JP2002285773A - さく岩機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 さく岩時における作業者への影響を最小限と
し、しかも極めて低騒音にて迅速に作業を完了させるこ
とを可能とし、かつ高価な工具を不要とする。 【解決手段】 下端部に被さく物Ａへ固定されるアンカ
ー４が設けられた支持シャフト２と、支持シャフト２の
シャフト部５に支持された駆動モータ３と、駆動モータ
３をシャフト部５の長手方向へ移動させる移動機構６
と、駆動モータ５の回転軸１１に連結された円筒状の長
尺のコアビット９とからさく岩機１を構成する。駆動モ
ータ３として、回転軸１１が貫通されて一体に設けられ
た筒状のロータと、ロータの外周面に設けられた円筒状
のステータとを有し、コアビット９を直接回転させるこ
とにより高速回転可能なダイレクトタイプのモータを用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種の岩石を破
断させたり、岩盤に発破用の下穴をあけるために用いら
れるさく岩機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種の岩石を破断させたり、岩
盤に発破用の下穴をあけるために、さく岩機が用いられ
ている。このさく岩機としては、先端部にビット部を有
するロッドに、さく岩機本体にて圧縮空気によって打撃
を与えることにより、ロッドの先端部のビット部によっ
て岩に穴をあけるものが知られている。また、この種の
さく岩機としては、ロッドを低速にて回転させるタイプ
のものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の打
撃を加えてロッドを打ち込むさく岩機にあっては、用い
るロッドとしては、その衝撃に耐え得る強度を有したも
のを用いなければならず、極めて高価なものであった。
しかも、打撃によって打ち込むので、極めて大きな騒音
が生じるとともに、その穿孔速度にも限度があり、低騒
音でしかも高速にて穴あけが行えるさく岩機が要求され
ているのが現状であった。また、大きな衝撃によってロ
ッドを打ち込むため、このさく岩機を扱う作業者へ振動
・衝撃による悪影響を与えてしまうという問題があっ
た。

【０００４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、作業者への影響が最小限で、しかも極めて低騒音
にて迅速に作業を完了させることができ、かつ高価な工
具が不要なさく岩機を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のさく岩機は、岩石や岩盤等の硬質の
被さく物に穿孔してさく岩するさく岩機であって、下端
部が前記被さく物に固定される支持シャフトと、該支持
シャフトに支持された駆動モータと、該駆動モータを前
記支持シャフトの長手方向に沿って移動させる移動機構
と、前記駆動モータの回転軸に連結された円筒状の長尺
のコアビットとを有し、前記駆動モータは、前記回転軸
が貫通されて一体に設けられた筒状のロータと、該ロー
タの外周面に設けられた円筒状のステータとを有し、前
記回転軸に前記コアビットが直接連結されていることを
特徴としている。

【０００６】このように、支持シャフトの端部を被さく
物に支持させた状態にて駆動モータによってコアビット
を直接回転させることにより、先端部にビットが設けら
れたコアビットによって長尺の穴を容易に被さく物に形
成して、被さく物のさく岩を行うことができる。つま
り、ロッドに衝撃を加えてさく岩を行うタイプの従来の
さく岩機と比較して、工具であるコアビットに加わる力
が小さく、したがって、工具として、極めて高価な高強
度金属材料を用いる必要がなく、これにより、工具の低
コスト化を図ることができ、さらには、騒音も大幅に低
減させることができる。しかも、大きな衝撃や振動が生
じないので、作業者への衝撃・振動による悪影響をなく
すことができる。

【０００７】請求項２記載のさく岩機は、請求項１記載
のさく岩機において、該コアビットの直径に対する長さ
の比が５〜１００、望ましくは３０〜５０の範囲内であ
ることを特徴としている。

【０００８】つまり、直径に対する長さの比が５〜１０
０、望ましくは３０〜５０とされたコアビットによっ
て、被さく物へ迅速に深穴を形成することができる。

【０００９】請求項３記載のさく岩機は、請求項１また
は請求項２記載のさく岩機において、前記駆動モータ
が、前記コアビットをギヤやベルトなどの伝達機構を介
さず直接回転させることにより４０００rpm以上にて高
速回転させるモータからなることを特徴としている。

【００１０】すなわち、コアビットが駆動モータによっ
て直接回転されて４０００rpm以上の高速回転とされる
ので、穿孔速度が大幅に高められ、これにより、穿孔時
間の大幅な短縮化を図ることができる。

【００１１】請求項４記載のさく岩機は、岩石や岩盤等
の硬質の被さく物に穿孔してさく岩するさく岩機であっ
て、回転軸を回転させる駆動モータと、該駆動モータの
前記回転軸に連結される円筒状に形成された長尺のコア
ビットとを有し、該コアビットは、その直径に対する長
さの比が５〜１００、望ましくは３０〜５０の範囲内で
あることを特徴としている。

【００１２】このように、駆動モータによってコアビッ
トを直接回転させることにより、先端部にビットが設け
られたコアビットによって長尺の穴を容易に被さく物に
形成して、被さく物のさく岩を行うことができる。つま
り、ロッドに衝撃を加えてさく岩を行うタイプの従来の
さく岩機と比較して、工具であるコアビットに加わる力
が小さく、したがって、工具として、極めて高価な高強
度金属材料を用いる必要がなく、これにより、工具の低
コスト化を図ることができ、さらには、騒音も大幅に低
減させることができる。また、直径に対する長さの比が
５〜１００、望ましくは３０〜５０とされたコアビット
によって、被さく物へ迅速に深穴を形成することができ
る。しかも、大きな衝撃や振動が生じないので、作業者
への衝撃・振動による悪影響をなくすことができる。

【００１３】請求項５記載のさく岩機は、請求項４記載
のさく岩機において、前記駆動モータが、前記コアビッ
トをギヤやベルトなどの伝達機構を介さず直接回転させ
ることにより４０００rpm以上にて高速回転させるモー
タからなることを特徴としている。

【００１４】すなわち、コアビットが駆動モータによっ
て直接回転されて４０００rpm以上の高速回転とされる
ので、穿孔速度が大幅に高められ、これにより、穿孔時
間の大幅な短縮化を図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例のさく
岩機を、図面を参照して説明する。図１において、符号
１は、さく岩機である。このさく岩機１は、支持シャフ
ト２と、この支持シャフト２に沿って移動可能に支持さ
れた駆動モータ３とを有している。

【００１６】支持シャフト２には、その先端部に、岩盤
や御影石などの岩石からなる硬質の被さく物Ａに固定さ
れるアンカー部４と、このアンカー部４に連結されたシ
ャフト部５とを有しており、シャフト部５には、駆動モ
ータ３をシャフト部５の長手方向に沿って移動させる移
動機構６が設けられている。そして、この移動機構６に
よって、駆動モータ３がシャフト部５に沿って移動され
るようになっている。

【００１７】駆動モータ３には、円筒状に形成されたチ
ューブ７の先端部に、ビット８が設けられた長尺のコア
ビット９が設けられている。また、支持シャフト２に
は、シャフト部５の先端部近傍に、コアビット支持部１
０が設けられており、このコアビット支持部１０によっ
て、コアビット９が回転可能にかつ軸方向へ移動可能に
支持されている。

【００１８】次に、駆動モータ３について説明する。こ
の駆動モータ３は、後述する回転軸１１に直接連結され
たコアビット９を直接回転させるダイレクトタイプのモ
ータからなるものである。この駆動モータ３は、直流電
源が印加されて回転する直流モータであり、その中心
に、円筒状の回転軸１１を有している。この回転軸１１
の先端部には、アダプタ１２を介して工具である前述し
たコアビット９が回転軸１１と互いに連通するように着
脱可能に取り付けられている。

【００１９】ここで、このコアビット９は、チューブ７
の先端部に、超硬合金あるいは超砥粒（ダイヤモンド砥
粒やＣＢＮ砥粒）をメタルボンドあるいはレジンボンド
のようなバインダーによって固めたダイヤモンド工具か
らなるビット８を備えている。具体的には、このコアビ
ット９としては、全長Ｌが約１０００〜１５００mm、直
径Ｄに対する長さＬの比Ｌ／Ｄが、５〜１００、望まし
くは３０〜５０の範囲のものが用いられ、また、圧縮強
度としては、２０〜５０×１０⁶Ｐａのものが用いられ
る。

【００２０】そして、このコアビット９が回転されるこ
とによって、被さく物Ａを掘削するようになっている。
つまり、駆動モータ３は、回転軸１１に直結された工具
であるコアビット９をギヤ等の回転伝達機構を用いずに
直接回転させるダイレクトタイプのモータである。

【００２１】図２に示すように、駆動モータ３は、ハウ
ジング１６内に、例えば、ポリイミド等の耐熱樹脂が被
覆されたコイルが巻回されてなるロータ１７と、このロ
ータ１７の外周面に設けられた永久磁石を有する円筒状
のステータ１８とを備えた構成とされている。回転軸１
１は、ロータ１７の中心に形成された挿通孔１７ａ内へ
圧入するようにして挿通され、ロータ１７に一体的に固
定されている。

【００２２】ハウジング１６の上壁部１６ａ及び下壁部
１６ｂの内側には、ロータ１２を回転自在に支持するた
めの軸受１９ａ、１９ｂがそれぞれ設置されている。す
なわち、軸受１９ａ、１９ｂは、ロータ１７の中心に挿
通された回転軸１１の上下端部近傍を支持するようにな
っており、回転軸１１及びこの回転軸１１が挿通された
ロータ１７に作用するスラスト方向の力とラジアル方向
の力とを受けることが可能な構成となっている。

【００２３】この駆動モータ３の後端部には、回転軸１
１の後端部と回転可能かつ液密状態に連結されたメカニ
カルシール部３８を回転自在に支持する回転軸支持台２
０と、回転軸支持台２０の上に固定され、回転軸１１の
後端部を収める上部ハウジング２１とが設けられてい
る。この上部ハウジング２１には、回転軸１１の中心の
貫通孔１１ａと連通する流路２２が形成されており、こ
の流路２２は、上部ハウジング２１の側方に開口されて
いる。この側方に開口された開口部２３には、チューブ
２４が接続されるようになっており、このチューブ２４
から湿式掘削のための冷却水が送り込まれるようになっ
ている。

【００２４】そして、このチューブ２４から送り込まれ
る冷却水は、上部ハウジング２１の流路２２を通り、回
転軸１１の貫通孔１１ａへ導かれ、その後、回転軸１１
の先端部にアダプタ１２を介して連結されたコアビット
９内に送り込まれ、ビット８による掘削箇所を冷却する
ようになっている。

【００２５】また、上部ハウジング２１には、その後端
部に、取り付けねじ部３１が形成されており、この取り
付けねじ部３１には、キャップ３２がねじ込み固定され
るようになっている。このキャップ３２には、その中心
に挿通孔３４が形成されている。また、上部ハウジング
２１には、キャップ３２の挿通孔３４及び回転軸１１の
貫通孔１１ａと連通する連通孔３５が形成されている。
そして、これら互いに連通した連通孔３４、連通孔３５
及び貫通孔１１ａには、押出棒３６が挿通されている。
なお、押出棒３６とキャップ３２の挿通孔３４との間に
は、Ｏリング３７が設けられてシールされている。

【００２６】なお、符号２５は、駆動モータ３のハウジ
ング１６内における上方側にて回転軸１１に接触するよ
うに、その周方向へ配設されたブラシ部であり、このブ
ラシ部２５に直流の電圧が印加され、駆動電流が供給さ
れるようになっている。

【００２７】駆動モータ３に直流電流を供給する電源４
０は、電源本体４１を有し、さらに、作業現場に供給さ
れる交流源に電源本体４１を接続するためのプラグ５１
を有した入力ケーブル５２を備えている。電源本体４１
には、メインスイッチ５３に加えて、入力側の電源の許
容電流量に応じて適宜電流量を選択出来る電流量選択ス
イッチ５４が設けられている。

【００２８】なお、ここでは図示されぬが、電源本体４
１には、この他にも穿孔作業緊急停止用のスイッチ、電
源冷却用の冷却水を導入するための冷却水導入口等が設
けられている。そして、この電源４０と駆動モータ３と
は、ケーブル５７を介して駆動モータ３に接続されてお
り、このケーブル５７によって駆動モータ３へ直流電流
が供給されるようになっている。

【００２９】また、駆動モータ３には、制御ケーブル８
１を介してコントローラ８２が接続されている。このコ
ントローラ８２には、駆動モータ３の回転数を調整する
ための回転数調整つまみ８３と、駆動モータ３の回転を
開始および停止させたり、電源のインターロックにより
出力電圧が零に落ちた場合に回転を再び再開させるリセ
ットボタン８４が設けられている。

【００３０】次に、上記構成のさく岩機１の作用、並び
にさく岩機１を用いた岩盤や御影石などの被さく物Ａへ
の穿孔作業について説明する。まず、支持シャフト２の
アンカー部４を被さく物Ａに固定することにより、シャ
フト部５の上方側へ位置させた駆動モータ３を、被さく
物Ａの所定の穿孔位置に位置決めして支持する。

【００３１】このようにさく岩機１を被さく物Ａに設置
したら、電源４０のメインスイッチ５３をＯＮ側にし、
交流電圧供給側の許容電流に合わせて電流量選択スイッ
チ５４を設定する。コントローラ８２のリセットボタン
８４を押し、駆動モータ３のブラシ２５に直流電圧を印
加してロータ１７（あるいはステータ１８）のコイルに
通電し、ロータ１７を４０００ｒｐｍ以上の高速にて回
転させるとともに、湿式で穿孔するために、図示しない
冷却水供給装置からチューブ２４を介して冷却水を送り
込む。この時の回転数は、コントローラ８２に設けられ
た回転数調整つまみ８３を回すことによって行う。

【００３２】そして、この状態において、移動機構６に
よって駆動モータ３を下降させることにより、回転軸１
１の先端部に連結したコアビット９のビット８を被さく
物Ａの表面に押し当てる。このようにすると、高速にて
回転されているビット８によって被さく物Ａに環状の穴
Ｈが、極めて短時間にてしかも静かに形成される。

【００３３】所定深さまで環状の穴Ｈを形成したら、駆
動モータ３を上昇させて穴Ｈからコアビット９を引き抜
き、中心のコアを取り除くことにより、穴が形成され
る。ここで、駆動モータ３を上昇させて穴Ｈからコアビ
ット９を引き抜いた際に、コアビット９内にコアが残留
した場合は、押出棒３６を先端側へ押出す。

【００３４】上述のように本実施の形態によれば、コア
ビット９の先端部のビット８は、回転軸１１からコアビ
ット９に直接回転力を付与させるダイレクトモータから
なる駆動モータ３によって極めて高速（４０００ｒｐｍ
以上）にて回転され、ビット８の周速を極めて高速化さ
せることができる。

【００３５】このように、コアビット９の回転数を駆動
モータ３で得られる回転数とし、所定の穿孔速度のもと
でビット８を高速回転させて回転数を増加させること
は、コアビット９の一回転当たりの穿孔深さ、換言すれ
ばビット９の被さく物Ａへの掘削の深さを小さくし、掘
削に対する抵抗を減少させることを意味している。この
掘削に対する抵抗の減少分が駆動モータ３の発生トルク
の下がり分を上回る状態となり、ひいては穿孔速度を増
加させ、穿孔時間を短縮化することができる。

【００３６】また、ロータ１７の中心に形成された挿通
孔１７ａへ回転軸１１を圧入して直接固定して一体化し
たものであるので、全体の剛性を大幅に向上させること
ができ、これにより、コアビット９を高速回転させて穴
を形成することが可能となり、その穿孔速度を大幅に高
めることができる。これにより、穿孔作業を迅速に行う
ことができ、穿孔作業を有する各種施工作業の工期の短
縮化を図ることができる。

【００３７】そして、このさく岩機１によれば、従来の
ように、打撃によってロッドを打ち込むタイプのものと
比較して、工具であるコアビット９に加わる力が小さ
く、したがって、工具として、極めて高価な高強度金属
材料を用いる必要がなく、これにより、工具の低コスト
化を図ることができ、さらには、騒音も大幅に低減させ
ることができる。

【００３８】また、このさく岩機１を作業者が把持して
作業したとしても、従来のさく岩機のような衝撃や振動
が生じないので、作業者への衝撃・振動による悪影響を
なくすことができる。特に、駆動モータ３を支持シャフ
ト２によって現場に設置して、別体のコントローラ８２
によって遠隔操作することができるので、作業者への影
響をさらに低減させることができる。

【００３９】さらには、アダプタ１２によってコアビッ
ト９を着脱させることにより、各種の径、長さのコアビ
ット９との交換を容易に行うことができる。これによ
り、コアビット９の交換などといったメンテナンスを容
易に行うことができ、作業性を向上させることができ、
さらに、コアビット９が交換可能であるので、様々な刃
厚や形状のビット８を有したものを選択して用いること
ができる。

【００４０】（実験例）ここで、衝撃によって穿孔する
従来タイプのさく岩機及び本実施形態例のさく岩機１を
用いて、直径２６mm、深さ２００mmの穴を岩盤に穿孔
し、その時間、騒音を比較した。なお、それぞれの工具
の回転数は、従来タイプのさく岩機では２５０rpm、実
施形態例のさく岩機１では７０００rpmであった。その
結果、上記の穴をあけるのに、従来タイプのさく岩機で
は、４３secかかり、そのときの騒音が１１０ｄＢであ
ったのに対し、本実施形態例のさく岩機１では、１７se
cしかかからず、そのときの騒音は７２ｄＢと極めて低
騒音であった。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のさく岩
機によれば、下記の効果を得ることができる。請求項１
記載のさく岩機によれば、支持シャフトの端部を被さく
物に支持させた状態にて駆動モータによってコアビット
を直接回転させることにより、先端部にビットが設けら
れたコアビットによって長尺の穴を容易に被さく物に形
成して、被さく物のさく岩を行うことができる。つま
り、ロッドに衝撃を加えてさく岩を行うタイプの従来の
さく岩機と比較して、工具であるコアビットに加わる力
が小さく、したがって、工具として、極めて高価な高強
度金属材料を用いる必要がなく、これにより、工具の低
コスト化を図ることができ、さらには、騒音も大幅に低
減させることができる。しかも、大きな衝撃や振動が生
じないので、作業者への衝撃・振動による悪影響をなく
すことができる。

【００４２】請求項２記載のさく岩機によれば、直径に
対する長さの比が５〜１００、望ましくは３０〜５０と
されたコアビットによって、被さく物へ迅速に深穴を形
成することができる。

【００４３】請求項３記載のさく岩機によれば、コアビ
ットが駆動モータによって直接回転されて４０００rpm
以上の高速回転とされるので、穿孔速度が大幅に高めら
れ、これにより、穿孔時間の大幅な短縮化を図ることが
できる。

【００４４】請求項４記載のさく岩機によれば、駆動モ
ータによってコアビットを直接回転させることにより、
先端部にビットが設けられたコアビットによって長尺の
穴を容易に被さく物に形成して、被さく物のさく岩を行
うことができる。つまり、ロッドに衝撃を加えてさく岩
を行うタイプの従来のさく岩機と比較して、工具である
コアビットに加わる力が小さく、したがって、工具とし
て、極めて高価な高強度金属材料を用いる必要がなく、
これにより、工具の低コスト化を図ることができ、さら
には、騒音も大幅に低減させることができる。また、直
径に対する長さの比が５〜１００、望ましくは３０〜５
０とされたコアビットによって、被さく物へ迅速に深穴
を形成することができる。しかも、大きな衝撃や振動が
生じないので、作業者への衝撃・振動による悪影響をな
くすことができる。

【００４５】請求項５記載のさく岩機によれば、コアビ
ットが駆動モータによって直接回転されて４０００rpm
以上の高速回転とされるので、穿孔速度が大幅に高めら
れ、これにより、穿孔時間の大幅な短縮化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態例のさく岩機の構成及び構
造を説明するさく岩機の側面図である。

【図２】 本発明の実施形態例のさく岩機を構成する駆
動モータの構造を説明する駆動モータの断面図である。

【符号の説明】

１ さく岩機 ２ 支持シャフト ３ 駆動モータ ６ 移動機構 ９ コアビット １１ 回転軸 １７ ロータ １８ ステータ Ａ 被さく物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今岡 稔雄 神奈川県横浜市都筑区佐江戸町681 日本 ダイヤモンド株式会社内 (72)発明者 佐藤 九州男 東京都千代田区外神田５−３−13 恩田ビ ル201 Ｆターム(参考） 2D029 AA02 AA04 EA00 2D065 AA02 AA14 AA20 AA22 5H607 AA04 BB01 BB04 BB14 CC05 CC09 DD04 DD08 FF10 GG07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩石や岩盤等の硬質の被さく物に穿孔し
   てさく岩するさく岩機であって、 下端部が前記被さく物に固定される支持シャフトと、該
   支持シャフトに支持された駆動モータと、該駆動モータ
   を前記支持シャフトの長手方向に沿って移動させる移動
   機構と、前記駆動モータの回転軸に連結された円筒状の
   長尺のコアビットとを有し、 前記駆動モータは、前記回転軸が貫通されて一体に設け
   られた筒状のロータと、該ロータの外周面に設けられた
   円筒状のステータとを有し、前記回転軸に前記コアビッ
   トが直接連結されていることを特徴とするさく岩機。
2. 【請求項２】 該コアビットは、その直径に対する長さ
   の比が５〜１００の範囲内であることを特徴とする請求
   項１記載のさく岩機。
3. 【請求項３】 前記駆動モータは、前記コアビットをギ
   ヤやベルトなどの伝達機構を介さず直接回転させること
   により４０００rpm以上にて高速回転させるモータから
   なることを特徴とする請求項１または請求項２記載のさ
   く岩機。
4. 【請求項４】 岩石や岩盤等の硬質の被さく物に穿孔し
   てさく岩するさく岩機であって、 回転軸を回転させる駆動モータと、該駆動モータの前記
   回転軸に連結される円筒状に形成された長尺のコアビッ
   トとを有し、 該コアビットは、その直径に対する長さの比が５〜１０
   ０の範囲内であることを特徴とするさく岩機。
5. 【請求項５】 前記駆動モータは、前記コアビットをギ
   ヤやベルトなどの伝達機構を介さず直接回転させること
   により４０００rpm以上にて高速回転させるモータから
   なることを特徴とする請求項４記載のさく岩機。