JP2001182485A - 掘削装置 - Google Patents
掘削装置Info
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- JP2001182485A JP2001182485A JP36763499A JP36763499A JP2001182485A JP 2001182485 A JP2001182485 A JP 2001182485A JP 36763499 A JP36763499 A JP 36763499A JP 36763499 A JP36763499 A JP 36763499A JP 2001182485 A JP2001182485 A JP 2001182485A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- rotary
- tool
- cutter head
- rotation speed
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Road Repair (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 掘削時の調整対象が少なく制御が容易で、回
転掘削工具の支持具の支持力も小さくすることができる
掘削装置を提供する。 【解決手段】 掘削用のチップ1を設けたカッターヘッ
ド2と、カッターヘッド2を支持して掘削対象に押圧す
るアーム4と、カッターヘッド2の回転数を回転センサ
8で検出し、検出されたカッターヘッド2の回転数を予
め設定されている基準回転数と比較しアーム4の押圧力
を制御する制御装置11とを設ける。
転掘削工具の支持具の支持力も小さくすることができる
掘削装置を提供する。 【解決手段】 掘削用のチップ1を設けたカッターヘッ
ド2と、カッターヘッド2を支持して掘削対象に押圧す
るアーム4と、カッターヘッド2の回転数を回転センサ
8で検出し、検出されたカッターヘッド2の回転数を予
め設定されている基準回転数と比較しアーム4の押圧力
を制御する制御装置11とを設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤、コンクリー
ト、アスファルト路面、石材、木材等の掘削に好適な掘
削装置に関するものである。
ト、アスファルト路面、石材、木材等の掘削に好適な掘
削装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トンネル掘進機や、路面切削機のような
掘削機は、掘削用のビットが取付けられた回転掘削工具
を支持具で支持し、回転掘削工具を掘削対象に押圧し回
転させることにより掘削を行う掘削装置を備えている。
従来の掘削装置では、掘削対象に対する回転掘削工具の
基準押圧力を予め設定し、掘削時の実際の押圧力が基準
押圧力より高いか低いかに応じて、回転掘削工具の駆動
力、回転掘削工具の推進速度、ビットの切込み深さなど
を調整することにより押圧力を基準押圧力と適合させる
ように制御し掘削していた。
掘削機は、掘削用のビットが取付けられた回転掘削工具
を支持具で支持し、回転掘削工具を掘削対象に押圧し回
転させることにより掘削を行う掘削装置を備えている。
従来の掘削装置では、掘削対象に対する回転掘削工具の
基準押圧力を予め設定し、掘削時の実際の押圧力が基準
押圧力より高いか低いかに応じて、回転掘削工具の駆動
力、回転掘削工具の推進速度、ビットの切込み深さなど
を調整することにより押圧力を基準押圧力と適合させる
ように制御し掘削していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この掘
削装置では、掘削時の実際の押圧力を基準押圧力に適合
させるために、回転掘削工具の駆動力、回転掘削工具の
推進速度、ビットの切込み深さなどを調整するようにな
っているので、これら複数の調整対象の選択や、目標と
する基準押圧力に適合させるための調整量の決定等制御
が複雑且つ困難であった。
削装置では、掘削時の実際の押圧力を基準押圧力に適合
させるために、回転掘削工具の駆動力、回転掘削工具の
推進速度、ビットの切込み深さなどを調整するようにな
っているので、これら複数の調整対象の選択や、目標と
する基準押圧力に適合させるための調整量の決定等制御
が複雑且つ困難であった。
【0004】しかも、掘削対象に応じた最適な基準押圧
力を設定するのが難しく、最適な押圧力と異なった値が
基準押圧力として設定された場合、十分な掘削能力が発
揮できない。従って、トンネル掘進機等で基準押圧力を
設定するためには、予め岩質調査を行い適切な押圧力を
求める必要がある。また、ビットが取付けられた回転掘
削工具で掘削するので、掘削時に1個のビットが1回当
たりに掘削する量が多く、回転掘削工具側への反力も大
きくなり、従って、支持具は大きな支持力が必要とさ
れ、掘削装置及び掘削装置を搭載する作業車両が大型化
し重量も大となる。
力を設定するのが難しく、最適な押圧力と異なった値が
基準押圧力として設定された場合、十分な掘削能力が発
揮できない。従って、トンネル掘進機等で基準押圧力を
設定するためには、予め岩質調査を行い適切な押圧力を
求める必要がある。また、ビットが取付けられた回転掘
削工具で掘削するので、掘削時に1個のビットが1回当
たりに掘削する量が多く、回転掘削工具側への反力も大
きくなり、従って、支持具は大きな支持力が必要とさ
れ、掘削装置及び掘削装置を搭載する作業車両が大型化
し重量も大となる。
【0005】本発明は、掘削装置における上記問題を解
決するものであって、掘削時の調整対象が少なく制御が
容易で、回転掘削工具の支持具の支持力も小さくするこ
とができ、基準押圧力設定のための岩質調査等を行う必
要のない掘削装置を提供することを目的とする。
決するものであって、掘削時の調整対象が少なく制御が
容易で、回転掘削工具の支持具の支持力も小さくするこ
とができ、基準押圧力設定のための岩質調査等を行う必
要のない掘削装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の掘削装置は、上
記課題を解決するものであって、掘削用のチップを設け
た回転掘削工具と、回転掘削工具を支持して掘削対象に
押圧する支持具と、回転掘削工具の回転数を回転検出器
で検出し、検出された回転掘削工具の回転数を予め設定
されている基準回転数と比較し支持具の押圧力を制御す
る制御装置とを備えている。
記課題を解決するものであって、掘削用のチップを設け
た回転掘削工具と、回転掘削工具を支持して掘削対象に
押圧する支持具と、回転掘削工具の回転数を回転検出器
で検出し、検出された回転掘削工具の回転数を予め設定
されている基準回転数と比較し支持具の押圧力を制御す
る制御装置とを備えている。
【0007】掘削作業において、回転掘削工具を掘削対
象にある押圧力で押圧しながら回転させて掘削している
とき、押圧力を低下させれば回転掘削工具の掘削抵抗が
減少し、回転掘削工具はその駆動力の範囲内で回転数が
増加する。押圧力を増加させれば掘削抵抗が増大して回
転掘削工具の回転数は低下する。従って、掘削抵抗は回
転掘削工具の回転数に置換することができるので、回転
掘削工具の回転数を回転検出器で検出し、検出された回
転掘削工具の回転数を予め設定されている基準回転数と
比較し支持具の押圧力を制御することで、押圧力を常に
適正に保って自動的に連続掘削することが可能となる。
象にある押圧力で押圧しながら回転させて掘削している
とき、押圧力を低下させれば回転掘削工具の掘削抵抗が
減少し、回転掘削工具はその駆動力の範囲内で回転数が
増加する。押圧力を増加させれば掘削抵抗が増大して回
転掘削工具の回転数は低下する。従って、掘削抵抗は回
転掘削工具の回転数に置換することができるので、回転
掘削工具の回転数を回転検出器で検出し、検出された回
転掘削工具の回転数を予め設定されている基準回転数と
比較し支持具の押圧力を制御することで、押圧力を常に
適正に保って自動的に連続掘削することが可能となる。
【0008】回転掘削工具は掘削した分だけ掘削対象に
対して推進されるので、回転掘削工具の推進速度を制御
する必要はない。回転掘削工具は掘削負荷が少ないので
切込み深さを制御する必要もない。調整対象は押圧力の
みであるので、制御装置の構成は簡単になり、制御が容
易である。この回転掘削工具のチップは、掘削用のビッ
トに比べて刃面の高さが低く常に鋭利に保たれ負荷が少
ないので、回転掘削工具の駆動力が同じであれば、高速
で回転掘削工具を回転させることにより、供給される駆
動力に対して行う仕事の量は変わらない。
対して推進されるので、回転掘削工具の推進速度を制御
する必要はない。回転掘削工具は掘削負荷が少ないので
切込み深さを制御する必要もない。調整対象は押圧力の
みであるので、制御装置の構成は簡単になり、制御が容
易である。この回転掘削工具のチップは、掘削用のビッ
トに比べて刃面の高さが低く常に鋭利に保たれ負荷が少
ないので、回転掘削工具の駆動力が同じであれば、高速
で回転掘削工具を回転させることにより、供給される駆
動力に対して行う仕事の量は変わらない。
【0009】また、回転掘削工具は掘削時に発生する反
力が小さく、回転掘削工具の支持が容易であるので、支
持具を小さくでき、掘削装置及び掘削装置を搭載する作
業車両を小型化、軽量化することができる。さらに、掘
削装置は、制御装置に回転掘削工具の推進距離を距離検
出器で検出し、所定掘削時間毎の回転掘削工具の推進距
離に基づいて回転掘削工具の基準回転数を補正する補正
手段を設けることにより、所定掘削時間毎の回転掘削工
具の推進距離の増減に応じて基準回転数を逐次増減補正
し、基準回転数を最適化して掘削能力を向上させること
ができる。よって、基準値設定のための岩質調査等を行
う必要もない。
力が小さく、回転掘削工具の支持が容易であるので、支
持具を小さくでき、掘削装置及び掘削装置を搭載する作
業車両を小型化、軽量化することができる。さらに、掘
削装置は、制御装置に回転掘削工具の推進距離を距離検
出器で検出し、所定掘削時間毎の回転掘削工具の推進距
離に基づいて回転掘削工具の基準回転数を補正する補正
手段を設けることにより、所定掘削時間毎の回転掘削工
具の推進距離の増減に応じて基準回転数を逐次増減補正
し、基準回転数を最適化して掘削能力を向上させること
ができる。よって、基準値設定のための岩質調査等を行
う必要もない。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態であ
る掘削装置の構成を示す平面図、図2は掘削装置の正面
図である。この掘削装置では、支持台5に設けられた旋
回軸受6上にアーム4の基端部を取付け、アーム4の先
端部においてカッターヘッド2を支持している。カッタ
ーヘッド2は、円板状の母材の外周部に掘削用のチップ
1を設けた回転掘削工具である。チップ1は、棒状で超
硬合金,サーメット,セラミックス等の硬質材料製であ
り、カッターヘッド2の外周面に埋め込まれていて、自
成刃作用が行われるものである。カッターヘッド2が摩
耗してチップ1の突出量が大きくなれば、掘削抵抗によ
り折損して、常時鋭利な刃面が自生される。
る掘削装置の構成を示す平面図、図2は掘削装置の正面
図である。この掘削装置では、支持台5に設けられた旋
回軸受6上にアーム4の基端部を取付け、アーム4の先
端部においてカッターヘッド2を支持している。カッタ
ーヘッド2は、円板状の母材の外周部に掘削用のチップ
1を設けた回転掘削工具である。チップ1は、棒状で超
硬合金,サーメット,セラミックス等の硬質材料製であ
り、カッターヘッド2の外周面に埋め込まれていて、自
成刃作用が行われるものである。カッターヘッド2が摩
耗してチップ1の突出量が大きくなれば、掘削抵抗によ
り折損して、常時鋭利な刃面が自生される。
【0011】カッターヘッド2の支持具であるアーム4
は、旋回軸受6に設けられた旋回用モータ7によって旋
回され、カッターヘッド2を掘削対象に押圧する。カッ
ターヘッド2は、掘削用モータ3によって回転駆動さ
れ、チップ1で掘削対象を掘削する。掘削用モータ3と
旋回用モータ7とは、何れも油圧モータであり、油圧ポ
ンプ13から供給される圧油によって駆動される。油圧
ポンプ13は、原動機12で駆動され、タンク14から
作動油を吸込み、昇圧して掘削用モータ3と旋回用モー
タ7の作動管路15、16に圧油を供給するが、掘削用
モータ3と旋回用モータ7とに別系統で圧油が供給でき
るように油室が区切られている。
は、旋回軸受6に設けられた旋回用モータ7によって旋
回され、カッターヘッド2を掘削対象に押圧する。カッ
ターヘッド2は、掘削用モータ3によって回転駆動さ
れ、チップ1で掘削対象を掘削する。掘削用モータ3と
旋回用モータ7とは、何れも油圧モータであり、油圧ポ
ンプ13から供給される圧油によって駆動される。油圧
ポンプ13は、原動機12で駆動され、タンク14から
作動油を吸込み、昇圧して掘削用モータ3と旋回用モー
タ7の作動管路15、16に圧油を供給するが、掘削用
モータ3と旋回用モータ7とに別系統で圧油が供給でき
るように油室が区切られている。
【0012】旋回用モータ7の作動管路16と戻り管路
17との間には可変リリーフ弁10が設けられている。
カッターヘッド2はアーム4の旋回によって掘削対象に
押圧されるので、押圧力は旋回用モータ7のトルクに比
例する。よって、制御装置11からの制御信号で可変リ
リーフ弁10を調整して作動油圧を変えることにより、
押圧力を制御することができる。
17との間には可変リリーフ弁10が設けられている。
カッターヘッド2はアーム4の旋回によって掘削対象に
押圧されるので、押圧力は旋回用モータ7のトルクに比
例する。よって、制御装置11からの制御信号で可変リ
リーフ弁10を調整して作動油圧を変えることにより、
押圧力を制御することができる。
【0013】また、アーム4の先端部には、カッターヘ
ッド2の回転数を検出する回転センサ8、支持台5には
アーム4の旋回角度を検出する角度センサ9が設置され
ている。カッターヘッド2の推進距離は、アーム4の旋
回角度に比例するので、角度センサ9で検出された旋回
角度から推進距離を求めることができる。制御装置11
は、基準回転数を記憶するメモリ21と、回転センサ8
で検出されたカッターヘッド2の回転数をメモリ21に
記憶されている基準回転数と比較し、押圧力を制御する
するため可変リリーフ弁10に制御信号を送る制御部2
2と、角度センサ9で検出された旋回角度からカッター
ヘッド2の推進距離を求め、所定掘削時間毎のカッター
ヘッド2の推進距離に基づいてカッターヘッド2の基準
回転数を補正する補正部23とを備えている。制御部2
2と補正部23とは、演算制御機能を備えたマイクロプ
ロセッサ等を用い一体として構成することができる。
ッド2の回転数を検出する回転センサ8、支持台5には
アーム4の旋回角度を検出する角度センサ9が設置され
ている。カッターヘッド2の推進距離は、アーム4の旋
回角度に比例するので、角度センサ9で検出された旋回
角度から推進距離を求めることができる。制御装置11
は、基準回転数を記憶するメモリ21と、回転センサ8
で検出されたカッターヘッド2の回転数をメモリ21に
記憶されている基準回転数と比較し、押圧力を制御する
するため可変リリーフ弁10に制御信号を送る制御部2
2と、角度センサ9で検出された旋回角度からカッター
ヘッド2の推進距離を求め、所定掘削時間毎のカッター
ヘッド2の推進距離に基づいてカッターヘッド2の基準
回転数を補正する補正部23とを備えている。制御部2
2と補正部23とは、演算制御機能を備えたマイクロプ
ロセッサ等を用い一体として構成することができる。
【0014】図3はこの掘削装置の制御手順の一例を示
す流れ図である。掘削作業を行う場合には、まず、掘削
の判断基準となる基準回転数を設定し、予めメモリ21
に記憶させる。この初期基準回転数は追って補正可能な
ので、必ずしも厳密に最適値を求める必要はない。ま
た、アーム4の旋回可能な初期圧力を設定し、その設定
値により制御部22から可変リリーフ弁10に制御信号
を送って旋回モータ7に所定のトルクを発生させ、アー
ム4の旋回作動を行わせる。このとき、カッターヘッド
2は回転を開始している。
す流れ図である。掘削作業を行う場合には、まず、掘削
の判断基準となる基準回転数を設定し、予めメモリ21
に記憶させる。この初期基準回転数は追って補正可能な
ので、必ずしも厳密に最適値を求める必要はない。ま
た、アーム4の旋回可能な初期圧力を設定し、その設定
値により制御部22から可変リリーフ弁10に制御信号
を送って旋回モータ7に所定のトルクを発生させ、アー
ム4の旋回作動を行わせる。このとき、カッターヘッド
2は回転を開始している。
【0015】回転しているカッターヘッド2は、旋回す
るアーム4によって掘削対象に押圧され掘削を行なう。
チップ1は刃面の高さが低く常時鋭利に保たれるので掘
削抵抗が少なくカッターヘッド2は高速で回転される。
このときの押圧力は、設定圧力から旋回モータ7のトル
クを求めて算出される。掘削が開始されると、カッター
ヘッド2は掘削抵抗により回転数が低下する。その回転
数は回転センサ8で検出され、制御部22において基準
回転数と比較される。
るアーム4によって掘削対象に押圧され掘削を行なう。
チップ1は刃面の高さが低く常時鋭利に保たれるので掘
削抵抗が少なくカッターヘッド2は高速で回転される。
このときの押圧力は、設定圧力から旋回モータ7のトル
クを求めて算出される。掘削が開始されると、カッター
ヘッド2は掘削抵抗により回転数が低下する。その回転
数は回転センサ8で検出され、制御部22において基準
回転数と比較される。
【0016】検出された回転数が基準回転数より高回転
であった場合、掘削効率の向上を図るため、制御部22
は押圧力を増加させるよう可変リリーフ弁10の設定圧
力を増加させる。検出された回転数が基準回転数より低
回転であった場合、設定圧力を低下させる。これによ
り、カッターヘッド2は基準回転数付近で掘削効率の良
い押圧力に逐次調整される。
であった場合、掘削効率の向上を図るため、制御部22
は押圧力を増加させるよう可変リリーフ弁10の設定圧
力を増加させる。検出された回転数が基準回転数より低
回転であった場合、設定圧力を低下させる。これによ
り、カッターヘッド2は基準回転数付近で掘削効率の良
い押圧力に逐次調整される。
【0017】また、掘削作業中、アーム4の旋回角度が
角度センサ9で検出され、補正部23において所定掘削
時間T毎のカッターヘッド2の推進距離が算出され、最
新の時間T間の推進距離が、前回の推進距離より増加し
ていれば基準回転数を増加させ、低下していれば基準回
転数を低下させるように補正し、この補正された基準回
転数をメモリ21に記憶させる。このようにして、掘削
対象に対し掘削能力が最大となるようにカッターヘッド
2の基準回転数を逐次探求する。
角度センサ9で検出され、補正部23において所定掘削
時間T毎のカッターヘッド2の推進距離が算出され、最
新の時間T間の推進距離が、前回の推進距離より増加し
ていれば基準回転数を増加させ、低下していれば基準回
転数を低下させるように補正し、この補正された基準回
転数をメモリ21に記憶させる。このようにして、掘削
対象に対し掘削能力が最大となるようにカッターヘッド
2の基準回転数を逐次探求する。
【0018】このような制御によって、基準回転数に基
づいて、掘削効率の向上を図り押圧力を調整するととも
に、任意の掘削対象に対し掘削能力を最大に発揮するた
めの基準回転数を探求しつつ自動的に連続掘削すること
が可能となる。
づいて、掘削効率の向上を図り押圧力を調整するととも
に、任意の掘削対象に対し掘削能力を最大に発揮するた
めの基準回転数を探求しつつ自動的に連続掘削すること
が可能となる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の掘削装置
は、掘削時の調整対象が少なく制御が容易であり、回転
掘削工具の支持具の支持力も小さくすることができ掘削
装置及び掘削装置を搭載する作業車両を小型化、軽量化
することができる。制御装置に回転掘削工具の推進距離
を距離検出器で検出し、所定掘削時間毎の回転掘削工具
の推進距離に基づいて回転掘削工具の基準回転数を補正
する補正手段を設けると、所定掘削時間毎の回転掘削工
具の推進距離の増減に応じて基準回転数を逐次増減補正
し、基準回転数を逐次増減補正し、基準回転数を最適化
して掘削能力を向上させることができる。基準値設定の
ための岩質調査等を行う必要もない。
は、掘削時の調整対象が少なく制御が容易であり、回転
掘削工具の支持具の支持力も小さくすることができ掘削
装置及び掘削装置を搭載する作業車両を小型化、軽量化
することができる。制御装置に回転掘削工具の推進距離
を距離検出器で検出し、所定掘削時間毎の回転掘削工具
の推進距離に基づいて回転掘削工具の基準回転数を補正
する補正手段を設けると、所定掘削時間毎の回転掘削工
具の推進距離の増減に応じて基準回転数を逐次増減補正
し、基準回転数を逐次増減補正し、基準回転数を最適化
して掘削能力を向上させることができる。基準値設定の
ための岩質調査等を行う必要もない。
【図1】本発明の実施の一形態である掘削装置の構成を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図2】掘削装置の正面図である。
【図3】掘削装置の制御手順の一例を示す流れ図であ
る。
る。
1 チップ 2 カッターヘッド 3 掘削用モータ 4 アーム 5 支持台 6 旋回軸受 7 旋回用モータ 8 回転センサ 9 角度センサ 10 可変リリーフ弁 11 制御装置 12 原動機 13 油圧ポンプ 14 タンク 15 作動管路 16 作動管路 17 戻り管路 21 メモリ 22 制御部 23 補正部
Claims (2)
- 【請求項1】 掘削用のチップを設けた回転掘削工具
と、回転掘削工具を支持して掘削対象に押圧する支持具
と、回転掘削工具の回転数を回転検出器で検出し、検出
された回転掘削工具の回転数を予め設定されている基準
回転数と比較し支持具の押圧力を制御する制御装置とを
備えた掘削装置。 - 【請求項2】 制御装置が、回転掘削工具の推進距離を
距離検出器で検出し、所定掘削時間毎の回転掘削工具の
推進距離に基づいて回転掘削工具の基準回転数を補正す
る補正手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の掘
削装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36763499A JP2001182485A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 掘削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36763499A JP2001182485A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 掘削装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001182485A true JP2001182485A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18489811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36763499A Pending JP2001182485A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 掘削装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001182485A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100368632C (zh) * | 2004-05-21 | 2008-02-13 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 铣刨机刀具防干涉铣削控制方法 |
CN108756962A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-11-06 | 西安科技大学 | 一种基于mvc设计模式的液压支架监测方法及系统 |
CN113022078A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-25 | 山东大山路桥工程有限公司 | 一种沥青路面抗裂贴加工装置及加工方法 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36763499A patent/JP2001182485A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100368632C (zh) * | 2004-05-21 | 2008-02-13 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 铣刨机刀具防干涉铣削控制方法 |
CN108756962A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-11-06 | 西安科技大学 | 一种基于mvc设计模式的液压支架监测方法及系统 |
CN113022078A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-25 | 山东大山路桥工程有限公司 | 一种沥青路面抗裂贴加工装置及加工方法 |
CN113022078B (zh) * | 2021-03-29 | 2023-10-27 | 山东大山路桥工程有限公司 | 一种沥青路面抗裂贴加工装置及加工方法 |
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