JP2022119387A - 多機能削孔機 - Google Patents

Abstract

【課題】多機能削孔機の構成・構造の複雑化を抑える。【解決手段】多機能削孔機は、ガイドセル２０の延在方向に移動可能なドリルヘッド２１を有する削岩機ユニット１２と、複数の長尺物Ｒを格納する格納ユニット１３と、を備える。格納ユニット１３は、ガイドセル２０に一体に設けられる基台３５と、基台３５の両端部に設けられた一対の軸受け３６に軸支され、マガジン回転軸線２３周りに回転する回転軸３７と、外周縁から内側に凹設された複数の長尺物保持溝４６を備えて略円盤状に形成され、回転軸３７に中心部が連結された複数のマガジン３８と、回転軸３７及びマガジン３８を内包する略円筒状に形成され、長尺物Ｒの出し入れ口４８を有するケーシング３９と、出し入れ口４８を通じ、マガジン３８と削岩機ユニット１２との間で長尺物Ｒを搬送する長尺物搬送装置１４と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、削孔作業を含む複数の作業を行うことが可能な多機能削孔機に関する。

例えば特許文献１には、トンネル工事等において、ロックボルト孔の削孔からロックボルトの打設までの各種作業を一貫して行う多機能削孔機が開示されている。特許文献１に記載の多機能削孔機においては、１つの方向に延びるガイドセル上を油圧ドリフタが移動可能に構成されている。油圧ドリフタは、削孔ロッドやロックボルトなどの長尺物が着脱可能に構成されている。油圧ドリフタは、ガイドセルの延在方向に沿う作業軸心を中心として長尺物を回転させつつガイドセル上を移動することにより、削孔などの各種の作業を行うためのものである。また、特許文献１に記載の多機能削孔機においては、ガイドセルの延在方向に延びて各種の長尺物を格納するラックを有する格納ユニットと、長尺物を把持し、ラックと油圧ドリフタとの間において長尺物を授受するためのクランプ装置と、を有している。

特開平９－９６１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の多機能削孔機においては、ラック内の長尺物を油圧ドリフタに装着する際に、その対象となる長尺物の中心軸が油圧ドリフタの作業軸心に重なる位置までラックを移動させている。このため、各種の長尺物を格納したラックの移動に耐え得るだけの強度を備えた移動機構が必要とされる。その結果、多機能削孔機の構成・構造が複雑化しやすかった。

上記課題を解決する多機能削孔機は、ガイドセルの延在方向に移動可能なドリルヘッドを有する削岩機ユニットと、削孔ロッドを含む複数の長尺物を格納し、前記削岩機ユニットとの間で前記長尺物の自動的な授受を行う格納ユニットと、を備え、前記格納ユニットは、前記延在方向に延び、前記ガイドセルの側部に設けられる基台と、前記延在方向における前記基台の両端部に設けられた一対の軸受けに軸支され、駆動源の駆動によって前記延在方向に延びる軸線周りに回転する回転軸と、外周縁から内側に凹設された複数の長尺物保持溝を備えて略円盤状に形成され、前記回転軸に中心部が連結された複数のマガジンと、前記回転軸及び前記マガジンを内包して前記延在方向に延びる略円筒状に形成され、前記延在方向に延びる出し入れ口を有するケーシングと、前記出し入れ口を通じ、前記マガジンと前記削岩機ユニットとの間で前記長尺物を搬送する長尺物搬送装置と、を備える。

本発明によれば、長尺物搬送装置によって削岩機ユニットと格納ユニットとの間における長尺物の搬送が行われる。これにより、格納ユニットを移動させる移動機構が不要となることから、多機能削孔機の構成・構造の複雑化が抑えられる。

多機能削孔機の概略構成を模式的に示す図。 削岩機ユニットの概略構成を示す側面図。 格納ユニットの概略構成を示す斜視図。 後から見たときの削岩機ユニットと格納ユニットとの位置関係を示す図。 左側における長尺物搬送装置の概略構成を示す後面図。 多機能削孔機の電気的な構成の一部を示すブロック図。 （ａ）ロータリージョイントに第１削孔ロッドが装着された状態を示す図、（ｂ）第１削孔ロッドによる削孔が終了した状態を示す図、（ｃ）第１削孔ロッドに対して第２削孔ロッドが連結された状態を示す図、（ｄ）第１削孔ロッド及び第２削孔ロッドによる削孔が終了した状態を示す図、（ｅ）第１削孔ロッドから第２削孔ロッドを分離させた状態を示す図、（ｆ）第２削孔ロッドを搬送した後の状態を示す図。 （ａ）ロータリージョイントに第１削孔ロッドを装着した状態を示す図、（ｂ）第１削孔ロッドを抜管した状態を示す図、（ｃ）第１削孔ロッドを搬送した後の状態を示す図。

図１～図８を参照して、多機能削孔機の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の多機能削孔機１０は、トンネル１１内において、ロックボルト孔の削孔のほか、ロックボルト孔に対する注入材の注入、ロックボルト孔へのロックボルトの挿入を行う。

多機能削孔機１０は、削岩機ユニット１２、格納ユニット１３、及び、長尺物搬送装置１４を備える。削岩機ユニット１２は、長尺物が着脱可能に構成されている。削岩機ユニット１２は、装着された長尺物を用いて各種の作業を行う。格納ユニット１３は、一連の作業に必要な長尺物を格納している。削岩機ユニット１２、格納ユニット１３、及び、長尺物搬送装置１４は、各種の連結部材により一体化されている。削岩機ユニット１２、格納ユニット１３、及び、長尺物搬送装置１４は、ブーム１５によってトンネル１１内の所望位置に配置可能に構成されている。また、多機能削孔機１０は、作業員が乗ることが可能なマンゲージ１６を備える。

多機能削孔機１０は、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間において、各種の長尺物の授受や各種作業が自動的に行われるように構成されている。長尺物の授受とは、格納ユニット１３に格納された長尺物を取り出し、削岩機ユニット１２に対して所定位置に搬送し、削岩機ユニット１２に装着させること、削岩機ユニット１２から長尺物を取り外して格納ユニット１３に格納することをいう。本実施形態において、各種の作業は、削孔作業、注入作業、及び、打設作業である。削孔作業は、長尺物として削孔ロッドを用いてロックボルト孔を削孔する作業である。注入作業は、長尺物として注入ロッドを用いてロックボルト孔に注入材を注入する作業である。打設作業は、長尺物としてロックボルトを用いてロックボルト孔にロックボルトを打設（挿入）する作業である。

図２に示すように、削岩機ユニット１２は、ガイドセル２０とドリルヘッド２１とを備える。ガイドセル２０は、１つの方向に延びている。ガイドセル２０は、一側面から他側面に貫通する複数のセル側挿通孔２２を有する。複数のセル側挿通孔２２は、延在方向に沿った所定の配列で形成されている。セル側挿通孔２２は、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３とを連結するボルト５１（図４参照）が挿通される孔である。

ドリルヘッド２１は、ガイドセル２０に支持されている。ドリルヘッド２１は、ガイドセル２０の延在方向に沿って移動可能に構成されている。ドリルヘッド２１は、その先端部がガイドセル２０の延在方向に延びるロッド回転軸線２３を中心として回転可能に構成されている。ガイドセル２０の延在方向を前後方向、前後方向のうち、削孔時にドリルヘッド２１が進む方向を前、その反対方向を後という。また、前後方向が水平面に位置するときの削岩機ユニット１２の後面視を基準として左右方向が規定されている。なお、以下では、前後方向が水平面に位置しているものとして各種構成について説明する。

削岩機ユニット１２は、ウォータースイベル２５とロータリージョイント２６とを備える。ウォータースイベル２５は、ドリルヘッド２１に対して前方から連結されている。ロータリージョイント２６は、ウォータースイベル２５に対して前方から連結されている。

ウォータースイベル２５は、ドリルヘッド２１の回転を、ロッド回転軸線２３周りの回転としてロータリージョイント２６に伝達可能に構成されている。また、ウォータースイベル２５には、ウォーターホース２７を介してウォーターポンプ２８が接続されている。ウォータースイベル２５は、ウォーターホース２７を通じてウォーターポンプ２８から供給された削孔用水（流動体）をロータリージョイント２６に供給可能に構成されている。

ロータリージョイント２６には、例えばねじ結合構造などによって、長尺物Ｒの後端部が着脱可能に装着される。ロータリージョイント２６に装着された長尺物Ｒは、その中心軸がロッド回転軸線２３と一致するように配設される。ロータリージョイント２６は、ウォータースイベル２５から伝達されたドリルヘッド２１の回転を、ロッド回転軸線２３周りの回転として長尺物Ｒに伝達可能に構成されている。

ロータリージョイント２６は、ウォータースイベル２５から供給された削孔用水を長尺物Ｒに供給可能に構成されている。また、ロータリージョイント２６には、注入ホース２９を介して注入材ポンプ３０が接続されている。ロータリージョイント２６は、注入ホース２９を通じて注入材ポンプ３０から供給された硬化性流動体の注入材を長尺物Ｒに供給可能に構成されている。注入材の一例は、モルタルである。

削岩機ユニット１２は、長尺物保持機構３１を備える。長尺物保持機構３１は、ガイドセル２０の前端部に設けられている。長尺物保持機構３１は、ロータリージョイント２６に長尺物Ｒが装着された状態でドリルヘッド２１が移動する際に、該長尺物Ｒを回転可能に支持する。また、長尺物保持機構３１は、ロックボルト孔に挿入されている長尺物Ｒの後端部を回転不能に保持可能に構成されている。

なお、ロックボルト孔に注入材が確実に充填されていることを確認するための手段を備えてもよい。この手段としては、例えば、目視や遠方からのカメラで注入材の充填状況を確認できる手段（充填確認装置）、長尺物保持機構３１に具備された充填確認装置３２などを挙げることができる。

削岩機ユニット１２は、後述する制御装置７０によって、ガイドセル２０に沿ったドリルヘッド２１の移動、ドリルヘッド２１の回転駆動、ウォーターポンプ２８の駆動、注入材ポンプ３０の駆動、及び、長尺物保持機構３１の駆動が制御される。

なお、削岩機ユニット１２は、ウォータースイベル２５からロータリージョイント２６への削孔用水の流入を許可しつつ、ロータリージョイント２６からウォータースイベル２５への注入材の流入を防止する機構、例えば逆止弁などを備えることが好ましい。

図３に示すように、格納ユニット１３は、基台３５、軸受け３６、回転軸３７、複数のマガジン３８、ケーシング３９、及び、規制部４０を備える。
基台３５は、前後方向に延びている。基台３５は、ガイドセル２０に並設される。基台３５は、一側面から他側面に貫通する複数の基台側挿通孔４２を有する。基台側挿通孔４２は、複数のセル側挿通孔２２の各々に対応するように、セル側挿通孔２２の配列と同じ配列で形成されている。基台側挿通孔４２は、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３とを連結するボルト５１（図４参照）が挿通される孔である。

軸受け３６は、前後方向における基台３５の各端部から上方に延びている。軸受け３６は、回転軸３７を回転可能に軸支している。
回転軸３７は、前後方向に延びている。回転軸３７は、基台３５の後端部に設置されたマガジン駆動部４３の駆動軸に連結されている。回転軸３７は、マガジン駆動部４３の駆動により、前後方向に延びるマガジン回転軸線４５周りに回転する。

マガジン３８は、略円盤状の形状を有する。マガジン３８は、回転軸３７に対して中心部が連結されている。マガジン３８は、回転軸３７の回転によりマガジン回転軸線４５周りに回転する。マガジン３８は、外周縁から内側に凹設された複数の長尺物保持溝４６を有する。

複数の長尺物保持溝４６は、マガジン回転軸線４５を中心とした周方向において所定の間隔で形成されている。各長尺物保持溝４６は、マガジン回転軸線４５を中心とした径方向と交差する方向に延びている。具体的には、各長尺物保持溝４６は、削岩機ユニット１２側の斜め上方の出し入れ位置にて下方に向かって延びるように形成されている。

複数のマガジン３８は、一対の端側マガジン３８Ｅと１以上の中間マガジン３８Ｍとを有する。一対の端側マガジン３８Ｅは、前後方向における前側の端と、後側の端とにそれぞれ位置するマガジン３８である。中間マガジン３８Ｍは、一対の端側マガジン３８Ｅの間に位置するマガジン３８である。こうした構成によれば、全てのマガジン３８に保持される長尺物Ｒａだけでなく、一つの端側マガジン３８Ｅと中間マガジン３８Ｍとで保持される短い長尺物Ｒｂを格納ユニット１３に格納することができる。長尺物Ｒｂは、その前端部が長尺物Ｒａの後端部に連結可能に構成されている。なお、格納ユニット１３は、複数の中間マガジン３８Ｍを備えて構成してもよい。

ケーシング３９は、略円筒状の形状を有する。ケーシング３９は、回転軸３７及び複数のマガジン３８を内包して前後方向に延びている。ケーシング３９は、マガジン回転軸線４５を中心とした径方向の外側から複数のマガジン３８の外周縁を覆っている。

なお、ケーシング３９は、前後方向に延びる一連のケーシングではなく、分割された複数のケーシングを前後方向に間隔をあけつつ並設して構成されてもよい。このようにケーシング３９が分割形成されていると、中を容易に確認でき、また、修理等のメンテナンス性（取扱性）を向上させることができる。さらに、ケーシング３９は、例えばアクリルなどの透明（略透明を含む）の部材によって構成したり、半割で開け閉め可能に構成したりしてもよい。この場合においても、やはり、中を容易に確認でき、修理等のメンテナンス性（取扱性）を向上させることができる。

ケーシング３９は、前後方向に延びる出し入れ口４８を有する。出し入れ口４８は、出し入れ位置に配置された長尺物保持溝４６の上方に形成されている。出し入れ口４８は、後述する長尺物搬送装置１４の把持部５６が出入り可能な大きさに形成されている。

規制部４０は、端側規制部４０Ｅと中間規制部４０Ｍとを有する。端側規制部４０Ｅは、前後方向におけるケーシング３９の各端部に、ケーシング３９の筒端開口部を閉塞するようにして一体に設けられている。端側規制部４０Ｅは、その中心部を回転軸３７が貫通しているとともに軸受け３６に対して固定されている。これにより、ケーシング３９は、端側規制部４０Ｅを介して基台３５に支持されている。なお、ケーシング３９が複数に分割形成されている場合には、別途基台に設けた支持部材など、適宜手段を用いて中間側のケーシングを支持すればよい。端側規制部４０Ｅは、前後方向への長尺物Ｒａの移動を規制する。また、前側の端側規制部４０Ｅは、前方への長尺物Ｒｂの移動を規制する。

中間規制部４０Ｍは、後側の端側マガジン３８Ｅと中間マガジン３８Ｍとの間に設けられている。中間規制部４０Ｍは、回転軸３７に固定されている。中間規制部４０Ｍは、長尺物Ｒｂを保持する長尺物保持溝４６に対して後方から対向している。中間規制部４０Ｍは、長尺物Ｒｂの後方への移動を規制する。なお、長さが小さい長尺物Ｒｂの位置ずれを防止する手段として、例えば、長尺物Ｒｂの前後いずれかの規制されていない側にダミーの長尺物をマガジン３８にセットし、このダミーの長尺物を中間規制部として利用してもよい。すなわち、長さが小さい長尺物Ｒｂの移動を規制するための中間規制部は必ずしも本実施形態のように限定しなくてもよい。

格納ユニット１３は、後述する制御装置７０によってマガジン駆動部４３の駆動が制御されることにより、出し入れ位置に配置される長尺物保持溝４６を選択する。出し入れ位置に配置された長尺物保持溝４６については、出し入れ口４８を通じた長尺物Ｒａ，Ｒｂの出し入れが可能となる。

また、図４に示すように、格納ユニット１３は、削岩機ユニット１２に対する左右両側に設けられている。左側の格納ユニット１３は、第１格納ユニットである。右側の格納ユニット１３は、第２格納ユニットである。左右一対の格納ユニット１３は、基台３５の下端部が連結部４９によって連結されている。これにより、図４（及び図３）に示す通り、左右一対の基台３５と連結部４９とによって、連結部４９の上方に嵌合凹部５０が形成される。削岩機ユニット１２のガイドセル２０は、嵌合凹部５０に嵌合する。削岩機ユニット１２と左右一対の格納ユニット１３は、セル側挿通孔２２と基台側挿通孔４２とを互いに連通させ、これらの挿通孔２２，４２に挿通されたボルト５１をボルト締めすることにより、着脱可能に連結される。これにより、左右両側の格納ユニット１３は、ガイドセル２０の側部に設けられる。なお、図４においては、出し入れ位置に位置している長尺物保持溝４６にのみ長尺物Ｒを示している。

図５を参照して長尺物搬送装置１４について説明する。長尺物搬送装置１４は、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間で長尺物Ｒを搬送する。多機能削孔機１０は、左側の格納ユニット１３に対応する長尺物搬送装置１４と、右側の格納ユニット１３に対応する長尺物搬送装置１４とを備える。また、長尺物搬送装置１４は、図１に示したように、前後方向において所定の間隔で複数台設置されている。各所に設置された長尺物搬送装置１４は、その設置位置が異なるだけで基本的な構成は同じである。そのため、以下では、削岩機ユニット１２の左側に位置する長尺物搬送装置１４を用いて、その構成について説明する。

図５に示すように、長尺物搬送装置１４は、アーム部５５と把持部５６とを備える。アーム部５５は、図示されない連結アームなどを介して基台３５などに連結されている。
アーム部５５は、左右方向におけるロッド回転軸線２３とマガジン回転軸線４５との間の上方の所定位置に、マガジン回転軸線４５に沿って前後方向に延びるアーム回動軸線５７を有する。アーム部５５は、アーム回動軸線５７を中心として、アーム回動軸線５７の下側領域を回動可能に構成されている。アーム部５５は、削岩機ユニット１２のロッド回転軸線２３に向かって延びる内向位置（図５において右側に「二点鎖線」で示したアーム部５５）と、格納ユニット１３のケーシング３９に形成された出し入れ口４８に向かって延びる外向位置（図５において左側に「実線」で示したアーム部５５）と、の間で回動する。

また、アーム部５５は、アーム部５５の延在方向、すなわちアーム回動軸線５７を中心とした径方向に伸縮可能に構成されている。アーム部５５は、収縮状態において、把持部５６がケーシング３９の外側に配置される。アーム部５５は、内向位置においては、ロータリージョイント２６に対して長尺物Ｒを着脱可能な着脱長さまで伸長可能に構成されている。アーム部５５は、外向位置においては、出し入れ位置の長尺物保持溝４６に保持された長尺物Ｒを把持部５６が把持可能な出し入れ長さまで伸長可能に構成されている。

把持部５６は、アーム部５５の先端部に連結されている。把持部５６は、アーム部５５の回動に連動して、アーム回動軸線５７を中心として回動する。把持部５６は、機構作動部６１、リンク機構６２、一対のクランプ片６３を有する。

機構作動部６１は、ガイド部材６５と往復動部材６６とを有する。ガイド部材６５は、アーム部５５の先端に連結されている。ガイド部材６５は、アーム部５５の延在方向に沿って延びている。

往復動部材６６は、アーム部５５の延在方向に沿って移動可能にガイド部材６５に支持されている。往復動部材６６は、ガイド部材６５を介してアーム部５５の先端部に支持されている。往復動部材６６は、図示されない油圧機器が駆動されることでガイド部材６５に沿って移動する。往復動部材６６は、一対のクランプ片６３が長尺物Ｒを把持可能な把持位置と一対のクランプ片６３から長尺物Ｒを解放可能な解放位置との間を往復動する。

リンク機構６２は、ガイド部材６５に沿った往復動部材６６の往復動を一対のクランプ片６３の開閉動に変換する。
一対のクランプ片６３は、往復動部材６６が解放位置から把持位置へ移動することで閉動し、長尺物Ｒを把持する。一対のクランプ片６３は、長尺物Ｒの着脱時などにドリルヘッド２１の回転が伝達したとしても、回転しない程度の力で長尺物Ｒを把持する。一対のクランプ片６３は、往復動部材６６が把持位置から解放位置へ移動することで回動し、把持していた長尺物Ｒを解放する。

長尺物搬送装置１４は、後述する制御装置７０によって、アーム部５５の回動・伸縮、把持部５６における往復動部材６６の移動などが制御されることによって、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間で長尺物Ｒを搬送する、すなわち長尺物Ｒの授受を行う。格納ユニット１３から削岩機ユニット１２に搬送された長尺物Ｒは、その中心軸がロッド回転軸線２３に重なる位置に保持される。削岩機ユニット１２から格納ユニット１３に搬送された長尺物Ｒは、一対のクランプ片６３の開動により長尺物保持溝４６に保持される位置に配置される。

図６を参照して、各種作業にかかわる多機能削孔機１０の電気的な構成について説明する。多機能削孔機１０が行う各種作業は、制御装置７０によって行われる。
制御装置７０は、各種情報を取得し、その取得した各種の情報、および、メモリーに記憶したプログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行する。制御装置７０は、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリーを含み、メモリーは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリーすなわちコンピューター可読媒体は、汎用または専用のコンピューターでアクセスして利用可能なあらゆる媒体を含む。

制御装置７０には、入力装置７１が電気的に接続されている。入力装置７１は、作業員の操作により制御装置７０に対して各種情報を入力可能に構成されている。制御装置７０は、入力装置７１から多機能削孔機１０が行う一連の作業内容を示す作業情報７２が入力されると、その作業情報７２を記憶する。また、制御装置７０は、入力装置７１から左右一対の格納ユニット１３の各々についての長尺物情報７３が入力されると、その長尺物情報７３を記憶する。長尺物情報７３は、各長尺物保持溝４６の位置と各長尺物保持溝４６が保持している長尺物Ｒの種別とを対応付けた情報である。制御装置７０は、入力装置７１を通じて作業開始が指示されると、作業情報７２に基づく順序で各種の処理を行う。

制御装置７０は、削岩機ユニット１２を制御する。具体的には、制御装置７０は、各種作業時にドリルヘッド２１を駆動・制御する。ドリルヘッド２１に関する情報として、制御装置７０は、例えば、ヘッド位置検出部７５からガイドセル２０におけるドリルヘッド２１の位置、ヘッド回転数検出部７６からドリルヘッド２１の回転数などを取得する。制御装置７０は、取得した情報に基づいてヘッド駆動部７７を駆動することで、ガイドセル２０におけるドリルヘッド２１の移動、及び、ドリルヘッド２１の回転を制御する。

制御装置７０は、削孔作業時に、ウォーターポンプ２８を駆動・制御する。ウォーターポンプ２８に関する情報として、制御装置７０は、削孔用水の供給量を取得する。制御装置７０は、取得した情報に基づいてウォーターポンプ２８を駆動することで、ウォータースイベル２５への削孔用水の供給量を制御する。

制御装置７０は、注入作業時に、注入材ポンプ３０を駆動・制御する。注入材ポンプ３０に関する情報として、制御装置７０は、注入材の供給量を取得する。制御装置７０は、取得した情報に基づいて注入材ポンプ３０を駆動することで、ロータリージョイント２６への注入材の供給量を制御する。

なお、制御装置７０は、例えば、注入作業時に、充填確認装置３２に対して確認処理の実行を指示し、充填確認装置３２からの情報に基づいて、ロックボルト孔に注入材が充填されたことを確認するようにしてもよい。

制御装置７０は、長尺物保持機構３１を駆動・制御する。制御装置７０は、ロックボルト孔に挿入されている長尺物Ｒをロータリージョイント２６に装着する際などに、該長尺物Ｒの後端部を回転不能に保持させる。

制御装置７０は、格納ユニット１３を制御する。具体的には、制御装置７０は、マガジン駆動部４３を駆動・制御する。マガジン３８に関する情報として、制御装置７０は、例えば、回転位置検出部８０からマガジン３８の回転位置、長尺物検出部８１から出し入れ位置に位置している長尺物保持溝４６における長尺物Ｒの有無を取得する。制御装置７０は、取得した情報に基づいてマガジン駆動部４３を駆動することでマガジン３８を所望の回転位置へと回転させる。

制御装置７０は、長尺物搬送装置１４を制御する。具体的には、制御装置７０は、アーム部５５の回動・伸縮、及び、往復動部材６６の移動を制御して長尺物Ｒを搬送する。長尺物搬送装置１４に関する情報として、制御装置７０は、例えば、把持部位置検出部８３から把持部５６の位置を取得する。把持部５６の位置は、アーム部５５の回動角度・伸縮量で示される。制御装置７０は、アーム駆動部８４を駆動することでアーム部５５を回動・伸縮させる。制御装置７０は、機構駆動部８５を駆動することで往復動部材６６を移動させて一対のクランプ片６３を開閉する。

図７～図８を参照して、多機能削孔機１０の動作について、長尺物Ｒａとして第１削孔ロッドＲ１、長尺物Ｒｂとして第２削孔ロッドＲ２を用いた削孔作業を例に説明する。なお、作業開始時、削岩機ユニット１２は、ドリルヘッド２１が最も後側に位置しているとともにロータリージョイント２６に長尺物Ｒが装着されていない初期状態にある。

制御装置７０は、マガジン３８を回転させて第１削孔ロッドＲ１に対応する長尺物保持溝４６を出し入れ位置に配置したのち、第１削孔ロッドＲ１を格納ユニット１３から削岩機ユニット１２まで搬送する。

そして、図７（ａ）に示すように、制御装置７０は、ドリルヘッド２１を正転させながら前方へと移動させてロータリージョイント２６に第１削孔ロッドＲ１を装着する。第１削孔ロッドＲ１が装着されると、制御装置７０は、長尺物搬送装置１４の把持部５６を退避させる。

図７（ｂ）に示すように、制御装置７０は、ドリルヘッド２１を正転させながら、第１削孔ロッドＲ１の長さに応じた分だけドリルヘッド２１を前方へと移動させて第１削孔ロッドＲ１による削孔を行う。削孔時、制御装置７０は、ウォーターポンプ２８を駆動させ、ウォータースイベル２５及びロータリージョイント２６を通じて、第１削孔ロッドＲ１に削孔用水を供給する。第１削孔ロッドＲ１による削孔が終了すると、制御装置７０は、ウォーターポンプ２８を停止したのち、第１削孔ロッドＲ１の後端部を長尺物保持機構３１で保持した状態でドリルヘッド２１を逆転させながら後方に移動させることで、ロータリージョイント２６から第１削孔ロッドＲ１を脱離する。

図７（ｃ）に示すように、制御装置７０は、ドリルヘッド２１をさらに後方へと移動させて、第１削孔ロッドＲ１との間に第２削孔ロッドＲ２の搬送スペースを形成する。また、制御装置７０は、マガジン３８を回転させて、第２削孔ロッドＲ２に対応する長尺物保持溝４６を出し入れ位置へと配置する。そして、制御装置７０は、第２削孔ロッドＲ２を格納ユニット１３から削岩機ユニット１２まで搬送したのち、ドリルヘッド２１を正転させながら前方へと移動させて、ロータリージョイント２６に第２削孔ロッドＲ２を装着する。また、制御装置７０は、ドリルヘッド２１を正転させながらさらに前方へと移動させて、第２削孔ロッドＲ２の前端部を第１削孔ロッドＲ１の後端部に連結する。第１削孔ロッドＲ１と第２削孔ロッドＲ２とが連結されると、制御装置７０は、長尺物保持機構３１による第１削孔ロッドＲ１の保持を解除する。

図７（ｄ）に示すように、制御装置７０は、第２削孔ロッドＲ２の長さに応じた分だけ、ドリルヘッド２１を正転させながら前方へと移動させて、第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２による削孔を行う。削孔時、制御装置７０は、ウォーターポンプ２８を駆動して第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２に削孔用水を供給する。これにより、ロックボルト孔８８が形成される。

図７（ｅ）に示すように、ロックボルト孔８８が形成されると、制御装置７０は、ウォーターポンプ２８を停止させたのち、第２削孔ロッドＲ２の長さに応じた分だけドリルヘッド２１を後方へと移動させて、第２削孔ロッドＲ２を抜管する（引き抜く）。そして、制御装置７０は、第１削孔ロッドＲ１の後端部を長尺物保持機構３１で保持したのち、ドリルヘッド２１を逆転させながら後方へと移動させて、第１削孔ロッドＲ１から第２削孔ロッドＲ２を分離する。

図７（ｆ）に示すように、制御装置７０は、長尺物搬送装置１４で第２削孔ロッドＲ２を把持したのち、ドリルヘッド２１を逆転させながら後方へと移動させることで、ロータリージョイント２６から第２削孔ロッドＲ２を脱着する。そして、制御装置７０は、脱着した第２削孔ロッドＲ２を格納ユニット１３へと搬送する。

図８（ａ）に示すように、制御装置７０は、ドリルヘッド２１を正転させながらドリルヘッド２１を前方へと移動させて、ロータリージョイント２６に対して第１削孔ロッドＲ１を装着する。

図８（ｂ）に示すように、制御装置７０は、長尺物保持機構３１による保持を解除したのち、ドリルヘッド２１を後方へ移動させてロックボルト孔８８から第１削孔ロッドＲ１を抜管する。

図８（ｃ）に示すように、制御装置７０は、長尺物搬送装置１４で第１削孔ロッドＲ１を把持したのち、ドリルヘッド２１を回転させながら後方へと移動させることで、ロータリージョイント２６から第１削孔ロッドＲ１を脱着する。そして、制御装置７０は、第１削孔ロッドＲ１に対応する長尺物保持溝４６を出し入れ位置へと配置したのち、第１削孔ロッドＲ１を格納ユニット１３へと搬送する。これにより、削孔作業が終了する。

注入作業においては、上述した第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２に替えて、これらと略等しい長さの第１注入ロッド及び第２注入ロッドが長尺物Ｒとして用いられる。制御装置７０は、上記手順に準ずる手順で２本の注入ロッドを連結したのち、それら２本の注入ロッドをロックボルト孔８８に挿入する。そして、制御装置７０は、注入材ポンプ３０を駆動して注入ロッドを通じてロックボルト孔８８の奥側から注入材を注入しながらドリルヘッド２１を後方へと移動させる。制御装置７０は、上記手順に準ずる手順で２本の注入ロッドの分離や各注入ロッドの格納ユニット１３への格納を行う。

なお、制御装置７０は、充填確認装置３２によってロックボルト孔８８への注入材の充填が十分であることを確認するようにしてもよい。この場合には、ロックボルト孔８８への注入材の充填が不十分であるとき、制御装置７０による制御で再び注入作業を行うようにすることが望ましい。

打設作業においては、上述した第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２に替えて、これらと略等しい長さの第１ロックボルト及び第２ロックボルトが長尺物Ｒとして用いられる。制御装置７０は、上記手順と同様の手順で第１ロックボルトに対する第２ロックボルトの連結等を行い、ロックボルトを打設する。ロックボルトが打設されると、制御装置７０は、ロータリージョイント２６からロックボルトを脱離したのち、削岩機ユニット１２を初期状態へと制御する。

本実施形態の作用および効果について説明する。
（１）多機能削孔機１０は、ガイドセル２０の延在方向（前後方向）に移動可能なドリルヘッド２１を有する削岩機ユニット１２と、削孔ロッド（第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２）を含む複数の長尺物Ｒを格納し、削岩機ユニットとの間で長尺物の自動的な授受を行う格納ユニット１３と、を備える。

格納ユニット１３は、延在方向に延び、ガイドセル２０に一体に設けられる基台３５と、延在方向における基台３５の両端部に設けられた一対の軸受け３６に軸支され、駆動源（ヘッド駆動部７７）の駆動によって延在方向に延びる軸線（マガジン回転軸線２３）周りに回転する回転軸３７と、外周縁から内側に凹設された複数の長尺物保持溝４６を備えて略円盤状に形成され、回転軸３７に中心部が連結された複数のマガジン３８と、回転軸３７及びマガジン３８を内包して延在方向に延びる略円筒状に形成され、延在方向に延びる出し入れ口４８を有するケーシング３９と、出し入れ口４８を通じ、マガジン３８と削岩機ユニット１２との間で長尺物Ｒを搬送する長尺物搬送装置１４と、を備える。

上記構成によれば、長尺物搬送装置１４によって削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間における長尺物Ｒの搬送が行われる。これにより、格納ユニット１３を移動させる移動機構が不要となる。その結果、多機能削孔機１０の構成・構造の複雑化が抑えられる。

また、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間において、長尺物Ｒの自動的な授受を行うことができる。これにより、その長尺物Ｒに応じた作業を行うことができるため、マンゲージ１６に作業員が乗って、多機能削孔機１０が行う各種作業を監視したり、各種作業の補助を行ったりする必要がなくなる。その結果、作業員への負荷を軽減しつつ、作業員のさらなる安全性の向上を図ることができる。

（２）多機能削孔機１０は、複数の長尺物Ｒに、削孔ロッドが形成したロックボルト孔８８に注入材を注入するための注入ロッド（第１注入ロッド及び第２注入ロッド）と、ロックボルト孔８８に打設されるロックボルト（第１ロックボルト及び第２ロックボルト）と、を含んでいる。

上記構成によれば、ロックボルト孔８８の削孔作業のほか、ロックボルト孔８８への注入材の注入作業、ロックボルト孔８８へのロックボルトの打設作業を自動的に行うことができる。

（３）多機能削孔機１０は、格納ユニット１３として、ガイドセル２０の一方側（左側）に配設される第１格納ユニットとガイドセル２０の他方側（右側）に配設される第２格納ユニットとを備える。

上記構成によれば、多機能削孔機１０に対して、より多くの長尺物Ｒを搭載することができる。これにより、多機能削孔機１０が行うことのできる作業の自由度を向上させることができる。また、重心位置の偏りが抑えられることで、各種作業時の安定性を高めることができる。

（４）多機能削孔機１０は、第１格納ユニットの基台３５と第２格納ユニットの基台３５とを連結する連結部４９を備え、第１格納ユニットの基台３５、第２格納ユニットの基台３５、及び、連結部４９で形成される嵌合凹部５０にガイドセル２０が嵌合する。

上記構成によれば、嵌合凹部５０に対してガイドセル２０を嵌合させることにより、ガイドセル２０に対する第１格納ユニット及び第２格納ユニットの位置決めを行うことができる。また、削岩機ユニット１２と一対の格納ユニット１３とを容易に一体化させることができる。その結果、削岩機ユニット１２と一対の格納ユニット１３との位置決め精度、連結作業時の作業効率を大幅に高めることができる。さらには、ガイドセル２０と基台３５との間の隙間に泥土などの異物が侵入することが抑えられる。

（５）多機能削孔機１０において、ガイドセル２０は、一側面から他側面に貫通する複数のセル側挿通孔２２を有し、基台３５は、複数のセル側挿通孔２２の各々に対応して設けられ、一側面から他側面に貫通する基台側挿通孔４２を有し、ガイドセル２０と基台３５は、セル側挿通孔２２と基台側挿通孔４２とに挿通させたボルト５１を用いた締結により着脱可能に連結されている。

上記構成によれば、セル側挿通孔２２と基台側挿通孔４２とを互いに連通させ、これらの挿通孔２２，４２にボルト５１を挿通してボルド締めすることができる。これにより、容易にガイドセル２０と基台３５とを位置決めできるとともに着脱可能に連結して一体化させることが可能になる。

（６）多機能削孔機１０は、延在方向（前後方向）における長尺物Ｒの移動を規制する規制部４０を備える。
上記構成によれば、例えば、水平方向と交差する方向に前後方向が配置されたときに、自重による長尺物Ｒの移動を規制することができる。これにより、ケーシング３９からの長尺物Ｒの脱落が防止されることから、各種作業を行う方向について制限されにくくなる。その結果、格納ユニット１３を搭載したことによる各種作業の作業性の低下、作業効率の低下を抑えることができる。

（７）多機能削孔機１０において、複数のマガジン３８は、所定間隔で設けられた一対の端側マガジン３８Ｅと、一対の端側マガジン３８Ｅの間に位置する１以上の中間マガジン３８Ｍと、を含む。

上記構成によれば、異なる長さの長尺物Ｒａ，Ｒｂを格納ユニット１３に格納することができる。これにより、例えば、長尺物Ｒａ，Ｒｂを連結して各種の作業を行う必要がある場合であっても容易に対応することができる。

（８）格納ユニット１３は、長尺物Ｒとして、削孔ロッド（第１削孔ロッドＲ１及び第２削孔ロッドＲ２）と削孔ロッドが形成した削孔（ロックボルト孔８８）に注入材を注入する注入ロッド（第１注入ロッド及び第２注入ロッド）とを含む。削岩機ユニット１２は、ドリルヘッド２１に装着され、削孔ロッドに削孔用水を供給可能なウォータースイベル２５と、ウォータースイベル２５に装着され、注入ロッドに注入材を供給可能なロータリージョイント２６とを備える。長尺物Ｒは、ロータリージョイント２６に装着され、削孔用水は、ロータリージョイント２６を通じて削孔ロッドに供給される。

上記構成によれば、ウォータースイベル２５とロータリージョイント２６とが予めドリルヘッド２１に装着されていることから、ロータリージョイント２６に削孔ロッドを装着して削孔作業をしたあと、ロータリージョイント２６に注入ロッドを装着して注入作業を行うことができる。また、注入ホース２９をロックボルト孔８８に挿入して注入作業を行う場合に比べて、その作業性を大幅に向上させることができる。また、長尺物Ｒの未装着状態においてウォーターポンプ２８を駆動することにより、ロータリージョイント２６の内部に残っている注入材を洗い流すこともできる。

（９）マガジン３８において、長尺物保持溝４６の各々は、外周縁から軸線（マガジン回転軸線４５）中心の径方向と交差する方向に延びている。
上記構成によれば、長尺物Ｒの授受に必要とされる長尺物搬送装置１４の稼働範囲を小さく、換言すれば、長尺物搬送装置１４による長尺物Ｒの搬送経路を短くすることができる。これにより、長尺物搬送装置１４の小型化、高機能化を図ることができる。

（１０）長尺物搬送装置１４は、軸線（マガジン回転軸線４５）に沿った回動軸線（アーム回動軸線５７）周りに回動可能に構成され、回動軸線中心の径方向に延びる伸縮自在なアーム部５５と、アーム部５５の先端部に支持されて、回動軸線中心の径方向に往復移動可能な往復動部材６６と、長尺物Ｒを把持又は解放する一対のクランプ片６３と、往復動部材６６の往復移動を一対のクランプ片６３の開閉動に変換するリンク機構６２と、を備える。

上記構成によれば、アーム部５５の回動・伸縮、往復動部材６６の移動を制御するだけで、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３との間で長尺物Ｒを搬送することができる。これにより、長尺物搬送装置１４の構成・構造の複雑化が抑えられる。その結果、長尺物搬送装置１４の小型化、ひいては格納ユニット１３の小型化を図ることができる。

（１１）ケーシング３９は、マガジン回転軸線４５を中心とした径方向の外側から複数のマガジン３８の外周縁を覆っている。これにより、マガジン回転軸線４５を中心にマガジン３８が回転したとしても、長尺物保持溝４６からの長尺物Ｒの脱落を防止できる。その結果、マガジン３８の構成・構造の複雑化が抑えられる。また、複数のマガジン３８や、回転軸３７、長尺物Ｒ（回転軸３７、長尺物Ｒの少なくとも一部）がケーシング３９によって覆われていることにより、従来のように露出している場合と比較し、削孔などによって周囲に飛散した泥土から、回転軸３７、マガジン３８、及び、長尺物Ｒを保護することもできうる。この場合には、泥土などの付着に起因したトラブル（駆動トラブル、接続トラブル、取扱性の低下など）を回避することができる。

以上、本発明に係る多機能削孔機の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・長尺物搬送装置１４は、往復動部材６６の往復動に応じて一対のクランプ片６３が開閉動する構成に限らず、一対のクランプ片６３の開閉動を直接回転機で行ってもよい。
・長尺物保持溝４６は、例えば、削岩機ユニット１２の反対側の斜め上方を出し入れ位置として、その出し入れ位置において下方に向かって延びるように形成されていてもよい。また、長尺物保持溝４６は、例えば、マガジン回転軸線４５へと向かう中心方向に延びていてもよい。

・注入材が供給されるロータリージョイント２６がドリルヘッド２１に装着され、削孔用水が供給されるウォータースイベル２５がロータリージョイント２６に装着される構成であってよい。この構成においては、ウォータースイベル２５に長尺物Ｒが装着される。

・ウォータースイベル２５及びロータリージョイント２６は、多機能削孔機１０の作業内容に応じて装着されてもよい。
・マガジン３８は、少なくとも一対の端側マガジン３８Ｅを有していればよい。

・格納ユニット１３において、規制部４０は、前後方向における長尺物Ｒの移動を規制できればよく、マガジン３８に固定される構成であってもよいし、回転軸３７に固定される構成であってもよい。

・削岩機ユニット１２と格納ユニット１３は、挿通孔２２，４２に挿通されたボルト５１をボルト締めすることにより着脱可能に一体化されている。これに限らず、削岩機ユニット１２と格納ユニット１３は、例えば、連結部４９に対してガイドセル２０が一体化されていてもよい。また、こうした構成においては、ガイドセル２０と基台３５との間に隙間が形成されていてもよい。

・多機能削孔機１０は、１以上の格納ユニット１３を備えていればよい。また、格納ユニット１３は、ガイドセル２０に一体化されていればよく、ガイドセル２０の上方や下方に配置されてもよい。

・多機能削孔機１０は、長尺物Ｒとして、削孔ロッドを用いた削孔作業に加えて他の作業を行うことができる構成であればよい。例えば、多機能削孔機１０は、発破工法において、削孔作業に加えて、削孔作業によって形成された孔に対して、長尺物Ｒとして装薬物を挿入する装薬作業を行う構成であってもよい。また、例えば、多機能削孔機１０は、ＡＧＦ工法（Ａｌｌ Ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｓｔｅｎ）において、削孔作業に加えて、削孔作業によって形成された孔に対して、長尺物Ｒとしてのケーシングロッドを打設する打設作業を行う構成であってもよい。

Ｒ…長尺物、１０…多機能削孔機、１１…トンネル、１２…削岩機ユニット、１３…格納ユニット、１４…長尺物搬送装置、１５…ブーム、１６…マンゲージ、２０…ガイドセル、２１…ドリルヘッド、２２…セル側挿通孔、２３…ロッド回転軸線、２５…ウォータースイベル、２６…ロータリージョイント、２７…ウォーターホース、２８…ウォーターポンプ、２９…注入ホース、３０…注入材ポンプ、３１…長尺物保持機構、３２…充填確認装置、３５…基台、３６…軸受け、３７…回転軸、３８…マガジン、３８Ｅ…端側マガジン、３８Ｍ…中間マガジン、３９…ケーシング、４０…規制部、４０Ｅ…端側規制部、４０Ｍ…中間規制部、４２…基台側挿通孔、４３…マガジン駆動部、４５…マガジン回転軸線、４６…長尺物保持溝、４８…出し入れ口、４９…連結部、５０…嵌合凹部、５１…ボルト、５５…アーム部、５６…把持部、５７…アーム回動軸線、６１…機構作動部、６２…リンク機構、６３…クランプ片、６５…ガイド部材、６６…往復動部材、７０…制御装置、７１…入力装置、７２…作業情報、７３…長尺物情報、７５…ヘッド位置検出部、７６…ヘッド回転数検出部、７７…ヘッド駆動部、８０…回転位置検出部、８１…長尺物検出部、８３…把持部位置検出部、８４…アーム駆動部、８５…機構駆動部、８８…ロックボルト孔。

Claims (10)

1. ガイドセルの延在方向に移動可能なドリルヘッドを有する削岩機ユニットと、
   削孔ロッドを含む複数の長尺物を格納し、前記削岩機ユニットとの間で前記長尺物の授受を行う格納ユニットと、を備え、
   前記格納ユニットは、
   前記延在方向に延び、前記ガイドセルの側部に設けられる基台と、
   前記延在方向における前記基台の両端部に設けられた一対の軸受けに軸支され、駆動源の駆動によって前記延在方向に延びる軸線周りに回転する回転軸と、
   外周縁から内側に凹設された複数の長尺物保持溝を備えて略円盤状に形成され、前記回転軸に中心部が連結された複数のマガジンと、
   前記回転軸及び前記マガジンを内包して前記延在方向に延びる略円筒状に形成され、前記延在方向に延びる出し入れ口を有するケーシングと、
   前記出し入れ口を通じ、前記マガジンと前記削岩機ユニットとの間で前記長尺物を搬送する長尺物搬送装置と、を備える
   多機能削孔機。
2. 前記複数の長尺物に、
   前記削孔ロッドが形成したロックボルト孔に注入材を注入する注入ロッドと、
   前記ロックボルト孔に打設されるロックボルトと、を含む
   請求項１に記載の多機能削孔機。
3. 前記格納ユニットとして、前記ガイドセルの一方側に配設される第１格納ユニットと前記ガイドセルの他方側に配設される第２格納ユニットとを備える
   請求項１または２に記載の多機能削孔機。
4. 前記第１格納ユニットの基台と前記第２格納ユニットの基台とを連結する連結部を備え、
   前記第１格納ユニットの基台、前記第２格納ユニットの基台、及び、前記連結部によって形成される嵌合凹部に前記ガイドセルが嵌合する
   請求項３に記載の多機能削孔機。
5. 前記ガイドセルは、一側面から他側面に貫通する複数のセル側挿通孔を有し、
   前記基台は、前記複数のセル側挿通孔の各々に対応して設けられ、一側面から他側面に貫通する基台側挿通孔を有し、
   前記ガイドセルと前記基台は、
   前記セル側挿通孔と前記基台側挿通孔とに挿通させたボルトを用いた締結により着脱可能に連結されている
   請求項１～４のいずれか１項に記載の多機能削孔機。
6. 前記格納ユニットは、
   前記延在方向における前記長尺物の移動を規制する規制部を備える
   請求項１～５のいずれか１項に記載の多機能削孔機。
7. 前記複数のマガジンは、
   所定間隔で設けられた一対の端側マガジンと、
   前記一対の端側マガジンの間に位置する１以上の中間マガジンと、を含む
   請求項１～６のいずれか１項に記載の多機能削孔機。
8. 前記格納ユニットは、
   前記長尺物として、前記削孔ロッドと前記削孔ロッドが形成したロックボルト孔に注入材を注入する注入ロッドとを含み、
   前記削岩機ユニットは、
   前記ドリルヘッドに装着され、前記削孔ロッドに削孔用水を供給可能なウォータースイベルと、前記ウォータースイベルに装着され、前記注入ロッドに前記注入材を供給可能なロータリージョイントとを備え、
   前記長尺物は、前記ロータリージョイントに装着され、
   前記削孔用水は、前記ロータリージョイントを通じて前記削孔ロッドに供給される
   請求項１～７のいずれか１項に記載の多機能削孔機。
9. 前記マガジンにおいて、前記長尺物保持溝の各々は、前記外周縁から軸線中心の径方向と交差する方向に延びている
   請求項１～８のいずれか１項に記載の多機能削孔機。
10. 前記長尺物搬送装置は、
    前記軸線に沿った回動軸線周りに回動可能に構成され、前記回動軸線中心の径方向に延びる伸縮自在なアーム部と、
    前記アーム部の先端部に支持されて、前記回動軸線中心の径方向に往復移動可能な往復動部材と、
    前記長尺物を把持又は解放する一対のクランプ片と、
    前記往復動部材の往復移動を前記一対のクランプ片の開閉動に変換するリンク機構と、を備える
    請求項１～９のいずれか１項に記載の多機能削孔機。

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