JP2009061749A - 被削材への孔穿け方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄筋、ガス管、水道管、電線を通す管などの金属類を埋設したコンクリート構造物にコアドリルを用いて孔穿けを行う際、埋設される金属類の切断を防ぐことが確実にできるようにする。
【解決手段】コアドリル１１の電源スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御する制御部１３と、切込み用モータ５の負荷電流を計測する検出部１４と、該検出部１４で検出された負荷電流の単位時間当たりの変化率を算出する演算部１５と、該演算部１５により算出された負荷電流の変化率と予め設定されたしきい値とを比較し、電流変化率がしきい値を越えたとき、上記制御部１３に出力する比較部１６とよりなるコントローラ１２を設け、コアドリル１１の刃物が鉄筋等金属類に食い込んだときに変化する切込み用モータ５の負荷電流の単位時間当たりの変化率がしきい値を越えると、制御部１３がコアドリル１１の電源スイッチをＯＦＦにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、コアドリルを用いて行うコンクリート構造物等よりなる被削材への孔穿け方法及び装置に関する。

図１は、コアドリルの一例を示すもので、ベース１より立設される支柱２と、該支柱２に昇降可能に支持されるコアドリル本体３と、該本体３に内蔵され、支柱２に添設されるラック４と噛合するピニオン（図示しない）と、該ピニオンを回転駆動する切込み用モータ５と、上記本体３に取外し可能に取着され、先端にダイヤモンドチップよりなる刃物６を取付けたコアビット７と、該コアビット７を回転駆動するドリルモータ８とよりなり、被削材である鉄筋を埋設したコンクリート構造物９への孔穿けは、刃物６を孔穿け位置に位置決めしてコンクリート構造物９へベース１を固定したのち、両モータ５及び８を駆動してコアビット７を回転駆動しながら降下させ、刃物６がコンクリート構造物に当たったのちは切込み用モータ５により一定の穿孔負荷を維持する送り量で送られて穿孔を行うようになっている。

孔穿けに際しては、コンクリート構造物に埋設される鉄筋も一緒に切断されるが、施工現場によっては内部の鉄筋を切断しないで孔穿けを行う必要があることがある。耐震補強工事のため孔穿けを行う場合がその代表的な例である。このような現場では、作業員がコアドリルのハンドルを手回しして手動送りにより切込みを行い、コアビットが鉄筋に当たったときには、そのときの手に伝わる感触から、鉄筋への接触を判断して切込みを中止し、ハンドルを逆回転させてコアビットを引上げ、鉄筋がない、と判断する箇所に再度孔穿け作業を行っているが、コンクリートのみの切断と、鉄筋の切断が区別できるようになるには、かなりの熟練を要し、また孔穿けの条件によっては両者の違いが分かりにくく、鉄筋を必要以上に傷付けてしまうことが多い。

コアドリルによる孔穿けをブレーカを備えた市販のコードリールを用いて行う方法も一部で行われている。この方法は、ブレーカを備えたコードリールをアースして電源とコアドリルを接続し、鉄筋コンクリート構造物への穿孔時に刃物６が鉄筋に接触すると、ブレーカを含む閉回路が形成され、これによりブレーカが動作して電源を遮断できるようになっているものであるが、穿孔時に切削水を使用する場合、孔穿け時にコンクリートに形成されたクラックなどに水が染み込み、刃物が鉄筋に到達する前に水を介して閉回路が形成され、鉄筋のかなり手前で、また鉄筋に接触しないでも鉄筋に接近したときに電源が遮断されてしまうことが多い。

その他、超音波を用いて鉄筋の位置を探査したり、Ｘ線を投射して鉄筋の位置を事前に特定し、鉄筋に当たらない箇所を予め求めて孔穿けを行う方法も行われているが、鉄筋がコンクリート構造物の表面から深い位置にある場合、鉄筋探査の位置精度が低下し、誤って鉄筋を切断してしまうことがある。

本発明は、鉄筋、ガス管、水道管、電線を通す管など、金属類（これらを以下単に鉄筋等という）を埋設したコンクリート構造物等の被削材にコアドリルを用いて孔穿けを行う際、鉄筋等の切断を確実に防ぐことができるようにした孔穿け方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ベースより立設される支柱と、該支柱に昇降可能に支持されるコアドリル本体と、該本体に内蔵され、支柱に添設されるラックと噛合するピニオンと、該ピニオンを回転駆動する切込み用モータと、上記本体に取外し可能に取着され、先端にダイヤモンドチップよりなる刃物を取付けたコアビットと、該コアビットを回転駆動するドリルモータとよりなるコアドリルを用いて鉄筋等を埋設したコンクリート構造物等の被削材に孔穿けを行う方法において、穿孔時の切込み速度を検出し、切込み速度の変化量又は変化率が予め設定されたしきい値を越えたときにコアドリルを停止させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、切込速度の変化量又は変化率は切込み用モータの電流、電圧又は入力量等の負荷から求められることを特徴とし、
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、切込み速度の変化量又は変化率は切込用モータの回転数の変化量又は変化率から求められることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、切込速度の変化量又は変化率は支柱に昇降可能に支持されるコアドリル本体に設けた距離センサにより被削材までの距離を計測することにより求められることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２に係る発明を実施する装置に関するもので、コアドリルに切込み用モータの電流、電圧又は入力量等の負荷を検出する検出部と、該検出部によって検出された負荷の変化量の変化率を算出する演算部と、該演算部により算出された負荷の変化量又は変化率としきい値とを比較する比較部と、負荷の変化量又は変化率がしきい値を越えたとき比較部からの出力によりコアドリルの電源スイッチ又は切込み用モータ駆動用のスイッチをＯＦＦにする制御部とよりなるコントローラを設けたことを特徴とし、
請求項６に係る発明は、請求項３に係る発明を実施する装置に関するもので、コアドリルに切込み用モータの回転数を検出する検出部と、該検出部によって検出された切込み用モータの回転数の変化量又は変化率を算出する演算部と、該演算部により算出された回転数の変化量又は変化率としきい値とを比較する比較部と、回転数の変化量又は変化率がしきい値を越えたとき、比較部からの出力によりコアドリルの電源スイッチ又は切込み用モータ駆動用のスイッチをＯＦＦにする制御部とよりなるコントローラを設けたことを特徴とする。

穿孔時、コンクリートのみを切削するときと、鉄筋等を切削するときでは切削速度が異なり、コンクリートのみを切削していたコアドリルの刃物が鉄筋等に食い込むと、切削速度が低下する。請求項１に係る発明は、この切削速度に着目し、切削速度の変化量又は変化率がしきい値を越えたときコアドリルを停止させるようにしたもので、本発明によると、熟練した作業員でなくても被削材に埋設した鉄筋等が切断されるのを確実に防ぐことができ、鉄筋等が電線管やガス管である場合の感電やガス漏れ等の事故を防ぐことができること、鉄筋等の埋設位置を事前に探査する際の探査精度が悪いことにより誤って鉄筋等を切断してしまうことがないこと、ブレーカを備えたコードリールを準備したり、穿孔時に切削水を使用する場合であっても鉄筋等に近接しただけでコアドリルが停止する、といった問題を生ずることがないこと等の効果を有する。

請求項２及び５に係る発明においては、切込み用モータの電流、電圧又は入力量等の負荷の変化から、請求項３及び６に係る発明においては、切込み用モータの回転数の変化から、また請求項４に係る発明においてはコアドリル本体に設けた距離センサで被削材までの距離を計測することによりコアドリルの刃物の鉄筋等への食い込みを自動的に検出して上述する効果を奏することができる。

以下、本発明の実施形態に係るコアドリルを図面によって説明する。
図２に示す穿孔装置１１は、図１に示すコアドリルにコントローラ１２を設けたもので、このコントローラ１２は、コアドリル１１の図示しない電源スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御する制御部１３と、切込み用モータ５の負荷電流を計測する電流センサである検出部１４と、該検出部１４で検出された負荷電流の単位時間当たりの変化率を算出する演算部１５と、該演算部１５により算出された負荷電流の変化率と予め設定されたしきい値とを比較し、電流変化率がしきい値を越えたとき、上記制御部１３に出力する比較部１６とよりなっている。

穿孔時において、コアドリル１１のコアビット先端の刃物が被切削材であるコンクリート構造物９を穿孔し、埋設された鉄筋に食い込み始めると、検出部１４によって検出された負荷電流値が一気に変化する。演算部１５は単位時間当たりの電流の変化率を算出し、比較部１６は電流の変化率としきい値とを比較し、電流の変化率がしきい値を越えると、鉄筋への食い込みと判断して制御部１３に出力し、制御部１３はこれによりコアドリル１１の図示しない電源スイッチをＯＦＦにし、コアドリルを停止させる。

上記実施形態では、切込み速度の変化率として負荷電流の変化率を求め、これによりコアドリル１１の電源スイッチをＯＦＦにするようにしているが、図３に示すコントローラ２１では、切込み用モータ５の回転数の変化率を求め、これによりコアドリル１１の電源スイッチをＯＦＦにするように構成される。すなわちこのコントローラ２１は、コアドリルの図示しない電源スイッチを制御する制御部２２と、切込み用モータ５の回転数を検出するエンコーダ２３と、該エンコーダ２３によって検出された切込み用モータ５の回転数の単位時間当たりの変化率を算出する演算部２４と、該演算部１５により算出された回転数の変化率と予め設定されたしきい値とを比較し、回転数の変化率がしきい値を越えたとき、上記制御部２２に出力する比較部２５より構成される。

本実施形態では、コアドリルの刃物が鉄筋に食い込んだときに切込み用モータ５の回転数が低下することに着目し、演算部２４で算出した回転数の低下率が、しきい値を越えたとき、比較部２５が鉄筋への食い込みと判断して制御部２２に出力し、コアドリル１１の電源スイッチをＯＦＦにしてコアドリル１１を停止させるようになっている。

上記各実施形態では、切込み速度の変化率を求めるため、切込み用モータ或いはドリルモータの単位時間当たりの負荷電流の変化率あるいは切込み用モータの回転数の変化率を求めているが、別の実施形態では、切込み用モータの単位時間当たりの電圧の変化率、電力等の入力量の変化率が求められる。更に別の実施形態では、負荷電流や回転数の変化率ではなく、変化量が求められ、変化量の差が予め設定されたしきい値を越えたとき、コアドリルの電源スイッチがＯＦＦにされ、コアドリルが停止される。

図４に示す穿孔装置３１は、図１に示すコアドリルにおいて、コアドリル本体３にコンクリート構造物である被削材９までの距離を計測する距離センサ３２を設けると共に、コントローラ３３を設け、該コントローラ３３をコアドリル３１の図示しない電源スイッチを制御する制御部３４と、距離センサ３２によって計測された被削材９までの距離を検出する検出部３７から単位時間当たりのコアドリル本体３の移動量（送り量）の変化率を算出する演算部３５と、該演算部３５により算出された移動量（送り量）の変化率が予め設定されたしきい値を越えたとき、上記制御部３４に出力する比較部３６により構成している。

本実施形態では、コアドリル３１の刃物が鉄筋に食い込んだときのコアドリル本体３の移動量（送り量）越えたとき、比較部３６が制御部３４に出力してコアドリル１１の電源スイッチをＯＦＦにし、コアドリル１１を停止させるようになっている。

図５に示す穿孔装置４１は、図１に示すコアドリルに設けられるコントローラ４２をコアドリルの図示しない電源スイッチなどを制御する制御部４３と、電動モータ又は油圧モータよりなるドリルモータ８の負荷（電流または圧力）を計測する電流センサまたは圧力センサとしての検出部４４と、該検出部４４で検出された負荷の単位時間当たりの変化率を算出する演算部４５と、該演算部４５により算出された負荷の変化率と予め設定されたしきい値とを比較し、負荷変化率がしきい値を越えたとき、上記制御部４３に出力する比較部４６より構成したものである。

コアドリル４１の刃物が鉄筋に食い込むと、ドリルモータ８は切込み用モータ５と共に負荷が一時的に高くなるが、切込み用モータ５の負荷電流が低下し、切込み速度が低下するのに伴って元に戻される。本実施形態では、コアドリルの刃物が鉄筋に食い込んだときにドリルモータ８の負荷が一時的に高くなることに着目し、演算部４５で算出した回転数の低下率がしきい値を越えたとき、比較部４６が制御部４３に出力してコアドリル４１の電源スイッチなどをＯＦＦにし、コアドリル４１を停止させるようになっている。

上記各実施形態では、いずれも刃物が鉄筋に食い込んだとき、コアドリルの電源スイッチなどがＯＦＦになるようにされているが、切込み用モータの駆動スイッチのみを停止させるようにしてもよい。この場合、切込み用モータ５停止後、ドリルモータ８は空回りをするようになる。

上記各実施形態ではまた、穿孔は鉄筋を埋設した被削材に対して行われるようにしているが、電線を通した電線管、水道管、ガス管等を埋設した被削材に対しても同様にして行われる。

コアドリルの全体構成を示す図。 本発明に係る穿孔装置の模式図。 コントローラのブロック図。 本発明に係る別の穿孔装置の模式図。 穿孔装置の別の態様を示す模式図。

符号の説明

１・・ベース
２・・支柱
３・・コアドリル本体
５・・切込み用モータ
６・・刃物
７・・コアビット
８・・ドリルモータ
９・・コンクリート構造物(被削材)
１１、３１、４１・・穿孔装置
１２、２１、３３、４２・・コントローラ
１３、２２、３４、４３・・制御部
１４、３７、４４・・検出部
１５，２４、３５、４５・・演算部
１６、２５、３６、４６・・比較部
２３・・エンコーダ
３２・・距離センサ

Claims (6)

1. ベースより立設される支柱と、該支柱に昇降可能に支持されるコアドリル本体と、該本体に内蔵され、支柱に添設されるラックと噛合するピニオンと、該ピニオンを回転駆動する切込み用モータと、上記本体に取外し可能に取着され、先端に刃物を取付けたコアビットと、該コアビットを回転駆動するドリルモータとよりなるコアドリルを用いて鉄筋等を埋設した被削材に孔穿けを行う方法において、穿孔時の切込み速度を検出し、切込み速度の変化量又は変化率が予め設定されたしきい値を越えたときにコアドリル又は切込み用モータを停止させることを特徴とする孔穿け方法。
2. 切込速度の変化量又は変化率は切込み用モータの電流、電圧又は入力量等の負荷から求められる請求項１記載の孔穿け方法。
3. 切込速度の変化量又は変化率は切込み用モータの回転数から求められる請求項１記載の孔穿け方法。
4. 切込速度の変化量又は変化率は支柱に昇降可能に支持されるコアドリル本体に設けた距離センサにより被削材までの距離を計測することにより求められる請求項１記載の孔穿け方法。
5. 請求項２記載の孔穿け方法を実施する装置であって、コアドリルに切込み用モータの電流、電圧又は入力量等の負荷を検出する検出部と、該検出部によって検出された負荷の変化量の変化率を算出する演算部と、該演算部により算出された負荷の変化量又は変化率としきい値とを比較する比較部と、負荷の変化量又は変化率がしきい値を越えたとき比較部からの出力によりコアドリルの電源スイッチ又は切込み用モータ駆動用のスイッチをＯＦＦにする制御部とよりなるコントローラを設けたことを特徴とする孔穿け装置。
6. 請求項３記載の孔穿け方法を実施する装置であって、コアドリルに切込み用モータの回転数を検出する検出部と、該検出部によって検出された切込み用モータの回転数の変化量又は変化率を算出する演算部と、該演算部により算出された回転数の変化量又は変化率としきい値とを比較する比較部と、回転数の変化量又は変化率がしきい値を越えたとき、比較部からの出力によりコアドリルの電源スイッチ又は切込み用モータ駆動用のスイッチをＯＦＦにする制御部とよりなるコントローラを設けたことを特徴とする孔穿け装置。

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