JP5617140B1 - 破砕装置および破砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】削孔に楔型チゼルが噛み込むのを抑制して楔型チゼルによる破砕作業の効率を高める。【解決手段】作業機械により保持される本体部と、本体部の被破砕物側で削孔が形成された方向と平行な振動方向に振動する振動部と、本体部に対して振動部を振動方向に振動自在に支持する支持部と、振動部に取り付けられて楔型チゼルの後端部を保持するチゼル保持部とを備え、楔型チゼルの先端部を削孔に挿入した状態で楔型チゼルの後端部をチゼル保持部で保持したまま振動部で発生する振動方向の振動を楔型チゼルに与えながら自重または作業機械から与えられる押圧力により楔型チゼルの先端部を押し込んで被破砕物を破砕する。【選択図】図１

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うち当該被破砕物に形成された削孔の周囲を楔型チゼルの先端部で破砕する破砕技術に関するものである。

従来、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕する作業には、バックホウ等の作業機械のアームに油圧ブレーカー等の破砕装置を装着し、鋭角に形成されたチゼルの先端部を被破砕物の表面に当接させるとともに、往復動するピストンでチゼルの後端部を打撃することによりチゼルを被破砕物の方向に前進させる。このとき、ピストンでの打撃によって被破砕物の方向に進行する圧縮の応力波が発生し、それが被破砕物に到達して被破砕物を破砕する。この破砕技術では、上記したように圧縮の応力波を用いて岩盤などの破砕を実行しているため、次のような問題があった。まず第１に、被破砕物を破砕する際に大きな打撃音が発生してしまい、特に住宅地に近い現場では当該打撃音は騒音という環境問題を引き起こす場合があった。

また、岩盤などは圧縮応力に対して極めて高い耐力を有しており、圧縮の応力波を用いた従来技術では硬度の高い岩盤や岩石などを容易に破砕することができず、単位時間当たりの破砕除去することができる量は一日当たり４１立方メートル程度に止まっている。このようにエネルギーおよび作業性において非効率な面があり、改善の余地があった。

そこで、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に記載の発明は、被破砕物に対して削孔を形成し、次のように構成された楔型チゼルの先端を当該削孔に押し込んで削孔の周囲を破砕するものである。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。そして、楔型チゼルの先端を削孔の内部に挿入すると、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。この本願出願人が提案してきた技術によれば、打撃音を大幅に低下させて現場周辺の環境に配慮した工事を行うことができる。しかも、単位時間当たりに破砕できる量も、一日当たり例えば１８１立方メートル程度にも達し、大容量の被破砕物を短時間で破砕することが可能となっている。

特許第４６３６２９４号公報 特許第５１４５５０３号公報 特許第５１４５５０４号公報 特許第５３５２８０７号公報

ところで、従来の破砕技術では、削孔に楔型チゼルの先端部を挿入した状態で、ピストンによりチゼルの後端を打撃して楔型チゼルによる破砕作業を行っている。このように楔型チゼルに対して押し込む力のみを加えているため、楔型チゼルの先端部が削孔の内壁に噛み込むことがあった。このような噛み込み現象が発生すると、楔型チゼルを削孔から容易に抜き取ることが難しく、抜取作業途中で楔型チゼルが折れてしまうという不具合が発生することもあった。そのため、噛み込み現象が発生すると、楔型チゼルによる破砕作業を中断し、従来から周知の油圧ブレーカー等によりチゼルが噛み込んだ削孔の周囲を掘り起こし、楔型チゼルを回収した上で破砕作業を継続する必要があった。このように楔型チゼルの噛み込みが発生すると、作業効率が大幅に低下して施工コストの増大を招いてしまう。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、削孔に楔型チゼルが噛み込むのを抑制して楔型チゼルによる破砕作業の効率を高めることを目的とする。

この発明の第１態様は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物のうち被破砕物に形成された削孔の周囲を楔型チゼルの先端部で破砕する破砕装置であって、作業機械により保持される本体部と、本体部の被破砕物側で削孔が形成された方向と平行な振動方向に振動する振動部と、本体部に対して振動部を振動方向に振動自在に支持する支持部と、振動部に取り付けられて楔型チゼルの後端部を保持するチゼル保持部とを備え、楔型チゼルの先端部を削孔に挿入した状態で楔型チゼルの後端部をチゼル保持部で保持したまま振動部で発生する振動方向の振動を楔型チゼルに与えながら自重または作業機械から与えられる押圧力により楔型チゼルの先端部を押し込んで被破砕物を破砕することを特徴としている。

この発明の第２態様は、破砕方法であって、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に形成された削孔に対し、削孔が形成された方向と平行な振動方向に楔型チゼルを振動させながら楔型チゼルの先端部を押し込んで被破砕物を破砕することを特徴としている。

この発明の第３態様は、第１の削孔および第２の削孔が隣接して形成された岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を請求項２に記載の破砕装置を用いて破砕する破砕方法であって、破砕装置の把持爪により第１の楔型チゼルの後端部を把持する第１工程と、把持爪で把持された第１の楔型チゼルに対して振動部で発生する振動方向の振動を与えながら破砕装置の自重または作業機械から与えられる押圧力により第１の楔型チゼルの先端部を第１の削孔に押し込む第２工程と、把持爪による第１の楔型チゼルの後端部の把持を解除した後で、把持爪により第１のチゼルと異なる別の第２の楔型チゼルの後端部を把持する第３工程と、把持爪で把持された第２の楔型チゼルに対して振動部で発生する振動方向の振動を与えながら破砕装置の自重または作業機械から与えられる押圧力により第２の楔型チゼルの先端部を第２の削孔に押し込む第４工程と、把持爪による第２の楔型チゼルの後端部の把持を解除した後で、先端部が第１の削孔に押し込まれた状態にある第１の楔型チゼルの後端部を把持爪により把持する第５工程と、把持爪で把持された第１の楔型チゼルに対して振動部で発生する振動方向の振動を与えながら破砕装置の自重または作業機械から与えられる押圧力により第１の楔型チゼルの先端部をさらに押し込んで第１の削孔の周囲を破砕する第６工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、楔型チゼルの先端部が被破砕物に形成された削孔に挿入された状態で破砕装置の自重または作業機械から与えられる押圧力により楔型チゼルの先端部が押し込まれて被破砕物を破砕する。この破砕作業中、振動部で発生する振動方向の振動が楔型チゼルに与えられるため、削孔の内壁への楔型チゼルの噛み込みが防止される。

以上のように、本発明によれば、被破砕物に形成された削孔に先端部が挿入された楔型チゼルを削孔の形成方向と平行な方向に振動させるため、楔型チゼルが削孔に噛み込むのを効果的に抑制して楔型チゼルによる破砕作業を効率的に行うことができる。

本発明にかかる破砕装置の第１実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。 本発明にかかる破砕装置の第１実施形態を示す図である。 図１の破砕システムで岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕装置の第２実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。 本発明にかかる破砕装置の第３実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。 図５の破砕システムで岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕装置の第４実施形態で使用する楔型チゼルの一例を示す図である。 図７の楔型チゼルを用いて岩盤を破砕する破砕方法の一例を模式的に示す図である。 図７の楔型チゼルの作用効果を示す模式図である。 本発明にかかる破砕装置の第４実施形態で使用する楔型チゼルの他のを示す図である。 図７の楔型チゼルを用いて岩盤を破砕する破砕方法の他の例を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかる破砕装置の第１実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。なお、この明細書では、後の説明のために、図１に示すようにＸＹＺ座標軸を設定する。ここでは、削孔の形成方向を「＋Ｘ」とし、削孔形成方向（＋Ｘ）と直交する方向のうち削孔から岩盤の自由面に向かう方向を「＋Ｙ」とし、方向Ｘおよび方向Ｙに直交する方向を「Ｚ」とする。

この破砕システムは、作業機械の一例であるクレーン車１と、破砕装置２と、楔型チゼル３とを用いて岩盤４に対して予め（＋Ｘ）方向に形成しておいた削孔５の周囲のうち自由面側（同図の右手側）を破砕するものである。クレーン車１は、同図に示すように、削孔５が形成された現場に隣接した位置で駐車され、当該位置から削孔５の上方空間に向けてアーム１１を伸ばしている。そして、アーム１１の先端からワイヤー１２が垂下し、その先端に破砕装置２が取り付けられている。

図２は本発明にかかる破砕装置の一実施形態を示す図である。この破砕装置２は、大きく分けて、ワイヤー１２によってクレーン車１に保持される本体部２１と、本体部２１の岩盤４側で削孔５の形成方向と平行な振動方向Ｘに振動する振動部２２と、本体部２１に対して振動部２２を振動方向Ｘに振動自在に支持する４本の支持部２３と、振動部２２に取り付けられて楔型チゼル３の後端部３１を保持するチゼル保持部２４とを備えている。

本実施形態では、ワイヤー１２で破砕装置２を懸吊する構成を採用しているため、本体部２１は振動部２２で発生する振動に対する反力を確保するとともに後述するように楔型チゼル３を削孔５に押し込むために比較的大きな重量物で構成されている。また、本体部２１の上面中央部には、ワイヤー１２の先端に取り付けられたフック（図示省略）に係合可能なハンガー２１１が取り付けられており、当該ハンガー２１１にフックを懸けることで破砕装置２が吊り下げられた状態で保持される。

この本体部２１の下方側では、振動部２２および支持部２３が配置されている。より詳しくは、本体部２１の下面では、四隅の各々に支持部２３が取り付けられている。そして、４本の支持部２３に囲まれた空間に振動部２２が配置されるとともに、支持部２３によってＸ方向に振動自在で本体部２１に支持されている。

振動部２２は、本体ケース２２１と、本体ケース２２１の内部に配置される一対の偏心重錘２２２、２２２と、本体ケース２２１の上面に固定されて偏心重錘２２２、２２２を互いに異なる方向へ回転させ得る油圧モータ２２３とを備えている。この振動部２２では、図示を省略する油圧ホースを介して油圧モータ２２３がクレーン車１の油圧源と接続されており、当該油圧源からの油圧供給を受けて回転駆動する。すると、油圧モータ２２３によって各偏心重錘２２２、２２２が互いに異なる方向に回転し、これにより、振動部２２全体がＸ方向に振動する。なお、本実施形態では、偏心重錘２２２、２２２の回転駆動源として油圧モータを用いているが、空圧モータや電気モータを当該駆動源として用いてもよい。

このように振動する振動部２２の本体ケース２２１の側面４カ所の各々に対し、支持部２３の円筒フレーム２３１が取り付けられている。各円筒フレーム２３１は、本体部２１から下方に延設されたガイドシャフト２３２に沿ってＸ方向に移動自在となっている。また、各ガイドシャフト２３２には、スプリング２３３が遊嵌されている。そして、振動部２２の振動に伴って円筒フレーム２３１が上下に振動する際には、各スプリング２３３が長さ方向Ｘに伸縮することにより、円筒フレーム２３１が本体部２１に対して近接離反する方向に変位し、円筒フレーム２３１から本体部２１へ伝達されようとする振動を減衰させる。

振動部２２の本体ケース２２１の下面中央部には、図２（ｂ）に示すようにチゼル保持部２４が取り付けられている。このチゼル保持部２４は、本体ケース２２１に固定される把持フレーム２４１と、当該把持フレーム２４１に支持された相対的に近接離反し得る４本の把持爪２４２と、Ｘ方向と直交する水平面内で把持爪２４２を相対的に近接離反させる爪駆動機構（図示省略）とを有している。この爪駆動機構は、図示を省略する油圧ホースを介してクレーン車１の油圧源と接続されており、当該油圧源からの油圧供給によって把持爪２４２の開閉を制御する。この実施形態では、チゼル保持部２４の構造に対応して楔型チゼル３の後端部３１を四角柱形状に仕上げている。そして、当該楔型チゼル３を破砕装置２に装着する場合、図２（ｂ）の実線で示すように４本の把持爪２４２を互いに離反させておき、把持爪２４２の間に楔型チゼル３の後端部３１を差し込む。それに続いて、爪駆動機構により４本の把持爪２４２を互いに近接させて楔型チゼル３の後端部３１を把持する。これによって、振動部２２の中心軸と楔型チゼル３の軸線とを容易に一致させることができ、振動部２２の振動を楔型チゼル３に効率的に、かつ安定して伝達することができる。一方、楔型チゼル３を破砕装置２から取り外す場合には、爪駆動機構により４本の把持爪２４２を互いに離反させる。なお、本実施形態では、油圧機構によって把持爪２４２を作動させているが、駆動源として電気を用いて把持爪２４２を作動させてもよいことは言うまでもない。また、本実施形態では、４本の把持爪２４２で楔型チゼル３の後端部３１の把持および把持解除を行っているが、把持爪２４２の本数はこれに限定されるものではなく、楔型チゼル３の後端部３１の形状などに適合させればよい。

次に、上記のように構成された破砕システムにより岩盤４を破砕する動作について説明する。ここでは、図１に示すように構成された楔型チゼル３を用いている。この楔型チゼル３は特許文献１に記載の破砕方法で使用されるものに類似する構造を有している。すなわち、楔型チゼル３は、削孔５の形成方向（＋Ｘ）と平行な軸線を有する軸体構造を有しており、後端部３１が上記したように破砕装置２のチゼル保持部２４に装着可能な形状、つまり四角柱形状に仕上げられている。一方、楔型チゼル３の先端部３２は先端側、（＋Ｘ）方向側に進むにしたがって外径が減少する、いわゆる先細り形状を有している。また、先端部３２の側面には、軸線に沿って２つの切欠部が軸線を挟んで対称となるように形成され、傾斜面を２つの当接面３３、３４（図３）に分離している。このように楔型チゼル３の傾斜面には、２個の当接面３３、３４が軸線に対して略対称に設けられている。

図３は図１の破砕システムで岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。楔型チゼル３の先端を削孔５に挿入すると、同図（ａ）に示すように、当接面３３、３４がそれぞれ削孔５の内壁に係止される。そして、破砕装置２の油圧モータ２２３を作動させることで、チゼル保持部２４によって楔型チゼル３を保持したまま振動部２２を削孔形成方向（＋Ｘ）と平行な方向Ｘに振動させる。これにより、楔型チゼル３に対して削孔形成方向（＋Ｘ）に押し込む力と削孔５から引き抜く力とが交互に与えられる。このとき、楔型チゼル３に押し込む力が作用することで楔型チゼル３の先端が削孔５に押し込まれる。このとき、削孔５からＹ方向に引張応力が削孔５の内壁に作用して亀裂が発生する。また、押し込む力を作用させた後で直ちに引き抜く力が作用し、楔型チゼル３の先端部３２が削孔５の内壁と噛み込むのを防止する。この振動動作中、振動部２２で発生する振動に対する反力は本体部２１で受け止められ、安定して破砕処理を行うことができる。

また、このような振動動作を繰り返しながらクレーン車１からワイヤー１２を徐々に送り出すと、図３（ｂ）に示すように上記したと同様に楔型チゼル３をＸ方向に振動させながら破砕装置２の自重により楔型チゼル３が削孔形成方向（＋Ｘ）に押し込まれ、削孔５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５の内壁に作用して亀裂Ｋが発生する。このとき、楔型チゼル３はＸ方向に振動しているため、削孔５の内壁への楔型チゼル３の噛み込みが効果的に防止される。そして、さらなるワイヤー１２の送出に伴い押込量が一定値に達すると、図３（ｃ）に示すように、亀裂ＫがさらにＺ方向に延びるとともに岩盤４の内部で削孔５から自由面４１に向かって亀裂が入って割岩され、その結果、破砕部４２がブロック状で岩盤４から分離されて岩盤４からの破砕除去が容易となり、例えばリッパー（Ripper）などの重機を用いて簡単に除去可能となっている。このような処理を繰り返すことで岩盤４の深部まで自由面４１側の被破砕領域を破砕することができる。なお、所望の破砕処理が完了すると、振動動作の繰り返しを継続させたままワイヤー１２の巻き取りによって削孔５から楔型チゼル３を引き抜く。

このように楔型チゼル３を用いて削孔５からＹ方向の引張応力を岩盤４に対して作用させて割岩し、削孔５の周囲を破砕しているので、岩盤４を少ないエネルギーで効率的に破砕することが可能となっている。また、楔型チゼル３の先端部３２を削孔５に挿入した状態で楔型チゼル３を削孔形成方向（＋Ｘ）と平行な方向Ｘに振動させ、押込動作と引抜動作を交互に与えているため、楔型チゼル３が削孔５に噛み込むのを抑制しながら楔型チゼル３の削孔５への押し込みにより削孔５の周囲を効率的に破砕することができる。また、振動動作を繰り返した状態のまま削孔５から楔型チゼル３を引き抜いているため、楔型チゼル３が削孔５に噛み込むのを抑制し、楔型チゼル３を削孔５から良好に引き抜くことができる。

図４は、本発明にかかる破砕装置の第２実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。この破砕システムが図１に示すものと相違する点は、作業機械としてバックホウ６を用いている点と、防音カバー７を追加装着している点とであり、その他の構成は基本的に図１の破砕システムと同一である。よって、以下の説明において、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

図４に示す破砕システムでは、破砕装置２の本体部２１がバックホウ６のアーム６１にブラケット６２を介して取り付けられている。このため、楔型チゼル３の先端部３２の削孔５への挿入動作は、バックホウ６のアーム６１の操作により行われる。そして、破砕装置２の油圧モータ２２３を作動させることで楔型チゼル３を方向Ｘに振動させる。これによって、楔型チゼル３の先端部３２が削孔５の内壁と噛み込むのを防止しながら削孔５の周囲の破砕処理を開始する。また、バックホウ６のアーム６１の操作により破砕装置２を（＋Ｘ）方向に移動させることで、当該破砕装置２に対して（＋Ｘ）方向の押圧力が与えられる。これによって、先に説明した破砕システムと同様に、楔型チゼル３が振動しながら削孔形成方向（＋Ｘ）に押し込まれていき、破砕処理が進行する。また、削孔５から楔型チゼル３を引き抜き動作も楔型チゼル３を方向Ｘに振動させたままバックホウ６のアーム６１の操作により行うと、より円滑に楔型チゼル３を引き抜くことができる。

ところで、上記第１実施形態および第２実施形態では、２つの当接面３３、３４を有する楔型チゼル３を用いて破砕処理を行っているが、楔型チゼル３の構成はこれに限定されるものではなく、特許文献１ないし４に記載された楔型チゼルならびに従来より使用されている楔型チゼル全般を用いて削孔５の周囲を破砕する破砕技術全般に適用することができる。また、特許文献１ないし４に記載された楔型チゼル以外、例えば図５に示すように先端部がイカリ形状あるいは矢尻形状に仕上げられた楔型チゼル３Ａ（以下「イカリチゼル」という）を用いて削孔５の周囲を破砕する破砕技術に適用することができる。

図５は本発明にかかる破砕装置の第３実施形態を用いて岩盤を破砕する破砕システムを示す図である。この破砕システムが図４に示すものと相違する点は、楔型チゼルとしてイカリチゼル３Ａを用いている点であり、その他の構成は同一である。よって、以下の説明において、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

このイカリチゼル３Ａでは、後端部３１および先端部３２は図１の楔型チゼル３と同一形状に仕上げられているのに対し、中央部３５は図１の楔型チゼル３の中央部よりも細い円柱形状に仕上げられている。このため、先端部３２と中央部３５との境界部３６に段差が形成されており、これによって、削孔５からのイカリチゼル３Ａの引き抜き時に特有の作用効果を発揮する。

図６は図５の破砕システムで岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。イカリチゼル３Ａの先端を削孔５に挿入した後、破砕装置２の油圧モータ２２３を作動させることで、チゼル保持部２４によってイカリチゼル３Ａを保持したまま振動部２２を削孔形成方向（＋Ｘ）と平行な方向Ｘに振動させる（図６（ａ））。これによって、イカリチゼル３Ａの先端部３２が削孔５の内壁と噛み込むのを防止しながら削孔５の周囲の破砕処理を開始する。また、バックホウ６のアーム６１の操作により破砕装置２を（＋Ｘ）方向に移動させて楔型チゼル３を削孔形成方向（＋Ｘ）に振動させながら押し込んで、破砕処理を進行させる。これによって、図１の破砕システムと同様に、削孔５から亀裂がＺ方向に発生するとともに、図６（ｂ）に示すように岩盤４の内部で削孔５から自由面４１に向かって亀裂が入って割岩され、その結果、破砕部４２がブロック状で岩盤４から分離される。

所望の破砕処理が完了した時点では、図６（ｂ）に示すように境界部３６が削孔５の内壁に係合している。そして、この係合状態で振動動作の繰り返しを継続させたままバックホウ６のアーム６１の操作により削孔５からイカリチゼル３Ａを引き抜く。このとき、図６（ｃ）に示すように、境界部３６が係合している位置から岩盤４の表面向かって圧縮力が作用して破砕部４２を含めて削孔５の周囲に新たな亀裂が発生する。そのため、破砕部４２の破砕がより容易になる。また、削孔５に対して自由面４１の反対側の破砕も容易となり、破砕作業の効率を高めることができる。

また、破砕装置２では、振動部２２で発生する振動方向に対して楔型チゼル３の軸線方向が一定角度、例えば５゜程度以上傾くと、破砕装置２に多大な負荷がかかってしまい、破砕装置２が故障する可能性がある。そこで、上記破砕装置２を用いて破砕処理を行う場合には、次に説明するように軸線方向に延びる倣い面と軸線方向に対して傾斜して削孔５の内壁に当接する当接面を有する楔型チゼル３を用いるのが好適である。以下、図７ないし図９を参照しつつ本発明の第４実施形態について説明する。

図７は本発明にかかる破砕装置の第４実施形態で使用する楔型チゼルの一例を示す図である。同図の左手側に楔型チゼル３Ｂの斜視図が示される一方、右手側に軸線方向の各部Ｐ１〜Ｐ４での断面形状が示されている。この第４実施形態で使用する楔型チゼル３Ｂは、図７に示すように、削孔５の形成方向（＋Ｘ）と平行な軸線ＡＸを有するスラブ状の軸体構造を有しており、後端部３１を破砕装置２のチゼル保持部２４で把持可能となっている。この後端部３１における断面形状、つまり位置Ｐ１での断面形状は長方形形状であり、以下において長辺方向を「Ｌ方向」と称するとともに短辺方向を「Ｓ方向」と称し、これらを適宜用いて楔型チゼル３Ｂの構成および動作について説明する。

楔型チゼル３Ｂの先端部３２では、スラブ状軸体の（−Ｌ）方向側の側部が一部取り除かれる一方、（＋Ｌ）方向側の側部はそのまま残っている。つまり、先端部３２の（＋Ｌ）方向側の側面３７は後端部３１から連続してＸ方向に延びる平面形状を有して後述するように倣い面として機能する一方、（−Ｌ）方向側の側面３８は傾斜面となっている。このため、図７に示すように、楔型チゼル３Ｂ全体の厚み（Ｓ方向サイズ）は同一であるが、ＬＸ平面上では先細り形状を有している。より詳しくは、先端部３２の位置Ｐ２、Ｐ３は削孔５の内径よりも大きなＬ方向寸法を有する一方、最先端位置Ｐ４では削孔５の内径よりも小さなＬ方向寸法を有しており、先端部３２の（＋Ｌ）方向側の側面は当接面３８となっている。さらに、本実施形態では、当接面３８のうち先端側の傾斜部３８１と後端側の傾斜部３８２とで軸線ＡＸに対する傾斜角を異ならせている。つまり、傾斜部３８１の傾斜角θ１と、傾斜部３８２の傾斜角θ２とが、
θ１＜θ２
となっている。なお、本実施形態では、楔型チゼル３Ｂの先端部３２の削孔５への挿入を円滑に行うために、先端部３２の角部を切り欠いて先端部３２の断面を８角形形状に仕上げているが、先端部３２の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば図７中のカッコ部分に示すように削孔５の内壁に沿った円弧を有する陸上競技トラックに類似する形状に仕上げてもよい。

図８は図７の楔型チゼルを用いて岩盤を破砕する破砕方法を模式的に示す図である。また、図９は図７の楔型チゼルの作用効果を示す模式図である。このように構成された楔型チゼル３Ｂの後端部３１をバックホウ６のアーム６１に取り付けられた破砕装置２のチゼル保持部２４で把持した後、バックホウ６を操作して楔型チゼル３Ｂの先端部３２を削孔５に挿入すると、図８（ａ）および図９（ａ）に示すように当接面３８のうち傾斜部３８１が削孔５の内壁に係止されるとともに倣い面３７は削孔５の内壁と平行に接触する。この状態では、破砕装置２の油圧モータ２２３を作動させて破砕処理を開始し、さらにバックホウ６を操作してアーム６１により破砕装置２を（＋Ｘ）方向に移動させる。これによって当該破砕装置２に対して（＋Ｘ）方向の押圧力が与えられ、楔型チゼル３Ｂが削孔形成方向（＋Ｘ）に押し込まれ、破砕処理が進行する。このとき、楔型チゼル３Ｂは、当接面３８が削孔５の内壁と係合するとともに倣い面３７が削孔５の内壁と接触して内壁の延設方向Ｘに倣いながら削孔５の形成方向（＋Ｘ）に押し込まれる。このため、第１実施形態や第２実施形態よりも円滑な破砕処理が可能となる。その理由について図９を参照しつ説明する。

特許文献１ないし４に記載された楔型チゼル、従来より使用されている楔型チゼル、図１に示す楔型チゼル３ならびに図５に示すイカリチゼル３Ａはいずれも複数の傾斜面を有している。このため、上記したように破砕装置２の自重またはバックホウ６などの作業機械から与えられる押圧力により楔型チゼル３、３Ａの先端部３２を削孔５に押し込むと、例えば図９（ｂ）に示すように、一の当接面のみが削孔５の内壁に接するように楔型チゼル３Ｂは傾く。このとき、傾斜角が大きくなると、破砕装置２に対して振動方向Ｘと異なる方向に応力が作用して破砕装置２が故障することがある。これに対し、第４実施形態では倣い面３７が削孔５の内壁に倣いながら楔型チゼル３Ｂの先端部が削孔５に押し込まれる。このため、破砕装置２に対して作用する応力の方向は振動方向Ｘと一致し、破砕装置２の故障が防止される。

また、削孔５から楔型チゼル３を引き抜き動作も、倣い面３７を削孔５の内壁に倣わせながら楔型チゼル３を方向Ｘに振動させたままバックホウ６のアーム６１の操作により行う。これによって、円滑な楔型チゼル３の引抜が行われる。

第４実施形態では、当接面３８に２つの傾斜部３８１，３８２を設けているが、傾斜部の個数はこれに限定されるものではなく、任意であり、例えば図１０に示すように１つの傾斜部３８３のみにより当接面３８を構成してもよい。また、軸線ＡＸに対する傾斜角が後端側に進むにしたがって大きくなるように、３つ以上の傾斜部を設ける、あるいは曲面形状に仕上げてもよい。

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、偏心重錘２２２、２２２を回転させてＸ方向の振動を発生させているが、振動の発生方式はこれに限定されるものではなく、例えば油圧ピストンをＸ方向に動作させて振動を発生させる方式のものを用いてもよい。

また、上記した破砕装置２は比較的大型なものであり、作業機械に保持して破砕処理を行っているが、破砕装置の小型化により作業者が破砕装置の本体部を保持して破砕処理を行うように構成してもよい。

また、防音カバー７の有無についても任意であり、例えば図１に示す破砕システムにおいて防音カバー７を装着してもよいし、図４や図５に示す破砕システムにおいて防音カバー７を省略してもよい。

また、第２実施形態および第３実施形態では、バックホウ６のアーム６１に破砕装置２を直接接続しているが、自在継手を介して接続してもよい。この場合、アーム６１による押し込み方向や引き抜き方向が削孔５の形成方向Ｘと多少ずれたとしても自在継手によって吸収されて破砕装置２をＸ方向に移動させることが可能となり、好適である。

また、上記実施形態では、１つの削孔５の周囲を破砕する破砕方法に対して本発明を適用したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えば特許文献２に記載されているように、削孔を予め複数個形成しておき、それらの削孔の周囲を連続的に破砕する破砕方法に対して本発明を適用してもよい。例えば図１１に示すように、複数の削孔５ａ〜５ｃを列状に形成しておき、次の工程を順番に行ってもよい。

（１）削孔５ａの周囲への亀裂導入
破砕装置２の把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ１の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ１に対して振動を与えながら破砕装置２の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ１の先端部を削孔５ａに押し込む。これによって、削孔５ａの周囲に亀裂が導入される。

（２）削孔５ｂの周囲への亀裂導入
把持爪２４２による楔型チゼル３Ｂ１の後端部の把持を解除した後で、把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ２の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ２に対して振動を与えながら破砕装置２の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ２の先端部を削孔５ｂに押し込む、これによって削孔５ｂの周囲に亀裂が導入され、その一部は削孔５ａ側に広がり、削孔５ａの周囲の亀裂と繋がる。

（３）削孔５ｃの周囲への亀裂導入
把持爪２４２による楔型チゼル３Ｂ２の後端部の把持を解除した後で、把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ３の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ３に対して振動を与えながら破砕装置２の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ３の先端部を削孔５ｃに押し込む、これによって削孔５ｃの周囲に亀裂が導入され、その一部は削孔５ｂ側に広がり、削孔５ｂの周囲の亀裂と繋がる。

（４）削孔５ａの周囲の岩盤４からの分離
把持爪２４２による楔型チゼル３Ｂ３の後端部の把持を解除した後で、把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ１の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ１に対して振動を与えながら破砕装置２の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ１の先端部を削孔５ａにさらに押し込む。これによって削孔５ａの自由面側の破砕部４２がブロック状で岩盤４から分離される。

（５）削孔５ｂの周囲の岩盤４からの分離
把持爪２４２による楔型チゼル３Ｂ１の後端部の把持を解除した後で、把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ２の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ２に対して振動を与えながら破砕装置の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ２の先端部を削孔５ｂにさらに押し込む。これによって削孔５ｂの自由面側の破砕部がブロック状で岩盤４から分離される。

（６）削孔５ｃの周囲の岩盤４からの分離
把持爪２４２による楔型チゼル３Ｂ２の後端部の把持を解除した後で、把持爪２４２により楔型チゼル３Ｂ３の後端部を把持した後で、楔型チゼル３Ｂ３に対して振動を与えながら破砕装置の自重またはバックホウ６から与えられる押圧力により楔型チゼル３Ｂ３の先端部を削孔５ｃにさらに押し込む。これによって削孔５ｃの自由面側の破砕部がブロック状で岩盤４から分離される。

このようにして各削孔５ａ〜５ｃの周囲が連続的に破砕され、岩盤などの被破砕物を広範囲にわたって効率的に破砕することができる。

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うち当該被破砕物に形成された削孔の周囲を楔型チゼルの先端部で破砕する破砕技術全般に適用することができる。

１…クレーン車（作業機械）
２…破砕装置
３、３Ａ、３Ｂ…楔型チゼル
４…岩盤（被破砕物）
５…削孔
６…バックホウ（作業機械）
２１…本体部
２２…振動部
２３…支持部
２４…チゼル保持部
３１…（楔型チゼルの）後端部
３２…（楔型チゼルの）先端部
２４２…把持爪
Ｘ…削孔形成方向、振動方向

Claims (5)

1. 岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物のうち前記被破砕物に形成された削孔の周囲を楔型チゼルの先端部で破砕する破砕装置であって、
   作業機械により保持される本体部と、
   前記本体部の前記被破砕物側で前記削孔が形成された方向と平行な振動方向に振動する振動部と、
   前記本体部に対して前記振動部を前記振動方向に振動自在に支持する支持部と、
   前記振動部に取り付けられて前記楔型チゼルの後端部を保持するチゼル保持部とを備え、
   前記楔型チゼルの先端部を前記削孔に挿入した状態で前記楔型チゼルの後端部を前記チゼル保持部で保持したまま前記振動部で発生する前記振動方向の振動を前記楔型チゼルに与えながら自重または前記作業機械から与えられる押圧力により前記楔型チゼルの先端部を押し込んで前記被破砕物を破砕することを特徴とする破砕装置。
2. 請求項１に記載の破砕装置であって、
   前記チゼル保持部は、前記楔型チゼルの後端部に対して近接離反自在な把持爪と、前記把持爪を駆動して前記把持爪による前記楔型チゼルの後端部の把持および把持解除を切り替える爪駆動機構とを有する破砕装置。
3. 岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物に形成された削孔に対し、前記削孔が形成された方向と平行な振動方向に楔型チゼルを振動させながら前記楔型チゼルの先端部を押し込んで前記被破砕物を破砕することを特徴とする破砕方法。
4. 請求項３に記載の破砕方法であって、
   前記楔型チゼルを振動させた状態のまま前記削孔から前記楔型チゼルを引き抜く破砕方法。
5. 第１の削孔および第２の削孔が隣接して形成された岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を請求項２に記載の破砕装置を用いて破砕する破砕方法であって、
   前記破砕装置の前記把持爪により第１の楔型チゼルの後端部を把持する第１工程と、
   前記把持爪で把持された前記第１の楔型チゼルに対して前記振動部で発生する前記振動方向の振動を与えながら前記破砕装置の自重または前記作業機械から前記破砕装置に与えられる押圧力により前記第１の楔型チゼルの先端部を前記第１の削孔に押し込む第２工程と、
   前記把持爪による前記第１の楔型チゼルの後端部の把持を解除した後で、前記把持爪により前記第１のチゼルと異なる別の第２の楔型チゼルの後端部を把持する第３工程と、
   前記把持爪で把持された前記第２の楔型チゼルに対して前記振動部で発生する前記振動方向の振動を与えながら前記破砕装置の自重または前記作業機械から前記破砕装置に与えられる押圧力により前記第２の楔型チゼルの先端部を前記第２の削孔に押し込む第４工程と、
   前記把持爪による前記第２の楔型チゼルの後端部の把持を解除した後で、前記先端部が前記第１の削孔に押し込まれた状態にある前記第１の楔型チゼルの後端部を前記把持爪により把持する第５工程と、
   前記把持爪で把持された前記第１の楔型チゼルに対して前記振動部で発生する前記振動方向の振動を与えながら前記破砕装置の自重または前記作業機械から前記破砕装置に与えられる押圧力により前記第１の楔型チゼルの先端部をさらに押し込んで前記第１の削孔の周囲を破砕する第６工程と
   を備えることを特徴とする破砕方法。

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