JPH11294062A

JPH11294062A - 岩盤掘削機

Info

Publication number: JPH11294062A
Application number: JP10246998A
Authority: JP
Inventors: Kaori Nagai; 香織永井; Masaru Sato; 優里
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザー光照射手段と掘削刃両者の長所を生か
し、掘削力を高めた、回転式の岩盤掘削機を提供するこ
とを目的としたものである。【解決手段】岩盤を掘削するための掘削刃１と、先端部
に前記掘削刃１が取り付けられ、前記掘削刃１を回転さ
せる駆動手段２と、前記掘削刃１より前方にレーザー光
６を照射させるレーザー光照射手段３と、から構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザー光照射
手段が設けられることにより、掘削力を高め、容易に岩
盤の掘削ができる回転式の岩盤掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩盤等を掘削するためには、掘削機が用
いられる。この掘削機には数々の種類があるが、その中
の一つに、掘削刃を回転させて岩盤等を掘削する回転式
の岩盤掘削機がある。これは周知であり、実際に現場等
で使用されている。その回転式の岩盤掘削機は、まず、
掘削刃の先端が岩盤に食らいつき、クラック（掘削しや
すいように、あらかじめ入れておくヒビ）を生じさせ、
そして、そのクラックに、掘削刃を食いつかせて、回転
させることにより、岩盤を削り取り、掘削を行ってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、大型の掘削刃
を用いて掘削を行う場合で、例えば花崗岩のように堅い
岩盤に対し掘削を行う場合は、大型の掘削刃では、クラ
ックを生じさせることが難しいため、掘削が困難にな
る。したがって、大型の掘削刃を用いた方が作業が進行
しやすいのだが、花崗岩等の堅い地盤では、大型の掘削
刃は用いることができないので、作業の進行が遅くなる
という問題があった。また、レーザー光を用いての掘削
方法も提案はされているが、以下のような問題があっ
た。（１）レーザー光のみで岩盤の掘削を行うには、掘削の
進行中に、ドロースレート（流れ落ちる軟弱な岩石）が
溜まってしまい、掘削が困難になってしまう。（２）レーザー光のみでは掘削力が弱すぎる。（３）岩盤等の掘削に、レーザー光のみで行うにはコス
トがかかりすぎる。（４）掘削力を大きくしたものは、掘削機自体が大きく
なってしまうため、現場では使用しにくい。

【０００４】そこで、この発明にかかる岩盤掘削機は、
前記問題を解決するために、レーザー光照射手段と掘削
刃両者の長所を生かし、掘削力を高めた、回転式の岩盤
掘削機を提供することを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、前記課題を解決
するために、この発明は、請求項１に示すように、『岩
盤を掘削するための掘削刃と、先端部に前記掘削刃が取
り付けられ、前記掘削刃を回転させる駆動手段と、前記
掘削刃より前方にレーザー光を照射させるレーザー光照
射手段と、からなることを特徴とする岩盤掘削機。』を
提供するものである。

【０００６】すなわち、この岩盤掘削機は、レーザー光
照射手段を設けたので、レーザー光が岩盤等にクラック
を生じさせ、それを利用して掘削刃の回転で掘削するこ
とにより、掘削力を高められるところに特徴がある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の岩盤掘削機の実
施の形態を図面に沿って説明する。図１は、この発明の
岩盤掘削機の実施の形態に係る斜視図である。

【０００８】この発明に係る岩盤掘削機は、岩盤を掘削
するための掘削刃１と、先端部に前記掘削刃１が取り付
けられ、前記掘削刃１を回転させる駆動手段２と、前記
掘削刃１より前方にレーザー光６を照射させるレーザー
光照射手段３と、から構成されている。

【０００９】ここで、この発明に係る岩盤掘削機は、岩
盤のみを掘削できる岩盤掘削機のみに限らず、固い地盤
の掘削やトンネル開設のための掘削等もできる掘削機で
あってもよい。例えば、シールドやボーリングマシンや
ドリル等に代表される回転式の岩盤掘削機であれば適用
できる。

【００１０】また、この発明に用いられる掘削刃１は、
後述する駆動手段２の先端につけて、回転させることに
より実際に岩盤等を掘削する部分である。材質は、鉄や
合金等の金属等で、岩盤等を削ることができ、岩盤等を
削り取っても破損しにくい材質であればよい。形状は、
図１で示すこの発明の実施の形態では、平板型のスクリ
ュー形状の刃であるが、この発明には、平板型、山形等
の形状を問わず適用できる。大きさは、後述する駆動手
段２の駆動力によって、岩盤等を掘削するに十分な大き
さであればよい。したがって、この発明に用いられる前
記掘削刃１は、例えば、ドリル刃、トンネル開設に用い
られるシールド等に用いられるカッタービット等回転式
掘削機に用いられる刃（カッター）等が考えられる。さ
らに、前記掘削刃１は、図１で示すこの発明の実施の形
態では複数であるが、単数であっても複数あっても、こ
の発明は実施可能である。

【００１１】また、この発明に用いられる駆動手段２
は、掘削を行うために、前記掘削刃１を回転駆動する手
段である。この駆動手段２は、前記掘削刃１を回転させ
ることができ、岩盤等を掘削できる駆動力のある駆動手
段であれば、電動式であっても、内燃式等であってもよ
い。また、図１で示すこの発明の実施の形態では、前記
掘削刃１が平板型のスクリュー形状であり、複数の掘削
刃１を有する。そのため、この実施の形態に係る駆動手
段２は、後述するレーザー光照射手段３を複数設ける必
要があり、その実際の使用のため用いられる後述する光
伝送手段４の絡みを防止するため、一回転するのではな
く、前記光伝送手段４が絡まない程度の一定の角度（こ
の実施の形態では略９０°）で、時計回りと反時計回り
に交互に回転できるような制御ができるように構成され
ている。

【００１２】さらに、この発明に用いられるレーザー光
照射手段３は、レーザー発振器５だけで構成されてもよ
いが、実際の現場での使用を考えると（レーザー発振器
５を前記掘削刃１に取り付けたのでは、前記駆動手段２
により回転させたり、この岩盤掘削機を移動したりする
のが困難であるため）、レーザー発振器５と、発振され
たレーザー光６を前記掘削刃１より前方に照射すべく、
その位置までレーザー光６を伝送する光ファイバー等の
光伝送手段４と、から構成されてもよい。その場合、前
述したように、前記駆動手段２の回転により、前記光伝
送手段４が絡まないような手段を設ける必要がある。ま
た、前記レーザー光照射手段３で照射されるレーザー光
６は、例えば、炭酸ガスレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
ー、ヨウ素レーザー等の赤外領域の波長を有したレーザ
ーのレーザー光が適している。これらは、金属加工など
にも用いられ、土石などをも熱により溶融させるような
大出力なものが提供されているからである。なお、土石
などを溶融させ、クラックを生じさせることができるレ
ーザーであれば、上記レーザーに限定されるわけではな
い。また、前記レーザーは単独で使用されたり、あるい
は、異なる種類のレーザー同士を任意に組み合わせて使
用されることもある。このレーザー光照射手段３によ
り、レーザー光６は、岩盤等の掘削しようとする箇所
に、ピンポイント的に照射され、レーザー光６の持つ赤
外線の熱エネルギーにより、照射部分が加熱され、熱溶
融し、岩盤等にクラックを生じさせるのである。

【００１３】以下、図１に基づき、この発明の実施の形
態を説明する。図１に示すように、この実施の形態の岩
盤掘削機の構成を説明すると、時計回り、反時計回り
に、交互に略９０°回転する駆動手段２の先端部２ａ
に、４分の１円の扇形形状の掘削刃１が４枚、間隔を開
けて円状になるように組み合わさった状態で、取り付け
られており、前記掘削刃１の中央部には貫通孔１ａが開
設されている。そして、前記掘削刃１の前記貫通孔１ａ
には、光ファイバー等の前記光伝送手段４が挿通されて
いる。この光伝送手段４は前記レーザー発振器５に接続
されている。

【００１４】この実施の形態の岩盤掘削機を使用するに
は、前記掘削刃１を掘削する岩盤等に接触させ、前記レ
ーザー発振器５より、レーザー光６を発信させ、前記駆
動手段２を用いて前記掘削刃１を回転させながら岩盤等
に押しつけていく。

【００１５】前記のように構成し、使用することによ
り、前記レーザー光６により岩盤等にクラックが生じ、
そのクラックをもとに前記掘削刃１が岩盤等に食いつ
き、掘削することができるので、掘削力が増加する。

【００１６】ところで、岩盤等の深い位置を掘削する場
合は、前記掘削刃１から前記駆動手段２の距離が大きく
なり、それに伴い前記光伝送手段４が長くなる。その場
合、たとえ掘削刃１を略９０°に時計回り、反時計回り
交互に回転させても、光ファイバー等の前記光伝送手段
４は絡まりやすくなる。そこで、前記掘削刃１と略同
形で前記光伝送手段４を挿通させるための貫通孔を有
し、前記掘削刃１と同様に組み合わせた形状（スクリュ
ー形状）の補助部材に前記光伝送手段４を挿通させてお
くと、前記駆動手段２の回転によっても前記光伝送手段
４は絡まりにくくなる。そして、前記補助部材は、複数
挿通させて用いると効果的である。

【００１７】また、吸引装置の吸引口をレーザー光照射
手段４の横に取り付けておくと、粘性のある岩盤等のく
ずが外部に排出できるため、さらに掘削しやすくなる。

【００１８】

【発明の効果】この発明にかかる岩盤掘削機を前記のよ
うに構成したので、レーザー光によりクラックを生じさ
せてから、掘削刃の回転により掘削を行うので、堅い岩
盤であっても、大型の掘削刃を使用して掘削することが
できる。したがって、花崗岩等の堅い岩盤であっても、
大型の掘削刃を使用できるので、作業の進行が速めるこ
とができる。

【００１９】また、軟弱地盤の場合は、掘削刃の回転に
よりクラックを生じさせるには、岩盤がもろく、くずれ
やすいため、クラックを生じさせにくいが、この岩盤掘
削機は、レーザー光の熱でクラックを生じさせるため、
軟弱地盤での掘削も容易になる。

【００２０】また、レーザー光により、あらかじめクラ
ックを生じさせてあるので、クラックを生じさせるため
の、掘削刃の回転が必要がなく、掘削刃の回転数を減じ
させることが可能となる。したがって、小さな力での掘
削が可能となり、少ないエネルギーで掘削できるため、
コストがかからない。

【００２１】また、レーザー光により、クラックを生じ
させるため、クラックを生じさせるために掘削刃を使用
する必要は無いので、掘削刃でクラックを生じさせる場
合と比べて、掘削刃の寿命を長くすることができる。

【００２２】さらに、所定の角度だけ、時計回り、反時
計回りに、交互に回転させることにより、レーザー光照
射手段の現場での使用が、容易であるようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の岩盤掘削機の実施の形態に係る斜視
図である。

【符号の説明】

１掘削刃１ａ貫通孔２駆動手段２ａ先端部３レーザー光照射手段４光伝送手段５レーザー発振器６レーザー光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】岩盤を掘削するための掘削刃と、先端部に前記掘削刃が取り付けられ、前記掘削刃を回転
させる駆動手段と、前記掘削刃より前方にレーザー光を照射させるレーザー
光照射手段と、からなることを特徴とする岩盤掘削機。