(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台と、
前記架台に回転可能かつ軸方向に移動可能に支持された回転ロッドと、
前記回転ロッドの先端に取着された削孔ビットと、
前記回転ロッドを回転駆動する駆動手段と、
前記回転ロッドを軸方向に移動させる移動手段と、
前記回転ロッドと平行に前記架台に支持され岩盤に既に削孔された孔に挿入される案内ロッドとを備えた岩盤削孔装置において、
前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドをその長手方向に移動可能に支持する支持手段と、
前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドの長手方向の移動が不能となるように案内ロッドを保持する保持手段と、
前記架台上で前記案内ロッドの後方に設けられ案内ロッドの長手方向に沿って伸縮する伸縮手段と、
前記伸縮手段の先端に設けられ、伸縮手段の先端が案内ロッドの後端に臨んだ状態で案内ロッドの後部に係脱可能に係合する係合手段と、
を設けたことを特徴とする岩盤削孔装置。
【請求項２】
前記架台には、前記伸縮手段を、前記回転ロッド及び案内ロッドから離れる方向に退避させる退避手段が設けられている請求項１記載の岩盤削孔装置。
【請求項３】
前記架台の先端にはブラケットが立設され、前記支持手段、保持手段は前記ブラケットに設けられている請求項１記載の岩盤削孔装置。
【請求項４】
前記伸縮手段は、前記案内ロッドと同軸上に延在する流体圧シリンダと、この流体圧シリンダのピストンロッドに連結され該ピストンロッドと同軸上に延在し先端が前記案内ロッドの後端に当接可能な当接部材により構成されている請求項１記載の岩盤削孔装置。
【請求項５】
前記係合手段は、前記伸縮手段側で支持された開閉可能な一対のアームと、この一対のアームを開閉させる流体圧シリンダを備え、前記一対のアームは閉じた状態で前記案内ロッドを保持し、開いた状態で前記案内ロッドから離れるように構成されている請求項１記載の岩盤削孔装置。
【請求項６】
前記退避手段は架台側で支持された軸を支点として上下に揺動可能なアームと、このアームを揺動させる流体圧シリンダを備え、前記伸縮手段は前記アームにより支持され、前記流体圧シリンダの作動により前記アームが下方に揺動した状態で伸縮手段は前記案内ロッドの後方で案内ロッドと同軸上に配置され、前記流体圧シリンダの作動によりアームが上方に揺動した状態で退避位置となる請求項２記載の岩盤削孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削などの際、複数の孔を近接して削孔することで岩盤にスリット状の溝を形成する岩盤削孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばトンネルの構築のために岩盤を掘削する場合、ダイナマイトなどを用いる発破工法が採られてきた。しかし、爆破の衝撃により、大きな振動や騒音が発生して周辺環境に悪影響を及ぼしたり、周辺岩盤の緩みを招くといった問題があった。
そこで、静的にトンネルを掘削する工法が採用されるようになってきている。
この工法ではまず、トンネルの切羽の外周に沿って、また切羽を複数の領域に区画するように、多数の孔が近接して連続削孔され、削孔列によるスリット状の溝が形成される。
次に例えば、溝によって囲まれた領域に多数の割岩孔を削孔してゴムチューブ式等の割岩機が挿入され、それを膨脹させることにより各領域が破壊される。
そして、このようなスリット状の溝の形成、およびスリット状の溝によって囲まれた領域の破砕を繰り返すことにより、トンネルが掘り進められる。
【０００３】
この工法において、多数の孔を近接して削孔しスリット状の溝を形成するときに特願平１ー３４３０７３号等で知られるような岩盤削孔装置が使用される。  この岩盤削孔装置は、図９（Ａ）に示されるように架台２上に、ドリフター４が移動可能に設けられ、このドリフター４に支持された油圧シリンダ６によりブラケット８がドリフター４の前方で架台２上に移動可能に設けられ、ブラケット８には案内ロッド１０が取付けられ、案内ロッド１０はロッドサポート１２に挿通支持されている。
ドリフター４には、回転ロッド１４が案内ロッド１０と平行に取付けられ、回転ロッド１４はブラケット８を挿通し、ブラケット８により長手方向に摺動可能に支持されている。
この回転ロッド１４の先端に削孔ビット１６が固着され、回転ロッド１４はロッドサポート１２により回転可能に支持されている。
また、案内ロッド１０は、図９（Ｂ）に示されるように、削孔時には削孔ビット１６と一定距離を保つような構成となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の岩盤削孔装置では、案内ロッド１０がドリフター４と連結されているため、案内ロッド１０を前もって孔１８の底まで挿入することができず、架台２が安定して支持されない。
また、案内ロッド１０の長さが架台２の長さに対応した寸法となり、例えば、案内ロッド１０を回転可能に支持することができない。
【０００５】
また、架台の先端にブラケットを設け、このブラケットに固定させて案内ロッドを前方に突設させた削孔機も提供されているが、このような構成では削孔機の全長が長くなり、また、案内ロッドを孔に挿脱する際に、削孔機全体を前進させあるいは後退させなければならず、施工能率が大幅に低下する問題があった。
そこで、本発明の目的は、架台を安定して支持でき、削孔作業が迅速に行われて施工能率を大幅に向上でき、また、案内ロッドの長さも必要最小限で足り、装置のコンパクト化を可能とした岩盤削孔装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、架台と、前記架台に回転可能かつ軸方向に移動可能に支持された回転ロッドと、前記回転ロッドの先端に取着された削孔ビットと、前記回転ロッドを回転駆動する駆動手段と、前記回転ロッドを軸方向に移動させる移動手段と、前記回転ロッドと平行に前記架台に支持され岩盤に既に削孔された孔に挿入される案内ロッドとを備えた岩盤削孔装置において、前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドをその長手方向に移動可能に支持する支持手段と、前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドの長手方向の移動が不能となるように案内ロッドを保持する保持手段と、前記架台上で前記案内ロッドの後方に設けられ案内ロッドの長手方向に沿って伸縮する伸縮手段と、前記伸縮手段の先端に設けられ、伸縮手段の先端が案内ロッドの後端に臨んだ状態で案内ロッドの後部に係脱可能に係合する係合手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記架台には、前記伸縮手段を、前記回転ロッド及び案内ロッドから離れる方向に退避させる退避手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記架台の先端にはブラケットが立設され、前記支持手段、保持手段は前記ブラケットに設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記伸縮手段が、前記案内ロッドと同軸上に延在する流体圧シリンダと、この流体圧シリンダのピストンロッドに連結され該ピストンロッドと同軸上に延在し先端が前記案内ロッドの後端に当接可能な当接部材により構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記係合手段が、前記伸縮手段側で支持された開閉可能な一対のアームと、この一対のアームを開閉させる流体圧シリンダを備え、前記一対のアームは閉じた状態で前記案内ロッドを保持し、開いた状態で前記案内ロッドから離れるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記退避手段が架台側で支持された軸を支点として上下に揺動可能なアームと、このアームを揺動させる流体圧シリンダを備え、前記伸縮手段は前記アームにより支持され、前記流体圧シリンダの作動により前記アームが下方に揺動した状態で伸縮手段は前記案内ロッドの後方で案内ロッドと同軸上に配置され、前記流体圧シリンダの作動によりアームが上方に揺動した状態で退避位置となることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、すでに削孔された孔に近接して孔を削孔する際、まず、架台を動かして案内ロッドの先端を岩盤に既に形成されている孔に合わせる。
そして、保持手段を開放し、伸縮手段、係合手段を介して案内ロッドを岩盤の孔に挿入する。
次に、保持手段により案内ロッドを保持し、次に、係合手段により案内ロッドと伸縮手段との連結を切り離す。
退避手段を備えた発明では、案内ロッドと伸縮手段との連結を切り離した後、退避手段により伸縮手段、係合手段を案内ロッド及び回転ロッドから離れた位置に変位させる。
そして、駆動手段により回転ロッドを回転させ、移動手段により回転ロッドを前進させて削孔ビットにより削孔を行う。
削孔が終了した後、削孔ビットを孔から抜き出し、この時、案内ロッドを係合手段により伸縮手段と連結し、伸縮手段により案内ロッドを抜き出す。
退避手段を備えた発明では、退避手段により伸縮手段を案内ロッドの後方に変位させたのち、係合手段により案内ロッドと伸縮手段を連結し、伸縮手段により案内ロッドを抜き出す。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係る岩盤削孔装置の実施の形態について説明する。
図１は岩盤削孔装置の全体斜視図、図２は岩盤削孔装置の要部の斜視図、図３は同要部の正面図、図４は同要部の平面図、図５（Ａ）、（Ｂ）は係合手段の説明図を示す。
図１において、２０は削孔装置の長尺架台で、図中右側が前部、左側が後部であり、該架台２０は先端にブラケット２２を有し、該ブラケット２２には削孔ビット２４が取着された回転ロッド２６、案内ロッド２８などが設けられている。
回転ロッド２６の前部はブラケット２４を貫通し、ブラケット２２により回転可能かつその長手方向に移動可能に支持され、回転ロッド２６の先端に削孔ビット２４が取付けられている。
回転ロッド２６は中空となっており、その中空部分は、削孔ビット２４の前面に設けられた複数の開口に接続されている。
【００１０】
削孔時には回転ロッド２６の後端部から前記中空部に水が注入され、その水は削孔ビット２４の開口より噴出する。
架台２０上の、ブラケット２２より後方の位置にはロッドサポート３０が設けられ、回転ロッド２６の後部を回転可能に支持している。
ロッドサポート３０よりさらに後方には、ブラケット３２を介して架台２０上に前後に移動自在に取付けられたドリフター３４が設けられ、回転ロッド２６の他端はドリフター３４（駆動手段に相当）に取付けられ、ドリフター３４により回転ロッド２６は回転駆動される。
架台２０とブラケット３２との間に油圧シリンダ３６（移動手段に相当）が設けられており、ドリフター３４が油圧シリンダ３６の伸縮によりブラケット３２を介して移動され、これによりドリフター３４、回転ロッド２６、削孔ビット２４が回転ロッド２６の長手方向に一体的に移動される。
前記案内ロッド２８は、回転ロッド２６の上方のブラケット２２箇所で回転ロッド２６と平行にその長手方向に移動可能に支持されている。
案内ロッド２８も中空であり、削孔時には後端から空気または水が注入され、それらは案内ロッド２８の先端から噴出する。
【００１１】
そして、本発明では、案内ロッド２８を保持して案内ロッド２８の軸方向の動きを阻止する保持手段４０、案内ロッド２８を軸方向に移動可能に支持する支持手段４１、案内ロッド２８の後方に配設された伸縮手段４２、該伸縮手段４２の先端に設けられ案内ロッド２８の後端に係脱可能に係合する係合手段４４、該係合手段４４を開放した状態で伸縮手段４２を案内ロッド２８の軸芯を横切る方向に揺動させる退避手段４６などが設けられている。
【００１２】
前記保持手段４０は、架台２０先端のブラケット２２に取着された油圧シリンダ５０と、油圧シリンダ５０によって僅かに開閉するチャックを備える。
このチャックは、図３に示すように、案内ロッド２８を上下から挟持する半円筒状の下チャック爪５００２と上チャック爪５００４からなり、油圧シリンダ５０の作動により上チャック爪５００４が上下動し、上下のチャック爪５００２、５００４で挟持した時に案内ロッド２８は軸方向に移動不能となり、開いた時に、軸方向に移動可能となる。
そして、上チャック爪５００４が開いた時、その開き量が僅かであるので案内ロッド２８を軸方向に移動可能に案内する案内部となるよう構成され、従って、本実施例では、このチャックが案内ロッド２８の支持手段４１を兼用している。尚、本発明において支持手段４１は、架台２０の先端において案内ロッド２８をその長手方向に移動可能に支持するものであればよいので、例えば、ブラケット２２に設けた軸受孔や軸受部、あるいはこれら軸受孔や軸受部に前記チャックを加えたもの等であってもよい。
【００１３】
前記伸縮手段４２は、流体圧シリンダである油圧シリンダ５２と、該油圧シリンダ５２により進退移動可能なロッド５４の先端に設けられた円柱状の当接部材５６で構成され、前記油圧シリンダ５２と当接部材５６は案内ロッド２８の後方で案内ロッド２８と同軸上に設けられている。
【００１４】
前記係合手段４４は、前記当接部材５６に設けられた一対のアーム７２と、アーム７２を開閉する油圧シリンダ６４等により構成されている。
前記油圧シリンダ６４は、その基部が当接部材５６のブラケット５８に軸６２を介して揺動可能に支持され、油圧シリンダ６４のロッド６８の先端とアーム７２の後端が軸７０を連結されている。
前記アーム７２は後端寄り部分が当接部材５６のブラケット６０に軸６６を介して枢支され、アーム７２の先部は当接部材５６の前方に延出し、先端にチャック７４が設けられている。
従って、図５（Ａ）に示すように、油圧シリンダ６４のロッド６８を伸長し一対のアーム７２を軸６６を中心に内側に揺動させることで、チャック７４により案内ロッド２８後端の小径部２８０２が保持される。また、図５（Ｂ）に示すように、油圧シリンダ６４のロッド６８を縮小させると一対のアーム７２は軸６６を中心に外側に揺動し、チャック７４が案内ロッド２８から離れる。
【００１５】
前記退避手段４６は、図３、図４、図６および図７に示すように、架台２０に垂直に取着されたＬ字形のブラケット７８と、このブラケット７８と油圧シリンダ５２間を連結するアーム８２と、アーム８２を上下方向に揺動させる油圧シリンダ９０等で構成されている。
前記ブラケット７８の上部は軸８０を介してアーム８２に連結され、油圧シリンダ９０の基部はブラケット７８の下部に軸８４を介して揺動可能に支持され、油圧シリンダ９０のロッド８６の先端は軸８８を介してアーム８２に連結されている。
そして、図７に実線で示すように、油圧シリンダ９０のロッド８６を縮小させると、伸縮手段４２を構成する油圧シリンダ５２と当接部材５６が案内ロッド２８の後方で案内ロッド２８と同軸上に配置され、また、図７に想像線で示すように、油圧シリンダ９０によりロッド８６を伸長させると、伸縮手段４２を構成する油圧シリンダ５２や当接部材５６及び係合手段４４が、軸８０を支点として揺動し、当初の位置から斜め上方に変位するように構成されている。
【００１６】
次に、近接させて多数の孔を削孔する作業について説明する。
先ず、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように岩盤Ｒに予め形成されている孔Ｈに案内ロッド２８を挿入する。
この作業では、まず、伸縮手段４２先端の係合手段４４により把持されている案内ロッド２８の先端を岩盤Ｒに形成されている孔Ｈに合わせる。
そして、保持手段４０のチャックを開放させ、案内ロッド２８が長手方向に移動できる状態とし、伸縮手段４２の油圧シリンダ５２を伸長させる。これにより係合手段４４を介して案内ロッド２８が前進し、案内ロッド２８が孔Ｈの底まで挿入され固定される。これによって、ブラケット２２も岩盤Ｒに強固に固定されることになる。
尚、係合手段４４が案内ロッド２８の後端を把持した状態では、案内ロッド２８の後端と当接部材５６の先端との間には間隙が形成されているが、例えば、案内ロッド２８が孔底に当接した際の衝撃力が係合手段４４の把持力に打ち勝って案内ロッド２８が滑り、後退したときに案内ロッド２８の後端が当接部材５６に当接するようになっている。
【００１７】
案内ロッド２８が孔Ｈに挿入されると、保持手段４０のチャックが閉じられ、案内ロッド２８はその長手方向に移動不能となった状態で架台２０先端のブラケット２２に保持される。
次に、油圧シリンダ６４のロッド６８を縮小させて一対のアーム７２を外側に揺動させ、チャック７４を開放し、案内ロッド２８と伸縮手段４２との連結を切り離す。
次に、図８（Ｃ）に示すように、退避手段４６の油圧シリンダ９０のロッド８６を伸長させて、伸縮手段４２、係合手段４４を斜め上方に退避させ、待機させる。
これにより、削孔ビット２４による削孔が進行してドリフター３４が、案内ロッド２８の後方に近付いても、ドリフター３４の移動の際の障害がなくなって進路が確保されるため、深孔の削孔が可能となる。
【００１８】
次に、図８（Ｄ）に示すように、回転ロッド２６をドリフター３４により高速回転させ、削孔ビット２４を油圧シリンダ３６により徐々に前進させて案内ロッドを２８を挿入した孔Ｈに隣接して削孔を行う。
削孔が完了すると、図８（Ｅ）に示すように、油圧シリンダ３６によりドリフター３４を架台２０の後端まで移動させ、削孔ビット２４を孔Ｈから抜き出す。
次に、図８（Ｆ）に示すように、退避手段４６により伸縮手段４２及び係合手段４４を当初の位置に戻し、伸縮手段４２と案内ロッド２８を同軸上に配置する。
【００１９】
次に、係合手段４４により案内ロッド２８の後端の小径部２８０２を把持して伸縮手段４２と案内ロッド２８を連結させる。
次に、図８（Ｇ）に示すように、伸縮手段４２の油圧シリンダ５２を縮小作動させて案内ロッド２８を孔Ｈから引き抜き、案内ロッド２８を、今形成した岩盤Ｒの孔Ｈに合わせる準備を行う。
【００２０】
本実施例によれば、架台２０に設けられた伸縮手段４２により、削孔ビット２４の軸方向の動きとは別に、案内ロッド２８の前進、後退を行わせるので、削孔ビット２４による削孔前に、孔Ｈの底部まで案内ロッド２８を挿入でき、従って架台２０を安定して支持でき、削孔作業の効率を高めることができる。
また、岩盤削孔装置を静止たままで案内ロッド２８の前進、後退を行えるので、案内ロッド２８の挿入・引抜きを迅速に行え、施工能率を大幅に向上させることができる。
また、案内ロッド２８を、削孔ビット２４とは切離して単独で前進、後退させることができるので、案内ロッド２８の長さは削孔する孔Ｈの深さに対応した長さで足り、したがって、岩盤削孔装置の全長を短縮でき、また、案内ロッド２８を回転可能に支持する場合も、あるいは、案内ロッドの外周面のみを回転可能に構成する場合にも有利となる。
【００２１】
また、削孔ビット２４による削孔時に、係合手段４４により案内ロッド２８と伸縮手段４２を切り離しておくことができるので、削孔時に案内ロッド２８からの振動等が伸縮手段４２に伝達されず、伸縮手段４２や係合手段４４の耐久性上有利となる。
また、実施例では退避手段４６を設け、削孔時に、伸縮手段４２、係合手段４４を回転ロッド２６及び案内ロッド２８から離れた位置に変位させるようにしたので、例えば、大きなドリフター３４を用いた場合でも、ドリフター３４の移動の際の障害がなく、したがって、大きなドリフター３４を用いて孔Ｈを深く削孔することが可能となる。
【００２２】
尚、伸縮手段４２はリンク機構等を用いて構成してもよいが、実施例のように油圧シリンダ等の流体圧シリンダを用いると安価に製作でき、また、確実な動きが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、架台と、前記架台に回転可能かつ軸方向に移動可能に支持された回転ロッドと、前記回転ロッドの先端に取着された削孔ビットと、前記回転ロッドを回転駆動する駆動手段と、前記回転ロッドを軸方向に移動させる移動手段と、前記回転ロッドと平行に前記架台に支持され岩盤に既に削孔された孔に挿入される案内ロッドとを備えた岩盤削孔装置において、前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドをその長手方向に移動可能に支持する支持手段と、前記架台の先端に設けられ、前記案内ロッドの長手方向の移動が不能となるように案内ロッドを保持する保持手段と、前記架台上で前記案内ロッドの後方に設けられ案内ロッドの長手方向に沿って伸縮する伸縮手段と、前記伸縮手段の先端に設けられ、伸縮手段の先端が案内ロッドの後端に臨んだ状態で案内ロッドの後部に係脱可能に係合する係合手段とを設けた構成とした。
そのため、架台を安定して支持でき、削孔作業が迅速に行われて施工能率を大幅に向上でき、また、案内ロッドの長さも必要最小限で足り、岩盤削孔装置のコンパクト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の岩盤削孔装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の岩盤削孔装置の要部の斜視図である。
【図３】本発明の岩盤削孔装置の要部の正面図である。
【図４】本発明の岩盤削孔装置の要部の平面図である。
【図５】（Ａ）は係合手段が閉じた状態、（Ｂ）は把持手段が開いた状態の斜視図である。
【図６】図３のＡ矢視図である。
【図７】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】（Ａ）乃至（Ｇ）は削孔作業の説明図である。
【図９】（Ａ）は従来の削孔装置の全体側面図、（Ｂ）は従来の削孔装置における案内ロッドと削孔ビットとの関係を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
２０  架台
２４  削孔ビット
２６  回転ロッド
２８  案内ロッド
４０  保持手段
４１  支持手段
４２  挿入機構
４４  把持手段
４６  退避手段
Ｒ    岩盤
Ｈ    割岩孔
【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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【図６】
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【図７】
0003748291.tif 000008
【図８】
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【図９】
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