JP2013146986A - 冷却剤供給装置、冷却剤供給・回収装置および穿孔システム - Google Patents

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Abstract

【課題】モーター駆動の冷却剤供給手段が過負荷になるのを有効に防止することができる冷却剤供給装置、冷却剤供給・回収装置および穿孔システムを提供することを課題とする。
【解決手段】ダイヤモンドビット2に冷却剤を供給する内部流路28と、内部流路28に介設され穿孔対象物にダイヤモンドビット2を押し当てたときに内部流路28を開放する開閉バルブ30と、を有する穿孔機器3に対して冷却剤を供給する冷却剤供給装置40であって、冷却剤供給チューブ86を介して、冷却剤を内部流路28に供給するモーター駆動の冷却剤供給手段と、冷却剤の供給に伴って、冷却剤供給チューブ86内が所定の圧力を越えたときに当該圧力を逃がす圧力調整手段と、を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、穿孔機器のドリルビットに冷却剤を供給する冷却剤供給装置、冷却剤供給・回収装置および穿孔システムに関するものである。
従来、この種の冷却剤供給装置として、コンクリートの壁体に穿孔を行う穿孔機器に接続して使用するものが知られている(特許文献1参照)。
穿孔機器は、ダイヤモンドビットと、これを回転させる動力源たる電動ドリルと、ダイヤモンドビットと電動ドリルとの間に介設した冷却剤供給アタッチメントと、冷却剤供給アタッチメントを保持すると共にダイヤモンドビットの穿孔をガイドするガイドユニットと、で構成されている。冷却剤供給アタッチメントは流路開閉手段(バルブ)を有し、穿孔対象物にダイヤモンドビットを突き当てる動作に連動して流路が開放され、穿孔部に冷却剤が供給される。
一方、冷却剤供給装置は、冷却剤を貯留するポンプ付きの冷却剤タンクユニットと、冷却剤タンクユニットと冷却剤アタッチメントとを接続する冷却剤チューブとで構成され、ポンプの駆動により冷却剤を冷却剤アタッチメントに供給する。
また、穿孔機器には、使用済みの冷却剤を回収する冷却剤回収装置が接続されており、冷却剤回収装置は、冷却剤回収容器と、上記のガイドユニットに設けた回収パッドとを接続する回収チューブとを有している。
特開2006−347084号公報
このような、従来のシステムでは、冷却剤供給装置をONした後、穿孔機器をONして壁体に穿孔を開始するまでの間、冷却剤がダイヤモンドビットから吐出されないため、冷却剤チューブ内の圧力が高まり、冷却剤タンクユニット(のポンプモーター)が過負荷になり損傷する虞があった。
そこで、本発明は、モーター駆動の冷却剤供給手段が過負荷になるのを有効に防止することができる冷却剤供給装置、冷却剤供給・回収装置および穿孔システムを提供することを課題としている。
本発明の冷却剤供給装置は、ドリルビットに冷却剤を供給する内部流路と、内部流路に介設され穿孔対象物にドリルビットを押し当てたときに内部流路を開放する流路開閉手段と、を有する穿孔機器に対して冷却剤を供給する冷却剤供給装置であって、冷却剤供給流路を介して、冷却剤を内部流路に供給するモーター駆動の冷却剤供給手段と、冷却剤の供給に伴って、冷却剤供給流路内が所定の圧力を越えたときに当該圧力を逃がす圧力調整手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、圧力調整手段により、冷却剤経路内が所定の圧力を越えたときに、その圧力を逃がすことができる。例えば、冷却剤供給手段が駆動を開始してから、穿孔機器による穿孔作業が開始する(流路開閉手段の開放)までに、冷却剤経路内の冷却剤圧力が高くなっても、これを逃がすことができ、冷却剤供給手段(のモーター)が過負荷となるのを有効に防止することができる。これにより冷却剤経路および内部流路の内部圧力を適正に保つことができると共に、冷却剤供給手段の耐久性を維持することができる。
この場合、圧力調整手段は、冷却剤供給手段の吐出側近傍において、冷却剤供給流路に介設されていることが好ましい。
この構成によれば、作業環境により、長い冷却剤供給流路(例えば、チューブ)を用いることがあっても、圧力調整手段が邪魔になることがない。
この場合、圧力調整手段は、冷却剤供給流路に連通する圧力逃がし弁と、圧力逃がし弁の流出側に連なるリターン流路と、を有し、冷却剤供給手段は、冷却剤を貯留する冷却剤タンクと、冷却剤タンクの冷却剤を内部流路に送液する冷却剤ポンプと、を有し、リターン流路の下流端は、冷却剤タンクに接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、圧力逃がし弁から流出した冷却剤を、リターン流路を介して冷却剤タンクに戻すことができ、冷却剤の再利用を可能とし、冷却剤が無駄に消費されるのを防止することができる。
本発明の冷却剤供給・回収装置は、上記した冷却剤供給装置と、ドリルビットを囲繞するように穿孔機器の先端部に設けられた回収パッドに、廃液流路を介して接続され、研削屑を含む冷却剤の廃液を吸引回収する廃液回収装置と、を備えたことを特徴とする。
また、廃液回収装置は、廃液流路を介して回収パッドに接続された廃液タンクと、廃液タンク内を負圧に維持して、回収パッドに吸引力を付与する廃液吸引手段と、を有し、本発明の冷却剤タンクは、廃液タンクに収容されていることを特徴とする。
これらの構成によれば、廃液吸引手段により、研削屑を含む使用済みの冷却剤(廃液)を、効率良く回収することができる。また、廃液タンクと冷却剤タンクが一体化されることにより、これまで別々に持ち運びしなくてはならなかった廃液タンクと冷却剤タンクを一度に持つことができ、作業性を高めることができる。なお、冷却剤としてアルコール(ハイドロフルオロエーテル)を用いることが好ましい。これにより、穿孔対象物に付着して残った冷却剤は気化するため、冷却剤を拭き取る必要が一切なくなる。
この場合、廃液タンクの廃液流入部には、一次側流入ポートを大気に開放したエジェクターが設けられ、廃液流路の下流端は、エジェクターの二次側流入ポートに接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、冷却剤回収装置の吸引能力が強すぎる状況において、エジェクターを用いることで、使用済みの冷却剤を適正な圧力で吸引・回収することができる。また、吸引による負圧に大きな変動が生じても、過負荷となるのを防止することができる。
本発明の穿孔システムは、上記の冷却剤供給・回収装置と、上記の穿孔機器と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、冷却剤供給装置に圧力調整手段を備えることにより、冷却剤供給手段が過負荷になるのを有効に防止することができ、穿孔作業を安定に行なうことができる。
実施形態に係る穿孔システムの外観図である。 実施形態に係る穿孔機器の外観図(a)、およびその冷却剤供給アタッチメントの断面図(b)である。 実施形態に係るエジェクターの外観図(a)、および断面図(b)である。 実施形態に係る圧力逃がし弁の閉弁状態の断面図(a)、および開弁状態の断面図(b)である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る冷却剤供給装置および冷却剤供給・回収装置を適用した穿孔システムについて説明する。この穿孔システムは、電動ドリルの先端にダイヤモンドビットを装着し、ダイヤモンドビットを介して冷却剤を供給しながら外壁等の壁体(穿孔対象物)に穿孔を行うと共に、使用済みの冷却剤を粉塵(切削屑)と共に回収するものである。
図1に示すように、穿孔システム1は、ダイヤモンドビット2(ドリルビット)により壁体に穿孔を行う穿孔機器3と、穿孔機器3による穿孔作業においてダイヤモンドビット2の先端部に冷却剤を供給すると共に、供給した冷却剤を切削屑と共に回収する冷却剤供給・回収装置4と、を備えている。冷却剤供給・回収装置4を駆動すると共に穿孔機器3を駆動し、ダイヤモンドビット2を回転させて、例えばタイル張りの外壁等に穿孔を行う。その際、冷却剤供給・回収装置4からダイヤモンドビット2の先端に供給された冷却剤は、ダイヤモンドビット(切刃)2を冷却し、さらに切削屑と混合した状態で、冷却剤供給・回収装置4に回収される。
図1、図2に示すように、穿孔機器3は、壁体を研削するためのダイヤモンドビット2と、これを回転させる動力源たる電動ドリル7と、ダイヤモンドビット2と電動ドリル7との間に介設した冷却剤供給アタッチメント8と、冷却剤供給アタッチメント8に取り付けられ、ダイヤモンドビット2による穿孔をガイドするガイドユニット9と、を有している。
ダイヤモンドビット2は壁体を穿孔するダイヤモンド切刃12と、先端部にダイヤモンド切刃12を保持すると共に基端部で冷却剤供給アタッチメント8に装着されるシャンク13とで構成されている。シャンク13の軸心には、冷却剤供給アタッチメント8に連なるビット内部流路15が形成されており、冷却剤は、ビット内部流路15によりダイヤモンド切刃12に導かれる。
電動ドリル7は、ギヤードモーターを内蔵すると共に、グリップ部分に電源をON−OFFするスイッチレバー17を有している。また、電動ドリル7は、商用電源(コンセント)に接続するためのプラグ付きの穿孔用ケーブル18を有している。ギヤードモーターの先端部には、冷却剤供給アタッチメント8が装着され、ギヤードモーターの回転動力を、冷却剤供給アタッチメント8を介してダイヤモンドビット2に出力する。そして、穿孔用ケーブル18は、後述する電源部51の二次側コンセント74に接続されている。
図3に示すように、冷却剤供給アタッチメント8は、電動ドリル7の主軸に連結される入力軸21と、入力軸21に対し一体回転自在に且つ軸方向にスライド自在に保持される出力軸22と、入力軸21の先端側および出力軸22の基端側を回転自在に収容するアタッチメントケース24とを有している。アタッチメントケース24の中間部には、冷却剤流入口25が形成されている。冷却剤流入口25は、出力軸22の軸心部分に形成されているアタッチメント内部流路27に連通している。冷却剤供給アタッチメント8にダイヤモンドビット2を装着した状態で、アタッチメント内部流路27の先端にビット内部流路15の基端が連通しており、このビット内部流路15とアタッチメント内部流路27とにより、請求項にいう内部流路28が構成されている。
また、冷却剤供給アタッチメント8は、穿孔作業においてダイヤモンドビット2を壁体に押し当てたときに、出力軸22が入力軸21に対して電動ドリル7側にスライドすることでアタッチメント内部流路27を開閉する開閉バルブ(流路開閉手段)30を備えている。穿孔に際し、ダイヤモンドビット2を壁体に押し当てると、弾性体に抗して開閉バルブ30が開放し、冷却剤がダイヤモンドビット2に供給される。
ガイドユニット9は、冷却剤供給アタッチメント8の外側に固定される取付ブロック32と、ダイヤモンドビット2のダイヤモンド切刃12を収容すると共に壁体に突き当てられる突当てブロック33と、取付ブロック32および突当てブロック33間に渡した一対の伸縮ロッド34と、一方の細径のガイドロッドに巻装したコイルスプリング35とで構成されている。突当てブロック33の先端部には、壁体に密接する吸引パッド36が設けられ、また下部には、使用済みの冷却剤や切削屑などを回収するための冷却剤回収口37が設けられている。
図1に示すように、冷却剤供給・回収装置4は、冷却剤供給アタッチメント8に冷却剤を供給する冷却剤供給装置40と、突当てブロック33を介して、使用済み冷却剤および切削屑を吸引・回収する冷却剤回収装置41と、を備え、冷却剤供給装置40の主要部は、冷却剤回収装置41の内部に一体的に組み込まれている。
冷却剤回収装置41は、上部に上機械室44および下機械室45から成る機械室46を有する廃液タンク49と、下機械室45に配設されたファン(廃液吸引手段)50と、上機械室44に配設され、ファン50に電源を供給すると共にファン50を制御する電源部51と、廃液タンク49の廃液流入部に設けたエジェクター53と、エジェクター53と上記の冷却剤回収口37とを接続する廃液チューブ(廃液流路)54と、を備えている。
廃液タンク49は、主体を為す円筒形状のタンク本体57と、タンク本体57内と機械室46とを仕切ると共にフィルター58を装着した中蓋60と、中蓋60との間で機械室46を構成するドーム形状の上蓋61と、上機械室44と下機械室45とを仕切る隔板62と、を有している。そして、エジェクター53は、タンク本体57の上部に形成した廃液流入部に取り付けられている。なお、図では省略したが、廃液タンク49には、タンク本体57の上部に位置して、これを持ち運ぶための取っ手が設けられている。
ファン50が駆動すると、タンク本体57が負圧になり、エジェクター53を介して、廃液チューブ54から使用済み冷却剤である廃液がタンク本体57内に流入する。廃液は、冷却剤と、コンクリートの研削粉や研削屑とが混合したものであり、タンク本体57内に流入した廃液は、やがて研削粉や研削屑が沈殿する。
ファン50は、ファン本体65とファンモーター66とから成り、フィルター58の直上に配設されている。ファン本体65は、フィルター58を介してタンク本体57内に連通しており、ファン本体65が回転することで、タンク本体57内のエアーを吸引され、タンク本体57内が負圧になる。また、ファン50の排気エアーは、隔壁に設けたガラリ状開口部(図示省略)を経て、上蓋61に設けた排気口68から外部に排気される。一方、フィルター58は、中蓋60の開口部(図示省略)に上側から装着されており、タンク本体57内に突出するように、逆円錐台形状に形成されている。これにより、タンク本体57内のエアーは、フィルタリングされ外部に排気される。
電源部51は、電源部本体70と、上蓋61に設けた電源スイッチ71と、電源スイッチ71に対し一次側となるプラグ付き電源ケーブル(商用電源に接続)72と、電源スイッチ71に対し二次側となる二次側コンセント74と、を有している。また、この二次側には、ファン50のファンモーター66ーおよび後述する冷却剤ポンプ75のポンプモーター76が接続されている。電源スイッチ71をONすると、ファンモーター66およびポンプモーター76が駆動し、且つ二次側コンセント74に給電される。上述のように、この二次側コンセント74には、電動ドリル7が接続されており、電源スイッチ71をONすることで、電動ドリル7におけるスイッチレバー17のON−OFFが機能するようになっている。
図3に示すように、エジェクター53は、大気に開放した一次側流入ポート79と、タンク本体57内に開放した一次側流出ポート80と、一次側流入ポート79と一次側流出ポート80とを連通する一次側流路81と、一次側流路81に合流する二次側流路82と、二次側流路82の流入端に設けられ、廃液チューブ54の下流端が接続される二次側流入ポート83と、を有している。ファン50の駆動により、タンク本体57が負圧になると、一次側流路81を介して大気エアーがタンク本体57内に流入する。このとき、一次側流路81の大気エアーの流れにより二次側流路82が負圧となり、廃液チューブ54を介して廃液が、大気エアーの随伴流となってタンク本体57に流入する。これにより、廃液チューブ54側に大きな負荷変動が生じても、この負荷変動をエジェクター53で吸収することができるため、ファン50(ファンモーター66)が過負荷になるのを防止することができる。
図1に示すように、冷却剤供給装置40は、廃液タンク49内に収容した冷却剤タンク85と、冷却剤タンク85内の冷却剤を冷却剤供給アタッチメント8に供給する冷却剤ポンプ75と、冷却剤供給アタッチメント8と冷却剤ポンプ75とを接続する冷却剤供給チューブ86(冷却剤供給流路)と、冷却剤ポンプ75の近傍において冷却剤供給チューブ86に介設した圧力逃がし弁89と、圧力逃がし弁89の二次側と冷却剤タンク85とを接続するリターンチューブ90(リターン流路)と、を備えている。
冷却剤タンク85は、使用前の冷却剤を内部に貯留しておくものであり、上述のように廃液タンク49のタンク本体57内に収容されている。このように、冷却剤タンク85は、タンク本体57に対し十分に小さく、廃液タンク49内に収容することで、持ち運び時のわずらわしさが軽減されている。冷却剤タンク85に貯留されている冷却剤は、冷却剤ポンプ75により冷却剤供給チューブ86を介して穿孔機器3へと供給されるが、余剰となった冷却剤は、リターンチューブ90を介して冷却剤タンク85に戻すように構成されている。
冷却剤ポンプ75は、ポンプ本体92とポンプモーター76とからなり、廃液タンク49の下機械室45に収容されている。ポンプ本体92の吐出側には、上記の冷却剤供給チューブ86が接続され、吸込み側には、タンク接続チューブ93が接続されている。タンク接続チューブ93は、上蓋61のヒンジ側部分を貫通し、いったん外部に露出してから、タンク本体57の上部を貫通して、冷却剤タンク85に接続されている(実際には、冷却剤タンク85の底部に達している)。これにより、フィルター58の清掃等で上蓋61を開放しても、タンク接続チューブ93の接続状態が維持される。
冷却剤供給チューブ86は、冷却剤が送液されるときの流路となり、上流端を冷却剤ポンプ75に接続され、廃液タンク49の上蓋61を貫通して、下流端を穿孔機器3の冷却剤流入口25に接続されている。本実施形態では、この冷却剤供給チューブ86、廃液チューブ54および電動ドリル7の穿孔用ケーブル18が、一体に束ねるようにしてまとめられている。
圧力逃がし弁89は、冷却剤ポンプ75の近傍において、冷却剤供給チューブ86に介設されている。すなわち、圧力逃がし弁89は、冷却剤ポンプ75と同様に、廃液タンク49の下機械室45に収容されている。そして、圧力逃がし弁89に接続されたリターンチューブ90は、上記のタンク接続チューブ93と同様に、上蓋61のヒンジ側部分を貫通し、いったん外部に露出してから、タンク本体57の上部を貫通して、冷却剤タンク85に接続されている。
次に、図4を参照して、圧力逃がし弁89および圧力逃がし弁89廻りの構造について説明する。
圧力逃がし弁89は、冷却剤供給チューブ86に連なる主流路95と、主流路95から「T」字状に分岐した逃がし流路96とを有する逃がし弁本体97と、逃がし弁本体97の逃がし流路96側に螺合したキャップ部98と、を有している。逃がし弁本体97には、主流路95の流入側および流出側にそれぞれに連通するように、冷却剤供給チューブ86が接続され、キャップ部98には、逃がし流路96に連通するように、リターンチューブ90が接続されている。
一方、逃がし流路96には、弁体99を構成するボール100と、キャップ部98を受けとしてボール100を付勢するコイルばね101とが収容されている。主流路95に連なる逃がし流路96の上流側は狭窄され、ボール100が接触するように弁座102(実施形態のものはOリング)が構成されている。冷却剤供給アタッチメント8の開閉バルブ30が開放し、冷却剤が供給される定常状態では、コイルばね101の付勢により、ボール100が弁座102に接触して、逃がし流路96が閉塞される閉弁状態となる。一方、開閉バルブ30が閉塞し、冷却剤供給チューブ86内の圧力が高まると、コイルばね101に抗して、ボール100が弁座102から離れ、逃がし流路96が開放される開弁状態となる。圧力逃がし弁89が開弁状態となると、冷却剤供給チューブ86の冷却剤は、逃がし流路96からリターンチューブ90に流れ、最終的に冷却剤タンク85に戻される。これにより、冷却剤を、再び利用できる構造になっている。
次に、本実施形態の穿孔システム1による作業手順について説明する。作業にあたり、先ず電源スイッチ71をONし、冷却剤回収装置41および冷却剤供給装置40を駆動する。冷却剤供給装置40を駆動することにより、冷却剤が冷却剤供給チューブ86に供給される。ここで、作業者は必要に応じ、ダイヤモンドビット2を押して、開閉バルブ30を開放し、冷却剤がダイヤモンドビット2の先端に達するように、アタッチメント内部流路27およびビット内部流路15のエアー抜きを実施する。次に、壁体の穿孔作業に移行すべく、突当てブロック33を穿孔箇所に位置決めし、スイッチレバー17をONして電動ドリル7を駆動させる。電動ドリル7の駆動と同時に、電動ドリル7を前進させ、ダイヤモンドビット2の先端を、壁体に押し当て穿孔作業を開始する。穿孔作業が開始すると、これと相前後して開閉バルブ30が開放し、ダイヤモンドビット2の先端から冷却剤が供給される。ダイヤモンドビット2の冷却に使用された冷却剤は、コンクリートの切削屑と共に、突当てブロック33に吸引され、廃液チューブ54を介して、冷却剤回収装置41に回収される。
この一連の動作において、電源スイッチ71をONからエアー抜き動作開始までの間、エアー抜き動作終了から穿孔作業開始までの間、さらに任意の1の穿孔作業が終了した後、次の穿孔作業に移行するまでの間において、冷却剤供給装置40の駆動が継続しているが、ダイヤモンドビット2の先端から冷却剤が吐出しない(開閉バルブ30が閉塞された)時間が生ずる。この状態では、冷却剤供給チューブ86の内部圧力が高まり、圧力逃がし弁89が開弁する。すなわち、冷却剤供給チューブ86の内部圧力が所定の圧力を越えると、圧力逃がし弁89が開弁し、冷却剤ポンプ75から吐出される冷却剤の一部は、リターンチューブ90を介して、冷却剤タンク85に逃がされる。
このように、本実施形態では、冷却剤の供給に伴い冷却剤供給チューブ86およびアタッチメント内部流路27の内部圧力が所定の値を越えたときに、圧力逃がし弁89が開弁し、過剰になった冷却剤をリターンチューブ90から流し圧力を逃がす。これにより冷却剤ポンプ75が過負荷となることを防止し、耐久性を高めることができる。
1:穿孔システム 2:ダイヤモンドビット 3:穿孔機器 4:冷却剤供給・回収装置 28:内部流路 30:開閉バルブ 36:吸引パッド 40:冷却剤供給装置 41:冷却剤回収装置 49:廃液タンク 53:エジェクター 54:廃液チューブ 75:冷却剤ポンプ 79:一次側流入ポート 83:二次側流入ポート 85:冷却剤タンク 86:冷却剤供給チューブ 89:圧力逃がし弁 90:リターンチューブ

Claims (7)

  1. ドリルビットに冷却剤を供給する内部流路と、前記内部流路に介設され穿孔対象物に前記ドリルビットを押し当てたときに前記内部流路を開放する流路開閉手段と、を有する穿孔機器に対して冷却剤を供給する冷却剤供給装置であって、
    冷却剤供給流路を介して、前記冷却剤を前記内部流路に供給するモーター駆動の冷却剤供給手段と、
    前記冷却剤の供給に伴って、前記冷却剤供給流路内が所定の圧力を越えたときに当該圧力を逃がす圧力調整手段と、を備えたことを特徴とする冷却剤供給装置。
  2. 前記圧力調整手段は、前記冷却剤供給手段の吐出側近傍において、前記冷却剤供給流路に介設されていることを特徴とする請求項1に記載の冷却剤供給装置。
  3. 前記圧力調整手段は、前記冷却剤供給流路に連通する圧力逃がし弁と、前記圧力逃がし弁の流出側に連なるリターン流路と、を有し、
    前記冷却剤供給手段は、前記冷却剤を貯留する冷却剤タンクと、前記冷却剤タンクの前記冷却剤を前記内部流路に送液する冷却剤ポンプと、を有し、
    前記リターン流路の下流端は、前記冷却剤タンクに接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却剤供給装置。
  4. 請求項3に記載の冷却剤供給装置と、
    前記ドリルビットを囲繞するように前記穿孔機器の先端部に設けられた回収パッドに、廃液流路を介して接続され、研削屑を含む冷却剤の廃液を吸引回収する廃液回収装置と、を備えたことを特徴とする冷却剤供給・回収装置。
  5. 前記廃液回収装置は、廃液流路を介して前記回収パッドに接続された廃液タンクと、
    前記廃液タンク内を負圧に維持して、前記回収パッドに吸引力を付与するモーター駆動の廃液吸引手段と、を有し、
    前記冷却剤タンクは、前記廃液タンクに収容されていることを特徴とする請求項4に記載の冷却剤供給・回収装置。
  6. 前記廃液タンクの廃液流入部には、一次側流入ポートを大気に開放したエジェクターが設けられ、
    前記廃液流路の下流端は、前記エジェクターの二次側流入ポートに接続されていることを特徴とする請求項5に記載の冷却剤回収装置。
  7. 請求項5または6に記載の冷却剤供給・回収装置と、
    前記穿孔機器と、を備えたことを特徴とする穿孔システム。
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