JP2022065925A - 土木作業装置およびこれを備える土木作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックボルトの打設作業またはドリルロッド用いた長孔の穿孔作業を効率的に施工し得る土木作業装置を提供する。【解決手段】このロックボルト打設装置１００は、ロックボルトＢの打設作業を行うために用いる回転式のマガジン４０を装備した装置であって、ロックボルトＢを格納するマガジン４０を他のマガジン４０に換装可能なマガジン着脱機構３２を有するマガジンクランプ装置３０を装備している。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネル施工、鉱山坑道掘削または補強土作業等の土木作業を行うための土木作業装置に係り、特に、ロックボルトの打設作業またはドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業を行うために用いる回転式のマガジンを装備した土木作業装置およびこれを備える土木作業車両に関する。

掘削されたトンネル坑内の周壁面に対し、ロックボルト打設装置等の土木作業装置を備える土木作業車両を用いてロックボルト打設作業が行われ、トンネル坑内の周壁面の安定化が図られる（例えば特許文献１参照）。
また、トンネル切羽の前方探査、急速施工を実現するための長孔発破や鉱物掘削など長孔の穿孔は、ドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業を行う穿孔装置等の土木作業装置によって施工される（例えば特許文献２、特許文献３参照）。

ＵＳ２０１４／０１１２７２４－Ａ１ 特開２０１４－１５８１９号公報 特開２０１５－６７９５７号公報

土木作業車両として、複数のロックボルトを格納したマガジンを備えるロックボルト打設機でロックボルトを打設する場合は、ロックボルト打設機のサイズや構造等の制約により、マガジンに格納可能なロックボルトの数に制限がある。
一のマガジンに、一回の施工に要する全数のロックボルトを格納することは不可能であり、作業途中での作業者の人力によるロックボルトの補充作業が必要となる。

また、長孔の穿孔を行う場合は、ドリルロッドを必要な数だけマガジンに格納していれば、長孔の穿孔作業が効率的に可能である。しかし、土木作業装置を搭載する車両サイズや、質量、構造上の理由などにより、マガジンへのドリルロッドの格納数にも制限があるため、ドリルロッドが不足する場合がある。
ドリルロッドが不足すれば、ドリルロッドの格納本数を増やすために、より大型の機械での施工が必要となったり、作業途中での作業者による人力でのロックボルトの補充が必要となる。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ロックボルトの打設作業またはドリルロッド用いた長孔の穿孔作業を効率的に施工し得る土木作業装置およびこれを備える土木作業車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る土木作業装置は、ロックボルトの打設作業またはドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業を行うために用いる回転式のマガジンを装備した土木作業装置であって、前記ロックボルトまたは前記ドリルロッドを格納するマガジンを他のマガジンに換装可能なマガジン着脱機構を有するマガジンクランプ装置を装備していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る土木作業装置によれば、マガジンクランプ装置を装備しているので、ロックボルトまたはドリルロッドを格納する回転式のマガジンを複数装備できる。そのため、作業途中での作業者の人力によるロックボルトの補充作業が不要となる。
そして、本発明の一態様に係る土木作業装置によれば、マガジンクランプ装置は、マガジン着脱機構を有するので、ロックボルトの打設作業またはドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業に応じ、作業に対応するマガジンを他のマガジンに換装できる。そのため、ロックボルトの打設作業またはドリルロッド用いた長孔の穿孔作業を効率的に施工できる。

また、本発明の一態様に係る土木作業装置によれば、マガジン着脱機構を有するマガジンクランプ装置を装備したことにより、土木作業に応じて必要な数のドリルロッド若しくはロックボルトを順次に補充または回収できる。
そのため、既存の機械サイズと同じ車両により穿孔若しくは打設作業等の土木作業が可能となる。これにより、大型機が不要となり、ロックボルトの打設作業またはドリルロッド用いた長孔の穿孔作業等の土木作業を効率的に且つ連続的に行う上で優れている。

ここで、本発明の一態様に係る土木作業装置において、前記マガジンは、軸方向の両端に回転軸が突設されたものであり、前記マガジンクランプ装置は、前記マガジンの両端の位置それぞれに対向して一対をなして配置されるとともに、該一対のマガジンクランプ装置それぞれの前記マガジン着脱機構が、前記マガジンの両端の回転軸を同軸上で回転自在に把持およびその開放を可能に構成することができる。

このような構成において、前記一対をなす前記マガジンクランプ装置それぞれの前記マガジン着脱機構は、前記突設されている両端の回転軸の部分を着脱可能に且つ回転自在に把持するように開閉する一対のクランプアームを有することは好ましい。このような構成であれば、一対のクランプアームを開閉することで、換装するマガジンに対して、マガジン両端の回転軸の部分での脱着を自在に行う上で好適である。

さらに、本発明の一態様に係る土木作業装置において、前記マガジン着脱機構は、前記一対のクランプアーム相互の間に進退可能に設けられたクランプガイドを更に有し、該クランプガイドは、前記一対のクランプアームの開閉作動と連動した進退作動での三点支持によって前記回転軸の軸心を所期の位置に調心させるように構成されていることは好ましい。

このような構成であれば、一対のクランプアームの間に設けられたクランプガイドにより、一対のクランプアームとの三点支持によって回転軸の軸心を所期の位置に調心させることができるので、両端の回転軸を一定の軸線上に安定してクランプすることができる。また、両端の回転軸の径が異なる場合であっても相互の軸芯を同軸上に保持できる。そのため、種類の異なる複数のマガジンに対応するマガジンクランプ装置とする上で優れている。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る土木作業車両は、本発明のいずれか一の態様に係る土木作業装置を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る土木作業車両によれば、本発明のいずれか一の態様に係る土木作業装置を備えるので、落石などのおそれのある穿孔・打設現場の近傍に作業者が近づくことなく、長孔の穿孔作業若しくはロックボルトの打設作業を効率的に施工できる。

また、本発明の一態様に係る土木作業車両において、換装用の他のマガジンとして、土木作業装置に応じて、ロックボルトまたはドリルロッドを格納したマガジンを作業台車付近に複数用意しておけば、例えば、当該土木作業車両に装備されているブーム装置を用いるとともに、マガジン着脱機構を有するマガジンクランプ装置により、適宜のタイミングで順次にマガジンを交換しながら、効率的に且つ連続的に土木作業を進めることができる。

上述のように、本発明によれば、ロックボルトの打設作業またはドリルロッド用いた長孔の穿孔作業を効率的に施工できる。

本発明に係る土木作業装置を装備した土木作業車両の一実施形態を説明する図である。 本発明に係る、ロックボルトまたはドリルロッドを格納したマガジンの着脱機構を有する土木作業装置の第一実施形態である、ロックボルト打設装置を説明する図であり、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。 図２に示す第一実施形態の土木作業装置に装備されたマガジン着脱機構の説明図であり、同図（ａ）は開閉式の一対のクランプアームおよびクランプガイドでのクランプ状態を示し、（ｂ）は開放状態を示している。 図２に示す第一実施形態の土木作業装置によるマガジン着脱機構およびその動作を説明する図であり、同図（ａ）は一対のクランプアームを開放した脱着姿勢を示し、（ｂ）はロックボルトまたはドリルロッドを受け渡すロッド交換装置による把持姿勢を示し、（ｃ）は、ロッド交換装置による受け渡し位置での受渡姿勢を左側面視方向から見た状態を示し、（ｄ）は、左側面視方向から見た、マガジンクランプ装置およびマガジン相互のギヤ歯合部のイメージを示し、（ｅ）は左側面視方向から見た、一対のクランプアームによる開放状態並びにマガジンおよびそのギヤ部のイメージを示している。 第二実施形態の土木作業装置であって、同図の例は、一のブームにロックボルト孔穿孔用のドリフタおよびロックボルト打設用のドリフタを搭載した土木作業装置であり、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は右側面図である。 図５に示す第二実施形態の土木作業装置における、マガジンクランプ装置およびその動作を説明する図であり、図５での右側面視において、図６（ａ）は、ロックボルト施工機本体を退避位置とした状態のイメージを示し、（ｂ）は、マガジン着脱機構の一対のクランプアームを開放した脱着状態を示し、（ｃ）は、一対のクランプアームでマガジンをクランプした装着状態におけるマガジンクランプ装置およびマガジン相互のギヤ歯合部のイメージを示している。

以下、本発明の一実施形態として、本発明に係る土木作業装置を装備した土木作業車両の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

［ロックボルト打設機］
本実施形態のロックボルト打設機は、トンネル工事等でのロックボルト打設作業に使用される土木作業車両である。図１に示すように、本実施形態のロックボルト打設機１は、前後に走行用の車輪７，８およびアウトリガ６を有する作業台車２を備える。
作業台車２の前側上部には、作業用キャビン３が設けられるとともに、作業台車２の後側には走行操作部４および駆動部５が設けられている。
作業台車２の前部には、起伏・旋回およびスイング動作が可能なブーム装置１０が設けられている。ブーム装置１０の先端には、マウンチング装置９を介して、長孔の穿孔作業若しくはロックボルトの打設作業を行う土木作業装置として、第一実施形態のロックボルト打設装置１００が搭載される。

［第一実施形態の土木作業装置］
第一実施形態のロックボルト打設装置１００は、図２に示すように、ガイドシェル１１６と、ガイドシェル１１６に搭載されたドリフタ１１７と、を有する。ガイドシェル１１６は、上記マウンチング装置９の装着部に支持される。
ドリフタ１１７は、公知の送り機構によってガイドシェル１１６に沿って前後方向（図２（ａ）、（ｂ）での左右方向）にスライド移動可能になっている。さらに、第一実施形態のロックボルト打設装置１００には、マガジンクランプ装置３０、および、ロックボルト交換装置（ボルトチェンジャ）１３０が、ガイドシェル１１６の側部に装備されており、マガジンクランプ装置３０には、着脱可能なマガジン４０が回転自在に支持されている。

図２に示すように、第一実施形態のロックボルト打設装置１００は、ドリフタ１１７にシャンクロッド１１８が挿着される。シャンクロッド１１８の先端には、カップリング１２０を介して所定長のロックボルトＢが装填される。
また、ガイドシェル１１６の先端部には、フートパット１１９および開閉式のセントラライザ１２１が設けられ、開閉式のセントラライザ１２１が、ロックボルトＢの先端部を穿孔軸線上に支持するようになっている。

ロックボルトＢを打設する際には、上記ブーム装置１０の作動によってガイドシェル１１６を穿孔済みのロックボルト挿入孔に対してその軸線上に位置するように位置決めし、ドリフタ１１７からシャンクロッド１１８を介してロックボルトＢに打撃力を伝達すると共に、送り機構でドリフタ１１７に送りを与える。これにより、岩盤に穿孔済みのロックボルト挿入孔に対してロックボルトＢの打設が行われる。

ここで、第一実施形態のロックボルト打設装置１００は、図２に示すように、ガイドシェル１１６の側部に、上述のマガジン４０およびロックボルト交換装置１３０、並びにマガジンクランプ装置３０が装備されている。
マガジン４０には、複数のロックボルトＢが、各ロックボルトＢの両端部をそれぞれ保持した状態で格納される。これにより、第一実施形態のロックボルト打設装置１００では、ロックボルトを補充して、複数のロックボルトＢの打設作業を順次に行えるようになっている。

換装可能なマガジン４０は、図４（ｂ）に示すように、マガジン４０の上部側方であって、ロックボルトＢを把持・解放するためのクランプ１３６の把持位置に対応する位置に開口する受け渡し部４１を有する。マガジン４０には、複数のロックボルトＢが、前後のセットプレート４４で保持された状態で格納され、一対のマガジンクランプ装置３０によりマガジン軸４２が回転自在に支持される。

マガジン４０は、ガイドシェル１１６に平行なマガジン軸４２を自身中心に有し、マガジン軸４２の両端が、マガジンプレート４５の前後から軸方向の前後に突設されている。前後に突設されたマガジン軸４２の両端は、支持アーム３１の先端部に設けられたマガジン着脱機構３２に回転自在に支持されることで換装可能に保持され、マガジン軸４２の両端が一対の支持アーム３１に対して回転自在に軸支される。

ロックボルト交換装置１３０は、ガイドシェル１１６の前後に離隔して設けられた一対のブラケット１３１を有する。一対のブラケット１３１には、不図示のキャリアモータが内蔵されるとともに、回動可能なキャリアアーム１３８がそれぞれに装備される。
前後一対のキャリアアーム１３８は、キャリアモータの駆動軸と同軸に接続されたピン１３７（図４（ｂ）参照）でそれぞれ枢支される。これにより、一対のキャリアアーム１３８は、キャリアモータの駆動によってピン１３７を中心に回動可能になっている。

本実施形態のキャリアアーム１３８は、キャリアモータの駆動によって、図４（ｂ）に示す、換装可能なマガジン４０に対するロックボルトＢの授受位置、および、同図（ｃ）および（ｄ）に示す、ロックボルトＢを打設する穿孔軸線上の位置に、ロックボルトＢの中心位置をそれぞれ移動可能とされている。
そして、キャリアアーム１３８の先端部には、図４（ｂ）に示すように、ロックボルトＢを把持・解放するためのクランプ１３６が設けられている。クランプ１３６は、クランプシリンダ１３９の伸縮によって開閉され、順次に装填するロックボルトＢの把持およびその解放が可能になっている。

さらに、ガイドシェル１１６の側方には、図２に示すように、一対のロックボルト交換装置１３０の前後に互いに離隔して、一対をなすマガジンクランプ装置３０が配設されている。換言すれば、本実施形態では、各ブラケット１３１の外側（相互の対向する側とは反対の側）に、一対のマガジンクランプ装置３０がそれぞれ装備される。

一対のマガジンクランプ装置３０のうち、マガジン軸４２の基端側に位置するマガジンクランプ装置３０には、同図に示すように、マガジン軸４２に回転を与えるマガジン駆動モータ４８が減速装置４６を介して設けられている。マガジン軸４２の途中部分には、マガジン軸４２と一体回転可能な一対のセットプレート４４が軸方向に離隔して装着され、ロックボルトＢを保持している。
一対のマガジンクランプ装置３０のそれぞれは、ガイドシェル１１６の側方に張り出すように設けられた支持アーム３１と、支持アーム３１の先端部に設けられたマガジン着脱機構３２と、を有する。一対のマガジンクランプ装置３０は、マガジン着脱機構３２により、マガジン４０を着脱可能に支持できるようになっている。

これにより、図１に示すように、本実施形態のロックボルト打設機１を用いる際、土木作業装置に応じて、換装用の他のマガジン４０として、ロックボルトを格納したマガジン４０を作業台車２付近の置台４００などに複数用意しておけば、作業台車２に装備されているブーム装置１０を用いるとともに、マガジン着脱機構３２を有するマガジンクランプ装置３０により、適宜のタイミングで順次にマガジン４０を交換しながら、効率的に且つ連続的に土木作業を進めることができる。

詳しくは、各マガジン着脱機構３２は、図３に拡大図示するように、支持アーム３１の先端に装着されるベース３６と、ベース３６に対してその上部左右に支軸３４を介して回動可能に枢支された一対のクランプアーム３３と、ベース３６の下面に固定されたシリンダ３５と、一対のクランプアーム３３相互の間に配置されて、シリンダ３５のピストン３５ａの伸縮により上下方向に進退可能に支持されたクランプガイド３７と、を備える。

一対のクランプアーム３３は、左右対称に配置され、一対のクランプアーム３３のそれぞれには、支軸３４の下部にカム溝３３ｍが形成されている。クランプガイド３７は、下端の中央部がシリンダ３５のピストン３５ａに連結されるとともに、自身下部の左右両端部が、カム溝３３ｍに沿って移動可能なガイドピン３７ｇによって係合されている。これにより、クランプガイド３７は、シリンダ３５の伸縮に応じて進退作動されるとともに、一対のクランプアーム３３と連係動作するようになっている。クランプアーム３３の先端にはローラ３３ｒが備えられており、クランプガイド３７の先端にはローラ３７ｒが備えられている。
特に、左右のカム溝３３ｍは、クランプガイド３７の上方への移動により、クランプガイド３７の上部と左右のクランプアーム３３の内側面とを、軸心Ｃを一定としたマガジン軸４２の外周面に同時に到達させるような円弧形状に設定されている。

このマガジン着脱機構３２により、マガジン軸４２を保持するときは、図３（ａ）に示すように、シリンダ３５のピストン３５ａを伸長させてクランプガイド３７を上方に移動させる。
これにより、一対のクランプアーム３３の下部が外方に広げられ、各クランプアーム３３のローラ３３ｒがマガジン軸４２側に向かって狭められて把持位置に移動するとともに、クランプガイド３７のローラ３７ｒとの協働による三点支持によって、ローラ３３ｒおよびローラ３７ｒとが、軸心Ｃを一定としたマガジン軸４２の外周面に同時に到達されるという自動調心機能を奏する。

そのため、両端のマガジン軸４２が一定の軸線上に安定して回転可能に保持される。このように、本実施形態のマガジン着脱機構３２によれば、マガジン４０両端のマガジン軸４２を一定の軸線上に保ちつつ、マガジン軸４２を着脱可能に且つ回転自在に把持可能になっている。
これにより、本実施形態のマガジン着脱機構３２によれば、両端のマガジン軸４２を一定の軸線上に安定してクランプできる。また、両端のマガジン軸４２の径が異なる場合であっても相互の軸芯を同軸上に保持できる。そのため、種類の異なる複数のマガジン４０に対応するマガジンクランプ装置３０のマガジン着脱機構とする上で優れた構成であるといえる。

なお、このマガジン着脱機構３２により、保持を解除するときは、図３（ｂ）に示すように、シリンダ３５のピストン３５ａを短縮させることで、上記とは逆の動作により、クランプガイド３７を下方に移動させるとともに、各クランプアーム３３をマガジン軸４２とは反対の側に向かって広げて開放位置に移動させ、マガジン軸４２の保持が解除される。

［ロックボルト打設作業］
次に、上記ロックボルト打設機１でのロックボルト打設作業について説明する。
ロックボルト打設機１でロックボルト打設作業を行う場合には、ブーム装置１０およびマウンチング装置９の駆動によって、第一実施形態のロックボルト打設装置１００のガイドシェル１１６を所望する打設位置に位置させ、ドリフタ１１７を駆動して打設を行う。
ロックボルト打設工程は、マガジン４０からロックボルト交換装置１３０にてロックボルトＢをガイドシェル１１６側に移動し、ドリフタ１１７先端のシャンクロッド１１８に合わせてガイドシェル１１６の送り装置によって、ロックボルト挿入孔にロックボルトＢを打設する。

そして、次のロックボルト挿入孔にロックボルトＢを打設する場合には、上述のロックボルト交換装置１３０で次のロックボルトＢの装填を行う。
次のロックボルトＢの装填時には、まず、ドリフタ１１７をガイドシェル１１６上で後方に移動させる。
次に、マガジン駆動モータ４８を駆動してマガジン軸４２を回すことによりセットプレート４４を動かし、ロックボルトＢをマガジン４０の授受位置に位置させるとともに、ロックボルト交換装置１３０のキャリアアーム１３８をマガジン４０の授受位置に移動する。

ロックボルト交換装置１３０のクランプシリンダ１３９を伸ばすことによりクランプ１３６でロックボルトＢを把持し、キャリアモータの駆動により、その掴んだロックボルトＢをマガジン４０から取り出すとともにキャリアアーム１３８を回動させて、ドリフタ１１７の穿孔軸線上にロックボルトＢを移動させる。図４（ｂ）、（ｄ）は、マガジン４０内のロックボルトＢを、ロックボルト交換装置１３０の受け渡し動作によって、ガイドシェル１１６側に移動する前後の状態を示している。
ロックボルトＢが穿孔軸線上に位置決めされたら、ドリフタ１１７を前進させてカップリング１２０でロックボルトＢの後端側を支持し、ロックボルトＢの先端側をセントラライザ１２１で支持する。その後はクランプ１３６を開き、キャリアアーム１３８を回動させて退避位置（図４（ｂ）側の位置）に戻す。

［マガジン換装作業］
マガジン４０内のロックボルトＢを全て打設したら、図１に示す置台４００上に載置されている、ロックボルトＢが格納された他のマガジン４０と交換する。他のマガジン４０への換装時には、作業台車２の側のマウンチング装置９およびブーム装置１０を駆動して、換装用のマガジン４０の置台４００の近傍までロックボルト打設装置１００を移動するとともに、マガジン４０を交換可能な姿勢に位置させる（図１参照）。
マガジン４０の換装作業は、一対のマガジンクランプ装置３０の各マガジン着脱機構３２を開放して、空になったマガジン４０を一対のマガジンクランプ装置３０から脱着する。図４（ａ）、（ｅ）は、マガジン着脱機構３２を開放して、第一実施形態のロックボルト打設装置１００の一対のマガジンクランプ装置３０からマガジン４０が分離した状態を示している。

次いで、次に使用するマガジン４０両端のマガジン軸４２に、一対のマガジンクランプ装置３０の各マガジン着脱機構３２の保持位置を合わせ、各マガジン着脱機構３２を把持方向に駆動して、マガジン４０両端のマガジン軸４２を回転自在に支持することによりマガジン換装作業が完了する。
このとき、マガジン４０側の大径ギヤ４３とマガジンクランプ装置３０側の小径ギヤ４７とが相互に噛み合うことで上記減速装置４６が構成され、これにより、マガジン駆動モータ４８の駆動によりマガジン４０が回転可能に接続される。
なお、図４（ｄ）は、第一実施形態のロックボルト打設装置１００の一対のマガジンクランプ装置３０とマガジン４０とをマガジン着脱機構３２にて接続するとともに、大径ギヤ４３と小径ギヤ４７とが相互に嵌合した状態を示している。

［作用効果］
このように、第一実施形態のロックボルト打設装置１００およびこれを備えるロックボルト打設機１によれば、ロックボルトＢを格納する回転式のマガジン４０を他のマガジン４０に換装可能なマガジン着脱機構３２を有するので、各作業パターンに応じて、必要な数を満たす複数のロックボルトＢが格納されたマガジン４０を用意しておけば、マガジン４０を交換することで収容量不足に対応が可能となる。
そして、ロックボルトＢの打設作業に応じ、その土木作業に対応するマガジン４０を他のマガジン４０に換装できるので、作業者は、ロックボルトＢの打設作業を中断することなく、ロックボルトＢの打設作業を連続的に且つ効率的に施工できる。また、打設作業中に他のマガジン４０にロックボルトＢを装填しておくことができるので装填作業の効率が向上する。

また、第一実施形態のロックボルト打設装置１００およびこれを備えるロックボルト打設機１によれば、土木作業に応じて必要な数のロックボルトＢを順次に補充または回収可能なので、既存の機械サイズと同じ車両により穿孔若しくは打設作業等の土木作業が可能となる。そのため、大型機が不要となり、ロックボルトＢの打設作業等の土木作業を効率的に且つ連続的に行うことができる。
このように、第一実施形態のロックボルト打設装置１００およびこれを備えるロックボルト打設機１によれば、ロックボルトの打設作業を効率的に施工できる。
なお、本発明に係る土木作業装置およびこれを備える土木作業車両は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、上記第一実施形態の土木作業装置では、基本構成としては、一のガイドシェル１１６に一基のドリフタ１１７を備えるとともに、ガイドシェル１１６の側部にマガジンクランプ装置３０およびロックボルト交換装置１３０を装備した例を示したが、本発明に係る土木作業装置およびこれを備える土木作業車両は、これに限定されるものではない。
例えば、以下に示す第二実施形態の土木作業装置では、基本構成として、「ロックボルト打設装置」および「穿孔装置」ならびに「注入装置」を、一つのブームの先端に搭載するとともに、上記マガジンクランプ装置３０を装備した穿孔・打設装置の例である。なお、第二実施形態の土木作業装置において、上記第一実施形態の土木作業装置と同一または対応する構成については同一の符号を付すとともにその説明は適宜省略する。

［第二実施形態の土木作業装置］
図５に第二実施形態の土木作業装置であるロックボルト施工装置２００を示す。同図に示す第二実施形態のロックボルト施工装置２００は、図１に示したブーム装置１０先端のマウンチング装置９の装着部にベース２０１が装着されることで装備される。
詳しくは、図５に示すように、第二実施形態のロックボルト施工装置２００は、ベース２０１と、ベース２０１に対して支軸ＪＣまわりに回動可能に搭載されたロックボルト施工機本体２１０と、ロックボルト施工機本体２１０とベース２０１との間に介装されるとともに自身の油圧シリンダの多段伸縮によってロックボルト施工機本体２１０を支軸ＪＣまわりで複数の位置に回動させる油圧回動機構２０２と、ベース２０１上に搭載された上記第一実施形態同様に、軸方向に離隔配置された一対のマガジンクランプ装置３０と、を備える。

一対のマガジンクランプ装置３０には、マガジン着脱機構３２によって着脱可能な回転式のマガジン４０が装備される。なお、第二実施形態において、一対のマガジンクランプ装置３０自体およびその各マガジン着脱機構３２、並びに、一対のマガジンクランプ装置３０による回転式のマガジン４０の支持構造は、図１に示した第一実施形態におけるマガジン着脱機構３２と同一の構成を有するので、その説明を省略する。

ロックボルト施工機本体２１０は、支軸ＪＣまわりの回動方向において、マガジン４０の側から順に、ロックボルト打設装置２４０、注入機２３０および穿孔装置２２０が設けられる。ロックボルト施工機本体２１０（つまり、穿孔装置２２０、注入機２３０およびロックボルト打設装置２４０）は、油圧回動機構２０２の駆動により、上記ベース２０１に対して一体で回動され、穿孔装置２２０、注入機２３０およびロックボルト打設装置２４０の各基準軸線を３つの位置に切り替え可能に構成されている。

ロックボルト施工機本体２１０のマガジンクランプ装置３０以外の構成、および、これを用いたロックボルト施工作業については、特許文献１と同様なので説明を省略する。また、マガジンクランプ装置３０を用いたロックボルト打設作業は第一実施形態と同様なので説明を省略する。
なお、上述した各実施形態では、ロックボルト打設のための土木作業装置の例を示したが、本発明に係る土木作業装置の実施態様は、これに限定されるものではない。つまり、ロックボルトの打設作業またはドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業を行うために用いる回転式のマガジンを装備し得る土木作業装置であれば、種々の態様に適用可能である。

具体的には、本発明に係る土木作業装置は、例えば、上記特許文献２に示されるような、狭小坑内から水抜き坑等を施工するファンカットドリルに対しても採用できる。ファンカットドリルにおいては、穿孔長が長いと必要なドリルロッドの数が一のマガジンでの収容量を越える場合がある。しかし、マガジンの収容量を増大させると装置が大型化し、また、重量が増大して好ましくないという問題がある。
これに対し、本発明に係るマガジンクランプ装置をファンカットドリルに装備することによって、マガジンを交換することで収容量不足に対応が可能となり、さらに、穿孔作業中にマガジンにロッドを装填できるので装填作業の効率が向上する。

また、本発明に係る土木作業装置は、例えば、上記特許文献３に示されるような、トンネル施工において定期的に地山の性状を調査する前方探査装置に対しても採用できる。前方探査装置においては、機械本体としてはドリルジャンボを使用して、例えば３０ｍ程度の長孔を穿孔しつつ各種データを収集するところ、ドリルロッドの継足しおよび回収は作業者がドリルロッドをロッドセッタに手動で装填して行うので作業効率が悪いという問題がある。しかし、通常の穿孔ブームに対してロッドマガジンを常時装備する構成の場合、装置が大型化するとともに重量が増し、また、オペレータの死角が多くなるため通常のトンネル掘進作業に悪影響を及ぼすこととなり好ましくない。

これに対し、本発明に係るマガジンクランプ装置を前方探査装置に装備することによって、マガジンが着脱可能となるので、必要な時にだけマガジンを装備することで通常のトンネル掘進作業の効率が低下することなしに前方探査作業の効率が向上する。

１ ロックボルト打設機（土木作業車両）
２ 作業台車
３ 作業用キャビン
４ 走行操作部
５ 駆動部
６ アウトリガ
７，８ 車輪
９ マウンチング装置
１０ ブーム装置
３０ マガジンクランプ装置
３１ 支持ブラケット
３２ マガジン着脱機構
３３ クランプアーム
３３ｒ ローラ
３４ 支軸
３５ シリンダ
３６ ベース
３７ クランプガイド
３７ｒ ローラ
４０ マガジン
４１ 受け渡し部
４２ マガジン軸（回転軸）
４３ 大径ギヤ
４４ セットプレート
４５ マガジンプレート
４６ 減速装置
４７ 小径ギヤ
４８ マガジン駆動モータ
１００ ロックボルト打設装置（第一実施形態の土木作業装置）
１１６ ガイドシェル
１１７ ドリフタ
１１８ シャンクロッド
１２０ カップリング
１２１ セントララライザ
１３０ ロックボルト交換装置（ボルトチェンジャ）
２００ ロックボルト施工装置（第二実施形態の土木作業装置）
２０１ ベース
２０２ 油圧回動機構
２１０ ロックボルト施工機本体
２２０ 穿孔装置
２３０ 注入機
２４０ ロックボルト打設装置
４００ 置台
Ｂ ロックボルト

Claims (7)

1. ロックボルトの打設作業またはドリルロッドを用いた長孔の穿孔作業を行うために用いる回転式のマガジンを装備した土木作業装置であって、
   前記ロックボルトまたは前記ドリルロッドを格納するマガジンを他のマガジンに換装可能なマガジン着脱機構を有するマガジンクランプ装置を装備していることを特徴とする土木作業装置。
2. 前記マガジンは、軸方向の両端に回転軸が突設されたものであり、
   前記マガジンクランプ装置は、前記マガジンの両端の位置それぞれに対向して一対をなして配置されるとともに、該一対のマガジンクランプ装置それぞれの前記マガジン着脱機構が、前記マガジンの両端の回転軸を同軸上で回転自在に把持およびその開放を可能に構成されている請求項１に記載の土木作業装置。
3. 前記一対をなす前記マガジンクランプ装置それぞれの前記マガジン着脱機構は、前記突設されている両端の回転軸の部分を着脱可能に且つ回転自在に把持するように開閉する一対のクランプアームを有する請求項２に記載の土木作業装置。
4. 前記マガジン着脱機構は、前記一対のクランプアーム相互の間に進退可能に設けられたクランプガイドを更に有し、該クランプガイドは、前記一対のクランプアームの開閉作動と連動した進退作動での三点支持によって前記回転軸の軸心を所期の位置に調心させるように構成されている請求項３に記載の土木作業装置。
5. 当該土木作業装置は、トンネル施工、鉱山坑道掘削、または補強土作業等の土木作業におけるロックボルト打設作業を行うロックボルト打設装置であり、
   前記マガジンは、ロックボルトが格納されるロックボルトマガジンである請求項１～４のいずれか一項に記載の土木作業装置。
6. 当該土木作業装置は、トンネル施工または鉱山掘削における長孔穿孔作業を行う穿孔装置であり、
   前記マガジンは、ドリルロッドが格納されるドリルロッドマガジンである請求項１～４のいずれか一項に記載の土木作業装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の土木作業装置を備えることを特徴とする土木作業車両。

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