JP2024062039A - Multifunctional crushing tool, crushing device, and crushing method - Google Patents

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Abstract

【課題】短時間で、かつ効率的に被破砕物の一部を細かく破砕する。【解決手段】この発明では、割岩部が、削孔の内壁面のうち被破砕物の自由面側の第1壁面部位に当接するとともに反自由面側の第2壁面部位に対して当接しながら削孔形成方向に沿って削孔に押し込まれることで、削孔の内壁面を押圧して削孔から被破砕物の自由面に向けて亀裂を導入する。亀裂が周囲に導入された削孔の第1壁面部位に対してリッピング部が当接しながら工具全体がリッピング方向に移動されることで、被破砕物のうち削孔から自由面側の大割破砕物が掘り起こされる。そして、小割部が上記大割破砕物を小割する。【選択図】図5[Problem] To crush a part of the object to be crushed into small pieces in a short time and efficiently. [Solution] In this invention, the rock breaking part is pushed into the hole along the hole drilling direction while abutting against a first wall surface portion on the free surface side of the object to be crushed and against a second wall surface portion on the non-free surface side of the inner wall surface of the hole, thereby pressing against the inner wall surface of the hole and introducing cracks from the hole toward the free surface of the object to be crushed. The entire tool is moved in the ripping direction while the ripping part abuts against the first wall surface portion of the hole with cracks introduced around it, and large pieces of the object to be crushed on the free surface side are excavated from the hole. The small cutting part then cuts the large pieces into smaller pieces. [Selected drawing] Figure 5

Description

この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物の一部を細かく破砕する破砕方法、ならびに当該破砕方法に好適な多機能破砕工具に関するものである。 This invention relates to a crushing method for crushing a portion of a crushed object such as rock, boulders, or concrete structures into small pieces, and to a multi-function crushing tool suitable for this crushing method.

本願出願人は、被破砕物を広範囲にわたって効率的に破砕する技術として、先細り形状を有する楔型チゼルを用いた破砕技術を提案してきた(特許文献1~特許文献4)。これらの特許文献1~4に記載の発明では、被破砕物に対して削孔が形成される。また、バックホウ等の建設機械のアームに油圧ブレーカーを装着し、さらに当該油圧ブレーカーに対して楔型チゼルを装着した上で、楔型チゼルの先端が上記削孔に押し込まれる。この楔型チゼルは、先端端面が削孔の内径よりも小さな第1の外径を有するとともに先端端面から後端に進むにしたがって外径が大きくなり削孔の内径よりも大きな第2の外径となる傾斜面を有している。このような構成を有する楔型チゼルの先端を削孔に挿入すると、傾斜面が削孔の内壁に当接する。その当接状態で往復動するピストンによりチゼルの後端を打撃すると、削孔の周囲では、削孔からピストンの往復方向とほぼ直交する方向に引張応力が被破砕物に作用し、その結果、削孔の周囲が破砕される。 The applicant has proposed a crushing technique using a tapered wedge-shaped chisel as a technique for efficiently crushing a wide area of material to be crushed (Patent Documents 1 to 4). In the inventions described in Patent Documents 1 to 4, a hole is drilled in the material to be crushed. A hydraulic breaker is attached to the arm of a construction machine such as a backhoe, and a wedge-shaped chisel is attached to the hydraulic breaker, and the tip of the wedge-shaped chisel is then pushed into the hole. This wedge-shaped chisel has a tip end face with a first outer diameter smaller than the inner diameter of the hole, and an inclined surface whose outer diameter increases from the tip end face to the rear end and becomes a second outer diameter larger than the inner diameter of the hole. When the tip of a wedge-shaped chisel having this configuration is inserted into the hole, the inclined surface abuts against the inner wall of the hole. When the rear end of the chisel is struck by the reciprocating piston in this contact state, tensile stress acts on the material to be crushed around the hole in a direction roughly perpendicular to the reciprocating direction of the piston, resulting in the material being crushed around the hole.

特許第4636294号公報Japanese Patent No. 4636294 特許第5145503号公報Patent No. 5145503 特許第5145504号公報Patent No. 5145504 特許第5352807号公報Patent No. 5352807

楔型チゼルの主目的は削孔周囲に亀裂を導入する、つまり割岩作業を実行することであり、被破砕物のうち亀裂が導入された部分(後で説明する図5中の被掘起部分32)を被破砕物から掘り起こす(リッピング作業)。こうして掘り起こされた部分の破砕粒度はある程度の分布を持ち、大割破砕物はそのままでは大き過ぎ、搬出作業に支障を来す。このため、分離作業後に、大割破砕物を更に小さく破砕する、いわゆる小割作業が必要となることがある。 The main purpose of the wedge chisel is to introduce cracks around the drilled hole, i.e., to perform rock breaking work, and the part of the crushed material where the cracks have been introduced (excavated part 32 in Figure 5, which will be explained later) is excavated from the material (ripping work). The crushed particles of the part excavated in this way have a certain degree of distribution, and the large crushed material is too large as it is, which will hinder the transportation work. For this reason, after the separation work, it may be necessary to further break the large crushed material into smaller pieces, so-called small-cutting work.

このように、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を細かく破砕するためには、割岩作業、リッピング作業および小割作業が必要である。そこで、従来においては、建設機械のアームに対し、割岩作業では油圧ブレーカーおよび楔型チゼルからなる割岩用アタッチメントが取り付けられ、リンピング作業ではリッパーと称される分離用アタッチメントが取り付けられ、小割作業では油圧ブレーカーおよびハンマーチゼルからなる小割用アタッチメントが取り付けられていた。 Thus, to break up materials such as bedrock, boulders, and concrete structures into smaller pieces, rock-breaking, ripping, and small-cutting operations are necessary. Conventionally, a rock-breaking attachment consisting of a hydraulic breaker and a wedge-shaped chisel is attached to the arm of a construction machine for rock-breaking operations, a separating attachment called a ripper is attached for limping operations, and a small-cutting attachment consisting of a hydraulic breaker and a hammer chisel is attached for small-cutting operations.

そして、割岩用アタッチメント、リッピング用アタッチメントおよび小割用アタッチメントがそれぞれ取り付けられた建設機械を予め準備しておき、建設機械を順次入れ替えて作業していた。また、準備する建設機械台数の低減を図るために、上記アタッチメントの全部または一部を交換して作業していた。このため、割岩作業、リッピング作業および小割作業を伴う破砕処理に多大な時間と労力を要していた。 Construction machines with rock-breaking attachments, ripping attachments, and small-cutting attachments were prepared in advance, and the construction machines were switched around in sequence for work. Also, in order to reduce the number of construction machines prepared, all or some of the attachments were replaced during work. As a result, the crushing process, which involves rock-breaking, ripping, and small-cutting work, required a great deal of time and effort.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、短時間で、かつ効率的に被破砕物の一部を細かく破砕することができる破砕方法、および当該破砕方法に好適な多機能破砕工具および破砕装置を提供することを目的とする。 This invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a crushing method that can crush a part of the object to be crushed into small pieces in a short time and efficiently, and a multi-function crushing tool and crushing device that are suitable for said crushing method.

本発明の第1態様は、軸線方向に延設された軸体構造を有し、被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕するための多機能破砕工具であって、軸線方向に沿って外部から与えられる外力を受ける後端部と、後端部よりも先端側において、先端に向かって先細りした形状を有し、削孔の内壁面のうち被破砕物の自由面側の第1壁面部位に当接するとともに反自由面側の第2壁面部位に対して当接しながら軸体構造全体が削孔形成方向に沿って削孔に押し込まれることで、削孔の内壁面を押圧して削孔から被破砕物の自由面に向けて亀裂を導入する割岩部と、後端部と割岩部との間に設けられ、亀裂が周囲に導入された削孔の第1壁面部位に当接しながら軸体構造全体が自由面に向かうリッピング方向に移動されることで、被破砕物のうち削孔から自由面側の大割破砕物を掘り起こすリッピング部と、割岩部の先端から軸線方向に突設され、大割破砕物に当接しながら後端部、リッピング部および割岩部を介して伝達される外力を大割破砕物に与えることで、大割破砕物を小割する小割部と、を備えることを特徴としている。 The first aspect of the present invention is a multi-function crushing tool having a shaft structure extending in the axial direction, for crushing the periphery of a pre-formed hole in the object to be crushed in the direction of hole formation, with a rear end that receives an external force applied from the outside along the axial direction, and a tapered shape toward the tip side from the rear end, and the entire shaft structure is pushed into the hole along the direction of hole formation while abutting against a first wall surface portion on the free side of the object to be crushed and abutting against a second wall surface portion on the anti-free side of the inner wall surface of the hole, thereby pressing the inner wall surface of the hole and forcing the object out of the hole. It is characterized by having a rock breaking section that introduces cracks from the rear end toward the free surface of the material to be crushed, a ripping section that is provided between the rear end and the rock breaking section and moves the entire shaft structure in the ripping direction toward the free surface while abutting against the first wall portion of the drilled hole around which the cracks have been introduced, thereby digging out large fragments on the free surface side of the material to be crushed from the drilled hole, and a small fragmentation section that protrudes in the axial direction from the tip of the rock breaking section and breaks the large fragments into smaller fragments by applying an external force to the large fragments through the rear end, ripping section, and rock breaking section while abutting against the large fragments.

また、本発明の第2態様は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕する破砕装置であって、上記多機能破砕工具と、多機能破砕工具を保持しながら後端部を打撃することで、外力を多機能破砕工具に与えるブレーカーと、ブレーカーを保持しながら多機能破砕工具の削孔への押込み、多機能破砕工具のリッピング方向への移動および多機能破砕工具の大割破砕物への当接を行う建設機械と、を備えることを特徴としている。 The second aspect of the present invention is a crushing device that crushes the area around a pre-drilled hole in a crushed object such as bedrock, boulders, or concrete structures in the direction of hole formation, and is characterized by comprising the above-mentioned multi-function crushing tool, a breaker that applies an external force to the multi-function crushing tool by striking the rear end while holding the multi-function crushing tool, and a construction machine that holds the breaker and pushes the multi-function crushing tool into the drilled hole, moves the multi-function crushing tool in the ripping direction, and abuts the multi-function crushing tool against the large pieces of crushed material.

さらに、本発明の第3態様は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕する破砕方法であって、上記多機能破砕工具を準備する工程と、軸線方向を削孔形成方向と一致させるとともに多機能破砕工具の小割部および割岩部を削孔に挿入した状態で多機能破砕工具の後端部に外力を加えながら多機能破砕工具を削孔形成方向に押込むことによって、削孔の周囲を割岩する工程と、多機能破砕工具のリッピング部が削孔に挿入された状態で多機能破砕工具をリッピング方向に移動させることによって、被破砕物から大割破砕物を掘り起こす工程と、多機能破砕工具の小割部を大割破砕物に当接した状態で多機能破砕工具の後端部に外力を加えることによって、大割破砕物を小割する工程と、を備えることを特徴としている。 Furthermore, the third aspect of the present invention is a crushing method for crushing the periphery of a hole previously formed in a crushing object such as a rock mass, boulder, or concrete structure in the hole forming direction, characterized by comprising the steps of: preparing the multi-function crushing tool; aligning the axial direction with the hole forming direction and inserting the small-splitting part and rock-splitting part of the multi-function crushing tool into the hole, and pushing the multi-function crushing tool in the hole forming direction while applying an external force to the rear end of the multi-function crushing tool to split the rock around the hole; digging out large-split objects from the crushing object by moving the multi-function crushing tool in the ripping direction with the ripping part of the multi-function crushing tool inserted into the hole; and splitting the large-split objects into smaller objects by applying an external force to the rear end of the multi-function crushing tool with the small-splitting part of the multi-function crushing tool abutting against the large-split objects.

上記発明によれば、短時間で、かつ効率的に被破砕物の一部を細かく破砕することができる。 The above invention allows a portion of the object to be crushed to be finely crushed in a short time and efficiently.

本発明に係る多機能破砕工具の第1実施形態および当該工具を用いた破砕方法を実施する破砕装置を示す図である。1 is a diagram showing a first embodiment of a multifunction crushing tool according to the present invention and a crushing device for carrying out a crushing method using the tool; 多機能破砕工具の側面図である。FIG. 多機能破砕工具の製造手順および多機能破砕工具の断面を示す図である。1A to 1C are diagrams showing a manufacturing procedure of the multi-function crushing tool and a cross section of the multi-function crushing tool. 図1の破砕装置により岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。2 is a schematic diagram showing a method for crushing a rock mass using the crushing device of FIG. 1. FIG. 図1の破砕装置により岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。2 is a schematic diagram showing a method for crushing a rock mass using the crushing device of FIG. 1. FIG. 本発明に係る多機能破砕工具の第2実施形態の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of a multifunction crushing tool according to the present invention.

図1は本発明に係る多機能破砕工具の第1実施形態および当該工具を用いた破砕方法を実施する破砕装置を示す図である。また、図2は多機能破砕工具の側面図である。また、図3は多機能破砕工具の製造手順および多機能破砕工具の断面を示す図である。なお、これらの図面および後で説明する図面においては、理解容易の目的で、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、これらの図面では、岩盤3への削孔4の削孔形成方向を「-Z」方向とし、削孔4から岩盤3の自由面31に向かう方向(本発明の「リッピング方向」に相当)を「+Y」方向とし、これらY方向およびZ方向と直交する方向を「X」方向としている。 Figure 1 shows a first embodiment of the multi-function crushing tool according to the present invention and a crushing device that implements a crushing method using the tool. Figure 2 is a side view of the multi-function crushing tool. Figure 3 shows a manufacturing procedure for the multi-function crushing tool and a cross section of the multi-function crushing tool. In these drawings and the drawings described later, the dimensions and numbers of each part are exaggerated or simplified as necessary for ease of understanding. In these drawings, the direction in which the hole 4 is drilled into the rock 3 is the "-Z" direction, the direction from the hole 4 toward the free surface 31 of the rock 3 (corresponding to the "ripping direction" of the present invention) is the "+Y" direction, and the direction perpendicular to these Y and Z directions is the "X" direction.

多機能破砕工具1は、図1に示すように、岩盤破砕を伴う現場において使用されるバックホウ等の建設機械5に装着された油圧ブレーカー2に取り付けられ、後述するように、割岩工程、リッピング工程および小割工程を連続的に行うための工具である。より詳しくは、建設機械5のアーム51にブラケット52を介して油圧ブレーカー2が取り付けられている。この油圧ブレーカー2はブレーカー本体(図示省略)を備えている。また、このブレーカー本体は、中央部にシリンダ21を有している。そして、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ21へ圧油を供給することにより、シリンダ21内に摺嵌されるピストン22が軸方向に前後進可能になっている。なお、図1中の符号53は、ピストン22の打撃時に発生する作動音が騒音として周囲に伝播するのを抑制する防音カバーであり、必要に応じて着脱可能となっている。また、構成各部および動作を明示するため、図2ないし図6では、防音カバー53を外した状態が図示されている。 As shown in FIG. 1, the multi-function crushing tool 1 is attached to a hydraulic breaker 2 mounted on a construction machine 5 such as a backhoe used at a site involving rock crushing, and is a tool for continuously performing a rock breaking process, a ripping process, and a small-cutting process, as described below. More specifically, the hydraulic breaker 2 is attached to an arm 51 of the construction machine 5 via a bracket 52. This hydraulic breaker 2 has a breaker body (not shown). This breaker body also has a cylinder 21 in the center. By supplying pressure oil from a hydraulic supply source (not shown) to the cylinder 21 via a switching valve, the piston 22 slidingly fitted in the cylinder 21 can move forward and backward in the axial direction. The reference numeral 53 in FIG. 1 denotes a soundproof cover that suppresses the operating sound generated when the piston 22 strikes from being transmitted to the surroundings as noise, and is removable as necessary. In addition, in order to clearly show each component and operation, the soundproof cover 53 is removed in FIGS. 2 to 6.

ブレーカー本体の先端部(図1の下方側端部)に、多機能破砕工具1が装着される。多機能破砕工具1は、軸線方向D1に延設された軸体構造を有しており、軸線方向D1を削孔形成方向(-Z)と一致させた状態で割岩工程およびリッピング工程を実行する。そこで、図2および図3では、多機能破砕工具1の軸線方向D1を削孔形成方向(-Z)と一致させた状態で、多機能破砕工具1を図示している。そして、XYZ三次元座標系を参照しつつ多機能破砕工具1の製造手順および構成について、説明する。 The multifunction crushing tool 1 is attached to the tip of the breaker body (the lower end in FIG. 1). The multifunction crushing tool 1 has an axial structure extending in the axial direction D1, and performs the rock breaking process and the ripping process with the axial direction D1 aligned with the hole drilling direction (-Z). Therefore, in FIG. 2 and FIG. 3, the multifunction crushing tool 1 is illustrated with the axial direction D1 of the multifunction crushing tool 1 aligned with the hole drilling direction (-Z). The manufacturing procedure and configuration of the multifunction crushing tool 1 will be explained with reference to the XYZ three-dimensional coordinate system.

多機能破砕工具1は軸線方向Zに延設された軸体構造を有している。この多機能破砕工具1では、図2および図3に示すように、後端側(+Z方向側)から先端側(-Z方向側)の順序で、後端部11、リッピング部12、割岩部13および小割部14が設けられている。多機能破砕工具1を製造するにあたって、図3(a)に示すように、軸線方向Zに延設された軸体構造体10が準備される。軸体構造体10は、削孔4の内径d(図1)よりも大きな外径を有する円柱形状の鋼材料で構成されている。 The multi-function crushing tool 1 has a shaft structure extending in the axial direction Z. As shown in Figures 2 and 3, this multi-function crushing tool 1 has a rear end 11, a ripping section 12, a rock-breaking section 13, and a small-splitting section 14, in that order from the rear end (+Z direction side) to the front end (-Z direction side). When manufacturing the multi-function crushing tool 1, a shaft structure 10 extending in the axial direction Z is prepared, as shown in Figure 3(a). The shaft structure 10 is made of a cylindrical steel material with an outer diameter larger than the inner diameter d (Figure 1) of the drilled hole 4.

この軸体構造体10の(+Z)方向端部に対し、油圧ブレーカー2のロッドピン(図示省略)の配置および構造に対応した位置に切欠部を設けられ、後端部11が油圧ブレーカー2に装着可能な形状に仕上げられている。そして後端部11は、油圧ブレーカー2に装着された状態で、ピストン22による打撃を受けて外力を先端側に伝達する。 A notch is provided at the (+Z) end of this shaft structure 10 at a position corresponding to the arrangement and structure of the rod pin (not shown) of the hydraulic breaker 2, and the rear end 11 is finished in a shape that allows it to be attached to the hydraulic breaker 2. When attached to the hydraulic breaker 2, the rear end 11 receives a strike from the piston 22 and transmits an external force to the tip side.

リッピング部12は後端部11の(-Z)方向側に位置している。リッピング部12は、軸体構造体10のまま円柱形状を有している。 The ripping portion 12 is located on the (-Z) side of the rear end portion 11. The ripping portion 12 has a cylindrical shape as is the shaft structure 10.

一方、割岩部13はリッピング部12の(-Z)方向側に位置しており、軸体構造体10に対して次の加工が施されることで先端側、つまり(-Z)方向に向かって先細り形状に仕上げられている。軸体構造体10の先端面に対して3方向から挿入孔10a~10cが穿設される。挿入孔10cは軸体構造体10の軸線AXに沿って軸線方向Zに延設されている。一方、挿入孔10a、10bは、それぞれ挿入孔10cの(+Y)方向側および(-Y)方向側で、上記先細り形状に対応した傾斜角で延設されている。例えば傾斜角については、軸体構造体10の軸線AXに対して数度程度に設定するのが望ましい。 On the other hand, the rock breaking section 13 is located on the (-Z) side of the ripping section 12, and the shaft structure 10 is subjected to the following processing to give it a tapered shape toward the tip side, i.e., the (-Z) direction. Insertion holes 10a to 10c are drilled from three directions into the tip surface of the shaft structure 10. Insertion hole 10c extends in the axial direction Z along the axis AX of the shaft structure 10. On the other hand, insertion holes 10a and 10b extend at an inclination angle corresponding to the tapered shape on the (+Y) and (-Y) sides of insertion hole 10c, respectively. For example, it is desirable to set the inclination angle to about several degrees with respect to the axis AX of the shaft structure 10.

このように形成された挿入孔10a~10cに対し、軸体構造体10よりも高い硬度を有する金属材料、例えばSKD61などのダイス鋼で構成された超硬芯15a~15cをそれぞれ圧入した後で、例えば軸体構造体10を軸線AXまわりに回転させながら軸体構造体10の(-Z)方向端部を旋盤加工して超硬芯15a、15bが露出するまで切削する。これによって、軸体構造体10の先端部が先細り形状に仕上げられる。さらに、先細り部分のうち(+X)方向側面および(-X)方向側面を切削して図3(c)に示すように略オーバル形状の断面を有するように仕上げる。こうして、割岩部13が構成される。 After pressing the carbide cores 15a-15c, which are made of a metal material having a higher hardness than the shaft structure 10, such as die steel such as SKD61, into the insertion holes 10a-10c thus formed, the shaft structure 10 is rotated around the axis AX, for example, while the (-Z) end of the shaft structure 10 is turned on a lathe to cut until the carbide cores 15a, 15b are exposed. This gives the tip of the shaft structure 10 a tapered shape. Furthermore, the (+X) side and (-X) side of the tapered portion are cut to have a substantially oval cross section as shown in Figure 3(c). In this way, the rock splitting section 13 is formed.

より詳しくは、この割岩部13では、リッピング部12に近接する位置は削孔4の内径dよりも大きな外径を有する一方、先端位置では削孔4の内径dよりも小さな外径を有する。また、割岩部13の側面のうち自由面側(+Y方向側)および反自由面側(-Y方向側)がそれぞれ傾斜面13a、13bとなっている。自由面側の傾斜面13aは、削孔4の内壁面のうち自由面側の第1壁面部位(図4の符号41)に沿って湾曲しながら第1壁面部位に対向して設けられている。一方、反自由面側の傾斜面13bは削孔4の内壁面のうち反自由面側の第2壁面部位(図4の符号42)に沿って湾曲しながら第2壁面部位に対向して設けられている。 More specifically, the rock-breaking section 13 has an outer diameter larger than the inner diameter d of the hole 4 at a position close to the ripping section 12, while at the tip position it has an outer diameter smaller than the inner diameter d of the hole 4. In addition, the free side (+Y direction side) and the anti-free side (-Y direction side) of the side of the rock-breaking section 13 are inclined surfaces 13a and 13b, respectively. The inclined surface 13a on the free side is curved along the first wall surface portion (41 in FIG. 4) on the free side of the inner wall surface of the hole 4, facing the first wall surface portion. On the other hand, the inclined surface 13b on the anti-free side is curved along the second wall surface portion (42 in FIG. 4) on the anti-free side of the inner wall surface of the hole 4, facing the second wall surface portion.

超硬芯15cについては、その(-Z)端部が軸体構造体10の先端面から(-Z)方向に突出した状態で軸体構造体10に圧入されている。そして、突出部分を先細り形状に仕上げることで、小割部14が構成されている。 The carbide core 15c is pressed into the shaft structure 10 with its (-Z) end protruding from the tip surface of the shaft structure 10 in the (-Z) direction. The protruding portion is then tapered to form the small split portion 14.

次に、破砕装置(=多機能破砕工具1+油圧圧ブレーカー103+建設機械5)を用いて本発明の「被破砕物」の一例である岩盤3に予め形成された削孔4の周囲を破砕する破砕方法について、図4および図5を参照しつつ説明する。図4および図5は図1の破砕装置により岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。図2および図3(b)、(c)に示す多機能破砕工具1の先端部(=小割部14+割岩部13の(-Z)方向端部)を削孔4に挿入すると、図4(a)に示すように、削孔4の内壁面のうち自由面側の第1壁面部位41に割岩部13の(+Y)方向側傾斜面13aが係止されるとともに反自由面側の第2壁面部位42に割岩部13の(-Y)方向側傾斜面13bが係止される。 Next, a method for crushing the area around a pre-formed hole 4 in rock 3, which is an example of the "object to be crushed" of the present invention, using a crushing device (= multi-function crushing tool 1 + hydraulic breaker 103 + construction machine 5) will be described with reference to Figures 4 and 5. Figures 4 and 5 are schematic diagrams showing a method for crushing rock using the crushing device of Figure 1. When the tip of the multi-function crushing tool 1 (= small splitting part 14 + (-Z) end of rock splitting part 13) shown in Figures 2 and 3 (b) and (c) is inserted into the hole 4, as shown in Figure 4 (a), the (+Y) side inclined surface 13a of the rock splitting part 13 is engaged with the first wall surface part 41 on the free side of the inner wall surface of the hole 4, and the (-Y) side inclined surface 13b of the rock splitting part 13 is engaged with the second wall surface part 42 on the non-free side.

そして、油圧ブレーカー2のピストン22を削孔形成方向(-Z)と略平行に往復動させて多機能破砕工具1の後端部11を直接打撃すると、多機能破砕工具1の割岩部13が削孔4に押し込まれる。このとき、図4(b)に示すように、削孔4からY方向に引張応力が図中の白抜き矢印で示すように削孔4の内壁に作用し、多機能破砕工具1の押込量と上記傾斜角とで決まる距離だけ割岩部13が削孔4の内壁の自由面側、つまり(+Y)方向側を押し遣り、削孔4から亀裂が発生する。そして、多機能破砕工具1の押込に伴って亀裂がさらに延びるとともに岩盤3の内部で削孔4から自由面31に向かって亀裂が入って割岩される。その結果、削孔4から自由面側の被掘起部分32がブロック状で岩盤3から分離されて岩盤3からの破砕除去が容易となる。 Then, when the piston 22 of the hydraulic breaker 2 is reciprocated approximately parallel to the drilling direction (-Z) to directly strike the rear end 11 of the multi-function crushing tool 1, the rock splitting part 13 of the multi-function crushing tool 1 is pushed into the drilled hole 4. At this time, as shown in FIG. 4(b), tensile stress acts on the inner wall of the drilled hole 4 in the Y direction as shown by the white arrow in the figure from the drilled hole 4, and the rock splitting part 13 pushes the free surface side of the inner wall of the drilled hole 4, that is, the (+Y) direction side, by a distance determined by the pushing amount of the multi-function crushing tool 1 and the above-mentioned inclination angle, and a crack is generated from the drilled hole 4. Then, as the multi-function crushing tool 1 is pushed, the crack extends further and a crack is generated from the drilled hole 4 toward the free surface 31 inside the rock 3, and the rock is split. As a result, the excavated part 32 on the free surface side from the drilled hole 4 is separated from the rock 3 in a block shape, making it easy to crush and remove it from the rock 3.

削孔4への多機能破砕工具1の押込は、図5(a)に示すように、リッピング部12が削孔4に挿入され、その(+Y)方向側の側面が削孔4の第1壁面部位41に当接するまで行われる。これによって、リッピング部12は被掘起部分32と密着している。この状態で、建設機械5のアーム51により油圧ブレーカー2および多機能破砕工具1が一体的に自由面側、つまり(+Y)方向側に移動されることで、リッピング部12が岩盤3から被掘起部分32を掘り起す(リッピング工程)。 As shown in FIG. 5(a), the multi-function crushing tool 1 is pushed into the drilled hole 4 until the ripping part 12 is inserted into the drilled hole 4 and its side in the (+Y) direction abuts against the first wall portion 41 of the drilled hole 4. This brings the ripping part 12 into close contact with the excavated portion 32. In this state, the hydraulic breaker 2 and the multi-function crushing tool 1 are moved together by the arm 51 of the construction machine 5 toward the free surface side, i.e., the (+Y) direction side, causing the ripping part 12 to excavate the excavated portion 32 from the rock 3 (ripping process).

こうして掘り起こされた被掘起部分32は比較的大きく、さらに小割する必要があるため、本実施形態では、リッピング工程に続いて、多機能破砕工具1を用いた小割工程が実行される。すなわち、建設機械5のアーム51により油圧ブレーカー2および多機能破砕工具1が一体的に削孔4から取り出された後、図5(b)に示すように、被掘起部分32に対して多機能破砕工具1の小割部14が当接した状態で多機能破砕工具1の後端部11がピストン22による打撃を受け、その打撃力(本発明の「外力」に相当)がリッピング部12および割岩部13を介して小割部14に伝達される。こうして被掘起部分32が小割される(小割工程)。図5(b)中の丸印および矢印で示すように、被掘起部分32の表面において小割部14の当接箇所(丸印箇所)を移動させながら小割工程を繰り返すことで、被掘起部分32が所望サイズ以下に細かく割られる。 The excavated portion 32 thus excavated is relatively large and needs to be further divided, so in this embodiment, the ripping process is followed by a dividing process using the multi-function crushing tool 1. That is, after the hydraulic breaker 2 and the multi-function crushing tool 1 are taken out of the drilled hole 4 together by the arm 51 of the construction machine 5, the rear end 11 of the multi-function crushing tool 1 is struck by the piston 22 with the dividing part 14 of the multi-function crushing tool 1 in contact with the excavated portion 32, as shown in FIG. 5(b), and the striking force (corresponding to the "external force" of the present invention) is transmitted to the dividing part 14 via the ripping part 12 and the rock-breaking part 13. In this way, the excavated portion 32 is divided into smaller pieces (dividing process). As shown by the circle and arrow in FIG. 5(b), the dividing process is repeated while moving the contact point (circle point) of the dividing part 14 on the surface of the excavated portion 32, so that the excavated portion 32 is divided into smaller pieces of the desired size or less.

以上のように、本実施形態によれば、1本の多機能破砕工具1を用いて割岩作業、リッピング作業および小割作業を連続して行うことができる。このため、割岩用アタッチメント、リッピング用アタッチメントおよび小割用アタッチメントがそれぞれ取り付けられた建設機械を順次入れ替えて作業する必要がなくなる。また、上記アタッチメントの全部または一部を交換する作業も必要がなくなる。その結果、岩盤3のうち削孔4の周囲を短時間で、かつ効率的に細かく破砕することができる。 As described above, according to this embodiment, rock breaking, ripping, and small-cutting can be performed consecutively using a single multi-function crushing tool 1. This eliminates the need to sequentially switch between construction machines equipped with rock breaking attachments, ripping attachments, and small-cutting attachments. It also eliminates the need to replace all or part of the above attachments. As a result, the rock mass 3 around the drilled hole 4 can be crushed into small pieces efficiently in a short time.

また、本実施形態では、割岩部13のうち削孔4の第1壁面部位41および第2壁面部位42に対して超硬芯15a、15bが当接して割岩作業を行っている。このため、割岩部13の消耗が抑制され、多機能破砕工具1の寿命を延ばすことができる。その結果、ランニングコストを抑制することができる。 In addition, in this embodiment, the carbide cores 15a and 15b abut against the first wall surface portion 41 and the second wall surface portion 42 of the hole 4 of the rock breaking section 13 to perform rock breaking work. This reduces wear on the rock breaking section 13 and extends the life of the multi-function crushing tool 1. As a result, running costs can be reduced.

なお、本発明は上記した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限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、割岩部13において超硬芯15a、15bが露出し、それぞれ第1壁面部位41および第2壁面部位42に当接するように構成しているが、例えば図6に示すように、超硬芯15a、15bを設けることなく、割岩部13が直接第1壁面部位41および第2壁面部位42に当接して割岩作業を行うように構成してもよい。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-mentioned embodiment, the carbide cores 15a and 15b are exposed in the rock-breaking section 13 and are configured to abut against the first wall surface portion 41 and the second wall surface portion 42, respectively. However, as shown in FIG. 6, for example, the rock-breaking section 13 may be configured to abut directly against the first wall surface portion 41 and the second wall surface portion 42 to perform rock-breaking work without providing the carbide cores 15a and 15b.

また、特許文献1、4などに記載の楔型チゼルは、本発明の後端部および割岩部に相当する構成を有しているため、当該楔型チゼルに対し、リッピング部12および小割部14を追加したものを本発明の多機能破砕工具1として用いてもよい。 The wedge-shaped chisel described in Patent Documents 1 and 4 has a configuration equivalent to the rear end and rock-breaking section of the present invention, so a ripping section 12 and a small-splitting section 14 may be added to the wedge-shaped chisel and used as the multi-function crushing tool 1 of the present invention.

この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物の一部を細かく破砕する破砕技術全般に適用することができる。 This invention can be applied to all crushing technologies for breaking down parts of objects to be crushed, such as bedrock, boulders, and concrete structures, into smaller pieces.

1…多機能破砕工具
2…油圧ブレーカー
3…岩盤(被破砕物)
4…削孔
5…建設機械
10…軸体構造体
11…後端部
12…リッピング部
13…割岩部
14…小割部
31…(岩盤の)自由面
32…被掘起部分
41…(削孔の)第1壁面部位
42…(削孔の)第2壁面部位
D1…軸線方向
Y…リッピング方向
Z…削孔形成方向
1... Multi-function crushing tool 2... Hydraulic breaker 3... Rock (material to be crushed)
Reference Signs List 4: Drilling 5: Construction machine 10: Shaft structure 11: Rear end 12: Ripping section 13: Rock-breaking section 14: Small-split section 31: Free surface (of rock mass) 32: Excavated section 41: First wall section (of drilling hole) 42: Second wall section (of drilling hole) D1: Axial direction Y: Ripping direction Z: Hole-making direction

Claims (3)

軸線方向に延設された軸体構造を有し、被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕するための多機能破砕工具であって、
前記軸線方向に沿って外部から与えられる外力を受ける後端部と、
前記後端部よりも先端側において、先端に向かって先細りした形状を有し、前記削孔の内壁面のうち前記被破砕物の自由面側の第1壁面部位に当接するとともに反自由面側の第2壁面部位に対して当接しながら前記軸体構造全体が前記削孔形成方向に沿って前記削孔に押し込まれることで、前記削孔の内壁面を押圧して前記削孔から前記被破砕物の自由面に向けて亀裂を導入する割岩部と、
前記後端部と前記割岩部との間に設けられ、前記亀裂が周囲に導入された前記削孔の前記第1壁面部位に当接しながら前記軸体構造全体が前記自由面に向かうリッピング方向に移動されることで、前記被破砕物のうち前記削孔から前記自由面側の大割破砕物を掘り起こすリッピング部と、
前記割岩部の先端から前記軸線方向に突設され、前記大割破砕物に当接しながら前記後端部、前記リッピング部および前記割岩部を介して伝達される前記外力を前記大割破砕物に与えることで、前記大割破砕物を小割する小割部と、
を備えることを特徴とする多機能破砕工具。
A multi-function crushing tool having an axially extending shaft structure for crushing the periphery of a pre-formed hole in a crushing object in a direction of forming the hole,
a rear end portion that receives an external force applied from the outside along the axial direction;
a rock breaking section that has a tapered shape toward the tip side from the rear end, and that abuts against a first wall portion on the free surface side of the inner wall surface of the hole to be crushed and against a second wall portion on the non-free surface side while the entire shaft structure is pushed into the hole along the hole drilling direction, thereby pressing against the inner wall surface of the hole to introduce a crack from the hole to the free surface of the object to be crushed;
A ripping section is provided between the rear end and the rock breaking section, and the entire shaft structure is moved in a ripping direction toward the free surface while abutting against the first wall portion of the drilled hole around which the crack is introduced, thereby digging up large broken pieces on the free surface side of the crushed material from the drilled hole;
A small-sized cutting section that protrudes from the tip of the rock-breaking section in the axial direction and applies the external force to the large-sized crushed object while contacting the large-sized crushed object through the rear end, the ripping section, and the rock-breaking section, thereby cutting the large-sized crushed object into smaller pieces.
A multi-function crushing tool comprising:
岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕する破砕装置であって、
請求項1に記載の多機能破砕工具と、
前記多機能破砕工具を保持しながら前記後端部を打撃することで、前記外力を前記多機能破砕工具に与えるブレーカーと、
前記ブレーカーを保持しながら前記多機能破砕工具の前記削孔への押込み、前記多機能破砕工具の前記リッピング方向への移動および前記多機能破砕工具の前記大割破砕物への当接を行う建設機械と、
を備えることを特徴とする破砕装置。
A crushing device that crushes the periphery of a pre-drilled hole in a direction of drilling a rock, a boulder, a concrete structure, or other object to be crushed,
The multi-function crushing tool according to claim 1 ;
a breaker that applies the external force to the multi-function crushing tool by striking the rear end portion while holding the multi-function crushing tool;
A construction machine that holds the breaker and pushes the multi-function crushing tool into the drilled hole, moves the multi-function crushing tool in the ripping direction, and abuts the multi-function crushing tool against the large-sized crushed object;
A crushing device comprising:
岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に対して削孔形成方向に予め形成された削孔の周囲を破砕する破砕方法であって、
請求項1に記載の多機能破砕工具を準備する工程と、
前記軸線方向を前記削孔形成方向と一致させるとともに前記多機能破砕工具の前記小割部および前記割岩部を前記削孔に挿入した状態で前記多機能破砕工具の前記後端部に外力を加えながら前記多機能破砕工具を前記削孔形成方向に押込むことによって、前記削孔の周囲を割岩する工程と、
前記多機能破砕工具の前記リッピング部が前記削孔に挿入された状態で前記多機能破砕工具を前記リッピング方向に移動させることによって、前記被破砕物から前記大割破砕物を掘り起こす工程と、
前記多機能破砕工具の前記小割部を前記大割破砕物に当接した状態で前記多機能破砕工具の前記後端部に外力を加えることによって、前記大割破砕物を小割する工程と、
を備えることを特徴とする破砕方法。
A crushing method for crushing a rock mass, a rock, a concrete structure, or the like around a pre-drilled hole in a direction of drilling the hole, comprising:
A step of preparing a multi-function crushing tool according to claim 1;
A process of breaking rock around the hole by applying an external force to the rear end of the multi-function crushing tool while pushing the multi-function crushing tool in the hole forming direction while aligning the axial direction with the hole forming direction and inserting the small splitting part and the rock splitting part of the multi-function crushing tool into the hole;
A step of digging up the large crushed object from the object to be crushed by moving the multi-function crushing tool in the ripping direction with the ripping part of the multi-function crushing tool inserted into the drilled hole;
A step of applying an external force to the rear end of the multi-function crushing tool while the small-dividing portion of the multi-function crushing tool is in contact with the large-divided object, thereby dividing the large-divided object into small pieces;
A crushing method comprising:
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