(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート穴の内面に溝を切削する内面溝切削装置であって、モーターで回転する回転軸に連結されかつ下端部にフランジ部を有する支持部材と、該支持部材の下面中心部に一端を固定しかつ鉛直下方に対して傾斜角αで屈曲する屈曲部材と、該屈曲部材の他端に一端を取付けるバネ部材と、該バネ部材の他端に一端を取付ける保持部材と、該保持部材の他端に螺合し前記コンクリート穴の内面を切削する切削部材と、を有することを特徴とする内面溝切削装置。
【請求項２】
前記切削部材の先端と前記支持部材の中心線との最大距離ＲMが、前記コンクリート穴の内径Ｄ1に対して、ＲM＞Ｄ1／２を満足することを特徴とする請求項１に記載の内面溝切削装置。
【請求項３】
前記屈曲部材の傾斜角αが５〜15°であることを特徴とする請求項１または２に記載の内面溝切削装置。
【請求項４】
前記バネ部材の長さＬ2が50〜150mmであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内面溝切削装置。
【請求項５】
前記切削部材の切削面の勾配βが15〜30°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内面溝切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のコンクリート成形体を穿孔して穴（以下、コンクリート穴という）を設けた後、そのコンクリート穴の内面に溝を形成するために切削加工を行なう内面溝切削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送電線用鉄塔の脚柱を支える基礎構造物のような既設のコンクリート成形体が老朽化するにつれて、強度の補強あるいは耐震性能の改善が必要となる。
既設のコンクリート成形体の耐震性能や強度を向上する技術として、穿孔機を用いてコンクリート成形体にコンクリート穴を設けた後、そのコンクリート穴に鉄筋を挿入し、次いで新たにコンクリートを流し込んで固定する工法が実用化されている。ところがコンクリート穴が円筒状であり、その壁面の凹凸が小さいので、コンクリート成形体に外力が加わったときに、鉄筋が周辺のコンクリートとともにコンクリート穴から離脱し易いという問題がある。
【０００３】
この問題を解消するために、コンクリート穴を設けた後で、その内面に溝を形成する技術が検討されている。コンクリート穴の内面に溝を設けることによって、鉄筋を挿入した後で流し込んだコンクリートが溝にも充満し、コンクリート成形体に外力が加わっても離脱し難くなるという効果が得られる。
コンクリート穴の内面に溝を形成する技術として、たとえば特許文献１に、モーターで回転する回転軸の先端にカッターを取付けた装置が開示されている。この技術は、カッターが回転することによって壁面を切削して溝を形成する際に、カッターの振動が回転軸に直接伝わるので、騒音が大きくなるばかりでなく、その振動がモーターの故障等を引き起こすので、装置の寿命が短いという問題がある。また、カッターが振動するために、溝の形状が不揃いとなり、一定の深さの溝が得られない。
【０００４】
そこで、騒音や振動を発生することなくコンクリート穴の内面に所定の深さの溝を形成する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001-129819号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、騒音や振動を発生することなくコンクリート穴の内面に所定の深さの溝を切削する内面溝切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、コンクリート穴の内面に溝を切削する内面溝切削装置であって、モーターで回転する回転軸に連結されかつ下端部にフランジ部を有する支持部材と、支持部材の下面中心部に一端を固定しかつ鉛直下方に対して傾斜角αで屈曲する屈曲部材と、屈曲部材の他端に一端を取付けるバネ部材と、バネ部材の他端に一端を取付ける保持部材と、保持部材の他端に螺合しコンクリート穴の内面を切削する切削部材と、を有する内面溝切削装置である。
【０００８】
本発明の内面溝切削装置においては、切削部材の先端と支持部材の中心線との最大距離ＲMが、コンクリート穴の内径Ｄ1に対して、ＲM＞Ｄ1／２を満足すること、屈曲部材の傾斜角αが５〜15°であること、バネ部材の長さＬ2が50〜150mmであること、切削部材の切削面の勾配βが15〜30°であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、騒音や振動を発生することなくコンクリート穴の内面に所定の深さの溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の内面溝切削装置の例を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の内面溝切削装置をコンリート穴に装入した例を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の内面溝切削装置を構成する屈曲部材の例を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の内面溝切削装置を構成するバネ部材の例を模式的に示す側面図である。
【図５】本発明の内面溝切削装置を構成する保持部材の例を模式的に示す側面図である。
【図６】本発明の内面溝切削装置を構成する切削部材の例を模式的に示す側面図である。
【図７】本発明の装置を用いてコンクリート穴の内面を切削する例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の内面溝切削装置を用いてコンクリート管の内面に深さと幅の異なる溝を切削した例を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示したコンクリート管の内面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の内面溝切削装置の例を模式的に示す側面図である。内面溝切削装置１の支持部材２の下端部にはフランジ部３が設けられる。支持部材２の下面中心部には屈曲部材４（図３参照）の一端が固定される。屈曲部材４を支持部材２に固定する手段は特に限定しないが、図３に示すようにネジによって着脱可能に固定すると、新品との交換や寸法の変更等のメンテナンスが容易になるので好ましい。屈曲部材４の他端にはネジが切られており、バネ部材５（図４参照）の一端が取付けられる。バネ部材５の他端には保持部材６（図５参照）の一端が取付けられ、さらに保持部材６の他端には切削部材７（図６参照）が螺合される。
【００１２】
屈曲部材４の上部は支持部材２の下面から鉛直下方に延伸するが、中間部で傾斜角αをもって屈曲する。傾斜角αは、図１に示すように、屈曲部材４の屈曲した部位からバネ部材５，保持部材６，切削部材７を結ぶ中心線と支持部材２の中心線（鉛直下方）とのなす角を指す。
屈曲部材４の屈曲した部位から切削部材７の先端までの長さ（以下、腕長さという）Ｌ1は、傾斜角αと後述するコンクリート穴１の内径Ｄ1とに応じて適宜設定する。ただし、切削部材７の先端と支持部材２の中心線との最大距離ＲMは、ＲM＞Ｄ1／２とする必要がある。ただしＲMが長すぎると、後述するバネ部材５による押圧力が大きくなり、切削部材７の切削面が損傷し易くなる。したがってＲMは、1.5Ｄ1≧ＲM＞Ｄ1／２の範囲内が好ましい。
【００１３】
図２は、図１に示す内面溝切削装置１をコンクリート穴10に装入し、かつ支持部材２をモーター（図示せず）で回転する回転軸８に連結した例を示す側面図である。コンクリート穴10は断面図として示す。
既に図１を参照して説明した通り、切削部材７の先端と支持部材２の中心線との最大距離をＲMとし、コンクリート穴10の内径をＤ1とすると、ＲM＞Ｄ1／２であるから、内面溝切削装置１をコンクリート穴10に装入することによってバネ部材５が湾曲し、切削部材７の先端がバネ部材５の弾力によってコンクリート穴10の内面に押圧される。
【００１４】
本発明では、切削部材７とバネ部材５の間に保持部材６を配置して、押圧力を安定させる。バネ部材５はコンクリート穴10内で湾曲するので、バネピッチが変動する。そのため、切削部材７を直接バネ部材５に取付けると、切削部材７を保持するに必要な剛性が確保できず、切削部材７の姿勢を安定させることができない。この問題を解消するために、切削部材７とバネ部材５の間に保持部材６を配置することによって切削部材７の姿勢を安定させ、ひいては切削部材７をコンクリート穴10の内面に押圧する押圧力を安定させる。
【００１５】
その押圧力は、バネ部材５の材質，寸法が同一である場合に、ＲMとＤ1／２の差（＝ＲM−Ｄ1／２）に応じて変化する。したがって好適な押圧力を得るために、図１に示す傾斜角αと腕長さＬ1を調整する必要がある。腕長さＬ1の調整は、バネ部材５の長さＬ2を調整することによって行なう。
バネ部材５の長さ（以下、バネ長さという）Ｌ2が短すぎる場合は、バネ部材５を湾曲させることによって押圧力が大きくなりすぎて、切削部材７の切削面が損傷する。一方、バネ長さＬ2が長すぎる場合は、バネ部材５が不規則に湾曲あるいは変形するので、切削部材７の押圧力が不安定になり、切削部材７がコンクリート穴10内で暴れて位置が安定しない。切削部材７の位置が安定しなければ、均一な形状の溝を形成できない。したがってバネ長さＬ2は50〜150mmの範囲内が好ましい。
【００１６】
コンクリート穴10の内径Ｄ1が大きすぎて、バネ長さＬ2が好適範囲の最大値（150mm）であっても切削部材７の十分な押圧力が得られない場合は、バネ長さＬ2（150mm）は変更せず、保持部材６を延長することによって押圧力を調整する。
また、傾斜角αが５°未満では、押圧力が弱すぎるので、溝を形成するのに長時間を要する。一方、15°を超えると、押圧力が強すぎるので、切削部材７の切削面が損傷し易くなる。したがって傾斜角αは５〜15°の範囲内が好ましい。
【００１７】
切削部材７の切削面は、図６に示すように、切削部材７の中心軸（すなわち回転軸）上方に対して勾配βを有する。そのため、切削面の下端がコンクリート穴10内面に対して楔状に当接するとともに、バネ部材５の湾曲に起因する押圧力がコンクリート穴10の内面に作用するので、切削部材７が回転することによって、コンクリート穴10の内面に溝が切削される。勾配βが15°未満では、切削部材７が楔状に当接する効果が十分に得られないので、溝の切削に長時間を要するばかりでなく、溝の形状が不安定になる。一方、30°を超えると、切削部材７の切削面が損傷し易くなる。したがって勾配βは15〜30°の範囲内が好ましい。
【００１８】
支持部材２のフランジ部３の直径Ｄ2は、コンクリート穴10の内径Ｄ1以下の寸法とする。ただし、Ｄ1−Ｄ2が小さすぎる、あるいはＤ1＝Ｄ2であれば、コンクリート穴10内面の凹凸の影響を受けるので、内面溝切削装置１の円滑な回転が期待できない。一方、Ｄ1−Ｄ2が大きすぎると、コンクリート穴10の内面とフランジ部３との隙間が大きくなり、内面溝切削装置１が揺動して不安定になる。したがって、Ｄ1−Ｄ2は１〜２mm（片側の隙間0.5〜１mm）の範囲内が好ましい。
【００１９】
このようにしてコンクリート穴10内で内面溝切削装置１を所定の高さに保ちつつ、回転軸８を回転させると、切削部材７がコンクリート穴10の内面に押圧されたまま回転し、かつコンクリート穴10の内面に沿って環状に回動する。その結果、コンクリート穴10の内面に環状の溝が切削される。溝の切削に伴って切削部材７の切削面が溝の深さ方向（すなわちコンクリート成形体の内部）に侵入して行くことになるが、バネ部材５の弾力によって切削部材７が常に押圧されているので、溝を安定して深くすることができる。つまり、コンクリート穴10内面を切削部材７が切削する時間（以下、切削時間という）を長くするほど、溝が深くなる。
【００２０】
しかも切削部材７の回転および回動によって発生する振動をバネ部材５が吸収するので、支持部材２や回転軸８はほとんど振動しない。その結果、騒音は発生せず、モーターの故障も防止できる。
図７は、切削部材７がコンクリート穴10の内面に溝９を形成する例を模式的に示す断面図である。図７(a)は、切削時間が短い例であり、溝９の上面は切削部材７の切削面に沿った緩やかな傾斜面となる。そのため、内面溝切削装置１を所定の高さに保ちつつ回転軸８を回転させて溝を形成した後、上方に容易に引き抜くことができる。したがって、単一のコンクリート穴10内面に複数の溝９を切削する場合は、まず最下位置の溝９を切削した後、内面溝切削装置１を引き上げて、順次上方に環状の溝９を切削していくことが好ましい。
【００２１】
ただしコンクリート穴10の内面の切削時間を長くしすぎる場合は、図７(b)に示すように、切削部材７が溝９内に拘束されるので、内面溝切削装置１を上方に引き抜くことが困難になる。そのため、予め実験を行なう、あるいは実績データを蓄積する等によって、切削時間から溝深さを予測できるようにすることが好ましい。その結果、切削時間を調整するだけで所定の深さの溝を容易に切削することができる。
【実施例】
【００２２】
内径65mm，厚さ20mmのコンクリート管を地面に垂直に固定して、図１に示す内面溝切削装置１を用いて、コンクリート管の内面に溝を形成する実験を行なった。その手順を説明する。
内面溝切削装置１のバネ長さＬ2は105mm，腕長さＬ1は175mm，フランジ部３の直径Ｄ2は64mm，切削部材７の切削面の勾配βは20°とし、屈曲部材４の傾斜角αは10°とした。バネ材５は、図４に示すように、無負荷で収縮した状態になるバネ（いわゆる圧縮バネ）を使用した。
【００２３】
その内面溝切削装置１を図２に示すようにコンクリート穴10（すなわちコンクリート管の内側）に装入して、上下方向４ケ所に溝9a，9b，9c，9dを、溝9a→溝9b→溝9c→溝9dの順に形成した。その際、回転軸８の回転速度はいずれも700回／分とし、切削時間は溝9a：20秒，溝9b：30秒，溝9c：40秒，溝9d：60秒とした。
次に、コンクリート管を縦に２分割して、溝深さを調査した、その結果、図８に示すように、溝深さは溝9aが最も浅く、溝9bと溝9cでは徐々に深くなり、溝9dが最も深くなった。コンクリート管を切削して形成した溝の形状は安定しているものの、表面には小さい凹凸が生じるので、溝深さの具体的な測定値は、溝9c（切削時間40秒）では３〜４mm、溝9d（切削時間60秒）では５〜６mmであった。
【００２４】
いずれもコンクリート管の切削に伴う騒音や振動は、通常のモーターの回転音や回転振動と同等であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、既設のコンクリート成形体に鉄筋を装入するために設けたコンクリート穴の内面に溝を、騒音や振動を生じることなく形成することができる。その結果、コンクリート穴に装入した鉄筋の離脱を防止することが可能となり、コンクリート成形体の耐震性および強度を容易に向上することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【符号の説明】
【００２６】
１  内面溝切削装置
２  支持部材
３  フランジ部
４  屈曲部材
５  バネ部材
６  保持部材
７  切削部材
８  回転軸
９  溝
10  コンリート穴
【図１】
0005200236.tif 000002
【図２】
0005200236.tif 000003
【図３】
0005200236.tif 000004
【図４】
0005200236.tif 000005
【図５】
0005200236.tif 000006
【図６】
0005200236.tif 000007
【図７】
0005200236.tif 000008
【図８】
0005200236.tif 000009
【図９】
0005200236.tif 000010