JP4903121B2 - 土木作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、土木現場の壁面に削孔ロッドでボルト孔を削孔してからロックボルトを挿入するための土木作業装置に関する。

トンネル等の土木現場の壁面にロックボルトを打設して補強する際は、削孔機で削孔したボルト孔にモルタルを注入した後でロックボルトを挿入する。このようなロックボルトを壁面に挿入する土木作業装置としては各種の提案がある。

例えば、ある土木作業装置１００では、図９に示すように、削孔用ガイドシェル１１０とロックボルト挿入用ガイドシェル１２０とを併設した複合シェル１３０を形成し、これを回動機構によりブーム(図示せず)の先端に回動可能に設けている（例えば、特許文献１参照）。

また、ある土木作業装置２００は、図１０に示すように、ローラー式のボルト送り機構を形成し、これを旋回自在かつ揺動自在に支持している。ローラー式のボルト送り機構２１０は、ロックボルト２２０を挟圧把持するローラーを回転させて移送する（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５６−１３９３９６号公報 特開平１１−０５０８００号公報

しかし、特許文献１の土木作業装置１００では、複合シェル１３０は長大なガイドシェル１１０，１２０を一対備えており、これに回動機構が加わると合計の重量は甚大となり、これらの機器を支持するブームも強固に設計する必要がある。

結果として、装置全体が非常に大掛かりなものとなる。また、２つのガイドシェル１１０，１２０に、それぞれ送り機構と振動発生機構（削孔用は削孔機自体の打撃力発生機構）を備えるため、設備に要するコストが嵩む。

また、特許文献２の土木作業装置２００では、把持状態が悪くてロックボルト２２０が滑って挿入できなくなる場合がある。さらには、特許文献２の土木作業装置２００は特許文献１の土木作業装置１００よりも軽量に形成できる。

しかし、ロックボルト２２０を挿入する専用の装置を追加する必要がある。このため、図示するように、土木作業装置２００をチャージングケージ２３０に増設した場合、チャージングケージ２３０は元々オペレータ１名が作業するための装置であり耐加重はさほど高くないので、土木作業装置２００を装着することの重量増に対応できない場合がある。

したがって、これらの従来技術は普及するには至っておらず、多くのロックボルト打設現場では、削孔用のガイドシェルを用いてロックボルトの挿入作業を行っていた(図示せず)。

すなわち、ボルト孔を削孔した後、削孔用ロッドを取り外して代わりにロックボルトをガイドシェル上に装填し、ガイドシェルの送り機構と削孔機の打撃力発生機構を作動させてモルタルを充填したボルト孔にロックボルトを挿入するというものである。

しかし、削孔用ガイドシェル上にロックボルトを装着すると、ロックボルトの先端は削孔機本体の全長分がガイドシェル先端からオーバーハングしてしまう。一般的な削孔用ガイドシェルは全長４メートルの削孔用ロッドに合わせて設計されているが、ロックボルトの全長は６メートル程度あるので、前述のオーバーハング量は２メートルになる。

これにより、ガイドシェル後端からロックボルト先端まで７．５メートルに達してしまい小断面のトンネル施工現場ではガイドシェルの位置決めが困難となる場合がある。そのような場合は、ロックボルト挿入作業は人力に頼っていた。

本発明は上記課題を解決するものであり、小断面のトンネル施工現場などでもボルト孔にロックボルトを容易に挿入することができる土木作業装置を提供するものである。

本発明の土木作業装置は、土木現場の壁面に削孔ロッドでボルト孔を削孔してからロックボルトを挿入するための土木作業装置であって、ユニット本体から突出しているシャンクロッドの先端で削孔ロッドの末端を着脱自在に保持して打撃力と回転力とを作用させるドリフタユニットと、ドリフタユニットを保持するキャリッジと、ドリフタユニットを保持しているキャリッジをスライド自在に支持するガイドシェルと、ガイドシェルでスライド自在に支持されているキャリッジをスライド駆動するスライド機構と、ガイドシェルの先端に位置してシャンクロッドを削孔軸線の方向にスライド自在に支持するセントラライザと、ロックボルトの末端をドリフタユニットの末端近傍で保持するボルトグリッパと、ガイドシェルの先端に位置してボルトグリッパで末端が保持されたロックボルトを削孔軸線の方向にスライド自在に支持するフロントガイドと、スライド自在に支持されたロックボルトを削孔ロッドが取り外されたドリフタユニットのシャンクロッドに連結して打撃力を伝達する打撃力伝達機構と、ボルトグリッパと打撃力伝達機構とが搭載されていてドリフタユニットとキャリッジとの少なくとも一方に着脱自在に装着されるホルダ本体と、を有する。

従って、本発明の土木作業装置では、土木現場の壁面に削孔ロッドでボルト孔を削孔するときには、ガイドシェルの後端に配置されたドリフタユニットのシャンクロッドの先端に削孔ロッドの末端が連結される。このとき、削孔ロッドの先端近傍はセントラライザにより削孔軸線の方向にスライド自在に支持される。このような状態で、ドリフタユニットが削孔ロッドに打撃力と回転力とを作用させながら、スライド機構によりキャリッジとともにガイドシェル上を前進されることで、土木現場の壁面に削孔ロッドでボルト孔が削孔される。この削孔されたボルト孔にロックボルトを挿入するときには、削孔ロッドがドリフタユニットとセントラライザから取り外され、ドリフタユニットがガイドシェルの後端に再度配置される。このような状態で、ドリフタユニットとキャリッジとの少なくとも一方にホルダ本体が装着される。このホルダ本体に搭載されているボルトグリッパにロックボルトの末端が保持されることで、このロックボルトの末端がドリフタユニットの末端近傍に位置する。このとき、ロックボルトの先端近傍はホルダ支持機構により削孔軸線の方向にスライド自在に支持される。また、ロックボルトは打撃力伝達機構によりドリフタユニットのシャンクロッドに連結される。このような状態で、ドリフタユニットがロックボルトに打撃力を伝達しながら、スライド機構によりキャリッジとともにガイドシェル上を前進されることで、削孔ロッドで削孔されたボルト孔にロックボルトが挿入される。

また、本発明の土木作業装置において、フロントガイドがガイドシェルの先端に着脱自在に装着されてもよい。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

本発明の土木作業装置では、削孔ロッドで削孔されたボルト孔にロックボルトを挿入するときには、削孔ロッドがドリフタユニットとセントラライザから取り外され、ドリフタユニットがガイドシェルの後端に再度配置される。このような状態で、ドリフタユニットとキャリッジとの少なくとも一方にホルダ本体が装着される。このホルダ本体に搭載されているボルトグリッパにロックボルトの末端が保持されることで、このロックボルトの末端がドリフタユニットの末端近傍に位置する。このとき、ロックボルトの先端近傍はホルダ支持機構により削孔軸線の方向にスライド自在に支持される。また、ロックボルトは打撃力伝達機構によりドリフタユニットのシャンクロッドに連結される。このような状態で、ドリフタユニットがロックボルトに打撃力を伝達しながら、スライド機構によりキャリッジとともにガイドシェル上を前進されることで、削孔ロッドで削孔されたボルト孔にロックボルトが挿入される。従って、ボルト孔を削孔するドリフタユニットやスライド機構を利用して、ボルト孔にロックボルトを挿入することができる。しかも、打撃力伝達機構によりドリフタユニットの打撃力がロックボルトに伝達される。このため、ボルト孔にロックボルトを円滑に挿入することができる。さらに、ロックボルトの末端がドリフタユニットの末端近傍で保持される。このため、ガイドシェルの先端からロックボルトが大幅に突出することを防止できるので、小断面のトンネル施工現場などでもボルト孔にロックボルトを容易に挿入することができる。

本発明の実施の一形態を図１ないし図８を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本実施の形態の土木作業装置３００は、土木現場の壁面に削孔ロッドＤＲでボルト孔を削孔してからロックボルトＲＢを挿入するために利用される。このため、土木作業装置３００は、ユニット本体３２２から突出しているシャンクロッド３２１の先端で削孔ロッドＤＲの末端を着脱自在に保持して打撃力と回転力とを作用させるドリフタユニット３２０と、ドリフタユニット３２０を保持するキャリッジ３３０と、ドリフタユニット３２０を保持しているキャリッジ３３０をスライド自在に支持するガイドシェル３１０と、ガイドシェル３１０でスライド自在に支持されているキャリッジ３３０をスライド駆動するスライド機構(図示せず)と、ガイドシェル３１０の先端に位置してシャンクロッド３２１を削孔軸線の方向にスライド自在に支持するセントラライザ３４３と、ロックボルトＲＢの末端をドリフタユニット３２０の末端近傍で保持するボルトグリッパ３５４と、ガイドシェル３１０の先端に位置してボルトグリッパ３５４で末端が保持されたロックボルトＲＢを削孔軸線の方向にスライド自在に支持するフロントガイド３４１と、スライド自在に支持されたロックボルトＲＢを削孔ロッドＤＲが取り外されたドリフタユニット３２０のシャンクロッド３２１に連結して打撃力を伝達する打撃力伝達機構（後述するフロントプレート３５１ｂおよびカップリング３５２）と、ボルトグリッパ３５４と打撃力伝達機構とが搭載されていてドリフタユニット３２０とキャリッジ３３０との少なくとも一方に着脱自在に装着されるホルダ本体（後述するホルダフレーム３５１およびホルダベース３５５）と、を有する。

より具体的には、本実施の形態の土木作業装置３００では、ガイドシェル３１０の前端にセントラライザ３４３が固定されており、その後方にはサブセントラライザ３４４とキャリッジ３３０とがスライド自在に支持されている。

このキャリッジ３３０に搭載されているドリフタユニット３２０は、削孔ロッドＤＲの末端が連結されるシャンクロッド３２１と、シャンクロッド３２１に少なくとも打撃力を発生させる打撃力発生機構(図示せず)と、打撃力発生機構を内蔵していてシャンクロッド３２１が突出しているユニット本体３２２と、を有する。

キャリッジ３３０をスライド駆動するスライド機構は、サブセントラライザ３４４を、キャリッジ３３０とセントラライザ３４３との略中間の位置にスライド駆動する。

このため、セントラライザ３４３は、ガイドシェル３１０の前端で削孔ロッドＤＲをスライド自在に支持し、サブセントラライザ３４４は、セントラライザ３４３とドリフタユニット３２０との略中間の位置で削孔ロッドＤＲをスライド自在に支持する。なお、ガイドシェル３１０の前端にはフートパッド３１１も設けられている。

そして、本実施の形態の土木作業装置３００では、ロックボルトＲＢを挿入するための挿入アタッチメントシステムが装着されており、この挿入アタッチメントシステムは、ロッドホルダ３５０と、ボルト支持機構３４０と、からなる。

このボルト支持機構３４０は、フロントガイド３４１とセンターガイド３４２からなる。フロントガイド３４１は、セントラライザ３４３に着脱自在に装着され、センターガイド３４２は、サブセントラライザ３４４に着脱自在に装着される。

このため、フロントガイド３４１は、ガイドシェル３１０の前端でロックボルトＲＢをスライド自在に支持し、センターガイド３４２は、フロントガイド３４１とドリフタユニット３２０との略中間の位置でロックボルトＲＢをスライド自在に支持する。

そして、ロッドホルダ３５０は、図６および図７に示すように、ホルダフレーム３５１を有し、このホルダフレーム３５１は、サイドプレート３５１ａとフロントプレート３５１ｂとブラケット３５１ｃからなる。

さらに、フロントプレート３５１ｂに取り付けられたカップリング３５２、ブラケット３５１ｃの下面に取り付けられたインサートプレート３５３、ブラケット３５１ｃの前面に取り付けられたボルトグリッパ３５４、キャリッジ３３０に連結されるホルダベース３５５、ストッパーピン３５６、も有する。

フロントプレート３５１ｂの上部にはロックボルトＲＢが挿通可能でかつ上方に開放したＵ字溝が形成されている。ホルダベース３５５の上端はインサートプレート３５３を摺嵌可能なホールド部３５５ａが形成されており、インサートプレート３５３とホールド部３５５ａには双方を組み付けた際にストッパーピン３５６を挿入するための孔が形成されている。

カップリング３５２はキャップ形状を呈しており、外径はシャンクロッド３２１と削孔ロッドＤＲを連結するスリーブ（図示略）の外径と同径、および内径はシャンクロッド３２１のネジ部外径よりも径大となっている。ボルトグリッパ３５４はスリーブ状の部材であり、その内径はロックボルトＲＢの外径よりも径大となっている。

フロントガイド３４１は、板状の部材でロックボルトＲＢが挿通可能な孔が形成された削孔支持部に相当するガイド部３４５と、セントラライザ３４３によって把持可能な棒状の部材であるグリップ部３４６とからなり、セントラライザ３４３の開閉によってガイドシェル３１０に着脱可能となっている。

センターガイド３４２は、板状の部材でその上方にはロックボルトＲＢが挿通可能で側方に開放したＵ字溝が形成され、中央部、すなわちドリフタユニット３２０の削孔軸線の位置にはカップリング３５２（あるいはスリーブ）が挿通可能な孔が形成されている。センターガイド３４２はサブセントラライザ３４４にボルト等によって着脱可能に設けられている。

ドリフタユニット３２０は内部に油圧で作動する打撃力発生機構と回転機構を備えており、後述するように、打撃力発生機構で発生する打撃力と回転機構で発生する回転力はシャンクロッド３２１を介して、削孔ロッドＤＲおよび削孔ビットＤＢに伝えられ岩盤を削孔する。

上述のような構成において、本実施の形態の土木作業装置３００では、通常の削孔作業を行う場合は、ストッパーピン３５６を取り外してロッドホルダ３５０を前方に引き出し、シャンクロッド３２１からカップリング３５２を抜いてロッドホルダ３５０を取り外す。

つぎに、セントラライザ３４３を開放し、フロントガイド３４１を取り外す。この状態で、図８(ａ)に示すように、シャンクロッド３２１にスリーブを介して削孔ロッドＤＲを装着する。

そして、図８(ｂ)に示すように、ドリフタユニット３２０の打撃力発生機構と回転機構、およびガイドシェル３１０の送り機構を作動させて、岩盤に削孔する。このとき、センターガイド３４２はその中間部の孔がスリーブの挿通を許容する径となっているので干渉することはない。

削孔作業が終了したら、ドリフタユニット３２０を後退させシャンクロッド３２１からスリーブと削孔ロッドＤＲを取り外す。つぎに、図７に示すように、ホルダベース３５５のホールド部３５５ａ内にインサートプレート３５３を挿入しながらシャンクロッド３２１にカップリング３５２を嵌め込み、ストッパーピン３５６で固定する。

そして、図１に示すように、セントラライザ３４３でグリップ部３４６を把持してフロントガイド３４１を装着する。つぎに、フロントガイド３４１の孔にロックボルトＲＢを後方より挿通させ、センターガイド３４２のＵ字溝、フロントプレート３５１ｂのＵ字溝とロックボルトＲＢを挿通させてボルトグリッパ３５４内にロックボルトＲＢを挿入する。最後にフロントガイド３４１の前面にロックワッシャＲＷを装着することでロックボルトＲＢの挿入準備が完了する。

ドリフタユニット３２０の打撃力発生機構を作動させることでロックボルトＲＢに振動を与えながら、送り機構によってロックボルトＲＢをモルタルの注入の済んだボルト孔へと挿入する。

ロックボルトＲＢの挿入が完了したらドリフタユニット３２０を後退させ、ガイドシェル３１０を退避しナットでロックボルトＲＢを締め付ける。なお、ロックボルトＲＢをボルト孔に挿入する際のドリフタユニット３２０の打撃力発生機構の出力は、削孔ロッドＤＲを装着して岩盤に削孔する場合よりも低く制御している。

本実施の形態の土木作業装置３００では、上述のようにボルト孔を削孔するドリフタユニット３２０やキャリッジ３３０を利用して、ボルト孔にロックボルトＲＢを挿入することができる。

それでいて、ロックボルトＲＢの末端がドリフタユニット３２０の末端近傍で保持される。このため、ガイドシェル３１０の先端からロックボルトＲＢが大幅に突出することを防止できるので、小断面のトンネル施工現場などでもボルト孔にロックボルトＲＢを容易に挿入することができる。

しかも、ロッドホルダ３５０は、ドリフタユニット３２０のシャンクロッド３２１とロックボルトＲＢとを連結する。このため、ドリフタユニット３２０の打撃力をロックボルトＲＢに伝達することができ、ロックボルトＲＢをボルト孔に円滑に挿入することができる。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では、ボルト孔を削孔するときには、削孔ロッドＤＲを支持するセントラライザ３４３から、ロックボルトＲＢを支持するフロントガイド３４１を取り外し、ロックボルトＲＢを挿入するときには、セントラライザ３４３にフロントガイド３４１を装着することを例示した。

しかし、このような削孔支持機構であるセントラライザとボルト支持機構であるフロントガイドとが一体に形成されており、削孔ロッドＤＲをスライド自在に支持する削孔支持部とロックボルトＲＢをスライド自在に支持するボルト支持部とが並列に形成されていてもよい(図示せず)。

本発明の実施の形態の土木作業装置の要部を示す側面図である。 図１のＡの矢視状態を示す正面図である。 図１のＢの矢視状態を示す正面図である。 図１のＣの矢視状態を示す正面図である。 図１のＤの矢視状態を示す背面図である。 土木作業装置の要部を示す側面図である。 土木作業装置の要部を示す側面図である。 土木作業装置の要部を示す側面図である。 第一の従来例の土木作業装置の要部を示す側面図である。 第二の従来例の土木作業装置の要部を示す側面図である。

符号の説明

１００ 土木作業装置
１１０ 削孔用ガイドシェル
１２０ ロックボルト挿入用ガイドシェル
１３０ 複合シェル
２００ 土木作業装置
２１０ ボルト送り機構
２２０ ロックボルト
２３０ チャージングケージ
３００ 土木作業装置
３１０ ガイドシェル
３１１ フートパッド
３２０ ドリフタユニット
３２１ シャンクロッド
３２２ ユニット本体
３３０ キャリッジ
３４０ ボルト支持機構
３４１ フロントガイド
３４２ センターガイド
３４３ セントラライザ
３４４ サブセントラライザ
３４５ ガイド部
３４６ グリップ部
３５０ ロッドホルダ
３５１ ホルダフレーム
３５１ａ サイドプレート
３５１ｂ フロントプレート
３５１ｃ ブラケット
３５２ カップリング
３５３ インサートプレート
３５４ ボルトグリッパ
３５５ ホルダベース
３５５ａ ホールド部
３５６ ストッパーピン
ＤＢ 削孔ビット
ＤＲ 削孔ロッド
ＲＢ ロックボルト
ＲＷ ロックワッシャ

Claims (2)

1. 土木現場の壁面に削孔ロッドでボルト孔を削孔してからロックボルトを挿入するための土木作業装置であって、
   ユニット本体から突出しているシャンクロッドの先端で前記削孔ロッドの末端を着脱自在に保持して打撃力と回転力とを作用させるドリフタユニットと、
   前記ドリフタユニットを保持するキャリッジと、
   前記ドリフタユニットを保持している前記キャリッジをスライド自在に支持するガイドシェルと、
   前記ガイドシェルでスライド自在に支持されている前記キャリッジをスライド駆動するスライド機構と、
   前記ガイドシェルの先端に位置して前記シャンクロッドを削孔軸線の方向にスライド自在に支持するセントラライザと、
   前記ロックボルトの末端を前記ドリフタユニットの末端近傍で保持するボルトグリッパと、
   前記ガイドシェルの先端に位置して前記ボルトグリッパで末端が保持された前記ロックボルトを前記削孔軸線の方向にスライド自在に支持するフロントガイドと、
   スライド自在に支持された前記ロックボルトを前記削孔ロッドが取り外された前記ドリフタユニットの前記シャンクロッドに連結して前記打撃力を伝達する打撃力伝達機構と、
   前記ボルトグリッパと前記打撃力伝達機構とが搭載されていて前記ドリフタユニットと前記キャリッジとの少なくとも一方に着脱自在に装着されるホルダ本体と、
   を有する土木作業装置。
2. 前記フロントガイドが前記ガイドシェルの先端に着脱自在に装着される請求項１に記載の土木作業装置。

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