特開 2022-23604 削孔装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022023604

(43)【公開日】2022-02-08

(54)【発明の名称】削孔装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 7/02 20060101AFI20220201BHJP

   E02D 23/08 20060101ALI20220201BHJP

【ＦＩ】

E21B7/02

E02D23/08 B

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020126654

(22)【出願日】2020-07-27

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】000207780

【氏名又は名称】大豊建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001793

【氏名又は名称】特許業務法人パテントボックス

(72)【発明者】

【氏名】櫻田 実

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129AA04

2D129AB13

2D129DB05

2D129DC07

2D129DC13

2D129DC16

2D129DC34

2D129DC53

2D129FA02

(57)【要約】

【課題】削孔作業を効率よく実施できる削孔装置を提供する。
【解決手段】ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置１である。削孔装置１は、地上走行部２と、地上走行部２に取り付けられるアーム３１、３２と、アーム３２の先端に取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部５、５と、削孔部５、５をアーム３２に対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構Ｍと、を備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置であって、
地上走行部と、
前記地上走行部に取り付けられるアームと、
前記アームの先端に取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部と、
前記削孔部を前記アームに対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構と、
を備える、削孔装置。

【請求項2】

前記移動機構は、前記削孔部の進退方向に対して垂直な平面内のスライド機構である、請求項１に記載された削孔装置。

【請求項3】

前記削孔部、及び、前記移動機構は、前記アームに対して傾斜可能に取り付けられている、請求項１又は請求項２に記載された削孔装置。

【請求項4】

前記削孔部、及び、前記移動機構は、空気圧システムによって駆動されている、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された削孔装置。

【請求項5】

前記削孔部のロッドを引き抜く際に、バネの弾性力によって引き抜きを補助する補助機構をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された削孔装置。

【請求項6】

前記空気圧システムに用いられる複数の機器が、まとめて配置されている、請求項４に記載された削孔装置。

【請求項7】

前記削孔部、及び、前記移動機構を、少なくとも２つずつ備える、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された削孔装置。

【請求項8】

前記削孔部、及び、前記移動機構の地盤に対する位置を固定する固定部をさらに備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載された削孔装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ニューマチックケーソン工法で用いられる削孔装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ニューマチックケーソン工法において、基礎や地下構造物を構築するに当り、岩盤層を深く掘削して設置する場合がある。岩盤層を掘削するためには、削孔装置を用いて岩盤に削孔し、各孔に装薬して発破をかけて岩盤を粉砕し、粉砕された岩盤を掘削バケットで掬い取って土砂バケットに積み込み、この土砂バケットによりケーソンの外部に搬出している。

【0003】

この削孔作業は、従来は、人力によって実施しており、作業員にとって重労働で負担も大きいものであった。そこで、函内の天井走行式の掘削機に削孔装置を取り付け、機械で削孔するように構成された技術が知られている（例えば特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－３０３０７５号公報

【特許文献2】特開平１１－１１７６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１、２を含む従来の削孔装置は、いずれも天井走行式の掘削機に装着されるものであった。したがって、削孔装置を所定の位置に設置する場合に、アームをスイングさせるため、位置をずらす際に同時に高さの調整も必要となり、作業に時間がかかっていた。

【0006】

そこで、本発明は、削孔作業を効率よく実施できる削孔装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明の削孔装置は、ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置であって、地上走行部と、前記地上走行部に取り付けられるアームと、前記アームの先端に取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部と、前記削孔部を前記アームに対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構と、を備えている。

【発明の効果】

【0008】

このように、本発明の削孔装置は、ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置であって、地上走行部と、前記地上走行部に取り付けられるアームと、前記アームの先端に取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部と、前記削孔部を前記アームに対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構と、を備えている。このような構成であれば、必要な場合に削孔部を削孔位置に復帰させることで、アームを固定した状態で削孔作業を効率よく実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】削孔装置の全体の構成を説明する側面図である。

【図2】削孔アタッチメントの正面図である。

【図3】削孔アタッチメントの側面図である。

【図4】切替弁及び操作レバーの説明図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。

【図5】削孔装置（削岩アタッチメント）の作用図であり、（ａ）は削孔状態を示し、（ｂ）はさや管挿入状態を示す。

【図6】削孔装置の作用を説明する側面図である。（ａ）は刃口部以外の削孔状況を示し、（ｂ）は刃口部近傍の削孔状況を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照ながら説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。

【実施例0011】

（全体構成）
まず、図１を用いて本発明の削孔装置１の全体構成を説明する。削孔装置１は、ニューマチックケーソン工法に用いられるものである。ニューマチックケーソンでは、作業室天井スラブと刃口部と地盤で囲まれる作業室内部を外部から送気された高圧空気によって高圧に保持することで、作業室内部への水の侵入を防止するようになっている。このような高圧環境下では、作業を効率化することで、作業室内に人が入って作業する時間をできる限り短縮することが望まれている。

【0012】

作業室内では、掘削機械によって地盤が掘削されるが、近年では、天井走行式の掘削機械によって地盤が掘削されることが一般的である。これと異なり、本実施例で説明する削孔装置１は、地上走行式であり、硬い岩盤層を掘削する際に用いられる。すなわち、削孔装置１は、後に説明するように、岩盤層に削孔・装薬して発破する際に用いられる。

【0013】

（削孔装置の構成）
削孔装置１は、図１に示すように、作業室内の地盤上（岩盤層上）を走行するための履帯２１を有する地上走行部２と、操縦席３５が設置されて地上走行部２に旋回自在に搭載される旋回部３と、旋回部３に起伏自在に支持されるアーム３１、３２と、アーム３２の先端に取り付けられる削孔アタッチメント４と、を備えている。

【0014】

（削孔アタッチメント４の構成）
削孔アタッチメント４は、図２、図３に示すように、主に、全体が四角形（日の字型）に形成されたフレーム４０と、フレーム４０に対して横方向（削孔方向に対して垂直な方向）にスライド移動自在に取り付けられる左右の削孔部５、５と、削孔部５、５を削孔方向に対して垂直な方向にスライド移動させる移動機構Ｍと、から構成されている。

【0015】

フレーム４０には、フレーム４０をアーム３２に傾斜自在に支持させるための取付部４１と、フレーム４０に横方向（ビット５７の穿孔方向と直交する方向）に延設されたレール４２、４２と、が取り付けられている。そして、レール４２、４２には、ブラケット５１、５１を介して、削孔部５、５がスライド移動自在に取り付けられている。

【0016】

削孔部５は、削孔方向に延びる棒状のリーダ５０と、フレーム４０のレール４２、４２に嵌合するブラケット５１、５１と、リーダ５０の上端近傍に設置されるエアモータ５３と、リーダ５０の上端近傍に設置されてエアモータ５３によって回転駆動される主動ギヤ５４Ａと、リーダ５０の下端近傍に設置される従動ギヤ５４Ｂと、主動ギヤ５４Ａと従動ギヤ５４Ｂに掛け回される巻掛伝導部材としてのチェーン５２と、チェーン５２によってリーダ５０に沿って上下方向（削孔方向）に往復移動しつつロッド５６に打撃を伝える削岩機５５と、削孔方向に打撃を加えつつ移動するロッド５６と、ロッド５６の先端に取り付けられるビット５７と、を備えている。このように、エアモータ５３によって駆動することで、削孔部５の重量を軽減して、カウンターウェイトを増やすことなく、そのまま装着できる。

【0017】

すなわち、空気圧システム９によってエアモータ５３が回転し、エアモータ５３が回転することによって主動ギヤ５４Ａが回転する。主動ギヤ５４Ａが回転すると、チェーン５２の移動とともに従動ギヤ５４Ｂが回転する。そして、チェーン５２を正逆方向に移動することによって、チェーン５２に連繋されている削岩機５５、ロッド５６、及び、ビット５７が、上下方向に移動することになる。

【0018】

この他、削孔アタッチメント４のフレーム４０には、中央下部に削孔アタッチメント４の地盤に対する位置を固定する固定部７が設置されている。固定部７は、棒状に構成されて、先端部は槍状に尖って地盤に突き挿しやすくなっている。そうすると、移動機構Ｍによる削孔部５のレール４２、４２に沿った横移動の間にも、この固定部７が地盤に突き挿されていることで、削孔アタッチメント４のフレーム４０の絶対位置は変化しない。したがって、再度削孔する場合には、削孔部５をレール４２、４２に沿って反対方向に横移動させることで、削孔部５は削孔位置に容易に復帰できる。

【0019】

さらに、本実施例の従動ギヤ５４Ｂには、削孔後に削孔部５のロッド５６を引き抜く際に、引き抜きを補助する補助機構８が取り付けられている。補助機構８は、従動ギヤ５４Ｂの回転軸８１と、上下に移動可能な軸受８２と、軸受８２の上方向への移動に反力を与えるバネ８３と、から構成されている。削孔部５のロッド５６を引き抜こうとした際には、チェーン５２を介して従動ギヤ５４Ｂに上向きの力が作用するが、この補助機構８によってこの上向きの力を受けることができる。したがって、急にロッド５６が抜けた場合でも、チェーン５２の伸びが解放されることで生じる衝撃を緩和することができる。

【0020】

また、フレーム４０には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上部に空気圧システム９に用いられる複数の機器が集約されて配置されている。具体的に言うと、機器は、操作用エア入口９１、ルブリゲータ９２、減圧弁９３、削岩機用バルブ９４、スライド下部ストッパー操作バルブのコントロールレバー９５、削岩機エア入口９６、スライド上部ストッパー操作バルブのコントロールレバー９７、削岩機５５の進退（穿孔・後退）操作用のコントロールレバー９８、及び、削岩機５５の穿孔時の速度調整用のスピードコントロール９９、から構成されている。

【0021】

さらに、本実施例のフレーム４０と、削孔部５、５の間には、エアシリンダ６、６が、架け渡されている。このエアシリンダ６は、ヘッド側又はロッド側のいずれかに高圧空気を送ることで、伸縮するようになっている。そして、エアシリンダ６を伸縮することによって、削孔部５を左右（削孔方向と垂直な方向）に移動させることができる。

【0022】

上述したように、フレーム４０のレール４２、４２と、削孔部５のブラケット５１、５１と、エアシリンダ６、６と、によって、削孔部５をアーム３１、３２に対して削孔位置に復帰可能に横方向に移動させる移動機構Ｍが構成される。

【0023】

（作業手順）
次に、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）を用いながら、本実施例の削孔装置１を用いた削孔・装薬・発破の作業手順と作用について説明する。

【0024】

１）削岩機５５、５５をリーダ５０、５０に設置し、削孔装置１に取り付ける。
２）削孔装置１を削孔箇所の近傍まで移動させ、削孔用のロッド５６をスライドさせて位置合わせをする（図６（ａ）参照）。刃口部を削孔する場合は、削孔装置１のアーム３１、３２の各シリンダーを伸縮調整することによって、装置全体を傾斜させることで斜め削孔を行う（図６（ｂ）参照）。
３）削孔用のロッド５６を使用して所定の深さまで削孔する（図５（ａ）参照）。削孔はバルブ操作によって実施される。
４）削孔終了後、削孔用のロッド５６を引抜き、横にスライドさせ、さや管ｐ（ローディングパイプ）を挿入する（図５（ｂ）参照）。この際、穴がつぶれて、さや管ｐが挿入できない場合、横スライドするエアシリンダ６により同じ位置に再度削孔可能である。
５）さや管ｐ（ローディングパイプ）挿入後、装薬して発破をかけて岩盤を掘削する。

【0025】

（効果）
次に、本実施例の削孔装置１の奏する効果を列挙して説明する。

【0026】

（１）上述してきたように、本実施例の削孔装置１は、ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置１であって、地上走行部２と、地上走行部２に取り付けられるアーム３１、３２と、アーム３２の先端に取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部５、５と、削孔部５、５をアーム３２に対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構Ｍと、を備えている。このような構成によれば、削孔作業を人力によらずに迅速に実施できる。さらに、再削孔が必要な場合には、削孔部５を削孔位置に迅速に復帰させることで、アーム３１、３２を固定した状態で削孔作業及びさや管挿入作業を効率よく実施できる。また、実施例中で説明したように、削岩機５５による削孔をバルブ操作のみで実施できるため、作業員の負担が大幅に低減される。

【0027】

（２）また、移動機構Ｍは、削孔部５の進退方向に対して垂直な平面内のスライド機構であるから、削孔用のロッド５６を横にスライドできるため、位置合わせを簡単かつ短時間で実施できる。また、削孔後にさや管ｐ（ローディングパイプ）を挿入するときに、削孔装置１の全体を移動させる必要がない。加えて、刃口部近傍の掘削の際に移動機構Ｍを用いても、刃口部と接触することがない。

【0028】

（３）さらに、削孔部５、及び、移動機構Ｍは、アーム３２に対して傾斜可能に取り付けられているため、刃口部近傍などであっても、削孔部５及び移動機構Ｍを傾斜させて使用すれば、削孔装置１を用いて削孔できる。

【0029】

（４）また、削孔部５、及び、移動機構Ｍは、空気圧システム９によって駆動されていることで、装置全体を軽量化することができるうえ、削岩機５５に使用される空気圧を移動機構Ｍに転用することができる。したがって、全体の構成を簡略化することができる。すなわち、削孔部５の駆動をエア駆動とすることで、新たな油圧ポンプの設置が不要となり、コストダウンが可能となる。なおエアは外部のコンプレッサから配管を介して供給できる。

【0030】

（５）さらに、削孔部５のロッド５６を引き抜く際に、バネ８３の弾性力によって引き抜きを補助する補助機構８をさらに備えることで、削孔後にロッド５６を引き抜く際に、急にロッド５６が抜けた場合でも、チェーン５２の伸びが解放されることによって生じる衝撃を緩和することができる。

【0031】

（６）また、空気圧システム９に用いられる複数の機器が、まとめて配置されていることによって、複数の配管・操作バルブが集約されて、全体の構成を簡略化することができる。

【0032】

（７）さらに、削孔部５、及び、移動機構Ｍを、少なくとも２つずつ備えることで、より迅速に削孔・装薬作業を実施することができる。この場合でも、再度の削孔をする際には、削孔部５を元の削孔位置に復帰させることで迅速に削孔できる。

【0033】

（８）また、削孔部５、及び、移動機構Ｍの地盤に対する位置を固定する固定部７をさらに備えることで、地盤に対する削孔位置を正確に再現することができる。

【0034】

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

【0035】

例えば、実施例では、削孔部５を２つ備えるダブル（２連）タイプの削孔装置１を例として説明したが、これに限定されるものではなく、削孔部５を１つのみ備えるシングルタイプの削孔装置１であっても本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0036】

１ ：削孔装置
２ ：地上走行部
３ ：旋回部
４ ：削孔アタッチメント
５ ：削孔部
６ ：エアシリンダ
７ ：固定部
８ ：補助機構
９ ：空気圧システム
２１ ：履帯
３１ ：アーム
３２ ：アーム
３５ ：操縦席
４０ ：フレーム
４１ ：取付部
４２ ：レール
５０ ：リーダ
５１ ：ブラケット
５２ ：チェーン
５３ ：エアモータ
５４Ａ ：主動ギヤ
５４Ｂ ：従動ギヤ
５５ ：削岩機
５６ ：ロッド
５７ ：ビット
８１ ：回転軸
８２ ：軸受
８３ ：バネ
９１ ：操作用エア入口
９２ ：ルブリゲータ
９３ ：減圧弁
９４ ：削岩機用バルブ
９５ ：コントロールレバー
９６ ：削岩機エア入口
９７ ：コントロールレバー
９８ ：コントロールレバー
９９ ：スピードコントロール
Ｍ ：移動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

ニューマチックケーソン工法に用いられる削孔装置であって、
地上走行部と、
前記地上走行部に取り付けられるアームと、
前記アームの先端に取り付けられるフレームと、
前記フレームに取り付けられて削孔位置で削孔する削孔部と、
前記削孔部を前記フレームに対して削孔位置に復帰可能に移動させる移動機構と、を備え、
前記移動機構は、前記削孔部の進退方向に対して垂直な平面内のスライド機構であり、
前記フレームには、前記削孔部、及び、前記移動機構の地盤に対する位置を固定する固定部がさらに設けられる、削孔装置。

【請求項2】

前記削孔部、及び、前記移動機構は、前記アームに対して傾斜可能に取り付けられている、請求項１に記載された削孔装置。

【請求項3】

前記削孔部、及び、前記移動機構は、空気圧システムによって駆動されている、請求項１又は請求項２に記載された削孔装置。

【請求項4】

前記削孔部のロッドを引き抜く際に、バネの弾性力によって引き抜きを補助する補助機構をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された削孔装置。

【請求項5】

前記空気圧システムに用いられる複数の機器が、まとめて配置されている、請求項３に記載された削孔装置。

【請求項6】

前記削孔部、及び、前記移動機構を、少なくとも２つずつ備える、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された削孔装置。