JP2921369B2 - 掘削機 - Google Patents

掘削機

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JP2921369B2
JP2921369B2 JP30711993A JP30711993A JP2921369B2 JP 2921369 B2 JP2921369 B2 JP 2921369B2 JP 30711993 A JP30711993 A JP 30711993A JP 30711993 A JP30711993 A JP 30711993A JP 2921369 B2 JP2921369 B2 JP 2921369B2
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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6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7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6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、本発明の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
レームに取り付ける一方、前記容器に所定のエアホース
を介してコンプレッサーを接続し、前記コンプレッサー
をコンプレッサー制御部で制御可能に構成したものであ
る。
【0009】また、本発明の地中連続壁用の掘削機は請
求項2に記載したように、前記コンプレッサー制御部に
前記容器内の気圧値と前記容器外の水圧値との差圧に応
じて前記コンプレッサーを制御する制御回路を備えたも
のである。
【0010】また、本発明の地中連続壁用の掘削機は請
求項3に記載したように、前記コンプレッサー制御部に
前記容器内の気温値に応じて前記コンプレッサーを制御
する制御回路を備えたものである。
【0011】また、本発明の地中連続壁用の掘削機は請
求項4に記載したように、前記コンプレッサーで前記容
器内に送り込まれた空気によって前記容器内を冷却する
とともに外部の水圧に対抗するように構成したものであ
る。また、本発明の地中連続壁用の掘削機は請求項5に
記載したように、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容器内に備えると
ともに、該第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。
【0012】また、本発明の掘削機は請求項6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
レームに取り付ける一方、前記容器に所定のエアホース
を介してコンプレッサーを接続し、前記コンプレッサー
をコンプレッサー制御部で制御可能に構成し、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。
【0013】
【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
と地上とを結ぶケーブルあるいはホース類をリール等で
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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】次いで、上述の電動機で第1の油圧ポンプ
を駆動して掘削機構に送油し、掘削機構を駆動する。
【0018】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。
【0019】掘削中は、地上と掘削機とを結ぶケーブル
類を介して地上から各油圧機器を駆動制御する。
【0020】また、掘削機を昇降させている間あるいは
掘削中においては、随時、コンプレッサー制御部でコン
プレッサーを作動させ、容器内に空気を送り込む。
【0021】例えば、トレンチ内に満たされた安定液に
よる水圧と容器内の気圧とを監視しながら、容器内の気
圧と外の水圧との差が所定範囲に収まるようにコンプレ
ッサー制御部でコンプレッサーを作動させる。
【0022】あるいは、容器内の気温を監視しながら容
器内の気温が所定温度以上に上昇しないようにコンプレ
ッサー制御部でコンプレッサーを作動させて容器内に空
気を送り込む。
【0023】掘削完了後、掘削機と地上とを結ぶケーブ
ルあるいはホース類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。
【0024】
【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。
【0025】図1は、本実施例の掘削機を示した側面図
である。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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によって容器3
4内に収容してある。
【0031】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。
【0032】容器34は、例えば1kg/cm2程度の差圧
(外部の水圧と内部の気圧の差)に耐えるように材質、
厚み等を設計するのがよい。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】本実施例の掘削機では、修正機構26乃至
29を駆動する第2の油圧ポンプとしての油圧ポンプ4
3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。
【0036】油圧ポンプ43は例えば歯車ポンプで構成
するのがよい。
【0037】本実施例の掘削機では、容器34内に制御
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4
0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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】再び、図2を参照して、容器34内には気
圧計71、気温計70を取り付けてあり、制御部39
は、気圧計71、気温計70からそれぞれ気圧値、気温
値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を介して地上に
送るようになっている。
【0043】また、容器34にはエアホース42を接続
してあり、エアホース42を介して地上から空気を送り
込むようになっている。
【0044】本実施例の掘削機は、図4に示すように、
エアホース42を介して容器34内に空気を送り込むコ
ンプレッサー73と、これを制御するコンプレッサー制
御部72とを備える。
【0045】コンプレッサー制御部72は、例えばクレ
ーン4に備え付けた深度計74から送られてきた掘削機
の深度データを容器34の外部の水圧値に変換する演算
回路76と、この水圧値を気圧計71で計測した容器3
4内の気圧値と比較する比較回路75と、かかる水圧値
および気圧値の差圧に応じてコンプレッサー73を制御
する制御回路77とを備える。
【0046】また、コンプレッサー制御部72は、図5
に示すように、気温計70で計測した容器34内の気温
値を予め記憶しておいた所定の値と比較する比較回路8
1と、計測された気温値が所定の値を上回っているとき
にコンプレッサー73を作動させる制御回路82とを備
える。
【0047】本実施例の掘削機21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をリール等で巻き出しな
がら掘削機21をトレンチ6内の所定の深さまで降ろ
す。
【0048】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21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。
【0049】また、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
て掘削機21のフレーム11の姿勢を調整する。
【0050】修正機構26乃至29を駆動するには、所
定の電力を電動機31に供給し、この電動機31の回転
エネルギーを油圧ポンプ43で油圧に変換し、油圧ポン
プ43から修正機構26乃至29に送油すればよい。
【0051】次いで、上述の電動機31で油圧ポンプ3
2を駆動してロータリーカッター2に送油し、地盤を掘
削する。
【0052】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とともに掘削機のフレ
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。
【0053】油圧ユニット22内の各機器は、地上と掘
削機とを結ぶ電力ケーブル41、制御ケーブル40を介
して地上から駆動制御される。
【0054】掘削機21の昇降中あるいは掘削中におい
ては、トレンチ6内に満たされた安定液による水圧と容
器34内の気圧とを監視しながら、容器34内の気圧と
外の水圧との差圧が所定範囲に収まるようにコンプレッ
サー制御部72でコンプレッサー73を作動させる。
【0055】すなわち、気圧計71で測定された容器3
4内の気圧値と演算回路76で演算された容器34外の
水圧値とを比較回路75で比較し、この結果、内部の気
圧値と外部の水圧値との差圧が例えば1kg/cm2以下の場
合には、制御回路77でコンプレッサー73を停止させ
ておき、逆に、内部の気圧値が外部の水圧値よりも1kg/
cm2以上下回っている場合には、この差圧が1kg/cm2以下
に戻るまで制御回路77でコンプレッサー73を作動さ
せて容器34内に空気を送り込み、外部の水圧に対抗す
る。
【0056】また、掘削機21の昇降中あるいは掘削中
においては、気温計70で計測された容器34内の気温
を比較回路81で監視し、かかる気温値が予め設定され
た所定の気温値を上回ったとき、制御回路82でコンプ
レッサー73を作動させて容器34内に空気を送り込
み、所定の値を下回ったとき、コンプレッサー73を停
止させて容器34内を冷却する。
【0057】また、容器34内を換気する必要があると
きには、気圧値、気温値等に関わらず随時コンプレッサ
ー73を作動させて容器34内に空気を送り込み、容器
34内を換気する。
【0058】掘削完了後、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4
2をリール等に巻き取りながら掘削機21をトレンチ6
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。
【0059】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。
【0060】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。
【0061】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。
【0062】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。
【0063】また、本実施例の掘削機は、容器外側の安
定液による水圧と容器内部の気圧との差圧が所定の値以
上になった場合にコンプレッサーを作動させて容器内に
空気を送り込むようにしたので、水圧の全部あるいは一
部を内部の気圧で支持することができる。
【0064】そのため、容器の構造を簡略化することが
できるとともに、容器内への水の浸入を簡易なシーリン
グで防止することができる。また、油圧ポンプ、電動機
等の機器は、通常地上で使用しているものをそのまま使
用することができる。
【0065】また、電動機、油圧ポンプ等の発生熱を容
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、容器内の気温が所定の値を上回ったときだけ
エアホースを介して地上に設置したコンプレッサーから
空気を送り込んで冷却するようにしたので、冷却するた
めの電力負荷を大幅に軽減することができる。
【0066】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。
【0067】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。
【0068】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。
【0069】また、本実施例では、容器内の気圧値と容
器外の水圧値をそれぞれ気圧計と深度計を用いて計測
し、それらの値から容器内外の差圧を計算したが、市販
されているさまざまな差圧計を用いてかかる差圧を直接
計測するようにしてもよい。
【0070】また、本実施例では、容器内の気温や気圧
を用いてコンプレッサーの作動を制御するようにした
が、油圧機器の油温や油圧を用いてコンプレッサーの作
動を制御するようにしてもよい。
【0071】
【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、コンプレッサー制御
部で容器内の気圧や気温あるいは油圧や油温に応じた制
御を行いつつ、コンプレッサーで容器内に空気を送り込
むことにより、容器内への水の浸入防止や油圧ユニット
内の冷却を図ることが可能となる。また、請求項2に係
る本発明の地中連続壁用の掘削機によれば、容器外側の
安定液による水圧と容器内部の気圧との差圧が所定の値
以上になった場合にコンプレッサーを作動させて容器内
に空気を送り込むことが可能となり、水圧の全部あるい
は一部を内部の気圧で支持することができるとともに、
その結果として、容器の構造を簡略化することができ
る、容器内への水の浸入を簡易なシーリングで防止する
ことができる、油圧ポンプや電動機等の機器を通常地上
で使用しているものでまかなうことができるといったさ
まざまな作用効果も奏する。また、請求項3に係る本発
明の地中連続壁用の掘削機によれば、電動機、油圧ポン
プ等の発生熱を容器の周囲にある安定液、地下水等によ
って自然冷却しつつ、容器内の気温が所定の値を上回っ
たときだけエアホースを介して地上に設置したコンプレ
ッサーから空気を送り込んで冷却することが可能とな
り、その結果、冷却するための電力負荷を大幅に軽減す
ることができるという作用効果も奏する。また、請求項
4に係る本発明の地中連続壁用の掘削機によれば、容器
内に送り込まれた空気を水圧の支持と容器内の冷却に兼
用することができるという作用効果も奏する。また、請
求項5に係る本発明の地中連続壁用の掘削機によれば、
フレームの姿勢を修正する修正機構用の第2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こ
ととなり、油圧ユニットがコンパクトになってフレーム
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6に係る本発明の掘削機によれば、請求項1
及び請求項5の作用効果に加えて、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。
【0072】
【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】コンプレッサーの機能を説明するブロック図。
【図5】コンプレッサーの別の機能を説明するブロック
図。
【図6】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7】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 容器 37 オイルタンク 42 エアホース 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 72 コンプレッサー制御部 73 コンプレッサー 77、82 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── 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50−125497(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02F 5/02

Claims (6)

    (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る一方、前記容器に所定のエアホ
    ースを介してコンプレッサーを接続し、前記コンプレッ
    サーをコンプレッサー制御部で制御可能に構成したこと
    を特徴とする地中連続壁用の掘削機。
  2. 【請求項2】 前記コンプレッサー制御部に前記容器内
    の気圧値と前記容器外の水圧値との差圧に応じて前記コ
    ンプレッサーを制御する制御回路を備えた請求項1記載
    地中連続壁用の掘削機。
  3. 【請求項3】 前記コンプレッサー制御部に前記容器内
    の気温値に応じて前記コンプレッサーを制御する制御回
    路を備えた請求項1記載の地中連続壁用の掘削機。
  4. 【請求項4】 前記コンプレッサーで前記容器内に送り
    込まれた空気によって前記容器内を冷却するとともに外
    部の水圧に対抗するように構成した請求項1記載の地中
    連続壁用の掘削機
  5. 【請求項5】 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容器内に備えるとと
    もに、該第2の油圧ポンプを前記電動機で駆動するよう
    にした請求項1記載の地中連続壁用の掘削機。
  6. 【請求項6】 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る一方、前記容器に所定のエアホ
    ースを介してコンプレッサーを接続し、前記コンプレッ
    サーをコンプレッサー制御部で制御可能に構成し、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。
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