JP7260219B1

JP7260219B1 - excavator

Info

Publication number: JP7260219B1
Application number: JP2023005537A
Authority: JP
Inventors: 秀吉鈴江; 寿礼鈴江
Original assignee: Estech Corp
Current assignee: Estech Corp
Priority date: 2023-01-18
Filing date: 2023-01-18
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2043-01-18
Also published as: JP2024101580A

Abstract

【課題】従来の掘削機とは異なる新規な構造を有しエネルギー効率に優れる掘削機を提供する。【解決手段】パイプ状のケーシング１００と、ビット１２を備えるハンマーヘッド１０と、前記ハンマーヘッド１０に打撃力を付与する起振機構２０と、前記ハンマーヘッド１０を回転させる回転機構５５と、前記起振機構２０及び前記回転機構５５を駆動する、モーター６７及び減速機７０を備える駆動装置６５と、を備え、前記ハンマーヘッド１０、前記起振機構２０、前記回転機構５５及び前記駆動装置６５が、前記ケーシング１００内に搭載されてなる。【選択図】図１An excavator having a novel structure different from conventional excavators and having excellent energy efficiency is provided. A pipe-shaped casing (100), a hammer head (10) having a bit (12), a vibrating mechanism (20) for applying a striking force to the hammer head (10), a rotation mechanism (55) for rotating the hammer head (10), and the vibration generator. a drive device 65 comprising a motor 67 and a speed reducer 70 for driving the vibration mechanism 20 and the rotation mechanism 55, wherein the hammer head 10, the vibration mechanism 20, the rotation mechanism 55 and the drive device 65 are It is mounted inside the casing 100 . [Selection drawing] Fig. 1

Description

特許法第３０条第２項適用株式会社エステックＹｏｕｔｕｂｅチャンネルｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｃｈａｎｎｅｌ／ＵＣＧＧＧ５Ｐｅ５８５２５５ｃＰＩｈ１Ｏｏｐｓｗ令和４年６月２０日〔刊行物等〕公開先ジャパンパイル株式会社広島支店，令和４年１２月１５日〔刊行物等〕株式会社エステックホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋ－ｅｓｔｅｃｈ．ｃｏ．ｊｐ／ｊａ－ｊｐ／機械紹介／，令和４年１２月１６日〔刊行物等〕公開先オオタニ設計事務所，令和４年１２月２２日Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies STEC Co., Ltd. YouTube Channel https://www. youtube. com/channel/UCGGG5Pe585255cPIh1Oopsw June 20, 2020 [Publications, etc.] Released to Japan Pile Co., Ltd. Hiroshima Branch, December 15, 2020 [Publications, etc.] Estech Co., Ltd. Homepage http://www. k-estech. co. jp/ja-jp/Machine Introduction/, December 16, 2020 [Publications, etc.] Released to Ohtani Design Office, December 22, 2022

本発明は、岩盤層など硬い地盤を掘削する掘削機に関する。 The present invention relates to an excavator for excavating hard ground such as bedrock layers.

岩盤層など硬い地盤を掘削する装置の１つにダウンザホールハンマーがある。代表的なダウンザホールハンマーは、ハンマーピストン及びハンマーヘッドを備え、地上から供給される圧縮空気によりハンマーピストンを進退させ、先端部のハンマーヘッドに打撃力を与える。ハンマーヘッドは、先端部にビットを備え、該ビッドで地盤を掘削する。 A down-the-hole hammer is one of the devices for excavating hard ground such as bedrock layers. A typical down-the-hole hammer is provided with a hammer piston and a hammer head, and the hammer piston is advanced and retracted by compressed air supplied from the ground to apply a striking force to the hammer head at the tip. The hammerhead has a bit at its tip and excavates the ground with the bit.

ダウンザホールハンマーを使用するときは、地上にダウンザホールハンマーを回転させるための装置が設置され、掘削の際は、該装置を介してダウンザホールハンマーが回転させられる。例えば、オーガ軸の先端にダウンザホールハンマーを取り付け、オーガ軸とともに回転させる方法、ロータリーテーブル等の回転駆動装置で回転させる方法などがある（例えば特許文献１参照）。 When using the down-the-hole hammer, a device for rotating the down-the-hole hammer is installed on the ground, and the down-the-hole hammer is rotated via the device during excavation. For example, there is a method of attaching a down-the-hole hammer to the tip of the auger shaft and rotating it together with the auger shaft, and a method of rotating it with a rotary drive device such as a rotary table (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１６－４７９９８号公報JP 2016-47998 A

従来のダウンザホールハンマーは、回転駆動装置が地上にあるため、掘削深度が深くなると回転駆動装置とハンマーヘッドとの距離が長くなり、ハンマーヘッドへの駆動力の伝達効率が悪くなる。またハンマーピストンを動作させる圧縮空気は、地上に設置されたコンプレッサからパイプを介して圧送されるが、圧縮空気は圧力も高く、流量も多いことからパイプの取り回しも容易ではない。さらに掘削深度が深くなると圧縮空気を供給するための圧力損失も大きくなる。またダウンザホールハンマーは、圧縮空気によりハンマーピストンを進退させ、先端部のハンマーハッドに打撃を与えるため大きな振動、騒音が発生する。 In conventional down-the-hole hammers, since the rotary drive device is on the ground, the distance between the rotary drive device and the hammer head increases as the excavation depth increases, resulting in poor transmission efficiency of driving force to the hammer head. Compressed air that drives the hammer piston is pumped from a compressor installed on the ground through a pipe. Furthermore, as the excavation depth increases, the pressure loss for supplying compressed air also increases. In addition, the down-the-hole hammer moves the hammer piston back and forth with compressed air and hits the hammer hud at the tip of the hammer, resulting in large vibration and noise.

本発明の目的は、従来の掘削機とは異なる新規な構造を有しエネルギー効率に優れる掘削機を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an excavator which has a novel structure different from conventional excavators and which is excellent in energy efficiency.

本発明は、パイプ状のケーシングと、地盤を掘削するためのビットを備えるハンマーヘッドと、前記ハンマーヘッドに打撃力を付与する起振機構と、前記ハンマーヘッドを回転させる回転機構と、前記起振機構及び前記回転機構を駆動する駆動装置であって、モーターと、当該モーターの出力軸に接続され、互いに異なる回転数で回転する複数の出力軸を具備する減速機とを含んでなる駆動装置と、を備え、前記ハンマーヘッド、前記起振機構、前記回転機構及び前記駆動装置が、前記ケーシングに搭載されてなることを特徴とする掘削機である。 The present invention provides a pipe-shaped casing, a hammerhead having a bit for excavating the ground , a vibration mechanism for applying a striking force to the hammerhead, a rotation mechanism for rotating the hammerhead, and the vibration generator. A driving device for driving a mechanism and the rotating mechanism, the driving device comprising: a motor; and a speed reducer having a plurality of output shafts connected to an output shaft of the motor and rotating at different speeds. , wherein the hammerhead, the vibration mechanism, the rotation mechanism and the driving device are mounted on the casing.

本発明に係る掘削機において、前記ハンマーヘッドは、連結する前記起振機構と一体的に上下動し、かつ中心軸線の周方向に回転することを特徴とする。
本発明に係る掘削機において、前記減速機は、前記起振機構を駆動する第１出力軸と、前記回転機構を駆動する第２出力軸と、を有し、第１出力軸の回転数Ｎ_１＞第２出力軸の回転数Ｎ_２であることを特徴とする。 The excavator according to the present invention is characterized in that the hammer head vertically moves integrally with the connected vibration mechanism and rotates in the circumferential direction of the central axis.
In the excavator according to the present invention, the reduction gear has a first output shaft that drives the vibration mechanism and a second output shaft that drives the rotation mechanism, and the rotation speed of the first output shaft is N ₁ > the rotational speed _N2 of the second output shaft.

本発明に係る掘削機において、前記起振機構は、前記ケーシングの中心軸線に平行に回転する、回転方向が相反しかつ上死点及び下死点のタイミングが一致する一対の回転振り子を有することを特徴とする。 In the excavator according to the present invention, the vibration generating mechanism has a pair of rotating pendulums that rotate parallel to the central axis of the casing, rotate in opposite directions, and coincide in top dead center and bottom dead center timing. characterized by

本発明に係る掘削機において、前記回転機構は、前記起振機構を上下方向に案内するガイド体を備え、前記起振機構は、前記回転機構と係合し、前記ハンマーヘッド及び前記起振機構が一体的に回転数Ｎ_２で回転しつつ上下動することを特徴とする。 In the excavator according to the present invention, the rotation mechanism includes a guide body that guides the vibration mechanism in a vertical direction, and the vibration mechanism engages with the rotation mechanism, and the hammer head and the vibration mechanism move up and down while integrally rotating at a rotational speed _N2 .

本発明に係る掘削機は、前記ケーシングの内側に配置された、本体の外周面にスクリューを備え掘削土を搬送する搬送手段を備え、前記起振機構及び前記回転機構は、前記搬送手段の本体の内側に位置することを特徴とする。 The excavator according to the present invention includes conveying means arranged inside the casing and having a screw on the outer peripheral surface of a main body for conveying excavated soil. It is characterized by being located inside the

本発明に係る掘削機は、前記ケーシングの後端に、継ぎ足し使用される延長用ケーシング及びジョイント管を接続可能な接続手段を備えることを特徴とする。 The excavator according to the present invention is characterized in that the rear end of the casing is provided with connecting means capable of connecting an extension casing and a joint pipe to be used in addition.

本発明によれば、従来の掘削機とは異なる新規な構造を有しエネルギー効率に優れる掘削機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the excavator which has a novel structure different from the conventional excavator and is excellent in energy efficiency can be provided.

本発明の第１実施形態の掘削機１の縦断面図及びハンマーヘッド１０の正面図である。1 is a longitudinal sectional view of an excavator 1 and a front view of a hammerhead 10 according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図１において切断線Ａ－Ａで切断した掘削機１の断面図及び切断線Ｂ－Ｂで切断した掘削機１の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the excavator 1 cut along the cutting line AA in FIG. 1 and a cross-sectional view of the excavator 1 cut along the cutting line BB. 本発明の第１実施形態の掘削機１の縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view of an excavator 1 according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態の掘削機１の回転振り子３０の動きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the motion of the rotary pendulum 30 of the excavator 1 of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態の掘削機１の緩衝手段４０の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the buffer means 40 of the excavator 1 of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態の掘削機１の減速機７０の構造図である。Fig. 2 is a structural diagram of a speed reducer 70 of the excavator 1 according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第１実施形態の掘削機１の減速機７０の断面図である。It is a sectional view of reduction gear 70 of excavator 1 of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態の掘削機１の使用例を示す図である。It is a figure showing an example of use of excavator 1 of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態の掘削機１の使用例を示す図である。It is a figure showing an example of use of excavator 1 of a 1st embodiment of the present invention.

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の掘削機１の縦断面図、図１（ｂ）は、ハンマーヘッド１０の正面図である。図２は、図１において切断線Ａ－Ａで切断した掘削機１の断面図及び切断線Ｂ－Ｂで切断した掘削機１の断面図である。図３は、本発明の第１実施形態の掘削機１の縦断面図であり、図１の縦断面図と直交する方向の縦断面図である。図４及び図５は、本発明の第１実施形態の掘削機１の回転振り子３０の動き及び緩衝手段４０の構成を説明するための図である。図６及び図７は、本発明の第１実施形態の掘削機１の減速機７０の構造図及び断面図である。 FIG. 1(a) is a longitudinal sectional view of an excavator 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a front view of a hammerhead 10. FIG. FIG. 2 is a sectional view of the excavator 1 taken along the line AA in FIG. 1 and a sectional view of the excavator 1 taken along the line BB in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the excavator 1 according to the first embodiment of the present invention, taken in a direction orthogonal to the longitudinal sectional view of FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining the movement of the rotating pendulum 30 and the configuration of the buffer means 40 of the excavator 1 according to the first embodiment of the present invention. 6 and 7 are a structural diagram and a sectional view of the speed reducer 70 of the excavator 1 of the first embodiment of the present invention.

以下の説明において掘削機１の下方は、ハンマーヘッド１０側であり、図１では左側である。また掘削機１の下方は、掘削機１の前側、先端側でもある。掘削機１の軸方向は中心軸線Ｍに平行な方向であり上下方向である。半径方向は中心軸線Ｍに直交する方向、周方向は中心軸線Ｍを中心に円弧に沿う方向、内側は中心軸線側をいう。 In the following description, the lower side of the excavator 1 is the hammerhead 10 side, which is the left side in FIG. The lower side of the excavator 1 is also the front side and tip side of the excavator 1 . The axial direction of the excavator 1 is a direction parallel to the center axis M and the vertical direction. The radial direction is a direction orthogonal to the central axis M, the circumferential direction is a direction along an arc around the central axis M, and the inner side is the central axis side.

本発明の第１実施形態の掘削機１は、岩盤層など硬い地盤の掘削に好適な掘削機であって、ビット１２を備えるハンマーヘッド１０と、ハンマーヘッド１０に打撃力を付与する起振機構２０と、ハンマーヘッド１０を回転させる回転機構５５と、起振機構２０及び回転機構５５を駆動する、モーター６７及び減速機７０を備える駆動装置６５と、それらが搭載されるパイプ状のケーシング１００と、を主に構成される。 An excavator 1 according to a first embodiment of the present invention is an excavator suitable for excavating hard ground such as a bedrock layer, and includes a hammer head 10 having a bit 12 and a vibration mechanism that imparts a striking force to the hammer head 10. 20, a rotating mechanism 55 that rotates the hammer head 10, a driving device 65 that includes a motor 67 and a speed reducer 70 that drives the vibrating mechanism 20 and the rotating mechanism 55, and a pipe-shaped casing 100 in which they are mounted. , consists mainly of

ハンマーヘッド１０は、外周面に地盤を掘削するための複数のビット１２を備え、後端部が起振機構２０のホイールケース２２に固定され、全体がケーシング１００の先端部１０１から突出するように配されている。ハンマーヘッド１０は、連結する起振機構２０を介して上下動し、また連結する回転機構５５を介して中心軸線Ｍの周方向に回転しながら地盤を掘削する。 The hammer head 10 has a plurality of bits 12 for excavating the ground on its outer peripheral surface, the rear end portion of which is fixed to the wheel case 22 of the vibration generating mechanism 20, and the entirety of which protrudes from the tip portion 101 of the casing 100. are distributed. The hammer head 10 excavates the ground while moving up and down via the connected vibration mechanism 20 and rotating in the circumferential direction of the center axis M via the connected rotating mechanism 55 .

ハンマーヘッド１０は、特に限定されるものではなく、種々の形態・構造のハンマーヘッドを使用することができる。また本実施形態のようにハンマーヘッド１０をホイールケース２２に対して着脱可能に固定すれば、掘削する地盤に適した構造、形状のハンマーヘッド１０を取付け使用することができ好適である。 The hammerhead 10 is not particularly limited, and hammerheads of various forms and structures can be used. Further, if the hammer head 10 is detachably fixed to the wheel case 22 as in this embodiment, it is possible to attach and use the hammer head 10 having a structure and shape suitable for the ground to be excavated.

起振機構２０は、ハンマーヘッド１０に付与する打撃力を発生させる起振手段２１と、起振手段２１に連結し衝撃を吸収する緩衝手段４０と、回転機構５５に係合する係合手段５０とを備える。 The vibration generating mechanism 20 includes a vibration generating means 21 for generating a striking force to be applied to the hammer head 10, a buffer means 40 connected to the vibration generating means 21 to absorb impact, and an engaging means 50 for engaging a rotating mechanism 55. and

起振手段２１は、打撃力の源泉となる遠心力を発生させる回転振り子３０（３０ａ、３０ｂ）と、回転振り子３０を支持する支持台であるホイールケース２２と、回転振り子３０を回転させる駆動軸３５とを含み、ハンマーヘッド１０に地盤を掘削するための打撃力を付与する。 The vibrating means 21 includes a rotating pendulum 30 (30a, 30b) that generates centrifugal force that is the source of the striking force, a wheel case 22 that is a support base for supporting the rotating pendulum 30, and a drive shaft that rotates the rotating pendulum 30. 35 to provide the hammerhead 10 with a striking force for excavating the ground.

ホイールケース２２は、前部にハンマーヘッド取付部２４、中央から後部に回転振り子取付部２５を有する本体２３と、回転振り子取付部２５を覆うように本体２３に取付けられた円筒状のケース２９とを備える。ハンマーヘッド取付部２４は、前部がケーシング１００の先端部１０１から突出するように設けられている。本実施形態ではケース２９が本体２３にボルト止めされているが、ケース２９を本体２３と一体的に設けてもよい。 The wheel case 22 includes a main body 23 having a hammerhead mounting portion 24 at the front and a rotating pendulum mounting portion 25 from the center to the rear, and a cylindrical case 29 attached to the main body 23 so as to cover the rotating pendulum mounting portion 25. Prepare. The hammerhead attachment portion 24 is provided such that the front portion protrudes from the tip portion 101 of the casing 100 . Although the case 29 is bolted to the main body 23 in this embodiment, the case 29 may be provided integrally with the main body 23 .

回転振り子取付部２５には、中心軸線Ｍに直交する支軸２７が取付けられ、支軸２７に回転振り子３０が回転自在に取付けられている。また回転振り子取付部２５には、駆動軸３５が挿通する挿通孔２６が上下方向に設けられている。挿通孔２６の上端には駆動軸３５を回転自在に支持する軸受２８が取り付けられている。 A support shaft 27 orthogonal to the central axis M is attached to the rotary pendulum attachment portion 25, and a rotary pendulum 30 is rotatably attached to the support shaft 27. As shown in FIG. Further, an insertion hole 26 through which the drive shaft 35 is inserted is vertically provided in the rotary pendulum mounting portion 25 . A bearing 28 that rotatably supports the drive shaft 35 is attached to the upper end of the insertion hole 26 .

ホイールケース２２は、ケーシング１００内に配置され、連結するハンマーヘッド１０及び支持する回転振り子３０と一体的に回転しつつ上下動する。これについての詳細は後述する。 The wheel case 22 is arranged in the casing 100 and moves up and down while rotating integrally with the connected hammerhead 10 and the supporting rotating pendulum 30 . Details of this will be described later.

回転振り子３０は、一対の回転振り子３０ａ、３０ｂからなる。回転振り子３０ａと回転振り子３０ｂとは同一形状、同一構造からなる。以下、回転振り子３０ａを用いて形状、構造を説明する。 The rotating pendulum 30 consists of a pair of rotating pendulums 30a and 30b. The rotating pendulum 30a and the rotating pendulum 30b have the same shape and the same structure. The shape and structure will be described below using the rotating pendulum 30a.

回転振り子３０ａは、肉厚板状の部材であり扇形状を有する（図４参照）。回転振り子３０ａは、扇の中心点から離れるに従って体積が大きくなり、中心点から離れた扇部分がウエイトとして機能し、回転することで大きな遠心力を生み出す。このような回転振り子３０は、偏心ロータ、偏心重錘、フライホイールと言い換えることができる。 The rotating pendulum 30a is a thick plate-like member and has a sector shape (see FIG. 4). The rotating pendulum 30a increases in volume as it moves away from the center point of the fan, and the fan portion away from the center point functions as a weight and rotates to generate a large centrifugal force. Such a rotating pendulum 30 can be called an eccentric rotor, an eccentric weight, or a flywheel.

回転振り子３０ａは、扇の中心点近傍に支軸２７に挿通する挿通孔を備え、挿通孔にボールベアリング３３ａが装着され、回転振り子３０ａは、ボールベアリング３３ａを介し支軸２７に回転自在に取り付けられている。また回転振り子３０ａには、支軸２７に挿通可能な傘歯車３２ａが取り付けられている。この傘歯車３２ａは、駆動軸３５の先端に取り付けられた傘歯車３６と噛み合う。 The rotating pendulum 30a has an insertion hole near the center point of the sector for inserting the support shaft 27. A ball bearing 33a is mounted in the insertion hole. It is A bevel gear 32a that can be inserted through the support shaft 27 is attached to the rotating pendulum 30a. This bevel gear 32 a meshes with a bevel gear 36 attached to the tip of a drive shaft 35 .

一対の回転振り子３０ａ、３０ｂの回転方向、位相は以下のとおりである。一対の回転振り子３０ａ、３０ｂは、中心軸線Ｍを挟み相反する位置に配置され、駆動軸３５の回転に伴い支軸２７を中心に中心軸線Ｍに平行に回転する。一対の回転振り子３０ａ、３０ｂは、１つの傘歯車３６と噛み合うため回転方向は逆向きとなる。また一対の回転振り子３０ａ、３０ｂは、同位相で回転するように支軸２７に取り付けられている。このため一対の回転振り子３０ａ、３０ｂは、下死点及び上死点が一致する（図４（Ａ），（Ｃ）参照）。 The rotation directions and phases of the pair of pendulums 30a and 30b are as follows. A pair of rotating pendulums 30a and 30b are arranged at opposing positions with the central axis M interposed therebetween, and rotate about the support shaft 27 in parallel with the central axis M as the drive shaft 35 rotates. Since the pair of rotating pendulums 30a and 30b mesh with one bevel gear 36, their rotating directions are opposite to each other. The pair of rotating pendulums 30a and 30b are attached to the support shaft 27 so as to rotate in the same phase. Therefore, the pair of rotating pendulums 30a and 30b have the same bottom dead center and top dead center (see FIGS. 4A and 4C).

このように構成される一対の回転振り子３０ａ、３０ｂが回転することで上下方向に大きな遠心力が発生し、これがハンマーヘッド１０の打撃力の源泉となる。回転振り子３０ａ、３０ｂの回転により生じる水平方向の荷重は、回転振り子３０ａ、３０ｂの回転が逆向きゆえ相殺される。 A large centrifugal force is generated in the vertical direction by rotating the pair of pendulums 30a and 30b configured in this way, and this becomes the source of the striking force of the hammerhead 10. As shown in FIG. The horizontal loads caused by the rotation of the pendulums 30a, 30b are canceled because the pendulums 30a, 30b rotate in opposite directions.

回転振り子３０は、ハンマーヘッド１０に付与する打撃力の源泉となる遠心力を生み出すことができればよく、形態は本実施形態に限定されるものではない。例えばアームの先端に重りを取り付けた回転振り子、円板の周縁部近傍に重りを取り付け支軸２７への挿通孔３１を中心点から偏心させた偏心ロータなどであってもよい。 The rotating pendulum 30 is not limited to this embodiment as long as it can generate the centrifugal force that is the source of the striking force applied to the hammerhead 10 . For example, it may be a rotating pendulum with a weight attached to the tip of an arm, or an eccentric rotor with a weight attached near the peripheral edge of a disk and having an insertion hole 31 for the support shaft 27 eccentric from the center point.

駆動軸３５は、減速機７０の第１出力軸７１の回転を回転振り子３０に伝達する部材であり、前端に傘歯車３６を備え、後端に軸継手３７が設けられ、第１出力軸７１と連結する。駆動軸３５は、中間部が軸受２８で回転自在に支持され、傘歯車３６が回転振り子３０の傘歯車３２（３２ａ、３２ｂ）と噛み合う。軸継手３７は、第１出力軸７１に対して駆動軸３５を軸方向に移動自在に接続する継手であり、本実施形態ではボールスプライン継手である。軸継手３７は、第１出力軸７１の回転を確実に駆動軸３５に伝達可能で、かつ第１出力軸７１に対して駆動軸３５を軸方向に移動自在に接続できれば他の形態、構造であってもよい。 The drive shaft 35 is a member that transmits the rotation of the first output shaft 71 of the speed reducer 70 to the rotating pendulum 30. concatenate with The drive shaft 35 is rotatably supported by a bearing 28 at its intermediate portion, and a bevel gear 36 meshes with the bevel gears 32 ( 32 a, 32 b ) of the rotating pendulum 30 . The shaft joint 37 is a joint that connects the drive shaft 35 to the first output shaft 71 so as to be axially movable, and is a ball spline joint in this embodiment. If the shaft coupling 37 can reliably transmit the rotation of the first output shaft 71 to the drive shaft 35 and can connect the drive shaft 35 to the first output shaft 71 so as to be movable in the axial direction, the shaft coupling 37 may have other forms and structures. There may be.

緩衝手段４０は、起振手段２１及び回転機構５５に連結するスプリングホルダー４１と、スプリングホルダー４１に装着される圧縮ばね４７とを含み、起振手段２１が移動規制手段に衝突する際の衝撃を吸収する。緩衝手段４０は、回転機構５５に対し、係合手段５０を介して連結する。 The buffering means 40 includes a spring holder 41 connected to the vibrating means 21 and the rotating mechanism 55, and a compression spring 47 attached to the spring holder 41, and absorbs the impact when the vibrating means 21 collides with the movement restricting means. Absorb. The buffering means 40 is connected to the rotating mechanism 55 via the engaging means 50 .

スプリングホルダー４１は、円筒状の本体の前部にフランジ部４２、中央から後部にかけて圧縮ばね４７を収容するばね収容部４３を有する。スプリングホルダー４１は、フランジ部４２がホイールケース２２の後端にボルト止めされ、ホイールケース２２と連結する。駆動軸３５は、スプリングホルダー４１の本体内に位置する。 The spring holder 41 has a flange portion 42 at the front portion of the cylindrical main body and a spring accommodating portion 43 for accommodating a compression spring 47 from the center to the rear portion. The spring holder 41 is connected to the wheel case 22 by bolting the flange portion 42 to the rear end of the wheel case 22 . The drive shaft 35 is located within the body of the spring holder 41 .

ばね収容部４３は、本体の外側に位置し、ここに圧縮ばね４７を収容する収容孔４４が設けられている。収容孔４４は、ばね収容部４３を軸方向に貫通する孔であり、下端に内側に突出する段部を備える。収容孔４４は、ばね収容部４３の周方向に等間隔で複数個設けられている。本実施形態において、収容孔４４の数は８であるが、個数はこれに限定されるものではない。 The spring accommodating portion 43 is located outside the main body, and is provided with an accommodating hole 44 for accommodating a compression spring 47 therein. The accommodation hole 44 is a hole axially penetrating the spring accommodation portion 43 and has a stepped portion protruding inward at the lower end. A plurality of accommodation holes 44 are provided at regular intervals in the circumferential direction of the spring accommodation portion 43 . In this embodiment, the number of accommodation holes 44 is eight, but the number is not limited to this.

圧縮ばね４７は、両端に段部を有する円柱状のガイドシャフト４８に挿通された状態で収容孔４４に装着されている。ガイドシャフト４８に挿通された圧縮ばね４７は、ガイドシャフト４８の両端の段部に間に位置する。圧縮ばね４７の外径は、ガイドシャフト４８の段部の外径よりも大きく、収容孔４４の内径よりも小さく設定されている。 The compression spring 47 is mounted in the receiving hole 44 while being inserted through a cylindrical guide shaft 48 having stepped portions at both ends. A compression spring 47 inserted through the guide shaft 48 is positioned between stepped portions at both ends of the guide shaft 48 . The outer diameter of the compression spring 47 is set larger than the outer diameter of the stepped portion of the guide shaft 48 and smaller than the inner diameter of the receiving hole 44 .

ガイドシャフト４８の長さは、収容孔４４よりも長く、収容孔４４に装着されたガイドシャフト４８の両端部は、収容孔４４から突出している。一方、圧縮ばね４７の長さは、収容孔４４の長さよりも短く、収容孔４４に装着された圧縮ばね４７は、収容孔４４内に位置する。 The length of the guide shaft 48 is longer than the accommodation hole 44 , and both ends of the guide shaft 48 mounted in the accommodation hole 44 protrude from the accommodation hole 44 . On the other hand, the length of the compression spring 47 is shorter than the length of the accommodation hole 44 , and the compression spring 47 attached to the accommodation hole 44 is positioned inside the accommodation hole 44 .

ガイドシャフト４８に挿通された圧縮ばね４７が装着された各収容孔４４の上端には、ストッパーフランジ４９が取付けられる。ストッパーフランジ４９の外径は、収容孔４４の内径よりも大きく、ストッパーフランジ４９の内径は、ガイドシャフト４８の段部の外径よりも僅かに大きい。このためガイドシャフト４８は、ストッパーフランジ４９を挿通可能である。 A stopper flange 49 is attached to the upper end of each accommodation hole 44 in which a compression spring 47 inserted through a guide shaft 48 is mounted. The outer diameter of the stopper flange 49 is larger than the inner diameter of the accommodation hole 44 , and the inner diameter of the stopper flange 49 is slightly larger than the outer diameter of the stepped portion of the guide shaft 48 . Therefore, the guide shaft 48 can be inserted through the stopper flange 49 .

ばね収容部４３には、係合手段５０を構成する伝達シャフト５１を取付けるための取付座４６が設けられている。取付座４６は、ばね収容部４３の半径方向に設けられた凹溝であり、ばね収容部４３の周方向に等間隔で複数個、ばね収容部４３の横断面において隣り合う収容孔４４の間に設けられている。 The spring accommodating portion 43 is provided with a mounting seat 46 for mounting the transmission shaft 51 constituting the engaging means 50 . The mounting seats 46 are concave grooves provided in the radial direction of the spring accommodating portion 43 . is provided in

係合手段５０は、回転機構５５と起振機構２０とに係合し、回転機構５５の回転を起振機構２０に伝達する。また係合手段５０は、起振機構２０の軸方向の移動をサポートする手段としても機能する。係合手段５０は、円柱状の伝達シャフト５１と、伝達シャフト５１の上部に取り付けられる軸受５２と、カラー５３とを備える。 The engaging means 50 engages with the rotating mechanism 55 and the vibrating mechanism 20 to transmit the rotation of the rotating mechanism 55 to the vibrating mechanism 20 . The engaging means 50 also functions as means for supporting the movement of the vibration mechanism 20 in the axial direction. The engaging means 50 comprises a cylindrical transmission shaft 51 , a bearing 52 attached to the top of the transmission shaft 51 and a collar 53 .

伝達シャフト５１は、ばね収容部４３の取付座４６に下半分が嵌め込まれ、上半分はばね収容部４３から突出するように取り付けられている。ばね収容部４３から突出する伝達シャフト５１には、軸受５２を介してカラー５３が回転自在に取付けられている。伝達シャフト５１を含む軸受５２及びカラー５３は、ローラーガイド５６のガイド溝６０に嵌り込む。 The lower half of the transmission shaft 51 is fitted into the mounting seat 46 of the spring accommodating portion 43 and the upper half thereof is attached so as to protrude from the spring accommodating portion 43 . A collar 53 is rotatably attached via a bearing 52 to the transmission shaft 51 protruding from the spring accommodating portion 43 . The bearing 52 including the transmission shaft 51 and the collar 53 are fitted into the guide groove 60 of the roller guide 56 .

回転機構５５は、駆動装置６５を構成する減速機７０の第２出力軸７２に固定されたローラーガイド５６を備え、ローラーガイド５６と係合手段５０とを係合させ、起振機構２０及びハンマーヘッド１０を回転させる。また回転機構５５は、ローラーガイド５６の下端に取付けられたばね受けフランジ６２を備える。ばね受けフランジ６２は、ローラーガイド５６のフランジ部５８とで起振機構２０の軸方向の移動距離を規制する移動規制手段を構成する。 The rotating mechanism 55 includes a roller guide 56 fixed to the second output shaft 72 of the speed reducer 70 that constitutes the driving device 65. Rotate the head 10 . The rotating mechanism 55 also includes a spring bearing flange 62 attached to the lower end of the roller guide 56 . The spring receiving flange 62 and the flange portion 58 of the roller guide 56 constitute movement restricting means for restricting the axial movement distance of the vibration generating mechanism 20 .

ローラーガイド５６は、円筒状の本体５７の後端にフランジ部５８を有し、本体５７の中央から前端にかけて本体５７の外側に設けられたガイド部５９を有する。ローラーガイド５６は、フランジ部５８が減速機７０の第２出力軸７２にボルト止めされ、本体５７がスプリングホルダー４１のばね収容部４３を覆うように配置されている。 The roller guide 56 has a flange portion 58 at the rear end of a cylindrical main body 57 and a guide portion 59 provided outside the main body 57 from the center to the front end of the main body 57 . The roller guide 56 is arranged such that the flange portion 58 is bolted to the second output shaft 72 of the speed reducer 70 and the main body 57 covers the spring accommodating portion 43 of the spring holder 41 .

ガイド部５９は、本体５７の外側に位置し、ここにカラー５３が取付けられた伝達シャフト５１が摺動自在に嵌り込むガイド溝６０が設けられている。ガイド溝６０は、ガイド部５９の内周面に臨む軸方向（上下方向）に伸びる凹溝である。ガイド溝６０は、ガイド部５９の周方向に各伝達シャフト５１がそれぞれ嵌り込むように複数個、本実施形態では８個設けられている。 The guide portion 59 is positioned outside the main body 57 and is provided with a guide groove 60 into which the transmission shaft 51 to which the collar 53 is attached is slidably fitted. The guide groove 60 is a concave groove extending in the axial direction (vertical direction) facing the inner peripheral surface of the guide portion 59 . A plurality of guide grooves 60, eight in this embodiment, are provided in the circumferential direction of the guide portion 59 so that each transmission shaft 51 is fitted therein.

駆動装置６５は、起振機構２０及び回転機構５５を駆動する装置であり、モーター６７及び減速機７０を主に構成され、ケーシング１００内に固定されている。本実施形態の掘削機１では、運搬する際の大きさ（寸法）を考慮し、起振機構２０及び回転機構５５を格納するケーシング１００ａと、駆動装置６５を格納するケーシング１００ｂとが分割可能に構成されている。これにより大型の掘削機１であっても運搬が容易となる。但し、起振機構２０及び回転機構５５と駆動装置６５とが１つのケーシング１００に格納されていてもよい。 The drive device 65 is a device that drives the vibration mechanism 20 and the rotation mechanism 55 , mainly includes a motor 67 and a speed reducer 70 , and is fixed inside the casing 100 . In the excavator 1 of the present embodiment, the casing 100a that houses the vibration generating mechanism 20 and the rotating mechanism 55 and the casing 100b that houses the driving device 65 can be separated in consideration of the size (dimension) during transportation. It is configured. As a result, even a large excavator 1 can be easily transported. However, the vibrating mechanism 20 , the rotating mechanism 55 and the driving device 65 may be housed in one casing 100 .

モーター６７は、特に限定されるものではなく、公知のモーターを使用することができる。モーター６７及び減速機７０は、ケーシング１００の内側に設けられた冷却装置（図示省略）で冷却される。冷却装置には、モーター６７及び減速機７０の外周面を覆うように配置されたコイル状の冷却管、又はジャケットに冷却水を流通させ冷却する間接式の冷却装置を使用することができる。 The motor 67 is not particularly limited, and a known motor can be used. The motor 67 and speed reducer 70 are cooled by a cooling device (not shown) provided inside the casing 100 . As the cooling device, a coil-shaped cooling pipe arranged to cover the outer peripheral surfaces of the motor 67 and the speed reducer 70, or an indirect cooling device that cools by circulating cooling water through a jacket can be used.

減速機７０は、モーター６７の出力軸に直結しモーター６７の出力軸６８と同じ回転数で回転する第１出力軸７１と、第１出力軸７１に比較して低速で回転する第２出力軸７２とを備える。第１出力軸７１の回転数をＮ_１、第２出力軸７２の回転数をＮ_２とすると、Ｎ_１＞Ｎ_２である。第１出力軸７１は、モーター６７の出力軸と直結するため高速で回転する。第１出力軸７１の先端部には駆動軸３５の軸継手３７に係合する軸継手７３を備える。 The speed reducer 70 includes a first output shaft 71 that is directly connected to the output shaft of the motor 67 and rotates at the same rotation speed as the output shaft 68 of the motor 67, and a second output shaft that rotates at a lower speed than the first output shaft 71. 72. Assuming that the rotation speed of the first output shaft 71 is N ₁ and the rotation speed of the second output shaft 72 is N ₂ , N ₁ >N ₂ . Since the first output shaft 71 is directly connected to the output shaft of the motor 67, it rotates at high speed. The tip of the first output shaft 71 is provided with a shaft coupling 73 that engages with the shaft coupling 37 of the drive shaft 35 .

減速機７０は、第１出力軸７１と、第１出力軸７１と比較して減速された第２出力軸７２とを備えれば特に限定されるものではないが、減速機７０は、ケーシング１００内に固定し使用されるためコンパクトであり、さらにハンマーヘッド１０を回転駆動するものであるから高トルクのものが好ましい。好適な減速機７０を図６及び図７に示す。図７は、図６のＡ－Ａ断面図である。 The speed reducer 70 is not particularly limited as long as it includes a first output shaft 71 and a second output shaft 72 whose speed is reduced compared to the first output shaft 71. It is compact because it is fixed inside and is used, and since it drives the hammer head 10 to rotate, it is preferable that it has a high torque. A preferred speed reducer 70 is shown in FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view along line AA of FIG.

図６に示す減速機７０は、偏心揺動型の減速機であり、入力回転体７５と、入力回転体７５の外周面に固定された偏心カム７６と、複数の外歯歯車７７と、複数の伝達棒７８と、複数の出力フランジ７９と、複数のキャリアピン８０と、内歯歯車８１と、出力回転体７２と、ケーシング８２とを主に構成される。 A speed reducer 70 shown in FIG. 6 is an eccentric oscillating speed reducer, and includes an input rotor 75, an eccentric cam 76 fixed to the outer peripheral surface of the input rotor 75, a plurality of external gears 77, a plurality of , a plurality of output flanges 79, a plurality of carrier pins 80, an internal gear 81, an output rotor 72, and a casing 82.

入力回転体７５は、軸受を介してケーシング８２の中心に回転自在に取り付けられている。入力回転体７５は、モーター６７の出力軸６８と連結し、入力回転数Ｎ_１で回転する。本実施形態では、入力回転体７５の一部をケーシング８２から突出させ、これを第１出力軸７１としている。第１出力軸７１は、入力回転体７５と別体であってもよく、軸部材を入力回転体７５と連結させこれを第１出力軸７１としてもよい。 The input rotor 75 is rotatably attached to the center of the casing 82 via a bearing. The input rotor 75 is connected to the output shaft 68 of the motor 67 and rotates at the input rotation speed _N1 . In this embodiment, a portion of the input rotor 75 protrudes from the casing 82 and is used as the first output shaft 71 . The first output shaft 71 may be separate from the input rotor 75 , or a shaft member may be connected to the input rotor 75 to form the first output shaft 71 .

偏心カム７６は、入力回転体７５の回転軸から偏心した回転軸を有し、入力回転体７５と一体的に回転し、伝達棒７８を介して外歯歯車７７を揺動回転させる。外歯歯車７７は、円環状の部材であり、軸受及び伝達棒７８を介して偏心カム７６と回転自在に連結する。外歯歯車７７は、内周面が円形であり、外周面に外歯が設けられている。外歯歯車７７の歯数は、Ｍ_Ｏである。 The eccentric cam 76 has a rotation axis eccentric from the rotation axis of the input rotor 75 , rotates integrally with the input rotor 75 , and causes the external gear 77 to oscillate and rotate via a transmission rod 78 . The external gear 77 is an annular member and is rotatably connected to the eccentric cam 76 via a bearing and a transmission rod 78 . The external gear 77 has a circular inner peripheral surface and external teeth on the outer peripheral surface. The number of teeth of the external gear 77 is _MO .

伝達棒７８は、偏心カム７６の動きを外歯歯車７７に伝達するための部材であり、一端が偏心カム７６に取付けられた軸受の外周面に、他端が外歯歯車７７の内周面に接するように、放射状に配置される。出力フランジ７９は、隣り合う外歯歯車７７の間に配置され、キャリアピン８０と連結する。出力フランジ７９は、円環状の部材であり、スプライン継手を介して出力回転体７２に連結し、キャリアピン８０を介して伝達される動力を出力回転体７２に伝達する。 The transmission rod 78 is a member for transmitting the motion of the eccentric cam 76 to the external gear 77, and has one end connected to the outer peripheral surface of the bearing attached to the eccentric cam 76 and the other end connected to the inner peripheral surface of the external gear 77. are arranged radially so as to be in contact with the The output flange 79 is arranged between adjacent external gears 77 and connects with the carrier pin 80 . The output flange 79 is an annular member, is connected to the output rotor 72 via a spline joint, and transmits the power transmitted via the carrier pin 80 to the output rotor 72 .

内歯歯車８１は、円筒状のケーシング本体８２の内周面に設けられている。内歯歯車８１の歯数は、Ｍ_Ｉである。 The internal gear 81 is provided on the inner peripheral surface of a cylindrical casing main body 82 . The number of teeth of the internal gear 81 is _MI .

出力回転体７２は、円筒状の本体を有し、入力回転体７５を覆うように配置され、軸受を介してケーシング８２に回転自在に取り付けられている。出力回転体７２には、伝達棒７８を挿通する挿通孔が設けられ、外周面には、スプライン継手のキーが設けられている。本実施形態では、出力回転体７２が第２出力軸７２であり、第２出力軸７２と第１出力軸７１の回転軸は一致する。 The output rotor 72 has a cylindrical main body, is arranged to cover the input rotor 75, and is rotatably attached to the casing 82 via bearings. The output rotor 72 is provided with an insertion hole through which the transmission rod 78 is inserted, and a spline joint key is provided on the outer peripheral surface. In this embodiment, the output rotating body 72 is the second output shaft 72, and the rotation axes of the second output shaft 72 and the first output shaft 71 coincide.

入力回転体７５が回転すると、外歯歯車７７は、内歯歯車８１に噛み合いながら揺動回転する。内歯歯車８１の歯数Ｍ_Ｉが外歯歯車７７の歯数Ｍ_Ｏよりも多いため、外歯歯車７７は、入力回転体７５の回転数Ｎ_１に対して入力回転体７５の回転方向とは逆方向に（Ｍ_Ｉ－Ｍ_Ｏ）／Ｍ_Ｏの割合で回転する。つまり減速機７０の減速比はＭ_Ｏ／（Ｍ_Ｉ－Ｍ_Ｏ）となる。外歯歯車７７の回転は、当該動力がキャリアピン８０に伝達され、出力フランジ７９を介して出力回転体７２に伝達される。この結果、第２出力軸７２の回転数Ｎ_２は、第１出力軸７１の回転数Ｎ_１に（Ｍ_Ｉ－Ｍ_Ｏ）／Ｍ_Ｏを乗じた値となる。図６に示す減速機７０の詳細構造は、特許第７１９１３５３号公報参照のこと。 When the input rotor 75 rotates, the external gear 77 oscillates and rotates while meshing with the internal gear 81 . Since the number of teeth _MI of the internal gear 81 is greater than the number of teeth M _O of the external gear 77, the external gear 77 rotates in the direction of rotation of the input rotor 75 with respect to the rotation speed _N1 of the input rotor 75. rotates in the opposite direction at a ratio of (M _I −M _O )/M _O . That is, the speed reduction ratio of the speed reducer 70 is M _O /(M _I −M _O ). The rotation of the external gear 77 is transmitted to the carrier pin 80 and transmitted to the output rotor 72 via the output flange 79 . As a result, the rotational speed N ₂ of the second output shaft 72 becomes a value obtained by multiplying the rotational speed N ₁ of the first output shaft 71 by (M _I −M _O )/M _O . See Japanese Patent No. 7191353 for the detailed structure of the speed reducer 70 shown in FIG.

以上からなる駆動装置６５は、第１出力軸７１が軸継手７３を介して駆動軸３５と連結し、駆動軸３５を回転数Ｎ_１で回転させる。また駆動装置６５は、減速機７０の第２出力軸７２がローラーガイド５６と連結し、回転機構５５さらには起振機構２０及びハンマーヘッド１０を回転数Ｎ_２で回転させる。 In the drive device 65 constructed as described above, the first output shaft 71 is connected to the drive shaft 35 via the shaft coupling 73, and the drive shaft 35 is rotated at the number of revolutions _N1 . In addition, the driving device 65 connects the second output shaft 72 of the speed reducer 70 to the roller guide 56, and rotates the rotating mechanism 55, the vibrating mechanism 20, and the hammer head 10 at the number of revolutions _N2 .

掘削機１は、さらにハンマーヘッド１０が掘削した掘削土を搬送するスクリューケーシング８６を備える。スクリューケーシング８６は、掘削土の搬送手段であり、掘削土をスクリューケーシング８６の上部まで持ち上げる。スクリューケーシング８６は、円筒状の本体８７を備え、本体８７の下端部には内側に突出するフランジ部８８を有する。また本体８７の外壁面には、掘削土を搬送するスクリュー８９が設けられている。 The excavator 1 further includes a screw casing 86 that carries excavated soil excavated by the hammerhead 10 . The screw casing 86 is a conveying means for excavated soil, and lifts the excavated soil to the top of the screw casing 86 . The screw casing 86 has a cylindrical main body 87 and a flange portion 88 protruding inward from the lower end of the main body 87 . A screw 89 for conveying the excavated soil is provided on the outer wall surface of the main body 87 .

スクリューケーシング８６は、本体８７の上端部がリングキー９０を介してローラーガイド５６と連結する。これによりスクリューケーシング８６は、ローラーガイド５６と一体的に回転数Ｎ_２で回転する。 The upper end of the main body 87 of the screw casing 86 is connected to the roller guide 56 via a ring key 90 . As a result, the screw casing 86 rotates integrally with the roller guide 56 at the number of revolutions _N2 .

本体８７の内径は、ホイールケース２２のケース２９の外径よりも僅かに大きく、ホイールケース２２は、本体８７の内側に位置する。また本体８７の内径は、ローラーガイド５６のガイド部５９の外径よりも大きく、ローラーガイド５６は、本体８７の内側に位置する。 The inner diameter of the main body 87 is slightly larger than the outer diameter of the case 29 of the wheel case 22 , and the wheel case 22 is positioned inside the main body 87 . The inner diameter of the main body 87 is larger than the outer diameter of the guide portion 59 of the roller guide 56 , and the roller guide 56 is positioned inside the main body 87 .

スクリュー８９の外径は、ケーシング１００ａの内径と略同一であり、スクリュー８９の外周面がケーシング１００の内面に摺動自在に接する。スクリュー８９の外径をケーシング１００ａの内径よりも僅かに小さく設定し、スクリュー８９の外周面をケーシング１００の内面に接触させることなく近接した状態としてもよい。これらによりケーシング１００の内周面と本体８７の外周面との間に掘削土の搬送路が形成され、スクリューケーシング８６を回転させることで掘削土を減速機７０側に搬送することができる。 The outer diameter of the screw 89 is substantially the same as the inner diameter of the casing 100a, and the outer peripheral surface of the screw 89 contacts the inner surface of the casing 100 in a slidable manner. The outer diameter of the screw 89 may be set slightly smaller than the inner diameter of the casing 100a so that the outer peripheral surface of the screw 89 is close to the inner surface of the casing 100 without contacting it. A conveying path for the excavated soil is formed between the inner peripheral surface of the casing 100 and the outer peripheral surface of the main body 87 .

スクリューケーシング８６は、ローラーガイド５６に連結した状態でフランジ部８８の先端面がケーシング１００ａの先端部１０１と同じ高さにある。フランジ部８８は、中央部にホイールケース２２のハンマーヘッド取付部２４が挿通する円孔が設けられ、円孔の内周面にはブッシュ９１が嵌め込まれている。ブッシュ９１は、ハンマーヘッド取付部２４の外周面に摺動自在に接し、ホイールケース２２の回転及び上下動をガイドする。 When the screw casing 86 is connected to the roller guide 56, the tip surface of the flange portion 88 is at the same height as the tip portion 101 of the casing 100a. The flange portion 88 is provided with a circular hole in its central portion through which the hammerhead mounting portion 24 of the wheel case 22 is inserted, and a bushing 91 is fitted on the inner peripheral surface of the circular hole. The bushing 91 is slidably in contact with the outer peripheral surface of the hammerhead mounting portion 24 and guides the rotation and vertical movement of the wheel case 22 .

スクリューケーシング８６が搬送する掘削土は、真空排土装置１５０により吸引される。これについては後述する。 The excavated soil conveyed by the screw casing 86 is sucked by the vacuum soil removal device 150 . This will be discussed later.

本実施形態の掘削機１は、掘削深度に応じて継ぎ足し使用する延長用のケーシング１１０及び各種配管を集合させたジョイント管１１５を接続可能に構成されている。掘削機１は、掘削機１に配置された送気管などの各種配管と新たに接続されるジョイント管１１５とを接続するための配管室１０５を備える。配管室１０５は、モーター６７及び減速機７０が収納されたケーシング１００ｂの上端に設けられている。 The excavator 1 of the present embodiment is configured to be connectable with an extension casing 110 that is replenished according to the excavation depth, and a joint pipe 115 that collects various types of pipes. The excavator 1 includes a piping chamber 105 for connecting various types of piping such as air pipes arranged in the excavator 1 to a joint pipe 115 to be newly connected. The piping chamber 105 is provided at the upper end of the casing 100b in which the motor 67 and the speed reducer 70 are housed.

配管室１０５は、ケーシング１００と同じ外径のパイプ状のケーシングを有する。配管室１０５のケーシングの上端には、延長用のケーシング１１０を連結するための連結部１１２、ジョイント管１１５を連結するための連結部１１７が設けられ、この連結部１１２、１１７により延長用のケーシング１１０及びジョイント管１１５を容易に連結し、また取外すことができる。 The piping chamber 105 has a pipe-shaped casing with the same outer diameter as the casing 100 . A connecting portion 112 for connecting the extension casing 110 and a connecting portion 117 for connecting the joint pipe 115 are provided at the upper end of the casing of the piping chamber 105. The connecting portions 112 and 117 connect the extension casing. 110 and joint tube 115 can be easily connected and removed.

延長用のケーシング１１０は、ケーシング１００と同じ外径を有する所定の長さを有する円筒状の部材であり、順次延長用のケーシング１１０を継ぎ足し可能に構成されている。ジョイント管１１５は、吸引パイプ、送泥管、送気管、電線などをコンパクトにまとめた延長管であり、順次ジョイント管１１５を継ぎ足し可能に構成されている。ジョイント管１１５の外径は、延長用のケーシング１１０の内径よりも小さくケーシング１１０内に配置される。 The extension casing 110 is a cylindrical member having the same outer diameter as the casing 100 and a predetermined length, and is configured so that the extension casing 110 can be sequentially added. The joint pipe 115 is an extension pipe in which a suction pipe, a sludge pipe, an air pipe, an electric wire, etc. are compactly arranged, and the joint pipe 115 can be sequentially spliced. The outer diameter of the joint pipe 115 is smaller than the inner diameter of the casing 110 for extension and is arranged inside the casing 110 .

掘削機１の使用方法を説明する。図８は、掘削機１を用いた乾式真空工法である。乾式真空工法は、ハンマーヘッド１０に泥水を供給することなく掘削する工法であり、地盤が盛土など比較的柔らかい土壌の掘削に適している。 A method of using the excavator 1 will be described. FIG. 8 shows a dry vacuum construction method using the excavator 1 . The dry vacuum method is a method of excavating without supplying muddy water to the hammerhead 10, and is suitable for excavating relatively soft soil such as an embankment.

掘削機１は、ケーシング１００又は延長用のケーシング１１０が地上２００に設置された反力装置１３０に把持される。反力装置１３０は、操作盤１３２及び油圧ユニット１３４と接続し、ケーシング１００又は延長用のケーシング１１０を回転不能にかつ上下方向に移動可能に支持する。 The excavator 1 is gripped by a reaction device 130 with a casing 100 or an extension casing 110 installed on the ground 200 . The reaction device 130 is connected to an operation panel 132 and a hydraulic unit 134 and supports the casing 100 or the extension casing 110 so as to be non-rotatable and vertically movable.

掘削機１には連結されたジョイント管１１５に送気管１４２が接続され、地上に設置されたコンプレッサ１４０からシール用の空気が供給される。このシール用空気は、ケーシングパイプ１００ａ内に供給され、起振機構２０及び回転機構５５に掘削土が入り込まないようにケーシング１００ａ内をシールし、ハンマーヘッド取付部２４の先端に取付けられた逆止弁１４からハンマーヘッド１０側に出る。 An air pipe 142 is connected to the joint pipe 115 connected to the excavator 1, and sealing air is supplied from a compressor 140 installed on the ground. This sealing air is supplied into the casing pipe 100a to seal the inside of the casing 100a so that excavated soil does not enter the vibrating mechanism 20 and the rotating mechanism 55. Exits from the valve 14 to the hammerhead 10 side.

また掘削機１には連結されたジョイント管１１５に吸引パイプ１５４が接続される。吸引パイプ１５４は、地上に設置された真空タンク１５２及び真空排土装置１５０と接続し、スクリューケーシング８６が搬送する掘削土を吸引する。 A suction pipe 154 is connected to the joint pipe 115 connected to the excavator 1 . The suction pipe 154 is connected to the vacuum tank 152 and the vacuum earth removal device 150 installed on the ground, and sucks the excavated soil conveyed by the screw casing 86 .

掘削機１は、適宜延長用のケーシング１１０及びジョイント管１１５が接続され、掘削機１を先導体とし、先端に位置するハンマーヘッド１０が低速（回転数Ｎ_２）で回転しつつ上下動し地盤を掘削する。具体的な動作は次のとおりである。 The excavator 1 is connected to a casing 110 for extension and a joint pipe 115 as appropriate, and has the excavator ₁ as a leading conductor. to excavate. Specific operations are as follows.

モーター６７を稼動させると、第１出力軸７１に連結する駆動軸３５が高速（回転数Ｎ_１）で回転し、一対の回転振り子３０ａ、３０ｂを回転させる。回転振り子３０ａ、３０ｂの回転に伴い、回転振り子３０ａ、３０ｂを支持するホイールケース２２が上下動する。このときホイールケース２２と連結するスプリングホルダー４１に装着された伝達シャフト５１が、ローラーガイド５６のガイド溝６０に嵌り込み、起振機構２０は、ガイド溝６０に案内され上下動する。 When the motor 67 is operated, the drive shaft 35 connected to the first output shaft 71 rotates at high speed (rotational speed N ₁ ) to rotate the pair of rotating pendulums 30a and 30b. As the rotating pendulums 30a and 30b rotate, the wheel case 22 supporting the rotating pendulums 30a and 30b moves up and down. At this time, the transmission shaft 51 attached to the spring holder 41 connected to the wheel case 22 is fitted into the guide groove 60 of the roller guide 56, and the vibration generating mechanism 20 is guided by the guide groove 60 to move up and down.

ホイールケース２２が上下動すると、ホイールケース２２と連結するスプリングホルダー４１に装着されたガイドシャフト４８の下端がばね受けフランジ６２に衝突し、またガイドシャフト４８の上端がローラーガイド５６のフランジ部５８に衝突し、装着された圧縮ばね４７が衝撃を吸収する。圧縮ばね４７は、圧縮状態から伸長することで起振機構２０の上下動を付勢する。 When the wheel case 22 moves up and down, the lower end of the guide shaft 48 attached to the spring holder 41 connected to the wheel case 22 collides with the spring receiving flange 62, and the upper end of the guide shaft 48 hits the flange portion 58 of the roller guide 56. It collides and the mounted compression spring 47 absorbs the impact. The compression spring 47 urges the vertical movement of the vibration mechanism 20 by expanding from the compressed state.

上記の動作により起振機構２０は、連結されたハンマーヘッド１０と一体的に上下動しハンマーヘッド１０に打撃力を付与する。 By the above operation, the vibrating mechanism 20 vertically moves together with the connected hammer head 10 to apply a striking force to the hammer head 10 .

またモーター６７を稼動させると、第１出力軸７１と一緒に第２出力軸７２も回転数Ｎ_２で回転する。第２出力軸７２が回転することで第２出力軸７２に連結されたローラーガイド５６も一体的に回転数Ｎ_２で回転する。ローラーガイド５６と起振機構２０とは直接的には連結されていないが、スプリングホルダー４１に取付けられた伝達シャフト５１がローラーガイド５６のガイド溝６０に嵌り込んでいるため、ローラーガイド５６の回転が伝達シャフト５１を介して起振機構２０に伝達される。 Further, when the motor 67 is operated, the second output shaft 72 rotates together with the first output shaft 71 at the rotational speed _N2 . As the second output shaft 72 rotates, the roller guide 56 connected to the second output shaft 72 also rotates integrally at the rotational speed _N2 . Although the roller guide 56 and the vibration mechanism 20 are not directly connected, the transmission shaft 51 attached to the spring holder 41 is fitted in the guide groove 60 of the roller guide 56, so that the roller guide 56 rotates. is transmitted to the vibration generating mechanism 20 via the transmission shaft 51 .

これにより回転機構５５が回転数Ｎ_２で回転すると、起振機構２０及びそれに連結されたハンマーヘッド１０も一体的に回転数Ｎ_２で回転する。回転機構５５は、ローラーガイド５６が減速機７０の第２出力軸７２に連結され、伝達シャフト５１がガイド溝６０に上下動可能に係合するため起振機構２０が上下動しても上下動しない。 As a result, when the rotation mechanism 55 rotates at the rotation speed _N2 , the vibration mechanism 20 and the hammer head 10 connected thereto also rotate integrally at the rotation speed _N2 . In the rotation mechanism 55, the roller guide 56 is connected to the second output shaft 72 of the speed reducer 70, and the transmission shaft 51 is engaged with the guide groove 60 so as to be vertically movable. do not.

以上により起振機構２０及びヘッドハンマー１０が一体的に回転数Ｎ_２で回転しつつ上下動し、地盤を掘削する。 As a result, the vibrating mechanism 20 and the head hammer 10 move up and down while integrally rotating at the number of revolutions _N2 to excavate the ground.

ハンマーヘッド１０が掘削する掘削土は、以下の要領で地上に排出される。スクリューケーシング８６は、リングキー９０を介してローラーガイト５６と連結する。このためモーター６７を稼動させると、スクリューケーシング８６は回転数Ｎ_２で回転し、掘削土を減速機７０側に搬送する。この掘削土は、さらに吸引パイプ１５４に吸引され地上に運ばれる。 Excavated soil excavated by the hammerhead 10 is discharged to the ground in the following manner. The screw casing 86 is connected with the roller guide 56 via a ring key 90 . Therefore, when the motor 67 is operated, the screw casing 86 rotates at the number of revolutions _N2 to convey the excavated soil to the reducer 70 side. This excavated soil is further sucked by the suction pipe 154 and carried to the ground.

掘削深度に応じて延長用のケーシング１１０及びジョイント管１１５を順次継ぎ足し、掘削する。掘削が完了すると、反力装置１３０を介して延長用のケーシング１１０、ジョイント管１１５及び掘削機１を地上に引き上げ回収する。 The casing 110 for extension and the joint pipe 115 are sequentially added according to the excavation depth, and the excavation is performed. When the excavation is completed, the casing 110 for extension, the joint pipe 115 and the excavator 1 are pulled up to the ground via the reaction force device 130 and recovered.

掘削機１の他の使用方法を説明する。図９は、掘削機１を用いた泥水還流工法である。泥水還流工法は、ハンマーヘッド１０に泥水を供給しつつ、泥水を掘削土と共に回収し、掘削土と分離した泥水を循環使用する掘削する工法であり、岩盤など硬質の地盤の掘削に適している。図８の掘削機１を用いた乾式真空工法と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 Another method of using the excavator 1 will be described. FIG. 9 shows a mud water recirculation method using the excavator 1 . The mud circulation method is a method of excavating by supplying mud to the hammer head 10, recovering the mud together with the excavated soil, and circulating the separated mud from the excavated soil, and is suitable for excavating hard ground such as bedrock. . The same components as those of the dry vacuum construction method using the excavator 1 of FIG.

泥水還流工法では、地上２００に泥水循環装置１６０が設置される。泥水循環装置１６０は、泥水送水ポンプ１６２を備え、送泥管１６４がジョイント管１１５に接続され、ハンマーヘッド１０に泥水が送られる。ハンマーヘッド１０には先端面に泥水を送るノズル（図示省略）が設けられ、ここから泥水が排出する。また泥水循環装置１６０は、サンドポンプ１７０から送られる掘削土を含む泥水から掘削土を分離する分離機１６６を備え、ここで掘削土が分離され、泥水は循環使用される。 In the mud circulation construction method, a mud circulation device 160 is installed on the ground 200 . The mud circulation device 160 includes a mud water pump 162 , a mud pipe 164 is connected to the joint pipe 115 , and mud is fed to the hammer head 10 . The hammer head 10 is provided with a nozzle (not shown) for sending muddy water to the tip surface, and the muddy water is discharged from the nozzle. The mud circulation system 160 also includes a separator 166 that separates the excavated soil from the mud containing the excavated soil sent from the sand pump 170, where the excavated soil is separated and the mud is recycled.

泥水還流工法では、地上に設置したサンドポンプ１７０を介して掘削土を含む泥水を回収する。 In the mud recycling method, mud containing excavated soil is collected via a sand pump 170 installed on the ground.

泥水還流工法における掘削機１の起振機構２０、ハンマーヘッド１０などの動きは、図８に示す乾式真空工法と基本同じであるが、泥水を供給しつつ掘削し、掘削した掘削土及び泥水をケーシング１００、延長用のケーシング１１０の外側から回収する点で乾式真空工法と異なる。泥水還流工法で使用する掘削機１の場合には、スクリューケーシング８６、又はスクリュー８９を省略してもよい。 The movement of the vibration mechanism 20 of the excavator 1, the hammer head 10, etc. in the mud recycling method is basically the same as in the dry vacuum method shown in FIG. It differs from the dry vacuum construction method in that it collects from the outside of the casing 100 and the extension casing 110 . The screw casing 86 or the screw 89 may be omitted in the case of the excavator 1 used in the mud recirculation method.

以上からなる第１実施形態の掘削機１の特徴をダウンザホールハンマーと比較しつつ説明する。第１実施形態の掘削機１は、先端部のハンマーヘッド１０を回転させつつ上下動させることができるため岩盤層などの硬い地盤も掘削できる点でダウンザホールハンマーと共通する。一方、以下に説明のとおり、装置構造の違いに起因しダウンザホールハンマーとは作用効果が異なる。 The features of the excavator 1 of the first embodiment will be described in comparison with the down-the-hole hammer. The excavator 1 of the first embodiment is similar to the down-the-hole hammer in that it can excavate even hard ground such as a bedrock layer because the hammer head 10 at the tip can be moved vertically while rotating. On the other hand, as will be explained below, due to the difference in device structure, the effect differs from that of the down-the-hole hammer.

ダウンザホールハンマーは、打撃のための駆動源（コンプレッサ）が地上にあり、動作媒体である圧縮空気は、パイプを介してハンマーピストンに供給される。このため掘削深度が深くなると圧縮空気を供給するための圧力損失も大きくなり、エネルギーロスが増大しエネルギー効率が悪くなる。また圧縮空気を供給するパイプの取り回しも容易ではない。 A down-the-hole hammer has a driving source (compressor) for striking on the ground, and compressed air as a working medium is supplied to the hammer piston through a pipe. Therefore, as the excavation depth becomes deeper, the pressure loss for supplying the compressed air increases, the energy loss increases, and the energy efficiency deteriorates. In addition, it is not easy to arrange pipes for supplying compressed air.

これに対して掘削機１は、同じケーシング１００にハンマーヘッド１０と、ハンマーヘッド１０の駆動装置６５が組み込まれているので、ハンマーヘッド１０と駆動装置６５とが常に一体となって移動する。このため駆動装置６５の駆動力がハンマーヘッド１０に効率的に伝達され、掘削深度が深くなってもエネルギーの伝達効率が低下しない。このため掘削機１は、エネルギー効率に優れ、省エネルギーである。 On the other hand, since the excavator 1 incorporates the hammer head 10 and the driving device 65 for the hammer head 10 in the same casing 100 , the hammer head 10 and the driving device 65 always move together. Therefore, the driving force of the driving device 65 is efficiently transmitted to the hammer head 10, and the energy transmission efficiency does not decrease even when the excavation depth increases. Therefore, the excavator 1 is excellent in energy efficiency and saves energy.

また掘削機１は、１つのモーター６７でハンマーヘッド１０の回転と打撃を実現させるので装置をコンパクト化することができる。また掘削機１は、ダウンザホールハンマーとは異なり、ケーシング（掘削パイプに相当）が回転しないため装置本体を回転させるための回転装置を地上に設置する必要がなく省スペース化を実現できる。また掘削機１は、ケーシングが回転しないため安全である。 In addition, since the excavator 1 realizes rotation and striking of the hammer head 10 with one motor 67, the device can be made compact. In addition, unlike a down-the-hole hammer, the excavator 1 does not rotate the casing (corresponding to the excavation pipe), so there is no need to install a rotating device on the ground for rotating the main body of the device, thereby realizing space saving. Also, the excavator 1 is safe because the casing does not rotate.

ダウンザホールハンマーは、通常、ハンマーピストンを駆動させた後の圧縮空気を利用して掘削土等を地上に噴出させるため周辺環境が悪化する。これに対して掘削機１は、吸引パイプ又は排泥管を通じて掘削土等を地上に排出するので周辺環境に悪影響を与えない。また掘削機１は、図８及び図９に示すように施工場所・土質によって掘削方法を選択することができるので使い勝手がよい。 A down-the-hole hammer usually uses compressed air after the hammer piston is driven to eject excavated soil or the like onto the ground, which deteriorates the surrounding environment. On the other hand, since the excavator 1 discharges the excavated soil or the like to the ground through a suction pipe or a mud discharge pipe, it does not adversely affect the surrounding environment. Further, the excavator 1 is easy to use because the excavation method can be selected according to the construction site and soil quality as shown in FIGS.

ダウンザホールハンマーは、通常、ハンマーの打撃に圧縮空気を使用するため振動、騒音が発生するなど周辺環境に悪影響を及ぼす。これに対して掘削機１は、回転振り子３０を用い機械的に上下動を発生させる起振機構２０がケーシング１００に組み込まれ、これがハンマーヘッド１０を上下動させるため地上での振動、騒音は非常に小さい。 Down-the-hole hammers usually use compressed air to strike the hammer, which adversely affects the surrounding environment such as vibration and noise. On the other hand, in the excavator 1, the casing 100 incorporates a vibrating mechanism 20 that mechanically generates vertical motion using a rotating pendulum 30, and this moves the hammer head 10 up and down. to small.

また掘削機１は、回転振り子３０を用い機械的に上下動を発生させるので、ピストンに比較して大きな打撃力が得られる。 Further, since the excavator 1 uses the rotating pendulum 30 to mechanically generate up-and-down motion, a larger impact force can be obtained compared to a piston.

以上、第１実施形態の掘削機１を用いて説明のとおり本発明に係る掘削機は、従来の掘削機とは異なる新規な構造を有しエネルギー効率に優れる。本発明に係る掘削機は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。 As described above using the excavator 1 of the first embodiment, the excavator according to the present invention has a novel structure different from conventional excavators and is excellent in energy efficiency. The excavator according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be used with modifications within the scope of the present invention.

図面を参照しながら好適な掘削機について説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。 Although the preferred excavator has been described with reference to the drawings, those skilled in the art will readily envision various changes and modifications within the purview of this specification upon reviewing the specification. Accordingly, such changes and modifications are intended to be within the scope of the invention as defined by the appended claims.

１掘削機
１０ハンマーヘッド
１２ビット
２０起振機構
２１起振手段
３０、３０ａ、３０ｂ回転振り子
３５駆動軸
４０緩衝手段
４７圧縮ばね
５０係合手段
５１伝達シャフト
５５回転機構
６０ガイド溝
６５駆動装置
６７モーター
７０減速機
７１第１出力軸
７２第２出力軸
８６スクリューケーシング
８９スクリュー
１００，１００ａ、１００ｂケーシング
１０５配管室
１１０延長用のケーシング
１１２連結部
１１５ジョイント管
１１７連結部
Ｍ中心軸線 1 Excavator 10 Hammerhead 12 Bit 20 Vibrating Mechanism 21 Vibrating Means 30, 30a, 30b Rotating Pendulum 35 Drive Shaft 40 Buffer Means 47 Compression Spring 50 Engagement Means 51 Transmission Shaft 55 Rotation Mechanism 60 Guide Groove 65 Driving Device 67 Motor 70 reducer 71 first output shaft 72 second output shaft 86 screw casing 89 screws 100, 100a, 100b casing 105 piping chamber 110 casing for extension 112 connecting portion 115 joint pipe 117 connecting portion M center axis

Claims

a tubular casing;
a hammerhead with a bit for drilling the ground ;
a vibration mechanism that imparts a striking force to the hammerhead;
a rotating mechanism for rotating the hammerhead;
A driving device for driving the vibration generating mechanism and the rotating mechanism, comprising: a motor; and a reducer having a plurality of output shafts connected to an output shaft of the motor and rotating at different speeds. a drive;
with
An excavator, wherein the hammer head, the vibration mechanism, the rotating mechanism and the driving device are mounted on the casing.

2. The excavator according to claim 1, wherein said hammer head moves up and down integrally with said vibrating mechanism connected thereto, and rotates in the circumferential direction of the central axis.

The speed reducer has a first output shaft that drives the vibration mechanism and a second output shaft that drives the rotation mechanism,
The excavator according to claim 1, characterized in that the rotational speed _N1 of the first output shaft > the rotational speed _N2 of the second output shaft.

2. The vibrating mechanism has a pair of rotating pendulums rotating in parallel to the central axis of the casing, rotating in opposite directions and matching top dead center and bottom dead center timings. Excavator as described.

The rotation mechanism includes a guide body that guides the vibration mechanism in the vertical direction,
4. The excavator according to claim 3 , wherein the vibration generating mechanism is engaged with the rotating mechanism, and the hammer head and the vibration generating mechanism integrally move up and down while rotating at a rotation speed of _N2 . .

A conveying means arranged inside the casing and having a screw on the outer peripheral surface of the main body for conveying the excavated soil,
2. An excavator according to claim 1, wherein said vibrating mechanism and said rotating mechanism are located inside a main body of said conveying means.

2. The excavator according to claim 1, wherein the rear end of the casing is provided with a connection means capable of connecting an extension casing and a joint pipe which are used additionally.