JP7425440B2 - 支保工設置装置 - Google Patents

Description

本発明は、支保工をトンネル内に建て込む支保工設置装置に関する。

円弧状に分割された一対の支保工を、切羽に中央部で相互に連結したアーチ状に組立設置する支保工設置装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１－２２９７９６号公報

しかしながら、支保工を保持するハンドとその移動機構とは、長尺のブームの先端に支持されているため、ブーム先端が自重や動作による慣性力等で大きく揺れしてまうことがある。この場合、静止するまでに時間を要するため、ハンドで保持した支保工を素早く正確に位置決めすることができないという問題点があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、ブーム先端の揺れを抑え、支保工を素早く正確に位置決めすることができる支保工設置装置を提供することにある。

本発明の支保工設置装置は、支保材を保持してトンネルに建て込むエレクターを備えた支保工設置装置であって、前記エレクターは、基端部がベースに揺動可能に連結された可動機構を有するブームと、前記ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有するアームと、前記アームに支持され、前記支保材を保持するハンドと、一端が前記ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの天端付近の壁面もしくは床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの内周面との当接により前記ブームの先端部の揺れを抑制する制揺装置と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明の支保工設置装置において、前記制揺装置は、動力シリンダーであり、当接端を前記トンネルの内周面に押し付けて反力をとり、前記ブームの先端部を固定しても良い。
さらに、本発明の支保工設置装置において、前記制揺装置は、前記トンネルの内周面からの反力を測定する測定装置を具備しても良い。
さらに、本発明の支保工設置装置において、前記制揺装置は、前記トンネルの内周面に磁力もしくは空気圧によって吸着する吸着装置であっても良い。
また、本発明の支保工設置装置は、支保材を保持してトンネルに建て込む第１エレクター及び第２エレクターを備えた支保工設置装置であって、前記第１エレクターは、基端部がベースに揺動可能に連結された可動機構を有する第１ブームと、前記第１ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有する第１アームと、前記第１アームに支持され、前記支保材を保持する第１ハンドと、一端が前記第１ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの天端付近の壁面もしくは床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの内周面との当接により前記第１ブームの先端部の揺れを抑制する第１制揺装置と、を具備し、前記第２エレクターは、基端部が前記ベースに揺動可能に連結された可動機構を有する第２ブームと、前記第２ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有する第２アームと、前記第２アームに支持され、前記支保材を保持する第２ハンドと、一端が前記第２ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの床面との当接により前記第２ブームの先端部の揺れを抑制する第２制揺装置と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、制揺装置によってブーム４３の先端部の揺れを抑制することができるため、ブームの先端部を起点として支保工を素早く正確に位置決めすることができるという効果を奏する。

本発明に係る支保工設置装置の実施形態の構成を示す側面図である。 図１に示すエレクター装置の構成を示す平面図である。 図２に示す第１エレクターの構成を示す平面図及び側面図である。 図２に示す第１エレクターの構成を示す斜視図である。 図２に示す第２エレクターの構成を示す平面図及び側面図である。 図２に示す第２エレクターの構成を示す斜視図である。 図４及び図６に示す制揺装置を用いた支保材の位置合わせ工程を説明する工程図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態の支保工設置装置１は、中央部で相互に連結して切羽にアーチ状に建て込む一対の左右支保材を設置する装置であり、図１及び図２を参照すると、走行車両２と、走行車両２の前方に取付けられたエレクター装置３とを備えている。

エレクター装置３は、左支保材を建て込む第１左エレクター４Ｌ及び第２左エレクター６Ｌと、右支保材を建て込む第１右エレクター４Ｒ及び第２右エレクター６Ｒとを備えている。左支保材と右支保材、第１左エレクター４Ｌと第１右エレクター４Ｒ、第２左エレクター６Ｌと第２右エレクター６Ｒは、それぞれ左右対称の同一構成であり、以下、それぞれ支保材、第１エレクター４、第２エレクター６として説明する。

第１エレクター４は、図２を参照すると、支保工を保持する一対のハンド４１と、一対のハンド４１を一方の辺４２ａで支持するアーム４２と、アーム４２の他方の辺４２ｂを先端部に支持するブーム４３と、トンネルの内周面であるトンネル天端付近の壁面に当接してブーム４３の先端部の揺れを抑制する制揺装置８０とを備えている。

ブーム４３は、基端部が走行車両２の前方に取り付けられたベース４５に上下左右方向に揺動可能に連結され、可動機構として、ベース４５に対して上下方向に揺動する上下揺動機構と、ベース４５に対して左右方向に揺動する水平揺動機構と、ブーム４３が伸縮する伸縮機構とを備えている。

ブーム４３の上下揺動機構として、ブーム４３の下方には、ブーム４３とベース４５とを架け渡すようにブーム起伏シリンダー４６が設けられている。ブーム起伏シリンダー４６が伸縮することにより、ブーム４３が上下方向に揺動する。

ブーム４３の水平揺動機構として、ブーム４３の側方には、ブーム４３とベース４５とを架け渡すようにブーム旋回シリンダー４７が設けられている。ブーム旋回シリンダー４７が伸縮することにより、ブーム４３が左右方向に揺動する。

ブーム４３の伸縮機構として、ブーム４３は多重管構造に構成され、ブーム４３の下方にはブーム伸縮シリンダー４８が設けられている。ブーム伸縮シリンダー４８によってブーム４３が伸縮する。

アーム４２は、一方の辺４２ａと他方の辺４２ｂとが直角に接続されたＬ型アームであり、他方の辺４２ｂの基端部がブーム４３の先端に上下左右方向に揺動可能に連結され、可動機構として、ブーム４３に対して上下方向に揺動する上下揺動機構と、ブーム４３に対して左右方向に揺動する水平揺動機構と、他方の辺４２ｂが伸縮する伸縮機構と、他方の辺４２ｂに対する一方の辺４２ａの傾きを変更する傾動機構とを備えている。

図３を参照すると、アーム４２の上下揺動機構として、他方の辺４２ｂの下方には、アーム４２とブーム４３とを架け渡すようにアーム起伏シリンダー４９が設けられている。アーム起伏シリンダー４９が伸縮することにより、アーム４２が上下方向に揺動する。

アーム４２水平揺動機構として、他方の辺４２ｂの側方には、アーム４２とブーム４３とを架け渡すようにアーム旋回シリンダー５０が設けられている。アーム旋回シリンダー５０が伸縮することにより、アーム４２が左右方向に揺動する。

アーム４２の伸縮機構として、他方の辺４２ｂは多重管構造に構成され、他方の辺４２ｂの内部にはアーム伸縮シリンダー５１が設けられている。アーム伸縮シリンダー５１によって他方の辺４２ｂが伸縮する。

アーム４２の傾動機構として、一方の辺４２ａは他方の辺４２ｂと平行な軸を中心として回動可能に取り付けられており、一方の辺４２ａは他方の辺４２ｂとを架け渡すようにアーム傾動シリンダー５２が設けられている。アーム傾動シリンダー５２が伸縮することにより、他方の辺４２ｂに対する一方の辺４２ａの傾きを変更する。

ハンド４１は、多重管構造に構成され、ハンド伸縮シリンダー５３が設けられている。ハンド伸縮シリンダー５２が伸縮することにより、第１把持爪５４と第２把持爪５５との間の間隔が変化し、支保材Ｗを保持する。図４には、ハンド４１によって支保材Ｗを保持した状態が示されている。

制揺装置８０は、油圧シリンダー、空圧シリンダー、水圧シリンダー、電動シリンダー等の伸縮駆動する動力シリンダーである。制揺装置８０は、一端がブーム４３の先端部上面に固定され、当接端である他端がトンネル天端付近の壁面に向けて伸長可能に構成されている。

第２エレクター６は、図２を参照すると、支保工を保持するハンド６１と、ハンド６１を支持する第１アーム６２と、第１アーム６２を支持する第２アーム６３と、第２アーム６３を先端部に支持するブーム４３と、トンネルの内周面であるトンネルの床面にブーム４３の先端部の揺れを抑制する制揺装置８０とを備えている。第２エレクター６のブーム４３は、第１エレクター４とほぼ同一の構成であるため、以下説明を省略する。

第２アーム６３は、ブーム４３の先端に上下方向に揺動可能に連結され、可動機構として、ブーム４３に対して上下方向に揺動する上下揺動機構を備えている。

第２アーム６３の上下揺動機構として、第２アーム６３の下方には、第２アーム６３とブーム４３とを架け渡すようにアーム起伏シリンダー６５が設けられている。アーム起伏シリンダー６５が伸縮することにより、第２アーム６３が上下方向に揺動する。

第１アーム６２は、第２アーム６３に左右方向に揺動可能に連結され、可動機構として、第２アーム６３に対して左右方向に揺動する左右揺動機構と、第１アーム６２が伸縮する伸縮機構とを備えている。

第１アーム６２の左右揺動機構として、第１アーム６２の側方には、第１アーム６２と第２アーム６３とを架け渡すようにアーム旋回シリンダー６６が設けられている。アーム旋回シリンダー６６が伸縮することにより、第１アーム６２が左右方向に揺動する。

第１アーム６２の伸縮機構として、第１アーム６２は多重管構造に構成され、アーム伸縮シリンダー６７が設けられている。アーム伸縮シリンダー６７によって第１アーム６２が伸縮する。

ハンド６１は、多重管構造に構成され、ハンド伸縮シリンダー６８が設けられている。ハンド伸縮シリンダー６８が伸縮することにより、第１把持爪６９と第２把持爪７０との間の間隔が変化し、支保材Ｗを保持する。図６には、ハンド６１によって支保材Ｗを保持した状態が示されている。

第２エレクター６の制揺装置８０は、第１エレクター４の制揺装置８０と同様の、伸縮、駆動する動力シリンダーであり、一端が第２アーム６３に固定され、当接端である他端がトンネルの床面に向けて伸長可能に構成されている。

次に、制揺装置８０を用いた支保材Ｗの位置合わせ工程について図７を参照して詳細に説明する。

図７を参照すると、図４に示すように第１エレクター４のハンド４１で支保材Ｗの天端側を保持し（ステップＳ１０１）、ブーム４３及びアーム４２を操作することで、保持した支保材Ｗを建て込み位置の近傍まで移動させる天端側の概略位置合わせを行う（ステップＳ１０２）。そして、図４に矢印で示すように、第１エレクター４の制揺装置８０を伸長させることで、他端（当接端）をトンネル天端付近の壁面に押し付けて反力をとり、ブーム４３の先端部を固定する（ステップＳ１０３）。これにより、第１エレクター４のブーム４３の揺れが抑制され、先端部がトンネルの壁面に固定された状態になるため、支保材Ｗの天端側が第１エレクター４のハンド４１、アーム４２及び制揺装置８０を介して壁面に固定される。

次に、図６に示すように、第２エレクター６のハンド６１によって支保材Ｗの床面側を保持し（ステップＳ１０４）、ブーム４３、第２アーム６３及び第１アーム６２を操作することで、保持した支保工Ｗを建て込み位置の近傍まで移動させる床面側の概略位置合わせを行う（ステップＳ１０５）。そして、図６に矢印で示すように、第２エレクター６の制揺装置８０を伸長させることで、他端（当接端）をトンネルの床面に押し付けて反力をとり、第２アーム６３を介してブーム４３の先端部を固定する（ステップＳ１０６）。これにより、第２エレクター６のブーム４３の揺れが抑制され、第２アーム６３がトンネルの床面に固定された状態になるため、支保材Ｗの床面側が第２エレクター６のハンド６１、第１アーム６２、第２アーム６３、制揺装置８０を介して床面に固定される。

次に、アーム４２を操作し、ハンド４１に保持した支保材Ｗの天端側を建て込み位置に正確に位置決めする精密位置合わせを行う（ステップＳ１０７）。支保材Ｗの床面側が概略位置合わせされ、且つ第２エレクター６のハンド６１、第１アーム６２、第２アーム６３、制揺装置８０を介して床面に固定されているため、支保材Ｗが揺れることなく、ブーム４３の先端部を起点として支保材Ｗにおける天端側の精密位置決めを行うことができる。

次に、第１アーム６２を操作するだけで、ハンド６１に保持した支保材Ｗの床面側を建て込み位置に正確に位置決めする床面側精密位置合わせを行い（ステップＳ１０８）、支保材Ｗの位置合わせ工程を終了する。支保材Ｗの天端側が精密位置合わせされ、且つ第１エレクター４のハンド４１、アーム４２及び制揺装置８０を介して壁面に固定されているため、支保材Ｗが揺れることなく、第２アーム６３を起点として支保材Ｗにおける床面側の精密位置決めを行うことができる。なお、ステップＳ１０７、Ｓ１０８は、順序を逆にして、床面側の精密位置決め後に天端側の精密位置決めを行うようにしても良い。

なお、制揺装置８０を壁面や床面に押し付ける際に、壁面や床面からの反力を直接若しくは間接的に測定する測定装置を設け、測定結果を表示部に表示するように構成すると好適である。反力の測定は、例えば、制揺装置８０に設けたロードセルや、制揺装置８０の動力（油圧、空圧、水圧等）の測定によって行うことができる。測定結果の表示により、操作者は、壁面や床面からの反力が所定の範囲に収めることができる。壁面や床面からの反力を下限値以上にすることで、壁面や床面に確実に固定することができる。また。壁面や床面からの反力を上限値以下にすることで、壁面や床面の破損を防止することができる。さらに、測定結果に基づいて壁面や床面からの反力が所定の範囲に収まるように自動で制御しても良い。

制揺装置８０は、壁面や床面に磁力や空気圧によって吸着する吸着装置であっても良い。磁力によって吸着する吸着装置としては、電磁磁石を用いることができ、第１エレクター４の制揺装置８０として使用できる。電磁磁石を用いた場合には、ステップＳ１０３のタイミングで通電して磁力を発生させ、既設の支保工Ｗに吸着させると良い。空気圧によって吸着する吸着装置としては、壁面や床面に当接した吸着パッドに負圧を発生させるバキューム吸引装置を用いることができ、第１エレクター４及び第２エレクター６の制揺装置８０として使用できる。バキューム吸引装置を用いた場合には、ステップＳ１０３、１０６のタイミングで負圧を発生させ、壁面や床面に吸着させると良い。

以上説明したように、本実施形態は、支保材Ｗを保持してトンネルに建て込む第１エレクター４（もしくは第２エレクター６）を備えた支保工設置装置１であって、第１エレクター４は、基端部がベース４５に揺動可能に連結された可動機構（上下揺動機構、水平揺動機構、伸縮機構）を有するブーム４３と、ブーム４３の先端部に揺動可能に連結された可動機構（上下揺動機構、水平揺動機構、伸縮機構、傾動機構）を有するアーム４２と、アーム４２に支持された支保材Ｗを保持するハンドと、トンネルの内周面に当接してブーム４３の先端部の揺れを抑制する制揺装置８０とを備える。
この構成により、制揺装置８０によってブーム４３の先端部の揺れを抑制することができるため、ブーム４３の先端部を起点として支保工を素早く正確に位置決めすることができる。

さらに、本実施形態において、制揺装置８０は、動力シリンダーであり、当接端をトンネルの内周面に押し付けて反力をとり、ブーム４３の先端部を固定する。
この構成により、トンネルの周面状態に拘わらずブーム４３の先端部の揺れを確実に抑制することができる。

さらに、本実施形態において、制揺装置８０は、トンネルの内周面からの反力を測定する測定装置を具備する。
この構成により、反力を所定の範囲に収めることで、トンネルの内周面に確実に固定することができると共に、トンネルの内周面の破損を防止することができる。

さらに、本実施形態において、制揺装置８０は、トンネルの内周面に磁力もしくは空気圧によって吸着する吸着装置である。
この構成により、トンネルの内周面にダメージを与えることなく、ブーム４３の先端部の揺れを抑制することができる。

さらに、本実施形態において、第１エレクター４及び第２エレクター６を具備し、第１エレクター４は、ハンド４１によって支保材Ｗの天端側を保持すると共に、制揺装置８０がトンネルの天端付近の壁面に当接してブーム４３の先端部の揺れを抑制し、第２エレクター６は、ハンド６１によって支保材Ｗの床面側を保持すると共に、制揺装置８０がトンネルの床面に当接してブーム４３の先端部の揺れを抑制する。
この構成により、支保材Ｗの揺れを抑制した状態で、支保工を素早く正確に位置決めすることができる。

以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ 支保工設置装置
２ 走行車両
３ エレクター装置
４ 第１エレクター
４Ｌ 第１左エレクター
４Ｒ 第１右エレクター
６ 第２エレクター
６Ｌ 第２左エレクター
６Ｒ 第２右エレクター
４１ ハンド
４２ アーム
４２ａ 一方の辺
４２ｂ 他方の辺
４３ ブーム
４５ ベース
４６ ブーム起伏シリンダー
４７ ブーム旋回シリンダー
４８ ブーム伸縮シリンダー
４９ アーム起伏シリンダー
５０ アーム旋回シリンダー
５１ アーム伸縮シリンダー
５２ アーム傾動シリンダー
５３ ハンド伸縮シリンダー
５４ 第１把持爪
５５ 第２把持爪
６１ ハンド
６２ 第１アーム
６３ 第２アーム
６５ アーム起伏シリンダー
６６ アーム旋回シリンダー
６７ アーム伸縮シリンダー
６８ ハンド伸縮シリンダー
６９ 第１把持爪
７０ 第２把持爪
８０ 制揺装置

Claims (5)

1. 支保材を保持してトンネルに建て込むエレクターを備えた支保工設置装置であって、
   前記エレクターは、
   基端部がベースに揺動可能に連結された可動機構を有するブームと、
   前記ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有するアームと、
   前記アームに支持され、前記支保材を保持するハンドと、
   一端が前記ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの天端付近の壁面もしくは床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの内周面との当接により前記ブームの先端部の揺れを抑制する制揺装置と、を具備することを特徴とする支保工設置装置。
2. 前記制揺装置は、動力シリンダーであり、当接端を前記トンネルの内周面に押し付けて反力をとり、前記ブームの先端部を固定することを特徴とする請求項１記載の支保工設置装置。
3. 前記制揺装置は、前記トンネルの内周面からの反力を測定する測定装置を具備することを特徴とする請求項２記載の支保工設置装置。
4. 前記制揺装置は、前記トンネルの内周面に磁力もしくは空気圧によって吸着する吸着装置であることを特徴とする請求項１記載の支保工設置装置。
5. 支保材を保持してトンネルに建て込む第１エレクター及び第２エレクターを備えた支保工設置装置であって、
   前記第１エレクターは、
   基端部がベースに揺動可能に連結された可動機構を有する第１ブームと、
   前記第１ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有する第１アームと、
   前記第１アームに支持され、前記支保材を保持する第１ハンドと、
   一端が前記第１ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの天端付近の壁面もしくは床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの内周面との当接により前記第１ブームの先端部の揺れを抑制する第１制揺装置と、を具備し、
   前記第２エレクターは、
   基端部が前記ベースに揺動可能に連結された可動機構を有する第２ブームと、
   前記第２ブームの先端部に揺動可能に連結された可動機構を有する第２アームと、
   前記第２アームに支持され、前記支保材を前記第１ハンドと共に保持する第２ハンドと、
   一端が前記第２ブームの先端部に固定されていると共に、当接端である他端が前記トンネルの床面に向けて伸長可能に構成され、前記トンネルの床面との当接により前記第２ブームの先端部の揺れを抑制する第２制揺装置と、を具備することを特徴とする支保工設置装置。

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