JP2005280243A - アンダーカットドリル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切刃の摩耗や損傷を抑制できるアンダーカットドリル装置を提供する。
【解決手段】 孔２に挿入される中空円筒状の筒体１４の基端側には孔２の開口縁部３に当接される当て部材１７がベアリング１６を介して装着されており、筒体１４の先端側には該筒体１４の基端側から先端側に向かって筒体１４の中心軸線から離れるように傾斜したガイド溝１５が形成されており、筒体１４内にはその軸線方向に沿ってスライド自在となるようにシャフト２１が内挿されており、シャフト２１の先端部にはガイド溝１５に案内される複数のアーム３１がシャフト２１の軸線方向に対して傾斜可能なように設けられ、複数のアーム３１のうち一部のアームの先端部には切刃３５が突設形成されているとともに、残りのアームの先端部には孔２の内周面に当接することで孔２内における筒体１４の回転を案内するガイド部３６が突設されたアンダーカットドリル装置１０を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、予め躯体に穿孔された孔の内周面に拡径部を形成するアンダーカットドリル装置に関する。

コンクリート等の躯体にアンカーや異形棒鋼等の棒材を施工する方法としては、ドリルなどの穿孔機械を用いて下孔を形成し、清掃後、この下孔にモルタルや樹脂等の接着材を注入し、棒材を挿入して固着させる方法が広く用いられている。この際、下孔の内周面の一部を切削して拡径部（アンダーカット部）を形成しておけば、下孔の内周面に対する接着材の付着力が高まる。このためのアンダーカットドリル装置としては、例えば下記のものがある。

特許文献１には、回転する筒状体の半径方向に突出および退去が可能なようにブレードを配置し、ブレードの背後からクサビ状部材を当接させることで、ブレード先端が孔の内周面に圧接されるようにした拡孔器具が記載されている。
特許文献２には、ドリル軸に沿って形成された削取部にドリル刃体が接合され、ドリル軸の先端部に設けた頭部には底部が頭部先端の外周面に向って傾斜させた傾斜面を有するガイド溝が設けられ、このガイド溝に沿ってドリル刃体の刃部が嵌合され、ドリル軸とドリル刃体とを相対的に摺動させることによりガイド溝に沿って案内されたドリル刃体の刃部をドリル軸の外方に突出できるようにしたアンダーカットドリル装置が記載されている。
特開昭６０−２４７５０７号公報 特開平９−２３４７２９号公報

従来のアンダーカットドリル装置の場合、孔の内周面には筒状体あるいはドリル軸から突出する切刃のみが主として当接されるので、特に孔径が大きい（例えば直径９０ｍｍ、１１０ｍｍなど）場合、孔の内周面から切刃が受ける負荷が大きく、切刃の摩耗や損傷が著しいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切刃の摩耗や損傷を抑制できるアンダーカットドリル装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、予め躯体に穿孔された孔の内周面に拡径部を形成するアンダーカットドリル装置であって、前記孔に挿入される中空円筒状の筒体の基端側には前記孔の開口縁部に当接される当て部材がベアリングを介して筒体と当て部材との相対的回転を許容するように装着されており、前記筒体の先端側には該筒体の基端側から先端側に向かって筒体の中心軸線から離れるように傾斜したガイド溝が形成されており、前記筒体内には該筒体の軸線方向に沿ってスライド自在となるようにシャフトが内挿されており、前記シャフトの先端部には前記ガイド溝に案内される複数のアームが前記シャフトの軸線方向に対して傾斜することが可能なように取り付けられており、前記複数のアームのうち一部のアームの先端部には孔の内周面を切削する切刃が突設形成されているとともに、残りのアームの先端部には孔の内周面に当接することで孔内における筒体の回転を案内するガイド部が突設されており、前記シャフトが前記筒体の軸線方向に沿ってスライドすることにより前記アームの先端部を前記筒体の外方に突出させ又は前記筒体の内部に収容させることができるようにしたことを特徴とするアンダーカットドリル装置を提供する。
上記アンダーカットドリル装置においては、前記複数のアームは前記筒体の周方向に沿って等間隔に設けられており、それぞれのアームは、前記切刃と前記ガイド部とを交互に備えている構成を採用することも可能である。
また、前記シャフトの先端部にはアームジョイントの一端部が軸支されたジョイントホルダが設けられており、前記アームは、前記アームジョイントの他端部に軸支されている構成を採用することも可能である。

本発明のアンダーカットドリル装置によれば、筒体からは切刃の他にガイド部も進退可能になっており、切削時には、切刃とともにガイド部も孔の内周面に当接されるようになっているので、孔の内周面から受ける反力が切刃とガイド部とに分散され、切刃に掛かる負荷を軽減することができる。このため、切刃の摩耗や損傷を抑制することができる。
孔が大径（例えば直径９０ｍｍ程度又はそれ以上）であっても、拡径部を効率的に削成することができ、アンカーボルトなどを施工する際に付着力を効果的に増大させることができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本形態例のアンダーカットドリル装置を示す縦断面図である。図２は、アームが筒体内部に収容された状態を示す部分縦断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４（ａ）は、筒体の先端部を示す端面図である。図４（ｂ）は、ガイド溝の断面図である。図５は、本形態例のアンダーカットドリル装置の使用状態の一例を示す説明図である。図６は、拡径部を切削する前の状態の一例を示す説明図である。図７は、拡径部を切削した後の状態の一例を示す説明図である。

これらの図面に示すアンダーカットドリル装置１０（以下、単にドリル装置という場合がある）は、図１に二点鎖線で示すコンクリート等の躯体１に予め形成された孔２（下孔）の内周面に拡径部４を形成する装置であり、下孔２に挿入される中空円筒状の筒体１４と、ベアリング１６を介して筒体１４の基端１４ｂ側に装着された軸受ハウジング１７と、筒体１４内部の先端１４ａ側に形成され該筒体１４の基端１４ｂ側から先端１４ａ側に向かって筒体１４の中心軸線から離れるように傾斜した複数のガイド溝１５を有するコーン部１３と、筒体１４の基端１４ｂを覆うように固定されたカバー１８と、カバー１８の中心に開口された貫通孔１８ａを通して筒体１４内に内挿されたシャフト２１と、このシャフト２１の先端部２１ａに該シャフト２１の軸線方向に対して傾斜することが可能なように取り付けられた複数のアーム３１を具備して構成される。

筒体１４は、下孔２の内径（拡径する前の内径）よりも若干外径が小さく、下孔２に挿入することができるようになっている。筒体１４は、連結部１４ｃを介して二体に分かれており、筒体１４の基端１４ｂを有する第１筒体１１と、筒体１４の先端１４ａを有する第２筒体１２とから構成されている。

筒体１４の基端１４ｂ側には、基端１４ｂ側の開口部を覆うようにカバー１８が固定されている。このカバー１８は、筒体１４の外径よりも側方に拡がる形状のフランジ１８ｂを有し、このフランジ１８ｂは、第１筒体１１の基端でもある筒体１４の基端１４ｂに当接されている。カバー１８は、筒体１４の基端１４ｂを覆うように固定されている。

軸受ハウジング１７は、筒体１４の外径および下孔２の内径よりも外径が大きい概略円環状のハウジングであり、筒体１４の基端１４ｂ側の外周を取り囲むように配置されている。軸受ハウジング１７は、筒体１４の中心軸線に垂直な底部１７ａを有し、この底部１７ａが孔２の開口縁部３に当接されることにより、下孔２に挿入された筒体１４が下孔２内で位置決めされる。つまり、軸受ハウジング１７が孔２の開口縁部３に当接される当て部材として機能する。

軸受ハウジング１７の底部１７ａ内面とカバー１８のフランジ１８ｂとの間には、スラスト軸受１６（ベアリング）が設けられている。軸受ハウジング１７の底部１７ａと反対側の端縁には、Ｃ字状の止め輪１９が嵌挿される環状溝１８ｃが形成されている。
カバー１８のフランジ１８ｂおよびベアリング１６が止め輪１９と軸受ハウジング１７の底部１７ａとの間に介在されることにより、軸受ハウジング１７は筒体１４から外れることなく保持される。軸受ハウジング１７と筒体１４との接続は、軸受ハウジング１７と筒体１４とがベアリング１６を介して相対的に回転することが可能なようになっている。

カバー１８の中心には貫通孔１８ａが形成されており、この貫通孔１８ａにはシャフト２１が挿通されている。
シャフト２１の内部には、基端部２１ｂと先端部２１ａとの間にわたって貫通する通水孔２２が形成されている。これにより、切刃３５および切刃３５で切削される切削部に対して通水孔２２を介して冷却水等を供給しながら切削することができる。

シャフト２１の基端部２１ｂは、コアドリルなどの工具４０（図５参照）が接続される工具接続部となっている。シャフト２１の外周には、工具接続部２１ｂから長手方向の中央に向けて直線状のスライド溝２１ｃが複数形成されている。カバー１８とシャフト２１とは固定ボルト２０によって締結されており、固定ボルト２０の軸部先端２０ａはスライド溝２１ｃの底面に当接している。これにより、シャフト２１は、カバー１８が装着された筒体１４に対して、筒体１４の中心軸線方向（図１の上下方向）に沿うスライド移動が可能になっている。また、シャフト２１がカバー１８および筒体１４に対して相対的に回転することが阻止されている。シャフト２１のスライド範囲は、固定ボルト２０の先端２０ａがスライド溝２１ｃに収容される範囲内に規制されている。

第２筒体１２内部には、筒体１４の先端１４ａ側から基端１４ｂ側に向かって突出したコーン部１３が形成されている。コーン部１３の突端部１３ａは筒体１４の中心軸線に垂直な平面状に形成されている。
この突端部１３ａには圧縮コイルバネ２４が収容されたスプリング座１３ｂが凹設されている。圧縮コイルバネ２４は、スプリング座１３ｂに反力を取ってシャフト２１の先端（詳しくはシャフト２１の先端部２１ａに固着されたナット２３）を筒体１４の基端１４ｂ側（図１の上側）に付勢している。

筒体１４の先端１４ａには、コーン部１３の内部に延びる円筒状の凹部１３ｃが形成されている。この凹部１３ｃとスプリング座１３ｂとの間は、連通穴１３ｄによって連通しており、シャフト２１の通水孔２２から供給された冷却水は、コーン部１３の連通穴１３ｄおよび凹部１３ｃを通ることによって筒体１４の先端１４ａ側に行き渡りやすくなっている。

コーン部１３の側面には、コーン部１３の突端部１３ａ（筒体１４の基端１４ｂ側）から筒体１４の先端１４ａ側に向かって筒体１４の中心軸線から離れるように傾斜した複数のガイド溝１５が形成されている。図４（ｂ）等に示すように、ガイド溝１５の両側部には、ガイド溝１５の底面と反対の側（図４（ｂ）の上側）でガイド溝１５の内方に突出した張出部１５ａが形成されている。この張出部１５ａは、アーム３１の両側縁に突出した張出部３２と係合することにより、アーム３１がガイド溝１５の底面から離れて浮き上がることを阻止する。
第２筒体１２の側面には、ガイド溝１５の位置に対応してスリット状の切欠１２ａが形成されており、ここからガイド溝１５およびガイド溝１５によって案内されるアーム３１が露出されるようになっている。

シャフト２１の先端部２１ａは段状に細くなっている。図４に示すように、シャフト２１の先端部２１ａには、後述するように、複数のアームジョイント３４を保持するジョイントホルダ２５が装着されており、ナット２３の締結によってシャフト２１の先端部２１ａに固定されている。

図１〜図３に示すように、ジョイントホルダ２５には、ピン２６を介して複数（ここでは４本）のアームジョイント３４の基端部３４ｂが軸着されている。アームジョイント３４の基端部３４ｂに対向する先端部３４ａには、ピン３３を介してアーム３１の基端部３１ｂが軸着されている。アームジョイント３４にはピン３３が抜けないように締め付ける留めネジ３７（図７参照）が取り付けられている。

ガイド溝１５の両側には、アーム３１全体が第２筒体１２の切欠１２ａから露出されたときにアーム３１とアームジョイント３４との連結部に対応する位置に、ガイド溝１５と連通する切欠凹部１２ｂが形成されている。アームジョイント３４の先端部３４ａに対するアーム３１を着脱する際に、切欠凹部１２ｂを利用することでピン３３の着脱作業を筒体１４の外側から行うことができる。これにより、切刃３５やガイド部３６が摩耗や折損した場合でもアーム３１を交換することにより、ドリル装置１０を使用し続けることができる。

図１，図２，図４に示すように、アーム３１はガイド溝１５に差し込まれており、ガイド溝１５に沿ってスライドするように案内されている。シャフト２１が筒体１４の軸線方向に沿ってスライドすると、アーム３１はシャフト２１の上下動に対応してガイド溝１５に沿ってスライドする。アーム３１が筒体１４の先端１４ａ側に移動すると、アーム３１の先端部３１ａが筒体１４の外方に突出する。これに対して、アーム３１が筒体１４の基端１４ｂ側に移動すると、アーム３１は筒体１４の内部に収容される。

本発明のドリル装置１０においては、図４に示すように、複数のアーム３１（ここでは４本）のうち一部のアームの先端部３１ａには孔２の内周面を切削する切刃３５が突設形成されており、残りのアーム３１の先端部には孔２の内周面に当接することで孔２内における筒体１４の回転を案内するガイド部３６が設けられている。
ここで、切刃３５は、躯体１の切削に用いられるものであり、例えばダイヤモンドチップ等の切削用チップを用いることができる。
また、ガイド部３６は、躯体１の切削に寄与する必要はなく、ガイド部３６の材質としては超硬合金、アルミニウム、スチール、プラスチック、セラミック、ゴムなどが例示できる。また、ここではガイド部３６は、アーム３１と別部材のチップをアーム３１の先端部３１ａに植設したものであるが、アーム３１と同質材料により一体に形成されていてもよい。
本形態例においては、アーム３１は筒体１４の周方向に沿って等間隔に設けられており、切刃３５とガイド部３６とは交互のアーム３１に設けられている。

次に、本形態例のドリル装置１０の作用を説明する。
ドリル装置１０は、図５に示すようなコアドリル用の回転駆動工具４０を用いることで、筒体１４およびシャフト２１が回転駆動される。
図５に例示する回転駆動工具４０は、躯体１表面に載置された基台４１が躯体１に施工された固定アンカー４３によって躯体１に固定されており、モータ４８を支持する支持部４６が基台４１から立設された支柱４２に支持されている。モータ４８の駆動軸（図示略）は、シャフト２１の基端部の工具接続部２１ｂに接続されている。
支持部４６はノブ４４の操作によって支柱４２に係合された状態と支柱４２に沿って移動できる状態とを変更できるようになっている。また、支持部４６には、手動で支持部４６を支持するためのハンドル４５が設けられている。符号４９は、モータ４８の電力を供給する電気ケーブルであり、符号５０は、ドリル装置１０のシャフト２１の通水孔２２を介して冷却水を供給するための給水ホースである。
また、当て部材（軸受ハウジング）１７は、下孔２の開口縁部３に当接されている。当て部材１７は、基台４１から延出された保持部４７により保持されており、当て部材１７の躯体１表面に沿う動きが防止されている。

図６に示すように、拡径部を切削する前には、シャフト２１は下孔２の開口部２ｂ側に引き上げられており、この状態ではアーム３１の先端部３１ａの切刃３５およびガイド部３６は下孔２の内周面に当接しないように、筒体１４内に収容されている。
モータ４８によってシャフト２１を回転させると、下孔２内でシャフト２１とともに筒体１４やコーン部１３、アーム３１が回転駆動される。

図７に示すように、シャフト２１を徐々に下孔２の底部２ａ側に押し込んでいくと、アーム３１はガイド溝１５に沿って筒体１４の先端１４ａ側にスライド移動し、アーム３１の先端部３１ａが筒体１４の外側突出されていく。切刃３５が回転駆動されながら下孔２の内周面に当接すると、下孔２の内周面が切削され、アンダーカット部４が形成される。こうして、シャフト２１の工具接続部２１ｂがカバー１８の上面に当接したところでアーム３１の先端部３１ａが筒体１４の先端１４ａに到達し、切刃３５の突出量も最大になる。このようにして、下孔２の内周面に、開口部２ｂ側から底部２ａに向かって内径が拡大するような拡径部４を削成することができる。

この際、筒体１４からは切刃３５の他にガイド部３６も進退可能になっており、切削時には、切刃３５とともにガイド部３６も下孔２の内周面に当接される。従って、下孔２の内周面から受ける反力が切刃３５とガイド部３６とに分散され、切刃３５に掛かる負荷を軽減することができる。このため、切刃３５の摩耗や損傷を抑制することができる。

切削後は、シャフトを引き上げて切削前の位置に復帰させることにより、切刃３５とガイド部３６を筒体１４内に収容することができる。シャフト２１の先端が圧縮コイルバネ２４によリ付勢されているので、シャフトを引き上げるのに要する力を軽減することができる。

この下孔にアンカーや異形棒鋼等の棒材を施工する方法としては、下孔の清掃後、この下孔に棒材を挿入し、下孔の内周面と棒材との隙間にモルタルや樹脂等の接着材を注入して固着させることにより実施できる。また、下孔にモルタルや樹脂等の接着材を注入した後に棒材を挿入して固着させる場合もある。
このように下孔２の底部２ａに拡径部４を形成することにより、下孔の内周面に対する接着材の付着力が高まり、前記棒材をより強固に施工することができる。

さらに、本形態例のドリル装置１０においては、アーム３１が着脱可能であるので、切刃３５とガイド部３６や摩耗、損傷しても交換することができる。従って、ドリル装置１０全体を使い捨てにする必要がなく、コストを削減することができる。また、切刃３５を研ぎ直す場合にもアーム３１がドリル装置１０に取り付けられた状態のまま研ぎ直すことなく、アーム３１を取り外して作業できるから、保守性に優れる。

上述のドリル装置では、ガイド部はアームに対して固定されたものであったが、本発明は、このようなものに限定されるものではなく、ガイド部がアームに対して可動とされたものであってもよい。
このようなドリル装置のアーム３１およびガイド部３６Ａの一例を図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図示した改変例のドリル装置において、ガイド部３６Ａは円柱状であり、アーム３１の先端部３１ａに形成されたガイド部収容溝３８に収容されている。ガイド部収容溝３８は、ガイド部３６Ａの中心軸がアーム３１の長手方向に沿うように、アーム３１の先端３１ａから基端側の突き当たり面３８ａまで延在して形成されており、ガイド部３６Ａより長さが長く、断面形状が優弧状（円から弓形の部分を切り欠いた形状）になっている。

ガイド部３６Ａは、ガイド部収容溝３８内で図８（ｃ）の両矢印に示すように転動することが可能である。ガイド部３６Ａの側面の一部は、ガイド部収容溝３８の外側に突出している。ガイド部３６Ａは、ガイド部収容溝３８の突き当たり面３８ａと、ガイド部収容溝３８の両側に差し渡された抜け止めピン３９との間に収容されており、これによってガイド部収容溝３８からの脱落が阻止されている。
この改変例のドリル装置において、筒体１４やシャフト２１など、アーム３１以外の部分は、図１等に図示した上述の構成によることができる。

このようなガイド部３６Ａを有するドリル装置によれば、上述の第１形態例のドリル装置と同様に、優れた作用および効果を奏する。その上、下孔２内でガイド部３６のガイド部収容溝３８から突出した部分が下孔２の内周面に当接したときに、筒体１４の回転に伴ってガイド部３６がコロのように転動し、この結果、ガイド部３６Ａと下孔２の内周面との間の摩擦を低減することができる。従って、筒体１４の回転を一層安定化することができ、また、切刃３５やガイド部３６Ａの摩耗や損傷等を、さらに抑制することができる。

以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば各部材の具体的な構成、アームの本数や配置などは、適宜改変が可能である。

本発明は、予め躯体に穿孔された孔の内周面に拡径部を形成する作業に利用することができる。例えば、アンカーボルトや棒鋼、杭などを接着固定する際に、下孔の内周面に対する接着材の付着力を高めることができる。

本発明のアンダーカットドリル装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１のアンダーカットドリル装置においてアームが筒体内部に収容された状態を示す部分縦断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 （ａ）図１のアンダーカットドリル装置において筒体の先端部を示す端面図である。（ｂ）アームが挿入されたガイド溝を示す断面図である。 図１のアンダーカットドリル装置の使用状態の一例を示す説明図である。 拡径部を切削する前の状態の一例を示す説明図である。 拡径部を切削した後の状態の一例を示す説明図である。 （ａ）アンダーカットドリル装置の改変例におけるガイド部を有するアームの先端部を示す拡大斜視図である。（ｂ）改変例におけるガイド部を有するアームの先端部を示す側面図である。（ｃ）改変例におけるアームが挿入されたガイド溝を示す断面図である。

符号の説明

１…躯体、２…孔（下孔）、３…開口縁部、４…拡径部（アンダーカット部）、１０…アンダーカットドリル装置（ドリル装置）、１３…コーン部、１４…筒体、１４ａ…筒体の先端、１４ｂ…筒体の基端、１５…ガイド溝、１６…ベアリング、１７…当て部材（軸受ハウジング）、２１…シャフト、２５…ジョイントホルダ、３１…アーム、３４…アームジョイント、３４ａ…アームジョイントの先端部、３４ｂ…アームジョイントの基端部、３５…切刃、３６，３６Ａ…ガイド部。

Claims (3)

1. 予め躯体に穿孔された孔の内周面に拡径部を形成するアンダーカットドリル装置であって、
   前記孔に挿入される中空円筒状の筒体の基端側には前記孔の開口縁部に当接される当て部材がベアリングを介して筒体と当て部材との相対的回転を許容するように装着されており、前記筒体内部の先端側には該筒体の基端側から先端側に向かって筒体の中心軸線から離れるように傾斜したガイド溝を有するコーン部が形成されており、前記筒体内には該筒体の軸線方向に沿ってスライド自在となるようにシャフトが内挿されており、前記シャフトの先端部には前記ガイド溝に案内される複数のアームが前記シャフトの軸線方向に対して傾斜することが可能なように取り付けられており、
   前記複数のアームのうち一部のアームの先端部には孔の内周面を切削する切刃が突設形成されているとともに、残りのアームの先端部には孔の内周面に当接することで孔内における筒体の回転を案内するガイド部が突設されており、前記シャフトが前記筒体の軸線方向に沿ってスライドすることにより前記アームの先端部を前記筒体の外方に突出させ又は前記筒体の内部に収容させることができるようにしたことを特徴とするアンダーカットドリル装置。
2. 前記複数のアームは前記筒体の周方向に沿って等間隔に設けられており、それぞれのアームは、前記切刃と前記ガイド部とを交互に備えていることを特徴とする請求項１に記載のアンダーカットドリル装置。
3. 前記シャフトの先端部にはアームジョイントの一端部が軸支されたジョイントホルダが設けられており、前記アームは、前記アームジョイントの他端部に軸支されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンダーカットドリル装置。

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