JP2889402B2 - 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法 - Google Patents
液体ジェットを用いたみぞ掘削方法Info
- Publication number
- JP2889402B2 JP2889402B2 JP17326491A JP17326491A JP2889402B2 JP 2889402 B2 JP2889402 B2 JP 2889402B2 JP 17326491 A JP17326491 A JP 17326491A JP 17326491 A JP17326491 A JP 17326491A JP 2889402 B2 JP2889402 B2 JP 2889402B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- nozzle
- excavation
- liquid jet
- motion
- Prior art date
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体ジェットを用いた
みぞ掘削方法及び装置に関するものである。なお、本明
細書中において液体ジェットとは、液体中に研磨材を混
濁させた、いわゆるアブレーシブウォータジェットも含
まれるものとする。
みぞ掘削方法及び装置に関するものである。なお、本明
細書中において液体ジェットとは、液体中に研磨材を混
濁させた、いわゆるアブレーシブウォータジェットも含
まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】従来の液体ジェットを用いたみぞ掘削方
法として特開平２−１０１２８７号公報に示されるよう
なものがある。これに示されるみぞ掘削方法は、液体ジ
ェットを噴射するノズルを一平面内で揺動させるととも
に液体ジェット噴射方向に前進させるようにしている。
これにより掘削部に細長で深いみぞを形成することがで
きる。
法として特開平２−１０１２８７号公報に示されるよう
なものがある。これに示されるみぞ掘削方法は、液体ジ
ェットを噴射するノズルを一平面内で揺動させるととも
に液体ジェット噴射方向に前進させるようにしている。
これにより掘削部に細長で深いみぞを形成することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のみぞ掘削方法によると、形成されるみぞの
形状は、揺動面に直交する方向に測った幅寸法が小さい
薄形のものに限られるという問題点がある。また、みぞ
内に凹凸部が生じやすく、このような凹凸部が生じると
ノズルを掘進させることができないという問題点もあ
る。そこでこのような問題点を解決するものとして、液
体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺動させなが
ら、上記一平面と直交する方向の運動成分を含む繰り返
し運動をさせ、順次掘削面側に前進させる方法が行われ
ている。こうすることにより特開平２−１０１２８７号
公報に示されるものよりも幅寸法が大きいみぞ、すなわ
ち断面積の大きいみぞを形成することができる。しかし
ながらこの方法によると、みぞ深さ方向に効率よく、短
時間にみぞを掘削することができないという問題点があ
る。また、たとえば比較的短い間隔を空けて掘削された
２つのみぞ同士をできるだけ短時間でつなぐ必要がある
場合でも、掘削部の断面積が大きいためにみぞ同士をつ
なぐのに時間がかかるという問題点もある。本発明はこ
のような課題を解決することを目的としている。
ような従来のみぞ掘削方法によると、形成されるみぞの
形状は、揺動面に直交する方向に測った幅寸法が小さい
薄形のものに限られるという問題点がある。また、みぞ
内に凹凸部が生じやすく、このような凹凸部が生じると
ノズルを掘進させることができないという問題点もあ
る。そこでこのような問題点を解決するものとして、液
体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺動させなが
ら、上記一平面と直交する方向の運動成分を含む繰り返
し運動をさせ、順次掘削面側に前進させる方法が行われ
ている。こうすることにより特開平２−１０１２８７号
公報に示されるものよりも幅寸法が大きいみぞ、すなわ
ち断面積の大きいみぞを形成することができる。しかし
ながらこの方法によると、みぞ深さ方向に効率よく、短
時間にみぞを掘削することができないという問題点があ
る。また、たとえば比較的短い間隔を空けて掘削された
２つのみぞ同士をできるだけ短時間でつなぐ必要がある
場合でも、掘削部の断面積が大きいためにみぞ同士をつ
なぐのに時間がかかるという問題点もある。本発明はこ
のような課題を解決することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前進運動及び
繰り返し運動を停止して揺動運動させながら掘削を行わ
せるか、又は揺動運動及び繰り返し運動を停止して後退
運動させながら掘削を行わせることにより上記課題を解
決する。すなわち本発明の液体ジェットを用いたみぞ掘
削方法は、掘削部に深いみぞを形成するものを対象にし
ており、液体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺
動させながら、上記一平面と直交する方向の運動成分を
含む繰り返し運動をさせ、順次掘削面側に前進させるこ
とにより第１みぞを所定の深さまで掘削した後、上記繰
り返し運動及び前進運動を停止させ、次にノズルを所定
の繰り返し運動停止角度に設定して一平面内に揺動させ
ることにより揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上
記第１みぞの幅寸法より小さい第２みぞを深さ方向に追
加掘削するようにしている。また、液体ジェットを噴射
するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面と
直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、順
次掘削面側に前進させることにより第１みぞを所定の深
さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を停
止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度及び
所定の揺動停止角度に設定して後退させることにより上
記揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上記第１みぞ
の幅寸法より小さい第３みぞをみぞ長手方向に追加掘削
するようにしている。なお、この場合追加掘削後、繰り
返し運動停止角度及び揺動停止角度のいずれか一方又は
両方を変えて前進させることにより更に追加掘削を行っ
てもよい。上記追加掘削時のノズルを揺動又は移動させ
る速度は、第１みぞを掘削中のそれぞれ対応する速度よ
り低速にするとよい。
繰り返し運動を停止して揺動運動させながら掘削を行わ
せるか、又は揺動運動及び繰り返し運動を停止して後退
運動させながら掘削を行わせることにより上記課題を解
決する。すなわち本発明の液体ジェットを用いたみぞ掘
削方法は、掘削部に深いみぞを形成するものを対象にし
ており、液体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺
動させながら、上記一平面と直交する方向の運動成分を
含む繰り返し運動をさせ、順次掘削面側に前進させるこ
とにより第１みぞを所定の深さまで掘削した後、上記繰
り返し運動及び前進運動を停止させ、次にノズルを所定
の繰り返し運動停止角度に設定して一平面内に揺動させ
ることにより揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上
記第１みぞの幅寸法より小さい第２みぞを深さ方向に追
加掘削するようにしている。また、液体ジェットを噴射
するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面と
直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、順
次掘削面側に前進させることにより第１みぞを所定の深
さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を停
止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度及び
所定の揺動停止角度に設定して後退させることにより上
記揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上記第１みぞ
の幅寸法より小さい第３みぞをみぞ長手方向に追加掘削
するようにしている。なお、この場合追加掘削後、繰り
返し運動停止角度及び揺動停止角度のいずれか一方又は
両方を変えて前進させることにより更に追加掘削を行っ
てもよい。上記追加掘削時のノズルを揺動又は移動させ
る速度は、第１みぞを掘削中のそれぞれ対応する速度よ
り低速にするとよい。
【０００５】
【作用】液体ジェット用のノズルをトンネルなどの掘削
面に向け、液体ジェットを噴射させる。同時にノズルは
一軸を支点として一平面内を所定の揺動角度範囲で揺動
させながら、これと直交する方向の運動成分を含む繰り
返し運動、たとえば一点を中心に揺動平面を横切る円運
動をさせる。これにより掘削面にノズル揺動方向の細長
いみぞが形成される。繰り返し運動の振幅を変えること
によって、みぞの幅を変えることができる。みぞは次第
に深くなっていくが、これに応じてノズルを掘削面側に
前進させる。これによりみぞはさらに深くなっていく。
形成されたみぞ内にノズルを進入させ、ノズルが掘進で
きる所定深さの第１みぞを形成する。次に前進運動及び
繰り返し運動を停止させ、ノズルを揺動の一端側から他
端側まで比較的低速で移動させる。これにより第１みぞ
の深さ方向（長手方向）に細長い第２みぞを追加掘削す
ることができる。追加される第２みぞの深さは、０．５
ｍ程度まで加工可能である。これによりたとえばコンク
リートの場合であっても、深さ１ｍ以上のみぞを形成す
ることができる。たとえばノズルを円運動させながら前
進させることにより１ｍ深さまで掘進させた後、前進運
動及び円運動を停止させ、揺動運動のみ行わせることに
より更に０．５ｍ追加掘削し、合計１．５ｍの深さのみ
ぞを掘削することができる。また、前進運動、繰り返し
運動及び揺動運動を停止させるにあたり、ノズルの繰り
返し運動の停止角度をできるだけ掘進方向に対して直角
に近いジェット噴射角度に設定し、かつ揺動運動の停止
角度を所定の角度に設定した状態で後退させることによ
り、第１みぞのみぞ長手方向に細長い第３みぞを追加掘
削することができる。この第３みぞも第２みぞの場合と
同様にみぞ長手方向に０．５ｍ程度まで加工可能であ
る。こうすることによって短時間で細長いみぞを追加掘
削することができる。
面に向け、液体ジェットを噴射させる。同時にノズルは
一軸を支点として一平面内を所定の揺動角度範囲で揺動
させながら、これと直交する方向の運動成分を含む繰り
返し運動、たとえば一点を中心に揺動平面を横切る円運
動をさせる。これにより掘削面にノズル揺動方向の細長
いみぞが形成される。繰り返し運動の振幅を変えること
によって、みぞの幅を変えることができる。みぞは次第
に深くなっていくが、これに応じてノズルを掘削面側に
前進させる。これによりみぞはさらに深くなっていく。
形成されたみぞ内にノズルを進入させ、ノズルが掘進で
きる所定深さの第１みぞを形成する。次に前進運動及び
繰り返し運動を停止させ、ノズルを揺動の一端側から他
端側まで比較的低速で移動させる。これにより第１みぞ
の深さ方向（長手方向）に細長い第２みぞを追加掘削す
ることができる。追加される第２みぞの深さは、０．５
ｍ程度まで加工可能である。これによりたとえばコンク
リートの場合であっても、深さ１ｍ以上のみぞを形成す
ることができる。たとえばノズルを円運動させながら前
進させることにより１ｍ深さまで掘進させた後、前進運
動及び円運動を停止させ、揺動運動のみ行わせることに
より更に０．５ｍ追加掘削し、合計１．５ｍの深さのみ
ぞを掘削することができる。また、前進運動、繰り返し
運動及び揺動運動を停止させるにあたり、ノズルの繰り
返し運動の停止角度をできるだけ掘進方向に対して直角
に近いジェット噴射角度に設定し、かつ揺動運動の停止
角度を所定の角度に設定した状態で後退させることによ
り、第１みぞのみぞ長手方向に細長い第３みぞを追加掘
削することができる。この第３みぞも第２みぞの場合と
同様にみぞ長手方向に０．５ｍ程度まで加工可能であ
る。こうすることによって短時間で細長いみぞを追加掘
削することができる。
【０００６】
【実施例】図１及び２に液体ジェットを用いたみぞ掘削
装置を示す。フレーム２上に移動台４が図１及び２中、
左右方向に移動可能に設けられている。なお、フレーム
２自体は図示してないロボットアームの先端に取付けら
れており、所望の位置まで移動させて静止させることが
できる。移動台４はフレーム２に設けられたモータ６
（前後進装置）によってプーリ７及びベルト８を介して
駆動され、位置が制御される。なお、移動台４の底面に
はベルト８に固定される接続部材５が取り付けられてい
る。移動台４に揺動装置１０及び繰り返し運動装置１２
が設けられている。揺動装置１０及び繰り返し運動装置
１２を以下に説明する。 （揺動装置１０）揺動装置１０は、二又部２０ａ及び２
０ｂを有するＹ字状をしたレバー２０と、一端側２４ａ
が二又部２０ａの先端部のすり割りにはめ合わされピン
２２をもって回動可能に支持されるとともに、他端側２
４ｂに連結穴を有するリンク２４と、一端側２８ａが上
記二又部２０ｂをピン２６をもって回動可能に支持する
とともに、他端側に張り出し部２８ｂが設けられたアー
ム２８と、リンク２４の一端側２４ａ及びアーム２８の
一端側２８ａにピン３０及び３２をもってそれぞれ支持
されたリンク３４と、リンク２４をピン３２を支点とし
て図１において左右方向に揺動させる駆動装置３６と、
を有しており、リンク２４を左右方向に揺動させること
により、レバー２０をピン２６を支点として図１におい
て紙面と平行な平面内を上下方向に揺動させることがで
きる。なお、レバー２０には、後述する繰り返し運動装
置１２のフォーク５６を取り付ける穴２０ｃ及び同様に
後述する偏心カム６０の軸部を回転可能に支持する軸受
け部２０ｄが設けられている。駆動装置３６は、端部に
揺動軸受け部３７ａを有する筒状のケース３７と、一端
を揺動軸受け部３７ａと連結され他端をピン３０により
リンク２４及びアーム２８と連結されるねじ軸３８と、
これとねじ結合される筒状のナット４０と、ナット４０
と一体的に取り付けられると共にケース３７内に軸受け
５０により回転可能に支持されるギヤ４２と、これとか
み合うギヤ４４と、ケース３７内に取り付けられギヤ４
４を駆動するモータ４６と、を有している。モータ４６
には減速機５２及び位置決め用のエンコーダ５４が取り
付けられている。ケース３７の揺動軸受け部３７ａは、
移動台４に固定されたトラニオン機構４８に揺動可能に
支持されている。これによりリンク２４がピン３２を支
点として図中、左右方向に動いてアーム２８との軸間距
離が変化しても、ケース３７がトラニオン機構４８のト
ラニオン軸を支点として図中、上下方向に揺動すること
により軸間距離の変化に追従することができる。なお、
駆動装置３６はあらかじめ設定された周期で回転方向が
反転するようにされており、これにより図１中＋βから
−βで示す角度範囲においてレバー２０を所定の周期で
揺動させることが可能である。 （繰り返し運動装置１２）繰り返し運動装置１２は、揺
動装置１０のレバー２０の穴２０ｃにはめ合わされる軸
部５６ａを有し一端側にすり割りの設けられたフォーク
５６と、中間部が上記すり割りにはめ合わされピン５８
によって回動可能に支持され一端にノズル取り付け部１
６ａを有し他端に球面受け部１６ｂを有するヘッド１６
と、軸部の一端側が偏心して先端部に球面端部６０ａが
形成されて上記球面受け部１６ｂとはめ合わされるとと
もに他端部に継ぎ手部６０ｂが形成された偏心カム６０
と、一端部に偏心カム６０の継ぎ手部６０ｂと組み合わ
される継ぎ手部６２ａを有し他端部に継ぎ手部６２ｂを
有するユニバーサルジョイント６２と、上記継ぎ手部６
２ｂと組み合わされる回転継ぎ手６４と、回転継ぎ手６
４を回転させる回転駆動装置６６と、を有している。な
お、図８に示すように偏心カム６０の軸部は、揺動装置
１０のレバー２０の軸受け部２０ｄにより回転可能に支
持されている。偏心カム６０の球面端部６０ａは、これ
の軸心が偏心カム６０の軸心から偏心量ｅだけずれた位
置に形成されている。ユニバーサルジョイント６２は、
中間部にスプライン穴部６８と、これに軸方向移動可能
にはめ合わされるスプライン軸部７０とを有しており、
これにより軸方向に伸縮可能である。回転駆動装置６６
には減速機７２，クラッチ・ブレーキ機構７４及びモー
タ７６が取り付けられている。回転駆動装置６６によっ
て回転継ぎ手６４を回転駆動することにより、偏心カム
６０の球面端部６０ａを円運動状に繰り返し運動させる
ことが可能である。すなわち、ヘッド１６はフォーク５
６の軸部５６ａ及びピン５８を支点として図１中、紙面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をするこ
とが可能である。上記ヘッド１６のノズル取り付け部１
６ａには、液体ジェットを噴射するノズル１８が取り付
けられている。ヘッド１６には、高圧水用ホース８２及
び研磨材用ホース８４が取り付けられるとともに、内部
に高圧水用ホース８２からの高圧水と研磨材用ホース８
４からの研磨材とを混合してノズル１８に供給する混合
室８０が設けられている。高圧水用ホース８２には図示
してない高圧水ポンプから高圧水が供給され、また、研
磨材用ホース８４には図示してない研磨材供給ポンプか
ら研磨材が供給されるようになっている。ノズル１８
は、高圧水と研磨材とを混合室８０内で混合した研削液
を液体ジェットとして掘削面８６に噴射可能である。移
動台４側とジェット噴射部１４側とを隔てるようにカバ
ー８８が設けられている。カバー８８は、リンク２４，
アーム２８上記２本のホース８２，８４及びユニバーサ
ルジョイント６２が貫通するように設けられており、こ
れにより液体ジェットの飛散による移動台４側に設けた
機器の汚染を防止することができる。
装置を示す。フレーム２上に移動台４が図１及び２中、
左右方向に移動可能に設けられている。なお、フレーム
２自体は図示してないロボットアームの先端に取付けら
れており、所望の位置まで移動させて静止させることが
できる。移動台４はフレーム２に設けられたモータ６
（前後進装置）によってプーリ７及びベルト８を介して
駆動され、位置が制御される。なお、移動台４の底面に
はベルト８に固定される接続部材５が取り付けられてい
る。移動台４に揺動装置１０及び繰り返し運動装置１２
が設けられている。揺動装置１０及び繰り返し運動装置
１２を以下に説明する。 （揺動装置１０）揺動装置１０は、二又部２０ａ及び２
０ｂを有するＹ字状をしたレバー２０と、一端側２４ａ
が二又部２０ａの先端部のすり割りにはめ合わされピン
２２をもって回動可能に支持されるとともに、他端側２
４ｂに連結穴を有するリンク２４と、一端側２８ａが上
記二又部２０ｂをピン２６をもって回動可能に支持する
とともに、他端側に張り出し部２８ｂが設けられたアー
ム２８と、リンク２４の一端側２４ａ及びアーム２８の
一端側２８ａにピン３０及び３２をもってそれぞれ支持
されたリンク３４と、リンク２４をピン３２を支点とし
て図１において左右方向に揺動させる駆動装置３６と、
を有しており、リンク２４を左右方向に揺動させること
により、レバー２０をピン２６を支点として図１におい
て紙面と平行な平面内を上下方向に揺動させることがで
きる。なお、レバー２０には、後述する繰り返し運動装
置１２のフォーク５６を取り付ける穴２０ｃ及び同様に
後述する偏心カム６０の軸部を回転可能に支持する軸受
け部２０ｄが設けられている。駆動装置３６は、端部に
揺動軸受け部３７ａを有する筒状のケース３７と、一端
を揺動軸受け部３７ａと連結され他端をピン３０により
リンク２４及びアーム２８と連結されるねじ軸３８と、
これとねじ結合される筒状のナット４０と、ナット４０
と一体的に取り付けられると共にケース３７内に軸受け
５０により回転可能に支持されるギヤ４２と、これとか
み合うギヤ４４と、ケース３７内に取り付けられギヤ４
４を駆動するモータ４６と、を有している。モータ４６
には減速機５２及び位置決め用のエンコーダ５４が取り
付けられている。ケース３７の揺動軸受け部３７ａは、
移動台４に固定されたトラニオン機構４８に揺動可能に
支持されている。これによりリンク２４がピン３２を支
点として図中、左右方向に動いてアーム２８との軸間距
離が変化しても、ケース３７がトラニオン機構４８のト
ラニオン軸を支点として図中、上下方向に揺動すること
により軸間距離の変化に追従することができる。なお、
駆動装置３６はあらかじめ設定された周期で回転方向が
反転するようにされており、これにより図１中＋βから
−βで示す角度範囲においてレバー２０を所定の周期で
揺動させることが可能である。 （繰り返し運動装置１２）繰り返し運動装置１２は、揺
動装置１０のレバー２０の穴２０ｃにはめ合わされる軸
部５６ａを有し一端側にすり割りの設けられたフォーク
５６と、中間部が上記すり割りにはめ合わされピン５８
によって回動可能に支持され一端にノズル取り付け部１
６ａを有し他端に球面受け部１６ｂを有するヘッド１６
と、軸部の一端側が偏心して先端部に球面端部６０ａが
形成されて上記球面受け部１６ｂとはめ合わされるとと
もに他端部に継ぎ手部６０ｂが形成された偏心カム６０
と、一端部に偏心カム６０の継ぎ手部６０ｂと組み合わ
される継ぎ手部６２ａを有し他端部に継ぎ手部６２ｂを
有するユニバーサルジョイント６２と、上記継ぎ手部６
２ｂと組み合わされる回転継ぎ手６４と、回転継ぎ手６
４を回転させる回転駆動装置６６と、を有している。な
お、図８に示すように偏心カム６０の軸部は、揺動装置
１０のレバー２０の軸受け部２０ｄにより回転可能に支
持されている。偏心カム６０の球面端部６０ａは、これ
の軸心が偏心カム６０の軸心から偏心量ｅだけずれた位
置に形成されている。ユニバーサルジョイント６２は、
中間部にスプライン穴部６８と、これに軸方向移動可能
にはめ合わされるスプライン軸部７０とを有しており、
これにより軸方向に伸縮可能である。回転駆動装置６６
には減速機７２，クラッチ・ブレーキ機構７４及びモー
タ７６が取り付けられている。回転駆動装置６６によっ
て回転継ぎ手６４を回転駆動することにより、偏心カム
６０の球面端部６０ａを円運動状に繰り返し運動させる
ことが可能である。すなわち、ヘッド１６はフォーク５
６の軸部５６ａ及びピン５８を支点として図１中、紙面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をするこ
とが可能である。上記ヘッド１６のノズル取り付け部１
６ａには、液体ジェットを噴射するノズル１８が取り付
けられている。ヘッド１６には、高圧水用ホース８２及
び研磨材用ホース８４が取り付けられるとともに、内部
に高圧水用ホース８２からの高圧水と研磨材用ホース８
４からの研磨材とを混合してノズル１８に供給する混合
室８０が設けられている。高圧水用ホース８２には図示
してない高圧水ポンプから高圧水が供給され、また、研
磨材用ホース８４には図示してない研磨材供給ポンプか
ら研磨材が供給されるようになっている。ノズル１８
は、高圧水と研磨材とを混合室８０内で混合した研削液
を液体ジェットとして掘削面８６に噴射可能である。移
動台４側とジェット噴射部１４側とを隔てるようにカバ
ー８８が設けられている。カバー８８は、リンク２４，
アーム２８上記２本のホース８２，８４及びユニバーサ
ルジョイント６２が貫通するように設けられており、こ
れにより液体ジェットの飛散による移動台４側に設けた
機器の汚染を防止することができる。
【０００７】次にこの実施例の作動を説明する。まず、
図示してないロボットアームによってフレーム２を位置
決めし、固定させる。移動台４は図１及び２において図
示位置よりも左方に後退させ、ノズル１８を掘削面８６
に対面させておく。このときノズル１８は揺動の一方の
端部（たとえば図１のｍ位置）にある。この状態でジェ
ットの噴出を開始させる。すなわち、高圧水用ホース８
２及び研磨材用ホース８４を通してヘッド１６にそれぞ
れ高圧水及び研磨材を供給し、混合室８０内で両者を混
合し、研磨材を含んだジェットをノズル１８から噴出さ
せる。ノズル１８から噴出したジェットは高圧水及び研
磨材の運動エネルギーによってコンクリート、岩などを
切削する。同時に回転駆動装置６６を駆動して回転継ぎ
手６４を回転させる。これによりユニバーサルジョイン
ト６２が回転して偏心カム６０を回転させる。これによ
りヘッド１６は、フォーク５６の軸部５６ａの軸心及び
ピン５８の軸心を支点として図２において＋αから−α
で示す角度範囲を円運動状の繰り返し運動が行われ、深
さＨの円形穴状の掘削が行われる。一方、駆動装置３６
のモータ４６を駆動して減速機５２を介してギヤ４４を
回転させる。これによりギヤ４２，ナット４０が回転さ
れ、ねじ軸３８が軸方向に移動する。リンク２４はピン
３２を支点として図１において左右方向（たとえば右方
向）に揺動し、これに伴ってレバー２０はピン２６を支
点として（たとえばｍからｎに向かって）＋βから−β
で示す範囲において紙面と平行な平面内を揺動すること
になる。すなわち、ノズル１８は、図３に示すように円
運動状の繰り返し運動をしながら横方向に揺動して掘削
を行うことになる。前後進用のモータ６を駆動して装置
全体を前進させる。これにより、図４に示すようにノズ
ル１８が掘進可能な、所望の断面形状の第１みぞ１５０
を掘削することができる。みぞ１５０の図４中、紙面に
直交する方向のみぞ幅は、円運動の直径に相当するもの
となる。次に追加される第２みぞ１５１の掘削について
説明する。ノズル１８からジェットの噴射を止め、前後
進用のモータ６を停止させて、装置全体の移動を停止さ
せる。回転駆動装置６６のモータ７６を停止させる。こ
れにより図３に示すノズル１８の円運動状の繰り返し運
動が停止する。またモータ４６を駆動することによりノ
ズル１８を揺動運動させる。ノズル１８からジェットを
噴射させながら、たとえば図１に示すｎ位置からｍ位置
まで移動させる。これにより第１みぞ１５０の深さ方向
に仮想線で示すスリット状の第２みぞ１５１が追加掘削
される。第２みぞ１５１の幅方向の寸法は、円運動状の
繰り返し運動がないため、第１みぞ１５０の幅方向の寸
法よりも小さいものとなる。この追加掘削は、第１みぞ
１５０を形成する場合よりも低速でノズル１８を図１に
示すｎ位置からｍ位置まで、揺動させることによって行
ってもよく、また第１みぞ１５０を形成する場合と同じ
速度で往復移動させることによって行ってもよい。図４
に初めに掘削される第１みぞ１５０と、みぞ深さ方向に
追加掘削される第２みぞ１５１のモデルを示す。第２み
ぞ１５１は、ヘッド１６の設定角度を変えることによ
り、図中ａ位置だけでなく、ｐ位置やｂ位置などにも形
成することができる。第２みぞ１５１の掘削深さは、モ
ータ６が停止しているためノズル１８が掘進方向に移動
しないので、限界があるが、被切削物としてコンクリー
トを用い、研摩材としてスチールグリッドを毎分７ｋｇ
供給し、圧力１５０ＭＰａに加圧した水毎分２５リット
ルとともにノズル１８から噴射したアブレーシブウォー
タージェットの場合、約０．５ｍの深さの追加掘削が可
能であった。図５（ａ）に第１みぞ１５０の掘削に続い
て第２みぞ１５１が追加掘削された状況を示す。次にみ
ぞ長手方向の第３みぞ１５２を追加掘削する場合につい
て説明する。ノズル１８からジェットの噴射を止め、モ
ータ７６を停止させる。これにより図３に示すノズル１
８の円運動状の繰り返し運動は停止する。ノズル１８を
揺動の一端部ｍ位置に位置させた状態でモータ４６を停
止させる。次にノズル１８からジェットを噴射させなが
らモータ６を後退方向に駆動して装置全体を図２中、左
方向に後退させる。この後退速度は前進時の速度よりも
小さくされている。ノズル１８をみぞ縁部８６まで移動
させることにより、みぞ長手方向の第３みぞ１５２が追
加掘削される。この場合、装置の進退方向の軸線に対し
ノズル１８の設定角度βを９０度に近づければ近づける
ほど一般に切削効率が向上する。図５（ｂ）に第２みぞ
１５１に加えて図中上下の両側にみぞ長手方向の第３み
ぞ１５２及び１５２ａが追加掘削された状況を示す。こ
の図５（ｂ）の加工方法を応用して図６及び７に示すよ
うに、所定の間隔を空けて形成した複数の第１みぞ１５
０間を第３みぞ１５２によりつなぐことができる。たと
えば、隣り合う第１みぞ１５０の縁部間の間隔が１ｍと
なるように順次掘削しておき、第１みぞ１５０の両側か
らみぞ長手方向に０．５ｍの第３みぞ１５２及び１５２
ａを順次形成することによりみぞ長手方向に連続したみ
ぞを形成することが可能である。こうすることにより、
第１みぞ１５０間を第３みぞ１５２及び１５２ａによっ
て短時間でつなぐことができる。また深さ方向の第２み
ぞ１５１を順次つないで形成することもできる。なお、
上記実施例では、繰り返し運動の軌跡は、図３に示す円
形状のものとしたが、ジグザク形状その他の形状でも差
し支えない。またノズル１８を揺動させる角度βは、第
１みぞ１５０を形成する場合と、第２みぞ１５１を形成
する場合とで、それぞれ同じ角度にするものとしたが、
これは異なる角度にすることもできる。さらに上記実施
例では、追加掘削は、掘削ストロークが最大の位置から
行うものとしたが、掘削深さが浅い場合や、掘削途中で
硬い異物があって先に進めない場合などにおいては、途
中から追加掘削を行うようにすることもできる。
図示してないロボットアームによってフレーム２を位置
決めし、固定させる。移動台４は図１及び２において図
示位置よりも左方に後退させ、ノズル１８を掘削面８６
に対面させておく。このときノズル１８は揺動の一方の
端部（たとえば図１のｍ位置）にある。この状態でジェ
ットの噴出を開始させる。すなわち、高圧水用ホース８
２及び研磨材用ホース８４を通してヘッド１６にそれぞ
れ高圧水及び研磨材を供給し、混合室８０内で両者を混
合し、研磨材を含んだジェットをノズル１８から噴出さ
せる。ノズル１８から噴出したジェットは高圧水及び研
磨材の運動エネルギーによってコンクリート、岩などを
切削する。同時に回転駆動装置６６を駆動して回転継ぎ
手６４を回転させる。これによりユニバーサルジョイン
ト６２が回転して偏心カム６０を回転させる。これによ
りヘッド１６は、フォーク５６の軸部５６ａの軸心及び
ピン５８の軸心を支点として図２において＋αから−α
で示す角度範囲を円運動状の繰り返し運動が行われ、深
さＨの円形穴状の掘削が行われる。一方、駆動装置３６
のモータ４６を駆動して減速機５２を介してギヤ４４を
回転させる。これによりギヤ４２，ナット４０が回転さ
れ、ねじ軸３８が軸方向に移動する。リンク２４はピン
３２を支点として図１において左右方向（たとえば右方
向）に揺動し、これに伴ってレバー２０はピン２６を支
点として（たとえばｍからｎに向かって）＋βから−β
で示す範囲において紙面と平行な平面内を揺動すること
になる。すなわち、ノズル１８は、図３に示すように円
運動状の繰り返し運動をしながら横方向に揺動して掘削
を行うことになる。前後進用のモータ６を駆動して装置
全体を前進させる。これにより、図４に示すようにノズ
ル１８が掘進可能な、所望の断面形状の第１みぞ１５０
を掘削することができる。みぞ１５０の図４中、紙面に
直交する方向のみぞ幅は、円運動の直径に相当するもの
となる。次に追加される第２みぞ１５１の掘削について
説明する。ノズル１８からジェットの噴射を止め、前後
進用のモータ６を停止させて、装置全体の移動を停止さ
せる。回転駆動装置６６のモータ７６を停止させる。こ
れにより図３に示すノズル１８の円運動状の繰り返し運
動が停止する。またモータ４６を駆動することによりノ
ズル１８を揺動運動させる。ノズル１８からジェットを
噴射させながら、たとえば図１に示すｎ位置からｍ位置
まで移動させる。これにより第１みぞ１５０の深さ方向
に仮想線で示すスリット状の第２みぞ１５１が追加掘削
される。第２みぞ１５１の幅方向の寸法は、円運動状の
繰り返し運動がないため、第１みぞ１５０の幅方向の寸
法よりも小さいものとなる。この追加掘削は、第１みぞ
１５０を形成する場合よりも低速でノズル１８を図１に
示すｎ位置からｍ位置まで、揺動させることによって行
ってもよく、また第１みぞ１５０を形成する場合と同じ
速度で往復移動させることによって行ってもよい。図４
に初めに掘削される第１みぞ１５０と、みぞ深さ方向に
追加掘削される第２みぞ１５１のモデルを示す。第２み
ぞ１５１は、ヘッド１６の設定角度を変えることによ
り、図中ａ位置だけでなく、ｐ位置やｂ位置などにも形
成することができる。第２みぞ１５１の掘削深さは、モ
ータ６が停止しているためノズル１８が掘進方向に移動
しないので、限界があるが、被切削物としてコンクリー
トを用い、研摩材としてスチールグリッドを毎分７ｋｇ
供給し、圧力１５０ＭＰａに加圧した水毎分２５リット
ルとともにノズル１８から噴射したアブレーシブウォー
タージェットの場合、約０．５ｍの深さの追加掘削が可
能であった。図５（ａ）に第１みぞ１５０の掘削に続い
て第２みぞ１５１が追加掘削された状況を示す。次にみ
ぞ長手方向の第３みぞ１５２を追加掘削する場合につい
て説明する。ノズル１８からジェットの噴射を止め、モ
ータ７６を停止させる。これにより図３に示すノズル１
８の円運動状の繰り返し運動は停止する。ノズル１８を
揺動の一端部ｍ位置に位置させた状態でモータ４６を停
止させる。次にノズル１８からジェットを噴射させなが
らモータ６を後退方向に駆動して装置全体を図２中、左
方向に後退させる。この後退速度は前進時の速度よりも
小さくされている。ノズル１８をみぞ縁部８６まで移動
させることにより、みぞ長手方向の第３みぞ１５２が追
加掘削される。この場合、装置の進退方向の軸線に対し
ノズル１８の設定角度βを９０度に近づければ近づける
ほど一般に切削効率が向上する。図５（ｂ）に第２みぞ
１５１に加えて図中上下の両側にみぞ長手方向の第３み
ぞ１５２及び１５２ａが追加掘削された状況を示す。こ
の図５（ｂ）の加工方法を応用して図６及び７に示すよ
うに、所定の間隔を空けて形成した複数の第１みぞ１５
０間を第３みぞ１５２によりつなぐことができる。たと
えば、隣り合う第１みぞ１５０の縁部間の間隔が１ｍと
なるように順次掘削しておき、第１みぞ１５０の両側か
らみぞ長手方向に０．５ｍの第３みぞ１５２及び１５２
ａを順次形成することによりみぞ長手方向に連続したみ
ぞを形成することが可能である。こうすることにより、
第１みぞ１５０間を第３みぞ１５２及び１５２ａによっ
て短時間でつなぐことができる。また深さ方向の第２み
ぞ１５１を順次つないで形成することもできる。なお、
上記実施例では、繰り返し運動の軌跡は、図３に示す円
形状のものとしたが、ジグザク形状その他の形状でも差
し支えない。またノズル１８を揺動させる角度βは、第
１みぞ１５０を形成する場合と、第２みぞ１５１を形成
する場合とで、それぞれ同じ角度にするものとしたが、
これは異なる角度にすることもできる。さらに上記実施
例では、追加掘削は、掘削ストロークが最大の位置から
行うものとしたが、掘削深さが浅い場合や、掘削途中で
硬い異物があって先に進めない場合などにおいては、途
中から追加掘削を行うようにすることもできる。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればノ
ズルが移動できるような断面積の大きい深いみぞの深さ
方向又はみぞ長手方向に細長いみぞを追加形成すること
ができる。したがって断面積の大きい深いみぞ同士を短
時間でつなげることができる。
ズルが移動できるような断面積の大きい深いみぞの深さ
方向又はみぞ長手方向に細長いみぞを追加形成すること
ができる。したがって断面積の大きい深いみぞ同士を短
時間でつなげることができる。
【図１】液体ジェットを用いたみぞ掘削装置の正面図で
ある。
ある。
【図２】図１の２−２線に沿ってみた図である。
【図３】ノズルの軌跡を説明する図である。
【図４】みぞ深さ方向にみぞを追加掘削した状態を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】みぞの深さ方向及びみぞ長手方向にみぞを追加
掘削した状態を示す断面図である。
掘削した状態を示す断面図である。
【図６】間隔を空けて掘削したみぞとみぞとを追加掘削
みぞでつないだ状態を示す断面図である。
みぞでつないだ状態を示す断面図である。
【図７】図６の矢印７に沿って見た図である。
【図８】ノズル及びその周辺部を拡大して示した図であ
る。
る。
１８ ノズル １５０ 第１みぞ １５１ 第２みぞ（深さ方向みぞ） １５２・１５２ａ 第３みぞ（みぞ長手方向みぞ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮永 佳晴 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 忍谷 孝治 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１ 号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 横田 正和 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１ 号 株式会社日本製鋼所内 (56)参考文献 特開 平２−101287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F21C 37/12 E21B 7/18
Claims (4)
- 【請求項１】 掘削部に深いみぞを形成する液体ジェッ
トを用いたみぞ掘削方法において、液体ジェットを噴射
するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面と
直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、順
次掘削面側に前進させることにより第１みぞを所定の深
さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を停
止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度に設
定して一平面内に揺動させることにより揺動面と直交す
る方向に測った幅寸法が上記第１みぞの幅寸法より小さ
いみぞを深さ方向に追加掘削する液体ジェットを用いた
みぞ掘削方法。 - 【請求項２】 掘削部に深いみぞを形成する液体ジェッ
トを用いたみぞ掘削方法において、液体ジェットを噴射
するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面と
直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、順
次掘削面側に前進させることにより第１みぞを所定の深
さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を停
止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度及び
所定の揺動停止角度に設定して後退させることにより上
記揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上記第１みぞ
の幅寸法より小さいみぞをみぞ長手方向に追加掘削する
液体ジェットを用いたみぞ掘削方法。 - 【請求項３】 追加掘削後、繰り返し運動停止角度及び
揺動停止角度のいずれか一方又は両方を変えて前進させ
る請求項２記載の液体ジェットを用いたみぞ掘削方法。 - 【請求項４】 上記追加掘削時のノズルを揺動又は移動
させる速度は、第１みぞを掘削中のそれぞれ対応する速
度より低速にした請求項１、２又は３記載の液体ジェッ
トを用いたみぞ掘削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17326491A JP2889402B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17326491A JP2889402B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371695A JPH04371695A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2889402B2 true JP2889402B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=15957228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17326491A Expired - Fee Related JP2889402B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889402B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120034545A (ko) | 2010-10-01 | 2012-04-12 | 한국과학기술원 | 터널 발파 천공을 최소화하는 발파패턴을 가지는 발파구조 |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP17326491A patent/JP2889402B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04371695A (ja) | 1992-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4111490A (en) | Method and apparatus for channel cutting of hard materials using high velocity fluid jets | |
| JPH1030392A (ja) | 指向性ボーリング法及び装置 | |
| JP2889402B2 (ja) | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法 | |
| KR100757368B1 (ko) | 워터젯 노즐이 설치된 보조면판을 구비한 터널 굴진기 | |
| KR20190027580A (ko) | 선형 다축코어드릴이 구비된 보링장치 및 이를 이용한 터널 굴착 시 자유면 확보 방법 | |
| JP3230443B2 (ja) | アブレシブジェットによる切削装置 | |
| CN114737984A (zh) | 一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘 | |
| KR20190027576A (ko) | 군집 다축코어드릴이 구비된 보링장치 및 이를 이용한 터널 굴착을 위한 자유면 확보 방법 | |
| JPH0610398B2 (ja) | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法及び装置 | |
| JP2840074B2 (ja) | 掘削装置 | |
| JPH0733754B2 (ja) | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法及び装置 | |
| JP4462460B2 (ja) | 溝掘削装置 | |
| JP3089346B2 (ja) | 軟弱地盤の改良装置 | |
| JP7185890B1 (ja) | 土壌改良装置、掘進機および土壌改良方法 | |
| JP3575875B2 (ja) | コンクリート構造物掘削用カッタヘッド | |
| CN216922135U (zh) | 一种盲区处理装置及掘进机 | |
| JP2010005728A (ja) | コンクリート孔の拡張装置および拡張方法 | |
| JPS5833200Y2 (ja) | トンネル掘さく装置 | |
| JPH0733753B2 (ja) | 液体ジェットを用いたみぞ掘削方法及び装置 | |
| CN109098725B (zh) | 一种具有防背土装置的矩形盾构机 | |
| JP3537191B2 (ja) | 多軸掘削装置 | |
| JP2609991B2 (ja) | 管推進工法 | |
| JPH04247196A (ja) | 方向制御削進法及び偏心刃部付ビット | |
| JPH0420695A (ja) | 岩盤等に対する溝の形成方法及びその装置 | |
| JPS593602B2 (ja) | サイクロイド状硬化剤噴流を用いた地盤改良方法とその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |