JP2004351296A - 材料混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さなスペースで注入作業の時間短縮を図れるようにする。
【解決手段】材料混練装置は、材料を貯留するタンク１１、該タンクの一方に配置して材料を混練、吐出する複数の混練ポンプ１２，１３、該タンクから複数の混練ポンプに材料を移送する移送手段１４、該移送手段の投下口に設けられ、各混練ポンプに対して選択的に材料を投下する切換手段１６を備え、複数の混練ポンプを、各混練ポンプの側面に形成された少なくとも操作スイッチ２０，２１が他の混練ポンプで隠されない間隔をおいて前後方向にずらして並置し、該複数の混練ポンプによりそれぞれ材料を混練、吐出させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は材料混練装置に係わり、特に、トンネル等の狭い空間で、ドライモルタル等のドライミックス材料を混練して、各種注入作業を効果的に行なうために好適な材料混練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル等の狭い空間でドライミックス材料（特にドライモルタル）を大量に混練打設することが可能な材料混練装置が提案されている（特許文献１）。この種材料混練装置は、図８、図９に示すようにトンネル空間ＴＮＬにおいて、ロックボルト工Ａ、脚部補強工Ｂ、先受工Ｃ、鏡補強工Ｄなど定着材の注入が必要とされる作業に用いられている。なお、図８ではトラックＴＲＫの荷台に搭載された材料混練装置ＭＭＥにより、ロックボルト工Ａに定着材を注入している状態及び高所作業車両（ドリルジャンボ）ＨＷＣにより先受工Ｃを打設している状態を示している。
【特許文献１】特許第３２５６５３２号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
大断面トンネルにおいては、一つの断面で打設すべきロックボルト本数つまり注入数が多くなる。ロックボルト本数が多くなっても、そのロックボルト打設作業を早期に、かつ短時間で行なうことは、地山を緩めないために、また他のトンネル構築作業（堀進、履工）の進行とも兼ね合わせて非常に重要である。
又、ロックボルト工と並行して上記の脚部補強工、先受工、鏡補強工等を行なう場合には、定着材の注入作業が一層増え、この作業も完了しなければ切羽Ｅ（図８参照）を掘進することが出来ない。
【０００４】
そこで、この種材料混練装置ＭＭＥを２台乃至複数台用いて注入作業の時間短縮を図ることが提案されているが、各材料混練装置ＭＭＥは、図１０に示すように、混練ポンプ１、材料（ドライミックス材料）ＤＭを大量貯留するタンク２、タンクからポンプに材料ＤＭを移送する移送手段（スクリュポンプ）３により構成されるため、切羽Ｅの近傍の狭い空間がそれだけ塞がってしまう。また、それぞれのタンク２に対しクレーン等で吊り下げた材料供給袋ＭＳＢ（図１１参照）から材料を供給する作業を行なうため、高さ方向にもスペースを設けておく必要がある。トンネルＴＮＬでは、図１１に示すように、側壁部分では高さ方向のスペースが確保出来ない（中央部では高さＨ１あっても側壁に近づけば高さＨ２しかない）ために、断面中央部にこのような装置を２台以上配置させなければならず、しかも各装置の両側にもメンテナンスの為の幅を必要とするため全体として幅Ｗ１、Ｗ２が必要となり、かなり邪魔となる問題がある。
以上から、本発明の目的は、小さなスペースで注入作業の時間短縮を図ることが出来るようにした材料混練装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様において、材料混練装置は、材料を貯留するタンク、該タンクの一方に配置して材料を混練、吐出する複数の混練ポンプ、該タンクから複数の混練ポンプに材料を移送する移送手段、該移送手段の投下口に設けられ、各混練ポンプに対して選択的に材料を投下する切換手段を備え、前記複数の混練ポンプを、各混練ポンプの側面に配設された少なくとも操作スイッチが他の混練ポンプで隠されない間隔をおいて前後方向にずらして並置し、該複数の混練ポンプによりそれぞれ材料を混練、吐出させて構成される。
第１の態様によれば、小さなスペースで複数台の混練ポンプを稼動させ、効率的な注入作業を行い、これにより１断面において必要な注入作業を早期に、かつ短時間で完了することが可能となる。よって、より地山を緩めない施工が可能となり、施工の安全性、構造全体の信頼性が向上する。
【０００６】
本発明の第２の態様において、材料混練装置は、材料を貯留するタンク、該タンクの一方に縦列配置して材料を混練、吐出する複数の混練ポンプ、該タンクから複数の混練ポンプに材料を移送する移送手段、該移送手段の投下口に設けられ、各混練ポンプに対して選択的に材料を投下する切換手段を備え、該複数の混練ポンプによりそれぞれ材料を混練、吐出させて構成される。
第２の態様によれば、複数の混練ポンプを縦列配置することにより材料混練装置を稼動させるために必要なスペースが、前後方向に伸びるだけで、断面方向に幅をとる必要もなくなる。また各混練ポンプの左右が完全にオープンになるので、混練ポンプの駆動・停止操作が出来るだけではなく、そのメンテナンスも容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１実施例
図１は本発明の材料混練装置によりロックボルト用の注入作業を行なっている状態を示すトンネル横断面図、図２は本発明の材料混練装置の側面図、図３は、本発明の材料混練装置の平面図、図４は本発明の材料混練装置の正面図である。
第１実施例の材料混練装置１０は、材料を貯留するタンク１１、タンクの一方、実施例では前方に略並列に配置する２台の混練ポンプ１２，１３、タンクから２台のポンプに材料を移送する移送手段（スクリュポンプ）１４を有し、移送手段の先端側には２股に分かれて２ヶの投下口１５ａ，１５ｂが設けられている。
混練ポンプ１２，１３は、ドライミックス材料を混練して吐出する混練ポンプ部１２ａ，１３ａ、材料を混練ポンプ部に供給する材料供給部（ホッパ）１２ｂ，１３ｂ、フレーム（架台）１２ｃ，１３ｃで構成されている。混練ポンプ部１２ａ，１３ａは、モータ６１ａ、ゴムウォーム６１ｂ、混合室６１ｃ、撹拌器６１ｄ、偏心ウォームポンプ６１ｅ、吐出口６１ｆ等を備え、ホッパ１２ｂ，１３ｂは入口開口部６１ｇを介してゴムウォーム６１ｂに材料を供給する。ゴムウォーム６１ｂは材料が投入されると、該材料を混合室６１ｃに送りこみ、撹拌器６１ｄは混合室において水バルブを介して送り込まれた水と材料の混合を行い、偏心ウォームポンプ６１ｅは水と混合した材料をポンピングして吐出口６１ｆに送出して吐出する。従って、吐出口６１ｆに注入ホース６１ｈを装着することにより、混練された定着材を該ホースを介して定着材打設位置に圧送することができる。
【０００８】
材料貯留用のタンク１１の漏斗状に形成されたタンク内部にはドライミックス材料１ｔｏｎ分の貯留空間７１があり、貯留空間はタンク側面に設けられた覗き窓（図１では紙面の反対に位置するため図示せず）から可視可能である。タンク屋根部７２の頂部には材料受入口７３が設けられ、蓋７４を開けて袋に詰め込まれた大量の材料をタンク内の貯留空間７１に投入できるようになっている。タンクの材料受入口７３には籠状のメッシュ７５が嵌め込まれており、ここから投入したドライミックス材料に塊があるとそれを篩う機能を有している。開閉自在なシャッタ７６は軸方向に２個並んで設けられており、タンク貯留空間７１よりスクリュポンプ１４に材料を供給したり、あるいは材料供給を停止したり、材料供給量を調整する機能を有している。フレーム（架台）７７は、タンク１１、スクリュポンプ１４を固定保持する。
【０００９】
スクリュポンプ１４は、タンク１１の貯留空間７１とシャッタ７６を介して連通するように設けられると共に、タンク１１とホッパ１２ｂ，１３ｂ間を連結する形で横方向に斜めに設けられている。スクリュポンプ１４は、その内部の羽根付き軸８１の回転動作によってケーシング８２の内部を通してドライミックス材料を移送する公知の構成を有している。ケーシング８２は筒状になっているが、タンク１１の底部では切り欠かれ、タンクよりドライミックス材料を受容可能になっている。タンク１１とケーシング８２は溶接等により一体にされ、シャッタ７６はタンク１１の底部をスライドして開閉量を調整できるようになっている。スクリュポンプ１４はジョイント部８３で、分離自在に直列接続された形となっており、ジョイント部近傍の下側にはスクリュポンプ１４を支える支持部８４が設けられている。スクリュポンプ１４をジョイント部８３より分離することにより、材料が詰まった部分（ケーシング／羽根付き軸）を交換したり、覗いて詰まり場所を確認したり、清掃することができる。スクリュポンプ１４の端部には羽根付き軸８１を駆動するモータ８５が設けられている。ホッパ１２ｂ，１３ｂ内の材料貯留量が共に設定量より多くなればモータ８５は回転を停止し、羽根付き軸８１の駆動を停止する。モータを再起動するには起動スイッチを操作する。
【００１０】
２ケの投下口１５ａ，１５ｂの分岐部には、切換手段１６が設けられており、この切換手段１６はスクリュポンプ１４により移送された材料を投下口１５ａ，１５ｂのいずれか一方に（即ちいずれか一方の混練ポンプ１２、１３に）選択的に投下することが出来る。図示例における切換手段１６は、レバーの操作により投下口分岐部にある仕切り板を回転させ、材料投下方向を変える。なお、投下口の切換は、手動タイプでは人力で行なうが、コントローラにより仕切り板を回転制御することも可能である。
【００１１】
コントローラ制御タイプでは、各投下口１５ａ，１５ｂに、混練ポンプ１２，１３のホッパ１２ｂ、１３ｂ内にある材料の高さを検出するセンサ１９ａ，１９ｂが取付けられている。このコントローラ制御タイプでは、図５に示すように、コントローラ５１がＯＮ状態において、材料投入中のホッパ（ホッパ１２ｂとする）内の材料貯留量が設定量により多くなければ、センサ１９ａが切換信号Ｓ１をコントローラ５１に送る。監視判定部５１ａは切換信号Ｓ１，Ｓ２の発生の有無を監視しており、切換信号Ｓ１の発生を検出すればプロセッサ５１ｂに通知する。これにより、コントローラ５１のプロセッサ５１ｂは切換制御部５１ｃを介して切換手段１６を駆動して投下口を切り換えて、他方の混練ポンプ１３のホッパ１３ｂに材料を投下する。ホッパ１２ｂ、１３ｂがともに満杯になってセンサ１９ａ，１９ｂが２つとも切換信号Ｓ１，Ｓ２を送っている場合には、プロセッサ５１ｂはモータ駆動制御部５１ｄを介してスクリューポンプ１４の駆動モータ８５の回転を停止するよう制御する。これにより、スクリュポンプ１４は材料の移送を停止する。
【００１２】
各混練ポンプ１２，１３の一方の側面には、電装部品が収納されたスイッチボックス２０，２１が設けられており、２台のポンプ１２，１３は図２に示すように、スイッチボックス２０，２１の表面に取り付けられた操作スイッチが隠れないように前後にずらして配置してあり、これにより、材料混練装置に必要とされるトンネル横断方向幅Ｗは、図１に示すように、混練ポンプ１２，１３を２台隙間無く接触して並べて置いた幅分だけとなり、幅が狭くなる。
なお、実施例における材料混練装置１０のタンク１１の容量は約１０００リットルまたは５００リットル、混練ポンプ１２，１３のホッパ容量は約５０リットルである。
上記材料混練装置によれば、図１に示すように、混練ポンプを２台同時に稼動させて、注入作業を行なうことが出来る。
【００１３】
作業を行なうに際しては、まず、スクリュポンプ１４のモータ８５を駆動してタンク１１から２ケの混練ポンプ１２，１３のホッパ１２ｂ，１３ｂにそれぞれドライモルタルなどのドライミックス材料を送る。ホッパ１２ｂ，１３ｂ内に材料が入った状態で水バルブを開け、モータ６１ａを起動して混練ポンプ部１２ａ，１３ａを駆動すると、材料が混練され、所定の圧力で吐出される。２台の混練ポンプ１２，１３の吐出状況は作業の進行状況に応じて逐次変化するため、各ホッパの材料残量は常に異なってくる。切換手段１６を人力で操作する場合には、各混練ポンプ１２，１３のホッパ残量を目視し、状況に応じて切換手段１６を操作し、スクリュポンプ１４により移送された材料をいずれか一方の材料混練装置１２，１３に投下し、あるいは、スクリュポンプ１４の駆動モータ８５を停止させ、材料移送を停止させる。注入作業時、２台の混練ポンプ１２，１３は、その操作スイッチが重ならないよう前後にずらして配置されているため、省スペースでスイッチ操作を行なうことができる。
【００１４】
また、作業時、コントローラ５１（図５参照）を用いる場合には、２ヶ所の投下口１５ａ，１５ｂに取付けられたセンサ１９ａ，１９ｂがそれぞれ混練ポンプのホッパ１２ｂ，１３ｂの口元まで材料が溜まってきたかを常時監視し、ホッパ内の材料貯留量が設定量より多くなれば、センサ１９ａ，１９ｂが切換信号を監視判定部５１ａに送る。これにより、プロセッサ５１ｂが切換制御部５１ｄを介して切換手段１６を駆動して他方の混練ポンプに材料を投下する。センサ１９ａ，１９ｂが２つとも切換信号Ｓ１，Ｓ２を送っている場合には、プロセッサ５１ｂは、モータ駆動制御部５１ｄを介してスクリュポンプ１４の駆動モータ８５を停止する。なお、混練ポンプへの材料の自動投下を中止するには、スイッチボックスの外部切換スイッチ３１（図５参照）により投下停止を入力する。投下停止の入力により、プロセッサ５１ｂはモータ駆動制御部５１ｄを制御してスクリュポンプ１４の駆動モータ８５を停止する。
上記制御により、材料混練装置のスクリュポンプ１４は極力駆動停止することなく連続的に２ケの混練ポンプ１２，１３に材料を供給し続けるので、機械の稼動効率が良い。
【００１５】
タンク１１の容量は２ケのホッパ１２ｂ，１３ｂの容量に比して十分大きいため、混練ポンプ１２，１３の稼動状況に拘わらず、タンク１１内の材料分量が少なくなってきた任意のときに、材料補給を行なうことが出来る。材料補給には、タンク１１の蓋７４を開けてその上方に、１ｔｏｎ又は０．５ｔｏｎ入りの材料が入った材料供給袋をクレーンで吊り下げる形でセットし、非図示の材料投入治具をタンク上に設置してその上に袋を載せて、材料を投下する。従って材料補給のための作業半径が必要となるが、そのために必要となるタンク左右の幅は、混練ポンプを２台並べた幅Ｗ程度ですむ。
第１実施例によれば、小さなスペースで２台の混練ポンプ１２，１３を稼動させ、効率的な注入作業を行い、これにより１断面において必要な注入作業を早期に、かつ短時間で完了することが可能となる。よって、より地山を緩めない施工が可能となり、施工の安全性、構造全体の信頼性が向上する。
【００１６】
（Ｂ）第２実施例
図６は、本発明の材料混練装置の別の実施例を示す平面図、図７は一部概略側面図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
第２実施例の材料混練装置１００は、２台の混練ポンプ１２，１３を前後方向（スクリュポンプ方向）に縦列配置して注入を行なう。この第２実施例によれば、第１実施例より若干長めのスクリュポンプ１４を用い、その前後２ヶ所に材料投下口１５ａ，１５ｂを設け、２ヶ所の投下口を接続する形でそのいずれか一方に材料を投下する切換手段１６を設ける。切換手段は先の例と同様に、手動の場合は、レバーを動かすことにより仕切り板を前後に移動させて、いずれかの投下口を開放する。コントローラによる切換制御も第１実施例と同様である。
第２実施例によれば、２台の混練ポンプ１２，１３を稼動させるために必要なスペースが、前後方向に伸びるだけで、断面方向に幅をとる必要もなくなる。また各混練ポンプ１２，１３の左右が完全にオープンになるので、混練ポンプの駆動・停止操作が容易にできるだけではなく、そのメンテナンスも容易になる。
以上、実施例では２台の混練ポンプを配置する例であるが本発明は２台に限らず３台以上配置する場合にも適用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、小さなスペースで２台の混練ポンプを稼動させ、効率的な注入作業を行い、これにより１断面において必要な注入作業を早期に、かつ短時間で完了することが可能となる。よって、より地山を緩めない施工が可能となり、施工の安全性、構造全体の信頼性が向上する。
また、本発明によれば、複数の混練ポンプを縦列配置することにより材料混練装置を稼動させるために必要なスペースが、前後方向に伸びるだけで、断面方向に幅をとる必要もなくなる。また各混練ポンプの左右が完全にオープンになるので、混練ポンプの駆動・停止操作が容易にできるだけではなく、そのメンテナンスも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の材料混練装置によりロックボルト用の注入作業を行なっている状態を示すトンネル横断面図である。
【図２】本発明の材料混練装置の側面図である。
【図３】本発明の材料混練装置の平面図である。
【図４】本発明の材料混練装置の正面図である。
【図５】制御系構成図である。
【図６】第２実施例の材料混練装置の平面図である。
【図７】第２実施例の材料混練装置の一部概略側面図である。
【図８】定着材の注入が必要とされる作業説明図である。
【図９】定着材の注入が必要とされる作業の別の説明図である。
【図１０】従来の材料混練装置を用いて作業する場合の説明図である。
【図１１】従来の材料混練装置を複数台用いて作業する場合において、材料をタンクに補給する場合の説明図である。
【符号の説明】
１０ 材料混練装置
１１ タンク
１２、１３ 混練ポンプ
１４ 移送手段（スクリュポンプ）
１５ａ，１５ｂ 投下口
１６ 切換手段
１９ａ，１９ｂ センサ
２０，２１ スイッチボックス

Claims (2)

1. 材料を貯留するタンク、
   該タンクの一方に配置して材料を混練、吐出する複数の混練ポンプ、
   該タンクから複数の混練ポンプに材料を移送する移送手段、
   該移送手段の投下口に設けられ、各混練ポンプに対して選択的に材料を投下する切換手段、
   を備え、前記複数の混練ポンプを、各混練ポンプの側面に配設された少なくとも操作スイッチが他の混練ポンプで隠されない間隔をおいて前後方向にずらして並置し、該複数の混練ポンプによりそれぞれ材料を混練、吐出させる材料混練装置。
2. 材料を貯留するタンク、
   該タンクの一方に縦列配置して材料を混練、吐出する複数の混練ポンプ、
   該タンクから複数の混練ポンプに材料を移送する移送手段、
   該移送手段の投下口に設けられ、各混練ポンプに対して選択的に材料を投下する切換手段、
   を備え、該複数の混練ポンプによりそれぞれ材料を混練、吐出させる材料混練装置。

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