Drilling and pipe landfill equipment

【発明の詳細な説明】 掘削及びパイプ埋立装置 発明の分野本発明は目標地下経路に沿った方向性を有する掘削方法に関する。 また、本発明は地下掘削及びパイプ埋立用装置に関する。 発明の背景従来の方向性を有する掘削機械による掘削は目標深さに達するまである角度で地中に掘り下げ、それから水平掘削方向に変化させることによりなされる。 ドリルロッドが地上から発進されるこの方法は困難を生じる。 支配的な土壌状態によりロッドはさまざまな経路のどれかをたどり、ロッドの進路及び操縦の正確さに関して問題を生じる。 いくつかの場合においてピット掘削にはロッドの位置或いは現存ラインとの連結がなされているか否かを決定しなくてはならない。 さらに、かかるパイプ埋立用機械の牽引力は限られており、より大きい径のパイプが埋められる際はより強い牽引力がある別個の機械が要求される。 従って本発明は上述の困難を軽減する方向性を有する掘削方法及び掘削及びパイプ埋立機械を提供することを目的とする。 発明の概要本発明によれば、静止フレーム部分と、一対の制限された位置の間で前記静止フレーム部分に対し相対的にスライド可能な可動フレーム部分と、前記制限された両位置間で前記可動フレーム部分を動作させるために前記静止フレーム部分と前記可動フレーム部分との間に設置された油圧シリンダ手段と、器具接続手段が可動フレーム部分に連係するように設けられると共に、可動フレーム部分に該器具連結手段を取外し可能に取り付けるための第１の取付手段と、可動フレーム部分に連係された回転駆動ユニットとを含み、可動フレーム部分に取外し可能に該回転駆動ユニットを取り付けるための可動フレーム部分にある第２の取付手段とよりなる地下掘削及びパイプ埋立作業を行う動力装置が提供される。 可動フレーム部分は、該可動フレーム部分に対し相対的に可動な従属部分を有してもよく、該従属部分には第２の取付手段が設置されている。 装置はまた、従属部分を可動フレーム部分に対し相対的に動かすために可動フレームと従属部分との間にある油圧シリンダ手段を含んでもよい。 装置はさらに、個々のネジを有する軸部分から軸を組み立てたり軸を個々の軸部分へ分解したりするために軸を掴んで回転させるため、可動フレーム部分に連結された把持回転手段と、把持回転手段を可動フレーム部分に取外し可能に取り付けるために可動フレームにある第３の取付手段とを含んでもよい。 装置はまた、軸部分の組み立て或いは分解のため、軸が長手方向の軸線まわりに回転しないよう軸を固定するために静止フレームにある軸固定手段を含んでもよい。 静止フレーム部分はさらにフロントプレートを有してもよい。 フロントプレートは、軸を通して保持するための軸ワイパープレートが備えられ、該ワイパープレートを通じて該軸が長手方向に動作する間、該軸から泥や岩石破片をぬぐい取るために該ワイパープレートにある手段を含んでいる。 また本発明によれば、目標地下経路に沿った方向性を有する掘削方法が提供される。 その方法は、目標経路に沿った位置にマシンピットを設け、先端にドリル刃が備えられた軸を含む方向性を有する掘削手段により穴を掘削する行程よりなる。 前記穴は前記目的経路に沿って地表面下に位置する前記ピットの内壁から始まる。 本方法はさらに、前記マシンピットから離れた前記目標経路に沿ったパイプ挿入ピットを設け、前記穴を前記パイプ挿入ピットまで前記パイプ挿入ピットの内壁を通して掘削し、前記軸の端で前記ドリル刃をパイプ挿入具に取り替え、パイプを前記パイプ挿入具に取り付け、前記パイプ挿入具と前記パイプを前記パイプ挿入ピットから前記マシンピットまで牽引する行程を含んでもよい。 さらに、前記軸の端でパイプ挿入具をドリル刃に取り替え、前記目標経路に沿った反対方向に前記マシンピットの反対側の内壁より始まる穴を掘削し、前記マシンピットから離れた前記目標経路に沿って第２のパイプピットを設け、前記第２のパイプピットまで、かつ前記第２のピットを通じて前記反対側の穴を掘削し、前記軸の端でドリル刃をパイプ挿入具に取り替え、第２のパイプを前記パイプ挿入具に取り付け、前記パイプ挿入具と前記第２のパイプを前記第２のピットから前記マシンピットまで牽引し、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプをマシンピットの相互に向かいあう壁の間に延びる第３のパイプにより連結する行程を含んでもよい。 図面の簡単な説明本発明は添付図面を参照して例により説明される。 図１Ａ及びＢは各々従来の方向性を有する掘削作業を行う従来の掘削機械の側面及び平面図である。 図２はパイプ交換具に使用するための油圧ユニットに転向することができる本発明による方向性を有する掘削装置の分解図である。 図３は方向性を有する掘削モード時の図２の装置の平面図である。 図４はパイプ交換或いはパイプ挿入モード時の図２の装置の平面図である。 図５は図３のｖ−ｖ線に沿った側断面図である。 図６は図２の装置の移動架台及び移動ガイドの詳細を示す断面図である。 図７Ａ、Ｂ及びＣは各々図の２の装置のワイパープレートの前面、上面、側断面図である。 図８は図２の装置と共に用いられる連結ロッドの部分的立体図である。 図９は図７のワイパープレートの四角固定キーの立体図である。 図１０は図２の装置の駆動ユニット装着組立体の前面図である。 図１１は図２の装置の移動架台上の駆動ユニット装着プレートの断面図である。 図１２は据え付けられた駆動ユニットを示す移動架台の部分的上面図である。 図１３〜１８は図２の装置により実行される方向性を有する掘削及びパイプ挿入方法のさまざまな段階を示す。 図１９は曲線経路に沿った方向性を有する掘削作業の平面図を示す。 図２０Ａ及びＢは各々直線経路に沿った方向性を有する掘削の側面及び平面図である。 図２１はパイプ交換モード時の装置に用いられるスリップボール或いは軸受筒の上面図である。 図２２はパイプ交換モード時の装置に用いられるスピナ組立体の側面図である。 図２３は図２２スピナ組立体の平面図である。 好適態様の詳細な説明図２を参照して、参照番号１０は一般に、静止フレーム部分或いはメインフレーム１２及び動フレーム部分或いは移動架台１４よりなる油圧装置を示す。 メインフレーム１２は一対の側面部材１６、フロントプレート１８及びリアプレート２０よりなる。 図１３示のようにリアプレート２０が一対の伸張アーム２ ２に取り付けられ、その伸張アーム２２はメインフレーム１２の残りの部分に対し相対的に可動なので、フロントプレート１８が一方のピットの壁に、リアプレート２０がそれと反対側のピットの壁に押されて装置１０がマシンピットの相互に向かい合う壁の間にはめ込まれる。 アーム２２にはリアプレート２０を所定位置に固定するための固定機構（図示せず）が備えられている。 フロントプレート１８はワイパープレート２６を内部で保持するための凹部２ ４が備えられている。 図７Ｂ及びＣ示のようにワイパープレート２６はドライブロッド３０を通過させて保持するための環状ゴム部分２８を含む。 ゴム部分２８ の機能は作動の間、部分２８を通じてロッド３０が引き抜かれたときにロッド３ ０をきれいにぬぐうことにある。 一対の四角キー３２（図９）はプレート２６とフロントプレート１８とを連結させるために備えられている。 ワイパープレート２６はさらにロッド３０の組立及び分解の間、ロッド３０が回転しないようにロッド３０を固定するためのフォーク３４の形状のロッド連結部分を含む。 フォーク３４を上昇或いは下降させる油圧駆動装置３５によりフォーク３４は操作される。 図７Ａ示のように上昇位置においてフォーク３４はロッド３０が連結されていない開状態にある。 下降位置においてフォーク３４はロッド３０の相互に向かい合う側面に設けられた一対の組み合わせ刻み目或いは凹部３７と連結されている。 凹部３７との連結は下述するようにロッド３０の組立或いは分解のため、ロッドが長手方向の軸まわりに回転しないようにロッド３０を固定する。 スリップボール組立体３８の形状の器具接続手段を保持するため移動架台１４ にはその両側面に一対のガイド３６が備えられている。 スピナ組立体４２は荷台１４への設置のために備えられている。 架台１４をフロントプレート１８に対し相対的に動作させるための第１の対になった油圧シリンダ４４が架台１４とフロントプレート１８との間に備えられている。 プレート４８を架台１４に対し相対的に動作させるための第２の対になった油圧シリンダ４６が架台１４の反対側の端と移動駆動ユニット装着プレート４ ８との間に備えられている。 図１０乃至１２示のように油圧モータのような駆動ユニット５２を据え付けた駆動ユニット装着組立体５０が、プレート４８への装着のために備えられている。 移動架台１４及び移動駆動ユニット装着プレートの両者には、メインフレーム１２の側面部材１６に備えられたガイドレール５１に沿って導かれる移動ガイド４９が備えられている。 さらに、装置１０は方向性を有する掘削作業の間、マシンピットの上に取外し可能に設置されるコントロールパネル５４を含む。 装置１０が方向性を有する掘削作業に用いられるとき、図３示のようにスリップボール組立体３８及びスピナ組立体４２は取り外され、モータ５２と共に駆動ユニット組立体５０は所定位置にある。 装置１０がパイプ挿入作業に用いられるとき、図４示のようにモータ５２と共に駆動ユニット組立体５０は取り外され、スリップボール組立体３８及びスピナ組立体４２は所定位置にある。 方向性を有する掘削モードにおける装置１０（図３）の作動はここで述べられる。 このモードではコントロールパネルは装置１０が置かれているマシンピットの外に都合のよいように設置されている。 掘削作業をなすためにマシンピット６０は目標経路６２の一端或いは目標経路に沿った位置、例えば目標経路６２の中心に堀られる（図２０Ａ及びＢ）。 図示のようにマシンピット６０は断面において長方形であり、フロントプレート１８ とリアプレート２０を各々つけるために少なくとも一対の相互に向かい合う鉛直の壁６４を有している。 装置１０は所望深さの目標経路６２に一直線に並ぶ位置のピット６０に設置されている。 装置１０を確実にピット内に設置するために、リアプレート２０はピットの一方の壁６４に押され固定されるまで伸張される。 このことは両壁６４間の位置に装置１０を固定する。 掘削作業において複数のドライブロッド３０が用いられる。 ロッド３０はネジのオス及びメス部分６６を相互に反対の端に持ち、モータ５２とドリル６８との間の駆動連結部分或いは軸３０を形成するためにロッド３０は共に連結してねじ込まれる。 カッティングヘッドとトラッキングビーコンを持ち、商業上入手可能な型のドリル６８はここではこれ以上説明しない。 モータ５２はロッド３０のメス端にねじ込まれるため、ネジオス連結部分７０ が備えられている。 ロッド３０を挿入するため、ロッド３０がフォーク３４とモータ５２との間に保持されるのに十分にフロントプレート１８とフォーク３４からモータ５２を離すように移動させるためのシリンダ４４及び４６はそれらの全長にまで伸張される。 回転しないように固定されたロッド３０の一端によりロッド３０は駆動ユニット５２の連結部分７０にねじ込まれる。 ドリル６８はロッド３０の他端にねじ込まれる。 ロッド３０がフォーク３４から解放され、ロッド３０の回転により掘削が開始される。 モータ５２は掘削作業が進むにつれシリンダ４４及び４６が引き込まれることによってゆっくりと前進させられる。 ロッド３０が進行の終端に至るとモータ５ ２からネジが外され、モータ５２は油圧シリンダ４４及び４６の伸張により引き離される。 新しいロッド３０がモータ５２にねじ込まれ、フォーク３４で最初のロッド３０を固定することにより、新しいロッド３０がモータ５２により最初のロッド３０にねじ込まれる。 フォーク３４から新しいロッド３０を解放し、ロッド３０がモータ５２により回転することによって、掘削はモータ５２が油圧シリンダ４４及び４６によりゆっくりと前進させられている間継続される。 掘削の進行にしたがい更なるロッドを組み立てるため上記手続きが繰り返される。 掘削作業の間、ドライブロッド３０はカッティングヘッド及びトラッキングビーコンを利用して図２０Ａ及びＢ示のように直線に或いは図１９示のように曲線に進められる。 図１９示のようにパイプ挿入ピット７２が目標掘削経路６２の反対側の端に堀られ、ピット７２はマシンピット６０より小さくしうる。 ドリル６８がパイプ挿入ピット７２に至るとドリル６８は取り外され、引き戻しヘッド或いはバックリーマヘッド７４の形状のパイプ挿入部材が、ドリル６８ が取り外されたロッド３０の端にねじ込まれる。 円錐部分形状のヘッド７４には挿入される新しいパイプ７６の端がその幅広の端に取り付けられている。 図１４ 及び１５示のようにヘッド７４の幅広の端はパイプ７６を保護するためパイプ７ ６より大きい径を有する。 装置１０はパイプ挿入モード或いは牽引モードに変更される（図４）。 これを行うには移動駆動ユニット装着プレート４８は一体に動くために移動架台１４に固定され、油圧シリンダ４６は作動していない。 このモードでは油圧シリンダ４ ４はパイプ交換のための引力或いは押力を加えるために作動している。 この場合、コントロールパネル５４は図示のように装置１０の側面部材に据え付けられている。 図７Ａ及びＢ示のようにワイパープレート２６を通っているロッド３０から離れた上昇位置にフォーク３４がある開状態にフォーク３４は固定されている。 さらにスリップボール及びスピナ組立体３８、４２が取り付けられる。 直前の作業でドリル６８により掘削された路に沿ってヘッド７４を従動するパイプ７６と一緒に牽引するために連結された一連のロッド３０は引き戻される。 掘削路はパイプ７６より小さいので、新しいパイプ７６に適合されるようにヘッド７４は路に沿って進むときに路を拡げる。 牽引作業が進行するにつれ、単一のロッド３０はスピナ組立体４２によって段々と複数のロッド３０が連結されたものからねじり外される。 軸受筒或いはスリップボール３８は下述するように、一連の滑動物を保持する軸受筒として役立つよう円錐形の開孔８２（図２１）が機械開設された金属ブロックよりなる。 スリップボール３８は一体に動くために架台或いは台車１４に取外し可能に取り付けられ、図２示のようにそれを所定位置に設置するために台車１４にある垂直ガイドレール３６と連結している。 引力、押力のいずれが加えられたかに依存して一方向或いは他方向のどちらかに面した開孔８２のテーパと共に台車１４のどちらかの端にスリップボール３８は据え付けられる。 スリップボールは掴みやすいように吊上アイ８４を有している。 台車１４上に安置されると開孔８２は油圧シリンダ４４の中心に位置される。 スリップボール３８はロッド３０から形成される軸に取り付けるための一連の滑動物（図示せず）を支える。 前記ロッドは重くて高伸張性のあるスティールパイプ材或いはパイプ断片にしてもよい。 スピナ組立体４２は軸を形成するためロッド３０の組立及び分解を行うために備えられている。 スピナ組立体４２の目的は組立及び分解のためにロッド３０を掴んで回転させることにある。 図示のようにスピナ組立体４２はベース９２に各々８８及び９０を支点として回転するように連結された一対の顎８６よりなる。 一対の油圧シリンダ９４が顎８６の相互に向かい合う側面に備えられ、顎８６の開閉を操作する。 閉状態の顎８６が図２２に示されている。 スピナ組立体４２はさらに、直接に或いは適切な伝導装置を介して油圧モータ９８により駆動される一対のアルミ駆動ローラー９６と、スティール圧縮アイドラローラー１００とを含む。 油圧モータ９８と共に、駆動ローラー９６及びアイドラローラー１００は全て回転可能なように顎８６に連係されている。 スピナ組立体４２は装置１０から分離される装置で、側面部材１６の間に挟まれて台車１４に設置されている。 それは軸が動いている間、パイプ部分と接触しないようにパイプ部分３０よりわずかに低い位置に設置されている。 これが顎８ ６が開状態にある場合である。 図２２示のようにローラー９６、１００をパイプ部分３０と接触させるように顎８６がパイプ部分３０まわりに閉じられたとき、スピナ組立体４２は台車１４ 上の静止位置から持ち上げられる。 これによりスピナ組立体４２は軸の組立或いは分解の間、パイプ部分３０と共に長手方向に前後移動できる。 閉状態の顎８６により油圧モータ９８はローラー９６を動かし、組立或いは分解の必要にしたがって一方向或いは他方向にパイプ部分３０を回転させる。 パイプ７６が挿入されると装置１０はピット６０内で転回し、方向性を有する掘削モードに戻し転換され図１６示のように反対方向の掘削が行われ、図１７示のようにパイプが埋め立てられる。 パイプラインを完成させるために図１８示のように新たに挿入されたパイプ７６の対向端に取り付けるための抱合せのパイプ部分８０を挿入することで作業が終了される。 発明の好適態様のみがここで詳細に説明されてきたが、発明はこれにより限定されるものではなく添付した請求項の範囲内で変形されてもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１２月１３日【補正内容】 請求の範囲１． 静止フレーム部分（１２）と、一対の制限された位置の間で静止フレーム部分（１２）に対し相対的なスライドが可能な可動フレーム部分（１４）と、前記制限された両位置間で可動フレーム部分（１４）を動作させるために静止フレーム部分と可動フレーム部分（１２、１４）との間に設置された油圧シリンダ手段（４４）とを有し、 器具接続手段（３８）が可動フレーム（１４）に連係するように設けられると共に、可動フレーム（１４）に器具接続手段（３８）を取外し可能に取り付けるための第１の取付手段（３６）と、可動フレーム（１４）に連係された地下掘削具（６８）のための回転駆動ユニット（５２）とを含み、可動フレーム（１４） に取外し可能に回転駆動ユニット（５２）を取付けるために可動フレーム（１４ ）にある第２の取付手段（４８）を含んでいることを特徴とする地下掘削及びパイプ埋立作業用動力装置（１０）。 ２． 前記接続手段（３８）が一連の滑動物のためのスリップボール（３８）或いは軸受筒よりなる請求項１記載の動力装置。 ３． 前記油圧シリンダ手段（４４）が器具接続手段（３８）に関して対称的に配置された複数の油圧シリンダ（４４）よりなる請求項１記載の動力装置。 ４． 前記回転駆動ユニット（５２）が油圧モータ（５２）を含む請求項１記載の動力装置。 ５． 前記可動フレーム部分（１４）が、可動フレーム部分（１４）に相対的に可動な従属部分（４８）を有し、第２の取付手段（４８）が従属部分（４８）に設置されている請求項１記載の動力装置。 ６． 前記可動フレーム部分（１４）に対して従属部分（４８）を相対的に動作させるために可動フレーム部分（１４）と従属部分（４８）との間に油圧シリンダ手段（４６）を更に含む請求項５記載の動力装置。 ７． 前記油圧シリンダ手段（４６）が、駆動ユニット（５２）に関し対称的に配置された油圧シリンダ（４６）よりなる請求項６記載の動力装置。 ８． 個々のネジを有する軸部分から軸（３０）を組み立てたり軸（３０）を個々の軸部分へ分解したりするため、軸（３０）を掴んで回転させるために可動フレーム部分（１４）に連係された把持回転手段（４２）と、把持回転手段（４２） を可動フレーム部分（１４）に取り外しできるように取り付けるために可動フレーム部分（１４）にある第３の取付手段とをさらに含む請求項１記載の動力装置。 ９． 前記把持回転手段（４２）が、軸（３０）を間に掴むための複数の対向しあう部分（８６）よりなり、対向しあう部分（８６）により係合されたとき軸（３ ０）を回転させるために対向しあう部分（８６）にある手段（１００）を含む請求項８記載の動力装置。 １０． 前記軸（３０）が長手方向の軸回りに回転しないよう軸（３０）を固定するために前記静止フレーム部分（１２）にある軸固定手段（３４）をさらに含む請求項１記載の動力装置。 １１． 前記静止フレーム部分（１２）が、軸（３０）を通過させて保持するための軸ワイパープレート（２６）を備えるフロントプレート（１８）を有し、ワイパープレート（２６）を通じての軸（３０）の長手方向動作の間、軸（３０）から泥や岩石破片をぬぐい取るためにワイパープレート（２６）にある手段（２８ ）を含む請求項１記載の動力装置。 １２． 前記可動フレーム部分（１４）が、伸張可能なリアプレート（２０）を有し、地中のピット（６０）の一対の相互に向かい合う鉛直の壁の間に静止フレーム部分（１２）を固定するために静止フレーム部分（１２）に対し相対的に伸張された位置にリアプレート（２０）を固定する手段を含む請求項１記載の動力装置。 １３． 目標経路（６２）に沿った位置にマシンピット（６０）を設け、先端にドリル刃（６８）を備えた軸（３０）を含む方向性を有する掘削手段（１０）により目標経路（６２）に沿って、地表面下のピット（６０）の内壁（６４）から始まる穴を掘削し、マシンピット（６０）から離れた目標経路（６２）に沿ってパイプ挿入ピット（７２）を設け、パイプ挿入ピット（７２）の内壁を通じてパイプ挿入ピット（７２）まで穴を掘削し、軸（３０）の一端でドリル刃（６８）をパイプ挿入具（７４）に取り替え、パイプ（７６）をパイプ挿入具（７４）に取り付け、パイプ挿入具（７４）及びパイプ（７６）をパイプ挿入ピット（７２） からマシンピット（６０）まで牽引する行程よりなり、 軸（３０）の一端でパイプ挿入具（７４）をドリル刃（６８）に取り替え、目標経路（６２）に沿って反対方向にマシンピット（６０）の反対側の内壁から始まる穴を掘削し、マシンピット（６０）から離れた目標経路（６２）に沿って第２のパイプ挿入ピット（７２）を設け、第２のピット（７２）の内壁を通じて第２のパイプ挿入ピット（７２）まで反対側の穴を掘削し、軸（３０）の一端でドリル刃（６８）をパイプ挿入具（７４）に取り替え、第２のパイプ（７６）をパイプ挿入具（７４）に取り付け、パイプ挿入具（７４）及び第２のパイプ（７６ ）を第２のピット（７２）からマシンピット（６０）まで牽引し、マシンピット（６０）の相互に向かい合う壁間に伸びる第３のパイプ（８０）により第１のパイプ（７６）と第２のパイプ（７６）とを接続することを特徴とする目標地下経路に沿った方向性を有する掘削方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年３月１８日【補正内容】 請求の範囲１３． 目標経路（６２）に沿った位置にマシンピット（６０）を設け、先端にドリル刃（６８）を備えた軸（３０）を含む方向性を有する掘削手段（１０）により目標経路（６２）に沿って、地表面下のピット（６０）の内壁（６４）から始まる穴を掘削し、マシンピット（６０）から離れた目標経路（６２）に沿ってパイプ挿入ピット（７２）を設け、パイプ挿入ピット（７２）の内壁を通じてパイプ挿入ピット（７２）まで穴を掘削し、軸（３０）の一端でドリル刃（６８）をパイプ挿入具（７４）に取り替え、パイプ（７６）をパイプ挿入具（７４）に取り付け、パイプ挿入具（７４）及びパイプ（７６）をパイプ挿入ピット（７２） からマシンピット（６０）まで牽引する行程よりなり、 軸（３０）の一端でパイプ挿入具（７４）をドリル刃（６８）に取り替え、目標経路（６２）に沿って反対方向にマシンピット（６０）の反対側の内壁から始まる穴を掘削し、マシンピット（６０）から離れた目標経路（６２）に沿って第２のパイプ挿入ピット（７２）を設け、第２のピット（７２）の内壁を通じて第２のパイプ挿入ピット（７２）まで反対側の穴を掘削し、軸（３０）の一端でドリル刃（６８）をパイプ挿入具（７４）に取り替え、第２のパイプ（７６）をパイプ挿入具（７４）に取り付け、パイプ挿入具（７４）及び第２のパイプ（７６ ）を第２のピット（７２）からマシンピット（６０）まで牽引し、マシンピット（６０）の相互に向かい合う壁間に伸びる第３のパイプ（８０）により第１のパイプ（７６）と第２のパイプ（７６）とを接続することを特徴とする目標地下経路に沿った方向性を有する掘削方法。

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