JP2011017136A - 削孔機の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向掘削において広い掘削範囲を得ることができる削孔機の姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】削孔機１の姿勢を制御するための姿勢制御装置であって、ベース４と、ベース４上に設けられたＸリンクで構成されるパンタグラフ機構５と、パンタグラフ機構５上に設けられ、ガイドセル２が搭載される支持部材と、パンタグラフ機構２を昇降させる昇降作動部材１１とを備えてなる。さらに、Ｘリンクの第１リンク６ａ及び第２リンク６ｂは、それらの枢支部８よりも上方で分割されて、屈曲自在に互いに枢支されたリンク下部１２とリンク上部１３との２つの部分からなり、第１リンク６ａ及び第２リンク６ｂをそれぞれ屈曲させる屈曲作動部材１４が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、削孔機の姿勢制御装置に関し、さらに詳細には、前方水平掘削をするに際し、掘削範囲を広げるための技術に関する。

従来、この種の削孔機としては、クローラ等の車両にリンク機構で構成されたブームを取り付け、このブーム先端にガイドセルを搭載したものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような削孔機によれば、油圧シリンダの作動により、鉛直方向のみならず水平方向の掘削姿勢をとることができる。しかしながら、このような削孔機は鉛直方向及び水平方向の掘削を可能とした、いわば万能型ともいうべきもので、このため低空姿勢での掘削姿勢には制限がある。

一方、小口径トンネル内での前方掘削を目的とした削孔機も知られている（例えば特許文献２参照）。この削孔機は水平掘削に特化したものであるが、掘削範囲が狭いという難点がある。

特開平６−１８５０５５号公報 特開２０００−１８６４８６号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、水平方向掘削において広い掘削範囲を得ることができる削孔機の姿勢制御装置を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、ガイドセルに沿って走行する削孔機の姿勢を制御するための姿勢制御装置であって、
ベースと、
このベース上に設けられたパンタグラフ機構と、
このパンタグラフ機構上に設けられ、前記ガイドセルが搭載される支持部材と、
前記パンタグラフ機構を昇降させる昇降作動部材と
を備えてなる削孔機の姿勢制御装置にある。

より具体的には、前記パンタグラフ機構は、中間部が互いに枢支された第１リンクと第２リンクを有する１対のＸリンクからなり、
前記支持部材は、各第１リンクの上端部間及び各第２リンクの上端部間に設けられた第１ビーム及び第２ビームからなる。

また、前記第１リンク及び第２リンクは、それらの枢支部よりも上方で分割されて、屈曲自在に互いに枢支されたリンク下部とリンク上部との２つの部分からなり、第１リンク及び第２リンクをそれぞれ屈曲させる屈曲作動部材が設けられている。

前記第１ビーム及び第２ビームは、いずれもその長さ方向に移動自在であり、これら第１ビーム及び第２ビームを移動させるビーム作動部材が設けられている。この場合、各第１リンクの上端部間及び各第２リンクの上端部間は、いずれも作動シリンダのシリンダチューブによって連結され、前記第１ビーム及び第２ビームは前記シリンダチューブの両端から突出するピストンロッドに連結され、前記作動シリンダが前記ビーム作動部材を構成している態様を採用することができる。

さらに、前記ガイドセルは、前記第１ビーム及び第２ビームに旋回自在に搭載されている構成を採用することができる。

この発明によれば、削孔機のガイドセルをパンタグラフ機構に搭載してその伸縮により昇降させるようにしたので、低空掘削が可能となるのみならず、高さ方向の掘削範囲を広げることができる。

また、パンタグラフ機構を構成するＸリンクの第１，第２リンクを屈曲自在とすることにより、削孔機のチルト動作が可能となり、斜め下向きあるいは斜め上向きの掘削が可能となる。

さらに、ガイドセルを支持する第１，第２ビームを長さ方向に移動自在とすることにより、削孔機の横スライド動作が可能となり、横方向の削孔範囲を広げることができる。

さらに、ガイドセルを第１，第２ビームに旋回自在に搭載することにより、削孔機のスイング動作が可能となり、水平斜め方向の掘削が可能となる。

この発明の実施形態を示す側面図である。 同実施形態の平面図である。 同実施形態の正面図である。 パンタグラフ機構を概略的に示す斜視図である。 第１，第２ビームのパンタグラフ機構への取付け態様を示す斜視図である。 ガイドセルの第１，第２ビームへの取付け態様を示す側面図である。 ガイドセルのスイング動作を示す平面図である。 掘削範囲を示す側面図及び正面図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図３に示すように、この発明による姿勢制御装置は、削孔機１が種々の掘削姿勢とることができるようにした支持装置であり、ベース４及びパンタグラフ機構５を備えている。削孔機１は従来周知のものであり、ガイドセル２及びこのガイドセル２上を走行するドリルヘッド３を有している。ドリルヘッド３にドリルロッド２１が取り付けられ、ドリルヘッド３が前方に走行することにより、地山への削孔がなされる（図８参照）。

ベース４はこの実施形態では矩形枠状に形成したものが示されており、図４に概略構造で示すように、前後枠部４ａ，４ｂ及び側枠部４ｃ，４ｃからなっている。パンタグラフ機構５は１対のＸリンク６，７からなっている。Ｘリンク６，７は、中間部が共通の軸８を介して枢支された、第１リンク６ａ，７ａと第２リンク６ｂ，７ｂとの２つのリンクからなっている。このパンタグラフ機構５の上部にガイドセル２が搭載されている。

各Ｘリンク６，７の第１リンク６ａ，７ａの下端部は、前枠部４ａに枢支されている。また、各Ｘリンク６，７の第２リンク６ｂ，７ｂの下端部は、軸９を介して互いに連結されている。この軸９の両端部は、側枠部４ｃ，４ｃに形成されたガイド溝１０に沿って水平方向に移動自在となっている。すなわち、第１リンク６ａ，７ａの下端部は回転のみが許されて水平移動（スライド）できない固定端、第２リンク６ｂ，７ｂの下端部は回転及び水平移動が可能な可動端となっている。

軸９と後枠部４ｂとの間には油圧シリンダ１１が配置されている。この油圧シリンダ１１の伸縮作動により軸９が水平方向に往復移動し、これによりパンタグラフ機構５が上下方向に伸縮するようになっている。

図１に示すように、第１リンク６ａ，７ａ及び第２リンク６ｂ，７ｂは、それらの枢支部（軸８）よりも上方で分割され、屈曲自在に互いに枢支されたリンク下部１２とリンク上部１３とからなっている。リンク下部１２とリンク上部１３との間には油圧シリンダ１４が配置され、この油圧シリンダ１４の作動により第１リンク６ａ，７ａ及び第２リンク６ｂ，７ｂが屈曲するようになっている。

図５に示すように、第１リンク６ａ，７ａの上端部間及び第２リンク６ｂ，７ｂの上端部間は、油圧シリンダ１５のシリンダチューブ１６によって連結されている（図５には一方の油圧シリンダ１５のみが示されている）。油圧シリンダ１５はシリンダチューブ１６の両端部から突出する２つのピストンロッド１７，１７を有している。このピストンロッド１７，１７の端部は第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂの両端部に連結されている。

より具体的には、第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂは両端部に垂下部１９，１９を有し、この垂下部にピストンロッド１７，１７の端部が枢支されている。したがって、第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂは、油圧シリンダ１５の作動により、ビーム１８ａ，１８ｂの長さ方向に移動することが可能である。これら第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂ上にビームと直交するようにガイドセル２が支持されている。

図６に示すように、第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂとガイドセル２との間にはそれぞれ旋回台座２０ａ及び球面座２０ｂが配置されている。したがって、ガイドセル２は第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂに対し水平方向に所定角度範囲で旋回自在となっている。

次に、上記姿勢制御装置による削孔機の姿勢変化について説明する。
(1) 昇降
図１に示すように、油圧シリンダ１１を作動させるとパンタグラフ機構５が伸縮する。これにより、ガイドセル２が昇降する。

(2) チルト
図１に示すように、油圧シリンダ１４，１４の一方を伸長、他方を短縮作動させると第１リンク６ａ，７ａ及び第２リンク６ｂ，７ｂの一方が屈曲する。これによりガイドセル２が前後方向に傾く。

(3) 横スライド
図５に示した２つの油圧シリンダ１５を同じ方向に作動させると、図２に示すように、第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂが同じ方向に水平移動する。これにより、ガイドセル２が横スライドする。

(4) スイング
図５に示した２つの油圧シリンダ１５を互いに逆方向に作動させると、図７に示すように、第１，第２ビーム１８ａ，１８ｂが互いに逆方向に移動する。これにより、ガイドセル２が図７（ｂ）に示す中立位置から時計回り（ａ）あるいは反時計回り（ｃ）に所定角度スイングする。

図８は、上記のような姿勢変化による掘削範囲を示し、（ａ）は側方からみた掘削範囲Ａを示し、（ｂ）は正面からみた掘削範囲Ｂを示している。

以上のように、この発明によれば、削孔機のガイドセルをパンタグラフ機構に搭載してその伸縮により昇降させるようにしたので、低空掘削が可能となるのみならず、高さ方向の掘削範囲を広げることができる。また、パンタグラフ機構を構成するＸリンクの第１，第２リンクを屈曲自在としたので、削孔機のチルト動作が可能となり、斜め下向きあるいは斜め上向きの掘削が可能となる。

さらに、ガイドセルを支持する第１，第２ビームを長さ方向に移動自在としたので、削孔機の横スライド動作が可能となり、横方向の掘削範囲を広げることができる。さらに、ガイドセルを第１，第２ビームに旋回自在に搭載したので、削孔機のスイング動作が可能となり、水平斜め方向の掘削が可能となる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、パンタグラフ機構を伸縮させる作動部材として油圧シリンダを用いたが、ラック・ピニオン機構を用いることもできる。

１ 削孔機
２ ガイドセル
４ ベース
５ パンタグラフ機構
６，７ Ｘリンク
６ａ，７ａ 第１リンク
６ｂ，７ｂ 第２リンク
１１ 油圧シリンダ（昇降作動部材）
１２ リンク下部
１３ リンク上部
１４ 油圧シリンダ（屈曲作動部材）
１５ 油圧シリンダ（ビーム作動部材）
１７ ピストンロッド
１８ａ 第１ビーム
１８ｂ 第２ビーム
２０ 球面座

Claims (6)

1. ガイドセルに沿って走行するドリルヘッドを有する削孔機の姿勢を制御するための姿勢制御装置であって、
   ベースと、
   このベース上に設けられたパンタグラフ機構と、
   このパンタグラフ機構上に設けられ、前記ガイドセルが搭載される支持部材と、
   前記パンタグラフ機構を昇降させる昇降作動部材と
   を備えてなる削孔機の姿勢制御装置。
2. 前記パンタグラフ機構は、中間部が互いに枢支された第１リンクと第２リンクを有する１対のＸリンクからなり、
   前記支持部材は、各第１リンクの上端部間及び各第２リンクの上端部間に設けられた第１ビーム及び第２ビームからなることを特徴とする請求項１記載の削孔機の姿勢制御装置。
3. 前記第１リンク及び第２リンクは、それらの枢支部よりも上方で分割されて、屈曲自在に互いに枢支されたリンク下部とリンク上部との２つの部分からなり、第１リンク及び第２リンクをそれぞれ屈曲させる屈曲作動部材が設けられていることを特徴とする請求項２記載の削孔機の姿勢制御装置。
4. 前記第１ビーム及び第２ビームは、いずれもその長さ方向に移動自在であり、これら第１ビーム及び第２ビームを移動させるビーム作動部材が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の削孔機の姿勢制御装置。
5. 各第１リンクの上端部間及び各第２リンクの上端部間は、いずれも作動シリンダのシリンダチューブによって連結され、前記第１ビーム及び第２ビームは前記シリンダチューブの両端から突出するピストンロッドに連結され、前記作動シリンダが前記ビーム作動部材を構成していることを特徴とする請求項４記載の削孔機の姿勢制御装置。
6. 前記ガイドセルは、前記第１ビーム及び第２ビームに旋回自在に搭載されていることを特徴とする請求項４又は５記載の削孔機の姿勢制御装置。

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