(57)【要約】【課題】多くの作業時間や追加設備を要したり、穿孔対象である地盤の表面性状の制約を受けたりすることなく、コアドリル装置を地盤に対して確実にズレ動かないようにすることができ、作業者一人でも容易に搬送できるようにする。【解決手段】ベース１０から立設する支柱２０と、支柱２０に昇降可能に支持されるモータ３０と、モータ３０に取り付けられて回転駆動させられるコアビット４０とを備え、地盤に載置された状態で、コアビット４０による地盤への穿孔を行うコアドリル装置において、穿孔時におけるコアドリル装置の重量を５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲に設定し、かつ、穿孔時におけるモータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクの最大値を０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースから立設する支柱と、該支柱に昇降可能に支持されるモータと、該モータに取り付けられて回転駆動させられるコアビットとを備え、地盤に載置された状態で、前記コアビットによって前記地盤に対する穿孔を行うコアドリル装置であって、
前記穿孔時における前記コアドリル装置の重量が５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲に設定されているとともに、前記穿孔時における前記モータから前記コアビットへ伝達される回転トルクの最大値が０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定されていることを特徴とするコアドリル装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコアドリル装置であって、
前記モータの回転トルクが設定値を超えたときに、この回転トルクの前記コアビットへの伝達を、電気式及び機械式のうちの少なくとも一方で制限するためのトルク制御手段が設けられていることを特徴とするコアドリル装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコアドリル装置であって、
前記モータの定格回転数が前記コアビットの周速で２００ｍ／ｍｉｎ以上となるように設定されているとともに、前記コアビットの刃厚が２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするコアドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート・アスファルト道路・コンクリート製品・建築石材などの地盤に対して、コアビットによる穿孔を行うためのコアドリル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなコアドリル装置としては、小径の穴を穿孔するために用いられる手持ち式のものと、この手持ち式よりも大径の穴を穿孔するために用いられ、ベースから立設する支柱に対して、コアビットが取り付けられたモータが昇降可能に支持されたスタンド式のものとに大別される。
手持ち式のコアドリル装置では、小径の穴を穿孔するときに生じる比較的小さな反力を作業者自身が受けることによって、地盤に対する穿孔を継続していくことができるのであるが、スタンド式のコアドリル装置では、大径の穴を穿孔することに起因して大きな反力が生じるので、この穿孔時の大きな反力によってコアドリル装置がズレ動かないようにするため、ベースを地盤に対して固定しておく必要がある。
従来では、穿孔予定位置の近傍に、予め、手持ち式のコアドリル装置やハンマードリルによって小径の穴を穿孔しておいて、この穴を利用してアンカーボルトでベースを地盤に固定したり（例えば、特許文献１参照）、ベース下部に取り付けられた真空吸着パッドでベースを地盤に固定するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３５４９０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンカーボルト式でベースを固定する場合、穿孔前には、アンカーボルトを設置するための穴の穿孔作業、アンカーボルトの設置作業、穿孔終了後には、アンカーボルトの取り外し作業、アンカーボルトを設置した穴の復元作業などが必要となり、実際の穿孔作業以外の付帯作業に多くの時間を費やしてしまうのに加えて、搬送性に劣るという問題がある。
一方、真空吸着式でベースを固定する場合でも、多大な費用がかかる追加設備や、真空ポンプの準備及び穿孔時における継続的な真空ポンプの稼働が必要となるだけではなく、穿孔対象である地盤の表面性状が平滑でないと吸着力を発揮することができないという制限があり、しかも、アンカーボルト式と同様に、搬送性に劣るという問題があった。
そのため、多くの作業時間や追加設備を要したり、穿孔対象である地盤の表面性状の制約を受けたりすることなく、コアドリル装置を地盤に対して確実にズレ動かないようにすることができ、作業者一人でも容易に搬送することが可能なスタンド式のコアドリル装置が熱望されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ところで、スタンド式のコアドリル装置を用いた穿孔時において、ベースが地盤に対して固定されていないときに、このコアドリル装置が地盤に対してズレ動いてしまう最大の要因は、穿孔時におけるモータからコアビットへ伝達される回転トルクである。この回転トルクは、穿孔すべき穴の径が大きくなる、つまり、コアビットの径が大きくなるにしたがい増大する傾向にある。
本発明者らは、上記の点に着目して、穿孔時におけるコアドリル装置の重量とモータからコアビットへ伝達される回転トルクとの関係を詳細に研究した結果、コアドリル装置に対して容易に搬送可能な程度の適切な重量を与え、ある一定値を超える回転トルクがモータからコアビットへ伝達されないようにすることで、確実な穿孔を行うことが可能でありながらも、コアドリル装置の重量を最大限に活用して穿孔時に生じる大きな反力を受けることが可能であることを見出した。
【０００６】
このようにしてなされた本発明は、ベースから立設する支柱と、該支柱に昇降可能に支持されるモータと、該モータに取り付けられて回転駆動させられるコアビットとを備え、地盤に載置された状態で、前記コアビットによって前記地盤に対する穿孔を行うコアドリル装置であって、前記穿孔時における前記コアドリル装置の重量が５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲に設定されているとともに、前記穿孔時における前記モータから前記コアビットへ伝達される回転トルクの最大値が０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、穿孔時において、コアドリル装置の重量とモータからコアビットへ伝達される回転トルクの最大値とを上記のような範囲に設定したことで、穿孔時に生じる大きな反力を、コアドリル装置の重量を最大限に活用して受けることが可能となっているので、ベースを地盤に固定せずとも穿孔時にコアドリル装置が地盤に対してズレ動くことがなくなり、従来のように、ベースを地盤に対して固定するための多大な作業時間や追加設備を要したり、穿孔対象である地盤の表面性状の制約を受けたりすることがなく、かつ、コアドリル装置の搬送についても作業者一人で容易に行うことができる。
【０００８】
ここで、コアドリル装置の重量を上記の範囲に設定したのは、この重量が小さすぎると、コアドリル装置の重量を最大限に活用するだけでは穿孔時の反力を受けきれず、このコアドリル装置が地盤に対してズレ動いてしまうおそれがあるからであり、逆に重量が大きすぎても、搬送性に劣ってしまうおそれがあるからである。
一方、モータからコアビットへ伝達される回転トルクの最大値を上記の範囲に設定したのは、この回転トルクの最大値が小さすぎると、コアビットによる地盤に対する穿孔が困難となってしまうおそれがあるからであり、逆に回転トルクの最大値が大きすぎても、コアドリル装置の重量が小さすぎる場合と同様に、コアドリル装置の重量を最大限に活用するだけでは穿孔時の反力を受けきれず、このコアドリル装置が地盤に対してズレ動いてしまうおそれがあるからである。
【０００９】
また、穿孔時におけるモータからコアビットへ伝達される回転トルクが、上記の範囲内で設定されたある一定値を超えないようにすることを確実にするため、本発明のコアドリル装置には、前記モータの回転トルクが設定値を超えたときに、この回転トルクの前記コアビットへの伝達を、電気式及び機械式のうちの少なくとも一方で制限するためのトルク制御手段が設けられていることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明のコアドリル装置において、前記モータの定格回転数が前記コアビットの周速で２００ｍ／ｍｉｎ以上となるように設定されているとともに、前記コアビットの刃厚が２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲に設定されていることが好ましく、これらモータの定格回転数やコアビットの刃厚が上記の範囲を外れてしまうと、コアビットによる地盤に対する確実な穿孔が困難となったり、コアドリル装置の重量を最大限に活用するだけでは穿孔時の反力を確実に受けきれなくなったりするおそれが生じてしまう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態によるコアドリル装置は、図１〜図３に示すように、ベース１０と、ベース１０から立設する支柱２０と、支柱２０にスライドユニット３１を介して昇降可能に支持されるモータ３０と、モータ３０に取り付けられて回転駆動させられるコアビット４０とを備えているものである。
【００１２】
ベース１０は、穿孔すべき対象である地盤の表面に対して略水平状態で載置される（実際には、ジャッキアップされることによって地盤の表面に対して僅かな隙間を介して略水平状態に配置される）略長方形の枠状をなすものである。
このベース１０は、対向配置された一対の長辺部材１１，１１と同じく対向配置された一対の短辺部材１２，１２とから構成されていて、一方の短辺部材１２には、その長手方向の略中央部に、後述する支柱２０が固定されている。
【００１３】
また、ベース１０の四隅には、一対の短辺部材１２，１２のそれぞれにおける長手方向（図３における上下方向）の両端部から外方側へ向かってそれぞれ突出した位置に、合計四つのジャッキ１３…が設けられており、本実施形態では、これら四つのジャッキ１３…に加え、支柱２０が固定された一方の短辺部材１２における長手方向の略中央部から外方側へ向かって突出した位置に、もう一つのサブジャッキ１３Ａが設けられている。
【００１４】
さらに、一対の長辺部材１１，１１のそれぞれにおける一方の短辺部材１２に連結される側の片側端部は、長辺部材１１の長手方向（図３における左右方向）に沿った外方側へ向かって延出させられており、これら長辺部材１１，１１の延出部１１Ａ，１１Ａに対して、一対の車輪１４，１４を両端部に回転可能に取り付けた軸部１４Ａが架け渡されている。
なお、上記の延出部１１Ａは、長辺部材１１の片側端部から斜め上方側へ向かって延出させられているため、一対の延出部１１Ａ，１１Ａに架け渡された軸部１４Ａの両端部に取り付けられた車輪１４，１４は、ベース１０が地盤の表面に対して略水平状態で載置された状態において、この地盤の表面から上方側へ所定間隔を介して配置される。
【００１５】
支柱２０は、ベース１０における一方の短辺部材１２の略中央部に固定されることによって、このベース１０から略鉛直方向（図１及び図２における上下方向）に沿って延びるように立設された略四角柱状をなすものであり、支柱２０におけるベース１０の内方側を向く一側面には、ラックギヤ２１が縦設されている。
また、支柱２０の上端部には、後述する搬送時に用いられる取っ手２２が、ベース１０の外方側へ向かって突出するように設けられている。
【００１６】
そして、支柱２０には、モータ３０を支持するとともに、内部にピニオンギヤ（図示略）を備えたスライドユニット３１が、そのピニオンギヤを支柱２０のラックギヤ２１に噛合させた状態で取り付けられており、スライドユニット３１の側面に設けられたハンドル３２を回転させることで上記のピニオンギヤが回転させられて、このスライドユニット３１が、支柱２０の立設方向、つまり、略鉛直方向に沿って昇降移動させられる。
これにより、モータ３０がスライドユニット３１を介して支柱２０に昇降可能に支持されることとなる。
【００１７】
スライドユニット３１に支持されたモータ３０の出力軸には、中間ロッド４２を介し、略円筒状をなすコアビット３０が略鉛直方向に沿って配置されるように取り付けられていて、このコアビット４０は、モータ３０の出力軸から中間ロッド４２を介して伝達された回転トルクによって、周方向に回転駆動させられるようになっている。
なお、コアビット４０は、その軸線（コアビット４０が延在している略鉛直方向）が、ベース１０の四隅に設けられた四つのジャッキ１３…同士を結んだ二つの対角線が交差する点付近に配置されるように、モータ３０に取り付けられている（詳述すると、コアビット４０は、その軸線が、上記の対角線が交差する点よりも、わずかに支柱２０側寄りに配置されるように、モータ３０に取り付けられている）。
【００１８】
ここで、コアビット４０を回転駆動させるためのモータ３０は、その定格回転数が、コアビット４０の周速が２００ｍ／ｍｉｎ以上となるように設定されたものである。
また、コアビット４０の下端に位置する縁部には、例えばダイヤモンドなどの超砥粒を含有する砥粒層が固着されることによって刃先部４１が形成され、その刃厚（コアビット４０の径方向における刃先部の厚み）は、２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲に設定されている。さらに、このコアビット４０の刃先部４１が地盤の表面に食い付いたときの振れを防止するため、地盤の表面への食い付き時の位置にあるコアビット４０の外周面を覆うべく配置される振れ止め１５が、ベース１０の一対の長辺部材１１，１１に架け渡されるように設けられている。
【００１９】
そして、本実施形態におけるコアドリル装置では、モータ３０でコアビット４０を回転駆動しながら、このモータ３０に取り付けられたコアビット４０をスライドユニット３１ごと下方側に移動させていくことにより、地盤に対して大径の穴を穿孔することになるのであるが、この穿孔時において、モータ３０の出力軸から中間ロッド４２を介してコアビット４０へ伝達される回転トルクの最大値が、０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲となるように設定されている。
このように、穿孔時におけるモータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクの最大値を、０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定するため、本実施形態のコアドリル装置には、図示はしないが、モータ３０の回転トルクが設定値を超えたときに、この回転トルクのコアビット４０への伝達を、電気式及び機械式のうちの少なくとも一方で制限するためのトルク制限手段が設けられている。
【００２０】
具体的に言えば、電気式のトルク制御手段としては、例えば電流値の変化を監視して、この電流値が予め設定された電流値を超えた場合（つまり、モータ３０の回転トルクが予め設定された設定値を超えた場合）に、モータ３０への電流供給を停止する（あるいは電流供給量を減らす）ことによって、モータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクをなくす（あるいは回転トルクを減らす）ものが挙げられ、機械式のトルク制御手段としては、モータ３０の出力軸とコアビット４０との間に設けられたスリップクラッチなどのトルクリミッターを用いて、モータ３０の回転トルクが予め設定された設定値を超えた場合に、モータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクをなくすものが挙げられる。
加えて、本実施形態によるコアドリル装置は、上述した種々の構成を含めた全体の重量が、コアビット４０による地盤への穿孔時において、５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲となるように設定されている。
【００２１】
このような構成とされたコアドリル装置を用いて、地盤に対して穴を穿孔する作業を具体的に説明すると、まず、作業者が、ベース１０に設けられて地盤に対して非接触状態にある一対の車輪１４，１４のそれぞれを地盤に対して接触させるように、支柱２０の上端部に設けられた取っ手２２を握ってコアドリル装置を傾け、車輪１４，１４を利用して、このコアドリル装置を穿孔予定位置まで搬送する。
【００２２】
コアドリル装置を穿孔予定位置に搬送した後には、支柱２０の固定されていない他方の短辺部材１２の両端部から外方側へ向かって突出した位置に設けられている一対のジャッキ１３，１３と、支柱２０の固定された一方の短辺部材１２の略中央部から外方側へ向かって突出した位置に設けられているサブジャッキ１３Ａとを伸ばして、このコアドリル装置を三点支持でジャッキアップさせ、これら３つのジャッキ１３，１３，１３Ａの伸縮状態を適宜調整することにより、ベース１０が正確に水平状態となるように微調整する。
その後、支柱２０の固定された一方の短辺部材１２の両端部から外方側へ向かって突出した位置に設けられている一対のジャッキ１３，１３を伸ばして地盤に接触させてから、サブジャッキ１３Ａを縮めることにより、ベース１０を四点支持で正確かつ安定した水平状態とする。
【００２３】
次に、スライドユニット３１の側面に設けられたハンドル３２を回転させて、このスライドユニット３１ごと、モータ３０及びコアビット４０を下方側に移動させてゆき、モータ３０で回転駆動させられている状態のコアビット４０を地盤に対して徐々に食い付かせていくことで、例えば湿式で地盤に対して穴を穿孔していくのである。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によるスタンド式のコアドリル装置によれば、コアビット４０による地盤への穿孔時に、コアドリル装置の重量が５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲に設定され、かつ、モータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクの最大値が０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定されるようにしたことから、大径の穴を穿孔するときに生じる大きな反力を、コアドリル装置の重量を最大限に活用して受けることが可能となっている。
つまり、穿孔時において、ベース１０をジャッキアップした状態に保持するための四つのジャッキ１３…と、これら四つのジャッキ１３…が接触する地盤との間に生じる摩擦力を最大限に活用することで、上記の反力に打ち勝つことができるのである。
【００２５】
そのため、穿孔時に、ベース１０を地盤に対して固定せずとも、コアドリル装置が地盤に対してズレ動くことがなくなるので、従来のように、ベース１０を地盤に対して固定するための多大な作業時間や追加設備を要したり、穿孔対象である地盤の表面性状の制約を受けたりするのをなくすことができ、かつ、コアドリル装置の搬送についても作業者一人で容易に行うことができるので、このようなコアドリル装置による穿孔作業効率を格段に向上させることが可能となる。
【００２６】
ここで、穿孔時におけるコアドリル装置の重量を５００Ｎ〜３０００Ｎの範囲に設定した理由を述べると、この重量が小さすぎると、コアドリル装置の重量を最大限に活用するだけでは穿孔時の反力を受けきれず、コアドリル装置が地盤に対してズレ動いてしまうおそれがあるからであり、逆に重量が大きすぎても、作業者による搬送性が劣ってしまうおそれがあるからである。
【００２７】
一方、穿孔時におけるモータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクの最大値を０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲に設定した理由を述べると、この回転トルクの最大値が小さすぎると、コアビット４０を用いた地盤に対する穿孔が困難となってしまうおそれがあるからであり、逆に回転トルクの最大値が大きすぎても、コアドリル装置の重量が小さすぎる場合と同様に、コアドリル装置の重量を最大限に活用するだけでは穿孔時の反力を受けきれず、このコアドリル装置が地盤に対してズレ動いてしまうおそれがあるからである。
【００２８】
また、本実施形態によるコアドリル装置には、モータ特性を利用した電気的なトルク制限手段や機械的なトルク制御手段、あるいはその両方が設けられていることから、穿孔時におけるモータ３０からコアビット４０へ伝達される回転トルクが、上述した０．３Ｎ・ｍ〜１．５Ｎ・ｍの範囲内で設定されたある一定値を超えないようにすることを確実に達成できている。
【００２９】
さらには、モータ３０の定格回転数がコアビット４０の周速で２００ｍ／ｍｉｎ以上となるように設定されているとともに、コアビット４０の刃厚が２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲に設定されていることから、コアビット４０による地盤への確実な穿孔作業を安定して継続していくことが可能となっているとともに、コアドリル装置の重量を最大限に活用することで穿孔時の反力を確実に受けきることが可能となっている。
【００３０】
なお、本実施形態において、コアビット４０は、その軸線が、ベース１０の四隅に設けられた四つのジャッキ１３…同士を結んだ二つの対角線が交差する点付近に配置されるようにして、モータ３０に取り付けられていて、略長方形の枠状をなすベース１０の内方側に位置する地盤に対して穴を穿孔するようになっているが、例えば、壁際などに位置する地盤に対して穴を穿孔したいときに、ベース１０を構成する一対の長辺部材１１，１１及び一対の短辺部材１２，１２が邪魔になる場合には、図４〜図６に示すような応用例を用いることで対応可能である。
【００３１】
つまり、図４〜図６に示した応用例は、図１〜図３に示した実施形態に対して、そのスライドユニット３１が、支柱２０の回りを９０゜回転させられた状態となるようにして、この支柱２０に取り付けられているのである。本応用例によれば、コアビット４０は、その軸線が、ベース１０の外方側に配置されることとなって、ベース１０を構成する一方の長辺部材１１よりも外方側に位置する地盤に対して穴を穿孔することが可能となる。なお、この場合、ジャッキ１３の位置や、振れ止め１５の位置などは適宜変更される。
さらに、図４〜図６に示した応用例に限定されることはなく、例えば、スライドユニット３１を支柱２０回りに周回可能にすることも考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、穿孔時において、コアドリル装置の重量とモータからコアビットへ伝達される回転トルクの最大値とを上述したような範囲に設定したことで、穿孔時に生じる大きな反力を、コアドリル装置の重量を最大限に活用して受けきることができるので、地盤に対してベースを固定せずとも、穿孔時にコアドリル装置が地盤に対してズレ動くのをなくすことができる。
したがって、従来のように、ベースを地盤に対して固定するための多大な作業時間や追加設備を要したり、穿孔対象である地盤の表面性状の制約を受けたりすることがなく、しかも、コアドリル装置の搬送についても作業者一人で容易に行うことができ、このようなコアドリル装置を用いた穿孔作業効率を格段に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるコアドリル装置を示す側面図である。
【図２】図１をＡ方向から見た側面図である。
【図３】本実施形態によるコアドリル装置を示す上面図である。
【図４】本実施形態のよるコアドリル装置の応用例を示す側面図である。
【図５】図４におけるＢ方向矢視図である。
【図６】本実施形態によるコアドリル装置の応用例を示す上面図である。
【符号の説明】
１０  ベース
１１  長辺部材
１１Ａ  延出部
１２  短辺部材
１３  ジャッキ
１３Ａ  サブジャッキ
１４  車輪
１４Ａ  軸部
１５  振れ止め
２０  支柱
２１  ラックギヤ
２２  取っ手
３０  モータ
３１  スライドユニット
３２  ハンドル
４０  コアビット
４１  刃先部
４２  中間ロッド
【図１】
2004345221.tif 000003
【図２】
2004345221.tif 000004
【図３】
2004345221.tif 000005
【図４】
2004345221.tif 000006
【図５】
2004345221.tif 000007
【図６】
2004345221.tif 000008