JPH04371695A - Ditch excavation method by making use of liquid jet - Google Patents

Ditch excavation method by making use of liquid jet

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JPH04371695A
JPH04371695A JP17326491A JP17326491A JPH04371695A JP H04371695 A JPH04371695 A JP H04371695A JP 17326491 A JP17326491 A JP 17326491A JP 17326491 A JP17326491 A JP 17326491A JP H04371695 A JPH04371695 A JP H04371695A
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groove
nozzle
motion
excavation
liquid jet
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宮永 佳晴
Koji Oshitani
孝治 忍谷
Masakazu Yokota
正和 横田
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KAIHATSU KOJI KK
Electric Power Development Co Ltd
Japan Steel Works Ltd
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Abstract

PURPOSE:To excavate a ditch in the depth direction or longitudinal direction in addition to a deeper ditch formed by advancing a nozzle into the ditch excavated with the nozzle. CONSTITUTION:While oscillating a nozzle 18 jetting liquid within a plane, repeated motion including motion constituent in the direction at a right angle to the plane is made, and after the first ditch 150 is excavated up to the specific depth by advancing the nozzle subsequently to the excavated surface side, the repeated motion and advancing motion are stopped. After that, the nozzle 18 is set to a specific repeated motion stop angle to make it oscillate in the plane, so that a ditch smaller than the size in width of the first ditch measured in the direction at a right angle to the turning surface is additionally excavated in the direction of the depth. Or, the repeated motion and advancing motion are stopped, and then, the nozzle is set to a specific repeated motion stop angle and a specific oscillating stop angle to retreat it, so that a ditch 152 smaller than the size in width of the first ditch measured in the direction at a right angle to the turning surface is additionally excavated in the longitudinal direction of the ditch.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、液体ジェットを用いた
みぞ掘削方法及び装置に関するものである。なお、本明
細書中において液体ジェットとは、液体中に研磨材を混
濁させた、いわゆるアブレーシブウォータジェットも含
まれるものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a trench excavation method and apparatus using a liquid jet. Note that in this specification, the term "liquid jet" includes a so-called abrasive water jet in which an abrasive material is mixed in a liquid.

【0002】0002

【従来の技術】従来の液体ジェットを用いたみぞ掘削方
法として特開平2−101287号公報に示されるよう
なものがある。これに示されるみぞ掘削方法は、液体ジ
ェットを噴射するノズルを一平面内で揺動させるととも
に液体ジェット噴射方向に前進させるようにしている。 これにより掘削部に細長で深いみぞを形成することがで
きる。
2. Description of the Related Art A conventional groove excavation method using a liquid jet is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-101287. In the groove excavation method shown therein, a nozzle that injects a liquid jet is swung within one plane and moved forward in the direction of the liquid jet injection. As a result, an elongated and deep groove can be formed in the excavated portion.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のみぞ掘削方法によると、形成されるみぞの
形状は、揺動面に直交する方向に測った幅寸法が小さい
薄形のものに限られるという問題点がある。また、みぞ
内に凹凸部が生じやすく、このような凹凸部が生じると
ノズルを掘進させることができないという問題点もある
。そこでこのような問題点を解決するものとして、液体
ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺動させながら
、上記一平面と直交する方向の運動成分を含む繰り返し
運動をさせ、順次掘削面側に前進させる方法が行われて
いる。こうすることにより特開平2−101287号公
報に示されるものよりも幅寸法が大きいみぞ、すなわち
断面積の大きいみぞを形成することができる。しかしな
がらこの方法によると、みぞ深さ方向に効率よく、短時
間にみぞを掘削することができないという問題点がある
。また、たとえば比較的短い間隔を空けて掘削された2
つのみぞ同士をできるだけ短時間でつなぐ必要がある場
合でも、掘削部の断面積が大きいためにみぞ同士をつな
ぐのに時間がかかるという問題点もある。本発明はこの
ような課題を解決することを目的としている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the conventional trench excavation method as described above, the shape of the formed trench is thin and has a small width dimension measured in the direction perpendicular to the swinging surface. The problem is that it is limited. Further, there is also the problem that uneven portions are likely to occur in the grooves, and when such uneven portions occur, it is impossible to make the nozzle dig. In order to solve this problem, the nozzle that injects the liquid jet is oscillated in one plane, and the nozzle is repeatedly moved including a motion component in the direction orthogonal to the plane, so that the nozzle is sequentially moved toward the excavation surface. A way forward is being done. By doing so, it is possible to form a groove having a larger width dimension, that is, a groove having a larger cross-sectional area than that shown in JP-A-2-101287. However, according to this method, there is a problem that the groove cannot be excavated efficiently in the groove depth direction in a short time. Also, for example, two
Even when it is necessary to connect grooves in the shortest possible time, there is a problem in that it takes time to connect the grooves because the cross-sectional area of the excavated part is large. The present invention aims to solve these problems.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明は、前進運動及び
繰り返し運動を停止して揺動運動させながら掘削を行わ
せるか、又は揺動運動及び繰り返し運動を停止して後退
運動させながら掘削を行わせることにより上記課題を解
決する。すなわち本発明の液体ジェットを用いたみぞ掘
削方法は、掘削部に深いみぞを形成するものを対象にし
ており、液体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺
動させながら、上記一平面と直交する方向の運動成分を
含む繰り返し運動をさせ、順次掘削面側に前進させるこ
とにより第1みぞを所定の深さまで掘削した後、上記繰
り返し運動及び前進運動を停止させ、次にノズルを所定
の繰り返し運動停止角度に設定して一平面内に揺動させ
ることにより揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上
記第1みぞの幅寸法より小さい第2みぞを深さ方向に追
加掘削するようにしている。また、液体ジェットを噴射
するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面と
直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、順
次掘削面側に前進させることにより第1みぞを所定の深
さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を停
止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度及び
所定の揺動停止角度に設定して後退させることにより上
記揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上記第1みぞ
の幅寸法より小さい第3みぞをみぞ長手方向に追加掘削
するようにしている。なお、この場合追加掘削後、繰り
返し運動停止角度及び揺動停止角度のいずれか一方又は
両方を変えて前進させることにより更に追加掘削を行っ
てもよい。上記追加掘削時のノズルを揺動又は移動させ
る速度は、第1みぞを掘削中のそれぞれ対応する速度よ
り低速にするとよい。
[Means for Solving the Problems] The present invention enables excavation to be carried out while the forward motion and repetitive motion are stopped and the rocking motion is performed, or to be carried out while the rocking motion and the repetitive motion are stopped and the rocking motion is made to be carried out. The above problem is solved by causing the above problem to occur. That is, the groove excavation method using a liquid jet of the present invention is intended for forming a deep groove in an excavated part, and while swinging the nozzle that injects the liquid jet within one plane, After excavating the first groove to a predetermined depth by making a repeated movement including a motion component in the direction of By setting the movement stop angle and swinging in one plane, a second groove whose width measured in the direction perpendicular to the swing plane is smaller than the width of the first groove is additionally excavated in the depth direction. I have to. In addition, while swinging the nozzle that injects the liquid jet within one plane, the first groove is moved to a predetermined position by repeatedly moving the nozzle that includes a motion component in a direction perpendicular to the one plane and sequentially advancing it toward the excavation surface. After excavating to a depth, the above-mentioned repetitive motion and forward motion are stopped, and then the nozzle is set at a predetermined repeating motion stop angle and a predetermined swing stop angle and is moved backward in a direction perpendicular to the above-mentioned swing plane. A third groove whose measured width is smaller than the width of the first groove is additionally excavated in the longitudinal direction of the groove. In this case, after additional excavation, additional excavation may be performed by changing one or both of the repeating motion stop angle and the swing stop angle and moving forward. The speed at which the nozzle is oscillated or moved during the additional excavation is preferably lower than the corresponding speed during excavation of the first groove.

【0005】[0005]

【作用】液体ジェット用のノズルをトンネルなどの掘削
面に向け、液体ジェットを噴射させる。同時にノズルは
一軸を支点として一平面内を所定の揺動角度範囲で揺動
させながら、これと直交する方向の運動成分を含む繰り
返し運動、たとえば一点を中心に揺動平面を横切る円運
動をさせる。これにより掘削面にノズル揺動方向の細長
いみぞが形成される。繰り返し運動の振幅を変えること
によって、みぞの幅を変えることができる。みぞは次第
に深くなっていくが、これに応じてノズルを掘削面側に
前進させる。これによりみぞはさらに深くなっていく。 形成されたみぞ内にノズルを進入させ、ノズルが掘進で
きる所定深さの第1みぞを形成する。次に前進運動及び
繰り返し運動を停止させ、ノズルを揺動の一端側から他
端側まで比較的低速で移動させる。これにより第1みぞ
の深さ方向(長手方向)に細長い第2みぞを追加掘削す
ることができる。追加される第2みぞの深さは、0.5
m程度まで加工可能である。これによりたとえばコンク
リートの場合であっても、深さ1m以上のみぞを形成す
ることができる。たとえばノズルを円運動させながら前
進させることにより1m深さまで掘進させた後、前進運
動及び円運動を停止させ、揺動運動のみ行わせることに
より更に0.5m追加掘削し、合計1.5mの深さのみ
ぞを掘削することができる。また、前進運動、繰り返し
運動及び揺動運動を停止させるにあたり、ノズルの繰り
返し運動の停止角度をできるだけ掘進方向に対して直角
に近いジェット噴射角度に設定し、かつ揺動運動の停止
角度を所定の角度に設定した状態で後退させることによ
り、第1みぞのみぞ長手方向に細長い第3みぞを追加掘
削することができる。この第3みぞも第2みぞの場合と
同様にみぞ長手方向に0.5m程度まで加工可能である
。こうすることによって短時間で細長いみぞを追加掘削
することができる。
[Operation] Aim the liquid jet nozzle at the excavation surface such as a tunnel and spray the liquid jet. At the same time, the nozzle is oscillated within a predetermined oscillation angle range within a plane using one axis as a fulcrum, and is repeatedly moved with a motion component in a direction perpendicular to this, for example, a circular motion that crosses the oscillation plane around one point. . As a result, an elongated groove extending in the nozzle swinging direction is formed on the excavated surface. By varying the amplitude of the repetitive motion, the width of the groove can be varied. As the groove gradually becomes deeper, the nozzle is moved toward the excavation surface accordingly. This causes the groove to become deeper. A nozzle is advanced into the formed groove to form a first groove having a predetermined depth into which the nozzle can dig. Next, the forward motion and repetitive motion are stopped, and the nozzle is moved at a relatively low speed from one end of the swing to the other end. This makes it possible to additionally excavate an elongated second groove in the depth direction (longitudinal direction) of the first groove. The depth of the second groove added is 0.5
It is possible to process up to about m. As a result, even in the case of concrete, grooves with a depth of 1 m or more can be formed. For example, after digging to a depth of 1 m by moving the nozzle forward while making a circular motion, stop the forward motion and circular motion and perform only a rocking motion to excavate an additional 0.5 m, for a total depth of 1.5 m. It is possible to excavate the grooves. In addition, when stopping the forward motion, repetitive motion, and swinging motion, the stopping angle of the repeating motion of the nozzle is set to a jet injection angle as close to perpendicular to the excavation direction as possible, and the stopping angle of the swinging motion is set at a predetermined angle. By retreating with the groove set at an angle, a third groove elongated in the longitudinal direction of the first groove can be additionally excavated. As with the second groove, this third groove can also be machined up to about 0.5 m in the longitudinal direction of the groove. By doing this, additional elongated grooves can be excavated in a short time.

【0006】[0006]

【実施例】図1及び2に液体ジェットを用いたみぞ掘削
装置を示す。フレーム2上に移動台4が図1及び2中、
左右方向に移動可能に設けられている。なお、フレーム
2自体は図示してないロボットアームの先端に取付けら
れており、所望の位置まで移動させて静止させることが
できる。移動台4はフレーム2に設けられたモータ6(
前後進装置)によってプーリ7及びベルト8を介して駆
動され、位置が制御される。なお、移動台4の底面には
ベルト8に固定される接続部材5が取り付けられている
。移動台4に揺動装置10及び繰り返し運動装置12が
設けられている。揺動装置10及び繰り返し運動装置1
2を以下に説明する。 (揺動装置10)揺動装置10は、二又部20a及び2
0bを有するY字状をしたレバー20と、一端側24a
が二又部20aの先端部のすり割りにはめ合わされピン
22をもって回動可能に支持されるとともに、他端側2
4bに連結穴を有するリンク24と、一端側28aが上
記二又部20bをピン26をもって回動可能に支持する
とともに、他端側に張り出し部28bが設けられたアー
ム28と、リンク24の一端側24a及びアーム28の
一端側28aにピン30及び32をもってそれぞれ支持
されたリンク34と、リンク24をピン32を支点とし
て図1において左右方向に揺動させる駆動装置36と、
を有しており、リンク24を左右方向に揺動させること
により、レバー20をピン26を支点として図1におい
て紙面と平行な平面内を上下方向に揺動させることがで
きる。なお、レバー20には、後述する繰り返し運動装
置12のフォーク56を取り付ける穴20c及び同様に
後述する偏心カム60の軸部を回転可能に支持する軸受
け部20dが設けられている。駆動装置36は、端部に
揺動軸受け部37aを有する筒状のケース37と、一端
を揺動軸受け部37aと連結され他端をピン30により
リンク24及びアーム28と連結されるねじ軸38と、
これとねじ結合される筒状のナット40と、ナット40
と一体的に取り付けられると共にケース37内に軸受け
50により回転可能に支持されるギヤ42と、これとか
み合うギヤ44と、ケース37内に取り付けられギヤ4
4を駆動するモータ46と、を有している。モータ46
には減速機52及び位置決め用のエンコーダ54が取り
付けられている。ケース37の揺動軸受け部37aは、
移動台4に固定されたトラニオン機構48に揺動可能に
支持されている。これによりリンク24がピン32を支
点として図中、左右方向に動いてアーム28との軸間距
離が変化しても、ケース37がトラニオン機構48のト
ラニオン軸を支点として図中、上下方向に揺動すること
により軸間距離の変化に追従することができる。なお、
駆動装置36はあらかじめ設定された周期で回転方向が
反転するようにされており、これにより図1中+βから
−βで示す角度範囲においてレバー20を所定の周期で
揺動させることが可能である。 (繰り返し運動装置12)繰り返し運動装置12は、揺
動装置10のレバー20の穴20cにはめ合わされる軸
部56aを有し一端側にすり割りの設けられたフォーク
56と、中間部が上記すり割りにはめ合わされピン58
によって回動可能に支持され一端にノズル取り付け部1
6aを有し他端に球面受け部16bを有するヘッド16
と、軸部の一端側が偏心して先端部に球面端部60aが
形成されて上記球面受け部16bとはめ合わされるとと
もに他端部に継ぎ手部60bが形成された偏心カム60
と、一端部に偏心カム60の継ぎ手部60bと組み合わ
される継ぎ手部62aを有し他端部に継ぎ手部62bを
有するユニバーサルジョイント62と、上記継ぎ手部6
2bと組み合わされる回転継ぎ手64と、回転継ぎ手6
4を回転させる回転駆動装置66と、を有している。な
お、図8に示すように偏心カム60の軸部は、揺動装置
10のレバー20の軸受け部20dにより回転可能に支
持されている。偏心カム60の球面端部60aは、これ
の軸心が偏心カム60の軸心から偏心量eだけずれた位
置に形成されている。ユニバーサルジョイント62は、
中間部にスプライン穴部68と、これに軸方向移動可能
にはめ合わされるスプライン軸部70とを有しており、
これにより軸方向に伸縮可能である。回転駆動装置66
には減速機72,クラッチ・ブレーキ機構74及びモー
タ76が取り付けられている。回転駆動装置66によっ
て回転継ぎ手64を回転駆動することにより、偏心カム
60の球面端部60aを円運動状に繰り返し運動させる
ことが可能である。すなわち、ヘッド16はフォーク5
6の軸部56a及びピン58を支点として図1中、紙面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をするこ
とが可能である。上記ヘッド16のノズル取り付け部1
6aには、液体ジェットを噴射するノズル18が取り付
けられている。ヘッド16には、高圧水用ホース82及
び研磨材用ホース84が取り付けられるとともに、内部
に高圧水用ホース82からの高圧水と研磨材用ホース8
4からの研磨材とを混合してノズル18に供給する混合
室80が設けられている。高圧水用ホース82には図示
してない高圧水ポンプから高圧水が供給され、また、研
磨材用ホース84には図示してない研磨材供給ポンプか
ら研磨材が供給されるようになっている。ノズル18は
、高圧水と研磨材とを混合室80内で混合した研削液を
液体ジェットとして掘削面86に噴射可能である。移動
台4側とジェット噴射部14側とを隔てるようにカバー
88が設けられている。カバー88は、リンク24,ア
ーム28上記2本のホース82,84及びユニバーサル
ジョイント62が貫通するように設けられており、これ
により液体ジェットの飛散による移動台4側に設けた機
器の汚染を防止することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 show a groove excavation device using a liquid jet. A moving table 4 is mounted on the frame 2 in FIGS. 1 and 2,
It is provided so as to be movable in the left and right direction. The frame 2 itself is attached to the tip of a robot arm (not shown), and can be moved to a desired position and kept stationary. The moving table 4 is equipped with a motor 6 (
It is driven by a pulley 7 and a belt 8 by a forward/backward movement device, and its position is controlled. Note that a connecting member 5 fixed to the belt 8 is attached to the bottom surface of the movable table 4. The movable table 4 is provided with a rocking device 10 and a repetitive exercise device 12. Rocking device 10 and repetitive exercise device 1
2 will be explained below. (Rocking device 10) The rocking device 10 has forked portions 20a and 2
A lever 20 having a Y-shape with 0b and one end side 24a
is fitted into the slot at the tip of the forked portion 20a and rotatably supported by the pin 22, and the other end 2
a link 24 having a connecting hole at 4b; an arm 28 having one end 28a rotatably supporting the forked portion 20b with a pin 26; and an arm 28 having a projecting portion 28b at the other end; and one end of the link 24. A link 34 supported by pins 30 and 32 on the side 24a and one end side 28a of the arm 28, respectively, and a drive device 36 that swings the link 24 in the left-right direction in FIG. 1 using the pin 32 as a fulcrum,
By swinging the link 24 in the left-right direction, the lever 20 can be swinged in the vertical direction in a plane parallel to the plane of the paper in FIG. 1 using the pin 26 as a fulcrum. The lever 20 is provided with a hole 20c for attaching a fork 56 of the repetitive exercise device 12, which will be described later, and a bearing part 20d, which rotatably supports the shaft of an eccentric cam 60, which will also be described later. The drive device 36 includes a cylindrical case 37 having a swing bearing portion 37a at its end, and a screw shaft 38 that is connected at one end to the swing bearing portion 37a and connected to the link 24 and the arm 28 by a pin 30 at the other end. and,
A cylindrical nut 40 that is screwed together with this, and a nut 40
A gear 42 is integrally attached to the case 37 and is rotatably supported by a bearing 50 within the case 37, a gear 44 meshing with the gear 42, and a gear 44 that is attached within the case 37 and rotatably supported by a bearing 50.
4, and a motor 46 for driving the motor 4. motor 46
A reduction gear 52 and a positioning encoder 54 are attached to the. The swing bearing portion 37a of the case 37 is
It is swingably supported by a trunnion mechanism 48 fixed to the moving table 4. As a result, even if the link 24 moves in the horizontal direction in the figure with the pin 32 as the fulcrum and the distance between the shafts with the arm 28 changes, the case 37 can swing in the vertical direction in the figure with the trunnion shaft of the trunnion mechanism 48 as the fulcrum. By moving, it is possible to follow changes in the distance between the axes. In addition,
The driving device 36 is configured to reverse its rotational direction at a preset period, thereby making it possible to swing the lever 20 at a predetermined period within the angle range shown from +β to −β in FIG. . (Repetitive exercise device 12) The repetitive exercise device 12 has a shaft portion 56a that fits into the hole 20c of the lever 20 of the swinging device 10, and a fork 56 with a slot on one end, and a fork 56 with a slot on one end. Pin 58 fitted into the split
It is rotatably supported by the nozzle mounting part 1 at one end.
6a and a spherical receiving portion 16b at the other end.
and an eccentric cam 60 in which one end of the shaft part is eccentric and a spherical end 60a is formed at the tip, which is fitted with the spherical receiving part 16b, and a joint part 60b is formed at the other end.
, a universal joint 62 having a joint part 62a combined with the joint part 60b of the eccentric cam 60 at one end and a joint part 62b at the other end; and the joint part 6.
A rotary joint 64 combined with 2b and a rotary joint 6
4. Note that, as shown in FIG. 8, the shaft portion of the eccentric cam 60 is rotatably supported by the bearing portion 20d of the lever 20 of the swinging device 10. The spherical end 60a of the eccentric cam 60 is formed at a position where its axis is offset from the axis of the eccentric cam 60 by an eccentric amount e. The universal joint 62 is
It has a spline hole part 68 in the middle part, and a spline shaft part 70 fitted into the spline hole part 68 so as to be movable in the axial direction.
This allows it to expand and contract in the axial direction. Rotary drive device 66
A reduction gear 72, a clutch/brake mechanism 74, and a motor 76 are attached to the . By rotationally driving the rotary joint 64 by the rotary drive device 66, it is possible to repeatedly move the spherical end 60a of the eccentric cam 60 in a circular motion. That is, the head 16 is connected to the fork 5
Using the shaft portion 56a of No. 6 and the pin 58 as fulcrums, it is possible to perform repetitive motion including a motion component in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. Nozzle attachment part 1 of the head 16
A nozzle 18 for ejecting a liquid jet is attached to 6a. A high-pressure water hose 82 and an abrasive material hose 84 are attached to the head 16, and high-pressure water from the high-pressure water hose 82 and abrasive material hose 8 are installed inside the head 16.
A mixing chamber 80 is provided in which the abrasives from No. 4 are mixed and supplied to the nozzle 18 . High-pressure water is supplied to the high-pressure water hose 82 from a high-pressure water pump (not shown), and abrasive material is supplied to the abrasive hose 84 from an abrasive supply pump (not shown). . The nozzle 18 is capable of injecting a grinding liquid obtained by mixing high-pressure water and abrasive material in a mixing chamber 80 onto an excavated surface 86 as a liquid jet. A cover 88 is provided to separate the movable table 4 side and the jet injection section 14 side. The cover 88 is provided so that the link 24, the arm 28, the two hoses 82, 84, and the universal joint 62 pass through it, thereby preventing contamination of equipment installed on the movable platform 4 side due to splashing of liquid jets. can do.

【0007】次にこの実施例の作動を説明する。まず、
図示してないロボットアームによってフレーム2を位置
決めし、固定させる。移動台4は図1及び2において図
示位置よりも左方に後退させ、ノズル18を掘削面86
に対面させておく。このときノズル18は揺動の一方の
端部(たとえば図1のm位置)にある。この状態でジェ
ットの噴出を開始させる。すなわち、高圧水用ホース8
2及び研磨材用ホース84を通してヘッド16にそれぞ
れ高圧水及び研磨材を供給し、混合室80内で両者を混
合し、研磨材を含んだジェットをノズル18から噴出さ
せる。ノズル18から噴出したジェットは高圧水及び研
磨材の運動エネルギーによってコンクリート、岩などを
切削する。同時に回転駆動装置66を駆動して回転継ぎ
手64を回転させる。これによりユニバーサルジョイン
ト62が回転して偏心カム60を回転させる。これによ
りヘッド16は、フォーク56の軸部56aの軸心及び
ピン58の軸心を支点として図2において+αから−α
で示す角度範囲を円運動状の繰り返し運動が行われ、深
さHの円形穴状の掘削が行われる。一方、駆動装置36
のモータ46を駆動して減速機52を介してギヤ44を
回転させる。これによりギヤ42,ナット40が回転さ
れ、ねじ軸38が軸方向に移動する。リンク24はピン
32を支点として図1において左右方向(たとえば右方
向)に揺動し、これに伴ってレバー20はピン26を支
点として(たとえばmからnに向かって)+βから−β
で示す範囲において紙面と平行な平面内を揺動すること
になる。すなわち、ノズル18は、図3に示すように円
運動状の繰り返し運動をしながら横方向に揺動して掘削
を行うことになる。前後進用のモータ6を駆動して装置
全体を前進させる。これにより、図4に示すようにノズ
ル18が掘進可能な、所望の断面形状の第1みぞ150
を掘削することができる。みぞ150の図4中、紙面に
直交する方向のみぞ幅は、円運動の直径に相当するもの
となる。次に追加される第2みぞ151の掘削について
説明する。ノズル18からジェットの噴射を止め、前後
進用のモータ6を停止させて、装置全体の移動を停止さ
せる。回転駆動装置66のモータ76を停止させる。こ
れにより図3に示すノズル18の円運動状の繰り返し運
動が停止する。またモータ46を駆動することによりノ
ズル18を揺動運動させる。ノズル18からジェットを
噴射させながら、たとえば図1に示すn位置からm位置
まで移動させる。これにより第1みぞ150の深さ方向
に仮想線で示すスリット状の第2みぞ151が追加掘削
される。第2みぞ151の幅方向の寸法は、円運動状の
繰り返し運動がないため、第1みぞ150の幅方向の寸
法よりも小さいものとなる。この追加掘削は、第1みぞ
150を形成する場合よりも低速でノズル18を図1に
示すn位置からm位置まで、揺動させることによって行
ってもよく、また第1みぞ150を形成する場合と同じ
速度で往復移動させることによって行ってもよい。図4
に初めに掘削される第1みぞ150と、みぞ深さ方向に
追加掘削される第2みぞ151のモデルを示す。第2み
ぞ151は、ヘッド16の設定角度を変えることにより
、図中a位置だけでなく、p位置やb位置などにも形成
することができる。第2みぞ151の掘削深さは、モー
タ6が停止しているためノズル18が掘進方向に移動し
ないので、限界があるが、被切削物としてコンクリート
を用い、研摩材としてスチールグリッドを毎分7kg供
給し、圧力150MPaに加圧した水毎分25リットル
とともにノズル18から噴射したアブレーシブウォータ
ージェットの場合、約0.5mの深さの追加掘削が可能
であった。図5(a)に第1みぞ150の掘削に続いて
第2みぞ151が追加掘削された状況を示す。次にみぞ
長手方向の第3みぞ152を追加掘削する場合について
説明する。ノズル18からジェットの噴射を止め、モー
タ76を停止させる。これにより図3に示すノズル18
の円運動状の繰り返し運動は停止する。ノズル18を揺
動の一端部m位置に位置させた状態でモータ46を停止
させる。次にノズル18からジェットを噴射させながら
モータ6を後退方向に駆動して装置全体を図2中、左方
向に後退させる。この後退速度は前進時の速度よりも小
さくされている。ノズル18をみぞ縁部86まで移動さ
せることにより、みぞ長手方向の第3みぞ152が追加
掘削される。この場合、装置の進退方向の軸線に対しノ
ズル18の設定角度βを90度に近づければ近づけるほ
ど一般に切削効率が向上する。図5(b)に第2みぞ1
51に加えて図中上下の両側にみぞ長手方向の第3みぞ
152及び152aが追加掘削された状況を示す。この
図5(b)の加工方法を応用して図6及び7に示すよう
に、所定の間隔を空けて形成した複数の第1みぞ150
間を第3みぞ152によりつなぐことができる。たとえ
ば、隣り合う第1みぞ150の縁部間の間隔が1mとな
るように順次掘削しておき、第1みぞ150の両側から
みぞ長手方向に0.5mの第3みぞ152及び152a
を順次形成することによりみぞ長手方向に連続したみぞ
を形成することが可能である。こうすることにより、第
1みぞ150間を第3みぞ152及び152aによって
短時間でつなぐことができる。また深さ方向の第2みぞ
151を順次つないで形成することもできる。なお、上
記実施例では、繰り返し運動の軌跡は、図3に示す円形
状のものとしたが、ジグザク形状その他の形状でも差し
支えない。またノズル18を揺動させる角度βは、第1
みぞ150を形成する場合と、第2みぞ151を形成す
る場合とで、それぞれ同じ角度にするものとしたが、こ
れは異なる角度にすることもできる。さらに上記実施例
では、追加掘削は、掘削ストロークが最大の位置から行
うものとしたが、掘削深さが浅い場合や、掘削途中で硬
い異物があって先に進めない場合などにおいては、途中
から追加掘削を行うようにすることもできる。
Next, the operation of this embodiment will be explained. first,
The frame 2 is positioned and fixed by a robot arm (not shown). The moving table 4 is moved back to the left from the position shown in FIGS. 1 and 2, and the nozzle 18 is moved to the excavation surface 86.
Let me face you. At this time, the nozzle 18 is at one end of the swing (eg, position m in FIG. 1). In this state, the jet starts ejecting. In other words, the high pressure water hose 8
High-pressure water and an abrasive are supplied to the head 16 through the abrasive hose 84 and the abrasive hose 84, the two are mixed in the mixing chamber 80, and a jet containing the abrasive is ejected from the nozzle 18. The jet ejected from the nozzle 18 cuts concrete, rock, etc. with the kinetic energy of the high-pressure water and abrasive material. At the same time, the rotary drive device 66 is driven to rotate the rotary joint 64. This causes the universal joint 62 to rotate, causing the eccentric cam 60 to rotate. As a result, the head 16 moves from +α to −α in FIG.
Repeated circular movements are performed in the angular range shown by , and a circular hole with a depth H is excavated. On the other hand, the drive device 36
The motor 46 is driven to rotate the gear 44 via the reducer 52. As a result, the gear 42 and nut 40 are rotated, and the screw shaft 38 is moved in the axial direction. The link 24 swings from +β to -β using the pin 32 as a fulcrum in the left-right direction (for example, rightward) in FIG.
It will swing in a plane parallel to the plane of the paper in the range shown by . That is, as shown in FIG. 3, the nozzle 18 performs excavation by swinging in the lateral direction while repeatedly moving in a circular motion. The entire device is moved forward by driving a motor 6 for forward and backward movement. As a result, as shown in FIG.
can be drilled. The width of the groove 150 in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 4 corresponds to the diameter of the circular motion. Next, the excavation of the second groove 151 to be added will be explained. The jet is stopped from being ejected from the nozzle 18, the motor 6 for forward and backward movement is stopped, and the movement of the entire apparatus is stopped. The motor 76 of the rotary drive device 66 is stopped. As a result, the repeated circular motion of the nozzle 18 shown in FIG. 3 is stopped. Further, by driving the motor 46, the nozzle 18 is caused to swing. While ejecting a jet from the nozzle 18, it is moved, for example, from the n position to the m position shown in FIG. As a result, a slit-shaped second groove 151 is additionally excavated in the depth direction of the first groove 150 as shown by a virtual line. The widthwise dimension of the second groove 151 is smaller than the widthwise dimension of the first groove 150 because there is no circular repetitive movement. This additional excavation may be performed by swinging the nozzle 18 from the n position to the m position shown in FIG. 1 at a lower speed than when forming the first groove 150, and when forming the first groove 150. This may be done by moving back and forth at the same speed. Figure 4
A model of a first groove 150 that is first excavated and a second groove 151 that is additionally excavated in the groove depth direction is shown. By changing the setting angle of the head 16, the second groove 151 can be formed not only at the a position in the figure but also at the p position, b position, etc. The excavation depth of the second groove 151 is limited because the motor 6 is stopped and the nozzle 18 does not move in the excavation direction, but concrete is used as the object to be cut and steel grid is used as the abrasive at a speed of 7 kg per minute. In the case of an abrasive water jet that was supplied and injected from the nozzle 18 with 25 liters of water per minute pressurized to a pressure of 150 MPa, additional excavation to a depth of approximately 0.5 m was possible. FIG. 5A shows a situation where a second groove 151 is additionally excavated following the excavation of the first groove 150. Next, a case where a third groove 152 in the longitudinal direction of the groove is additionally excavated will be described. The jet is stopped from being ejected from the nozzle 18, and the motor 76 is stopped. This causes the nozzle 18 shown in FIG.
The repetitive circular motion of stops. The motor 46 is stopped with the nozzle 18 positioned at one end of the swinging position m. Next, the motor 6 is driven in the backward direction while a jet is ejected from the nozzle 18, and the entire apparatus is moved backward in the left direction in FIG. This backward speed is smaller than the forward speed. By moving the nozzle 18 to the groove edge 86, a third groove 152 in the longitudinal direction of the groove is additionally excavated. In this case, the cutting efficiency generally improves as the set angle β of the nozzle 18 approaches 90 degrees with respect to the axis in the advance/retreat direction of the device. The second groove 1 in Figure 5(b)
In addition to grooves 51, third grooves 152 and 152a in the longitudinal direction of the grooves are additionally excavated on both sides of the upper and lower sides of the figure. By applying the processing method shown in FIG. 5(b), as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of first grooves 150 are formed at predetermined intervals.
The space can be connected by a third groove 152. For example, the adjacent first grooves 150 are excavated sequentially so that the interval between the edges is 1 m, and the third grooves 152 and 152a are 0.5 m in the longitudinal direction of the grooves from both sides of the first groove 150.
By sequentially forming the grooves, it is possible to form grooves that are continuous in the longitudinal direction of the grooves. By doing so, the first grooves 150 can be connected in a short time by the third grooves 152 and 152a. Further, the second grooves 151 in the depth direction can also be formed by sequentially connecting them. In the above embodiment, the locus of the repetitive movement is circular as shown in FIG. 3, but it may be a zigzag or other shape. Further, the angle β at which the nozzle 18 is swung is the first
Although the same angle is used when forming the groove 150 and when forming the second groove 151, the angle may be different. Furthermore, in the above example, additional excavation is performed from the position where the excavation stroke is maximum, but if the excavation depth is shallow or if there is a hard foreign object in the middle of excavation and it is difficult to proceed further, additional excavation may be performed from the middle. It is also possible to perform additional excavation.

【0007】[0007]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればノ
ズルが移動できるような断面積の大きい深いみぞの深さ
方向又はみぞ長手方向に細長いみぞを追加形成すること
ができる。したがって断面積の大きい深いみぞ同士を短
時間でつなげることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to additionally form an elongated groove in the depth direction of a deep groove having a large cross-sectional area or in the longitudinal direction of the groove so that the nozzle can move. Therefore, deep grooves with large cross-sectional areas can be connected in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】液体ジェットを用いたみぞ掘削装置の正面図で
ある。
FIG. 1 is a front view of a groove excavation device using a liquid jet.

【図2】図1の2−2線に沿ってみた図である。FIG. 2 is a view taken along line 2-2 in FIG. 1;

【図3】ノズルの軌跡を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a trajectory of a nozzle.

【図4】みぞ深さ方向にみぞを追加掘削した状態を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a state in which a groove is additionally excavated in the groove depth direction.

【図5】みぞの深さ方向及びみぞ長手方向にみぞを追加
掘削した状態を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a state in which grooves are additionally excavated in the depth direction and longitudinal direction of the grooves.

【図6】間隔を空けて掘削したみぞとみぞとを追加掘削
みぞでつないだ状態を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a state in which grooves excavated at intervals are connected by an additionally excavated groove.

【図7】図6の矢印7に沿って見た図である。FIG. 7 is a view taken along arrow 7 in FIG. 6;

【図8】ノズル及びその周辺部を拡大して示した図であ
る。
FIG. 8 is an enlarged view of the nozzle and its surrounding area.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18  ノズル 150  第1みぞ 151  第2みぞ(深さ方向みぞ) 18 Nozzle 150 1st groove 151 Second groove (depth direction groove)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  掘削部に深いみぞを形成する液体ジェ
ットを用いたみぞ掘削方法において、液体ジェットを噴
射するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、
順次掘削面側に前進させることにより第1みぞを所定の
深さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を
停止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度に
設定して一平面内に揺動させることにより揺動面と直交
する方向に測った幅寸法が上記第1みぞの幅寸法より小
さいみぞを深さ方向に追加掘削する液体ジェットを用い
たみぞ掘削方法。
Claim 1: In a groove excavation method using a liquid jet for forming a deep groove in an excavated part, a nozzle that injects a liquid jet is oscillated within a plane while a motion component in a direction perpendicular to the plane is generated. Do repetitive exercises that include
After the first groove is excavated to a predetermined depth by sequentially advancing toward the excavation surface side, the above-mentioned repeating motion and forward motion are stopped, and then the nozzle is set to a predetermined repeating motion stop angle and oscillated in one plane. A groove excavation method using a liquid jet for additionally excavating a groove in the depth direction whose width dimension measured in the direction perpendicular to the swinging surface is smaller than the width dimension of the first groove.
【請求項2】  掘削部に深いみぞを形成する液体ジェ
ットを用いたみぞ掘削方法において、液体ジェットを噴
射するノズルを一平面内に揺動させながら、上記一平面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動をさせ、
順次掘削面側に前進させることにより第1みぞを所定の
深さまで掘削した後、上記繰り返し運動及び前進運動を
停止させ、次にノズルを所定の繰り返し運動停止角度及
び所定の揺動停止角度に設定して後退させることにより
上記揺動面と直交する方向に測った幅寸法が上記第1み
ぞの幅寸法より小さいみぞをみぞ長手方向に追加掘削す
る液体ジェットを用いたみぞ掘削方法。
Claim 2: In a groove excavation method using a liquid jet for forming a deep groove in an excavated part, a nozzle that injects a liquid jet is oscillated within a plane while a motion component in a direction perpendicular to the plane is generated. Do repetitive exercises that include
After excavating the first groove to a predetermined depth by sequentially advancing toward the excavation surface side, the above-mentioned repeating motion and forward motion are stopped, and then the nozzle is set to a predetermined repeating motion stop angle and a predetermined swing stop angle. A groove excavation method using a liquid jet, in which a groove is additionally excavated in the longitudinal direction of the groove, the width of which is smaller than the width of the first groove when measured in a direction perpendicular to the swinging surface, by retracting the groove.
【請求項3】  追加掘削後、繰り返し運動停止角度及
び揺動停止角度のいずれか一方又は両方を変えて前進さ
せる請求項2記載の液体ジェットを用いたみぞ掘削方法
3. The trench excavation method using a liquid jet according to claim 2, wherein after the additional excavation, one or both of the motion stop angle and the swing stop angle are repeatedly changed and the groove is advanced.
【請求項4】  上記追加掘削時のノズルを揺動又は移
動させる速度は、第1みぞを掘削中のそれぞれ対応する
速度より低速にした請求項1、2又は3記載の液体ジェ
ットを用いたみぞ掘削方法。
4. The groove using a liquid jet according to claim 1, wherein the speed at which the nozzle is oscillated or moved during the additional excavation is lower than the corresponding speed during excavation of the first groove. Drilling method.
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