JP2007056585A - 工事用作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な機材を搭載してコンクリートの吹付け作業を行うことが可能なトンネル建設の工事用作業装置を提供する。
【解決手段】ロボットブーム５が、基部と、基部に対して旋回及び起伏する伸縮自在な第１ブームと、第１ブームの先端に直伸して設けられて第１ブームに対して旋回及び起伏する伸縮自在な第２ブームと、第２ブームの先端に設けられる先端部とからなり、かつ、基部がステージ３の前端部に固定されると共に、ステージ３の前端部から前方に向けて設けられる。ステージ３の上には、電動コンプレッサー、急結剤供給装置、急結剤補給装置等を搭載することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの建設工事においてコンクリートの吹付け作業を行う工事用作業装置に関する。

トンネルの建設工事では、掘削したトンネルの壁面にアーチ状の支保工を一定の間隔で建て込む作業が行われた後に、トンネルの壁面に急結剤を混合したコンクリートを吹付ける作業が行われる。支保工の建て込みにはエレクターと呼ばれる作業装置が用いられ、コンクリートの吹付けには、自動的に作業を行うロボットブームを搭載した作業装置が用いられている。

建設作業を合理化するために、新しい型式の作業装置がいくつか提案されている。例えば、特許文献１には、支保工の搬入と建て込みの両方の作業を行う機能を備える作業装置が提案されているが、同時にノズルを備えたブームも記載されており、この作業装置がコンクリートの吹付け機能を備えていることを示唆している。また、特許文献２には、ロックボルトの打設作業、支保工の建て込み作業、及びコンクリート吹付け作業を行う作業装置が提案されている。

しかしながら、コンクリートの吹付け作業は、非常に多くの機材を必要とする作業である。例えば、ミキサー車からコンクリートを受け入れると共にノズルに圧送するコンクリート吹付装置、コンクリートに急結剤を添加するための急結剤供給装置、急結剤の補給装置、圧送用等の空気を作る電動コンプレッサー、電源用ケーブルリール等の機材である。そして、上記の特許文献に記載された作業装置においては、これらの機材を搭載するスペースを確保することができず、これらの機材を搭載するための台車を別途用意する必要がある。

すなわち、上記の作業装置においては、自走するクローラ式のベースマシンの上にロボットブーム等のブームが搭載されているのであるが、これらのブームはベースマシンの上面に敷設されたレールの上を前後に移動するように搭載されており、このためベースマシンへの機材の搭載が大きく制限されている。そして、コンクリート吹付け作業は、これに必要な機材を搭載した補助台車を伴って行われるために、人員的にも、時間的にも、非効率的な作業となっている。

また、特許文献２に示されるように、３つのブームがＺ字型に組み立てられた屈伸型のロボットブームが多く使用されている。しかし、屈伸型は、トンネルの前後方向に対してノズルの移動範囲が狭くなり、ベースマシンに対してブームを前後に移動させる必要がある。さらに、屈伸型は吹付け位置が機体に近いために機体を汚し易く、また、縮小時にもコンクリートの垂れ下がりによって機体を汚す欠点がある。
特開平１０−２６０００号公報 特開平７−２１７３９２号公報

本発明は上記の課題を解決したものであり、トンネル内でコンクリートの吹付け作業を行う工事用作業装置であって、作業に必要な機材を搭載した作業装置を提供することを目的とする。また、トンネルの前後方向に対してノズルの移動範囲が広いと共に、吹付け位置が機体から離れているために機体を汚すことなく、また、縮小時においてもコンクリートの垂れ下がりによって機体を汚すことのない工事用作業装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る工事用作業装置は、トンネル内においてコンクリートの吹付け作業を行う工事用作業装置であって、自走可能なベースマシンと、該ベースマシンの上に設けられたステージと、吹付け用のノズルを備えたロボットブームとを備え、前記ロボットブームは、その基部に対して旋回及び起伏する伸縮自在な第１ブームと、前記第１ブームの先端に直伸して設けられると共に前記第１ブームに対して旋回及び起伏する伸縮自在な第２ブームとを備え、かつ、前記ロボットブームは、前記基部が前記ステージの前端部に固定されると共に、前記ステージの前端部から前方に向けて設けられている手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る工事用作業装置は、請求項１に記載の工事用作業装置であって、前記ノズルが、前記第１ブームよりも前方に位置した状態で用いられる手段を採用している。また、本発明の請求項３に係る工事用作業装置は、請求項１又は２に記載の工事用作業装置であって、前記ステージの上に、電動コンプレッサー、急結剤供給装置及び急結剤補給装置が搭載されている手段を採用している。

また、本発明の請求項４に係る工事用作業装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の工事用作業装置であって、前記ベースマシンがゴムクローラ式である手段を採用している。また、本発明の請求項５に係る工事用作業装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の工事用作業装置であって、支保工を把持するガイドを備えたエレクターブームが併設されている手段を採用している。また、本発明の請求項６に記載の工事用作業装置は、請求項１乃至５の何れかに記載の工事用作業装置であって、作業者用のデッキを備えたバスケットブームが併設されている手段を採用している。

本発明の工事用作業装置は、上記の手段を採用することにより、コンクリートの吹付け作業に必要な機材を搭載することが可能であり、これによって、人員的にも、時間的にも、効率的な作業を行うことができる。また、トンネルの前後方向に対してノズルの移動範囲が広いと共に、吹付け位置が機体から離れているために機体を汚すことがなく、また、縮小時においてもコンクリートの垂れ下がりによって機体を汚すこともない。

以下、添付の図１〜７を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の工事用作業装置１を示す概略側面図であり、図２は概略平面図である。また、図３はロボットブーム５を示す概略側面図であり、図４は概略平面図である。また、図５はロボットブームの動きを示す概略側面図であり、図６は概略平面図である。また、図７はクローラ部を拡大して示す概略側面図である。

この工事用作業装置１は、自走可能なベースマシン２と、このベースマシン２の上に設けられて種々の機材を搭載することができるステージ３と、コンクリート吹付け用のロボットブーム５と、２基のエレクターブーム８、８及び２基のバスケットブーム９、９等によって構成されている。

ロボットブーム５、エレクターブーム８、８及びバスケットブーム９、９は、各ブームの基部が何れもステージ３の前端部に固定され、ステージ３の前端部から前方に向けて設けられている。すなわち、各ブームはステージ３の前端部に固定されて移動せず、後方に向けられることもないので、ステージ３の上には広いスペースが生まれることになる。なお、各ブームを使用する際には、アウトリガー４を用いて機体を安定に保持することができる。

広いフラットなステージ３には、コンクリートの吹付け作業に必要な、多くの機材を搭載することができる。具体的には図示のように、ケーブルリール３２、電動コンプレッサー３３、３４、コンクリート吹付装置３５、急結剤供給装置３６、急結剤補給装置３７等である。

ロボットブーム５は、基部５１、第１ブーム５２、第２ブーム５３及び先端部５４からなっている。基部５１はステージ３に固定する部分であり、ステージ３に適当なフレームを設けて取り付けられる。第１ブーム５２は、基部５１に対して起伏及び旋回可能であり、それぞれシリンダー６１ａ、６１ｂ及びシリンダー６２ａ、６２ｂによって作動される。また、第１ブーム５２は伸縮可能であり、収納ブーム５２ａの内部に第１伸縮ブーム５２ｂ及び第２伸縮ブーム５２ｃを備え、シリンダー６３及びシリンダー６４により作動される。

第２ブーム５３は、第２伸縮ブーム５２ｃの先端に直伸して取り付けられ、第１ブーム５２に対して起伏及び旋回可能であり、それぞれシリンダー６５及びシリンダー６６によって作動される。また、第２ブーム５３は伸縮可能であり、収納ブーム５３ａの内部に伸縮ブーム５３ｂを備え、シリンダー６７により作動される。さらに、第２ブーム５３は、第１ブーム５２の起伏及び旋回に際して同調機構を備えているため、吹付場所への移動は段階的で容易である。

先端部５４は、伸縮ブーム５３ｂの先端に取り付けられている。そして、先端部の先端に取り付けられたノズル５５は、トルクアクチュエーターによって、水平方向に１８０度、垂直方向に３６０度回転可能となっている。以上のように、ブーム全体が直伸型の構成であるために、ロボットブーム５は非常に広い範囲にわたってコンクリートの吹付け作業を行うことができる。

図５及び図６には、ノズル５５の位置をａ点〜ｋ点で示している。
まず、第１ブーム５２及び第２ブーム５３を水平にした状態で、基部５１からノズル５５までの距離は、３つの伸縮ブーム５２ｂ、５２ｃ、５３ｂを伸縮することにより、最短のａ点（約６ｍ）から最長のｂ点（約１０ｍ）の範囲で変化する。また、ｃ点は、ｂ点から第１ブーム５２を約５０度起立させた位置であり、ｄ点は、ｃ点から第２ブーム５３を約３０度起立させた位置であり、ｅ点は、ｃ点から第２ブーム５３を約５０度伏降させた位置である。さらに、ｆ点は、ｂ点から第１ブーム５２を約２０度伏降させた位置であり、ｇ点は、ｆ点から第２ブーム５３を約２０度起立させた位置であり、ｈ点は、ｆ点から第２ブーム５３を約５０度伏降させた位置である。

次に、ｉ点はｂ点から第１ブーム５２を左右に約５０度旋回させた位置であり、ｊ点は、ｉ点から第２ブーム５３を第１ブーム５２と同方向に約５０度旋回させた位置であり、ｋ点は、ｉ点から第２ブーム５３を第１ブーム５２とは反対方向に約５０度旋回させた位置である。

本発明の工事用作業装置１において、ロボットブーム５は、第１ブーム５２と第２ブーム５３とが直線的に伸展した直伸型であり、ノズル５５は、通常第１ブーム５２よりも前方に位置した状態で用いられる。したがって、ノズル５５はベースマシン２から離れた位置となり、ベースマシン２及びこれに搭載された機材等を汚すことがなく、また、ロボットブーム５を縮小した時にコンクリートの垂れ下がりによって機材等を汚すこともない。

ミキサー車で搬入されたコンクリートは、コンクリート吹付装置３５に受け入れてホースでノズル５５に送られる。そして、急結剤供給装置３６から送られる急結剤と混合された後ノズル５５から放出される。また、急結剤補給装置３７に所定量の急結剤を準備しておくことにより、吹付け作業を効率的に行うことができる。

ベースマシン２はゴムクローラ式であり、図７に示すように駆動輪２２、従動輪２３及び転輪２４の周りにゴム製のクローラベルト２５を装着している。そして、エンジン３１の動力が駆動輪２２を介して無端ベルトであるクローラベルト２５に伝達され、ベースマシン２を走行させることができる。

本工事用作業装置１の重量は、クローラフレーム２１に取り付けられた複数の転輪２４を介してクローラベルト２５に掛かるようになっている。転輪２４は揺動プレート２７に回転自在に取り付けられ、揺動プレート２７はクローラフレーム２１に揺動軸２６を介して揺動自在に取り付けられている。そして、クローラベルト２５は、油圧シリンダー等を用いて常に最適な張力が加わるようになっている。

このような構成により、ゴムクローラ式のベースマシン２は斜路や不整地での走行性に優れると共に、走行時の衝撃を少なくして、ステージ３に搭載された機材の消耗を少なくすることができる。また、エンジン３１が履体の中間に収まるため、全体の高さを低く抑えることができると共に、フラットなステージを広くすることができる。

エレクターブーム８は、４〜８ｍ程度の間で伸縮自在であると共に、６０〜７０度程度の旋回が可能であり、７０〜８０度程度の起伏が可能であるように構成されている。また、エレクターブーム８の先端には支保工を把持するガイド８１が設けられている。ガイド８１はブームに対して旋回、起伏及び回転が可能であり、支保工を搬入する際には、支保工の円弧平面が進行方向に平行になるように把持し、建て込みの際には９０度旋回させて、円弧平面がトンネルの断面と平行となるようにして支保工の建て込み作業を正確に行うことができる。

バスケットブーム９は、６〜１１ｍ程度の間で伸縮自在であると共に、６０度程度の旋回と７０度程度の起伏が可能であるように構成されている。また、バスケットブーム９の先端には、作業員が操作を行うためのデッキ９１が設けられている。デッキ９１は、バスケットブーム９の起伏に対して、常時水平が保たれるようになっている。

本発明の工事用作業装置の一例を示す概略側面図である。 本発明の工事用作業装置の一例を示す概略平面図である。 ロボットブームの一例を示す概略側面図である。 ロボットブームの一例を示す概略平面図である。 ロボットブームの動きを示す概略側面図である。 ロボットブームの動きを示す概略平面図である。 図１のクローラ部を拡大して示す概略側面図である。

符号の説明

１ 工事用作業装置
２ ベースマシン
３ ステージ
４ アウトリガー
５ ロボットブーム
８ エレクターブーム
９ バスケットブーム
２１ クローラフレーム
２２ 駆動輪
２３ 従動輪
２４ 転輪
２５ クローラベルト
２６ 揺動軸
２７ 揺動プレート
３１ エンジン
３２ ケーブルリール
３３、３４ 電動コンプレッサー
３５ コンクリート吹付装置
３６ 急結剤供給装置
３７ 急結剤補給装置
５１ 基部
５２ 第１ブーム
５２ａ 収納ブーム
５２ｂ 第１伸縮ブーム
５２ｃ 第２伸縮ブーム
５３ 第２ブーム
５３ａ 収納ブーム
５３ｂ 伸縮ブーム
５４ 先端部
５５ ノズル
６１ａ、６１ｂ シリンダー
６２ａ、６２ｂ シリンダー
６３、６４、６５、６６、６７ シリンダー
８１ ガイド
９１ デッキ

Claims (6)

1. トンネル内においてコンクリートの吹付け作業を行う工事用作業装置であって、
   自走可能なベースマシンと、該ベースマシンの上に設けられたステージと、吹付け用のノズルを備えたロボットブームとを備え、
   前記ロボットブームは、
   その基部に対して旋回及び起伏する伸縮自在な第１ブームと、前記第１ブームの先端に直伸して設けられると共に前記第１ブームに対して旋回及び起伏する伸縮自在な第２ブームとを備え、
   かつ、前記ロボットブームは、
   前記基部が前記ステージの前端部に固定されると共に、前記ステージの前端部から前方に向けて設けられていることを特徴とする工事用作業装置。
2. 前記ノズルが、前記第１ブームよりも前方に位置した状態で用いられることを特徴とする請求項１に記載の工事用作業装置。
3. 前記ステージの上に、電動コンプレッサー、急結剤供給装置及び急結剤補給装置が搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工事用作業装置。
4. 前記ベースマシンがゴムクローラ式であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の工事用作業装置。
5. 支保工を把持するガイドを備えたエレクターブームが併設されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の工事用作業装置。
6. 作業者用のデッキを備えたバスケットブームが併設されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の工事用作業装置。
   

Images