特開 2023-112888 ロックボルト打設装置

(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】P2023112888

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】ロックボルト打設装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20230807BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 X

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014893

(22)【出願日】2022-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】594149398

【氏名又は名称】古河ロックドリル株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000115463

【氏名又は名称】ライト工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】安澤 佳希

(72)【発明者】

【氏名】中田 隼

(57)【要約】

【課題】打設姿勢によらずにロックボルトを安定してクランプできるロックボルト打設装置を提供する。
【解決手段】ロックボルト打設装置１００は、ガイドシェル１５０上に移動可能に設けられてロックボルトＢを打設軸線に沿って打設する打設機１６０と、打設機１６０の前部の位置に打設機１６０と一体に移動可能に設けられるとともにロックボルトＢの保持およびその開放が可能なクランプ機構２００と、を備える。特に、このクランプ機構２００は、打設機１６０の前部にてロックボルトＢを軸方向に沿ってガイドするガイド穴２１１を有するガイド部２１０と、ガイド部２１０をロックボルトＢの径方向に移動可能に構成されてロックボルトＢにその側方からガイド穴２１１の内面を押圧して保持可能なクランプ部２２０と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガイドシェル上に移動可能に設けられてロックボルトを打設軸線に沿って打設する打設機と、
前記打設機の前部の位置に前記打設機と一体に移動可能に設けられるとともに前記ロックボルトの保持およびその開放が可能なクランプ機構と、
を備えることを特徴とするロックボルト打設装置。

【請求項2】

前記クランプ機構は、
前記打設機の前部にてロックボルトを軸方向に沿ってガイド可能にロックボルトの軸方向に沿って貫通形成されたガイド穴を有するガイド部と、該ガイド部をロックボルトの径方向に移動可能に構成されたクランプ部と、を有し、
前記クランプ部は、前記ガイド穴の内面をロックボルトに側方から押圧してロックボルトを保持する請求項１に記載のロックボルト打設装置。

【請求項3】

前記ガイド部は、前記ガイド穴の前側に、軸方向後方から前方に向けて拡径する円錐台状のガイド面を更に有する請求項２に記載のロックボルト打設装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載のロックボルト打設装置が装備されていることを特徴とする作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロックボルト打設装置に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤の安定化を図るために、ロックボルト打設装置によりロックボルトの打設が行われている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－２１２１６号公報（段落００１７、図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のロックボルト打設装置では、ロックボルトの途中部分の一点をクランプするクランプ装置を備えており、打設時には、ロックボルトを軸方向に沿ってスライド移動させるために、クランプ装置によるクランプ状態を「甘噛み」にしてスライド移動させている。

【0005】

しかし、ロックボルトを「甘噛み」にした状態であると、ロックボルト打設装置の軸線を下向きにした姿勢で使用すると、自重によってロックボルトが落下するおそれがある。これは、ロックボルトを落下させない程度に且つスライド移動は可能な程度に「甘噛み」支持するクランプ力の設定が困難なことに要因がある。

【0006】

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、打設姿勢によらずにロックボルトを安定してクランプ可能なロックボルト打設装置およびこれを備えるロックボルト打設作業車両を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るロックボルト打設装置は、ガイドシェル上に移動可能に設けられてロックボルトを打設軸線に沿って打設する打設機と、前記打設機の前部の位置に前記打設機と一体に移動可能に設けられるとともに前記ロックボルトの保持およびその開放が可能なクランプ機構と、を備えることを特徴とする。

【0008】

ここで、本発明の一態様に係るロックボルトクランプ装置において、前記クランプ機構は、前記打設機の前部にてロックボルトを軸方向に沿ってガイド可能にロックボルトの軸方向に沿って貫通形成されたガイド穴を有するガイド部と、該ガイド部をロックボルトの径方向に移動可能に構成されたクランプ部と、を有し、前記クランプ部は、前記ガイド穴の内面をロックボルトに側方から押圧してロックボルトを保持することは好ましい。
また、本発明の一態様に係るロックボルトクランプ装置において、前記ガイド部は、前記ガイド穴の前側に、軸方向後方から前方に向けて拡径する円錐台状のガイド面を更に有することは好ましい。

【0009】

さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るロックボルト打設作業車両は、本発明の一態様に係るロックボルト打設装置が装備されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、打設姿勢によらずにロックボルトを安定してクランプできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一態様に係るロックボルト打設装置をアームに装備した油圧ショベル等の作業車両の一実施形態を説明する模式図であり、同図（ａ）はその正面図であって、ロックボルト打設装置を旋回させた複数の姿勢を併せて図示しており（ｂ）は側面図であって、アームの起伏とともにロックボルト打設装置の軸線を水平および垂直とした姿勢を併せて図示している。

【図2】本発明の一態様に係るロックボルト打設装置の一実施形態を説明する模式図であり、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は打設機の後方から見た背面図である。

【図3】図２（ｂ）での打設機のシャンクロッド前部の位置に設けられるクランプ機構の一実施形態を説明する模式図である。

【図4】図３のクランプ機構の動作を説明する模式図であり、同図（ａ）はロックボルトを把持していない開放状態を示し、（ｂ）はロックボルトを把持した把持状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

【0013】

図１に示すように、本実施形態の作業車両３００は、走行台車３１０と、走行台車３１０上で旋回可能な旋回台３２０と、旋回台３２０に起伏自在に支持されたアーム３４０と、アーム３４０先端に装備されるロックボルト打設装置１００と、を備える。旋回台３２０上には、平面視でアーム３４０の左側にオペレータキャビン３３０が配置されている。

【0014】

図２に示すように、ロックボルト打設装置１００は、上記アーム３４０の先端に装着される装着ブラケット１１０と、装着ブラケット１１０に対してロータリアクチュエータ１２０を介して配置された回動ブラケット１３０と、を備える。
本実施形態では、回動ブラケット１３０の側部にガイドスライド機構１４０を介してガイドシェル１５０が装備され、ガイドスライド機構１４０のシリンダ１４１による伸縮作動によって所定範囲でのガイドシェル１５０自体のスライド移動が可能になっている。

【0015】

回動ブラケット１３０は、ロータリアクチュエータ１２０の回動に応じて回動ブラケット１３０上のガイドシェル１５０を所定範囲（図１（ａ）に示す例では垂直姿勢から水平姿勢まで９０度の範囲）で回動可能になっている。
ガイドシェル１５０には、セントラライザ等の必要な機器が装備され、油圧駆動式の打設機１６０がガイドシェル１５０に沿ってスライド移動可能に搭載されている。打設機１６０をスライド移動させるフィード機構としては、油圧モータ駆動によるチェーン機構や、油圧シリンダ駆動によるワイヤロープ機構等を採用できる。

【0016】

本実施形態のガイドシェル１５０には、ガイドシェル１５０に沿って一対のボルトキャリッジ１７０が付設されたマガジン１８０が装備されている。マガジン１８０には、複数のロックボルトＢを格納され、一対のボルトキャリッジ１７０での受け渡し動作によってマガジン１８０に格納されているロックボルトＢを打設機１６０の打設軸線上に受け渡し可能になっている。

【0017】

さらに、本実施形態のガイドシェル１５０には、穿孔用ロッドＲを受け渡すためのロッドクランプスイング１９０が装備され、ロッドクランプスイング１９０の回動作動によって、穿孔用ロッドＲを打設機１６０の打設軸線上に受け渡し可能に構成されている。なお、ボルトキャリッジ１７０およびロッドクランプスイング１９０による受け渡し動作については公知の構造が採用されているので詳細な説明は省略する。

【0018】

ここで、本実施形態のロックボルト打設装置１００は、ロックボルトＢの後端をクランプするクランプ機構２００を備えており、クランプ機構２００は、打設機１６０前部（図２（ｂ）に示す符号Ｆの位置）でのロッド収容部１６１に対する直前の位置にてロックボルトＢの後端部の保持およびその開放が可能に構成される。

【0019】

詳しくは、クランプ機構２００は、図３に示すように、ベース２３０を備えている。ベース２３０の基端部は、打設機１６０がフィード移動される移動台１６２の上面に固定されており、打設機１６０と一体で移動可能になっている。
ベース２３０の上部はガイドシェル１５０の前方側に張り出し、その端面が穿孔軸線ＣＬとは直交する面とされたクランプ機構装着面２３１になっている。そして、このクランプ機構装着面２３１に、クランプ部２２０およびガイド部２１０が装着されている。

【0020】

クランプ部２２０は、直方体状のシリンダボディを有するクランプシリンダ２２１を備えて構成され、クランプシリンダ２２１がシリンダロッド２２２を下方に向けた姿勢でクランプ機構装着面２３１に固定されている。シリンダロッド２２２の先端には、ガイド部２１０の上面が固定されており、シリンダロッド２２２の伸縮に応じてガイド部２１０が上下に移動可能になっている。

【0021】

ガイド部２１０は、打設機１６０の前部にてロックボルトＢを軸方向に沿ってガイドするガイド穴２１１を有する。ガイド穴２１１は、ロックボルトＢ（および穿孔用ロッドＲ）の軸方向に沿って貫通形成されている。
ガイド穴２１１の前側には、軸方向後方から前方に向けて拡径する円錐台状のガイド面２１２が形成されている。ガイド穴２１１は、ガイド面２１２よりも後方が円筒面２１３になっている。ガイド穴２１１の軸心であるガイド穴軸線ＧＬは、シリンダロッド２２２の伸長時に、穿孔軸線ＣＬと同軸上に位置するように調整されている。

【0022】

これにより、クランプ部２２０は、ガイド部２１０をロックボルトＢの径方向に移動可能に構成され、ロックボルトＢに対して側方からガイド穴２１１内面の円筒面２１３を押圧してロックボルトＢを保持可能になっている。
なお、本実施形態では、ガイド部２１０の左右側面には、スライドガイド板２２３が設けられており、下方に向けて垂下状態で支持されるガイド部２１０の振れ止めがされており、ガイド部２１０の上下への移動が円滑に行われるようになっている。

【0023】

次に、本実施形態のロックボルト打設装置１００によるロックボルト打設の手順および作用効果について説明する。
まず、ロッドクランプスイング１９０による受け渡し動作により、穿孔用ロッドＲを打設機１６０の打設軸線上に受け渡し、打設機１６０の駆動およびフィード作動によってロックボルト挿入穴を穿孔する。

【0024】

ここで、穿孔用ロッドＲを打設機１６０に受け渡す際、本実施形態のクランプ機構２００によれば、打設機１６０の前部に、穿孔用ロッドＲの軸方向に沿って貫通形成されるガイド穴２１１を有するガイド部２１０が配置されているので、穿孔用ロッドＲを軸方向に沿ってガイドできる。

【0025】

特に、穿孔用ロッドＲをクランプする際には、打設機１６０をガイドシェル１５０に沿って前進させて、穿孔用ロッドＲの後端を打設機１６０のロッド収容部１６１に収める必要があるところ、長尺な穿孔用ロッドＲは、姿勢によっては自重によって湾曲して垂れてしまい、打設機１６０のロッド収容部１６１に収めることが困難となる場合がある。

【0026】

これに対し、本実施形態のクランプ機構２００によれば、ガイド部２１０は、ガイド穴２１１の前側に、軸方向後方から前方に向けて拡径する円錐台状のガイド面２１２を有するので、穿孔用ロッドＲがある程度湾曲していても、ガイド面２１２の拡径する円錐台状の範囲であれば、軸方向に沿って円滑に穿孔用ロッドＲをガイドできる。

【0027】

次いで、ロッドクランプスイング１９０の回動作動によって穿孔用ロッドＲを打設軸線上から回収して退避位置まで回動させる。次いで、一対のボルトキャリッジ１７０での受け渡し動作によってマガジン１８０に格納されているロックボルトＢを打設機１６０の打設軸線上に受け渡す。このとき、打設機１６０およびこれに付設されたクランプ機構２００は、ガイドシェル１５０の軸方向後方に退避されている。

【0028】

次いで、図４（ａ）に示すように、クランプ部２２０のクランプシリンダ２２１のシリンダロッド２２２を伸長した状態で（このとき、打設機１６０の打設軸線ＣＬ上にガイド穴２１１のガイド穴軸線ＧＬの軸心は一致している。）、打設機１６０を打設軸線ＣＬ上で前進させる。
これにより、打設機１６０（およびクランプ機構２００）をガイドシェル１５０に沿って前進されて、ロックボルトＢの後端が打設機１６０のロッド収容部１６１に収められる。このとき、前側に設けられているガイド面２１２の円錐台状の穴がロックボルトＢの後端を打設機１６０のロッド収容部１６１に向けて円滑に導く効果を果たしている。

【0029】

次いで、図４（ｂ）に示すように、クランプシリンダ２２１のシリンダロッド２２２を短縮して、ロックボルトＢの後端に対して、ガイド穴２１１の円筒面２１３を軸方向とは直交する方向（同図での上方）から押圧する。これによって、打設機１６０のロッド収容部１６１との協働によってロックボルトＢの後端がクランプされる。

【0030】

同図では、ガイド穴軸線ＧＬ、ロックボルト軸線ＢＬおよび穿孔軸線ＣＬの相互が、上記クランプ動作によって相互の軸心がずれて異心状態となる協働作用によって所期のクランプ効果が生じているイメージを示している。
本実施形態では、このクランプ状態で打設機１６０をクランプ機構２００とともに打設軸線ＣＬ上にて一体で前進させることにより、ロックボルトＢを上記穿孔されたロックボルト挿入穴に沿って挿入する。

【0031】

ここで、上述したように、従来のロックボルト打設装置では、ロックボルトの途中部分の一点をクランプするクランプ装置を備え、打設時には、ロックボルトを軸方向に沿ってスライド移動させるために、クランプ装置によるクランプ状態を「甘噛み」にしてスライド移動させる。

【0032】

しかし、ロックボルトを「甘噛み」にした状態では、ロックボルト打設装置の軸線を下向きにした姿勢で使用すると、自重によってロックボルトが落下するおそれがある。これは、ロックボルトを落下させない程度に且つスライド移動は可能な程度に「甘噛み」支持するクランプ力の設定が困難なことに要因がある。

【0033】

これに対し、本実施形態のロックボルト打設装置１００は、打設機１６０前部のロッド収容部１６１の位置に、打設機１６０と一体で移動可能なクランプ機構２００を設けたので、打設姿勢によらずにロックボルトＢの後端を安定してクランプできる。

【0034】

つまり、本実施形態のクランプ機構２００によれば、打設機１６０前部の位置にてロックボルトＢの後端の保持およびその開放が可能なので、ロックボルトＢの後端を確実にクランプできる上、打設機１６０と一体で移動しつつ打設できる。

【0035】

これにより、打設時におけるクランプ機構２００の部分でのロックボルトＢのスライド移動自体が不要となる。つまり、「甘噛み」支持が不要となることから、クランプ力の設定が容易となり、適正な力で安定してクランプしつつ打設することができる。

【0036】

但し、本実施形態のように、打設機１６０前部の位置にクランプ機構２００を配置すると、クランプ機構２００が占有する軸方向スペースの分だけロックボルトＢの押し込み長が短縮する、若しくは装置の全長が伸びてしまうことになる。そのため、クランプ機構を可及的にコンパクトに構成することが望ましい。

【0037】

これに対し、本実施形態のクランプ機構２００によれば、打設機１６０の前部にロックボルトＢの軸方向に沿って貫通形成されるガイド穴２１１を有するガイド部２１０が配置されているので、ロックボルトＢを軸方向に沿ってガイドできる。

【0038】

そして、本実施形態のクランプ機構２００によれば、ガイド部２１０をロックボルトＢの径方向に移動可能に構成されたクランプ部２２０を有し、クランプ部２２０は、ガイド穴２１１の内面（円筒面２１３）をロックボルトＢに側方から押圧してロックボルトＢを保持することができる。

【0039】

これにより、クランプ機構２００が占有する軸方向スペースをコンパクトに構成できる。そのため、本実施形態のクランプ機構２００によれば、ロックボルトＢの押し込み長が短縮するという問題を可及的に抑えるとともに、装置全長の増加についても可及的にコンパクトに構成できる。

【0040】

また、ロックボルトＢをクランプする際には、打設機１６０をガイドシェル１５０に沿って前進させて、ロックボルトＢの後端を打設機１６０のロッド収容部１６１に収める必要があるところ、長尺なロックボルトＢは、姿勢によっては自重によって湾曲して垂れてしまい、打設機１６０のロッド収容部１６１に収めることが困難となる場合がある。

【0041】

これに対し、本実施形態のクランプ機構２００によれば、ガイド部２１０は、ガイド穴２１１の前側に、軸方向後方から前方に向けて拡径する円錐台状のガイド面２１２を有する構成を採用しているので、ロックボルトＢがある程度湾曲していても、ガイド面２１２の拡径する円錐台状の範囲であれば、軸方向に沿って円滑にロックボルトＢをガイドできる。

【0042】

以上説明したように、本実施形態のロックボルト打設装置１００によれば、打設機１６０の前部の位置にてロックボルトＢの保持およびその開放が可能なクランプ機構２００を備えるので、打設姿勢によらずにロックボルトＢを安定してクランプできる。
なお、本発明に係るロックボルト打設装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0043】

１００ ロックボルト打設装置
１１０ 装着ブラケット
１２０ ロータリアクチュエータ
１３０ 回動ブラケット
１４０ ガイドスライド機構
１４１ シリンダ
１５０ ガイドシェル
１６０ 打設機
１６１ ロッド収容部
１７０ ボルトキャリッジ
１８０ マガジン
１９０ ロッドクランプスイング
２００ クランプ機構
２１０ ガイド部
２１１ ガイド穴
２１２ ガイド面
２１３ 円筒面
２２０ クランプ部
２２１ クランプシリンダ
２２２ シリンダロッド
２２３ スライドガイド板
２３０ ベース
２３１ クランプ機構装着面
３００ 作業車両
３１０ 走行台車
３２０ 旋回台
３３０ オペレータキャビン
３４０ アーム
Ｂ ロックボルト
Ｒ 穿孔用ロッド
ＣＬ 穿孔軸線
ＢＬ ロックボルト軸線
ＧＬ ガイド穴軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】