JP6655170B2 - 穿孔機 - Google Patents

Description

本発明は、特に、例えば、並置されたコンクリート壁要素によって構成される連続スクリーンのような土台(foundation)を構築するための、地面(ground)の穿孔(drilling)の分野に関する。

本発明は、より正確には、地面に、より具体的には、硬い土壌(soil)に洞穴(excavations)を作る穿孔機(drilling machine)に関する。

本発明は、具体的には、実質的に垂直な穿孔方向で地面に洞穴を作る（掘削を行う）穿孔機であって、
実質的に垂直な長手方向を有する支持体と、
カッタ部材を備える穿孔モジュールであって、支持体の長手方向に沿って支持体に対して平行移動可能である穿孔モジュールと、
穿孔モジュールを支持体の長手方向に沿って支持体に対して移動させるために、支持体と穿孔モジュールとの間に配置される移動装置とを含む、
穿孔機に関する。

この種の穿孔機は、一般的に、硬い土壌、例えば、花崗岩の穿孔に使用される。移動装置は、掘削(excavation)を容易にする目的のために、穿孔工具(drilling tools)に追加的な推力を加える働きをする。他の利点は、カッタ部材に作用する推力が正確に操縦されるのを可能にすることである。

硬い土壌における穿孔は、穿孔モジュールに現れる振動をもたらし、振動は機械を通じて伝播し、穿孔機の構造に損傷を与え得ることが知られている。これは特に穿孔機がフライス盤(milling machine)であるときに当て嵌まる。回転カッタツールは土壌と永続的に接触しない。即ち、各工具はドラムが１回転する度に土壌をたたく。それらの全ての衝撃(impacts)の合計は、穿孔機に振動を引き起こす。土壌がより硬いとき、その衝撃はより激しくなる。

本発明の目的は、硬い土壌を穿孔することに関してより頑強な穿孔機を提案することによって上述の欠点を改善することである。

本発明は、移動装置が穿孔中に穿孔モジュールによって生成される振動を減衰させるダンパ手段を含むという事実によって、この目的を達成する。

よって、穿孔中にカッタ部材が受ける衝撃の結果として生成される振動は、穿孔モジュールと支持体との間に配置されたダンパ手段によって減衰される。本発明の故に、穿孔モジュールによって生成される振動は減衰され、よって、カッタ部材にも支持体にも影響を与えず、それにより、穿孔機への損傷を有利に回避する。

本発明において、移動装置は、２つの機能を遂行し、１つの機能は、穿孔モジュールを支持体に対して移動させることであり、他の機能は、穿孔モジュールのカッタ部材によって生成される振動を減衰させることである。

第１の実施形態において、移動装置は、支持体を穿孔モジュールに接続する少なくとも１つの液圧アクチュエータを含み、ダンパ手段は、液圧アクチュエータと流体流接続する液圧ダンパ装置を含む。

液圧アクチュエータは、有利には、支持体と穿孔モジュールとの間に配置される。液圧アクチュエータは、第１に、穿孔モジュールを支持体に対して並進移動させることを可能にする。

この第１の実施形態では、減衰は液圧ダンパ装置を用いて液圧式に行われることを理解することができる。好ましくは、非限定的に、この装置は、少なくとも１つの狭窄部と共に、バネアキュムレータを含む。衝撃の場合、液圧アクチュエータのチャンバの１つに収容されるオイルは圧縮され、オイルの圧力上昇を減衰させるために狭窄部を通じてバネアキュムレータに流れ、それにより減衰を行う。狭窄部を通じる漏れ流量及びバネアキュムレータのバネのプレストレスは、好ましくは、遠隔調整可能であり、それにより、減衰係数及びアクチュエータの逆動作に対する抵抗を、カッタ部材に適用される重量の関数として調整することを可能にする。

好ましい変形において、穿孔モジュールは、カッタ部材を支持する底部(bottom section)と、支持体を長手に通じる頂区画(top section)とを有し、頂区画は、支持体に対してスライド可能に取り付けられ、リフトケーブルの底端に接続される頂端を提示する。

よって、穿孔モジュールがリフトケーブルから懸架されことを理解することができる。リフトケーブルは、好ましくは、キャリアに接続されるウインチを使用して作動させられる。より好ましくは、頂区画の頂端は、支持体の頂端を越えて突出する。

好ましくは、支持体は、実質的に穿孔モジュールの横方向寸法以下である長手方向に対して垂直な平面内で考慮される横方向寸法のフレームであり、フレームは、支持体が洞穴の壁に対して移動するのを防止するのに適したアンカ装置を含む。

アンカ装置は、特に地中の穿孔機の垂直移動を防止する働きをする。

よって、本発明では、リフトケーブルを用いて穿孔モジュールの垂直移動を制御しながら、フレームが地中で移動するのを防止することが可能である。液圧ダンパ装置は、フレームに伝達されない振動を吸収する。

本発明の第２の実施形態において、移動装置は、支持体と穿孔モジュールとの間に配置される少なくとも１つの液圧アクチュエータを含み、ダンパ手段は、支持体と穿孔モジュールとの間に配置されるバネ部材を含む。バネ部材は液圧アクチュエータと平行に配置されることを理解することができる。好ましくは、非限定的に、バネ部材は、アクチュエータの周りで同軸である。

バネ部材は、好ましくは、バネを含む。

本発明の第３の実施形態において、支持体は、ブームを含み、カッタ部材は、穿孔モジュールのバーの底端に位置付けられ、移動装置は、ブームの長手方向に沿ってスライド可能であるようブームに取り付けられるキャリッジを含み、キャリッジはバーと協働して、ブームの長手方向に沿って穿孔モジュールと共にバーを移動させる。

従来的に「ケリー」(“Kelly”)と呼ばれるバーとブームとは実質的に平行であり、実質的に垂直な方向に延びる。キャリッジを移動させることは、支持体に対して穿孔モジュールを移動させる効果を有することを理解することができる。

特に有利な方法において、キャリッジは、ダンパ手段を含む。

よって、本発明を用いるならば、穿孔モジュールによって生成される振動は、ブームにもブームを支持するキャリアにも伝達されない。

有利な変形において、キャリッジは、ブームにスライド可能に取り付けられる第１の部分と、バーと協働する第２の部分とを含み、ダンパ手段は、キャリッジの第１の部分と第２の部分との間に配置される。

第１及び第２の部分は、好ましくは、ブームの長手方向に沿って互いに対してスライド可能に取り付けられる。

好ましくは、ダンパ手段は、キャリッジの第１の部分と第２の部分との間に配置されるバネ部材を含む。バネ部材は、好ましくは、同軸バネと共に、ダンパで構成される。代替的に、ダンパ手段は、上述の同じ種類の液圧ダンパ装置を含む。

有利には、上述の実施形態のうちのいずれかとの組み合わせにおいて、穿孔モジュールは、穿孔中に穿孔モジュールの水平移動を防止する揺動防止装置を更に含む。

有利には、揺動防止装置は、穿孔モジュールの側面に配置され、且つ、洞穴の壁のうちの少なくとも１つを圧迫するように構成された、展開可能なパッドを含む。

利点は、穿孔モジュールが揺れるのを防止することであり、よって、穿孔経路が所望の経路から外れるのを回避するのを可能にし、カッタ部材の有用でない動きを回避するのも可能にする。

有利には、穿孔機は、ダンパ手段の減衰係数を調整する装置を更に含む。利点は、ダンパ手段を土壌の性質に適合させ得ること及びカッタ部材に加えられる推力に適合させ得ることである。

有利には、穿孔機は、２対のドラムを含むカッタ部材を含むフライス盤であり、２対のドラムは、平行であり、別個であり、且つ支持体の長手方向に対して垂直である回転軸について、回転可能である

添付の図面を参照して、非限定的な例として提供される本発明の実施形態の以下の記述を読んだ後に、本発明をより良く理解することができる。

移動装置が液圧アクチュエータを含む本発明の穿孔機の第１の実施形態を示している。 図１の移動装置のためのダンパ手段の例を示している。 ダンパ手段が、フレームと穿孔モジュールとの間に配置されるバネを含む、本発明の第２の実施形態を示している。 ダンパ手段が、フレームと穿孔モジュールとの間に配置されるバネを含む、本発明の第２の実施形態を示している。 移動装置が、ブーム上にスライド可能に取り付けられたキャリッジを含む、本発明の第３の実施形態を示している。 移動装置が、ブーム上にスライド可能に取り付けられたキャリッジを含む、本発明の第３の実施形態を示している。

図１は、本発明の穿孔機１０(drilling machine)の第１の実施形態を示している。穿孔機１０は、実質的に垂直な穿孔方向Ｆに沿って地面Ｓで洞穴Ｅ(excavation)を作るために使用される。

穿孔機１０は、この例では実質的に垂直な長手方向Ｌを有する支持体１２(support)を含む。穿孔機１０は、カッタ部材１６を備える穿孔モジュール１４も含む。この例において、穿孔機１０は、カッタ部材１６が、カッタ歯２２を備える２対のドラム１８，２０を含み、２対のドラム１８，２０が、支持体１２の長手方向Ｌに対して平行で、別個で、垂直な、それぞれの回転軸Ａ，Ｂについて回転するように取り付けられる、フライス盤である。

穿孔モジュール１４は、カッタ部材１６、具体的にはドラム１８，２０を支持する、底部２４(bottom section)を含む。底部２４は、掘削した地面の破片を表面に排出するために、それらを吸い上げる働きをする、ポンプモジュール２６を更に含む。

穿孔モジュール１４は、穿孔中に穿孔モジュール１４の水平移動を防止する揺動防止装置３０(anti-swing device)も含む。揺動防止装置は、穿孔モジュール１４の底部２４の側面２４ａ，２４ｂに配置された展開可能なパッド３２，３４を含む。これらの展開可能なパッド３２，３４は、それらが水平に展開されるときに洞穴の壁と協働するよう配置される。展開可能なパッド３２，３４は、穿孔モジュール１４の底部２４に配置されるアクチュエータ（図示せず）によって作動させられる。

穿孔モジュール１４は、底部２４の上に垂直に延びる頂区画４０(top section)も含み、頂区画４０は、この例において、支持体１２を長手方向に通過するバーの形態である。この例において、支持体１２は、頂区画４０がスライド可能に取り付けられたガイド部材４２を含む、フレームである。よって、頂区画４０は、実質的に垂直な方向においてフレーム１３に対してスライドするように取り付けられ、それにより、穿孔モジュール１４は、支持体１２に対して並進移動可能であることを理解することができる。

よ」って、この第１の実施形態において、穿孔モジュールは、実質的に垂直である穿孔モジュール方向Ｆに沿って支持体に対して並進移動可能である。

穿孔モジュール１４の頂区画４０は、支持体１２の頂端１２ａより上に突出する頂端４０ａを提示し、この頂端４０ａは、リフトケーブル５０の底端５０ａに接続されている。リフトケーブル５０は、それ自体が知られているキャリア（図示せず）の頂端に取り付けられている。

穿孔モジュール１０は、支持体１２と穿孔モジュール１４との間に配置され、穿孔モジュール１４を支持体１２の長手方向に沿って支持体に対して移動させる働きをする、移動装置６０(movement device)も含む。換言すると、移動装置６０は、穿孔モジュール１４を実質的に垂直な穿孔方向Ｆに沿って支持体１２に対して移動させる働きをする。

第１の実施形態において、移動装置６０は、支持体１２を穿孔モジュール１４の底部２４に接続する一対の液圧アクチュエータ６２，６４を含む。よって、液圧アクチュエータ６２，６４は、支持体１２及び穿孔モジュール１４を作動させるによって、穿孔モジュールが支持体１２に対して垂直に移動させられるのが可能にされるように、支持体１２に接続され且つ穿孔モジュール１４に接続される。

本発明によれば、移動装置６０は、穿孔中に穿孔モジュール１４によって生成される振動を減衰させるダンパ手段７０(damper means)を更に含む。

図２は、本発明の第１の実施形態の穿孔機１０をダンパ手段７０と共に概略的に示している。ダンパ手段７０は、液圧アクチュエータ６２，６４と流体流接続する液圧ダンパ装置７２(hydraulic damper device)を含む。この例において、ダンパ装置７０は、バネアキュムレータ７４(spring accumulator)と、狭窄部７７(constriction)とを含む。カッタ部材１６が衝撃を受けると、液圧アクチュエータ６２，６４の大型チャンバ６２ａ，６４ａ内に収容されるオイルは圧縮され、狭窄部７７を通じてバネアキュムレータ７４に向かって流れ、よって、狭窄部７７は、オイル内に存在する圧力上昇を減衰させ、それにより、減衰をもたらす。ダンパ手段７０は、ダンパ手段の剛性係数(stiffness coefficient)、より正確には、バネアキュムレータ７４の剛性を調整する装置７６を更に含む。それらは、ダンパ手段の減衰係数(damping coefficient)を調整するために、狭窄部７７を通じる漏れ流量(leakage flow rate)を調整して減衰を調整する手段も含む。よって、衝撃中、カッタ部材によって生成される振動は、支持体１２に伝達されない。

本発明の別の態様において、フレーム１３は、支持体１２が洞穴(excavation)の壁に対して移動するのを防止するのに適したアンカ装置８０(anchor device)を含む。アンカ装置８０は、支持体１２を洞穴内で静止的に保持するために、洞穴のより大きい面を圧迫するように構成される複数の展開可能なアンカパッド８２を含む。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本発明の穿孔機１１０の第２の実施形態の記述が続く。第１の実施形態と同一の構成には、同じ参照番号に１００という値を加えたものが付与されている。よって、図３Ａに示す穿孔機１１０は、支持体１１２を穿孔モジュール１１４に接続する移動装置１６０を含む。この例において、穿孔モジュール１１４は、回転ドラム１１８，１２０を支持するプラットフォーム１１５を有する。移動装置１６０は、支持体１１２の底端１１２ｂをプラットフォーム１１５に接続する一対のアクチュエータ１６２，１６４を有する。液圧アクチュエータ１６２，１６４を作動させることは、穿孔モジュール１１４が穿孔方向Ｆに沿って支持体１１２に対して並進移動することを可能する。

この第２の実施形態において、図３Ｂにはっきりと見ることができるダンパ手段１７０は、支持体１１２と穿孔モジュール１１４との間に配置された２つの減衰部材１６３，１６５と共に、液圧アクチュエータ１６２，１６４を含む。この例において、減衰部材１６３，１６５は、液圧アクチュエータ１６２，１６４を取り囲むバネ１６７，１６９を含む。

よって、バネ１６７，１６９を液圧アクチュエータ１６２，１６４と関連付けることは、穿孔中に穿孔モジュール１１４によって生成される振動を減衰させる機能を有するダンパ手段を減衰させる働きをする、そして、結果的に、振動が支持体２１２に伝達されるのを防止する働きをする、ダンパ手段を構成する。本発明の範囲を逸脱することなく、バネ１６７，１６９を、液圧アクチュエータの周りで同軸でない状態で、液圧アクチュエータ１６２，１６４の横に配置することができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、本発明の支持体２１０の第３の実施形態の記述が続く。再度、第１の実施形態の要素と同一の要素には、同じ参照番号に２００の値を加えたものが付与されている。この第３の実施形態において、穿孔機２１０は、支持体２１２が締め付けられる無限軌道キャリア２１１(crawler-tracked carrier)を有し、支持体２１２は、この例において、垂直に延びる長手方向のブームの形態にある。

穿孔モジュール２１４のカッタ部材２１６は、従来的に「ケリー」(“Kelly”)と呼ばれる、穿孔モジュールの長手方向バーの底端２１３ａに位置している。

移動装置２６０は、穿孔モジュール２１４のブーム２１２とバー２１３との間に配置され、移動装置２６０は、穿孔モジュール２１４をブーム２１２の長手方向Ｌにおいてブームに対して移動させる働きをする。これを行うために、移動装置２６０は、ブームの長手方向Ｌに沿ってスライド可能であるようブーム２１２に取り付けられた、図４Ｂにより良く見られるキャリッジ２７１を含む。キャリッジ２７１はバー２１３と協働して、穿孔モジュール２１４をブームの長手方向に沿って穿孔モジュール２１４を移動させる。この例において、キャリッジ２７１は、キャリッジ２７１をブーム２１２の長手方向Ｌに沿って移動させることが、穿孔方向に沿ってキャリッジと共に移動する穿孔モジュール２１４を生じさせるように、バー２１３がキャリッジ２７１に固定されるのを可能にする、固定装置を含む。キャリッジ２７１は、この例において、キャリッジ２７１の両端に締結されたケーブル２７５及び２７７を含む移動部材２７３によって上下に移動させられる。

キャリッジ２７１は、キャリアに配置された１つ又はそれよりも多くのウインチ（図示せず）によって作動させられるケーブル２７５及び２７７に牽引力を加えることによって、ブーム２１２の頂端及び底端に向かって移動させられることを理解することができ、そのようなウインチ自体はよく知られている。

キャリッジ２７１は、ブーム２１２にスライド可能に締結された第１の部分２８１を有し、第１の部分２８１はケーブル２７５の端に接続されている。キャリッジ２７１は、バー２１３の長手方向に沿ってキャリッジの第１の部分に対してスライドするよう取り付けられる間にバー２１３を支持する、第２の部分２８３も有する。

本発明において、移動装置２６０は、穿孔中に穿孔モジュール２１４によって生成される振動を減衰させるダンパ手段２７０を更に含む。ダンパ手段２１０は、キャリッジ２７１の第１の部分２８１と第２の部分２８３との間に配置される。この第２の実施形態において、ダンパ手段２７０を含むのは、移動装置２６０のキャリッジ２７１であることを理解することができる。

この例において、ダンパ手段２７０は、この例において、キャリッジ２７１の第１の部分２８１を第２の部分２８３に接続する１つ又はそれよりも多くの液圧ダンパ２６２(hydraulic dampers)を含む懸架装置(suspension)を構成し、これらのダンパはバネ２６３と平行に関連付けられる。

穿孔中、カッタ部材２１６によって生成される振動は、振動が第１の部分２８１に又はブーム２１２に伝達されないように、ダンパ手段２７０によって引き続き吸収されるようバー２１３に沿って第２の部分２８３に伝達されることを理解することができる。本発明の範囲を逸脱することなく、バネ２６３を、ダンパの周りに同軸でなく、ダンパ２６２の横に配置することができる。

Claims (14)

1. 実質的に垂直な穿孔方向において地面に洞穴を作る穿孔機であって、
   長手方向を有する支持体と、
   カッタ部材を備える穿孔モジュールであって、前記支持体の前記長手方向に沿って前記支持体に対して並進移動可能である穿孔モジュールと、
   該穿孔モジュールを前記支持体の前記長手方向に沿って前記支持体に対して移動させるために、前記支持体と前記穿孔モジュールとの間に配置される移動装置とを含み、
   該移動装置は、穿孔中に前記穿孔モジュールによって生成される振動を減衰させるダンパ手段を含むことを特徴とする、
   穿孔機。
2. 前記移動装置は、前記支持体を前記穿孔モジュールに接続する少なくとも１つの液圧アクチュエータを含み、前記ダンパ手段は、前記液圧アクチュエータと流体流接続する液圧ダンパ装置を含む、請求項１に記載の穿孔機。
3. 前記穿孔モジュールは、前記カッタ部材を支持する底部と、前記支持体を長手に通じる頂区画とを有し、該頂区画は、前記支持体に対してスライド可能に取り付けられ、リフトケーブルの底端に接続される頂端を提示する、請求項１又は２に記載の穿孔機。
4. 前記支持体は、フレームであり、前記長手方向に対して垂直な平面において考慮される前記フレームの横方向寸法は、実質的に前記穿孔モジュールの横方向寸法以下であり、前記フレームは、前記フレームが前記洞穴の壁に対して移動するのを防止するのに適したアンカ装置を含む、請求項３に記載の穿孔機。
5. 前記移動装置は、前記支持体と前記穿孔モジュールとの間に配置される少なくとも１つの液圧アクチュエータを含み、前記ダンパ手段は、前記支持体と前記穿孔モジュールとの間に配置されるバネ部材を含む、請求項１に記載の穿孔機。
6. 前記バネ部材は、バネを含む、請求項５に記載の穿孔機。
7. 前記支持体は、ブームを含み、前記カッタ部材は、前記穿孔モジュールのバーの底端に位置付けられ、前記移動装置は、前記ブームの長手方向に沿ってスライド可能であるよう前記ブームに取り付けられるキャリッジを含み、該キャリッジは、前記バーと協働して、前記穿孔モジュールを前記ブームの長手方向に沿って移動させる、請求項１に記載の穿孔機。
8. 前記キャリッジは、前記ダンパ手段を含む、請求項７に記載の穿孔機。
9. 前記キャリッジは、前記ブームにスライド可能に取り付けられる第１の部分と、前記バーと協働する第２の部分とを含み、前記ダンパ手段は、前記キャリッジの前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置される、請求項８に記載の穿孔機。
10. 前記ダンパ手段は、液圧ダンパ装置に連結される液圧アクチュエータを含む、請求項９に記載の穿孔機。
11. 前記穿孔モジュールは、穿孔中の前記穿孔モジュールの水平移動を防止する揺動防止装置を更に含む、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の穿孔機。
12. 前記揺動防止装置は、前記穿孔モジュールの側面に配置され、且つ、前記洞穴の壁と協働するように配置される、展開可能なパッドを含む、請求項１１に記載の穿孔機。
13. 前記ダンパ手段の減衰係数を調整する装置を更に含む、請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の穿孔機。
14. 当該穿孔機は、２対のドラムを含むカッタ部材を有するフライス盤であり、前記２対のドラムは、平行であり、別個であり、且つ前記支持体の前記長手方向に対して垂直である回転軸について、回転可能である、請求項１乃至１３のうちのいずれか１項に記載の穿孔機。

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