JPS59199990A - 岩石掘削の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、限定された行程にわたり軸方向に押しずらし
可能なチズルなシリンダーピストン集合体、特に弁と協
働せしめる掘込みヘッドにより岩石を掘込む方法および
この方法を実施する次の装置に関するものである。すな
わち、部分カット掘込み機を有しており、この掘込み機
の掘込みアームには少なくとも１つの掘込みヘッドが備
えられており、このヘッドには、チズル軸方向で限定さ
れた行程を軸方向に押しすらし可能にホールダ内に保持
されているチズルが装着されている。カット能力改善と
消費エネルギー低減のため、チズルな、たとえば超音波
により振動させることは公知である。しかし、この形成
の構成は、比較的高価であり、発振器による高い機械応
力により故障発生率が比較的高い。また、チズルな限定
された行程にわたり押しずらし可能にチズル・ホールダ
内に配置することも公知である。この場合には、チズル
の押しずらし距離は、掘り崩される岩石内ヘチズルが侵
入するや否や、チズルまたは切羽に向けた水ノズルへの
水供給を制御可能にするために利用される。この公知の
構成の場合、水の吹きかげは、掘り崩される岩石内ヘチ
ズルが実際に侵入しているとき以外は不可能である。

本発明の目的は、チズルに対して、掘込みヘッドの回転
運動に加えて打撃運動を与えることにより、崩し作業を
容易にする岩石掘込み法を提供することにある。この形
式の打撃式掘込み？達成するため、本発明による方法で
は、限定された行程にわたり軸方向に押しずらし可能な
チズルなもつ掘込みヘッドか用いられ、これらのチズル
がシリンダーピストン集合体と協働するようにしたので
ある。本発明による方法の思想はほぼ次の通りである。

すなわち、シリンダニピストン集合体が、間欠的に圧力
媒体を負荷され、これにより軸方向外方押しずらし位置
ヘチズルをもたらす加圧行程を生ぜしめ、かつまた圧力
媒体の負荷のない段階にはチズルにより、集合体が出発
位置へ押し戻されるようにすることにある。

たとえば弁により構成されるシリンダーピストン集合体
が間欠的に圧力媒体により負荷されることにより、チズ
ルは、掘崩されるべき岩石内へ侵入後、間欠的に切羽に
対し打撃を与えることができる。シリンダーピストン集
合体の圧力負荷が中断されると直ちに、チズルは、掘込
み力により、所定の軸方向行程にわたって、チズル引込
み位置へ移動させることができる。火入・で新たに、チ
ズルは、圧力媒体を負荷され、切羽に対して打撃を与え
ることかできる。本発明による方法は、次のように行な
うのが有オＵである。すなわち、シリンダーピストン集
合体を弁として構成し、この集合体に圧力流体が弁の閉
鎖方向に負荷されるようにし、そのさいタペットは掘込
み力の軸方向分力に抗して弁閉鎖位置へもたらされるよ
うにするのである。このような構成の場合、閉鎖方向に
作用する弁横断面が十分に大きい寸法を有するようにし
て、弁の閉鎖と、切羽へのチズルの運動が、圧力流体の
負荷のさいに、掘込み力に抗して可能になるようにしな
げればならない。圧力媒体源か遮断された場合に、この
形式の弁を開放′１−るには、弁の開放行程のさいに排
除される流体量を、少なく　　　“１とも１つのノズル
を介してチズルないし切羽の方向へ押出すようにするの
が有利である。掘込みへソドの軸に対して外方の位置へ
のチズルの打撃運動を可能にするためには、２００バ一
ル以上の圧力、特に６００〜７５０パールの範囲の圧力
で圧力流体を供給するのが有利である。

この方法を実施するための本発明による装置は、次のよ
うな部分カット掘込み機を前提とする。すなわち、掘込
みアームには少なくとも１つの掘込みヘッドが備えられ
ており、このヘッドには、チズル軸方向に限定された行
程にわたり、軸方向に押しすらし可能にチズル・ホール
ダ内に保持されているチズルが装着されているような掘
込み機である。この形式の公知の掘込み機は、在来、岩
石内ヘチズルが侵入すると直ちにチズルが弁を開放位置
へもたらし、これによりノズルへの水供給が可能となる
ように構成されていた。本発明による装置は次のように
構成されている。すなわち、チズル・シャフトが、その
ときどきで液力式もしくは空気式シリンダーピストン集
合体と摩擦係合により協働して、チズルな掘込み力に抗
して外方へ押しずらす圧力乞伝達するようにし、かつま
た集合体の作業室が遮断・接続可能な圧力媒体Ｗと連通
されているようにしたのである。圧力媒体源の作業圧力
２よびシリンダ・ピストン集合体の有効ピストン横断面
は、それゆえ、次のように寸法づげしておかねばならな
い。ｆなわち、チズルが、掘込み力の軸方向分力を克服
している間は、たとえ掘り崩される岩石に′チズルが喰
い込んでいても、外方位置へ押出されつるように寸法づ
げしておかねばならない。

有利には、この構成は次のようにしておく。すなわち、
シリンダーピストン集合体を弁として構成しておき、こ
の弁のタペットが弁の閉鎖方向で摩擦係合によりチズル
・シャフトと協働し、この結果弁座前方のスペース、す
なわち作業室が断・続可能の圧力媒体源と連通せしめて
おき、かつまた、このスペースを弁開放時に弁座後方で
出口と連通させる通路、特にスプレー・ノズルが接続さ
２するようにしておくのである。この形式の弁に圧力流
体、たとえば水が負荷されると、チズルは衝撃的に外方
位置へもたらされる。圧力流体源が遮断されると、直ち
に弁座前方のスペースからの僅かの漏れにより、掘込み
力の軸方向分力による弁の開放が可能になり、しかもこ
の開放行程のさい、弁タペットに−より弁座前方スペー
スから流体が排除される。この流体は、たとえはスプレ
ー・ノズルを介して押出されてもよい。掘込み力の軸方
向分力による開放運動を容易にするために、弁座前方の
スペースは、絞り個所を介して出口、特にスプレー・ノ
ズルと連通させておくことができる。

この形式の絞り個所は、圧力媒体源が遮断されると、直
ちに掘込み力の軸方向分力による弁座から弁の引き離し
を容易にする。

弁の閉鎖連動を速クシ、チズルの打撃運動を達成するた
めには、タペットが少なくとも可なりのシール状態で弁
箱内を案内されるようにするのか有オリである。そのさ
い、弁箱の内のり横断面か圧力媒体源の作業圧力により
増大せしめられ、場合によっては、弁を閉鎖方向へ押圧
するばねの力を加えられ、チズルの軸方向で最大の有効
掘込み力より大きい力を生じさせなければならない。

断・続可能の圧力媒体源は、間欠的な打撃を得るために
は、間欠的に接続・遮断が可能でなげればならない。こ
の目的のためには、圧力媒体源を回転すべり弁を介して
間欠的に液力／リンダ−ピストン集合体と接続するのが
有利である。このように間欠的に作用１−る回転すべり
弁は、簡単に次のようにして実現できる。すなわち、圧
力媒体源を、掘込みアームに対して固定的な部分内の軸
方向中心孔に接続しておき、大体において半径方向に開
口している複数貫通孔を介して、掘込みヘッドの回転部
分内の通路と連通可能にし、さらに、これらの通路が、
シリンダニピストン果合体の作業室、つまり弁座前方の
スペース内に開口するよ５Ｋｊるのである。このように
構成は公知のセクター制御装置と似ている。この制御装
置の場合は、水の排出は、掘込みヘッドの完全回転のさ
いの所定中心角にわたってのみ可能セある。本発明の構
成は、複数の半径方向に開口する貫通孔乞何して　　　
□′おり、その点で公知のセクター制御装置とは区別さ
れる。弁の漏れを考慮して、これらの半径方向貫通孔は
、同じく、掘込みヘッドの回転の所定中心角にわたって
だけ備えられているが、これは、がならすしも前提条件
ではない。なぜなら、圧力媒体源の作業圧力が負荷され
ている場合、水の排出は、弁が閉鎖されているので、僅
かしか行なわれないからである。

圧縮空気を利用する場合は、圧力媒体の間欠的供給は、
チズルに負荷を与えるピストンにより直接的に制御する
ことができる。この目的のために、空気式シリンダーピ
ストン集合体が、シリンダ内を案内されるピストン、そ
れもチズルと摩擦係合により協働する部分より大きい直
径をもつピスト／を有するようにし、しかもこのピスト
ンの外とうが、ピストンの動程のさいに、圧力空気用の
供給孔とピストン作業室に接続された逃がし孔とを開閉
するようにする。しかも、逃がし孔を閉じると、ピスト
ンの作業室と、圧縮空気供給孔が接続されているチズル
側環状室との間のあふれ通路が開放される。このような
構成の場合、チズルが岩石内へ侵入したのち、まずピス
トンが、圧縮空気供給孔が開放される程度だけ押しすら
される。次いで、圧縮空気がピストンを行程方向にチズ
ルから引き離す。そのさい、ピストンの作業室からは、
逃がし孔が未だ閉じられない間は、チズルへの打撃用の
空気が逃げることができる。ピストンの打撃行程を逆転
させるには、ピストン作業室と、圧縮空気供給孔が接続
されているチズル側環状室との間のあふれ通路が役立っ
ている。圧縮空気供給を、岩石にチズルが侵入していな
い間は遮断しておくためには、次のように構成するのが
有利である。すなわち、ピストンがはねによってチズル
に当て付けられるようにし、しかも、ばねの力が、掘込
み力の反動分力より／」・さく、チズルとピストンとの
重量に相応する力よりは太きいようにするのである。

次に本発明の実施例を図面につき説明する。第１図は、
相互に溶接されたディスク２から構成された掘込みヘッ
ド１であり、このヘッド１は図示されていない掘込みア
ームのところに回転可能に支承されている。参照番号３
により破線で示したのは減速ギヤ装置の最終段である。

掘込みヘッド１は、ころがり軸受け５を介して行なわれ
、掘込みアームと結合された支持部４のところに軸受け
されている。

水の供給は、まず支持部４内の通路６をブｒして行なわ
れ、水は分配室γ内へ流入する。分自己室７を経て、水
は相応にシールされた軸方向供給管８と半径方向管９と
を通って、掘込みヘッド１の軸方向に延びている分配中
空室１０へ案内される。

掘込みヘッド１の端ディスク１１（！、、この場合、ね
じを介して掘込みヘッド１０基体と結合されている。水
は分配中空室１０から出て、＋１＋１半径方向の供給孔
１２を経て出口ノズルに達する。このノズルは、チズル
・ホールシダ内に収容しておくことができる。

軸方向の供給管８は、この場合（ま、その端狽ｕ端部の
ところに、いくつかの半径方向孔１３乞有している。こ
れらの孔１３は、掘込みヘッド１０）回転のさい、半径
方向管９と連通せしめられる。これを拡大して示したの
が第６図である。

第２図には、チズル・ホールダ１４が示されている。ホ
ーシダ１４０基部内には、掘込みヘッドの圧縮水供給孔
１２が開口している。チズル・ホールダ１４が破損した
場合、この開口は栓１５で閉じられ、余計な水消費が防
止される。水は、供給孔１２から出て、チズル・ホーシ
ダ１４０基部内に形成されている通路１６を通り、液力
シリンダーピストン集合体の作業室１７内へ達する。こ
の集合体１７は弁として構成されている。弁１８は、ピ
ストンとして構成された弁タペット１９を有しており、
このタペット１９は、シール機能を有しつつ弁箱２０内
を案内されている。弁箱２０は、さらに弁座２１を有し
ており、この弁座のところには、弁体が第２図に示され
ている閉鎖姿勢で密着している。弁体は弁タペット１９
同様、作業室１７内へ達する圧力媒体により、閉鎖姿勢
にもたらされる。そのさい、等しい閉じ方向ではねゾ ２２が作用する。タペット１９は、チズル２４のシャフ
ト２３と協働′１−る。チズル２４はブツシュ２５内を
軸方向に両矢印２６万回に押しすらし可能である。加え
て、この押しすらし運動はチズル・シャフトの軸方向み
ぞ２７の幅（−）により制限されている。ブツシュ２５
内には、チズル２４の行程を制限するため、両矢印２６
方向にばねリング２Ｂが配置されている。ばねリング２
８は同時にチズル２４を脱落しないよう固定している。

ブツシュ２５は、ばねビン２９によりチズル・ホールダ
１４内に固定されている。

弁１８の閉鎖位置では、チズル２４は外方へ押し出され
た位置に来る。作業室１７内に、すなわち弁座前方のス
ペース内に圧力媒体が負荷されているかぎり、弁は、チ
ズル２４が岩石内へ侵入している場合も、掘込み力では
開放されえない。掘込み力の軸方向分力は矢印３０によ
って示されている。圧力が作業室１７内で降下すると、
言いかえると圧力媒体源が遮断されると、直ちに流体は
作業室１７から絞り３１を経てノズル３２へ流出し、弁
１８が弁座かも離れることができる。掘込み力の軸方向
分力は、弁１８を開放位置に押し付けることが出来、そ
の場合、作業室１７から排除された流体量は、弁座な辿
り通路３３を通りノズル３２へ排出される。弁１８は、
圧力媒体が遮断されている間は、開放位置にあり、同時
にチズル２４はその間は引込み位置にある。圧力媒体源
が再び接続されると、直ちに弁１８は、チズル２４に作
用する掘込み刃軸方向分力に抗して再び閉鎖位置へ押し
付ゆられる。そのさい、流体は短時間だが弁座と通路３
３を通りノズル３２へ流出できろ。弁１８が再び閉じら
れると、圧力か作業室１７内に維持されている間は、流
体の著しい噴出は、もはや行なわれない。この段階では
、絞り３１を経て僅かの漏れが生じるのみである。作業
室１７が新たに圧力降下すると、再び流体は作業室１γ
から通路３３を通り、ノズル３２へ押し出される。その
さい、弁１８は再び開放位置へ来る。

この過程の間欠的反復により、チズル２４の打撃運動が
、掘込み力の軸方向分力の方向３０に抗して達成される
。

圧力媒体による作業室１７の間欠的な負荷は、第６図に
より拡大して示されている。固定的な軸方向供給管８を
中心として掘込みヘッド１が回転するさい、回転滑り弁
の形式で、半径方向の孔１３により交互に、圧力媒体源
が孔９と、したがってまた弁座前方の作業室１７と接続
されたり、ａ＋Ｖされたりする。第６図により、半径方
向孔１３は、約１２０°の掘込みヘッド回転中心角にわ
たってしか形成されておらず、したがって、作業室１７
の圧力媒体負荷は、その範囲にわたって以外は行なわれ
ない。岩石内へのチズルの侵入により、打撃的な掘込み
が、その範囲内で問題になる。

第４図には、圧縮空気で作動する形式のものが示されて
いる。チズルは同じ（参照番号２４で示してあり、ブツ
シュ２５内を両矢印２６の方向で軸方向に押しすらし可
能である。この押しすらし運動は、この場合もチズル・
シャフトの軸方向みぞ２７の幅で制限されている。ブツ
シュ２５内には、チズル２４の行程制限のため、はねリ
ング２８か配置されており、このリング２８は同時にチ
ズル２４を脱落阻止している。ブツシュ２５は更にばね
ビン２９によりチズル・ホーシダ１４内に釦定されてＦ
・る。軸方向で、これに続いてピストン３４が配置され
ている。このピストン３４は、了ね３５によりチズル・
シャフトに押しつけられている。ピストン３４は、摩擦
係合によりチズル２４と協働する断面減少部３６を有し
ており、第４図に示された位置では、圧縮空気供給孔３
７をふさいでいる。矢印３０の方向の掘込み力の反動分
力により、チズル２４が岩石内へ侵入後、ピストン３４
は圧縮空気供給孔３７が開放されるところ寸で押しずら
される。圧縮空気は、いまや供給孔３７を経て環状室３
８に入り、矢印４ｏの方向でピストン３４の環状面３９
に作用する。次いでピストン３４の下縁４１は逃がし孔
４２をふさぐ。

これにより、ピストン３４の作業室４３内には圧力が負
荷される。ピストン３４の上縁４５があふれ孔４４を過
ぎると、圧縮空気は供給孔３Ｔかも作業式４３内へ達す
る。開放方向に作用する環状　　　□面３８と比較して
、閉鎖方向に圧力負荷されるピストン３４横断面のほう
が、はるかに犬であるため、ピストン３４は急激に前方
へ動き、この運動のさいチズル２４へ衝撃が与えられる
。そのさい、ピストン下縁４１が逃がし孔４２を再び開
放するので、圧力が直ちに下降し、圧縮空気供給孔３７
からの空気圧は再びピストン３４を矢印４０の方向へ押
しずらす。

チズル２４が掘込み域から遠ざけられると、チズル２４
は、ばね３５の作用により前方位置に保持される。この
位置では、ピストン３４は圧縮空気供給孔３７を閉じる
ので、この結果、圧縮空ネか環状室３８内へ流入するこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、チズル・ホールダとチズルな取付は可′能の
掘込みヘッドの横断面図、第２図は、チズル・ホールダ
と、弁として構成された液力シリンダーピストン集合体
との横断面図、第６図は、第１図のｎｉ−ｍＷに沿った
断面の拡大図であり、圧力媒体源の間欠的な接続・通断
状況を示した図、第４図は、圧縮空気式構成の場合のチ
ズル・ホールダと、弁として構成されたシリンダーピス
トン集合体との横断面図である。 図において：１・・・掘込みヘッド、３・・・減速ギヤ
装置、７・・・分配室、８・・・供給管、９・・・半径
方向孔、１４・・・チズル・ホールダ、１５・・・栓、
１７・・・作業室、１８・・・弁、１９・・・タペット
、２０・・・弁箱、λ ２土・・・ばね、２３・・・チズル・シャフト、２４・
・・チズル、２５・・・ブツシュ、２７・・・みそ、２
８・・・ばねリング、３１・・・絞り、３３・・・圧力
媒体（水もしくは空気）通路、３４・・・ピストン、３
７・・・圧力媒体供給孔、４２・・・圧力逃がし孔、４
４・・・あふれ孔。 代理人　浅　村　　　皓 第１図 ２ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）チズル（２４）が、限定された行程（ａ）にわた
   り軸方向にシリンダーピストン集合体、とくに弁（１８
   ）と協働する掘込みヘッドにより、岩石を掘込む方法に
   おいて、シリンダーピストン集合体が、間欠的に圧力媒
   体を負荷され、この結果、チズル（２４）を外方の軸方
   向押しずらし位置へもたらす圧力行程を生せしめ、かつ
   また圧力媒体の負荷のない段階では、チズル（２４）に
   より上記集合体が出発位置へ押し戻されることを特徴と
   する岩石を掘込む方法。 （２）　　シリンダーピストン集合体が、弁（１８）と
   して構成されており、かつまた圧力流体により閉鎖方向
   に圧力負荷され、そのさいタペツ）（１９）は、掘込み
   力の軸方回分力（３０）に抗して、弁（１８）の閉鎖位
   置へ動かされることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の岩石な掘込む方法。 （３）弁（１８）の開放行程のさい排除される流体量が
   少なくとも１つのノズル（３２）を介して、チズル（２
   ４）ないし切羽の方向へ押し出されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項いずれか１つの項に記載
   の方法。 （４）圧力流体が２００パ一ル以上の値の圧力、特に６
   ００〜５００バールの範囲の値の圧力で供給されること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 （５）　　部分カッ、ト掘込み機を有しており、その掘
   込みアームが、少なくとも１つの掘込みヘッド（１）を
   備えており、このヘッド（１）が、チズル・ホールダ（
   １４）内に、チズル軸方向に限定された行程（ａ）を軸
   方向に押しすらし可能に保持されたチズル（２４）を有
   している特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれ
   か１つの項に記載の方法を実施する装置において、チズ
   ル・シャツ）’（２３）が、そのときどきで液力式また
   は空気式のシリンダーピストン集合体、それも作業室（
   １７，４３）が断続可能な圧力媒体源と連通されている
   集合体と、加圧力を伝達するために摩擦係合により協働
   することを特徴と′１−る本発明の方法を実施する装置
   。 （６）　　シリンダーピストン集合体が弁（１８）とし
   て構成されており、弁（１日）のタペツ）（１９）が、
   弁閉鎖方向では摩擦係合によりチズル・シャフト（２３
   ）と協働し、これにより弁座前方のスヘー、ス、すなわ
   ち作業室（１γ、４３）が、断続可能な圧力媒体源と連
   通され、かつまた上記スペース（１７）を弁開放時に出
   口と連通させる通路（３３）、特にスプレー・ノズル（
   ３２）が、弁座後方に接続されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項記載の装置。 （７）　　タペツ）（１９）が、少なくとも可なりのシ
   ール機能をもって弁箱（２０）内を案内され、弁箱の内
   のり横断面が圧力媒体源の作業圧力で増大せしめられ、
   場合によっては弁（１８）を閉鎖位置へ押圧するはね（
   ２２）の力が加算されて、チズル（２４）の軸方向での
   最大有効掘込み力より大きい力が生ぜしめられることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置。 （８）弁座前方のスペース（１７）が絞り個所（３１）
   を介して出口、特にスプレー・ノズル（３２）に連通し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第７項もしくは
   第８項のいずれか１つの項に記載の装Ｒ８ （９）圧力媒体源が、回転すべり弁を介して間欠的に液
   力シリンダーピストン集合体と連通されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項から第８項のいずれか１
   つの項に記載の装置。 （１０）　　圧力媒体源が、掘込みアームに相対的に固
   定された部分内の軸方向中心孔（８）に接続されており
   、かつまた、大体において半径方向に開口している複数
   の貫通孔（１３）’ｒ介し、て、掘込みへラド（１）の
   回転部分内の通路（９）と連通可能であることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項から第８項のいずれか１つの
   項に記載の装置。 ■　空気式シリンダーピストン集合体が、シリン　　　
   ９ダ内を案内されているピストン（３４）を有しており
   、このピストン（３４）の直径が、チズル（２４）と摩
   擦係合により協働する部分（３６）の直径より犬であり
   、さらに、ピストン（３４）の外とうが、ピストン（３
   ４）の動程のさいに圧力空気供給孔（３７）と、ピスト
   ン作業室（４３）に接続されている逃がし孔（４２）を
   開閉し、しかも、逃かし孔（４２）がピストン＜３４＞
   の外とうにより閉じられると、ピストン（３４）の作業
   室（４３）と圧力空気孔（３７）が接続されているチズ
   ル側環状室（３８）との間のあふれ通路（４４）が開放
   されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装
   置。 （１２）　　ピストン（３４）が、はね（３５）により
   チズル（２４）に当て付けられており、加えてばね（３
   ５）の力が掘込み力の反動分力（３０）より小さく、チ
   ズル（２４）とピストン（’３４）との重量に相応する
   力より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１１狽
   に記載の装置。