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JPH0733754B2 - Grooving method and device using liquid jet - Google Patents
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JPH0733754B2 - Grooving method and device using liquid jet - Google Patents

Grooving method and device using liquid jet

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JPH0733754B2
JPH0733754B2 JP5005690A JP5005690A JPH0733754B2 JP H0733754 B2 JPH0733754 B2 JP H0733754B2 JP 5005690 A JP5005690 A JP 5005690A JP 5005690 A JP5005690 A JP 5005690A JP H0733754 B2 JPH0733754 B2 JP H0733754B2
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JP
Japan
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groove
liquid jet
nozzle
motion
plane
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孝治 忍谷
佳晴 宮永
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Electric Power Development Co Ltd
Japan Steel Works Ltd
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Electric Power Development Co Ltd
Japan Steel Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、液体ジェットを用いたみぞ掘削方法及び装置
に関するものである。なお、本明細書中において液体ジ
ェットとは、液体中に研磨材を混濁させた、いわゆるア
ブレーシブウォータジェットも含まれるものとする。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a groove excavating method and apparatus using a liquid jet. In the present specification, the term “liquid jet” includes a so-called abrasive water jet in which an abrasive is turbid in the liquid.

(ロ)従来の技術 第10図に従来の液体ジェットを用いたみぞ掘削装置を示
す。液体ジェットノズル(以下、本明細書中において
は、単にノズルと称する)100は、回転するツール102の
先端部に軸心から所定の角度θ傾いて取り付けられてお
り、ツール102を回転させながら液体ジェットを噴出す
ることにより被掘削物104にツール102の直径よりも大き
い直径を有する穴を掘削し、ツール102を掘削面に沿っ
て移動させながらみぞ106を形成させる。こうすること
によって、ツール102がみぞ106の中を移動する際、壁面
に接触して損傷するような不具合を防止している。ツー
ル102を軸方向に移動させる移動量を変えることによ
り、みぞ106の深さを変えることができる。ツール102の
液体ジェットを噴射するための高圧水は、高圧用スイベ
ルジョイントを介して回転するツール102内に導入され
る。
(B) Conventional technology Fig. 10 shows a conventional groove excavator using a liquid jet. A liquid jet nozzle (hereinafter, simply referred to as a nozzle in the present specification) 100 is attached to a tip portion of a rotating tool 102 at a predetermined angle θ with respect to an axis, and the liquid is jetted while rotating the tool 102. By ejecting a jet, a hole having a diameter larger than that of the tool 102 is excavated in the object 104 to be excavated, and a groove 106 is formed while the tool 102 is moved along the excavation surface. By doing so, when the tool 102 moves in the groove 106, it is prevented that the tool 102 comes into contact with the wall surface and is damaged. By changing the amount of movement of the tool 102 in the axial direction, the depth of the groove 106 can be changed. High-pressure water for jetting the liquid jet of the tool 102 is introduced into the rotating tool 102 via a high-pressure swivel joint.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の液体ジェットを用い
たみぞ掘削方法及び装置によると、高価な高圧用スイベ
ルジョイントを使用する必要がある。本発明はこのよう
な課題を解決することを目的としている。
(C) Problems to be Solved by the Invention However, according to the conventional groove excavation method and apparatus using a liquid jet as described above, it is necessary to use an expensive high-pressure swivel joint. The present invention aims to solve such problems.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、ノズルを一平面内に揺動させながらこの平面
と直交する方向の運動成分を含む繰り返し運動を行わ
せ、順次掘削面側に前進させることにより上記課題を解
決する。すなわち、本発明による液体ジェットを用いた
みぞ掘削方法は、液体ジェットを噴射するノズルを一平
面内に揺動させながらこの平面と直交する方向の運動成
分を含む繰り返し運動を行わせ、順次掘削面側に前進さ
せることにより掘削部にみぞを形成することを要旨とし
ている。繰り返し運動の折返し点近傍において、繰り返
し運動を減速又は一時停止させるようにしてもよい。
(D) Means for Solving the Problems The present invention is achieved by causing the nozzle to oscillate in one plane while repeatedly performing motion including a motion component in a direction orthogonal to this plane and sequentially advancing to the excavation surface side. The above problems are solved. That is, in the groove excavation method using the liquid jet according to the present invention, the nozzle that injects the liquid jet is swung in one plane, and the repetitive motion including the motion component in the direction orthogonal to this plane is performed to sequentially excavate the surface. The gist is to form a groove in the excavation part by advancing to the side. The repetitive motion may be decelerated or temporarily stopped near the turning point of the repetitive motion.

また本発明による液体ジェットを用いたみぞ掘削装置
は、所定位置に移動させて固定することが可能なフレー
ム(2)と、フレーム(2)上を前後進装置(6,7及び
8)によって移動可能な移動台(4)と、移動台(4)
に搭載され先端部のレバー(20)を一平面内で揺動させ
ることが可能な揺動装置(10)と、移動台(4)に搭載
され先端部のヘッド(16)を上記一平面に直交する運動
成分を含む繰り返し運動をさせることが可能な繰り返し
運動装置(12)と、ノズル取り付け部材(16)に取り付
けられ液体ジェットを噴射可能なノズル(18)と、を有
しており、ノズル取り付け部材(16)は、レバー(20)
に繰り返し運動可能に支持されている。なお、かっこ内
の符号は後述の実施例の対応する部材を示す。
Further, the groove excavating device using the liquid jet according to the present invention is moved by a frame (2) that can be moved to a predetermined position and fixed, and is moved on the frame (2) by the forward and backward movement devices (6, 7 and 8). Possible mobile platform (4) and mobile platform (4)
A rocking device (10) mounted on the slab and capable of oscillating the lever (20) at the tip end in one plane, and a head (16) at the tip end mounted on the moving table (4) on the same plane. It has a repetitive motion device (12) capable of repetitive motion including orthogonal motion components, and a nozzle (18) attached to a nozzle attachment member (16) and capable of ejecting a liquid jet. The mounting member (16) is a lever (20).
It is supported for repeated exercise. The reference numerals in parentheses indicate the corresponding members in the embodiments described later.

(ホ)作用 液体ジェット用のノズルをトンネルなどの掘削面に向
け、液体ジェットを噴射させる。同時にノズルは一軸を
支点として一平面内を所定の揺動角度範囲で揺動させな
がら、これと直交する方向の運動成分を含む繰り返し運
動、例えば一点を中心に揺動平面を横切る円運動をさせ
る。これにより掘削面にノズル揺動方向の細長いみぞが
形成される。繰り返し運動の振幅を変えることによって
みぞの幅を変えることができる。みぞは次第に深くなっ
ていくが、これに応じてノズルを掘削面側に前進させ
る。これによりみぞは更に深くなっていく。形成された
みぞ内にノズルを進入させ、最終的には所定深さのみぞ
を形成する。これにより例えばコンクリートの場合であ
っても深さ1mに達するみぞを形成することができる。
(E) Action The liquid jet nozzle is directed toward the excavation surface such as a tunnel to eject the liquid jet. At the same time, the nozzle oscillates within one plane within a predetermined oscillating angle range about one axis as a fulcrum, and repeatedly moves including a motion component in a direction orthogonal to this, for example, makes a circular motion across the oscillating plane about one point. . As a result, an elongated groove in the nozzle swing direction is formed on the excavation surface. The width of the groove can be changed by changing the amplitude of repetitive motion. The groove gradually becomes deeper, and accordingly the nozzle is advanced to the excavation surface side. This makes the groove deeper. A nozzle is inserted into the formed groove to finally form a groove having a predetermined depth. As a result, for example, even in the case of concrete, it is possible to form a groove reaching a depth of 1 m.

1回のみぞの掘削作業が終了すると、次に新しいみぞの
掘削作業を開始する。その場合に、すでに形成されたみ
ぞの一端に新たに形成するみぞの一端が位置するように
ノズルを設置する。こうすることによつてみぞを順次接
続していき、所定長さの連続みぞとすることができる。
この際、繰り返し運動の折り返し点(ノズルがみぞ幅方
向にもっとも振られた点)近傍で繰り返し運動を減速又
は一時停止させることによって、壁面における掘削時間
を長くとることができ、掘削残りの少ないみぞ形状を得
ることができる。
When one trench excavation work is completed, a new trench excavation work is started next. In that case, the nozzle is installed so that one end of the groove to be newly formed is located at one end of the groove already formed. By doing so, the grooves can be sequentially connected to form a continuous groove having a predetermined length.
At this time, by decelerating or temporarily stopping the repetitive motion near the turning point of the repetitive motion (the point at which the nozzle is most swung in the groove width direction), it is possible to lengthen the excavation time on the wall surface and reduce the amount of excavation residue. The shape can be obtained.

(ヘ)実施例 (第1実施例) 第1及び2図に液体ジェットを用いたみぞ掘削装置を示
す。フレーム2上に移動台4が第1及び2図中左右方向
に移動可能に設けられている。なお、フレーム2自体は
図示していないロボットアームの先端に取付けられてお
り、所望の位置まで移動させて静止させることができ
る。移動台4はフレーム2に設けられたモータ6(前後
進装置)によってプーリ7及びベルト8を介して駆動さ
れ、位置が制御される。なお、移動台4の底面にはベル
ト8に固定される接続部材5が取り付けられている。移
動台4に揺動装置10及び繰り返し運動装置12が設けられ
ている。揺動装置10及び繰り返し運動装置12を以下に説
明する。
(F) Example (First Example) FIGS. 1 and 2 show a groove excavating device using a liquid jet. A movable table 4 is provided on the frame 2 so as to be movable in the left and right directions in FIGS. The frame 2 itself is attached to the tip of a robot arm (not shown) and can be moved to a desired position and stopped. The moving table 4 is driven by a motor 6 (a forward / backward moving device) provided on the frame 2 via a pulley 7 and a belt 8 to control the position. A connection member 5 fixed to the belt 8 is attached to the bottom surface of the moving table 4. The moving table 4 is provided with a rocking device 10 and a repeating motion device 12. The rocking device 10 and the repetitive motion device 12 will be described below.

(揺動装置10) 揺動装置10は、二又部20a及び20bを有するY字状をした
レバー20と、一端側24aが二又部20aの先端部のすり割り
にはめ合わされピン22をもって回動可能に支持されると
共に、他端側24bに連結穴を有するリンク24と、一端側2
8aが上記二又部20bをピン26をもって回動可能に支持す
ると共に、他端側に張り出し部28bが設けられたアーム2
8と、リンク24の一端側24a及びアーム28の一端側28aに
ピン30及び32をもってそれぞれ支持されたリンク34と、
リンク24をピン32を支点として第1図において左右方向
に揺動させる駆動装置36と、を有しており、リンク24を
左右方向に揺動させることにより、レバー20をピン26を
支点として第1図において紙面と平行な平面内を上下方
向に揺動させることができる。なお、レバー20には、後
述する繰り返し運動装置12のフォーク56を取り付ける穴
20c及び同様に後述する偏心カム60の軸部を回転可能に
支持する軸受け部20dが設けられている。駆動装置36
は、端部に揺動軸受け部37aを有する筒状のケース37
と、一端を揺動軸受け部37aと連結され他端をピン30に
よりリンク24及びアーム28と連結されるねじ軸38と、こ
れとねじ結合される棒状のナット40と、ナット40と一体
的に取り付けられると共にケース37内に軸受け50により
回転可能に支持されるギヤ42と、これとかみ合うギヤ44
と、ケース37内に取り付けられギヤ44を駆動するモータ
46と、を有している。モータ46には減速機52及び位置決
め用のエンコーダ54が取り付けられている。ケース37の
揺動軸受け部37aは、移動台4に固定されたトラニオン
機構48に揺動可能に支持されている。これによりリンク
24がピン32を支点として図中左右方向に動いてアーム28
との軸間距離が変化しても、ケース37がトラニオン機構
48のトラニオン軸を支点として図中上下方向に揺動する
ことにより軸間距離の変化に追従することができる。な
お、駆動装置36はあらかじめ設定された周期で回転方向
が反転するようにされており、これにより第1図中+β
から−βで示す角度範囲においてレバー20を所定の周期
で揺動させることが可能である。
(Oscillating Device 10) The oscillating device 10 includes a Y-shaped lever 20 having forked portions 20a and 20b, one end side 24a of which is fitted to a slot at the tip of the forked portion 20a, and a pin 22 for turning. A link 24 that is movably supported and has a connecting hole on the other end side 24b and one end side 2
An arm 2 in which 8a rotatably supports the bifurcated portion 20b with a pin 26 and a projecting portion 28b is provided on the other end side.
8, a link 34 supported by one end side 24a of the link 24 and one end side 28a of the arm 28 with pins 30 and 32, respectively,
A drive device 36 for swinging the link 24 in the left-right direction in FIG. 1 with the pin 32 as a fulcrum is provided. By swinging the link 24 in the left-right direction, the lever 20 is moved with the pin 26 as a fulcrum. In FIG. 1, a plane parallel to the plane of the drawing can be swung vertically. It should be noted that the lever 20 has a hole for mounting a fork 56 of the repetitive motion device 12 described later.
20c and a bearing portion 20d that rotatably supports a shaft portion of an eccentric cam 60 described later are also provided. Drive 36
Is a cylindrical case 37 having a swing bearing 37a at its end.
A screw shaft 38, one end of which is connected to the swing bearing portion 37a and the other end of which is connected to the link 24 and the arm 28 by the pin 30, a rod-shaped nut 40 which is screwed to the screw shaft 38, and the nut 40 integrally A gear 42 that is attached and rotatably supported by a bearing 50 in the case 37, and a gear 44 that meshes with the gear 42.
And a motor mounted in the case 37 to drive the gear 44
46 and. A speed reducer 52 and a positioning encoder 54 are attached to the motor 46. The swing bearing portion 37a of the case 37 is swingably supported by a trunnion mechanism 48 fixed to the moving table 4. This links
24 moves to the left and right in the figure with pin 32 as a fulcrum, and arm 28
Even if the distance between the shaft and the
By swinging in the vertical direction in the figure using the 48 trunnion shaft as a fulcrum, it is possible to follow changes in the inter-axis distance. The drive device 36 is designed so that the rotation direction is reversed at a preset cycle, which causes + β in FIG.
It is possible to swing the lever 20 in a predetermined cycle within the angle range from -β.

(繰り返し運動装置12) 繰り返し運動装置12は、揺動装置10のレバー20の穴20c
にはめ合わされる軸部56aを有し一端側にすり割りの設
けられたフォーク56と、中間部が上記すり割りにはめ合
わされピン58によって回動可能に支持され一端にノズル
取り付け部16aを有し他端に球面受け部16bを有するヘッ
ド16と、軸部の一端側が偏心して先端部に球面端部60a
が形成されて上記球面受け部16bとはめ合わされると共
に他端部に継ぎ手部60bが形成された偏心カム60と、一
端部に偏心カム60の継ぎ手部60bと組み合わされる継ぎ
手部62aを有し他端部に継ぎ手部62bを有するユニバーサ
ルジョイント62と、上記継ぎ手部62bと組み合わされる
回転継ぎ手64と、回転継ぎ手64を回転させる回転駆動装
置66と、を有している。なお、偏心カム60の軸部は、揺
動装置10のレバー20の軸受け部20dにより回転可能に支
持されている。ユニバーサルジョイント62は、中間部に
スプライン穴部68と、これに軸方向移動可能にはめ合わ
されるスプライン軸部70とを有しており、これにより軸
方向に伸縮可能である。回転駆動装置66には減速機72,
クラッチ・ブレーキ機構74及びモータ76が取り付けられ
ている。回転駆動装置66によって回転継ぎ手64を回転駆
動することにより、偏心カム60の球面端部60aを円運動
状に繰り返し運動させることが可能である。すなわち、
ヘッド16はフォーク56の軸部56a及びピン58を支点とし
て第1図中紙面と直交する方向の運動成分を含む繰り返
し運動をすることが可能である。移動台4には、近接セ
ンサ78a及び78bが取り付けられており、回転継ぎ手64の
半径方向に取り付け角度を180度ずらして取り付けられ
た検出子79a及び79bの通過を検出して信号を発生するよ
うになっている。すなわち、近接センサ78a及び78bは、
回転継ぎ手64の180度回転ごとに交互に信号を発生する
ことが可能である。この信号を入力とする制御装置73の
制御信号によりクラッチ・ブレーキ機構74を作動させて
モータ76の回転を減速又は一時停止させることができ
る。
(Repetitive exercising device 12) The repeating exercising device 12 includes the hole 20c of the lever 20 of the rocking device 10.
A fork 56 having a shaft portion 56a to be fitted to and having a slot provided on one end side, and an intermediate portion fitted to the slot to be rotatably supported by a pin 58 and having a nozzle mounting portion 16a at one end. A head 16 having a spherical surface receiving portion 16b at the other end, and one end side of the shaft portion being eccentric, and a spherical end portion 60a at the tip end portion.
Has an eccentric cam 60 that is fitted to the spherical surface receiving portion 16b and has a joint portion 60b formed at the other end, and a joint portion 62a that is combined with the joint portion 60b of the eccentric cam 60 at one end. It has a universal joint 62 having a joint portion 62b at its end, a rotary joint 64 combined with the joint portion 62b, and a rotary drive device 66 for rotating the rotary joint 64. The shaft portion of the eccentric cam 60 is rotatably supported by the bearing portion 20d of the lever 20 of the rocking device 10. The universal joint 62 has a spline hole portion 68 in an intermediate portion and a spline shaft portion 70 that is fitted in the spline hole portion 68 so as to be movable in the axial direction, and can be expanded and contracted in the axial direction. The rotary drive device 66 includes a speed reducer 72,
A clutch / brake mechanism 74 and a motor 76 are attached. By rotationally driving the rotary joint 64 by the rotary drive device 66, the spherical end portion 60a of the eccentric cam 60 can be repeatedly moved in a circular motion. That is,
The head 16 is capable of repetitive motion including a motion component in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1 with the shaft portion 56a of the fork 56 and the pin 58 as a fulcrum. Proximity sensors 78a and 78b are attached to the moving table 4 so as to generate a signal by detecting passage of the detectors 79a and 79b attached by shifting the attachment angle by 180 degrees in the radial direction of the rotary joint 64. It has become. That is, the proximity sensors 78a and 78b are
It is possible to alternately generate a signal for each 180 ° rotation of the rotary joint 64. The clutch / brake mechanism 74 can be operated by the control signal of the control device 73 that receives this signal to decelerate or temporarily stop the rotation of the motor 76.

上記ヘッド16のノズル取り付け部16aには、液体ジェッ
トを噴射するノズル18が取り付けられている。ヘッド16
には、高圧水用ホース82及び研磨材用ホース84が取り付
けられると共に、内部に高圧水用ホース82からの高圧水
と研磨材用ホース84からの研磨材とを混合してノズル18
に供給する混合室80が設けられている。高圧水用ホース
82には図示しない高圧水ポンプから高圧水が供給され、
また、研磨材用ホース84には図示しない研磨材供給ポン
プから研磨材が供給されるようになっている。ノズル18
は、高圧水と研磨材とを混合室80内で混合した研削液を
液体ジェットとして掘削面86に噴射可能である。
A nozzle 18 for ejecting a liquid jet is attached to the nozzle attachment portion 16a of the head 16. Head 16
A high pressure water hose 82 and an abrasive hose 84 are attached to the nozzle 18, and the high pressure water from the high pressure water hose 82 and the abrasive from the abrasive hose 84 are mixed inside the nozzle 18
Is provided with a mixing chamber 80. High pressure water hose
82 is supplied with high-pressure water from a high-pressure water pump (not shown),
Further, the abrasive material hose 84 is supplied with the abrasive material from an abrasive material supply pump (not shown). Nozzle 18
Can spray the grinding fluid, which is a mixture of high-pressure water and the abrasive in the mixing chamber 80, as a liquid jet onto the excavation surface 86.

移動台4側とジェット噴射部14側とを隔てるようにカバ
ー88が設けられている。カバー88は、リンク24,アーム2
8上記2本のホース82,84及びユニバーサルジョイント62
が貫通するように設けられており、これにより液体ジェ
ットの飛散による移動台4側に設けた機器の汚染を防止
することができる。
A cover 88 is provided so as to separate the movable table 4 side and the jet injection unit 14 side. Cover 88 is link 24, arm 2
8 Above two hoses 82, 84 and universal joint 62
Are provided so as to penetrate therethrough, whereby it is possible to prevent the contamination of the equipment provided on the movable table 4 side due to the scattering of the liquid jet.

次にこの第1実施例の作動を説明する。まず、図示しな
いロボットアームによってフレーム2を位置決めし、固
定させる。移動台4は第1及び2図において図示位置よ
りも左方に後退させ、ノズル18を掘削面86に対面させて
おく。このときノズル18は揺動の一方の端部(例えば第
1図のm位置)にあり、近接センサ用の検出子79a及び7
9bは、近接センサ78a及び78bの取り付け位置から90度ず
れて、かつ互いに180度離れて位置するように回転継ぎ
手64に対する取り付け位置を調整しておく。この状態で
ジェットの噴出を開始させる。すなわち、高圧水用ホー
ス82及び研磨材用ホース84を通してヘッド16にそれぞれ
高圧水及び研磨材を供給し、混合室80内で両者を混合
し、研磨材を含んだジェットをノズル18から噴出させ
る。ノズル18から噴出したジェットは高圧水及び研磨材
の運動エネルギーによってコンクリート、岩などを切削
する。同時に回転駆動装置66を駆動して回転継ぎ手64を
回転させる。これによりユニバーサルジョイント62が回
転して偏心カム60を回転させる。これによりヘッド16
は、フォーク56の軸部56aの軸心及びピン58の軸心を支
点として第2図において+αから−αで示す角度範囲を
円運動状の繰り返し運動が行われ、深さHの円形穴状の
掘削が行われる。一方、駆動装置36のモータ46を駆動し
て減速機52を介してギヤ44を回転させる。これによりギ
ヤ42,ナット40が回転され、ねじ軸38が軸方向に移動す
る。リンク24はピン32を支点として第1図において左右
方向(例えば右方向)に揺動し、これに伴ってレバー20
はピン26を支点として(例えばmからnに向かって)+
βから−βで示す範囲において紙面と平行な平面内を揺
動することになる。すなわち、ノズル18は、第3図に示
すように円運動状の繰り返し運動をしながら横方向に揺
動して掘削を行うことになる。この際、第2図から見て
繰り返し運動の折り返し点、すなわち第2図の点a及び
bで示す上下位置ごとに近接センサ78a及び78bが交互に
信号を発生し、制御装置73に入力される。制御装置73は
クラッチ・ブレーキ機構74を制御してモータ76を点a及
びb近傍で減速又は一時停止させる。これにより、第6
図に示すような所望の断面形状のみぞを掘削することが
できる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. First, the frame 2 is positioned and fixed by a robot arm (not shown). The movable table 4 is retracted to the left of the position shown in FIGS. 1 and 2 so that the nozzle 18 faces the excavation surface 86. At this time, the nozzle 18 is at one end of the swing (for example, the m position in FIG. 1), and the detectors 79a and 7 for the proximity sensor are provided.
The mounting position of the 9b with respect to the rotary joint 64 is adjusted so that the proximity sensors 78a and 78b are displaced from each other by 90 degrees and 180 degrees apart from each other. In this state, jet ejection is started. That is, the high pressure water and the abrasive are supplied to the head 16 through the high pressure water hose 82 and the abrasive hose 84, respectively, and the two are mixed in the mixing chamber 80, and the jet containing the abrasive is ejected from the nozzle 18. The jet ejected from the nozzle 18 cuts concrete, rock, etc. by high-pressure water and the kinetic energy of the abrasive. At the same time, the rotary drive device 66 is driven to rotate the rotary joint 64. As a result, the universal joint 62 rotates to rotate the eccentric cam 60. This makes head 16
Is a circular hole having a depth of H, which is a circular motion repetitive motion within the angular range shown by + α to −α in FIG. 2 with the shaft center of the shaft portion 56a of the fork 56 and the shaft center of the pin 58 as fulcrums. Is excavated. On the other hand, the motor 46 of the drive device 36 is driven to rotate the gear 44 via the speed reducer 52. As a result, the gear 42 and the nut 40 are rotated, and the screw shaft 38 moves in the axial direction. The link 24 swings in the left-right direction (for example, right direction) in FIG. 1 around the pin 32 as a fulcrum, and accordingly, the lever 20
With pin 26 as the fulcrum (for example, from m to n) +
In the range indicated by β to −β, it swings in a plane parallel to the paper surface. That is, the nozzle 18 swings in the lateral direction for excavation while repeatedly performing circular motion as shown in FIG. At this time, the proximity sensors 78a and 78b alternately generate signals at the turn-around points of the repetitive movement, that is, the vertical positions shown by points a and b in FIG. 2, and are input to the control device 73. . The control device 73 controls the clutch / brake mechanism 74 to decelerate or temporarily stop the motor 76 near the points a and b. As a result, the sixth
It is possible to excavate a groove having a desired sectional shape as shown in the figure.

以下、この運動原理を説明する。第3図において、点a
からbを通って1周する間のノズル18の動きを紙面と直
交し、かつ揺動平面と直交する平面に投影してみると、
点a,bを結ぶ線分ab上を往復運動する動きとして表され
る。この動きを縦軸に振幅をとり、横軸に時間をとって
各点ごとの時間をプロットすると第4図に示すような曲
線が描かれる。破線で示すA曲線は、1振幅(点aから
出発して点bを通り点aに戻るまで)の間に減速又は一
時停止することなく、すなわちノズル18を等速度で円形
に繰り返し運動させた場合に得られる。一点鎖線で示す
C曲線はa及びb点において比較的長い時間停止させた
場合に得られる。実線で示すB曲線は中間の停止時間の
場合に得られる。このような時間分布によって繰り返し
運動をさせると、まず、ノズル18を連続的に繰り返し運
動させた場合には、第5図Aに示すような中央部が深く
図中において上下方向の壁面に掘削残りの多いみぞ断面
形状となる。これは第5図において上下方向の壁面部に
かける掘削時間が短すぎることを示している。点a及び
b近傍で一時停止する時間が所定値より長すぎる場合に
は同図Cに示すような上下方向の壁面が深く掘削されて
中央部に掘削残りがあるみぞ断面形状となる。ほぼ理想
的な停止時間に設定すると第6図Bで示すようなみぞ断
面形状となる。なお、上記の説明では、繰り返し運動を
一時停止するようにしたが、停止させずに減速するよう
にしてもよい。
The principle of this motion will be described below. In FIG. 3, point a
When the movement of the nozzle 18 during one round passing from the direction from b to b is projected on a plane orthogonal to the paper surface and orthogonal to the swing plane,
It is expressed as a reciprocating motion on a line segment ab connecting points a and b. When this movement is plotted on the vertical axis and the horizontal axis is plotted on the time axis to plot the time at each point, a curve as shown in FIG. 4 is drawn. The curve A indicated by the broken line does not decelerate or pause during one amplitude (starting from point a, passing through point b, and returning to point a), that is, the nozzle 18 is repeatedly moved circularly at a constant speed. If you get it. The C-curve shown by the one-dot chain line is obtained when stopped at points a and b for a relatively long time. The B curve shown by the solid line is obtained for intermediate stop times. When the nozzle 18 is repeatedly moved by such a time distribution, first, when the nozzle 18 is continuously and repeatedly moved, the central portion as shown in FIG. It has a groove cross section with many grooves. This shows that the excavation time applied to the vertical wall portion in FIG. 5 is too short. If the time of temporary stop in the vicinity of points a and b is longer than a predetermined value, the vertical wall surface is deeply excavated as shown in FIG. 7C, and the groove cross-sectional shape has an excavation residue in the central portion. When the stop time is set to be almost ideal, the groove cross section shown in FIG. 6B is obtained. In the above description, the repetitive motion is temporarily stopped, but it may be decelerated without being stopped.

実験によると、繰り返し運動角度α=±5゜としたと
き、繰り返し運動中心部付近の時間割合をAの2/3に減
らし、残り1/3を点a及びb移動させた、Bのようにす
ると、第6図Bで示すような断面形状が得られた。
According to the experiment, when the repetitive motion angle α = ± 5 °, the time ratio near the center of the repetitive motion was reduced to 2/3 of A, and the remaining 1/3 was moved by points a and b. Then, a cross-sectional shape as shown in FIG. 6B was obtained.

(第2実施例) 第7図に本発明の第2実施例を示す。これの第1実施例
と異なるところは、ヘッド140は、軸部140aと、繰り返
し運動装置12の球面部60aに対面する端部側に軸部140a
の軸心と直交する方向に設けられた穴140bを有してお
り、軸部140aはレバー20の穴20cにはめ合わされると共
に、穴140bにはめ合わされるピン144と、ピン144によっ
て軸140の軸心と直交する軸回りに回動可能に一端側が
支持されたリンク142を有していることである。リンク1
42は他端側には球面穴142aが設けられており、この穴内
に偏心カム60の球面部60aが回転可能にはめ合わされて
いる。なお、第1実施例において用いられていたフォー
ク56とピン58とは本実施例においては用いられていな
い。また、ヘッド140には球面穴(第1実施例における
符号60a)は設けられていない。
(Second Embodiment) FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the head 140 includes a shaft portion 140a and a shaft portion 140a on the end side facing the spherical surface portion 60a of the repetitive motion device 12.
Has a hole 140b provided in a direction orthogonal to the axial center of the shaft portion 140a, the shaft portion 140a is fitted in the hole 20c of the lever 20, and the pin 144 fitted in the hole 140b and the pin 140 of the shaft 140 by the pin 144. That is, it has a link 142 whose one end side is supported so as to be rotatable around an axis orthogonal to the axis. Link 1
A spherical hole 142a is provided on the other end side of 42, and the spherical surface portion 60a of the eccentric cam 60 is rotatably fitted in this hole. The fork 56 and the pin 58 used in the first embodiment are not used in this embodiment. The head 140 is not provided with a spherical hole (reference numeral 60a in the first embodiment).

次にこの第2実施例の作動を説明する。回転駆動装置66
によってユニバーサルジョイント62が回転させられる
と、偏心カム60も回転し、偏心した球面部60が半径eの
円運動をする。この円運動によってヘッド140は軸部140
aを支点として図中紙面と直交する方向に揺動すること
になる。すなわち、本実施例においては繰り返し運動は
揺動運動であり、揺動装置10による揺動運動と合成され
た動きは第8図に示すようになる。なお、同図は図中左
右方向に揺動させながら、上下方向に繰り返し運動をさ
せ、上下の端部a及びb点において繰り返し運動を一時
停止させた場合を示している。また、第9図に示すよう
に、繰り返し運動中は、揺動装置10の運動を停止させて
おき、繰り返し運動が一時停止している間に揺動装置10
を一方向に所定角度運動させ、次の繰り返し運動が一時
停止している間に揺動装置10を逆方向に所定角度運動さ
せるようにしてもよい。
Next, the operation of the second embodiment will be described. Rotary drive 66
When the universal joint 62 is rotated by, the eccentric cam 60 also rotates, and the eccentric spherical portion 60 makes a circular motion with a radius e. This circular movement causes the head 140 to move the shaft 140
It swings in the direction orthogonal to the plane of the drawing with a as the fulcrum. That is, in this embodiment, the repetitive motion is a rocking motion, and the motion combined with the rocking motion by the rocking device 10 is as shown in FIG. It should be noted that the same figure shows a case where the reciprocating motion is repeated in the up and down direction while being rocked in the left and right direction in the figure, and the repetitive motion is temporarily stopped at the upper and lower ends a and b. Further, as shown in FIG. 9, the motion of the rocking device 10 is stopped during the repetitive motion, and the rocking device 10 is stopped while the repetitive motion is temporarily stopped.
May be moved in one direction by a predetermined angle, and the rocking device 10 may be moved in a reverse direction by a predetermined angle while the next repetitive motion is temporarily stopped.

(ト)発明の効果 以上説明してきたように、本発明によると、ヘッドを揺
動させつつ、これと直交する方向の運動成分を含む繰り
返し運動をさせると共に掘削面側に前進させるようにし
たので、ヘッド及びノズルは揺動及び繰り返し運動を行
うだけで回転はしないため、高価な高圧水用スイベルジ
ョイントを用いる必要がない。また、繰り返し運動の途
中で運動を一時停止又は減速させることにより、みぞの
幅方向における掘削残りを少なくすることができ、これ
によりトンネルなどの掘削作業の能率が向上する。
(G) Effect of the Invention As described above, according to the present invention, while the head is rocked, the head is repeatedly moved including a motion component in a direction orthogonal to the head, and is advanced to the excavation surface side. Since the head and the nozzle only oscillate and repeat and do not rotate, there is no need to use an expensive high-pressure water swivel joint. Further, by temporarily stopping or decelerating the motion during the repeated motion, it is possible to reduce the amount of excavation residue in the width direction of the groove, which improves the efficiency of excavation work such as a tunnel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1実施例である液体ジェットを用い
たみぞ掘削装置の正面図、第2図は第1図に示す液体ジ
ェットを用いたみぞ掘削装置の平面図、第3図は第1実
施例におけるノズルの軌跡を説明する図、第4図は繰り
返し運動の振幅位置に対する時間分布を示す曲線図、第
5及び6図は形成されたみぞの断面を示す図、第7図は
本発明の第2実施例である液体ジェットを用いたみぞ掘
削装置の部分正面図、第8及び9図は第2実施例におけ
るノズルの軌跡を説明する図、第10図は従来の液体ジェ
ットを用いたみぞ掘削装置による掘削状況を説明する図
である。 2……フレーム、4……移動台、6……モータ、7……
プーリ、8……ベルト、10……揺動装置、12……繰り返
し運動装置、16……ヘッド、18……ノズル、20……レバ
ー。
FIG. 1 is a front view of a groove excavating device using a liquid jet according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the groove excavating device using a liquid jet shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the trajectory of the nozzle in the first embodiment, FIG. 4 is a curve diagram showing the time distribution with respect to the amplitude position of repetitive movement, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the cross section of the formed groove, and FIG. Second Embodiment A partial front view of a groove excavator using a liquid jet according to the second embodiment of the present invention, FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining a trajectory of a nozzle in the second embodiment, and FIG. 10 is a conventional liquid jet. It is a figure explaining the excavation condition by the used groove excavation device. 2 ... frame, 4 ... moving base, 6 ... motor, 7 ...
Pulley, 8 ... Belt, 10 ... Oscillating device, 12 ... Repeating movement device, 16 ... Head, 18 ... Nozzle, 20 ... Lever.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 忍谷 孝治 広島県広島市安芸区船越南1丁目6番1号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 宮永 佳晴 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Koji Oshinoya 1-6-1, Funakoshi Minami, Aki-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Japan Steel Works, Ltd. (72) Inventor Yoshiharu Miyanaga 6-15, Ginza, Chuo-ku, Tokyo No. 1 power supply development company

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】掘削部に深いみぞを形成する液体ジェット
を用いたみぞ掘削方法において、 液体ジェットを噴射するノズルを一平面内に揺動させな
がら、上記一平面と直交する方向の運動成分を含む繰り
返し運動をさせ、順次掘削面側に前進させることにより
掘削部にみぞを形成することを特徴とする液体ジェット
を用いたみぞ掘削方法。
1. A method of excavating a groove using a liquid jet for forming a deep groove in an excavation portion, wherein a motion component in a direction orthogonal to the one plane is oscillated while oscillating a nozzle for ejecting the liquid jet. A method for excavating a groove using a liquid jet, characterized in that a groove is formed in an excavation portion by repeatedly performing a repeated motion including the steps of advancing toward the excavation surface side.
【請求項2】繰り返し運動の折返し点近傍において、繰
り返し運動を減速又は一時停止させることを特徴とする
請求項1記載の液体ジェットを用いたみぞ掘削方法。
2. The method for excavating a groove using a liquid jet according to claim 1, wherein the repetitive motion is decelerated or temporarily stopped in the vicinity of the turning point of the repetitive motion.
【請求項3】所定位置に移動させて固定することが可能
なフレーム(2)と、フレーム(2)上を前後進装置
(6)によって移動可能な移動台(4)と、移動台
(4)に搭載され先端部のレバー(20)を一平面内で揺
動させることが可能な揺動装置(10)と、移動台(4)
に搭載され先端部のノズル取り付け部材(16)を上記一
平面に直交する運動成分を含む繰り返し運動をさせるこ
とが可能な繰り返し運動装置(12)と、ノズル取り付け
部材(16)に取り付けられ液体ジェットを噴射可能なノ
ズル(18)と、を有しており、ノズル取り付け部材(1
6)は、レバー(20)に繰り返し運動可能に支持されて
いる液体ジェットを用いたみぞ掘削装置。
3. A frame (2) which can be moved and fixed to a predetermined position, a movable table (4) movable on the frame (2) by a forward and backward movement device (6), and a movable table (4). ), A swinging device (10) capable of swinging the lever (20) at the tip end in one plane, and a moving table (4).
And a liquid jet mounted on the nozzle mounting member (16) and a repetitive motion device (12) mounted on the nozzle and capable of repetitively moving the nozzle mounting member (16) at the tip end including a motion component orthogonal to the one plane. And a nozzle (18) capable of injecting
6) is a groove excavator using a liquid jet that is supported by a lever (20) so that it can be repeatedly moved.
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