(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑の底面の岩盤を掘削する際に、本来の破砕作業に先だって岩盤に多数の孔を穿設する穿孔機であって、
走行体上に旋回装置を介して、走行体の端部から後端が突出しない構造の旋回体を設置し、
前記旋回体にフロントを取付け、
前記フロントは直線状の起伏ブームと、該起伏ブームに回動自在に取付けられ、前記起伏ブームと同じまたは近い長さのアームとからなり、
前記フロントの先端に、着地面に地盤に食い込ませる尖鋭な突起を有する着地部材を、前記フロントに対して左右の傾斜角度および前後の傾斜角度調整自在に取付け、
前記着地部材に左右に突出した横フレームを設け、
前記横フレームの左右にそれぞれ間隔調整自在に縦フレームを取付け、
前記各縦フレームにドリル取付けフレームをそれぞれ上下位置調整自在に取付け、
前記ドリル取付けフレームに沿って上下駆動装置により上下動されるドリル回転駆動用ドリルモータを設けたことを特徴とする穿孔機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤を掘削する場合に、ブレーカ等による岩盤破砕作業に先立って岩盤に多数の孔を空ける場合等に好適な穿孔機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路、鉄道の橋脚の土台や鉄塔の土台用の立坑等を構築する場合、従来、岩盤の破砕には主として発破が用いられてきた。しかし、近年このような高速道路工事等も民家の近くで行われることが多くなり、発破は振動や騒音発生のために使用ができなくなるケースが多くなっている。そこで自走式作業機のフロントに油圧式ブレーカを取付けたものが用いられることとなる。
【０００３】
しかし富士山のような火山近くの地盤には非常に破砕が困難な硬質の岩盤があり、このような岩盤では、単にブレーカのみによる破砕では非常に非能率的であるため、ブレーカによる破砕の前に岩盤でなる地盤に多数の孔をほぼ等間隔に空けておき、破砕を容易化して破砕能率を向上させることが行われる。このような予備穿設を行うために、従来は自走式作業機のフロントにそれぞれ１本のドリルを有する穿孔装置を取付けたものが用いられてきた。
【０００４】
前記岩盤掘削における予備穿設に用いられるものではないが、比較的容易には作業台できる岩石採取場等に用いられる穿孔機として、作業機のフロントに複数のドリルモータを取付けたドリル取付け枠を設け、その両端に該ドリル取付け枠に対して上下動自在に縦板を設け、その左右の縦板の下端に、地盤に予め掘削した孔に嵌合して縦板ひいてはドリル取付け枠を地盤に対して固定するピンを取付けたものがある（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８７２１号公報（図１）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記硬質岩盤掘削において、ブレーカによる掘削に先だってドリルによる予備穿設を従来より用いられる１本のドリルを有する穿孔機により行う場合、能率良く穿設が行えないという問題点がある。
【０００７】
一方、前記公報に記載の穿孔機は、ドリルが一定間隔で配設されており、このため、岩盤の性状に応じて穿設の間隔を調整することができない。このため、非常に破砕しにくい岩盤の場合には孔の配設密度が不足し、一方、比較的破砕しやすい岩盤の場合には孔の配設密度が過剰となり、余分の孔を穿設する事態が発生し、能率が悪くなるという問題点がある。
【０００８】
また、掘削する地盤が傾斜している場合、ドリル取付け枠も傾斜するため、穿設される孔も傾斜し、孔の間隔が地盤の内部で不揃いになるという問題点がある。
【０００９】
また、ドリル取付け枠を固定するための孔を予め地盤に穿設する必要があるため、手間がかかるという問題点がある。
【００１０】
本発明は、前記問題点を解決するため、破砕しにくい岩盤掘削の予備掘削等を行う際に、能率よく穿孔を行うことができる穿孔機を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、傾斜している地盤において同時に複数の孔を穿設する場合にも孔が垂直に穿設できる穿孔機を提供することを他の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、穿孔装置の固定が容易に行える穿孔機を提供することを他の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の穿孔機は、立坑の底面の岩盤を掘削する際に、本来の破砕作業に先だって岩盤に多数の孔を穿設する穿孔機であって、
走行体上に旋回装置を介して、走行体の端部から後端が突出しない構造の旋回体を設置し、
前記旋回体にフロントを取付け、
前記フロントは直線状の起伏ブームと、該起伏ブームに回動自在に取付けられ、前記起伏ブームと同じまたは近い長さのアームとからなり、
前記フロントの先端に、着地面に地盤に食い込ませる尖鋭な突起を有する着地部材を、前記フロントに対して左右の傾斜角度および前後の傾斜角度調整自在に取付け、
前記着地部材に左右に突出した横フレームを設け、
前記横フレームの左右にそれぞれ間隔調整自在に縦フレームを取付け、
前記各縦フレームにドリル取付けフレームをそれぞれ上下位置調整自在に取付け、
前記ドリル取付けフレームに沿って上下駆動装置により上下動されるドリル回転駆動用ドリルモータを設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による穿孔機の側面図、図２はその要部を示す側面図、図３は要部を示す正面図、図４は穿孔機の作業状態を示す平面図である。図１において、１はクローラ式走行体、２は該走行体１上に搭載された旋回装置、３は該旋回装置上に設置された走行体１の端部から後端が突出しない構造の旋回体、４は旋回体３に取付けられた多関節フロントである。多関節フロント４はブーム５、アーム６からなり、フロント４に２本の孔を同時に穿設できる穿孔装置本体７が取付けられる。
【００１５】
前記ブーム５はほぼ直線状をなし、旋回体３にピン８を中心としてブーム起伏用油圧シリンダ９により起伏されるように取付けられる。ブーム起伏用油圧シリンダ９は、一端を旋回体３にピンにより連結し、他端をブーム５にピンにより連結する。該ブーム起伏用油圧シリンダ９は、ブーム５とほぼ等しいかあるいはブーム５に近い長さを有し、シリンダストロークが最伸長状態のときにブーム５が略垂直状態となるように設定される。アーム６はほぼ直線状をなし、これを回動させる油圧シリンダ１２は、ブーム５の背部にピン１３により一端を連結し、他端をアーム６の後端部にピン１４により連結して取付ける。
【００１６】
１５は前記アーム５の先端にピン１６によって油圧シリンダ１７により前後方向に傾斜角調整自在に取付けられた軸（図２参照）である。該軸１５には、油圧シリンダ１９により左右の傾斜角調整自在に着地部材２０が取付けられる。該着地部材２０には着地面となる地盤に食い込ませて穿孔装置本体７を地盤に固定する尖鋭な突起２０ａを有する。
【００１７】
図３に示すように、前記着地部材２０には、横フレーム２１が固定して設けられる。該横フレーム２１は、上横部材となるガイドロッド２１ａと、下横部材として設けたガイドレール２１ｂと、これらの両端に上下が固定される縦部材２１ｃとからなる。
【００１８】
図２に示すように、前記横フレーム２１には左右それぞれ１本ずつの縦フレーム２２が左右位置調整自在に取付けられる。すなわち、縦フレーム２２の背面には、前記ガイドロッド２１ａに摺動自在に嵌合される筒体２２ａと、前記ガイドレール２１ｂに摺動自在に係合される摺動具２２ｂと、摺動具２２ｂをガイドレール２１ｂに固定するためのストッパ２２ｃとを有する。横フレーム２１に対する縦フレーム２２の摺動は、手動式でなく、油圧シリンダやモータ等を駆動手段として用いたものとしてもよい。本実施の形態においては、縦フレーム２２は、後述のドリル２６の軸心間の間隔が６０〜１２０ｃｍの間隔で調整できるように構成した。
【００１９】
前記縦フレーム２２には、それぞれドリル取付けフレーム２３が、縦フレーム２２の上下にそれぞれ一対ずつ設けたガイド部材２２ｄによりドリル取付けフレーム２３の両側のレール２３ａが摺動自在に抱持されて取付けられ、油圧シリンダ２４の伸縮により、ドリル取付けフレーム２３が縦フレーム２２に対して上下動する。各ドリル取付けフレーム２３の下端には着地部材２５が取付けられる。
【００２０】
図２、図３に示すように、前記ドリル取付けフレーム２３にはドリルモータ２７を担持したキャリッジ２９が摺動自在に装着される。ドリルモータ２７には、先端に掘削ビット２６ａを有するドリル２６が装着される。
【００２１】
３０はキャリッジ２９を上下動させるための油圧シリンダであり、その上端（シリンダ本体）はドリル取付けフレーム２３の上端部に固定され、下端部（ピストンロッド）はスプリング３１を介して、ドリル取付けフレーム２３に上下動自在に装着したシーブ３２に連結される。
【００２２】
３３、３４は前記油圧シリンダ３０の伸縮により前記キャリッジ２９を上下動させるためのワイヤである。一方のワイヤ３３は、一端を、ドリル取付けフレーム２３に上下動自在に装着したウエイト３５に接続し、中間部をドリル取付けフレーム２３の上部に取付けたシーブ３６に掛け、他端を前記キャリッジ２９に接続している。他方のワイヤ３４は、一端をドリル取付けフレーム２３に接続具３７により接続し、中間部を前記シーブ３２に掛け、他端を前記キャリッジ２９に接続している。
【００２３】
従って、油圧シリンダ３０を伸長すると、シーブ３２が下降し、これによりワイヤ３４によりキャリッジ２９が下方に引かれてドリルモータ２７と共にドリル２６が下降し、ドリルモータ２７の駆動により、孔の穿設が行われる。このとき、ウエイト３５は上がる。反対に、油圧シリンダ３０を収縮させると、ウエイト３５の重みでキャリッジ２９が上がり、ドリル２６が引き上げられる。本実施の形態においては、ドリルモータ２７により駆動されるドリル２６は１．７ｍの長さとし、１．２ｍの上下ストロークに設定した。尚、ウエイト３５の代わりにトルクモータやぜんまいばねにより回転力が付与されたドラムを用いることもできる。
【００２４】
この穿孔機は、図４に示すように、高速道路、鉄道の橋脚の土台や鉄塔の土台用の立坑等を構築するにあたり、ブレーカによる掘削の前に立坑３８内に多数の孔３９を所定に深さに穿孔する場合に好適に用いられる。穿孔に当っては、クレーンにより、例えば直径１０ｍの立坑３８の底部に下ろして穿孔を行う。
【００２５】
この場合、図１に示すように、孔３９を穿設すべき場所の上にドリル２６が位置するように、横フレーム２１と一体の着地部材が位置するように、穿孔機の走行、旋回、油圧シリンダ９、１２、１７の操作を行い、着地部材２０の先端の突起２０ａを地盤に食い込ませて着地させて固定すると共に、ドリル２６が垂直となるように油圧シリンダ１７、１９を操作する。
【００２６】
この場合、図５に示すように、穿孔機の走行体１の着地面４０が水平面Ｌより傾斜していても、油圧シリンダ１７、１９を操作することにより、着地部材２０を垂直にし、縦フレーム２２、ドリル取付けフレーム２３、ドリル２６を垂直姿勢にすることができる。また、ドリルにより穿孔する地盤に傾斜がある場合にも、その高低差に応じてドリル取付けフレーム２３を上下させる油圧シリンダ２４によりそれぞれ着地部材２５を着地させることにより、ドリル取付けフレーム２３をそれぞれ垂直にした状態で着地させることができる。
【００２７】
この状態で油圧シリンダ３０の伸長によりドリルモータ２７と共にドリル２６を下降させ、かつドリルモータ２７を駆動してドリル２６を回転させて岩盤に孔３９を穿設する。この場合、２９４ＭＰａ（σｃ＝３ｔ／ｃｍ２）以上の破砕力を要する超堅硬の玄武岩の場合、穿設する孔の直径（掘削ビット２６ａの直径）を４．６ｃｍとし、孔３９の間隔を３０ｃｍとした。本実施の形態においては、２本のドリル２６間の最小間隔は６０ｃｍであるため、ドリル間隔をこの６０ｃｍとし、３０ｃｍずつ横にシフトして３０ｃｍの間隔を得ることになる。
【００２８】
このような作業により１度に２個の孔３９を穿設した後、走行、旋回体３の旋回、フロント４の作動によりドリル２６の位置を変えて別の場所に孔３９を穿設する。地盤の全面に孔３９を穿設した後は、穿孔機をクレーンにより地上に吊り上げ、代わりに油圧ブレーカを有する破砕機を掘削地盤に下ろして掘削を行う。この場合、予め孔３９が穿設してあるので、ドリルによる破砕が容易となる。掘削により生じた礫等はクレーン等により地上に吊り上げて集積する。そして再度穿孔機による穿孔、ドリルによる掘削、クレーンによる礫の吊り上げ排土という作業を所定の深さになるまで繰り返す。
【００２９】
このように、本発明による穿孔機を用いれば、一度に２つの孔３９を穿設できるので、従来の２倍の速度で能率良く、しかも２台の穿孔機を立坑３７を入れる場合の窮屈さはなく作業性よく穿孔することができる。また、１台の穿孔機を入れれば２台分の働きをするため、穿孔機の動きが比較的自由となり、２台の穿孔機を入れる場合に比較して作業性が向上すると共に、クレーンによる穿孔機の立坑への出し入れ回数も少なくてすみ、作業能率の向上に益する。
【００３０】
また、２つのドリル取付けフレーム２３を左右間隔調整自在に設けているので、現場の岩盤の性状（強度）に応じて好適な孔間隔に設定できる。このため、破砕しにくい岩盤の場合には孔の間隔を多くして破砕を容易とし、一方、比較的破砕しやすい岩盤の場合には孔の間隔を大きくすることにより、余分の孔を穿設する事態が発生することを防止することができ、いずれの場合も掘削作業能率をあげることができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、横フレーム２１を左右、前後の傾斜角度が調整できるように構成したので、ドリル取付けフレーム２３が着地している地盤が傾斜していても、横フレーム２１を水平に保つことができ、垂直掘削が可能である。なお、ある立坑３７の周辺部では、穿設すべき地盤が傾斜している場合にその地面に垂直に孔を穿設したり、あるいは水平地面に傾斜した孔を穿設することが可能となる。
【００３２】
また、ドリル取付けフレーム２３を縦フレーム２２に対して上下動自在に取付けたので、ドリル取付けフレーム２３の下端を地盤に着地してドリル２６による穿孔を行う場合、地盤の傾斜に応じて、双方のドリル取付けフレーム２３が垂直となるようにドリル取付けフレーム２３に高低差を持たせて着地させることができ、地盤形状の如何に関わらず垂直に孔を穿設することができる。
【００３３】
また、横フレーム２１と一体に着地部材２０を有し、該着地部材２０の着地面に地盤に食い込ませる尖鋭な突起２０ａを設けたので、掘削地盤に固定用の孔を設けることなく、揺動フレーム２１ひいてはドリル取付けフレーム２３を容易かつ迅速に固定でき、能率があがる。
【００３４】
また、旋回体３の後端が走行体１の端部から突出しない構造とした上、前記フロント４を、直線状の起伏ブーム５と、該起伏ブーム５に回動自在に取付けられ、前記起伏ブーム５と同じまたは近い長さのアーム６とにより構成したので、狭い立坑３７内の空間において、作業半径が小さく、大きな出力の穿孔機を構成することができ、能率向上に寄与する。
【００３５】
また、アーム６の先端位置における作業半径が従来の油圧ショベルより小さくなり、アーム６の先端を走行体１の近傍まで近づけることができ、さらにフロント側の転倒モーメントを小さくできる。そしてこの転倒モーメントが小さくできることに起因して、フロント４に標準のものよりも出力の大きな大型の穿孔装置が装着可能となり、大型の穿孔装置を装着するにあたり、その作動に耐えうるようにブーム５、アーム６を構成する板厚を厚くする等のフロントの強度アップを施し、車体の安定性をより確保するため、旋回体３の後部に設けられるカウンタウエイト（不図示）の重量を増やすことが望ましい。また、走行体１は、旋回体３の幅内に収まるように左右の履帯間隔を設定し、旋回体３後端の旋回半径内に収まるようにその長手方向の長さを設定すると良い。
【００３６】
また、前記ドリル取付けフレーム２３を上下動させる装置としては、油圧モータにより駆動される歯車にラックを噛合させ、そのラックにドリルモータ２７を取付けたもの、またはモータによりチェーンを駆動し、チェーンにドリルモータ２７を固定したものや、あるいはウインチ−ワイヤロープ方式もしくはモータによりスクリューロッドを回転させてそのスクリューロッドに係合したねじ穴を有するキャリッジにドリルモータを取付けたもの等を用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の穿孔機によれば、１台の穿孔機で同時に２本の孔を穿設できるので、能率が向上する。特に立坑掘削の際には、１台の穿孔機を入れれば２台分の働きをするため、穿孔機の動きが比較的自由となり、作業性が向上すると共に、クレーンによる穿孔機の立坑への出し入れ回数も少なくてすみ、作業能率の向上に益する。
【００３８】
また、２つのドリル取付けフレームを左右間隔調整自在に設けたので、現場の岩盤の性状（硬度）に応じて好適な孔間隔に設定できる。このため、破砕しにくい高硬度の岩盤の場合には孔の間隔を小さくして破砕を容易とし、一方、比較的破砕しやすい岩盤の場合には孔の間隔を大きくすることにより、余分の孔を穿設する事態が発生することを防止することができ、いずれの場合も掘削作業能率をあげることができる。
【００３９】
また、旋回体の後端が走行体の端部から突出しない構造とした上、前記フロントを、直線状の起伏ブームと、該起伏ブームに回動自在に取付けられ、前記起伏ブームと同じまたは近い長さのアームとにより構成したので、狭い立坑内の空間において、作業半径が小さく、大きな出力の穿孔機を構成することができ、能率向上に寄与する。
【００４０】
また、前記横フレームを固定した着地部材を備え、該着地部材は着地面に地盤に食い込ませる尖鋭な突起を有するので、地盤に孔を設けることなく、穿孔装置を地盤に容易かつ迅速に固定することができる。
【００４１】
また、横フレームを左右、前後の傾斜角度が調整自在となるように設けたので、穿孔機本体が着地している地盤が傾斜していても、横フレームを水平に保つことができる。反対に、穿孔すべき地盤が傾斜している場合にその地面に垂直に孔を穿設したり、あるいは水平地面に傾斜した孔を穿設することが可能となる。
【００４２】
また、ドリル取付けフレームを縦フレームに対して上下動自在に取付けたので、ドリル取付けフレームの下端を地盤に着地してドリルによる穿設を行う場合、地盤の傾斜に応じて、双方のドリル取付けフレームが垂直となるようにドリル取付けフレームに高低差を持たせて着地させることができ、地盤形状の如何に関わらず垂直に孔を穿設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による穿孔機の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】図１の穿孔機の要部側面図である。
【図３】図１の穿孔機の要部正面図である。
【図４】本実施の形態の穿孔機を使用して立坑内に孔を穿設している状態を示す平面図である。
【図５】本実施の形態の作用を説明する正面図である。
【符号の説明】
１：走行体、２：旋回装置、３：旋回体、４、：多関節フロント、５：ブーム、６：アーム、７：穿孔装置本体、９：ブーム起伏用油圧シリンダ、１１、１３、１４：ピン、１２：アーム回動用油圧シリンダ、１５：軸、１６：ピン、１７、１９：油圧シリンダ、２０：着地部材、２０ａ：突起、２１：横フレーム、２１ａ：ガイドロッド、２１ｂ：ガイドレール、２２：縦フレーム、２２ａ：筒体、２２ｂ：摺動具、２２ｃ：ストッパ、２２ｄ：ガイド部材、２３：ドリル取付けフレーム、２３ａ：レール、２４：油圧シリンダ、２５：着地部材、２６：ドリル、２６ａ：掘削ビット、２７：ドリルモータ、２９：キャリッジ、３０：油圧シリンダ、３１：スプリング、３２：シーブ、３３、３４：ワイヤ、３５：ウエイト、３６：シーブ、３７：接続具、３８：立坑、３９：孔、４０：着地面、Ｌ：水平面
【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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