JP2023042817A - 割岩機 - Google Patents

Abstract

【課題】割岩作業に先立って行う下穴形成作業において、下穴Ｈの深さを余分に形成する必要がない割岩機を提供する。【解決手段】一対のウエッジライナー３，３と、該一対のウエッジライナー３，３間に押し込まれるウエッジ２と、該ウエッジ２に押し込み力を付与する駆動装置４と、を備える割岩機１であって、前記ウエッジ２の最大進出時に前記一対のウエッジライナー３，３から前記ウエッジ２が突出しない構成とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、土木、鉱山、採石等の作業に用いて好適な割岩機に関するものである。

岩盤に予め穿孔した下穴にウエッジライナーを挿入し、このウエッジライナーを油圧駆動力で軸心と直角方向に拡張させることにより、当該岩盤を破砕する割岩機が知られている。この種の割岩機は、発破を行わない非爆性破砕工法に適したもので、騒音や振動がなく飛散物も生じないので、近年広く使用されるようになっている。

前記割岩機は、楔作用面を有するウエッジと、このウエッジの両側に配置され、該ウエッジによって押し開かれる一対のウエッジライナーとを備える。ウエッジの形状は、先端の肉厚が薄く後端に近づくにつれて次第に肉厚が厚くなる形状である。岩盤に予め穿孔した下穴にウエッジライナーを挿入し、ウエッジを一対のウエッジライナー間に油圧駆動力で押し込み、両ウエッジライナーの拡張圧力で岩盤を圧壊する。

従来の割岩機においては、例えば特許文献１の図６～図８に示されているように、ウエッジを一対のウエッジライナー間に油圧駆動力で一杯まで押し込むと、ウエッジの先端が一対のウエッジライナーの先端から突出するようになっていた。これは、より小さな駆動力で一対のウエッジライナーに対して所望の拡張量を付与するためである。

すなわち、一対のウエッジライナーに大きな拡張量を付与するためには、ウエッジの楔作用面の傾斜角度を大きくすればよい。しかし、ウエッジの楔作用面の傾斜角度を大きくすると、一対のウエッジライナー間へウエッジを押し込むために大きな駆動力が必要となる。一方、より小さな駆動力でウエッジを押し込めるようにするには、ウエッジの楔作用面の傾斜角度を緩やかにすればよい。しかし、緩やかな傾斜の楔作用面で一対のウエッジライナーを大きく拡張させるには、一対のウエッジライナー間へのウエッジの実効突入量を大きくする必要がある。このため、従来、ウエッジが最大量進出したとき、ウエッジの先端が一対のウエッジライナーの先端から突出する構成を採用せざるを得なかったのである。

特開２００４－９２１１７号公報

前記従来の構成によれば、下穴の深さや形成状態について確実性が不可欠であった。すなわち、ウエッジの先端は肉薄であり一対のウエッジライナーよりも強度が小さいため、下穴の深さや形成状態が不確実であると、一対のウエッジライナーの先端から突出するウエッジが下穴の底部に衝突して破損する虞がある。このため、下穴の形成深さが不十分となることを避ける必要があり、下穴の形成作業に作業員の高い注意力が必要とされていた。

また、予定された深さまで下穴形成用のドリルが到達したしても、ドリルを引き抜く際に、穴の壁面が崩れて穴の中に瓦礫がなだれ込むこともある。このため、ドリルを引き抜いた後に下穴の形成状態をしっかりと確認し、下穴の深さが不十分な場合には穴の中の瓦礫を掘り出す等の追加作業が必要であった。

さらに、前記従来の構成によれば、一対のウエッジライナーの先端からウエッジが突出した際に、ウエッジの表面に砂や小石が付着することがある。ウエッジと一対のウエッジライナーとの間には、摩擦を軽減するために潤滑用のグリースが施されるので、このグリースにより、ウエッジ表面への砂や小石の付着が促進される。ウエッジ表面に砂や小石が付着すると、一対のウエッジライナー内へのウエッジの引き戻し時に、ウエッジと一対のウエッジライナーの相互接触面に砂や小石が挟まってしまう。これが、ウエッジと一対のウエッジライナーの双方を過度に摩耗させる原因となっていた。

本発明は前記のような事情に鑑みてなされたもので、次の要請の少なくとも一つに応えることができる割岩機を提供しようとするものである。
（１）ウエッジが下穴の底に衝突する虞がないこと。
（２）割岩作業に先立って行う下穴形成作業について、作業員の注意力や労力を軽減できること。
（３）一対のウエッジライナー内へのウエッジの引き戻しに起因するウエッジと一対のウエッジライナーとの間の砂や小石の挟まりが防止されること。
（４）一対のウエッジライナーの所望の拡張量を小さな駆動力で実現すること。

前記課題を解決するため、本発明に係る割岩機は、一対のウエッジライナーと、該一対のウエッジライナー間に押し込まれるウエッジと、該ウエッジに押し込み力を付与する駆動装置と、を備える割岩機であって、前記ウエッジの最大進出時に前記一対のウエッジライナーから前記ウエッジが突出しないことを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、ウエッジの最大進出時に一対のウエッジライナーからウエッジが突出しないので、ウエッジの先端が下穴の底に衝突する虞がない。このため、下穴の深さについて作業員が従来のような高度な注意力や労力を費やす必要がなく、下穴形成作業の簡易性、迅速性が向上する。また、一対のウエッジライナーから突出したウエッジを穴の中で一対のウエッジライナー内へ引き戻すという工程がなくなるので、当該工程に起因するウエッジと一対のウエッジライナーとの間の砂や小石の挟まりも防止される。

実施の一形態として、前記ウエッジの最大進出時に所望の拡張量が前記一対のウエッジライナーに付与されるように、前記ウエッジの楔作用面の傾斜角度と、前記一対のウエッジライナー間への前記ウエッジの実効突入量とが設定される構成としてもよい（請求項２）。ここで、一対のウエッジライナー間へのウエッジの実効突入量とは、一対のウエッジライナーの拡張に貢献するウエッジの突入量をいう。

一般に、ウエッジの楔作用面の傾斜角度が大きいほど、一対のウエッジライナーの拡張量が大きくなるが、その反面、一対のウエッジライナー間へウエッジを押し込むために大きな駆動力が必要となる。また、一対のウエッジライナー間へのウエッジの実効突入量が大きいほど、一対のウエッジライナーの拡張量が大きくなる。このため、ウエッジの最大進出時に所望の拡張量が一対のウエッジライナーに付与されるように、ウエッジの楔作用面の傾斜角度と一対のウエッジライナー間へのウエッジの実効突入量とを適宜に設定することで、一対のウエッジライナーの所望の拡張量を小さな駆動力で実現できるようになる。

実施の一形態として、前記ウエッジの最大進出時に、該ウエッジの先端が前記一対のウエッジライナーの先端と一致する態様としてもよい（請求項３）。

本発明の実施の一形態に係る割岩機と、該割岩機による第一割岩工程とを示す正面図であり、（ａ）はウエッジ退避状態、（ｂ）はウエッジ進出状態を示す。 図１の割岩機による第二割岩工程を示す正面図であり、（ａ）はウエッジ退避状態、（ｂ）はウエッジ進出状態を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１（ａ）に示すように、本発明の実施の一形態に係る割岩機１は、ウエッジ２と、該ウエッジ２を挟むようにその両側に配置される一対のウエッジライナー３，３と、ウエッジ２に駆動力を付与する駆動装置４と、を備える。駆動装置４は、一例として油圧アクチュエータである。この油圧アクチュエータ４は、例えば、割岩作業現場へと自走可能な重機（図示せず）の油圧回路に接続されて作動する。油圧アクチュエータ４のピストンロッド出入口側の端部４ａには、割岩機１の筒状のボディ５が接続される。このボディ５の下端部にはウエッジライナーホルダ１５が配設され、このウエッジライナーホルダ１５によって一対のウエッジライナー３，３が保持される。ウエッジ２は、後述するウエッジホルダ１０を介して油圧アクチュエータ４のピストンロッド６に接続され、ピストンロッド６の作動に応じて、一対のウエッジライナー３，３のウエッジ突入領域Ｓに対して進退動作を行う。油圧アクチュエータ４の反ピストンロッド側の端部４ｂには、吊り下げ支持用の連結部７が形成される。

割岩機１の使用方法の概略は次の通りである。割岩機１は、一例として、割岩作業現場で重機（図示せず）によって吊り下げて支持される。吊り下げ支持状態では、一対のウエッジライナー３，３の先端部が下向きとなる。岩盤Ｇには削岩機によって予め下穴Ｈが穿孔され、この下穴Ｈに重機の制御で一対のウエッジライナー３，３が挿入される（図１（ａ）参照）。この挿入状態で油圧アクチュエータ４が駆動され、ウエッジ２が一対のウエッジライナー３，３間に押し込まれる（図１（ｂ）参照）。これにより、下穴Ｈ内で一対のウエッジライナー３，３の先端部側が拡張され、この拡張圧力が割岩力となって岩盤Ｇが圧壊される。他の使用方法として、割岩機１は、重機の、三次元的に位置制御可能なブームやアームに接続して使用することもできる。

なお、割岩作業においては、図１に示す第一割岩工程に続いて、図２に示す第二割岩工程を実施すると好適である。図１の第一割岩工程は、下穴Ｈ内に一対のウエッジライナー３，３を途中まで挿入し、ウエッジ２を進出させて下穴Ｈの浅い部分を割岩する工程である。第一割岩工程後には、油圧アクチュエータ４の駆動によりウエッジ３が元の退避位置まで引き戻される。第一割岩工程に続く図２の第二割岩工程は、一対のウエッジライナー３，３を下穴Ｈ内でさらに深い位置まで挿入し、再度ウエッジ２を進出させて下穴Ｈの深い部分まで割岩する工程である。このように、段階的且つ連続的に割岩作業を行うことで、岩盤Ｇを深い位置まで確実に圧壊することができる。

図１（ａ）に示すように、ウエッジ２は、先端（図1の状態では下端）の肉厚が薄く、後端（図1の状態では上端）に近づくにつれて次第に厚くなる一対の楔作用面８，８を備える。ウエッジ２の後端は、油圧アクチュエータ４のピストンロッド６の先端に作動上連結される。具体的には、ピストンロッド６の先端にウエッジホルダ１０が固着され、このウエッジホルダ１０によってウエッジ２が保持される。ウエッジ２は、自身の軸線Ｘを中心として回動可能且つ逸脱不能にウエッジホルダ１０に連結される。ピストンロッド６の後端は、油圧アクチュエータ４のピストン１１に連結される。ピストン１１は、油圧アクチュエータ４のシリンダ１２内を油圧によって往復動自在である。ピストン１１の作動に伴い、ウエッジホルダ１０がボディ５内を往復動し、ウエッジ２が一対のウエッジライナー３，３のウエッジ突入領域Ｓに対して進退移動する。

図１（ａ）において、ピストン１１が油圧で下方へ駆動されると、ピストンロッド６を介してウエッジ２が下方へと進出し、図１（ｂ）に示すように、ウエッジ２の先端部が一対のウエッジライナー３，３のウエッジ突入領域Ｓに押し込まれる。これにより、一対のウエッジライナー３，３の先端部側が強制的に拡張され、岩盤Ｇに対して割岩力が付与される。

一対のウエッジライナー３，３は、ボディ５の先端部側に逸脱不能に連結される。図１（ａ）に示すように、一対のウエッジライナー３，３は、互いに対向する一対の内側面１３，１３と、その反対側の一対の外側面１４，１４とを有する。一対の内側面１３，１３はウエッジ２の楔作用面８，８と接する面であり、平面となっている。一対の外側面１４，１４は、下穴Ｈ内で岩盤Ｇに圧接する割岩作用面であり、一例として略蒲鉾型となっている。一対のウエッジライナー３，３の先端部には、一例として先細形状のガイド部１５，１５が形成される。このガイド部１，１５を設けることで、岩盤Ｇに予め穿孔した下穴Ｈに対して一対のウエッジライナー３，３を挿入し易くなる。

一対のウエッジライナー３，３の一対の内側面１３，１３は、一対のウエッジライナー３，３の先端部側の所定の長さ領域Ｓにおいて、互いに接するか又はごく狭小な間隙をおいて近接するウエッジ突入領域となっている。このウエッジ突入領域Ｓよりも後端部側には、一対のウエッジライナー３，３間にウエッジ退避空間Ｔがある。ウエッジ退避空間Ｔとウエッジ突入領域Ｓとの間に、ウエッジ突入口１６がある。ウエッジ２の先端部側は、ウエッジ２が後端部側へ移動した退避状態において、ウエッジ退避空間Ｔ内に位置する。そして、ウエッジ２が先端部側へ進出することで、ウエッジ２の肉薄の先端が一対のウエッジライナー３，３のウエッジ突入口１６からウエッジ突入領域Ｓへと押し入り、一対のウエッジライナー３，３の先端部を拡張させる。図１の例では、図１（ｂ）に示すウエッジ２の最大進出時に、ウエッジ２の先端が一対のウエッジライナー３，３の先端に到達する。したがって、図１の例では、一対のウエッジライナー３，３のウエッジ突入口１６から先端までの距離が、ウエッジ２の実効突入量（一対のウエッジライナー３，３の拡張に貢献する突入量）となる。

本実施の形態の割岩機１の特徴的な構成は次の点にある。第一の特徴的な構成は、ウエッジ２の最大進出時にウエッジ２が一対のウエッジライナー３，３から突出しないことである。この構成により、ウエッジ２の先端が下穴Ｈの底に衝突する虞がない。このため、下穴の深さについて作業員が従来のような高度な注意力や労力を費やす必要がなく、下穴形成作業の簡易性、迅速性が向上する。同じく従来問題となっていた、ウエッジ２の引き戻しに起因するウエッジ２と一対のウエッジライナー３，３との間の砂や小石の挟まりも防止される。図１（ｂ）の例では、ウエッジ２の最大進出時において、ウエッジ２の先端が一対のウエッジライナー３，３の先端と一致する。この構成を採用することで、前記利点が得られる限りにおいて、ウエッジ２による一対のウエッジライナー３，３の拡張作用を最大限発揮させることができる。

第二の特徴的な構成は、ウエッジ２の最大進出時に所望の拡張量が一対のウエッジライナー３，３に付与されるように、ウエッジ２の楔作用面８，８の傾斜角度と、一対のウエッジライナー３，３間へのウエッジ２の実効突入量とが設定されることである。

一般に、ウエッジ２の楔作用面８，８の傾斜角度が大きいほど、一対のウエッジライナー３，３の拡張量が大きくなるが、その反面、一対のウエッジライナー３，３間へウエッジ２を押し込むために大きな駆動力が必要となる。また、一対のウエッジライナー３，３間へのウエッジ２の実効突入量が大きいほど、一対のウエッジライナー３，３の拡張量が大きくなる。このため、ウエッジ２の最大進出時に所望の拡張量が一対のウエッジライナー３，３に付与されるように、ウエッジ２の楔作用面８，８の傾斜角度と、一対のウエッジライナー３，３間へのウエッジ２の実効突入量とを適宜に設定することで、一対のウエッジライナー３，３の所望の拡張量を小さな駆動力で実現できるようになる。

なお、ウエッジ２，２の楔作用面８，８の傾斜角度（ウエッジ２の中心軸線Ｘと楔作用面８，８との間の角度）が緩やかであるほど、より小さな駆動力で一対のウエッジライナー３，３間にウエッジ２を押し込むことができて好適である。

前記第一及び第二の特徴的な構成を備える割岩機１の設計方法の一例を挙げると、次の通りである。まず、ウエッジ２の楔作用面８，８の傾斜角度を、ウエッジ２を駆動するための油圧アクチュエータ４の出力との関係で、或る具体的な角度に設定する。次に、一対のウエッジライナー３，３間のウエッジ突入領域Ｓに、所望の拡張量が得られるまでウエッジ２を突入させる。所望の拡張量が得られた時のウエッジ２の進出位置を、ウエッジ２の最大進出時の位置とする。最大進出時のウエッジ２の先端に一致するように、一対のウエッジライナー３，３の先端を設定する。

図1の割岩機１を前記特許文献１の図６～図８の従来の割岩機との関係で述べると、次のようになる。特許文献１の図６～図８の割岩機においては、ウエッジを一対のウエッジライナー間に最大（最深）まで進出させると、特許文献１の図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示されているように、一対のウエッジライナーからウエッジが突出する。そこで、突出したウエッジの先端の位置まで一対のウエッジライナーのウエッジ突入領域を延長させると、図１の割岩機１と同じ構成となる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、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。また、上述の実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１ 割岩機
２ ウエッジ
３，３ 一対のウエッジライナー
４ 駆動装置（油圧アクチュエータ）
８，８ 楔作用面

Claims (3)

1. 一対のウエッジライナーと、該一対のウエッジライナー間に押し込まれるウエッジと、該ウエッジに押し込み力を付与する駆動装置と、を備える割岩機であって、前記ウエッジの最大進出時に前記一対のウエッジライナーから前記ウエッジが突出しないことを特徴とする、割岩機。
2. 前記ウエッジの最大進出時に所望の拡張量が前記一対のウエッジライナーに付与されるように、前記ウエッジの楔作用面の傾斜角度と、前記一対のウエッジライナー間への前記ウエッジの実効突入量とが設定される、請求項１に記載の割岩機。
3. 前記ウエッジの最大進出時に、該ウエッジの先端が前記一対のウエッジライナーの先端と一致する、請求項１又は２に記載の割岩機。

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