JPS593640B2 - 坑道におけるボルトの引張指示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は引張力指示装置に関するものであり、より詳
細には坑道の壁ボルトや岩ボルトやその様なものと同様
に知られている坑道屋根ボルトの弓張力を指示するため
の装置である。

採鉱トンネルの屋根ボルトの技術はよく知られておりそ
して広範囲に応用されていた。

予じめ決められた最大値よりも小さく、そして予じめ決
められた最小値よりも大きい範囲にあるボルトの弓張力
の保守にたよるシステムの効力もよく知られている。た
とえねじ山の変化や摩擦損失のような種々な計り知れな
いもののためということはたしかではないが、トルクレ
ンチの使用はボルトが最初は適当な引張力状態にあるこ
とを保証しているが、しかしながらたとえ最初の引張力
が正しいとしても残しておく必要はない。

鉱山施行安全行政機関の全米内陸部門は坑道の中での思
いがけない死の第１原因は坑道屋根および／または鉱柱
の失敗によると指適していることが知られている。許さ
れる範囲外の種々の引張力を検出し正すことは一般の坑
道の福利と安全の観点から重要である。

これはボルトの定期的検査を意味し、いつもは簡単に受
けられず、又目に見ることもできない。これらや他の困
難なことは既知指示装置の価値を損じる。先行技術は坑
道屋根ボルトの中の引張力指示のためのいくつもの装置
を含んでいるこれらの装置は米国特許第２，４６４，１
５２、３，１０４，６４５、３，１６９，４４０や３，
３２９，０５８号で示される。

これらの装置は全体的には満足ではなく、一般的に広く
使用されていないし、なぜならばこれらは無抵抗で遠く
から見られず、引張力の下限又は上限だけを指示し、そ
れらは複雑で製造および／または設置するのに高価であ
りおよび／または電気装置が必要である。さらに最近の
先行技術装置は、ボルトの中の引張力がかわるにつれて
色がかわる化学物質を使用する。これらの装置も高価お
よび／または見にくいので全体的に満足することができ
ない。現在ではもつとも普通の坑道のボルト引張試験と
監視するシステムは、トルクレンチで坑道ボルトを手作
業で行う高額な人を必要とする。

本発明によつて、坑道屋根ボルトやそれと類似物の引張
りを見えるように指示するための比較的に簡単で安い装
置を提供することで先行技術の欠点は克服される。

この装置はボルトの監視のために永久的に取りつけられ
るかまたは干渉および／または故意でない損失を防ぐ取
りはずしできる指示部材を含んでいる。本発明の装置は
、ボルト中の予じめ決められた最大引張力よりも大きい
ことに相当する第１の位置や、ボルトの中の予じめ決め
られた受けるべき最小引張力よりも小さいことに相当す
る第２の位置や、予じめ決められた最大値と予じめ決め
られた受けるべき最小値の中間のボルトの中の引張力に
相当する第１の位置と第２の位置との中間位置に位置す
る指示部材を持つている。

指示部材が前記のような位置に位置することは、後部板
やボルトが固定されたとき頭部がささえるのに対する他
の部材とボルトの頭部の間に差し込まれるばね座金（で
きればら旋座金がよい）が提供されることによつてなし
遂げられる。

ばね座金は圧縮力がなくて伸びた状態になり、ボルトの
中に予じめ決められた最大引張力よりも大きな力がある
とき、ボルト頭部と板によつて及ぼされる圧縮力によつ
て平らになつて全く圧縮された状態になる。旋回軸部材
（できれば旋回軸ピンまたは旋回軸穴の方がよいが）が
外側表面に位置している。旋回軸部材は座金が全く圧縮
されるときに板から第１の距離で軸の方向に間隔を置か
れており、座金がモニタボルトの中の予じめ決められた
受けるべき最小引張力に等しい圧縮力を受けるとき板か
ら第２の距離で軸方向に間隔を置かれている。よく見え
る細長い指示部材または旗は旋回部材と永久的または移
動可能に一端を旋回可能に支持されている。重力の影響
下で指示装置の自由端は、指示装置が回転して下方に行
こうとし垂直位置になる。指示部材は、事実上水平また
は第１の位置にあり、座金が全く圧縮されているとき、
指示部材を第１の位置に維持しようとするとき板に係合
する表面をもつている。前記表面はその一端に外側表面
を持つており、座金かボルトに最小許される引張力と等
しい圧縮力を受けるとき、板と旋回軸部材の軸力向の間
隔に等しいか小さい距離をもつて指示部材が回転可能に
指示されている場所から間隔を置かれている外側末端を
持つている。この様に、座金は板から旋回軸部材を遠ざ
ける様に広がつたり、指示部材の表面は最初の事実上水
平な位置から全体的に表面が板から離れ、指示部材が２
番目の指示位置に垂直につるまで徐々に板から離れる。
従つて本発明の目的は、坑道屋根ボルトやそれと類似物
の中の引張力を見える様に指示するための新しく改良し
た装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、もし坑道屋根ボルトやそれと類似
物が予じめ決められた最大引張力よりも大きいか、また
は予じめ決められた最小受けるべき引張力よりも小さい
か、または予じめ決められた最小受けるべき値より大き
く、予じめ決められた最大値よりも小さい引張力を受け
ているかどうかを見える様に指示するための簡単で経済
的な機械装置を提供することにある。第１図において、
坑道１１の屋根１０は１２で示されている多数の岩ボル
トまたは坑道屋根ボルトにささえられている。

ボルトは通常５／８または３／４インチ径であり、長さ
は３−１／２から６フイートである。これらの岩ボノレ
トでボノレト自体の作業を十分に果すのはボルトが規定
の引張力をもつて固定されることが必要で、これによつ
てボルトは何時でもこの引張力によつて維持される。第
２図は代表的な岩ボルト１２が岩層のドリル穴１３の中
に装置されて屋根１０の表面から上刃にのびているのを
示す。膨脹シエル１４はドリル穴１３の中にある岩ボル
トまたは坑道ボルトの端に用意されている。一般には、
膨脹シエルは引張力がボルトに与えられた時に組立てら
れ、シエルはドリル穴１３の壁に締る様に直径方向に広
がり、そしてボルトを保ちドリル穴の内側に固定する。
坑道屋根後部板１６はボルト１２の頭部１５と坑．道の
屋根１０の間に独特にはさまれている。もちろん、ボル
トの頭部１５はこの業界において周知の様にねじが切ら
れていてナツトがら合されていてもよく、ここにいうボ
ルトという用語はその様なものを包含するものである。
本発明の指示装置．１７（後に詳細を述べるが）は、ボ
ルト１２の頭部１５と板１６の間にはいつている。後部
板または板は、ボルトおよび／または指示装置をささえ
る表面であることは知られている。簡単にいえば指示装
置は可撓性のばね座金１８・と、それに枢着された指示
部材１９とからなつている。

ボルト１２の頭部１５が膨脹シエル１４に回転しながら
近づいていく時には、ボルト１２には引張力がかけられ
、そして岩層１０ａ，１０ｂ，１０ｃより構成される屋
根１０には圧縮力がかけられる。上記のことが起るとき
は、板１６とボルト１２の頭部１５の間のばね座金１８
は弾性的に圧縮されるかまたに平になる。本発明の引張
力指示装置１７は、第３図から第５図で示されている。

第３図において、坑道屋根ボルト１２は岩層１０ａ，１
０ｂ，１０ｃのドリル穴の中のささえとして示されてお
り、そして一般的な型の図示しない膨脹部材やアンカー
によつて保持されている。

後部板１６は坑道屋根１０に対して、ボルトに大きなさ
さえ表面を与えるのに役立つている。引張力指示装置１
７は、ボルト１２の頭部１５と後部板１６の間に入つて
いる。指示装置１７はばね座金１８と、第４図と第５図
に示す指示部材１９とよりなつている。座金１８はボル
ト１２の頭部１５と後部板１６の間に入つている。知ら
れているように、ボルト１２の引張力はボルト１２の頭
部１５と後部板１６の間の圧縮力に相当する。ばね座金
１８はこの様に、ボルト１２の引張力と等しい圧縮力を
受けるので、座金１８の圧縮力の測定値はボルト１２の
引張力の正確な測定値に等しい。ばね座金１８は、少な
くともボルト１２に予じめ決められた最大引張力と等し
い圧縮力の適用下で第３図または第６図の様にまつたく
圧縮され平になつても大丈夫なばね定数をもつたら旋状
の座金であり、種々な型のばね座金は十分な弾力やばね
定数をもつており、役に立つということが知られている
。

まつたく、巻かれずに圧縮されていない状態でのばね座
金は第４図で示されている。ら旋ばね座金（第１４，１
５図示）はボルト頭部１５と後部板１６に対して、均一
外側支持表面を与えるために、内周部２１よりも外周部
２０の方が厚い特別な構成をしている。ばね座金は、ボ
ルトの予じめ決められた最小の受けるべき引張力と等し
い圧縮力を受けたときに少し圧縮する様にばね定数を選
定されている。旋回軸部材またはピン２２は座金１８の
外側表面２４に半径軸上に提供されている。

旋回軸部材は、できれば施回軸ピンの方がよいが、ねじ
、リベツト、溶接棒、棒やそれの類似物でもよい。第１
５図のばね座金１１８でわかる様に、旋回軸部材１２２
は、旋回軸ピンを回転的に受けるための旋回軸穴である
。第１６図でわかる様に座金がまつたく圧縮したとき、
すなわち、ボルト１２の予じめ決められた最大引張力よ
り大きいかまたは同じ圧縮力を受けたとき、旋回軸ピン
２２は最初の距離Ａによつて、後部板１６から間隔を置
かれる。第７図でわかる様に座金かボルトの予じめ決め
られた最小に受けるべき引張力よりも小さい圧縮力を受
けて、座金が広がりそして旋回軸ピン２２は、後部板１
６から少なくとも既知２番目の距離Ｂで間隔を置かれて
いるときに、ボルト１２に予じめ決められた最小に受け
るべき引張力よりも小さな値の時の本発明による引張力
指示装置１９を示している。もちろん、座金がボルト１
２に予じめ決められた最大引張力よりも小さく、予じめ
決められた最小引張力よりも大きな圧縮力を受けた時に
、旋回軸ピン２２は距離Ａよりも大きく、距離Ｂよりも
小さい距離Ｃによつて、板１６から間隔を置かれている
（第８図参照）。指示部材１９は、一端に旋回軸支持２
６を提供されている細長い形状のものである。

旋回軸支持２６は、座金１８の旋回軸部材２２と係合す
るよう、座金１８に指示部材１９を旋回可能に支持する
様に設形されている。指示部材１９は、座金１８に永久
にまたは簡単に移動可能に枢着するよう設計されている
。

指示部材１９はできれば遠力から簡単に見ることができ
、大きい方が好ましい。指示部材１９は発光性を有する
プラスチツクの鋳造物または金属装置でその表面に発光
物を塗装したものである。指示部材１９は、一般的に距
離Ａと等しい距離Ｄによつて旋回軸支持より間隔を置い
てある後部板とかみ合うための係合表面または正面２８
を持つている。

指示部材の端にある正面２８の末端３０は一般には距離
Ｂに等しい距離Ｅによつて旋回軸支持から間隔を置いて
ある座金１８と旋回可能に支持されている。もちろん正
面２８は連続している。指示装置１７の動作は第６〜８
図に示されている。

第６図において、ばね座金１８はまつたく圧縮されてお
り、旋回軸ピン２２は距離Ａで後部板から間隔を置かれ
ており、そして通常はモニタボルト１２の予じめ決めら
れた引張力よりも大きい水平か、最初の位置に指示して
いる指示計１９を維持している後部板１６に対して圧縮
されている。第７図において、座金１８は少なくとも後
部板１６からの距離Ｂと同等な距離を旋回軸ピン２２が
十分動く程度に広がつたりまたはほどいたりする。指示
装置は垂直にぶら下つており、正面２８と末端３０が後
部板１６から離れるとき、２番目位置の指示はボルト１
２の予じめ決められた最小に受ける引張力よりも小さい
。第８図（こおいて、旋回軸ピン２２は後部板１６から
距離Ｃで十分動く程度で広がつたりまたはほどいたりす
る。

指示部材１９の正面２８の末端３０は後部板１６によつ
て係合しており、そして指示部材は角度αで吊られてお
り、一般には角度は５゜から７『の間であり、ボルト１
２の引張力の水平指示に関しては、予じめ決められた受
けるべき最小引張力よりも大きく、予じめ決められた最
大引張力よりも大きい。第８図の指示装置はこの様にボ
ルト１２でモニタされた引張力を受けられる範囲内で指
示する。もちろん、本発明の指示装置１７は、座金１８
のばね定数の選択できる変位、すなわち距離Ａ，Ｂ，Ｃ
によつておよび／または指示部材１９の一端の選択でき
る変位、すなわち距離Ｄ，Ｅによつてすべての選択的に
変位する範囲内で、ボルト１２の指示引張力状態を選ぶ
ことができる。

第１６図に本発明の指示装置の他の実施例２１７が示さ
れている。この実施例でボルト２１２は坑道のトンネル
２１１の垂直な壁２１０の中に押し込められている。ば
ね座金２１８、ボルト２１２、板２１６は前記された座
金１８、ボルト１２、板１６とまつたく同じ機能である
。指示部材２１９は、指示部材が最初または事実上の水
平位置にあるときに、板２１６と接触する様に設計され
た一端または垂直面２２８を除いて前記された指示部材
１９と通常はまつたく同じです。

表面２２８の位置選定の例外に関して指示計２１７は前
記された指示計１７とまつたく同じ機能であり、詳細は
記述されていない。第９図は一般に使用される後部板の
３つの型を示している。

第１０図は坑道屋根ボルトの頭部の接続でたびたび見ら
れた標準でない状態を示している。後部板やボルト頭部
の種々な型を使用するために設計された指示部材３１９
の構成は第１１図と第１２図で示されている。第１２図
でわかる様に指示部材３１９は攻道屋根または横壁に使
用される。指示部材３１９は、これが旋回可能に支持さ
れる階段部分３４０を除いて前記指示部材１９と２１９
は事実上まつたく同じである。階段部分３４０は、後部
板および／または標準でないボルト頭部の種々な型によ
つて本体を自由に又影響されない様にしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は屋根をささえている位置にある坑道屋根または
屋根ボルトを表わしている坑道トンネルの１部透視画法
、第２図は第１図の１つの坑道屋根または岩ボルトを示
している拡大横断面で本発明の引張力指示装置を示し、
第３図は本発明の引張力指示装置の拡大図、第４図は本
発明の接続に役立つている座金の正面図、第５図は本発
明の接続に役立つている指示装置の正面図、第６図はモ
ニタ坑道屋根ボルトの引張力が予じめ決められた最大引
張力と同じかそれ以上ということを指示している本発明
の引張力指示装置の拡大図、第７図はモニタ坑道屋根ボ
ルトの引張力が予じめ決められた受けるべき最小引張力
よりも小さいことを指示している本発明の引張力指示装
置の拡大図である。 第８図はモニタ坑道屋根ボルトの引張力が予じめ決めら
れた受けるべき最小値よりも大きく予じめ決められた最
大引張力よりも小さいということを指示している本発明
の引張力指示装置の拡大図、第９図はもつとも一般的に
使用されている坑道屋根後部板の３つの横断面図、第１
０図は一般的な坑道屋根ボルト頭部の形の上面図と側面
図第１１図は引張力指示部材の他の実施例の上面図、第
１２図は第１１図の引張力指示部材の側面図、第１３図
は本発明のら旋ばね座金の上面図、第１４図は第１３図
の線Ａ−Ａによる本発明のら旋．ばね座金の断面図、第
１５図は本発明のら旋はね座金の他の実施例の上面図、
第１６図は本発明の引張指示装置の他の実施例の図面で
ある。１０，２１０・・・・・・坑道屋根、１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ・・・・・・岩層、１２，２１２・・・・
・・ボルト、１３・・・・・・ドリル穴、１４・・・・
・・膨脹シエル、１５・・・・・・ボルト頭部、１６，
２１６・・・・・・後部板、１７・・・・・・指示装置
、１８，１１８，２１８・・・・・・ばね座金、１９，
２１９，３１９・・・・・・指示部材、２０・・・・・
・外側半径、２１・・・・・・内側半径、２２・・・・
・・旋回軸ピン、２４・・・・・・外側半径、２６・・
・・・・旋回軸支持、２８・・・・・・表面、３０・・
・・・・末端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モニタボルトまたはそれと類似物の引帳力を指示す
   る装置であつて、ばね座金とこのばね座金の一端に回転
   可能に支持された長尺の指示部材とを具えていて、ばね
   座金はボルトの頭部と弾性圧縮力をささえるボルト頭部
   を支持している板の表面との間に差しこまれており、こ
   のばね座金はボルトの引張力が予じめ決められた最大値
   をこしたときにはボルトの頭部と板との間で全圧縮され
   、ボルトの引張力が予じめ決められた最少値と等しいと
   きにはボルトの頭部と板の表面との間で一部圧縮され、
   ばね座金は外側表面に旋回軸部材をもつており、この旋
   回軸部材はボルト頭部と板の表面との間でばね座金が全
   圧縮されているときは第１距離Ａだけ板から離れており
   、ばね座金がボルトの引張力と等しい予じめ決められた
   最小値によつてボルトの頭部と板の表面との間で圧縮さ
   れているときは第１距離Ａよりも大きな第２距臨Ｂだけ
   板から離れており、指示部材は指示部材をばね座金に支
   持する旋回軸部材と協働する旋回軸受部および板の表面
   に係合する係合面をもつており、この係合面は第１距離
   Ａと等しい距離だけ旋回軸受部の中心から離れており、
   さらに係合面の一端は第２距離Ｂと等しい距離だけ旋回
   軸受部の中心から離れていることを特徴とする引張力指
   示装置。 ２ ばね座金はら旋状座金となつている特許請求の範囲
   第１項記載の指示装置。 ３ ばね座金は半径方向の内周部よりも外周部の方が厚
   くなつている特許請求の範囲第２項に記載の指示装置。 ４ 旋回軸部材はばね座金の外側表面から半径方向外側
   に向つてのびているピンからなつており、旋回軸受部は
   このピンを支承する穴となつている特許請求の範囲第２
   項に記載の指示装置。 ５ ピンはばね座金に溶接されている特許請求の範囲第
   ４項に記載の指示装置。 ６ ピンはばね座金にねじ込まれている特許請求の範囲
   第４項に記載の指示装置。 ７ 旋回部材はばね座金の半径方向外側表面にあいてい
   る穴に旋回可能に受け入れられているピンを含んでいる
   特許請求の範囲第２項に記載の指示装置。 ８ 指示部材はよく見えるようにできていて、発光部を
   有する特許請求の範囲第２項に記載の指示装置。 ９ 指示部材は発光性プラスチックで形成されている特
   許請求の範囲第８項に記載の指示装置。 １０ 指示部材は発光性プラスチックの薄板から打ちぬ
   かれて形成されている特許請求の範囲第８項に記載の指
   示装置。 １１ 指示部材は発光物質をコーティングした金属製部
   材からなる特許請求の範囲第８項に記載の指示装置。