特許 7586695 穿孔方法及び穿孔装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】穿孔方法及び穿孔装置

(51)【国際特許分類】

   B28D 1/14 20060101AFI20241112BHJP

   B28D 7/02 20060101ALI20241112BHJP

   B23B 47/00 20060101ALI20241112BHJP

   B23B 47/34 20060101ALI20241112BHJP

   B23B 51/04 20060101ALI20241112BHJP

   B23B 51/05 20060101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

B28D1/14

B28D7/02

B23B47/00 B

B23B47/34 Z

B23B51/04 D

B23B51/05 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020199808

(22)【出願日】2020-12-01

(65)【公開番号】P2022087710

(43)【公開日】2022-06-13

【審査請求日】2023-11-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(73)【特許権者】

【識別番号】596105208

【氏名又は名称】第一カッター興業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 立

(72)【発明者】

【氏名】渡部 翔太郎

(72)【発明者】

【氏名】眞野 敬英

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３５６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２９９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１７８４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４１７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７５８６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｄ １／１４

Ｂ２８Ｄ ７／００ － ７／０２

Ｂ２３Ｂ ４７／００

Ｂ２３Ｂ ４７／３４

Ｂ２３Ｂ ５１／０４ － ５１／０５

Ｅ０４Ｇ ２３／００ ー ２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックに貫通孔を形成する穿孔方法であって、
前記コンクリート部材に、前記鋼板に達するコンクリート孔を形成し、
前記コンクリート孔に内嵌可能な筒部と、前記筒部の内部を吸引可能とする前記コンクリート孔の入口の外側に設けた排出部とを有したケーシングを、前記コンクリート孔内に配置し、
前記筒部との間に空間を区画するように、前記筒部の内側に湿式コアドリルを配置し、
前記湿式コアドリルのチップに水を供給するとともに、前記筒部の内部を前記排出部から吸引することにより、前記コンクリート孔側から前記水を回収しながら、前記筒部の内部に配置した前記湿式コアドリルによって、前記鋼板を、前記コンクリート孔側から切り出すことにより、前記鋼板付きコンクリートブロックに貫通孔を形成することを特徴とする穿孔方法。

【請求項2】

前記湿式コアドリルのコアビットには、基端部側に空気供給孔が形成され、
前記コアビットの内部には、前記水を供給するとともに、前記空気供給孔から空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の穿孔方法。

【請求項3】

前記コンクリート部材には、前記鋼板が両面に設けられており、
前記コンクリート孔を形成する前に、前記入口側の前記鋼板を、湿式コアドリルで穿孔し、
前記入口側の前記鋼板に形成した孔に整合するように、前記コンクリート孔を、乾式コアドリルで形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔方法。

【請求項4】

コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックに貫通孔を形成する穿孔装置であって、
前記コンクリート部材に形成された前記鋼板に達するコンクリート孔に内嵌可能な筒部と、前記筒部の内部を吸引可能とする基端部側に設けた排出部とを有したケーシングと、
前記筒部との間に空間を区画するように、前記筒部の内側に配置可能な湿式コアドリルと、
前記湿式コアドリルのチップに水を供給する水供給部と、
前記湿式コアドリルのコアビットを回転させる回転駆動機構と、
前記筒部の内部を吸引する吸引機構と、を備え、
前記湿式コアドリルのチップに、前記水供給部からの水を供給するとともに、前記筒部の内部を前記排出部から吸引することにより、前記コンクリート孔側から前記水を回収しながら、前記筒部の内部に配置した前記湿式コアドリルによって、前記鋼板を、前記コンクリート孔側から切り出すことにより、前記鋼板付きコンクリートブロックに貫通孔を形成することを特徴とする穿孔装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックに孔を形成する穿孔方法及び穿孔装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート等の構造物を穿孔するために、円筒形状のコアビットを備えた穿孔装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この文献に記載された穿孔装置は、コアビットを、回転させながら直進させて、穿孔対象物に孔を形成する。更に、この穿孔装置は、コアビットのシャンクの内部空間に配置され外周に吸引口が形成された吸引部を備える。そして、この吸引部は、穿孔により発生した切粉を吸引する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１７７７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、穿孔を行なうコンクリートブロックには、表面に鋼板を設けた物がある。この鋼板を、乾式コアドリルで穿孔することは難しく、湿式コアドリルで穿孔する。しかしながら、湿式コアドリルでは、穿孔時に水を用いるため、水が飛散する可能性がある。特に、コンクリートブロックの貫通孔の出口側に鋼板がある場合には、貫通時に、飛散した水の回収が難しい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する穿孔方法は、コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックに孔を形成する穿孔方法であって、前記コンクリート部材に、前記鋼板に達するコンクリート孔を形成し、前記コンクリート孔に内嵌可能な筒部と、前記筒部の内部を吸引可能とする前記コンクリート孔の入口の外側に位置する排出部とを有したケーシングを、前記コンクリート孔内に配置し、前記筒部との間に空間を区画して、前記筒部の内側に湿式コアドリルを配置し、前記湿式コアドリルのチップに水を供給するとともに、前記筒部の内部を前記排出部から吸引することにより、前記水を回収しながら、前記湿式コアドリルによって、前記鋼板を穿孔する。

【0006】

また、上記課題を解決する穿孔装置は、コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックに孔を形成する穿孔装置であって、前記コンクリート部材に形成された前記鋼板に達するコンクリート孔に内嵌可能な筒部と、前記筒部の内部を吸引可能とする基端部側に設けた排出部とを有したケーシングと、前記筒部との間に空間を区画して、前記筒部の内側に配置可能な湿式コアドリルと、前記湿式コアドリルのチップに水を供給する水供給部と、前記湿式コアドリルのコアビットを回転させる回転駆動機構と、前記筒部の内部を吸引する吸引機構とを備える。

【0007】

更に、上記課題を解決するケーシングは、コンクリート部材に隣接して鋼板が配置された鋼板付きコンクリートブロックの前記鋼板に、湿式コアドリルを用いて孔を形成するときに用いる水を回収するために用いるケーシングであって、前記コンクリート部材に形成したコンクリート孔に内嵌可能な筒部と、前記コンクリート孔の入口の外側に設けた前記筒部の内部を吸引可能な排出部と、前記筒部との間に空間を区画して、前記筒部の内側に配置される前記湿式コアドリルを進退可能に支持する支持部材とを備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、鋼板の湿式穿孔時に用いる水を効率的に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の穿孔装置の全体構成を説明する構成図。

【図2】実施形態の穿孔装置のケーシングとコアビットの斜視図。

【図3】実施形態のケーシングと挿入されたコアビットの右側面図。

【図4】実施形態の穿孔装置のケーシングとコアビットの正面断面図。

【図5】実施形態の穿孔方法を説明する図であって、（ａ）は表面側の鋼板を湿式コアドリルで穿孔している状態、（ｂ）は表面側の鋼板に孔が形成された状態、（ｃ）はコンクリート部材を乾式コアドリルで穿孔した状態、（ｄ）はコンクリート部位に孔が形成され、ケーシングを挿入する状態を示す。

【図6】実施形態の穿孔方法を説明する図であって、（ａ）はコンクリート部位にケーシングが挿入されて、湿式コアドリルを挿入する状態、（ｂ）はケーシング内に湿式コアドリルを挿入した状態を示す。

【図7】実施形態の穿孔方法において湿式コアドリルを挿入した側とは反対側の鋼板の穿孔を開始した時の状態の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１～図７を用いて、穿孔方法及び穿孔装置を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、原子炉設備に用いられる鋼板付きコンクリートに円筒形状の孔を形成する穿孔方法及び穿孔装置として説明する。この孔には、ワイヤーソーを挿入し、コンクリートブロックを切り出す。ここでは、ワイヤーソーを挿入可能な大きさの孔を形成する。

【0011】

本実施形態では、図１に示すように、穿孔対象としての鋼板付きコンクリートブロック１０は、コンクリート部材１５の両表面に鋼板１１，１２が設けられている。鋼板１１，１２は、約６０ｍｍの肉厚鋼板であって、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）で構成される。コンクリート部材１５は、１０００ｍｍの厚みを有する。なお、本実施形態の図では、便宜上、各部材の寸法比率を変更して示している。

【0012】

穿孔装置２０は、コアドリル２１、ケーシング３０、吸引装置２７、流量計２８及びタンク２９を備える。
コアドリル２１は、ポールベース２２ｂ、ポール２２ｐ、ドリルヘッド２３、コアビット２５を備える。ポールベース２２ｂは、鋼板付きコンクリートブロック１０の表面に固定される。ポールベース２２ｂに立設されたポール２２ｐは、鋼板付きコンクリートブロック１０の鋼板１１の表面に対して直交する方向に延在する。このポール２２ｐのラック（図示せず）には、ドリルヘッド２３のスライドブロック２３ｓのピニオン（図示せず）が噛み合っている。そして、スライドブロック２３ｓを、ポール２２ｐの延在方向に移動させることにより、ドリルヘッド２３が穿孔方向（図１の左方向）に直進可能になる。ドリルヘッド２３には、コアビット２５の先端に冷却水を供給するための供給管（図示せず）が設けられている。更に、ドリルヘッド２３は、モータを備える。そして、このモータの回転力によって、ドリルヘッド２３の先端に設けられたコアビット２５が回転する。

【0013】

吸引装置２７は、ケーシング３０の排出管３３に取り付けられたホースｈ１内を吸引して、ケーシング３０内から水及び空気を強制的に排出する。吸引装置２７として、例えば、最大風量５．６ｍ^３／ minで、最大真空圧１８．７ｋＰａの装置を用いる。吸引装置２７で排出された水は、流量計２８で流量を計測されてタンク２９に収容される。

【0014】

次に、コアビット２５及びケーシング３０について説明する。
図２～図４は、コアビット２５と、これを挿入した状態のケーシング３０の斜視図、右側面図及び正面断面図である。

【0015】

図２に示すように、コアビット２５は、基端部（右側の一端部）が閉塞した円筒形状を有している。本実施形態では、このコアビット２５は、例えば約２０３ｍｍ（８インチ）の孔を形成する。このコアビット２５の基端部２５ｐの中心部には、取付部２５ａが突出して形成されている。この取付部２５ａは、コアビット２５をドリルヘッド２３のモータの回転軸に取り付けられる。更に、この取付部２５ａの軸中心には、冷却水を供給するための貫通孔が形成されている。

【0016】

図３に示すように、コアビット２５の基端部２５ｐには、正面視の中心から半径ｒ１の円周上に、複数（３個）の貫通孔２５ｈが形成されている。ここでは、半径ｒ１として62.5ｍｍを用いる。各貫通孔２５ｈは、穿孔時に空気を取り入れる空気供給孔であって、直径が約１０ｍｍで形成される。

【0017】

図２に示すように、コアビット２５の先端側（基端部２５ｐの反対側）には、複数の略直方体形状のチップ２６が周方向に離間して設けられている。

【0018】

ケーシング３０は、円筒部３１、フランジ部３２、排出管３３、支持部３５を備える。
円筒部３１は、コンクリート部材１５に形成された孔１５ｈに嵌合する大きさを有する。
フランジ部３２は、円筒部３１の外周に嵌合する。このフランジ部３２は、ケーシング３０が鋼板付きコンクリートブロック１０の孔１５ｈに配置された場合、孔１５ｈの入口の外側に位置する。
図３に示すように、このフランジ部３２には、複数（３個）の長孔３２ｈが形成されている。これら長孔３２ｈは、ボルト等が挿入されて、鋼板付きコンクリートブロック１０に固定されることにより、ケーシング３０の回り止めとして用いられる。

【0019】

図２に示すように、排出管３３は、フランジ部３２よりも更に基端部２５ｐ側（右側）に位置し、外周の１箇所に設けられている。この排出管３３は、約５０ｍｍ（２インチ）の直径を有する。

【0020】

更に、円筒部３１の内面には、支持部材としての複数の支持部３５が設けられている。
図３に示すように、円筒部３１の内面には、径方向の同じ断面内において３つの支持部３５が均等に設けられている。各支持部３５は、ケーシング３０の円筒部３１内に挿入されるコアビット２５との間に隙間（空間Ｓ１）を区画し、コアビット２５を直進可能及び回転可能に支持する。各支持部３５は、例えば、内側にローラ又はボールを回転可能に支持した部材で構成される。

【0021】

更に、図４に示すように、ケーシング３０の基端部（右側の一端部）の内周には、シール部材３６と、このシール部材３６の押え部材３７とが嵌合されている。また、ケーシング３０の先端部（左側の他端部）には、内側に折れ曲がった天板部３８が形成されている。そして、ケーシング３０の先端部には、天板部３８の内側（基端部側）にシール部材３９が嵌合されている。

【0022】

（穿孔方法）
次に、図５～図７を参照して、上述した穿孔装置２０を用いて、鋼板付きコンクリートブロック１０に貫通孔を形成する穿孔方法について説明する。

【0023】

まず、図５（ａ）に示すように、鋼板付きコンクリートブロック１０の穿孔側（入口側）の表面の鋼板１１に、湿式コアドリル５０を用いて、孔を形成する。ここでは、直径が約22.86ｍｍ（９インチ）の孔を形成するコアドリル５０を用いる。更に、この場合、コアドリル５０の先端の下方に、穿孔で用いた冷却水を受け止める容器５５を配置する。そして、コアドリル５０のコアビットを回転させながら、コアビットのチップに冷却水を供給するとともに前進させることにより、鋼板１１を切削して円筒状の切り込みを形成していく。この場合、チップに供給された冷却水は、容器５５に回収されて排出される。なお、この鋼板１１の穿孔速度は、約0.83ｍｍ／min前後である。

【0024】

そして、コアドリル５０のコアビットが、鋼板付きコンクリートブロック１０のコンクリート部材１５に当接し、鋼板１１を貫通する。
そして、コアドリル５０の回転、前進及び冷却水の供給を停止した後、コアドリル５０を取り外す。これにより、図５（ｂ）に示すように鋼板１１には孔１１ｈが形成される。

【0025】

次に、乾式コアドリル６０を用いて、鋼板付きコンクリートブロック１０のコンクリート部材１５を穿孔する。ここでは、コアドリル５０と同じ大きさの孔を形成するコアドリル６０を用いる。この場合、鋼板１１の孔１１ｈから乾式コアドリル６０を挿入する。そして、冷却水は供給せずに、コアドリル６０のコアビットを回転させながら前進させることにより、コンクリート部材１５を切削して円筒状の切り込みを形成していく。なお、このコンクリート部材１５の穿孔速度は、約45ｍｍ／minである。

【0026】

その後、図５（ｃ）に示すように、コアドリル６０のコアビットが、鋼板付きコンクリートブロック１０の鋼板１２に当接し、コンクリート部材１５を貫通する。これにより、孔１１ｈに続く孔（コンクリート孔）１５ｈが形成される。そして、コアドリル６０の回転及び前進を停止した後、コアドリル６０を取り外す。

【0027】

次に、図５（ｄ）に示すように、これら孔１５ｈ，１１ｈに、ケーシング３０を挿入する。ここでは、ケーシング３０の先端が１２に当接するように挿入する。この場合、ケーシング３０のフランジ部３２は、入口の外側に位置する。
そして、図６（ａ）に示すように、孔１５ｈ，１１ｈに挿入したケーシング３０を固定する。この場合、ケーシング３０のフランジ部３２の長孔３２ｈを用いて、ボルトで固定する。

【0028】

そして、図６（ｂ）に示すように、ケーシング３０内に、上述した湿式のコアドリル２１のコアビット２５を挿入する。そして、コアビット２５の先端を、鋼板付きコンクリートブロック１０の鋼板１２に当接させる。この場合、コアビット２５は、ケーシング３０の支持部３５によって支持され、ケーシング３０との間に円筒形状の空間Ｓ１が形成される。更に、この空間Ｓ１のコアビット２５の先端及び挿入側は、それぞれシール部材３９，３６で密閉される。

【0029】

そして、鋼板１２の穿孔を行なう。
次に、図７を用いて、冷却水と空気との流れを説明する。なお、便宜上、空間Ｓ１を大きく示している。白色矢印及び黒色矢印は、それぞれ冷却水及び空気の流れを示している。

【0030】

図７に示すように、鋼板１２の穿孔開始時には、コアドリル２１のドリルヘッド２３の供給管を介して、コアビット２５の取付部２５ａの貫通孔から内部に冷却水を供給する。更に、ケーシング３０の排出管３３にホースｈ１を介して接続した吸引装置２７を稼働させる。なお、冷却水は、約2.4Ｌ／minで供給する。

【0031】

これにより、コアビット２５内に供給された冷却水は、コアビット２５の貫通孔２５ｈから供給された空気とともに、コアビット２５内を流れて、チップ２６に供給される。そして、吸引装置２７の吸引力によって、チップ２６に至った冷却水は、空気とともに、チップ２６の間の空間Ｓ２から径外方向に流出し、ケーシング３０の円筒部３１とコアビット２５との間に区画された空間Ｓ１に流れる。更に、空間Ｓ１に至った冷却水は、空気とともに、排出管３３に集められて、ホースｈ１を介して、吸引装置２７に吸引される。そして、冷却水は、吸引装置２７から流量計２８によって流量が計測された後、タンク２９に回収される。

【0032】

その後、コアビット２５による鋼板１２の穿孔時には、チップ２６に供給された冷却水及び空気は、チップ２６の間の空間Ｓ２から径外方向に流出する。そして、鋼板１２において穿孔された領域の隙間を介して、空間Ｓ１に流れ、排出管３３を介して吸引装置２７に吸引される。

【0033】

そして、鋼板１２の孔が貫通した場合、吸引装置２７の吸引力によって、チップ２６に供給された冷却水及び空気は、排出管３３に排出されるとともに、鋼板１２において切り出された円板も、コアビット２５の先端位置において吸着されて保持される。なお、この鋼板１２の穿孔速度は、約0.77ｍｍ／minである。

【0034】

（作用）
鋼板付きコンクリートブロック１０に貫通孔を形成する場合、ケーシング３０の空間Ｓ１を、排出管３３を介して吸引する。これにより、吸引装置２７の吸引力によって、コアビット２５の内側からチップ２６に供給された冷却水が、チップ２６の間の空間Ｓ２、ケーシング３０とコアビット２５との間の空間Ｓ１及び排出管３３を介して吸引されて回収される。

【0035】

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、端部に排出管３３を有するケーシング３０の内部に、空間Ｓ１を設けるようにして、湿式のコアビット２５を配置する。これにより、コアビット２５内を流れてチップ２６に供給された冷却水を、チップ２６の間の空間Ｓ２、ケーシング３０とコアビット２５との間の空間Ｓ１及び排出管３３を介して、外部に飛散させることなく回収することができる。

【0036】

（２）本実施形態では、コアビット２５の基端部２５ｐに複数の貫通孔２５ｈを設けた。これにより、コアビット２５の内部に、冷却水とともに、貫通孔２５ｈを介して空気を供給することができるので、チップ２６を冷却した冷却水を排出管３３へと円滑に流すことができる。

【0037】

（３）本実施形態では、鋼板１１，１２の間にあるコンクリート部材１５は、乾式コアドリル６０で穿孔する。これにより、吸水する性質のコンクリート部材１５を、水を用いずに穿孔するので、水によるコンクリート部材１５の汚染を抑制することができる。

【0038】

（４）本実施形態では、ケーシング３０には、排出管３３の近傍で排出管３３よりも先端側に、長孔３２ｈが形成されたフランジ部３２が設けられている。フランジ部３２の長孔３２ｈにボルトを挿通することにより、ケーシング３０を鋼板付きコンクリートブロック１０の鋼板１１に固定した状態で、排出管３３から安定して冷却水及び空気を排出することができる。

【0039】

（５）本実施形態では、ケーシング３０は、内部にコアビット２５を回転可能に支持する複数の支持部３５を設ける。これにより、コアビット２５の回転の邪魔をせずに、コアビット２５とケーシング３０との間に空間Ｓ１を区画して、冷却水及び空気の排出を円滑に行なうことができる。

【0040】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ケーシング３０には、１個の排出管３３を設けた。ケーシング３０に設ける排出管３３は、１個に限られず、鋼板付きコンクリートブロック１０の入口側に設けることができれば、複数、設けてもよい。

【0041】

・上記実施形態では、コアビット２５の基端部２５ｐに、中心から半径ｒ１の位置に、直径が約１０ｍｍの３個の貫通孔２５ｈを設けた。空気供給孔としての貫通孔２５ｈの大きさや個数は、コアビット２５に供給される冷却水の量、排出管３３の大きさ、吸引装置２７の吸引量等によって、変更することが可能である。

【0042】

・上記実施形態では、コンクリート部材１５の両表面に鋼板１１，１２を設けた鋼板付きコンクリートブロック１０に貫通孔を形成する穿孔方法として説明した。穿孔対象は、この鋼板付きコンクリートブロック１０に限られず、コンクリート部材に隣接する鋼板が、穿孔する途中又は最後に配置され、湿式のコアビットを用いて穿孔する部材であればよい。

【符号の説明】

【0043】

ｈ１…ホース、ｒ１…半径、Ｓ１，Ｓ２…空間、１０…鋼板付きコンクリートブロック、１１，１２…鋼板、１１ｈ…孔、１５ｈ…コンクリート孔としての孔、１５…コンクリート部材、２０…穿孔装置、２１…コアドリル、２２ｂ…ポールベース、２２ｐ…ポール、２３…ドリルヘッド、２３ｓ…スライドブロック、２５…コアビット、２５ａ…取付部、２５ｈ…空気供給孔としての貫通孔、２５ｐ…基端部、２６…チップ、２７…吸引装置、２８…流量計、２９…タンク、３０…ケーシング、３１…筒部としての円筒部、３２…フランジ部、３２ｈ…長孔、３３…排出管、３５…支持部材としての支持部、３６，３９…シール部材、３７…押え部材、３８…天板部、５０…湿式コアドリル、５５…容器、６０…乾式コアドリル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】