JP3570573B2

JP3570573B2 - 防振装置付き掘削装置

Info

Publication number: JP3570573B2
Application number: JP03644495A
Authority: JP
Inventors: 修久池田; 博行川崎; 太郎渡辺
Original assignee: 株式会社利根
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH08232570A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は防振装置付き掘削装置に係り、特にエアハンマドリル等の掘削装置の振動を吸収する防振装置付き掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、エアハンマドリル等の掘削装置で地盤を掘削する場合、回転駆動装置でエアハンマドリルを回転すると共にエアハンマドリル内のピストンを連続的に上下移動してドリルビットに繰り返し打撃振動を与える。この場合、エアハンマドリルは回転駆動装置に連結されたワイヤロープ又はチェーンを介してベースマシンで吊下げ支持される。そして、エアハンマドリルの振動はワイヤロープ又はチェーンの弾性で緩和される。
【０００３】
また、エアハンマドリルの大口径化に伴いツールの重量が増加した場合、エアハンマドリルを引き抜くために大きな引抜き力が要求される。そこで、大口径のエアハンマドリルを引き抜くために、ベースマシンにワイヤロープ又はチェーンを介してエアハンマドリルを吊り下げる代わりに、基台に立設したフィードシリンダに回転駆動装置を介して大口径のエアハンマドリルを取り付ける掘削装置が使用されている。この掘削装置によれば、フィードシリンダで大口径のエアハンマドリルを容易に引き抜くことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィードシリンダに回転駆動装置を介してエアハンマドリルを取り付けた場合、エアハンマドリルの振動がフィードシリンダに直接伝達されるのでフィードシリンダの寿命が短くなるという問題がある。また、エアハンマドリルの振動がフィードシリンダを介して掘削装置のベースに直接伝達されるので掘削装置周辺での振動、騒音が大きいという問題がある。さらに、ビット荷重の調整が困難な場合は、全ツールの重量を預けて掘削せざるを得ないため掘削深さが深くなるにしたがって新たな掘管を連結するのでエアハンマドリルの掘削荷重が増加する。従って、エアハンマドリルのビットに設けられたメタルチップ等の掘削刃が摩耗しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、振動、騒音を低減し長寿命で、かつ、掘削時の掘削荷重コントロールが容易な防振装置付き掘削装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、フレームに設けられたフィード手段に回転駆動手段を支持し、該回転駆動手段に連結された掘削用ツールを前記フィード手段で下降させると共に前記回転駆動手段で回転させ、前記掘削用ツールのビットで地盤を掘削する掘削装置において、前記フィード手段と前記回転駆動手段との間に前記掘削用ツールの振動を吸収するダンパを設けたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は、前記目的を達成する為に、前記ダンパのばね力を調整して防振具合や前記掘削用ツールのビット荷重を制御することを特徴としている。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、フィード手段で回転駆動手段を下降すると同時に回転駆動手段で掘削用ツールを回転させ、掘削用ツールのビットで地盤を掘削する掘削装置において、フィード手段と回転駆動手段との間に掘削用ツールの振動を吸収するダンパを設けた。従って、回転駆動手段まで伝達された掘削用ツールの振動をダンパで吸収し、フレーム及びフィード手段に伝達する掘削用ツールの振動を緩和する。
【０００９】
また、掘削用ツールの自重変動に対応させてダンパに供給する圧縮エア量を調整することによりダンパのばね力を調整する。これにより、防振具合や掘削用ツールのビット荷重を容易にコントロールすることができる。
【００１０】
【実施例】
以下添付図面に従って本発明に係る防振装置付き掘削装置の一実施例について詳説する。図１に示すように、防振装置付き掘削装置１０はフレーム１２、フィード手段１３、回転駆動装置１４、ダンパ１６及びエアハンマドリル（掘削用ツール）１８を備えている。図２に示すように、フレーム１２は左右のチャンネル２０、２０を有し、左右のチャンネル２０、２０はベース２１（図１参照）に一定の間隔をおいて平行に立設されている。左右のチャンネル２０、２０内にはそれぞれフィード手段１３のフィードシリンダ２２、２２が昇降自在に支持され、シリンダフィードシリンダ２２、２２のロッド端部２２Ａ、２２Ａが図示しないピンを介して左右のチャンネル２０、２０の下端部に支持されている。
【００１１】
図２、図３に示すように、フィードシリンダ２２、２２の間には支持ボックス２４が配置され、支持ボックス２４はフィードシリンダ２２、２２のそれぞれのシリンダ部に固定されている。この支持ボックス２４は矩形状箱型に形成され、両側部にはそれぞれガイド溝２６（図２、図３参照）が垂直に形成されている。支持ボックス２４内の４角にはダンパ１６、１６、１６、１６が配設され、ダンパ１６、１６、１６、１６の上端部には回転駆動装置１４が取り付けられている（図３、図４参照）。
【００１２】
図５に示すように、ダンパ１６はベローズ状の弾性ゴム３０の上下端部はそれぞれプレート３２、３３で密閉されている。また、プレート３２には給気孔３２Ａが形成され、給気孔３２Ａを介してダンパ１６内に圧縮エアが充填される。これにより、ダンパ１６がエアばねとして使用される。また、給気孔３２Ａから供給される圧縮エア量を調整することにより、ダンパ１６のばね力を調整することができる。従って、エアハンマドリル１８の自重が変化した場合でも、ダンパ１６のばね力を調整してエアハンマドリル１８の掘削荷重を容易にコントロールすることができる。
【００１３】
また、回転駆動装置１４のケース３４は矩形状に形成され、両側部に支持板３５、３５が設けられている。支持板３５、３５のそれぞれの上端部はクロスバー３７で連結されている。支持板３５、３５の外側にはそれぞれローラ３６、３６…が回動自在に支持されている。ローラ３６、３６…は、前述したガイド溝２６、２６に上下方向に移動自在に支持されている。
【００１４】
ケース３４の上部には減速機３８、３８…を介して駆動モータ４０、４０…が設けられている。減速機３８、３８…にはギア４２、４２…（図３参照）が連結され、ギア４２、４２…はギア４４に噛み合っている。従って、駆動モータ４０、４０…が回転するとギア４２、４２…が回転してギア４４が回転する。ギア４４にはフランジ４４Ａが一体に形成され、フランジ４４Ａにはエアスイベル４６を介して掘管４８（図１参照）が同軸上に連結されている。
【００１５】
掘管４８はエア供給管、エア排気管、排土管等を備え、エア供給管及びエア排気管はエアスイベル４６を介してそれぞれエア供給ライン５０及びエア排気ライン５２に連通されている。また、掘管４８の下端部にはエアハンマドリル１８が取り付けられている。エアハンマドリル１８内にはピストン（図示せず）が上下方向に移動自在に支持され、このピストンはエア供給ライン５０及びエア供給管から供給された圧縮エアで連続的に上下方向に往復移動する。また、打撃に供したエアは、掘管４８の排気ライン並びにエアスイべル４６の排気ライン５２を経て地上へ放出され、これにより、ピストンでビット１８Ａが打撃され、ビット１８Ａで岩盤が掘削される。また、エアハンマドリル１８は駆動モータ４０、４０…の回転でギア４４と一体的に回転する。
【００１６】
また、ギア４４のシャフト部には貫通孔４４Ｂが形成され、貫通孔４４Ｂは排土管に連通されている。ギア４４のシャフト部の上端部はパワースイベル５６に回動自在に支持され、パワースイベル５６には排土ライン５４が形成されている。排土ライン５４はギア４４のシャフト部の貫通孔４４Ｂを介して排土管に連通されている。従って、ビット１８Ａで掘削された土砂は排土管を介して排土ライン５４に導かれ、排土ライン５４を経て地上に排出される。
【００１７】
前記の如く構成された本発明に係る防振装置付き掘削装置の作用について説明する。
先ず、駆動モータ４０、４０…を駆動して減速機３８、３８…を介してギア４２、４２…を回動する。ギア４２、４２…が回転するとギア４４が回転する。これにより、ギア４４と一体に形成されたフランジ４４Ａ及びエアスイベル４６を介して掘管４８に回転が伝達され、エアハンマドリル１８が回転する。同時に、エアハンマドリル１８はエア供給ライン５０及びエア供給管から供給された圧縮エアでピストンが上下方向に連続的に往復移動する。これにより、ピストンでビット１８Ａが打撃される。この状態で、フィードシリンダ２２、２２を収縮してエアハンマドリル１８を下降し、ビット１８Ａで岩盤を掘削する。
【００１８】
この場合、エアハンマドリル１８の振動が掘管４８を介して回転駆動装置１４に伝達されるが、回転駆動装置１４はダンパ１６、１６、１６、１６を介して支持ボックス２４に支持されているので、回転駆動装置１４に伝達された振動はダンパ１６、１６、１６、１６で吸収される。従って、フィード手段１３及びフレーム１２にはエアハンマドリル１８の振動が伝達されない。
【００１９】
すなわち、エアハンマドリル１８が振幅ｘ_０で振動した場合、この運動を調和的と考えるとエアハンマドリル１８の変位量ｘは、
ｘ＝ｘ_０ｓｉｎ ωｔ
で現される。また、ダンパ１６のばね力Ｆは、
Ｆ＝Ｆ_０＋ｋｘ
但し、Ｆ_０：エアハンマドリル１８が変位していないときのダンパ１６の
ばね力Ｆ
ｋ：ばね定数
で現される。従って、ダンパ１６のばね定数ｋを十分小さく設定することにより、ダンパ１６のばね力Ｆの変動を小さくすることができる。このように、ダンパ１６のばね力Ｆの変動を小さくすることにより、エアハンマドリル１８の振動はダンパ１６で減衰されてフィード手段１３及びフレーム１２に伝達される。
【００２０】
また、エアハンマドリル１８で地盤を掘削する際に、掘削深さに応じて新たな掘管４８が順次連結されるので、エアハンマドリル１８の自重等が変化する。この場合、エアハンマドリル１８の自重をＷ、ダンパ１６、１６、１６、１６による持上げ力（ばね力）をＦとすると、ビット荷重Ｌは次式で現される。
Ｌ＝Ｗ−Ｆ
従って、エアハンマドリル１８の自重が変化した場合でも、ダンパ１６、１６、１６、１６内に供給する圧縮エア量を調整することにより、容易にビット荷重Ｌを一定に制御することができる。これにより、ビット１８Ａに設けられたメタルチップ（掘削刃）の摩耗量を小さく抑えることができる。また、ダンパ１６、１６、１６、１６内に供給する圧縮エア量を調整することにより、防振状態をコントロールすることができる。
【００２１】
また、回転駆動装置１４の支持板３５、３５にローラ３６、３６…が回動自在に支持されている。ローラ３６、３６…を、支持ボックス２４の両側部のガイド溝２６に上下方向移動自在に嵌入した。従って、エアハンマドリル１８の振動が回転駆動装置１４に伝達されて回転駆動装置１４が上下方向に移動する際の摺動抵抗を小さくすることができる。
【００２２】
前記実施例ではベローズ形のダンパ１６を４個使用した場合について説明したが、これに限らず、図６に示すようにドーナツ形に形成された１個のダンパ６０を使用しても同様の効果を得ることができる。勿論ダンパ１６を複数配設することも可能である。また、図７に示すようにエアシリンダ６２、６２をダンパとして使用しても同様の効果を得ることができる。この場合、エアシリンダ６２、６２はそれぞれフィードシリンダ２２、２２の上端部に固定され、回転駆動手段１４は支持アーム６４、６４を介してエアシリンダ６２、６２に支持される。尚、図６、図７において、前記実施例と同一類似部材については同一符号を付し説明を省略する。
【００２３】
本実施例では、フィード手段の支持ボックス２４の上面と回転駆動装置１４の下面との間にダンパ１６を配設し、自重による防振効果を図ったが、これに限らず回転駆動装置１４の上面方向にもダンパを設けることによって、給圧による防振効果を図ることも可能である。
前記実施例では掘削用ツールとしてエアハンマドリル１８を使用した場合について説明したが、これに限らず、その他の掘削用ツールとしてローラビット等を使用した掘削ドリルを使用しても回転掘削による上下振動の対し同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る防振装置付き掘削装置によれば、フィード手段と回転駆動手段との間にダンパを設け、このダンパで掘削用ツールの振動を吸収する。これにより、フレーム及びフィード手段に伝達する掘削用ツールの振動を緩和することができるので、掘削装置の振動が低減し、掘削装置の寿命を長くすることができる。さらに、掘削装置の振動が低減することにより騒音の低減を図ることができる。
【００２５】
また、掘削用ツールの自重変動に対応させてダンパに供給する圧縮エア量を調整することによりダンパのばね力を調整する。これにより、防振効果をチェックしたり掘削用ツールのビット荷重を容易にコントロールして、掘削用ツールの掘削ビットの摩耗を抑制すると共に円滑な掘削をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る防振装置付き掘削装置の正面図
【図２】本発明に係る防振装置付き掘削装置の腰部を拡大して示した斜視図
【図３】図２の正面図
【図４】図２の側面図
【図５】本発明に係る防振装置付き掘削装置に使用されたダンパの断面図
【図６】本発明に係る防振装置付き掘削装置の他の実施例を示した正面図
【図７】本発明に係る防振装置付き掘削装置の他の実施例を示した正面図
【符号の説明】
１０…防振装置付き掘削装置
１２…フレーム
１３…フィード手段
１４…回転駆動手段
１６…ダンパ
１８…エアハンマドリル（掘削用ツール）

Claims

フレームに設けられたフィード手段に回転駆動手段を支持し、該回転駆動手段に連結された掘削用ツールを前記フィード手段で下降させると共に前記回転駆動手段で回転させ、前記掘削用ツールのビットで地盤を掘削する掘削装置において、
前記フィード手段と前記回転駆動手段との間に前記掘削用ツールの振動を吸収するダンパを設けたことを特徴とする防振装置付き掘削装置。
前記ダンパはエアばねであり、エア圧力を可変にすることによってばね力を調整することを特徴とする請求項１の防振装置付き掘削装置。