JP3136057U - ポータブルドリル - Google Patents

Abstract

【課題】土壌汚染調査ボーリングにおいて、人力で走行し機動性が高く、ジャッキなど別装置がなくても試料採取管の引上が容易にできる、経済的で安全性の高い、打込式ポータブルドリルを提供する。
【解決手段】人力で走行する走行台車１に、電動ハンマからなるドリルヘッド４を搭載し、人力でガイド１ｂを上下移動する。ドリルヘッド４は上方に打撃力を付与する装置が備えられている。
安定した走行台車にドリルヘッドが搭載されているため、安全に調査ボーリングができ、機動性が高い。上方へ打撃力の付与する装置は、皿バネからなる簡便な機構であって、ジャッキなどの別装置がなくても容易に試料採取管を引上くことができ経済的である。
【選択図】図１

Description

この考案は地質調査に用いられるポータブルドリルに関するものである。

近年、有害物質による土壌汚染が社会問題となっており、汚染状況を調べるためにボーリング調査がおこなわれる。この汚染調査は調査地域で規則的に複数のボーリング調査をすることが多く、安全な作業を効率よくおこなうことが重要であり、安価で作業性と安全性の高いポータブルドリルが求められている。
この分野で従来広く用いられている試料の採取方法として、ガイド機構やキャスタのないハンマに試料採取管を接続して、作業者がハンマを作動させて試料採取管を地面に打ち込む装置ならびに方法がある。ここで前記のハンマはエンジン、電動、油圧など各種の動力のものが実用化されており、試料採取管は鋼製で直径は１０ｃｍ前後、長さ１ｍ前後で、ハンマと試料採取管を連結させた全長は１．７ｍ前後である。

この採取法では、ハンマ等を保持するガイド機構がないため、試料採取管を地表面に突き立てて、連結した重量物であるハンマを倒立させた作業となり、作業者がこれを人力で支えねばならない。この作業は不安定で危険であるうえ、エンジンタイプのハンマの場合は発熱体が眼前にあって特に好ましくない。
また、複数のボーリング調査を短時間で実施するには、ハンマなどの重量物移動によって作業効率が低下する短所もある。
さらに、この試料採取方法の短所は、ガイド機構と給進機構がないことから人力で引き抜きが困難なときは、別途にジャッキ装置を使用しなければならない。
粘性土などに打ち込まれた試料採取管は、引き抜き作業に時間がかかり、かつ別途のジャッキ装置を設備するため不経済である。

この考案は上記の技術的背景に基づいてなされたものであり、調査ボーリングの効率化、調査ボーリングの安全化、調査ボーリング設備の経済化をするための装置の提供を目的としている。

この考案は上記課題を解決するために次のような手段をとる。
人力で移動可能な走行台車に設けられた所定長さのガイド機構と、
給進機構を備えた前記ガイド機構に係合してガイド機構の軸方向に進退自在に移動するスライド部材と、
前記スライド部材に取り付けられて、先端部にドリルロッドなどの掘削具と連結するロッドサブが連結されるとともに前後方向移動および回転自在なシャンクロッドを有したドリルヘッドとを備え、前記ドリルヘッドは、前記シャンクロッドを介して、押下方向にも引上方向にも自在に打撃力を付与する打撃機構を備えたことを特徴とするポータブルドリルの提供である。

この考案の提供により、調査ボーリングの効率化、調査ボーリングの安全化、調査ボーリング設備の経済化をすることができ、地質調査の特に土壌汚染調査ボーリングに関し、極めて有効な結果効果を得ることができる。

この考案の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。
図１はこの考案のポータブルドリルの構造を示す外観図である。
１は走行台車で、キャスタ１ａ、ガイド機構１ｂ、チェーン１ｃを備えている。
２はスライド部材で、給進機構３を備え、ドリルヘッド４を搭載し、ガイド機構に係合して軸方向に進退自在に移動する。
ドリルヘッド４は、ロッドサブ５を備えて固定金具２ａと２ｂでスライド部材２に固定されている。
５はロッドサブで、試料採取管などの掘削具を接続する継ぎ手部材である。

図２はドリルヘッド４の詳細図で、
電動モータ４ａを回転させてクランク機構４ｂによりピストン４ｃが往復運動をする。
このときピストン４ｃは両端が開放されたシリンダ４ｄ内に機密を保てる状態で往復運動をし、同じシリンダ４ｄ内にあってピストン４ｃと間隙を置いて備えられ、機密を保てる状態で軸方向に移動自在なフリーピストン４ｅがあって、ピストン４ｃの往復運動に連動したフリーピストン４ｅの往復運動の範囲内に位置するアンビル４ｆを介してシャンクロッド４ｇに打撃力を付与し、連結したロッドサブ５を介して図示しない試料採取管を地表面に打ち込んで土壌試料を採取する。
ドリルヘッドを引上方向にスライドさせるときは、
シャンクロッド４ｇに連結された掘削具の荷重によって、シャンクロッド４ｇに挟接する皿バネ４ｈが備えられており、皿バネ４ｈがシャンクロッド４ｇに挟接された状態でシャンクロッド４ｇに打撃力を付与すると、皿バネ４ｈが打撃荷重によって軸方向に圧縮と反発を繰り返すが、皿バネ４ｈの反発力によって、ロッドサブ５に接続された掘削具に引上力を付与され、引上が有利である。

図３は、ガイド機構１ｂの軸方向に設けられたチェーン１ｃと、スライド部材２に回転自在に設けられチェーン１ｃと係合するスプロケット３ｂと、スプロッケット３ｂを回転させるハンドル３ａなどで構成されるスライド部材２と給進機構３の詳細で、ドリルヘッド４は固定金具２ａ，２ｂでスライド部材２に固定されている。また、シャンクロッド４ｇにロッドサブ５を脱着自在にはめ合わせ、ピン６で固定する状況を示す。

図４はこの考案のポータブルドリルに、試料採取管６を接続した状態であって、試料採取管の打ち込みの事前事後を示す。地中に打ち込まれた試料採取管には、孔壁との摩擦力が発生するため、容易には引き抜けない。

図５に示すように、チェーン１ｃと係合したスプロッケット３ｂは、回転軸がハンドル３ａに固定されており、ハンドル３ａの回転中心と同一であって、ハンドル３ａを上方に引き上げると、図中矢印のごとく右回転し、チェーン１ｃに対してドリルヘッド４をスライド部材２とともに上方に移動する構造である。
ここで、ハンドル３ａの力点３ｃの回転半径ｒ１とスプロケット３ｂの半径ｒ２の比 ｒ１／ｒ２ は、作業者がハンドル３ａを引上げる力Ｆ１を、掘削具の引上力Ｆ２に有利に（ｒ１／ｒ２）倍に増加するため、孔壁の摩擦抵抗が比較的小さい場合は、人力のみで掘削具を引き抜くことができる。
たとえば、
ｒ１＝３００ｍｍ ｒ２＝３０ｍｍのときｒ１／ｒ２＝１０であるため、
作業者の引上げ力Ｆ１＝５ＮであればＦ２＝Ｆ１×（ｒ１／ｒ２）＝５０Ｎの引上力が得られる。

ハンマの作動を図５を用いて詳細に説明する。
クランク４ｂは、図示していない電動モータ４ａの回転軸と直結しており、電動モータ４ａの通電によって図中に示すように右回転する。ピストン４ｃは、コンロッド４ｊと、コンロッドピン４ｍを介してスイング自在に連結されており、コンロッド４ｊはクランクピン４ｋを介して回転自在にクランクに連結されている。この機構によりクランク４ｂの回転によってピストン４ｃは、シリンダ４ｄ内を往復運動する。ピストン４ｃと空気室４ｎを隔ててシリンダ４ｄ内に備えられているフリーピストン４ｅは、ピストン４ｃとともに空気室４ｎの機密を保つ羽目合い隙間であるため、ピストン４ｃが往復運動すると、空気室４ｎの容積を維持するように連動した往復運動をする。アンビル４ｆは、フリーピストン４ｅの往復運動の範囲内に備えられてあるため、フリーピストン４ｅの往復運動によって、フリーピストン４ｅと衝突して生じる打撃力を、シャンクロッド４ｇ、ロッドサブ５を介して掘削具に付与する構造である。この機能によって、試料採取管先端部にまで打撃力を伝達し、ハンドル３ａを図中矢印とは逆に左回転させ、ドリルヘッドを下方に移動させると、結果、効率よく試料採取管を地中に打ち込むことができる。

図６に引上方向に打撃力を付与する機構を説明する。
引上時は、図６の右側の状態のごとく、シャンクロッド４ｇが下方に荷重を受け、皿バネ４ｈを挟接する。この状態で電動モータに通電してシャンクロッド４ｇに打撃力を付与すると、軸荷重によって皿バネ４ｈが圧縮し図中に示すようにたわむ。フリーピストン４ｅはアンビル４ｆと周期的に衝突を繰り返すため、皿バネ４ｈの圧縮と反発も同じ周期で生じ、皿バネ４ｈの反発によって生じる上方への慣性が、引上方向への有利な軸力となる。すなわち皿バネ４ｈを打撃力の受動体とし、その反発力を利用することで、引上困難な粘性土などでも試料採取管を容易に引き抜くことが可能となる。

以上のように、簡単なガイド機構を備えた走行台車と、給進機構を備えたスライド部材に、簡便な引上方向への打撃力を付与する機構を備えた電動ハンマを搭載したポータブルドリルは、
調査ボーリング現場での移動を迅速に行い、作業時間の大幅短縮が可能であるばかりか、従来必要としていた別装置を省略でき経済効果が高い。
また作業者への安全を確保するため、調査現場でのコスト低減効果ばかりでなく、労働災害の防止にもつながり、土壌汚染調査ボーリングの総合的なコスト低減が期待でき、本考案が寄与する産業上の利用価値は高い。

この考案のポータブルドリルの外観図である。 この考案のポータブルドリルのドリルヘッドの簡単な断面を示す図である。 この考案のポータブルドリルのスライド部材などを示す図である。 この考案のポータブルドリルで土壌試料採取する実施例を示す図である。 この考案のポータブルドリルのドリルヘッドの詳細を示す図である。 この考案のポータブルドリルの引上方向に打撃力を付与する機構を示す図である。

符号の説明

１：走行台車の本体
１ａ：キャスタ
１ｂ：ガイド機構
１ｃ：チェーン
２：スライド部材
２ａ：固定金具
２ｂ：固定金具
３：給進機構
３ａ：ハンドル
３ｂ：スプロケット
３ｃ：ハンドルの力点
４：ドリルヘッドの本体
４ａ：電動モータ
４ｂ：クランク
４ｃ：ピストン
４ｄ：シリンダ
４ｅ：フリーピストン
４ｆ：アンビル
４ｇ：シャンクロッド
４ｈ：皿バネ
４ｊ：コンロッド
４ｋ：クランクピン
４ｍ：コンロッドピン
４ｎ：空気室
５：ロッドサブ
６：ピン
７：試料採取管
Ｆ１：作業者がハンドルを引上る力
Ｆ２：掘削具の引上力
ｒ１：ハンドルの力点の回転半径
Ｒ２：スプロケットの半径

Claims (4)

1. 人力で移動可能な走行台車に設けられた所定長さのガイド機構と、
   給進機構を備え、前記ガイド機構に係合してガイド機構の軸方向に進退自在に移動するスライド部材と、
   前記スライド部材に取り付けられて、先端部にドリルロッドなどの掘削具と連結するロッドサブが連結されるとともに前後方向移動および回転自在なシャンクロッドを有したドリルヘッドとを備え、
   前記ドリルヘッドは、前記シャンクロッドを介して、押下方向にも引上方向にも自在に打撃力を付与する打撃機構を備えたことを特徴とするポータブルドリル。
2. 前記打撃機構は、モータを回転させてクランク機構によりピストンが往復運動をする。
   このとき前記ピストンはシリンダ内で往復運動をし、同じシリンダ内にあってピストンと空気室を隔てて備えられ、軸方向に移動自在なフリーピストンがあって、ピストンの往復運動に連動したフリーピストンの往復運動の範囲内に位置するアンビルを介してシャンクロッドに打撃力を付与し、
   シャンクロッドの下部に皿バネが備えられ、ドリルヘッドを引上方向にスライドさせると、シャンクロッドに挟接し、挟接された状態でシャンクロッドに打撃力を付与すると、それによって得られる皿バネの反発力によって、掘削具の引上を容易ならしめることを特徴とする請求項１に記載のポータブルドリル。
3. 前記給進機構は、前記ガイド機構の軸方向に設けられたチェーンと、前記スライド部材に回転自在に設けられ前記チェーンと係合するスプロケットとを備え、
   前記スプロケットを正逆転自在に回転させて前記スライド部材を進退させるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポータブルドリル。
4. 前記ロッドサブは、前記シャンクロッドと脱着自在にはめ合い、
   ロッドサブに設けられた孔とシャンクロッドの外周に設けられた溝が、はめ合いによって連通する孔をなし、前記孔に軸部材を差し込むことで回転自在ではあるがロッドサブを固定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポータブルドリル。

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