JP3946052B2 - ボーリング装置および削孔方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング装置および削孔方法に関し、より詳細には、対象物の面と削孔部材が配設されている面とが平行ではない場合、削孔部材が長い場合、削孔部材の真円度が相違する場合などに生じる削孔部材の振れを抑制するために、削孔部材支持部を設けたことを特徴とするボーリング装置、および上記振れを抑制するステップを含む削孔方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コアボーリングの施工に使用されているボーリング装置は、削孔するのに用いられるコアビット、コアビットに接続されるガイドシャフト、ガイドシャフトに取り付けられるコアビット回転用のモータ、これらを移動可能とするとともに支持するベースプレート、ベースプレート上でコアビット、ガイドシャフトおよびコアビット回転用のモータを移動するためのハンドルから構成されている。このボーリング装置は、ベースプレートを削孔対象物にアンカーなどを使用して固定し、作業員がハンドルを回転させることによりコアビットを回転させ、削孔対象物を削孔することができる装置である。従来、このボーリング装置を用いて削孔する場合、作業員は、コアビット回転用のモータおよびコアビットの状況を確認しながらハンドル操作を行っている。
【０００３】
しかしながら、上述したボーリング装置は、高回転で削孔対象物に接触する際、コアビットに振れが生じ、所定の位置に一定形状の孔を削孔することができないといった問題があった。また、削孔対象物の面とコアビットの先端部とが平行でない場合には、コアビットに大きい振れを生じ、削孔効率の低下やコアビットの刃体の消耗が大きいなどの問題もあった。さらに、所定の位置に一定形状の孔を削孔する初期段階で、削孔溝を形成し、コアビットの回転が安定するまでコアビットの移動速度を低速とし、安定した後に回転および移動速度を上げていくインチング操作を行う必要があった。
【０００４】
また、太径鉄筋が高密度に配設された鉄筋コンクリート構造物である原子炉建屋生体遮蔽体の解体工事では、コアボーリング工法を採用するにあたり、作業員が工事範囲に近づくことができない、または長時間作業を行うことができないなどの制約があり、作業の自動化および作業効率の向上を目的としたコアボーリング工法およびコアボーリング装置の開発が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題に鑑み、高回転かつ高移動速度でもコアビットといった削孔部材の振れを抑制することができ、このため、インチング操作を行うことなく、所定の位置に一定形状の孔を削孔することを可能とし、さらには削孔時間を短縮することを可能とするボーリング装置および削孔方法を提供することを目的とする。また、本発明のボーリング装置は、上述した課題に鑑み、目的とする対象物に接近することなく、遠隔操作により削孔することを可能とすることも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明のボーリング装置および削孔方法を提供することにより達成される。
【０００７】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、対象物を削孔するための削孔部材と、
前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる回転手段と、
前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向けて突出するように設けられ、前記削孔部材を回転可能に支持する回転支持部とを含む削孔部材支持部を備え、かつ前記削孔部材が連結される前記回転手段を前記対象物に向けて移動可能に支持するベース部材とを含むボーリング装置が提供される。
【０００８】
本発明の請求項２の発明によれば、前記ベース部材は、前記回転手段を移動させるための移動手段を備え、前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材の回転数および削孔速度の制御を可能とするボーリング装置が提供される。
【０００９】
本発明の請求項３の発明によれば、前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材を回転および移動させるためのモータと、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段とをそれぞれ備え、前記回転数検出手段で検出される前記モータの回転数を制御することにより、前記削孔部材の回転数および削孔速度が制御されるボーリング装置が提供される。
【００１０】
本発明の請求項４の発明によれば、前記削孔部材は、中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成していて、前記削孔部材の内部を通して前記削孔部材の先端部の前記刃体に向けて水または空気が供給されるボーリング装置が提供される。
【００１１】
本発明の請求項５の発明によれば、前記ベース部材は、供給された前記水または空気を回収するための回収容器を備えるボーリング装置が提供される。
【００１２】
本発明の請求項６の発明によれば、前記リング部は、径の異なる前記削孔部材を挿通させることを可能とし、前記回転支持部は、径の異なる前記削孔部材を回転可能に支持するように調節可能とされていることを特徴とするボーリング装置が提供される。
【００１３】
本発明の請求項７の発明によれば、前記ボーリング装置は、さらに、前記ベース部材を昇降可能とする昇降手段と、前記昇降手段の下部に配設され、前記ベース部材を移動可能とするための車輪とを含むボーリング装置が提供される。
【００１４】
本発明の請求項８の発明によれば、前記ボーリング装置は、さらに、監視手段と遠隔制御手段とを含み、前記遠隔操作手段は、前記回転手段、前記移動手段、前記昇降手段および前記車輪を制御し、前記ボーリング装置を配置する位置、前記対象物の削孔位置および削孔深さ、前記削孔部材の回転数および削孔速度を遠隔から制御することを可能とするボーリング装置が提供される。
【００１５】
本発明の請求項９の発明によれば、削孔部材支持部を対象物に隣接させて配置し、回転手段により削孔部材を回転させ、前記削孔部材が連結された前記回転手段を前記対象物に向けて移動させるステップと、
前記削孔部材の回転によって生じる該削孔部材の振れを前記削孔部材支持部に設けられる回転支持部により抑制するステップとを含む削孔方法が提供される。
【００１６】
本発明の請求項１０の発明によれば、前記削孔方法は、前記対象物を削孔するための前記削孔部材と、前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる前記回転手段と、前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向けて突出するように設けられ、前記削孔部材を回転可能に支持する前記回転支持部とを含む前記削孔部材支持部を備え、かつ前記削孔部材が連結された前記回転手段を移動可能に支持するベース部材とを含むボーリング装置を用いる削孔方法が提供される。
【００１７】
本発明の請求項１１の発明によれば、前記削孔部材は、中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成していて、前記削孔部材の内部を通し、前記削孔部材の先端部の前記刃体に向けて水または空気を供給するステップを含む削孔方法が提供される。
【００１８】
本発明の請求項１２の発明によれば、前記ベース部材に設けられる回収容器に前記水または空気を回収するステップを含む削孔方法が提供される。
【００１９】
本発明の請求項１３の発明によれば、さらに、前記ボーリング装置を配置する位置、前記対象物の削孔位置および削孔深さ、前記削孔部材の回転数および削孔速度を制御するステップを含む削孔方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面をもって詳細に説明するが、本発明は図面および下記の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明のボーリング装置の第１の実施の形態を示した概略図である。本発明のボーリング装置は、アスファルト、コンクリート構造物や岩盤などに目的とする大きさの孔を形成するように削孔する装置である。図１に示すボーリング装置１は、鉄筋コンクリート構造物といった対象物２を削孔するための削孔部材３と、削孔部材３の末端部に連結され、削孔部材３を回転させる回転手段４と、削孔部材３が挿通可能な挿通部を備えるリング部とリング部の挿通部に向けて突出するように配設され、削孔部材３に振れが生じないように回転可能に支持する回転支持部とを含む削孔部材支持部５を備え、かつ削孔部材３を連結した回転手段４を移動可能に支持するベース部材６とを含んでいる。
【００２１】
図１に示すボーリング装置１は、削孔部材３の先端部が削孔部材支持部５に収容されていて、削孔部材支持部５が対象物２に隣接するように配置されている。また、図１に示すボーリング装置１は、回転手段４が削孔部材３の末端部に連結されていて、回転手段４によって削孔部材３を所定の回転数で回転させることができるようになっている。図１に示す実施の形態では、回転手段４は、回転用モータ４ａを備え、削孔部材３の回転数を制御することができるようになっている。また、削孔部材３を連結した回転手段４は、ベース部材６に移動可能なように支持されていて、対象物２に向けて移動することができるようになっている。また、図１に示すベース部材６には、移動手段７に移動用モータ７ａが設けられていて、移動用モータ７ａの回転数を制御することにより、削孔部材３の削孔速度を制御することができるようになっている。図１に示す実施の形態では、移動手段７と移動用モータ７ａとは、導線といったコードにより接続されている。
【００２２】
また、図１に示す実施の形態では、ベース部材６は、コの字形の鋼材を対向するように設けたレールが形成されていて、移動手段７がレールに嵌合するように設けられ、移動手段７が外れないようになっている。移動手段７に設置された回転手段４は、レールに沿って対象物２に向けて移動することができるようになっている。また、ベース部材６の下部には、台８と車輪９とが設けられている。図１に示す実施の形態では、台８は、対象物２の削孔位置に削孔部材３が配置される高さとされ、ボーリング装置１が移動可能なように車輪９が設けられている。
【００２３】
本発明においては、回転手段４に設けられる回転用モータ４ａおよび移動手段７に設けられる移動用モータ７ａのそれぞれにモータの回転数を検出する回転検出器エンコーダといった回転検出手段を設けることができる。これにより、回転用モータ４ａの回転数から削孔部材３の回転数を検出することができ、移動用モータ７ａの回転数から移動速度または削孔においては削孔速度に換算することができる。本発明においては、使用する移動用モータ７ａの性能条件などを用い、いかなる式を用いて回転数から削孔速度に換算することができる。
【００２４】
本発明において削孔部材３は、中空円筒形の鋼棒で、先端部が凹凸を有する刃体を形成したコアビットを用いることができる。また、中空円筒形のロッドの先端に複数の突起が所定間隔で設けられた形状とすることもでき、この場合、突起をダイヤモンドやメタルなどで形成したものを用いることができる。本発明においては、中空円筒形でなくても良く、六角中空や中空でない円筒形のものなどを用いることができ、いかなる径および長さであっても良い。また、回転手段４としては、回転軸など回転することができるものであればいかなるものでも良く、回転軸などを回転させるために回転用モータ４ａを用いることができる。本発明において回転用モータ４ａは、物体の位置や方位などを制御量とするサーボ機構を有するサーボモータを用いることができる。
【００２５】
また、本発明においてベース部材６は、上述したレールを形成したもののほか、回転手段４を移動可能に支持することができ、削孔部材支持部５を所定位置に配設することができるのであれば、いかなるスライド機構を備えていても良く、ベース部材６は、いかなる形状、材質、大きさであっても良い。移動手段７は、回転手段４の下部に配設することができ、回転手段４を移動可能とすることができれば、いかなる形状のものでも用いることができる。また、移動手段７に設けられる移動用モータ７ａとしては、上述した回転用モータ４ａと同様に、物体の位置や方位などを制御量とするサーボ機構を有するモータを用いることができる。
【００２６】
図１に示す台８としては、対象物２の削孔する位置に削孔部材３が配置される高さで、削孔部材３、回転手段４、削孔部材支持部５、移動手段７、回転用モータ４ａおよび移動用モータ７ａが設けられたベース部材６を載置することができるものであれば、いかなる形状、材質、大きさのものでも用いることができる。また、台８の下部に設けられる車輪９は、台８を移動させることができるのであればいかなる材質、数の車輪であっても良い。さらに、車輪９には、ロック機構が設けられており、ボーリング装置１を位置あわせした後、削孔などにより移動しないように車輪９をロックすることができる。
【００２７】
図２は、本発明のボーリング装置１の第２の実施の形態を示した側面図である。図２に示すボーリング装置１は、図１に示す台８のかわりに昇降手段１０が設けられている以外、図１に示すボーリング装置と同様とされている。また、図２では、削孔部材支持部５の内部が破線にて示されている。図２に示すボーリング装置１は、レール構造をしたベース部材６に移動手段７と移動手段７に設けられる移動用モータ７ａが配設されていて、移動手段７上に回転手段４が配設されている。また、回転手段４には、回転用モータ４ａが設けられ、削孔部材３の末端部に回転手段４の回転軸が連結されている。さらに、ベース部材６の図１に示す対象物２に向く側の端部には、削孔部材支持部５が設けられ、削孔部材支持部５は、削孔部材３が挿通可能なリング部１１と、リング部１１の中央の挿通部に向けて突出する複数の回転支持部１２と、削孔部材３の径に応じて径方向への回転支持部１２の長さを調節することが可能なアジャスタ１３と、リング部１１の外周側に隣接し、回転支持部１２が挿通するカバー部１４と、ベース部材６の端部を対象物に隣接させて配置した場合に、削孔部材支持部５と対象物との間を包囲する包囲部材１５とを含んでいる。
【００２８】
図２に示すベース部材６は、連結部材１６を介して昇降手段１０に連結されていて、昇降手段１０の下部に車輪９が配設されている。図２に示す実施の形態では、車輪９を使用して削孔対象物に近隣した位置に移動され、昇降手段１０を使用して削孔部材３が所定高さとなる位置まで上昇される。また、ベース部材６の端部および包囲部材１５を削孔対象物に隣接させ、上述したようにして削孔部材３を回転させ、移動させることにより削孔することができる。
【００２９】
本発明においてリング部１１は、適用する削孔部材３を挿通させることができる挿通部を有する大きさとすることができ、鋼製プレートなどから作製することができる。また、カバー部１４は、リング部１１の周囲を覆い、回転手段４に向いた側を閉鎖し、削孔対象物に向いた側を開放した構造とすることができる。回転手段４に向いた側を閉鎖する場合、削孔部材支持部５と削孔部材３との間に不織布などを用いて閉鎖し、削孔部材３の回転による金属同士の接触による騒音や摩擦熱の発生などを防止することができる。回転支持部１２は、リング部１１に挿通させた削孔部材３に向けて突出するように設けられ、支持プレート１２ａと、支持プレート１２ａの先端に回転可能なカムフォロアといった回転部材１２ｂとを備えている。また、支持プレート１２ａは、カバー部１４の外部に突出していて、アジャスタ１３によってリング部１１の径方向にスライドさせて長さを調節することができるようになっている。本発明において回転支持部１２は、削孔部材３に隣接するように支持プレート１２ａを配置し、リング部１１と支持プレート１２ａとの間に、リング部１１に沿って回転することができる回転手段を設けた構造であっても良い。
【００３０】
上記リング部１１、支持プレート１２ａ、回転部材１２ｂ、アジャスタ１３およびカバー部１４は、上述したベース部材６と同様、鋼製とすることができる。本発明においては、鋼製の削孔部材３を用いる場合、削孔部材３と接触する回転部材１２ｂのみを鋼製とし、その他を硬質塩化ビニルなどの樹脂製とすることもできる。また、包囲部材１５は、カバー部１４とベース部材６と削孔対象物との間の空間を包囲することができるものであればいかなるものでも良く、例えばゴム製の包囲部材１５を用いることができる。本発明において昇降手段１０は、図２に示す構造のもののほか、油圧、水圧またはねじを用いたジャッキや、油圧シリンダを用いるもの、Ｘアーム式リフト装置など高さを調節することができるものであればいかなるものでも用いることができる。
【００３１】
図３は、図２に示すボーリング装置１を削孔対象物に隣接させて配置した場合に削孔対象物側から見たところを示した図である。図３に示す削孔部材支持部５は、ベース部材６上に脚１７により連結されている。削孔部材支持部５のカバー部１４の内部には、カバー部１４の内周にリング部１１が配設され、リング部１１の挿通部１８に向けて突出する回転支持部１２がリング部１１に締結部材１９を用いて連結されている。図３に示す回転支持部１２は、上述したように支持プレート１２ａと回転部材１２ｂとからなり、支持プレート１２ａは、カバー部１４の外部に突出していて、外部に突出した支持プレート１２ａにアジャスタ１３が設けられている。図３に示す回転支持部１２は、削孔部材支持部５の中央に挿設される削孔部材３を回転可能かつ削孔対象物に向けて移動可能とされ、さらには削孔部材３の回転によって生じる振れを抑制するとともに支持している。
【００３２】
図３に示す実施の形態では、４つの回転支持部１２が、互いに９０°間隔で設けられている。また、図３に示す実施の形態では、回転支持部１２の回転部材１２ｂが削孔部材３に隣接するように配設されている。回転部材１２ｂは、支持プレート１２ａとリング部１１とが締結部材１９と穴２０とによってスライド可能に連結されている。また、アジャスタ１３は、ねじとされていて、支持プレート１２ａに設けられたねじ穴を通して先端部がカバー部１４に隣接している。径の大きい削孔部材３を用いる場合には、アジャスタ１３を締結する方向に回転させることで、支持プレート１２ａをカバー部１４の方向へ移動させて削孔部材３を挿通させることができる。挿通させた後は、アジャスタ１３をゆるめる方向に回転させることで削孔部材３に支持プレート１２ａの先端に配設された回転部材１２ｂを隣接させることができる。本発明においては、回転支持部１２は、４つに限らず、回転する削孔部材３の振れを適切に抑制することができる数の回転支持部１２を設けることができる。
【００３３】
図４は、本発明のボーリング装置１の第３の実施の形態を示した図である。図４に示すボーリング装置１は、水を供給するライン２１と、排水口２２と、排水ライン２３と、回収容器２４とを含む他は、図２に示すボーリング装置と同様とされている。図４に示すライン２１は、一端が水道の蛇口などに接続されていて、他端が回転手段４に設けられた給水口に接続されている。本発明においてライン２１は、必要に応じた長さとすることができ、ゴムホース、鋼管および塩化ビニル管などを用いることができる。また、ライン２１の途中に弁などを設けて給水および停止または流量調節を行うことができる。図４に示す排水口２２は、削孔部材支持部５のカバー部１４に設けられ、水は、回転手段４から供給され、中空とされた回転軸および中空の削孔部材３を通して排水口２２から排水される。また、排水口２２から排出された水は、排水ライン２３を通してベース部材６に設けられる回収容器２４に回収される。
【００３４】
本発明において排水口２２は、供給された水が適切に排水される大きさ、位置に設けることができる。また、排水ライン２３は、上述したライン２１と同様に、ゴムホース、鋼管および塩化ビニル管などを用いることができる。さらに、回収容器２４は、ベース部材６に収容することができ、かつ所定の量の水を回収することができる大きさとすることができる。供給された水は、削孔の際に発生する粉塵を抑制したり、削孔部材３を冷却するのに用いられ、排水される水には、粉塵などを含む水が排水される。上述した排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４は、粉塵などを含む水が適切に排水される位置および大きさのものとすることができる。また、本発明においては、水のかわりに空気を供給することもでき、削孔の際に発生する粉塵を含む空気を適切に排出することができる大きさの排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４としておくことができる。
【００３５】
図５は、本発明のボーリング装置１の第４の実施の形態を示した図である。図５に示すボーリング装置１は、図４に示すボーリング装置１に加え、回収容器２４に接続されるライン２５と、ライン２５に接続される吸引ポンプ２６と、回収された排水を水２９と粉塵などの固形分３０とを分離する分離槽２７と、吸引ポンプ２６と固形分３０の分離槽２７とを接続するライン２８と、分離された水２９を貯水する貯水槽３１と、分離槽２７と貯水槽３１とを接続するライン３２と、貯水槽３１から回転手段４に水を供給するためにライン２１に接続される給水ポンプ３３とが設けられている。図５に示すボーリング装置１においては、回収容器２４に回収された排水は、粉塵などの固形分３０を含む水であり、吸引ポンプ２６によって吸引され、ライン２５を通して分離槽２７へ送られる。本発明において吸引ポンプ２６は、固形分３０がポンプ内に堆積することなく、適切な量の排水を吸引し、分離槽２７に送出することができる構造のものであればいかなる型式のポンプを用いることができる。本発明においては、回収容器２４やライン２５にフィルタやストレーナなどを設置して、排水が吸引ポンプ２６内に吸引される前に大きな固形分３０を除去することができる。また、本発明においては、吸引ポンプ２６を使用しなくても良く、直接ライン２５を通して分離槽２７に供給することもできる。
【００３６】
図５に示すボーリング装置１は、吸引ポンプ２６から送出された排水は、ライン２８を通して分離槽２７へ送られる。図５に示す分離槽２７では、排水中の固形分３０が分離槽２７の底に蓄積し、分離槽２７の上澄み液のみが貯水槽３１へ送られるようになっている。ライン３２は、分離槽２７内において上部方向に向くように配設されていて、分離槽２７内の排水のうち上澄み液のみを貯水槽３１へ供給することができる構造とされている。本発明においてライン３２は、分離槽２７の上部と貯水槽３１の上部とを挿通させる構造であっても良い。また、貯水槽３１に供給された水２９は、貯水槽３１底に設置された給水ポンプ３３により再び回転手段４に供給され、再利用することができる。本発明においては、給水ポンプ３３は、削孔部材３の冷却に必要とされる量および圧力の水を供給することができる水中ポンプを用いることができる。本発明において給水ポンプ３３は、図５に示す吸引ポンプ２６と同様に、貯水槽３１の外部に設置されるものであっても良い。また、分離槽２７および貯水槽３１は、給水ポンプ３３によって所定時間、所定量の水を供給することができる液ホールドアップ量を考慮した大きさとすることができる。さらに、分離槽２７および貯水槽３１の形状は、いかなる形状であっても良い。
【００３７】
図６は、本発明のボーリング装置１の第５の実施の形態を示した図である。図６に示すボーリング装置１は、図４に示すボーリング装置１に加え、回収容器２４に接続されるライン３４と、ライン３４に接続される集塵装置３５と、集塵装置３５に接続されるライン３６とが設けられている。図６に示す実施の形態では、ライン２１を通して図示しない空気圧縮機や空気ボンベなどを使用することによって空気が供給され、削孔部材３を冷却するために使用された空気は、回収容器２４に回収される。回収容器２４に回収された空気は、ライン３４を通して集塵装置３５に供給され、削孔によって生じる粉塵などを集塵し、ライン２６を通して大気中に放出される。本発明において集塵装置３５は、削孔によって生じた粉塵などを含む空気から粉塵などを除去することができるものであれば、フィルタ付きのバキューム集塵機などいかなる装置でも用いることができる。本発明においては、集塵装置３５としてバキューム集塵機を用いることにより、削孔部材３により多くの空気を供給することができ、冷却効率を上昇させることができる。また、本発明においては、空気圧縮機を使用することなく、上述したバキューム集塵機のみを使用することもできる。
【００３８】
図７は、本発明のボーリング装置１の第６の実施の形態を示した図である。図７に示すボーリング装置１は、監視手段３７と遠隔操作手段３８とを含む他、図４に示すボーリング装置と同様とされている。図７に示す実施の形態では、対象物２を削孔するために監視カメラといった監視手段３７およびパーソナルコンピュータといった遠隔操作手段３８を用いてボーリング装置１を移動している。また、図５に示す実施の形態では、ボーリング装置１、対象物２および監視手段３７が配置されている場所と遠隔操作手段３８が設置されている場所とが離れている。
【００３９】
図５に示す監視手段３７は、対象物２およびボーリング装置１を監視できる位置に設置することができ、近隣の構造物に設置したり、スタンドを設けて配置したり、ボーリング装置１自体に設置することもできる。また、監視手段３７を複数設置することにより、より詳細な制御を行うことができる。遠隔操作手段３８に用いることができるパーソナルコンピュータは、ボーリング装置１の位置や回転数などの各設定、制御値の入力、停止、現況のモニタリングなどを行うことができる。本発明においては、例えば、屋外において使用するボーリング装置１の場合、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナおよびＧＰＳ受信機などを用い、ボーリング装置１の位置を操作することができる。本発明においては、パーソナルコンピュータの他、今まで知られたいかなる手段を用いて遠隔操作することができる。また、ボーリング装置１を対象物２に隣接させて配置した後、削孔部材３の高さ位置は、昇降手段１０を遠隔操作することによって調節することができる。また、回転手段４の回転用モータ４ａおよび移動手段７の移動用モータ７ａを遠隔操作によって起動し、遠隔操作手段３８に入力した回転数により削孔部材３を所定の回転数とし、削孔部材３を所定の移動速度で移動させることができる。
【００４０】
本発明においては、これら遠隔操作に必要とされるものであれば、今まで知られたいかなる通信手段やプログラムを用いることができる。本発明においては、回転用モータ４ａの負荷は、回転用モータ４ａの電流値を用いることができ、回転用モータ４ａの回転数および移動用モータ７ａの回転数を制御することにより電流値を一定に保つことができる。また、上述した回転数検出手段を用い、予め移動速度と移動用モータ７ａの回転数との関係を求めておき、回転数と時間とを設定しておくことにより所定の削孔深さまで削孔することができる。また、本発明においては、遠隔操作に必要とされるデータを得るために、ボーリング装置１の各位置に各センサを設置することができる。例えば、センサにより水および空気の流量、圧力、温度などを計測することができ、削孔状況の把握においては、水および空気の流量、圧力、温度などの変動から水や空気の排出異常を検知することができる。本発明においては、上記流量、圧力、温度などの計測を行うとともに、削孔部材３やその他ボーリング装置１の各部における監視を行い、上記変動が発生しないように各センサで計測される値が所定値になるように制御することができる。上記所定値としては、予め試験などによって得られたデータを基に設定される設定値を用いることができ、遠隔操作手段３８に予め設定値を入力しておくことにより自動制御を行うことができる。
【００４１】
以下、図８〜図１０を用いて本発明の削孔方法について詳細に説明する。図８は、目的とする削孔対象物２に向けて本発明のボーリング装置１を移動させているところを示した図である。図８に示すボーリング装置１は、図７に示す装置とされ、遠隔操作手段を用いて制御されている。図８に示すボーリング装置１は、図７に示す監視手段３７と遠隔操作手段３８とを用い、車輪９を使用して、矢線Ａに示す方向の目的とする削孔対象物２に向けて移動される。
【００４２】
図９は、ボーリング装置１を対象物２に隣接するように配置し、削孔部材３が対象物２の所定位置に位置あわせされたところを示した図である。ボーリング装置１は、図８に示すようにして対象物２に隣接させるように矢線Ｂの方向に向けて移動され、平面座標の位置あわせが行われる。その後、ボーリング装置１の昇降手段１０を操作して矢線Ｃの方向である高さ方向の位置あわせが行われる。これらの操作は、上述したパーソナルコンピュータといった遠隔操作手段と監視手段とを用いることにより行うことができる。本発明においては、移動手段７によって削孔部材３を移動させ、対象物２に接近させて一度停止し、削孔部材３の位置を詳細に位置あわせすることもできる。
【００４３】
図１０は、位置あわせした後、対象物２を削孔しているところを示した図である。図９に示すように位置あわせした後、車輪９をロックするなどして固定され、回転手段４に設けられた回転用モータ４ａを起動し、削孔部材３の回転を開始する。また、削孔部材３の回転数を所定数に設定し、所定回転数とする。次に、移動手段７に設けられた移動用モータ７ａを起動し、移動手段７によって削孔部材３の移動を開始する。移動用モータ７ａの回転数を所定数に設定し、対象物２の削孔を行う。この場合、削孔部材３は、削孔部材支持部５に設けられた回転支持部１２によって振れを生じないように周囲から押さえられるようにして支持される。回転支持部１２は、削孔部材３の回転にしたがって回転することができ、さらに削孔部材３が移動可能とされている。また、回転支持部１２は、対象物２の面が削孔部材３の先端部と平行でない場合においても振れを生じないように支持することができる。図１０においては、対象物２に向けて矢線Ｄに示す方向に回転しながら削孔部材３が矢線Ｅの方向に向けて移動されている。これにより、対象物２に所定の削孔を形成することができる。本発明においては、削孔部材３を低回転数として予め削孔溝を形成しておく必要がなく、削孔前から所定の回転数とし、所定の回転数のまま削孔することができる。
【００４４】
また、本発明においては、図４〜図７に示すようにライン２１、排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４が設けられる場合、ライン２１を通して給水し、対象物２の削孔により摩擦熱が発生し、発熱した削孔部材３の冷却を行うことができる。また、削孔においては、粉塵も発生するため、水を供給することにより粉塵を低減させることができる。削孔部材３への給水は、回転手段４の起動前および後、移動手段７の起動前および後のいずれの時期に行っても良い。本発明においては、対象物２の削孔が開始される前に給水されるのが好ましい。
【００４５】
（実施例）
図４に示すボーリング装置１を用いて各削孔部材３の回転数、削孔速度における回転用モータ４ａの電流値および削孔部材３の消耗量について試験を行った。用いたボーリング装置１は、全長約３．３ｍ、全幅約１．２ｍであり、全高約１〜１．６ｍとし、回転用モータ４ａとして定格出力２２ｋＷ、定格電流１２６Ａ、定格回転数３３ｓ−１の交流サーボモータを用い、移動用モータ７ａとして定格出力１ｋＷ、定格電流６Ａ、定格回転数３３ｓ−１の交流サーボモータを用いた。また、昇降手段１０としてＸアーム式リフト装置で、リフト高０．６ｍまで上昇可能なものを用いた。試験体として無筋コンクリートを用い、無筋コンクリートは、縦１ｍ、横１ｍ、高さ０．９ｍで、コンクリート強度５０００００００Ｎ／ｍ２のものを用いた。試験は、冷却水を用いて水平方向に削孔し、削孔距離は、０．８ｍとした。削孔部材３の回転数は、２５ｓ−１と３３ｓ−１の２ケースについて行い、削孔速度は、０．００２３ｍ／ｓ、０．００３０ｍ／ｓ、０．００３８ｍ／ｓ、０．００４２ｍ／ｓ、０．００５０ｍ／ｓとした。回転用モータ４ａの回転数および移動用モータ７ａの回転数は、回転数検出手段として回転検出器エンコーダを使用して検出し、削孔速度は、移動用モータ７ａの回転数を速度に換算した。回転用モータ４ａの電流値は、電流計測器を用いて計測し、削孔部材３の消耗量は、デジタルノギスによって突出した刃体の高さを計測した。削孔に伴う刃体の減少量を削孔距離１ｍあたりの量で示した。
【００４６】
表１に削孔部材の回転数（ｓ−１）、削孔速度（ｍ／ｓ）、回転用モータの電流値（Ａ）、削孔部材の消耗量（ｍ／ｍ）を示した。なお、削孔部材の径は、０．１ｍのものを用いた。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１に示すように削孔速度を同じとし、回転数を高回転とすると、回転用モータの負荷である電流値が低下し、消耗量も低下することが見出された。さらに、回転数を３３ｓ−１とし、削孔速度を上昇させたところ、回転用モータの負荷は上昇するものの、消耗量は一定のままであった。これにより、高回転とすることが有利であることを見出すことができた。
【００４９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のボーリング装置および削孔方法を用いることにより、高回転かつ高移動速度でもコアビットといった削孔部材の振れを抑制することができ、インチング操作を行うことなく、所定位置に一定形状の孔を削孔することが可能である。
【００５０】
また、本発明のボーリング装置を用いることにより、削孔時間を短縮することが可能となる。さらに、本発明のボーリング装置は、目的とする対象物に接近することなく、遠隔操作により削孔することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のボーリング装置の第１の実施の形態を示した概略図。
【図２】 本発明のボーリング装置の第２の実施の形態を示した側面図。
【図３】 図２に示すボーリング装置を削孔対象物に隣接させて配置した場合に削孔対象物側から見たところを示した図。
【図４】 本発明のボーリング装置の第３の実施の形態を示した図。
【図５】 本発明のボーリング装置の第４の実施の形態を示した図。
【図６】 本発明のボーリング装置の第５の実施の形態を示した図。
【図７】 本発明のボーリング装置の第６の実施の形態を示した図。
【図８】 目的とする削孔対象物に向けて本発明のボーリング装置を移動させているところを示した図。
【図９】 本発明のボーリング装置を削孔対象物に隣接するように配置し、削孔部材が削孔対象物の所定位置に位置あわせされたところを示した図。
【図１０】 位置あわせした後、削孔対象物を削孔しているところを示した図。
【符号の説明】
１…ボーリング装置
２…対象物
３…削孔部材
４…回転手段
４ａ…回転用モータ
５…削孔部材支持部
６…ベース部材
７…移動手段
７ａ…移動用モータ
８…台
９…車輪
１０…昇降手段
１１…リング部
１２…回転支持部
１２ａ…支持プレート
１２ｂ…回転部材
１３…アジャスタ
１４…カバー部
１５…包囲部材
１６…連結部材
１７…脚
１８…挿通部
１９…締結部材
２０…穴
２１…ライン
２２…排水口
２３…排水ライン
２４…回収容器
２５…ライン
２６…吸引ポンプ
２７…分離槽
２８…ライン
２９…水
３０…固形分
３１…貯水槽
３２…ライン
３３…給水ポンプ
３４…ライン
３５…集塵装置
３６…ライン
３７…監視手段
３８…遠隔操作手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング装置および削孔方法に関し、より詳細には、対象物の面と削孔部材が配設されている面とが平行ではない場合、削孔部材が長い場合、削孔部材の真円度が相違する場合などに生じる削孔部材の振れを抑制するために、削孔部材支持部を設けたことを特徴とするボーリング装置、および上記振れを抑制するステップを含む削孔方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コアボーリングの施工に使用されているボーリング装置は、削孔するのに用いられるコアビット、コアビットに接続されるガイドシャフト、ガイドシャフトに取り付けられるコアビット回転用のモータ、これらを移動可能とするとともに支持するベースプレート、ベースプレート上でコアビット、ガイドシャフトおよびコアビット回転用のモータを移動するためのハンドルから構成されている。このボーリング装置は、ベースプレートを削孔対象物にアンカーなどを使用して固定し、作業員がハンドルを回転させることによりコアビットを回転させ、削孔対象物を削孔することができる装置である。従来、このボーリング装置を用いて削孔する場合、作業員は、コアビット回転用のモータおよびコアビットの状況を確認しながらハンドル操作を行っている。
【０００３】
しかしながら、上述したボーリング装置は、高回転で削孔対象物に接触する際、コアビットに振れが生じ、所定の位置に一定形状の孔を削孔することができないといった問題があった。また、削孔対象物の面とコアビットの先端部とが平行でない場合には、コアビットに大きい振れを生じ、削孔効率の低下やコアビットの刃体の消耗が大きいなどの問題もあった。さらに、所定の位置に一定形状の孔を削孔する初期段階で、削孔溝を形成し、コアビットの回転が安定するまでコアビットの移動速度を低速とし、安定した後に回転および移動速度を上げていくインチング操作を行う必要があった。
【０００４】
また、太径鉄筋が高密度に配設された鉄筋コンクリート構造物である原子炉建屋生体遮蔽体の解体工事では、コアボーリング工法を採用するにあたり、作業員が工事範囲に近づくことができない、または長時間作業を行うことができないなどの制約があり、作業の自動化および作業効率の向上を目的としたコアボーリング工法およびコアボーリング装置の開発が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題に鑑み、高回転かつ高移動速度でもコアビットといった削孔部材の振れを抑制することができ、このため、インチング操作を行うことなく、所定の位置に一定形状の孔を削孔することを可能とし、さらには削孔時間を短縮することを可能とするボーリング装置および削孔方法を提供することを目的とする。また、本発明のボーリング装置は、上述した課題に鑑み、目的とする対象物に接近することなく、遠隔操作により削孔することを可能とすることも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明のボーリング装置および削孔方法を提供することにより達成される。
【０００７】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、対象物を削孔するための削孔部材と、
前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる回転手段と、
前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向けて突出するように設けられ、前記削孔部材を回転可能に支持する回転支持部とを含む削孔部材支持部を備え、かつ前記削孔部材が連結される前記回転手段を前記対象物に向けて移動可能に支持するベース部材とを含むボーリング装置が提供される。
【０００８】
本発明の請求項２の発明によれば、前記ベース部材は、前記回転手段を移動させるための移動手段を備え、前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材の回転数および削孔速度の制御を可能とするボーリング装置が提供される。
【０００９】
本発明の請求項３の発明によれば、前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材を回転および移動させるためのモータと、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段とをそれぞれ備え、前記回転数検出手段で検出される前記モータの回転数を制御することにより、前記削孔部材の回転数および削孔速度が制御されるボーリング装置が提供される。
【００１０】
本発明の請求項４の発明によれば、前記削孔部材は、中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成していて、前記削孔部材の内部を通して前記削孔部材の先端部の前記刃体に向けて水または空気が供給されるボーリング装置が提供される。
【００１１】
本発明の請求項５の発明によれば、前記ベース部材は、供給された前記水または空気を回収するための回収容器を備えるボーリング装置が提供される。
【００１２】
本発明の請求項６の発明によれば、前記リング部は、径の異なる前記削孔部材を挿通させることを可能とし、前記回転支持部は、径の異なる前記削孔部材を回転可能に支持するように調節可能とされていることを特徴とするボーリング装置が提供される。
【００１３】
本発明の請求項７の発明によれば、前記ボーリング装置は、さらに、前記ベース部材を昇降可能とする昇降手段と、前記昇降手段の下部に配設され、前記ベース部材を移動可能とするための車輪とを含むボーリング装置が提供される。
【００１４】
本発明の請求項８の発明によれば、前記ボーリング装置は、さらに、監視手段と遠隔制御手段とを含み、前記遠隔操作手段は、前記回転手段、前記移動手段、前記昇降手段および前記車輪を制御し、前記ボーリング装置を配置する位置、前記対象物の削孔位置および削孔深さ、前記削孔部材の回転数および削孔速度を遠隔から制御することを可能とするボーリング装置が提供される。
【００１５】
本発明の請求項９の発明によれば、削孔部材支持部を対象物に隣接させて配置し、回転手段により削孔部材を回転させ、前記削孔部材が連結された前記回転手段を前記対象物に向けて移動させるステップと、
前記削孔部材の回転によって生じる該削孔部材の振れを前記削孔部材支持部に設けられる回転支持部により抑制するステップとを含む削孔方法が提供される。
【００１６】
本発明の請求項１０の発明によれば、前記削孔方法は、前記対象物を削孔するための前記削孔部材と、前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる前記回転手段と、前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向けて突出するように設けられ、前記削孔部材を回転可能に支持する前記回転支持部とを含む前記削孔部材支持部を備え、かつ前記削孔部材が連結された前記回転手段を移動可能に支持するベース部材とを含むボーリング装置を用いる削孔方法が提供される。
【００１７】
本発明の請求項１１の発明によれば、前記削孔部材は、中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成していて、前記削孔部材の内部を通し、前記削孔部材の先端部の前記刃体に向けて水または空気を供給するステップを含む削孔方法が提供される。
【００１８】
本発明の請求項１２の発明によれば、前記ベース部材に設けられる回収容器に前記水または空気を回収するステップを含む削孔方法が提供される。
【００１９】
本発明の請求項１３の発明によれば、さらに、前記ボーリング装置を配置する位置、前記対象物の削孔位置および削孔深さ、前記削孔部材の回転数および削孔速度を制御するステップを含む削孔方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面をもって詳細に説明するが、本発明は図面および下記の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明のボーリング装置の第１の実施の形態を示した概略図である。本発明のボーリング装置は、アスファルト、コンクリート構造物や岩盤などに目的とする大きさの孔を形成するように削孔する装置である。図１に示すボーリング装置１は、鉄筋コンクリート構造物といった対象物２を削孔するための削孔部材３と、削孔部材３の末端部に連結され、削孔部材３を回転させる回転手段４と、削孔部材３が挿通可能な挿通部を備えるリング部とリング部の挿通部に向けて突出するように配設され、削孔部材３に振れが生じないように回転可能に支持する回転支持部とを含む削孔部材支持部５を備え、かつ削孔部材３を連結した回転手段４を移動可能に支持するベース部材６とを含んでいる。
【００２１】
図１に示すボーリング装置１は、削孔部材３の先端部が削孔部材支持部５に収容されていて、削孔部材支持部５が対象物２に隣接するように配置されている。また、図１に示すボーリング装置１は、回転手段４が削孔部材３の末端部に連結されていて、回転手段４によって削孔部材３を所定の回転数で回転させることができるようになっている。図１に示す実施の形態では、回転手段４は、回転用モータ４ａを備え、削孔部材３の回転数を制御することができるようになっている。また、削孔部材３を連結した回転手段４は、ベース部材６に移動可能なように支持されていて、対象物２に向けて移動することができるようになっている。また、図１に示すベース部材６には、移動手段７に移動用モータ７ａが設けられていて、移動用モータ７ａの回転数を制御することにより、削孔部材３の削孔速度を制御することができるようになっている。図１に示す実施の形態では、移動手段７と移動用モータ７ａとは、導線といったコードにより接続されている。
【００２２】
また、図１に示す実施の形態では、ベース部材６は、コの字形の鋼材を対向するように設けたレールが形成されていて、移動手段７がレールに嵌合するように設けられ、移動手段７が外れないようになっている。移動手段７に設置された回転手段４は、レールに沿って対象物２に向けて移動することができるようになっている。また、ベース部材６の下部には、台８と車輪９とが設けられている。図１に示す実施の形態では、台８は、対象物２の削孔位置に削孔部材３が配置される高さとされ、ボーリング装置１が移動可能なように車輪９が設けられている。
【００２３】
本発明においては、回転手段４に設けられる回転用モータ４ａおよび移動手段７に設けられる移動用モータ７ａのそれぞれにモータの回転数を検出する回転検出器エンコーダといった回転検出手段を設けることができる。これにより、回転用モータ４ａの回転数から削孔部材３の回転数を検出することができ、移動用モータ７ａの回転数から移動速度または削孔においては削孔速度に換算することができる。本発明においては、使用する移動用モータ７ａの性能条件などを用い、いかなる式を用いて回転数から削孔速度に換算することができる。
【００２４】
本発明において削孔部材３は、中空円筒形の鋼棒で、先端部が凹凸を有する刃体を形成したコアビットを用いることができる。また、中空円筒形のロッドの先端に複数の突起が所定間隔で設けられた形状とすることもでき、この場合、突起をダイヤモンドやメタルなどで形成したものを用いることができる。本発明においては、中空円筒形でなくても良く、六角中空や中空でない円筒形のものなどを用いることができ、いかなる径および長さであっても良い。また、回転手段４としては、回転軸など回転することができるものであればいかなるものでも良く、回転軸などを回転させるために回転用モータ４ａを用いることができる。本発明において回転用モータ４ａは、物体の位置や方位などを制御量とするサーボ機構を有するサーボモータを用いることができる。
【００２５】
また、本発明においてベース部材６は、上述したレールを形成したもののほか、回転手段４を移動可能に支持することができ、削孔部材支持部５を所定位置に配設することができるのであれば、いかなるスライド機構を備えていても良く、ベース部材６は、いかなる形状、材質、大きさであっても良い。移動手段７は、回転手段４の下部に配設することができ、回転手段４を移動可能とすることができれば、いかなる形状のものでも用いることができる。また、移動手段７に設けられる移動用モータ７ａとしては、上述した回転用モータ４ａと同様に、物体の位置や方位などを制御量とするサーボ機構を有するモータを用いることができる。
【００２６】
図１に示す台８としては、対象物２の削孔する位置に削孔部材３が配置される高さで、削孔部材３、回転手段４、削孔部材支持部５、移動手段７、回転用モータ４ａおよび移動用モータ７ａが設けられたベース部材６を載置することができるものであれば、いかなる形状、材質、大きさのものでも用いることができる。また、台８の下部に設けられる車輪９は、台８を移動させることができるのであればいかなる材質、数の車輪であっても良い。さらに、車輪９には、ロック機構が設けられており、ボーリング装置１を位置あわせした後、削孔などにより移動しないように車輪９をロックすることができる。
【００２７】
図２は、本発明のボーリング装置１の第２の実施の形態を示した側面図である。図２に示すボーリング装置１は、図１に示す台８のかわりに昇降手段１０が設けられている以外、図１に示すボーリング装置と同様とされている。また、図２では、削孔部材支持部５の内部が破線にて示されている。図２に示すボーリング装置１は、レール構造をしたベース部材６に移動手段７と移動手段７に設けられる移動用モータ７ａが配設されていて、移動手段７上に回転手段４が配設されている。また、回転手段４には、回転用モータ４ａが設けられ、削孔部材３の末端部に回転手段４の回転軸が連結されている。さらに、ベース部材６の図１に示す対象物２に向く側の端部には、削孔部材支持部５が設けられ、削孔部材支持部５は、削孔部材３が挿通可能なリング部１１と、リング部１１の中央の挿通部に向けて突出する複数の回転支持部１２と、削孔部材３の径に応じて径方向への回転支持部１２の長さを調節することが可能なアジャスタ１３と、リング部１１の外周側に隣接し、回転支持部１２が挿通するカバー部１４と、ベース部材６の端部を対象物に隣接させて配置した場合に、削孔部材支持部５と対象物との間を包囲する包囲部材１５とを含んでいる。
【００２８】
図２に示すベース部材６は、連結部材１６を介して昇降手段１０に連結されていて、昇降手段１０の下部に車輪９が配設されている。図２に示す実施の形態では、車輪９を使用して削孔対象物に近隣した位置に移動され、昇降手段１０を使用して削孔部材３が所定高さとなる位置まで上昇される。また、ベース部材６の端部および包囲部材１５を削孔対象物に隣接させ、上述したようにして削孔部材３を回転させ、移動させることにより削孔することができる。
【００２９】
本発明においてリング部１１は、適用する削孔部材３を挿通させることができる挿通部を有する大きさとすることができ、鋼製プレートなどから作製することができる。また、カバー部１４は、リング部１１の周囲を覆い、回転手段４に向いた側を閉鎖し、削孔対象物に向いた側を開放した構造とすることができる。回転手段４に向いた側を閉鎖する場合、削孔部材支持部５と削孔部材３との間に不織布などを用いて閉鎖し、削孔部材３の回転による金属同士の接触による騒音や摩擦熱の発生などを防止することができる。回転支持部１２は、リング部１１に挿通させた削孔部材３に向けて突出するように設けられ、支持プレート１２ａと、支持プレート１２ａの先端に回転可能なカムフォロアといった回転部材１２ｂとを備えている。また、支持プレート１２ａは、カバー部１４の外部に突出していて、アジャスタ１３によってリング部１１の径方向にスライドさせて長さを調節することができるようになっている。本発明において回転支持部１２は、削孔部材３に隣接するように支持プレート１２ａを配置し、リング部１１と支持プレート１２ａとの間に、リング部１１に沿って回転することができる回転手段を設けた構造であっても良い。
【００３０】
上記リング部１１、支持プレート１２ａ、回転部材１２ｂ、アジャスタ１３およびカバー部１４は、上述したベース部材６と同様、鋼製とすることができる。本発明においては、鋼製の削孔部材３を用いる場合、削孔部材３と接触する回転部材１２ｂのみを鋼製とし、その他を硬質塩化ビニルなどの樹脂製とすることもできる。また、包囲部材１５は、カバー部１４とベース部材６と削孔対象物との間の空間を包囲することができるものであればいかなるものでも良く、例えばゴム製の包囲部材１５を用いることができる。本発明において昇降手段１０は、図２に示す構造のもののほか、油圧、水圧またはねじを用いたジャッキや、油圧シリンダを用いるもの、Ｘアーム式リフト装置など高さを調節することができるものであればいかなるものでも用いることができる。
【００３１】
図３は、図２に示すボーリング装置１を削孔対象物に隣接させて配置した場合に削孔対象物側から見たところを示した図である。図３に示す削孔部材支持部５は、ベース部材６上に脚１７により連結されている。削孔部材支持部５のカバー部１４の内部には、カバー部１４の内周にリング部１１が配設され、リング部１１の挿通部１８に向けて突出する回転支持部１２がリング部１１に締結部材１９を用いて連結されている。図３に示す回転支持部１２は、上述したように支持プレート１２ａと回転部材１２ｂとからなり、支持プレート１２ａは、カバー部１４の外部に突出していて、外部に突出した支持プレート１２ａにアジャスタ１３が設けられている。図３に示す回転支持部１２は、削孔部材支持部５の中央に挿設される削孔部材３を回転可能かつ削孔対象物に向けて移動可能とされ、さらには削孔部材３の回転によって生じる振れを抑制するとともに支持している。
【００３２】
図３に示す実施の形態では、４つの回転支持部１２が、互いに９０°間隔で設けられている。また、図３に示す実施の形態では、回転支持部１２の回転部材１２ｂが削孔部材３に隣接するように配設されている。回転部材１２ｂは、支持プレート１２ａとリング部１１とが締結部材１９と穴２０とによってスライド可能に連結されている。また、アジャスタ１３は、ねじとされていて、支持プレート１２ａに設けられたねじ穴を通して先端部がカバー部１４に隣接している。径の大きい削孔部材３を用いる場合には、アジャスタ１３を締結する方向に回転させることで、支持プレート１２ａをカバー部１４の方向へ移動させて削孔部材３を挿通させることができる。挿通させた後は、アジャスタ１３をゆるめる方向に回転させることで削孔部材３に支持プレート１２ａの先端に配設された回転部材１２ｂを隣接させることができる。本発明においては、回転支持部１２は、４つに限らず、回転する削孔部材３の振れを適切に抑制することができる数の回転支持部１２を設けることができる。
【００３３】
図４は、本発明のボーリング装置１の第３の実施の形態を示した図である。図４に示すボーリング装置１は、水を供給するライン２１と、排水口２２と、排水ライン２３と、回収容器２４とを含む他は、図２に示すボーリング装置と同様とされている。図４に示すライン２１は、一端が水道の蛇口などに接続されていて、他端が回転手段４に設けられた給水口に接続されている。本発明においてライン２１は、必要に応じた長さとすることができ、ゴムホース、鋼管および塩化ビニル管などを用いることができる。また、ライン２１の途中に弁などを設けて給水および停止または流量調節を行うことができる。図４に示す排水口２２は、削孔部材支持部５のカバー部１４に設けられ、水は、回転手段４から供給され、中空とされた回転軸および中空の削孔部材３を通して排水口２２から排水される。また、排水口２２から排出された水は、排水ライン２３を通してベース部材６に設けられる回収容器２４に回収される。
【００３４】
本発明において排水口２２は、供給された水が適切に排水される大きさ、位置に設けることができる。また、排水ライン２３は、上述したライン２１と同様に、ゴムホース、鋼管および塩化ビニル管などを用いることができる。さらに、回収容器２４は、ベース部材６に収容することができ、かつ所定の量の水を回収することができる大きさとすることができる。供給された水は、削孔の際に発生する粉塵を抑制したり、削孔部材３を冷却するのに用いられ、排水される水には、粉塵などを含む水が排水される。上述した排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４は、粉塵などを含む水が適切に排水される位置および大きさのものとすることができる。また、本発明においては、水のかわりに空気を供給することもでき、削孔の際に発生する粉塵を含む空気を適切に排出することができる大きさの排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４としておくことができる。
【００３５】
図５は、本発明のボーリング装置１の第４の実施の形態を示した図である。図５に示すボーリング装置１は、図４に示すボーリング装置１に加え、回収容器２４に接続されるライン２５と、ライン２５に接続される吸引ポンプ２６と、回収された排水を水２９と粉塵などの固形分３０とを分離する分離槽２７と、吸引ポンプ２６と固形分３０の分離槽２７とを接続するライン２８と、分離された水２９を貯水する貯水槽３１と、分離槽２７と貯水槽３１とを接続するライン３２と、貯水槽３１から回転手段４に水を供給するためにライン２１に接続される給水ポンプ３３とが設けられている。図５に示すボーリング装置１においては、回収容器２４に回収された排水は、粉塵などの固形分３０を含む水であり、吸引ポンプ２６によって吸引され、ライン２５を通して分離槽２７へ送られる。本発明において吸引ポンプ２６は、固形分３０がポンプ内に堆積することなく、適切な量の排水を吸引し、分離槽２７に送出することができる構造のものであればいかなる型式のポンプを用いることができる。本発明においては、回収容器２４やライン２５にフィルタやストレーナなどを設置して、排水が吸引ポンプ２６内に吸引される前に大きな固形分３０を除去することができる。また、本発明においては、吸引ポンプ２６を使用しなくても良く、直接ライン２５を通して分離槽２７に供給することもできる。
【００３６】
図５に示すボーリング装置１は、吸引ポンプ２６から送出された排水は、ライン２８を通して分離槽２７へ送られる。図５に示す分離槽２７では、排水中の固形分３０が分離槽２７の底に蓄積し、分離槽２７の上澄み液のみが貯水槽３１へ送られるようになっている。ライン３２は、分離槽２７内において上部方向に向くように配設されていて、分離槽２７内の排水のうち上澄み液のみを貯水槽３１へ供給することができる構造とされている。本発明においてライン３２は、分離槽２７の上部と貯水槽３１の上部とを挿通させる構造であっても良い。また、貯水槽３１に供給された水２９は、貯水槽３１底に設置された給水ポンプ３３により再び回転手段４に供給され、再利用することができる。本発明においては、給水ポンプ３３は、削孔部材３の冷却に必要とされる量および圧力の水を供給することができる水中ポンプを用いることができる。本発明において給水ポンプ３３は、図５に示す吸引ポンプ２６と同様に、貯水槽３１の外部に設置されるものであっても良い。また、分離槽２７および貯水槽３１は、給水ポンプ３３によって所定時間、所定量の水を供給することができる液ホールドアップ量を考慮した大きさとすることができる。さらに、分離槽２７および貯水槽３１の形状は、いかなる形状であっても良い。
【００３７】
図６は、本発明のボーリング装置１の第５の実施の形態を示した図である。図６に示すボーリング装置１は、図４に示すボーリング装置１に加え、回収容器２４に接続されるライン３４と、ライン３４に接続される集塵装置３５と、集塵装置３５に接続されるライン３６とが設けられている。図６に示す実施の形態では、ライン２１を通して図示しない空気圧縮機や空気ボンベなどを使用することによって空気が供給され、削孔部材３を冷却するために使用された空気は、回収容器２４に回収される。回収容器２４に回収された空気は、ライン３４を通して集塵装置３５に供給され、削孔によって生じる粉塵などを集塵し、ライン２６を通して大気中に放出される。本発明において集塵装置３５は、削孔によって生じた粉塵などを含む空気から粉塵などを除去することができるものであれば、フィルタ付きのバキューム集塵機などいかなる装置でも用いることができる。本発明においては、集塵装置３５としてバキューム集塵機を用いることにより、削孔部材３により多くの空気を供給することができ、冷却効率を上昇させることができる。また、本発明においては、空気圧縮機を使用することなく、上述したバキューム集塵機のみを使用することもできる。
【００３８】
図７は、本発明のボーリング装置１の第６の実施の形態を示した図である。図７に示すボーリング装置１は、監視手段３７と遠隔操作手段３８とを含む他、図４に示すボーリング装置と同様とされている。図７に示す実施の形態では、対象物２を削孔するために監視カメラといった監視手段３７およびパーソナルコンピュータといった遠隔操作手段３８を用いてボーリング装置１を移動している。また、図５に示す実施の形態では、ボーリング装置１、対象物２および監視手段３７が配置されている場所と遠隔操作手段３８が設置されている場所とが離れている。
【００３９】
図５に示す監視手段３７は、対象物２およびボーリング装置１を監視できる位置に設置することができ、近隣の構造物に設置したり、スタンドを設けて配置したり、ボーリング装置１自体に設置することもできる。また、監視手段３７を複数設置することにより、より詳細な制御を行うことができる。遠隔操作手段３８に用いることができるパーソナルコンピュータは、ボーリング装置１の位置や回転数などの各設定、制御値の入力、停止、現況のモニタリングなどを行うことができる。本発明においては、例えば、屋外において使用するボーリング装置１の場合、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナおよびＧＰＳ受信機などを用い、ボーリング装置１の位置を操作することができる。本発明においては、パーソナルコンピュータの他、今まで知られたいかなる手段を用いて遠隔操作することができる。また、ボーリング装置１を対象物２に隣接させて配置した後、削孔部材３の高さ位置は、昇降手段１０を遠隔操作することによって調節することができる。また、回転手段４の回転用モータ４ａおよび移動手段７の移動用モータ７ａを遠隔操作によって起動し、遠隔操作手段３８に入力した回転数により削孔部材３を所定の回転数とし、削孔部材３を所定の移動速度で移動させることができる。
【００４０】
本発明においては、これら遠隔操作に必要とされるものであれば、今まで知られたいかなる通信手段やプログラムを用いることができる。本発明においては、回転用モータ４ａの負荷は、回転用モータ４ａの電流値を用いることができ、回転用モータ４ａの回転数および移動用モータ７ａの回転数を制御することにより電流値を一定に保つことができる。また、上述した回転数検出手段を用い、予め移動速度と移動用モータ７ａの回転数との関係を求めておき、回転数と時間とを設定しておくことにより所定の削孔深さまで削孔することができる。また、本発明においては、遠隔操作に必要とされるデータを得るために、ボーリング装置１の各位置に各センサを設置することができる。例えば、センサにより水および空気の流量、圧力、温度などを計測することができ、削孔状況の把握においては、水および空気の流量、圧力、温度などの変動から水や空気の排出異常を検知することができる。本発明においては、上記流量、圧力、温度などの計測を行うとともに、削孔部材３やその他ボーリング装置１の各部における監視を行い、上記変動が発生しないように各センサで計測される値が所定値になるように制御することができる。上記所定値としては、予め試験などによって得られたデータを基に設定される設定値を用いることができ、遠隔操作手段３８に予め設定値を入力しておくことにより自動制御を行うことができる。
【００４１】
以下、図８〜図１０を用いて本発明の削孔方法について詳細に説明する。図８は、目的とする削孔対象物２に向けて本発明のボーリング装置１を移動させているところを示した図である。図８に示すボーリング装置１は、図７に示す装置とされ、遠隔操作手段を用いて制御されている。図８に示すボーリング装置１は、図７に示す監視手段３７と遠隔操作手段３８とを用い、車輪９を使用して、矢線Ａに示す方向の目的とする削孔対象物２に向けて移動される。
【００４２】
図９は、ボーリング装置１を対象物２に隣接するように配置し、削孔部材３が対象物２の所定位置に位置あわせされたところを示した図である。ボーリング装置１は、図８に示すようにして対象物２に隣接させるように矢線Ｂの方向に向けて移動され、平面座標の位置あわせが行われる。その後、ボーリング装置１の昇降手段１０を操作して矢線Ｃの方向である高さ方向の位置あわせが行われる。これらの操作は、上述したパーソナルコンピュータといった遠隔操作手段と監視手段とを用いることにより行うことができる。本発明においては、移動手段７によって削孔部材３を移動させ、対象物２に接近させて一度停止し、削孔部材３の位置を詳細に位置あわせすることもできる。
【００４３】
図１０は、位置あわせした後、対象物２を削孔しているところを示した図である。図９に示すように位置あわせした後、車輪９をロックするなどして固定され、回転手段４に設けられた回転用モータ４ａを起動し、削孔部材３の回転を開始する。また、削孔部材３の回転数を所定数に設定し、所定回転数とする。次に、移動手段７に設けられた移動用モータ７ａを起動し、移動手段７によって削孔部材３の移動を開始する。移動用モータ７ａの回転数を所定数に設定し、対象物２の削孔を行う。この場合、削孔部材３は、削孔部材支持部５に設けられた回転支持部１２によって振れを生じないように周囲から押さえられるようにして支持される。回転支持部１２は、削孔部材３の回転にしたがって回転することができ、さらに削孔部材３が移動可能とされている。また、回転支持部１２は、対象物２の面が削孔部材３の先端部と平行でない場合においても振れを生じないように支持することができる。図１０においては、対象物２に向けて矢線Ｄに示す方向に回転しながら削孔部材３が矢線Ｅの方向に向けて移動されている。これにより、対象物２に所定の削孔を形成することができる。本発明においては、削孔部材３を低回転数として予め削孔溝を形成しておく必要がなく、削孔前から所定の回転数とし、所定の回転数のまま削孔することができる。
【００４４】
また、本発明においては、図４〜図７に示すようにライン２１、排水口２２、排水ライン２３および回収容器２４が設けられる場合、ライン２１を通して給水し、対象物２の削孔により摩擦熱が発生し、発熱した削孔部材３の冷却を行うことができる。また、削孔においては、粉塵も発生するため、水を供給することにより粉塵を低減させることができる。削孔部材３への給水は、回転手段４の起動前および後、移動手段７の起動前および後のいずれの時期に行っても良い。本発明においては、対象物２の削孔が開始される前に給水されるのが好ましい。
【００４５】
（実施例）
図４に示すボーリング装置１を用いて各削孔部材３の回転数、削孔速度における回転用モータ４ａの電流値および削孔部材３の消耗量について試験を行った。用いたボーリング装置１は、全長約３．３ｍ、全幅約１．２ｍであり、全高約１〜１．６ｍとし、回転用モータ４ａとして定格出力２２ｋＷ、定格電流１２６Ａ、定格回転数３３ｓ−１の交流サーボモータを用い、移動用モータ７ａとして定格出力１ｋＷ、定格電流６Ａ、定格回転数３３ｓ−１の交流サーボモータを用いた。また、昇降手段１０としてＸアーム式リフト装置で、リフト高０．６ｍまで上昇可能なものを用いた。試験体として無筋コンクリートを用い、無筋コンクリートは、縦１ｍ、横１ｍ、高さ０．９ｍで、コンクリート強度５０００００００Ｎ／ｍ２のものを用いた。試験は、冷却水を用いて水平方向に削孔し、削孔距離は、０．８ｍとした。削孔部材３の回転数は、２５ｓ−１と３３ｓ−１の２ケースについて行い、削孔速度は、０．００２３ｍ／ｓ、０．００３０ｍ／ｓ、０．００３８ｍ／ｓ、０．００４２ｍ／ｓ、０．００５０ｍ／ｓとした。回転用モータ４ａの回転数および移動用モータ７ａの回転数は、回転数検出手段として回転検出器エンコーダを使用して検出し、削孔速度は、移動用モータ７ａの回転数を速度に換算した。回転用モータ４ａの電流値は、電流計測器を用いて計測し、削孔部材３の消耗量は、デジタルノギスによって突出した刃体の高さを計測した。削孔に伴う刃体の減少量を削孔距離１ｍあたりの量で示した。
【００４６】
表１に削孔部材の回転数（ｓ−１）、削孔速度（ｍ／ｓ）、回転用モータの電流値（Ａ）、削孔部材の消耗量（ｍ／ｍ）を示した。なお、削孔部材の径は、０．１ｍのものを用いた。
【００４７】
【表１】
表１に示すように削孔速度を同じとし、回転数を高回転とすると、回転用モータの負荷である電流値が低下し、消耗量も低下することが見出された。さらに、回転数を３３ｓ−１とし、削孔速度を上昇させたところ、回転用モータの負荷は上昇するものの、消耗量は一定のままであった。これにより、高回転とすることが有利であることを見出すことができた。
【００４９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のボーリング装置および削孔方法を用いることにより、高回転かつ高移動速度でもコアビットといった削孔部材の振れを抑制することができ、インチング操作を行うことなく、所定位置に一定形状の孔を削孔することが可能である。
【００５０】
また、本発明のボーリング装置を用いることにより、削孔時間を短縮することが可能となる。さらに、本発明のボーリング装置は、目的とする対象物に接近することなく、遠隔操作により削孔することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のボーリング装置の第１の実施の形態を示した概略図。
【図２】 本発明のボーリング装置の第２の実施の形態を示した側面図。
【図３】 図２に示すボーリング装置を削孔対象物に隣接させて配置した場合に削孔対象物側から見たところを示した図。
【図４】 本発明のボーリング装置の第３の実施の形態を示した図。
【図５】 本発明のボーリング装置の第４の実施の形態を示した図。
【図６】 本発明のボーリング装置の第５の実施の形態を示した図。
【図７】 本発明のボーリング装置の第６の実施の形態を示した図。
【図８】 目的とする削孔対象物に向けて本発明のボーリング装置を移動させているところを示した図。
【図９】 本発明のボーリング装置を削孔対象物に隣接するように配置し、削孔部材が削孔対象物の所定位置に位置あわせされたところを示した図。
【図１０】 位置あわせした後、削孔対象物を削孔しているところを示した図。
【符号の説明】
１…ボーリング装置
２…対象物
３…削孔部材
４…回転手段
４ａ…回転用モータ
５…削孔部材支持部
６…ベース部材
７…移動手段
７ａ…移動用モータ
８…台
９…車輪
１０…昇降手段
１１…リング部
１２…回転支持部
１２ａ…支持プレート
１２ｂ…回転部材
１３…アジャスタ
１４…カバー部
１５…包囲部材
１６…連結部材
１７…脚
１８…挿通部
１９…締結部材
２０…穴
２１…ライン
２２…排水口
２３…排水ライン
２４…回収容器
２５…ライン
２６…吸引ポンプ
２７…分離槽
２８…ライン
２９…水
３０…固形分
３１…貯水槽
３２…ライン
３３…給水ポンプ
３４…ライン
３５…集塵装置
３６…ライン
３７…監視手段
３８…遠隔操作手段
Claims (9)
- 中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成していて、対象物を削孔するとともに内部を通して前記先端部の前記刃体に向けて水または空気が供給される削孔部材と、
前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる回転手段と、
前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向いた径方向にスライド可能に設けられ、各々が前記削孔部材の先端部側の側壁に隣接した位置で固定されて該削孔部材の回転に伴って回転する回転部材を備え、複数の前記回転部材の回転により前記削孔部材の周囲に所定間隔で配置される該複数の回転部材の前記側壁への隣接を維持させ、前記対象物への接触の際の回転する前記削孔部材の振れを抑制する複数の回転支持部とを含む削孔部材支持部と、供給された前記水または空気を回収するための回収容器とを備え、かつ前記削孔部材が連結される前記回転手段を前記対象物に向けて移動可能に支持するベース部材とを含む、ボーリング装置。 - 前記ベース部材は、前記回転手段を移動させるための移動手段を備え、前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材の回転数および削孔速度の制御を可能とする、請求項１に記載のボーリング装置。
- 前記回転手段および前記移動手段は、前記削孔部材を回転および移動させるためのモータと、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段とをそれぞれ備え、前記回転数検出手段で検出される前記モータの回転数を制御することにより、前記削孔部材の回転数および削孔速度が制御される、請求項２に記載のボーリング装置。
- 前記リング部は、径の異なる前記削孔部材を挿通させることを可能とし、前記回転支持部は、径の異なる前記削孔部材を回転可能に支持するように調節される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のボーリング装置。
- 前記ボーリング装置は、さらに、前記ベース部材を昇降可能とする昇降手段と、前記昇降手段の下部に配設され、前記ベース部材を移動可能とするための車輪とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のボーリング装置。
- 前記ボーリング装置は、さらに、監視手段と遠隔制御手段とを含み、前記遠隔操作手段は、前記回転手段、前記回転手段を移動させるための移動手段、前記ベース部材を昇降可能とする昇降手段および前記昇降手段の下部に配設され、前記ベース部材を移動可能とするための車輪を制御し、前記ボーリング装置を配置する位置および深さ、前記対象物の削孔位置、前記削孔部材の回転数および削孔速度を遠隔から制御することを可能とする、請求項１に記載のボーリング装置。
- 各々が前記削孔部材の先端部側の側壁に隣接して配置されて該削孔部材の回転に伴って回転する回転部材を備える複数の回転支持部を含む削孔部材支持部を対象物に隣接させて配置し、中空円筒形とされ、先端部が凹凸を有する刃体を形成している削孔部材を回転手段により回転させ、前記削孔部材が連結された前記回転手段を前記対象物に向けて移動させるステップと、
前記削孔部材の内部を通して前記先端部の前記刃体に向けて水または空気を供給するステップと、
複数の前記回転部材の回転により前記削孔部材の周囲に所定間隔で配置される該複数の回転部材の前記側壁への隣接を維持させ、前記削孔部材の回転によって生じる該削孔部材の振れを抑制するステップと、
前記削孔部材支持部と前記回転手段を移動可能に支持するベース部材に設けられる回収容器に前記水または空気を回収するステップとを含む、削孔方法。 - 前記削孔方法は、
前記削孔部材と、
前記削孔部材の末端部に連結され、前記削孔部材を回転させる前記回転手段と、
前記削孔部材が挿通可能な挿通部を備えるリング部と、前記リング部の前記挿通部に向いた径方向にスライド可能に設けられ、各々が前記削孔部材の先端部側の側壁に隣接した位置で固定される前記複数の回転支持部とを含む削孔部材支持部と、供給された前記水ま たは空気を回収するための前記回収容器とを備え、かつ前記削孔部材が連結された前記回転手段を移動可能に支持するベース部材と
を含むボーリング装置を用いる、請求項７に記載の削孔方法。 - さらに、前記ボーリング装置を配置する位置、前記対象物の削孔位置および深さ、前記削孔部材の回転数および削孔速度を制御するステップを含む、請求項７または８に記載の削孔方法。
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