JP5090326B2 - ロックボルト打設装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロックボルト打設装置に関する。

トンネル施工作業においては、発破による切羽掘進と並行して、トンネル壁面の補強を目的としたロックボルトの打設が行われる。ロックボルト打設作業は、ドリルジャンボで切羽掘削を行った後で、例えば、ロックボルト打設専用機を用いて行う。

ロックボルト打設専用機の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のロックボルト打設専用機は、複合シェルに、さく孔装置、モルタル注入装置及びロックボルト挿入装置を同一軸線上に進退可能に搭載してなる。

しかしながら、特許文献１のロックボルト打設専用機は、該ロックボルト打設専用機をドリルジャンボとは別に備える必要があり設備コストが嵩んでしまう。このため、特許文献２に記載されたように、ドリルジャンボのさく孔ブームにロックボルト打設専用機と同様の複合シェルを搭載したロックボルト打設装置が提案されている。

しかしながら、特許文献２のロックボルト打設装置においては、通常のさく孔ブームに重量の嵩む複合シェルを搭載するために、ブーム本体の構造に強度不足が生じたりブーム駆動用のアクチュエータの能力不足が生じたりする可能性がある。このため、ブームを含む構造部材の補強やアクチュエータの動力向上が必要となるので、結局はコストが嵩む。

そこで、特許文献２のロックボルト打設装置のような重量の増加を低減するために、特許文献３に記載されたようにさく孔装置の回転力を駆動源とする棒状部材送り出し装置を、さく孔軸線とは平行にガイドシェルに固定したロックボルト打設装置が提案されている。
特開昭６３−２４１３００号公報 特開平９−７８９７９号公報 特開２００６−８３６５４号公報

特許文献３のロックボルト打設装置では、さく孔装置の回転を駆動力として棒状部材へ伝達させるためには、さく岩機に接続されたさく孔ロッドを取り外さなければならない。さく孔ロッドの取り外し作業は、ねじ切りのための無回転打撃に続いてさく孔ロッドを切り離して搬送することにより行う。しかし、無回転打撃を確実に行うのは高度な技術を要し、また、ドリルジャンボにはロッド搬送装置が備わっていないことからさく孔ロッドの搬送は人力によることになり作業の手間がかかる。

また、特許文献３のロックボルト打設装置では、ガイドシェルに棒状部材の送り出し機構が固定的に設けられているだけであり、モルタル注入装置の注入パイプの保持手段や、ロックボルト挿入装置のロックボルトの保持手段は備わっておらずロックボルト打設装置としては不完全といえる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、従来のドリルジャンボ或いはその他の坑内作業装置が備えるガイドシェルに装着するだけで、かつ、さく孔ロッドを装着したままで、充填材の注入作業とロックボルトの挿入作業とを機械化することが可能なロックボルト打設装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のロックボルト打設装置は、ドリフタ、ガイドシェル及びさく孔ロッドを有する坑内作業装置の前記ガイドシェルに装着されて、少なくとも、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入及び抜き出し作業と、ロックボルト挿入作業と、を行うロックボルト打設装置であって、少なくとも充填材注入管及びロックボルトを含む棒状部材のうち選択された何れか１本の棒状部材を保持した状態で回転することにより、前記保持した棒状部材を進退可能な複数のローラを有するローラ機構と、前記ドリフタにより回転される前記さく孔ロッドの回転を、前記ローラが前記棒状部材を進退させる方向の回転に変換して前記ローラへ伝達可能な駆動力変換機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ローラ機構のローラが棒状部材を保持した状態で回転することにより、該棒状部材を進退させることができる。また、駆動力変換機構が、ドリフタにより回転されるさく孔ロッドの回転をローラが棒状部材を進退させる方向の回転に変換してローラへ伝達するので、ドリフタの回転力を利用して棒状部材を進退させることができる。

すなわち、さく孔ロッドをドリフタに装着したままで、このドリフタの回転力を利用することにより、棒状部材を例えばロックボルト孔内に挿入する動作とロックボルト孔から抜き出す動作とを行うことができる。

ローラにより保持させる棒状部材として充填材注入管を選択しているときには、充填材注入管をロックボルト孔に挿入する動作及びロックボルト孔から抜き出す動作を行うことにより、充填材注入作業を補助することができる。また、ローラにより保持させる棒状部材としてロックボルトを選択しているときには、ロックボルト挿入作業を行うことができる。

また、本発明に係るロックボルト打設装置においては、前記棒状部材を前記ローラにより進退可能に案内及び支持するガイド機構を備えても良く、これにより、棒状部材を扱う手作業を軽減することができる。

ガイド機構は、例えば、充填材注入管及びロックボルトの双方を並べて支持することが可能な寸法のガイド孔が形成されたガイド部材と、ガイド孔内における充填材注入管及びロックボルトの位置を移動させる移動機構と、を備え、移動機構は、充填材注入管をローラにより保持可能な保持位置に移動可能な状態とするとともにロックボルトを保持位置から外れた第１待避位置に移動させる第１状態と、ロックボルトを保持位置に移動させるとともに充填材注入管を保持位置から外れた第２待避位置に移動させる第２状態と、に切り替え可能であるように構成することができる。この場合、例えば、第１状態と第２状態とにこの順に切り替えることにより、一箇所のロックボルト孔への充填材注入作業とロックボルト挿入作業とを一度の段取りで連続的に行うことが可能となる。

また、駆動力変換機構は、例えば、さく孔ロッドの回転を該さく孔ロッドに対して平行な平行軸に伝達し、平行軸の回転を平行軸に対して直交する直交軸の軸回りの回転に変換するものであり、さく孔ロッドをその長手方向に摺動自在に支持しかつさく孔ロッドに伴ってその軸周りに回転する駆動回転部と、平行軸が連結された従動回転部と、駆動回転部と従動回転部とに掛けわたされ駆動回転部の回転を従動回転部へ伝達する第１伝達部材と、平行軸の回転を９０度変換して直交軸へ伝達する第２伝達部材と、を備えるものとして構成することができ、ローラは直交軸又は該直交軸と平行な軸を回転軸として回転することにより棒状部材を進退させるものとして構成することができる。この場合、さく孔ロッドの回転を９０度変換してローラに伝達するため、棒状部材をさく孔ロッドと平行に進退させることが可能となる。このため、さく孔ロッドによるさく孔後、ガイドシェルの位置及び向きをほとんど修正せずに、棒状部材をロックボルト孔内に送り出す動作とロックボルト孔から抜き出す動作とを行うことができる。また、駆動力変換機構を簡素な構成で実現することができる。駆動回転部及び従動回転部としては、例えば、それぞれスプロケットを用いることができ、第１伝達部材としては、例えばチェーンを用いることができる。第２伝達部材としては、例えば、ベベルギア（傘歯車）を用いることができる。また、前記駆動力変換機構は、従動回転部の回転を平行軸へ伝達する状態と伝達しない状態とに切り替えるクラッチを備えても良く、これにより平行軸への動力の伝達を接断可能となるので、ローラの動作が不要なときの、ドリフタのエネルギーロスを低減できる。

また、ローラは、例えば、供給される空気圧により膨らむ加圧ローラとすることができ、これにより、棒状部材をより確実にローラにより保持及び進退させることができる。

本発明によれば、従来のドリルジャンボ或いはその他の坑内作業装置のガイドシェルにロックボルト打設装置を装着するだけで、かつ、さく孔ロッドを装着したままで、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入及び抜き出し作業と、ロックボルトの挿入作業と、を機械化することが可能な、簡易で汎用性の高いロックボルト打設装置を実現できる。よって、特殊なロックボルト打設専用機を開発する必要が無く、コストダウンも併せて図ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

図１は実施形態に係るロックボルト打設装置１００の側面図、図２はロックボルト打設装置１００の平面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。

本実施形態に係るロックボルト打設装置１００は、ドリフタ１、ガイドシェル２及びさく孔ロッド４を有する坑内作業装置（全体図示略）のガイドシェル２に装着されて、少なくとも、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入及び抜き出し作業と、ロックボルト挿入作業と、を行うロックボルト打設装置である。ロックボルト打設装置１００は、少なくとも充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢを含む棒状部材のうち、選択された何れか１本の棒状部材（例えば、充填材注入管ＦＰ又はロックボルトＲＢ）を保持した状態で回転することにより、この保持した棒状部材を進退可能な複数のローラ（例えば、加圧ローラ３０）を有するローラ機構５０を備える。更に、ロックボルト打設装置１００は、ドリフタ１により回転されるさく孔ロッド４の回転を、ローラ（例えば、加圧ローラ３０）が棒状部材を進退させる方向の回転に変換してローラへ伝達可能な駆動力変換機構６０を備える。以下、詳細に説明する。

先ず、構成を説明する。

本実施形態に係るロックボルト打設装置１００は、例えばドリルジャンボのような坑内作業装置（全体図示略）が備えるガイドシェル２に装着して用いられるものである。

その坑内作業装置は、いずれも公知のドリフタ１、ガイドシェル２、キャリッジ３、さく孔ロッド４、スリーブ５、ビット６、セントラライザ７、サブセントラライザ８、ホースターミナル９といった所謂ガイドシェルユニットを備えている。このようなガイドシェルユニットは、坑内作業装置が備える作業ブーム（図示略）の先端部に設けられている。

ガイドシェル２にはキャリッジ３を介してドリフタ１が装着されている。ドリフタ１はスリーブ５を介してさく孔ロッド４に接続され、該さく孔ロッド４に回転力を付与する。さく孔ロッド４の先端には、トンネル壁面へロックボルト孔をさく孔するためのビット６が固定されている。ガイドシェル２には、更に、セントラライザ７、サブセントラライザ８、及びホースターミナル９が設けられている。なお、ドリフタ１は、さく孔ロッド４を正回転及び逆回転させることが可能に構成されている。

本実施形態に係るロックボルト打設装置１００は、棒状部材（例えば、充填材注入管ＦＰ又はロックボルトＲＢ）を保持した状態で回転することにより、この保持した棒状部材を進退させることが可能な複数の加圧ローラ３０を有するローラ機構５０と、さく孔ロッド４の回転を加圧ローラ３０が棒状部材を進退させる方向の回転に変換して加圧ローラ３０へ伝達することが可能な駆動力変換機構６０と、棒状部材を加圧ローラ３０により進退可能に案内及び支持するガイド機構７０と、を備えている。

駆動力変換機構６０は、例えば、さく孔ロッド４に対して平行な平行軸２０と、平行軸２０に対して直交する直交軸２２と、を備える。そして、駆動力変換機構６０は、さく孔ロッド４の回転を平行軸２０に伝達し、該平行軸２０の回転を直交軸２２の軸回りの回転に変換して、加圧ローラ３０へ伝達する。

この駆動力変換機構６０は、より具体的には、例えば、さく孔ロッド４をその長手方向に摺動自在に支持しかつさく孔ロッド４に伴ってその軸周りに回転する駆動回転部としての駆動スプロケット１０を備える。更に、駆動力変換機構６０は、平行軸２０が連結された従動回転部としての従動スプロケット１２と、駆動スプロケット１０と従動スプロケット１２とに掛けわたされ駆動スプロケット１０の回転を従動スプロケット１２へ伝達する第１伝達部材としてのローラーチェーン（チェーン）１５と、を備える。更に、駆動力変換機構６０は、平行軸２０の回転を９０度変換して直交軸２２へ伝達する第２伝達部材としてのベベルギア（図示略：後述する第１及び第２ベベルギア）を備える。

更に、駆動力変換機構６０は、例えば、従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達する状態と伝達しない状態とに切り替えるクラッチ１６を備える。

駆動力変換機構６０は、他に、例えば、テンションスプロケット１３と、アジャスタ機構１４と、ギアボックス２１と、を備えている。

駆動スプロケット１０には、該駆動スプロケット１０をその回転軸方向に貫通する挿通孔１１が形成され、この挿通孔１１にさく孔ロッド４が挿通されている。挿通孔１１は、さく孔ロッド４を、その長手方向には摺動自在、かつ、軸周りには回動不能に支持するような形状及び寸法に設定されている。このため、駆動スプロケット１０は、さく孔ロッド４に伴って該さく孔ロッド４の軸周りに回転する。ここで、さく孔ロッド４の断面形状は、例えば多角形状に設定されている。本実施形態では、例えば、六角形状である。このため、本実施形態の場合、挿通孔１１は六角孔である。

テンションスプロケット１３は、駆動スプロケット１０と従動スプロケット１２との間において、該テンションスプロケット１３の軸周りに回動可能に設けられ、ローラーチェーン１５に係合している。すなわち、ローラーチェーン１５は、駆動スプロケット１０及び従動スプロケット１２の他、テンションスプロケット１３にも掛けわたされている。このため、さく孔ロッド４に伴って駆動スプロケット１０が回転すると、その回転はローラーチェーン１５を介してテンションスプロケット１３及び従動スプロケット１２に伝達される。更に、従動スプロケット１２が回転するのに伴って平行軸２０もその軸周りに回転する。

アジャスタ機構１４は、ローラーチェーン１５の経路を伸ばす方向又は縮める方向にテンションスプロケット１３を移動させることにより、ローラーチェーン１５の張力を調節する。

平行軸２０はさく孔ロッド４の軸線に対し平行となるよう、該さく孔ロッド４から離間した位置に配置され、該平行軸２０の軸周りに回動可能とされている。

この平行軸２０の一端は、従動スプロケット１２に連結されている。詳細には、平行軸２０の一端は、クラッチ１６を介して従動スプロケット１２に連結されている。このクラッチ１６により、従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達する状態と、従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達しない状態と、に切り替えることが可能とされている。

また、平行軸２０の他端には第１ベベルギア（傘歯車：図示略）が設けられている。また、直交軸２２の一端には第２ベベルギア（傘歯車：図示略）が設けられている。これら第１及び第２ベベルギアは相互に噛み合っている。このため、平行軸２０の回転は、第１ベベルギア及び第２ベベルギアによって９０度変換されて直交軸２２へ伝達されるので、直交軸２２は該直交軸２２の軸周りに回転する。なお、直交軸２２は、例えば、図３における上下方向、すなわちガイドシェル２の上下方向を軸心方向としている。

ギアボックス２１内には、平行軸２０の他端側（第１ベベルギアを含む部分）と、直交軸２２の一端側（第２ベベルギアを含む部分）と、この直交軸２２に対し平行に配置された従動軸２３の一端側と、直交軸２２の回転を従動軸２３へ伝達するチェーン機構（図示略）と、が収納されている。

従動軸２３は、直交軸２２と連動し、該直交軸２２と平行な回転軸周りに、該直交軸２２と同じ回転速度で回転する。

なお、直交軸２２及び従動軸２３の他端側はギアボックス２１の外部に露出し、これら露出した部分にそれぞれ加圧ローラ３０が設けられている。なお、従動軸２３は、例えば、３つ備えられている。

このような駆動力変換機構６０は、例えば、ガイドシェル２先端に設けられたセントラライザ７の直後方（図１中右方）に配置されている。また、平行軸２０は、例えば、ガイドシェル２先端の側方に配置されている。

ローラ機構５０は、例えば、直交軸２２及び従動軸２３の各々の周囲に設けられ、該直交軸２２及び従動軸２３の各々に伴って回転する複数の加圧ローラ３０を備える。加圧ローラ３０は、このように直交軸２２及び従動軸２３に設けられているため、直交軸２２、又は、直交軸２２と平行な軸（従動軸２３）を回転軸として回転することにより、棒状部材を進退させることとなる。

本実施形態の場合、従動軸２３が３つであるため、加圧ローラ３０は、直交軸２２に設けられているものと合わせて合計４つ（左右で対をなす加圧ローラ３０が前後合わせて２対）である。図２に示すように、このうち２つの加圧ローラ３０は前側（図２の左方）において左右に並んで配置され、残る２つの加圧ローラ３０は後側（図２の右方）において左右に並んで配置されている。

なお、加圧ローラ３０により棒状部材を挟むように保持できれば、加圧ローラ３０の個数は幾つでも良い。例えば、左右一対のみの加圧ローラ３０、すなわち２個の加圧ローラ３０を設けるだけでも良いし、３対以上の加圧ローラ３０を設けても良い。或いは、例えば、左右の一方に１個の加圧ローラ３０、他方に２個の加圧ローラ３０を設けるなど、加圧ローラ３０の個数が棒状部材の左右で互いに異なるようにしても良い。

ここで、４つの加圧ローラ３０がこのように配置されているため、ギアボックス２１内のチェーン機構は、直交軸２２の左（図３の右方、図２の下方）に並ぶ従動軸２３が直交軸２２に対し逆回転し、直交軸２２の後方（図３の奥、図２の右方）に位置する従動軸２３が直交軸２２と同じ方向に回転し、直交軸２２の斜め後ろ（図３の右奥、図２の右下方）に位置する従動軸２３が直交軸２２に対し逆回転するように、各従動軸２３へ直交軸２２の回転を伝達する。

これにより、棒状部材は、左右に並ぶ二対の加圧ローラ３０によって挟むように保持されて、これら加圧ローラ３０の回転に伴って進退する。ここで、上記のようにドリフタ１はさく孔ロッド４を正回転及び逆回転させることが可能である。このため、例えば、さく孔ロッド４を正回転させる状態では、加圧ローラ３０は棒状部材を前進させることができる一方で、さく孔ロッド４を逆回転させる状態では、加圧ローラ３０は棒状部材を後退させることができるようになっている。

加圧ローラ３０は、例えばシリコンゴムチューブのように、柔軟な材質からなる密閉された中空体であり、図示しない気体供給装置から該加圧ローラ３０内に気体（例えば空気）が供給されることにより膨らむようになっている。各加圧ローラ３０が膨らむと、加圧ローラ３０どうしの間隔が狭まるので、これら加圧ローラ３０により好適に棒状部材を保持できることとなる。すなわち、加圧ローラ３０による棒状部材の把握力は、供給空気圧により調整可能となっている。また、加圧ローラ３０は、膨らんだ状態では、弾性を以て棒状部材に対して接することになり、好適に棒状部材を保持できる。加えて、このような加圧ローラ３０を用いることにより、様々な寸法（径）の棒状部材をそれぞれ好適に保持できる。

ローラ機構５０は、更に、回転軸が加圧ローラ３０に対し直交する補助ローラ３１と、補助ローラ３１をその回転軸周りに回動可能となるようその両端をそれぞれ保持する一対の保持ブラケット３２と、を備えている。

ローラ機構５０は、例えば、４つの補助ローラ３１を備えている。各補助ローラ３１は、例えば、図３の左右方向に延在するように配置されている。このうち２つの補助ローラ３１は、例えば、図３に示すように、前側の加圧ローラ３０よりも更に前側において上下に並んで配置され、残る２つの補助ローラ３１は、例えば、図１に示すように、後側の加圧ローラ３０よりも更に後側において上下に並んで配置されている。

ガイド機構７０は、ガイド部材としてのガイド板（前）４０、ガイド板（中）４１、ガイド板（後）４２と、移動機構としてのシフター４４（図４）と、を備えて構成されている。各ガイド板４０〜４２は、それぞれ板面方向がガイドシェル２の長手方向に対して直交するように、ガイドシェル２の側方に設けられている。

図１及び図２に示すように、各ガイド板４０、４１、４２は、ガイドシェル２の前後方向において相互に離間して、この順に直線上に並んで配置されている。各ガイド板４０〜４２には、充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢの双方を並べて支持することが可能な寸法の長穴状のガイド孔４３（図４）が、同軸上に並ぶように形成されている。各ガイド板４０〜４２は、このガイド孔４３によって、棒状部材を加圧ローラ３０により進退可能となるよう案内及び支持する。

ガイド孔４３の長手方向は、ガイドシェル２の左右方向（図４の左右方向、図２では上下方向）に設定されている。このため、図４に示すように、ガイド孔４３内には、充填材注入管ＦＰとロックボルトＲＢとを左右に並ばせて、一度に配置することができる。

シフター４４は、ガイド板（後）４２の後面に設けられ、揺動軸４５を中心に揺動可能とされている。ガイド板（４２）４２には、位置決めピン４８を差し込み可能な２つの位置決め孔４６，４７が形成され、シフター４４には、位置決めピン４８を差し込み可能な位置決め孔４９が形成されている。位置決めピン４８を位置決め孔４９を介して位置決め孔４６又は４７の何れか一方に選択的に差し込むことにより、シフター４４の位置を２つの位置にそれぞれ位置決め可能である。すなわち、図４に実線と点線とで描かれた位置と、２点鎖線で描かれた位置と、の２つの位置に位置決め可能である。

ロックボルトＲＢの打設作業は、通常は水平より上方向に行う。このため、シフター４４の前面にロックボルトＲＢの下端を載せることにより、該ロックボルトＲＢの下端をシフター４４によって支持することができる。また、この状態でシフター４４を揺動させるのに伴わせて、ロックボルトＲＢの下端の位置も移動させることができる。

充填材の充填中は、シフター４４を揺動させて、該シフター４４の位置決め孔４９を介して図４の右方の位置決め孔４６に位置決めピン４８を差し込む。これにより、シフター４４がロックボルトＲＢをガイド孔４３内における第１待避位置（図４の左方）へ移動させるとともに、充填材注入管ＦＰが加圧ローラ３０により保持可能な打設軸線Ｘ（保持位置）へ移動することを許容する（その移動を妨げない）状態にする（第１状態）。

また、ロックボルトＲＢを打設する際には、シフター４４を揺動させて、該シフター４４の位置決め孔４９を介して図４の左方の位置決め孔４７に位置決めピン４８を差し込む。これにより、シフター４４がロックボルトＲＢを第１待避位置から打設軸線Ｘへと移動させるとともに、充填材注入管ＦＰはシフター４４によりガイド孔４３の内周壁（図４の右方の内周壁）に押付けられる位置（第２待避位置）へと移動される。これにより、ガイド板４２、ひいてはガイド機構７０からの充填材注入管ＦＰの落下が防止される。

次に、ロックボルト打設装置１００を用いてロックボルトＲＢを打設する動作の一例を説明する。

先ず、ドリフタ１の打撃及び回転機構とガイドシェル２の送り機構により、さく孔ロッド４でトンネル等の壁面にロックボルト孔をさく孔する。このとき、クラッチ１６を切断、すなわち従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達しない状態にしておく。これにより、ドリフタ１の回転力は、駆動力変換機構６０の平行軸２０以降の部分へは伝達されないので、エネルギーロスを極力抑えることができる。

次に、充填材注入管ＦＰを、例えば作業員がガイド板４０〜４２のガイド孔４３内に差し込むことにより、該ガイド機構７０に装着する。なお、充填材注入管ＦＰは、さく孔作業中もガイド機構７０に装着しておいても良い。

次に、ロックボルトＲＢを、例えば作業員がガイド板４０〜４２のガイド孔４３内に差し込むことにより、該ガイド機構７０に装着する。なお、図４に示すように、ロックボルトＲＢは充填材注入管ＦＰの右方（図４の左方）に位置させる。また、ロックボルトＲＢの下端がシフター４４に載るようにする。

次に、シフター４４を、例えば作業員が第１状態に切り替える。すなわち、シフター４４を揺動させて、位置決めピン４８を位置決め孔４９を介して位置決め孔４６に差し込む。これにより、ロックボルトＲＢをガイド孔４３内における第１待避位置（図４の左方）へ移動させるとともに、充填材注入管ＦＰを加圧ローラ３０により保持可能な打設軸線Ｘへ移動可能な状態にする（打設軸線Ｘへの移動を許容する状態にする）。

次に、充填材注入管ＦＰを、例えば作業員が打設軸線Ｘに位置決めする。次に、充填材注入管ＦＰの先端を、例えば作業員が加圧ローラ３０間に差し込む。これにより、加圧ローラ３０により充填材注入管ＦＰの先端を保持させる。なお、加圧ローラ３０により充填材注入管ＦＰを保持させた後で、加圧ローラ３０内に気体を供給して該加圧ローラ３０を膨らませても良い。次に、クラッチ１６を接続、すなわち従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達する状態にする。

次に、ドリフタ１によりさく孔ロッド４を正回転させる。これに伴い、さく孔ロッド４の回転は、駆動力変換機構６０によって各加圧ローラ３０の回転方向に変換されて各加圧ローラ３０へ伝達されるため、各加圧ローラ３０に保持された充填材注入管ＦＰが前進する。ここでの前進動作は、充填材注入管ＦＰの先端がガイドシェル２の先端付近に達するまで行う。

次に、充填材注入管ＦＰの先端がロックボルト孔に臨む位置に位置決めされるよう、ガイドシェル２の姿勢を微調整する。次に、ドリフタ１によりさく孔ロッド４を正回転させる。これに伴い、再び充填材注入管ＦＰが前進するので、該充填材注入管ＦＰはロックボルト孔内に挿入される。ここでの挿入動作は、充填材注入管ＦＰの先端がロックボルト孔の最奥部に達するまで行う。

次に、充填材注入ポンプ（例えば、モルタル注入ポンプ：図示略）を作動させて、充填材（例えばモルタル）を、ホースＨ及び充填材注入管ＦＰをこの順に介してロックボルト孔内に供給しながら、ドリフタ１によりさく孔ロッド４を逆回転させる。これにより、充填材注入管ＦＰは、ロックボルト孔内で後退しながら（ロックボルト孔から抜き出されながら）、該ロックボルト孔の奥から手前側に向けて連続的に充填材を充填する。

ロックボルト孔へ充填材を充填し終えたら、充填材注入管ＦＰを、例えば作業員が加圧ローラ３０から取り外す。この取り外しに際しては、加圧ローラ３０内より気体を排出し、該加圧ローラ３０を縮ませても良い。

次に、シフター４４を、例えば作業員が第２状態に切り替える。すなわち、シフター４４を揺動させて、位置決めピン４８を位置決め孔４９を介して位置決め孔４７に差し込む。これにより、ロックボルトＲＢが第１待避位置から打設軸線Ｘへと移動するとともに、充填材注入管ＦＰがガイド孔４３の内周壁に押付けられ、該充填材注入管ＦＰの落下が防止される。

次に、ロックボルトＲＢの先端を、例えば作業員が加圧ローラ３０間に差し込む。これにより、加圧ローラ３０によりロックボルトＲＢの先端を保持させる。なお、加圧ローラ３０によりロックボルトＲＢを保持させた後で、加圧ローラ３０内に気体を供給して該加圧ローラ３０を膨らませても良い。

次に、ドリフタ１によりさく孔ロッド４を正回転させる。これに伴い、ロックボルトＲＢは、前進するので、充填材を充填済みのロックボルト孔内に挿入される。この動作は、ロックボルトＲＢが、前側に位置する一対の加圧ローラ３０から離れるまで行う。これにより、ロックボルト孔へのロックボルトＲＢの挿入が完了する。なお、ロックボルトＲＢはロックボルト孔内に残留させるため、後退させる必要はない。

以上により、１つのロックボルト孔への充填材の注入作業及びロックボルトＲＢの挿入作業が完了する。

このように、さく孔作業を終えた後にさく孔ロッド４を取り外すことなく、充填材の充填とロックボルト打設作業とを行うことができるので、作業性が向上する。また、駆動力変換機構６０は簡易な機構ながら、確実にロックボルト打設の各作業を行うことが可能である。また、ガイド機構７０は重労働であるロックボルトＲＢのハンドリングを簡易な構成で補助可能であるため作業環境が改善される。

以上のような実施形態によれば、ドリフタ１、ガイドシェル２及びさく孔ロッド４を有する坑内作業装置のガイドシェル２に装着されて、少なくとも、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入作業及び抜き出し作業と、ロックボルト挿入作業と、を行うロックボルト打設装置１００であって、少なくとも充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢを含む棒状部材のうち、選択された何れか１本の棒状部材を保持した状態で回転することにより、保持した棒状部材を進退可能な複数の加圧ローラ３０を有するローラ機構５０と、ドリフタ１により回転されるさく孔ロッド４の回転を、加圧ローラ３０が棒状部材を進退させる方向の回転に変換して加圧ローラ３０へ伝達可能な駆動力変換機構６０と、を備えるので、ローラ機構５０の加圧ローラ３０が棒状部材を保持した状態で回転することにより、該棒状部材を進退させることができる。また、駆動力変換機構６０が、ドリフタ１により回転されるさく孔ロッド４の回転を加圧ローラ３０が棒状部材を進退させる方向の回転に変換して加圧ローラ３０へ伝達するので、ドリフタ１の回転力を利用して棒状部材を進退させることができる。すなわち、さく孔ロッド４をドリフタ１に装着したままで、このドリフタ１の回転力を利用することにより、棒状部材を例えばロックボルト孔内に送り出す動作とロックボルト孔から抜き出す動作とを行うことができる。加圧ローラ３０により保持させる棒状部材として充填材注入管ＦＰを選択しているときには、充填材注入管ＦＰをロックボルト孔に挿入する動作及びロックボルト孔から抜き出す動作を行うことにより、充填材注入作業を補助することができる。また、加圧ローラ３０により保持させる棒状部材としてロックボルトＲＢを選択しているときには、ロックボルト挿入作業を行うことができる。

このように、従来のドリルジャンボ或いはその他の坑内作業装置のガイドシェル２にロックボルト打設装置１００を装着するだけで、かつ、さく孔ロッド４を装着したままで、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入及び抜き出し作業と、ロックボルトの挿入作業と、を機械化することが可能な、簡易で汎用性の高いロックボルト打設装置１００を実現できる。よって、特殊なロックボルト打設専用機を開発する必要が無く、コストダウンも併せて図ることができる。

また、棒状部材を加圧ローラ３０により進退可能に案内及び支持するガイド機構７０を備えるので、棒状部材を扱う手作業を軽減することができる。

また、ガイド機構は、例えば、充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢの双方を並べて支持することが可能な寸法のガイド孔４３が形成されたガイド板４０〜４２と、ガイド孔４３内における充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢの位置を移動させるシフター４４と、を備え、シフター４４は、充填材注入管ＦＰを加圧ローラ３０により保持可能な打設軸線Ｘに移動可能な状態にするとともにロックボルトＲＢを打設軸線Ｘから外れた第１待避位置に移動させる第１状態と、ロックボルトＲＢを打設軸線Ｘに移動させるとともに充填材注入管ＦＰを打設軸線Ｘから外れた第２待避位置に移動させる第２状態と、に切り替え可能であるので、第１状態と第２状態とにこの順に切り替えることにより、一箇所のロックボルト孔への充填材注入作業とロックボルト挿入作業とを一度の段取りで連続的に行うことが可能となる。

また、駆動力変換機構６０は、例えば、さく孔ロッド４の回転を該さく孔ロッド４に対して平行な平行軸２０に伝達し、平行軸２０の回転を該平行軸２０に対して直交する直交軸２２の軸回りの回転に変換し、加圧ローラ３０は直交軸２２又は該直交軸２２と平行な従動軸２３を回転軸として回転することにより棒状部材を進退させるので、すなわち、さく孔ロッド４の回転を９０度変換して加圧ローラに伝達するので、棒状部材をさく孔ロッド４と平行に進退させることが可能となる。このため、さく孔ロッド４によるさく孔後、ガイドシェル２の位置及び向きをほとんど修正せずに、棒状部材をロックボルト孔内に送り出す動作とロックボルト孔から抜き出す動作とを行うことができる。また、駆動力変換機構６０は、さく孔ロッド４をその長手方向に摺動自在に支持しかつさく孔ロッド４に伴ってその軸周りに回転する駆動スプロケット１０と、平行軸２０が連結された従動スプロケット１２と、駆動スプロケット１０と従動スプロケット１２とに掛けわたされ駆動スプロケット１０の回転を従動スプロケット１２へ伝達するローラーチェーン１５と、平行軸２０の回転を９０度変換して直交軸２２へ伝達する第１及び第２ベベルギアと、を備えるものとして、簡素に構成されている。

また、従動スプロケット１２の回転を平行軸２０へ伝達する状態と伝達しない状態とに切り替えるクラッチ１６を備えるので、平行軸２０への動力の伝達を接断可能となるので、加圧ローラ３０の動作が不要なときの、ドリフタ１のエネルギーロスを低減できる。

また、加圧ローラ３０は、供給される空気圧により膨らむため、棒状部材をより確実にローラにより保持及び進退させることができる。

以上、図面に基づき本発明のロックボルト打設装置を説明したが、本発明が実施形態に限定されることはなく、発明の本質に逸脱しない範囲で変更を許容することは言うまでもない。

例えば、駆動力変換機構による回転方向の変換量は９０度に限らず、必要に応じてその他の角度に変換しても良い。また、ローラ機構５０により保持及び進退される棒状部材としては、充填材注入管ＦＰ及びロックボルトＲＢ以外のものを適用することも可能である。また、ガイド機構７０は、必ずしも備える必要はない。

また、ローラーチェーン１５はベルト（平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、タイミングベルトなど）に変更可能であるし、これに伴い、各スプロケット１０、１２、１３はプーリ（円筒状のプーリ、断面半円状の溝を外周に持つプーリ、断面Ｖ字形の溝を外周に持つプーリ、タイミングプーリなど）に変更可能である。更に、回転方向を変換するためにベベルギアを用いた例を説明したが、その他の変換機構により回転方向を変換しても良い。また、クラッチ１６は、必ずしも備える必要がない。

また、ローラは、加圧式に限らず、例えば、複数のローラ間の距離が（シリンダ駆動などにより）変化する機構のものであっても良い。なお、この場合も、ローラの少なくとも表層部が柔軟であるか又は弾性を有することが好ましい。

また、シフター４４は揺動式ではなくスライド式でもよい。また、シフター４４の位置決めはピン方式ではなく油圧などを用いたデテント式でもかまわない。また、シフター４４においてロックボルトＲＢの下端が載せられる部位には、該下端が入り込む凹部を形成しても良い。

また、上記の実施形態では前後左右上下の方向を規定した説明を行ったが、これは本発明の構成要素の相対位置関係の一例を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

実施形態に係るロックボルト打設装置の側面図である。 図１のロックボルト打設装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。

符号の説明

１ ドリフタ
２ ガイドシェル
４ さく孔ロッド
１０ 駆動スプロケット（駆動回転部）
１２ 従動スプロケット（従動回転部）
１５ ローラーチェーン（第１伝達部材）
１６ クラッチ
２０ 平行軸
２２ 直交軸
２３ 従動軸（直交軸と平行な軸）
３０ 加圧ローラ（ローラ）
４０ ガイド板（ガイド部材）
４１ ガイド板（ガイド部材）
４２ ガイド板（ガイド部材）
４３ ガイド孔
４４ シフター（移動機構）
５０ ローラ機構
６０ 駆動力変換機構
７０ ガイド機構
１００ ロックボルト打設装置
ＲＢ ロックボルト
ＦＰ 充填材注入管
Ｘ 打設軸線（保持位置）

Claims (7)

1. ドリフタ、ガイドシェル及びさく孔ロッドを有する坑内作業装置の前記ガイドシェルに装着されて、少なくとも、ロックボルト孔への充填材注入管の挿入及び抜き出し作業と、ロックボルト挿入作業と、を行うロックボルト打設装置であって、
   少なくとも充填材注入管及びロックボルトを含む棒状部材のうち選択された何れか１本の棒状部材を保持した状態で回転することにより、前記保持した棒状部材を進退可能な複数のローラを有するローラ機構と、
   前記ドリフタにより回転される前記さく孔ロッドの回転を、前記ローラが前記棒状部材を進退させる方向の回転に変換して前記ローラへ伝達可能な駆動力変換機構と、
   を備えることを特徴とするロックボルト打設装置。
2. 前記棒状部材を前記ローラにより進退可能に案内及び支持するガイド機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト打設装置。
3. 前記ガイド機構は、
   前記充填材注入管及び前記ロックボルトの双方を並べて支持することが可能な寸法のガイド孔が形成されたガイド部材と、
   前記ガイド孔内における前記充填材注入管及び前記ロックボルトの位置を移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記移動機構は、前記充填材注入管を前記ローラにより保持可能な保持位置に移動可能な状態とするとともに前記ロックボルトを前記保持位置から外れた第１待避位置に移動させる第１状態と、前記ロックボルトを前記保持位置に移動させるとともに前記充填材注入管を前記保持位置から外れた第２待避位置に移動させる第２状態と、に切り替え可能であることを特徴とする請求項２に記載のロックボルト打設装置。
4. 前記駆動力変換機構は、
   前記さく孔ロッドの回転を該さく孔ロッドに対して平行な平行軸に伝達し、前記平行軸の回転を前記平行軸に対して直交する直交軸の軸回りの回転に変換するものであり、
   前記さく孔ロッドをその長手方向に摺動自在に支持しかつ前記さく孔ロッドに伴ってその軸周りに回転する駆動回転部と、
   前記平行軸が連結された従動回転部と、
   前記駆動回転部と前記従動回転部とに掛けわたされ前記駆動回転部の回転を前記従動回転部へ伝達する第１伝達部材と、
   前記平行軸の回転を９０度変換して前記直交軸へ伝達する第２伝達部材と、
   を備えて構成され、
   前記ローラは前記直交軸又は該直交軸と平行な軸を回転軸として回転することにより、前記棒状部材を進退させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロックボルト打設装置。
5. 前記駆動回転部及び前記従動回転部はそれぞれスプロケットであり、前記第１伝達部材はチェーンであることを特徴とする請求項４に記載のロックボルト打設装置。
6. 前記駆動力変換機構は、前記従動回転部の回転を前記平行軸へ伝達する状態と伝達しない状態とに切り替えるクラッチを備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のロックボルト打設装置。
7. 前記ローラは、供給される空気圧により膨らむ加圧ローラであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロックボルト打設装置。

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