JP4714060B2 - Excavator and drilling system - Google Patents
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Description
本発明は、地盤の切削を行う、掘削機および掘削システムに関する。 The present invention relates to an excavator and an excavation system that perform ground cutting.
トンネル、立坑、深礎杭等の施工に伴い地盤の切削を行う掘削機として、シャフトの先端に取り付けられた所定の断面形状からなるカッタを、回転(自転)させながら地山に圧入するものがある。ところが、掘削断面形状が大きい場合や、地盤が硬質な岩盤である場合等には、このような方式による掘削機では、カッタに作用する応力が大きいため、その回転に必要な動力が大きくなり装置が大規模となることや、カッタの寿命が短くその補修に手間がかかること等により不経済となる場合があった。 As an excavator that cuts the ground due to construction of tunnels, shafts, deep foundation piles, etc., a cutter that has a predetermined cross-sectional shape attached to the tip of the shaft is pressed into the ground while rotating (rotating). is there. However, when the excavation cross-sectional shape is large, or when the ground is hard rock, the excavator using this method has a large stress acting on the cutter, so the power required for its rotation increases and the device May become uneconomical due to the fact that the size of the cutter becomes large, the life of the cutter is short, and it takes time to repair it.
そのため、本出願人等は、図8に示すように、内部に駆動モータ110を備えた掘削機本体101と、掘削機本体101の下端から突出するように配置されて、駆動モータ110の動力により回転するメインシャフト102と、メインシャフト102の先端に配置された複数のカッタ104,104,…と、を備え、メインシャフト102の回転に伴い、各カッタ104がそれぞれ自転するとともにメインシャフト102を中心として公転することで、硬質地盤(岩盤)の掘削や大口径断面掘削に対応する掘削機M’を開示し、実用化に至っている(特許文献1参照)。
Therefore, as shown in FIG. 8, the applicants and the like are arranged so as to protrude from the lower end of the excavator
この従来の掘削機M’は、メインシャフト102の先端部に、複数のカッタ104,104,…の回転軸(カッタシャフト130,130,…)が一体に接続されている。これらのカッタシャフト130,130,…は、メインシャフト102と平行に配置されて、かつ、メインシャフト102に一体に形成された駆動ギヤ121からの動力がアイドルギヤ122を介して伝達されるように従動ギヤ131が外周囲に形成されている。そして、メインシャフト102の回転に伴い複数のカッタ104,104,…が公転するとともに、駆動ギヤ121により従動ギヤ131に動力が伝達されて、カッタシャフト130,130,…が回転(自転)し、カッタ104,104,…が自転するように構成されている。
ところが、前記従来の掘削機M’は、各カッタシャフト130の配置(間隔)が、ギヤケース103の形状に直接影響するため、掘削断面形状によっては、ギヤケース103が大規模となり、掘削機M’が大掛かりとなる場合があるという問題点を有していた。つまり、従来の掘削機M’は、カッタシャフト130がメインシャフト102と平行に配置されているため、掘削径(掘削断面形状)が大きくなると、カッタシャフト130の間隔が広がる。故に、これらのカッタシャフト130を備えるギヤケース103は、大規模となってしまう。このように、掘削機M’が大掛かりになることにより、例えば揚重機等、施工に必要な他の設備機器等も大規模となるため、作業に必要な用地の確保が困難となり、施工が可能な箇所が限られる場合があった。
However, in the conventional excavator M ′, since the arrangement (interval) of each
また、掘削機M’を他の現場において汎用する場合等において、掘削径(掘削断面形状)を変更する必要が生じた時には、ギヤケース103ごと交換して、全てのカッタシャフト130,130,…の間隔を変更する必要があるため、その変更作業に多大な労力と時間が必要となるという問題点を有していた。
Further, when the excavator M ′ is widely used at other sites, etc., when it becomes necessary to change the excavation diameter (excavation cross-sectional shape), the
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、掘削断面形状の変更が容易で、かつ、掘削機の小型化を可能とした、掘削機および掘削システムを提案することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and proposes an excavator and an excavation system in which excavation cross-sectional shape can be easily changed and the excavator can be miniaturized. Let it be an issue.
このような課題を解決するために、本発明の掘削機は、駆動モータを内部に備える掘削機本体と、上部が前記掘削機本体に内挿されていて前記駆動モータの動力により回転するメインシャフトと、前記メインシャフトの回転により公転し、かつ、前記メインシャフトの回転に伴い伝達された前記駆動モータの動力により自転するカッタシャフトと、前記カッタシャフトの先端に固定されて地盤を切削するカッタと、からなる掘削機であって、前記カッタシャフトが、前記メインシャフトに対して、切羽に向かうに従い外方向に広がるように傾斜していることを特徴としている。 In order to solve such problems, an excavator according to the present invention includes an excavator main body having a drive motor therein, and a main shaft whose upper part is inserted into the excavator main body and rotated by the power of the drive motor. A cutter shaft that revolves by the rotation of the main shaft and that rotates by the power of the drive motor transmitted along with the rotation of the main shaft, and a cutter that is fixed to the tip of the cutter shaft and cuts the ground. The cutter shaft is characterized in that the cutter shaft is inclined with respect to the main shaft so as to spread outward toward the face.
かかる掘削機によれば、各カッタシャフトが、メインシャフトに対して斜めに固定されているため、ギヤケースを小さくすること、つまり、掘削機の小型化が可能となった。そのため、掘削機の軽量化が可能となり、これに伴い揚重機の小型化が可能となるなど、掘削装置を全体的に小型化することが可能となるため、比較的用地が限られた現場においても施工が可能となる。 According to such an excavator, each cutter shaft is fixed obliquely with respect to the main shaft. Therefore, it is possible to reduce the gear case, that is, to reduce the size of the excavator. For this reason, the excavator can be reduced in weight, and the lifting equipment can be reduced in size. Can also be constructed.
また、各カッタシャフトがそれぞれメインシャフトに対して斜めに傾斜しているため、例えば、前記複数のカッタの直径を変更しても、互いに隣接するカッタ同士が互いに接触することがないため、ギヤケースごと変更する必要がなく、容易に掘削断面形状を変更することが可能となる。つまり、従来の掘削機のように、カッタシャフトがメインシャフトに対して平行である場合には、カッタの直径を大きくすると、一方のカッタのカッタ羽が他方のカッタの回転軸に接触することで、掘削不能となるのに対し、本発明の掘削機は、カッタシャフトが傾斜しているため、一方のカッタが他方のカッタの回転軸に接触することが無いため、カッタの外径を大きくすることで、掘削断面形状を大きくすることができる。
また、カッタの外径を大きくしてカッタ羽同士をラップさせることにより、掘削土砂の粘着を防止し、撹拌効率が向上する。
In addition, since each cutter shaft is inclined obliquely with respect to the main shaft, for example, even if the diameters of the plurality of cutters are changed, adjacent cutters do not contact each other. It is not necessary to change, and the excavation cross-sectional shape can be easily changed. In other words, when the cutter shaft is parallel to the main shaft as in a conventional excavator, when the cutter diameter is increased, the cutter blades of one cutter come into contact with the rotating shaft of the other cutter. In contrast, the excavator of the present invention has an increased cutter outer diameter because the cutter shaft is inclined, so that one cutter does not contact the rotation axis of the other cutter. Thereby, excavation cross-sectional shape can be enlarged.
Further, by increasing the outer diameter of the cutter and wrapping the cutter blades, adhesion of excavated earth and sand is prevented, and the stirring efficiency is improved.
また、前記複数のカッタシャフトを伸縮させるのみで、ギヤケースごと変更することなく、容易に掘削断面形状を変更することを可能としているため、好適である。つまり、各カッタシャフトはメインシャフトに対して外方向に広がっているため、これらのカッタシャフトを伸張させれば、掘削径が広がるため、ギヤケースごと変更することなく、簡易に掘削形状を変更することを可能としている。 Moreover, it is preferable because the excavation cross-sectional shape can be easily changed without changing the gear case by simply expanding and contracting the plurality of cutter shafts. In other words, since each cutter shaft spreads outward with respect to the main shaft, if these cutter shafts are extended, the excavation diameter increases, so the excavation shape can be changed easily without changing the gear case. Is possible.
前記掘削機について、前記カッタシャフトが、伸縮可能に構成されていれば、掘削孔の拡径や縮径が可能となり、例えば、杭にふしを付ける場合や、拡底を行う場合において、掘削機を変更する必要がなく、連続して施工することが可能なため、好適である。 For the excavator, if the cutter shaft is configured to be extendable and contractible, the diameter of the excavation hole can be increased or decreased. For example, in the case where a peg is attached to the pile or the bottom is expanded, the excavator is Since it is not necessary to change and construction can be performed continuously, it is preferable.
また、前記掘削機について、前記メインシャフトが、上部シャフトと下部シャフトとから構成されており、前記下部シャフトが、前記上部シャフトに対して偏心していてもよい。
この構成によれば、メインシャフトの回転に伴い、下部シャフトが上部シャフトに対して公転するため、下部シャフトの公転の回転数と、カッタの公転の回転数とを調整することにより、掘削機による掘削断面形状を、矩形状に近い形状に形成することが可能となる。
In the excavator, the main shaft may be composed of an upper shaft and a lower shaft, and the lower shaft may be eccentric with respect to the upper shaft.
According to this configuration, as the main shaft rotates, the lower shaft revolves with respect to the upper shaft. Therefore, by adjusting the revolution speed of the lower shaft and the revolution speed of the cutter, The excavation cross-sectional shape can be formed in a shape close to a rectangular shape.
また、前記掘削機を複数台並設した掘削システムにより掘削を行えば、大規模な地盤改良や、連続地中壁の施工などにおいて、工期を大幅に短縮することが可能となり、好適である。 Further, if excavation is performed by an excavation system in which a plurality of excavators are arranged side by side, the construction period can be significantly shortened in large-scale ground improvement, continuous underground wall construction, and the like.
本発明に係る掘削機および掘削システムによれば、掘削断面形状の変更が容易で、かつ、掘削機の小型化が可能となった。 According to the excavator and the excavation system according to the present invention, the excavation cross-sectional shape can be easily changed and the excavator can be downsized.
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図1は、本実施形態の掘削機の使用状況を示す側面図である。図2は、本実施形態の掘削機を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は掘削機の下方から見た図である。図3の(a)、(b)はそれぞれ本実施形態の掘削機による掘削断面の拡径時の状況を示す図である。図4は、本発明に係る掘削機の変形例を示す縦断面図である。図5は、本発明に係る掘削機の変形例を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は掘削機の下方から見た図である。図6は、本発明に係る掘削システムを示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は掘削機の下方から見た図である。さらに、図7は、本発明に係る掘削機の他の変形例を示す図であって、(a)は縦断面図、(b)は掘削機の下方から見た図である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
Here, FIG. 1 is a side view showing a usage state of the excavator of the present embodiment. 2A and 2B are diagrams illustrating the excavator according to the present embodiment, in which FIG. 2A is a longitudinal sectional view and FIG. 2B is a diagram viewed from below the excavator. (A), (b) of FIG. 3 is a figure which shows the condition at the time of diameter expansion of the excavation cross section by the excavator of this embodiment, respectively. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a modification of the excavator according to the present invention. FIG. 5 is a view showing a modification of the excavator according to the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a view as seen from below the excavator. 6A and 6B are diagrams showing a drilling system according to the present invention, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a view as seen from below the excavator. Furthermore, FIG. 7 is a figure which shows the other modification of the excavator which concerns on this invention, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is the figure seen from the downward direction of the excavator.
掘削機Mは、図1に示すように、揚重機であるクレーンCにより吊下げられた状態で、地盤Gの切削を行う機械であって、ケリーバーKを介してワイヤWにより吊り下げられている。なお、掘削機Mにより削孔された掘削孔Hの孔口には、反力受K1が設置されており、ケリーバーKから伝達される掘削機Mによる切削に伴うトルクを受け持ち、掘削機Mの回転を抑止する。なお、本実施形態では、掘削機Mによる地盤の切削に伴うトルクを、ケリーバーと反力受K1により制御するものとしたが、トルクの制御方法は限定されるものではなく、適宜公知の方法から選定して行えばよい。 As shown in FIG. 1, the excavator M is a machine that cuts the ground G while being suspended by a crane C that is a lifting machine, and is suspended by a wire W via a kelly bar K. . A reaction force receiver K1 is installed in the hole of the excavation hole H drilled by the excavator M, and is responsible for the torque accompanying the cutting by the excavator M transmitted from the kelly bar K. Suppresses rotation. In the present embodiment, the torque associated with the cutting of the ground by the excavator M is controlled by the kelly bar and the reaction force receiver K1, but the torque control method is not limited and can be appropriately selected from known methods. Select and do.
掘削機Mは、図2(a)に示すように、主に掘削機本体1と、メインシャフト2と、ギヤケース3と、カッタ4と、により構成されている。
As shown in FIG. 2A, the excavator M is mainly configured by an excavator body 1, a
掘削機本体1は、図2(a)に示すように、メインシャフト2に回転力を付与する駆動モータ10と、掘削機Mによる切削に伴い発生した掘削土砂を地上へ圧送するための排土ポンプ16とを備えており、駆動モータ10および排土ポンプ16は、鋼板を平面視で円形、側面視で略楕円形を示す形状に加工することにより構成された外殻13の内部空間に配設されることにより保護されている。そして、外殻13には、メインシャフト2が下端から突出するように、メインシャフト2のシャフトギヤ22が形成されてある上部が内挿されている。
As shown in FIG. 2 (a), the excavator main body 1 includes a
駆動モータ10は、出力軸11と出力軸11の回転に伴い回転する出力ギヤ12とを備えている。出力ギヤ12は、メインシャフト2のシャフトギヤ22と噛み合わされるように、形成されている。そして、駆動モータ10を駆動させることにより、出力軸11が回転し、出力ギヤ12からシャフトギヤ22へと回転力が伝達されて、メインシャフト2がメインシャフト2の軸回りに回転する。
なお、駆動モータ10の形式や出力等は、限定されるものではなく、掘削機Mの規模、地盤Gの強度、掘削孔Hの形状等に応じて、適宜公知の駆動モータ10から選定して、使用すればよい。また、駆動モータ10の設置数が限定されないことはいうまでもない。
The
Note that the type and output of the
排土ポンプ15は、切削に伴い発生する掘削土砂を地上へと圧送するためのポンプであって、メインシャフト2の内部に形成された排土部20を介して掘削孔H内の掘削土砂を吸引し、排土管16を介して上方へと圧送する。なお、排土ポンプ15の構成等は限定されるものではなく、適宜設定するものとする。
The earth removal pump 15 is a pump for pressure-feeding the excavated earth and sand generated by cutting to the ground, and the earth and sand in the excavation hole H is removed via the earth discharge part 20 formed inside the
外殻13の側面からは、図2(a)に示すように、掘削孔Hの壁面に当接し、掘削機Mのブレを抑えるための複数のガイド部材14が突出している。ガイド部材14は、図示しないジャッキにより伸縮可能に構成されており、正確な位置に掘削機Mを配置することを可能とし、また、掘削機Mの回収時等に、掘削孔Hの孔壁へのガイド部材14の接触を防止する。
From the side surface of the
メインシャフト2は、図2(a)に示すように、カッタ4側の先端から排土ポンプ15へと連通する排土部20を有した筒状部材であって、ギヤケース3の上端に対応する箇所にフランジ23が一体に形成されている。また、メインシャフト2の上部には、駆動モータ10の出力ギヤ12に対応する位置にシャフトギヤ22が一体に形成されており、メインシャフト2の下部には、カッタシャフト30の従動ギヤ31に対応する位置に駆動ギヤ21が一体に形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
排土部20は、メインシャフト2のカッタ4側の先端(下端)に形成された開口部24から、排土ポンプ15へと連通する空間であって、カッタ4による地山の切削に伴い発生した掘削土砂を、排土ポンプ15を介して搬送する。なお、本実施形態では、メインシャフト2を筒状部材として、掘削土砂の搬送を可能に構成するものとしたが、排土部20は、必ずしも形成されていなくてもよいことはいうまでもない。
The earth removal portion 20 is a space that communicates with the earth removal pump 15 from the opening 24 formed at the tip (lower end) of the
シャフトギヤ22は、駆動モータ10の出力ギヤ12と噛み合うように構成されており、駆動モータ10の駆動により、メインシャフト2が回転するように構成されている。つまり、駆動モータ10の動力が、出力ギヤ12によりシャフトギヤ22に伝達されて、メインシャフト2が回転する。
The
駆動ギヤ21は、メインシャフト2の回転力をカッタ4へと伝達する部材であって、カッタシャフト30の従動ギヤ31と噛み合うように構成されている。つまりメインシャフト2が回転することにより、駆動ギヤ21が回転し、従動ギヤ31(カッタシャフト30)へと動力を伝達する。
The
フランジ23は、メインシャフト2とギヤケース3とを連結するための部材であって、メインシャフト2の長手方向略中間の外周囲から外方向へと突出するように一体に形成されている。そして、フランジ23には、ボルト孔が所定のピッチで複数形成されており、このボルト孔と、後記するギヤケース3のフランジ32に形成されたボルト孔とを挿通するボルトBにより螺合することで、メインシャフト2とギヤケース3とが連結されている。この構成により、メインシャフト2が回転することで、ギヤケース3が回転する。なお、フランジ23の形状や形成箇所等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
The
本実施形態に係るギヤケース3は、メインシャフト2に固定されることで、メインシャフト2の回転とともに回転する。また、ギヤケース3は、図2(a)に示すように、複数本(本実施形態では3本)のカッタシャフト30と、このカッタシャフト30に一体に形成された従動ギヤ31とを、回転可能に収容している。なお、カッタシャフト30は、メインシャフト2の周囲において、等間隔で、かつ、下方に行くに従い互いの間隔が広がるように、設置されている。
The
より具体的には、ギヤケース3は、図2(a)に示すように、上部材3aと下部材3bとを備えている。上部材3aは、メインシャフト2のフランジ23に対応するように、上端にフランジ32が形成されており、メインシャフト2に連結されているとともに、駆動ギヤ21の上方において、メインシャフト2の外周囲に密着するように構成されている。また、上部材3aは、カッタシャフト30の上端を、回転可能に把持している。一方、下部材3bは、駆動ギヤ21の下方において、メインシャフト2の外周囲に固定されており、カッタシャフト30の下部を回転可能に支持している。なお、上部材3aと下部材3bとの間であってカッタシャフト30の外側には、外殻部材3cが配置されており、カッタシャフト30(従動ギヤ31)が露出しないように構成されている。
メインシャフト2とギヤケース3との連結方法は、互いのフランジ23,32を連結する前記の方式に限定されるものではなく、例えば、接合部分を把持することにより固定する取付手段を介して行うなど、適宜公知の手段から選定して行えばよい。また、フランジ23,32の連結は、ボルトにより行う方法に限定されないことはいうまでもない。また、ギヤケース3の構成は、前記のものに限定されるものではなく、所定数のカッタシャフトを、所定の角度により回転可能に収納することが可能であればよい。
More specifically, the
The connecting method of the
また、ギヤケース3は、メインシャフト2の直下に位置するセンタカッタ34を備えている。センタカッタ34は、メインシャフト2の直下に配置された板状の部材であって、開口部24からの掘削土砂の流入を妨げることがないように、開口部24に対応する箇所に挿通孔34aが形成されている。このセンタカッタ34は、ギヤケース3の回転とともに回転し、複数のカッタ4,4,…により掘削しきれない掘削断面中心部分の切削を行う。また、センタカッタ34の回転により、開口部24を閉塞するような大形状の土塊等を除去する。なお、センタカッタ34の構成や形状等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、センタカッタ34は、必要に応じて配置すればよく、必ずしも設置されるものではない。
Further, the
カッタシャフト30は、掘削機Mのカッタ4の数(本実施形態では3本)に応じてメインシャフト2の周囲に配置されており、ギヤケース3の回転に伴ってメインシャフト2の周りを公転するように構成されている。カッタシャフト30のメインシャフト2の駆動ギヤ21に対応する箇所には、従動ギヤ31が形成されており、メインシャフト2の回転に伴い、駆動ギヤ21から従動ギヤ31へと動力が伝達されて、カッタシャフト30が回転(自転)するように構成されている。なお、カッタシャフト30(カッタ4)の回転数は、駆動ギヤ21および従動ギヤ31のギヤ比により調整されている。
The
また、カッタシャフト30は、それぞれメインシャフト2に対して、切羽に向かうに従い外方向に広がるように傾斜している。
カッタシャフト30のカッタ4側の先端には、カッタ取付フランジ33が一体に形成されており、カッタ4が固定されるように構成されている。これにより、カッタシャフト30の回転によりカッタ4が回転する。
Further, the
A
カッタ4は、図2(a)および(b)に示すように、カッタシャフト30に接続されてカッタシャフト30の回転に伴って回転するカッタ本体部40と、カッタ本体部40を中心として、放射状に突出する複数枚(本実施形態では3枚)のカッタ羽41と、カッタ羽41の地盤との当接面に複数個取り付けられて、地山の切削を行うカッタビット42と、カッタ本体部40をカッタシャフト30へと接続するためのフランジ43と、から構成されている。
2 (a) and 2 (b), the
カッタ本体部40は、円柱状の部材であって、先端には、カッタ羽41と同様にカッタビット42が複数個設置されている。カッタ本体部40に設置されるカッタビット42の配置は限定されるものではないが、本実施形態では、平面視で直線状(図2(b)参照)、側面視で略凸字状(図2(a)参照)に配置するものとする。
The
カッタ羽41は、カッタ本体部40の側面から、それぞれ等間隔に放射状に突出するように配置されている。本実施形態に係るカッタ羽41は、略三角形状の板材であって、カッタ本体部40(カッタシャフト30)の軸方向に対して斜めに固定されており、掘削土砂を撹拌する機能も備えるものとする。なお、カッタ羽41は、カッタ本体部40の軸方向に沿って配置してもよいことはいうまでもない。また、カッタ羽41の枚数も限定されるものではない。
The
カッタビット42は、カッタ本体部40の先端およびカッタ羽41に所定の間隔により配置されており、それぞれカッタ4の回転方向に対して、直角をなすように配置されている。
The
フランジ43は、カッタ本体部40のギヤケース3側の先端の外周囲から突出するように形成されており、ギヤケース3のカッタ取付フランジ33と同形状を呈している。そして、本実施形態では、カッタ取付フランジ33とフランジ43とを挿通するボルトBによりカッタシャフト30とカッタ4とが連結されている。この構成により、カッタシャフト30の回転に伴い、カッタ4が回転する。なお、ギヤケース3とカッタ4の連結方法は、カッタ取付フランジ33とフランジ43とを連結する方式に限定されるものではなく、例えば、この接合部分を把持することにより固定する取付手段を介して行うなど、適宜公知の手段から選定して行えばよい。また、カッタ取付フランジ33とフランジ43の連結は、ボルトにより行う方法に限定されないことはいうまでもない。
The
本実施形態に係る掘削機Mによる地盤の切削は、図1に示すように、クレーンCにより、ケリーバーKを介して吊持された状態で行う。このとき、ケリーバーKは、反力受K1により把持されているため、掘削機Mによる切削に伴い生じるトルクは、反力受K1に抑止される。また、反力受K1は、ケリーバーKの上下動をガイドするため、掘削機Mが傾くことや回転することがない。 The ground cutting by the excavator M according to the present embodiment is performed in a state of being suspended by the crane C via the kelly bar K as shown in FIG. At this time, since the Kelly bar K is gripped by the reaction force receiver K1, the torque generated by the cutting by the excavator M is suppressed by the reaction force receiver K1. Further, since the reaction force receiver K1 guides the vertical movement of the kelly bar K, the excavator M does not tilt or rotate.
掘削機Mが、所定の位置に配置されたら、駆動モータ10を駆動させることにより、地盤の切削を行う。駆動モータ10が作動すると、出力軸11が回転し、出力ギヤ12を介して動力がメインシャフト2へと伝達される。
When the excavator M is disposed at a predetermined position, the ground is cut by driving the
メインシャフト2は、駆動モータ10から伝達された動力により、メインシャフト2の軸回りに回転する。そして、メインシャフト2が回転することにより、メインシャフト2に固定されたギヤケース3が回転する。
The
ギヤケース3が回転すると、ギヤケース3に収容されたカッタシャフト30,30,…がギヤケース3と一緒に回転(公転)するため、各カッタシャフト30に固定された各カッタ4は、メインシャフト2を中心として公転する。
When the
また、メインシャフト2の回転に伴い、メインシャフト2の駆動ギヤ21からカッタシャフト30,30,…の従動ギヤ31,31,…へと動力が伝達されて、カッタシャフト30,30,…が、メインシャフト2の回転方向と反対方向に回転(自転)する。これにより、各カッタシャフト30に固定された各カッタ4が、自転する。
そして、掘削機Mは、カッタ4の公転および自転により、地盤の切削を行う。
Further, as the
Then, the excavator M cuts the ground by the revolution and rotation of the
本実施形態に係る掘削機Mは、カッタシャフト30が、メインシャフト2に対して、外側方向に広がるように配置されているため、同一の掘進機Mを利用して、異なる孔径からなる掘削孔を容易に削孔することを可能としている。
In the excavator M according to the present embodiment, since the
例えば、カッタシャフト30の先端に取り付けられたカッタ4のみを交換することにより、掘削断面形状を変更することが可能である。つまり、従来の掘削機がギヤケースごと交換(カッタシャフトの配置を変更)することにより、掘削孔Hの拡径を行っていたのに対し、本実施形態による掘削機Mは、カッタ4のみを大型のカッタ羽41を有したものに交換するのみで、カッタ羽41による外接円の直径D0を拡幅して、掘削孔Hを拡径することを可能としている。そして、各カッタ4,4,…のカッタ羽41を互いにラップするように構成すれば、切削された土砂の粘着力を低減し、撹拌効率を向上することも可能としている。
For example, the excavation cross-sectional shape can be changed by exchanging only the
また、図3(a)に示すように、カッタシャフト30のカッタ取付フランジ33と、カッタ4のフランジ42との間に、延長部材44を介在させれば、カッタ羽41による外接円の直径D1を拡幅することが可能となる。つまり、延長部材44を配置することで、カッタ羽41の回転軸が外方向に広がった位置に配置されるため、同一のカッタ4により掘削孔Hを拡径することが可能となる。この際の作業は、個々のカッタ4のみを取り扱うことで完了するため、従来の掘削機のように、ギヤケースとともに全てのカッタ4,4,…の着脱を要する場合に比べ、作業が大幅に省力化される。さらに、カッタ4を大型のカッタ羽41を有したものに交換すれば、さらに、掘削孔Hを拡径することが可能となる。
3A, if an
また、図3(b)に示すように、カッタ4,4,…を、カッタ本体部40の軸長が長いものに交換することで、掘削機Mの削孔径を拡幅することも可能である。これにより、前記と同様に、カッタ羽41の回転軸が外方向に広がった位置に配置されるため、カッタ羽41の回転により形成される各切削断面の外接円の直径D2を拡幅できる。
As shown in FIG. 3B, the diameter of the drilling hole of the excavator M can be widened by replacing the
また、図4に示すように、カッタシャフト30’が、例えば、シリンダー等から構成されていて、伸縮可能であれば、掘削孔Hの掘削途中において、拡径および縮径を行うことが可能となる。これにより、ふし付きの杭や、拡底杭の掘削工事を、掘削機を変更する等の手間を要することなく、容易に行うことが可能となる。
Further, as shown in FIG. 4, if the
なお、掘削機Mのメインシャフト2が、図5(a)および(b)に示すように、折れ点を有しており、カッタ4の軸心がずれた位置に配置されるように構成されていれば、掘削孔Hの形状が、略矩形状に形成される。この時、メインシャフト2は、上部シャフト2aと下部シャフト2bとから構成されており、上部シャフト2aの下部および下部シャフト2bの上部には、それぞれシャフトギヤ22a,22bが一体に形成されている。上部シャフト2aは、掘削機本体1の略中央に配置されて、駆動モータ10の動力により、上部シャフト2aの軸回りに回転する。そして、下部シャフト2bは、その上端が上部シャフト2aの下端と重なるように、配置されて、上部シャフト2aの回転により、上部シャフト2aの周方向に公転するとともに、上部シャフト2aのシャフトギヤ22aから下部シャフト2bのシャフトギヤ22bへ回転力がアイドルギヤ22cを介して伝達されて、下部シャフト2bが軸周方向に自転する。そして、カッタ4は、この下部シャフトの周方向に公転し、それぞれ軸方向に公転する。これにより、掘削孔Hは、略矩形状を呈する。
The
さらに、図6(a)および(b)に示すように、掘削機Mを複数台(図7では2台)並設した掘削システムSを利用して施工を行えば、連続した掘削孔Hを一度に施工することが可能となる。そのため、例えば、連続地中壁の施工など、連続した掘削溝を施工する場合において、掘削機の配置、削孔、引き上げ等の一連の作業の回数を削減し、工期を大幅に短縮することが可能となり、好適である。なお、掘削システムSに係る掘削機Mの台数や配置が限定されないことはいうまでもなく、適宜設定すればよい。また、各掘削機Mの構成も、図6(a)に示すメインシャフトが偏心したものに限定されるものではない。また、掘削機M,Mの連結方法は限定されるものではなく、適宜、公知の手段により行えばよい。また、隣接する掘削機Mにより切削される掘削孔が、互いラップしていてもよい。 Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, if construction is performed using a drilling system S in which a plurality of excavators M (two in FIG. 7) are arranged in parallel, continuous drilling holes H are formed. It becomes possible to construct at once. Therefore, for example, when constructing continuous excavation grooves such as construction of continuous underground walls, the number of times of a series of operations such as arrangement of excavator, drilling and lifting can be reduced, and the construction period can be greatly shortened. This is possible and preferable. Needless to say, the number and arrangement of the excavators M according to the excavation system S are not limited. Further, the configuration of each excavator M is not limited to the one in which the main shaft shown in FIG. Moreover, the connection method of excavator M and M is not limited, What is necessary is just to perform by a well-known means suitably. Moreover, the excavation holes cut by the adjacent excavator M may be lapping each other.
掘削機Mは、カッタシャフト30が傾斜していることにより、カッタシャフト30の上端における各カッタシャフト30同士の間隔が狭まり、故に、ギヤケース3の小型化が可能となる。そのため、掘削機M全体の軽量化が可能となるため、揚重機の小型化等も可能となる。さらに、装置全体の小型化により、従来の掘削機よりも狭隘な現場での施工が可能となる。
また、カッタシャフト30が傾斜していることにより、各カッタ4が、メインシャフト2側が低くなるように傾斜するため、切削面(切羽)が、掘削孔Hの中心に向かって傾斜しており、切削した土砂が中央に集まり、土砂を揚泥しやすくなる。
In the excavator M, since the
Further, since the
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、リバース工法に対応可能な掘削機Mとして、メインシャフト2が排土部20を備えており、この排土部20を介して排土ポンプ16により、掘削土砂を搬出する構成としたが、現位置置換工法など、掘削土砂を搬出しない場合には、図7(a)および(b)に示すように、排土ポンプ16を備えていない構成としてもよい。この場合、メインシャフト2が先端に開口を有していないことはいうまでもない。
As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to said each embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the embodiment, as the excavator M that can cope with the reverse construction method, the
また、前記実施形態では、本発明の掘削機を利用して、鉛直方向に掘削孔を切削する構成について説明したが、例えば、本発明の掘削機を、シールド等のトンネル工事等、横方向の掘削に利用してもよく、本発明の掘削機による掘削方向は限定されるものではない。
本発明の掘削機を地盤改良掘削等などに使用してもよいことはいうまでもない。
In the above embodiment, the configuration in which the excavator is cut in the vertical direction using the excavator of the present invention has been described. For example, the excavator of the present invention can be used in a horizontal direction such as a tunnel construction such as a shield. It may be used for excavation, and the excavation direction by the excavator of the present invention is not limited.
It goes without saying that the excavator of the present invention may be used for ground improvement excavation and the like.
また、前記実施形態では、揚重機として、クレーンを使用するものとしたが、掘削機を吊り下げる機械が限定されないことはいうまでもない。 Moreover, in the said embodiment, although the crane was used as a lifting machine, it cannot be overemphasized that the machine which suspends an excavator is not limited.
1 掘削機本体
10 駆動モータ
2 メインシャフト
20 排土部
21 駆動ギヤ
3 ギヤケース
30 カッタシャフト
31 従動ギヤ
4 カッタ
H 掘削孔
M 掘削機
S 掘削システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavator
Claims (4)
上部が前記掘削機本体に内挿されていて前記駆動モータの動力により回転するメインシャフトと、
前記メインシャフトの回転により公転し、かつ、前記メインシャフトの回転に伴い伝達された前記駆動モータの動力により自転するカッタシャフトと、
前記カッタシャフトの先端に固定されて地盤を切削するカッタと、
からなる掘削機であって、
前記カッタシャフトが、前記メインシャフトに対して、切羽に向かうに従い外方向に広がるように傾斜していることを特徴とする、掘削機。 An excavator body with a drive motor inside ,
A main shaft whose upper part is inserted in the excavator body and rotated by the power of the drive motor;
A cutter shaft that revolves by the rotation of the main shaft and that rotates by the power of the drive motor transmitted along with the rotation of the main shaft;
A cutter for cutting the ground fixed to the tip of the cutter shaft;
An excavator consisting of
The excavator characterized in that the cutter shaft is inclined with respect to the main shaft so as to spread outwardly toward the face.
前記下部シャフトが、前記上部シャフトに対して偏心していることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の掘削機。 The main shaft is composed of an upper shaft and a lower shaft,
The excavator according to claim 1 or 2, wherein the lower shaft is eccentric with respect to the upper shaft.
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