JP4489988B2 - アンカー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として採掘及び/又はトンネル工事で使用するアンカーに関し、特に、一端部にドリルヘッドを、他端部に作用手段を有する管状部材を具え、該管状部材の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材を充填すると共に、少なくとも1本の排出チャネルがドリルヘッドの領域を貫通するアンカーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル、坑道等の中空スペースの内壁を安定させる一種のロックアンカとして使用するアンカー自体は既知である。この場合、アンカーにより内壁に対して垂直に連続するロック層を互いに固定するが、多くの場合には中空スペースが形成されるためにロック層の負荷能力等の力学的特性が損なわれる。したがって、このようなロック層は、更に離れて位置する無傷のロック層に固定することが考えられる。
【0003】
上述の構成を有するアンカーは、例えば、米国特許第4055051合明細書に開示されている。この既知のアンカーは、一端にドリルヘッドを、他端に作用手段を具える管状素子から形成され、その内部にモルタル材が充填される。少なくとも1本の排出チャネルがドリルヘッドを貫通する。既知のアンカーの定着工程は2段階で実行される。第1段階では、ドリル装置等により岩盤等の基盤内にドリル孔が形成される。ドリルアンカのドリルヘッドによってドリル方向側端部で削出・粉砕された岩石は、ドリルヘッドに設けられている排出口と、ドリル孔内壁からアンカーの外周までの中間スペースを経て排出される。第2段階では、定着方向と反対側に位置する端部において、ピストンが定着方向に押し込まれる。このピストンは、アンカー内に収められているモルタル材を、排出口からドリル孔内に押し出すものである。
【0004】
上述した既知のアンカーは、アンカー内に収容したモルタル材に係る取り扱いが容易でなく、安全性も必ずしも保障されない欠点を有する。アミノ基エポキシ硬化剤等の侵食性を有するモルタル材成分がアンカーの内部を腐食させると共にアンカーの機能を損なう場合がある。
【0005】
更に、上述した既知のアンカーはその内部に収容したモルタル材を完全に押し出すことができず、押し出し量は使用する定着装置により大きく左右される。したがって、モルタル材の必要量を確定するのが極めて困難である。この難点は、総費用に占めるモルタル材のコストの割合が非常に大きいことから、一層顕在化する。
【0006】
【発明の課題】
本発明の解決すべき課題は、内部に収容されたモルタル材を使用時にほぼ完全に押し出すことができ、しかも操作性に優れ、低コストで製造可能なアンカーを提案することにある。
【0007】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、一端部にドリルヘッドを、他端部に作用手段を有する管状部材を具え、該管状部材の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材を充填すると共に、少なくとも1本の排出チャネルがドリルヘッドの領域を貫通するアンカーにおいて、モルタル材を、管状部材に沿って変位可能な2本のピストン間における少なくとも1個の中空円筒形状の容器内に収容すると共に、ピストンの定着方向側に、少なくとも1個の貫通孔を有するシリンダ領域を具え、該貫通孔は、少なくとも管状部材に沿って延在するピストンの長さに対応する所定距離だけシリンダ領域の遊端から離間させて配置したことを特徴とするものである。
【0008】
本発明によれば、管状部材に沿って変位可能なピストン間に収めたモルタル材が、外部から及ぼされる圧力によって容器の定着方向に移動する。容器内にピストンのためのシリンダ領域を配置することにより、定着方向側の端部領域に位置するピストンは、モルタル材のための貫通孔を解放するまで定着方向に移動可能となる。シール機能を有するピストンを使用するため、十分な圧力を作用させることにより、いかなる状況においても貫通開口を確実に解放することが可能である。更に、この実施形態は、貫通孔の解放に複雑なメカニズムを要しないため、経済的に実現可能である。本のピストン間に設けた容器にモルタル材を保管することにより、アンカー及びモルタル材の簡便かつ確実な取り扱いが保障される。ピストンは、モルタル材をシールすると共に、管状部材とは別個に保管する機能を発現し、所要に応じて現場で取り付けることも可能である。これにより保管費用が削減され、モルタル材は十分に安全な態様で保管可能となる。
【0009】
シリンダ領域には、外周に均等配分した少なくとも2個の貫通孔を設けるのが有利である。これにより、管状部材の全周に亙るモルタル材の均等な配分が可能となり、一層高い係止値が達成される。
【0010】
ドリルヘッドの外径を、管状部材の最大直径より大とするのが好適であり、この場合にはモルタル材に混合したドリル屑を受けるための環状スリットを確実に形成することができる。
【0011】
貫通チャネルを形成するため、容器の外径を管状部材の内径より小とするのが好適である。更に、その結果、容器を管状部材の内部に容易に導入することが可能となる。このような容器の構成により、アンカーを低コストで製造することが可能となる。また、貫通チャネルを形成するための付加的な素子又は作業工程が不要となり、アンカーの簡便かつ確実な操作が保障される。
【0012】
容器にモルタル材を受けるために、少なくとも1個のホースバッグを設けるのが好適である。それにより、モルタル材を容器に収容する作業が容易となり、本発明によるアンカーの簡便な操作性が確保される。
【0013】
ほぼ中空円筒形状とした複数個の容器にモルタル材を収容するのが有利である。この場合、多成分系モルタル材における混合比は、容器の寸法によって調整することが可能である。加えて、モルタル材の各成分が互いに完全に分離して保管される。
【0014】
管状部材の寸法決定に好ましくない影響が及ぼされないように、容器を管状部材の長手方向に相前後させて配置するのが好適である。更に、断面を丸く形成したピストンは良好なシール特性を発現する。相前後させて配置した容器の場合、既に丸い断面が存在するため、この断面を応用することができる。
【0015】
モルタル材の押し出しに際して全ての容器に圧力を均等に加えるため、定着方向とは反対側に位置する容器のピストンは、一体的に形成されたピストンロッドを介して互いに結合するのが有利である。この場合、各成分の混合比は容器の直径により容易に決定することができる。
【0016】
定着工程に際しては、モルタル材に含まれる化学物質が容器とピストンに接触する。したがって、化学物質による分解を防ぐため、容器及びピストンはプラスチック製とするのが好適である。
【0017】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。
【0018】
図1及び図2に示す本発明によるアンカーは、円筒形状の管状部材1を具える。この管状部材の内部には、モルタル材4を収める容器7を具える。管状部材1は、定着方向側の端部にドリルヘッド2を、定着方向とは反対側の端部には所定の外面プロファイルを有する作用手段3を具える。
【0019】
金属製とした管状部材1は、1個又は外周に均等配分した複数個の排出口5を定着方向側端部に有し、その全長に亙って外面プロファイルを有する。
【0020】
ドリルヘッド2は円錐形状の先端部を有し、その先端面に硬質金属等からなる切削素子10が被着されている。ドリル屑を受けるために、ドリルヘッド2の外径は、管状部材1の直径より大とする。
【0021】
プラスチック等で成形した円筒形状の容器7の両端部は、管状部材1に沿って変位可能なピストン8,9により閉鎖される。外周に均等配分した複数個の貫通孔11を有するシリンダ領域6は、定着方向Sでピストン8に隣接する。貫通孔11は、シリンダ領域6の遊端に対して距離aだけ離間して配置されている。この距離aは、少なくとも管状部材1に沿って延在させたピストン8の長さlに一致する。
【0022】
図2に示した定着工程において、アンカーにはドリル装置等(図示せず)により回転運動と軸線方向推力とが与えられる。ドリルヘッド2によって、管状部材1を受けるための円筒形状ドリル孔16が基盤に形成される。所望の定着深度に到達すると、加圧手段15により定着方向Sに作用する圧力が、定着方向と反対側に位置するピストンに及ぼされる。容器7の内部に収められているモルタル材4は、圧力を更に定着方向側ピストン8に伝達する。定着方向S側に配置したピストン8は、完全にシリンダ領域6に位置すると共にモルタル材4のための貫通孔11が解放されるまで定着方向Sに変位する。モルタル材4には、定着方向Sと反対側に位置するピストン9により更に圧力が加わるため、図2に示すように、モルタル材4はピストン8から解放された貫通チャネル12を通って導かれ、そこでドリル屑と混合する。ドリル屑と混合したモルタル材4は、ドリル孔16の内壁と管状部材1の外面との間の中間スペースに圧力の作用下で均等配分される。
【0023】
図3に示した本発明による別の実施形態において、アンカーはドリルヘッド22と管状部材21とを具える。この管状部材21における定着方向側の端部領域には、複数個の排出口23を設ける。図1及び図2に示した実施形態とは異なり、複数個、好適には2個の容器24,25を管状部材21内の長手方向に配置する。このアンカーは、多成分系モルタル材に適している。モルタル材の各成分37,38は、2本のピストン32,33;31,39間における分離した容器24,25内に保管することができる。
【0024】
第1容器24は、一定の距離を隔てたスペーサ26,27により、管状部材21内の中心に配置される。定着方向と反対側に配置されたスペーサ27はフランジとして形成され、第1容器24の外壁と管状部材21の内壁との間で閉鎖するように作用する。定着方向Sに配置したスペーサ26は、外周全体に亙って連続的に延在するものではない。したがって、排出口23と接触する流出チャネル29が生じる。
【0025】
第1容器24に配置した第2容器25は、フランジ30と定着方向側にフランジ形状を呈するピストン31とによって、第1容器24内の中心に保持される。フランジ30及びピストン31は、第1容器24の内壁と第2容器25の外壁との間でシール機能を発現する。第2容器25は、第1容器24よりも短く形成される。
【0026】
プラスチック等で成形した円筒形状の第2容器25の両端部は、管状部材21に沿って変位可能なピストン32,33によって閉鎖される。外周に均等配分した複数個の貫通孔34を有するシリンダ領域35は、定着方向Sでピストン32に隣接して配置される。貫通孔34は、シリンダ領域35の遊端に対して距離bだけ離間している。この距離bは、少なくとも管状部材21に沿って延在させたピストン32の長さに一致する。更に、ピストン31は、定着方向と反対側に位置する端部において、少なくとも距離bだけ第2容器25から突出する。成分37は、付加的にホースバッグ(図示せず)内に収めることができる。
【0027】
プラスチック等で成形した円筒形状の第1容器24における定着方向側の端部は、ピストンロッド41を介してピストン33と結合したピストン39により閉鎖され、これとは反対側の端部は管状部材21に沿って変位可能なフランジ43により閉鎖される。フランジ43は、第1容器の内壁とピストンロッド41の外被面との間でシール機能を発現する。フランジは、ピストン31における定着方向の反対側部分を形成する。第1容器24は、フランジ43の半径方向投影領域から定着方向Sに距離bだけ離間した位置で、少なくとも1個の貫通孔40を有する。その他の貫通孔42は、フランジ30の半径方向投影領域から定着方向に離間して、第1容器24上に互いに対称的に配置される。
【0028】
基盤(図示せず)内の定着工程において、ドリル装置等(図示せず)によって回転運動と軸線方向推力とがアンカーに与えられる。ドリルヘッド22は、管状部材21を受けるための円筒形状ドリル孔(図示せず)を基盤内に形成する。アンカーが十分な深さにセットされると、ピストン39に圧力が加わり、ピストン39と、ピストンロッド41を介したピストン33とがは定着方向Sに移動する。先ず、ピストン31,32はモルタル材の成分37,38によって定着方向Sに移動する。両ピストン31,32が対応する貫通開口を解放すると、ピストン39によって生じた圧力は成分37,38が容器24,25から各貫通孔34,40を通じて流出することで低下する。モルタル材の各成分37,38は、流出チャネル29を通じて排出口23に到達し、そこから排出される。本発明によるアンカーの回転運動により、ドリルヘッド22の領域内でモルタル材の各成分37,38が互いに混合する。回転運動と圧力とにより、混合されたモルタル材がドリル孔内壁とアンカーの外面形状との中間スペースに押し出される。そこで、モルタル材は硬化し、アンカーは周囲の基盤と堅固に結合する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態によるアンカーを未装着状態で示す縦断面図である。
【図2】 図1に示したアンカーを定着状態で示す縦断面図である。
【図3】 別の実施形態におけるアンカーを未定着状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
1,21 管状部材
2,22 ドリルヘッド
3 作用手段
4 モルタル材
5,23 排出口
6 シリンダ領域
7,24,25 容器
8,9,31,32,33,39 ピストン
10 開削素子
11,34,40 貫通孔
12 貫通チャネル
14 基盤
15 加圧手段
16 ドリル孔
26,27 スペーサ
29 流出チャネル
30,43 フランジ
37,38 成分
41 ピストンロッド
Claims (9)
- 主として採掘及び/又はトンネル工事で使用するアンカーであって、一端部にドリルヘッド(2,22)を、他端部に作用手段(3)を有する管状部材(1,21)を具え、該管状部材(1,21)の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材(4,37,38)を充填すると共に、少なくとも1本の排出チャネル(5,23)がドリルヘッド(2,22)の領域を貫通するアンカーにおいて、モルタル材(4,37,38)を、管状部材(1,12)に沿って変位可能な2本のピストン(8,9,31,39,32,33)間における少なくとも1個の中空円筒形状の容器(7,24,25)内に収容すると共に、ピストン(8,31,32)の定着方向(S)側に、少なくとも1個の貫通孔(11,34,40)を有するシリンダ領域(6,35)を具え、該貫通孔(11,34)は、少なくとも管状部材(1,21)に沿って延在するピストン(8,32)の長さ(l)に対応する所定距離(a,b)だけシリンダ領域(6,35)の遊端から離間させて配置したことを特徴とするアンカー。
- 請求項1記載のアンカーにおいて、シリンダ領域(6,35)は、外周に均等配分した少なくとも2個の貫通孔(11,34)を有することを特徴とするアンカー。
- 請求項1又は2に記載のアンカーにおいて、ドリルヘッド(2,22)の外径を、管状部材(1,21)の最大直径より大としたことを特徴とするアンカー。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載のアンカーにおいて、貫通チャネル(12,29)を形成するため、容器(7,24,25)の外径を管状部材(1,21)の内径より小としたことを特徴とするアンカー。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載のアンカーにおいて、モルタル材(4,37,38)を容器(7,24,25)内に収めるために、少なくとも1個のホースバッグを具えることを特徴とするアンカー。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載のアンカーにおいて、モルタル材(37,38)を、ほぼ中空円筒形状の複数の容器(24,25)内に収容したことを特徴とするアンカー。
- 請求項6記載のアンカーにおいて、複数の容器(24,25)を管状部材(21)の長手方向に相前後させて配置したことを特徴とするアンカー。
- 請求項6又は7に記載のアンカーにおいて、定着方向と反対側に位置する容器(24,25)のピストン(33,39)は互いに結合されていることを特徴とするアンカー。
- 請求項1〜8の何れか一項に記載のアンカーにおいて、容器(7,24,25)及びピストン(8,9,31,32,33.39)をプラスチック製としたことを特徴とするアンカー。
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