JPS6238512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、掘削装置に係り、特に硬質の岩盤掘
削に適した掘削装置に関する。

従来自公転掘削装置が提案されており、この自
公転掘削装置はビツトを自転させると共に自転方
向とは逆方向にビツトを公転させ、この自転と公
転との回転方向を逆にすることによりビツトの受
ける反力を相殺し、ビツトのトルクバランスをと
るようにしている。そしてビツトの公転回転数と
自転回転数との比は公転１に対し自転は約1.5位
となつている。前記の如く構成された自公転掘削
装置のビツトの歯の軌跡を描いてみると、第１図
に示すようにビツトの歯１０はトロコイド曲線１
２を描くことになる。このような自公転掘削装置
に於いて掘削すると、第１図に示すようにトロコ
イド曲線１２の間に孔壁に突起部１４が形成され
ることになる。したがつて前記従来の自公転掘削
装置は、硬質の岩盤掘削を行うと、この突起部１
４にビツトの歯１０が衝突し、ビツトの歯１０が
損傷する欠点があり、硬質の岩盤掘削には不適で
あつた。

本発明は、前記従来の自公転掘削装置の欠点に
鑑みてなされたもので、硬質の岩盤を掘削しても
歯が損傷しない掘削装置を提案することを目的と
している。本発明の他の目的は、このような硬質
の岩盤掘削に適する掘削装置に拡孔装置を設けた
ことにある。本発明は、ビツトの受ける反力を地
上で支持し、ビツトの自転方向を公転方向と同方
向にすると共にビツトの回転数を公転回転数より
比較的大きくし、ビツト（カツター）のリーミン
グ切削によつて掘削孔の孔壁に突起部を生じさせ
ないようにしたことを特徴としている。

以下添付図面に従つて本発明に係わる掘削装置
の好ましい実施例を詳説する。

第２図は本発明に係わる実施例の構造を示す断
面図である。第２図に於いてパイプ１６の上端部
は図示しないが地上に於いて回転不能に支持され
ており、しかしながらパイプ１６は順次継ぎ足す
ことにより掘削装置を下方向に進めることが可能
である。パイプ１６にはフランジ１８を介して本
体ケース２０が固定されている。この本体ケース
２０の上面にはモータ２２が搭載されており、こ
のモータ２２は減速装置２４を介して本体ケース
２０に枢支された軸２６と連結されている。この
軸２６にはギア２８が固定されており、このギア
２８は外軸３０の外周に形成されたギア３２と噛
み合つている。外軸３０はベアリング３４を介し
て本体ケース２０に枢支されている。

外軸３０の下端部はフランジ３６を介して公転
ケース３８の上面に固定されている。また本体ケ
ース２０には、フランジ１８を介して固定パイプ
３９が取付けられ、この固定パイプ３９は下方に
延設されている。この固定パイプ３９と公転ケー
ス３８との間には、ベアリング４０，４２が介在
されている。ここで減速装置２４、軸２６、ギア
２８、外軸３０、ギア３２はモータ２２と公転ケ
ース３８と連結する第１伝達機構を構成してい
る。固定パイプ３９の下端部には公転ケース３８
内で太陽ギア４４が固定されている。また公転ケ
ース３８にはパイプ１６と平行にビツト軸４６が
ベアリング４８，５０を介して枢支されている。
ビツト軸４６は第２図では１本のみ示されている
が、実際には図示しない残りの２本のビツト軸が
公転ケース３８に枢支されている。

このビツト軸４６にはギア５２が固着されてお
り、固定の太陽ギア４４とビツト軸４６のギア５
２との間には次に述べる第２伝達機構によつて連
結されている。ビツト軸４６はこの第２伝達機構
によつて公転ケース３８の回転数に対し比較的大
きい回転数でもつて回転し、しかも公転ケース３
８と同方向に回転することができる。公転ケース
３８にはアイドル軸５４が枢支され、このアイド
ル軸５４と平行に他のアイドル軸５６が枢支され
ている。アイドル軸５４には太陽ギア４４と噛み
合う小ギア５８が固定され、この小ギア５８の下
方には大ギア６０が固定されている。大ギア６０
はアイドル軸５６の小ギア６２と噛み合い、この
小ギア６２の上方には大ギア６４が形成され、こ
の大ギア６４はビツト軸４６のギア５２と噛み合
つている。太陽ギア４４とビツト軸４６のギア５
２とを連結する第２伝達機構は、アイドル軸５
４，５６ギア５８，６０，６２，６４によつて構
成されている。

ビツト軸４６の下端部には自転ビツト６６が設
けられている。また公転ケース３８の下部にはフ
ランジ６８、先進ビツト軸７０を介して先進ビツ
ト７２が取り付けられている。なお符号７４，７
６，７８で示す部材はシール部材である。

前記の如く構成された本発明に係わる実施例の
作用は次の通りである。まずモータ２２の回転力
は、第１伝達機構すなわち減速装置２４、軸２
６、ギア２８、ギア３２、外軸３０を介して公転
ケース３８に伝達される。公転ケース３８がモー
タ２２により矢印Ａ方向に回転させられると、こ
の公転ケース３８に枢支されている自転ビツト軸
４６は、第２伝達機構すなわちアイドル軸５４，
５６、ギア５８，６０，６２，６４を介して固定
の太陽ギア４４と噛み合つているので、公転ケー
ス３８と同方向に矢印Ｂで示すように回転する。
しかもビツト軸４４の回転数は、公転ケース３８
の回転数１に対し３０ないし５０の速比で回転す
る。なお公転ケース３８に取り付けられたビツト
７２は公転ケース３８と一体的に回転し先進孔を
掘削する。ビツト６６，７２の反動トルクはパイ
プ１６の上端部、すなわち第２図では図示しない
地上に於いてその反力を支持するようになつてい
る。

第３図では自転ビツト６６の歯の描く軌跡を示
している。第３図に於いて示すように、円８０を
その中心を微量ずつ移動させる軌跡を描き、掘削
孔８２は円８０の包絡円に相当する。したがつて
従来生じていたような突起物は掘削孔８２には生
ぜず、したがつて歯先が損傷するようなことはな
い。このため前記実施例によれば硬質の岩盤掘削
も可能となる。

第４図並びに第５図では前記実施例に拡孔装置
を設けた他の実施例を示している。第４図並びに
第５図に示す実施例に於いて、前記第２図に示し
た実施例と同一の部材若しくは類似の部材には同
一の符号を示しその詳しい説明は省略する。第４
図に於いて示すように拡孔タイプの掘削機８４
は、パイプ１６を介して地上のクレーン８６によ
つて支持されている。パイプ１６の上端部には断
面が四角形若しくは六角形のケリーロツド８８が
設けられており、このケリーロツド８８は反力受
台９０により回転トルクを支持し、パイプ１６を
回動不能に支持している。なお符号９２は送水パ
イプであり、９４はリバースホースである。

第５図では本発明に係わる拡孔装置を設けた他
の実施例の詳細な構造が示されている。第５図に
於いて反力パイプ１６の端部にはフランジ９６を
介して油圧シリンダ装置９８が取り付けられ、こ
の油圧シリンダ装置９８の端部にはフランジ１０
０を介して中間軸１０２が固着されている。中間
軸１０２の下端部には前記実施例で説明した固定
の太陽ギア４４がスプライン結合により固着され
ている。油圧シリンダ装置９８、中間軸１０２は
反力パイプ１６の一部を構成する。油圧シリンダ
装置９８の内部並びにこれと連続する中間軸１０
２の内部、公転ケース３８の内部には内軸１０４
がベアリング１０８，１１０を介して枢支されて
いる。内軸１０４の上端近傍にはリング状の非制
動部材１１０が固着されている。そしてこの非制
動部材１１０に対向してその上面には制動部材１
１２が室１１４内で上下方向に摺動自在に支持さ
れている。制動部材１１２は室１１４内でピスト
ンの働きをなし、孔１１６から圧力油を封入する
と制動部材１１２は非制動部材１１０の上面に当
接して制動力を内軸１０４に与える。また孔１１
８から圧力油を封入すると、制動部材１１２は上
方に移動して非制動部材１１０の上面から離接す
る。

内軸１０４の下端部にはスプライン結合により
ベベルギア１２０が固着され、このベベルギア１
２０はベアリング１２２を介して公転ケース３８
には回動可能に支持されている。このベベルギア
１２０は、ベアリング１２４，１２６を介して横
方向に公転ケース３８に枢支されたウオーム軸１
２８の右端部に固着されたベベルギア１３０と噛
み合つている。ウオーム軸１２８の左端部にはウ
オーム１３１が形成され、このウオーム１３１は
ウオームギア１３２と噛み合つている。このウオ
ームギア１３２はベアリング１３４，１３６を介
して公転ケース３８に枢支された拡孔軸１３８の
外周に形成されている。拡孔軸１３８の下部には
キー結合等により拡孔ケース１４０が固定され、
この拡孔ケース１４０には軸４７の下端部が延設
されている。軸４７の下端部はベアリング１４
２，１４４を介して拡孔ケース１４０に枢支され
ると共にギア１４６が固着されている。ギア１４
６はアイドルギア１４８を介して拡孔ケース１４
０に枢支されたビツト軸１５０のギア１５２と連
結されている。ビツト軸１５０の下部には自転ビ
ツト１５４が設けられている。なお符号１５６で
示す部材は垂直度を保つためのガイド、また符号
１５８，１６０で示す部材は拡孔量を測定するた
めの計測装置である同期シンクロモータである。
モータ１５８は内軸１０４の回転数を検出し、モ
ータ１６０は公転ケース３８の回転数を検出す
る。拡孔量は、両者の回転数差の大きさから求め
ることが出来る。

前記の如く構成された本発明に係わる他の実施
例の作用は次の通りである。まず制動部材１１２
を下方向に移動し、非制動部材１１０と接触させ
ると、内軸１０４に制動力が与えられることにな
る。内軸１０４に制動力が与えられる前には内軸
１０４は公転ケース３８と一体的に同方向に回転
していたのであるが、この制動力により公転ケー
ス３８と内軸１０４との間には回転数の差が生じ
てくる。すなわち制動力が与えられると内軸１０
４は公転ケース３８よりも少い回転数で回転する
ことになり、この回転力はベベルギア１２０を介
してウオーム軸１２８に伝達されることになる。
ウオーム軸１２８が回転すると、このウオーム軸
１２８の左端部に形成されたウオーム１３１はウ
オームギア１３２はこの回転力を伝達し、拡孔軸
１３８を回転する。拡孔軸１３８が回転すると、
拡孔ケース１４０は矢印Ｃで示すように回転し、
第５図上２点鎖線で示す位置に移動し、掘削孔を
拡孔することができる。拡孔量は、同期シンクロ
モータ１５８，１６０の回転差を、地上の拡孔量
計測器（図示しない）によつて検出し、容易に測
定することができ、制動部材１１２を非制動部材
１１０から任意の位置で離接することによつて任
意の孔径に拡孔することができる。なお、拡孔径
の最大、最小のリミツト位置はストツパ１６２、
ストツパ受部材１６４によつて決定される。即
ち、ストツパ１６２は公転ケース３８の下面に取
付けられた移動側ストツパである。ストツパ受部
材１６４は公転ケース３８側に固定されたアーム
１６６に形成される。

前記実施例に於いては第１、第２の伝達機構を
ギア伝達手段を用いて行つていたのであるが、こ
れに限定されるものではなく、チエーン等他の伝
達手段を用いても同様の効果を得ることができ
る。

以上説明したように本発明に係わる掘削装置に
よれば、自転ビツトを公転方向と同方向に回転す
ると共に公転回転数比と比べ比較的に大きな回転
数でもつて自転ビツトを回転し、ビツトの受ける
反力を地上で支持するようにしたので、硬質の岩
盤掘削でもビツトの歯を損傷することなく掘削が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自公転装置のビツトの歯の軌跡
を示す説明図、第２図は本発明に係わる実施例の
詳細な構造を示す断面図、第３図は第２図で示す
実施例のビツトの歯の軌跡を示す説明図、第４図
は本発明に係わる実施例に拡孔装置を設けた他の
実施例の概略構造を示す説明図、第５図は第４図
で示した拡孔装置を設けた掘削装置の詳細な構造
を示す断面図である。 １６…パイプ、２２…モータ、２６…軸、２８
…ギア、３０…外軸、３２…ギア、３８…公転ス
ース、４４…太陽ギア、４６…ビツト軸、５４，
５６…アイドル軸、５８，６０，６２，６４…ギ
ア、６６…自転ビツト、７２…先進ビツト、９８
…油圧シリンダ装置、１０２…中間軸、１０４…
内軸、１１０…非制動部材、１１２…制動部材、
１２０…ベベルギア、１２８…ウオーム軸、１３
０…ベベルギア、１３１…ウオーム、１３２…ウ
オームギア、１３８…拡孔軸、１４０…拡孔ケー
ス、１４６，１４８，１５２…ギア、１５４…自
転ビツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上端が地上で回動不能に支持されたパイプ
   と、モータが搭載され前記パイプに固着された本
   体ケースと、前記本体ケースに枢支され下部に先
   進ビツトを有する公転ケースと、前記公転ケース
   内で前記本体ケース側に固定された太陽ギアと、
   前記太陽ギアと平行に前記公転ケースに枢支され
   た少なくとも一つ以上の自転ビツトと、前記モー
   タの回転力を前記公転ケースに伝達する第１伝達
   機構と、前記太陽ギアと自転ビツトとを連結し自
   転ビツトの回転数を公転ケースの回転数に対し比
   較的大きくすると共に自転ビツトを公転ケースの
   回転方向と同方向に回転させる第２の伝達機構
   と、を有してなる掘削装置。 ２ 上端が地上で回動不能に支持されたパイプ
   と、モータが搭載され前記パイプに固着された本
   体ケースと、前記本体ケースに枢支され下部に先
   進ビツトを有する公転ケースと、前記公転ケース
   内で前記本体ケースに固定された太陽ギアと、前
   記公転ケースに枢支された少なくとも一つ以上の
   拡孔ケースと、前記拡孔ケースに枢支され拡孔ケ
   ースの回転中心と偏心した回転中心を有する自転
   ビツトと、前記モータの回転力を前記公転ケース
   に伝達する第１伝達機構と、前記太陽ギアと自転
   ビツトとを連結し自転ビツトの回転数を公転ケー
   スの回転数に対し比較的大きくすると共に自転ビ
   ツトを公転ケースの回転方向と同方向に回転させ
   る第２伝達機構と、前記拡孔ケースの駆動軸に制
   動力を付与して前記拡孔ケースと前記公転ケース
   との間に回転数差を生じしめる制動機構と、を有
   してなる掘削装置。