(57)【要約】【課題】さく孔時に排出される繰粉の有無及び性状をより確実かつ安価に検出することにより、さく岩機のさく孔制御を容易にし、作業者の疲労を軽減させる。【解決手段】繰粉Ｄを捕集する集塵装置１１のサクションキャップ１２の下流側とプレクリーナ１３の下流側に配置され、繰粉搬送経路内の繰粉の流れを検出する粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２と、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉データを予め記憶し、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉データとを比較して繰粉の排出状態や性状を判断する判断部とで繰粉検出装置を構成する。【選択図】　　　　図２
2004060401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰粉を捕集する集塵装置の繰粉搬送経路の途中に配置され、繰粉搬送経路内の繰粉の流れを検出する粉粒体検出センサと、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉データを予め記憶し、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉データとを比較して繰粉の排出状態を判断する判断部とを備えた繰粉検出装置。
【請求項２】
少なくとも粉粒体検出センサを集塵装置のサクションキャップの下流側とプレクリーナの下流側に配置し、判断部には、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉性状データを予め記憶し、前記判断部によって、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉性状データとを比較して繰粉の性状を判断することを特徴とする、請求項１に記載の繰粉検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さく孔時の繰粉の排出状態や性状を判断してさく孔機のさく孔制御を行うための繰粉検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉱山、採石、土木工事等の現場では、岩石に発破孔をさく孔するためにさく孔機が使用される。さく孔機は、打撃機構や回転機構を備えており、前端部にはロッドが装着されて、さく孔時には、打撃機構や回転機構によってロッド先端のビットに打撃や回転を与えてさく孔する。
【０００３】
このとき、ビットの先端が岩石を破砕して繰粉を発生させる。発生した繰粉は、通常、ブローエヤーによって孔外へ排出され、集塵装置によって粒度の粗いものと微小なものとに分級されて捕集されるようになっている。
この排出された繰粉は、作業者がさく孔機のさく孔状態の良否を判断するのに重要な指標となる。例えば、繰粉の排出量が極端に少ない場合や、全く排出されない場合には、岩盤内のビットが破砕帯や空洞に達し繰粉の発生が止まっている、又は、孔崩れによって繰粉がビット付近に閉じ込められている等が考えられ、そのままさく孔を続けると孔曲がりやロッドの回収不能（いわゆるタケノコ）につながる恐れがある。
【０００４】
また、繰粉の粒度分布から、比較的粒度の粗い繰粉が多く、微小な繰粉が極端に少ない場合には、孔が荒れている状態だと判断される。このような場合には残留繰粉が多くなる可能性があり、目標通りのさく孔長を持った発破孔が完成できない。
従って、作業者は、常にさく孔作業中に、排出された繰粉の量や粒度分布等の繰粉の性状を監視し、さく孔状態を判断しながらさく孔操作を行わなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような繰粉の性状の監視は、従来作業者の目視によって行われていたので、作業者の疲労が大きくなり、また、さく孔状態の判断は作業者の経験と勘に頼っていたので、さく孔の良否が作業者の熟練度によって左右されるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、本出願人は、繰粉を捕集する集塵装置の繰粉搬送経路の途中の各所に配置される圧力センサと、各圧力センサの検出圧力値に対応する繰粉性状データを予め記憶し、さく孔時の各圧力センサの検出圧力値と繰粉性状データとを比較して繰粉の性状を判断する判断部とで構成した繰粉検出装置を提案している（特開平１１−２４７５７５号公報参照）。
【０００７】
しかし、この方法では、圧力差に基づいて繰粉を検出するので、判断基準値の設定が微妙であり難しい。繰粉には水分が含まれる場合があるが、このように湿った繰粉が圧力センサに付着すると、検出ができなくなる。また、圧力センサは基本的に２個１組であるため、合計すると多くの個数を必要とすることからコストが嵩むとともに断線などの故障の原因が増える。さらに、圧力センサの検出部を搬送経路の管内に曝け出さなければならないので、繰粉との摩耗によって寿命が短くなる恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、湿った繰粉にも適用でき、さく孔時に排出される繰粉の性状を確実かつ安価に検出でき、さく孔機のさく孔制御を容易にし、作業者の疲労を軽減させる繰粉検出装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の繰粉検出装置は、繰粉を捕集する集塵装置の繰粉搬送経路の途中に配置され、繰粉搬送経路内の繰粉の流れを検出する粉粒体検出センサと、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉データを予め記憶し、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉データとを比較して繰粉の排出状態を判断する判断部とによって構成されている。
【００１０】
さく孔時に発生した繰粉は、ブローエヤーによって孔外へ排出され、集塵装置によって粒度の大きいものと微小なものとに分級されて捕集される。このとき、粉粒体検出センサは、電波を発信し、反射波を受信することにより、繰粉搬送経路内の繰粉の流れを検出し、判断部は、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉データを予め記憶し、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉データとを比較して繰粉の有無を判断することができる。
【００１１】
さらに、少なくとも粉粒体検出センサを集塵装置のサクションキャップの下流側とプレクリーナの下流側の２箇所に配置するとともに、粉粒体検出センサからの検出データに対応する繰粉性状データを予め記憶することで、判断部によって、さく孔時の粉粒体検出センサの検出データと前記繰粉性状データとを比較して繰粉の性状を判断することができる。
【００１２】
得られた繰粉の性状は、表示装置等に表示することにより、作業者は直接繰粉を監視することなくさく孔状態を判断し、さく孔操作を行うことができる。さらに判断部からさく孔時の繰粉の性状に基づいてさく孔状態の警告信号を出力するようにすれば作業者はさく孔状態の変化を知ることができるので、さく孔制御が容易になる。
【００１３】
さく孔機のさく孔動作を自動制御するさく孔制御装置を備えているような場合には、判断部からさく孔時の繰粉の性状のデータをさく孔制御装置へ送るようにすれば、さく孔状態の変化に即応した円滑な自動さく孔制御が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である繰粉検出装置を備えたクローラドリルの側面図、図２は繰粉検出装置の構成を示す説明図、図３は粉粒体検出センサの取付の説明図、図４は粉粒体検出センサの作用の説明図である。
クローラドリル１は台車２の前部にブーム３を備えており、このブーム３の先端部でさく岩機４が搭載されたガイドシェル５を支持している。さく岩機４は、打撃機構６と回転機構７とを備えており、ガイドシェル５に設けた送り機構８によって送りが与えられガイドシェル５に沿って前後に移動する。さく岩機４にはビット９を先端に取付けたロッド１０が装着される。
【００１５】
このクローラドリル１は、繰粉Ｄを捕集するための集塵装置１１を備えている。集塵装置１１は、ガイドシェルの先端部に設けられてさく孔口元を覆うサクションキャップ１２と、粒度の粗い繰粉ＤＬ　を捕集するプレクリーナ１３と、粒度の微小な繰粉ＤＳ　を捕集する集塵機１４とからなり、サクションキャップ１２とプレクリーナ１３との間、及びプレクリーナ１３と集塵機１４との間は繰粉搬送管１５、１６で接続されている。
【００１６】
集塵機１４には、繰粉Ｄを吸引するためのファン１７が設けられており、ファン１７の吸引によって集塵装置１１内に常にサクションキャップ１２から集塵機１４へと気流が生じている。さく孔によって発生しブローエヤーによって孔外へ排出された繰粉Ｄは、まずサクションキャップ１２から繰粉搬送管１５を経てプレクリーナ１３へ搬送され、ここで粒度の粗い繰粉ＤＬ　が捕集された後、繰粉搬送管１６を経て集塵機１４に到りここで微小な繰粉ＤＳ　が捕集されるようになっている。
【００１７】
集塵装置１１の繰粉搬送経路の途中には、サクションキャップ１２の出口と、プレクリーナ１３の出口の２個所に、繰粉Ｄの流れを検出する粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２がそれぞれ配置されている。
図３に示すように、粉粒体検出センサＳ１、又はＳ２は、電波が透過しないように金属製のパイプ３０に取り付けられている。パイプ３０の全長は電波の拡散を考慮して長めに設定されおり、両端は繰粉搬送管１５、又は１６にスパイラルバンド３６で固定されている。パイプ３０には電波の通り道である孔３３が開口した取付座３１が設けられ、粉粒体検出センサＳ１、又はＳ２がボルト３２で固定されている。粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２と取付座３１の間には、受発信部が直接気流に曝されることを防止するための樹脂製の保護部材３４が設けられている。さらに粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２の外側はカバーに覆われている。
【００１８】
図４に示すように、粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２は電波を発信し、反射波を受信する。繰粉搬送経路内に粉体、すなわち、繰粉の流れがある場合は、反射波がドプッラ効果によって周波数変化を引き起こす。粉粒体検出センサＳ１、Ｓ２の受信部でこの周波数変化を電圧変化として検出することで繰粉の流れを検出する。
また、台車２上に設置された制御盤１８内には、判断部２０が設けられている。判断部２０は、受信出力部１９１、１９２、メモリ２１、比較手段２２を備えている。
【００１９】
受信出力部１９１、１９２は、粉粒体検出センサＳ１　、Ｓ２からの電圧変化値Ｐ１　、Ｐ２　が閾値を超える場合は比較手段２２にＯＮ信号を送り、閾値を超えない場合はＯＦＦ信号を送る。メモリ２１は、これら受信出力部１９１及び１９２からのＯＮ−ＯＦＦ信号の組合わせに対応した繰粉性状データを予め記憶している。比較手段２２は、さく孔時の粉粒体検出センサＳ１　、Ｓ２の電圧変化値Ｐ１　、Ｐ２を基に受信出力部１９１、１９２から出力されるＯＮまたはＯＦＦ信号とメモリ２１に記憶されている繰粉性状データとを比較して繰粉Ｄの性状を判断する。判断部２０で得られた繰粉Ｄの性状の判断結果は表示装置２３に送られて表示される。
【００２０】
さく孔時には、打撃機構６と回転機構７とによってロッド１０先端のビット９に打撃と回転を与えてさく孔する。このとき、ビット９の先端が岩石を破砕して繰粉Ｄを発生させる。発生した繰粉Ｄは、さく岩機４のブローエヤーによって孔外へ排出され、まずサクションキャップ１２から繰粉搬送管１５を経てプレクリーナ１３へ搬送され、粒度の粗い繰粉ＤＬ　がプレクリーナ１３によって捕集される。その後、未捕集の微小な繰粉ＤＳ　は繰粉搬送管１６を経て集塵機１４に到りここで微小な繰粉ＤＳ　が捕集される。
【００２１】
このとき、集塵装置１１の繰粉搬送経路の途中に配置された粉粒体検出センサＳ１　、Ｓ２　は、それぞれの位置において気流中の繰粉Ｄの流れを電圧変化値Ｐ１　、Ｐ２　として検出して判断部２０内の受信出力部１９１、１９２に送る。受信出力部１９１、１９２では、一定量の流れがある場合、即ち、電圧変化値が閾値を超える場合はＯＮ信号を、一定量の流れがない場合、即ち、電圧変化値が閾値を超えない場合はＯＦＦ信号をそれぞれ比較手段２２に送る。比較手段２２がこの各ＯＮ−ＯＦＦ信号とメモリ２１に予め記憶されている繰粉性状データとを比較して、繰粉Ｄの性状を判断する。
【００２２】
繰粉Ｄの排出の有無は、粉粒体検出センサＳ１の受信出力部１９１の出力信号によって判断する。受信出力部１９１の出力信号がＯＦＦの場合は、全搬送経路内に繰粉が存在しないと判断できる。
搬送経路内に繰粉Ｄが存在しない場合は、さく孔中に破砕された岩石が孔外に排出されず孔内に堆積している可能性が高い。このような場合には、ロッドの回収が不可能になる等の障害が発生し易く発破孔を完成できなくなるのでさく孔作業の続行は難しい。
【００２３】
粉粒体検出センサＳ１の受信出力部１９１の出力信号がＯＮの場合は搬送経路内に繰粉Ｄが存在すると判断でき、さく孔は上記のような異常な状態ではないので、そのまま作業を続けることが可能である。
繰粉Ｄの有無だけを検出してさく孔作業を行う場合は、粉粒体検出センサはＳ１のみを備え判断部２０は受信出力部１９１のみで構成することができる。
【００２４】
繰粉Ｄの性状は、粉粒体検出センサＳ１の受信出力部１９１の出力信号と粉粒体検出センサＳ２の受信出力部１９２の出力信号によって行う。
粉粒体検出センサＳ１の受信出力部１９１の出力信号がＯＮで、粉粒体検出センサＳ２の受信出力部１９２の出力信号がＯＦＦの場合は、搬送経路１５内に繰粉Ｄが存在し搬送経路１６内に繰粉Ｄが存在しないと判断できる。つまり、粒度の粗い繰粉ＤＬ　だけが排出され、粒度の微小な繰粉ＤＳ　が排出されない、岩盤の荒れている状態だと考えられる。このような場合には、孔壁の崩落が発生し易く残留繰粉が多くなり、目標通りのさく孔長が得られないことがあるので注意が必要である。
【００２５】
粉粒体検出センサＳ１の受信出力部１９１の出力信号がＯＮで、粉粒体検出センサＳ２の受信出力部１９２の出力信号もＯＮの場合は、搬送経路１５内および搬送経路１６内に繰粉Ｄが存在すると判断できる。つまり、粒度の粗い繰粉ＤＬ　および粒度の微小な繰粉ＤＳ　が排出されるので、岩盤の安定した状態だと考えられ、そのままさく孔作業を続けることが可能である。
【００２６】
このようにして判断部２０で繰粉の有無、またはそれらを総合して得られる性状の判断データは、表示装置２３に送られて表示されるので、作業者は直接繰粉Ｄを監視することなくさく孔状態を判断し、さく孔操作を行うことができる。従って、さく岩機４のさく孔制御が容易となり、作業者の疲労を軽減させることができる。
【００２７】
判断部２０からさく孔時の繰粉Ｄの性状に基づいてさく孔状態の警告信号を出力するようにすれば、作業者はさく孔状態の変化を知りトラブルに対処することができるので、さく孔制御がより容易になり、さく孔の良否が作業者の熟練度によって左右されることも少なくなる。
クローラドリル１には、さく岩機４のさく孔動作を自動制御するさく孔制御装置を備えているものがある。通常、自動制御のさく孔制御装置は、さく岩機４の回転抵抗や推力等の変化に基づいてさく孔制御を行っている。クローラドリル１が自動制御のさく孔制御装置を備えている場合には、判断部２０からさく孔時の繰粉の性状のデータをさく孔制御装置２４へ送るようにすれば、繰粉Ｄの性状の変化に基づいて予めプログラミングされた動作によってトラブルを回避でき、さく孔状態の変化に即応した円滑なさく孔制御が可能になる。
【００２８】
この繰粉検出装置は、電波のドップラ効果を利用して繰粉の流れを検出するので、圧力差に基づいて繰粉を検出する場合に比べて判断基準値の設定が明確である。また、湿った繰粉が粉粒体検出センサに付着しても、電波が透過するので、検出に支障がなく、しかも２個の粉粒体検出センサしか用いないので、コストや断線などの故障の低減を図ることができる。さらに電波が透過する部材を保護部材として検出部介在させることができるので、繰粉による摩耗によって寿命が低下する可能性が低い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の繰粉検出装置によれば、湿った繰粉にも適用でき、さく孔時に排出される繰粉の有無および性状を確実かつ安価に検出することにより、さく岩機のさく孔制御を容易にし、作業者の疲労を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である繰粉検出装置を備えたクローラドリルの側面図である。
【図２】繰粉検出装置の構成を示す説明図である。
【図３】粉粒体検出センサの取付の説明図である。
【図４】粉粒体検出センサの作用の説明図である。
【符号の説明】
１　　　クローラドリル
２　　　台車
３　　　ブーム
４　　　さく岩機
５　　　ガイドシェル
６　　　打撃機構
７　　　回転機構
８　　　送り機構
９　　　ビット
１０　　ロッド
１１　　集塵装置
１２　　サクションキャップ
１３　　プレクリーナ
１４　　集塵機
１５　　繰粉搬送管
１６　　繰粉搬送管
１７　　ファン
１８　　制御盤
１９１　受信出力部
１９２　受信出力部
２０　　判断部
２１　　メモリ
２２　　比較手段
２３　　表示装置
２４　　さく孔制御装置
３０　　パイプ
３１　　取付座
３２　　ボルト
３３　　孔
３４　　保護部材
３５　　カバー
３６　　スパイラルバンド
Ｄ　　　繰粉
ＤＬ　　　粒度の粗い繰粉
ＤＳ　　　微小な繰粉
Ｓ１　　　粉粒体検出センサ
Ｓ２　　　粉粒体検出センサ
Ｐ１　　　電圧変化値
Ｐ２　　　電圧変化値
【図１】
2004060401.tif 000003
【図２】
2004060401.tif 000004
【図３】
2004060401.tif 000005
【図４】
2004060401.tif 000006