JP6238062B2 - 削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル掘削工事の削孔作業などに使用される削岩機に関し、特に削岩機の差し角を小さくすることができる削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機に関するものである。

従来、トンネル掘削工事の削孔作業においては、水平削孔用の大型のドリフター（削岩機）が一般的に用いられている。図４は従来のドリフターを用いたトンネル内の削孔作業の状況の一例であり、切羽の上端部分を拡大したものである。図４に示すように、トンネル１の切羽２の前面側において、施工重機である図示しないドリルジャンボのブーム先端のガイドセル３上にドリフター４が配置されている。ドリフター４の出力軸５はカップリング６を介して軸心Ｚの方向に延びるロッド７と連結しており、ロッド７の最先端には削孔ビット８が取り付けられている。

ドリフター４はその構造上、切羽２の最外周部９に対して垂直に穿孔することは不可能であり、差し角αが生じる。この差し角αは余掘りとなるが、この差し角αをトンネル軸に対して平行となるように小さくすることは困難であった。このため、ドリフターを用いたＮＡＴＭ工法での長孔発破による合理化施工では、余掘り量が増大し、この結果、吹付けコンクリートなどの材料のコストアップを招来する要因となっていた。

一方、削孔部材と削孔対象物との干渉を避けるため、削孔部材の位置をオフセットするようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。例えば、特許文献１に示されているコンクリート構造物の補強工法は、既設のコンクリート構造物の側面部に鉛直方向に溝部を切削し、この溝部内に鉛直方向補強筋を埋設し、樹脂を注入して固定するコンクリート構造物の補強工法であって、コアビットが取り付けられるスピンドル部がモータ部からオフセットされ、スピンドル部とモータ部とが回転伝達機構により連結され、モータ部の回転駆動力が回転伝達機構およびスピンドル部を介してコアビットに伝達されるとともに、モータ部、回転伝達機構およびスピンドル部が、支持部により鉛直軸に対して上下動可能に支持された特殊コアドリルのスピンドル部およびコアビットが収容可能かつモータ部が収容不可能な深さの凹部であり、溝部に接続される凹部を切削する工程と、凹部内にスピンドル部およびコアビットが収容されるように特殊コアドリルを設置し、支持部を鉛直下方向に下降させることにより、フーチング部内部に定着孔を鉛直方向に削孔する工程と、溝部内から凹部および定着孔内に渡って鉛直方向補強筋を埋設し、樹脂を注入して固定する工程とを含むものである。

また、特許文献２に示されている穴加工装置は、共通中心線に沿って複数の加工穴が設けられたワークを支持したベッドと、ワークの共通中心線がベッド上に設定される加工軸線に一致するようにワークをベッド上に解除可能に固定する取り付け具と、ベッドに装着されワークに対して接離する方向である送り方向および送り方向と直交する上下方向に移動可能な主軸を備えた切削機本体と、主軸に一端部が取付けられ、各加工穴を貫通する軸部に各加工穴を中ぐり加工する各切刃をそれぞれ突設したボーリング軸と、ベッド上に加工軸線に沿って移動可能に支持され、ボーリング軸の先端部を枢支する前進位置とボーリング軸より離脱する後退位置とに移動自在な先端軸受と、加工軸線に共通中心線を一致させた各加工穴をボーリング軸で中ぐり加工するに先立ち、ボーリング軸を加工軸線に対して各加工穴と切刃の干渉を防止できる量だけオフセットした状態で送り方向に移動し、次いで、ボーリング軸が上記オフセット量だけ移動することで加工軸線とボーリング軸の芯合わせをし、その上で、先端軸受を後退位置より前進位置に移動させてボーリング軸の先端を枢支するよう制御する制御手段とを具備するものである。

特開２０１２−１４０８５５号公報 特許第３７１６６８１号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トンネル掘削工事の削孔作業に使用される削岩機の差し角を小さくすることができる削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る削岩機用オフセット装置は、トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置は、上述した発明において、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段の少なくとも一方を、緩衝材を介して前記ガイドセルに設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置は、上述した発明において、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段を、前記ガイドセルに摺動可能に設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置は、上述した発明において、前記出力軸に対して着脱自在に構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る削岩機は、上述した削岩機用オフセット装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係る削岩機用オフセット装置によれば、トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備えるので、削岩機の出力軸からの回転力および打撃力を、出力軸からオフセットした位置のロッドに伝達することができる。このロッドの軸心は、切羽の最外周部における差し角がトンネル軸に略平行になるように比較的楽に配置できるので、削岩機の差し角をより小さくすることが可能である。したがって、トンネル掘削工事における余掘り量を低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段の少なくとも一方を、緩衝材を介して前記ガイドセルに設けたので、削岩機用オフセット装置が削岩機の出力軸によって受ける回転作用および衝撃作用の少なくとも一方の影響を緩和することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段を、前記ガイドセルに摺動可能に設けたので、削孔作業の進捗に応じて削岩機用オフセット装置を削岩機とともにガイドセル上を摺動することができ、削孔作業の能率を高めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記出力軸に対して着脱自在に構成したので、切羽の最外周部に対しては削岩機用オフセット装置を出力軸に装着した状態で使用することで、オフセット位置削孔用のロッドの差し角を小さくして切羽の最外周部を削孔することができる。一方、切羽の中央部などの一般部分に対しては削岩機用オフセット装置を出力軸から離脱してオフセット位置削孔用のロッドを撤去するとともに、一般削孔用のロッドを出力軸に同軸に装着した状態で使用することで、切羽の中央部などの一般部分を削孔することができる。このため、切羽全体に対する削孔作業の能率を高めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る削岩機によれば、上述した削岩機用オフセット装置を備えたので、切羽の最外周部に対して削岩機用オフセット装置を適用することで、トンネル掘削工事における余掘り量を低減することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機の一例を示す概略側面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略上面断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った概略前面断面図である。 図４は、従来のトンネル掘削工事で使用される削岩機の姿勢位置（差し角）を説明する概略側断面図である。

以下に、本発明に係る削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１、図２および図３に示すように、本発明に係る削岩機用オフセット装置１０は、トンネル工事の削孔作業に使用されるドリフター１２（削岩機）に用いられるオフセット装置であり、回転伝達手段１４と、打撃伝達手段１６とを備える。

ドリフター１２は、前側左右と後側左右とにそれぞれ設けられるスライドパッド１８を介してガイドセル２０上に摺動可能に支持されている。ドリフター１２は、前側先端部において前方に突出した出力軸２２を有し、図示しない油圧駆動のピストンを前後方向に振動させることにより打撃力を出力軸２２に付与する一方で、図示しない回転モータからの回転力を出力軸２２に付与する油圧式のドリフターである。回転力と打撃力はそれぞれ独立して出力軸２２に付与可能に構成されている。

出力軸２２の前端部は、図示しないカップリング部材が螺合可能なように形成され、このカップリング部材を介して切羽の一般部分を削孔するためのロッドが連結可能なように構成されている。なお、この出力軸２２の前端部は、カップリング部材の代わりに、後述するギヤ機能を有するカップリング部２８を螺合することができる。

回転伝達手段１４は、ドリフター１２の前側においてガイドセル２０上に設けられ、出力軸２２からの回転力を、出力軸２２からオフセットした位置に設けた削孔用のロッド２４に伝達するギヤからなるものである。

より具体的には、回転伝達手段１４は、出力軸２２に同軸状に回転力を伝達可能に連結し、後側の外周面にギヤ歯２６が形成された略円筒状のカップリング部２８と、このカップリング部２８のギヤ歯２６に噛み合うようにその直上にギヤ歯部分が配置された略円筒状の中間ギヤ部３０と、この中間ギヤ部３０のギヤ歯に噛み合うようにその直上にギヤ歯部分が配置された略円筒状のロッド側ギヤ部３２とからなる。回転伝達手段１４をなすカップリング部２８、中間ギヤ部３０、ロッド側ギヤ部３２は、回転軸である各円筒軸が平行に位置するように上下３段に重なる態様で、直方箱状のケーシング３４内にそれぞれ回転自在に収容されている。なお、ケーシング３４の前面側上方にはロッド２４を通すための開口が設けられ、ケーシング３４の後面側下方には出力軸２２を通すための開口が設けられている。

このように、回転伝達手段１４をカップリング部２８、中間ギヤ部３０、ロッド側ギヤ部３２で構成することで、ロッド２４の回転方向を、ドリフター１２の出力軸２２の回転方向と同じ方向にすることができる。この場合、ロッド２４の回転方向は、オフセット装置１０を使わない場合の一般部分削孔用のロッドの回転方向と同じ方向となる。また、ドリフター１２に対する改造箇所は、基本的に出力軸２２の前端部のロッドとのカップリング部分のみであることから、市販のドリフターを用いることができるとともに、その改造手間やコストを抑えることができる。

ロッド２４は、切羽の最外周部を削孔するためのロッドであり、ドリフター１２の出力軸２２の軸心Ｚ１から上方に所定の長さＬだけオフセットした位置に軸心Ｚ２を有している。ロッド２４の最先端となる前端部には図示しない削孔ビットが取り付けられ、ロッド２４の後端部２４ａはロッド側ギヤ部３２に同軸状に連結している。

打撃伝達手段１６は、ドリフター１２の出力軸２２からの打撃力をロッド２４に伝達するものであり、本実施の形態では、直方箱状のケーシング３４によって構成されている。ケーシング３４の後端部は出力軸２２と連結しており、出力軸２２からの打撃力は前後方向の振動としてケーシング３４に伝達可能である。ここで、カップリング部２８には出力軸２２からの回転力のみが伝達され、ケーシング３４の後端部には出力軸２２からの打撃力のみが伝達されるような構造となっている。ケーシング３４内に収容されたカップリング部２８、中間ギヤ部３０、ロッド側ギヤ部３２がケーシング３４と同期して前後方向に振動することで、出力軸２２からの前後方向の振動による打撃力をロッド２４に伝達することができる。

このように、本発明に係る削岩機用オフセット装置１０によれば、ドリフター１２の出力軸２２からの回転力および打撃力を、回転伝達手段１４および打撃伝達手段１６を介して出力軸２２からオフセットした位置のロッド２４に伝達することができる。このロッド２４の軸心Ｚ２は、切羽の最外周部における差し角がトンネル軸に略平行になるように比較的楽に配置できるので、ドリフター１２の差し角をより小さくすることが可能である。したがって、本発明によれば、トンネル掘削工事における余掘り量を低減することができるという効果を奏する。

ここで、図３に示すように、打撃伝達手段１６をなすケーシング３４の左右両側面は、樹脂等の緩衝材３６を介してガイドセル２０の左右側部から立ち上がる平板状の取付部材３８，３８に挟まれて支持されている。これら取付部材３８，３８の下端は基部４０に固定され、基部４０はスライドパッド４２を介してガイドセル２０上に摺動可能に支持される。また、ケーシング３４の下面は、取付部材３８，３８間を横方向につなぐ平板状の取付部材４４によって樹脂等の緩衝材３６を介して支持されている。したがって、削岩機用オフセット装置１０が受ける荷重は、その下側のガイドセル２０により支持される。

さらに、図１および図２に示すように、ケーシング３４の左右両側面には、外方向にそれぞれ突出する円柱状部材４６が設けてある。この円柱状部材４６は、これに対向した取付部材３８の貫通孔３８ａに樹脂等の緩衝材３６を介して挿通配置される。このようにケーシング３４を緩衝材３６を介してガイドセル２０に設けることで、ケーシング３４がドリフター１２の出力軸２２によって受ける回転作用および衝撃作用の少なくとも一方の影響を緩和することができる。このため、ケーシング３４が無用に回転するのを防ぐことができる。

また、回転伝達手段１４を収容する打撃伝達手段１６としてのケーシング３４を、ガイドセル２０に摺動可能に設けることで、削孔作業の進捗に応じて削岩機用オフセット装置１０をドリフター１２とともにガイドセル２０上を摺動することができ、削孔作業の能率を高めることができる。

上記の実施の形態において、打撃伝達手段１６をなすケーシング３４および回転伝達手段１４をなすカップリング部２８の双方を、ドリフター１２の出力軸２２に対して着脱自在に構成してもよい。そして、切羽の最外周部に対しては、削岩機用オフセット装置１０を出力軸２２に装着した状態で使用することで、オフセット位置削孔用のロッド２４の差し角を小さくして切羽の最外周部を削孔することができる。

一方、切羽の中央部などの一般部分に対しては、オフセット位置削孔用のロッド２４を撤去するとともに削岩機用オフセット装置１０を出力軸２２から離脱した状態にする。こうして通常時には、一般削孔用のロッドを図示しないカップリング部材を介して出力軸２２の前端部に装着した状態で使用すれば、切羽の中央部などの一般部分を削孔することができる。このように、削岩機用オフセット装置１０を出力軸２２に対して着脱自在に構成することで、切羽全体に対する削孔作業の能率を高めることができる。

以上説明したように、本発明に係る削岩機用オフセット装置によれば、トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備えるので、削岩機の出力軸からの回転力および打撃力を、出力軸からオフセットした位置のロッドに伝達することができる。このロッドの軸心は、切羽の最外周部における差し角がトンネル軸に略平行になるように比較的楽に配置できるので、削岩機の差し角をより小さくすることが可能である。したがって、トンネル掘削工事における余掘り量を低減することができる。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段の少なくとも一方を、緩衝材を介して前記ガイドセルに設けたので、削岩機用オフセット装置が削岩機の出力軸によって受ける回転作用および衝撃作用の少なくとも一方の影響を緩和することができる。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段を、前記ガイドセルに摺動可能に設けたので、削孔作業の進捗に応じて削岩機用オフセット装置を削岩機とともにガイドセル上を摺動することができ、削孔作業の能率を高めることができる。

また、本発明に係る他の削岩機用オフセット装置によれば、前記出力軸に対して着脱自在に構成したので、切羽の最外周部に対しては削岩機用オフセット装置を出力軸に装着した状態で使用することで、オフセット位置削孔用のロッドの差し角を小さくして切羽の最外周部を削孔することができる。一方、切羽の中央部などの一般部分に対しては削岩機用オフセット装置を出力軸から離脱してオフセット位置削孔用のロッドを撤去するとともに、一般削孔用のロッドを出力軸に同軸に装着した状態で使用することで、切羽の中央部などの一般部分を削孔することができる。このため、切羽全体に対する削孔作業の能率を高めることができる。

また、本発明に係る削岩機によれば、上述した削岩機用オフセット装置を備えたので、切羽の最外周部に対して削岩機用オフセット装置を適用することで、トンネル掘削工事における余掘り量を低減することができる。

以上のように、本発明に係る削岩機用オフセット装置およびこれを備えた削岩機は、トンネル掘削工事の削孔作業などに使用される削岩機の差し角を小さくするのに有用であり、特に、ＮＡＴＭ工法での長孔発破による合理化施工などの工事において、余掘り量を低減するのに適している。

１０ 削岩機用オフセット装置
１２ ドリフター（削岩機）
１４ 回転伝達手段
１６ 打撃伝達手段
１８，４２ スライドパッド
２０ ガイドセル
２２ 出力軸
２４ ロッド
２４ａ 後端部
２６ ギヤ歯
２８ カップリング部
３０ 中間ギヤ部
３２ ロッド側ギヤ部
３４ ケーシング
３６ 緩衝材
３８，４４ 取付部材
３８ａ 貫通孔
４０ 基部
４６ 円柱状部材
Ｚ１，Ｚ２ 軸心
Ｌ 長さ

Claims (4)

1. トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、
   前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、
   前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備え、
   前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段の少なくとも一方を、緩衝材を介して前記ガイドセルに設けたことを特徴とする削岩機用オフセット装置。
2. トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、
   前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、
   前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備え、
   前記回転伝達手段および前記打撃伝達手段を、前記ガイドセルに摺動可能に設けたことを特徴とする削岩機用オフセット装置。
3. トンネル工事の削孔作業に使用される削岩機に用いられるオフセット装置であって、
   前記削岩機を摺動可能に支持するガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの回転力を前記出力軸からオフセットした位置に設けた削孔用のロッドに伝達するギヤからなる回転伝達手段と、
   前記ガイドセルに設けられ、前記削岩機の出力軸からの打撃力を前記ロッドに伝達する打撃伝達手段とを備え、
   前記出力軸に対して着脱自在に構成したことを特徴とする削岩機用オフセット装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の削岩機用オフセット装置を備えた削岩機。

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