(57)【要約】【課題】穿孔対象物の穿孔を効率良く行うことができる穿孔装置を提供する。【解決手段】穿孔装置１は、本体部２に切削部３を設けてなる穿孔用筒体４を有している。本体部２は、筒状の単管であり、肉厚部分に、長手方向に延び下部で開口した流体流通用の流通孔６が形成されている。切削部３は、本体部２とほぼ同径の筒形状を有し、本体部２の下端に位置する部位に設けられており、下部には切削用の刃部９が複数備えられている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の下端に切削部を設けてなる穿孔用筒体を回転させて穿孔を行う穿孔装置において、
前記本体部は、長手方向に延び下部で開口した流体流通用の第１流通孔が肉厚部分に形成されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
前記第１流通孔は、前記本体部の内側に向けて開口していることを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
【請求項３】
前記第１流通孔は、前記本体部の外側に向けて開口していることを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
【請求項４】
前記切削部は、長手方向に延び前記第１流通孔と連通する第２流通孔が肉厚部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
【請求項５】
前記切削部は、長手方向に延び前記第１流通孔を流通する前記流体を複数分岐させて下端に噴出させる第２流通孔が肉厚部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の穿孔装置。
【請求項６】
前記切削部と前記本体部とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項記載の穿孔装置。
【請求項７】
前記流体は、液体と気体との混合物であることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の構造物や高強度の岩盤、転石等の穿孔に用いられる穿孔装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既存の構造物の穿孔を行う穿孔装置として、筒状のケーシングの下端に切削ビットを設け、そのケーシングを回転させて穿孔を行うものが知られている。穿孔時には、非常に高温となる切削部を冷却するため、ケーシングの外側から冷却水を流し込み、切削部の冷却を行っている。
【０００３】
尚、軟岩のサンプル採取を行うものとしては、特許第２５９５０３５号公報に記載されるように、先端に送水しながら回転させて軟岩をくり抜く二重管構造のボーリングビットが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５９５０３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した穿孔装置にあっては、穿孔により発生した切削屑は、上から流し込まれる冷却水のためにスムーズに排出されず、冷却水を吸収した後、乾燥し固結してしまう。すると、切削部が穿孔途中で回転できなくなるため、一旦穿孔用筒体を外に引き上げて洗浄を行わなければならず、作業効率が悪い。
【０００６】
本発明の目的は、穿孔対象物の穿孔を効率良く行うことができる穿孔装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本体部の下端に切削部を設けてなる穿孔用筒体を回転させて穿孔を行う穿孔装置において、本体部は、長手方向に延び下部で開口した流体流通用の第１流通孔が肉厚部分に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような穿孔装置は、本体部の肉厚部分に第１流通孔が設けられており、第１流通孔を流通した流体が本体部の下部で送出されるようになっている。これにより、切削部が流体に接触して冷却されると共に、穿孔により発生した切削屑がスムーズに孔外へと排出されるため、穿孔作業の効率が向上する。また、流体が流れる第１流通孔を本体部の肉厚部分に設けることにより、穿孔用筒体の内側又は外側に別個に流通路を設ける必要がなく、流体の流通を可能としつつ本体部及び切削部の肉厚を薄くすることができる。これにより、同じ動力でも回転数を速くすることが可能となり、効率良く穿孔を行うことができる。
【０００９】
好ましくは、第１流通孔は、本体部の内側に向けて開口している。これにより、第１流通孔から送出された流体が、穿孔用筒体の内側から下端部、下端部から外側へと流動するため、穿孔時に発生した切削屑がよりスムーズに孔外へ搬出される。したがって、切削部の冷却ができると共に、孔内での切削屑の固結を防止することができる。
【００１０】
また、第１流通孔は、本体部の外側に向けて開口してあってもよい。
【００１１】
また、好ましくは、切削部は、長手方向に延び第１流通孔と連通する第２流通孔が肉厚部分に形成されている。これにより、切削部に直接又はより近い位置から流体を送出することができるため、より効果的に切削部の冷却を行うことができる。
【００１２】
また、切削部は、長手方向に延び第１流通孔を流通する流体を複数分岐させて下端に噴出させる第２流通孔が肉厚部分に形成されていてもよい。このように複数の第２流通孔から流体を噴出させることで、切削部の冷却効率及び切削屑の排出効率を向上させることができる。そして、その場合に流体を複数分岐させるようにしたため、第１流通孔が第２流通孔より少なくて済むため、本体部の製造が容易になる。
【００１３】
また、切削部と本体部とは一体的に形成されていてもよい。これにより、切削部と本体部とが別体の構成の場合に比べ、接合部分の加工等が不要であると共に、部品点数を少なくすることができる。
【００１４】
また、流体は、液体と気体との混合物であってもよい。これにより、液体の流量を減らすことができるため、排水処理が容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る穿孔装置を示す断面図であり、図２は、図１に示す穿孔装置の穿孔用筒体を示す分解図である。なお、これらの図において、切削部は側面図としている。穿孔装置１は、本体部２に切削部３を設けてなる穿孔用筒体４を有している。本体部２は、筒状の単管であり、穿孔時において上端に位置する部位に、モーター等を有する回転駆動機と連結するカップリング部材５が取り付けられている。また、本体部２の肉厚部分には、長手方向に延び下部で内側に向けて開口した流体流通用の流通孔６が形成されている。この流通孔６は、流体を勢いよく噴射させるために、開口部分の径が他の部分の径より小さくなっているのが望ましい。また、流通孔６の上端には、カップリング部材５と連結する配管７が接続されている。なお、本体部の肉厚部分の厚さは、例えば１２．７ｍｍ〜１６ｍｍ程度であり、流通孔の直径は例えば５ｍｍ〜６ｍｍ程度である。また、上述においては流通孔６を本体部２の内側に開口させているが、流通孔６は本体部２の外側に開口させる場合もある。
【００１７】
切削部３は、例えばメタルクラウンが用いられ、本体部２とほぼ同径の筒形状に形成されて、本体部２の下端に位置する部位に設けられている。本体部２と切削部３とは、例えば図に示すように、互いに設けられたネジ部８ａ、８ｂが螺合することで連結されている。また、切削部３の下部には、切削用の刃部９が複数備えられている。
【００１８】
図３は、上記穿孔装置１を用いた既存の地下構造物の穿孔時を示す図である。図に示すように、穿孔用筒体４は、モータ等を有する回転駆動機２０が上部に取り付けられている。この回転駆動機２０は杭打ち機２１に備えられたリーダー２２に取り付けられている。また、リーダー２２の下部には、リーダー２２との平行間隔を保つために穿孔用筒体４の途中部位を支持する振れ止め部材２３が取り付けられている。穿孔用筒体４は、回転駆動機２０及び振れ止め部材２３を介してリーダー２２に支持されており、地下構造物２４に対して略垂直に立った状態で杭打ち機２１から吊り下げられている。そして、この状態で穿孔用筒体４を回転駆動機２０によって回転させ地下構造物２４を穿孔する。
【００１９】
図４は、地下構造物２４の穿孔時における穿孔用筒体４の下部を示す断面図である。穿孔用筒体４の回転時には、図３に示すポンプ２５等によって付勢された水等の流体を、ホース２７を介して本体部２の肉厚部分に設けられた流通孔６に上方（図中、矢印Ａ）から注入する。そして、注入された流体は、流通孔６を通って本体部２の下部で送出される。このとき、流通孔６の開口部分の径を他の部分の径より小さくすることで、流体をより付勢させることができる。
【００２０】
このような本体部２の下部で送出された流体は、図４の矢印で示すように、穿孔用筒体４の内側から下端、下端から外側へと流動し、切削部３に接触して冷却しながら孔外へと排出される。このとき、穿孔により発生した切削屑２６は、流体によって孔外へと排出される。これにより、穿孔された孔の中で切削屑２６が固まるのを防止することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る穿孔装置１は、切削部３の冷却ができると共に穿孔により発生した切削屑２６をスムーズに排出することができるため、穿孔作業の効率が向上する。また、流体が流れる流通孔６を本体部２の肉厚部分に設けたため、例えば２重管にして流通路を設けた場合に比べ、本体部２及び切削部３の肉厚を薄くすることができる。これにより、同じ動力でも切削部３の回転を速くすることができ、効率よく穿孔を行うことができる。例えば、切削部３の回転が同じ速度なら、動力を小さくできるため、小型のモーターでも所望の穿孔効率を得ることができる。また、上記２重管のものに比べ、同じ径としたときは強度を高くすることができ、同強度としたときは厚さを薄くすることができる。
【００２２】
なお、流体は、水等の液体だけであってもよいが、液体と空気等の気体とを混合させたものであってもよい。これにより、液体の量を減らすことができるので、孔外に排出された水の処理が容易になる。また、流通孔６は一本に限らず複数本形成しても良い。これにより、切削部３の冷却効果及び切削屑２６の排出効率が共に向上する。
【００２３】
図５は、本発明の第２実施形態に係る穿孔装置の穿孔用筒体の一部を示す分解図である。穿孔用筒体３０は、本体部３１と切削部３２とを有している。本体部３１は、第１実施形態と同様な筒状の単管であり、長手方向に延び下部で開口した流体流通用の流通孔３３が肉厚部分に形成されている。
【００２４】
切削部３２は、本体部３１とほぼ同径の筒形状となっており、下部には切削用の刃部９が複数備えられている。また、肉厚部分には、長手方向に延び下端で開口した流通孔３４が形成されている。この流通孔３４は、本体部３１と切削部３２とが接続したとき、流通孔３３と連通するようになっている。流通孔３４の下端の開口部分は他の部分より径が小さいことが望ましい。
【００２５】
本体部３１と切削部３２とは、例えばスプライン式の方法で接続されており、長手方向に延び等間隔で形成された凹凸部３５ａ，３５ｂが互いに嵌合することによって接続される。更に、本体部３１と切削部３２とに設けられた貫通孔３７にスプリングピン３６等を嵌め込んで互いが固定される。なお、図５では、径の異なる２つのスプリングピン３６を用いて本体部と切削部とを固定するようになっている。
【００２６】
図６は、本体部と切削部との接続部分の一例を示す断面図である。同図に示すように流通孔３４は、例えば隣り合う凹部と凸部を跨ぐように切削部３２に形成される。これにより、本体部と切削部との接続位置が容易に認識できる。
【００２７】
このような穿孔用筒体３０では、穿孔時に本体部３１の上方から注入された流体が、流通孔３３から流通孔３４へと流通され、切削部３２の下端で放出される。これにより、切削部３２の刃部９に直接又はより近い位置から流体が送出されることになり、より効果的に冷却を行うことができる。なお、本実施形態においても、流通孔３３，３４を複数本形成してもよい。
【００２８】
図７は、本発明の第３実施形態に係る穿孔装置の穿孔用筒体の一部を示す断面図である。穿孔用筒体４０は、筒状の単管である本体部４１と切削部４２とを有している。本体部４１は、上記第１，２実施形態と同様に肉厚部分に流通孔４３が形成されている。切削部４２は、長手方向に延びる複数の流通孔４４が肉厚部分に形成されている。流通孔４３と流通孔４４とは、環状流路４５を介して繋がっており、流通孔４３を流通した流体は環状流路４５を通って流通孔４４に分岐される。なお、本実施形態に係る本体部４１と切削部４２とは、上記第２実施形態の場合と同様の方法で接続されている。
【００２９】
このような穿孔用筒体４０では、図７の矢印で示すように、穿孔時に流通孔４３の上方から注入された流体が、環状流路４５を介して流通孔４４へと複数分岐され、隣り合う刃部９の間から噴出する。
【００３０】
このように複数の流通孔４４から流体を噴出させることで、切削部４２の冷却効率及び切削屑の排出効率を向上させることができる。また、切削部４２に形成する流通孔４４に対して、本体部４１に形成する流通孔４３の数が少なくて済むため、本体部４１の製造が容易となる。
【００３１】
以上、本発明を実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第２実施形態において、本体部と切削部との周上の一部に凹凸部を設けて接続してもよいし、キー及びキー溝により接続するようにしてもよい。
【００３２】
また、本体部と切削部とは一体的に形成してもよい。一体的に形成することにより、切削部と本体部とが別体の構成の場合に比べ、接続部分の加工等が不要になり、また部品点数も少なくすることができる。
【００３３】
尚、上述した各実施形態においては、本発明に係る穿孔装置を既存の構造物の穿孔に適用したものについて説明したが、本発明に係る穿孔装置はこれに限られるものではなく、例えば、高強度の岩盤、転石等を穿孔する場合に適用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、流体が流れる流通孔を穿孔用筒体の肉厚部分に設けたため、肉厚を薄くすることができる。これにより、刃の部分も薄くなるため、同じ動力でも回転数を速くすることが可能となり、効率良く穿孔を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す穿孔装置の穿孔用筒体を示す分解図である。
【図３】図１に示す穿孔装置を用いた既存の地下構造物の穿孔時を示す図である。
【図４】図１に示す穿孔用筒体の地下構造物の穿孔時を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る穿孔装置の穿孔用筒体の一部を示す分解図である。
【図６】図５に示す穿孔用筒体の接続部分の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る穿孔装置の穿孔用筒体の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…穿孔装置、２…本体部、３…切削部、４…穿孔用筒体、６…流通孔（第１流通孔）、９…刃部、２０…回転駆動機（回転手段）、２４…地下構造物、２６…切削屑、３０…穿孔用筒体、３１…本体部、３２…切削部、３３…流通孔（第１流通孔）、３４…流通孔（第２流通孔）、４０…穿孔用筒体、４１…本体部、４２…切削部、４３…流通孔（第１流通孔）、４４…流通孔（第２流通孔）。
【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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【図７】
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