地下挖掘用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法 本 发 明 专 利 申 请 是 本 申 请 人 于 2006 年 12 月 4 日 提 出 的 申 请 号 为 200780025720.1、 发明名称为 “地下挖掘用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法” 的发 明专利申请的分案申请。技术领域
本发明涉及地下挖掘用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法。
具体而言， 涉及能够以低振动、 低噪音状态进行挖掘作业的地下挖掘用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法。 背景技术
在土木或建筑领域， 对于含有岩石、 砾石、 混凝土等硬质地基的挖掘主要使用被称 为 “潜孔锤” 的挖掘装置。潜孔锤通过供给压缩空气来驱动内部活塞， 从而使顶端的锤头上 下动作而通过这种冲击进行挖掘 ( 例如参照专利文献 1)。
专利文献 1 ： 特开平 9-328983 号公报 ( 图 1)
另外， 也有以螺旋形锥掘孔的挖掘装置即所谓螺钻， 但螺钻与上述潜孔锤相比， 不 适于对存在岩石、 砾石、 混凝土等的硬质地基进行挖掘。 发明内容
如专利文献 1 的图 1 所示， 在现有的潜孔锤中， 由于使直径与挖掘孔基本相同的锤 头上下移动来冲击地基， 因此在每次冲击时会受到地基的较大冲击， 在挖掘时产生巨大的 噪音和振动。因此， 不适于在要求低噪音、 低振动作业的场合使用， 例如住宅密集区或市区 办公区等。
这样， 在要求低噪音、 低振动作业的场所， 防止振动和噪音的产生成为最重要课题 之一， 即使可以容许产生一定噪声的场所 ( 稍微远离住宅密集区或市区商业街的场所等 )， 也希望能够提高挖掘效率而缩短施工周期。 即， 通过缩短施工周期来降低成本， 并且也关系 到缩短振动和噪音对现场周边影响的时间。
( 本发明的目的 )
为此， 本发明目的在于， 提供能够以低振动、 低噪音状态进行挖掘作业的地下挖掘 用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法。
本发明另一目的在于， 提供地下挖掘用挖掘装置、 旋转式挖掘机和地下挖掘方法， 能够以低振动、 低噪音状态进行挖掘作业， 并且通过提高挖掘作业效率来缩短挖掘作业所 需施工周期。
此外的本发明目的根据以下说明可以明了。
为了实现上述目的， 本发明采取的手段如下。
并且， 为了便于理解后述的作用说明， 图中符号采用括号标记， 但是各构成要件不 限于图示。本发明是一种地下挖掘用挖掘装置， 具有 ： 多个钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e)， 其 外径比挖掘装置本体 (2) 小， 相对挖掘侧进退 ； 活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b)， 其与 钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 的数量对应地于挖掘装置本体 (2) 内收容多个， 内置有通过 工作流体的能量对各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力的活塞 (61) ； 流体贮存部 (30)， 其贮存向各活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体 ； 工作流体流通路 径 (352、 352、 352、 352、 352)， 其与上述活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的数量对应地 设置多个， 使向各活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体通过 ； 旋转体 (40)， 其具有为使工作流体从上述流体贮存部 (30) 向各工作流体流通路径 (352、 352、 352、 352、 352) 的流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 输送， 而使流体贮存部 (30) 与各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 连通的多个连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e)， 为了使上述各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 彼 此错开时间进行冲击驱动， 上述流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 沿着旋转体 (40) 的旋转方向设 置， 上述连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 为了防止与各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 同时地以相同 开度连通， 而以与各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 的配置不同的配置沿着旋转方向设置。
上述发明的旋转体 (40) 具有用于接受工作流体而使旋转体 (40) 旋转的工作流体 接受叶片 (45)。 上述发明的旋转体 (40) 具有与连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 不同， 使流体贮存部 (30) 与各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 连通的工作流体供给孔 (46)， 该工作流体供给孔 (46) 为了供给对钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力所需的工作流体的一部分而设定为 内径小于连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e)。
上述发明在彼此错开时间进行冲击驱动的多个钻头 (42a、 42c、 42d) 之外具有 另外独立地同时进行冲击驱动的多个钻头 (41、 42b、 42e)， 与另外独立进行驱动的该钻头 (41、 42b、 42e) 对应的各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b) 的工作流体流通路径 (352、 352、 352、 352、 352)， 不受旋转体 (40) 的控制而成为始终与流体贮存部 (30) 连通的状态。
另外， 本发明是一种地下挖掘用挖掘装置， 具有 ：
多个钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e)， 其外径比挖掘装置本体 (2) 小， 相对挖掘侧进 退； 活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b)， 其与钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 的数量 对应地于挖掘装置本体 (2) 内收容多个， 内置有通过工作流体的能量对各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力的活塞 (61) ； 流体贮存部 (30)， 其贮存向各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体 ； 工作流体路径 (351、 352、 352、 352、 352、 352)， 其 与上述活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的数量对应地设置多个， 使从上述流体贮 存部 (30) 向各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体通过， 各活塞箱 部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 为了使分别设置于活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的各钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 彼此错开时间进行冲击驱动， 将从活塞 (61) 为 了对钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力而往复运动的移动距离、 活塞 (61) 的大 小、 活塞 (61) 的重量所形成的组中选择的至少一项按照各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 不同地进行设定。
另外， 本发明是一种地下挖掘用挖掘装置， 其具有 ：
多个钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e)， 其外径比挖掘装置本体 (2) 小， 相对挖掘侧进 退； 活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b)， 其与钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 的数量
对应地于挖掘装置本体 (2) 内收容多个， 内置有通过工作流体的能量对各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力的活塞 (61) ； 流体贮存部 (30)， 其贮存向各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体 ； 工作流体路径 (351、 352、 352、 352、 352、 352)， 其 与上述活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的数量对应地设置多个， 使从上述流体贮 存部 (30) 向各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送的工作流体通过， 各工作流体 路径 (351、 352a、 352b、 352c… ) 的通过工作流体的内径， 为了使分别设置于各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 彼此错开时间进行冲击 驱动， 而按照各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 不同地进行设定。
上述发明， 在流体贮存部 (30) 内设有工作流体导向部件 (8)， 该工作流体导向部 件 (8) 接受供给到流体贮存部 (30) 的工作流体并向流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 引导。
上述发明， 在挖掘装置本体 (2) 中围绕各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的周围设置有防振材料或 / 和隔音材料 (230)。
本发明是一种旋转式挖掘机， 其具有上述任一记载的挖掘装置 (1、 1a、 1b、 1c)， 以 及能够对该挖掘装置 (1、 1a、 1b、 1c) 施加旋转运动的旋转驱动装置 (5)。
另外， 本发明是一种地下挖掘方法， 是使用上述任一记载的挖掘装置 (1、 1a、 1b、 1c) 的地下挖掘方法， 在对挖掘装置 (1、 1a、 1b、 1c) 施加旋转运动的同时进行地下挖掘。
本说明书以及权利要求中的 “工作流体” ， 可以采用气体 ( 例如压缩空气 ) 等气体 或者水、 油等液体。
沿着旋转体的旋转方向分别设置的工作流体流通路径的流通口的数量与旋转体 的连通孔的数量， 只要能够防止连通孔与各流通口同时以相同开度连通， 则数量可以相同， 也可以不同 ( 多或少 )。
作为用于防止连通孔与各流通口同时以相同开度连通的连通孔与流通口的配置， 可以采用以下方式。
如果连通孔与流通口数量相同， 则使连通孔与流通口中任一方等间隔， 而另一方 非等间隔， 错开间隔进行配置。并且， 也可以使双方都非等间隔地配置。而在连通孔与流通 口数量不同的情况下， 也可以根据其数量对双方进行等间隔配置。例如在沿着旋转体的旋 转方向等间隔地设置五个流通口而连通孔设置 6 个的情况下， 即使等间隔配置连通孔也能 够防止连通孔与各流通口同时以相同开度连通。
本说明书以及权利要求中的 “防振材料或 / 和隔音材料” 可以是包含防振材料或 隔音材料中一方的情况， 也可以是包含防振材料和隔音材料双方 ( 兼具防振和隔音作用 ) 的情况。
( 作用 )
本发明的地下挖掘用挖掘装置， 具有外径比挖掘装置本体 (2) 小、 相对挖掘侧进 退的多个钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e)， 具有如下作用。
(a) 通过旋转体 (40) 的旋转， 经由设置于旋转体 (40) 的多个连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 使流体贮存部 (30) 与各工作流体流通路径 (352、 352、 352、 352、 352) 的流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 连通。由此， 将工作流体从流体贮存部 (30) 向各工作流体流通路径 (352、 352、 352、 352、 352) 输送。其结果是， 通过各活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 内置的活 塞 (61) 对各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲击力， 各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 向挖掘装置本体 (2) 的挖掘侧进退来进行挖掘。
并且， 在本发明中， 各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 沿着上述旋转体 (40) 的旋转方向 设置而能够与连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 连通， 各连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 为了防止与各 流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 同时以相同开度连通， 以与各流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 的配置 不同的配置进行设置。由此， 能够防止同时从流体贮存部 (30) 向各活塞箱部件 (22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 输送相同流量的工作流体。其结果是， 各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 彼此 错开时间进行冲击驱动。因此， 各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 在每次冲击时受到的地基 的冲击较小。
(b) 旋转体 (40) 具有用于接受工作流体而使旋转体 (40) 旋转的工作流体接受叶 片 (45)， 旋转体 (40) 在不受其它动力时自转。 因此， 与具有其它动力的情况相比， 能够防止 结构复杂化和零部件数量增加。
(c) 旋转体 (40) 在连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 之外， 具有使流体贮存部 (30) 与各 流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 连通的工作流体供给孔 (46)， 伴随旋转体 (40) 的旋转， 经由内径 小于连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 的工作流体供给孔 (46)， 从上述流体贮存部 (30) 向流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 输送工作流体， 活塞 (61) 移动到对钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲 击力之前的待机状态。由此， 当连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 与流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 连 通后， 钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 能够迅速地进行冲击驱动， 顺畅地进行挖掘。 (d) 在彼此错开时间进行冲击驱动的多个钻头 (42a、 42c、 42d) 之外具有另外独立 地同时地进行冲击驱动的多个钻头 (41、 42b、 42e)， 通过同时地进行冲击驱动的多个钻头 (41、 42b、 42e) 能够同时地对地面施加较大的冲击力， 因此与全部钻头彼此错开时间进行冲 击驱动的情况相比， 能够提高挖掘作业效率。
(e) 工作流体从贮存工作流体的流体贮存部 (30)， 通过各工作流体活塞路径 (351、 352、 352、 352、 352、 352) 输送到各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b)。由此， 各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 内置的活塞 (61) 对各钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加用于挖掘的冲击力。
并且， 在本发明中， 将从活塞 (61) 为了对钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 施加冲 击力而往复运动的移动距离、 活塞 (61) 的大小、 活塞 (61) 的重量所形成的组中选择的至少 一项按照各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 不同地进行设定， 或者将各工作流体 路径 (351、 352a、 352b、 352c…) 的通过工作流体的内径， 按照各活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 不同地进行设定， 从而通过使气体的活塞箱部件 (22a、 22b、 22b、 22b、 22b、 22b) 的条件相同， 使各钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 彼此错开时间进行冲击驱动。因 此， 钻头 (41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 每次冲击时受到的地基的冲击较小。
(f) 在流体贮存部 (30) 内设有工作流体导向部件 (8)， 其接受供给到流体贮存 部 (30) 的工作流体并向流通口 (3a、 3b、 3c、 3d、 3e) 引导， 均等或者尽可能均等地向旋转体 (40) 的各连通孔 (4a、 4b、 4c、 4d、 4e) 输送工作流体。 并且， 流体导向部件 (8) 接受供给到流 体贮存部 (30) 的工作流体而向各工作流体路径 (351、 352、 352、 352、 352、 352)(351、 352a、 352b、 352c… ) 引导， 均等或者尽可能均等地向各工作流体路径 (351、 352、 352、 352、 352、 352)(351、 352a、 352b、 352c… ) 输送工作流体。
由此， 能够防止向各活塞箱部件 (22a、 22b) 输送的工作流体产生不均， 其结果是，
能够尽可能地使各钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 的冲击力相同， 均等地对挖掘面进行冲 击。
(g) 在挖掘装置本体 (2) 中围绕活塞箱部件 (22) 的周围设置防振材料或 / 和隔音 材料 (230)， 从而能够缓和在活塞驱动时产生的振动和噪音。
(h) 本发明的旋转式挖掘机通过旋转驱动装置 (5) 对挖掘装置 (1)(1b) 施加旋转 运动来进行挖掘作业。通过施加旋转运动使挖掘装置 (1)(1b) 具有的钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 的挖掘位置相对于挖掘面移动。由此， 钻头 (42a、 42b、 42c、 42d、 42e) 能够对整个 挖掘面进行均匀冲击。
本发明具备上述结构而具有如下效果。
(a) 根据本发明的挖掘装置， 将从活塞为了对钻头施加冲击力而往复运动的距离、 活塞的大小、 活塞的重量等构成的组中选择的至少一个条件按照各活塞箱部件不同地进行 设定， 或者将通过各工作流体路径的工作流体的内径按照各活塞箱部件不同地进行设定， 从而能够通过使其它的活塞箱部件的条件相同， 使各钻头彼此错开时间进行冲击驱动。
因此， 与现有的潜孔锤相比， 不是通过直径与挖掘孔基本相同的锤头上下移动来 冲击地基， 因而钻头每次冲击时受到的地基的冲击较小， 能够低噪音、 低振动地进行挖掘作 业。因此适于在要求低噪音、 低振动的住宅密集区或市区办公区等场所的使用。 另外， 与在现有技术的挖掘装置中需要较大的气体压缩机的情况不同， 在本发明 中， 只需驱动较小的钻头而能够降低使单个钻头进退所需的工作流体 ( 例如气体 ) 的消耗 量， 其结果是， 能够使供给工作流体的供给装置 ( 例如在工作流体为气体时即气体压缩机 ) 小型化。 因此， 也能够减小供给装置的设置面积， 适于在住宅密集区或市区办公区等空间有 限的场所进行施工。并且通过供给装置的小型化， 也能够使用于驱动供给装置的发动机等 驱动机构小型化， 从而抑制降低来自驱动机构的振动和噪音。
(b) 旋转体具有用于接受工作流体而使旋转体旋转的工作流体接受叶片， 在不受 其它动力作用时能够自转， 因此与具有其它动力的情况相比， 能够防止结构复杂化或零部 件数量增多。
(c) 旋转体在连通孔以外具有使流体贮存部与各流通口连通的工作流体供给孔， 钻头能够迅速地进行冲击驱动， 从而提高挖掘作业的顺畅性。
(d) 除了彼此错开时间地进行冲击驱动的钻头以外， 还具有另外独立地同时地进 行冲击驱动的多个钻头， 通过同时地进行冲击驱动的多个钻头能够同时地对地面施加较大 的冲击力， 因而挖掘效率高。 并且由于也具有多个彼此错开时间地进行冲击驱动的钻头， 因 此与全部钻头错开时间进行冲击驱动的情况相比， 能够缩短挖掘作业的施工周期。
(e) 在流体贮存部中设有工作流体导向部件， 能够防止输送到各活塞箱部件的工 作流体产生不均， 使各钻头的冲击力相同或尽量相同地对挖掘面均匀地进行冲击。
(f) 在挖掘装置本体上围绕活塞箱周围设有防振材料或 / 和隔音材料， 能够更加 有效地防止在活塞驱动时产生的振动和噪音泄漏到外部。
(g) 采用本发明的旋转式挖掘机和地下挖掘施工方法， 对具有上述效果的挖掘装 置施加旋转运动来进行使用， 从而能够以低振动、 低噪音的状态进行挖掘作业。
附图说明图 1 为从顶端侧看第一实施方式的挖掘装置的立体说明图。 图 2 为图 1 所示挖掘装置的纵剖面说明图。 图 3 为图 1 所示挖掘装置的分解立体说明图。 图 4 为将收容于挖掘钻头部件的活塞箱部件以纵剖面表示内部构造的侧视说明 图 5 为图 2 所示挖掘装置的储气罐部件内配置的流体导向部件的立体说明图。 图 6 为图 5 所示流体导向部件内部配置的旋转体的立体说明图。 图 7 为将图 5 所示流体导向部件水平剖切表示包含旋转体的内部结构的俯视说明 图 8 为按照时间顺序表示图 7 所示旋转体的旋转状态的局部省略的说明图。 图 9 为主要由挖掘装置和旋转驱动装置构成的旋转式挖掘机的侧视说明图。 图 10 为表示图 2 所示旋转体的另一实施例的局部放大说明图。 图 11 为第二实施方式的挖掘装置的纵剖面说明图。 图 12 为图 11 所示气体导向部件水平剖切包含旋转体的内部结构的俯视说明图。 图 13 为表示改变钻头的数量或位置进行制造的挖掘装置的各种变形的概略说明图。
图。
图。 图 14 为第三实施方式的挖掘装置的纵剖面说明图。
图 15(a) 为与图 4(a) 所示的相同的纵剖面说明图， 图 15(b) 为挖掘钻头部件收容 的其它活塞箱部件的纵剖面说明图。
图 16 为图 14 所示挖掘装置的储气罐部件内配置的流体导向部件的立体说明图。
图 17 为用于说明第四实施方式的地下挖掘用挖掘装置的局部放大剖面说明图。
符号说明
1、 1a、 1b、 1c ： 挖掘装置 ； 2： 挖掘钻头部件 ； 3： 储气罐部件 ； 3a、 3b、 3c、 3d、 3e、 3f ： 分隔孔 ； 4a、 4b、 4c、 4d、 4e、 4f ： 旋转孔 ； 4g ： 旋转轴 ； 4h ： 旋转轴 ； 5： 旋转驱动装置 ； 5a、 5b、 5c、 5d、 5e、 5f ： 分隔孔 ； 6： 旋转式挖掘机 ； 6a、 6b、 6c ： 旋转孔 ； 7： 方钻杆 ； 8： 气体导向部件 ； 21 ： 连接体 ； 22a、 22b ： 活塞箱部件 ； 23 ： 活塞箱安装体 ； 24 ： 驱动卡盘 ； 25 ： 卡盘导引件 ； 26 ： 扁杆 ； 30 ： 储气部 ； 31 ： 螺栓 ； 32 ： 螺母 ； 33 ： 联结体 ； 34 ： 联结关节 ； 36 ： 缩径部分 ； 40、 40a ： 旋转体 ； 41、 42a ～ 42e ： 周边钻头 ； 43、 43a ： 旋转板 ； 44a ： 轴部 ； 45 ： 气体接受叶片 ； 46 ： 供 气孔 ； 47 ： 钻头 ； 50 ： 旋转驱动装置本体 ； 51 ： 驱动套筒 ； 52 ： 外伸托梁 ； 61、 61b ： 活塞 ； 62 ： 气 缸； 63 ： 单向阀 ； 64 ： 气体分配器 ； 65 ： 阀弹簧 ； 66 ： 脚踏阀 ； 71 ： 支撑轴 ； 72 ： 供给管 ； 73 ： 钢 索； 81 ： 气体导向座部 ； 82 ： 旋转体收容体 ； 83 ： 支撑体 ； 211 ： 孔； 220、 220a、 220b ： 活塞箱本 体； 222 ： 插入部 ； 230 ： 砂； 231 ： 筒状本体 ； 232 ： 活塞箱壳体 ； 233 ： 顶部盖体 ； 234 ： 基部盖 体； 235、 236 ： 插入孔 ； 241 ： 孔； 242 ： 止转部 ； 251 ： 螺栓 ； 252 ： 螺母 ； 253、 254 ： 凹部 ； 255 ： 安 装孔 ； 256 ： 凹部 ； 300、 300a ： 分隔体 ； 301 ： 转动体 ； 303 ： 轴承孔 ； 304 ： 内壁面 ； 331 ： 联结孔 ； 340 ： 吹出孔 ； 351、 352、 352a、 352b、 352c ： 通气软管 ； 353 ～ 355 ： 周边通气软管 ； 356 ： 中央 通气软管 ； 361 ： 扁杆 ； 411、 421 ： 头部 ； 412 ： 按钮尖端 ： 421 ： 头部 ； 441 ： 另一端部 ； 451 ： 支撑 部； 600 ： 临时脚手架 ； 821 ： 摄入部 ； 822 ： 摄入管 ； 823 ： 基端部。
具体实施方式下面通过各实施方式对本发明进行说明， 但是本发明不限于此。 ( 第一实施方式 ) 图 1 至图 9 是用于对本发明的地下挖掘用挖掘装置的第一实施方式进行说明的图。 图 1 为从顶端侧看第一实施方式的挖掘装置的立体说明图 ； 图 2 为图 1 所示挖掘 装置的纵剖面说明图 ； 图 3 为图 1 所示挖掘装置的分解立体说明图， 表示将储气罐部件与从 储气罐部件取下的挖掘钻头部件分解的状态。并且， 在图 3 中省略了储气罐部件 3 的基部 侧 ( 上方侧 ) 的图示。
图 4 为将收容于挖掘钻头部件的活塞箱部件以纵剖面表示内部构造的侧视说明 图， 通过图 4(a) ～ (d) 以时间顺序表示了内置的活塞上下移动 ( 进退动作 ) 的状态。
图 5 为图 2 所示挖掘装置的储气罐部件内配置的流体导向部件的立体说明图 ； 图 6 为图 5 所示流体导向部件内部配置的旋转体的立体说明图 ； 图 7 为将图 5 所示流体导向 部件水平剖切表示包含旋转体的内部结构的俯视说明图 ； 图 8(a) ～ (d) 为按照时间顺序表 示图 7 所示旋转体的旋转状态的局部省略的说明图， 图 8(a) 与图 7 所示状态对应。另外， 在图 8 中省略了图 7 所示的气体接受叶片 45 和气体供给孔 46。
图 9 为主要由挖掘装置和旋转驱动装置构成的旋转式挖掘机的侧视说明图。
图 9 所示的旋转式挖掘机 6 具有 ： 图 1 所示的地下挖掘用挖掘装置 1， 以及能够对 挖掘装置 1 施加旋转运动的旋转驱动装置 5。
首先对挖掘装置 1 进行说明， 然后对旋转驱动装置 5 进行说明。
( 挖掘装置 1)
如图 1 和图 2 所示， 挖掘装置 1 整体形成为大致圆柱状。挖掘装置 1 具有 ： 位于挖 掘侧 ( 顶部侧 ) 的挖掘装置本体即挖掘钻头部件 2， 以及位于基部侧的工作流体贮存部件即 储气罐部件 3。
挖掘钻头部件 2 在其顶端侧具有多个 ( 本实施方式中为 6 个 ) 的钻头 41、 42a、 42b、 42c、 42d、 42e。各钻头 41、 42a、…比挖掘钻头部件 2 小而设有多个。挖掘装置 1 如后述的 图 9 所示， 以通过起重机 ( 未图示 ) 悬吊而使顶端的各钻头 41、 42a、…向下的直立状态进 行使用。
在本实施方式中， 如图 1 所示， 各钻头 41、 42a、…构成为在挖掘钻头部件 2 的轴 心部设置一个中央钻头 41， 而在以中央钻头 41 为中心的圆周上等间隔设置五个周边钻头 42a、 42b、 42c、 42d、 42e。如后所述， 中央钻头 41 的头部形成为圆形， 与此相对， 周边钻头 42a、…的头部形成为大致三角形。
各周边钻头 42a、 …构成为彼此错开时间而不会同时进行冲击驱动。与此相对， 中 央钻头 41 则与其它的周边钻头 42a、…分别独立地进行冲击动作。
储气罐部件 3 通过紧固件即螺栓 31 和螺母 32( 图 1 中未示出， 参照图 2) 与挖掘 钻头部件 2 的基部侧可装卸地连接。如图 2 所示， 在储气罐部件 3 中具有气体贮存部 30， 能 够以高压状态贮存工作流体， 工作流体用于驱动各钻头 41、 42a、…。
下面对挖掘装置 1 的各构成部件按照顺序详细进行说明。
( 挖掘钻头部件 2)
如图 3 所示， 挖掘钻头部件 2 按照从上到下的顺序， 包括 ： 活塞箱部件 22a、 22b、
22b、 22b、 22b、 22b， 该各活塞箱部件具有连接体 21 并且收容有包含活塞的驱动机构等 ； 活 塞箱安装体 23 ； 驱动卡盘 24 ； 卡盘导引件 25 ； 钻头 41、 42a、…。
各活塞箱部件 22a、 22b、…具有金属制的圆筒形状的活塞箱本体 220。在各活塞 箱本体 220 的基端部 ( 图 3 中上部 ) 螺合有连接体 21。在各活塞箱本体 220 的顶端部 ( 图 3 中下部 )， 经由驱动卡盘 24、 卡盘导引件 25 连接各钻头 41、 42a、…。各活塞箱部件 22a、 22b 设置为与各钻头 41、 42a、…相同的数量 ( 本实施方式中为多个， 合计 6 个 )。
并且， 以下为了便于说明， 有时将与中央钻头 41 对应的活塞箱部件 22a 称为 “中 央活塞箱部件 22a” ， 与各周边钻头 42a、…对应的活塞箱部件 22b 称为 “周边活塞箱部件 22b” 。
下面参照图 4， 图 4 中表示了挖掘部件其中收容的一个中央活塞箱部件 22a， 但是 对于其余的周边活塞箱部件 22b 为相同或大体相同的结构， 仅钻头 41 的形状不同， 活塞 61 同样地往复运动。
如图 4 所示， 在活塞箱本体 220 中内置 ( 收容 ) 有驱动机构等， 该驱动机构包含用 于驱动钻头 41 的活塞 61。即， 在活塞箱本体 220 内设有活塞 61、 气缸 62、 单向阀 63、 气体 分配器 64( リジットバルブ )、 阀弹簧 65、 脚踏阀 66、 装配环 ( メィクァップリング )、 O型 圈、 活塞胀圈 ( ピストンリタィナリング )、 钻头挡圈 ( ビットリティ一ナリング ) 等。该 驱动机构与公知的潜孔锤的驱动机构 ( 例如特开昭 61-92288 号公报记载 ) 相同或基本相 同而省略具体说明。 参照图 4(a) ～ (d) 对该驱动机构进行简单说明。
首先， 以图 9 所示的吊起挖掘作业前的挖掘装置 1 的状态， 如图 4(a) 所示， 成为顶 端的钻头 41 通过其自重而向活塞箱部件 22a 的顶端突出的状态。在该状态下， 活塞 61 的 顶部侧周面部与活塞箱本体 220 的内周面接触， 从通气软管 351 导入的气体不会到达 ( 不 会送至 ) 活塞 61 的顶部侧。由此， 活塞 61 不会上升 ( 不会向活塞箱本体 220 的基部侧移 动 )， 钻头 41 处于驱动停止状态。
另外， 如图 4(b) 所示， 在钻头 41 与地面 ( 或接地面 ) 即挖掘面 L 抵接之前， 如果 使吊起状态的挖掘装置 1 降下， 则钻头 41 通过挖掘装置 1 的自重而向活塞箱本体 220 内部 移动。由此， 气体从活塞 61 的顶部侧周面部与活塞箱本体 220 的内周面之间形成的间隙， 进入到活塞 61 的下部侧， 如图 4(c) 以及图 4(d) 所示将活塞 61 高速上推。
然后， 当活塞 61 上升至所需位置后， 活塞 61 的顶部侧周面部再次与活塞箱本体 220 的内周面接触， 气体不会到达活塞 61 的顶部侧。 由此， 气体到达活塞 61 的上部侧， 被上 推的活塞 61 反向地高速下压， 如图 4(a) 所示冲击顶端的钻头 41 的基端侧。由此， 从脚踏 阀 66 进入的气体通过钻头 41 内而从钻头 41 顶部侧排出， 并且钻头 41 突出于顶端而进行 冲击驱动。通过伴随该重复进行的活塞 61 的上下往复运动的冲击力， 挖掘侧的钻头 41( 其 它的活塞箱部件 22b 的钻头 42a 也同样地 ) 进退而掘入地下。
各钻头 41、 42a…高度地进行冲击振动 ( 上下动作或进退 ) 来挖掘地基。 例如平均 每个钻头在 1 分钟内进行 1200 到 1300 次的冲击驱动， 则全部钻头可达 1 分钟 7200 到 7800 次的程度。另外， 该单位时间内的冲击次数， 即使在使用相同挖掘装置 1 的情况下， 也会因 挖掘对象即地层的硬度不同而变化。在地层较硬的情况下， 钻头 41、 42a…在冲击地基后迅 速返回， 相应地使活塞 61 剧烈地上下动作， 从而使各钻头 41、 42a…的冲击次数增加。
如图 2 和图 3 所示， 位于各活塞箱本体 220 基端部的连接体 21， 具有作为工作流 体路径的孔 211( 图 3 中未示出 )， 并且基端侧形成为断面凸状。该凸状部分构成了插入部 222， 插入部 222 插入储气罐部件 3 进行安装。这样， 通过从储气罐部件 3 经由插入部 222 输送的气体， 使各活塞箱部件 22a、 22b 内的驱动机构进行驱动。
各活塞箱部件 22a、 22b、… ( 本实施方式中共 6 个 )， 在大致圆柱形状的安装体即 活塞箱安装体 23( 参照图 3) 上可装卸地安装。活塞箱安装体 23 构成为主要包括 ： 筒状本 体 231( 参照图 2) ； 在筒状本体 231 顶部侧的开口部上固定的盖体 233( 以下称为 “顶部盖 体 233” )； 在筒状本体 231 基部侧的开口部上固定的盖体 234( 以下称为 “基部盖体 234” )。
另外， 在活塞箱安装体 23 内部收容有圆筒形状的细长壳体即活塞箱壳体 232( 参 照图 2)。在该活塞箱壳体 232 上以插入状态安装活塞箱本体 220。活塞箱壳体 232 设置为 与活塞箱本体 220 相同的数量， 且其轴心方向与活塞箱安装体 23 的长度方向相同。
顶部盖体 233 具有所需厚度， 分别设有插入孔 235， 用以插入活塞箱部件 22。同 样地， 基部盖体 234 具有所需厚度， 分别设有插入孔 236( 参照图 2)， 用以插入活塞箱部件 22a、 22b。 在本实施方式中， 插入孔 235、 236， 在包括中央部和以中央部为中心的圆周上等间 隔的五个部位设置， 合计为 6 个。 如图 2 所示， 在通过该上下两个的盖体 233、 234 夹持的状态下， 固定上述各活塞箱 壳体 232， 收容于在筒状本体 231 内。活塞箱壳体 232 顶端侧的孔 ( 省略符号 )， 与顶部盖 体 233 的插入孔 235 连通。活塞箱壳体 232 基端侧的孔 ( 省略符号 )， 与基部盖体 234 的插 入孔 236 连通。
另外， 在活塞箱安装体 23( 筒状本体 231) 内的活塞箱本体 220、 220 之间形成的空 隙部分中， 填充有砂 230( 参照图 2) 作为防振材料或 / 和隔音材料。
并且， 活塞箱本体 220 的顶端部， 从顶部盖体 233 突出一部分。该突出部分的孔 ( 省略符号 ) 中， 以略微强地挤压的状态安装有大致筒状的驱动卡盘 24 的基端侧。在驱动 卡盘 24 顶端侧的孔 241 中， 经由卡盘导引件 25 可进退地收纳有各钻头 41、 42a、…。
卡盘导引件 25 俯视为大致圆形而具有所需的厚度， 并且在活塞箱安装体 23 的顶 端 ( 顶部盖体 233) 上固定。为了固定卡盘导引件 25， 可以采用作为紧固件的螺栓 251 以及 从活塞箱安装体 23 侧安装的螺母 252( 在图 3 中示出于活塞箱安装体 23 的左侧 )。
在卡盘导引件 25 的顶部侧， 在中央设有仰视为圆形的凹部 253， 并且外绕凹部 253 放射状地设有仰视呈 V 字状的槽即所需数量的凹部 254。 在凹部 253 上配置有中央钻头 41， 其具有仰视为圆形的头部 411。各凹部 254 上则配置有周边钻头 42a ～ 42e， 其具有仰视为 大致三角形的头部 421。各钻头 41、 42a、 …的头部 411、 421， 设有超硬合金制成的多个按钮 尖端 412。
在卡盘导引件 25 上设有作为安装部的安装孔 255， 该安装孔 255 由与各钻头 41、 42a、…相同数量的孔构成。安装孔 255 位于上述凹部 253 和凹部 254 内， 在该安装孔 255 的基部侧嵌入驱动卡盘 24 的顶端部。 驱动卡盘 24 具有六角螺母状的止转部 242， 在卡盘导 引件 25 的安装孔 255 上形成有能够嵌入止转部 242 的六边形的凹部 256( 参照图 2)。
各钻头 41、 42a、 … 的基部侧形成为花键轴， 通过从安装该基部侧的孔 255 的顶 端部嵌入而安装到驱动卡盘 24 内部， 该驱动卡盘 24 在内周壁上形成有凹凸的卡合用槽缝 ( 未图示 )。各钻头 41、 42a、…的基部侧， 通过上述的钻头挡圈和 O 型圈安装， 以避免从驱
动卡盘 24 侧脱落。
另外， 如图 1 所示， 在活塞安装体 23 的外周上沿着轴向设有所需数量的突条即扁 杆 26。在本实施方式中， 扁杆 26 沿周向以所需间隔设有多个 ( 合计 6 个 )。并且， 在地基 挖掘作业时， 挖掘的孔内产生粉碎的岩石或土砂 ( 泥浆 )， 可以利用从挖掘钻头部件 2( 卡盘 导引件 25) 的顶部侧喷射的气体， 通过挖掘的孔与扁杆 26、 26 之间送至地表。
( 储气罐部件 3)
在储气罐部件 3 的基端部 ( 图 2 中， 上端部 )， 突出地设有用于导入气体的联结关 节 34。从联结关节 34 导入的气体， 在储气罐部件 3 内的气体贮存部 30 内贮存。符号 340 表示联结关节 34 的吹出孔。
如图 3 所示， 在储气罐部件 3 的顶部侧设有联结体 33， 用于联结挖掘钻头部件 2 的 基端部 ( 各活塞箱部件 22a 的插入部 222 侧 )。并且， 如图 2 所示， 在联结体 33 靠近基部侧 ( 图 2 中， 上侧 ) 的内部设有气体贮存部 30。气体贮存部 30 通过分隔体 300 与联结体 33 侧分隔， 该分隔体 300 由俯视为圆形的板状体构成。
如图 3 所示， 在联结体 33 顶部设有所需数量的联结孔 331。并且， 如图 2 所示， 在 插入该各联结孔 331 的活塞箱部件 22a、…的插入部 222 上， 分别连接有各通气软管 351、 352 的一端部 ( 图 2 中， 下端部 )。 各通气软管 351、 352 的另一端部 ( 图 2 中为上端部 )， 分别与在上述分隔体 300 上 形成的作为工作流体的流通孔的各分隔孔 3a、 3b、 3c、 3d、 3e、 3f( 图 7 中以虚线表示 ) 连接。 各分隔孔 3a、 …以及各通气软管 351、 352， 构成了工作流体活塞路径， 用于向各活塞箱部件 22a、 22b 输送工作流体。
另外， 尽管在图 2 中没有示出全部的通气软管， 但是通气软管设置为与全部活塞 箱部件 22a、 22b 的数量对应 ( 与活塞箱部件 22a、 22b 相同的数量， 在本实施方式中为 6 根 )。 并且， 在本实施方式中， 收容各通气软管 351、 352 的联结体 33， 整体构成为中空的大致筒状 体， 但是也可以为实心结构。
在本实施方式中， 图 7 中虚线表示的各分隔孔 3a、 … 构成为圆形孔。各分隔孔 3a、…设置为与各活塞箱部件 22a、 22b 的数量对应。即， 如图 7 中虚线所示， 在分隔体 300 的中心部设有一个分隔孔 3f( 以下也称为 “中央分隔孔 3f” )， 在以该中央分隔孔 3f 为中心 的圆周上等间隔地设有 5 个分隔孔 3a、 3b、 3c、 3d、 3e( 以下也称为 “各周边分隔孔 3a” )。
在中央分隔孔 3 上连接有通气软管 351( 参照图 2， 以下称为 “中央通气软管 351” )， 该中央通气软管 351 从与图 1 所示的中央钻头 41 对应的中央活塞箱部件 22a 导出。 围绕中央分隔孔 3f 的其余各周边分隔孔 3a、 …， 分别与通气软管 352( 参照图 2， 以下称为 “周边通气软管 352” ) 连接， 该各周边通气软管 352 从与图 1 所示周边钻头 42a、…对应的 各活塞箱部件 22b 导出。该各周边通气软管 352 的内径与长度均相同。
并且， 在图 2 中气体贮存部 30 侧， 在气体贮存部 30 内设有接受气体而旋转的旋转 体 40( 并参照图 6)。旋转体 40 设置为与分隔体 300 接触。对于旋转体 40 将在后面详述。
( 气体导向部件 8)
图 6 所示的旋转体 40 配置在气体导向部件 8 的内部， 该气体导向部件 8 作为工作 流体导向部件而形成为图 2 和图 5 所示的杯状。气体导向部件 8 具有 ： 作为工作流体导向 座部的气体导向座部 81， 该气体导向座部 81 接受来自联结关节 34 的吹出孔 340 的气体而
形成半球状 ( 球状 ) ； 由支撑气体导向座部 81 的大致圆锥体的锥壁部构成的旋转体收容体 82。虽然在本实施方式中， 旋转体收容体 82 的基端部 823( 图 2 中， 下端部 ) 是在分隔体 300 的周缘部附近固定， 但是也可以直接或间接地在气体贮存部 30 的内壁面 304 上固定。
在图 5 所示的旋转体收容体 82 上， 具有将气体摄入旋转体收容体 82 内部的所需 数量的摄入部 821、 822。在本实施方式中， 摄入部构成为包括 ： 在旋转体收容体 82 顶部侧 ( 图 5 中， 上侧 ) 设置的摄入孔 821， 以及在旋转体收容体 82 基部侧 ( 图 5 中， 下侧 ) 设置 的摄入管 822。
摄入孔 821( 并参照图 2)， 沿着旋转体收容体 82 的周面方向等间隔地设有三个。 各摄入孔 821 设置为向斜下方倾斜而朝向内部的旋转体 40 放出。摄入管 822， 如图 7 所示， 沿着旋转体 40 的旋转方向略微倾斜地设置， 从而使旋转体 40 通过气体与其上设置的后述 的多个半圆形的气体接受叶片 45( 并参照图 6) 接触而旋转。并且， 摄入管 822 设置为如图 2 所示朝向旋转体 40 略微向斜下方倾斜。
通过这种结构， 如图 2 中上方所示从联结关节 34 的吹出孔 340 供给的气体， 在与 气体导向部件 8 的座部 81 接触后沿着座部 81 的凹部面回流， 并形成弧线状而回到旋转体 收容体 82 侧， 穿过摄入孔 821 和摄入管 822 而送至旋转体 40 侧。
( 旋转体 40)
如图 6 和图 7 所示， 旋转体 40 具有 ： 俯视为圆形的旋转板 43， 以及可旋转地轴支 旋转板 43 的轴部即筒状的旋转轴 4f。如图 2 所示， 旋转轴 4f 构成为可旋转地插入分隔体 300 中央的中央分隔孔 3f( 并参照图 7) 而不会从中央分隔孔 3f 脱落。
如上所述， 在中央分隔孔 3f( 参照图 2) 上连接有中央通气软管 351。由此成为空 气贮存部 30 与中央通气软管 351 经由旋转轴 4f 始终连通的状态。因此， 空气贮存部 30 内 的气体连续地送至中央通气软管 351， 驱动中央活塞箱部件 22a 内的活塞 61， 从而使中央钻 头 41 与周边钻头 42a、…分别独立地进行冲击驱动。符号 301 表示滚珠轴承 ( 滚珠轴承 孔 ) 的转动体。
图 10 为表示图 2 所示旋转体的另一实施方式的局部放大的说明图。
在图 6 所示的旋转体 40 中， 旋转轴 4f 与旋转板 43 形成一体并一起旋转。与此相 对， 如图 10 所示， 旋转板 43a 构成为能够以固定于分隔体 300 的轴部 44a 为轴中心旋转。 此时， 增长轴部 44a 而使其另一端部 441( 图 10 中， 下端部 ) 以插设于中央活塞箱部件 22a 的孔 211 中等方式联结， 旋转轴 4g 的顶部形成为如同螺栓头部那样比分隔孔 3f 的直径大。 符号 302 表示滚珠轴承的转动体。
并且， 如图 7 所示， 旋转板 43 设置为如下的大小 ： 能够覆盖用于控制气体贮存部 30( 在图 7 中气体贮存部 30 位于比旋转板 43 靠近纸面侧 ) 与以虚线表示的各周边分隔孔 3a、 3b、 3c、 3d、 3e 的开度而设有各周边分隔孔 3a、…的分隔体 300 部分， 并且与分隔体 300 接触。旋转板 43 具有使气体贮存部 30 与各周边分隔孔 3a、 …连通的旋转孔 4a、 4b、 4c、 4d、 4e。各旋转孔 4a、…构成了使气体流通的连通路径。
如图 6 所示， 各旋转孔 4a、 4b、 4c、 4d、 4e， 在以旋转轴 4f 为中心的圆周上 ( 沿着旋 转体 40 的旋转方向 ) 以所需的间隔配置所需的数量。在本实施方式中， 各旋转孔 4a、 …与 驱动各周边钻头 42a、…的周边活塞箱部件 22b、…的数量对应地设置于 5 个部位。各旋 转孔 4a、…构成为圆形孔， 是具有与各周边分隔孔 3a、…相同或大体相同内径的孔。另外， 各旋转孔 4a、…以及周边分隔孔 3a、…， 任意一方或双方都可以是俯视为 椭圆形的孔， 也可以是方形或矩形等其它形状的孔。并且， 既可以使各旋转孔 4a 的内径比 周边分隔孔 3a 大， 也可以使周边分隔孔 3a 的内径比旋转孔 4a 大。
各旋转孔 4a、…配置为沿着旋转体 40 的旋转方向非等间隔而是变间隔 ( 错开间 隔 )， 从而能够通过旋转体 40 的旋转， 从旋转方向侧的旋转孔 4a、…逐渐增大与各周边分 隔孔 3a、…的开度。
即， 图 7 中以虚线表示的各周边分隔孔 3a、…在同一圆周上等间隔地设置于五个 部位， 而以实线表示的各旋转孔 4a、…则在同一圆周上非等间隔设置于如后所述改变间隔 的五个部位。这里为了便于说明， 将与图 7 右下的周边分隔孔 3a 不连通的旋转孔 4a 作为 第一旋转孔 4a， 该周边分隔孔 3a 作为第一分隔孔 3a。
并且， 从第一旋转孔 4a 起按照图 7 的顺时针 ( 与旋转方向相反 ) 顺序， 作为第二 旋转孔 4b、 第三旋转孔 4c、 第四旋转孔 4d、 第五旋转孔 4e。同样地， 从以虚线表示的第一分 隔孔 3a 起， 按照图 7 的顺时针 ( 与旋转方向相反 ) 顺序， 作为第二分隔孔 3b、 第三分隔孔 3c、 第四分隔孔 3d、 第五分隔孔 3e。
这样， 在图 7 所示状态下， 第二旋转孔 4b 与第二分隔孔 3b 以其内径重叠 1/3 的程 度连通， 第三旋转孔 4c 与第三分隔孔 3c 以其内径重叠 1/2 的程度连通， 第四旋转孔 4d 与 第四分隔孔 3d 以其内径重叠 2/3 的程度连通， 而第五旋转孔 4e 与第五分隔孔 3e 则整体 完全重叠地连通。另外， 在各旋转孔 4a 通过旋转体 40 的旋转而与各周边分隔孔 3a、…来 连通时， 气体通过各周边通气软管 352 送至周边活塞箱部件 22b， 驱动图 1 所示的周边钻头 42a、…。对于旋转体 40 的具体作用将在后面叙述。
如图 6 和图 7 所示， 在相邻旋转孔 4a、 4b 的大致中间附近， 设有半圆形的气体接受 叶片 45( 合计五个 )。气体接受叶片 45 沿着旋转板 43 的周缘部配置。气体接受叶片 45 经 由棒状的支撑部 451( 参照图 6) 固定于旋转体 40 的旋转板 43。气体接受叶片 45 的凹部面 与旋转方向反向地安装， 从而能够使旋转体 40 在图 6 中反转 ( 逆时针旋转 )。另外， 气体接 受叶片 45 的数量不限于图示。
另外， 在相邻的气体接受叶片 45 与各旋转孔 4a、…之间， 设有所需数量 ( 在本实 施方式中为一个， 而对于整个旋转板 43 为十个 ) 的气体供给孔 46， 其作为贯通的工作流体 供给孔而具有小于各旋转孔 4a 的内径。气体供给孔 46 在以旋转轴 4g 为中心的圆周上设 置而能够与各周边分隔孔 3a、 3b、 3c、 3d、 3e 连通。各气体供给孔 46 通过旋转体 40 的旋转 与各周边分隔孔 3a、 …连通， 由此从气体贮存部 30 向各周边活塞箱部件 22b 少量循序地输 送气体， 驱动内部的活塞 61 成为冲击前的待机状态。对于该作用将在后面叙述。
( 储气罐部件 3 的外周部分 )
如图 2 所示， 储气罐部件 3 的相对于联结体 33 的基部侧 ( 图 2 中， 上部侧 )， 形成 为以联结体 33 为大致界限朝向基部侧略微缩径。形成为直径比该联结体 33 略小的缩径部 分 36 的外径， 能够与后述的旋转驱动装置 5( 参照图 9) 上设置的筒状的驱动套筒 51 的内 径配合。
并且， 如图 9 所示， 在挖掘装置 1 直立的状态下， 当驱动套筒 51 从挖掘装置 1 基端 部嵌入并落下时， 驱动套筒 51 被储气罐部件 3 的大径部分 ( 在联结体 33 附近 ) 阻挡而无 法下落。与此相关的具体作用将在后面叙述。另外， 如图 1 所示， 在储气罐部件 3 的外周上沿着轴向设有所需数量的突条即扁杆 361。在本实施方式中， 扁杆 361 设有多个 ( 合计 6 个 )。并且， 在挖掘作业时， 该扁杆 361 与后述的具有旋转台 (rotary table) 的旋转驱动装置 5( 参照图 9) 的驱动套筒 51 的内壁 部上设置的卡合槽卡合， 将驱动套筒 51 的旋转驱动力 ( 旋转运动 ) 传递给挖掘装置 1。
( 旋转驱动装置 5)
另外， 图 9 所示的旋转驱动装置 5， 如上所述向挖掘装置 1 施加旋转运动。旋转驱 动装置 5 具有 ： 旋转驱动装置本体 50， 以及支撑旋转驱动装置本体 50 的外伸托梁 52。如上 所述， 旋转驱动装置本体 50 经由驱动套筒 51 安装挖掘装置 1， 并且具有对挖掘装置 1 施加 旋转运动的旋转台 ( 图 9 中未示出 )。
( 作用 )
下面对具有挖掘装置 1 的旋转式挖掘机 6 的作用进行说明。
另外， 在本实施例中， 以对地基挖掘桩孔的情况作为例子来说明旋转式挖掘机 6 的作用。
首先， 如图 9 所示， 构成旋转式挖掘机 6 的旋转驱动装置 5， 例如载置于 H 型钢等 搭建的脚手架 600。并且， 在挖掘装置 1 的基端部， 与地基掘孔长度对应地连接有所需数量 ( 必要数量 ) 的方钻杆 7。尽管在本实施例中联结有一个方钻杆 7， 但是也可以连接 2 个以 上 ( 多个 )。 方钻杆 7 内置有气体供给管。方钻杆 7 与挖掘装置 1 通过销、 螺栓、 螺母等构成的 紧固件 ( 未图示 ) 进行固定。联结有方钻杆 7 的挖掘装置 1， 通过起重机 ( 未图示 ) 进行悬 吊支撑。图 9 中符号 73 表示与起重机连接的钢索。
另外， 在旋转驱动装置 5 的旋转台 ( 图 5 中隐藏未示出 ) 上安置有驱动套筒 51。 并且， 在通过起重机悬吊支撑的状态下， 使挖掘装置 1 的储气罐部件 3 的扁杆 361 与驱动套 筒 51 内壁上的槽即卡合槽 ( 图中隐藏未示出 ) 卡合。由此， 通过起重机吊下挖掘装置 1 开 始挖掘。
在挖掘时， 从旋转台传递到驱动套筒 51 的旋转驱动力， 传递给储气罐部件 3 而使 挖掘装置 1 旋转。在方钻杆 7 的上端设有用于通过起重机悬吊支撑的支撑轴 71。在该支撑 轴 71 上连接有向挖掘装置 1 供气的供给管 72。并且， 在支撑轴 71 上设有气体转环 ( 未图 示 )。
从供给管 72 输送的气体， 通过方钻杆 7 的气体供给管送至挖掘装置 1。送至挖掘 装置 1 的气体， 从图 2 所示的联结关节 34 的吹出孔 340 放出， 并贮存于气体贮存部 30。
从吹出孔 340 供给的气体， 在与气体导向部件 8 的座部 81 接触后， 沿着座部 81 的 凹部面回流， 进而形成弧线而回到旋转体收容体 82 侧， 向旋转体 40 输送。
另外， 旋转体 40 通过气体接受叶片 45 接气体接受体， 并且按照从图 8(a) 的状态 起顺次图 8(b)、 (c)、 (d) 的顺序反转 ( 逆时针方向旋转 )。另外， 在图 8(a) ～ (d) 中按照 时间顺序表示了旋转体 40 的旋转状态， 但为了便于说明， 各图间的时间间隔均不相同。
气体使旋转体 40 旋转， 并且从图 2( 图 10) 所示的旋转体 40 的筒状的旋转轴 4f(4g) 和各旋转孔 4a ～ 4e 通过各通气软管 351、 352， 送至对应的各活塞箱部件 22a、 22b， 冲击驱动中央钻头 41 以及各周边钻头 42a、…。
其中， 由于中央钻头 41 不受旋转体 40 的气体流量控制， 因此当气体连续地从旋转
轴 4f(4g) 向中央活塞箱部件 22a 输送时， 能够与其它的周边钻头 42a 的冲击动作独立地进 行冲击驱动。
与此相对， 各周边钻头 42a、…则通过旋转体 40 的旋转， 来控制气体贮存部 30 与 各周边分隔孔 3a 的开度， 并如下进行冲击驱动。
即， 在图 8(b) 的状态下， 在图 8(a) 中与第五分隔孔 3e 连通的第五旋转孔 4e 移动 而成为非连通状态， 其它各旋转孔 4a、 4b、 4c、 4d 也与其它的周边分隔孔 3a、 3b、 3c、 3d 成为 非连通状态。
并且， 在图 8(c) 的状态下， 在图 8(b) 的状态下处于非连通状态的第一旋转孔 4a 与第五分隔孔 3e 以其内径重叠 2/3 的程度连通， 第二旋转孔 4b 也与第二分隔孔 3b 以其内 径重叠 1/3 的程度连通， 第三旋转孔 4c 处于尚未连通的状态。
进而在图 8(d) 的状态下， 在图 8(c) 的状态以 2/3 的程度连通的第一旋转孔 4a 与 第五分隔孔 3e 完全连通， 以 1/3 的程度连通的第二旋转孔 4b 与第一分隔孔 3a 以其内径 1/2 的程度连通， 处于非连通状态的第三旋转孔 4c 与第二分隔孔 3b 以其内径 1/3 的程度连通。
如上所述， 通过使旋转体 40 旋转， 从旋转方向侧的第一旋转孔 4a、…侧逐渐增大 与各分隔孔 3a、…的开度， 各第一旋转孔 4a、…在顺序连通后再次回到图 8(b) 的非连通 状态， 进而重复上述过程。 这样， 通过使各旋转孔 4a、…沿着旋转体 40 的旋转方向顺次连通， 能够非同时地 顺次错开时间地从气体贮存部 30 向各周边活塞箱部件 22b 导入气体。由此， 周边活塞箱部 件 22b 所对应的各周边钻头 42a、 … ( 参照图 1) 在周向上按照周边钻头 42a、 42b、 42c、 42d、 42e 的顺序顺次错开地进行冲击。因此， 均匀或大致均匀地通过各钻头 41、 42a…的冲击对 挖掘面施加冲击力。
并且， 如上所述， 内径小于各旋转孔 4a 的各气体供给孔 46， 通过旋转体 40 的旋转 与各周边分隔孔 3a、…连通， 从而能够从空气贮存部 30 向各周边活塞箱部件 22b 少量循 序地输送气体。由此输送工作流体直到使各周边活塞箱部件 22b 内部的活塞 61 成为冲击 前的待机状态 ( 活塞 61 向上方移动的状态， 或者即使不上升也是向周边活塞箱部件 22b 输 送一定程度的空气的状态 )。其结果是， 当各旋转孔 4a 与各周边分隔孔 3a 一致时， 活塞 61 迅速下降而冲击钻头 41。即， 能够消除或缩短从各旋转孔 4a 与各周边分隔孔 3a 一致时起 到冲击钻头 41 为止的时间偏差。
如上所述， 由于各钻头 42a、…彼此错开时间进行冲击驱动， 因此与现有的使直径 与挖掘孔基本相同的锤头上下移动来冲击地面的潜孔锤相比， ， 能够低噪音、 低振动地进行 挖掘作业。因此， 适于在住宅密集区或市区商业街等场所的使用。
另外， 通过旋转驱动装置 5 对挖掘装置 1 施加旋转运动， 从而使挖掘装置 1 具有的 各周边钻头 42a、…的挖掘位置相对于挖掘面移动。由此， 能够使各钻头 41、 42 对整个挖 掘面均匀地冲击。并且， 通过挖掘装置 1 的旋转， 能够将挖掘时产生的粉碎岩石或土砂 ( 泥 浆 ) 顺畅地送出至地表。
并且， 如图 2 所示， 使各钻头 41、 42a、 …工作的活塞 61 等驱动机构， 收容于活塞箱 本体 220 内， 并且由筒状的活塞箱壳体 232 覆盖， 进而收容于填充有作为防振材料或 / 和隔 音材料的砂 230 的筒状本体 231 内。由此， 能够防止驱动机构在驱动时产生的噪音或振动 泄漏到外部， 从而实现低噪音和低振动。
并且在本实施方式中， 旋转驱动装置 5 具有外伸托梁 52， 因此不仅能够通过外伸 托梁 52 提高挖掘作业时的稳定性， 并且与将旋转驱动装置本体 50 直接载置于地面进行挖 掘的情况相比， 能够缓和从旋转驱动装置本体 50 向接地面传递的振动。从而实现更加有效 地降低振动和噪音。
并且如上所述， 在现有技术中需要对直径与挖掘孔基本相同的锤头进行驱动， 因 此必然导致使锤头上下移动所需的气体消耗量增大， 从而需要较大的气体压缩机。
而在本实施方式中， 只要驱动直径比挖掘孔小的各钻头 41、 42a、 …即可， 从而能够 降低使单个钻头上下动作所需的气体消耗量， 其结果是， 能够使采用的气体压缩机小型化。 因此， 也能够减小气体压缩机的设置面积， 适于在住宅密集区或市区商业街等空间有限的 场所进行施工。 并且通过气体压缩机的小型化， 也能够使驱动气体压缩机的原动机小型化， 从而抑制降低来自原动机的振动和噪音。
另外， 在本实施方式中， 尽管采用了将各钻头 41、 42a、 …在合计 6 个部位设置的挖 掘钻头部件 2， 但是该数量没有特别限定。在本实施方式中， 挖掘钻头部件 2 的直径例如为 450mm ～ 700mm。
与本实施方式不同， 例如在 5 个部位设置钻头而构成挖掘钻头部件 2 的情况 ( 轴 心部 1 个， 其周边 4 个 ) 下， 例如可以使挖掘钻头部件 2 的直径为 450mm 以下。此外， 例如 在 6 到 7 个部位设置钻头而构成挖掘钻头部件 2 的情况 ( 轴心部 1 个， 其周边 5 个或 6 个 ) 下， 例如可以使挖掘钻头部件 2 的直径为 700mm 以上。
并且， 也可以取代方钻杆 7 而采用具有气体供给管的螺杆轴。如果使用螺杆轴时， 则能够更加顺畅地将挖掘时产生的粉碎岩石和土砂 ( 泥浆 ) 等送出至地表 ( 排土 )。另外， 也可以在储气罐部件 3 的周面部设置排土用的螺旋叶片。
并且在本实施方式中， 对采用具有旋转台的旋转驱动装置 5 进行挖掘作业的情况 进行了说明， 但是对挖掘装置 1 施加旋转运动的机构并非特别限定于旋转台， 也可以是三 点式打桩机或导杆等公知的旋转驱动机构。
( 第二实施方式 )
图 11 和图 12 用于对本发明的地下挖掘用挖掘装置的第二实施方式进行说明。
图 11 为第二实施方式的挖掘装置的纵剖面说明图， 图 12 为图 11 所示气体导向部 件水平剖切表示包含旋转体的内部结构的俯视说明图， 是与实施例 1 中所述图 7 对应的图。
并且， 与第一实施方式相同或等同部位标记同一符号进行表示。 另外， 对于在第一 实施方式中说明的部位则省略说明， 而主要对不同点进行说明。
在上述第一实施方式 ( 参照图 2 和图 7) 中， 通过旋转体 40 控制与五个周边分隔 孔 3a、 3b、 3c、 3d、 3e 的开度。
与此相对， 在本实施方式的挖掘装置 1a 中， 是通过图 12 所示的旋转体 40a 来控制 与三个分隔孔 5a、 5b、 5c( 以下称为 “内侧分隔孔 5a、 5b、 5c” ) 的开度。并且， 在旋转体 40a 的外侧配置有三个分隔孔 5d、 5e、 5f( 以下称为 “外侧分隔孔 5d、 5e、 5f” )。
以下， 进一步对本实施方式的挖掘装置 1a 进行具体说明。
图 11 所示的旋转体 40a 的旋转轴 4h， 不同于第一实施方式 ( 参照图 2)， 并非形成 为筒状且不与通气软管连接。旋转轴 4h 可旋转地插入分隔体 300a 中央的轴承孔 303 而不 会从轴承孔 303 脱落。在以轴承孔 303 为中心的分隔体 300a( 参照图 12) 的圆周上， 将上述内侧分隔孔 5a、 5b、 5c( 以虚线表示 ) 等间隔地配置于三个部位。
其中的一个内侧分隔孔 5a( 在图 12 中位于右侧 )， 与周边通气软管 353 连接， 该 周边通气软管 353 从与图 1 所示的周边钻头 42a 对应的周边活塞箱部件 22b( 参照图 11) 导出。并且， 剩余的一个 ( 图 12 中， 分隔孔 5a 左下的 ) 内侧分隔孔 5b， 与周边通气软管 354( 参照图 11， 局部省略 ) 连接， 该周边通气软管 354 从与图 1 所示的周边钻头 42c 对应 的周边活塞箱部件 22b 导出。此外， 剩余的另一个 ( 图 12 中， 分隔孔 5a 左上的 ) 内侧分隔 孔 5c， 与周边通气软管 355( 参照图 11) 连接， 该周边通气软管 355 从与图 1 所示的周边钻 头 42d 对应的周边活塞箱部件 22b 导出。并且， 与这些内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 连接的各通气 软管 353、 354、 355 内径相同且为相同长度。
旋转板 43a 具有使气体贮存部 30 与各内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 连通的旋转孔 6a、 6b、 6c。各内侧旋转孔 6a、…构成了使气体流通的连通路径。
各旋转孔 6a、 6b、 6c 在以旋转板 43a 的旋转中心为中心的圆周上 ( 沿着旋转体 40a 的旋转方向 ) 以所需间隔配置为所需数量。在本实施方式中， 各旋转孔 6a、 6b、 6c 与上述内 侧分隔孔 5a、 5b、 5c 的数量对应地在合计三个的部位设置。并且在本实施方式中， 各旋转孔 6a、 6b、 6c 构成为圆形孔， 具有与内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 相同或大体相同的内径。
如上所述， 内侧分隔孔 5a、 5b、 5c( 以虚线表示 ) 等间隔设置。而各旋转孔 6a、… 配置为沿着旋转体 40a 的旋转方向非等间隔而是改变间隔 ( 错开间隔 )， 从而通过旋转体 40a 的旋转从旋转方向侧的旋转孔 6a 起逐渐增大与各分隔孔 5a、 5b、 5c 的开度。
为了便于说明， 在图 12 中以与右侧的内侧分隔孔 5a 整个孔径完全连通的旋转孔 6a 作为第一旋转孔 6a。并且， 将从第一旋转孔 6a 起按照图 12 的顺时针 ( 与旋转方向相反 的方向 ) 的顺序作为第二旋转孔 6b、 第三旋转孔 6c。并且同样地， 从上述右侧的内侧分隔 孔 5a 起按照图 12 的顺时针 ( 与旋转方向相反的方向 ) 的顺序作为第二内侧分隔孔 5b、 第 三内侧分隔孔 5c。
在本实施方式中， 在图 12 所示状态下， 第二旋转孔 6b 与第二内侧分隔孔 5b 以其 内径重叠 1/3 的程度连通， 第三旋转孔 6c 与第三内侧分隔孔 5c 以其内径重叠 1/2 的程度 连通。对于通过旋转体 40a 的旋转形成的各旋转孔 6a、…与各内侧分隔孔 5a、…的连通 状态及其作用将在后面叙述。
如图 12 所示， 在相邻的各旋转孔 6a、…之间， 以所需间隔设有所需数量 ( 在各旋 转孔 6a、 …之间为两个， 合计为 6 个 ) 的气体接受叶片 45。并且， 内径小于各旋转孔 6a 的 气体供给孔 46， 以能够避开各旋转孔 6a 和气体接受叶片 45 的方式， 在它们之间所需的位置 上设置。气体接受叶片 45 与气体供给孔 46 的作用与第一实施方式相同而省略说明。
如图 11 所示， 旋转体收容体 82 的基端部 823( 图 11 中为下端部 )， 固定于比分隔 体 300a 的周缘部略微靠近内侧的位置。并且， 在位于该基端部 823 和气体贮存部 30 的内 壁面 304 之间的分隔体 300a 的部分 ( 并参照图 12) 上， 以所需间隔设有所需数量 ( 在本实 施方式中， 等间隔设置于三个部位而形成正三角形的顶点 ) 的外侧分隔孔 5d、 5e、 5f， 用作 工作流体的流通孔。
其中的一个外侧分隔孔 5d( 在图 12 中位于右侧 )， 与中央通气软管 356 连接， 该周 边通气软管 356 从与图 1 所示的中央钻头 41 对应的中央活塞箱部件 22a( 参照图 11) 导出。 并且， 剩余的一个 ( 在图 12 中位于左下的 ) 外侧分隔孔 5e， 与周边通气软管 ( 未图示 ) 连接， 该周边通气软管从与图 1 所示的周边钻头 42b 对应的周边活塞箱部件 22b 导出。此外， 剩余的另一个 ( 在图 12 中位于左上的 ) 外侧分隔孔 5f， 与周边通气软管 ( 未图示 ) 连接， 该周边通气软管从与图 1 所示的周边钻头 42e 对应的周边活塞箱部件 22a 导出。与这些外 侧分隔孔 5d、 5e、 5f 连接的各通气软管， 内径相同且为相同长度。
( 作用 )
本实施方式的挖掘装置 1a 具有以下作用。另外， 原则上省略对与第一实施方式所 示作用相同者的说明。
从图 11 所示的联结关节 34 的吹出孔 340 供给的气体， 与第一实施方式同样地， 与 气体导向部件 8 接触而后送至气体贮存部 30 的顶部侧， 其一部分送至旋转体收容体 82 内 的旋转体 40a。
送至气体贮存部 30 顶部侧的气体， 向图 12 中位于旋转体收容体 82 外侧的各外侧 分隔孔 5d、 5e、 5f 输送。并且， 不受旋转体 40a 的气体流通控制， 从各外侧分隔孔 5d、 5e、 5f 连续地向对应的各活塞箱部件 22a、 22b、 22b 输送气体， 图 1 所示的各中央钻头 41、 周边钻头 42b、 周边钻头 42e 同时地进行冲击驱动。
另一方面， 送至旋转体收容体 82 内部的气体， 围绕图 12 所示的旋转体 40a 反转 ( 逆时针方向旋转 )。并且， 通过该旋转体 40a 的旋转， 能够控制气体贮存部 30 与各内侧分 隔孔 5a、 5b、 5c 的开度。即， 通过使图 12 中实线所示的各旋转孔 6a、 6b、 6c 与虚线所示的各 内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 一致， 从而使气体贮存部 30 与各内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 连通， 顺次错 开地对图 1 所示的周边钻头 42a、…进行冲击驱动。
具体而言， 与第一实施方式中说明的旋转体 40a 同样地， 内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 非 等间隔而是改变间隔 ( 错开间隔 ) 进行配置。并且， 通过旋转体 40a 的旋转， 从旋转方向侧 的第一旋转孔 6a、…起逐渐增大与各内侧分隔孔 5a、 5b、 5c 的开度， 由此能够从气体贮存 部 30 非同时地而是顺次错开时间地向各周边活塞箱部件 22b 导入气体。从而按照图 1 所 示的周边钻头 42a、 42c、 42d 的顺序顺次错开地进行冲击。
如果参照图 1 再次对以上说明的各钻头 41、 42a…的驱动状态进行说明， 则中央钻 头 41、 周边钻头 42b、 42e 三方同时进行冲击驱动， 并且其余的周边钻头 42a、 42c、 42d 的三方 按照该顺序顺次错开地进行冲击驱动。
这样， 与第一实施方式 ( 构成为全部的周边钻头 42b、…顺次错开地进行冲击驱 动 ) 不同， 在本实施方式 ( 第二实施方式 ) 中， 顺次错开时间地冲击驱动周边钻头 42a、 42c、 42d， 并且同时具有进行冲击驱动的中央钻头 41、 周边钻头 42b、 42e。
因此， 在本实施方式 ( 第二实施方式 ) 中， 通过该同时地进行冲击驱动的中央钻头 41、 周边钻头 42b、 42e， 能够同时地对地面施加较大的冲击力， 因此挖掘效率高。即， 在低振 动和低噪音化方面， 第一实施方式优于第二实施方式， 而第二实施方式则在挖掘效率方面 占优。
因此， 在可以容许一定噪声的场所 ( 远离住宅密集区或市区办公区的场所等 )， 通 过采用第二实施方式的挖掘装置 1a， 能够提高挖掘效率而缩短施工周期。
并且， 即使在相同的施工现场进行挖掘作业时， 如果掘孔深入地下， 则对现场周边 的振动和噪音的影响会逐渐降低。因此， 在第一阶段使用第一实施方式的挖掘装置 1( 参照 图 2)， 从地表向所需深度掘进， 接着在第二阶段换用第二实施方式的挖掘装置 1a( 参照图11) 继续进行挖掘作业， 则能够将波及现场周边的振动和噪音抑制为最小限度， 并且能够提 高作业效率而缩短施工周期。
另外， 与现有的使直径与挖掘的孔基本相同的锤头冲击驱动的潜孔锤相比， 第2 实施方式在低噪音、 低振动方面优良是当然的。
另外， 在本实施方式中， 能够对于图 1 所示的多个钻头 41、 42a、…中的中央钻头 41 和周边钻头 42b、 42e 三者同时地进行冲击驱动， 但是对于该同时地进行驱动的钻头的数 量和位置没有特别限定。
另外， 图 13 表示了改变钻头的数量或位置进行制造的挖掘装置的各种变形， 概略 地表示从钻头顶端看挖掘装置的状态。 在图 13 中以小圆表示各钻头 47， 以大圆表示挖掘钻 头部件 2。
对于全部钻头的数量或位置， 在第一实施方式或第二实施方式 ( 后述的第三实施 方式或第四实施方式 ) 中都没有特定限定， 例如可以考虑图 13 所示各种变形的挖掘装置 1d ～ 1l。即， 如图 13 所示， 例如可以设置 4 到 10 个部位， 也可以设置 3 个或者 11 个以上。 并且可以省略中央的钻头 47， 也可以在中央设置 1 个、 2 个、 3 个或者 3 个以上。
( 第三实施方式 )
图 14 至图 16 用于对本发明的地下挖掘用挖掘装置的第三实施方式进行说明。
图 14 为第三实施方式的挖掘装置的纵剖面说明图。图 15(a) 为与图 4(a) 所示的 相同的纵剖面说明图， 图 15(b) 为挖掘钻头部件收容的其它活塞箱部件的纵剖面说明图。 图 16 为图 14 所示挖掘装置的储气罐部件内配置的流体导向部件的立体说明图。
下面对挖掘装置 1b 进行说明。并且， 与第一、 第二实施方式相同或等同部位标记 同一符号进行表示。另外， 对于在第一、 第二实施方式中说明的部位则省略说明， 而主要对 不同点进行说明。
( 挖掘装置 1b)
挖掘装置 1b 构成为其挖掘钻头部件 2 的各钻头 41、…非同时地而是彼此错开时 间地进行冲击驱动 ( 上下移动或进退 )。
以下， 对于挖掘装置 1b 的各构成部件， 具体说明与第一、 第二实施方式的不同之 处。
( 挖掘钻头部件 2)
如图 15 所示， 在挖掘钻头部件 2 上除设有上述的中央活塞箱部件 22a 外， 还设有 5 个周边活塞箱部件 22b、 …。另外， 该中央活塞箱部件 22a 与其它的 5 个周边活塞箱部件 22b、…， 各活塞箱本体 220a、 220b 的长度以及所收容的各活塞 61、 61b 的大小分别互不相 同。
即， 与图 15(a) 所示的中央活塞箱部件 22a 的塞箱本体 220a 相比， 例如图 15(b) 所示的周边活塞箱部件 22b 的塞箱本体 220b 的长度方向的尺寸较小。即， 从图 15(b) 所示 的气体分配器 64 到钻头 42a 的距离 L2， 小于从图 15(a) 所示的气体分配器 64 到钻头 41 的 距离 L1。
并且与塞箱本体 220b 的长度对应， 图 15(b) 所示的周边活塞箱部件 22b 的活塞 61b 的长度方向的尺寸， 小于图 15(a) 所示的中央活塞箱部件 22a 的活塞 61 的长度方向的 尺寸。即， 长度较小的活塞 61b 的重量比活塞 61 轻。根据这种结构的活塞箱部件 22a、 22b， 即使在从图 14 所示的气体贮存部 30 送至各 通气软管 351、 352 的气体量相同的情况下， 图 15(b) 所示的周边活塞箱部件 22b 的活塞 61b 可以通过更少的气体量进行驱动。因此， 图 15(b) 所示的周边活塞箱部件 22b 在单位时间 内的冲击次数， 多于图 15(a) 所示的中央活塞箱部件 22a。
例如当假设图 15(a) 所示的中央活塞箱部件 22a 以每分钟 1200 次的程度对钻头 41 进行冲击驱动时， 则图 15(b) 所示的周边活塞箱部件 22b 则能够设定为以每分钟较前者 多 200 次左右的 1400 次的程度进行冲击驱动。
另外， 虽然没有图示， 但是对于其它的钻头 42a、 42c、 42d、 42e 所对应的剩余的四 个周边活塞箱部件 22b、…也是同样地， 各活塞箱本体 220b 的长度和所收容的各活塞的大 小分别互不相同。由此， 每分钟的冲击次数互不不同 ( 例如设定为每分钟钻头 42a 为 1600 次， 钻头 42c 为 1800 次， 钻头 42d 为 2000 次， 钻头 42e 为 2200 次等 )。其结果是， 图 1 所示 的 6 个各钻头 41、…， 能够非同时地而是彼此错开时间地上下动作来挖掘地基。
另外， 上述的单位时间内各钻头 41、…的冲击次数， 即使在使用相同钻头的情况 下， 也会因挖掘对象即地层的硬度不同而变化。在地层较硬的情况下， 各钻头 41、 …在冲击 地基后迅速返回， 相应地使各活塞 61 剧烈地上下动作， 从而使各钻头 41、…的冲击次数增 加。
如图 14 所示， 位于各活塞箱本体 220a、 220b 的基端部的连接体 21， 具有作为工作 流体路径的孔 211( 图 3 中未示出 )， 并且基端侧形成为断面凸状。该凸状部分构成了插入 部 222， 插入部 222 插入储气罐部件 3 进行安装。这样， 通过从储气罐部件 3 经由连接体 21 的插入部 222 输送的气体， 使各活塞箱部件 22a 内的驱动机构进行驱动。
另外， 在活塞箱安装体 23 内部收容有圆筒形状的细长壳体即活塞箱壳体 232( 参 照图 14)。在该活塞箱壳体 232 上以插入状态安装活塞箱本体 220a、 220b。活塞箱壳体 232 设置为与活塞箱本体 220a、 220b 相同的数量， 且轴心方向与活塞箱安装体 23 的长度方向相 同。
在活塞箱安装体 23( 筒状本体 231) 内的活塞箱本体 220a、 220b 之间形成的空隙 部分中， 填充有砂 230( 参照图 2) 作为防振材料或 / 和隔音材料。
各活塞箱本体 220a、 220b 的顶端部从顶部盖体 233 突出一部分。在该突出部分的 孔 ( 省略符号 ) 中以略微强地挤压的状态安装有图 3 所示大致筒状的驱动卡盘 24 的基端 侧。在驱动卡盘 24 顶端侧的孔 241 中， 经由卡盘导引件 25 可进退地收纳有各钻头 41、… 的基部侧。
( 储气罐部件 3)
各通气软管 351、 352 的另一端部 ( 图 14 中为上端部 )， 分别与在上述分隔体 300 上形成的作为工作流体的流通孔的分隔孔 3a、 3d、 3f( 图 14 中表示了三个分隔孔， 未图示的 剩余三个分隔孔省略了符号 ) 连接。各分隔孔 3a、…以及各通气软管 351、 352， 构成了工 作流体流通部， 用于向各活塞箱部件 22a、 22b 输送工作流体。
在本实施方式中， 各分隔孔 3a 构成为圆形孔。 各分隔孔 3a 设置为与各活塞箱部件 22a、 22b 的数量对应。即， 在分隔体 300 的中心部设有一个分隔孔 3f( 以下也称为 “中央分 隔孔 3f” )， 在以该中央分隔孔 3f 为中心的圆周上等间隔地设有 5 个分隔孔 3a、 3d、 3f、… ( 以下也称为 “各周边分隔孔 3a” )。中央分隔孔 3f 与通气软管 351( 按照图 14， 以下称为 “中央通气软管 351” ) 连接， 该中央通气软管 351 从与图 1 所示中央钻头 41 对应的中央活塞箱部件 22a 导出。围绕中 央分隔孔 3f 的其余各周边分隔孔 3a、 …， 分别与通气软管 352( 按照图 14， 以下称为 “周边 通气软管 352” ) 连接， 该各周边通气软管 352 从与图 1 所示周边钻头 42a、…对应的各活 塞箱部件 22b 导出。该中央通气软管 351 和各周边通气软管 352 的内径与长度均相同。
( 气体导向部件 8)
在气体贮存部 30 内设有气体导向部件 8a， 其作为工作流体导向部件用于将从联 结关节 34 供给的气体向分隔体 300 的各分隔孔 3a、…引导。如图 16 所示， 气体导向部件 8a 形成为杯状。
气体导向部件 8a 具有 ： 半球状 ( 球状 ) 的气体导向座部 81， 该气体导向座部 81 接 受来自联结关节 34 的吹出孔 340 的气体 ； 由支撑气体导向座部 81 的大致圆锥体的锥壁部 构成的支撑体 83。在本实施方式中， 虽然支撑体 83 的基端部 823( 图 14 中， 下端部 ) 是在 分隔体 300 的周缘部附近固定， 但是也可以直接或间接地在气体贮存部 30 的内壁面 304 上 固定。
在图 6 所示的支撑体 83 上， 在设有将气体摄入支撑体 83 内部的所需数量的摄入 部即摄入孔 821。摄入孔 821 在靠近支撑体 83 的顶端侧 ( 图 16 中为上侧 ) 和靠近基部侧 ( 图 16 中为下侧 ) 的位置， 沿着支撑体 83 的周面方向等间隔地设置为所需数量 ( 在本实施 方式中为多个， 8 个 )。各摄入孔 821 在图 14 中设置为向斜下方倾斜， 从而朝向分隔体 300 的各分隔孔 3a、…放出。 根据这种结构， 从图 14 中上方所示联结关节 34 的吹出孔 340 供给的气体， 在与气 体导向部件 8a 的气体导向座部 81 接触后沿着气体导向座部 81 的凹部面回流， 并形成弧线 状而回到支撑体 83 侧， 穿过各摄入孔 821 而送至各分隔体 300 的各分隔孔 3a、…。
( 作用 )
下面对具有挖掘装置 1b 的旋转式挖掘机 6 的作用进行说明。并且原则上对与第 一、 第二实施方式所示作用相同者省略说明。
另外， 旋转式挖掘机 6 的设置方法、 作业开始之前的步骤与第一、 第二实施方式相 同而省略说明， 下面对从供给管 72 向挖掘装置 1b 输送气体后的作用进行说明。
从供给管 72 向挖掘装置 1b 输送的气体， 通过方钻杆 7 的气体供给管送至挖掘装 置 1b。送至挖掘装置 1b 的气体， 从图 2 所示的联结关节 34 的吹出孔 340 放出， 并贮存于气 体贮存部 30。
从吹出孔 340 供给的气体， 在与气体导向部件 8a 的气体导向座部 81 接触后， 沿着 气体导向座部 81 的凹部面回流， 进而形成弧线状而回到支撑体 83 侧， 穿过各摄入孔 821 而 送至各分隔体 300 的各分隔孔 3a、…。
进而， 气体通过与各分隔孔 3a、 … 对应的通气软管 351、 352 导入各活塞箱部件 22a、…， 驱动各活塞 61、 61b、…， 使顶端的钻头 41、 42a、…上下动作。
并且如上所述， 在各活塞箱部件 22a 中， 其活塞箱本体 220a、 220b 的长度以及所收 容的各活塞 61b、 …的大小互不相同， 每分钟内的冲击次数互不相同。由此， 各钻头 41、 42a 彼此错开时间地上下动作， 不会同时连续地冲击地基。并且， 由于钻头 41、 42 使用相对于挖 掘的孔直径小者， 因此钻头 41、 42 每次冲击时受到地面的冲击较小。
并且， 如图 14 所示， 使各钻头 41、…工作的活塞 61 等驱动机构， 收容于活塞箱本 体 220a、 220b 内， 并且由筒状的活塞箱壳体 232 覆盖， 进而收容于填充有作为防振材料或 / 和隔音材料的砂 230 的筒状本体 231 内。由此， 能够防止驱动机构在驱动时产生的噪音或 振动泄漏到外部， 从而实现低噪音和低振动。
( 第四实施方式 )
图 17 为用于说明第四实施方式的地下挖掘用挖掘装置的局部放大的剖面说明 图， 是为了易于理解通气软管的尺寸而对含有通气软管的部分进行放大表示的局部放大的 剖面说明图。
并且， 对与第一至第三实施方式所示作用相同者省略说明。 另外， 对于在第三实施 方式中说明的部位则省略说明， 而主要对不同点进行说明。
在第三实施方式 ( 参照图 14) 中， 各活塞箱部件 22a、 22b 中的活塞箱本体 220a、 220b 的长度以及所收容的活塞 61b、 …的大小分别互不相同， 由此， 各钻头 41、 …非同时地 而是彼此错开时间地进行冲击驱动。
而在本实施方式的挖掘装置 1c( 参照图 17) 中， 包含各活塞箱本体 220a、 220b 的 长度以及所收容的活塞的大小的其它条件相同， 不同仅在于各活塞箱部件 22a、 22b 具有中 央钻头 41 还是具有周边钻头 42a。
因此， 为了使各钻头 41、…非同时地而是彼此错开时间地进行冲击驱动， 在本实 施方式中， 分别改变与各活塞箱部件 22a、 22b 连接的通气软管 351、 352a、 352b、 352c…的直 径。 由此， 能够使从气体贮存部 30 导入各活塞箱部件 22a、 22b 的气体的到达时间产生偏移， 使各钻头 41、…进行冲击驱动的定时错开。
并且， 除了对各通气软管 351、 352a、 352b、 352c…的直径进行变更以外， 也可以通 过同时改变其长度而使导入各活塞箱部件 22a、 22b 的气体的到达时间产生偏移。
其它作用效果与第三实施方式相同或大体相同而省略说明。
另外， 本发明不限于本说明书中使用的语言和表述， 其用于说明而非限定， 也包含 与上述用语和表述等价者。 另外， 本发明不限于图示的实施例， 可以在技术思想范围内进行 各种变形。
另外， 在权利要求书中为了便于理解其内容而标记符号和括弧， 并非对其进行限 定。
工业实用性
(a) 根据本发明的挖掘装置， 将从活塞为了对钻头施加冲击力而往复运动的距离、 活塞的大小、 活塞的重量等构成的组中选择的至少一个条件按照各活塞箱部件进行不同设 定， 或者将通过各工作流体路径的工作流体的内径按照各活塞箱部件进行不同设定， 从而 能够通过使其它的活塞箱部件的条件相同， 使各钻头彼此错开时间进行冲击驱动。
因此与现有通过直径与挖掘孔基本相同的锤头上下移动来冲击地基的潜孔锤相 比， ， 钻头每次冲击时受到的地基的冲击较小， 能够低噪音、 低振动地进行挖掘作业。 因此适 于在要求低噪音、 低振动的住宅密集区或市区办公区等场所的使用。
另外， 与在现有技术的挖掘装置中需要较大的气体压缩机的情况不同， 在本发明 中， 只需驱动较小的钻头而能够降低使单个钻头进退所需的工作流体 ( 例如气体 ) 的消耗 量， 其结果是， 能够使供给工作流体的供给装置 ( 例如在工作流体为气体时即气体压缩机 )小型化。 因此， 也能够减小供给装置的设置面积， 适于在住宅密集区或市区办公区等空间有 限的场所进行施工。并且通过供给装置的小型化， 也能够使驱动供给装置的发动机等驱动 机构小型化， 从而抑制降低来自驱动机构的振动和噪音。
(b) 旋转体具有用于接受工作流体而使旋转体旋转的工作流体接受叶片， 在不受 其它动力作用时能够自转， 因此与具有其它动力的情况相比， 能够防止结构复杂化或零部 件数量增多。
(c) 旋转体在连通孔以外具有使流体贮存部与各流通口连通的工作流体供给孔， 钻头能够迅速地进行冲击驱动， 从而提高挖掘作业的连贯性。
(d) 除了彼此错开时间地进行冲击驱动的钻头以外， 还另外独立地具有同时地进 行冲击驱动的多个钻头， 通过同时地进行冲击驱动的多个钻头能够同时地对地面施加较大 的冲击力， 因而挖掘效率高。 并且由于也具有多个彼此错开时间地进行冲击驱动的钻头， 因 此与全部钻头错开时间进行冲击驱动的情况相比， 能够缩短挖掘作业的施工周期。
(e) 在流体贮存部中设有工作流体导向部件， 能够防止输送到各活塞箱部件的工 作流体产生不均， 使各钻头的冲击力相同或尽量相同地对挖掘面进行冲击。
(f) 在挖掘装置本体上围绕活塞箱周围设有防振材料或 / 和隔音材料， 能够更加 有效地防止在活塞驱动时产生的振动和噪音泄漏到外部。
(g) 采用本发明的旋转式挖掘机和地下挖掘施工方法， 对具有上述效果的挖掘装 置施加旋转运动来进行使用， 从而能够以低振动、 低噪音的状态进行挖掘作业。