JP2004017535A - 穿孔機用液体循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穿孔機用液体循環装置において、懸濁液の回収漏れをなくし、冷却液を確実に供給する。
【解決手段】ドリルビット１２が矢印Ｙ１２方向に回転することで、施工面Ｍに穿孔される。穿孔の際、ドリルビット１２の中空部分１２０に矢印Ｙ１２１のように冷却水が供給され、発熱が抑えられると共に、回転が潤滑に行われる。穿孔の際、矢印Ｙ１１のように、切削屑が混入した懸濁液が孔Ｍ１から排出される。この懸濁液は、水回収用吸着パッド１１の側面の回収パイプ１１１を介して回収され、濾過後、再度冷却水として用いられる。パッド１１の施工面Ｍに接する部分に設けたウレタンゴム１１ａ等の弾性部材で施工面Ｍとの密着状態が保たれ、懸濁液の回収漏れをなくし、ドリルビットに冷却液を確実に供給できる。吐出圧力の高いギヤポンプ等で冷却水を供給すれば、あらゆる位置に穿孔でき、かつ、穿孔作業時間を短縮できる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は穿孔機用液体循環装置に関し、特にコンクリート等を穿孔する穿孔機に用いる穿孔機用液体循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートを用いた建造物について耐震性を高めるために補強材を取り付けることがある。その補強材を取り付けるためには、アンカーを床面、壁面、天井面などに設置しなければならない。
穿孔機は、被穿孔物であるコンクリート、岩石等に切削穿孔を行うビットと、このビットを回転させるためのビット駆動手段を有し、ビットをビット駆動手段により回転させ、軸方向に移動させることにより穿孔を行うものである。従来より、この穿孔作業は、通常、ビットに設けられた液体供給孔に冷却液として水（以下、「冷却水」とする）を供給しながら行われている。このような冷却水は、高速で回転するビットの切先刃と被穿孔物との間に生じた摩擦熱を冷却するだけでなく、ビットの回転を潤滑させ摩擦によるビットの切先刃の消耗を減少させる等の効果をもたらすものである。さらに、冷却水は、穿孔機による切削穿孔により生じた大量の切削層を排出する効果も有している。
【０００３】
このような効果を有する冷却水は、通常、作業現場の水道設備から供給されており、穿孔作業が終了するまでの間にかなり多くの量が必要とされている。その一方で、穿孔作業を行う作業現場によっては水道設備の整っていない場合がある。このような現場で穿孔作業を行う際でも冷却水は必要であるため、作業者は、バケツやペール缶等の容器に、予め、冷却水として用いる水を用意しておくことが多い。このとき用意される水の量については、作業現場の状態や運搬上の理由等により必要最小限に制限されてしまうことが殆どである。
【０００４】
このように限られた量の冷却水を用いて穿孔作業を行う場合には、限られた水量でより多くの穴をあけなければならないために、必然的に各穴に使用できる冷却水量は極端に限られることになる。多くの場合には、作業可能なぎりぎりの冷却水量で作業が行われる。
しかしながら、作業可能なぎりぎりの冷却水量で穿孔を行う場合、ビットの切先刃の切れ味が悪くなってしまうことがある。このため、作業時間が延びてしまい後々の作業行程に影響が生じてしまう。また、この冷却水は使い捨てであるため、殆どの場合、予め用意した必要最小限の水量では不足してしまう。冷却水が不足した場合には、作業現場から遠く離れた水道設備のある場所まで補給しに行かなければならない。このように、冷却水を補給している間は穿孔作業を中断しなくてはならないため、作業効率が低下してしまう。
【０００５】
また、作業現場がビル等の高所である場合には、水を補給する時間もさることながら、作業者の体力が著しく消耗し、その上、重量物である補給した水を運搬しなければならないため危険も伴う。また、冷却水は穿孔作業中に生じる切削屑の排出も促しており、排出される冷却水は切削層を含んだ懸濁液となっている。このため穿孔作業は、作業現場の美化保全のためにも、この懸濁液を別の容器に回収しながら行っており、この回収作業は非常に煩わしい。
【０００６】
これを解決するための技術が特開２００１−１３８１１７号公報に開示されている。同公報には、切削穿孔によって冷却液に切削屑の混入した懸濁液を水受けパッドで回収し、切削屑を濾過した後、これを再び冷却液として用いる技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に開示されているように懸濁液から切削屑を濾過した後、これを再び冷却液として用いる場合、懸濁液を漏れなく回収する必要がある。懸濁液は、回転しているドリルビットと、そのビットによって空けられた孔との間から排出するので、これを確実に回収することは困難である。すなわち、水受けパッドが施工面に密着した状態で穿孔作業を行わなければならないが、ドリルビットの回転によって振動が生じるので密着状態を保つことが困難である。このため、懸濁液の回収漏れが発生し、その結果冷却液が足りなくなる可能性がある。
【０００８】
また、冷却水を供給するために用いるポンプの吐出圧力が低い場合、高い位置にある施工箇所について穿孔作業を行うことができなかったり、穿孔作業時間が長くかかったりするという問題点もある。
本発明は上述した従来技術の欠点を解決するためになされたものであり、その目的は懸濁液の回収漏れをなくし、ドリルビットに冷却液を確実に供給することのでき、かつ、あらゆる位置について短い穿孔作業時間を実現することのできる穿孔機用液体循環装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１による穿孔機用液体循環装置は、ドリルビットによる穿孔施工箇所に冷却及び潤滑用の液体を供給し前記施工箇所に穿孔する穿孔機用液体循環装置であって、前記ドリルビットによる穿孔の際に該孔を覆うパッドと、前記パッドに設けられ前記穿孔の際に前記パッドと前記施工箇所とを密着させるための弾性部材と、前記孔から前記パッド内部に排出される混濁液を回収する回収手段と、前記回収手段によって回収した混濁液を濾過する濾過手段とを含み、前記濾過手段による濾過後の液体を前記施工箇所に再供給することを特徴とする。
【００１０】
パッドと施工箇所とを密着させるための弾性部材を設けているので、懸濁液の回収漏れをなくし、冷却液をドリルビットに確実に供給することができる。
本発明の請求項２による穿孔機用液体循環装置は、請求項１において、前記穿孔施工箇所に冷却及び潤滑用の液体を供給するための容積式ポンプを更に含むことを特徴とする。吐出能力の高い容積式ポンプ（例えば、ギヤポンプ）を用いれば、あらゆる位置の穿孔作業が可能になり、また穿孔作業時間を短くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付されている。
図１は本発明による穿孔機用液体循環装置の実施の一形態を示す構成図である。同図に示されているように、本実施形態による穿孔機用液体循環装置は、穿孔を行うための穿孔ドリル１と、この穿孔ドリル１による穿孔の際に冷却水を供給すると共に穿孔によって排出される懸濁液を回収するための冷却水回収装置２とを含んで構成されている。
【００１２】
穿孔ドリル１は、ドリルスタンド１０と、水回収用吸着パッド１１と、ドリルビット１２と、パッド密着アーム１３ａ、１３ｂと、手元バルブ１４とを含んで構成されている。この穿孔ドリル１は、電源１５から供給される電力によって駆動される。
ドリルビット１２は、穿孔ドリル１に、図示せぬチャック等を介して取り付けられ、矢印Ｙ方向に回転駆動される。ドリルビット１２は円筒形状になっており、その断面はリング形状である。そして、その中空部分には冷却水回収装置２から冷却水が供給される。この供給された冷却水は、ドリルビット１２の先端部１２ａに与えられ、先端部１２ａを冷却すると共に潤滑状態が保たれる。
【００１３】
ドリルスタンド１０は、穿孔ドリル１の回転駆動部分を支える機能を有している。
水回収用吸着パッド１１は、ドリルビット１２の先端部１２ａによって空けられた孔Ｍ１を覆い、孔Ｍ１と回転しているドリルビット１２との間から排出されてくる懸濁液を回収するために設けられている。この水回収用吸着パッド１１の構造は、後に詳述する。
【００１４】
パッド密着アーム１３ａ、１３ｂは、施工箇所すなわち孔を空けるべき床面、壁面、天井面等に、水回収用吸着パッド１１を密着させるために設けられている。本例では２本のパッド密着アーム１３ａ及び１３ｂを設けている。このパッド密着アーム１３ａ及び１３ｂを設けることにより、床面のみならず、壁面や天井面について施工する場合でも施工箇所と水回収用吸着パッド１１との密着性を保つことができる。なお、必要であれば、より多くの本数のパッド密着アームを設けても良い。
【００１５】
手元バルブ１４は、穿孔作業中のみに冷却水を供給するために設けられている。すなわち、穿孔作業を開始する時に、手元バルブ１４を開けて冷却水をドリルビット１２に供給する。穿孔作業が終了した場合、手元バルブ１４を閉じて、ドリルビット１２への冷却水の供給を停止する。
冷却水回収装置２は、冷却水槽２０と、ポンプ２１と、リリーフ弁２２と、濾布２３と、バキュームファン２４とを含んで構成されている。この冷却水回収装置２は、冷却水２０ａを穿孔ドリル１に供給する機能と、穿孔の際に排出される懸濁液を回収する機能と、回収した懸濁液を濾過する機能とを有している。この冷却水回収装置２は、電源２５から供給される電力によって駆動される。この冷却水回収装置２には車輪２６が設けられているので、大量の冷却水を内部に貯蔵していても、装置全体を容易に移動させることができる。
【００１６】
ポンプ２１は、冷却水槽２０内の冷却水２０ａを汲み上げて穿孔ドリル１に供給する。このポンプ２１には、水中ポンプ等、種々のポンプを用いることができる。ただし、汲み上げ能力の低いポンプを用いると、水の供給量が少なくなってドリルビットの回転が停止してしまうので、穿孔作業時間が長くなる。
そこで、より能力の高いポンプ、例えばギヤポンプ等の容積式ポンプを用いれば、ポンプの吐出圧力及び流量を高めることができる。能力の高いポンプを用いれば、冷却水回収装置２の位置よりも穿孔ドリル１の位置が高い場合であっても効率良く作業できる。すなわち、本装置は穿孔ドリル１と冷却水回収装置２とが分離された構成であり、例えばビルディングの１階に冷却水回収装置２を置いておけば、２階以上の階の床面、壁面、天井面に対して穿孔ドリル１による穿孔を行うことができる。
【００１７】
また、能力の高いポンプを用いれば冷却水の供給量を多くすることができるので、穿孔ドリル１の回転速度を高めても静かでかつ短い時間で施工できる。
リリーフ弁２２は、手元バルブ１４が閉じられている場合等、穿孔ドリル１側の水圧が高いときに、そのオーバフロー分を冷却水槽２０内に戻すために設けられている。リリーフ弁２２によってオーバフロー分を冷却水槽２０内に戻すことができるので、能力の高いポンプを用いることができる。
【００１８】
濾布２３は、水回収用吸着パッド１１を利用して回収した懸濁液から切削屑を除去するために設けられている。懸濁液は濾布２３によって濾過された後、再び冷却水２０ａとして穿孔ドリル１に供給されることになる。
バキュームファン２４は、冷却水槽２０内の気圧を外気圧よりも低く保つために設けられている。このように低圧に保たれているため、濾布２３による濾過を効率良く行うことができる。
【００１９】
ドリルビット１２は中空構造になっており、その内部に冷却水を供給する。この冷却水は、冷却水回収装置２から供給される。穿孔工作業中は、ドリルビット１２とこのドリルビット１２によって空けられた孔との間から水が排出するので、その水は、切削屑が混入している懸濁水である。この懸濁水を回収するために、吸着パッドを用いる。この水回収用吸着パッド１１には、吸着面に密着するために、ウレタンゴム、柔軟性スポンジ、高密度ブラシ等の弾性部材が設けられている。穿孔作業の際には、この弾性部材によって、施工面に吸着パッドが密着するので、水の回収漏れが無い。
【００２０】
水回収用吸着パッド１１の構成には、図２乃至図４に示されているようなものが考えられる。図２乃至図４は、水回収用吸着パッド１１の内部構造を示す断面図である。これらの図に示されているように、水回収用吸着パッド１１は、略円筒形の形状であり、その中空部分１１０をドリルビット１２が貫くように用いられる。本例のドリルビット１２の先端にはダイヤモンドが設けられており、ドリルビット１２が矢印Ｙ１２方向に回転することで、施工面Ｍに穿孔される。穿孔の際、ドリルビット１２の中空部分１２０に矢印Ｙ１２１のように冷却水が供給される。この冷却水を供給することにより、穿孔時の発熱が抑えられると共に、ドリルビット１２の回転を潤滑に行うことができる。
【００２１】
この穿孔の際、矢印Ｙ１１に示されているように、冷却水に切削屑が混入した懸濁液が孔Ｍ１から排出される。この排出される懸濁液を回収するために、回収パイプ１１１が水回収用吸着パッド１１の側面に設けられている。この回収パイプ１１１の先には、上述したように冷却水回収装置２が設けられており、懸濁液は冷却水回収装置２によって回収され、濾過された後、再度冷却水として用いられる。
【００２２】
懸濁液を漏れなく回収するために、水回収用吸着パッド１１の上面には、シール材１１ｄが取り付けられている。このシール材１１ｄは、例えばゴム等の弾性を有する材質で構成されている。このシール材１１ｄの端部が回転しているドリルビット１２の側面に接しているため、水回収用吸着パッド１１の上側から懸濁液が漏れることを防止できる。
【００２３】
また、水回収用吸着パッド１１の施工面Ｍに接する部分には弾性部材が設けられている。弾性部材としては、例えばウレタンゴム、高密度ブラシ等を用いることができる。弾性部材を設けているので、吸着パッド１１と施工面Ｍとの密着性を保つことができる。
図２においては、ウレタンゴム１１ａを弾性部材として用いている。また、図３においては、高密度に植設された高密度ブラシ１１ｂを弾性部材として用いている。図４においては、短冊形の弾性部材１１ｃを用いている。この短冊形の弾性部材１１ｃは、吸収スポンジの先端に短冊形のゴムを設けた弾性部材を用いている。これらの弾性部材を設けることによって、吸着パッド１１と施工面Ｍとの密着性を保つことができる。
【００２４】
また、図５に示されている吸着パッドを用いても良い。同図に示されている吸着パッド１１は、ネオプレンスポンジ１１ａ’を弾性部材として用いている。このネオプレンスポンジ１１ａ’は、吸着パッド１１に接着されることでコンクリート等の凹凸施工面と吸着パッド１１とを密着状態に保つことができる。
吸着パッド１１の上部のシール材１１ｄにも、ネオプレンスポンジを用いる。
このネオプレンスポンジによるシール材１１ｄは、押さえ板１１ｅ及び図示せぬボルト・ナットによって吸着パッド１１に取り付けられている。
【００２５】
同図には、吸着パッド１１の具体的な寸法が示されている。同図に示されているように、吸着パッド１１は、例えば、外径７０ミリメートル、内径５０ミリメートル、高さ２５ミリメートルである。また、ネオプレンスポンジ１１ａ’の高さは例えば１０ミリメートル、シール材１１ｄの厚みは例えば８０ミリメートルである。
【００２６】
図６及び図７には、吸着パッド１１の変形例が示されている。両図に示されている吸着パッド１１は、施工面への吸着機能を有しているので、上述したパッド密着アームを設けない場合であっても、懸濁液を漏れなく回収できる。
まず、図６に示されている吸着パッド１１は、中空の半球体形状である。本例の吸着パッド１１は、全体が弾性材料で作成されている。すなわち、凹凸の施工面に対して密着が可能なように柔らかく、粘着性を有し、耐真空性を有する材質を用いて作成する。例えば、ゴムを用いて作成する。このように吸着パッド１１全体が吸盤としての機能を有しているので、パッド密着アームを設けなくても、懸濁液を漏れなく回収できる。
【００２７】
なお、コックＣＫは、吸着状態を解除するために設けられており、このコックＣＫの操作によって吸着パッド１１内外の気圧を等しくする機能を有している。次に、図７に示されている吸着パッド１１は、中空部分が二重構造になっている。すなわち、懸濁液を回収するための中空部分１１０の外側に、吸着用の中空部分１１０’が設けられている。回収パイプ１１１’の吸入口は二股に分かれており、その一方が中空部分１１０’に、他方が中空部分１１０に接続されている。また、吸着パッド１１の上部にシール材１１ｄが設けられている。このシール材１１ｄが設けられているので中空部分１１０が密封され、この中空部分１１０に排出された懸濁液を回収パイプ１１１’によって回収することができる。
【００２８】
そして、本例の吸着パッド１１は、中空部分１１０の外側に設けられている吸着用の中空部分１１０’が外部よりも低い気圧に保たれる。これは、二股に分かれている回収パイプ１１１’の吸入口の一方が中空部分１１０’に接続されているからである。このように吸着パッド１１自身が施工面に吸着する機能を有しているので、パッド密着アームを設けなくても、懸濁液を漏れなく回収できる。
【００２９】
ここで、パッド密着アーム１３ａ、１３ｂは、例えば図８に示されているように構成する。すなわち、パッド密着アームは、本来、図８（ａ）のような状態である。同図（ａ）の状態において、ピストンロッド８０を矢印Ｙ１方向、すなわちピストンロッド８０をシリンダ８１内に押し込める方向に動かすと、同図（ｂ）の状態になる。この状態では、シリンダ８１内部のガス（例えば窒素ガス）が圧縮されているので、矢印Ｙ１とは逆に矢印Ｙ２方向の反発力が生じる。本装置では、この反発力を利用して吸着パッドを施工面に押圧することで、穿孔作業中は吸着パッドが施工面に密着している状態を保つことができる。
【００３０】
このパッド密着アームの内部構成例が、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示されている。図８（ｃ）を参照すると、パッド密着アームは、シリンダ８１内に設けられピストンロッド８０の一端に接続されているピストン８４と、フリーピストン８３を介してシリンダ８１内に封入されている窒素ガス８２及びオイル８５と、シール８７と、ロッドガイド８８と、取り付け用のブラケット８９ａ及び８９ｂとを含んで構成されている。
【００３１】
このような構成からなるパッド密着アームにおいて、ガス室Ｃ内に封入されている窒素ガス８２により、フリーピストン８３を介して常にオイル室Ａ、Ｂが加圧されるので、ピストンロッド８０は常に伸び方向に反発力を持っている。ピストンロッド８０が所定の位置より移動する場合、オイル８５はオリフィス孔８６を通過して、オイル室Ａ、オイル室Ｂを移動する。それと同時に、シリンダ８１内では、ロッドの体積変化分をガス室Ｃの変化により調整することになる。
【００３２】
このパッド密着アームの反発力を利用して吸着パッドを施工面に押圧することで、穿孔作業中は吸着パッドが施工面に密着している状態を保つことができる。なお、図８（ｄ）に示されているパッド密着アームは、図８（ｃ）の構成からフリーピストン８３を除いた構成である。このような構成からなるパッド密着アームを用いた場合においても、その反発力を利用して吸着パッドを施工面に押圧することで、穿孔作業中は吸着パッドが施工面に密着している状態を保つことができる。
【００３３】
図１に戻り、穿孔機用液体循環装置全体の動作について説明する。
冷却水回収装置２内のポンプ２１によって冷却水２０ａを吸い上げる（▲１▼）。ポンプ２１によって穿孔ドリル１側へ冷却水を供給する（▲２▼）。この供給される冷却水により、穿孔の際の冷却及び潤滑が行われる。
冷却水回収装置２内のバキュームファン２４により、穿孔の際に排出される混濁液を回収する（▲３▼）。この回収した混濁液について、濾布２３による濾過を行う（▲４▼）。濾過後の冷却水２０ａは再びポンプ２１によって吸い上げられ、穿孔ドリル１側へ供給される。
【００３４】
なお、手元バルブ１４が閉じられている場合等、穿孔ドリル１側の水圧が高いときには、オーバフロー分がリリーフ弁から冷却水槽２０内に戻される（▲５▼）。以上のように、吸着パッドを施工面に密着させることにより、懸濁液の回収漏れをなくし、冷却液をドリルビットに確実に供給することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、パッドと施工箇所とを密着させるための弾性部材を設けることにより、懸濁液の回収漏れをなくし、冷却液をドリルビットに確実に供給することができるという効果がある。また、吸着パッド内の気圧を外部よりも低下させることにより、施工面と吸着パッドとをより密着させることができ、より確実に懸濁液の回収漏れをなくし、冷却液をドリルビットに確実に供給することができる。
また、穿孔施工箇所に冷却及び潤滑用の液体を供給するために、能力の高い容積式ポンプ（例えば、ギヤポンプ）を用いることにより、あらゆる位置の穿孔作業が可能になり、かつ、穿孔作業時間を短くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による穿孔機用液体循環装置の実施の一形態を示す構成図である。
【図２】水回収用吸着パッドの内部構造例を示す断面図である。
【図３】水回収用吸着パッドの他の内部構造例を示す断面図である。
【図４】ＯＬＥ＿ＬＩＮＫ１水回収用吸着パッドのＯＬＥ＿ＬＩＮＫ１更に他の内部構造例を示す断面図である。
【図５】水回収用吸着パッドの他の例を示す図である。
【図６】水回収用吸着パッドの他の例を示す図である。
【図７】水回収用吸着パッドの他の例を示す図である。
【図８】パッド密着アームの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　穿孔ドリル
２　冷却水回収装置
１０　ドリルスタンド
１１　吸着パッド
１１ａ　ウレタンゴム
１１ａ’　ネオプレンスポンジ
１１ｂ　高密度ブラシ
１１ｃ　弾性部材
１１ｄ　シール材
１１ｅ　押さえ板
１２　ドリルビット
１２ａ　先端部
１３ａ　パッド密着アーム
１４　手元バルブ
１５、２５　電源
２０　冷却水槽
２０ａ　冷却水
２１　ポンプ
２２　リリーフ弁
２３　濾布
２４　バキュームファン
２６　車輪
８０　ピストンロッド
８１　シリンダ
８２　窒素ガス
８３　フリーピストン
８４　ピストン
８５　オイル
８６　オリフィス孔
８７　シール
８８　ロッドガイド
８９ａ、８９ｂ　ブラケット
１１０、１１０’、１２０　中空部分
１１１　回収パイプ
ＣＫ　コック
Ｍ　施工面
Ｍ１　孔

Claims (2)

1. ドリルビットによる穿孔施工箇所に冷却及び潤滑用の液体を供給し前記施工箇所に穿孔する穿孔機用液体循環装置であって、前記ドリルビットによる穿孔の際に該孔を覆うパッドと、前記パッドに設けられ前記穿孔の際に前記パッドと前記施工箇所とを密着させるための弾性部材と、前記孔から前記パッド内部に排出される混濁液を回収する回収手段と、前記回収手段によって回収した混濁液を濾過する濾過手段とを含み、前記濾過手段による濾過後の液体を前記施工箇所に再供給することを特徴とする穿孔機用液体循環装置。
2. 前記穿孔施工箇所に冷却及び潤滑用の液体を供給するための容積式ポンプを更に含むことを特徴とする請求項１記載の穿孔機用液体循環装置。

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