JPS6248545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンクリート吹付用ノズルをトンネル
坑壁等のコンクリート吹付面に沿つて揺動させる
ためのコンクリート吹付用ノズルの作動装置に関
する。

トンネルを掘削する工法として、トンネル坑壁
に孔を設け、この孔にロツクボルトを挿入して固
定するとともにトンネル坑壁にコンクリートを吹
付け、これを支保工として利用するいわゆる
NATM工法が広く知られている。

このようなNATM工法にあつては、コンクリ
ートの吹付は非常に重要な工程であり、従来この
コンクリート吹付は作業員がノズルを手に持ちノ
ズルからコンクリートを吐出させつつこのノズル
を移動させることにより行われていた。

しかしながら、従来のこのようなコンクリート
吹付方法にあつては、作業員が、コンクリートが
はね返つたり、粉塵が舞い上がつたりするといつ
た悪環境の中で作業を行わなければならず、健康
を害するおそれがあつた。また、吹付面に対しコ
ンクリートを均一な厚みに吹付けるにはかなりの
熟練を要し、吹付コンクリートの厚さは作業員の
技能によつて大きく左右され、従つて吹付コンク
リートとして一定の品質が得難いという問題があ
つた。

このため、最近では例えば第１図ａ，ｂ〜第３
図ａ，ｂにそれぞれ示すようなコンクリート吹付
機を導入して作業員をコンクリート吹付現場から
遠ざけて作業環境の改善を図つている。

ところが、前述のようなコンクリート吹付機に
あつてはそれぞれ種々の欠点を有している。すな
わち、第１図ａ，ｂに示すコンクリート吹付機
は、車輛１の後部基台に平行クランク機構を構成
する腕２の基端が水平方向軸５を中心として回転
可能に取付けられ、腕２の先端にノズル支持台３
が水平に取り付けられ、ノズル支持台３にコンク
リート吹付用ノズル４が垂直にかつこのノズル支
持台３に対して前後方向スライド可能に取り付け
られた構成とされており、腕２を車輛１の左右方
向に回動させながらノズル４を車輛１の前後方向
に往復動させつつトンネル坑壁Ｗにノズル４の先
端からコンクリートを吹付けるものであつて、ノ
ズル４を単に往復動させるだけの構成であるか
ら、ノズル４の折り返し点に対応する吹付面のコ
ンクリート厚みが厚くなるという欠点があつた。

また、第２図ａ，ｂに示すコンクリート吹付機
は、車輛５に水平方向に回転可能に載置された基
台６に主腕７および副腕８を介してノズル支持台
９が水平にかつ垂直方向に回転可能に取り付けら
れ、そしてノズル支持台９に水平方向に移動可能
および回転可能に取り付けられたノズル把持部材
１０にコンクリート吹付用ノズル１１が第２図ｂ
に示すようにノズルの長さ方向中央部に配設され
た軸を中心として垂直方向に揺動可能に取り付け
られており、ノズル支持台９を前後方向に移動さ
せながらノズル１１を揺動させつつトンネル坑壁
Ｗにコンクリートを吹き付けるものである。すな
わち、ノズル１１の揺動折り返し点に対応する吹
付面のコンクリート厚みを薄くするために、揺動
折り返し点近傍においてノズル１１が吹付面に対
して傾斜されるようになつている。ところで、コ
ンクリート吹付にあつては、コンクリートを吹付
面に対して斜めから吹付けた場合、コンクリート
の一部がはね返つて落下してしまい、コンクリー
トのはね返り量が多くなるという問題がある。従
つて、前述のコンクリート吹付機にあつては、揺
動折り返し点に対応する吹付面においてコンクリ
ートのはね返り量が多くなつて材料の無駄が多く
なるという欠点があつた。

また、第３図ａ，ｂの示すコンクリート吹付機
は車輛１２に水平方向に回転可能に載置された基
台１３に折曲可能になされた腕１４を介してノズ
ル把持部材１５が垂直に取り付けられ、このノズ
ル把持部材１５にコンクリート吹付用ノズル１６
が回動可能に取り付けられた構成とされており、
第３図ｂで示すように腕１４を揺動させながらノ
ズル１６を回動させ、ノズル１６の先端の軌跡が
「の」の字を連続して描くように動かせてトンネ
ル坑壁Ｗにコンクリートを吹き付けるものであ
る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コ
ンクリート厚みを均一にすることができるととも
にコンクリートのはね返り量を少なくすることが
でき、さらに仕上り面を平滑にすることができる
コンクリート吹付用ノズルの作動装置を提供する
ことを目的とする。

以下、本発明の一実施例を第４図〜第８図を参
照して説明する。第４図は本発明によるコンクリ
ート吹付用ノズルの作動装置を備えたコンクリー
ト吹付機の一例を示し、図中２１は走行台車であ
り、また２２はコンクリート吹付用ノズルの作動
装置である。

走行台車２１は、基台２３、オペレータ室２４
および油圧ユニツト２５をそれぞれ有しており、
基台２３の下側に取り付けられたキヤタピラ２６
が図示しない駆動源によつて駆動されることによ
り、前後方向に移動するようになつている。基台
２３には、四隅に走行台車２１を固定するための
アウトリガ２７が取り付けられ、また上部所定個
所に前後方向に間隔を隔てて取付板２８，２９が
それぞれ取り付けられている。取付板２８，２９
間には軸３０を介して主腕３１の基端部が垂直方
向に回動可能に取り付けられ、この主腕３１は図
示しない駆動源によつて駆動されることにより、
垂直方向に回動操作されるようになつている。主
腕３１は、コ字状の受け台３２と、受け台３２の
双柱にそれぞれ形成された図中上下方向に延びる
孔に摺動自在に嵌入された板状体３３，３３とか
らなり、そして図示しない駆動源によつて駆動さ
れることにより、全体として長さ方向に伸縮操作
されるようになつている。

主腕３１の先端部にはテーパ溝を有する支持台
３４が前記軸３０に平行に取り付けられ、この支
持台３４には長尺の副腕３５が前記テーパ溝に嵌
まり込み長さ方向に移動可能に支持され、そして
この副腕３５は図示しない駆動源によつて駆動さ
れることにより、長さ方向に移動操作されるよう
になつている。副腕３５には、その一端および中
央に投光器３６，３７がそれぞれ取り付けられ、
また中央の他の個所にセンサー３８が取り付けら
れている。センサー３８は図示しない電気回路と
ともに超音波距離計を構成し、これにより後述す
るコンクリート吹付用ノズル５１とコンクリート
吹付面との距離を計測し得るようになつている。

副腕３５の他端には、前記作動装置２２を構成
する方向制御装置３９が取り付けられている。方
向制御装置３９は、第５図に示すように、副腕３
５に対し回動軸αを介して回動可能に取り付けら
れた回動体４０と、この回動体４０に対し同一平
面内で前記回動軸αに直交する回動軸βに介して
回動可能に取り付けられた回動体４１と、この回
動体４１に対し前記回動軸α、βにそれぞれ直交
する回動軸γを介して回動可能に取り付けられた
取付板４２とからなつており、これら各部材４
０，４１，４２が図示しない駆動源によつて回動
操作されることにより、副腕３５に対する取付板
４２の方向を任意に設定し得るようになつてい
る。

前記方向制御装置３９の取付板４２の一面上部
には、油圧揺動モータ４３が取り付けられ、取付
板４２の他面側に突出する油圧揺動モータ４３の
出力軸４３ａには連結棒４４の一端が固定的に取
り付けられ、さらに連結棒４４の他端にはノズル
取付用部材４５が前記油圧揺動モータ４３の出力
軸に平行に延びる軸４６を介して回動可能に取り
付けられている。また、取付板４２の下部には前
記同様に出力軸４７ａを有し、油圧揺動モータ４
３と同期して揺動する油圧揺動モータ４７、連結
棒４８、軸４９およびノズル取付用部材５０がそ
れぞれ取り付けられている。したがつて、このよ
うな構成により、前記取付板４２、ノズル５１、
両連結棒４４，４８によつて４節連鎖が構成さ
れ、かつ、これらの各部材と両油圧揺動モータ４
３，４７とによつて同期揺動機構が構成されてい
る。

連結棒４８は、例えばシリンダ内にピストンロ
ツド先端のピストンが進退自在に嵌入されてなる
長さ調整手段を設けたもので、外部操作によつて
その長さが自動的に調整され得る構成となつてい
る。

そして、ノズル取付用部材４５，５０にはコン
クリート吹付用ノズル５１が取り付けられてお
り、このコンクリート吹付用ノズル５１は、前記
油圧揺動モータ４３，４７が駆動されることによ
り、第６図ａあるいは第６図ｂに示すように車輛
の「ワイパー」の動きのように揺動されるように
なつている。なお、ノズル５１はフレキシブルパ
イプ５２を介してコンクリート供給装置に接続さ
れており、その先端からコンクリートが吐出され
るようになつている。

次に、上記構成のコンクリート吹付機を用いて
トンネル坑壁Ｗにコンクリートを吹付ける場合を
例にとつてコンクリート吹付用ノズルの作動装置
２２の作用について一例を説明する。まず、走行
台車２１をトンネル坑壁Ｗの中心位置に移動させ
るとともに、副腕３５の長軸がトンネルの長さ方
向に沿うように走行台車２１の方向を定めて停止
させ、次いでアウトリガ２７によつて走行台車２
１を水平に姿勢制御する。次に、主腕３１を第４
図中矢印Ａ方向に回動させて、副腕３４を最初に
コンクリートを吹付ける面に対向させるととも
に、副腕３４を矢印Ｃ方向移動限位置まで移動さ
せる。なおこのとき、超音波距離計によつて測定
されるトンネル坑壁Ｗとノズル５１との距離が所
定値になるように主腕３１の長さを調整する。ま
た、トンネル坑壁Ｗの断面が楕円形であつて、コ
ンクリート吹付面の曲率中心が走行台車の停止位
置であるトンネル坑壁Ｗの中心位置からずれてい
る場合などには、方向制御装置３９によつてノズ
ル５１の方向を、このノズル５１が取り付けられ
ている取付板４２を回動軸α、β、γのそれぞれ
を中心とした回動によつて３次元的に回動させる
ことにより、コンクリート吹付面に対して直交さ
せる。

次いで、ノズル５１がコンクリート吹付面に対
して常に直交するように連結棒４８の長さを調整
した後、油圧揺動モータ４３，４７を駆動させて
ノズル５１を第６図ａに示すように揺動させなが
ら副腕３４を矢印Ｄ方向に移動させ、またこれと
同時に、コンクリート供給装置を駆動させて第７
図および第８図に示すようにコンクリートを吹付
面に吹付ける。以下、主腕３１を第４図中矢印Ｂ
方向に回動させながら、副腕３４を矢印Ｃ，Ｄ方
向に往復動させ、かつノズル５１を揺動させ、こ
れによりトンネル坑壁Ｗの全面にわたつてコンク
リート吹付を行う。

このようなコンクリート吹付によれば、ノズル
５１の先端から吐出されるコンクリートが吹付面
に対して常に直交するように吹付けられるため、
コンクリートのはね返り量は非常に少なくなる。

また、第７図に示すようにノズル５１の先端は
揺動中心から左右に移動するにつれて漸次吹付面
から離間するようになつており、従つて揺動折り
返し点Z₁，Z₂近傍において、ノズル５１の先端か
ら吐出されるコンクリートは広範囲に広がること
になり、このため第８図に示すようにコンクリー
トが吹付けられた両端部分は厚みが薄くなつてい
る。従つて、次なるコンクリート吹付部分の端部
がすでに吹付けられた部分の端部に重なり合うよ
うにすれば、コンクリート吹付面の厚さをほぼ均
一にすることができる。

さらに、ノズル５１の先端の軌跡をみてみる
と、ジグザグ状になつており、従つて第３図ａ，
ｂで示す従来例の「の」の字の軌跡を描くものに
比べて仕上り面をより平滑にすることができる。

なお、コンクリート吹付面が平坦である場合に
は、連結棒４８の長さを連結棒４４と等しくなる
ように調整して、第６図ｂに示すようにノズル５
１の揺動の際、ノズル５１が平坦なコンクリート
吹付面に対して常に直交するようにさせる。

次に、第９図および第１０図ａ，ｂは本発明の
他の実施例を示す。本実施例においては、取付板
４２に断面Ｌ字状のブラケツト６１を介して揺動
モータ６２が取り付けられ、この揺動モータ６２
の出力軸６２ａの連結棒６３の一端が固定的に取
り付けられ、この連結棒６３の他端に連結棒６４
の一端がピン等を介して連結棒６３と同一平面内
で垂直方向に回動し得るように取り付けられ、ま
た連結棒６４の他端に連結棒６５の一端がピン等
を介して連結棒６３，６４と同一平面内で垂直方
向に回動し得るように取り付けられ、さらに連結
棒６５の他端に移動部材６６がピン等を介して連
結棒６３，６４，６５と同一平面内で回動し得る
ように取り付けられており、この移動部材６６は
前記取付板４２に車６７，６７を介して第１０図
ｂに示すように水平方向に移動し得るように取り
付けられている。すなわち、揺動モータ６２、連
結棒６３，６４，６５および移動部材６６によつ
てリンク機構６８を構成している。また、連結棒
６４の中央部にはノズル取付用部材６９を介して
コンクリート吹付用ノズル７０が連結棒６４に直
交するように固定的に取り付けられている。そし
て、移動部材６６を第１０図中矢印ＥあるいはＦ
方向に水平移動させることによつてノズル７０の
先端と基端との揺動半径を調整し得るようになつ
ている。なお、このような構成にすれば、揺動モ
ータの数は１個ですむことになる。

以上説明したように本発明によるコンクリート
吹付用ノズルの作動装置によれば、コンクリート
吹付用ノズルを同期揺動機構によつて同一平面上
で円弧状に揺動させるとともに、ノズルの先端の
揺動半径とノズルの基端の揺動半径のうち少なく
ともいずれか一方を揺動調整機構によつて調整す
ることにより、ノズルを揺動させつつコンクリー
トをコンクリート吹付面に所定幅に吹き付けるに
際し、前記ノズルとコンクリート吹付面とを、前
記ノズルその揺動位置、あるいは、コンクリート
吹付面の曲率のいかんに拘わらず、すなわち、円
弧面や平坦面に拘わらず、常時直交状態に保持
し、これによつて、コンクリート厚みを均一に吹
付けることができ、またコンクリートはね返り量
を少なくすることができ、さらに仕上り面を平滑
にすることができ、加えて構成が非常に簡単であ
る等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ〜第３図ａ，ｂはそれぞれ従来の
コンクリート吹付機の各例を示す図、第４図〜第
８図は本発明によるコンクリート吹付用ノズルの
作動装置の一実施例を示す図であつて、第４図は
本発明のコンクリート吹付用ノズルの作動装置を
備えたコンクリート吹付機を示す斜視図、第５図
はその要部の拡大側面図、第６図ａ，ｂ、および
第７図はそれぞれ前記コンクリート吹付機の動作
を説明するために示す図、第８図は前記コンクリ
ート吹付機を用いて吹付けられたコンクリートの
吹付状態を示す断面図、第９図は本発明の他の実
施例を示す図、第１０図ａ，ｂはそれぞれの動作
を説明するために示す図である。 Ｗ……コンクリート坑壁、２１……走行台車、
２２……コンクリート吹付用ノズルの作動装置、
４３，４７……油圧揺動モータ、４４，４８……
連結棒、５１……コンクリート吹付用ノズル、６
２……揺動モータ、６３，６４，６５……連結
棒、６６……移動部材、６８……リンク機構、７
０……コンクリート吹付用ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンクリート吹付用ノズルが装着されるノズ
   ル取付板に、前記ノズルの向きを調整する方向制
   御装置を設け、前記ノズルとノズル取付板との間
   に、ノズルの先端と基端とを同一平面上で円弧状
   に同期揺動させる同期揺動機構を設けるととも
   に、前記ノズルの先端の揺動半径と基端の揺動半
   径のうちの少なくとも一方を調整する揺動調整機
   構を設けてなり、前記方向制御装置は、相互に直
   交しかつ相対回動可能に連結され前記ノズル取付
   板を３次元方向に回動可能に支持する３つの回動
   軸を備え、前記同期揺動機構は４節連鎖を構成し
   てなり、前記揺動調整機構は、前記４節連鎖の少
   なくとも一辺を伸縮させる長さ調整手段によつて
   構成したことを特徴とするコンクリート吹付用ノ
   ズルの作動装置。