JP2921368B2 - 掘削機 - Google Patents

掘削機

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JP2921368B2 JP30709993A JP30709993A JP2921368B2 JP 2921368 B2 JP2921368 B2 JP 2921368B2 JP 30709993 A JP30709993 A JP 30709993A JP 30709993 A JP30709993 A JP 30709993A JP 2921368 B2 JP2921368 B2 JP 2921368B2
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章次 玉記
実 加藤
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  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中で使用する掘削機
に係り、特に、大深度に適したハイドロフレーズ掘削機
に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイドロフレーズ掘削機は、100m程
度の大深度掘削や岩盤あるいは硬質地盤の掘削に適した
掘削機である。図4は、このようなハイドロフレーズ掘
削機1をクレーン4で吊り下げた状態で示した側面図で
あり、図5は、別の方向から見た詳細側面図である。
【0003】これらの図でわかるように、ハイドロフレ
ーズ掘削機1は、フレーム11の下端に油圧式のロータ
リーカッター2を設けてあり、ロータリーカッター2を
作動させるための油圧は、クレーン4に配置した油圧ユ
ニット3から油圧ホース5を介して供給するようになっ
ている。
【0004】掘削の際は、クレーン4で掘削機1をトレ
ンチ6内に下げ降ろし、これを所定の深さに維持した状
態でかつ所定の安定液でトレンチ壁の崩壊を防ぎなが
ら、ロータリーカッター2を作動させ、トレンチ6の底
部を掘削していく。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、掘削深
度を大きく設定した場合、油圧ホース5の長さも長くな
って油圧の圧力損失が大きくなり、ロータリーカッター
2を十分に駆動することができないという問題を生じて
いた。
【0006】また、油圧ホース5は、図4では便宜上1
本で示してあるが、実際には多くのホースからなってお
り、掘削機1の昇降に伴う処理が複雑であったが、油圧
ホースが長くなることによってさらにこれらの処理が複
雑かつ困難になってしまうという問題も生じていた。
【0007】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、油圧の圧力損失および油圧ホースの処理に関
する問題を回避可能な掘削機を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る地中連続壁用の掘削機は請求項1に記
載したように、電動機および前記電動機で駆動される第
1の油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニ
ットと前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを
所定のフレームに取り付け、前記油圧ユニットは、前記
フレームの姿勢を修正する修正機構を駆動する第2の油
圧ポンプを前記耐圧容器内に備えるとともに、前記第2
の油圧ポンプを前記電動機で駆動するようにしたもので
ある。
【0009】また、本発明の掘削機は請求項2に記載し
たように、電動機および前記電動機で駆動される第1の
油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニット
と前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを所定
のフレームに取り付け、前記油圧ユニットは、前記フレ
ームの姿勢を修正する修正機構を駆動する第2の油圧ポ
ンプを前記耐圧容器内に備えるとともに、前記第2の油
圧ポンプを前記電動機で駆動するようにし、前記第2の
油圧ポンプを前記第1の油圧ポンプと同軸に配置したも
のである。
【0010】また、本発明の掘削機は請求項3に記載し
たように、電動機および前記電動機で駆動される第1の
油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニット
と前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを所定
のフレームに取り付け、前記耐圧容器にエアホースを連
結し、前記耐圧容器内を大気と連通させるようにしたも
のである。
【0011】
【0012】
【作用】本発明の掘削機を用いて地盤を掘削する際は、
まず、本発明の掘削機をクレーン等で吊り下げ、掘削機
と地上とを結ぶ電力ケーブルや制御ケーブルをリール等
で巻き出しながら掘削機をトレンチ内の所定の深さまで
降ろす。
【0013】ここで、取扱いが複雑困難であった油圧ホ
ースは地上と掘削機との間に存在せず、したがってこれ
らを処理する手間は省略される。
【0014】次いで、必要に応じて掘削機のフレームの
姿勢を修正する修正機構を作動させて掘削機のフレーム
の姿勢を調整する。
【0015】ここで、修正機構を駆動する第2の油圧ポ
ンプを掘削機構用の第1のポンプとともに耐圧容器内に
設け、さらに第1の油圧ポンプを駆動する電動機でこれ
を駆動するようにした場合は、掘削機構を駆動する油圧
ポンプと修正機構を駆動する油圧ポンプとは同じ動力源
で駆動される。
【0016】次いで、上述の電動機で第1の油圧ポンプ
を駆動する。第1の油圧ポンプは、電動機の作用によっ
て掘削機構に送油し、掘削機構は地盤を掘削する。
【0017】ここで、送油は、油圧ユニットと掘削機構
との間で行われるが、かかる油圧ユニットは掘削機構と
ともに掘削機のフレームに取り付けてあり、両者は至近
距離にある。したがって、送油距離による圧力損失は非
常に小さくなる。
【0018】油圧ユニット内の各機器は、地上と掘削機
とを結ぶ電力ケーブル、制御ケーブルを介して地上から
駆動制御される。
【0019】また、安定液による水圧は耐圧容器で支持
され、耐圧容器内に収容した電動機、油圧ポンプ等の各
機器には水圧は及ばない。
【0020】耐圧容器にエアホースを連結し、耐圧容器
内を大気に連通させた場合は、耐圧容器内の各機器は地
上の環境とほぼ同じ環境に維持される。
【0021】掘削完了後、掘削機と地上とを結ぶ電力ケ
ーブルや制御ケーブルをリール等に巻き取りながら掘削
機をトレンチ内から引き上げるが、引き上げに伴う油圧
ホースの処理は不要となる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の掘削機の実施例について、添
付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に
同一の部品等については同一の符号を付してその説明を
省略する。
【0023】図1は、本実施例の掘削機を示した側面図
である。
【0024】同図でわかるように、本実施例の掘削機2
1は、フレーム11の下端に掘削機構としてのロータリ
ーカッター2を取り付けてあるとともに、二連の油圧ユ
ニット22をフレーム11に取り付けてある。
【0025】また、フレーム11には、フレームの上端
位置を修正する修正機構26をはじめ、これに直交する
方向の修正を行う修正機構27、フレームの下端位置を
修正する修正機構28およびこれに直交する方向の修正
を行う修正機構29を設けてあり、これらの修正機構2
6乃至29を適宜駆動することによって、フレーム11
の姿勢を修正できるようになっている。
【0026】さらに、フレーム11の下方には揚泥ポン
プ23を設けてあり、ロータリーカッター2で掘削され
た土砂を安定液とともに揚泥パイプ24を介して地上に
吸い上げるようになっている。
【0027】図2は、油圧ユニット22の内部構造を詳
細に示した図である。
【0028】油圧ユニット22は、同図でわかるように
電動機31およびこれに駆動される第1のポンプとして
の油圧ポンプ32を取付けフレーム33によって耐圧容
器34内に収容してある。
【0029】耐圧容器34はほぼ円筒形をなしており、
内部点検等のためのハッチ46を上下2カ所に設けてあ
る。耐圧容器34は、例えば深さ100mの水圧に耐え
るように材料、厚み等を設計しておくのがよい。
【0030】電動機31および油圧ポンプ32は、それ
らの回転シャフトをカップリング51を介して連結して
あり、電動機31が電力ケーブル41を介して外部から
所定の電力を供給されたとき、その回転力を油圧ポンプ
32のシャフトに伝達するようになっている。
【0031】一方、油圧ポンプ32は、メインポンプ5
3およびチャージポンプ54からなり、メインポンプ5
3は、電動機31から伝達された回転エネルギーを油圧
に変換し、管35、マニホールド36を介してロータリ
ーカッター2に送油するようになっているとともに、チ
ャージポンプ54は、オイルタンク37から随時、油を
補給するようになっている。
【0032】耐圧容器34内にはさらに制御部39を設
けてある。制御部39は、油圧ポンプ32に取り付けた
油温計、油圧計等の計測機器38から油温、油圧等の計
測データを受け取ってデジタルの計測データに変換し、
さらにこれらの計測データを制御ケーブル40を介して
地上の制御盤(図示せず)に送るようになっている。一
方、地上では、かかる計測データを監視しながら制御盤
を操作することによって、電動機31、油圧ポンプ32
等を制御可能になっている。
【0033】本実施例の掘削機は、修正機構26乃至2
9を駆動する第2の油圧ポンプとしての油圧ポンプ43
を油圧ポンプ32と同軸に配置してあり、電動機31の
回転力をカップリング52を介して伝達された際にこれ
を油圧に変換して管44、マニホールド45を介して修
正機構26乃至29に送油するようになっている。
【0034】油圧ポンプ43は例えば歯車ポンプで構成
するのがよい。
【0035】また、本実施例の掘削機は、油圧ユニット
22にエアホース42を連結してあり、油圧ユニット2
2の耐圧容器34内を大気に連通させてある。
【0036】図3は、油圧ユニット22内の各油圧機器
およびその周辺機器を油圧回路で示したものである。
【0037】同図でわかるように、メインポンプ53お
よびチャージポンプ54からなる油圧ポンプ32は、修
正機構26乃至29に送油する油圧ポンプ43と同軸に
配置してあり、これらを電動機31で駆動するようにな
っている。
【0038】メインポンプ53は、管35を介してロー
タリーカッター2に接続してある。また、メインポンプ
53は可変容量ポンプとして構成してあり、シリンダー
61およびこのシリンダー61のパイロット弁である切
換弁62によってメインポンプ53からロータリーカッ
ター2に送る油の流量や方向を制御可能になっている。
【0039】一方、チャージポンプ54は、メインポン
プ53に接続される系統の油圧が所定の値以下になった
とき、オイルタンク37からフィルター63を介して吸
い上げた油をフィルター64およびリリーフ弁65を介
して補給するようになっている。
【0040】本実施例の掘削機を用いて地盤を掘削する
際は、まず、掘削機21をクレーン4で吊り下げ、掘削
機21と地上とを結ぶ電力ケーブル41、制御ケーブル
40およびエアホース42をリール等から巻き出しなが
ら掘削機21をトレンチ6内の所定の深さまで降ろす。
【0041】ここで、取扱いがめんどうであった油圧ホ
ースは地上と掘削機との間に存在せず、したがってこれ
らを処理する手間は省略される。
【0042】次いで、必要に応じて掘削機21のフレー
ム11の姿勢を修正する修正機構26乃至29を作動さ
せてフレーム11の姿勢を調整する。
【0043】修正機構26乃至29を駆動するには、電
力ケーブル41を介して電動機31に所定の電力を供給
し、電動機31を回転させる。チャージポンプ43は、
この電動機31の回転エネルギーを油圧に変換して修正
機構26乃至29に油圧を供給する。
【0044】フレーム11の位置決め終了後、シリンダ
ー61および切換弁62で流量等を制御しながら電動機
31でメインポンプ53を駆動し、ロータリーカッター
2に送油する。なお、切換弁62の切換作動は、チャー
ジポンプ54で行う。
【0045】ここで、送油は、油圧ユニット22とロー
タリーカッター2との間で行われるが、かかる油圧ユニ
ット22はロータリーカッター2とともにフレーム11
に取り付けてあり、両者は至近距離にある。したがっ
て、送油距離による圧力損失は非常に小さくなる。
【0046】また、安定液による水圧は耐圧容器34で
支持され、耐圧容器34内に収容した電動機31、油圧
ポンプ32、43等の各機器には水圧は及ばない。
【0047】また、耐圧容器34にエアホース42を連
結し、耐圧容器34内を大気に連通させてあり、耐圧容
器34内の各機器は地上の環境とほぼ同じ環境に維持さ
れる。
【0048】また、電動機31、油圧ポンプ32等は、
耐圧容器の外側にある安定液によって冷却される。
【0049】掘削完了後、掘削機22と地上とを結ぶ電
力ケーブル41、制御ケーブル40およびエアホース4
2をリール等に巻き取りながら掘削機22をトレンチ6
から引き上げる。なお、掘削機22と地上との間に油圧
ホースが存在しないため、油圧ホースを処理する手間は
省略される。
【0050】以上説明したように、本実施例の掘削機
は、ロータリーカッターを駆動する油圧ポンプを油圧ポ
ンプ駆動用の電動機とともに耐圧容器内に収容して油圧
ユニットとし、この油圧ユニットをロータリーカッター
とともにフレームに取り付けたので、従来、地上に設置
した油圧ユニットから掘削機のロータリーカッターに接
続していた油圧ホースが不要となる。
【0051】したがって、特に大深度で問題となってい
た油圧損失の問題は回避され、従来よりも小型の油圧ポ
ンプでロータリーカッターを駆動することができる。
【0052】また、掘削機の昇降に伴って油圧ホースを
処理する手間が省け、比較的軽量の制御ケーブル、電力
ケーブルおよびエアホースをリールで処理することがで
きる。
【0053】また、フレームの姿勢を修正する修正機構
用の油圧ポンプをロータリーカッター駆動用の油圧ポン
プと同じ電動機で駆動するようにしたので、油圧ユニッ
トがコンパクトになり、フレームへの取付けが容易にな
る。ここで、電動機および2つの油圧ポンプを同軸に配
置しこれを鉛直支持したので、油圧ユニットのコンパク
ト化をさらに向上させることができる。
【0054】また、油圧ユニットの容器を耐圧容器とし
安定液による水圧を耐圧容器で支持するようにしたの
で、油圧ユニットの各機器は水圧の影響を受けずに済
む。
【0055】また、エアホースを耐圧容器に接続して耐
圧容器内を大気に連通させるようにしたので、耐圧容器
内の各機器を地上の環境条件に維持することができる。
【0056】このため、油圧ポンプ、電動機等は、地上
で使用されているものをそのまま使用することができ、
水中用として特別に設計する必要がなくなる。
【0057】また、電動機、油圧ポンプ等の発生熱を耐
圧容器の周囲にある安定液、地下水等によって自然冷却
するようにしたので、電力負荷を大幅に軽減することが
できる。
【0058】本実施例では、油圧ユニットを2連で構成
したが、かかる数量に限定されるものではないことは言
うまでもない。
【0059】また、本実施例では、一つの電動機で2つ
の油圧ポンプ、すなわち修正機構駆動用ポンプおよび掘
削機構駆動用ポンプの両方を駆動するようにしたが、修
正機構用油圧ポンプを省略して掘削機構用油圧ポンプだ
けを油圧ユニット内に設けてもよいし、これらを別々の
電動機で駆動するようにし、さらに別々の油圧ユニット
としてもよい。
【0060】また、本実施例では、耐圧容器にエアホー
スを連結し、耐圧容器内を大気に連通させるようにした
が、場合によってこれを省略してもよい。
【0061】また、本実施例では、掘削機構としてロー
タリーカッターを想定したが、油圧で駆動されるいわゆ
る油圧モータであればどんな形式のものでもよい。
【0062】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1に係る本発
明の地中連続壁用の掘削機によれば、油圧ホースを地上
から掘削機構までつなぐ必要がなくなり、大深度で問題
となっていた油圧損失の問題が回避される、従来よりも
小型の油圧ポンプで掘削機構を駆動することができる、
掘削機の昇降に伴って油圧ホースを処理する手間が省
け、比較的軽量の制御ケーブル、電力ケーブルおよびエ
アホースをリールで処理することができるといった数々
の基本的な作用効果を奏するほか、フレームの姿勢を修
正する修正機構用の油圧ポンプを掘削機構用の油圧ポン
プと同じ電動機で駆動するので、油圧ユニットがコンパ
クトになり、フレームへの取付けが容易になるという作
用効果も奏する。また、請求項2に係る本発明の掘削機
によれば、請求項1とほぼ同様の作用効果を得ることが
できるほか、油圧ユニットのコンパクト化をさらに向上
させることが可能となるという作用効果も奏する。ま
た、請求項3に係る本発明の掘削機によれば、掘削機構
に地上から油圧ホースをつなぐ必要がなくなり、大深度
で問題となっていた油圧損失の問題が回避される、従来
よりも小型の油圧ポンプで掘削機構を駆動することがで
きる、掘削機の昇降に伴って油圧ホースを処理する手間
が省け、比較的軽量の制御ケーブル、電力ケーブルおよ
びエアホースをリールで処理することができるといった
数々の基本的な作用効果を奏するほか、耐圧容器内の各
機器を地上の環境条件に維持することができるので、油
圧ポンプ、電動機等は、地上で使用されているものをそ
のまま使用することができ、水中用として特別に設計す
る必要がなくなるという作用効果も奏する。
【0063】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る掘削機の側面図。
【図2】油圧ユニットの内部構造を示す断面図。
【図3】油圧ユニットおよびその周辺機器の油圧回路
図。
【図4】従来の掘削機をクレーンで吊り下げた状態で示
した側面図。
【図5】従来の掘削機を別の方向から示した側面図。
【符号の説明】 2 ロータリーカッター(掘削機構) 11 フレーム 21 掘削機 22 油圧ユニット 26、27、28、29 修正機構 31 電動機 32 油圧ポンプ(第1の油圧ポンプ) 34 耐圧容器 37 オイルタンク 43 油圧ポンプ(第2の油圧ポンプ) 53 メインポンプ 54 チャージポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−139205(JP,A) 特開 昭49−21904(JP,A) 特開 昭62−29619(JP,A) 特開 昭50−125497(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02F 5/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機および前記電動機で駆動される第
    1の油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニ
    ットと前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを
    所定のフレームに取り付け、前記油圧ユニットは、前記
    フレームの姿勢を修正する修正機構を駆動する第2の油
    圧ポンプを前記耐圧容器内に備えるとともに、前記第2
    の油圧ポンプを前記電動機で駆動するようにしたことを
    特徴とする地中連続壁用の掘削機。
  2. 【請求項2】 電動機および前記電動機で駆動される第
    1の油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニ
    ットと前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを
    所定のフレームに取り付け、前記油圧ユニットは、前記
    フレームの姿勢を修正する修正機構を駆動する第2の油
    圧ポンプを前記耐圧容器内に備えるとともに、前記第2
    の油圧ポンプを前記電動機で駆動するようにし、前記第
    2の油圧ポンプを前記第1の油圧ポンプと同軸に配置し
    たことを特徴とする掘削機。
  3. 【請求項3】 電動機および前記電動機で駆動される第
    1の油圧ポンプを所定の耐圧容器内に収容した油圧ユニ
    ットと前記第1の油圧ポンプで駆動される掘削機構とを
    所定のフレームに取り付け、前記耐圧容器にエアホース
    を連結し、前記耐圧容器内を大気と連通させるようにし
    たことを特徴とする掘削機。
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