JP5824713B1 - ブレーカおよび当該ブレーカを用いた破砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】岩石、岩盤やコンクリート構造物などの処理対象物に形成された削孔に挿入された複数の押圧部材の間に先細り形状の先端部が挿入された楔部材の後端部にピストンによる打撃を与えることで複数の押圧部材を削孔の径方向外側に移動させて削孔の周囲を破砕する作業を、空打ちの発生を防止しながら行う。【解決手段】楔部材の後端部を遊挿可能な挿入空間が先端部に設けられるシリンダ部と、シリンダ部の内部で前後方向に往復するピストンと、シリンダ部の内部でピストンと挿入空間との間に配置され、挿入空間に遊挿された楔部材の後端面に先端面を当接させながらピストンによる打撃を後端面で受けることにより、ピストンによる打撃を楔部材に伝達する打撃伝達部材とを備え、打撃伝達部材の先端面および楔部材の後端面のうち一方は湾曲凹面を有するとともに他方は湾曲凸面を有し、打撃伝達部材の先端面と楔部材の後端面とが互いに摺接可能となっている。【選択図】図４

Description

この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの処理対象物に形成された削孔に挿入された複数の押圧部材の間に先細り形状の先端部が挿入された楔部材の後端部にピストンによる打撃を与えることで複数の押圧部材を削孔の径方向外側に移動させて削孔の周囲を破砕するブレーカ、ならびに当該ブレーカを用いて処理対象物を破砕する破砕技術に関するものである。

従来、岩石、岩盤やコンクリート構造物などの処理対象物を割岩するための割岩工具として、楔部材（ウェッジと称されることもある）と羽根部材（ライナーと称されることもある）を用いた、いわゆるセリ矢が知られている。例えば特許文献１では、岩盤に削岩機で予め削孔を形成し、削孔内に楔部材（矢）と羽根部材（羽根）を組み合わせた割岩工具（セリ矢）を挿入した後で、楔部材の後端部をブレーカで打撃して楔部材を圧入することで楔部材の先端部に形成される傾斜面に対して複数の羽根部材を相対的に摺動させながら削孔の径方向外側に移動させて削孔の内壁を押圧し、割岩して岩盤を破砕している。

特開２００６−２２５９２５号公報（図３）

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、削孔にセットされた楔部材をブレーカのピストンで直接的に打撃するため、当該打撃を的確に、かつ安定的に行うことは困難であり、いわゆる「空打ち」が発生する可能性がある。というのも、処理対象物に対して削孔を計画通りの方向、つまり削孔形成方向に形成することは難しく、しかも仮に削孔が削孔形成方向に形成されたとしても、羽根部材や楔部材などが削孔に対して傾斜してセットされることも多く、このような現場状況において楔部材を圧入させる方向に対してピストンの進退方向（本発明の「前後方向」に相当）を完全に一致させることは難しいからである。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、岩石、岩盤やコンクリート構造物などの処理対象物に形成された削孔に挿入された複数の押圧部材の間に先細り形状の先端部が挿入された楔部材の後端部にピストンによる打撃を与えることで複数の押圧部材を削孔の径方向外側に移動させて削孔の周囲を破砕する作業を、空打ちの発生を防止しながら行うことが可能なブレーカ、並びに当該ブレーカを用いて削孔の周囲を効率的に破砕することができる破砕方法を提供することを目的とする。

この発明の一態様は、先細り形状の先端部を有する楔部材の後端部に打撃を与えて楔部材の先端部を処理対象物の削孔に挿入された複数の羽根部材の間に圧入することで、楔部材の先端部に形成される傾斜面に対して複数の羽根部材を相対的に摺動させながら削孔の径方向外側に移動させて削孔の内壁を押圧し、削孔の周囲を破砕するブレーカであって、楔部材の後端部を遊挿可能な挿入空間が先端部に設けられるシリンダ部と、シリンダ部の内部で前後方向に往復するピストンと、シリンダ部の内部でピストンと挿入空間との間に配置され、挿入空間に遊挿された楔部材の後端面に先端面を当接させながらピストンによる打撃を後端面で受けることにより、ピストンによる打撃を楔部材に伝達する打撃伝達部材とを備え、打撃伝達部材の先端面および楔部材の後端面のうち一方は湾曲凹面を有するとともに他方は湾曲凸面を有し、打撃伝達部材の先端面と楔部材の後端面とが互いに摺接可能となっていることを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、破砕方法であって、処理対象物に形成された削孔に複数の羽根部材を挿入する工程と、削孔に挿入された複数の羽根部材の間に楔部材の先細り形状の先端部を挿入する工程と、先端部が複数の羽根部材の間に挿入された楔部材の後端部を上記ブレーカの挿入空間に挿入して打撃伝達部材の先端面を楔部材の後端面に摺接させる工程と、打撃伝達部材の先端面と楔部材の後端面とを互いに摺接させながら打撃伝達部材を介して楔部材の後端部をブレーカのピストンで打撃して削孔の周囲を破砕する工程とを備えることを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、ピストンと挿入空間との間に打撃伝達部材が配置されている。この打撃伝達部材は、ピストンとともにシリンダ部の内部に設けられ、後端面でピストンの打撃を受ける。また、打撃伝達部材の先端面は湾曲凹面（あるいは湾曲凸面）となっており、湾曲凸面（あるいは湾曲凹面）を有する楔部材の後端面と摺接している。このため、ピストンの前後方向と楔部材の圧入方向とが完全に一致している場合はもちろんのこと、多少傾いていたとしても、ピストンは確実に打撃伝達部材を打撃し、その打撃力は打撃伝達部材を介して楔部材に伝達される。その結果、空打ちを発生させることなく、削孔の周囲を破砕することができる。

本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる割岩工具およびブレーカを示す図である。 本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる割岩工具の構成を示す図である。 本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられるブレーカの内部構造を模式的に示す図である。 図３に示すブレーカの先端部（挿入空間）への楔部材の挿入状態を示す図である。 本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる引抜工具の内部構造および引抜処理を模式的に示す図である。 割岩工具およびブレーカを用いた処理対象物の割岩処理を模式的に示す図である。 引抜工具による楔部材の引抜処理を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕方法の他の実施形態を模式的に示す図である。

本発明にかかる破砕方法は、以下の工程（１）〜（６）、
工程（１）：岩石、岩盤やコンクリート構造物などの処理対象物に削孔を形成する、
工程（２）：楔部材と、複数の羽根部材と、複数の羽根部材を相互に連結する連結機構とで構成される割岩工具を準備する、
工程（３）：上記削孔に複数の羽根部材を挿入する、
工程（４）：上記複数の羽根部材の間に楔部材の先端部を挿入する、
工程（５）：上記楔部材の後端面に対してブレーカの打撃伝達部材の先端面を摺接させ、その摺接状態を維持したままブレーカのピストンで打撃伝達部材を介して楔部材を打撃して楔部材の先端部を圧入する、
工程（６）：ブレーカを取り外した後で上記楔部材の後端部に引抜工具をセットし、引抜工具を用いて楔部材を引き抜いた後で連結機構により相互に連結された複数の羽根部材を回収する、
を実行することで処理対象物を割岩し、削孔の周囲を破砕するものであり、特に破砕効率を高めるために、次の説明する割岩工具、ブレーカおよび引抜工具を用いている。以下、図１ないし図５を参照しつつ装置構成を説明した後で、上記破砕方法について詳述する。

図１は本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる割岩工具およびブレーカを示す図である。割岩工具１は、２枚の羽根部材１１、１２と、羽根部材１１、１２の後端部を相互に連結する連結機構１３と、羽根部材１１、１２の間に対して先端部を挿脱可能に形成された楔部材１４と有している。そして、２枚の羽根部材１１、１２は連結機構１３により相互に連結される。この明細書では、処理対象物２に対して削孔２１が形成される方向Ｘを「削孔形成方向」と称し、Ｘ方向に進む側を「先端側」と称するとともに反対側を「後端側」と称する。また、削孔形成方向Ｘに直交する方向のうち羽根部材１１、１２が配列される方向Ｙを「配列方向」と称する。

図２は本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる割岩工具の構成を示す図である。同図において、１点鎖線の矢印方向に示された（ａ）図〜（ｅ）図はそれぞれ羽根部材の上面図、Ｘ方向において互いに異なる３つの高さ位置での羽根部材の断面図および羽根部材の下面図である。この割岩工具１では、羽根部材１１、１２は同形状及び同寸法である。そこで、羽根部材１１の構成を以下に説明する一方で、羽根部材１２の各部については相当符号を付して説明を省略する。

羽根部材１１は、フランジ部１１ａと、フランジ部１１ａの下面から削孔形成方向Ｘと平行な方向に延びる押圧部１１ｂとを有している。図２の（ａ）図および（ｅ）図からわかるように、フランジ部１１ａは押圧部１１ｂよりも十分に大きな平面サイズを有している。より具体的には、フランジ部１１ａ、１２ａを組み合わせた平面サイズは削孔２１よりも大きな平面サイズを有するのに対し、押圧部１１ｂ、１２ｂ組み合わせた平面サイズは削孔２１よりも小さな平面サイズを有している。

フランジ部１１ａには２本の貫通孔１１ｃ、１１ｄが互いに一定距離だけＸＹ平面と直交する方向に離間して設けられるとともに、フランジ部１２ａには２本の貫通孔１２ｃ、１２ｄが互いに一定距離だけＸＹ平面と直交する方向に離間して設けられている。そして、上記のように傾斜面同士を対向させて配置することで、貫通孔１１ｃ、１２ｃがＹ方向に一直線上に並ぶとともに貫通孔１１ｄ、１２ｄがＹ方向に一直線上に並ぶ。

押圧部１１ｂのうち削孔２１の内壁と対向する面は、削孔形成方向Ｘに沿った円弧面を基本形状として構成されており、後述するように削孔２１の内壁を押圧する押圧面として機能する。なお、ここでの円弧面とはその断面が厳密に円の一部である必要はなく、断面が楕円の一部であるような場合も含むものとする。また、押圧部１１ｂでは円弧面（押圧面）と反対側に傾斜面が形成されている。そして、２つの羽根部材１１、１２は、傾斜面同士が向かい合うように配置された状態で、次に詳述する連結機構１３によりフランジ部１１ａ、１２ａを相互に連結することで一体化される。

連結機構１３は、コイルばね１３１〜１３３、ボルト１３４、ナット１３５および２枚のワッシャー１３６により形成されている。フランジ部１１ａ、１２ａにそれぞれ形成される貫通孔１１ｃ、１２ｃに挟まれるようにコイルばね１３２が配置されている。また、貫通孔１１ｃの（−Ｙ）方向側にコイルばね１３１が配置されるとともに、貫通孔１２ｃの（＋Ｙ）方向側にコイルばね１３３が配置されている。そして、（−Ｙ）側ワッシャー１３６、コイルばね１３１、貫通孔１１ｃ、コイルばね１３２、貫通孔１２ｃ、コイルばね１３３および（＋Ｙ）側ワッシャー１３６を貫通してボルト１３４が挿通され、ボルト１３４の先端の雄ネジ部にナット１３５が螺合されている。なお、貫通孔１１ｄ、１２ｄ側についても、上記と同様に、コイルばね１３１〜１３３、ボルト１３４、ナット１３５および２枚のワッシャー１３６が設けられている。

コイルばね１３２は羽根部材１１、１２をＹ方向において相互に離間させるように付勢している。また、ボルト１３４の頭部が羽根部材１１の（−Ｙ）方向の移動を規制し、ナット１３５が羽根部材１２の（＋Ｙ）方向の移動を規制する。また、コイルばね１３１は羽根部材１１とボルト１３４の頭部との間に配置されて羽根部材１１をボルト１３４の頭部に対して（＋Ｙ）方向に付勢している。さらに、コイルばね１３３は羽根部材１２とナット１３５との間に配置されて羽根部材１２をナット１３５に対して（−Ｙ）方向に付勢している。

このように連結機構１３を設けたことによって、羽根部材１１、１２はボルト１３４の円筒部にガイドされながらＹ方向に移動可能な状態で相互に連結されており、羽根部材１１、１２の位置関係をナット１３５によって調整可能となっている。また、羽根部材１１、１２の先端部、つまり押圧部１１ｂ、１２ｂを削孔２１に挿入していくと、フランジ部１１ａ、１２ａが削孔２１の周辺表面に係止され、それ以上の挿入が規制されて割岩工具１が削孔２１に対してセット可能となっている。さらに、羽根部材１１、１２の一体化によって両傾斜面によって挟まれる空間は羽根部材１１、１２の先端側ほど細くなる先細り形状となる。この先細り形状の空間に、この空間と同様に先細り形状に構成された楔部材１４が挿入される。

図３は本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる楔部材の構造およびブレーカの内部構造を模式的に示す図である。また、図４は図３に示すブレーカの先端部（挿入空間）への楔部材の挿入状態を示す図である。ここでは、図３を参照しつつ楔部材１４の構成を説明した後で、図３および図４を参照しつつブレーカ３の構成について説明する。

楔部材１４の先端部は、図３（ｂ）に示すように、Ｘ方向に直交する断面において矩形形状を有し、先端に向かうにしたがってＹ方向の厚みが減少する先細り形状を有しており、（−Ｙ）側面および（＋Ｙ）側面は傾斜面となっている。また、楔部材１４の後端部１４ｂには、引抜工具４の係合部材４４、４５（図５）により把持される被把持部１４ｃが設けられている。被把持部１４ｃでは、（−Ｙ）方向側面および（＋Ｙ）方向側面に凹部１４ｄが設けられ、各凹部１４ｄに引抜工具４の係合部材４４、４５が挿入されて挟み込まれることで楔部材１４は引抜工具４により保持される。一方、各凹部１４ｄからの係合部材４４、４５の離脱によって引抜工具による楔部材１４の保持が解除される。なお、楔部材１４の各傾斜面１４ａには、溝部１４ｆがフランジ部１１ａ、１２ａの上面に形成されるオイル溜り部１１ｅ、１２ｅと連通するように設けられている。図３（ａ）においては、（＋Ｙ）側の傾斜面１４ａに形成された溝部１４ｆのみが図示されているが、反対側の傾斜面１４ａにも同様の溝部が形成されている。また、図２の（ａ）〜（ｄ）に示すように、各傾斜面１４ａに対して摺接される羽根部材１１、１２の傾斜面にも溝部１１ｆ、１２ｆがオイル溜り部１１ｅ、１２ｅと連通するように設けられている。このため、オイル溜り部１１ｅ、１２ｅに潤滑オイルを割岩処理前に貯留しておくことで当該潤滑オイルは溝部１１ｆ、１２ｆ、１４ｆを経由して楔部材１４と羽根部材１１、１２との摺動面に供給される。なお、本実施形態では、羽根部材１１、１２と楔部材１４の両方に溝部を設けているが、いずれか一方にのみ溝部を設けてもよい。また、溝部の本数についても、各傾斜面に１本ずつ形成しているが、溝部の本数や形状などについては任意である。また、溝部を設けずに、傾斜面に沿ってオイル供給を行うように構成してもよい。また、図２中の符号１３７、１３７は連結機構１３により羽根部材１１、１２を連結してなる連結体を吊持するためのフックであり、フック１３７、１３７はそれぞれフランジ部１１ａ、１２ａの上面から立設され、ワイヤー（図示省略）を装着可能となっている。

また、楔部材１４の後端部１４ｂは（−Ｘ）方向に向かって先細り形状を有しており、次に説明するブレーカ３の構成要素のひとつであるシリンダ部３１の先端部３１１に形成される挿入空間ＳＰに対して遊挿可能となっている。また、後端部１４ｂの端面、つまり楔部材１４の後端面１４ｅは湾曲凸面に仕上げられており、次に説明するブレーカ３を構成する打撃伝達部材３３の先端面に対して摺動可能となっている。

上記ブレーカ３は上記のように構成された楔部材１４の後端部１４ｂを打撃して楔部材１４の先端部を羽根部材１２の間に圧入する機能を果たす。より詳しくは、ブレーカ３は、図１に示すように油圧パワーショベル等の建設車両５のアーム５１にブラケット５２を介して取り付けられている。このため、オペレータが建設車両５の操作レバーなどを操作してアーム５１の位置や角度などを制御することでブレーカ３の位置および姿勢に制御可能となっている。

このブレーカ３は、図３（ｃ）および図４に示すように、ブレーカ３の本体部として機能するシリンダ部３１を有しており、シリンダ部３１の先端部には、凹部が設けられており、この凹部によって上記楔部材１４の後端部１４ｂを遊挿可能な挿入空間ＳＰが形成されている。また、この挿入空間ＳＰに対して後端側、つまり（−Ｘ）方向側において、ピストン３２がシリンダ部３１の内部で前後方向に往復移動可能に設けられている。また、ピストン３２と挿入空間ＳＰとの間に打撃伝達部材３３が配置されている。この打撃伝達部材３３の先端面３３１は湾曲凹面に仕上げられている。この実施形態では、打撃伝達部材３３の先端面３３１の曲率半径ｒ３３と楔部材１４の後端面１４ｅの曲率半径ｒ１４とは、
ｒ３３＝−ｒ１４
の関係を有しており、打撃伝達部材３３の先端面３３１と楔部材１４の後端面１４ｅとは互いに摺動可能となっている。このため、図４（ａ）に示すように楔部材１４の軸線ＡＸ１（楔部材１４の先端から後端面１４ｅの回転中心部に延びる軸線）に対してピストン３２の軸線ＡＸ３（ピストン３２の回転対称軸）が一致して傾斜角がゼロであるときはもちろんのこと、例えば図４（ｂ）に示すように楔部材１４の軸線ＡＸ１に対してピストン３２の軸線ＡＸ３が傾斜しており、ピストン３２の前後方向と楔部材１４の圧入方向との角度がゼロとなっていないときであっても、打撃伝達部材３３の先端面３３１と楔部材１４の後端面１４ｅとは互いに当接している。

一方、楔部材１４の軸線ＡＸ１とピストン３２の軸線ＡＸ３とがなす角度、つまり傾斜角がゼロか否かにかかわらず、打撃伝達部材３３およびピストン３２はシリンダ部３１の内部に設けられており、打撃伝達部材３３の後端面３３２はピストン３２の先端面３２１と対向している。つまり、本実施形態では、シリンダ部３１の内部でピストン３２および打撃伝達部材３３は軸線ＡＸ３の方向に一列に配列されており、打撃伝達部材３３の軸線（図示省略）は常に軸線ＡＸ３と一致している。したがって、挿入空間ＳＰ内おいて楔部材１４の後端部１４ｂの姿勢が変動する程度の範囲内で軸線ＡＸ１、ＡＸ３が互いに傾斜したとしても、ピストン３２は前後方向に往復移動し、空打ちを発生させることなく打撃伝達部材３３の後端面３３２に打撃を加える。そして、当該打撃力は打撃伝達部材３３を介して楔部材１４に与えられる。

このように本実施形態では、楔部材１４の後端部１４ｂは挿入空間ＳＰに遊挿されており、シリンダ部３１の先端部３１１に設けられた凹部と楔部材１４の後端部１４ｂとの間に隙間が生じる。そこで、本実施形態では、図３（ｃ）および図４に示すように、挿入空間ＳＰの開口付近において、Ｏリング３４が挿入空間ＳＰを取り囲むように上記凹部の内周面に周設されている。これによって、楔部材１４の後端部１４ｂが挿入空間ＳＰに遊挿された状態では、Ｏリング３４が後端部１４ｂの周面に弾性的に当接して楔部材１４の後端部１４ｂと凹部との隙間を塞がれる。このようにＯリング３４が挿入空間ＳＰをシリンダ部３１の先端側、つまり（＋Ｘ）方向側から塞ぐシール部材として機能している。その結果、シリンダ部３１の内部で発生する打撃音が漏れるのを抑制し、打撃による騒音を効率的に抑制することができる。

なお、図１、図３（ｃ）および図４中の符号３５は打撃伝達部材３３の側面に形成された切欠部３３３に係合して打撃伝達部材３３をピストン３２の軸線ＡＸ３と平行な方向に一定の距離だけ移動自在に支持するピン部材であり、符号３６は高圧油路と低圧油路とを交互に切換連通してピストン３２の前後方向の往復動を制御する切換弁を示している。

図５は本発明にかかる破砕方法の一実施形態を実行する際に用いられる引抜工具の内部構造および引抜処理を模式的に示す図であり、同図（ａ）は楔部材１４の後端部１４ｂを把持して引抜処理を行う前の構成を示し、同図（ｂ）は楔部材１４の後端部１４ｂを把持した際の構成を示している。この引抜工具４は、楔部材１４の後端部１４ｂのうち被把持部１４ｃまでを上方よりすっぽりと覆うようにキャップ部材４１を有している。このキャップ部材４１の（−Ｙ）側面および（＋Ｙ）側面に開口部４２、４３が設けられている。そして、開口部４２、４３に対して係合部材４４、４５がそれぞれＹ方向に進退可能に取り付けられている。係合部材４４の（＋Ｙ）側端部および係合部材４５の（−Ｙ）側端部はそれぞれ開口部４２、４３を介して凹部１４ｄ、１４ｄに進入可能となっており、図５（ｂ）に示すように、係合部材４４、４５の進入によって楔部材１４の被把持部１４ｃはＹ方向から挟み込まれて把持される。したがって、この把持状態のままキャップ部材４１の頂部４６に設けられるフック４７にワイヤー４８を装着し、当該ワイヤー４８をクレーン車（図示省略）によって巻き上げることで楔部材１４を上方に吊り上げて羽根部材１１、１２の間から引き抜き可能となっている。

次に、上記にように構成された割岩工具１、ブレーカ３および引抜工具４を用いて処理対象物２を割岩して破砕する方法について図６および図７を参照しつつ説明する。図６は割岩工具およびブレーカを用いた処理対象物の割岩処理を模式的に示す図である。また、図７は引抜工具による楔部材の引抜処理を模式的に示す図である。

この実施形態では、図６（ａ）に示すように、処理対象物２に内径ｄの削孔２１を（＋Ｘ）方向に形成する（削孔形成工程）。これに並行して、上記削孔２１に挿入すべき連結体（＝羽根部材１１、１２＋連結機構１３）を準備しておく（準備工程）。この準備工程では、羽根部材１１、１２は、傾斜面同士が向かい合うように羽根部材１１、１２を対向配置するとともに、コイルばね１３１、貫通孔１１ｃ、コイルばね１３２、貫通孔１２ｃおよびコイルばね１３３を貫通してボルト１３４を挿通した後、ボルト１３４の先端の雄ネジ部にナット１３５を螺合する。このとき、図６（ａ）に示すように、コイルばね１３１〜１３３の付勢力に抗いながらナット１３５をボルト１３４の頭部側に送り込んでボルト１３４とナット１３５の離間距離を距離Ｗ１０（＞ｄ）に調整することで、押圧部１１ｂ、１２ｂの幅Ｗが削孔２１の内径ｄよりも狭くなるように調整する。なお、本実施形態では、ほぼ同一のばね特性を有するコイルばね１３１〜１３３を用いており、上記調整完了時点でのコイルばね１３１〜１３３はそれぞれ長さＷ１１〜Ｗ１３（Ｗ１１＝Ｗ１２＝Ｗ１３）を有している。もちろん、コイルばね１３１〜１３３を同一のものを用いることは必須要件ではなく、任意であり、例えばコイルばね１３１、１３３を同一とする一方でコイルばね１３２をそれらコイルばね１３１、１３３と異なるものを用いてもよい。

このように押圧部１１ｂ、１２ｂの幅Ｗが内径ｄ未満に調整された連結体をクレーン車などによって吊り下げ、図６（ａ）に示すように押圧部１１ｂ、１２ｂを削孔２１内に挿入する。そして、フランジ部１１ａ、１２ａおよび連結機構１３が処理対象物２の表面に到達すると、クレーン車による連結体の吊り下げを解除した後、ナット１３５を緩めてボルト１３４とナット１３５の離間距離を距離Ｗ２０（＞Ｗ１０）に調整する。この調整中に、コイルばね１３２の付勢力によって押圧部１１ｂ、１２ｂがそれぞれ（−Ｙ）方向および（＋Ｙ）方向に移動して押圧部１１ｂ、１２ｂの円弧面（押圧面）を削孔２１の内壁に当接させる（図６（ｂ））。このため、押圧部１１ｂ、１２ｂの円弧面がぴったりと削孔２１の内壁に当接させることができる。なお、この時点におけるコイルばね１３１〜１３３の長さＷ２１〜Ｗ２３も全て同じ値であり、上記調整に伴って長さＷ２１〜Ｗ２３は挿入直前の長さＷ１１〜Ｗ１３よりも長くなっている。

こうして羽根部材１１、１２の削孔２１への挿入が完了すると、図６（ｃ）に示すように、押圧部１１ｂ、１２ｂの間に形成される略逆三角柱形状（楔形状）の空間（図示省略）に楔部材１４の先端部を挿入する。これによって、押圧部１１ｂ、１２ｂの傾斜面が楔部材１４の傾斜面１４ａ（図３参照）上に位置し、押圧部１１ｂ、１２ｂは楔部材１４に対して相対的に摺動可能となっている。なお、このように楔部材１４の先端部を空間に挿入した時点におけるコイルばね１３１〜１３３の長さＷ３１〜Ｗ３３も全て同じ値であり、しかも長さＷ２１〜Ｗ２３とほぼ同一である。

ここで、傾斜面１４ａ上での押圧部１１ｂ、１２ｂの摺動を円滑なものとするために、羽根部材１１、１２の間に楔部材１４を挿入した後あるいは挿入中にオイル溜り部１１ｅ、１２ｅに潤滑オイルを注入して貯留させておくのが望ましい。つまり、オイル溜り部１１ｅ、１２ｅに貯留している潤滑オイルが傾斜面１４ａを介して先端側に供給されて摺動面全体に潤滑オイルが行き渡り、次の楔部材１４の圧入を円滑に行うことができ、また後で説明するように、押圧部１１ｂ、１２ｂの間からの抜き取りも容易となる。

現在割岩対象となっている削孔２１への連結体（＝羽根部材１１、１２＋連結機構１３）の挿入および押圧部１１ｂ、１２ｂの間への楔部材１４の先端部の挿入が完了すると、オペレータは、挿入空間ＳＰが楔部材１４の後端部１４ｂの直上位置に位置するようにブレーカ３を位置決めする。このとき、図４（ｂ）に示すように、楔部材１４の軸線ＡＸ１とピストン３２の軸線ＡＸ３とが一致しないことがあるが、本実施形態では一致または不一致状態を問わず、その状態のままブレーカ３を楔部材１４の後端部１４ｂに向けて移動させて後端部１４ｂを挿入空間ＳＰに挿入し、打撃伝達部材３３の先端面３３１と楔部材１４の後端面１４ｅとを摺接させる。このように、本実施形態では、図４に示すように、打撃伝達部材３３の後端面３３２はピストン３２の先端面３２１と対向し、打撃伝達部材３３の先端面３３１は楔部材１４の後端面１４ｅに摺接している。したがって、空打ちを発生させることなくピストン３２の打撃力は打撃伝達部材３３を介して楔部材１４に確実に与えられる。

こうしてピストン３２による打撃を受けた楔部材１４が削孔形成方向Ｘに圧入される。一方、羽根部材１１、１２は楔部材１４の傾斜面１４ａに対して相対的に摺動しながらそれぞれ（−Ｙ）方向および（＋Ｙ）方向に移動して削孔２１の内壁を押圧する。これによって、処理対象物２が割岩されて削孔２１の周囲が破砕される。また、羽根部材１１、１２のＹ方向移動に伴ってコイルばね１３２の長さＷ４２は圧入前の長さＷ３２よりも長くなるのに対し、他のコイルばね１３１、１３３の長さＷ４１、Ｗ４３は圧入前の長さＷ３１、Ｗ３３よりも短くなる。このような破砕処理を、ブレーカ３をＸ方向に移動させながら継続させて破砕範囲を（＋Ｘ）方向に広げていく。その後で、ピストン３２の前後移動を停止させるのに続いてブレーカ３を遊挿した時と逆方向に移動させて楔部材１４の後端部１４ｂからシリンダ部３１の先端部３１１を離す。

次に、図７（ａ）に示すように、クレーン車（図示省略）に吊り下げられた引抜工具４を楔部材１４の後端部１４ｂに移動させ、楔部材１４の後端部１４ｂのうち被把持部１４ｃまでを上方よりキャップ部材４１ですっぽりと覆う。そして、係合部材４４の（＋Ｙ）側端部および係合部材４５の（−Ｙ）側端部を凹部１４ｄ、１４ｄに進入させて楔部材１４の被把持部１４ｃをＹ方向から挟み込んで把持する（図７（ｂ））。これによって、楔部材１４のみが引抜工具４に保持される。その状態のままクレーン車により引抜工具４を引き上げることで、引抜工具４とともに楔部材１４が羽根部材１１、１２の間から引き抜かれる。したがって、破砕処理の終了段階では楔部材１４と羽根部材１１、１２とが比較的強固に密着しているものの、引抜工具４を用いることで上記密着力に打ち勝って楔部材１４を削孔２１から容易に回収することができる。なお、楔部材１４が引き抜かれることで羽根部材１１、１２が削孔２１の内壁に与える押圧力がなくなり、しかも削孔２１の周囲はすでに破砕されているため、連結体（＝羽根部材１１、１２＋連結機構１３）を一体的に処理対象物２から回収することができる。もちろん、ナット１３５をボルト１３４の頭部側に送り込んで押圧部１１ｂ、１２ｂの幅Ｗを内径ｄ未満に調整した後で連結体を回収するようにしてもよく、これによって、より円滑な回収が可能となる。

以上のように、本実施形態では、ブレーカ３は、シリンダ部３１の内部にピストン３２と打撃伝達部材３３を設けるとともに、楔部材１４の後端面１４ｅが湾曲凸面に仕上げられているのに対応して当該打撃伝達部材３３の先端面３３１を湾曲凹面に仕上げている。そのため、楔部材１４の軸線ＡＸ１とピストン３２の軸線ＡＸ３とが一致するか否かを問わず、打撃伝達部材３３の先端面３３１は楔部材１４の後端面１４ｅと摺接し、ピストン３２は空打ちすることなく打撃伝達部材３３を打撃し、その打撃力は打撃伝達部材３３を介して楔部材１４に与えられる。したがって、ブレーカ３において空打ちが発生するのを確実に防止しながら削孔２１の周囲を効率的に破砕することができる。

また、楔部材１４の後端部１４ｂと挿入空間ＳＰを形成する凹部との隙間をＯリング３４によって塞いでいるため、シリンダ部３１の内部で発生する打撃音が漏れるのを抑制し、打撃による騒音を効率的に抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、１つの削孔２１に対して上記工程（２）〜（６）を連続的に実行しているが、それらの工程の全部あるいは一部を並行して行ってもよい。例えば図８に示すように、複数の削孔２１を形成するとともに割岩工具１を５セット準備しておき、以下の工程を並行して行ってもよい。

・最前列の左から１番目の削孔２１ａに羽根部材１１、１２（連結機構１３の図示を省略）を挿入する、
・最前列の左から２番目の削孔２１ｂに挿入された羽根部材１１、１２の間に楔部材１４の先端部を挿入する、
・最前列の左から３番目の削孔２１ｃについて、上記楔部材１４の後端部１４ｂをブレーカ３（図１、図３）のピストンで打撃して楔部材１４の先端部を圧入することで割岩する、
・最前列の左から４番目の削孔２１ｄに挿入された楔部材１４の後端部１４ｂからブレーカ３を取り外す、
・最前列の左から５番目の削孔２１ｅに挿入された楔部材１４の後端部１４ｂに引抜工具４をセットし、引抜工具４を用いて楔部材１４を引き抜いた後で羽根部材１１、１２を回収する、
という工程を並行して行うことで、破砕処理の効率をさらに高めることができる。

また、列状に設けられた複数の削孔２１の各々に羽根部材１１、１２を挿入するとともに羽根部材１１、１２の間に楔部材１４の先端部を挿入した後で、列状に並ぶ楔部材１４のうち一方端の楔部材１４から順番に他方端側に向けてブレーカ３を移動させながら当該移動毎に、シリンダ部３１の先端部３１１に楔部材１４の後端部１４ｂを挿入する動作、当該楔部材１４を打撃する動作および楔部材１４の後端部１４ｂからシリンダ部３１の先端部３１１を取り外す動作を行って広範囲にわたる破砕作業を行ってもよい。

また、上記実施形態では、２枚の羽根部材１１、１２を含む割岩工具１を用いて岩盤、岩石、コンクリート構造物などの処理対象物２を割岩して破砕する技術に本発明を適用しているが、羽根部材の枚数は「２」に限定されるものではなく、３以上の場合も同様である。また、羽根部材の構成についても任意であり、複数の羽根部材の間に楔部材の先端部を圧入することにより各羽根部材を削孔の内壁に押し付けて割岩する技術、例えば特許第４９６１５７４号、特許第５０３４００１号などにも適用することができる。また、連結機構１３によって複数の羽根部材を相互に連結することは必須事項ではない。

さらに、上記実施形態では、楔部材１４の後端面１４ｅが湾曲凸面に形成されるのに対応して打撃伝達部材３３の先端面３３１を湾曲凹面に仕上げているが、面形状を逆転させてもよい。つまり、楔部材１４の後端面１４ｅおよび打撃伝達部材３３の先端面３３１をそれぞれ湾曲凹面および湾曲凸面に形成してもよい。また、湾曲凹面および湾曲凸面の曲率半径を一致させることは必須要件ではないが、楔部材１４の後端面１４ｅおよび打撃伝達部材３３の先端面３３１を摺接させるためには、湾曲凹面の曲率半径の絶対値が湾曲凸面の曲率半径の絶対値以上となるように設定する必要がある。

以上説明したように、上記実施形態では、羽根部材１１にとって（−Ｙ）方向が本発明の「削孔の径方向外側」に相当し、羽根部材１２にとって（＋Ｙ）方向が本発明の「削孔の径方向外側」に相当している。（＋Ｘ）方向および（−Ｘ）方向が本発明の「前後方向」に相当している。

この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの処理対象物に形成される削孔に対して複数の羽根部材を挿入するとともにそれらの羽根部材の間に先細り形状を有する楔部材の先端部を圧入することで羽根部材を削孔の内壁に押圧させて割岩する技術全般に適用することができる。

１…割岩工具
２…処理対象物
３…ブレーカ
１１，１２…羽根部材
１１ｂ，１２ｂ…押圧部
１４…楔部材
１４ａ…（楔部材の）傾斜面
１４ｂ…（楔部材の）後端部
１４ｅ…（楔部材の)後端面
３１…シリンダ部
３２…ピストン
３３…打撃伝達部材
３４…Ｏリング（シール部材）
３１１…（シリンダ部の）先端部
３２１…（ピストンの）先端面
３３１…（打撃伝達部材の）先端面
３３２…（打撃伝達部材の）後端面
２１，２１ａ〜２１ｅ…削孔
ＳＰ…挿入空間
Ｘ…削孔形成方向

Claims (4)

1. 先細り形状の先端部を有する楔部材の後端部に打撃を与えて前記楔部材の先端部を処理対象物の削孔に挿入された複数の羽根部材の間に圧入することで、前記楔部材の先端部に形成される傾斜面に対して複数の羽根部材を相対的に摺動させながら前記削孔の径方向外側に移動させて前記削孔の内壁を押圧し、前記削孔の周囲を破砕するブレーカであって、
   前記楔部材の後端部を遊挿可能な挿入空間が先端部に設けられるシリンダ部と、
   前記シリンダ部の内部で前後方向に往復するピストンと、
   前記シリンダ部の内部で前記ピストンと前記挿入空間との間に配置され、前記挿入空間に遊挿された前記楔部材の後端面に先端面を当接させながら前記ピストンによる打撃を後端面で受けることにより、前記ピストンによる打撃を前記楔部材に伝達する打撃伝達部材とを備え、
   前記打撃伝達部材の先端面および前記楔部材の後端面のうち一方は湾曲凹面を有するとともに他方は湾曲凸面を有し、前記打撃伝達部材の先端面と前記楔部材の後端面とが互いに摺接可能となっていることを特徴とするブレーカ。
2. 請求項１に記載のブレーカであって、
   前記挿入空間に遊挿された前記楔部材の後端部と、前記シリンダ部の先端部との間に介在して前記挿入空間を前記シリンダ部の先端側から塞ぐシール部材をさらに備えるブレーカ。
3. 請求項２に記載のブレーカであって、
   前記シール部材は前記挿入空間に周設されるＯリングであるブレーカ。
4. 処理対象物に形成された削孔に複数の羽根部材を挿入する工程と、
   前記削孔に挿入された前記複数の羽根部材の間に楔部材の先細り形状の先端部を挿入する工程と、
   前記先端部が前記複数の羽根部材の間に挿入された前記楔部材の後端部を請求項１ないし３のいずれか一項に記載のブレーカの挿入空間に挿入して前記打撃伝達部材の先端面を前記楔部材の後端面に摺接させる工程と、
   前記打撃伝達部材の先端面と前記楔部材の後端面とを互いに摺接させながら前記打撃伝達部材を介して前記楔部材の後端部を前記ブレーカのピストンで打撃して前記削孔の周囲を破砕する工程と
   を備えることを特徴とする破砕方法。

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