特開 2022-184020 穿孔機及び穿孔工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184020

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】穿孔機及び穿孔工法

(51)【国際特許分類】

   B23B 41/00 20060101AFI20221206BHJP

   B23B 47/02 20060101ALI20221206BHJP

   F16L 41/06 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

B23B41/00 E

B23B47/02 A

F16L41/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091620

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】391000841

【氏名又は名称】大肯精密株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 拓也

(72)【発明者】

【氏名】小泉 祐介

【テーマコード（参考）】

3C036

3H019

【Ｆターム（参考）】

3C036AA02

3C036DD05

3H019CA01

3H019CB01

(57)【要約】

【課題】室内配管などの配管の支持反力が十分に得ることができない場合であっても、配管に穿孔することが可能な穿孔機、及び穿孔工法を提供すること、これによって、室内配管など支持反力が十分に得られない配管において分岐工事を円滑に行う。
【解決手段】ホルソー４０の刃が配管Ｐに当接して穿孔が始まるまでは、穿孔方向と逆向きの負荷がかからないので、スピンドル３０及びホルソー４０が被螺合部２１の螺子ピッチに沿って送られることとなる。そして、ホルソー４０の刃が配管Ｐに当接して穿孔方向と逆向きに規定値以上の負荷がかかったときに、スピンドル３０が送りナット２０と供回りすることで空転し、螺子ピッチで送られなくなるため、ホルソー４０へのトルク伝達が遮断される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管に孔を開ける穿孔機であって、
外周面に螺合部が形成されたスピンドルと、
前記螺合部と螺合される被螺合部が形成された送りナットと、
前記スピンドルに取り付けられる穿孔部と、
前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断する過負荷防止機能と、
を備えたことを特徴とする穿孔機。

【請求項2】

前記送りナットの外周に設けられ、前記送りナットの回転を補助するベアリングと、
をさらに備え、
前記送りナットは、
前記ベアリングが取り付けられる取付部と、
外周方向に突出した突出部と、
備えており、
前記過負荷防止機能は、
前記送りナットの前記取付部と、前記突出部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔機。

【請求項3】

穿孔機を用いて配管に孔を開ける穿孔工法であって、
前記穿孔機は、
外周面に螺合部が形成されたスピンドルと、
前記螺合部と螺合される被螺合部が形成された送りナットと、
前記スピンドルに取り付けられる穿孔部と、
前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断する過負荷防止機能と、
を備えていることを特徴とする穿孔工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管を穿孔する穿孔機、及びこの穿孔機を用いた穿孔工法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、配管に取り付けられた分岐栓のフランジに取り付けられる穿孔機が開示されている（例えば、特許文献１）。このような穿孔機は、ボディ貫通孔にカッタユニットが取り付けられた回転軸部材を設けるとともに、この回転軸部材の下端から中央部にかけて貫通する軸中心孔が設けられる。そして、回転軸部材の側面から軸中心孔へ通じる第１軸スリットと、ボディの側面からボディ貫通孔に通じる第１ボディスリットが設けられる。これにより、カッタユニットから容易に切片を押し出して取り出すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１７５１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている穿孔機をはじめとする従来の穿孔機は、地面や地中に支持された配管の分岐工事に用いられることが一般的である。ここで、従来の穿孔機を用いて配管の上面を穿孔する際には、穿孔の対象となる配管が地面や地中に支持されていることから、配管の上面にホルソーを押し付ける力の反力が配管の支持によって確保されていた。

【0005】

しかしながら、室内に吊設された配管など、配管の支持反力が十分に得ることができない場合には、配管に穿孔することが困難であった。このため、支持反力が十分に得られない室内配管において分岐工事を円滑に行うことができないという問題があった。

【0006】

本発明は、係る問題点に鑑み、配管の支持反力が十分に得ることができない場合であっても、配管に穿孔することが可能な穿孔機、及び穿孔工法を提供すること、これによって、室内配管など支持反力が十分に得られない配管において分岐工事を円滑に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような課題を解決するために、本発明に係る穿孔機は、配管に孔を開ける穿孔機であって、外周面に螺合部が形成されたスピンドルと、前記螺合部と螺合される被螺合部が形成された送りナットと、前記スピンドルに取り付けられる穿孔部と、前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断する過負荷防止機能と、を備えたことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る穿孔機は、前記送りナットの外周に設けられ、前記送りナットの回転を補助するベアリングと、をさらに備え、前記送りナットは、前記ベアリングが取り付けられる取付部と、外周方向に突出した突出部と、を備えており、前記過負荷防止機能は、前記送りナットの前記取付部と、前記突出部との間に設けられていることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る穿孔工法は、穿孔機を用いて配管に孔を開ける穿孔工法であって、前記穿孔機は、外周面に螺合部が形成されたスピンドルと、前記螺合部と螺合される被螺合部が形成された送りナットと、前記スピンドルに取り付けられる穿孔部と、前記穿孔部の刃が前記配管に食いついて前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断する過負荷防止機能と、を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、配管の支持反力が十分に得ることができない場合であっても、配管に穿孔することが可能な穿孔機、及び穿孔工法を提供することができ、これによって、支持反力が十分に得られない室内配管においても分岐工事を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】穿孔機の外観図である。

【図2】無負荷時における穿孔機のＸ－Ｘ断面図である。

【図3】負荷時における穿孔機のＸ－Ｘ断面図である。

【図4】配管の上面から穿孔するときの穿孔機の使用態様を示す図である。

【図5】配管の側方や下方から穿孔するときの穿孔機の使用態様を示す図である。

【図6】第２実施形態における穿孔機の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。

【0013】

（穿孔機１の外観図）
まず、図１を用いて、穿孔機１の外観図について説明を行う。

【0014】

穿孔機１は、上下方向に長さを有する円柱形状のボディ１０と、ボディ１０の開口部１１に取り付けられた送りナット２０と、送りナット２０に取り付けられたスピンドル３０とを備えている。また、スピンドル３０には、刃を備えたホルソー４０が取り付けられている。

【0015】

（無負荷時における穿孔機１のＸ－Ｘ断面図）
次に、図２を用いて、無負荷時における穿孔機１のＸ－Ｘ断面図について説明を行う。

【0016】

図２に示す通り、送りナット２０外周には、送りナット２０の回転を補助するベアリング５０が設けられている。具体的には、送りナット２０の外周には取付部２２が設けられており、ベアリング５０は、取付部２２の外周に取り付けられている。

【0017】

また、ベアリング５０の下方であって、送りナット２０の外周には、スピンドル３０の送り量を調整するための皿バネ６０が設けられている。具体的には、ボディ１０の内部であって、送りナット２０の底部には、送りナット２０の周方向の外側に突出する突出部２３が突設されており、皿バネ６０は、取付部２２と、突出部２３との間に設けられている。

【0018】

また、本実施形態では皿バネ６０は複数枚設けられている。ここで、皿バネ６０の枚数や組み合わせは、ホルソー４０に対する反力によって変動する。本実施形態では、下方に撓むように並列された直列一段の３枚の皿バネ６０と、上方に撓むように並列された直列一段の３枚の皿バネ６０とを１セットとして、３セット分の皿バネ６０が設けられている。なお、皿バネ６０の撓み量が大きければ大きいほど皿バネ６０が作動する際の規定トルクの調整がし易くなる。

【0019】

スピンドル３０の外周には螺合部３１が設けられており、送りナット２０の内周には、螺合部３１と螺合される被螺合部２１が設けられている。ここで、本実施形態において、螺合部３１は雄螺子により構成されており、被螺合部２１は雌螺子により構成されている。

【0020】

なお、送りナット２０には、ボディ１０と当接するストッパ２４が設けられている。

【0021】

スピンドル３０には、スピンドル３０の振動を抑止する振止部３２が設けられている。ここで、振止部３２は、ボディ１０の内部であって、スピンドル３０の周方向の外側に突設されている。また、振止部３２は、ボディ１０の内壁１２に当接することで、スピンドル３０の芯ブレを防止することができる。

【0022】

ここで、穿孔機１を用いて後述の配管Ｐを穿孔する場合において、ホルソー４０が後述の配管Ｐに当接して穿孔が始まるまでは、ホルソー４０に対してトルクがかからない。すなわち、穿孔機１に対して、スピンドル３０の送り方向、すなわち穿孔方向（矢印Ａの方向）と逆向きの負荷がかからない。このため、スピンドル３０が回転方向（矢印Ｂの方向）に回動すると、スピンドル３０及びホルソー４０が、送りナット２０の被螺合部２１の螺子ピッチに沿って穿孔方向（矢印Ａの方向）に送られることとなる。

【0023】

（負荷時における穿孔機１のＸ－Ｘ断面図）
次に、図３を用いて、負荷時における穿孔機１のＸ－Ｘ断面図について説明を行う。

【0024】

穿孔機１を用いて後述の配管Ｐを穿孔する場合において、ホルソー４０の刃が後述の配管Ｐに当接して穿孔が始まると、穿孔方向と逆向き（矢印Ｃの方向）に負荷が生じる。この負荷が規定値以上になった際に、スピンドル３０から力が伝達されて送りナット２０が押し上げられる。なお、「規定値」とは、ホルソー４０の刃が配管Ｐに食いつきを起こさない程度の所定の値をいう。

【0025】

送りナット２０が押し上げられると、取付部２２と、突出部２３との間に設けられている皿バネ６０に負荷がかかり、皿バネ６０が圧縮される。そして、皿バネ６０が圧縮されると、ベアリング５０と、皿バネ６０との間に摩擦が生じることにより、送りナット２０、及びベアリング５０がスピンドル３０と供回りするため、ホルソー４０へのトルク伝達が遮断される。これにより、ホルソー４０への過負荷を防ぎ、ホルソー４０の刃の破損防止や、作業者の手に反力が作用してしまうのを防止することができる。

【0026】

このとき、スピンドル３０は空転しているため、穿孔方向へ螺子ピッチに沿って送られず、ホルソー４０もスピンドル３０からトルクの伝達がされていないため、穿孔方向へ螺子に沿って送られなくなる。

【0027】

そして、皿バネ６０への圧縮量が減り、摩擦が減ると、送りナット２０、及びベアリング５０がスピンドル３０と供回りしなくなる。これにより、スピンドル３０及びホルソー４０は、再度、被螺合部２１の螺子ピッチに沿って穿孔方向に送られることとなる。

【0028】

そして、スピンドル３０及びホルソー４０は、皿バネ６０の圧縮反力がなくなると、再度、被螺合部２１の螺子ピッチで送られるようになり、皿バネ６０に対する負荷がかかると、皿バネ６０の圧縮反力によって穿孔方向に送られるようになる。これらを繰り返すことにより配管Ｐの穿孔が完了する。

【0029】

（配管Ｐの上面から穿孔するときの穿孔機１の使用態様）
次に、図４を用いて、配管Ｐの上面から穿孔するときの穿孔機１の使用態様について説明を行う。

【0030】

本実施形態における穿孔機１を用いて配管Ｐを上面から穿孔する場合、分岐継手Ｓに取り付けられているシャッタ装置のフランジＦに対して穿孔機１を取り付ける。そして、後述する電動機Ｄ（例えば、モータ、電動ドリル）を穿孔機１のスピンドル３０の上部に装着して穿孔することとなる。なお、分岐継手Ｓに対して穿孔機１を直接取り付けることとしてもよい。

【0031】

そして、ホルソー４０の刃が配管Ｐに当接して穿孔が始まると、穿孔方向と逆向き（矢印Ｃの方向）の負荷がかかることとなる。この負荷が規定値以上になると、スピンドル３０とホルソー４０との間のトルク伝達が遮断され、穿孔方向への螺子による送りがかからなくなる。負荷が減ると再度トルクの伝達がされ、穿孔方向に螺子に沿って送られるようになる。これらを繰り返すことにより、配管Ｐが揺動しないように反力を適度に逃がしながら回転していって少しずつ配管Ｐを切削していくこととなる。

【0032】

すなわち、スピンドル３０は、ホルソー４０が配管Ｐに当接して穿孔が始まるまでは、被螺合部２１の螺子ピッチで送られ、ホルソー４０の刃への負荷が大きくなり、負荷が規定値以上になった際はスピンドル３０とホルソー４０との間のトルク伝達が遮断され、穿孔方向への螺子による送りがかからなくなる。

【0033】

（配管Ｐの側面や底面を穿孔するときの穿孔機１の使用態様）
次に、図５を用いて、配管Ｐの側面や底面を穿孔するときの穿孔機１の使用態様について説明を行う。

【0034】

従来の穿孔機１を用いて配管Ｐの側面や底面を穿孔する場合、例えば、図５（Ｂ）に示すように、室内の天井に吊設された配管Ｐの底面を穿孔する場合、配管Ｐの支持反力を十分に得ることができず、配管に穿孔をすることができない。

【0035】

また、従来の穿孔機１を用いて配管Ｐの側面や下面を穿孔する場合、作業者は、配管が設置されている位置によっては無理な体制で作業をしなくてはならない場合がある。例えば、図５（Ａ）に示す通り、室内に設置されている配管Ｐの側面を穿孔するとき、作業者は膝を付いて穿孔機１を配管Ｐに押し付ける必要がある。また、図５（Ｂ）に示す通り、室内の天井に吊設された配管Ｐの底面を穿孔するとき、作業者は上方を見上げながら腕を上げて穿孔機１を配管Ｐに押し付ける必要がある。

【0036】

そして、室内に設置された配管Ｐの側面や下面を穿孔する場合、配管Ｐの支持反力が十分に得ることができず、配管Ｐに穿孔することが困難であった。ここで、被螺合部２１の螺子ピッチを細かくすることが考えられる。しかしながら、被螺合部２１の螺子ピッチを細かくすると、ホルソー４０の刃が管路Ｐに当接して穿孔が始まるまでの時間が長時間となってしまうため、作業時間が長くなってしまうという問題点がある。

【0037】

これに対して、本実施形態における穿孔機１を用いて配管Ｐの側面を穿孔する場合や、配管Ｐの底面を穿孔する場合において、ホルソー４０の刃が管路Ｐに当接して穿孔が始まるまでは、穿孔方向と逆向きの負荷がかからないので、スピンドル３０及びホルソー４０が被螺合部２１の螺子ピッチに沿って送られることとなる。そして、ホルソー４０の刃が管路Ｐに当接して穿孔が始まると、穿孔方向と逆向き（矢印Ｃの方向）の負荷がかかることとなる。この負荷が規定値以上になると、スピンドル３０からホルソー４０へのトルク伝達が遮断され、送りナット２０、及びベアリング５０がスピンドル３０と供回りし、穿孔方向への螺子による送りがかからなくなる。

【0038】

また、天井から吊設された配管Ｐを穿孔する場合には、穿孔機１を配管Ｐの下方から押し付けて穿孔する必要があるが、配管Ｐに対して必要以上の負荷がかかってしまい、吊設された配管Ｐが外れてしまう虞や、配管Ｐが破損してしまう虞がある。また、配管Ｐの側方や下方から穿孔する場合に、作業者は、配管Ｐが設置されている位置によっては無理な体制にならないといけない場合がある。そして、作業者が無理な体制で配管Ｐの穿孔を行っているときに作業者の手に反力が作用してしまうと、安全性に問題点があった。

【0039】

これに対して、本実施形態における穿孔機１は、穿孔方向と逆向きに規定値以上の負荷がかかったときに、送りナット２０とベアリング５０がスピンドル３０と供回りすることで、スピンドル３０が空転し、被螺合部２１の螺子ピッチで送られなくなるためホルソー４０へのトルク伝達が遮断される。これにより、ホルソー４０は、作業者に対する反力が適度に逃げるので、安全に穿孔作業を行うことができる。

【0040】

ここで、穿孔機１にギアを搭載し、このギアによってスピンドル３０の送り量や、トルクの伝達を調整することも考えられる。しかしながら、穿孔機１にギアを搭載すると、穿孔機１の重量が重くなってしまうので、作業者の負担になってしまうという問題点が生じてしまう。特に、狭い室内で配管Ｐの穿孔作業を行うときに穿孔機１の重量が重いと、作業者にかかる負担は計りしれない。これに対して、本実施形態における穿孔機１は、ギアを搭載する必要がないことから、ギアを搭載した場合と比較して穿孔機１の重量を軽くすることができるので、作業者の負担を軽減することができる。

【0041】

（穿孔機１の第２実施形態）
次に、図６を用いて、穿孔機１の第２実施形態について説明を行う。

【0042】

上述した第１実施形態では、皿バネ６０によりトルクの伝達が遮断されることとなるが、第２実施形態では、巻きばね７３によりトルクの伝達が遮断されることとなる。

【0043】

具体的には、図６（Ａ）に示す通り、第２実施形態における穿孔機１は、スラストベアリング７０の下方に設けられたボール溝７１に鉄球７２が嵌合すると、スピンドル３０のトルクがホルソー４０に対して伝達される。このとき、スピンドル３０は、被螺合部２１の螺子ピッチに沿って穿孔方向に送られる。

【0044】

図６（Ｂ）に示す通り、ホルソー４０に対して特定以上の反力が生じた際に、ボール溝７１と、鉄球７２との間に生じる摩擦が増加し、ボール溝７１に嵌合されている鉄球７２が外れる。そして、鉄球７２が穿孔方向Ａに移動して巻きバネ７３を押圧する。これにより、ホルソー４０に対するトルクの伝達が遮断され、スピンドル３０が空転することとなる。

【0045】

そして、巻きバネ７３の圧縮反力がなくなると、ボール溝７１に対して鉄球７２が再度嵌合し、スピンドル３０及びホルソー４０は、被螺合部２１の螺子ピッチで送られるようになる。これらを繰り返すことにより配管Ｐの穿孔が完了する。

【0046】

このように、本発明における穿孔機１によれば、ホルソー４０の刃が配管Ｐに当接して穿孔が始まるまでは、穿孔方向と逆向きの負荷がかからないので、スピンドル３０及びホルソー４０が被螺合部２１の螺子ピッチに沿って送られることとなる。そして、ホルソー４０の刃が配管Ｐに当接して穿孔方向と逆向きに規定値以上の負荷がかかったときに、スピンドル３０が送りナット２０と供回りすることで空転し、螺子ピッチで送られなくなるため、ホルソー４０へのトルク伝達が遮断される。これにより、室内に吊設された配管Ｐのように、配管Ｐの支持反力が十分に得ることができない場合であっても配管Ｐを穿孔することができ、このように支持反力が十分に得られない室内配管においても分岐工事を円滑に行うことができる。また、スピンドル３０の螺子ピッチを細かくする必要が無いので、ホルソー４０の刃が管路Ｐに当接するまでの作業時間の短縮化を図ることができる。

【0047】

（第１発明）
第１発明は、配管（例えば、配管Ｐ）に孔を開ける穿孔機であって、外周面に螺合部（例えば、螺合部３１）が形成されたスピンドル（例えば、スピンドル３０）と、前記螺合部と螺合される被螺合部（例えば、被螺合部２１）が形成された送りナット（例えば、送りナット２０）と、前記スピンドルに取り付けられる穿孔部（例えば、ホルソー４０）と、前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断する過負荷防止機能（例えば、皿バネ６０、巻きバネ７３）と、を備えたことを特徴とする穿孔機である。

【0048】

（第２発明）
第２発明は、前記送りナットの外周に設けられ、前記送りナットの回転を補助するベアリング（例えば、ベアリング５０）と、をさらに備え、前記送りナットは、前記ベアリングが取り付けられる取付部（例えば、取付部２２）と、外周方向に突出した突出部（例えば、突出部２３）と、備えており、前記過負荷防止機能は、前記送りナットの前記取付部と、前記突出部との間に設けられていることを特徴とする第１発明に記載の穿孔機である。

【0049】

（第３発明）
第３発明は、穿孔機を用いて配管に孔を開ける穿孔工法であって、前記穿孔機は、外周面に螺合部（例えば、螺合部３１）が形成されたスピンドル（例えば、スピンドル３０）と、前記螺合部と螺合される被螺合部（例えば、被螺合部２１）が形成された送りナット（例えば、送りナット２０）と、前記スピンドルに取り付けられる穿孔部（例えば、ホルソー４０）と、前記スピンドルに穿孔方向と逆方向の負荷がかかったときに、トルクの伝達を遮断するクラッチ機構（例えば、皿バネ６０、巻きバネ７３）と、を備えていることを特徴とする穿孔工法である。

【0050】

なお、上記実施形態や変形例で示した事項は、あくまで一例に過ぎず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ 穿孔機
１０ ボディ
１１ 開口部
１２ 内壁
２０ 送りナット
２１ 被螺合部
２２ 取付部
２３ 突出部
３０ スピンドル
３１ 螺合部
３２ 振止部
４０ ホルソー
５０ ベアリング
６０ 皿バネ
７０ スラストベアリング
７１ ボール溝
７２ 鉄球
７３ 巻きバネ
Ｄ 電動機
Ｆ フランジ
Ｐ 配管
Ｓ 分岐継手

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】