(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡開可能なカッタ及びこのカッタを拡開する油圧ジャッキを備えたカッタ部と、このカッタ部に結合され上方に伸びたカッタ回転軸と、載荷桁に設置され、前記カッタ回転軸を回転させるロータリーテーブルと、前記油圧ジャッキを駆動するジャッキ駆動源とを有する立坑掘削機において、
前記ジャッキ駆動源を前記ロータリーテーブル上に設置したことを特徴とする立坑掘削機。
【請求項２】
請求項１記載の立坑掘削機において、前記ジャッキ駆動源は、発電機と、この発電機からの電力により電動駆動される油圧ジャッキ用パワーユニットとで構成されることを特徴とする立坑掘削機。
【請求項３】
前記カッタ部の状態を計測する計測手段と、地上に設置され、前記計測手段の計測値に基づいてカッタ部の状態を表示する表示手段とを有する請求項１記載の立坑掘削機において、前記ロータリーテーブル上に設置され、前記計測手段の計測値を電気信号として電波で送信する送信手段と、地上に設置され、前記送信手段から送信された信号を受信して前記表示手段に送る受信手段とを有することを特徴とする立坑掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、載荷桁に設置されたロータリーテーブルによりカッタ部を回転させる立坑掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立坑掘削機としては、「建設の機械化」‘７２年６月号６３頁の「大口径ウェル掘削機の性能試験報告」に記載されているものがある。この公知例に記載の立坑掘削機は、拡開可能なカッタ及びこのカッタを拡開する空圧シリンダを備えたカッタ部と、このカッタ部に結合され上方に伸びたカッタ回転軸（ドリルパイプ、ケリーバー）と、地上の載荷桁に設置され、カッタ回転軸を回転させるロータリーテーブルと、このロータリーテーブルを回転させる原動機と、カッタで掘削した土砂を地上に排土する排土装置（ドリルパイプ、ケリーバー、スイベルジョイント、サクションホース）と、地上に設置され空圧シリンダを駆動するための空気圧を供給する空気圧源とを有し、原動機によりロータリーテーブル及びカッタ回転軸を介してカッタ部を回転させると共に、空圧シリンダによりカッタ部のカッタを拡開しながら下方に向けて掘削していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。
すなわち、地上の空気圧源から回転部であるカッタ部の空圧シリンダに空気圧を供給するのに、空気圧用のロータリージョイントをケリーバーに設ける必要がある。このような構造では、ロータリージョイントにも排土装置のスイベルジョイントと同等の吊り下げ荷重がかかるため、ロータリージョイントをそれなりの大きさにする必要があり、装置全体が高価になる。
【０００４】
また、立坑掘削作業では、例えば空圧シリンダのストロークを計測するストロークセンサをカッタ部に設けるとともに、このストロークセンサで計測したストロークを表示するストローク表示装置を地上に設置し、作業者が地上で現在のカッタの掘削径を把握できるようにすることがある。しかし、この場合、回転部であるカッタ部のストロークセンサの計測値を電気信号で地上のストローク表示装置に送るためには、ケリーバーに信号線スリップリングを設ける必要があり、上記と同様に装置全体が高価になる。
【０００５】
本発明の目的は、カッタ回転軸の上端部の構造を簡単化することにより装置全体を安価にすることができる立坑掘削機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、拡開可能なカッタ及びこのカッタを拡開する油圧ジャッキを備えたカッタ部と、このカッタ部に結合され上方に伸びたカッタ回転軸と、載荷桁に設置され、前記カッタ回転軸を回転させるロータリーテーブルと、前記油圧ジャッキを駆動するジャッキ駆動源とを有する立坑掘削機において、前記ジャッキ駆動源を前記ロータリーテーブル上に設置した構成とする。
【０００７】
以上のように構成した立坑掘削機においては、ジャッキ駆動源をロータリーテーブル上に設置することにより、地上からカッタ部の油圧ジャッキに動力を供給するためのロータリージョイントをカッタ回転軸の上端部に設置する必要がなくなり、装置全体を安価にすることができる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ジャッキ駆動源は、発電機と、この発電機からの電力により電動駆動される油圧ジャッキ用パワーユニットとで構成される。
【０００９】
（３）前記カッタ部の状態を計測する計測手段と、地上に設置され、前記計測手段の計測値に基づいてカッタ部の状態を表示する表示手段とを有する上記（１）において、好ましくは、前記ロータリーテーブル上に設置され、前記計測手段の計測値を電気信号として電波で送信する送信手段と、地上に設置され、前記送信手段から送信された信号を受信して前記表示手段に送る受信手段とを有する。
【００１１】
以上のように構成した立坑掘削機においては、ロータリーテーブル上に設置された送信手段によりストローク計測手段の計測値を電気信号として電波で送信し、地上に設置された受信手段により送信手段から送信された信号を受信することにより、カッタ部のストローク計測手段の計測値を地上に電気信号で送るための信号線スリップリングをカッタ回転軸の上端部に設置する必要がなくなり、装置全体を安価にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面により説明する。
図１において、本実施形態の立坑掘削機は、カッタ部４０と、カッタ回転軸４５とを有している。カッタ部４０はケーソン５０の内側及び下側の地山を掘削する拡開カッタ１を有し、この拡開カッタ１はカッタシャフト３０の下部に放射状に取り付けられた４本のリブ３２を有し、各リブ３２の先端にはカッタビットを持つカッタスポーク３３がピン３４を介して折り曲げ可能に結合されている。各カッタスポーク３３にはアーム３６が連結され、各アーム３６とカッタシャフト３０との間には油圧ジャッキ１１が取り付けられ、それら油圧ジャッキ１１を伸縮することによって拡開カッタ１を開閉させる。
【００１３】
カッタシャフト３０の下端には排泥口３７が設けられ、この排泥口３７は後述するサクションポンプ８により拡開カッタ１で掘削した土砂を立坑内に満たされた水とともに泥水として吸い込む。また、カッタシャフト３０の上端には、拡開カッタ１で地山を掘削する際に掘削方向が振れるのを防止するスタビライザ２が設置されている。
【００１４】
カッタ回転軸４５は、スタビライザ２の上部に設置され、順次付け足していくことにより拡開カッタ１を深い位置まで降下させるドリルパイプ３と、最上部のドリルパイプ３に結合されるケリーバー５とを有している。
【００１５】
地上Ａには載荷桁２７が固定して設置されており、その載荷桁２７上には、図２及び図３に示すように、支持フレーム２８が取り付けられ、この支持フレーム２８上にはロータリーテーブル４が設置されている。ロータリーテーブル４は、支持フレーム２８に環状のベアリング２４を介して回転可能に支持された環状の回転フレーム２９と、この回転フレーム２９の内周側に配置された８角形状のマスターブッシュ２３と、このマスターブッシュ２３の内周側に配置され、中心部に断面形状が四角形であるケリーバー５が通るための四角い穴２２ａを持つ四角形状のロータリーブッシュ２２とで構成されている。回転フレーム２９には４つの抜け止め２９ａが設けられており、これによりマスターブッシュ２３が回転フレーム２９から抜けないようになっている。また、ロータリーブッシュ２２はケリーバー５に対して上下方向（軸方向）に摺動可能になっており、通常はマスターブッシュ２３とケリーバー５との間に収められ、後述するドリルパイプ３の付け足し時にはケリーバー５に対して上方向に摺動させて引き抜かれる。
【００１６】
また、支持フレーム２８には油圧モータ２５が取り付けられ、この油圧モータ２５は地上Ａに設置された油圧ユニット７により動力を得ている。また、図４に示すように、ベアリング２４の外周輪には旋回ギヤ２４ａが設けられ、油圧モータ２５の出力軸にはその旋回ギヤ２４ａとかみ合うピニオン２５ａが取り付けられている。油圧モータ２５を回転させると、ピニオン２５ａ及び旋回ギヤ２４ａによりロータリーテーブル４が回転駆動され、その回転力がケリーバー５、ドリルパイプ３、スタビライザ２、カッタシャフト３０を介して拡開カッタ１に伝えられ、拡開カッタ１が回転する。ここで、油圧モータ２５を回転させたときに回転するロータリーテーブル４、カッタ回転軸４５、カッタ部４０を回転部Ｂとする。
【００１７】
ロータリーテーブル４の回転フレーム２９上には、発電機２６と、この発電機２６からの電力で作動する電動モータ、及びこの電動モータにより駆動され前記拡開ジャッキに作動油を供給する油圧ポンプを含む油圧ジャッキ用パワーユニット１７とが設置され、パワーユニット１７と油圧ジャッキ１１は油圧ホース１８でつながれている。なお、パワーユニット１７は、図４に示すように、ボルト５７で取付台５８の上フランジ部５８ａに固定され、取付台５８の下フランジ部５８ｂがボルト５９で回転フレーム２９に固定されている。また、図示はしないが、発電機２６の設置構造も上記と同様である。
【００１８】
図１に戻り、ケリーバー５の上にはスイベルジョイント６が設置され、地上Ａにはサクションポンプ８が設置され、スイベルジョイント６とサクションポンプ８とはサクションホース１２でつながれている。サクションポンプ８により排泥口３７から吸い込まれた泥水は、カッタシャフト３０、スタビライザ２、ドリルパイプ３、ケリーバー５の内部を通過して地上Ａに吸い上げられるが、スイベルジョイント６は、回転部Ｂであるケリーバー５より地上Ａのサクションポンプ８に泥水を送ることを可能にするものである。
【００１９】
また、スイベルジョイント６には、カッタ部４０及びカッタ回転軸４５を吊り下げるクレーン９が取り付けられている。拡開カッタ１を地山に押し付ける力はカッタ部４０及びカッタ回転軸４５の自重であり、クレーン９の引き上げ力によってその押付力の調整を行う。
【００２０】
また、カッタ部４０の油圧ジャッキ１１とスタビライザ２との間にはストロークセンサ（計測手段）１３が設けられ、パワーユニット１７上には送信機（送信手段）１４が設置され、ストロークセンサ１３と送信機１４とはケーブル１９で接続されている。ストロークセンサ１３は油圧ジャッキ１１のストロークを計測し、その検出値を電気信号として送信機１４に送り、この送信機１４はその電気信号を電波で送信する。地上Ａには受信機（受信手段）１５及びストローク表示計（表示手段）１６が設置されており、受信機１５は送信機１４によって送信された信号を受信してストローク表示計１６に送り、ストローク表示計１６はその信号に基づいて現在の油圧ジャッキ１１のストロークを表示する。
【００２１】
立坑掘削機の掘削工程を図５により説明する。
油圧ジャッキ１１により拡開カッタ１を所定の掘削径に設定した状態（（ａ）参照）で、油圧モータ２５を駆動すると、ロータリーテーブル４が回転し、その回転力がケリーバー５、ドリルパイプ１３、スタビライザ２、カッタシャフト３０を介して拡開カッタ１に伝達され、拡開カッタ１により下方に向かって掘削していく（（ｂ）参照）。
【００２２】
拡開カッタ１で掘削した土砂は立坑内に満たされた水とともに泥水としてサクションポンプ８の吸い込み力で排泥口３７より吸い込まれる。吸い込まれた泥水はカッタシャフト３０、スタビライザ２、ドリルパイプ３、ケリーバー５、スイベルジョイント６、サクションホース１２を通してサクションポンプ８に到達し、図示しない泥水処理施設に送られる。泥水処理施設では土砂と水を分離して水だけを立坑内に送り返す。
【００２３】
また、必要に応じて油圧ジャッキ１１を伸長することによって拡開カッタ１の掘削径を変えて掘削を行う（（ｃ）参照）。このときの油圧ジャッキ１１のストロークはストロークセンサ１３によって計測され、その検出値は電気信号としてケーブル１９を介して送信機１４に送られ、送信機１４はその電気信号を電波で送信する。送信機１４からの送信信号は地上Ａの受信機１５で受信され、ストローク表示計１６はその受信信号に基づいて油圧ジャッキ１１のストロークを表示する。したがって、作業者は地上Ａにいながら現在の拡開カッタ１の掘削径を把握できる。
【００２４】
そして、ケリーバー５の長さ分の深さの掘削が終わったら、カッタ部４０及びカッタ回転軸４５をクレーン９で引き上げ、ロータリーブッシュ２２をケリーバー５に対して上方向に摺動させてケリーバー５とマスターブッシュ２３との間から引き抜き、最上部のドリルパイプ３の結合部をマスターブッシュ２３上にあずけた後、ケリーバー５と最上部のドリルパイプ３の間に新たなドリルパイプ３をつなぐ。その後、クレーン９でカッタ部４０及びカッタ回転軸４５を降ろすとともに、ロータリーブッシュ２２をケリーバー５に対して下方向に摺動させてケリーバー５とマスターブッシュ２３との間に収め、その後さらに掘削して行く。
【００２５】
図６に従来による立坑掘削機を示す。
この図において、油圧ジャッキ用パワーユニット１７は地上Ａに設置されている。また、ケリーバー５の上部には油圧ロータリージョイント（油圧ジョイント）２０及びスリップリング２１が設置されている。油圧ジョイント２０は地上Ａの油圧ジャッキ用パワーユニット１７からの作動油を油圧ホース６１を介して回転部Ｂであるカッタ部４０の油圧ジャッキ１１に送るためのものであり、スリップリング２１は回転部Ｂであるカッタ部４０のストロークセンサ１３の計測値を電気信号として地上Ａのストローク表示計１６にケーブル６２を介して送るためのものである。このような構造では、油圧ジョイント２０及びスリップリング２１にはスイベルジョイント６と同等の吊り下げ荷重がかかるため、油圧ジョイント２０及びスリップリング２１をそれなりの大きさにする必要があり、装置全体が高価になる。また、油圧ジョイント２０及びスリップリング２１を設けた分だけクレーン９の位置を高くする必要があり、そのため、例えばその位置に障害物がある場合には掘削作業ができなくなるという事態が生じる。
【００２６】
これに対し本実施形態においては、油圧ジャッキ用パワーユニット１７及び発電機２６をロータリーテーブル４上に設置し、これらをカッタ部４０と共に回転するようにしたので、地上Ａから油圧ジャッキ１１に作動油を供給するための油圧ジョイントをケリーバー５に設ける必要がなくなる。また、ロータリーテーブル４上に送信機１４を設置するとともに地上Ａに受信機１５を設置し、ストロークセンサ１３の計測値を電気信号として電波で飛ばしてストローク表示計１６に送るようにしたので、ストロークセンサ１３から地上Ａに電気信号を送るためのスリップリングをケリーバー５に設ける必要もなくなる。以上により装置全体を安価にすることができる。
【００２７】
また、本実施形態ではクレーン９によりカッタ部４０及びカッタ回転軸４５を吊り下げているが、油圧ジョイント及びスリップリングを設けなくて済むので、クレーン９の吊り下げ高さが低く抑えられ、これにより障害物により掘削作業ができなくなることはない。
【００２８】
なお、本実施形態においては、油圧ジャッキ用パワーユニット１７及び発電機２６と、送信機１４とをロータリーテーブル４上に設置する構成としたが、特にこれに限らず、油圧ジャッキ用パワーユニット１７及び発電機２６だけをロータリーテーブル４上に設置してもよい。また、クレーン９によりカッタ部４０及びカッタ回転軸４５を吊り下げる構成としたが、カッタ部４０及びカッタ回転軸４５を吊り下げる手段は、それ以外にも例えばジャッキやウインチとしてもよい。
【００２９】
また、油圧ジャッキ１１のストロークを計測するストロークセンサ１３をカッタ部４０に設け、その計測値を電気信号として送信機１４より電波で送信するものとしているが、その油圧ジャッキ１１のストローク以外のカッタ部４０の状態、例えば拡開カッタ１とケーソン５０との位置関係などを計測する手段を設け、その計測値を電気信号として送信機１４より電波で送信してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、拡開ジャッキを駆動するジャッキ駆動源をロータリーテーブル上に設置したので、ロータリージョイントをカッタ回転軸の上端部に設置する必要が無くなり、装置全体を安価にすることができる。
【００３１】
またさらに、ロータリーテーブル上に送信手段を設置するとともに地上に受信手段を設置し、ストローク計測手段の計測値を電気信号として電波で飛ばすようにしたので、信号線スリップリングをカッタ回転軸の上端部に設置する必要が無くなり、装置全体を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による立坑掘削機の断面図である。
【図２】図１に示すロータリーテーブルの詳細図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図２の拡大図である。
【図５】図１に示す立坑掘削機による立坑の掘削工程を示す図である。
【図６】従来による立坑掘削機の断面図である。
【符号の説明】
１  拡開カッタ
３  ドリルパイプ
４  ロータリーテーブル
５  ケリーバー
１１  油圧ジャッキ
１３  ストロークセンサ
１４  送信機
１５  受信機
１６  ストローク表示計
１７  油圧ジャッキ用パワーユニット（ジャッキ駆動源）
２２  ロータリーブッシュ
２３  マスターブッシュ
２６  発電機（ジャッキ駆動源）
２９  回転フレーム
４０  カッタ部
４５  カッタ回転軸
【図１】
0003605234.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003605234.tif 000006
【図６】
0003605234.tif 000007