(57)【要約】【課題】鉄筋等の埋設物を検出可能なコアドリル装置であって、コアビットの口径の大小に依らずに精度よく埋設物を検出できるものを提供する。【解決手段】本発明は、切込み用モータを有する自動送り装置と、コアビットを回転駆動するドリルモータを有するコアドリル本体とを備えるコアドリル装置であって、振動値を検出する振動センサと、振動センサと連携しドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御する制御手段を備えるコアドリル装置である。制御手段は、コアビットの回転数と切り込みチップの歯数に応じた振動周波数の振動値を含む振動データに基づき、鉄筋等との接触を検知し、ドリルモータ又は切込み用モータを停止するようになっている。【選択図】図１
2019151015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削物上に据付けられるベースと、前記ベースに設けられた支柱と、  前記支柱に沿って昇降可能に設置されたスライドブロックと、前記スライドブロックを昇降させる切込み用モータを有する自動送り装置を備え、
前記スライドブロックによって支持され、複数の切削チップを先端に有するコアビットと、前記コアビットを回転駆動させるドリルモータを有するコアドリル本体を備えるコアドリル装置において、
その取り付け部位が受ける振動値を検出する振動センサと、
前記振動センサと連携し、前記ドリルモータ又は前記切込み用モータの少なくともいずれかを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記振動センサにより検出される振動データから、前記コアビットに由来する振動周波数ｆｃの振動値を少なくとも含む参照データを抽出し、前記参照データに基づいて、前記ドリルモータ又は前記切込み用モータの少なくともいずれかを制御することを特徴とするコアドリル装置。
【請求項２】
コアビットの回転数をＲＳ（ｒｐｍ）、コアビットの切削チップの歯数をＢ（個）としたとき、下記式で求められる周波数ｆ1、ｆ２（Ｈｚ）の少なくともいずれかを、コアビットの振動周波数ｆｃ（Ｈｚ）とする請求項記載のコアドリル装置。
【数１】
2019151015.tif 000004
【請求項３】
制御手段は、振動周波数ｆｃの振動値が少なくとも１回閾値を超えたときにドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御する請求項１又は請求項２記載のコアドリル装置。
【請求項４】
制御手段は、振動周波数ｆｃの振動値の変化率を算出し、前記変化率が閾値を少なくとも１回超えたときにドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御する請求項１又は請求項２記載のコアドリル装置。
【請求項５】
振動センサは、コアドリル本体又は自動送り装置のいずれかに設置されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載のコアドリル装置。
【請求項６】
振動センサは、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の振動センサである請求項１〜請求項５のいずれかに記載のコアドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物等の穿孔・切削作業の際に使用されるコアドリル装置に関する。詳しくは、鉄筋等の埋設物を有する被削物を穿孔する際において、埋設物を切削し破断させないように制御することができるコアドリル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物や石材等の穿孔作業において、従来からコアドリル装置が使用されている。コアドリル装置は、円筒形状の切削工具であるコアビットを回転駆動させて被削物に円形の孔を形成して穿孔する装置である。その例として、図６に一般的なコアドリル装置２００の構成及び穿孔作業の工程を示す。コアドリル装置２００は、コンクリート構造物等の被削物Ｗの上にベース２０１を据付け固定して固定される。ベース２０１には支柱２０２が固定され、支柱２０２にはスライドブロック２０３が取り付けられる。スライドブロック２０３は、支柱２０２に沿って昇降可能となっており、自動送り装置２０４によって昇降するようになっている。自動送り装置２０４は、内蔵する切込み用モータＭＳによって、スライドブロック２０３の昇降のオン・オフと昇降速度が制御される。
【０００３】
被削物Ｗは、コアドリル本体２１０によって穿孔される。コアドリル本体２１０は、穿孔工具であるコアビットＣと、コアビットＣを回転駆動するドリルモータＭＤとを主要な構成要素として有する。図６のコアドリル本体２１０では、コアビットＣとドリルモータＭＤとをギアケース２１１を介して接続している。ギアケース２１１は、ドリルモータＭＤの回転数を減速するギアを内蔵する。そして、コアドリル本体２１０は、自動送り装置２０４によるスライドブロック２０３の昇降によって被削物Ｗに接触・離隔するようになっている。
【０００４】
コアビットＣは、円筒形状の切削工具である。例えば、円筒の先端の外周部分に研磨材等の硬質材料を結着したビットが用いられている。また、近年では、ビットにより高い切削力を具備させるため、先端にダイヤモンド等の硬質材料が結合された切削チップ（切削刃）Ｔを複数形成したコアビットがよく使用されている。尚、コアドリル装置の各構成部材の名称は、コアドリル装置の製造メーカ等の当業者間で多少の相違がある。上記で使用された名称（例えば、コアドリル本体、コアビット等）は、一例であるので、他の名称であっても作用、機能、形状等において同一・類似の部材であれば、上記部材を意味するものである。
【０００５】
そして、コアドリル装置２００による穿孔作業では、まず、ベース２０１を被削物Ｗの適宜の位置に設置・固定して装置の据え付けを行う。その後、ドリルモータＭＤを駆動しコアビットＣを回転させつつ、自動送り装置２０４を作動させてスライドブロック２０３を支柱２０２に沿って降下させ、コアビットＣを被削物に押し当てて穿孔を行う。このような通常のコアドリル装置においては、自動送り装置２０４の切込み用モータＭＳ及びドリルモータＭＤにおける動作電流又は動作電圧がモニター及び調整できるようになっている。そして、穿孔作業中、ドリルモータＭＤの負荷の増減に応じて、切込み用モータＭＳの送り速度が制御されている。
【０００６】
以上で説明したコアドリル装置は、穿孔作業が多数必要とされる工事現場で欠くことのできない作業機器であり、新築工事のみならず補修工事や改修工事でも広く利用されている。特に、鉄筋コンクリート構造物の補修・改修工事では、床面や壁面の穿孔作業が重要であり、コアドリル装置が必須となっている。
【０００７】
ところで、鉄筋コンクリート構造物の補修・改修工事においては、コンクリート構造物全体の強度の低下を招くおそれがあるため、構造物中の既設の埋設物を破壊しないように施工することが望まれる。この埋設物とは、鉄筋や各種配管（水道管、ガス管等）が挙げられる。特に、鉄筋コンクリート構造物の耐震補強を目的とする工事に関しては、既設の鉄筋の破壊は回避されるべきである。このような工事において、被削物中の埋設物の位置が図面等から予め把握されている場合には、それらを回避しつつ適切に上述したコアドリル装置を使用すれば工事を進めることができる。
【０００８】
一方、図面紛失等により既設構造物の埋設物の位置が予め把握できない場合は、コアドリル装置をそのまま使用することは好ましくない。上述のコアドリル装置は、ドリルモータ及び切込み用モータに対するモニタリングと制御によって被削物を穿孔し続けるようにしているため、コアビットが埋設物に達してもそのまま切り進んでしまうからである。
【０００９】
そこで、鉄筋コンクリート等の埋設物を含む被削物の穿孔作業を考慮し、コアビットが埋設物を破断しないような制御機構を備えたコアドリル装置が開発されている。例えば、特許文献１には、穿孔時の切込み用モータの電流や電圧等に基づいて切込み速度を検出し、その変化量又は変化率が予め設定された閾値を越えたときにコアドリル又は切込み用モータを停止させるコアドリル装置が記載されている。この文献記載のコアドリル装置では、被削物中でコアビットが鉄筋に到達したときに、切込み用モータの電流値等が上昇することに着目し、これを検知することで切削を停止して鉄筋の破損を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−６１７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した特許文献１記載のコアドリル装置は、鉄筋コンクリート等の穿孔作業において、埋設物の破損防止に寄与できることが確認されている。このコアドリル装置によれば、コアビットが鉄筋等に接触すると、瞬時に切削停止することができる。しかしながら、本発明者等の検討によれば、切削の条件によっては、鉄筋等の検出が困難になる場合があることも確認されている。特に、大口径のコアビットを適用したコアドリル装置においては、鉄筋等が存在していてもこれを誤認して切削を継続して破損させる傾向があることを確認している。
【００１２】
本発明は、以上のような背景のもとになされたものであり、コアビットを備えるコアドリル装置であって、鉄筋等の埋設物を含む被削物を穿孔する際、従来よりも精度よく埋設物を検出し、その破損を防ぐことができるものを提供することを目的とする。特に、コアビットの口径の大小に影響されること無く機能するものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、上記した従来のコアドリル装置（特許文献１）において、大口径のコアビット使用時に埋設物の検出精度が低下する要因は、このコアドリル装置が採用する検出原理にあると考察した。上述のとおり、上記従来のコアドリル装置では、切込み用モータ等が受ける負荷（電流・電圧）を基準とし、コアビットが鉄筋等の異物を切り込んだときの抵抗の増大によって、電流（電圧）が上昇することを利用して装置を制御している。この検出原理そのものには誤りは無い。しかし、切込みモータの負荷（電流・電圧）は、コアビットの重量の増加によっても変化する。通常、大口径のコアビットは重量も大きいので、大口径のコアビットを適用するコアドリル装置では、埋設物との接触が無い通常の穿孔中の段階から電流負荷が大きい。判定のベースとなる電流値が増大すると、その変化や増加率は低くなり、埋設物との接触の有無の判定が困難となる。
【００１４】
以上のような理由から、切込み用モータの負荷を検出要素とする従来のコアドリル装置では、コアビットの口径の増大に追従させつつ鉄筋等を検出することが困難となっている。そこで、本発明は、コアビットが鉄筋等の埋設物に接触したときの挙動であって、コアビットの直径や重量の影響を受けない挙動・因子について検討を行った。
【００１５】
そして、本発明者等は、検討の結果、鉄筋等の埋設物の検出基準として、コアビットに由来する特定振動周波数の振動値の変化に着目し、本発明に想到した。
【００１６】
即ち、上記課題を解決する本発明は、被削物上に据付けられるベースと、前記ベースに設けられた支柱と、前記支柱に沿って昇降可能に設置されたスライドブロックと、前記スライドブロックを昇降させる切込み用モータを有する自動送り装置を備え、前記スライドブロックによって支持され、複数の切削チップを先端に有するコアビットと、前記コアビットを回転駆動させるドリルモータを有するコアドリル本体を備えるコアドリル装置において、その取り付け部位が受ける振動値を検出する振動センサと、前記振動センサと連携し、前記ドリルモータ又は前記切込み用モータの少なくともいずれかを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記振動センサにより検出される振動データから、前記コアビットに由来する振動周波数ｆｃの振動値を少なくとも含む参照データを抽出し、前記参照データに基づいて、前記ドリルモータ又は前記切込み用モータの少なくともいずれかを制御することを特徴とするコアドリル装置である。
【００１７】
上記のとおり、本発明に係るコアドリル装置は、振動を検知する振動センサと、振動センサと連携してドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御する制御手段とを備える。本発明は、最近の切削力の高いコアビットの特性を考慮し、コアビットが埋設物に接触したときに生じる異常振動を検出することを意図している。そして、制御手段は、振動センサにより検出される振動データを適切に処理して、前記異常振動の発生を検知し、ドリルモータ又は切込み用モータを制御・停止させるようになっている。
【００１８】
ここで、上記の異常振動について説明する。近年、開発・使用されているコアビットは、硬質の切削チップを先端に備えたものが主流となっている。こうした切削チップを備えるコアビットは、切削力が高く、特に、コンクリートや石材等の硬度の高い被削物に対して高い切削性を発揮する。一方、鉄筋コンクリート等に含まれる鉄筋等の埋設物は、金属製の線材や配管等が多い。金属は、コンクリート等と比較すると、靭性が大きい材料である。そして、コアビットが備える切削チップは、靭性が大きい金属に対しては切削性が低くなる傾向にある。即ち、コアビットの切削チップは、加工対象によって切削性が異なり、コンクリート等の被削物は切削し易いが、鉄筋等の埋設物は切削し難いという特性がある。
【００１９】
そのため、鉄筋等を含むコンクリート等を穿孔中、コアビットが埋設物に衝突すると、コアビットは、切削しやすい場所（コンクリート等）と切削しにくい場所（鉄筋等）に交互に接触しながら回転するため、１回転中に速度変化が生じて異常振動が発生する。この異常振動は、コンクリート等の被削物を穿孔する定常時の振動と明瞭に相違する。
【００２０】
ここで、回転中のコアビットは、その回転数に応じた振動周波数の振動を発生させている。上記した異常振動は、このコアビットの振動の振動値を大きく変化させる。このようなコアビットの異常振動に起因する特定の振動周波数における振動値の変化は、コアビット径の大が大きい場合でも同様に発生することから、従来よりも有効に埋設物の検知が可能となる。
【００２１】
そして、被削物中で回転するコアビットに起因する振動の振動周波数を追跡するとき、その振動周波数ｆｃ（Ｈｚ）は、コアビットの回転数をＲＳ（ｒｐｍ）、コアビットの切削チップの歯数をＢ（個）としたとき、下記のいずれかの周波数ｆ1、ｆ２（Ｈｚ）となる。コアビットに異常振動が生じたとき、これらの振動周波数ｆ1、ｆ２のいずれか一方、又は、双方の振動値において顕著な変化が生じる。
【数１】
2019151015.tif 000003
【００２２】
本発明の制御手段は、振動センサにより検出される振動データから、上記の振動周波数ｆ1、ｆ２の振動をコアビットに由来する振動として、それらを少なくとも含む参照データを抽出する。そして、この参照データに基づいて、穿孔作業の制御を行う。この制御手段による動作の具体的内容としては、まず、振動周波数ｆｃの振動値が閾値を少なくとも１回超えたときにドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御するようになっている。
【００２３】
また、本発明の制御手段は、振動周波数ｆｃの振動値の変化率を算出し、この変化率が閾値を少なくとも１回超えたときにドリルモータ又は切込み用モータの少なくともいずれかを制御するようになっていても良い
【００２４】
そして、コアビットによる振動周波数ｆｃの振動値は、コアビットが連結されたコアドリル本体で検知することができる。また、コアビットによる振動周波数ｆｃの振動値は、コアドリル本体を支持する自動送り装置でも検知可能である。よって、振動センサは、コアドリル本体又は自動送り装置のいずれかに設置するのが好ましい。コアドリル本体に設置する場合、検知される振動値が高い点にメリットがある。一方、自動送り装置に振動センサを設置する場合には、振動センサと制御手段との接続を簡易にする点にメリットがある。後述の実施形態で説明するように、振動センサや制御手段は、自動送り装置内部の制御基板への実装が容易である。振動センサを自動送り装置に設置することで、ケーブルの取り回しを考慮することなく、簡潔な装置構成とすることができる。そして、自動送り装置に振動センサを設置しても十分な振動値を検出できることが多い。このことから、自動送り装置に振動センサを設置することが好ましい場合が多い。
【００２５】
尚、本発明で設置される振動センサは、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の測定が可能な振動センサが好ましい。穿孔面の形状や穿孔方向の影響があっても、確実に振動値を検出するためである。穿孔作業において、いずれかの軸の振動値が大きい場合、その軸における振動値を利用することが好ましい。
【００２６】
本発明に係るコアドリル装置は、以上説明した振動センサ及び制御手段を備える以外は、従来のコアドリル装置と同様の構成を有する。コアドリル本体及び自動送り装置の構成は、従来のものと同様である。
【００２７】
また、本発明に係るコアドリル装置においては、使用するコアビット径に制限を設定することなく、埋設物を検知しつつ穿孔作業を行うことができる。この点、本発明者等の検討によれば、特許文献１記載の電流・電圧の変化に基づき埋設物検知を行うコアドリル装置では、コアビット径が直径７０ｍｍを超えると検出が困難であった。本発明では、この従来技術では適用困難な７０ｍｍ以上の大径のコアビットを使用した場合であっても、埋設物検知が可能である。本発明は、現在、入手可能なコアビットが適用でき、直径２５ｍｍのコアビットから直径３０５ｍｍのコアビットまで使用できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るコアドリル装置は、適切に設置された振動センサにより検知された、コアビット由来の特定の周波数の振動値の変化により、穿孔作業を制御する。この制御手段は、コアビットの直径の大小によらずに有効に機能する。本発明によれば、鉄筋コンクリート等の埋設物を有する被削物の穿孔作業において、埋設物を破損することなく穿孔することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係るコアドリル装置の実施形態の構成を説明する図。
【図２】コアドリル装置の自動送り装置に制御手段を組み込んだときの回路図。
【図３】第１実施形態に係るコアドリル装置において、制御手段による振動データの処理過程を説明するフローチャート。
【図４】第２実施形態に係るコアドリル装置において、制御手段による振動データの処理過程を説明するフローチャート。
【図５】第３実施形態に係るコアドリル装置の構成を説明する図。
【図６】自動送り装置を備える従来のコアドリル装置の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１実施形態：以下、本発明の好適な実施態様を説明する。図１は、本実施形態に係るコアドリル装置１００の構成を示す。このコアドリル装置１００の基本的な構成は、従来のコアドリル装置（図６）と同様である。即ち、コアドリル装置１００は、ベース１０１で支持された支柱１０２、及び、支柱１０２に取り付けられた自動送り装置１０４を備える。また、コアビットＣ及びドリルモータＭＤを備えるコアドリル本体１１０を有する。コアドリル本体１１０は、スライドブロック１０３によって支持される。
【００３１】
自動送り装置１０４は、切込み用モータＭＳを内蔵している。切込み用モータＭＳによって自動送り装置１０４の昇降オン・オフと昇降速度が制御される。コアビットＣは、ドリルモータＭＤによって回転駆動され被削物Ｗの穿孔を行う。自動送り装置１０４には電源コードＰが接続されており、コアドリル装置外の商用電源或いは発電機等に接続される。
【００３２】
そして、本実施形態では、自動送り装置１０４に、振動検出するための振動センサが取り付けされている。本実施形態では、振動センサは、自動送り装置１０４の制御基板に実装されることで固定されている。振動センサＳ１は、３軸方向加速度センサ等の市販のセンサを適用できる。制御基板は、自動送り装置１０４に内蔵されている。尚、図１では、説明の便宜上、自動送り装置１０４の外側に制御振動センサＳ１を表示している。
【００３３】
また、コアドリル装置１００は、振動センサＳ１と連携して、切込み用モータＭＳ又はドリルモータＭＤを停止させる制御手段Ｕを備える。制御手段Ｕは、トライアック等のスイッチング素子や電力用素子を制御できるマイコンの形態の装置とすることができる。本実施形態では、自動送り装置１０４に制御基板に制御手段Ｕとなるマイコンを実装させた。尚、図１では、説明の便宜上、振動センサＳ１と共に制御手段Ｕ（マイコン）を、自動送り装置１０４の外側に表示している。
【００３４】
図２は、本実施形態に係るコアドリル装置１００において、自動送り装置１０４内部に振動センサＳ１と制御手段Ｕとなるマイコンを実装させたときの全体回路図（外部電源−自動送り装置−ドリルモータＭＤの制御回路の図）である。振動センサＳ１である加速度センサと制御手段Ｕであるマイコンとが接続されている。マイコン（制御手段Ｕ）は、切込み用モータ及びドリルモータの電源制御が可能となっている。マイコンは、振動センサＳ１からの振動データの取り込み、解析（高速フーリエ変換（ＦＦＴ)等）、計算、判定等を行うようプログラミングされている。尚、本実施形態のように、振動センサＳ１と制御手段Ｕを、自動送り装置１０４の制御基板上に実装することで、装置構成をコンパクトにすると共に制御回路の構築も簡易にできる。よって、このような形態が好ましい。
【００３５】
次に、本実施形態にコアドリル装置１００による穿孔作業、制御手段Ｕによる埋設物の検出方法について説明する。本実施形態においても、穿孔作業の基本的な工程は、従来のコアドリル装置（図６）よる作業とほぼ同様となる。コアドリル本体１１０に適宜の口径のコアビットＣを接続した後、ベース１０１を被削物Ｗに固定しつつ、穿孔位置の位置決めを行う。その後、任意の回転数に設定してドリルモータＭＤを駆動すると共に、自動動送り装置１０４を作動して、コアビットＣを一定速度で被削物Ｗに押し当てて穿孔を開始する。そして、穿孔開始前又は穿孔開始と同時に、振動センサＳ１とマイコンを起動して、振動検出を開始する。尚、図１の被削物Ｗは、鉄筋等の埋設物Ｒを含む。
【００３６】
図３は、本実施形態の制御手段Ｕ（マイコン）における、穿孔作業の開始段階（スタート）から、鉄筋検出により切込み用モータＭＳ又はドリルモータＭＤを停止させるまでの処理工程を説明するフローチャートである。穿孔作業の開始により、制御手段Ｕは、振動センサＳ１からの振動データを取り込む（ステップＡ１）。制御手段Ｕには、コアビットの回転数及び切削チップの歯数が入力されており、予め、周波数ｆ１、ｆ２が設定されている。制御手段Ｕは、振動データに対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を実施し、振動周波数ｆ１、ｆ２の振動値（振幅値）を抽出して参照データを生成する（ステップＡ２）。尚、本実施形態では、３軸方向加速度センサを使用しているので、解析・判定に最も有用な最大振幅を示す軸の振動データから参照データを生成している。
【００３７】
また、ＦＦＴ後に周波数ｆ１、ｆ２のいずれをコアビットの振動周波数ｆｃの参照データとするかについての制限は無い。ｆ１、ｆ２の双方を参照データとしても良いし、いずれか一方を参照データとしても良い。本発明者等の検討によれば、通常、振動値はｆ１＜ｆ２となることが多い。本実施形態では、コアビットの振動周波数ｆｃとして、ｆ２の振動値を参照データとした。
【００３８】
そして、制御手段Ｕは、穿孔開始段階の参照データにおける振動周波数ｆｃの振動値に対して、埋設物との接触を判定するための閾値を設定する（ステップＡ３）。本実施形態（図３）では、この閾値として、穿孔開始段階の振動値に対して１．５倍と設定している。
【００３９】
以上説明した、参照データとなる振動周波数ｆｃ及び閾値の設定後、穿孔作業に進展に応じて取得した参照データの振動値により、コアビットと埋設物との接触の判定処理がなされる（ステップＡ４）。この判定処理は、タイマーにより一定時間内における、振動周波数ｆｃの振動値（振幅）の閾値超過の有無を判定している。本実施形態（図３）の判定処理においては、タイマーを０．２秒で設定している。そして、０．２秒間で、しきい値を越える振幅が少なくとも１回以上、連続して２秒間発生したら、鉄筋穿孔と判定するようになっている。
【００４０】
参照データの振動値が閾値を超過し、コアビットが埋設物に接触したと判定されたとき、制御手段Ｕのマイコンは、切込み用モータＭＳを停止する。自動送り装置１０４のトライアックをオフとして電源供給を遮断することでドリルモータＭＤを停止できる（ステップＡ５）。
【００４１】
切込み用モータＭＳとドリルモータＭＤの停止後、自動送り装置１０４を穿孔方向と逆方向に移動させることで、穿孔部分における埋設物の有無の確認や適切な処理を行うことができる。
【００４２】
第２実施形態：この実施形態では、コアドリル装置の各部材の構成は、第１実施形態のコアドリル装置（図１）と同じとし、制御手段Ｕであるマイコンの一部の構成とプログラムを変更した。この実施形態は、制御手段Ｕによる穿孔作業中のコアビットと埋設物との接触判定を、より高速で簡易的に行うものである。
【００４３】
ここで、この実施形態における制御手段Ｕの処理内容について説明する。本発明の制御手段Ｕでは、振動センサからの振動データから、コアビットに由来する振動周波数ｆｃの振動値を少なくとも含む参照データに基づいた判定処理を行う。ここで、振動周波数ｆｃは、コアビットの回転数と切削チップの歯数に応じた振動周波数ｆ１、ｆ２とみなすことが好ましい。本発明者等の検討によれば、このコアビット由来の振動周波数ｆ１とｆ２との間の振動周波数の帯域において、コアビットの異常振動による振動値の上昇は、ｆ１、ｆ２の２つの振動のみで観察され、他の振動周波数の振動値はさほど上昇しない。そして、振動周波数ｆ１とｆ２との間の帯域で測定される振動値に基づき閾値を設定したとき、異常振動によって前記閾値を超える振動値は、ｆ１、ｆ２の振動の少なくともいずれかである。つまり、ｆ１、ｆ２以外の他の振動周波数の振動が、前記閾値を超える可能性は低い。従って、振動データから、振動周波数ｆ１とｆ２との間の帯域の振動値に基づいて判定処理を行っても、コアビットと埋設物との接触による異常振動を検出できる。
【００４４】
そこで、穿孔作業に際し、使用予定のコアビットの切削チップの歯数と、設定可能な回転数に基づいて、ｆ１の最小値（ｆ１ｍｉｎ）とｆ２の最大値（ｆ２ｍａｘ）をそれぞれ求め、それらに基づいた振動データを参照データとして利用することができる。具体的には、振動センサからの振動データから、振動周波数ｆ１ｍｉｎとｆ２ｍａｘとの間の帯域の振動値を含む振動データを参照データとし、この参照データの振動値、振動値の変化率に基づき、閾値設定や判定処理を行うことができる。このとき、参照データとして抽出する範囲をｆ１ｍｉｎ及びｆ２ｍａｘに対して、多少の余裕を設定することが好ましい。例えば、計算されたｆ１ｍｉｎの０．５〜０．９倍（より好ましくは０．６〜０．９倍）の周波数を参照データの下限となる振動周波数とする一方、計算されたｆ２ｍａｘの１．１〜１．５倍（より好ましくは１．１〜１．４倍）の周波数を参照データの上限となる振動周波数とすることで、漏れの無い判定処理ができる。
【００４５】
また、上記したように、本発明者等の検討によれば、ｆ１の振動値とｆ２の振動値とを対比すると、通常、ｆ１＜ｆ２となることが多い。異常振動が発生したときにおける、それらの振動値の関係も同様である。よって、異常振動の検出の指針としては、数値の大きい振動周波数ｆ２（ｆ２ｍａｘ）の振動値を重視すべきである。そこで、上記のように、振動データから所定の振動周波数帯域の振動値を抽出する場合において、その上限値の設定のみを行い、振動周波数ｆ２（ｆ２ｍａｘ）以下の振動データを参照データとすることで、信頼性を保持しつつ簡易的な処理ができる。このように参照データの振動周波数の帯域設定を上限のみとするときは、上記と同様、上限値としてｆ２ｍａｘの計算値の１．１〜１．５倍に設定することが好ましい。
【００４６】
この第２実施形態では、振動データから参照データを生成するにあたって、上記した、振動周波数帯域の上限設定のみを行っている。その具体的な設定プロセスについて説明すると、まず、後述する実施例では歯数（Ｂ）が４〜２２個（コアビット径：２５〜３０５ｍｍ）のコアビットを使用している。また、コアビットの回転数（ＲＳ）は、２００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍを予定している。従って、コアビットの回転数に基づく振動周波数ｆ１の最小値（ｆ１ｍｉｎ）は、約３．３Ｈｚ（２００ｒｐｍ／６０）である。一方、コアビットの回転数と歯数に基づく振動周波数ｆ２の最大値（ｆ２ｍａｘ）は約３６７Ｈｚ（１０００ｒｐｍ×２２個／６０）である。よって、参照データとしては、振動周波数が３．３Ｈｚ〜３６７Ｈｚの帯域の振動値を少なくとも含むものが必要となる。
【００４７】
本実施形態では、参照データの上限の振動周波数のみを設定しつつ、上限値を５００Ｈｚに設定した（実施例にｆ２ｍａｘ（約３６７Ｈｚ）の約１．３６倍）。図３の全体回路図において、制御手段Ｕは、振動センサとマイコンとの間（図３の周辺回路内）に遮断周波数５００Ｈｚに設定されたローパスフィルタを接続し、５００Ｈｚ以下の振動周波数の振動値を参照している。本実施形態では、この５００Ｈｚ以下の振動周波数の振動データが、コアビットに由来する周波数ｆｃの振動値を含む参照データとする。
【００４８】
この第２実施形態においては、以上説明した参照データの設定方針とこれに基づく判定処理プログラムと、これに対応すべく設置されたローパスフィルタ以外の装置構成は、第１実施形態の構成（図１、図２）と同様である。本実施形態でも、振動センサＳ１は自動送り装置１０４の制御基板に実装され、制御手段Ｕも自動送り装置１０４の制御基板にマイコンの形態で実装されている。そして、本実施形態における穿孔作業の操作も、基本的に第１実施形態と同様である。
【００４９】
図４は、本実施形態の制御手段Ｕ（マイコン）における開始段階（スタート）から、鉄筋検出により切込み用モータＭＳ又はドリルモータＭＤを停止させるまでの処理工程を説明するフローチャートである。本実施形態では、上述のとおり、ローパスフィルタを経由した５００Ｈｚ以下の振動周波数の振動値が参照データとして取り込まれる（ステップＢ１）。そして、第１実施形態と同じく、最大振幅を示す軸の振動値を参照データとし、振動値の閾値を設定する（ステップＢ２、Ｂ３）。本実施形態での閾値は、穿孔開始段階の振動値の平均に対して１．５倍となっている。
【００５０】
本実施形態の制御手段Ｕにおいて、参照データの範囲設定と閾値設定の後の処理内容は、第１実施形態と同じである。穿孔作業中に取得された参照データの振動値に対し、コアビットと埋設物との接触による異常振動発生の判定処理がなされている（ステップＢ４）。第１実施形態と同様、タイマー（０．２秒）による判定処理がなされる。そして、コアビットが埋設物に接触したと判定されたとき、制御手段Ｕは、切込み用モータＭＳとドリルモータＭＤを停止できる（ステップＢ５）。これによりコアビットによる埋設物の破断が防止される。
【００５１】
第３実施形態：この実施形態は、振動センサの取付け位置を変更したコアドリル装置に関する。図５は、この第３実施形態となるコアドリル装置１００´の構成を示す。このコアドリル装置１００´は、コアドリル本体（コアビットＣ、ドリルモータＭＤ）、自動送り装置１０４等の基本構成は、第１、第２実施形態に係るコアドリル装置１００と同じである。この実施形態では、振動センサＳ１をコアドリルモーターＭＤの外装に設置する。一方、制御手段Ｕは、第１実施形態と同様、自動送り装置１０４内の制御基板にマイコンの形態で設置されている。振動センサＳ１は制御手段Ｕのマイコンのアナログ入力端子にケーブルによって接続される。尚、振動センサＳ１は、コアドリル本体１１０のギアケース１１１の内部に設置することもできる。
【００５２】
この実施形態のこのコアドリル装置１００´は、振動センサＳ１の設置位置を除き第１実施形態のコアドリル装置１００と同様の構成を有する。そして、穿孔作業における作業工程の手順や制御手段Ｕによる振動データの処理内容（図３のフローチャート）は第１実施形態と同様とすることができる。尚、この実施形態のこのコアドリル装置１００´では、コアドリル本体（ドリルモータＭＤ）に振動センサＳ１が取付けされているので、自動送り装置１０４に内蔵された制御手段Ｕ（マイコン）との接続にケーブルが必要となる。自動送り装置１０４に振動センサＳ１が内蔵されている第１実施形態では、ケーブルが不要であることを考慮すると、ケーブルの取り回しが簡素となる点で第１実施形態の構成が好ましいといえる。
【００５３】
以上、第１〜第３実施形態に係るコアドリル装置について説明したが、コアドリル装置の構造は上記に限定されることはない。例えば、上記実施形態では、自動送り装置１０４内部の制御基板に振動センサＳ１が実装されているが、振動センサの取付け位置はこれに限定されない。振動センサは、自動送り装置１０４の外側（ケース）の表面に接着・接合してもよい。また、制御手段Ｕも、自動送り装置１０４の制御基板に実装されることに限定されない。制御手段は、マイコンを備えるコントロールボックス等、外部装置の形態となっていても良く、これを自動送り装置１０４の外側に設置しても良い。
【００５４】
また、制御手段による処理内容についても、上述のフローチャート（図３、図４）の内容に限定されることはない。これらの図では、振動周波数ｆｃの振動値、又は、所定の上限値以下の振動周波数の振動値を参照データとして処理しているが、この参照データの評価において、制御手段Ｕのマイコンは、所定時間毎の振動値の変化量又は変化率を算出して評価しても良い。
【実施例】
【００５５】
ここでは、上記した第２実施形態に係るコアドリル装置の具体例を用いて鉄筋コンクリートの穿孔作業を行い、埋設物である鉄筋の検出の可否・精度を検証した。この実施例では、市販のコアドリル（商品名  ダイモドリルＴＳ-４０２：株式会社シブヤ製）と自動送り装置（ＡＦＳ−Ｖ：株式会社シブヤ製）とを組み合わせてコアドリル装置を構成した。そして、このコアドリル装置の自動送り装置の内部に振動センサとして、市販の３軸加速度センサ（ＡＤＸＬ３３５：アナログ・デバイセズ製）を実装した。
【００５６】
被削物となる鉄筋コンクリートとして、１５００ｍｍ（長さＬ）×１０００ｍｍ（幅Ｗ）×３１０ｍｍ（厚さｔ）の鉄筋コンクリートを用意した。この鉄筋コンクリートには、直径φ２０ｍｍの鉄筋が１００ｍｍピッチで２段埋設されている。
【００５７】
穿孔作業は、コアビット径２８ｍｍ、１１０ｍｍ、２０４ｍｍ、３０５ｍｍの４種のコアビットを用いた穿孔作業を行った。これらのコアビットは、先端にダイヤモンドが焼結された切削チップを備え、切削チップの歯数は、それぞれ、４個、１２個、１６個、２２個である。
【００５８】
そして、上記した手順にてコアドリル装置を鉄筋コンクリート上面に据付固定した後、穿孔作業を行った。上記のとおり、第２実施形態のコアドリル装置では、歯数（Ｂ）が４〜２２個（コアビット径：２５〜３０５ｍｍ）のコアビットを回転数（ＲＳ）２００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍで使用することを考慮し、コアビットの振動周波数ｆｃを含む参照データとして、振動周波数が３．３Ｈｚ〜３６７Ｈｚの帯域の振動値を含むものを想定している。そして、遮断周波数５００Ｈｚに設定されたローパスフィルタを制御手段Ｕに接続し、５００Ｈｚ以下の振動周波数の振動値に基づき、図３のフローチャートに従った判定処理を行い、鉄筋検知を行うこととしている。この実施例では、このプログラムを適用しつつ、小径のコアビットから、鉄筋コンクリートに１箇所ずつ穿孔作業を行った。
【００５９】
上記の条件のもと、穿孔作業を行った結果、使用した３種のコアビット（直径：２８ｍｍ、１１０ｍｍ、２０４ｍｍ、３０５ｍｍ）の全てにおいて、コアビットが鉄筋に接触すると同時に、自動送り装置の停止が確認された。そして、コアビットを引き上げ、穿孔箇所の底部を目視確認したところ、鉄筋に浅い傷（深さ０．３ｍｍ程度）は確認されたが、大きな損傷は全くない状態であった。よって、本実施例のコアドリル装置によって、鉄筋の検出が可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したとおり、本発明に係るコアドリル装置によれば、鉄筋コンクリート等の埋設物を含む被削物の穿孔作業において、当該埋設物の破損を防止しつつ作業を行うことができる。特に、本発明は、大径のコアビットに対しても埋設物を効果的に検出することができる。本発明は、既設・新設の鉄筋コンクリート構造物の建設現場において特に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１００、１００´、２００  コアドリル装置
１０１、２０１  ベース
１０２、２０２  支柱
１０３、２０３  スライドブロック
１０４、２０４  自動送り装置
１１０、２１０  コアドリル本体
１１１、２１１  ギアケース
ＭＤ  ドリルモータ
ＭＳ  切込み用モータ
Ｃ  コアビット
Ｔ  切削チップ
Ｓ１  振動センサ
Ｕ  制御手段
Ｐ  電源ケーブル
Ｗ  被削物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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