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【発明の名称】 回転研磨装置
【発明者】 【氏名】冨吉 孝二郎

【氏名】神谷 昭

【要約】 【課題】水道管や下水管等の配管内に形成された錆、スケール等の異物を効率よく研磨、除去することができる回転研磨装置を提供する。

【構成】この回転研磨装置20は、モータ1と、このモータ1の駆動軸2に連動する回転軸3と、この回転軸3に装着される第1の回転ブラシ5aと、回転軸3の外周に該回転軸3とは独立して回転可能に装着された回転スリーブ6と、駆動軸2又は回転軸3に連動して、回転スリーブ6を回転軸3と逆方向に回転させる反転手段7と、回転スリーブ6に装着される第2の回転ブラシ5bとを備え、第1の回転ブラシ5aと第2の回転ブラシ5bとが軸方向に並んで、被研磨物にそれぞれ摺接するように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータと、このモータの駆動軸に連動する回転軸と、この回転軸に装着される第1の回転ブラシと、前記回転軸の外周に該回転軸とは独立して回転可能に装着された回転スリーブと、前記駆動軸又は回転軸に連動して、前記回転スリーブを前記回転軸と逆方向に回転させる反転手段と、前記回転スリーブに装着される第2の回転ブラシとを備え、前記第1の回転ブラシと前記第2の回転ブラシとが軸方向に並んで、被研磨物にそれぞれ摺接するように構成されていることを特徴とする回転研磨装置。
【請求項2】
前記モータと、前記回転軸の基端部と、前記回転スリーブの基端部と、前記反転手段とを支持する筒状ハウジングを有し、この筒状ハウジングの後端部から前記モータに駆動電圧を供給するケーブルが延出されており、配管内面の研磨に用いられるものである請求項1に記載の回転研磨装置。
【請求項3】
前記ケーブルは、電線と、繊維強化熱硬化性樹脂の芯線との集合体を、樹脂でチューブ状に固着させたものである請求項1又は2に記載の回転研磨装置。
【請求項4】
前記第1及び第2の回転ブラシは、前記回転軸又は前記回転スリーブに着脱可能に装着される円筒部と、この円筒部の外周から放射状に伸びる複数の櫛歯軸と、この櫛歯軸の先端に取付けられた研磨部材とを有している請求項1〜3のいずれか一つに記載の回転研磨装置。
【請求項5】
前記研磨部材は、セラミックスで構成された球状の砥石である請求項4に記載の回転研磨装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば水道管や下水管等の配管の内面に発生した錆、スケール等を除去する際に好適に用いられる回転研磨装置に関する。
【背景技術】
【0002】
建物内あるいは屋外に配置された埋設管や排水管などの配管内面には、食物の残滓、油脂、使用済みの洗剤、毛髪、砂礫、土砂など多種類の異物が大量に付着堆積し、錆瘤とともにスケール(水垢)を形成している。このため、経時で配管内経路が徐々に狭窄していき、配管詰まりが生じたり、また、これらの付着物によって配管自体が徐々に腐敗して穿孔等が発生し、漏水が発生することもある。
【0003】
よって、配管の機能や衛生を保ち、配管の腐敗を抑制するにあたり、定期的に、配管内に付着した異物等を除去する必要がある。
【0004】
配管内に付着した異物等を除去するにあたって、サンドブラスト法を利用した方法がこれまで一般的に行われており、例えば下記特許文献1には、研磨材が圧送されるサンドジェット流の供給口を給水管の一部に設け、その供給口からサンドジェット流によって管内面を研磨し、研磨によって除去されて管内付着物と共に研磨材を枝管の末端に接続されているサンド回収装置によって回収することが開示されている。
【0005】
また、サンドブラスト法以外の方法としては、回転研磨機を用いた方法等が知られており、例えば下記特許文献2には、錆落しすべき鋼管の内部に挿入されるガイドフレームと、前記ガイドフレームにその長手方向に沿って回転自在に支持されているドライブシャフトと、前記ガイドフレームの基部に設けられて前記ドライブシャフトを回転させるモータと、前記ドライブシャフトの先端に設けられた錆落し回転ヘッドとを備え、前記錆落し回転ヘッド部には遠心力で外周方向に突出するように支持体で支持されたワイヤーブラシが設けられている鋼管内面錆落し機が開示されている。
【特許文献1】特公平1−12633号公報
【特許文献2】特開平6−79612号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
サンドブラスト法を利用した配管内面研磨洗浄において、直径が小径な配管においては、比較的効果的に管内付着物を除去できるものの、直径が大きくなるにつれ、研磨材を効果的に配管内面に衝突せることが困難となり、配管内の錆やスケールなどの異物を完全に除去することは困難であった。
【0007】
一方、回転ブラシを用いた研磨にあっては、回転ブラシの径を適宜選択することで、配管の内径によらず研磨が可能であるものの、回転ブラシによる回転反力が、装置本体やそれに接続された電力供給ケーブルなどに伝播して、装置本体が回転したり、ケーブル類が撚れたりすることがあった。このため、回転ブラシを用いた研磨にあっては、比較的長い配管内面を研磨することは困難であった。
【0008】
したがって、本発明の目的は、水道管や下水管等の配管内に形成された錆、スケール等の異物を効率よく研磨、除去することができる回転研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するにあたって、本発明の回転研磨装置は、モータと、このモータの駆動軸に連動する回転軸と、この回転軸に装着される第1の回転ブラシと、前記回転軸の外周に該回転軸とは独立して回転可能に装着された回転スリーブと、前記駆動軸又は回転軸に連動して、前記回転スリーブを前記回転軸と逆方向に回転させる反転手段と、前記回転スリーブに装着される第2の回転ブラシとを備え、前記第1の回転ブラシと前記第2の回転ブラシとが軸方向に並んで、被研磨物にそれぞれ摺接するように構成されていることを特徴とする。
【0010】
本発明の回転研磨装置によれば、上記第1の回転ブラシによる回転反力が、上記第2の回転ブラシによる回転反力によって相殺されるので、装置に加わる振動や負荷を抑制でき、装置部品の破損や、ケーブル類等の撚れの発生を防止できる。また、被研磨物に対して、第1の回転ブラシと第2の回転ブラシとを、それぞれ双方向から回転摺接させることができるので、管内付着物を効率よく研磨・除去できる。
【0011】
本発明の回転研磨装置においては、前記モータと、前記回転軸の基端部と、前記回転スリーブの基端部と、前記反転手段とを支持する筒状ハウジングを有し、この筒状ハウジングの後端部から前記モータに駆動電圧を供給するケーブルが延出されており、配管内面の研磨に用いられるものであることが好ましい。
【0012】
また、前記ケーブルは、電線と、繊維強化熱硬化性樹脂の芯線との集合体を、樹脂でチューブ状に固着させたものであることが好ましい。
【0013】
また、前記第1及び第2の回転ブラシは、前記回転軸又は前記回転スリーブに着脱可能に装着される円筒部と、この円筒部の外周から放射状に伸びる複数の櫛歯軸と、この櫛歯軸の先端に取付けられた研磨部材とを有していることが好ましい。そして、前記研磨部材は、セラミックスで構成された球状の砥石であることがより好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の回転研磨装置によれば、上記第1の回転ブラシによる反力が、上記第2の回転ブラシによる反力によって相殺されるので、装置に加わる振動や負荷を抑制でき、装置部品の破損や、ケーブル類等の撚れの発生を防止できる。また、被研磨物に対して、第1の回転ブラシと第2の回転ブラシとを、それぞれ双方向から回転摺接させることができるので、管内付着物を効率よく研磨・除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1〜4は、本発明の回転研磨装置の一実施形態を示し、図1は回転研磨装置の全体を示す側断面図、図2は同回転研磨装置の要部を示す側断面図、図3は同回転研磨装置に用いられる回転ブラシの構造を示す正面図、図4は同回転研磨装置によって配管内面を研磨する状態を示す説明図である。
【0016】
図1に示すように、この回転研磨装置20は、筒状ハウジング8を有しており、この筒状ハウジング8は、基端ケース8aと、モータケース8bと、軸受けケース8cと、先端ケース8dとを順次連結して構成されている。モータケース8b内には、モータ1が配置されており、モータ1の先端部側にはギアボックス1aが取付けられ、このギアボックス1aから駆動軸2が突出している。そして、駆動軸2は、軸受けケース8c及び先端ケース8dに挿入された回転軸3の基端部3cと連結され、駆動軸2及び回転軸3が一体に回転するようになっている。
【0017】
図2を併せて参照すると、回転軸3の先端部3aは段部3dを介して縮径しており、この先端部3aに、第1の回転ブラシ5aを取付けられた回転ヘッド4が装着されている。すなわち、第1の回転ブラシ5aを取付けられた回転ヘッド4は、先端部3aの外周に挿入され、その一端が上記段部3dに係合した状態で、回転軸3の先端部に螺着されたナット16aによりワッシャ15を介して他端部を押圧されることにより、締め付け固定されている。
【0018】
また、この回転軸3の中間部3bの外周には、回転軸3に対して回転可能に回転スリーブ6が装着されており、この回転スリーブ6の基端部6aは、先端ケース8d内に挿入されてベアリング41を介して回転可能に保持されている。先端ケース8d内には、駆動軸2又は回転軸3に連動して、回転スリーブ6を回転軸3と逆方向に回転させる反転手段7が配置されており、この反転手段7に上記回転スリーブ6の基端部6aが接続されている。
【0019】
回転スリーブ6の基端部6aに近接して、フランジ6bが設けられており、このフランジ6bから先端側の外周に、第2の回転ブラシ5bが装着されている。また、回転スリーブ6の先端面は、回転軸3の中間部3bに螺着されたナット16bに当接しており、ナット16は、止めナット42で固定されている。これによって回転スリーブ6の軸方向の移動が阻止されている。こうして、第1の回転ブラシ5aと、第2の回転ブラシ5bとが軸方向に並んで、被研磨物にそれぞれ摺接するように構成されている。
【0020】
また、筒状ハウジング8の基端ケース8a内には、モータ1に駆動電圧を供給する電力供給ケーブル9の一端が挿入され、かしめ金具10で基端ケース8aに固定されている。更に、基端ケース8a内には、モータ1の端子台43が設置されており、この端子台43に、上記電力供給ケーブル9の各電線が、対応する端子にそれぞれ導通するように接続されている。
【0021】
そして、この電力供給ケーブル9は、電線と、繊維強化熱硬化性樹脂からなる補強線材との集合体を、樹脂チューブで包んで形成された、いわゆるFRPロッドケーブルであることが好ましい。この電力供給ケーブル9は、回転研磨装置20を水道管、下水管などの配管内に挿入するときに、外部から操作するための操作支軸としても機能する。電力供給ケーブル9の長さは、特に限定されず、用途に応じて適宜決定できる。
【0022】
この実施形態において、反転手段7は、3つの傘歯ギヤ7a、7b、7cを組み合わせて構成されている。傘歯ギヤ7aは、回転軸3に固着されており、傘歯ギヤ7cは、回転スリーブ6に固着されており、中間の傘歯ギヤ7bは、ベアリング41を介して先端ケース8dに回転可能に保持されており、傘歯ギヤ7a及び傘歯ギヤ7cの双方に歯合して、回転軸3の回転を回転スリーブ6に伝達するようになっている。この場合、各傘歯ギヤ7a、7b、7cは、図2中の矢印で示す方向に回転し、その結果、回転軸3の回転方向に対して、回転スリーブ6の回転方向が反対になるようになっている。また、各傘歯ギヤ7a、7b、7cの歯数を調整することによって、回転軸3の回転速度と、回転スリーブ6の回転速度とが同じになるようにされている。なお、反転手段7は、上記のような傘歯ギヤを用いた構造に限定されず、種々のものを採用することもできる。
【0023】
第1の回転ブラシ5aは、回転ヘッド4に着脱可能に装着される円筒部12aと、この円筒部12aの外周から放射状に伸びる複数の櫛歯軸13aと、この櫛歯軸13aの先端に取付けられた研磨部材14aとから構成されている。円筒部12aの一方の端面には、係合孔44が設けられ、回転ヘッド4に設けられたフランジ4aに突設されたピンが上記係合孔44に挿入されて、回転ヘッド4に対して円筒部12aが回り止めされている。
【0024】
また、第2の回転ブラシ5bにおいても、第1の回転ブラシ5aと同様の構成をなしており、回転スリーブ6に着脱可能に装着される円筒部12bと、この円筒部12bの外周から放射状に伸びる複数の櫛歯軸13bと、この櫛歯軸13bの先端に取付けられた研磨部材14bとから構成されている。そして、円筒部12bの一方の端面に係合孔45が形成され、回転スリーブ6のフランジ6bから突設されたピン6cが上記係合孔45に挿入されて回り止めされている。
【0025】
図3は、上記回転ブラシ5a(5b)の正面図を示しており、上記円筒部12a(12b)に対して放射状に延出された複数の櫛歯軸13a(13b)の先端部に、セラミックスで形成された球状の砥石からなる研磨部材14a(14b)がそれぞれ固着されている。 上記櫛歯軸13a(13b)は、弾力性を有する樹脂材料で構成されていることが好ましく、例えばポリアミド樹脂等が挙げられる。
【0026】
上記研磨部材14a(14b)は、セラミックスで構成された球状の砥石であることが好ましい。セラミックスとしては、シリコンカーバイト、アルミオキサイド等が挙げられる。
【0027】
第1の回転ブラシ5a及び第2の回転ブラシ5b(以下、「回転ブラシ」と記す)の直径Dは、目的とする配管の大きさ等に応じて適宜選択すればよく、特に限定されないが、目的とする配管の内径に対して、105〜110%とすることが好ましい。回転ブラシの直径Dを上記範囲とすることで、配管内部を削りすぎず、損傷することなく、配管内部に付着した錆、スケールなどを効果的に除去できる。
【0028】
ただし、電力供給ケーブル9の先端部を、例えば略クランク状に屈曲させることによって、回転ブラシ5a、5bが配管の内壁に当たるようにし、電力供給ケーブル9の基部側を把持して回転させながら研磨すれば、回転ブラシの直径Dが、目的とする配管の内径よりも小さくても全周を研磨することが可能となる。
【0029】
次に、この回転研磨装置20を用いた配管研磨方法の一例について、図4を参照にして説明する。
【0030】
内部に錆、スケールなどの異物31が付着した配管30の一端の開口部から、電力供給ケーブル9を外部で保持しながら、この回転研磨装置20を配管30内に挿入する。そして、電力供給ケーブル9を通して駆動電圧を供給しモータ1を作動させて、第1の回転ブラシ5aと第2の回転ブラシ5bとを、それぞれ反対方向に同速で回転させる。こうして第1の回転ブラシ5a及び第2の回転ブラシ5bを回転させながら、配管30内で回転研磨装置20を移動させることにより、第1の回転ブラシ5aと第2の回転ブラシ5bとが双方向に回転して、それらの研磨部材14a、14bが配管30の内壁に摺接するので、上記異物31が研磨部材14a、14bによって効果的に削り取られ、配管30内壁を研磨することができる。
【0031】
このとき、第1の回転ブラシ5aによる反力は、第1の回転ブラシ5aとは反対回転する第2の回転ブラシ5bによる反力によって相殺されるので、回転研磨装置20及び電力供給ケーブル9にかかる反力が小さく、電力供給ケーブル9を押し引きするだけで、回転研磨装置20を配管30内で移動させることができる。
【0032】
また、電力供給ケーブル9は、比較的柔軟で屈曲可能であるため、ハウジング8が通過できるところであれば、カーブした配管内にも回転研磨装置20を挿入して研磨することが可能である。
【0033】
図5には、本発明の回転研磨装置の他の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略する。
【0034】
この回転研磨装置20aは、各構成部分がフレキシブルな軸や管で接続されて、屈曲した配管等にも挿入できるようにしたものである。
【0035】
まず、筒状ハウジング8は、モータケース8bと、軸受けケース8cと、先端ケース8dとを順次連結して構成されている。また、軸受けケース8は、軸方向から見て前方側に配置された第1の軸受けケース8c−1と、軸方向から見て後方側に配置された第2の軸受けケース8c−2と、この第1の軸受けケース8c−1と第2の軸受けケース8c−2と連結する蛇腹状の連結チューブ8c−3とで構成されている。
【0036】
モータケース8b内には、モータ1が配置されている。モータ1の後部側には、電力供給ケーブル9が取付けられており、モータケース8bの後部側から外部へと所定長さで延出されている。
【0037】
モータ1の駆動軸2には、フレキシブルで屈曲可能な材質からなる回転軸3が連結されている。この回転軸3は、第1の軸受けケース8c−1と、蛇腹状の連結チューブ8c−3と、第2の軸受けケース8c−2とを通り、更に、反転手段7の先端ケース8dを通過して、前方に長く延出されている。回転軸3の材質としては、ある程度屈曲可能なフレキシブルな材質であって、しかも耐久性や耐摩耗性に優れたものが用いられ、例えばカーボン繊維、ガラス繊維などで補強された樹脂が好ましく用いられる。
【0038】
蛇腹状の連結チューブ8c−3は、第1の軸受けケース8c−1と、第2の軸受けケース8c−2との間を、ある程度屈曲可能に連結する役割をなし、これによってモータ1が収容された部分と、反転手段7が収容された部分との間が屈曲可能とされている。連結チューブ8c−3の材質としては、チューブ状に成形可能で耐久性、耐摩耗性等に優れた樹脂、例えばポリアミドなどが好ましく用いられる。
【0039】
また、この実施形態では、回転スリーブ6も、前記回転軸3と同様な、ある程度屈曲可能なフレキシブルな材質からなっていて、先端ケース8dから突出し、長さL2だけ延出されてから、その先に前記第2の回転ブラシ5bが装着されている。したがって、先端ケース8dと第2の回転ブラシ5bとの間も屈曲可能とされている。
【0040】
回転軸3は、上記回転スリーブ6内を通過して、更に前方に延出されている。そして、第2の回転ブラシ5bの止めナット42から長さL1だけ延出されてから、その先に前記第1の回転ブラシ5aが装着されている。したがって、第2の回転ブラシ5bと、第1の回転ブラシ5aとの間も屈曲可能とされている。
【0041】
上記L1、L2、及び連結チューブ8c−3のそれぞれの長さは、特に限定されず、研磨する配管の形状等に応じて適宜決定できる。
【0042】
また、この実施形態では、第1の回転ブラシ5a、第2の回転ブラシ5bの各形状が、中央部が膨らんだ太鼓状となっている。すなわち、先端部に研磨部材14a(14b)が取付けられた櫛歯軸13a(13b)が、円筒部12a(12b)の外周から放射状に延出すると共に、軸方向に沿ってその長さが変化している。すなわち、櫛歯軸13a(13b)の長さは、各ブラシ5a(5b)の軸方向中間部が最も長くなっており、両端部に近づくほど短くなっている。
【0043】
この実施形態の場合も、回転ブラシ5a(5b)の最大直径D’maxは、目的とする配管の内径に対して、105〜110%が好ましいが、前述したように、電力供給ケーブル9の先端部を、例えば略クランク状に屈曲させることによって、回転ブラシの直径Dが、目的とする配管の内径よりも小さくても全周を研磨することができる。
【0044】
この実施形態によれば、回転研磨装置20が配管の形状に沿ってフレキシブルに変形できる。このため、複雑にカーブした配管であっても、回転研磨装置を管路に沿って容易に挿入できる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の回転研磨装置の全体を示す側断面図である。
【図2】同回転研磨装置の要部を示す側断面図である。
【図3】同回転研磨装置に用いられる回転ブラシの構造を示す正面図である。
【図4】同回転研磨装置によって配管内面を研磨する状態を示す説明図である。
【図5】本発明の回転研磨装置の他の実施形態の全体を示す側断面図である。
【符号の説明】
【0046】
1:モータ
1a:ギアボックス
2:駆動軸
3:回転軸
4a,6b:フランジ
4:回転ヘッド
5a、5b:回転ブラシ
6:回転スリーブ
6c:ピン
7:反転手段
7a、7b、7c:傘歯ギヤ
8:筒状ハウジング
9:電力供給ケーブル
10:金具
12a、12b:円筒部
13a、13b:櫛歯軸
14a、14b:研磨部材
15:ワッシャ
16a、16b:ナット
20:回転研磨装置
30:配管
31:異物
41:ベアリング
42:止めナット
43:端子台
44、45:係合孔
【出願人】 【識別番号】391005396
【氏名又は名称】株式会社サニーダ
【出願日】 平成18年7月6日(2006.7.6)
【代理人】 【識別番号】100086689
【弁理士】
【氏名又は名称】松井 茂


【公開番号】 特開2008−12628(P2008−12628A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−186618(P2006−186618)