング材
１３ａ、１３ｂ 開口部
１４ 穿孔装置
１７ 作業トラック
２０ 作業ロボット
２１ 電動モーター
２２ 電動モーター
２３ マウント
２５ 油圧シリンダー
２６ 油圧モーター
２７ カメラ
２８ 穿孔刃
２９ 油圧シリンダー
２９’ 突っ張り部材
３０ 穿孔装置
３１ 油圧シリンダー
３４ 穿孔刃
３５ 油圧モーター
３６ カメラ
３７ 光源
３８ 作業トラック
４１ エアーバッグ
４２ エアーホース
４３ エアーポンプ
４５、４５’ 湾曲プレート
５０ ウインチ
５１ ロープ
６０ 表示器
６１ コントローラー
６２ コンソール
６３ 記憶装置
７０ 表示器
７１ コントローラー
７２ コンソール
７３ 記憶装置
１１０ 穿孔装置
１１５ 電動モーター
１１６ エアーコンプレッサー
１２０ フレキシブルシャフト
１２１ 回転軸
１２２ 軸受部
１２３ 穿孔刃
１２４ 摺動シャフト
１２５ 支持シャフト
１２６、１２７ 支持プレート
１２８ スプリング
１２９ 取付パイプ
１３０ 押圧プレート
１３２ 光源
１３３ カメラ
１４０ エアーバッグ
１４１ エアーホース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】