JP2779690B2 - 穿孔装置及び穿孔方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ロッドやロックボルト等の鋼棒を用いた、
穿孔装置及び穿孔方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ロッドやロックボルト等の鋼棒の尾端から打撃、回転
を与えて穿孔する技術に対して、鋼棒の中間を把持して
打撃、回転を与えて穿孔する技術が開発されている。

この形式であると、尾端からエネルギーを与える形式
の装置に比較して打撃力や回転力が鋼棒のたわみによっ
て吸収されるといったロスがなく、作業足場の設置も容
易で迅速な作業が行える、といった長所を有する。

こうした装置においては、打撃と回転をいかに効率よ
く鋼能に伝達するか、またいかに効率良く鋼棒を把持し
続けるか、が重要な点である。

〈本発明の目的〉 本発明は、ドリフタの回転と打撃を、効率よく鋼棒に
伝達することができる穿孔装置及び穿孔方法を提供する
ことを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 すなわち本発明は、両端開放型の中空ドリフタと、こ
のドリフタに貫通させた鋼棒と、この鋼棒を把持、開放
可能に配置したクサビを有し、かつ前記ドリフタと連結
した把持装置とよりなり、前記鋼棒の外周面にはネジ山
を突設し、また前記クサビの鋼棒を把持する面には、鋼
棒のネジ山と嵌合する溝を刻設した、穿孔装置である。

また、上記の穿孔装置を用いた穿孔方法であって、前
記クサビの溝と前記鋼棒のネジ山を嵌合させて、クサビ
により鋼棒を把持し、次に前記ドリフタを作動させて、
ドリフタの回転力をクサビに伝達し、クサビを鋼棒のネ
ジ山と反対回りで回転させるとともに、ドリフタの軸方
向の打撃力を、クサビを介して鋼棒に伝達して穿孔を行
う穿孔方法である。

〈本発明の説明〉 以下、本発明を詳細に説明する。

〈イ〉ドリフタ ドリフタＤは特に両端開放の中空孔を貫通した公知の
装置を使用する。

すなわち中空のピストンD1と中空の伝達筒D2よりな
り、この伝達筒D2に対してピストンD1の軸方向の打撃運
動と、モータからの回転運動とが与えられる。

ピストンD1も伝達筒D2も、その中心には鋼棒１が自由
に貫通できる直径の中空孔を開口してある。

〈ロ〉鋼棒 鋼棒１は、穿孔に使用するロッドやロックボルトであ
り、その外周面には、右回りあるいは左回りのネジ山11
を突設する。

このネジ山11は、鋼棒１に回転及び打撃を十分に伝達
できるように、高さ及び巾、ピッチ等を設定する。

〈ハ〉把持装置の構造 把持装置２は以下の部材より構成される。

（１）クサビ収納筒（第３図） クサビ収納筒３は、中空の管体であって、軸方向に鋼
棒１を貫通させる貫通孔31を有し、かつ外面には、複数
のクサビ収納孔32を円周方向に並べて開設する。

クサビ収納孔32を開設する場合は、円周方向に二箇
所、三箇所、四箇所等任意に開設する。

このクサビ収納孔32は、クサビ収納筒３の軸とほぼ平
行な回転伝達面33と、軸とほぼ直角な打撃伝達面34とで
囲まれている。

クサビ収納筒３の一端には、拡径した中空の連結部35
を設ける。

この連結部35の内周面には内ネジ36を刻設し、また連
結部35の反対側の縁部には段差部37を形成する。

一方、クサビ収納筒３の連結部35の反対側の端部に
は、段差部38を設け、その段下部38の端部外周面には外
ネジ39を刻設する。

（２）クサビ（第２図） クサビ４は、クサビ収納孔32内に収納可能な形状に構
成する。

このクサビ４をクサビ収納孔32内に収納したときに、
クサビ収納筒３の軸心側に位置する鋼棒１の把持面41に
は、鋼棒１のネジ山11に嵌合する形状の溝42刻設する。

一方、把持面41の反対側の面には、一端に向かって次
第に肉薄になるように外斜面43を形成し、その外斜面43
の反対側の縁部には、係止部44を突設する。

なお、鋼棒１に嵌合したクサビ４を開放する手段とし
ては、周方向に配置した複数のクサビ４内に、弾性を有
するスプリングリングを周方向に埋め込み、スプリング
リングの拡径しようとする力によって開放する構造等を
採用できる。

（３）ピストン（第１図） ピストン５は、クサビ収納筒３に外装した中空の筒体
である。

このピストン５は、クサビ収納筒３の軸と平行に往復
摺動可能に装着し、かつクサビ４側の端部内面には、内
斜面51を形成する。

この内斜面51は、クサビ４の外斜面43と係合する寸法
に形成する。

また、内斜面51の反対側の端部は拡径し、その両端面
を、それぞれ油圧作用面52、53とする。

（４）シリンダ（第１図） シリンダ６は、ピストン５の外周囲に遊嵌状態で装着
した中空の筒体である。

このシリンダ６には、油圧ホース等を連結するため、
ドリフタＤからの回転が伝わらないようにする。

そのためには、シリンダ６の内周面にオーリング等を
取り付けて、円周方向に摺動可能に構成する。

（５）油圧回路（第１図） 油圧回路は、ピストン５を、鋼棒１の軸と平行に往復
移動さるものである。

例えば、第１図に示すように、シリンダ６に油圧流出
入口61を開口し、この油圧流出入口61を環状の油圧室62
に連通させる。

一方、ピストン５をクサビ４に完全に係合させた状態
において、油圧作用面53の周囲に環状の油圧室63を設
け、この油圧室63とシリンダ６に開口した油圧流出入口
64を連通する。

（６）先端カバー（第１図） 先端カバー７は中空の筒体であり、シリンダ６のドリ
フタＤと反対側の開放端を閉塞するカバーである。

この先端カバー７の一端には内ネジ71を刻設し、クサ
ビ収納筒３の外ネジ39と螺合させる。

また、先端カバー７の他端の外周には段差部72を形成
し、クサビ収納筒３とシリンダ６との間に位置させる。

なお、油圧室62の油圧漏れを防止するために、先端カ
バー７のクサビ収納筒３とシリンダ６との接触面に、オ
ーリング等を取り付けて密閉する。

〈ニ〉各部材の組立て（第１図） 先ず、ドリフタＤの伝達筒D2の先端と、クサビ収納筒
３の内ネジ36を螺合する。

なお、伝達筒D2とクサビ収納筒３とは、予め一体に製
造しておいてもよい。

次に、クサビ収納孔32内に、クサビ４を収納する。

この場合、クサビ４の外斜面43を、連結部35の反対側
に向けて収納する。

次に、シリンダ６の一端を、クサビ収納筒３の段差部
37に遊嵌状態ではめ合わせ、クサビ収納筒３の周囲に位
置させた状態で、クサビ４とシリンダ６との間に、ピス
トン５を挿入する。

ピストン５は、内斜面51がクサビ４側に向くように装
着する。

そして最後に、先端カバー７の内ネジ71と、クサビ収
納筒３の外ネジ39を螺合させ、また先端カバー７の段差
部72を、クサビ収納筒３とシリンダ６との間に位置させ
て、先端カバー７を装着する。

〈穿孔方法〉 以下、上記装置を用いた穿孔方法について説明する。

〈イ〉鋼棒の把持 上記のように構成した把持装置２及びドリフタＤに、
鋼棒１を貫通させる。

次に、油圧流出入口61から油圧室62内に圧力をかけ、
ピストン５の油圧作用面52を、クサビ４側に押圧する。

すると、ピストン５の内斜面51とクサビ４の外斜面43
が係合するため、クサビ４の嵌合溝42と鋼棒１のネジ山
11とが嵌合する。

従って、鋼棒１を確実に把持することができる。

〈ロ〉回転、打撃の伝達 上記のようにクサビ４と鋼棒１を嵌合させた後、ドリ
フタＤを作動させて、ドリフタＤの回転力をクサビ４に
伝達する。

ドリフタＤの回転と打撃力は、伝達筒D2からクサビ収
納筒３に伝達され、クサビ収納孔32の回転伝達面34及び
打撃伝達面34から、さらにクサビ４に伝達される。

そして、クサビ４の把持力によって、鋼棒１にドリフ
タＤの回転及び打撃力を伝達することができる。

〈ハ〉穿孔（第１、４図） 本発明の穿孔方法の特徴は、クサビ４を鋼棒１のネジ
山11と反対回りで回転させる点にある。

即ち、ネジ山11が左回りに突設されている場合は、ク
サビ４を右回りで回転させ、またネジ山11が右回りに突
設されている場合は、クサビ４を左回りで回転させるも
のである。

そして、ネジ山11と反対回りの回転を与えるととも
に、ドリフタＤの軸方向の打撃力をクサビ４を介して鋼
棒１に伝達して穿孔を行う。

〈ニ〉鋼棒の開放 鋼棒１の推進とともに、把持装置２及びドリフタＤは
地山等に接近する。

このとき一旦穿孔を中断し、クサビ４を開放し、把持
装置２及びドリフタＤを後退させて、再び鋼棒１を把持
して穿孔を行う。

このようなクサビ４の把持、開放を繰り返しながら、
鋼棒１を地山内の所定の深度まで徐々に推進させるわけ
である。

鋼棒を開放する場合は、油圧流出入口64より油圧室63
に圧力をかけ、ピストン５の油圧作用面53を押し戻す。

これによって、クサビ４の外斜面43と、ピストン５の
内斜面51との嵌合が外れ、鋼棒１が開放される。

なお、クサビ４には、係止部44が設けられており、鋼
棒１を引き抜いた時に、係止部44がクサビ収納孔32の縁
部に係止されるため、クサビ収納孔32内に落ち込むのを
防止することができる。

〈本発明の作用〉 次に、本発明の作用について説明する。

先ず、クサビ４を鋼棒１のネジ山11と同じ方向に回転
させた場合について考えると、この場合にはクサビ４は
ネジ山11に沿って回転してしまい、鋼棒１を把持しない
で単独で推進方向に滑動し易くなる。

何故なら、クサビ４の滑動方向と、把持装置２及びド
リフタの移動方向（掘進方向）が同じであり、クサビ４
の滑動を助長するからである。

そのため、クサビ４の把持面41と鋼棒１の表面間の摩
擦抵抗が減少し、鋼棒１を確実に把持することが困難で
ある。

それに対して本発明は、クサビ４を鋼棒１のネジ山11
と反対回りに回転させる穿孔技術である。

そのため、クサビ４の滑動方向（反掘進方向）と、把
持装置２及びドリフタの移動方向が正反対になる。

従って、クサビ４の把持面41と鋼棒１の表面間の摩擦
抵抗が増大し、確実に鋼棒１を把持することができるわ
けである。

〈本発明の効果〉 本発明は上記したような構造であるから、次のような
効果を達成することができる。

〈イ〉本発明は、クサビの嵌合溝と鋼棒のネジ山とを嵌
合させて鋼棒を把持し、クサビを鋼棒のネジ山と反対回
りに回転させる穿孔技術である。

そのため、確実にクサビによって鋼棒を把持すること
ができる。

従って、ドリフタの回転と打撃を、効率良く鋼棒に伝
達することができ、穿孔作業の能率を向上させることが
できる。

〈ロ〉従来は、鋼棒の表面に軸方向及び周方向の突起を
加工し、この鋼棒の周囲にクサビを配置し、このクサビ
には鋼棒の突起と嵌合する凹凸面を形成し、この凹凸面
により鋼棒を把持するよう構成されていた。

そのため、鋼棒の製造コストが高くなるという問題が
発生する。

それに対して本発明の把持装置は、鋼棒の表面に周方
向のネジを突設するのみで、回転及び打撃力を効率よく
伝達することができる。

そのため、鋼棒に軸方向の突起の加工が不要であり、
鋼棒の製造コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：穿孔装置全体の断面図 第２図：クサビの斜視図 第３図：クサビ収納筒の斜視図 第４図：穿孔方法の説明図

フロントページの続き (72)発明者 大原 孝彦 東京都新宿区西新宿１丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 松澤 邦彦 神奈川県相模原市田名3000番地 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 6/00 E21C 1/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転力及び打撃力が与えられる伝達筒を有
   し、かつ両端を開放した中空ドリフタと、 このドリフタに貫通させた鋼棒と、 前記伝達筒と連結して回転力及び打撃力が伝達されるク
   サビ収納筒と、このクサビ収納筒に収納され、回転力及
   び打撃力が伝達されるとともに、前記鋼棒を把持、開放
   可能なクサビを有する把持装置とよりなり、 前記鋼棒の外周面にはネジ山を突設し、 また前記クサビの鋼棒を把持する面には、鋼棒のネジ山
   と嵌合する溝を刻設した、 穿孔装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の穿孔装置を用
   いた穿孔方法であって、 前記クサビの溝と前記鋼棒のネジ山を嵌合させて、クサ
   ビにより鋼棒を把持し、 次に前記ドリフタを作動させて、ドリフタの回転力をク
   サビに伝達し、 クサビを鋼棒のネジ山と反対回りで回転させるととも
   に、 ドリフタの軸方向の打撃力を、クサビを介して鋼棒に伝
   達して穿孔を行う、 穿孔方法。