JP2002129861A - 掘削装置および掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤の掘削される部分にある石を効率よく砕
きながら掘削できる掘削装置および掘削方法を提供す
る。 【解決手段】円筒状のケーシング１０と、このケーシン
グ１０内に配置されるオーガスクリュ−２０と、このオ
ーガスクリュ−２０を中心軸まわりに回転させる駆動モ
ータ（図示しない）と、などを主体に掘削装置１を構成
する。ケーシング１０は、ケーシング本体１１と、ケー
シング先端部１３と、を備えて構成する。そして、オー
ガスクリュ−２０の回転力をケーシング先端部１３に反
転して伝達するカサ歯車３０を設け、オーガスクリュ−
２０とケーシング先端部１３とを互いに反対の方向に回
転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシング内でオ
ーガスクリュ−を回転させて地盤を掘削する掘削装置お
よび掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平１０−１９５８７
２号公報に示されるように、ケーシングを備えた掘削装
置で地盤を掘削させながら杭を圧入する杭圧入引抜機が
知られている。

【０００３】従来の掘削装置１００は、例えば、図４に
示すように、円筒状のケーシング１１０の内部にオーガ
スクリュ−１２０を備える。この掘削装置１００が既設
の杭から反力を取る杭圧入引抜機に挟持された状態で、
オーガスクリュ−１２０を回転させて、杭圧入位置に対
応する位置の地盤を下方に掘削する。この場合に、掘削
の途中に石Ｐなどがあると、この石Ｐがケーシング１１
０の先端面１１０ａとオーガ羽根１２０ａとの間に挟ま
れ、オーガスクリュ−１２０の回転により剪断力が与え
られて砕かれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
掘削装置１００では、オーガスクリュ−１２０を回転さ
せるのみであり、必ずしも石Ｐを砕くための剪断力を効
率よく与えられなかった。本発明の課題は、地盤の掘削
される部分にある石を効率よく砕きながら掘削できる掘
削装置および掘削方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、例えば、図１〜３に示すよ
うに、ケーシング１０と、このケーシング内に配置され
るオーガスクリュ−２０と、を備えた掘削装置１であっ
て、前記ケーシングの少なくとも先端部（例えば、ケー
シング先端部１３）が、オーガスクリュ−が回転する方
向と同じ方向もしくは反対の方向に回転することを特徴
とする。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、ケーシング
の少なくとも先端部がオーガスクリュ−が回転する方向
と同じ方向もしくは反対の方向に回転する。これによ
り、例えば、ケーシングが地盤を掘削する先端部にビッ
トなどの刃部を設ける構成とすれば、ケーシングの少な
くとも先端部を回転させない場合と比較して、地盤を効
率よく掘削できる。加えて、ケーシングの少なくとも先
端部が、オーガスクリュ−が回転する方向と反対の方向
に回転する場合には、ケーシングの少なくとも先端部を
回転させない場合と比較して、ケーシングの先端部のあ
る位置からみたオーガスクリュ−の相対速度が高まる。
これにより、掘削の途中で、ケーシングの先端面とオー
ガスクリュ−との間に挟まれた石に与えられる剪断力が
高められる。従って、掘削の途中にある石を砕く効率が
さらに高められ、掘削される部分にある石をさらに効率
よく砕きながら地盤を掘削できる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の掘
削装置において、例えば、図１、２に示すように、前記
オーガスクリュ−の回転から駆動力をとり、前記ケーシ
ングの少なくとも先端部を、オーガスクリュ−が回転す
る方向と同じ方向もしくは反対の方向に回転させる駆動
力伝達手段（例えば、歯合部２１ａとカサ歯車３０と歯
合部１４ｂ）を備えることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏することができるとともに、掘削に際し
て回転するオーガスクリュ−から駆動力を伝達させる構
成とすることで、ケーシングの少なくとも先端部を回転
させるための駆動源を別途設ける必要がない。従って、
構成の簡易化を図ることができ、部品点数の削減や、コ
スト低減に寄与する。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の掘削装置において、例えば、図３に示すように、
前記ケーシングの先端部に、地盤の掘削、破砕を行う刃
部（例えば、鋸歯１３ｂ）が設けられていることを特徴
とする。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏することができるとともに、ケ
ーシングの先端部に、地盤の掘削、破砕を行う刃部が設
けられている。従って、ケーシングの少なくとも先端部
がオーガスクリュ−が回転する方向と同じ方向もしくは
反対の方向に回転すると、この刃部により地盤の掘削さ
れる部分にある石がさらに効率よく砕かれる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の掘削装置を用いた掘削方法であっ
て、例えば、図１〜３に示すように、前記ケーシング内
でオーガスクリュ−を回転させると共に、ケーシングの
少なくとも先端部を、オーガスクリュ−が回転する方向
と同じ方向もしくは反対の方向に回転させて地盤を掘削
することを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、地盤の掘削される部分にある石を効率よく砕き
ながら掘削できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜３を参照して、本発
明の実施の形態の掘削装置１を詳細に説明する。本実施
の形態の掘削装置１は、図１に示すように、円筒状のケ
ーシング１０と、このケーシング１０内に配置されるオ
ーガスクリュ−２０と、このオーガスクリュ−２０を垂
直な中心軸Ｑまわりに回転させる駆動モータ（図示しな
い）と、などを主体に構成される。ケーシング１０は、
ケーシング本体１１と、ケーシング先端部１３と、を備
える。なお、以下の説明においては、ケーシング先端部
１３をオーガスクリュ−２０が回転する方向と反対の方
向に回転させる構成を主体に説明する。すなわち、掘削
装置１は、ケーシング１０内でオーガスクリュ−２０を
回転させると共に、オーガスクリュ−２０の回転力を駆
動力伝達手段（後述する）により伝達し、オーガスクリ
ュ−２０が回転する方向と反対の方向にケーシング先端
部１３を回転させて地盤を掘削する。

【００１４】図１に示すように、ケーシング本体１１と
ケーシング先端部１３とは、これらの内面がほぼ一体を
なして連続するように設けられる。オーガスクリュ−２
０は、軸２３の周囲にほぼ螺旋状のオーガ羽根２４を一
体的に備える。そして、地盤を掘削する際には、オーガ
ヘッド２２がケーシング先端部１３の先端面１３ａから
やや突出する状態となるように配設される。従って、オ
ーガスクリュ−２０により掘削された土砂は、螺旋状の
オーガ羽根２４によりケーシング１０に沿って上方に搬
送される。なお、図１は、２つのカサ歯車３０を含む垂
直な面での断面図を示し、紙面より手前にあるオーガ羽
根２４の部分を二点鎖線で示している。

【００１５】オーガスクリュ−２０は、図１に示すよう
に、軸２３の直径Ｒよりも小さな直径ｒをもつ凹部２１
を備える。この凹部２１はオーガスクリュ−２０の中心
軸Ｑのまわりに設けられる。そして、凹部２１のカサ歯
車３０を配設する４ヶ所に、この凹部２１の上部から下
方に突出して、カサ歯車３０と歯合するカサ歯車状の歯
合部２１ａが設けられる。一方、凹部２１の下部には、
支持腕１４の先端部１４ａが嵌め合わせられる。これに
より、支持腕１４の先端部１４ａが凹部２１の下面２１
ｃに支持される。この先端部１４ａの底面１４ｃおよび
端面１４ｄは、凹部２１の側面２１ｂおよび下面２１ｃ
と摺動自在に設けられる。

【００１６】ケーシング本体１１は、図１に示すよう
に、その下方に、ケーシング本体１１の内面からオーガ
スクリュ−２０に向かって水平に延在するスポーク状の
支持腕１２を備える。図２（ａ）に示すように、４つの
支持腕１２が上面視してほぼ十字状に配設される。隣り
合う２つの支持腕１２の間に空隙１２ａが設けられる。
また、支持腕１２のオーガスクリュ−２０に向う先端
に、カサ歯車３０の軸３１が軸支される。また、４つの
支持腕１２は、カサ歯車３０を軸支する部分で、ケーシ
ング本体１１とほぼ同心円状に一体的に構成される。こ
の一体的に構成される支持腕１２の部分から、オーガス
クリュ−２０に向かってさらに水平に延在するスポーク
状の支持腕１５が設けられる。隣り合う２つの支持腕１
５の間に間隙１５ａが設けられる。そして、これら支持
腕１５がオーガスクリュ−２０に向う側は、オーガスク
リュ−２０と近接してほぼ同心円状に一体的に構成さ
れ、この部分にカサ歯車３０の軸３１が軸支される。こ
れにより、４つのカサ歯車３０が４つの支持腕１２のそ
れぞれの先端からオーガスクリュ−２０に向かって回動
自在に軸支される。そして、掘削された土砂は空隙１２
ａ、１２ｂを介して上方に搬送される。なお、図２
（ａ）は、図１に示すＡ−Ａ方向の断面図である。ま
た、ケーシング本体１１は、掘削された土砂を排出する
排土口（図示しない）を備える。

【００１７】ケーシング先端部１３は、図１に示すよう
に、その上方に、ケーシング先端部１３の内面からオー
ガスクリュ−２０に向かって水平に延在する支持腕１４
を備える。図２（ａ）に示すように、４つの支持腕１４
が上面視してほぼ十字状にオーガスクリュ−２０に向う
ように配設される。この支持腕１４の先端部１４ａは、
その形状が凹部２１の下方と嵌め合う形状をもつ。これ
により、図２（ａ）に示すように、隣り合う２つの支持
腕１４の間に空隙１４ｅが設けられ、掘削された土砂が
この空隙１４ｅを介して上方に搬送される。支持腕１４
の先端部１４ａは、その上面にカサ歯車３０に合わせた
斜面が設けられ、この斜面にカサ歯車３０と歯合するカ
サ歯車状の歯合部１４ｂが設けられる。

【００１８】そして、カサ歯車３０は、凹部２１の上部
に設けられる歯合部２１ａに歯合すると共に、支持腕１
４の先端部１４ａに設けられる歯合部１４ｂに歯合して
配設される。

【００１９】以上の通りに構成されることにより、オー
ガスクリュ−２０の回転力がカサ歯車３０により伝達さ
れ、ケーシング先端部１３が回転される。ここで、ケー
シング先端部３０が回転する方向は、カサ歯車３０によ
り、オーガスクリュ−２０が回転する方向が反転された
方向となる。従って、駆動モータ（図示しない）により
オーガスクリュ−２０が回転されると、オーガスクリュ
−２０の回転の方向と反対の方向にケーシング先端部１
３が回転される。すなわち、本実施の形態では、歯合部
２１ａとカサ歯車３０と歯合部１４ｂとから駆動力伝達
手段が構成される。

【００２０】次に、本発明の実施の形態の掘削装置１を
用いた掘削方法を説明する。先ず、本実施の形態の掘削
装置１を、既設の杭から反力を取った状態の杭圧入引抜
機（図示しない）に挟持させる。この状態で、オーガス
クリュ−２０を駆動モータ（図示しない）により回転さ
せる。本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、オ
ーガスクリュ−２０は時計方向に回転される。

【００２１】そして、オーガスクリュ−２０が回転する
と、この回転に伴って、ケーシング先端部１３が以下の
通りにして反時計方向に回転する。すなわち、先ず、図
２（ｂ）に示すように、オーガスクリュ−２０の回転に
伴って、図２（ｂ）における右から左に向う方向に歯合
部２１ａが移動する。すると、この歯合部２１ａの移動
がカサ歯車３０に伝達する。ここで、ケーシング本体１
１は杭圧入引抜機（図示しない）に挟持されてその位置
が規制されているので、カサ歯車３０は自転のみの運動
となり、カサ歯車３０が図２（ｂ）における反時計方向
に回転する。そして、このカサ歯車３０の回転が、支持
腕１４の先端部１４ａに設けられる歯合部１４ｂに伝達
され、この歯合部１４ｂが図２（ｂ）における左から右
に向う方向に移動する。これに伴って、ケーシング先端
部１３が回転する。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）に
示すＢ−Ｂ方向の断面構成を模式的に示した図である。
以上の通りにして、カサ歯車３０によりオーガスクリュ
−２０の回転方向が反転して伝達され、図２（ａ）に示
すように、ケーシング先端部１３が反時計方向に回転す
る。これにより、掘削に際して、オーガスクリュ−２０
とケーシング先端部１３とが互いに反対の方向に回転す
る。

【００２２】従って、掘削の途中にある石が、ケーシン
グ先端部１３の先端面１３ａとオーガ羽根２４との間に
挟まれると、オーガスクリュ−２０とケーシング先端部
１３とが互いに反対の方向に回転するので、挟まれた石
に充分な剪断力が効率よく与えられて砕かれる。これに
より、地盤の掘削される部分にある石を効率よく砕きな
がら掘削できる。そして、掘削された土砂は、螺旋状の
オーガ羽根２４によりケーシング１０に沿って上方に搬
送され、ケーシング本体１１の排土口（図示しない）か
ら排出される。以上の通りにして、本実施の形態の掘削
装置１により地盤が掘削される。

【００２３】なお、図３に示すように、ケーシング先端
部１３の先端面１３ａに、オーガ羽根２４の螺旋状の方
向に傾斜する複数の斜面を備える鋸歯１３ｂ（刃部）を
設けても良い。この場合には、掘削装置１により地盤を
掘削するときに、さらに効率よく石が砕かれ、地盤を掘
削する効率がより高まる。また、図３に示すように、地
盤を掘削する効率をさらに高めるために、鋸歯１３ｂの
斜面に超硬ビット１３ｃを設けることが好ましい。さら
に、この場合には、図３に示すように、オーガスクリュ
−２０がケーシング先端部１３に覆われる先端の部分
で、螺旋状のオーガ羽根２４の延長線と鋸歯１３ｂの斜
面とがなす角度θが鋭角となるように配設することが好
ましい。この場合には、掘削の途中にある石は、鋸歯１
３ｂの斜面とオーガ羽根２４とが鋭角をなす部分に導か
れて挟まれる。そして、鋸歯１３ｂの斜面で石が挟まれ
た状態となるので、オーガスクリュ−２０とケーシング
先端部１３とが互いに逆方向に回転して石を砕く剪断力
を与える過程で、石が挟まれた部分から逃げることなく
好適に保持される。このように、石が保持された状態
で、オーガスクリュ−２０とケーシング先端部１３とが
互いに反対方向にさらに回転する。これにより、両者の
回転が好適に石に作用し、挟まれた石に充分な剪断力が
与えられ、さらに効率よく石が砕かれる。

【００２４】また、図示はしないが、支持腕１４の先端
をオーガスクリュ−２０と一体的に構成することで、ケ
ーシング先端部１３をオーガスクリュ−２０が回転する
方向と同じ方向に回転させることができる。この場合に
は、ケーシング先端部１３をオーガスクリュ−２０が回
転する方向と反対の方向に回転させるための構成が不要
であり、より簡易な構成にすることができる。また、こ
の場合には、ケーシング先端部１３の先端面１３ａに、
地盤を掘削するためのビットなどの刃部を設けることが
好ましい。以上の通りに構成することで、ケーシング先
端部３０をオーガスクリュ−２０が回転する方向と同じ
方向に回転させて地盤を効率的に掘削できる。また、図
１および図２において、互いに歯合する２つのカサ歯車
３０を設けても良い。この場合には、一方のカサ歯車３
０を凹部２１の上部に設けられる歯合部２１ａに歯合さ
せると共に、もう一方のカサ歯車３０を支持腕１４の先
端部１４ａに設けられる歯合部１４ｂに歯合させる。こ
れにより、互いに歯合する２つのカサ歯車３０の間で回
転方向がさらに反転して伝達されるため、オーガスクリ
ュ−２０の回転力が反転されずに伝達され、ケーシング
先端部１３がオーガスクリュ−２０が回転する方向と同
じ方向に回転する。この場合には、互いに歯合する２つ
のカサ歯車３０と歯合部２１ａと歯合部１４ｂとから駆
動力伝達手段が構成される。

【００２５】なお、本実施の形態では、カサ歯車３０に
よりオーガスクリュ−２０の回転から駆動力をとり、ケ
ーシング先端部１３を回転させる構成としたが、この構
成に限定されない。この他に、リンク機構や、ベルトド
ライブ機構や、チェーン伝動機構など、オーガスクリュ
−２０の回転から動力を伝動できれば、さまざまな構成
が好適に適用できる。また、オーガスクリュ−２０を駆
動する駆動モータ（図示しない）から動力を伝達してケ
ーシング先端部３０を回転させる構成としても良い。さ
らに、オーガスクリュ−２０から動力を伝達する構成を
設けず、ケーシング先端部１３を回転させる専用の駆動
源（例えば、駆動モータなど）を別途設けても良い。さ
らに、ケーシング１０が回転自在に構成される部分は、
本実施の形態で示したケーシング先端部１３の構成に限
定されず、ケーシング１０の先端部を含む任意の部分
（ケーシング１０の全体を含む）を回転自在に構成して
も良い。

【００２６】以上の本発明の実施の形態の掘削装置１に
よれば、ケーシング先端部１３をオーガスクリュ−２０
が回転する方向と同じ方向もしくは反対の方向に回転さ
せることで、掘削の途中にある石を効率よく砕きながら
地盤を掘削できる。

【００２７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において、本発明の細部構成は適宜に変更可能であ
ることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、掘削の途
中で、ケーシングの先端面とオーガスクリュ−との間に
挟まれた石に与えられる剪断力が高められる。従って、
掘削される部分にある石を効率よく砕きながら地盤を掘
削できる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏することができるとともに、構成の簡易
化を図ることができ、部品点数の削減や、コスト低減に
寄与する。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏することができるとともに、ケ
ーシングの先端部に設けられる刃部により、地盤の掘削
される部分にある石がさらに効率よく砕かれる。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、地盤の掘削される部分にある石を効率よく砕き
ながら掘削できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施の形態の掘削装置１の
構成を示す図である。

【図２】図１の要部断面図である。

【図３】図１の変形例の構成を示す図である。

【図４】従来の掘削装置１００の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 掘削装置 １０ ケーシング １３ ケーシング先端部 １３ａ 歯合部（駆動力伝達手段の一部） １３ｂ 鋸歯（刃部） ２０ オーガスクリュ− ２１ａ 歯合部（駆動力伝達手段の一部） ３０ カサ歯車（駆動力伝達手段の一部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、このケーシング内に配置
   されるオーガスクリュ−と、を備えた掘削装置であっ
   て、 前記ケーシングの少なくとも先端部が、オーガスクリュ
   −が回転する方向と同じ方向もしくは反対の方向に回転
   することを特徴とする掘削装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の掘削装置において、 前記オーガスクリュ−の回転から駆動力をとり、前記ケ
   ーシングの少なくとも先端部を、オーガスクリュ−が回
   転する方向と同じ方向もしくは反対の方向に回転させる
   駆動力伝達手段を備えることを特徴とする掘削装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の掘削装置におい
   て、 前記ケーシングの先端部に、地盤の掘削、破砕を行う刃
   部が設けられていることを特徴とする掘削装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一つに記載の掘
   削装置を用いた掘削方法であって、 前記ケーシング内でオーガスクリュ−を回転させると共
   に、ケーシングの少なくとも先端部を、オーガスクリュ
   −が回転する方向と同じ方向もしくは反対の方向に回転
   させて地盤を掘削することを特徴とする掘削方法。