JP5204519B2 - 回転式掘削具を有する地下掘削装置用の掘削ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、回転式掘削具を有する地下掘削装置用の掘削ヘッドに関する。

このような機械のうち第１のタイプは、１００ｍまでの相当な深さ、及び、前記深さに比べて値の小さい５００ｍｍから１５００ｍｍまでの範囲内の幅を有する溝を地下に作るのに使われる。このような装置は、正確に垂直にするという要件に従いながらこのような深い溝を形成することができるという利点がある。隣接したパネルを連続的に掘ることによって溝全体が得られる。

一般的に、このような掘削装置は、溝を形成するときに掘削装置に機械的な誘導を与える働きをすると共にかなりの高さを有する箱形構造物によって構成される。箱型構造物の下端には掘削ヘッドがある。これらの装置はよく知られているため、掘削ヘッドが、それぞれが掘削工具の取り付けられた一対のドラムを運ぶ２つの掘削モータによって通常構成されることを述べれば十分である。各ドラム対は、共通軸の周りを回転し、２つの掘削モータの２つの共通軸は、使用時に平行且つ水平となる。掘削ドラムは、油圧モータによって回転駆動される。

様々な取り付け方が可能である。

具体的にはサプライヤーCasagrandeによって提供される構成において、油圧モータは、掘削ヘッドの上方にある装置の箱型構造物の下部に位置しており、鎖伝動によって掘削ドラムに動力が伝えられる。

Soletancheと称されるヨーロッパ特許EP0262050には、掘削ドラムの駆動方法が開示されており、掘削ドラム内に取り付けられた単一の油圧モータが、減速歯車装置の過程に従って、または、直接伝動によって接続される。動力は、掘削モータに接続された送管を介して油圧の形で供給される。

このような装置のうち第２のタイプは、作りたい壁の形状を有する溝を地下で掘削し、掘削した土壌を油圧結合剤と現場混合させることによって得られる、地下に形成された地下連続壁を作るのに使用される。地下連続壁を作るこの技術は、”土壌混合”として知られている。

地下連続壁は一般的に、上述の溝ほどは深くない。加えて、掘削した土壌と油圧結合剤との混合物から掘削ヘッドを抜き取ることができるように、装置の箱型構造物は非常に小さいサイズとなっている。しかし、このような土壌混合機の掘削ヘッドも同様に、それぞれが一対の掘削ドラムを運ぶ２つの掘削モータによって通常構成されている。

このタイプの装置は、具体的にはサプライヤーBauerによって説明されており、掘削ヘッドの上方にある箱型構造物に配置された油圧モータを有する。動力は、実質的に垂直であり、掘削モータ用の軸受を形成する板の層を貫通する小径シャフトを介して伝えられる。円筒状シャフトは、横軸に運動を伝える一対のかさ歯車と係合する。遊星歯車装置は、掘削ドラムを効果的に駆動するために、回転速度を落としたりトルクを増大させる仕組みになっている。

この地下掘削装置の第１及び第３の実施形態は、掘削ヘッドの上方に油圧モータを有しており、従って、さらに複雑に且つ高価になる方法でこれらのモータを取り付けているという難点が存在する。具体的には、掘削ヘッドをすぐに変更することが不可能である。

さらに、第１及び第３の実施形態における伝動システムの要素（歯車装置、減速、チェーン）は、Soletancheと称されるヨーロッパ特許に記載された構成では生じることのない、ほぼ１５％程度の比較的高い損失を招く。

加えて、掘削モータそれぞれが２つの掘削ドラムを駆動するとき、ドラムの回転に対する耐性の点から見ると、この装置に接触した土壌の均一性の欠如に起因する種々の状態によって、掘削モータの強度に悪影響を及ぼすことがあってはならない。

本発明の目的の１つは、トルク及び／または速度の点から見て従来技術の装置よりも良い性能を持ち、掘削モータの強度を向上させる、回転式掘削具を有する地下掘削装置用の掘削ヘッドを提供することである。

この目的を達成するため、本発明による地下掘削装置用の掘削ヘッドは、少なくとも１つの掘削モータによって構成されており、掘削モータが、
共通軸を有し、それぞれが固定子及びローターを備えた２つの油圧モータと、
前記共通軸に沿って延在し、２つの端部を有する共通シャフトと、
回転可能に取り付けられた２つの掘削ドラムと、
共通シャフトの端部それぞれを前記掘削ドラムのうちの一方と駆動接続させるための２つの伝動アセンブリと、
油圧モータそれぞれのローターを、その油圧モータに近いほうの掘削ドラムに対応する伝動アセンブリと共に正比例して回転するよう拘束するための機械的部材と、
を備えていることを特徴とする。

本発明によると、共通シャフトに取り付けられた２つの掘削ドラムのアセンブリは、両方の油圧モータによって同時に駆動されることが理解できるであろう。これによって、掘削ドラムを駆動するためのより大きな力を得ることができる。両方の油圧モータに共通のシャフトは単に、２つのドラムが地下において掘削に対する同等の耐性を有するとき、それらの回転が同期することを保証する。これによって、掘削装置を直線上で移動させることが容易になる。

その一方、土壌の性質によりドラムの１つが妨害されたとき、他方のドラムは自由に回転できる状態を維持しており、動かなくなったドラムとそれに関連した油圧モータとの間の直接接続を提供する機械的部材があることによって、前記ドラムと油圧モータとの間の共通シャフトの一部が両方の油圧モータによって与えられた自身の全トルクに耐えざるを得ない状態を回避する。なぜなら、油圧モータのローターと共通シャフトとの間には直接的機械的接続がないからである。この直接的機械的接続は、動かなくなったドラムに近いほうの油圧モータによるトルクを伝動し、共通シャフトは、他方の油圧モータによって他方のドラムに与えられたトルクに耐えることのみを必要とする。

好適な実施形態において、伝動アセンブリそれぞれは、前記共通シャフトの端部のうちの一方に固定された中心と、掘削ドラムのうちの一方に固定された末端部とを有する円盤状構造物を備えている。

このような環境の下では、回転を拘束する部材は、前記円盤状構造物の面とローターの面との間に摩擦を提供するための締め付けネジを備えていることが好ましい。

回転を拘束する部材は、加えてまたは排他的に、円盤状構造物の面に形成された孔、及び、ローターの面に形成された孔に係合した釘を備えていることがさらに好ましい。

さらに、掘削モータそれぞれが、
締結板と、
締結板に固定されており、中心部、及び、締結板の中央平面の両側に配置され、それぞれに１つの油圧モータが取り付けられた２つの取付アセンブリを有する取付構造物と、
油圧モータに使用される液体を通すために前記締結板の層内に形成された複数の管路と、
取付構造物の前記中心部に形成されており、前記モータそれぞれを前記管路それぞれに接続するため、第１に前記管路に、第２に前記油圧モータに接続された複数の送管と、
を備えていることがより好ましい。

油圧モータへの液体の供給、及び、油圧モータからの液体の回収は最適化されていることが理解できるであろう。なぜなら、この液体の流れは、第１に、締結板それぞれの層内に形成された複数の管路によって、第２に、取付構造物の中心部に形成された送管を介して得られるからである。油圧モータは、このように掘削ヘッドの両端で利用でき、従って比較的容易に取り外すことが可能である。

本発明の他の特徴及び効果は、限定されない実施例として挙げられる、本発明の実施形態についての以下の記載を読むことでさらに明らかとなる。以下の記載は添付の図面を参照している。

図１Ａ及び１Ｂは、深い溝を作るための地下掘削装置の全体的な形状を示した簡略図である。この装置は、横断面が実質的に矩形をした比較的長い箱形構造物１２によって構成されている。箱形構造物の上端１２ａには、掘削具１２を支持するためにタックルが渡されたプーリ１４が取り付けられている。箱形構造物１２の下端１２ｂには、掘削ヘッドを形成する２つの同一の掘削モータ１６、１８がある。掘削モータ１６、１８のそれぞれは、本質的には、２つの掘削ドラム２２、２４が取り付けられた締結板２０によって構成されており、２つの掘削ドラム２２、２４は締結板２０の中央平面に関して対称的に取り付けられている。本発明は、掘削モータ１６、１８の掘削ドラム２２、２４の回転駆動の実現に関する。

また、掘削した土壌を吸引するためのノズル１７、及び、その吸引力を加えるポンプ１９が示されている。

しかし、以下の記述で定義される掘削ヘッドが土壌混合機の一部となり得ることは明白である。このような環境下では、装置の上部箱形構造物は、図１Ａ及び１Ｂに示されたものよりも軽量でサイズが非常に小さいものとなる。また、吸引ノズル１７は省略され、掘削された土壌に油圧結合剤を噴射させるための１または複数のノズルに置き換えられることも明らかである。

上で説明したように、本発明に不可欠な特徴の一つは、２つの油圧モータのローターと、２つのモータの共通シャフトと掘削ドラムとの間の機械的伝動アセンブリとの間で、直接的な回転式機械的接続が行われることである。

図２〜４を参照した以下の本発明の記載は、地下掘削装置の箱形構造物が、深い溝を作るための大きいものであるか土壌混合機のための軽量なものであるかに関わらず、箱形構造物の下端に特有の方法で取り付けられた２つの油圧モータによって構成される掘削モータに本発明を適用させたものに関する。しかし、共通差込シャフトと連結した２つの油圧モータによって構成される掘削モータであれば、他の掘削モータに本発明を適用可能であることは明白である。

まず図２を参照し、掘削モータを構成する一対の掘削ドラム２２、２４がどのように回転駆動されているかについての全般的な構成の説明を以下に行う。

掘削モータ１６は、締結板２０に固定されていると共に、軸ＸＸ’の周りの円形開口部２８内に係合した取付構造物２６を備えている。取付構造物２６は、望ましくは締結板２０の中央平面に関して実質的に対称である中心部３０、及び、望ましくは中心部３０の両側に対称的に延在する２つの取付アセンブリ３２、３４を有する。示された本実施形態において、取付アセンブリ３２、３４は、円筒状ブッシング３６、３８によって構成されており、それによって実質的に円筒状であって外側に開いた２つの取付孔４０、４２を形成している。必須ではないが望ましくは同一の孔４０、４２内には、油圧モータ４４、４６が取り付けられている。油圧モータそれぞれは、固定子４４ａ、４６ａ、及び、ローター４４ｂ、４６ｂを備えている。ローター４４ｂ、４６ｂそれぞれは、油圧モータのローターの軸でもある軸ＸＸ’と一致する軸を有する共通シャフト５０を包囲している。取付構造物の中心部３０には、適切に設けられた孔を介してシャフト５０の中間部５０ａが貫通している。シャフト５０の端部５０ｂ、５０ｃは、駆動部分またはリム５２、５４に固定されている。これは、望ましくは薄板５５によって実現される。リム５２、５４には、掘削ドラム２２、２４が取り付けられている。リム５２、５４は、油圧モータの取付アセンブリを形成するブッシング３６、３８の外面３６ａ、３８ａに取り付けられた軸受５６、５８による回転に誘導されると共に支持されている。軸受５６、５８は本質的に、掘削動作中に掘削ドラムによって加えられる力を受ける働きをする。

加えて、本発明によると、６０、６２のような機械的部材は、油圧モータ４４、４６のローター４４ｂ、４６ｂと、シャフト５０の端部を掘削ドラム２２、２４に接続するリム５２、５４の一部を構成するカバー６４、６６それぞれとの間の直接的な回転接続を提供する。従って、掘削ドラムは、機械系６０、６２によってモータのローターと一緒に回転することを余儀なくされる。以下に、図４を参照したこれらの機械的部材の一実施形態を記述する。シャフト５０は、単に２つの掘削ドラムを相互接続している。

油圧モータの動作に必要な液体、及び、その環境は、以下の方法で流入される。締結板２０の層内には、７０のような管路が穿設されている。それらの末端のうちの一つは、掘削装置の構造物に配置された供給／除去用管路に接続されており、下部にあるそれらのもう一方の末端は全て、図２に図示された７２の送管に接続されている。以下の当該実施形態で説明されるように、５つの供給管路７０が存在し、それぞれ、２つの油圧モータへ高圧を供給するためのもの、油を前述の油圧から低圧に戻すためのもの、２つの油圧モータ内への漏出油をそれぞれ排出するためのもの、及び、掘削泥水が掘削モータの内部に侵入するのを防ぐために、平衡圧力を掘削モータの封止ガスケットに伝導する役割をする油管路内への漏出油を排出するためのものとなっている。

７２のような送管は、取付構造物の中心部３０に形成されている。これらの送管は、油圧モータ４４及び４６の両方に同様に液体を供給するために、または両方から同様に液体を回収するために、対称であることが望ましい。

送管７２が油圧モータの回転する部分に給油する役割を果たす範囲において、これらの送管は、”フェース”と称されると共に供給送管とローター４４ｂ、４６ｂにおける油圧の入口または放出口との間の回転接続を提供する７４や７６のような分散路で終端される。

送管７２それぞれが２つの油圧モータ４４、４６に対称的に対応するフェース７４、７６に給油する範囲において、液体または油によって加えられる油圧モータ４４、４６の供給フェースへの圧力は同等のものであって、そのため軸方向に関して釣合っていることが理解できる。この構成の利点の一つは、従って、液体の搬送の原因となる軸ＸＸ’の方向に沿った軸推力を受けるために軸受や当接体を設置する必要が回避できることである。

図３は管路７０及び送管７２をさらに詳細に示したものである。具体的には、締結板２０の層内に形成された５つの供給管路７０ａ〜７０ｅが示されている。

管路７０ａ〜７０ｅの下端は、取付構造物の中心部２６に対して対称的に延在する送管７２ａ〜７２ｅに接続されている。これら送管の末端は、油圧モータにおける回転する部分と連通するように前述した複数の面に開口されている。油圧モータ４４、４６に高圧を供給するため及び油圧モータ４４、４６から低圧を排出するために使用される送管７２ａ〜７２ｅは、中心部２６の軸ＸＸ’から等距離に位置している。

図４は、掘削ドラムとそれに関連する油圧モータとの間の直接的な回転接続を提供するための機械的部材の好適な実施形態の一部を詳細に示したものである。

この図では、２つの油圧モータ４４のうちの一方及びそのローター４４ｂが示されている。シャフトの端部５０ｂは、掘削ドラム２２のうちの一方が取り付けられた（この図では図示せず）リム５２の一部を形成するカバー６４に固定されている。ローター４４ｂの端面４５は、図２の６０、６２で示される機械的部材によってリム５２のカバー６４に固定されている。

図４に示された実施形態において、カバー６４それぞれは、互いにボルト留めされた２つの部分６４ａ、６４ｂによって構成されている。

機械的部材６０、６２は、油圧モータの軸ＸＸ’の周りに適当に配置された交流釘８０及びネジ８２によって構成されることが望ましい。

ネジ８０は、ローターをリム５２と共に回転するよう拘束するために、ローター４４ｂの端面４５とカバー６４の内面６３との間の大きい摩擦を提供する働きをする。

釘８０は、必要であれば、ネジ８２によって提供される接続を強める働きをする。これらは、油圧モータそれぞれのローターのフェース４５に形成された見えない孔内、及び、リムのカバーの内面６３に形成された見えない孔内に収容されている。

接続システムに関連してドラムが動かなくなった場合に発生するトルクを吸収することができるものであれば、他の機械的接続部材を使用してもよい。

掘削具のタイプの掘削装置を正面から見た全体図である。 掘削具のタイプの掘削装置を側面から見た全体図である。 掘削モータの垂直断面図であり、必須要素を示したものである。 図２の線Ａ−Ａに沿った掘削モータの断面図である。 図２の詳細図であり、直接的機械的接続手段の好適な実施例を示したものである。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの掘削モータを有しており、
   前記掘削モータそれぞれが、
   共通軸を有し、それぞれが固定子及びローターを備えた２つの油圧モータと、
   前記共通軸に沿って延在し、２つの端部を有する共通シャフトと、
   回転可能に取り付けられた２つの掘削ドラムと、
   前記共通シャフトの端部それぞれを前記掘削ドラムのうちの一方と駆動接続させるための２つの伝動アセンブリと、
   油圧モータそれぞれのローターを、その油圧モータに近いほうの掘削ドラムに対応する伝動アセンブリと共に正比例して回転するよう拘束するための機械的部材とを備えていることを特徴とする地下掘削装置用の掘削ヘッド。
2. 前記伝動アセンブリそれぞれは、
   前記共通シャフトの前記端部のうちの一方に固定された中心と、
   掘削ドラムのうちの一方に固定された末端部を有する円盤状構造物とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の掘削ヘッド。
3. 回転を拘束する前記部材は、前記円盤状構造物の面と前記ローターの面との間に摩擦を提供するための締め付けネジを備えていることを特徴とする請求項２に記載の掘削ヘッド。
4. 前記ローターは、面と、面を有する前記円盤状構造物とを含む構造を有しており、
   前記機械的拘束部材は、前記ローターの前記面に形成された孔、及び、前記円盤状構造物の前記面に形成された孔に係合した釘を備えていることを特徴とする請求項２に記載の掘削ヘッド。
5. 前記ローターは、面と、面を有する前記円盤状構造物とを含む構造を有しており
   前記機械的拘束部材は、前記ローターの前記面に形成された孔、及び、前記円盤状構造物の前記面に形成された孔に係合した釘を備えていることを特徴とする請求項３に記載の掘削ヘッド。
6. 前記掘削モータそれぞれは、
   締結板と、
   前記締結板に固定され、中心部、及び、前記締結板の中央平面の両側に配置された２つの取付アセンブリを有する取付構造物と、
   前記油圧モータに使用される液体を通すために前記締結板の層内に形成された複数の管路と、
   前記取付構造物の前記中心部に形成された複数の送路とをさらに備えており、
   前記油圧モータそれぞれは、前記取付アセンブリのうちの一方に取り付けられており、
   前記送路は、前記モータそれぞれを前記管路それぞれに接続するため、第１に前記管路に、第２に前記油圧モータに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削ヘッド。
7. 前記２つの油圧モータは、実質的に同一のものであって、前記締結板の前記中央平面に関して実質的に対称であることを特徴とする請求項６に記載の掘削ヘッド。

Images