JPH05149079A - Excavation derectional controller of excavator - Google Patents

Excavation derectional controller of excavator

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JPH05149079A
JPH05149079A JP34202191A JP34202191A JPH05149079A JP H05149079 A JPH05149079 A JP H05149079A JP 34202191 A JP34202191 A JP 34202191A JP 34202191 A JP34202191 A JP 34202191A JP H05149079 A JPH05149079 A JP H05149079A
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excavator
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annular
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harmonic gear
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Jiro Chiba
次郎 千葉
Toshiaki Misawa
敏明 三沢
Akio Ikeda
昭夫 池田
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Nippon Steel Corp
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Harmonic Drive Systems Inc
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Abstract

PURPOSE:To realize a mechanism capable of freely controlling an excavation direction of an excavator by using a pair of hollow type reduction gears and a pair of circular members rotated relatively by them. CONSTITUTION:In an excavation directional controller 5, the first and the second hollow type marmonic reduction gears 7 and 8 are arranged in a coaxial state. The first and the second circular mars 11 and 12 are so constituted that they are rotated by them. The first and the second circular members 11 and 12 have the inclined ends 112 and 121, and they are overlapped each other in a relatively rotatable state. 'The overlapped end is inclined against the rotary axis 2a by a certain angle. A rotary shaft 2 of an excavator drill is provided in a state to pass through hollow sections 113 and 123 of the first and the second circular members.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、石油井掘削機などに代
表される掘削機の掘削方向を制御するための制御装置に
関し、中空型の調和歯車変速機を利用して掘削機ドリル
の回転シャフトをその回転軸線に対して撓ませることに
より、その先端に支持されているドリルビットの掘削方
向を制御するように構成された掘削機の掘削方向制御装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the excavation direction of an excavator typified by an oil well excavator, which uses a hollow type harmonic gear transmission to rotate an excavator drill. The present invention relates to an excavation direction control device for an excavator configured to control the excavation direction of a drill bit supported at its tip by bending a shaft with respect to its rotation axis.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油井掘削機などの掘削機においては、
固い岩盤などを迂回させて掘削動作を継続させるため
に、ドリルの進行方向を変更させる掘削方向制御装置が
必要である。また、掘削中に何らかの原因で掘削方向に
狂いが発生した場合においても掘削方向を目標とする方
向に修正するために、このような掘削方向制御装置が必
要である。従来においては、特開昭57−21695号
公報、同57−100290号公報、同58−2103
00号公報等に、各種の掘削方向制御機構が提案されて
いる。しかし、これらの機構は、掘削方向を全方位に制
御できない、機構が複雑であるなどの問題点があり、十
分に満足すべきものではない。
2. Description of the Related Art In excavators such as oil well excavators,
An excavation direction control device that changes the traveling direction of the drill is required in order to continue the excavation operation by bypassing the hard rock. In addition, such an excavation direction control device is necessary to correct the excavation direction to a target direction even when the excavation direction is distorted for some reason during excavation. Conventionally, JP-A-57-21695, JP-A-57-100290, and JP-A-58-2103 have been used.
Various excavation direction control mechanisms have been proposed in Japanese Patent Publication No. 00, etc. However, these mechanisms are not fully satisfactory because they have problems that the excavation direction cannot be controlled in all directions and that the mechanism is complicated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この点に鑑みて、本件
出願人は先に、特願平2−189883号において、複
数の中空型調和歯車変速機と、複数の偏心回転部材とを
組み合わせて、コンパクトな構造でドリルの掘削方向を
全方位に制御可能な掘削方向制御装置を提案している。
In view of this point, the applicant of the present invention previously disclosed in Japanese Patent Application No. 2-189883 that a plurality of hollow type harmonic gear transmissions and a plurality of eccentric rotating members are combined. , Has proposed a drilling direction control device with a compact structure that can control the drilling direction in all directions.

【0004】本発明の課題は、一対の中空型調和歯車変
速機と一対の環状部材の組み合わせを用いて上記の特許
出願の明細書に開示の制御装置と同様な機能を達成する
ことの可能な掘削機の掘削方向制御装置を実現すること
にある。
An object of the present invention is to use a combination of a pair of hollow type harmonic gear transmissions and a pair of annular members to achieve the same function as the control device disclosed in the specification of the above patent application. It is to realize an excavation direction control device for an excavator.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の掘削機の掘削方向制御装置においては、
同軸状態に第1および第2の中空型調和歯車変速機が配
置され、これらによってそれぞれ第1および第2の環状
部材を回転させるように構成されている。また、これら
第1および第2の環状部材は、相対回転可能な状態で、
それらの環状端面が相互に重ね合わされている。たとえ
ば、ボールベアリングを介して相互に重ね合わされてい
る。これらの重ね合わされた端面は、回転軸線に対して
一定の角度だけ傾斜した傾斜面に設定されている。掘削
機ドリルの回転シャフトは、第1および第2の環状部材
の中空部分を貫通した状態に配置される。
In order to solve the above-mentioned problems, in the excavation direction control device for an excavator of the present invention,
The first and second hollow harmonic gear transmissions are coaxially arranged, and are configured to rotate the first and second annular members, respectively. In addition, these first and second annular members are in a relatively rotatable state,
Their annular end faces are superposed on each other. For example, they are superposed on each other via ball bearings. These superposed end faces are set as inclined faces that are inclined at a constant angle with respect to the rotation axis. The rotary shaft of the excavator drill is arranged so as to penetrate through the hollow portions of the first and second annular members.

【0006】また、本発明の掘削方向制御装置は、第1
および第2の中空型調和歯車変速機の駆動制御手段を有
し、この駆動制御手段は、第1および第2の環状部材を
所定の角度だけ相対回転させて、回転シャフトをその回
転軸線に対して目標とする角度だけ撓ませ、しかる後
に、第1および第2の環状部材を一体的に所定の角度だ
け回転させて、回転シャフトのたわみ方向を目標とする
方向に設定することにより、掘削機ドリルの掘削方向を
調節できるように、第1および第2の中空型調和歯車変
速機を駆動制御するように構成されている。
Further, the excavation direction control device of the present invention is the first
And a drive control means for the second hollow harmonic gear transmission, the drive control means rotating the first and second annular members relative to each other by a predetermined angle to rotate the rotary shaft with respect to its rotation axis. By bending the first and second annular members integrally by a predetermined angle to set the bending direction of the rotary shaft to a target direction. The first and second hollow harmonic gear transmissions are drive-controlled so that the drilling direction of the drill can be adjusted.

【0007】[0007]

【作用】第1および第2の中空型調和歯車変速機により
それぞれ第1および第2の環状部材を所定の角度だけ相
対回転させる。これらの環状部材は傾斜した端面が相互
に重なりあった状態で相対回転する。例えば、掘削機ド
リルの側に位置する第2の環状部材を一定の角度だけ回
転させる。この結果、第2の環状部材に形成されている
中空部分はその中心軸線の方向が回転シャフトの回転軸
線に対して一定の角度だけ傾斜する。この中空部分には
回転シャフトが貫通しているので、その内周面を回転シ
ャフトの外周面に丁度当接するように設定しておけば、
中空部分の傾斜に伴って回転シャフトのこの部分も強制
的に同一方向に撓まされる。しかる後に、第1および第
2の環状部材を一体的に所定の角度だけ回転させる。こ
の結果、一定の角度だけ傾斜した回転シャフトの先端側
は、傾斜した状態で目標とする方位に向けられる。この
ようにして、回転シャフトの先端側の方向、すなわち掘
削機ドリルによる掘削方向が制御される。
The first and second hollow harmonic gear transmissions relatively rotate the first and second annular members by a predetermined angle, respectively. These annular members rotate relative to each other with their inclined end faces overlapping each other. For example, the second annular member located on the side of the excavator drill is rotated by a certain angle. As a result, the direction of the central axis of the hollow portion formed in the second annular member is inclined by a certain angle with respect to the rotation axis of the rotary shaft. Since the rotary shaft penetrates through this hollow part, if the inner peripheral surface is set to just contact the outer peripheral surface of the rotary shaft,
As the hollow portion is inclined, this portion of the rotary shaft is also forced to bend in the same direction. Then, the first and second annular members are integrally rotated by a predetermined angle. As a result, the tip end side of the rotary shaft that is inclined by a certain angle is directed to the target azimuth in the inclined state. In this way, the direction on the tip side of the rotary shaft, that is, the excavation direction by the excavator drill is controlled.

【0008】[0008]

【実施例】以下に、図面を参照して本発明を石油井掘削
機に適用した例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to an oil well excavator will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1に本例の石油井掘削機の全体構成を示
してある。この図において、1は石油井掘削機であり、
2はその回転シャフトである。この回転シャフト2の先
端部分は、ドリルカラー3が同軸状態に連結されてお
り、このドリルカラー3の先端に、ドリルビット4が支
持されている。回転シャフト2の上端側は、これを回転
駆動させるための駆動機構(図示せず)に連結されてい
る。さらに、上記のドリルカラー3に隣接した部分には
回転シャフト2の外周を囲む状態に、掘削方向制御装置
5が取付けられている。
FIG. 1 shows the overall construction of the oil well excavator of this example. In this figure, 1 is an oil well excavator,
2 is the rotating shaft. A drill collar 3 is coaxially connected to the tip portion of the rotary shaft 2, and a drill bit 4 is supported on the tip of the drill collar 3. The upper end side of the rotary shaft 2 is connected to a drive mechanism (not shown) for rotationally driving the rotary shaft 2. Further, the excavation direction control device 5 is attached to the portion adjacent to the drill collar 3 so as to surround the outer circumference of the rotary shaft 2.

【0010】図2に示すように、この掘削方向制御装置
5は、回転シャフト2の外側に同軸状態に配置した円筒
形ハウジング6と、この内側に同軸状態に組み込まれた
第1および第2の中空型調和歯車減速機7、8および第
1および第2の環状部材11、12から基本的に構成さ
れている。円筒形ハウジング6は、その外周面に回転防
止用突起(図示せず)が形成されており、掘削時にはこ
れらの突起が掘削穴の内周壁に突き刺さることにより、
回転しないようになっている。
As shown in FIG. 2, the excavation direction control device 5 includes a cylindrical housing 6 coaxially arranged on the outer side of the rotary shaft 2 and first and second coaxial housings coaxially incorporated on the inner side thereof. It is basically composed of hollow type harmonic gear reducers 7 and 8 and first and second annular members 11 and 12. The cylindrical housing 6 has rotation preventing protrusions (not shown) formed on the outer peripheral surface thereof, and these protrusions pierce the inner peripheral wall of the excavation hole during excavation,
It doesn't rotate.

【0011】第1の中空型調和歯車減速機7は、他方の
減速機8に対して上側に配置されている。この中空型調
和歯車減速機7は、第1および第2の剛性環状内歯歯車
部材71、72と、これらの内側に配置された可とう性
の環状弾性外歯歯車部材73と、その内側に配置された
楕円形状の波動発生器74から構成されている。この波
動発生器74は、楕円形状をした剛性板741と、その
外周と上記の外歯歯車部材73の間に挿入されたボール
ベアリング742から構成され、楕円形状をした剛性板
741の中心には、中空部741aが形成されており、
ここに回転シャフト3が回転自在な状態で貫通してい
る。この構成の第1の中空型調和歯車減速機7の第1の
剛性環状内歯歯車部材71は、円筒形ハウジング6の内
周に形成したフランジ61に固定されている。これに対
して、第2の剛性環状内歯歯車部材72は第1の連結部
材13を介して上記の第1の環状部材11に連結され、
これらの三部材は一体回転するようになっている。な
お、連結部材13は回転に伴う心振れが発生しないよう
にベアリング機構14を介して回転自在の状態で円筒形
ハウジング6の内周面によって支持されている。ここ
に、本例においては、波動発生器74は、電磁クラッチ
機構15を介して、回転シャフト2の側に連結されてい
る。
The first hollow harmonic gear reducer 7 is arranged above the other reducer 8. This hollow type harmonic gear reducer 7 includes first and second rigid annular internal gear members 71 and 72, a flexible annular elastic external gear member 73 arranged inside thereof, and a flexible annular elastic external gear member 73 inside thereof. The wave generator 74 has an elliptical shape. The wave generator 74 is composed of an elliptical rigid plate 741 and a ball bearing 742 inserted between the outer periphery of the rigid plate 741 and the external gear member 73. , A hollow portion 741a is formed,
The rotary shaft 3 penetrates here in a rotatable state. The first rigid annular internal gear member 71 of the first hollow harmonic gear reducer 7 having this configuration is fixed to the flange 61 formed on the inner circumference of the cylindrical housing 6. On the other hand, the second rigid annular internal gear member 72 is connected to the first annular member 11 via the first connecting member 13,
These three members are designed to rotate integrally. The connecting member 13 is rotatably supported by the inner peripheral surface of the cylindrical housing 6 via a bearing mechanism 14 so as to prevent eccentricity due to rotation. Here, in the present example, the wave generator 74 is connected to the rotary shaft 2 side via the electromagnetic clutch mechanism 15.

【0012】次に、下側に配置された第2の中空型調和
歯車減速機8も上記の第1の減速機7の側と同一構成で
ある。すなわち、第1および第2の剛性環状内歯歯車部
材81、82と、可とう性の環状弾性外歯歯車部材83
と、楕円形状の波動発生機84から構成されている。そ
して、第2の剛性環状内歯歯車部材72が第2の連結部
材16を介して第2の環状部材12の側に連結され、こ
れら三部材が一体回転するようになっている。また、波
動発生器84は、電磁クラッチ17を介して回転シャフ
ト2の側に連結されている。ここに、第1の剛性環状内
歯歯車部材81は、上記の第1の連結部材13の内側に
固定支持されている。また、第2の連結部材16は、回
転に伴う心振れを防止するために、ベアリング機構18
を介して第1の連結部材13の内側に対して回転自在に
支持されている。
Next, the second hollow harmonic gear reducer 8 arranged on the lower side has the same structure as the side of the first reducer 7 described above. That is, the first and second rigid annular internal gear members 81 and 82 and the flexible annular elastic external gear member 83.
And an elliptical wave generator 84. Then, the second rigid annular internal gear member 72 is connected to the second annular member 12 side via the second connecting member 16 so that these three members rotate integrally. The wave generator 84 is connected to the rotary shaft 2 side via the electromagnetic clutch 17. Here, the first rigid annular internal gear member 81 is fixedly supported inside the first connecting member 13. In addition, the second connecting member 16 is provided with a bearing mechanism 18 in order to prevent runout due to rotation.
It is rotatably supported with respect to the inner side of the first connecting member 13 via.

【0013】次に、上記の第1および第2の環状部材1
1、12の構造を説明する。これらは、一体物の円筒形
部材をはす状に二つに切断した形状をしている。すなわ
ち、第1の環状部材11は、その上側端面111は中心
軸線11aに直交した面であるが、下側端面112は中
心軸線11aの直交面に対して一定の角度Θだけ傾斜し
た傾斜面とされている。そして、中心を通る中空部分1
13の内径は回転シャフト2の外径よりも僅かに大きく
設定されており、ここに回転シャフト2が回転自在に貫
通している。
Next, the above-mentioned first and second annular members 1
The structures 1 and 12 will be described. These have a shape obtained by cutting an integral cylindrical member into two in the shape of a lotus. That is, in the first annular member 11, the upper end surface 111 is a surface orthogonal to the central axis 11a, but the lower end surface 112 is an inclined surface inclined by a certain angle Θ with respect to the orthogonal surface of the central axis 11a. Has been done. And the hollow part 1 passing through the center
The inner diameter of 13 is set to be slightly larger than the outer diameter of the rotary shaft 2, and the rotary shaft 2 rotatably penetrates there.

【0014】これに対して、第2の環状部材12は、そ
の上側端面121の側が、中心軸線12aの直交面に対
して一定の角度Θだけ傾斜した傾斜面とされ、下側端面
122が中心軸線12aに直交する面となっている。ま
た、中心を通る中空部分123の内径は回転シャフト2
の外径よりも僅かに大きくなるように設定され、ここに
回転シャフト2が回転自在に貫通している。また、下側
端面122にはドリルカラー3が連結されている。この
第2の環状部材12は、その外周面がベアリング機構1
24を介して回転自在に円筒形ハウジング6の内周面に
より支持されている。
On the other hand, in the second annular member 12, the upper end surface 121 side is an inclined surface inclined by a constant angle Θ with respect to the plane orthogonal to the central axis 12a, and the lower end surface 122 is the center. The surface is orthogonal to the axis 12a. The inner diameter of the hollow portion 123 passing through the center is equal to that of the rotary shaft 2.
The outer diameter of the rotary shaft 2 is set to be slightly larger than the outer diameter of the rotary shaft 2. Further, the drill collar 3 is connected to the lower end surface 122. The outer peripheral surface of the second annular member 12 is the bearing mechanism 1.
It is rotatably supported by the inner peripheral surface of the cylindrical housing 6 via 24.

【0015】ここで、これらの第1および第2の環状部
材11、12の傾斜面112、121の間にはベアリン
グ19が配置されて、これらの環状部材は相対回転が可
能になっている。また、本例においては、第1の環状部
材11には、第2の連結部材16を通過させると共にそ
れが所定の角度範囲にわたって回転可能な切り欠き部分
(図示せず)が形成されている。さらには、第1の連結
部材13と第1の環状部材11の連結部分、および第2
の連結部材16と第2の環状部材12の連結部分は、そ
れぞれ、軸線方向に向けて僅かに相対移動可能な連結構
造とされている。さらにまた、第1および第2の環状部
材11、12は、常に、相互に重なり合った状態に保持
されるように、不図示の機構により相互に押しつけられ
た状態とされている。
Here, a bearing 19 is arranged between the inclined surfaces 112 and 121 of the first and second annular members 11 and 12, so that these annular members can rotate relative to each other. Further, in the present example, the first annular member 11 is formed with a notch portion (not shown) through which the second connecting member 16 can pass and which can rotate over a predetermined angular range. Furthermore, the connecting portion between the first connecting member 13 and the first annular member 11, and the second connecting member
The connecting portions of the connecting member 16 and the second annular member 12 each have a connecting structure capable of slightly relative movement in the axial direction. Furthermore, the first and second annular members 11, 12 are always pressed against each other by a mechanism (not shown) so as to be held in a state of being overlapped with each other at all times.

【0016】図3には、本例の掘削方向制御装置5にお
ける制御系の概要を示してある。図において200は石
油井掘削機1の全体を駆動制御するホストコンピュータ
であり、201は掘削方向制御装置のコントローラであ
る。ホストコンピュータ200からは、掘削方向を規定
する方位および角度を表す指令信号200Sがコントロ
ーラ201に供給される。コントローラ201は、受け
取った指令信号200Sに基づき、第1および第2の環
状部材11、12の目標回転位置を演算する目標回転位
置演算部202を有している。また、各環状部材11、
12に取り付けた検出器21、22の検出信号21S、
22Sに基づき、各環状部材11、12の実際の回転位
置を演算する実回転位置演算部203を有している。さ
らに、各環状部材11、12の実際の回転位置が目標と
する回転位置となるように各減速機7、8を駆動制御す
るための駆動制御信号204Sを発生する駆動信号発生
部204を有している。この駆動信号発生部204から
発生される駆動信号204Sはそれぞれ調和歯車減速機
の駆動制御ユニット23、24に送られる。この駆動信
号204Sを受け取ると、各駆動制御ユニット23、2
4は、電磁クラッチ15、17を制御することにより各
減速機7、8を駆動して、その減速回転出力要素である
剛性内歯歯車部材72、82を目標とする回転位置まで
回転して、そこに固定する。このような駆動制御は、予
めホストコンピュータ内に格納された制御プログラムを
実行するこにより達成される。
FIG. 3 shows an outline of a control system in the excavation direction control device 5 of this example. In the figure, reference numeral 200 is a host computer that drives and controls the entire oil well excavator 1, and 201 is a controller of the excavation direction control device. From the host computer 200, a command signal 200S indicating an azimuth and an angle defining the excavation direction is supplied to the controller 201. The controller 201 has a target rotational position calculation unit 202 that calculates the target rotational positions of the first and second annular members 11, 12 based on the received command signal 200S. In addition, each annular member 11,
The detection signals 21S of the detectors 21 and 22 attached to the 12
It has an actual rotational position calculation unit 203 for calculating the actual rotational position of each annular member 11, 12 based on 22S. Further, it has a drive signal generation unit 204 that generates a drive control signal 204S for controlling the drive of each speed reducer 7, 8 so that the actual rotational position of each annular member 11, 12 becomes a target rotational position. ing. The drive signal 204S generated from the drive signal generator 204 is sent to the drive control units 23 and 24 of the harmonic gear reducer, respectively. When this drive signal 204S is received, each drive control unit 23, 2
4 controls the electromagnetic clutches 15 and 17 to drive the speed reducers 7 and 8 to rotate the rigid internal gear members 72 and 82, which are the decelerated rotation output elements, to the target rotational position, Fix it there. Such drive control is achieved by executing a control program previously stored in the host computer.

【0017】このように構成した本例の掘削方向制御装
置5による掘削方向制御動作を説明する。図2に示すよ
うに第1および第2の環状部材11、12の中心軸線1
1a、12aが回転シャフト2の回転軸線2aに一致し
ている状態を初期状態とする。この状態においては、各
環状部材の中空部分113、123は回転軸線2aに整
列しており、従って、これらを貫通している回転シャフ
ト2は真っ直ぐな状態にある。この状態から、第1およ
び第2の環状部材11、12を180度だけ相対回転さ
せるものとする。例えば、上側の環状部材11を固定し
て、下側の第2の環状部材1のみを180度回転させ
る。
The excavation direction control operation by the excavation direction control device 5 of the present embodiment thus constructed will be described. As shown in FIG. 2, the central axis line 1 of the first and second annular members 11, 12
The state where 1a and 12a are aligned with the rotation axis 2a of the rotary shaft 2 is the initial state. In this state, the hollow portions 113 and 123 of the respective annular members are aligned with the rotation axis 2a, so that the rotary shaft 2 passing therethrough is in a straight state. From this state, the first and second annular members 11, 12 are relatively rotated by 180 degrees. For example, the upper annular member 11 is fixed, and only the lower second annular member 1 is rotated by 180 degrees.

【0018】図4には180度回転させた後の状態を誇
張して示してある。この図に示すように、第2の環状部
材12における肉厚の薄い側が第1の環状部材11の同
じく肉厚の薄い側に面して、第2の環状部材12におけ
る中空部分123の中心軸線12aは、回転シャフトの
回転中心線2aに対して2Θだけ傾斜した状態に設定さ
れる。このため、このように傾斜した中空部分123内
を貫通している回転シャフト2は、この中空部分123
の内周面によって強制的に撓まされて、これよりも下側
の部分が、上側の部分に対して2Θだけ傾斜する。この
ようにして、掘削方向の角度が設定される。すなわち、
初期の回転軸線2a(例えば垂直方向)に対する掘削角
度が設定される。
In FIG. 4, the state after being rotated 180 degrees is exaggeratedly shown. As shown in this figure, the thin-walled side of the second annular member 12 faces the similarly thin-walled side of the first annular member 11, and the central axis of the hollow portion 123 of the second annular member 12 is 12a is set in a state of being inclined by 2θ with respect to the rotation center line 2a of the rotating shaft. Therefore, the rotary shaft 2 penetrating the inside of the hollow portion 123 inclined in this way is
Is forced to be bent by the inner peripheral surface of, and the lower part is inclined by 2θ with respect to the upper part. In this way, the angle of the excavation direction is set. That is,
The excavation angle with respect to the initial rotation axis 2a (for example, the vertical direction) is set.

【0019】次に、第1および第2の減速機7、8を一
体的に回転させることにより、第1および第2の環状部
材11、12を、図4に示す状態を保持したまま一体的
に所定の角度だけ回転させる。この結果、傾斜した先端
側の回転シャフトの部分が設定された傾斜角度を保持し
たまま回転して、目標とする方位に設定される。このよ
うにして掘削方向が設定された後は、回転シャフト2を
回転させて、その先端に支持してあるドリルビットによ
る掘削動作を開始する。
Next, by rotating the first and second speed reducers 7 and 8 integrally, the first and second annular members 11 and 12 are integrated while maintaining the state shown in FIG. Rotate by a predetermined angle. As a result, the part of the inclined rotating shaft on the distal end side rotates while maintaining the set inclination angle, and is set to the target orientation. After the excavation direction is set in this way, the rotary shaft 2 is rotated and the excavation operation by the drill bit supported at the tip thereof is started.

【0020】なお、本例においては、一対の減速機7、
8の回転力を回転シャフト2の側から得るようにしてい
る。この代わりに、円筒形ハウジング6の内側に1個あ
るいは複数個の中空サーボモータを組み込み、これらに
よって減速機を駆動するようにしてもよい。
In this example, a pair of speed reducers 7,
The rotating force of 8 is obtained from the rotating shaft 2 side. Alternatively, one or a plurality of hollow servomotors may be incorporated inside the cylindrical housing 6 to drive the speed reducer.

【0021】また、本例は石油井掘削機に本発明を適用
したものであるが、本発明は、水、温泉、天然ガス、地
熱井等を掘削する所謂井戸掘機、さらには推進工法にお
けるトンネル掘削機等の他の掘削機の掘削方向制御装置
として同様に適用できることは勿論である。
In addition, although the present invention is applied to an oil well excavator in this example, the present invention is applied to a so-called well excavator for excavating water, hot springs, natural gas, geothermal wells, and a propulsion method. It is needless to say that it can be similarly applied as an excavation direction control device for another excavator such as a tunnel excavator.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の掘削機の
掘削方向制御装置は、一対の中空型調和歯車変速機と、
これらのそれぞれによって相対回転させられる一対の環
状部材を有し、これらの環状部材における相互の対峙面
を回転軸線に対して一定の角度だけ傾斜させた傾斜面と
した構成を採用しており、一対の環状部材を相対回転さ
せることにより、これらの中空部分を貫通した状態に配
置した回転シャフトを任意の角度に撓ませることがで
き、また、一対の環状部材を一体的に回転させることに
より、一定の角度に撓まされた回転シャフトを任意の方
位に設定することができるようになっている。したがっ
て、本発明によれば、掘削方向を任意の角度で任意の方
位に制御することができる。また、精度および応答性の
高い調和歯車変速機を利用しているので、制御性に優れ
た掘削方向の制御を実現することができる。さらには、
調和歯車変速機として中空型のものを利用しているの
で、回転シャフトの外周に掘削方向制御装置をコンパク
トに構成でき、設置スペースが少なくて済むという利点
もある。
As described above, the excavation direction control device for an excavator according to the present invention comprises a pair of hollow harmonic gear transmissions,
It has a pair of annular members that can be rotated relative to each other, and adopts a configuration in which the mutual facing surfaces of these annular members are inclined surfaces that are inclined at a certain angle with respect to the rotation axis. The relative rotation of the annular members allows the rotating shaft arranged in a state of penetrating these hollow portions to be bent at an arbitrary angle, and by rotating the pair of annular members integrally, The rotating shaft bent at the angle can be set in any direction. Therefore, according to the present invention, it is possible to control the excavation direction to any direction at any angle. Further, since the harmonic gear transmission having high accuracy and high responsiveness is used, it is possible to realize the control of the excavation direction with excellent controllability. Moreover,
Since a hollow type gearbox is used as the harmonic gear transmission, there is also an advantage that the excavation direction control device can be configured compactly on the outer periphery of the rotary shaft and the installation space is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した石油井掘削機の全体構成を示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of an oil well excavator to which the present invention is applied.

【図2】図1の掘削機に組み込まれた掘削方向制御装置
の構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an excavation direction control device incorporated in the excavator of FIG.

【図3】図2の掘削方向制御装置の制御系を示す概略ブ
ロック図である。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a control system of the excavation direction control device of FIG.

【図4】図2の掘削方向制御装置の掘削方向制御動作を
示すための説明図である。
4 is an explanatory diagram showing an excavation direction control operation of the excavation direction control device of FIG. 2. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・掘削機 2・・・回転シャフト 2a・・・回転軸線(垂直線) 3・・・ドリルカラー 4・・・ドリルビット 5・・・掘削方向制御装置 6・・・円筒形ハウジング 7・・・第1の中空型調和歯車減速機 8・・・第2の中空型調和歯車減速機 11・・・第1の環状部材 11a・・・中心軸線 112・・・下側傾斜端面 113・・・中空部分 12・・・第2の環状部材 12a・・・中心軸線 121・・・上側傾斜端面 123・・・中空部分 13・・・第1の連結部材 15・・・電磁クラッチ 16・・・第2の連結部材 17・・・電磁クラッチ 1 ... Excavator 2 ... Rotary shaft 2a ... Rotation axis (vertical line) 3 ... Drill collar 4 ... Drill bit 5 ... Drilling direction control device 6 ... Cylindrical housing 7・ ・ ・ First hollow harmonic gear reducer 8 ・ ・ ・ Second hollow harmonic gear reducer 11 ・ ・ ・ First annular member 11a ・ ・ ・ Center axis 112 ・ ・ ・ Lower inclined end surface 113 ・..Hollow part 12 ... second annular member 12a ... center axis 121 ... upper inclined end surface 123 ... hollow part 13 ... first connecting member 15 ... electromagnetic clutch 16 ...・ Second connection member 17 ... Electromagnetic clutch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 昭夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akio Ikeda 4-53-3 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同軸状態に配置した第1および第2の中
空型調和歯車変速機と、前記第1の中空型調和歯車変速
機と同軸状態に配列され、この変速機により回転させら
れる第1の環状部材と、前記第2の中空型調和歯車変速
機と同軸状態に配列され、この変速機により回転させら
れる第2の環状部材とを有し、前記第1および第2の環
状部材は相対回転可能な状態にそれらの環状端面が相互
に重ね合わされており、これらの重ね合わされた端面
は、中心軸線方向に対して一定の角度だけ傾斜した傾斜
面に設定されており、前記第1および第2の環状部材の
中空部分を貫通した状態に掘削機ドリルの回転シャフト
を配置し、これら第1および第2の環状部材を相対回転
させて、この回転シャフトを所定の方向に撓めることを
特徴とする掘削機の掘削方向制御装置。
1. A first and a second hollow harmonic gear transmissions arranged coaxially, and a first hollow harmonic gear transmission arranged coaxially with the first hollow harmonic gear transmission and rotated by the transmission. And a second annular member coaxially arranged with the second hollow harmonic gear transmission and rotated by the transmission, the first and second annular members being relative to each other. The annular end surfaces are superposed on each other in a rotatable state, and the superposed end surfaces are set as inclined surfaces inclined by a certain angle with respect to the central axis direction. The rotary shaft of the excavator drill is arranged so as to penetrate the hollow portion of the second annular member, and the first and second annular members are relatively rotated to bend the rotary shaft in a predetermined direction. Features of excavator digging Cutting direction control device.
【請求項2】 請求項1において、前記第1および第2
の中空型調和歯車変速機の駆動制御手段を有し、この駆
動制御手段は、前記第1および第2の環状部材を所定の
角度だけ相対回転させて、前記回転シャフトをその回転
軸線に対して目標とする角度だけ撓ませ、しかる後に、
前記第1および第2の環状部材を一体的に所定の角度だ
け回転させて、前記回転シャフトの撓み方向を目標とす
る方向に設定することにより、掘削機ドリルの掘削方向
を調節できるように、前記第1および第2の中空型調和
歯車変速機を駆動制御することを特徴とする掘削機の掘
削方向制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first and second
Drive control means of the hollow type harmonic gear transmission, the drive control means relatively rotates the first and second annular members by a predetermined angle to rotate the rotary shaft with respect to its rotation axis. Bend only the target angle, and then,
By rotating the first and second annular members integrally by a predetermined angle and setting the bending direction of the rotating shaft to a target direction, the excavating direction of the excavator drill can be adjusted. An excavation direction control device for an excavator, which drives and controls the first and second hollow harmonic gear transmissions.
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