JP2001295595A - コンクリート吹付機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーシングの内面の摩耗を低減し、この摩耗
による投射効率の低下を抑制することができ、メンテナ
ンスが容易であり、投射コンクリートとコンクリート吐
出管との接触を低減し、投射速度の低下を抑制して投射
効率を高めることができ、かつケーシングの側板から外
部に排出されるコンクリート量を低減することができる
コンクリート吹付機を提供する。 【解決手段】 ケーシングの外周内面と外周部側板内側
に固着されかつ一体成形された耐摩耗部材２２を有す
る。またインペラ１２の２枚のインペラ側板１２ａの外
周部が内側に傾けて皿形に構成されている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内面等に
コンクリート等をライニングするためのコンクリート吹
付機に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル、坑道、ケーブルダクト等の内
壁をコンクリートやモルタルでライニングする手段とし
ては、従来、図４に模式的に示すエアー吹付機が用いら
れていた。このエアー吹付機は、コンクリートポンプと
空圧源に連結されたノズル１を有し、圧縮空気に液体急
結剤を混入し、生コンクリートを大量の圧縮空気により
ノズル１から吹き出し、同時にノズル内で生コンクリー
トと急結剤とを混合してトンネル内面等に吹き付けるよ
うになっている。しかし、かかるエアー吹付機は、大量
の圧縮空気を使用するため、空圧源の動力が大きくなる
ばかりでなく、微細なコンクリートや急結剤を含む粉塵
が大量の圧縮空気により周囲を汚染するため、作業環境
が極めて悪い問題点があった。

【０００３】この問題点を解決するため、例えば、実公
平６−４５５１９号の「投射施工装置」、特開平４−８
３０９６号及び特開平６−２４８８８７号の「混合物投
射施工方法およびその装置」、等の圧縮空気を用いずに
ライニングができるコンクリート吹付機が提案されてい
る

【０００４】図５は、かかるコンクリート吹付機の原理
を示す図である。この図に示すように、これらのコンク
リート吹付機のヘッド部は、高速で回転するインペラ２
と、コンクリートと急結剤を攪拌しながらインペラ２に
供給する攪拌スクリュー３とを備え、遠心力によりコン
クリートをインペラの接線方向に投射して吹き付けるよ
うになっていた。従って、このコンクリート吹付機で
は、空気を全く使用せずに機械的にコンクリートの吹き
付けができ、これにより粉塵の発生をなくし、良好な作
業環境を得ることができる。

【０００５】また、本願発明と同一の発明者等は、図５
の装置を改良し、図６に模式的に示す「コンクリート吹
付機」を創案し出願した（特開平１１−７１９９７
号）。このコンクリート吹付機は、軸心を中心に高速回
転するインペラ１２と、該インペラを間隔を隔てて囲む
ケーシング１４と、該ケーシングに設けられインペラの
回転中心に向けて生コンクリートを供給するコンクリー
ト供給管１６と、該コンクリート供給管に隣接してケー
シングに設けられたコンクリート吐出管１８と、該コン
クリート吐出管の開放端の外側に設けられコンクリート
吐出管を通過したコンクリートに向けて液体急結剤を噴
射する急結剤供給ノズル２０とからなるヘッド部を備
え、前記コンクリート吐出管１８は、コンクリート供給
管に対し直交するインペラの回転方向からインペラの中
心側に傾斜した軸線を有し、かつケーシングから断面変
化のないストレート管であるものである。なお、この図
で、６はコンクリート用パイプ、７は生コンクリート、
８は急結剤、１３はブレードである。

【０００６】このコンクリート吹付機は、（１）ヘッド
部内部でのコンクリートの硬化を抑制することができ、
これにより作業の中断毎の清掃やメンテナンスを不要に
することができ、（２）ヘッド部を小型軽量化すること
ができ、これによりヘッド部を移動させるビームや油圧
シリンダ等を小型化でき、（３）コンクリート投射のス
ポット性を保持しながら吐出抵抗を低減して速度低下を
少なくでき、（４）各部へのコンクリートの詰まりが生
じ難く、かつ内部のメンテナンスが容易であり、（５）
コンクリートと急結剤の混合性の高い等の特徴を有して
いる。

【０００７】更に、本願発明と同一の発明者等は、図６
のコンクリート吹付機を更に進歩させた「コンクリート
吹付機」を創案し、出願した（特開平１１−３０３５９
３号）。このコンクリート吹付機は、図７に示すよう
に、インペラ１２は、回転軸の軸線方向に間隔を隔てた
２枚のインペラ側板１２ａと、その間に周方向に間隔を
隔てて取り付けられた複数のブレード１３とからなり、
インペラ側板の外面周縁に放射状の突起筋が配列された
ものである。

【０００８】このコンクリート吹付機は、（１）インペ
ラからのコンクリートのはみ出しを低減し、コンクリー
トの投射効率を高めることができ、（２）ケーシング内
のコンクリートの残留量が少なく、これによりインペラ
の回転抵抗を低減することができ、（３）インペラのブ
レードの摩耗を低減でき、かつ摩耗した場合でも、少な
い予備品で性能を維持することができる、等の特徴を有
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のコンク
リート吹付機では、（１）インペラ１２で投射できなか
ったコンクリートがケーシング内に残留し、この残留コ
ンクリートがインペラと共に回転する傾向がある。この
コンクリート（以下、周回コンクリートと呼ぶ）との摩
擦によりケーシング１４の内面（円弧内面と側面）が摩
耗する問題点があった。この摩耗によりインペラとの隙
間が大きくなり、漏れが大きくなって投射効率が悪化す
る。

【００１０】また、この問題点を解決するために、ケー
シング１４の円弧内面（Ｒ面）のみに耐摩耗性のあるゴ
ムを接着等でライニングすると、ゴムライングと側壁と
の隙間からコンクリートに含まれるセメントペーストが
衝撃により入り込み、ゴムライングの一部を剥がし、そ
の部分が膨れてくる。その結果、膨れたゴムライングは
周回コンクリート或いはインペラと激しく干渉してその
部分が削り取られ、ゴムライングの剥離、損傷が急速に
進んで、早期の交換が必要になる。この交換は、装置を
停止・分解しゴムライングを接着しなおす必要があるた
め、手間と時間がかかり、装置の稼働率が大幅に低下す
る。

【００１１】また、従来のコンクリート吹付機では、
（２）インペラのブレードで打撃したコンクリートが投
射口（コンクリート吐出管１８）の内壁に当たり、減勢
して投射速度の低下をまねく問題点があった。その結
果、投射したコンクリートの一部が投射口から垂れ落ち
たり、壁に到達せずに落下して投射効率が低下する問題
点があった。更に、インペラ１２で投射できなかったコ
ンクリートがそのままケーシングの側板に設けられた開
口から外部に排出される量が大きい問題点があった。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち、本発明の第１の目
的は、ケーシングの内面の摩耗を低減し、この摩耗によ
る投射効率の低下を抑制することができ、かつメンテナ
ンスの容易なコンクリート吹付機を提供することにあ
る。また、本発明の第２の目的は、投射コンクリートと
コンクリート吐出管との接触を低減し、投射速度の低下
を抑制して投射効率を高めることができ、かつケーシン
グの側板から外部に排出されるコンクリート量を低減す
ることができるコンクリート吹付機を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、軸心を
中心に高速回転するインペラ（１２）と、該インペラを
間隔を隔てて囲むケーシング（１４）と、該ケーシング
に設けられインペラの回転中心に向けて生コンクリート
を供給するコンクリート供給管（１６）と、該コンクリ
ート供給管に隣接してケーシングに設けられたコンクリ
ート吐出管（１８）と、を有するヘッド部を備えたコン
クリート吹付機において、前記ケーシングの外周内面と
外周部側板内側に固着されかつ一体成形された耐摩耗部
材（２２）を有する、ことを特徴とするコンクリート吹
付機が提供される。

【００１４】上記本発明の構成によれば、ケーシング
（１４）の外周内面と外周部側板内側に固着されかつ一
体成形された耐摩耗部材（２２）を有するので、耐摩耗
部材がインペラ外周部を囲むコの字形に形成され、その
端面がコンクリートが激しく衝突するインペラ外周部の
外側に位置する。従って、耐摩耗部材の端部へのセメン
トペーストの衝撃による入り込みがほとんどなくなり、
ケーシング（耐摩耗部材）の部分摩耗を低減することが
できる。また、ケーシングの材質に高価な耐摩耗材料を
用いることなく耐久性を向上できる。

【００１５】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ケーシングの外周部に内面がその他の部分の側板内面よ
り広く設けられたホルダー部（２４）を有し、前記耐摩
耗部材（２２）は、加硫されたウレタンゴムであり、か
つその内面がホルダー部以外の側板内面とほぼ面一に構
成されている。この構成により、ホルダー部（２４）を
設け耐摩耗部材（２２）の内面をホルダー部以外の側板
内面とほぼ面一に構成することにより、耐摩耗部材の端
部へのセメントペーストの入り込みを更に低減し、耐摩
耗部材の部分摩耗を更に低減することができる。また、
耐摩耗部材（２２）に、加硫されたウレタンゴムを用い
ることにより、ケーシングとの接合力を大幅に高めてそ
の剥離を防止でき、かつウレタンゴムの可撓性と耐摩耗
性により、コンクリートのケーシングへの衝突音を低減
できる。

【００１６】また、本発明によれば、軸心を中心に高速
回転するインペラ（１２）と、該インペラを間隔を隔て
て囲むケーシング（１４）と、該ケーシングに設けられ
インペラの回転中心に向けて生コンクリートを供給する
コンクリート供給管（１６）と、該コンクリート供給管
に隣接してケーシングに設けられたコンクリート吐出管
（１８）と、を有するヘッド部を備えたコンクリート吹
付機において、前記インペラ（１２）は、回転軸の軸線
方向に間隔を隔てた２枚のインペラ側板（１２ａ）と、
その間に周方向に間隔を隔てて取り付けられた複数のブ
レード（１３）とからなり、かつ２枚のインペラ側板の
外周部が内側に傾けて皿形に構成されている、ことを特
徴とするコンクリート吹付機が提供される。

【００１７】上記本発明の構成によれば、インペラ（１
２）が、回転軸の軸線方向に間隔を隔てた２枚のインペ
ラ側板（１２ａ）と、その間に周方向に間隔を隔てて取
り付けられた複数のブレード（１３）とからなり、かつ
２枚のインペラ側板の外周部が内側に傾けて皿形に構成
されているので、高速回転するブレードで打撃されたコ
ンクリートは、内側に皿形になった側板にガイドされて
投射口の中心寄りに投射され、投射口の内壁にほとんど
当たらないので減勢しない。従って、投射コンクリート
とコンクリート吐出管との接触を低減し、投射速度の低
下を抑制して投射効率を高めることができる。また、同
様に２枚のインペラ側板の外周部が内側に傾けて皿形に
構成されているので、インペラで投射できなかったコン
クリートは、インペラ側板の外周部に接触して遠心力に
より外周部内側に戻されるので、ケーシングの側板から
外部に排出されるコンクリート量を低減することがで
き、外漏れ傾向が軽減される。

【００１８】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
２枚のインペラ側板（１２ａ）は、その外周部に連結さ
れた皿形部材（２６）を有し、該皿形部材の内面は回転
軸に直交する面から外方かつ内方に一定の勾配θで傾斜
している。この構成により、皿形部材（２６）を自由に
交換でき、かつその内面勾配θを最適値に容易に設定す
ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明のコンクリート吹付機の使用状態を
示す図である。この図において、４は主機であり、走行
部４ａを有し、後側にはコンクリートポンプ４ｂが設け
られている。主機４の前側にはロボットアーム機構５が
設けられている。ロボットアーム機構５は、この例で
は、主ビーム５ａ、主ビーム５ａの伸縮ロッド５ｂに設
けられた横振りシリンダ５ｃ、直動シリンダ５ｄ、直動
シリンダ５ｅのロッド先端に設けられたベース５ｅ等か
らなり、ヘッド部１０を任意の位置及び向きに移動でき
るようになっている。

【００２０】図２は、本発明のコンクリート吹付機ヘッ
ド部の側面図である。なおこの図は、内部構造の明瞭化
のために、手前側のケーシングとインペラの側板を省略
して示している。この図に示すように、本発明によるコ
ンクリート吹付機のヘッド部１０は、インペラ１２、ケ
ーシング１４、コンクリート供給管１６、及びコンクリ
ート吐出管１８を備えている。

【００２１】図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図で
ある。この図に示すように、インペラ１２は、回転軸Ｚ
の軸線方向に間隔を隔てた２枚のインペラ側板１２ａ
と、その間に周方向に間隔を隔てて取り付けられた複数
（この図で４枚）のブレード１３とからなり、図示しな
い駆動装置（例えば油圧モータ）により軸心Ｚを中心に
高速回転する。

【００２２】ケーシング１４は、インペラ１２を間隔を
隔てて囲んでいる。更に、コンクリート供給管１６は、
ケーシング１４の上部に一体に設けられ、コンクリート
用パイプ６（図１参照）を介してコンクリートポンプ４
ｂに連結され、生コンクリート７をインペラ１２の回転
中心に向けて供給（圧送）するようになっている。

【００２３】更に図２に示すように、コンクリート吐出
管１８は、コンクリート供給管１６に隣接してケーシン
グ１４に一体に設けられている。このコンクリート吐出
管１８は、ケーシング１４から断面変化のないストレー
ト管であり、好ましくは、断面が矩形の短管である。こ
の構成により、コンクリート７の投射方向にコンクリー
ト吐出管１８の軸線を一致させることができ、吐出抵抗
を大幅に低減できる。また、断面を矩形の短管とするこ
とにより、ケーシング１４の通常の形状に一致させるこ
とができ、インペラ１２で投射されたコンクリート８の
速度を落とすことなく、コンクリートの広がりを防止し
てスポット性を保持することができる。

【００２４】本発明のコンクリート吹付機１０は更に、
図３に示すように、ケーシング１４の外周内面と外周部
側板内側に固着された耐摩耗部材２２を有する。この耐
摩耗部材２２は、好ましくは加硫されたウレタンゴムで
あり、全体が一体に成形されている。また、ケーシング
１４の外周部に内面がその他の部分の側板内面より広く
設けられたホルダー部２４を有する。このホルダー部２
４は、図示のようにケーシング１４と一体に成形するの
が好ましいが、分離交換できるように構成してもよい。
耐摩耗部材２２は、その内面がホルダー部以外の側板１
４ａの内面とほぼ面一に構成されている。

【００２５】更に本発明のコンクリート吹付機１０の２
枚のインペラ側板１２ａの外周部は内側に傾けて皿形に
構成されている。またこの例では、２枚のインペラ側板
１２ａは、自由に交換できるようにその外周部に連結さ
れた皿形部材２６を有する。この皿形部材２６の内面は
回転軸Ｚに直交する面から外方かつ内方に一定の勾配θ
で傾斜している。この勾配θは、投射効率を最大にする
ように最適化するのがよく、好ましくは約５°前後に設
定する。

【００２６】また、この図に示すように、皿形部材２６
の外面周縁には周方向に間隔を隔てて放射状の突起部２
７が配列されている。この放射状突起部２７を設けるこ
とにより、遠心力によりコンクリートの液体部分（セメ
ントペースト）が図に破線の矢印で示す向きに働き、ケ
ーシングの側板から外部に排出されるコンクリート量を
低減することができる。

【００２７】また、図２及び図３に示すように、ケーシ
ング１４は、インペラ側板１２ａを間隔を隔てて囲むケ
ーシング側板１４ａと、ブレード１３を間隔を隔てて囲
むケーシング胴部１４ｂとからなる。更に、本発明によ
れば、ケーシング側板１４ａに、残留コンクリートを排
出するための貫通穴１５が設けられている。この構成に
より、スクレーパ部を通過してケーシング１４内へコン
クリートが導入され、さらにインペラ側板１２ａとケー
シング側板１４ａの間にコンクリートが充満する恐れが
ある場合でも、インペラ１２の回転により残留コンクリ
ートを排出して、インペラの回転抵抗を更に低減するこ
とができる。

【００２８】上述した本発明の構成によれば、ケーシン
グ１４の外周内面と外周部側板内側に固着されかつ一体
成形された耐摩耗部材２２を有するので、耐摩耗部材が
インペラ外周部を囲むコの字形に形成され、その端面が
コンクリートが激しく衝突するインペラ外周部の外側に
位置する。従って、耐摩耗部材の端部へのセメントペー
ストの衝撃による入り込みがほとんどなくなり、ケーシ
ング（耐摩耗部材）の部分摩耗を低減することができ
る。また、ケーシングの材質に高価な耐摩耗材料を用い
ることなく耐久性を向上できる。

【００２９】また、ホルダー部２４を設け耐摩耗部材２
２の内面をホルダー部以外の側板内面とほぼ面一に構成
することにより、耐摩耗部材の端部へのセメントペース
トの入り込みを更に低減し、耐摩耗部材の部分摩耗を更
に低減することができる。また、耐摩耗部材２２に、加
硫されたウレタンゴムを用いることにより、ケーシング
との接合力を大幅に高めてその剥離を防止でき、かつウ
レタンゴムの可撓性と耐摩耗性により、コンクリートの
ケーシングへの衝突音を低減できる。

【００３０】更に、インペラ１２の２枚のインペラ側板
１２ａの外周部が内側に傾けて皿形に構成されているの
で、高速回転するブレードで打撃されたコンクリート
は、内側に皿形になった側板にガイドされて投射口の中
心寄りに投射され、投射口の内壁にほとんど当たらない
ので減勢しない。従って、投射コンクリートとコンクリ
ート吐出管との接触を低減し、投射速度の低下を抑制し
て投射効率を高めることができる。また、同様に２枚の
インペラ側板の外周部が内側に傾けて皿形に構成されて
いるので、インペラで投射できなかったコンクリート
は、インペラ側板の外周部に接触して遠心力により外周
部内側に戻されるので、ケーシングの側板から外部に排
出されるコンクリート量を低減することができ、外漏れ
傾向が軽減される。

【００３１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】上述したように、本発明のコンクリート
吹付機は、ケーシングの内面の摩耗を低減し、この摩耗
による投射効率の低下を抑制することができ、メンテナ
ンスが容易であり、かつ投射コンクリートとコンクリー
ト吐出管との接触を低減し、投射速度の低下を抑制して
投射効率を高めることができ、かつケーシングの側板か
ら外部に排出されるコンクリート量を低減することがで
きる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンクリート吹付機の使用状態を示す
図である。

【図２】本発明のコンクリート吹付機のヘッド部の側面
図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。

【図４】従来のエアー吹付機の模式図である。

【図５】空気を用いない従来のコンクリート吹付機のヘ
ッド部の構成図である。

【図６】先行出願のヘッド部の模式図である。

【図７】別の先行出願のヘッド部の模式図である。

【符号の説明】

１ ノズル、２ インペラ、３ 攪拌スクリュー、４
主機、５ ロボットアーム機構、６ コンクリート用パ
イプ、７ 生コンクリート、８ 急結剤、１０ ヘッド
部、１２ インペラ、１２ａ インペラ側板、１２ｂ
ブレード取付板、１３ ブレード、１４ ケーシング、
１４ａ ケーシング側板、１４ｂ ケーシング胴部、１
５ 貫通穴、１６ コンクリート供給管、１８ コンク
リート吐出管、２０ 急結剤供給ノズル、２２ 耐摩耗
部材、２４ ホルダー部、２６ 皿形部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心を中心に高速回転するインペラ（１
   ２）と、該インペラを間隔を隔てて囲むケーシング（１
   ４）と、該ケーシングに設けられインペラの回転中心に
   向けて生コンクリートを供給するコンクリート供給管
   （１６）と、該コンクリート供給管に隣接してケーシン
   グに設けられたコンクリート吐出管（１８）と、を有す
   るヘッド部を備えたコンクリート吹付機において、 前記ケーシングの外周内面と外周部側板内側に固着され
   かつ一体成形された耐摩耗部材（２２）を有する、こと
   を特徴とするコンクリート吹付機。
2. 【請求項２】 前記ケーシングの外周部に内面がその他
   の部分の側板内面より広く設けられたホルダー部（２
   ４）を有し、前記耐摩耗部材（２２）は、加硫されたウ
   レタンゴムであり、かつその内面がホルダー部以外の側
   板内面とほぼ面一に構成されている、ことを特徴とする
   請求項１に記載のコンクリート吹付機。
3. 【請求項３】 軸心を中心に高速回転するインペラ（１
   ２）と、該インペラを間隔を隔てて囲むケーシング（１
   ４）と、該ケーシングに設けられインペラの回転中心に
   向けて生コンクリートを供給するコンクリート供給管
   （１６）と、該コンクリート供給管に隣接してケーシン
   グに設けられたコンクリート吐出管（１８）と、を有す
   るヘッド部を備えたコンクリート吹付機において、 前記インペラ（１２）は、回転軸の軸線方向に間隔を隔
   てた２枚のインペラ側板（１２ａ）と、その間に周方向
   に間隔を隔てて取り付けられた複数のブレード（１３）
   とからなり、かつ２枚のインペラ側板の外周部が内側に
   傾けて皿形に構成されている、ことを特徴とするコンク
   リート吹付機。
4. 【請求項４】 前記２枚のインペラ側板（１２ａ）は、
   その外周部に連結された皿形部材（２６）を有し、該皿
   形部材の内面は回転軸に直交する面から外方かつ内方に
   一定の勾配θで傾斜している、ことを特徴とする請求項
   ３に記載のコンクリート吹付機。