JP2003269066A - 掘削機のブレーカーアーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】狭隘な作業空間でも容易に使用でき、掘削能力
を最大限に発揮して掘削作業を効率よく実施できる掘削
機のブレーカーアーム装置を提供する。 【解決手段】トンネルの覆工２、切羽面、岩石Ｅ等を破
砕、掘削する掘削機のブレーカーアーム装置１０におい
て、ブレーカーアーム１６が、掘削機本体１１に軸支Ｐ
する第１アーム１４と、第１アーム１４の長手軸線Ｌと
同軸に設けられ長手軸線Ｌ方向に沿って伸縮作動する第
２アーム１５とを含むように形成する。第２アーム１５
の先端に、ブレーカー１９を上下面内で首振り稼働する
ように取り付け、ブレーカー１９を第２アーム１５に対
して上下角度が変位可能に構成する。伸縮作動によりブ
レーカー１９が第２アーム１５と一体に第１アーム１４
の軸線に沿ってフィード可能であり、ブレーカーヘッド
１８の往復動による打撃力とフィードによる押圧力を同
時に被掘削物に対して作用させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削機のブレーカ
ーアーム装置に関し、例えばトンネルを拡幅工事する場
合に、狭隘な工事作業空間の中で既設の覆工コンクリー
トの撤去工や岩盤の掘削工事等、土木、建築分野の工事
に使用するのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば掘削機用削岩機として特開
平６−２９９７７７号公報所載の発明が公知である（以
下「第１従来装置」という）。かかる第１従来装置は、
油圧ショベル系の装置であって掘削機本体に対して旋回
する第１アームと、この第１アームに第１油圧シリンダ
で上下に回動するように設けた第２アームと、この第２
アームの先端に設けられ第２油圧シリンダで回動する角
度を変位調整するように取り付けた削岩機とからなる構
成である。

【０００３】地盤を斜めに穿孔作業する場合には、第
１、第２の各アームを各油圧シリンダで屈曲させた状態
にし、削岩機を駆動することで行われる。したがって、
穿孔作業においては、例え第１、第２の各アームを直線
状に伸ばした状態にしても、第２アーム先端に設けた削
岩機ユニットのヘッドはこの直線状態から或る角度で屈
折した状態で穿孔作業が行われる。このように、第１従
来装置は、第１アームに第２アームを屈曲して使用する
ことを前提として削岩機を取り付けた構成であり、例え
２つのアームを直線状に伸ばした状態で穿孔作業を行う
場合でも、削岩機の角度は、第２アームとは或る角度を
なして屈折するような角度で使用される構成である。

【０００４】また、他の従来装置として特開平５−７１
２９１号公報所載の発明（以下「第２従来装置」とい
う）は、ブームカッタの先端にドリルブームを着脱自在
に取り付け、さらにドリルブームにメインブームを介し
て削岩機を搭載したサブブームを折りたたんだ状態から
逆Ｚ字形状に展開するように設けた構造である。

【０００５】掘削される切り羽が硬岩質に遭遇した場合
には、掘削機に着脱式のドリルブームを装着するだけ
で、発破用のダイナマイトを装填する穿孔を削岩機で開
けられ、軟岩質の場合には、ブームカッターからメイン
ブーム等を取り外した状態で掘削作業を行えるので、掘
削不可能な地質に遭遇するたびに、掘削機をトンネルの
外に出してそれと交代にドリルジャンボを搬入するとい
う煩わしさを回避するものである。

【０００６】さらに、別の他の従来装置である実開平７
−２０３９１号公報の考案（以下「第３従来装置」とい
う）は、トンネル掘削機の台車から天井に向かって垂直
に立てた作業アームにドリルを設け、ドリルがふらつか
ないように掛止手段を切羽面近傍の支保工に掛止した構
成である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示されるように第１従来装置は、屋外等のオープンスペ
ースでの作業には使用できても、強度部材であるＨ型鋼
材１をコンクリート２中に埋設して覆工した既設のトン
ネル３を拡幅するような工事に投入して使用する場合に
は不向きである。この場合、活線として路面４に設けた
箱形のプロテクタ５の天井上面と、拡幅しようとするト
ンネル６との間に存する作業空間７が狭隘である。この
ため、第１従来装置をプロテクタ５の天井上面に投入す
る際には、拡幅トンネル６の内壁に当たらないようにす
るため、小型の掘削機を投入しなければならず、これは
掘削能力の低い掘削機を投入することを意味する。

【０００８】また、仮に、掘削能力を十分に有する掘削
機を投入したとしても、第１アームと第２アームとを中
折れさせて姿勢を低くして使用せざるを得ない。このた
め削岩機を穿孔する方向に指向してオペレータが掘削機
を運転して移動させて掘削を行うと、削岩機のヘッドの
進行方向（穿孔方向）と、第１アームないしは第２アー
ムがなす角度とは屈折していて、同一軸方向に指向して
いないので、削岩機に穿孔力を効率的に伝達するのが困
難となる。

【０００９】特に、トンネル拡幅工事などでは削岩機の
ヘッドを上に向けて削岩する上向き打撃の機会が多く、
したがっ削岩機ヘッドを掘削機本体の進行方向（フィー
ド方向）と一致させて上向き打撃するとき、第１従来装
置は第１アームが第２アームに対して中折れして使用す
るため、削岩機ヘッドに掘削エネルギを効率よく伝達で
きない。

【００１０】このように、狭隘な作業空間に第１従来装
置のような掘削機を投入してコンクリート２を掘削して
破砕し、Ｈ型鋼材１を抜き出す作業を行うトンネル拡幅
工事の場合、掘削機としての掘削エネルギを効率良く伝
達できず、それだけ効率的な掘削、破砕作業の能率が低
下し、ひいては工期が長くなり、工事費用等の増大を招
く。

【００１１】また、上記第２従来装置では、ブームカッ
ターからメインブーム等を取り外した状態で掘削作業を
行う場合、ブームカッターを首振り運動させて掘削をす
るが、装置全体が大がかりであり、狭隘な作業空間しか
確保できないトンネル拡幅工事には、到底投入して使用
することができない。

【００１２】さらに上記第３従来装置も垂直に立てた作
業アームが長いので、トンネル拡幅に投入することは困
難で、またドリルをフィードする構成は有せず、ただ単
に穿孔するだけの構成を有するに過ぎないため、このよ
うな装置を掘削や破砕作業に使用する場合は、要求され
る掘削能力を発揮することができない問題がある。

【００１３】本発明は、上記問題点に鑑みて工夫された
ものであり、限られた狭隘な作業空間にも容易に投入で
き、掘削能力を最大限に発揮して、掘削作業や破砕作業
を効率良く実施できる掘削機のブレーカーアーム装置を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を有する。すなわち、掘削機本体
に取り付けられて上下面内に回動するブレーカーアーム
を設け、往復動可能なブレーカーヘッドを有するブレー
カーをブレーカーアーム先端に取り付けた掘削機のブレ
ーカーアーム装置において、前記ブレーカーアームが、
前記掘削機本体に回動可能に軸支された第１アームと、
この第１アームの長手軸線と同軸に設けられこの長手軸
線方向に沿って伸縮作動する第２アームとを含み、前記
ブレーカーを上下面内で首振り稼働するように前記第２
アームの先端に取り付けてブレーカーが第２アームに対
して上下角度が変位するように構成し、かつ前記伸縮作
動により前記ブレーカーが前記第２アームと一体に前記
第１アームの軸線に沿ってフィード可能であって、前記
ブレーカーヘッドの往復動による打撃力と前記フィード
による押圧力を同時に被掘削物に対して作用させること
が可能なことを特徴とする。

【００１５】本発明では、能力の小さな掘削機を投入し
て使用しても、ブレーカーをブレーカーアームと直線状
に並んだ状態にセットして掘削できるため、掘削作業時
において掘削機からの掘削エネルギの伝達効率が向上
し、高効率な掘削ないしは破砕作業を実現できる。特
に、ブレーカーは、必要に応じて、被掘削物に対して所
定の押圧力を付与しながら往復動による打撃を加えるこ
とができるので、コンクリート等の比較的堅固なものに
対しても効率的な破砕、掘削を実現できる。押圧力を付
与するフィード機能は、ブレーカーヘッドによる打撃が
空打ちの状態、すなわち、打撃力が被破砕物に対して伝
達されにくい場合にきわめて有効である。

【００１６】また、首振り稼働により従来困難であった
障害物を回り込んでの掘削、破砕作業も容易に行える。
例えば、既設のコンクリート壁等の破砕途中にその表面
が凹凸状になっても、ブレーカーを凸部の上下方向等、
あらゆる方向から押圧力を加えながらの打撃による破砕
作業が可能となる。

【００１７】また、前記ブレーカーは、このブレーカー
と前記第２アームとの間の下部に位置するように設けた
首振り用流体圧シリンダ装置により首振り稼働するよう
に構成することができる。このように構成すれば、首振
り用流体圧シリンダ装置が破砕される岩石等に当たって
損傷することを効果的に回避できる。

【００１８】また、前記ブレーカーのヘッドを、前記首
振り用流体圧シリンダ装置の駆動により前記第２アーム
の前記伸縮作動する方向と同じ方向に指向した状態に前
記上下角度が調整されて前記破砕および掘削作業を行え
るように構成することが好ましい。このように構成すれ
ば、掘削ないしは破砕エネルギをそのままストレートに
岩盤等に伝達して掘削するので、掘削等の効率を格段に
向上させることができる。

【００１９】また、前記第２アームは、この第２アーム
と前記第１アームとの間に存する前記第１アームの内部
空間に配設した伸縮用流体圧シリンダ装置により伸縮し
てフィードされるように構成することが可能である。こ
のように構成すれば、シリンダ装置を破砕岩石等から保
護することができ、使用耐用時間が長くなることが期待
できる。

【００２０】前記掘削機は、小型の掘削機本体に装着
し、既設トンネルに交通を確保する活線として設置した
箱状のプロテクタの天井上面に載置して、掘削および破
砕作業を行えるようにすることができ、トンネル拡幅工
事の工期短縮、工費低減を有利に図ることができる。

【００２１】以上のように本発明によれば、能力の小さ
な掘削機を使用した場合でも、掘削エネルギの伝達効率
が優れ、かつブレーカーは、被掘削物に対して所定の押
圧力を付与しながら往復動による打撃を加えることがで
きるので、狭隘な作業空間でも破砕、掘削力の高い作業
を実現できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６に基づいて詳述する。図１は本発明の本実施の形
態における掘削機の全体構成をブレーカーアーム装置が
上下回動する状態を示して説明する外観側面図、図２は
ブレーカーのヘッドがビームと一体になってアームに対
しフィードされる状態を説明する図で、（ａ）は最縮状
態を示す外観側面図、（ｂ）は最伸状態を示す外観側面
図、図３は上記ブレーカー装置の外観上面図、図４はブ
レーカー装置先端のブレーカーが上下に稼働する状態を
説明する図で、（ａ）は上向きに最大角度に回動した状
態を示す要部拡大外観側面図、（ｂ）は下向きに最大角
度に回動した状態を示す要部拡大外観側面図、図５の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はトンネル拡幅作業を説明する
掘削作業説明図、図６は図５の例えば（ａ）において示
す矢印Ａ方向から視たブレーカー装置を省略して画いた
掘削機の正面図である。

【００２３】図１に示されるように、本実施の形態に係
るブレーカーアーム装置１０は掘削機本体１１（ベース
マシン）に搭載される。掘削機本体１１は水平面内を旋
回する運転台１２、および運転台１２に搭乗するオペレ
ータにより操作されて駆動する無限軌道帯１３を有し、
図６に示すプロテクタ５の天井上面を前後に移動して走
行する。

【００２４】ブレーカーアーム装置１０は、掘削機本体
１１にヒンジＰを介して軸支され上下面内を回動する第
１アーム１４と、第１アーム１４の図３に示す長手軸線
Ｌと同軸に内設され、その長手軸線の方向に沿って伸縮
作動する第２アーム１５とで形成されるブレーカーアー
ム１６、および第２アーム１５にヒンジピン１７を介し
て上下面内に首振り稼働し、その先端にブレーカーヘッ
ド１８を取り付けたブレーカー１９を備える。

【００２５】第１アーム１４には、掘削機本体１１との
間に油圧で駆動する上下回動用シリンダ２０が設けら
れ、このシリンダ２０により第１アーム１４は、例えば
上向き最大角度が６１，２０°、下向き最大角度が３
５，７７°の範囲で回動する。第２アーム１５とブレー
カー１９との間の下方には、ブレーカーヘッド１８を油
圧で駆動する首振り用シリンダ２１が設けられ、このシ
リンダ２１によりブレーカー１９と一体にヘッド１８が
首振り運動させることができる。首振り稼働の範囲は図
４に示されるように、例えば上向き角度が２３°、下向
き角度が２６°となる範囲に設定される。なお、ヘッド
１８はブレーカー１９内部に格納された自体公知のエア
供給装置が設けられていて、ヘッド１８に圧搾エアを供
給することで、ヘッド１８を加振するように形成され
る。

【００２６】また、図２に示されるように、第１アーム
１４と第２アーム１５との間の第１アーム１４側の内部
空所には、油圧で駆動する伸縮用シリンダ２２が設けら
れ、このシリンダ２２により第２アーム１５は、長手軸
線Ｌに沿って伸縮移動させることができ、これによりブ
レーカーヘッド１８のフィードが可能となる。本実施の
形態の場合、第２アーム１５が図２（ａ）に示す最縮状
態と、図２（ｂ）の最伸状態との間におけるフィード長
さは８６９ｍｍに設定され、このフィード範囲でヘッド
１８ないしブレーカー１９が掘削や破砕対象物にフィー
ド制御される。

【００２７】こうして、本実施の形態の掘削機のブレー
カーアーム装置は、上下回動用シリンダ２０によりブレ
ーカーアーム装置１０を全体として回動でき、首振り用
シリンダ２１によりブレーカーヘッド１８およびブレー
カー１９を第２アーム１５に対して上下に首振り稼働で
き、また第１アーム１４，第２アーム１５およびブレー
カー１９を上下面において長手軸線Ｌに同軸をなす状
態、すなわち真っ直ぐに延びた状態の首振り角度位置に
セットができ、さらに伸縮用シリンダ２２により第２ア
ーム１５，ブレーカーヘッド１８，およびブレーカー１
９を一体にフィード送りできるように構成される。

【００２８】本実施の形態をトンネル拡幅工事に投入す
る作業を説明する。図５，図６に示されるように、プロ
テクタ５の天井上面の作業空間７にブレーカーアーム装
置１０を搭載した掘削機本体１１を投入する。ブレーカ
ーアーム装置１０を真っ直ぐな状態に調整する。すなわ
ち、首振り用シリンダ２１を駆動してブレーカー１９
を、第２アーム１５に対して略直線状態をなすようにセ
ットすると、ヘッド１８，ブレーカー１９，第２アーム
１５，および第１アーム１４は長手軸線Ｌ上に一致する
ように伸び、掘削エネルギの伝達効率が上がる。この状
態で、図５（ｂ）のように、ヘッド１８を略水平方向に
向けた状態で、既設トンネル３を覆工するコンクリート
２を掘削し、Ｈ型鋼材１を露呈させることで抜き取るこ
とが可能となる。

【００２９】また、同図（ａ）のようにヘッド１８を上
向きに向けた状態で上向き打撃して岩盤Ｅ（「切羽」と
もいう）を掘削する。さらに同図（ｃ）のように下向き
に向けて掘削作業ができる。こうして、ヘッド１８は上
下回動用シリンダ２０の駆動により上下方向に回動で
き、首振り用シリンダ２１の駆動により図５（ｃ）に示
されるように、ブレーカー１９の角度をヒンジピン１７
を中心にして下方に折り曲げることで従来困難であった
傷害物を回り込んで行う掘削、破砕作業が可能となる。

【００３０】さらに、伸縮用シリンダ２２の駆動によ
り、ヘッド１８を長手軸線Ｌ方向にフィードしながら掘
削作業等を行うことができ、したがってプロテクタ５上
からブレーカーアーム装置１０によって既設トンネル３
を取りつぶしながら、トンネルを拡幅することができ
る。

【００３１】以上のように、本実施の形態によれば、拡
幅トンネル工事現場における狭隘な作業空間７において
も、本実施の形態にかかる掘削機のブレーカーアーム装
置１０は、掘削エネルギを効率良くヘッド１８に伝達す
る構成であるので、岩盤Ｅや覆工のコンクリート２の掘
削、破砕等の作業を効率的に行え、しかも従来困難であ
った障害物を回り込んでの掘削、破砕作業も可能にする
ことができ、工期の短縮、工費の低減に極めて有利とな
る効果がある。

【００３２】前記首振り用シリンダ２１はブレーカー１
９の下部に設けられ、また伸縮用シリンダ２２は第１ア
ーム１４の内部空所に格納されているため、掘削作業に
よる破砕岩石等に直接晒されるのを回避でき、これらシ
リンダ２１，２２の耐用年数を長くすることができ、維
持コストの低減にも有利である。

【００３３】本発明の実施の形態を図面により詳述して
きたが、具体的な構成は本実施の形態に限られるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等が
あっても本発明に含まれる。例えば、上記実施の形態で
は、トンネルの拡幅工事に適用した場合について説明し
たが、これ以外の屋外での土木、建築作業現場にも採用
されることは言うまでもない。

【００３４】また、上下回動用シリンダ２０，首振り用
シリンダ２１および伸縮用シリンダ２２は油圧駆動型の
シリンダであったが、エア圧駆動のシリンダ、あるいは
水圧で駆動するシリンダであってもよい。

【００３５】さらに、ブレーカーアーム装置１０におけ
るブレーカーアーム１６は、第１アーム１４と第２アー
ム１５とからなる２段式のアームで形成したが、３段
式、あるいはそれ以上の段数に形成することも可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る掘削機のブレーカーアーム
装置によれば、ブレーカーのフィード及び首振り稼働に
より掘削力、破砕力が高くなるため、能力の小さな掘削
機本体を使用しても、掘削作業時の掘削エネルギの伝達
効率が向上とあいまって、高効率な掘削ないしは破砕作
業を実現できる。したがって工事の工期短縮、工費低減
といった効果を奏する。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における掘削機のブレーカ
ーアーム装置における掘削機の全体構成を、ブレーカー
アーム装置が上下回動する状態を示して説明する外観側
面図である。

【図２】ブレーカーのヘッドがビームと一体になってア
ームに対しフィードされる状態を説明する図で、（ａ）
は最縮状態を示す外観側面図、（ｂ）は最伸状態を示す
外観側面図である。

【図３】上記ブレーカー装置の外観上面図である。

【図４】ブレーカー装置先端のブレーカーが上下に稼働
する状態を説明する図で、（ａ）は上向きに最大角度に
回動した状態を示す要部拡大外観側面図、（ｂ）は下向
きに最大角度に回動した状態を示す要部拡大外観側面図
である。

【図５】トンネル拡幅作業を説明する掘削作業説明図で
ある。

【図６】図５の例えば（ａ）において示す矢印Ａ方向か
ら視たブレーカー装置を省略して画いた掘削機の正面図
である。

【符号の説明】

３…既設のトンネル、５…プロテクタ、６…拡幅トンネ
ル、７…作業空間、１０…ブレーカーアーム装置、１１
…掘削機本体、１４…第１アーム、１５…第２アーム、
１６…ブレーカーアーム、１７…ヒンジピン、１８…ヘ
ッド、１９…ブレーカー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 浩輔 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 戸澤 澄雄 長野県長野市篠ノ井御幣川1095 株式会社 前田製作所内 (72)発明者 市川 作雄 長野県長野市篠ノ井御幣川1095 株式会社 前田製作所内 Ｆターム(参考） 2D012 DA01 2D054 AC20 2D065 AA03 AB13 AB14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機本体に取り付けられて上下面内に回
   動するブレーカーアームを設け、往復動可能なブレーカ
   ーヘッドを有するブレーカーをブレーカーアーム先端に
   取り付けた掘削機のブレーカーアーム装置において、 前記ブレーカーアームが、前記掘削機本体に回動可能に
   軸支された第１アームと、この第１アームの長手軸線と
   同軸に設けられこの長手軸線方向に沿って伸縮作動する
   第２アームとを含み、前記ブレーカーを上下面内で首振
   り稼働するように前記第２アームの先端に取り付けてブ
   レーカーが第２アームに対して上下角度が変位するよう
   に構成し、かつ前記伸縮作動により前記ブレーカーが前
   記第２アームと一体に前記第１アームの軸線に沿ってフ
   ィード可能であって、前記ブレーカーヘッドの往復動に
   よる打撃力と前記フィードによる押圧力を同時に被掘削
   物に対して作用させることが可能なことを特徴とする掘
   削機のブレーカーアーム装置。
2. 【請求項２】前記ブレーカーは、このブレーカーと前記
   第２アームとの間の下部に位置するように設けた首振り
   用流体圧シリンダ装置により首振り稼働するように構成
   したことを特徴とする請求項１に記載の掘削機のブレー
   カーアーム装置。
3. 【請求項３】前記ブレーカーのヘッドを、前記首振り用
   流体圧シリンダ装置の駆動により前記第２アームの前記
   伸縮作動する方向と同じ方向に指向した状態に前記上下
   角度が調整されて前記破砕および掘削作業を行えるよう
   に構成したことを特徴とする請求項２に記載の掘削機の
   ブレーカーアーム装置。
4. 【請求項４】 前記第２アームは、この第２アームと前
   記第１アームとの間に存する内部空所に配設した伸縮用
   流体圧シリンダ装置により伸縮してフィードされるよう
   に構成したことを特徴とする請求項３に記載の掘削機の
   ブレーカーアーム装置。
5. 【請求項５】 前記掘削機は、既設トンネル内に交通を
   確保するように設置した箱状のプロテクタの天井上面に
   載置して掘削および破砕作業を行えるように構成したこ
   とを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の掘削
   機のブレーカーアーム装置。