JP2023145918A - ドリル及び穿孔装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンクリート以外の層に対しても穿孔作業を可能にするドリル及び穿孔装置を提供する。【解決手段】第2コアドリル200は、円筒状に形成されたドリル本体110と、ドリル本体110の基端側に設けられたネジ120と、ドリル本体110の先端側に設けられたチップ130と、ドリル本体110に収容された筒内板250と、筒内板250に取り付けられた筒内棒260と、を備える。筒内板250は、平板状に形成される。筒内棒260は、円柱状に形成され、軸線AXに延びる。筒内棒260は、基端から中途部にかけて筒内板250と重なる重なり部分261と、中途部から先端にかけて筒内板250から突出する突出部分262と、を備える。突出部分262は、チップ130よりも先端側に位置する。【選択図】図4
Description
新規性喪失の例外適用申請有り
本発明は、ドリル及び穿孔装置に関する。
コンクリートに所定の凹部を形成する穿孔装置が知られている(例えば、特許文献1)。この穿孔装置は、ダイヤモンドドリルが取り付けられたドリルベースと、ドリルベースをコンクリート表面等に固定する固定部品とを備える。この固定部品は、コンクリート表面等の固定面の上に配される真空ベースと、真空ベースの隙間を埋めるためのパッキンと、を有する。真空ポンプを用いて、固定面、真空ベース及びパッキンに囲まれた空間を真空にすることにより、ドリルベースを固定面に固定することができる。このような穿孔装置によれば、所定の位置に凹部を安定して形成することができる。
ところが、深い孔を形成しようとする場合、コンクリート層よりも下層にまで孔をあける必要が出てくる。しかしながら、ドリルベースは、コンクリートのような固い層に対する穿孔作業には適しているものの、礫からなる層(礫層)、砂からなる層(砂層)、粘土からなる層(粘土層)、栗石からなる層(栗石層)やこれらが混合してなる層(混合層)に対しては適用できない。
本発明は、斯かる実情に鑑み、コンクリート以外の層に対しても穿孔作業を可能にするドリル及び穿孔装置を提供しようとするものである。
本発明のドリルは、円筒体と、前記円筒体の内部空間に配された解し部材と、前記円筒体に対し前記解し部材を取り付けるための取付構造と、を備え、前記解し部材は前記円筒体の基端から先端に向かう方向においてのびるものであり、前記解し部材の先端は前記円筒体から突出していることを特徴とする。
本発明の穿孔装置は、上記のドリルと、前記円筒体に対して同軸状に配される回転軸と、前記回転軸を軸周りに回転させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、所望の穿孔位置における穿孔作業を可能にするドリル及び穿孔装置を提供することができる。
以下、任意の水平方向をX方向、高さ方向をZ方向、X方向及びZ方向に直交する方向をY方向として説明する。
図1~2に示すように、穿孔装置2は、固定面Fに対し固定される固定ユニット10と、固定ユニット10からZ方向に伸びるスタンド20と、スタンド20に取り付けられX方向にのびるアーム30と、アーム30に設けられZ方向におけるアーム30の位置を調節するための調節レバー40と、Z方向に伸びる回動軸50と、回動軸50に取り付けられるドリルヘッド60と、アーム30に設けられ回動軸50をZ方向周りに回動するモータ80と、モータ等各部を制御する制御部(図示しない)と、を備える。
固定ユニット10は、板状に形成され、X方向及びY方向に伸びる。スタンド20は、Y方向に伸びるスイング軸20Aを介して、固定ユニット10と連結される。このため、スタンド20は、Y方向周りにおいて固定ユニット10に対し回動可能となる。ストッパ(図示しない)の操作によって、固定ユニット10のY方向周りの回動が規制された状態及び当該回動が許容された状態の間で切り替え自在となっている。
スタンド20は、Z方向に伸びるラック21を備える。アーム30は、ラック21に噛合可能な歯車(図示しない)を有する。ラック21とアーム30の歯車がラックアンドピニオン構造を構成するため、アーム30は、スタンド20に対しZ方向へ移動自在となっている。
調節レバー40は、係止歯(図示しない)を備え、ラック21に対して係止歯が嵌合する嵌合状態と、係止歯がラック21から離れた退避状態との間で切り替え自在となっている。調節レバー40が嵌合状態の場合には、アーム30は、スタンド20に沿ったZ方向へ移動が規制される。一方、調節レバー40が退避状態の場合には、アーム30は、スタンド20に沿ったZ方向へ移動が許容される。
アーム30にはZ方向に伸びる貫通孔30Xが形成される。回動軸50は、貫通孔30Xに挿入され、ベアリング(図示しない)を介して、アーム30に取り付けられる。これにより、回動軸50は、Z方向周りに回転自在な状態で、アーム30に支持される。
図2~3に示すように、ドリルヘッド60は、回動軸50に対して着脱自在に固定されるカップリング62と、カップリング62に対して着脱自在に固定されるチューブ63と、チューブ63に対して着脱自在に固定されるコアドリル65と、を備える。カップリング62、チューブ63、及びコアドリル65は、軸線AXに対して同軸状に配置される。
カップリング62は、筒状に形成され、基端部及び先端部にネジが形成される。カップリング62の基端部のネジは、内周面に形成されるものであり、回動軸50の先端部に形成されるネジ50Nに対して螺合する。チューブ63は、筒状に形成され、基端部及び先端部にネジが形成される。チューブ63の基端部のネジ63Nは、カップリング62の先端部に形成されたネジに対して螺合する。コアドリル65は、筒状に形成され、基端部にネジが形成される。コアドリル65の基端部のネジは、チューブ63の先端部の内周面に形成されたネジに対して螺合する。このため、回動軸50のZ方向周りの回転運動に従って、カップリング62、チューブ63を介して、コアドリル65のZ方向周りの回転運動が行われる。
コアドリル65としては、コンクリートに適した第1コアドリル100(図4(A))と、礫や砂に適した第2コアドリル200(図4(B))と、がある。第1コアドリル100及び第2コアドリル200は、いずれも、チューブ63の先端部に形成されたネジに対して螺合する。
次に、第1コアドリル100及び第2コアドリル200の詳細について説明する。
図4(A)、図5~6に示すように、第1コアドリル100は、円筒状に形成されたドリル本体110と、ドリル本体110の基端側に設けられたネジ120と、ドリル本体110の先端側に設けられたチップ130と、を備える。
ネジ120は、チューブ63の先端部の内周面に形成されたネジに対して螺合する。
チップ130は、ドリル本体110よりも固い材料から形成されるものであり、ドリル本体110の先端面において、周方向に所定のピッチで並ぶように配される。チップ130の内側面130Nは、ドリル本体110の内周面110Nよりもドリル本体110の中心側に向かって突出することが好ましい。また、チップ130の外側面130Gは、ドリル本体110の外周面110Gよりも、ドリル本体110の径方向外側に向かって突出することが好ましい。
チップ130の形成材料としては、ダイヤモンドのような非常に硬質な粒子、合成ダイヤモンド、金属又はセラミックスでできた支持母材に埋め込まれた多結晶ダイヤモンド等がある。
ドリル本体110の軸線AX周りにおける回転により、チップ130が回転するため、被削対象物に対して、円環状の切削線が形成される。
図7~10、22、23に示すように、第2コアドリル200は、円筒状に形成されたドリル本体110(円筒体)と、ドリル本体110の基端側に設けられたネジ120と、ドリル本体110の先端側に設けられたチップ130(刃構造)と、ドリル本体110に収容された筒内板250(筒内部材)と、筒内板250に取り付けられた筒内棒260(線条体)と、を備える。
ドリル本体110、ネジ120及びチップ130は、第1コアドリル100と同一部材であるため、詳細の説明は省略する。
筒内板250は、平板状に形成されるものであり、軸線AXに対して平行となるような姿勢で、ドリル本体110の内部空間110Xに配される。筒内板250は、ドリル本体110の軸線AXを通るように配される。筒内板250の基端250Uは、ドリル本体110の内部空間110Xに位置することが好ましい。筒内板250の先端250Tは、ドリル本体110の内部空間110Xに位置してもよいし、ドリル本体110の先端110Tと面一であってもよい。筒内板250の両端は、ドリル本体110の内周面110Nに対して溶接される。
筒内棒260は、円柱状に形成され、軸線AXに延びるものであり、自身の長さ方向における径は同一である。筒内棒260は、基端から中途部にかけて筒内板250と重なる重なり部分261と、中途部から先端にかけて筒内板250から突出する突出部分262と、を備える。突出部分262は、チップ130よりも先端側に位置する。重なり部分261は、筒内板250に対して溶接されることが好ましい。
筒内棒260は、筒内板250に沿って所定のピッチで並ぶ。図8に示すように、任意に選ばれた第1の筒内棒260から軸線AXまでの距離L1と、任意に選ばれた第2の筒内棒260から軸線AXまでの距離L2と、は異なることが好ましい。これにより、ドリル本体110が回転した際、第1の筒内棒260の回転軌跡T1と、第2の筒内棒260の回転軌跡T2とは同心円状となる(図11)。
次に、穿孔装置2の使用方法について説明する。
図1~2に示すように、コンクリート層B1に設定された固定面Fに対し固定ユニット10を固定する。次に、固定ユニット10を基準にして、スタンド20、アーム30、調節レバー40等を取り付ける。次に、アーム30を介して、回動軸50、ドリルヘッド60及びモータ80を取り付ける。
ドリルヘッド60は、カップリング62と、チューブ63と、第1コアドリル100(図4(A))と、を備える。このとき、チップ130は、固定面Fに設定された円形のターゲットTG内に位置し、調節レバー40は、嵌合状態となる(図12(A))。
モータ80の駆動により第1コアドリル100が回転すると、軸線AX周りにチップ130が回転する。ここで、ターゲットTG内において、チップ130の回転軌跡となる部分を外周部分TG1とし、チップ130の回転軌跡よりも中央側を中央部分TG2と定義すると(図12(B))、ターゲットTGにおいて、外周部分TG1に環状の切削線CLが形成される(図13)。
調節レバー40の操作により、形成された切削線CLに対してチップ130を押し付けるようにアーム30の高さを変更するとともに、モータ80を駆動させることにより、固定面Fから所望の深さまで円筒状の切削線CLを形成することができる。
ここで、チップ130がコンクリート層B1を貫通し、その下にある礫層B2に到達した後(図14(A))、チップ130の回転による切削がスムーズに行われなくなる。
そこで、チップ130による切削線CLから、コンクリート層B1の下にある礫層B2が露出した場合には、ドリルヘッド60をいったん退避させる(図14(B))。その後、切削線CLによって囲まれた円柱状のコンクリートB1Tを抜き取る。こうして、コンクリート層B1には切削孔B1Xが形成される(図14(C))。
次に、ドリルヘッド60において、チューブ63に装着された第1コアドリル100(図4(A))を外すとともに、チューブ63に対し第2コアドリル200を装着する(図15)。なお、このとき用いるチューブ63としては、形成された切削孔B1Xの深さに適した長さのものを用いることが好ましい。
そして、第2コアドリル200を装着したドリルヘッド60を穿孔装置2にセットする。このとき、切削孔B1Xに挿入された第2コアドリル200において、筒内棒260の先端は、礫層B2の中央部分TG2において深さD1だけ潜る一方、チップ130は、礫層B2から離れる。
モータ80の駆動により第2コアドリル100が回転すると、筒内棒260は、軸線AX周りに回転する。軸線AX周りにおける筒内棒260の回転により、各筒内棒260の回動軌跡は、軸線AXを基準に同心円状に形成されるため(図11)、中央部分TG2のうち深さD1までの部分がほぐされる(図16(A))。この結果、中央部分TG2における礫層B2の深さD1の部分K1(図16(B))は、外周部分TG1よりも崩れやすくなる。
筒内棒260の回転作業を深さ方向へ進めていくと、第2コアドリル200のチップ130が礫層B2の外周部分TG1に接するとともに、筒内棒260の先端は、礫層B2の中央部分TG2において深さD2だけ潜った状態となる(図17(A))。
このとき、礫層B2の深さD1において、中央部分TG2(図17(B)中の部分K1)は、筒内棒260の回転運動(図16(A))により、外周部分TG1(図17(B)中の部分K2)よりも崩れやすい状態となっている。この状態で、チップ130が回転すると、中央部分TG2(図中の部分K1)が優先的に崩れやすくなる結果、外周部分TG1(図中の部分K2)において環状の切削線CLを深さ方向に形成することができる(図18(A)、図18(B))。
そして、削りだされた外周部分TG1やほぐされた中央部分TG2は、別途の吸引装置等により切削孔B1Xから取り除く。こうして、礫層B2においても切削孔を形成することができる(図18(C))。
このように、第2コアドリル200によれば、礫層B2に対しても穿孔作業が可能になる。また、第1コアドリル100と併用することにより、コンクリート層B1及び礫層B2に対しても穿孔作業が可能になる。
上記実施形態では、第2コアドリル200において、チップ130を設けたが本発明はこれに限られず、第2コアドリル200において、チップ130を省略してもよい。この場合には、内棒260の先端は、筒内板250から突出していればよい。
上記実施形態では、筒内板250の片側の面に筒内棒260が設けられたが、本発明はこれに限られず、筒内板250の両側の面に筒内棒260が設けられていてもよい(図19)。
上記実施形態では、筒内板250はドリル本体110の軸線AXを通るように配されたが、本発明はこれに限られず、ドリル本体110の軸線AXから外れるように配されていてもよい(図20)。また、筒内棒260は、軸線AXを外れるように配されていてもよい(図24)。複数の筒内棒260が設けられる場合、各筒内棒260の中心を結ぶ直線CCが、軸線AXを通ることが好ましい。
上記実施形態では、筒内板250は平板状に形成されたが、本発明はこれに限られず、回転時にも筒内棒260を保持できる程度の強度があればよい。
上記実施形態では、筒内板250の両端は、ドリル本体110の内周面110Nに対して溶接されるとしたが、本発明はこれに限られず、筒内板250の両端は、ドリル本体110の内周面110Nに対して固定されていればよく、固定方法は、本発明の趣旨の範囲内であれば、特に限定されない。
上記実施形態では、重なり部分261は筒内板250に対して溶接されるとしたが、本発明はこれに限られず、重なり部分261は筒内板250に対して固定されていればよく、固定方法は、本発明の趣旨の範囲内であれば、特に限定されない。
上記実施形態では、筒内板250に筒内棒260を直接取り付けたが、本発明はこれに限られない。例えば、図21に示すように、筒内板250に対して平行となるように配された着脱板270(着脱部材)と、筒内板250及び着脱板270を着脱自在にするボルト291及びナット292と、を備えていてもよい。
筒内板250に対する筒内棒260の取り付け位置は、軸線AX方向において調節可能となってもよい。これにより、筒内棒260の先端がドリル本体110から突出した突出状態と、筒内棒260の先端がドリル本体110に収容された収容状態との間で切り替え自在にすることができる。また、筒内板250に対して着脱板270を取り付ける場合には、筒内板250に対する着脱板270の取り付け位置を、軸線AX方向において調節可能としてもよい。
上記実施形態では、筒内棒260は、同径のまま延びるとしたが、本発明はこれに限られず、本発明の趣旨の範囲内であれば、特に限定されない。例えば、突出部分262(図10)は、先端に行くにしたがって径が小さくなってもよい。
なお、筒内棒260は、筒内板250において等間隔で並んでいてもよいし、異なる間隔で並んでいてもよい。また、複数の筒内棒260の1つは、軸線AXに対し同軸状に配されていてもよい。
上記実施形態では、礫層B2を解すために筒内棒260を用いたが、本発明はこれに限られず、礫層B2を解すことが可能な形状であれば特に限定されない。例えば、ドリル本体110の軸線AXに対して同軸状に配された筒内棒260と、筒内棒260の周面に設けられている螺旋状の突起と、を備えるスクリューを筒内板250に取り付けてもよい。このとき螺旋状の突起は、突出部分262(図10)に設けられるため、ドリル本体110から露出している。このスクリューによれば、ドリル本体110の回転により、チップ130による外周部分TG1の切削に先立って、螺旋状の突起が中央部分TG2をほぐすことができる。突出部分262(図10)は、基端側から先端側に向かうに従って径が小さくなっていてもよいし、基端側から先端側にかけて同じ径であってもよい。
上記実施形態では、チップ130による切削線CLからコンクリート層B1の下にある礫層B2が露出した場合に、第1コアドリル100から第2コアドリル200へ切り替えたが、本発明はこれに限られず、砂からなる層(砂層)、粘土からなる層(粘土層)、栗石からなる層(栗石層)やこれらが混合してなる層(混合層)が露出した場合に、第1コアドリル100から第2コアドリル200へ切り替えてもよい。
尚、本発明は、上記した実施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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
2 穿孔装置
10 固定ユニット
20 スタンド
30 アーム
40 調節レバー
50 回動軸
60 ドリルヘッド
65 コアドリル
80 モータ
100 第1コアドリル
110 ドリル本体
110G 外周面
110N 内周面
110T 先端
110X 内部空間
120 ネジ
130 チップ
130G 外側面
130N 内側面
200 第2コアドリル
250 筒内板
260 筒内棒
270 着脱板
291 ボルト
292 ナット
B1 コンクリート層
B2 礫層
10 固定ユニット
20 スタンド
30 アーム
40 調節レバー
50 回動軸
60 ドリルヘッド
65 コアドリル
80 モータ
100 第1コアドリル
110 ドリル本体
110G 外周面
110N 内周面
110T 先端
110X 内部空間
120 ネジ
130 チップ
130G 外側面
130N 内側面
200 第2コアドリル
250 筒内板
260 筒内棒
270 着脱板
291 ボルト
292 ナット
B1 コンクリート層
B2 礫層
Claims (13)
- 円筒体と、
前記円筒体の内部空間に配された解し部材と、
前記円筒体に対し前記解し部材を取り付けるための取付構造と、を備え、
前記解し部材は前記円筒体の基端から先端に向かう方向においてのびるものであり、
前記解し部材の先端は前記円筒体から突出していることを特徴とするドリル。 - 前記解し部材は、前記円筒体の内部空間に配された線条体であり、
前記線条体の先端は前記円筒体から突出していることを特徴とする請求項1記載のドリル。 - 前記円筒体の先端部に設けられた刃構造をさらに備え、
前記線条体の先端は、前記刃構造よりも前記先端側へ突出することを特徴とする請求項2項記載のドリル。 - 前記取付構造は、
前記円筒体の内部空間に配された筒内部材を備え、
前記線条体は前記筒内部材に取り付けられ、
前記筒内部材は前記円筒体の内壁に連結していることを特徴とする請求項2または3記載のドリル。 - 前記取付構造は、
前記円筒体の内部空間に配された筒内部材と、
前記筒内部材に対し着脱自在となっている着脱部材と、を備え、
前記線条体は前記着脱部材に取り付けられ、
前記筒内部材は前記円筒体の内壁に連結していることを特徴とする請求項2または3記載のドリル。 - 複数の前記線条体が前記円筒体の内部空間に配され、
第1線条体と前記円筒体の中心線との距離は、第2線条体と前記中心線との距離と異なることを特徴とする請求項2ないし5のうちいずれか1項記載のドリル。 - 前記線条体のうち前記円筒体から突出する部分は、前記円筒体の軸線方向に向かってのびることを特徴とする請求項2ないし6のうちいずれか1項記載のドリル。
- 前記解し部材は、前記円筒体の内部空間に配された線条体であり、
前記線条体の先端は前記円筒体から突出しており、
前記線条体は、前記円筒体に対し同軸状に配され、
前記線条体の周りには、螺旋状の突起が形成されることを特徴とする請求項1記載のドリル。 - 前記線条体が前記円筒体から突出する突出状態と、
前記線条体が前記円筒体に収容された収容状態と、との間で切り替え自在であることを特徴とする請求項1ないし8のうちいずれか1項記載のドリル。 - 前記取付構造は前記円筒体の内壁に対し溶接されていることを特徴とする請求項1ないし9のうちいずれか1項記載のドリル。
- 請求項1ないし10のうちいずれか1項記載のドリルと、
前記円筒体に対して同軸状に配される回転軸と、
前記回転軸を軸周りに回転させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする穿孔装置。 - 前記円筒体及び前記回転軸を連結する接続機構を備え、
前記円筒体は前記接続機構に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項11記載の穿孔装置。 - 第1の円筒体と、
前記第1の円筒体の内部空間に配された線条体と、
前記第1の円筒体に対し前記線条体を取り付けるための取付構造と、を備えたものを第1コアドリルと定義し、
第2の円筒体と、
前記第2の円筒体の先端部に設けられた刃構造を備えたものを第2コアドリルと定義した際、
前記第1コアドリル及び前記第2コアドリルは、前記接続機構に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項11記載の穿孔装置。
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2022
- 2022-03-29 JP JP2022052835A patent/JP2023145918A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20220402 |