JP4518457B2 - 法面への吹付材料吹付設備及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面への吹付材料（たとえばモルタルまたはコンクリートなど）の吹付設備及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
法面を補強・安定化する場合等においては、コンクリートやモルタルなどの吹付材料を、ホース先端の吹付ノズルから法面に吹き付けたり、吹付により法枠を構築したりする工法が多用されている。従来、この工法においては、作業員がホースを肩に背負いながら吹付作業を行うことがほとんどであった。しかしながら、これでは作業員に対する負担が大きく、また吹付箇所が高所である場合には危険を伴う。さらに、吹付箇所が広範囲となる場合は、著しく作業時間がかかり、効率が悪い。
【０００３】
そこで、トラッククレーンやバックホーなどの建設機械を利用し、そのブームの先端部に吹付ノズルが備えられた吹付設備を使用することによって、作業負担の軽減や、吹付箇所が高所、広範である場合への対応が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる吹付設備を使用して吹付作業を行うとしても、経験に頼らざるを得ないほど微妙な吹付作業を、全自動化機械に頼ることは、施工の信頼性の観点からも困難である。
【０００５】
さらに、箇所を変更する場合においては、建設機械側でブームの伸縮、旋回、首振りなどの頻繁な移動操作を繰り返す必要があり、吹付ノズルの位置調整に、却って手間がかかるものとなる。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、吹付現場近傍において、作業員が目視の下で運転操作を行うようにすることで、微妙なかつ信頼性の高い吹付作業を行うことができるとともに、作業員の負担を大幅に軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次記の通りである。
＜請求項１記載の発明＞
吹付材料をその圧送経路を通して先端の吹付ノズルから対象法面に吹付けるための設備であって、
ブームを有し法尻側に位置される建設機械のブーム先端部に、少なくとも前面に枠を有し作業員が乗り運転操作する作業台を有し、
前記前面枠に対して水平方向に往復横行する吹付ノズル保持体が取り付けられ、
前記吹付ノズル保持体は、前記前面枠に沿って水平方向に往復横行する可動台と、この可動台に縦軸心回りに揺動可能な支持基体と、この支持基体を縦軸心回りに揺動させる揺動駆動手段と、前記支持基体の先端部に横方向軸心回りに伏仰可能なノズル支持体と、このノズル支持体を横方向軸心回りに伏仰させる伏仰駆動手段とを有し、前記吹付ノズルは前記ノズル支持体に対して設けられている、
ことを特徴とする法面への吹付材料吹付設備。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
吹付ノズル保持体は、前面枠に固定されるベースを備え、このベースに沿って水平方向に可動台が往復横行可能に設けられ、前記ベースに可動台を往復横行させる横行駆動手段が設けられている請求項１記載の法面への吹付材料吹付設備。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
吹付材料をその圧送経路を通して先端の吹付ノズルから対象法面に吹付けるための設備用装置であって：
ブームを有し法尻側に位置される建設機械のブーム先端部に、
（１）少なくとも前面に枠を有し作業員が乗り運転操作する作業台を有し、
（２）前記前面枠に対して水平方向に往復横行する吹付ノズル保持体が取り付けられ、
前記吹付ノズル保持体は、前記前面枠に沿って水平方向に往復横行する可動台と、この可動台に縦軸心回りに揺動可能な支持基体と、この支持基体を縦軸心回りに揺動させる揺動駆動手段と、前記支持基体の先端部に横方向軸心回りに伏仰可能なノズル支持体と、このノズル支持体を横方向軸心回りに伏仰させる伏仰駆動手段とを有し、前記吹付ノズルは前記ノズル支持体に対して設けられており；
前記設備用装置は、上記（１）及び（２）の構成要素からなり、前記ブーム先端部に着脱自在に設けられたもの、あるいは（２）のみの構成要素からなり、前記前面枠に対して着脱自在に設けられたもの、
であることを特徴とする法面への吹付材料吹付装置。
【００１０】
＜請求項４記載の発明＞
吹付ノズル保持体は、前面枠に固定されるベースを備え、このベースに沿って水平方向に可動台が往復横行可能に設けられ、前記ベースに可動台を往復横行させる横行駆動手段が設けられている請求項３記載の法面への吹付材料吹付装置。
【００１１】
＜請求項５記載の発明＞
ベースは前面枠に着脱自在に固定される構成とされた請求項４記載の法面への吹付材料吹付装置。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、走行クレーンやバックホーなどの建設機械２と吹付装置１０との組み合わせに関する。これらが組み合わされたものが「吹付設備」であり、「吹付装置」は、専用機械として建設機械２に対して一体的にまたは着脱自在に設けられるものである。「吹付装置」は、建設機械２のブーム３の先端部に着脱自在の設けられる場合と、建設機械２のブーム３の先端部に設けられた作業台４に対して着脱自在に設けられる場合との両者において、その着脱される側を言う。土木業界においては、建設機械２は専用機としてではなく、前記両者のうちいずれかのものが、汎用リースものとして利用することが多いから、発明及びその実施形態を区分したものである。
【００１６】
また、「吹付材料吹付機械」とは、前記「吹付装置」自体の場合と、実施の形態の建設機械２または前記「吹付装置」のほか、適宜の構成の装置と組み合わせられたものを含むために、この点が前記「吹付装置」と区別して称呼しているものである。上記の前提の下で、以下では「吹付設備」全体を中心として説明を続ける。
【００１７】
図１に、施工面となる法面Ｌに対し、吹き付け作業を行う吹付設備１の全体図を示した。吹付設備１は、法尻側に位置される建設機械２を有し、その走行脚２Ａに鉛直軸回りに旋回する旋回台２Ｂに、単一または図示のようにテレスコピックに伸縮するブーム３を有する。ブーム３は、伏仰シリンダ３Ａにより伏仰自在とされている。先端側ブームには、ブラケット３Ｃ及びステー３Ｄを介して作業台４が設けられている。実施の形態では、基端側のブームと先端側のブームに設けられたブラケット３Ｃとの間が、伸縮シリンダ３Ｂにより連結され、先端側のブームの伸縮を可能としてある。
【００１８】
実施の形態では、作業台４を含めたものがリース品であるが、作業台４を有しない建設機械であってもよく、この場合には、作業台４がステー３Ｄにまたは直接先端側ブームに取り付けられる。
【００１９】
図２及び図３に詳しく示すように、作業台４は、底板５と、この底板５の上面に備えられた四周の囲い枠６とを有するものである。
【００２０】
囲い枠６の前面枠に対して、吹付ノズル７を支持し水平方向に往復横行する支持部を有する吹付ノズル保持体１０が取り付けられている。８は、内部に吹付材料が圧送されるホースであり、その先端部に吹付ノズル７が取り付けられる。
【００２１】
吹付ノズル保持体１０は、図２〜図９に示すように、作業台４に対して上下に離間して平行に取り付けられる２本のレール材１１，１１と（レール材１１，１１の取り付け方法については、後述する。）、この２本のレール材１１，１１に跨って水平方向（レール材１１，１１の長手方向）に移動する（前面枠に沿って水平方向に往復横行する）可動台２０と、この可動台２０に基端部が軸支部２０ａをもって軸支され、この軸支部２０ａを中心として縦軸心回りに揺動可能な支持基体４０と、この支持基体４０の水平（横方向）の軸支部４０Ａをもって軸支され、この軸支部４０ａを中心として横方向軸心回りに伏仰可能なノズル支持体５０とを備える。
【００２２】
これらの運動のために、一端が可動台２０の軸支部２０ａと異なる位置に取り付けられ、他端が支持基体４０の先端部４０ａに取り付けられ、そのロッドの伸縮によって支持基体４０を軸支部２０ａを中心として水平方向に揺動させる支持基体揺動駆動シリンダ６０と、支持基体４０の下方にあって一端が可動台２０に取り付けられ、他端がノズル支持体５０と一体化されたブラケット５１に軸支部５１ａを介して連結され、ロッドの伸縮によってノズル支持体５０を軸支部５１ａの横方向軸心回りに伏仰させる支持体伏仰駆動シリンダ７０とを有する。
【００２３】
本実施の形態では、囲い枠６の前面枠が上下に離間して平行に配置された２本の横材６Ａ，６Ｂを有する構成となっている。下側の横材６Ｂは、中央部分を有しない構成となっている。吹付ノズル保持体１０を構成する２本のレール材１１，１１は、かかる横材６Ａ，６Ｂに、直接又は他の部材を介して、本実施の形態では、方形の介在ベース１２を介して取り付けられている。具体的には、２本のレール材１１，１１は、介在ベース１２の上片１２Ａ及び下片１２Ｂに固定されており、介在ベース１２は、その上片１２Ａが、上側横材６Ａに対して、クランプ１３，１３…とボルト１４，１４…とによって取り付けられ、縦片１２Ｃ，１２Ｃが、下側横材６Ｂ，６Ｂに対して、クランプ１３，１３…とボルト１４，１４…とによって取り付けられている。これにより、クランプ１３，１３…及びボルト１４，１４…の着脱のみによって、吹付ノズル保持体１０全体の着脱が可能になる。
【００２４】
このようにして取り付けられた２本のレール材１１，１１には、図３及び図４に示すように、２本のレール材１１，１１に跨って水平方向に移動する可動台２０が備えられる。この可動台２０を移動するための構成は、図５〜図７に詳しく示した。可動台２０は、主に上側横材２１と、下側横材２２と、上下に若干の高さ範囲内で伸縮可能な縦材２３とを有する。
【００２５】
上側横材２１の上側側面及び下側横材２２の下側側面には、レール材１１，１１に向かって延在するそれぞれ２本の車輪支持材２４，２４が取り付けられている。そして、各車輪支持材２４，２４には、レール材１１，１１の端部１１ａ，１１ａを挟み込む１対の水平車輪２６，２６…が取り付けられているとともに、車輪支持材２４，２４…から移動方向前後に向かって突出する凸材２５，２５…にレール材１１，１１上を転がる垂直車輪２７，２７…が取り付けられている。この垂直車輪２７，２７…は、上側横材２１の上側側面から延在する車輪支持材２４，２４の凸材２５，２５と、下側横材２２の下側側面から延在する車輪支持材２４，２４の凸材２５，２５との両方に取り付けられているので、可動台２０は、レール材１１，１１に直交する方向及び上下方向への移動は抑制されるが、レール材１１，１１に沿う方向への移動は自在となる（図４参照）。
【００２６】
他方、可動台２０をレール材１１，１１に沿って往復横行させるために、介在ベース１２に、横行駆動手段が設けられている。実施の形態では、上部角部に横行駆動モータ８０が固定され、その出力軸に原動スプロケット８１が設けられ、他の角部に従動スプロケット８２が設けられ、これらに巻き掛けられたチェーン８３の各端部が可動台２０と一体のブラケット２９に接続されている。したがって、横行駆動モータ８０を正逆回転することにより、図４に示すように、可動台２０が横行し、吹付ノズル保持体１０の支持部全体を横行させることができる。
【００２７】
ところで、図６に示すように、縦材２３は、上側材２３Ａとこの上側材２３Ａを包みこむ形態の下側材２３Ｂとで構成し、止めネジ２３Ｃを緩めることにより上下に伸縮可能になる構成とした。したがって、縦材２３を伸ばし、レール材１１，１１端部１１ａ，１１ａから車輪２６，２７…を外すことによって、可動台２０を簡易にレール材１１，１１から取り外すことができる。
【００２８】
以上のようにして水平方向（レール材に沿う方向）に移動する可動台２０には、図５及び図８に示すように、その上側横材２１の上側側面中央部に、軸支材２０Ａが取り付けられている。この軸支材２０Ａは、支持基体４０の基端部を軸支するものであり、支持基体４０が水平方向に回転揺動するのを可能としている。又、軸支材２０Ａは、取り付け部３３を有し、ホース支持マスト３１を取り付けることができる構成となっている。ホース支持マスト３１は、その先端部に吹き付け用ホース８を支持するホース支持枠３２が備わるものであり、軸支材２０Ａに取り付けられることによって、可動台２０と連動して移動することになる。これにより、ホース８も可動台２０と連動して移動することになるので、可動台２０の移動によってホース８からノズル支持体５０にかかる力や、あるいはこれを介して支持基体４０にかかる力が低減される。
【００２９】
図１０に詳細を示す（ただし、図９に示す形状と厳密には１対１で対応していないが原理的には実質的に同一である）にように、支持基体４０の先端部４０ａには、吹付ノズル７を支持するためのノズル支持体５０が軸支されている。ノズル支持体５０は、ベース５０Ａに固定された旋回駆動モータ５２と、この旋回駆動モータ５２の出力軸本体５３Ａと、これと着脱自在に連結される、たとえば連結ピン５３Ｂを介して連結される支持軸５３Ｃとを有している。この支持軸５３Ｃは、その基部が軸受５３Ｄにより軸支され、途中で折曲され先端部が出力軸本体５３Ａの軸心と偏心している。出力軸本体５３Ａの軸心に対する支持軸５３Ｃの折曲角度θはたとえば１０度である。支持軸５３Ｃの先端部にホルダー５５が設けられ、吹付ノズル７を直接またはこれに連結される剛の部材を支持している。
【００３０】
このように構成されるノズル支持体５０は、先に述べたように、支持基体４０の先端部４０ａに軸支部４０Ａを介して軸支され、ベース５０Ａがこれと一体化されたブラケット５１の軸支部５１ａを介して、支持体伏仰駆動シリンダ７０と連結されることで、そのロッドの伸縮により軸支部４０Ａに軸心回りにノズル支持体５０全体が伏仰する。また、旋回駆動モータ５２の出力軸本体５３Ａの回転に伴う支持軸５３Ｃの回転によって、支持軸５３Ｃの先端部が出力軸本体５３Ａの軸心と偏心状態で旋回する。これにより、ホルダー５５により支持された吹付ノズル７は、その先端開口が出力軸本体５３Ａの軸心回りに円運動軌跡を示す旋回運動するようになる。
【００３１】
上記の吹付装置系の各運動操作は、たとえば作業台４に搭載した制御機器及び操作ボタン・ハンドル類などを作業台４に乗る作業員が行うことができる。また、建設機械２のブーム３の移動についても、その移動制御機器を作業台４に搭載しておき、その操作を作業台４に乗る作業員が行うことができる。
【００３２】
（運転形態）
吹付作業に際しては、作業台４に乗った作業員が法尻の建設機械２の運転員と連絡をとりつつ、吹付材料の搬送を待つ。この場合、対象面に吹付ノズル７が面して位置するように、前記移動制御機器を操作するなどして、ブーム３の位置決めを予め行っておく。
【００３３】
吹付材料の搬送が開始されたならば、目標の吹付速度に応じて、吹付ノズル保持体１０の支持部を、可動台２０の移動により、囲い枠６の前面枠に沿って水平方向に往復横行させる。図１１に示すように、横方向の法枠Ｆ，Ｆ間内への吹付の場合（あるいは法枠Ｆ外の吹付の場合においても）、横行過程で、旋回駆動モータ５２を駆動させて、吹付ノズル７を旋回させる。ある距離端に達したならば、移動方向をそのまま逆送させる、あるいは、支持体伏仰駆動シリンダ７０により吹付ノズル保持体１０の支持部を伏仰させて、逆送移動経路を変更させて逆送させる。この場合、必要ならば、吹付ノズル７の旋回と共に、あるいは吹付ノズル７の旋回を行うことなく、支持基体揺動駆動シリンダ６０を動作させて、支持基体４０を揺動させることにより、吹付ノズル７を揺動させることができる。
【００３４】
上または下の段の横方向の法枠内への吹付に移行する場合には、建設機械２の移動や、ブーム３の位置替え（伏仰角度及び／又はブームの伸縮など）、あるいは支持体伏仰駆動シリンダ７０により吹付ノズル保持体１０の支持部の伏仰角度を変更することにより行うことができる。
【００３５】
縦方向の法枠内への吹付の場合、吹付速度に応じて、建設機械２の移動や、ブーム３の位置替え（伏仰角度及び／又はブームの伸縮など）により、吹付ノズル７を縦方向（法面の高さ方向）に移動させることにより行うことができる。あるいは支持体伏仰駆動シリンダ７０により吹付ノズル保持体１０の支持部の伏仰角度を順次変更することにより行うことができる。この縦方向移動過程で、図１１に示すように、旋回駆動モータ５２を駆動させて、吹付ノズル７を旋回させる。ある距離端に達したならば、移動方向をそのまま逆送させる、あるいは、支持基体揺動駆動シリンダ６０を動作させて、支持基体４０を所定角度揺動させ、逆送移動経路を変更させて逆送させる。
【００３６】
さらに、必要ならば、この縦方向移動過程で、吹付ノズル保持体１０の支持部を、可動台２０と共に、囲い枠６の前面枠に沿って水平方向に小さいピッチで往復横行させることで、縦方向法枠内に振らせる、あるいは支持基体揺動駆動シリンダ６０を動作させて、支持基体４０を揺動させることにより、吹付ノズル７を揺動させることもできる。
【００３７】
（その他）
図示していないが、たとえば、法枠の側面に対する吹付などのために、吹付ノズル７の向きを調整する手段を設けることができる。この例としての最も簡易な手段としては、ベース５０Ａに回転中心Ｌをもった回転台を設け、その回転台にノズル支持体５０を固定する形態である。
【００３８】
建設機械がわに、そのブームが法面正面に向かず、斜めに向いた状態において、作業台４は法面正面に向くように、ブーム３の先端部分と作業台４との間に首振り機構を設けることができる。その他の機構は、適宜付加できることは機械設計者にとって容易に推測できよう。
【００３９】
【００４０】
旋回機構としては、図１２に示すピストン７０及びクランク７１を含むピストンクランク機構など適宜の機構を採用できる。なお、本発明の円運動軌跡とは、楕円も含む意味である。楕円運動機構は、機構学上しられた種々の形態をそのまま採用できる。
【００４１】
上記実施の形態において、法枠Ｆ，Ｆ間の寸法変更に対応して、たとえば既存の支持軸５３Ｃを取り外し、折曲角度θが異なる支持軸５３Ｃを持ち込み、これを出力軸本体５３Ａと連結ピン５３Ｂを介して連結させることにより、旋回円の直径を変更することができ、きわめて便宜である。
【００４２】
なお、吹付ノズル７の先端開口は円運動軌跡を示すが、吹付ノズル保持体１０の支持部を横行させる過程で、吹付ノズル７を旋回させると、吹付ノズル７の先端開口は円運動軌跡ではなく、サイコロイド曲線を示すが、図１１には円運動軌跡の集合として示してあることに断りを入れておく。
【００４３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、吹付現場近傍において、作業員が目視の下で運転操作を行うようにすることで、微妙なかつ信頼性の高い吹付作業を行うことができるとともに、作業員の負担を大幅に軽減することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態に係る吹付設備を示した全体図である。
【図２】 作業台に対するレール材の取り付け状態を示した側面図である。
【図３】 作業台に対するレール材及び可動台の取り付け状態を示した正面図である。
【図４】 可動台の水平方向への移動を示した図である。
【図５】 可動台の平面図である。
【図６】 可動台の側面図である。
【図７】 レール材に対する可動台の取り付け状態を示した側面拡大図である。
【図８】 支持基体の水平方向への回動を示した図である。
【図９】 ノズル支持体の揺動を示した図である。
【図１０】 その要部の説明図である。
【図１１】 吹付ノズルの運動軌跡の概略的説明図である。
【図１２】 旋回機構の他の概略的説明図である。
【符号の説明】
１…吹付設備、２…建設機械、２Ａ…走行脚、２Ｂ…旋回台、３…ブーム、３Ａ…伏仰シリンダ、３Ｂ…伸縮シリンダ、３Ｃ…ブラケット、３Ｄ…ステー、４…作業台、５…底板、６…囲い枠、６Ａ，６Ｂ…横材、７…吹付ノズル、８…ホース、１０…吹付ノズル保持体（吹付装置）、１１…レール材、１１ａ…端部、１２…介在ベース、１２Ａ…上片、１２Ｂ…下片、１２Ｃ…縦片、１３…クランプ、１４…ボルト、２０…可動台、２０ａ…軸支部、２０Ａ…軸支材、２１…上側横材、２２…下側横材、２３…縦材、２３Ａ…上側材、２３Ｂ…下側材、２３Ｃ…止めネジ、２４…車輪支持材、２５…凸材、２６…水平車輪、２７…垂直車輪、２９…ブラケット、３１…ホース支持マスト、３２…ホース支持枠、３３…取り付け部、４０…支持基体、４０ａ…軸支部、５０…ノズル支持体、５１…ブラケット、５１ａ…軸支部、５２…旋回駆動モータ、５３…支持ロッド、５５…ホルダー、６０…支持基体揺動駆動シリンダ、７０…支持体伏仰駆動シリンダ、８０…横行駆動モータ、８１…原動スプロケット、８２…従動スプロケット、８３…チェーン、Ｌ…法面。

Claims (5)

1. 吹付材料をその圧送経路を通して先端の吹付ノズルから対象法面に吹付けるための設備であって、
   ブームを有し法尻側に位置される建設機械のブーム先端部に、少なくとも前面に枠を有し作業員が乗り運転操作する作業台を有し、
   前記前面枠に対して水平方向に往復横行する吹付ノズル保持体が取り付けられ、
   前記吹付ノズル保持体は、前記前面枠に沿って水平方向に往復横行する可動台と、この可動台に縦軸心回りに揺動可能な支持基体と、この支持基体を縦軸心回りに揺動させる揺動駆動手段と、前記支持基体の先端部に横方向軸心回りに伏仰可能なノズル支持体と、このノズル支持体を横方向軸心回りに伏仰させる伏仰駆動手段とを有し、前記吹付ノズルは前記ノズル支持体に対して設けられている、
   ことを特徴とする法面への吹付材料吹付設備。
2. 吹付ノズル保持体は、前面枠に固定されるベースを備え、このベースに沿って水平方向に可動台が往復横行可能に設けられ、前記ベースに可動台を往復横行させる横行駆動手段が設けられている請求項１記載の法面への吹付材料吹付設備。
3. 吹付材料をその圧送経路を通して先端の吹付ノズルから対象法面に吹付けるための設備用装置であって：
   ブームを有し法尻側に位置される建設機械のブーム先端部に、
   （１）少なくとも前面に枠を有し作業員が乗り運転操作する作業台を有し、
   （２）前記前面枠に対して水平方向に往復横行する吹付ノズル保持体が取り付けられ、
   前記吹付ノズル保持体は、前記前面枠に沿って水平方向に往復横行する可動台と、この可動台に縦軸心回りに揺動可能な支持基体と、この支持基体を縦軸心回りに揺動させる揺動駆動手段と、前記支持基体の先端部に横方向軸心回りに伏仰可能なノズル支持体と、このノズル支持体を横方向軸心回りに伏仰させる伏仰駆動手段とを有し、前記吹付ノズルは前記ノズル支持体に対して設けられており；
   前記設備用装置は、上記（１）及び（２）の構成要素からなり、前記ブーム先端部に着脱自在に設けられたもの、あるいは（２）のみの構成要素からなり、前記前面枠に対して着脱自在に設けられたもの、
   であることを特徴とする法面への吹付材料吹付装置。
4. 吹付ノズル保持体は、前面枠に固定されるベースを備え、このベースに沿って水平方向に可動台が往復横行可能に設けられ、前記ベースに可動台を往復横行させる横行駆動手段が設けられている請求項３記載の法面への吹付材料吹付装置。
5. ベースは前面枠に着脱自在に固定される構成とされた請求項４記載の法面への吹付材料吹付装置。

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