JP2010236314A - Vertical shaft excavator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立坑掘削機に関するものである。 The present invention relates to a shaft excavator.
従来、この種の立坑掘削機としては、カッタにて掘削するものやブレーカにより掘削するものがある(特許文献1〜3参照)。
Conventionally, as this type of shaft excavator, there are an excavator using a cutter and an excavator using a breaker (see
特許文献1においては、全断面掘削機であり、グリッパによって全断面掘削機を立坑の坑壁に支承させており、中央カッタと外周カッタに2分割したカッタを駆動モータにて駆動回転するものであり、中央カッタは外周カッタより下方へ突設させて双方のカッタ間に段差を設け、中央カッタによる先行掘削部にズリ溜部を設け、ズリ出し作業の効率を向上させるようにしている。
In
特許文献2においては、大口径の立穴を掘削する際に、まず小口径のガイド穴を掘削するとともに、このガイド穴内にパイプを挿入し、次にこのパイプ内の水抜きを行った後、パイプ内に土砂排出用のバケットを吊持しておく。そして、掘削用アームを回転させて大口径の穴を掘削し、この掘削土砂をパイプ内のバケット内に落とし込み、このバケットを引き揚げることにより掘削土砂を排出するよう構成している。
In
特許文献3においては、立坑内に固定的に配設される外フレームに旋回駆動手段にて旋回する内フレームを取付け、この内フレームから掘削手段としての油圧ブレーカを備え、油圧ブレーカを岩盤に切込ませながら破砕し掘削し、その掘削範囲を旋回駆動手段により立坑の全断面に展開させるようにしている。
In
しかしながら、特許文献1,2に示す立坑掘削機にあっては、立坑の大部分の断面を回転駆動するカッタにより掘削するものであるため、地山が硬い場合には効率よく掘削できない不具合があり、且つ地山が硬い場合を想定してカッタの回転駆動力を増加させると当該駆動力を支持するフレーム剛性も高める必要があり、軽量化できない不具合があった。
However, in the shaft excavator shown in
また、特許文献3に示す立坑掘削機にあっては、岩盤に切込ませながら破砕し掘削する油圧ブレーカを使用し、その掘削範囲を旋回駆動手段により立坑の全断面に展開させるものであるため、効率よく掘削できない不具合があった。
Moreover, in the shaft excavator shown in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、効率よく掘削するに好適な立坑掘削機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a shaft excavator suitable for efficient excavation.
本発明は、立坑内に吊下げられて降下し、立坑と中心位置を一致させた状態で坑壁に固定され、掘削した土砂の排出手段が通過する排土搬出用開口部を備えるメインフレームと、前記メインフレームに対して当該メインフレームの中心軸回りに旋回するよう配置されて旋回駆動される旋回フレームと、前記旋回フレームの下端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、旋回フレームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置された揺動ブームと、前記揺動ブームの先端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に当該基端が連結され、揺動ブームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置され、先端に配置したカッタヘッドを回転させて地山を掘削する掘削ユニットと、を備えることを特徴とする。 The present invention relates to a mainframe having a soil discharge opening that is suspended in a shaft and descends, is fixed to a shaft wall in a state in which the vertical shaft and the center position coincide with each other, and through which excavated sediment discharging means passes. A swivel frame arranged to swivel around the central axis of the main frame and driven to swivel with respect to the main frame, and a horizontal axis normal to the radial direction of the shaft provided at the lower end of the swivel frame A swing boom that is connected to the base end and is swingable in the radial plane of the shaft with respect to the revolving frame, and a normal direction to the radial direction of the shaft provided at the tip of the swing boom An excavation unit in which the base end is connected to the horizontal axis of the shaft, and is disposed so as to be capable of swinging in a radial plane of the shaft with respect to the swing boom, and excavating a natural ground by rotating a cutter head disposed at the tip; Having And features.
本発明によると、メインフレームに対して当該メインフレームの中心軸回りに旋回するよう配置されて旋回駆動される旋回フレームと、前記旋回フレームの下端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、旋回フレームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置された揺動ブームと、前記揺動ブームの先端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、揺動ブームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置され、先端に配置したカッタヘッドを回転させて地山を掘削する掘削ユニットと、を備える。 According to the present invention, the revolving frame arranged to revolve around the central axis of the main frame with respect to the main frame and driven to revolve, and the normal direction to the radial direction of the shaft provided at the lower end of the revolving frame The base end is connected to the horizontal axis, and the swinging boom is disposed so as to be swingable in the radial direction plane of the vertical shaft with respect to the revolving frame, and the radial direction of the vertical shaft provided at the tip of the swinging boom The base end is connected to the horizontal axis in the normal direction, and is arranged so as to be able to swing in the radial plane of the shaft with respect to the swinging boom, and the cutter head placed at the tip is rotated to excavate natural ground. A drilling unit.
このため、旋回フレームにより掘削ユニットを立坑内で旋回させて、立坑内の地山を掘削ユニットのカッタヘッドにより掘削することができ、効率よく硬い地山でも掘削できる。また、揺動ブーム及び掘削ユニットの揺動角度位置に応じて立坑内でのカッタヘッドによる掘削半径を順次設定することにより、立坑の地山の全領域を掘削することができると共に、揺動ブーム及び掘削ユニットの揺動角度位置の選定により掘削半径を大きくすることにより、掘削ユニットのカッタヘッドを立坑の坑壁を拡幅させて掘削することもでき、掘削範囲を拡大することができる。 For this reason, the excavation unit can be swiveled in the vertical shaft by the revolving frame, and the natural ground in the vertical shaft can be excavated by the cutter head of the excavation unit, so that even hard ground can be efficiently excavated. In addition, by sequentially setting the excavation radius by the cutter head in the shaft according to the swing angle position of the swing boom and the excavation unit, it is possible to excavate the whole area of the ground of the shaft, and the swing boom Further, by increasing the excavation radius by selecting the rocking angle position of the excavation unit, it is possible to excavate the cutter head of the excavation unit by widening the pit wall of the shaft, thereby expanding the excavation range.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明を適用する立坑掘削機1は、例えば、内径が4.5メートル、深さが500メートルとなる、比較的大径の立坑を掘削するものである。
The
この立坑掘削機1は、図1に示すように、立坑2内に吊下げられて降下し、立坑2と中心軸位置を一致した状態で立坑2の坑壁にグリッパ10により固定され、掘削した土砂の排出手段が通過する排土搬出用開口部を備えるメインフレーム3と、前記メインフレーム3に対して当該メインフレーム3の中心軸回りに旋回するよう配置された旋回フレーム4と、前記旋回フレーム4の下端に設けた、立坑2の半径方向に対する法線方向の水平軸を介して当該基端が連結され、旋回フレーム4に対して立坑2の半径方向面内で揺動可能に配置された揺動ブーム5と、前記揺動ブーム5の先端に設けた、立坑2の半径方向に対する法線方向の水平軸を介して当該基端が連結され、揺動ブーム5に対して立坑2の半径方向面内で揺動可能に配置され、先端に配置したカッタヘッド7を回転させて地山を掘削する掘削ユニット6と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
前記メインフレーム3は、図3,4に示すように、上下に配置された上側リングフレーム11及び下側リングフレーム12と、上下リングフレーム11,12を連結する円周方向等間隔に配置された複数(図示例では3個)の柱状部材13と、下側リングフレーム12に固定された旋回案内部14と、が夫々溶接等により一体に結合して構成されている。前記上側リングフレーム11の上面にはフック15が固定され、図示しない吊下げクレーンより降下された吊下げワイヤの先端を当該フック15に係合させることにより、メインフレーム3を吊下げクレーンにより吊下げるようにしている。このように、メインフレーム3は、複数(3本)の柱状部材13により上下リングフレーム11,12を連結・合体して、全体として環状の骨格構造体により構成されているため、メインフレーム3の強度を確保できると共に軽量化でき、また、吊下げウインチの吊り重量を軽減できる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
前記上下リングフレーム11,12と柱状部材13とが連結される部位には、各リングフレーム11,12の半径方向に延び、外周側で開口する収容穴が設けられている。前記各収容穴には、油圧シリンダ等のアクチュエータ16が内蔵され、アクチュエータ16により半径方向外側へ出没可能なグリッパ10が配置されている。各グリッパ10はアクチュエータ16に対して所定角度だけ揺動可能に固定されている。
A receiving hole that extends in the radial direction of each of the
各グリッパ10は、アクチュエータ16により半径方向内側への待避位置に位置する際には、立坑2の坑壁から離脱しており、メインフレーム3は図示しない吊下げクレーンにより立坑2内に昇降可能である。また、各グリッパ10をアクチュエータ16により半径方向外側へ進出させる作動位置に位置する際には、立坑2の坑壁に沿って揺動してアクチュエータ16の押付力により接触し、メインフレーム3を立坑2内に固定して、後述する掘削反力と自重を支持することができる。
Each
このように、各グリッパ10を剛性が確保された上下リングフレーム11,12と柱状部材13との連結部位に配置しているため、メインフレーム3の剛性を確保しつつ立坑2の坑壁に確実にメインフレーム3を支持させることができる。
As described above, since each
前記旋回案内部14は、図5に示すように、下側リングフレーム12下部に固定されてリング状に構成された環状フレーム14Aを備える。前記環状フレーム14Aの内面には、前記各柱状部材13同士の間において上下方向(立坑軸方向)に配置された回転軸に回転可能に配置された3個のガイドローラ17と、ガイドローラ17が配置された部位より立坑2の軸方向に位置をずらせて配置され、上下に対向して形成した環状のレール面18と、を備える。前記3個のガイドローラ17は、前記旋回フレーム4の基部に設けたリング部材21の外周に転動可能に係合して、旋回フレーム4の立坑2内での半径方向の位置決めを行う。
As shown in FIG. 5, the
前記3個のガイドローラ17の回転軸は、図5及び図6に示すように、環状フレーム14Aから内側に突出する調整ねじにより半径方向の位置を調整可能なブロック19に支持されており、各ガイドローラ17の調整ねじによる位置調整により、前記旋回フレーム4の基部に設けたリング部材21の中心が前記メインフレーム3(立坑2)の中心と一致させた状態において、各ガイドローラ17の各ブロック19が環状フレーム14Aに固定される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the rotation shafts of the three
また、前記環状のレール面18は、前記旋回フレーム4の基部に対して半径方向に配置した軸回りに回転可能に設けた旋回ローラ22を上下方向から挟むよう配置され、旋回ローラ22を環状のレール面18上に転動移動させることにより、旋回フレーム4の立坑2内での軸方向の位置決めを行う。このように、旋回フレーム4の基部が前記3個のガイドローラ17と環状のレール面18に転動する旋回ローラ22とにより、メインフレーム3に対して回転可能に支持されることにより、高価な大型ベアリングを用いる場合に比較して、より安価に旋回フレーム4を旋回可能に支持させることができる。
The
前記旋回フレーム4の基部に設けたリング部材21は、図7に示すように、周方向に所定ピッチ間隔を持って複数のピン23を軸方向に固定して配置している。各ピン23はリング部材21に固定した一対の環状プレートにより上下端が固定保持され、一対の環状プレート間に位置するピン部分が、後述する駆動モータ25により回転駆動されるピニオン26が係合する。前記ピニオン26および駆動モータ25は、前記3個のガイドローラ17に対応した角度位置において、3組が下側リングフレーム12に固定して配置されている。
As shown in FIG. 7, the
前記駆動モータ25は、油圧モータにより構成され、油圧源となる油圧ユニット30から供給される作動油圧と作動油量に基づいて、その駆動トルクと駆動速度を制御されて回転する。従って、駆動モータ25が回転されると、ピニオン26とピン23との係合によりリング部材21が回転され、メインフレーム3のガイドローラ17と旋回ローラ22とにより回転支持されている旋回フレーム4がメインフレーム3内で旋回移動する。
The
前記メインフレーム3の下側リングフレーム12の上部には、図2に示すように、前記駆動モータ25に作動油を供給する油圧ユニット30と油圧ユニット30および後述する揺動ブーム5・掘削ユニット6の揺動角等を制御する制御盤31とが配置されている。前記油圧ユニット30は、図示しないが、電動機で駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプより吐出された作動油の圧力を制御する圧力制御弁および吐出油の供給流量を制御する流量制御弁と、を備え、これら制御弁は制御盤31によりその出力値が制御される。また、前記メインフレーム3には、立坑2内を換気するために、立坑2内に外気を供給する1本の小径の風管33と立坑2内の空気を排出する2本の大径の風管34とが配置されている。
As shown in FIG. 2, a
前記メインフレーム3は、前記した旋回フレーム4およびその駆動モータ25、油圧ユニット30および制御盤31、大小の風管33,34の周縁への配置により、図2に示すように、内部に上下に貫通し、旋回フレーム4の旋回動作によっても開口している空間を形成することができる。この空間は、掘削した土砂の排出手段が通過する排土搬出用開口部60を構成している。
As shown in FIG. 2, the
前記旋回フレーム4は、前記メインフレーム3の旋回案内部14の内方において、前記リング部材21および前記3個のガイドローラ17を支持する環状体に構成され、また、図1に示すように、環状体の一部をメインフレーム3の下方に突出させて構成されている。前記旋回フレーム4の前記下方に突出させたその先端には、立坑2の円周方向に配置した水平軸を介して揺動ブーム5の基端を連結し、揺動ブーム5を旋回フレーム4に対して水平軸回り(立坑2の半径方向)に揺動可能に支持している。また、旋回フレーム4と揺動ブーム5とに両端部を連結するシリンダ35を備え、シリンダ35を伸縮させることにより揺動ブーム5の揺動位置を調整することができる。
The swivel frame 4 is configured as an annular body that supports the
前記揺動ブーム5の揺動位置は、図8に示すように、揺動ブーム5に設けた検出アーム36の先端位置を検出するよう旋回フレーム4側に配置した複数個(図示例では3個)の近接センサ37のオンーオフ作動により、検出され、図示しない制御盤に入力される。図示例では、近接センサ37が3個配置されており、いずれの近接センサ37もオン作動しない基準位置と、1個の近接センサ37のみがオン作動する第1位置、2個の近接センサ37がオン作動する第2位置と、全ての近接センサ37がオン作動する第3位置とが検出されるよう構成されている。前記揺動ブーム5の揺動位置の検出は、上記した近接センサ37による検出に限定されるものでなく、他の検出手段を用いてもよい。
As shown in FIG. 8, the swing position of the
前記揺動ブーム5は、図示しないが、伸縮自在であり且つ軸回りの互いの相対回転が阻止されたピストンロッドとシリンダとからなる伸縮シリンダにより構成され、基端側のピストンロッドが前記立坑2の円周方向に配置した水平軸を介して旋回フレーム4側に連結される。前記伸縮シリンダは、先端に装備される掘削ユニット6のカッタヘッド7により地山を掘削する際、カッタヘッド7の地山への押付力を発生するよう機能する。前記押付力は、前記油圧ユニット30よりの作動油を圧力制御弁を介して導入することにより発生させる。前記押付力の制御は、前記圧力制御弁を制御盤31より制御することにより実行される。
Although not shown in the drawing, the
前記揺動ブーム5の先端側には、前記立坑2の円周方向に配置した水平軸を備え、後述する掘削ユニット6を揺動ブーム5に対して水平軸回り(立坑2の半径方向)に揺動可能に支持している。また、揺動ブーム5と掘削ユニット6とに両端部を連結するシリンダ38を備え、シリンダ38を伸縮させることにより掘削ユニット6の揺動位置を調整することができる。前記掘削ユニット6の揺動位置は、図9に示すように、掘削ユニット6に設けた検出アーム39の先端位置を検出するよう揺動ブーム5側に配置した複数個(図示例では3個)の近接センサ40のオンーオフ作動により、検出され、図示しない制御盤に入力される。
A horizontal shaft arranged in the circumferential direction of the
図示例では、近接センサ40が3個配置されており、いずれの近接センサ40もオン作動しない基準位置と、1個の近接センサ40のみがオン作動する第1位置、2個の近接センサ40がオン作動する第2位置と、全ての近接センサ40がオン作動する第3位置とが検出されるよう構成されている。前記掘削ユニット6の揺動位置の検出は、上記した近接センサ40による検出に限定されるものでなく、他の検出手段を用いてもよい。
In the illustrated example, three
前記掘削ユニット6は、先端に配置されたカッタヘッド7を、図示しない減速機を内蔵する電動機により回転させて地山を掘削するよう構成されている。カッタヘッド7の後方の軸外周には螺旋状のスクリュ41が配置され、カッタヘッド7により地山に孔明けする場合に、カッタヘッド7により掘削した土砂を孔から排出するよう作動する。前記カッタヘッド7は、図示しないが、例えば、特開2002−348900号公報に記載するように、多数のラウンド型ピックを円錐台形(断面は台形)のヘッド本体の下面の中央から外周面の下端までに螺旋状配列して突設したもので、例えば、その螺旋状配列を2列として互いに対称に設けてある。各ピックは、先端が円錐形の頭部と鍔部と円柱形の固定部とを有し、その固定部を抱持するピックボックスを用いてヘッド本体に固着されている。
The
前記掘削ユニット6はこのような構造であるので、掘削用電動機の回転を減速機にて減速して回転させるので、油圧を利用して回転させる場合のようなトルク変動や急激な回転停止がない。また、カッタヘッド7を回転させることにより垂直に穴を掘るように掘削できるのは勿論のこと、前記旋回フレーム4により旋回移動させることにより立坑2の地山を円形に連続掘削できる。また、前記揺動ブーム5及び掘削ユニット6を揺動させることにより、前記円形に連続掘削させる半径位置を変更でき、掘削範囲を拡幅させて連続掘削させることができる。
Since the
即ち、揺動ブーム5及び掘削ユニット6を基準位置とした場合には、図1のAで示すように、掘削ユニット6のカッタヘッド7は立坑2の中心に位置され、その状態で揺動ブーム5を伸長させるとB位置に進出するよう作動する。また、揺動ブーム5を立坑2の中心と並行となる第2位置とし且つ掘削ユニット6を第1位置とする場合には、図1のCで示すように、掘削ユニット6のカッタヘッド7は立坑2の坑壁に達し、旋回フレーム4によりこれらを旋回させると立坑2の坑壁に沿って溝を掘削することができる。
That is, when the
図10は、立坑2の直径が4.5メートルである場合の一例であり、揺動ブーム5を基準位置として、掘削ユニット6を基準位置から第3位置まで変化させた場合における掘削ユニット6の姿勢変化を示し、図11は、同様に揺動ブーム5を第1位置として、掘削ユニット6を基準位置から第3位置まで変化させた場合における掘削ユニット6の姿勢変化を示す。また、図12は、同様に揺動ブーム5を第2位置として、掘削ユニット6を基準位置から第3位置まで変化させた場合における掘削ユニット6の姿勢変化を示し、図13は、同様に揺動ブーム5を第3位置として、掘削ユニット6を基準位置から第3位置まで変化させた場合における掘削ユニット6の姿勢変化を示す。
FIG. 10 is an example of a case where the
従って、揺動ブーム5を第1位置とし掘削ユニット6を第3位置とする場合、揺動ブーム5を第2位置とし掘削ユニット6を第2位置以上とする場合、揺動ブーム5を第3位置とし掘削ユニット6を第1位置以上とする場合には、立坑2の坑壁寸法(例えば、直径4.5メートル)を超えて掘削することができ、坑壁を部分的に拡幅(例えば、直径7.5メートル)して形成することもできる。
Therefore, when the
前記旋回フレーム4には、前記した装備の他に、例えば、掘削ユニット6により掘削した土砂を掻き寄せて排出バケットへ積込むシャフトローダ50が装備され、排出バケットに積込まれた土砂は、前記メインフレーム3の排土搬出用開口部60を経由して立坑2の外部へ搬出される。また、立坑2の坑壁は、図1に示すように、型枠61により形成された空間にコンクリートを流し込み硬化させて、順次コンクリート壁に形成される。
In addition to the above-described equipment, the swivel frame 4 is equipped with, for example, a
以上に説明した立坑掘削機1により立坑2の地山を掘削する場合について、以下に説明する。
The case where the ground excavation of the
先ず、吊下げクレーンにより立坑2内に吊下げたメインフレーム3を、下方に位置する掘削ユニット6の先端のカッタヘッド7が立坑2の地山に近接する軸方向位置において、立坑2内に位置決めする。そして、メインフレーム3のグリッパ10をアクチュエータ16により前進させて、メインフレーム3を立坑2内に固定した状態とする。
First, the
そして、先ず、制御盤31により掘削ユニット6のカッタヘッド7が立坑2の坑壁に沿って旋回させるために、立坑2の直径(例えば、直径4.5メートル)に近似した揺動ブーム5を第3位置とし掘削ユニット6を基準位置とする。次いで、掘削ユニット6の電動機を回転させてカッタヘッド7を回転させ、同時に揺動ブーム5の伸縮シリンダに所定圧に制御した作動油を供給して伸長させることにより、カッタヘッド7を立坑2の坑壁に接近した地山に所定の押付け力により押付けて、地山の掘削を開始する。
First, in order for the
揺動ブーム5の伸縮シリンダの伸長により、掘削ユニット6のカッタヘッド7が地山に所定深さだけ掘進んだ状態に達した段階において、油圧ユニット30からの作動油を油圧制御弁及び流量制御弁を介して駆動モータ25へ供給して駆動モータ25を回転させ、旋回フレーム4を旋回動作させ、揺動ブーム5及び掘削ユニット6を旋回動作させる。カッタヘッド7は、立坑2の坑壁に沿って移動され、順次坑壁に沿って地山を掘削する。
When the
この時点の駆動モータ25への作動油の供給圧力と供給流量は、図14の(A)(C)に示すように、カッタヘッド7の旋回半径に応じて制御される。即ち、図14(A)に示すように、カッタヘッド7の旋回半径が大きいほど供給流量が低減され旋回半径が小さいほど供給流量が増加されて、図14(B)に示すように、カッタヘッド7の地山に対する速度が略一定となるよう制御される。一方、駆動モータ25に供給される作動油の供給圧力は、図14(C)に示すように、カッタヘッド7の旋回半径が小さいほど低く、旋回半径が大きくなるに連れて高くなるように制御される。
The supply pressure and supply flow rate of the hydraulic oil to the
旋回フレーム4、揺動ブーム5、及び掘削ユニット6の旋回が一周すると、地山には坑壁に沿った溝が全周に渡って形成される。次いで、揺動ブーム5若しくは掘削ユニット6の揺動角度を一段階だけ減少させつつ掘削ユニット6のカッタヘッド7により地山を内周側に掘削し、引続き、同様に、旋回フレーム4を旋回動作させ、揺動ブーム5及び掘削ユニット6を旋回動作させる。地山は前記掘削された円周溝の内周側において、順次カッタヘッド7により掘削される。以降は、前記旋回を継続させつつ、順次カッタヘッド7の位置を内周側に移動させることにより、立坑2の地山の全領域を掘削することができる。
When the turning frame 4, the swinging
前記駆動モータ25への作動油の供給圧力と供給流量の制御は、図14(A),(C)に示すように、カッタヘッド7の旋回半径に対応して設定されるが、図15に示すように、旋回ブーム及び掘削ユニット6の揺動角度を検出する近接センサよりの検出信号の組合わせパターンに応じて予め設定するようにしてもよい。
Control of the supply pressure and supply flow rate of the hydraulic oil to the
即ち、旋回ブームの検出角度0〜3と掘削ユニット6の検出角度0〜3との組合せの16通りのパターンに対して、揺動ブーム5の伸縮シリンダによる押付け力[KN]と、カッタヘッド7の先端速度[mm/sec]と、駆動モータ25に供給する作動油の供給圧力[MPa]と、駆動モータ25に供給する作動油量[L/min]とを、予め設定するようにしている。
That is, the pressing force [KN] by the telescopic cylinder of the
この場合においても、揺動ブーム5及び掘削ユニット6の揺動角度位置に応じて立坑2内でのカッタヘッド7による掘削半径の大きさに応じてカッタヘッド7の旋回角度を小さくしてカッタヘッド7の移動速度の変化が一定範囲に抑制されるようにしている。
Also in this case, the
また、カッタヘッド7の移動半径の大きさに応じて旋回フレーム4の旋回方向への駆動力を大きく制御するようにして、前記カッタヘッド7の移動速度と移動方向への駆動力との乗算値が、その移動半径に係わらず一定範囲に抑制されるようにし、カッタヘッド7は移動方向への一様な駆動力と移動速度により移動するようにしている。なお、記載している設定数値は、地山の硬さや揺動ブーム5・掘削ユニット6のアーム長さ、旋回フレーム4の旋回半径等に応じて、種々に変更可能である。
Further, the driving force in the turning direction of the turning frame 4 is largely controlled in accordance with the moving radius of the
このように、揺動ブーム5及び掘削ユニット6の揺動角度を検出する近接センサ37,40よりの検出信号の組合わせパターンに応じて予め設定することにより、制御を簡素化でき、また、地山の硬さ等に応じて設定値を容易に変更可能となる。
Thus, the control can be simplified by setting in advance according to the combination pattern of the detection signals from the
本実施形態においては、立坑2内に吊下げられて降下し、立坑2と中心位置を一致させた状態で坑壁に固定され、掘削した土砂の排出手段が通過する排土搬出用開口部60を備えるメインフレーム3と、前記メインフレーム3に対して当該メインフレーム3の中心軸回りに旋回するよう配置されて旋回駆動される旋回フレーム4と、前記旋回フレーム4の下端に設けた、立坑2の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、旋回フレーム4に対して立坑2の半径方向面内で揺動可能に配置された揺動ブーム5と、前記揺動ブーム5の先端に設けた、立坑2の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、揺動ブーム5に対して立坑2の半径方向面内で揺動可能に配置され、先端に配置したカッタヘッド7を回転させて地山を掘削する掘削ユニット6と、を備える。
In this embodiment, it is suspended in the
このため、旋回フレーム4により掘削ユニット6を立坑2内で旋回させて、立坑2内の地山を掘削ユニット6のカッタヘッド7により掘削することができ、効率よく硬い地山でも掘削できる。また、揺動ブーム5及び掘削ユニット6の揺動角度位置に応じて立坑2内でのカッタヘッド7による掘削半径を順次設定することにより、立坑2の地山の全領域を掘削することができると共に、揺動ブーム5及び掘削ユニット6の揺動角度位置の選定により掘削半径を大きくすることにより、掘削ユニット6のカッタヘッド7を立坑2の坑壁を拡幅させて掘削することもでき、掘削範囲を拡大することができる。
For this reason, the
また、メインフレーム3は、上下に配置されたリング状の上側リングフレーム11及び下側リングフレーム12と、上下リングフレーム11,12を連結する円周方向等間隔に配置された複数の柱状部材13と、各柱状部材13の上下領域から外側領域に突出して立坑2の坑壁に当接してメインフレーム3を立坑2内に固定するグリッパ10と、前記旋回フレーム4を旋回可能に保持する旋回案内部14と、を備えるため、全体として環状の骨格構造体によりその強度を確保できると共に軽量化でき、また、吊下げウインチの吊り重量を軽減できる。
The
また、旋回案内部14は、環状に形成された旋回フレーム4の基部の外周に転動可能に配置した複数のガイドローラ17と、前記旋回フレーム4の基部から半径方向に延びる軸心回りに回転する複数の旋回ローラ22と、前記旋回ローラ22の立坑軸方向の両側に係合する一対の環状レール部材18と、により構成されているため、高価で重量の大きい大口径の軸受けを使用することなく、軽量化と低価格とを実現できる。
Further, the turning
また、旋回フレーム4の旋回駆動は、前記旋回フレーム4に固定されたリングギヤと、前記リングギヤに噛合うピニオン26と、ピニオン26を駆動する駆動モータ25と、により構成され、前記リングギヤは、環状に形成されたリング部材21の周方向に所定ピッチ間隔を持って複数のピン23を軸方向に固定配置して形成され、前記ピニオン26は、前記リング部材21に配置されたピン23に係合して、前記リング部材21を回転駆動するため、大型のリング状歯車を用いる場合に比較して、構造を簡素化でき且つ軽量化できる。
Further, the turning drive of the turning frame 4 includes a ring gear fixed to the turning frame 4, a
また、旋回フレーム4の旋回駆動は、前記旋回フレーム4に固定されたリングギヤに噛合うピニオン26を回転駆動するよう、前記メインフレーム3に搭載された油圧駆動モータ25と、前記油圧駆動モータ25に作動油を供給するよう、メインフレーム3に搭載されて油圧源ユニット30と、により構成されているため、外部より油圧源ユニット30を作動させる電力を供給するのみで、旋回フレーム4により掘削ユニット6を立坑2内で旋回させることができる。
Further, the turning drive of the turning frame 4 is performed by the
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 立坑掘削機
2 立坑
3 メインフレーム
4 旋回フレーム
5 揺動ブーム
6 掘削ユニット
7 カッタヘッド
10 グリッパ
11 上側リングフレーム
12 下側リングフレーム
13 柱状部材
14 旋回案内部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記メインフレームに対して当該メインフレームの中心軸回りに旋回するよう配置されて旋回駆動される旋回フレームと、
前記旋回フレームの下端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、旋回フレームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置された揺動ブームと、
前記揺動ブームの先端に設けた、立坑の半径方向に対する法線方向の水平軸に、当該基端が連結され、揺動ブームに対して立坑の半径方向面内で揺動可能に配置され、先端に配置したカッタヘッドを回転させて地山を掘削する掘削ユニットと、を備えることを特徴とする立坑掘削機。 A main frame that is suspended in the shaft and descends, is fixed to the shaft wall in a state where the shaft and the center position coincide with each other, and includes a discharge port for discharging soil through which the excavating means for excavated sediment passes.
A revolving frame that is arranged to revolve around the central axis of the main frame with respect to the main frame and is driven to revolve;
A swing that is provided at the lower end of the swivel frame and is connected to a horizontal axis that is normal to the radial direction of the vertical shaft, and is disposed so as to be swingable in the radial plane of the vertical shaft with respect to the swivel frame. The boom,
The base end is connected to a horizontal axis in a direction normal to the radial direction of the shaft provided at the tip of the swing boom, and is disposed so as to be swingable in the radial plane of the shaft with respect to the swing boom. A shaft excavator comprising: a drilling unit that rotates a cutter head disposed at a tip to excavate natural ground.
前記旋回フレームの基部から半径方向に延びる軸心回りに回転する複数の旋回ローラと、
前記旋回ローラの立坑軸方向の両側に係合する一対の環状レール部材と、により構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の立坑掘削機。 A plurality of guide rollers arranged so as to be able to roll on an outer periphery of a base of a turning frame formed in an annular shape;
A plurality of swivel rollers rotating about an axis extending in a radial direction from a base of the swivel frame;
The shaft excavator according to claim 1, wherein the shaft excavator is configured by a pair of annular rail members engaged with both sides of the swivel roller in the shaft direction.
前記リングギヤは、環状に形成されたリング部材の周方向に所定ピッチ間隔を持って複数のピンを軸方向に固定配置して形成され、
前記ピニオンは、前記リング部材に配置されたピンに係合して、前記リング部材を回転駆動することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の立坑掘削機。 The turning drive of the turning frame is composed of a ring gear fixed to the turning frame, a pinion that meshes with the ring gear, and a drive motor that drives the pinion,
The ring gear is formed by fixing and arranging a plurality of pins in the axial direction with a predetermined pitch interval in the circumferential direction of a ring member formed in an annular shape,
The shaft excavator according to any one of claims 1 to 3, wherein the pinion engages with a pin disposed on the ring member to rotationally drive the ring member.
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