JP2007069568A - 穿孔方法、制御方法、穿孔装置及び砥石ビット - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート構造物に穿孔する際に、コンクリート内に埋設されている各種の配管等を切断したり傷付けたりするのを防止する。
【解決手段】 コンクリート構造物４０に孔を形成するための穿孔装置１であって、穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビット２８と、砥石ビット２８を回転駆動させる駆動手段１５と、砥石ビット２８を推進させる推進手段７と、砥石ビット２８の推進速度又は穿孔深さを検出するセンサ３６と、センサ３６からの信号を基に駆動手段１５と推進手段７とを制御する制御手段３３と、砥石ビット２８の穿孔面に液体、気体又は液体と気体の混合物を供給し、かつ供給量の調整が可能な流体供給手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の所定の位置に孔を形成するのに好適な穿孔方法、制御方法、穿孔装置及び砥石ビットに関する。

従来、コンクリート構造物の所定の位置に所定の径、深さの孔を形成する場合、振動ドリル、コアビットドリル、グラインドビットドリル等のドリルを用い、これらのドリルを穿孔機に取り付け、穿孔機を作動させてドリルを回転駆動させることにより、コンクリート構造物の所定の位置に所定の径、深さの孔を形成している。

このようなコンクリート構造物の穿孔作業に用いられるドリルは、穿孔作業の効率を高めるために改良が重ねられて切れ味が高められているため、コンクリートだけでなくコンクリート中に埋設されている埋設物（鉄筋、各種の配管（ガス、水道、電線、信号線等の配管）等）も一緒に切断したり、傷付けたりしてしまうことがあり、このような埋設物を切断等する事故を未然に防ぐ対策を施す必要がある。

コンクリート中に埋設されている埋設物を切断等する事故を未然に防ぐ方法の一例として、埋設物が導電体の場合に、埋設物の一部をはつり出し、そのはつり出した部分とドリルとの間を予めアース処理しておき、穿孔作業中にドリルの先端が導電体と接触した瞬間に、漏電遮断機を作動させて穿孔作業を中断し、導電体を切断したり、傷付けたりするのを防止する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開平３−２７９０８号公報 特許第２８６９６８２号公報

しかし、このような方法にあっては、水道配管、樹脂製の保護管内を挿通している電線、通信線等に対しては適用することができず、適用範囲が制限されてしまい、全ての埋設物に対して切断等の事故を未然に防ぐことができない。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、コンクリート構造物の所定の位置に所定の径、深さの孔を形成する場合に、コンクリート内に埋設されている埋設物（鉄筋、各種の配管（ガス、水道、電線、信号線等の配管））を切断したり、傷付けたりすることがなく、埋設物を切断等する事故を防止することができる穿孔方法、制御方法、穿孔装置及び砥石ビットを提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、コンクリート構造物に孔を形成するための穿孔方法であって、穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットを用い、該砥石ビットを回転させながら推進させることにより、前記コンクリート構造物に孔を形成することを特徴とする。

本発明による穿孔方法によれば、コンクリート構造物に対して、砥石ビットを回転させながら推進させることにより、コンクリート構造物のコンクリートが砥石ビットの砥粒によって切り込まれ、又はむしりとられ、コンクリート構造物に所定の径、深さの孔が形成されることになる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の穿孔方法であって、前記砥石ビットを一定の回転速度で回転させながら、一定の推進力で推進させることを特徴とする。

本発明による穿孔方法によれば、コンクリート構造物に対して、砥石ビットを一定の回転速度で回転させながら一定の推進力で推進させることにより、コンクリート構造物のコンクリートが砥石ビットの砥粒によって切り込まれ、又はむしりとられ、コンクリート構造物に所定の径、深さの孔が形成されることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の穿孔方法であって、前記コンクリート構造物に孔を形成する際に、前記砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを監視し、該推進速度又は穿孔深さの変化に応じて前記砥石ビットの回転及び推進を停止させることを特徴とする。

本発明による穿孔方法によれば、コンクリート構造物に孔を形成する際に、予め、一定の推進力における砥石ビットのコンクリートに対する推進速度又は穿孔深さを求めておき、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを監視することにより、穿孔作業中の砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの変化により、砥石ビットがコンクリートを穿孔しているか、埋設物に接触しているかの判断をすることができることになる。

請求項４に係る発明は、コンクリート構造物に孔を形成するための制御方法であって、穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットを用い、該砥石ビットを所定の回転速度で回転させながら、所定の推進力で推進させることにより、前記コンクリート構造物に孔を形成する際に、前記砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合を逐次検出し、該推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合の変化に応じて前記砥石ビットの回転及び推進を制動することを特徴とする。

本発明による制御方法によれば、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合を逐次検出し、この推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合の変化に応じて砥石ビットの回転及び推進が制動されることになる。

請求項５に係る発明は、コンクリート構造物に孔を形成するための穿孔装置であって、穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットと、該砥石ビットを回転駆動させる駆動手段と、該砥石ビットを推進させる推進手段と、該砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを検出するセンサと、該センサからの信号を基に前記駆動手段と前記推進手段とを制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明による穿孔装置によれば、駆動手段と推進手段との協働によって砥石ビットを回転させながら推進させることにより、コンクリート構造物に所定の径、深さの孔が形成される。この場合、予め、一定の推進力におけるコンクリートに対する砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを求めておき、これらの情報を制御手段に記憶させておく。そして、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さをセンサにより検出し、センサからの検出信号を制御手段で処理することにより、砥石ビットがコンクリートを穿孔しているか、埋設物に接触しているかの判断をすることができ、その判断結果に応じて駆動手段及び推進手段による砥石ビットの回転及び推進を続行又は停止させることができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の穿孔装置であって、前記砥石ビットの穿孔面に流体を供給する流体供給手段を備えていることを特徴とする。

本発明による穿孔装置によれば、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔作業中に、流体供給手段により砥石ビットの穿孔面に流体を供給することにより、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔効率を高めることができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の穿孔装置であって、前記流体供給手段は、流体の供給量が調整可能に構成されていることを特徴とする。

本発明による穿孔装置によれば、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔作業中に、流体供給手段により砥石ビットの穿孔面に流体（液体、気体又は液体と気体の混合物）を供給し、流体の供給量を調整することにより、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔効率を高めることができる。

請求項８に係る発明は、コンクリート構造物に孔を形成するための砥石ビットであって、円柱状をなすとともに、先端面が平面の穿孔面に形成され、かつ偏心した位置に軸線方向に貫通するコア孔が設けられていることを特徴とする。

本発明による砥石ビットによれば、コンクリート構造物に孔を形成する場合に、砥石ビットを回転させながら推進させることにより、コンクリート構造物に中心部にコアが位置する筒状の孔が形成されることになる。

以上、説明したように、本発明の穿孔方法によれば、コンクリート構造物に対して、砥石ビットを所定の回転速度で回転させながら所定の推進力で推進させることにより、コンクリート構造物のコンクリートが砥石ビットの砥粒によって切り込まれ、又はむしりとられ、コンクリート構造物に所定の径、深さの孔が形成されることになる。この場合、砥石ビットの穿孔面は平面に形成されているので、穿孔作業の効率を高めることができるとともに、コンクリート構造物の埋設物に接触した場合に、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さが変化することになり、この変化によって砥石ビットの回転及び推進を停止させることにより、各種の配管等の埋設物を切断したり、傷付けたりするのを防止できる。

また、予め、一定の推進力における砥石ビットのコンクリートに対する推進速度又は穿孔深さを求めておき、コンクリート構造物に孔を形成する際に、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを監視することにより、穿孔作業中の砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの変化により、砥石ビットがコンクリートを穿孔しているか、埋設物に接触しているかの判断をすることができることになる。従って、砥石ビットによって各種の配管等の埋設物を切断したり、傷付けたりするのを防止できる。

さらに、本発明の制御方法によれば、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合を逐次検出し、この推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合の変化に応じて砥石ビットの回転及び推進が制動されることになる。従って、砥石ビットによって各種の配管等の埋設物を切断したり、傷付けたりするのを防止できる。

さらに、本発明の穿孔装置によれば、コンクリート構造物に所定の径、深さの孔を形成する際に、予め、砥石ビットの一定の推進力におけるコンクリートに対する推進速度又は穿孔深さを求めておき、これを情報として制御手段に記憶させておき、穿孔作業中に、砥石ビットの推進速度又は穿孔深さをセンサにより検出し、このセンサからの検出信号を制御手段で処理することにより、砥石ビットがコンクリートを穿孔しているか、各種の配管等の埋設物に接触したのかの判断をすることができることになる。従って、砥石ビットが埋設物に接触したのをセンサにより検出したときに、駆動手段及び推進手段による砥石ビットの回転及び推進を停止させることができるので、各種の配管等の埋設物を切断したり、傷付けたりするのを未然に防止できる。

さらに、砥石ビットの穿孔面に液体、気体又は液体と気体の混合物を供給する流体供給手段を備えているので、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔作業中に、流体供給手段により砥石ビットの穿孔面に液体、気体又は液体と気体の混合物を供給することにより、砥石ビットによるコンクリート構造物の穿孔効率を高めることができる。

さらに、本発明の砥石ビットによれば、円柱状をなすとともに、先端面が平面の穿孔面に形成され、かつ偏心した位置に軸線方向に貫通するコア孔が設けられているので、コンクリート構造物に孔を形成する場合に、コンクリート構造物に中心部にコアが位置する筒状の孔を形成することができる。この場合、コアはコア孔の偏心回転によって細く形成されるので、容易に破損することができ、穿孔作業効率を高めることができる。

以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明の一実施の形態が示されている。本実施の形態は、鉄筋、各種の配管（水道、ガス、電線、信号線等の配管）等の埋設物が埋設されたコンクリート構造物４０に所定の径、深さの孔４１を形成するのに有効なものである。

すなわち、本実施の形態の穿孔装置は、駆動手段１５と、駆動手段１５によって回転駆動される砥石ビット２８と、砥石ビット２８に流体（磨ぎ水等の液体、空気等の気体、又は液体と気体との混合物等であり、本実施の形態では磨ぎ水を用いている。）を供給する流体供給手段と、砥石ビット２８を推進させる推進手段７と、駆動手段１５及び推進手段７を支持するフレーム２と、駆動手段１５及び推進手段７を制御する制御手段３３とを備えている。

フレーム２は、所定の間隔をおいて平行かつ垂直に設けられる一対の支持軸３、３と、両支持軸３、３の上端部間に水平に架設される上支持板４と、両支持軸３、３の下端部間に水平に架設される下支持板５とから構成され、このフレーム２に駆動手段１５及び推進手段７が支持されている。

推進手段７は、フレーム２の上支持板４と下支持板５との間に設けられて、両支持板４、５間を両支持軸３、３に沿って上下方向に移動可能な移動台８と、移動台８を上下方向に移動させるアクチュエータ１２とから構成されている。

移動台８は、両支持軸３、３にスライド自在に取り付けられるスライダー９、９と、両スライダー９、９の上端部間に水平に連結される上板１０と、両スライダー９、９の下端部間に水平に連結される下板１１とから構成され、上板１０と下板１１との間に後述する駆動手段１５が取り付けられている。

アクチュエータ１２は、空気圧シリンダ又は油圧シリンダであって、圧力供給源から配管及びバルブを介して空気圧又は油圧が供給される。アクチュエータ１２は、シリンダ本体１３がフレーム２の上支持板４の上部中央部に垂直に取り付けられ、ロッド１４が上支持板４を貫通して下方に突出し、ロッド１４の先端部が移動台８の上板１０の中央部に連結されている。

アクチュエータ１２を作動させて、ロッド１４を進退させることによりロッド１４と一体に移動台８が上下方向に移動し、移動台８に取り付けられる駆動手段１５が移動台８と一体に上下方向に移動し、駆動手段１５に取り付けられる後述する砥石２８に推進力が与えられる。なお、アクチュエータ１２に電気、空圧、又は油圧式の回転機を用い、この回転機の回転を変換機構により直動に変換して移動台８を上下動させてもよい。

駆動手段１５は、移動台８の下板１１と上板１０との間に設けられる駆動モータ１６と、駆動モータ１６の駆動軸１８に着脱自在に取り付けられるチャック１９と、チャック１９に着脱自在に取り付けられる砥石ホルダ２０とから構成され、砥石ホルダ２０に砥石２８が着脱自在に取り付けられている。

駆動モータ１６は、下板１１の上部中央部にケーシング１７が取り付けられ、駆動軸１８が下板１１を貫通して下方に突出し、この下板１１から突出している駆動軸１８の部分にチャック１９が着脱自在に取り付けられている。なお、駆動モータ１６の代わりに、空気圧又は油圧式の回転機を使用してもよい。

砥石ホルダ２０は、図２に示すように、丸棒状の取付け軸２１と、取付け軸２１の先端部に一体に連結される円筒状のホルダ本体２３とから構成され、この取付け軸２１をチャック１９内に挿入し、チャック１９を締め付けることにより、砥石ホルダ２０がチャック１９に取り付けられる。

取付け軸２１の内部には、一端が周面に開口し、他端が下端面に開口する連通孔２２が設けられ、この連通孔２２の下端開口部はホルダ本体２３の内部に連通している。取付け軸２１の外周面には、上下端が閉塞された円筒状のジョイント２５が、その中心部を取付け軸２１が貫通するように一体に取り付けられ、このジョイント２５の内部に取付け軸２１の連通孔２２の一端開口部が連通している。

ジョイント２５の周面の一部には、内外を貫通する流入孔２６が設けられ、この流入孔２６と、ジョイント２５の内部と、取付け軸２１の連通孔２２と、ホルダ本体２３の内部と、ホルダ本体２３の下端開口部とによって一連の供給路２７が構成され、この供給路２７を介して流体供給手段から砥石ビット２８に磨ぎ水が供給される。流体供給手段は、磨ぎ水の供給ポンプと、供給ポンプから供給路２７へ供給する磨ぎ水の量を調整するバルブとを備えている。磨ぎ水は、特に制限はなく、ゲル状液、泡状液等とすることができる。また、磨ぎ水は、給水ポンプを利用せずに、水道水を供給路２７に直接に供給してもよいし、貯水槽から水頭を利用して供給路２７に直接に供給してもよい。

ホルダ本体２３の下端開口部内周面は、他の部分よりも大径の砥石取付け部２４に形成され、この砥石取付け部２４に後述する砥石２８の取付け部３１が取り付けられる。砥石ホルダ２０は、ホルダ本体２３がフレーム２の下支持板５の中央部を貫通して下方に突出し、下支持板５のホルダ本体２３の貫通部には、ホルダ本体２３を上下方向に移動自在に支持する軸受６が取り付けられている。

砥石ビット２８は、図３に示すように、穿孔面３０が平面に形成される円柱状の砥石本体２９と、砥石本体２９の一端部に一体に設けられる筒状の取付け部３１とから構成され、取付け部３１をホルダ本体２３の砥石取付け部２４に嵌合又は螺合させることにより、砥石２８がホルダ本体２３に一体に取り付けられる。

砥石本体２９は、研磨砥粒を結合材で焼結したものであって、周知の各種の砥石を使用することができる。砥石本体２９には、中心軸から偏心した位置にコア孔３２が軸線方向に貫通した状態で設けられ、砥石ビット２８を砥石ホルダ２３に取り付けた際に、このコア孔３２が取付け部３１の内周側を介して砥石ホルダ２３の供給路２７に連通する。なお、コア孔３２が中心軸上に位置するタイプのものを使用してもよい。

制御手段３３は、駆動モータ１６の回転を制御する回転制御部３４と、アクチュエータ１２の作動を制御する推進制御部３５と、移動台８の上下方向への移動速度を検出するセンサ３６と、流体供給手段の供給ポンプ及びバルブを制御する注水制御部３７と、センサ３６からの検出信号に応じて回転制御部３４及び推進制御部３５を制御し、駆動モータ１６の回転及びアクチュエータ１２の作動を制御する演算制御部３８と、演算制御部３８による回転制御部３４及び推進制御部３５の制御条件を設定する制御条件設定部３９とから構成されている。

そして、上記のように構成した本実施の形態による穿孔装置１を用いて本発明による穿孔方法及び制御方法を実施するには、穿孔装置１をコンクリート構造物４０の上部に設置し、駆動モータ１６を作動させてチャック１９及び砥石ホルダ２０を介して砥石ビット２８を回転させ、流体供給手段により砥石２８に磨ぎ水を供給しながら、アクチュエータ１２を作動させてロッド１４、移動台８、駆動モータ１６、チャック１９、及び砥石ホルダ２０を介して砥石ビット２８を下方に推進させることにより、砥石ビット２８が一定の推進速度でコンクリート構造物４０を下方に向かって穿孔し、コンクリート構造物４０に所定の径、深さの孔４１を形成することができる。

この場合、一定の推進力における砥石ビット２８のコンクリート構造物４０のコンクリートに対する推進速度は一定であるが、砥石ビット２８がコンクリート内に埋設されている各種の配管、鉄筋等の埋設物に接触した場合には、その推進速度は著しく低下してほとんどゼロに近くになる。従って、この砥石ビット２８の推進速度を逐一検出することにより、砥石ビット２８がコンクリートを穿孔しているか、鉄筋、各種の配管等の埋設物に接触しているかの判断をすることができ、その判断により砥石ビット２８の回転及び推進を続行又は停止させることにより、埋設物を切断したり、傷付けたりするのを防止できる。

具体的には、一定の推進力における砥石ビット２８のコンクリートに対する推進速度を予め求めておき、これを制御手段３３の演算制御部３８に記憶させておく。そして、移動台８に近接する箇所に速度センサ３６を設置し、この速度センサ３６によって移動台８の移動速度、すなわち砥石ビット２８の推進速度を逐一検出し、この速度センサ３６からの検出信号を制御手段３３の演算制御部３８に送り、演算制御部３８で予め記憶させたおいた情報を基に演算処理する。そして、その演算処理の結果により、駆動モータ１６及びアクチュエータ１２の作動を停止させて、砥石ビット２８の回転及び推進を停止させることにより、砥石ビット２８によって埋設物を切断したり、傷付けたりするのを防止できる。

上記のように構成した本実施の形態による穿孔方法、制御方法及び穿孔装置１にあっては、砥石ビット２８の推進速度を逐一検出して、推進速度の変化により砥石ビット２８がコンクリートを穿孔しているか、埋設物に接触しているかの判断をして、その判断結果に応じて駆動モータ１６及びアクチュエータ１２の作動を継続又は停止させているので、コンクリート中に埋設されている鉄筋、各種の配管（水道、ガス、電線、信号線等）等の埋設物を砥石で切断したり、傷付けたりするのを未然に防止することができる。

また、コンクリート構造物４０を穿孔する砥石ビット２８としてコア孔３２を備えた砥石ビット２８を用いているので、穿孔によってコア孔３２に対応する部分にコアが形成されるが、コア孔３２は砥石ビット２８に対して偏心回転しているので、形成されるコアの径を小さくすることができる。従って、コアを容易に破損することができるので、穿孔作業効率を高めることができる。

なお、前記の説明においては、砥石ビット２８の推進速度を速度センサ３６により逐一検出したが、砥石ビット２８の穿孔深さを変位センサにより逐一検出し、穿孔深さの変化により駆動モータ１６及びアクチュエータ１２の作動を継続又は停止させるように構成してもよい。

本発明による穿孔装置の一実施の形態を示した概略図である。 図１の部分拡大断面図である。 図１の砥石の斜視図である。

符号の説明

１ 穿孔装置 ２ フレーム
３ 支持軸 ４ 上支持板
５ 下支持板 ６ 軸受
７ 推進手段 ８ 移動台
９ スライダー １０ 上板
１１ 下板 １２ アクチュエータ
１３ シリンダ本体 １４ ロッド
１５ 駆動手段 １６ 駆動モータ
１７ ケーシング １８ 駆動軸
１９ チャック ２０ 砥石ホルダ
２１ 取付け軸 ２２ 連通孔
２３ ホルダ本体 ２４ 砥石取付け部
２５ ジョイント ２６ 流入孔
２７ 供給路 ２８ 砥石ビット
２９ 砥石本体 ３０ 穿孔面
３１ 取付け部 ３２ コア孔
３３ 制御手段 ３４ 回転制御部
３５ 推進制御部 ３６ センサ
３７ 注水制御部 ３８ 演算制御部
３９ 制御条件設定部 ４０ コンクリート構造物
４１ 孔

Claims (8)

1. コンクリート構造物に孔を形成するための穿孔方法であって、
   穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットを用い、該砥石ビットを回転させながら推進させることにより、前記コンクリート構造物に孔を形成することを特徴とする穿孔方法。
2. 前記砥石ビットを一定の回転速度で回転させながら、一定の推進力で推進させることを特徴とする請求項１に記載の穿孔方法。
3. 前記コンクリート構造物に孔を形成する際に、前記砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを監視し、該推進速度又は穿孔深さの変化に応じて前記砥石ビットの回転及び推進を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔方法。
4. コンクリート構造物に孔を形成するための制御方法であって、
   穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットを用い、該砥石ビットを所定の回転速度で回転させながら、所定の推進力で推進させることにより、前記コンクリート構造物に孔を形成する際に、前記砥石ビットの推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合を逐次検出し、該推進速度又は穿孔深さの単位時間当りの変化割合の変化に応じて前記砥石ビットの回転及び推進を制動することを特徴とする制御方法。
5. コンクリート構造物に孔を形成するための穿孔装置であって、
   穿孔面が平面で形成された円柱状の砥石ビットと、該砥石ビットを回転駆動させる駆動手段と、該砥石ビットを推進させる推進手段と、該砥石ビットの推進速度又は穿孔深さを検出するセンサと、該センサからの信号を基に前記駆動手段と前記推進手段とを制御する制御手段とを備えていることを特徴とする穿孔装置。
6. 前記砥石ビットの穿孔面に流体を供給する流体供給手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の穿孔装置。
7. 前記流体供給手段は、流体の供給量が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の穿孔装置。
8. コンクリート構造物に孔を形成するための砥石ビットであって、
   円柱状をなすとともに、先端面が平面の穿孔面に形成され、かつ偏心した位置に軸線方向に貫通するコア孔が設けられていることを特徴とする砥石ビット。
   
   

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