JP7423149B2

JP7423149B2 - 穿孔装置

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Publication number: JP7423149B2
Application number: JP2020024721A
Authority: JP
Inventors: 孝史三澤; 宏一西山; 治山口; 健有川; 純一山田
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2024-01-29
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP2021126886A

Description

本発明は、コンクリート製の構造物を穿孔する穿孔装置に関するものである。

地上、地中、半地下などで地盤に接するコンクリート製の構造物や、鉄道や道路等に近接する地上に構築されたコンクリート製の構造物などの耐震補強工事では、片側面からのみ施工が可能という制約を受ける。

このような制約下での工事手法として、構造物の片側面から削孔し、その孔内に定着材を充填した後、後施工せん断補強鉄筋（以下、「せん断補強鉄筋」という。）を挿入して構造物と一体化させることで当該構造体のせん断耐力を向上させる工法がある。

なお、コンクリート製の構造物に対するせん断補強工法については、例えば特許文献１（特開２０１６－０３７７８７号公報）が知られている。この特許文献１の記載の技術は、鉄筋コンクリート壁に有底の補強材挿入孔を形成する削孔工程と、補強材挿入孔に充填材を装填する装填工程と、補強材挿入孔にせん断補強材を設置する補強材設置工程とで形成される。そして、装填工程では、吐出管の先端部に押え拡径部が設けられた充填治具を用いて、圧力を立たせながら充填材を連続して充填する。補強材設置工程では、せん断補強材の筒状スライドパッキン部材が取り付けられた先端部を充填材の後端部に押し付けた状態で、せん断補強材を充填材の内部に押し込んでゆくことにより、充填材の圧力を立たせながら、筒状スライドパッキン部材を、孔口部分に向けてスライド移動させる。

ここで、せん断補強鉄筋で構造体のせん断耐力を向上させる工法では、せん断補強鉄筋を埋め込むために既設の構造物に対して比較的深い孔（例えば１ｍ程度）を開けることができる穿孔装置が用いられる。具体的な穿孔装置としては、先端にビットが取り付けられたロッドに打撃力、回転力および推力を加えながら穿孔するドリフタや、円筒状ノコ歯ビットが先端に取り付けられたロッドを回転させて穿孔するコアドリルなどがある。

そして、穿孔作業において、現場の作業者は、重量物である穿孔装置のハンドルおよびサイドハンドルを両手でしっかりと保持した上で、構造物の穿孔位置にビットを押し当てて当てて掘り進める。

２０１６－０３７７８７号公報

さて、構造物を耐震補強するためには、せん断補強鉄筋を埋め込むための多数の孔を開けなければならない。すると、前述した従来の穿孔装置を用いた作業は重労働となり、結果として作業効率が悪化することになる。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、作業者の負担を軽減しつつコンクリート製の構造物を穿孔することのできる穿孔装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の穿孔装置は、少なくとも前面が開口した直方体の形状を呈する本体フレームと、前記本体フレーム内において昇降可能に設けられ、平面視で矩形を形成する４本のフレームロッドで構成された昇降フレームと、横行移動可能且つ進退移動可能に前記昇降フレームに設置され、開口した前面の開口範囲内に相対するコンクリート製の構造物の壁面を穿孔する穿孔手段と、一方端が前記昇降フレームを構成する左右のフレームロッドの中央上部にそれぞれ取り付けられるとともに他方端が前記昇降フレームを構成する左右のフレームロッドの中央下部にそれぞれ取り付けられ、複数のスプロケットに掛け渡されて前記昇降フレームを吊り下げる第１のチェーンおよび第２のチェーンと、前記第１のチェーンおよび前記第２のチェーンを上げ下ろしして前記昇降フレームを昇降させる単一の昇降用モータと、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記昇降フレーム上を横行移動する横行部材と、前記横行部材の移動方向と直交する方向に往復動可能に当該横行部材に設置されて前記穿孔手段を進退移動させる進退部材とをさらに有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記横行部材は、前記昇降フレームにおいて横方向に延びて設けられた横行用ガイドレール、前後方向に長くなって前記穿孔手段が設置されるとともに前記横行用ガイドレールに沿ってスライド移動可能に設けられた横行体、および前記横行体に螺合するとともに横行用モータにより回転駆動されて当該横行体をスライド移動させるボールねじを備える、ことを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項３に記載の発明において、前記進退部材は、前記横行体に沿って設けられた進退用ガイドレール、前記穿孔手段が搭載されるとともに前記進退用ガイドレールに沿ってスライド移動可能に設けられたスライダ、および進退用モータにより周回駆動されて前記スライダをスライド移動させる無端状ベルトを備える、ことを特徴とする。

請求項５に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項１～４の何れか一項に記載の発明において、前記本体フレームに設置され、前記構造物に対して穿孔時の推進反力を伝達する反力伝達手段をさらに有する、ことを特徴とする。

請求項６に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項５記載の発明において、前記反力伝達手段は、前記本体フレームの上端部に設置されている、ことを特徴とする。

請求項７に記載の本発明の穿孔装置は、上記請求項１～６の何れか一項に記載の発明において、前記構造物に沿って敷設された走行レールと、前記本体フレームの下部に取り付けられ、走行用モータにより駆動されて前記走行レール上を転動する複数個のローラとをさらに有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、昇降部材により高さを調整して横方向を調整するだけで穿孔手段でコンクリート製の構造物を穿孔することができるので、作業者の負担を軽減しつつ構造物Ｓを穿孔することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る穿孔装置で穿孔された孔にせん断補強鉄筋を挿入して耐震補強されたコンクリート製の構造物の一部を示す説明図である。本発明の一実施の形態に係る穿孔装置を示す側面図である。図１の穿孔装置の正面図である。図１の穿孔装置の平面図である。図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図２のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。本発明の一実施の形態に係る穿孔装置に設けられたチェーンの配置を示す説明図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本実施の形態の穿孔装置Ａは、例えば図１に示すような地盤Ｇに接する既設のコンクリート製の構造物Ｓや、鉄道や道路等の建造物に近接する地上に構築された既設のコンクリート製の構造物（図示せず）などに対して、補強工事の一工程として片側面から孔Ｈを開けるために用いられる。開けた孔Ｈの内部に定着材Ｍを充填した後、せん断補強鉄筋Ｒを挿入して構造物Ｓと一体化させることで、構造物Ｓのせん断耐力を向上させる。なお、せん断補強鉄筋Ｒとしては、例えば、一般的に使用される鉄筋Ｒ１の片側をネジ切り、斜め切断加工し、先端部に六角ナット（定着体）Ｒ２を装着したものなどが適用される。

図２～図６に示すように、本実施の形態の穿孔装置Ａは、コラム（角形鋼管）やＨ形鋼などの棒状の鋼材で直方体の形状に構成された本体フレーム（本体部）１０と、同様にコラムやＨ形鋼などの鋼材で矩形に構成されて本体フレーム１０内において昇降可能に設けられた昇降フレーム（昇降部材）２０と、昇降フレーム２０に設けられて前方のコンクリート製の構造物Ｓを穿孔するドリフタ（穿孔手段）３０とを備えている。

本体フレーム１０は、図３に示すように、前後面が開口する一方、図２および図５に示すように、側面には、桁材１１が上下の複数箇所（ここでは２カ所）に取り付けられるとともにブレース（筋交い）１２が設けられ、所要の強度が確保されている。また、図４および図６に示すように、昇降フレーム２０は、矩形を形成する４本のフレームロッド２１からなり、図２、図５および図６に示すように、本体フレーム１０の上下に延びる４本の柱材１３に沿って設けられたガイドレール１４に嵌め込まれており、当該ガイドレール１４に案内されながら前面の開口範囲内を昇降する。

図５に示すように、ドリフタ３０は、先端にビット３１が取り付けられたロッド３２と、ロッド３２に打撃力、回転力および推力を加えるドリフタ本体３３とからなり、コンクリート製の構造物Ｓに対して所定深さの孔Ｈを開ける。このドリフタ３０は、開口した前面の所望位置へと移動できるように昇降フレーム２０上を横行移動可能になっており、さらに開口した前面を介して構造物Ｓを削孔するために進退移動可能になっている。

なお、本実施の形態のドリフタ３０では、例えば深さ１ｍ程度の比較的深い孔Ｈを開けることが可能になっている。但し、孔Ｈの深さは自由に設定することができ、本実施の形態の１ｍに限定されるものではない。

ここで、ドリフタ３０の横行移動機構および進退移動機構について、具体的に説明する。

図４および図６に示すように、昇降フレーム２０には、当該昇降フレーム２０上を横行移動する横行部材４０が設けられている。また、横行部材４０には、当該横行部材４０の移動方向と直交する方向に往復動可能な進退部材５０が設置されている。そして、進退部材５０がドリフタ３０を進退移動させ、横行部材４０が進退部材５０を横行移動させることにより、ドリフタ３０は横行移動可能且つ進退移動可能になっている。

図６において、横行部材４０は、矩形の昇降フレーム２０を形成する後部に位置したフレームロッド２１に沿って横方向に延びて設けられた横行用ガイドレール４１と、前後方向に長くなってこの横行用ガイドレール４１をスライド移動する横行体４２と、横行体４２に螺合するとともに横行用モータ４３により回転駆動されるボールねじ４４とを備えている。また、ドリフタ３０は進退部材５０を介して横行体４２に設置されている。したがって、ボールねじ４４の回転により横行体４２が横行用ガイドレール４１に沿って移動することにより、ドリフタ３０は昇降フレーム２０上を前面の開口範囲内にわたって横行移動する。

図４および図６において、進退部材５０は、横行体４２に沿って設けられた進退用ガイドレール５１と、進退用ガイドレール５１をスライド移動するスライダ５２と、および進退用モータ５３により周回駆動されることによって取り付けられたスライダ５２をスライド移動させる無端状ベルト５４を備えている。また、ドリフタ３０はスライダ５２に搭載されている。したがって、進退用モータ５３の回転により無端状ベルト５４が周回してスライダ５２が進退用ガイドレール５１に沿って移動することにより、ドリフタ３０は昇降フレーム２０上を進退移動する。なお、無端状ベルト５４は、本実施の形態では非金属のゴムベルトであるが、金属ベルトであってもよい。

次に、昇降フレーム２０の昇降機構について説明する。

図３に示すように、昇降機構は、昇降フレーム２０を吊り下げるチェーン６０と、チェーン６０を上げ下ろしして昇降フレーム２０を昇降させる昇降用モータ６１と、チェーン６０が掛け渡されたスプロケット６２で構成されている。

チェーン６０は、一方端が昇降フレーム２０における相互に対向する２辺の中央にそれぞれ取り付けられた第１のチェーン６０ａおよび第２のチェーン６０ｂで構成されている。すなわち、図３、図４および図６に示すように、第１のチェーン６０ａおよび第２のチェーン６０ｂの一方端は、矩形の昇降フレーム２０の構成要素である左右の２本のフレームロッド２１の中央上部に取り付けられている。また、第１のチェーン６０ａおよび第２のチェーン６０ｂの他方端は、その反対側であるフレームロッド２１の中央下部に取り付けられている。

なお、チェーン６０が左右のフレームロッド２１に取り付けられているのは、前後のフレームロッド２１に取り付けられていると、横行移動するドリフタ３０と干渉してしまうからである。

ここで、本体フレーム１０には、図３および図７に示すように、左右上部における前後方向の中央にスプロケット６２ａ、６２ｂが配置され、これと対応した左右下部における前後方向の中央にスプロケット６２ｃ、６２ｄが配置されている。また、昇降用モータ６１と当該昇降用モータ６１の近傍に位置するスプロケット６２ｄとの間で、且つスプロケット６２ｄよりもやや高い位置には、スプロケット６２ｅが配置されている。さらに、昇降用モータ６１には駆動スプロケット６１ａが取り付けられている。

なお、駆動スプロケット６１ａおよび昇降用モータ６１が位置する側（図示する場合には、右側）のスプロケット６２ｂ、６２ｄ、６２ｅは、２枚のスプロケットが同軸上となって一体化されたシングルダブルスプロケットとなって、２本のチェーン６０（第１のチェーン６０ａ、第２のチェーン６０ｂ）を掛け渡すことができるようになっている。また、その反対側（図示する場合には、左側）のスプロケット６２ａ、６２ｃは、１枚だけのシングルスプロケットとなって、第１のチェーン６０ａのみを掛け渡すことができるようになっている。

そして、図３に示すように、第１のチェーン６０ａは、昇降フレーム２０の左側の上部取付位置から上方に向けてスプロケット６２ａ、スプロケット６２ｂ、スプロケット６２ｅ、駆動スプロケット６１ａ、スプロケット６２ｄおよびスプロケット６２ｃに順次掛け渡されて昇降フレーム２０の左側の下部取付位置に至っている。また、第２のチェーン６０ｂは、昇降フレーム２０の右側の取付位置から上方に向けてスプロケット６２ｂ、スプロケット６２ｅ、駆動スプロケット６１ａおよびスプロケット６２ｄに順次掛け渡されて昇降フレーム２０の右側の下部取付位置に至っている。

図３において昇降用モータ６１が時計回りに回転して第１のチェーン６０ａおよび第２のチェーン６０ｂが周回すると、昇降フレーム２０がこれらのチェーン６０で吊り上げられて上昇する。また、同じく図３において昇降用モータ６１が反時計回りに回転して第１のチェーン６０ａおよび第２のチェーン６０ｂが逆方向に周回すると、昇降フレーム２０がこれらのチェーン６０で吊り下げられて下降する。

さて、図２～図４に示すように、本体フレーム１０の上端部の左右２箇所には、穿孔対象である構造物Ｓに対して穿孔時の推進反力を伝達する反力伝達部（反力伝達手段）７０が設置されている。この反力伝達部７０は、図示しない真空ポンプによる負圧吸引力により構造物Ｓに吸着する吸着パッド７１と、吸着パッド７１を進退移動させるスライドジャッキ７２とからなる。そして、穿孔時にはスライドジャッキ７２で吸着パッド７１を前方に伸ばして構造物Ｓに押し当て、真空ポンプにより吸着パッド７１を当該構造物Ｓに吸着させることにより、ドリフタ３０で構造物Ｓを穿孔する際の推進反力が得られ、スムーズに穿孔を実行することが可能になる。

なお、反力伝達部７０は、本実施の形態のように本体フレーム１０の上端部の左右２箇所に設置されるのが望ましいが、上端部の左右何れか１箇所、上端中央部の１箇所、あるいは上端部以外の箇所などに設置されていてもよい。

さて、図２、図３および図５に示すように本願の穿孔装置Ａでは、穿孔対象であるコンクリート製の構造物Ｓに沿って走行レール８０が敷設されている。そして、本体フレーム１０の下部には、走行用モータ８１により駆動されて走行レール８０上を転動する複数個（本実施の形態では４個）のローラ８２が取り付けられている。ローラ８２は、走行用モータ８１によりベルト８３を介して回転駆動される走行駆動軸８４の同軸上に取り付けられた２個の駆動ローラ８２ａ（図２、図３、図６参照）と、駆動ローラ８２ａの対向位置に配置されて駆動ローラ８２ａの回転に従って回転する２個の従動ローラ８２ｂ（図３、図６参照）とで構成されている。

以上の構成を有する穿孔装置Ａを用いて、コンクリート製の構造物Ｓにせん断補強鉄筋Ｒを挿入するための孔Ｈを開ける場合、走行レール８０上を走行させて当該穿孔装置Ａを構造物Ｓの穿孔位置に移動させる。そして、スライドジャッキ７２で吸着パッド７１を前方に伸ばして構造物Ｓに押し当てて吸着させる。次に、昇降用モータ６１で昇降フレーム２０を穿孔高さに移動させ、横行用モータ４３で横行体４２を移動させてドリフタ３０を穿孔位置に合わせる。

そして、ドリフタ３０の電源を入れ、進退用モータ５３でスライダ５２をスライド移動させてドリフタ３０を前進移動させ、ロッド３２の先端のビット３１を構造物Ｓの穿孔位置に押し当てて穿孔する。

穿孔が終わったならば、構造物Ｓから離間する方向にスライダ５２を移動させてドリフタ３０を後退移動させ、待機位置に戻す。そして、次の穿孔位置が上下方向の場合には、昇降フレーム２０を昇降させながら穿孔を行う。また、次の穿孔位置が横方向の場合には、横行体４２を横方向に移動させながら穿孔を行う。

このように、本実施の形態の穿孔装置Ａによれば、昇降フレーム２０により高さを調整して横方向を調整するだけでドリフタ３０によりコンクリート製の構造物Ｓを穿孔することができるので、作業者の負担を軽減しつつ構造物Ｓを穿孔することが可能になる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施の形態において、穿孔手段としてドリフタ３０が用いられているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば円筒状ノコ歯ビットが先端に取り付けられたロッドを回転させて穿孔するコアドリルなど、コンクリート製の構造物Ｓを穿孔可能な様々な穿孔手段を適用することができる。

また、本実施の形態の本体フレーム１０では前後面が開口しているが、少なくとも前面が開口していれば足りる。したがって、後面や側面は開口していてもよいし、閉じていてもよい。

また、本実施の形態では、本体部の一例として棒状の鋼材である本体フレーム１０が示され、昇降部材の一例として棒状の鋼材である昇降フレーム２０が示されているが、板状の鋼材などで構成してもよい。

さらに、本実施の形態において、チェーン６０は周回式となっているが、チェーン６０の一端部が昇降フレーム２０に取り付けられるとともに他端部が昇降用モータ６１の回転軸に取り付けられて、昇降用モータ６１により巻き取り・巻き戻しされることで昇降フレーム２０が昇降するようになった巻き上げ式でもよい。

以上の説明では、本発明の穿孔装置を、コンクリート製の既設の構造物にせん断補強鉄筋を挿入するための孔開けに用いられた場合が示されているが、これに限定されるものではなく、コンクリート製の構造物の孔開けに広く適用することができる。

１０本体フレーム（本体部）
１１桁材
１２ブレース
１３柱材
１４ガイドレール
２０昇降フレーム（昇降部材）
２１フレームロッド
３０ドリフタ（穿孔手段）
３１ビット
３２ロッド
３３ドリフタ本体
４０横行部材
４１横行用ガイドレール
４２横行体
４３横行用モータ
４４ボールねじ
５０進退部材
５１進退用ガイドレール
５２スライダ
５３進退用モータ
５４無端状ベルト
６０チェーン
６０ａ第１のチェーン
６０ｂ第２のチェーン
６１昇降用モータ
６１ａ駆動スプロケット
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅスプロケット
７０反力伝達部（反力伝達手段）
７１吸着パッド
７２スライドジャッキ
８０走行レール
８１走行用モータ
８２ローラ
８２ａ駆動ローラ
８２ｂ従動ローラ
８３ベルト
８４走行駆動軸
Ａ穿孔装置
Ｈ孔
Ｒせん断補強鉄筋
Ｓ構造物

Claims

少なくとも前面が開口した直方体の形状を呈する本体フレームと、
前記本体フレーム内において昇降可能に設けられ、平面視で矩形を形成する４本のフレームロッドで構成された昇降フレームと、
横行移動可能且つ進退移動可能に前記昇降フレームに設置され、開口した前面の開口範囲内に相対するコンクリート製の構造物の壁面を穿孔する穿孔手段と、
一方端が前記昇降フレームを構成する左右のフレームロッドの中央上部にそれぞれ取り付けられるとともに他方端が前記昇降フレームを構成する左右のフレームロッドの中央下部にそれぞれ取り付けられ、複数のスプロケットに掛け渡されて前記昇降フレームを吊り下げる第１のチェーンおよび第２のチェーンと、
前記第１のチェーンおよび前記第２のチェーンを上げ下ろしして前記昇降フレームを昇降させる単一の昇降用モータと、
を有することを特徴とする穿孔装置。
前記昇降フレーム上を横行移動する横行部材と、
前記横行部材の移動方向と直交する方向に往復動可能に当該横行部材に設置されて前記穿孔手段を進退移動させる進退部材とをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
前記横行部材は、前記昇降フレームにおいて横方向に延びて設けられた横行用ガイドレール、前後方向に長くなって前記穿孔手段が設置されるとともに前記横行用ガイドレールに沿ってスライド移動可能に設けられた横行体、および前記横行体に螺合するとともに横行用モータにより回転駆動されて当該横行体をスライド移動させるボールねじを備える、
ことを特徴とする請求項２記載の穿孔装置。
前記進退部材は、前記横行体に沿って設けられた進退用ガイドレール、前記穿孔手段が搭載されるとともに前記進退用ガイドレールに沿ってスライド移動可能に設けられたスライダ、および進退用モータにより周回駆動されて前記スライダをスライド移動させる無端状ベルトを備える、
ことを特徴とする請求項３記載の穿孔装置。
前記本体フレームに設置され、前記構造物に対して穿孔時の推進反力を伝達する反力伝達手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の穿孔装置。
前記反力伝達手段は、前記本体フレームの上端部に設置されている、
ことを特徴とする請求項５記載の穿孔装置。
前記構造物に沿って敷設された走行レールと、
前記本体フレームの下部に取り付けられ、走行用モータにより駆動されて前記走行レール上を転動する複数個のローラとをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の穿孔装置。