JP2002242572A - アースオーガ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーガスクリュに過負荷がかからないようス
クリュ回転駆動装置の下降速度を制御し、掘削孔を高い
鉛直精度で短時間に効率よく掘削できるようにする。 【解決手段】 オーガスクリュ８をスクリュ回転駆動装
置５に相対移動可能に挿通する。スクリュ回転駆動装置
５にロードセル１６を介してスクリュ支持部６を取り付
け、スクリュ支持部６にてオーガスクリュ８を吊り下げ
る。ロードセル１６を作業機本体２に設けた制御装置１
７に接続する。ロードセル１６で検出した支持重量を制
御装置１７に入力し、該制御装置１７にてオーガスクリ
ュ８の下端部にかかる実押し込み力を算出し、この実押
し込み力と制御装置１７に予め入力されている設定押し
込み力とを比較・演算して、スクリュ回転駆動装置５の
下降速度を設定押し込み力に近づくよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーガスクリュを
用いて掘削作業を行うアースオーガに係り、詳しくは、
オーガスクリュへの過負荷を防止しつつ、鉛直精度の高
い掘削孔を短時間に効率よく掘削できるようにしたオー
ガスクリュの押し込み構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアースオーガは、作業機本体の前
部に立設したリーダにスクリュ回転駆動装置を昇降可能
に支持し、該スクリュ回転駆動装置にオーガスクリュを
連結して、オーガスクリュをスクリュ回転駆動装置にて
回転及び下降させて掘削作業を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなアースオー
ガで鉛直精度の高い掘削孔を得るためには、オーガスク
リュ先端にオーガスクリュの自重を含んだ押し込み力を
あまりかけないように、オーガスクリュを浮かせたよう
な状態で掘削をする必要があるが、従来のアースオーガ
はオーガスクリュが回転駆動装置と固定関係にあるた
め、上述のごとき微妙な運転は困難で、オーガスクリュ
に過度の押し込み力がかかりやすくなる。特に、長尺の
オーガスクリュを用いて１００ｍ以上の大深度掘削を行
う場合には、オーガスクリュが過度の押し込み力によっ
て撓み、掘削孔が螺旋状になってしまうことがあった。

【０００４】本発明は、かかる実状を背景にしてなされ
たもので、その目的とするところは、オーガスクリュに
過負荷がかからないようスクリュ回転駆動装置の下降速
度を制御して、大深度の掘削孔であっても高い鉛直精度
で短時間に効率よく掘削することのできるアースオーガ
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的に
従って、作業機本体に立設されるリーダにスクリュ回転
駆動装置を昇降可能に支持し、該スクリュ回転駆動装置
の駆動にてオーガスクリュを回転させて掘削作業を行う
アースオーガにおいて、前記オーガスクリュを前記スク
リュ回転駆動装置に軸方向へ相対移動可能に挿通し、該
スクリュ回転駆動装置に荷重検知装置を介してスクリュ
支持部を取り付け、該スクリュ支持部にて前記オーガス
クリュを吊持すると共に、前記荷重検知装置にて検出し
た支持重量からオーガスクリュの下端部にかかる実押し
込み力を算出し、該実押し込み力と予め入力されている
設定押し込み力とを比較・演算して、前記スクリュ回転
駆動装置の下降速度を設定押し込み力に近づくよう制御
する制御装置を備えたことを特徴としている。スクリュ
支持部とオーガスクリュとの間には、弾性部材を介装す
ることもできる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の形態例を図面に基
づいて説明する。図中、図１〜図５は本発明の第１形態
例を示し、図１はスクリュ回転駆動装置近傍の一部断面
正面図、図２はアースオーガの正面図、図３はスクリュ
回転駆動装置近傍の一部断面側面図、図４はオーガ押し
込み力制御手段の作動手順を説明するフローチャートで
ある。図１〜図５の第１形態例に示すアースオーガ１
は、作業機本体２の前部に立設したリーダ３の前部側に
ガイドパイプ４が垂設され、該ガイドパイプ４の上側に
支持されるスクリュ回転駆動装置５のスクリュ支持部６
と、ガイドパイプ４の下部側に支持されるオーガスクリ
ュガイド７とを用いて、オーガスクリュ８がガイドパイ
プ４の前方に垂設されている。

【０００７】スクリュ回転駆動装置５は、チェーン１０
を用いてガイドパイプ４に昇降可能に吊持されており、
その内部には油圧モータ１１や歯車伝達機構１２等が内
装されている。スクリュ回転駆動装置５の先端側には、
駆動スプロケット１３が歯車伝達機構１２の最終スプロ
ケットとして配設されており、この駆動スプロケット１
３には縦方向のガイドスリーブ１３ａが一体に設けられ
ている。駆動スプロケット１３の内部には六角孔１４が
設けられており、また上下を軸受１５，１５に保持され
ていて、歯車伝達機構１２からの動力の伝達によって駆
動スプロケット１３とガイドスリーブ１３ａとが一体に
回転するようになっている。

【０００８】スクリュ支持部６は、下面両側に一対づつ
垂設したブラケット６ａ，６ａの間に、それぞれスクリ
ュ回転駆動装置５の先端側上面へ突出するブラケット５
ａを挟み、これらにピン式のロードセル１６をそれぞれ
横方向に係着することにより、スクリュ回転駆動装置５
の上部に対向配置されている。ロードセル１６，１６は
本発明の荷重検地装置であって、作業機本体２内に配設
された制御装置１７とつながれており、スクリュ支持部
６及びロードセル１６，１６と制御装置１７とでオーガ
押し込み力制御手段を構成している。

【０００９】スクリュ支持部６の中央部には、ガイドス
リーブ２０が軸受２１，２１を用いて縦方向に回転可能
に支持されており、該ガイドスリーブ２０には、オーガ
スクリュ８のロッド８ａと略同径のスクリュ挿通孔２２
が、その下方に位置するスクリュ回転駆動装置５の六角
孔１４と同軸上に設けられている。

【００１０】前記オーガスクリュ８は、その全体が断面
円形のロッド８ａに形成され、ロッド８ａの下半部に掘
削用のスクリュ８ｂが螺旋状に周設されると共に、上端
部近傍に吊り下げ用のフランジ８ｃが設けられ、フラン
ジ８ｃのやや下方位置に六角軸部８ｄが形成されてい
る。オーガスクリュ８のロッド８ａは、上部側をスクリ
ュ回転駆動装置５の六角孔１４とスクリュ支持部６のス
クリュ挿通孔２２とに挿通し、下部側をスクリュガイド
７にて支持し、フランジ８ｃをガイドスリーブ２０の上
端に載置して、オーガスクリュ８がスクリュ支持部６か
ら吊持され、オーガスクリュ８の六角軸部８ｄがスクリ
ュ回転駆動装置５の六角孔１４内に位置する。

【００１１】六角軸部８ｄと六角孔１４とは、軸方向へ
は相対移動が可能で且つ周方向には係合関係にあり、歯
車伝達機構１２から最終スプロケットである駆動スプロ
ケット１３に動力が伝達されると、ガイドスリーブ１３
ａがオーガスクリュ８を掘削方向へ一体に回転させる。
オーガスクリュ８はこのようにスクリュ支持部６からの
吊持のみで支持され、スクリュ回転駆動装置５やスクリ
ュ支持部６の規制を受けることのない軸方向（上下方
向）への移動が自由で、掘削時にオーガスクリュ８に作
用する実押し込み力は、最大でもオーガスクリュ８の自
重の範囲内で行われるものとなる。

【００１２】スクリュ回転駆動装置５とスクリュ支持部
６との間に介装したロードセル１６，１６では、オーガ
スクリュ８とスクリュ支持部６の双方の自重が支持荷重
として検知される。前述の制御装置１７は、ロードセル
１６，１６からの検知信号を受けてスクリュ回転駆動装
置５の下降速度を制御する。

【００１３】制御装置１７には、予めオーガスクリュ８
の自重に基づいた好ましい設定押し込み力を入力してお
き、ロードセル１６，１６にて検出した支持重量からオ
ーガスクリュの下端部にかかる実押し込み力を算出し、
この実押し込み力と設定押し込み力とを比較・演算し
て、スクリュ回転駆動装置５の下降速度を減速または維
持または増速して、実押し込み力を設定押し込み力に対
して常時近づけるよう制御するようになっている。

【００１４】次に、このように構成される本形態例の作
動を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、ス
テップＳ１で電源を投入し、ステップＳ２で施工者が決
定した任意の好ましい設定押し込み力（Ｗｓ）を制御装
置１７に入力し、ついでステップＳ３で制御装置１７に
オーガスクリュ８の自重（Ｗ）を入力する。ステップＳ
４では、スクリュ回転駆動装置５を作動してオーガスク
リュ８を回転させ、掘削作業を開始する。次にステップ
Ｓ５に入り、ロードセル１６，１６が支持荷重（Ｗ・ｌ
ｏａｄ）を検出する。

【００１５】ロードセル１６，１６に作用する上記支持
荷重（Ｗ）ｌｏａｄは、スクリュ支持部６の重量（Ｗ・
ｓｕｐｐｏｒｔ）を含んでいるため、次のステップＳ６
では、制御装置１７にて支持荷重（Ｗ・ｌｏａｄ）−ス
クリュ支持部６の重量（Ｗ・ｓｕｐｐｏｒｔ）＝スクリ
ュ支持部６が支持する重量（Ｗ１）を算出する。なお、
スクリュ支持部６が支持する重量（Ｗ１）は、オーガス
クリュ８の自重（Ｗ）から、オーガスクリュ８が掘削作
業時に地面から受ける反力が減算されたものである。

【００１６】ステップＳ７では、制御装置１７にてオー
ガスクリュ８の自重（Ｗ）−オーガスクリュ８の支持重
量（Ｗ１）＝実押し込み力（Ｗ２）を算出して、当該算
出結果を制御装置１７に設定する。ステップＳ８では、
オーガスクリュ８の実押し込み力（Ｗ２）を設定押し込
み力（Ｗｓ）に極力近づけるために、設定押し込み力
（Ｗｓ）≧実押し込み力（Ｗ２）を検出する。

【００１７】そして、ステップＳ８での検出結果がＮＯ
の場合には、設定押し込み力（Ｗｓ）＜実押し込み力
（Ｗ２）としてステップＳ９へ移行し、該ステップＳ９
にてスクリュ回転駆動装置５の降下速度を減速し、また
ステップＳ８の検出結果がＹＥＳの場合には、設定押し
込み力（Ｗｓ）≧実押し込み力（Ｗ２）としてステップ
Ｓ１０へ移行する。

【００１８】ステップＳ１０では、設定押し込み力（Ｗ
ｓ）＞実押し込み力（Ｗ２）を検出し、検出結果がＮＯ
の場合には、設定押し込み力（Ｗｓ）＝実押し込み力
（Ｗ２）としてステップＳ１１へ移行し、該ステップＳ
１１にてスクリュ回転駆動装置５の降下速度を維持し、
また検出結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１１へ移
行して、設定押し込み力（Ｗｓ）＞実押し込み力（Ｗ
２）としてスクリュ回転駆動装置５の降下速度を増速す
る。

【００１９】ステップＳ８，Ｓ１０，Ｓ１１でのスクリ
ュ回転駆動装置５の降下速度減速，維持，増速はそれぞ
れ設定された所定の短時間のうちに行われ、しかるのち
にステップＳ５へ戻って、オーガスクリュ８が所定の掘
削深度へ達するまでこれを繰り返す。

【００２０】本形態例はこのように、ロードセル１６，
１６が検出する支持荷重（Ｗ・ｌｏａｄ）に基づいて、
制御装置１７が実押し込み力（Ｗ２）を設定押し込み力
（Ｗｓ）に近づくよう常にスクリュ回転駆動装置５の降
下速度を制御するので、大深度の掘削孔であっても、オ
ーガスクリュ８を過度の押し込み力で撓ませることなく
短時間で鉛直に掘削することができるようになる。

【００２１】次に、本発明の第２〜第４形態例を図５〜
図７に基づいて説明する。図中、図５は第２形態例を示
すスクリュ回転駆動装置近傍の一部断面正面図、図６は
第３形態例を示すスクリュ回転駆動装置近傍の一部断面
側面図、図７は第４形態例を示すスクリュ回転駆動装置
近傍の一部断面側面図である。なお、上述の第１形態例
と同一構成部分については同一符号を付して、詳細な説
明を省略する。

【００２２】図５に示す第２形態例では、スクリュ支持
部６の一側部のブラケット６ａ，６ａとスクリュ回転駆
動装置５の一側部のブラケット５ａとをロードセル１６
で係着し、スクリュ支持部６の他側部のブラケット６
ａ，６ａとスクリュ回転駆動装置５の他側部のブラケッ
ト５ａとを支持ピン３０で係着し、スクリュ支持部６を
一つのロードセル１６で支持する事例を示している。

【００２３】本形態例では、支持ピン３０から支持荷重
（Ｗ・ｌｏａｄ）の作用点までの長さＬ１に対して、支
持ピン３０からロードセル１６までの長さＬ２を２倍の
距離に位置させているので測定感度を高めることができ
る。さらに本形態例は、Ｌ１：Ｌ２のアーム比を変更す
ることにより、ロードセル１６の測定感度をより高めた
り、ロードセル１６に測定レンジが小さくて分解能の高
いものを選択することができるようになる。

【００２４】図６に示す第３形態例では、スクリュ支持
部６を第１形態例と同様に２つのロードセル１６，１６
で支持し、ガイドスリーブ２０の上端とオーガスクリュ
８の吊り下げ用フランジ８ｃとの間に、本発明の弾性部
材となる圧縮コイルばね３１を介装した構成となってい
る。

【００２５】コイルばね３１は、スクリュ支持部６から
吊持されたオーガスクリュ８が地面からの反力を受けな
い状態において、該オーガスクリュ８の自重で圧縮され
た状態にあり、オーガスクリュ８が地面からの突き上げ
反力を受けた場合に、圧縮状態のコイルばね３１が自由
状態へ伸張するまでの間はスクリュ支持部６がオーガス
クリュ８を支持して、オーガスクリュ８の自重を掘削力
として作用させることできるので、オーガスクリュ８の
反力変化に対応した掘削作業が容易に行えるようにな
る。

【００２６】なお、オーガスクリュ８に過負荷を与える
ことなく、より鉛直な掘削孔を短時間で得るためには、
実押し込み力（Ｗ２）をオーガスクリュ８の自重（Ｗ）
の２／３程度を上限とすることが望ましいと考えられて
いるが、弾性部材として圧縮型のコイルばね３１を用い
た本形態例では、設定押し込み力（Ｗｓ）をオーガスク
リュ８の自重（Ｗ）の２／３に設定した場合にも、これ
に合わせた実押し込み力（Ｗ２）が得られるようにな
り、掘削作業をより短時間に簡便に行うことができる。

【００２７】図７に示す第４形態例では、スクリュ支持
部６とスクリュ回転駆動装置５両側部のブラケット５
ａ，６ａの間に、本発明の荷重検知装置としてそれぞれ
圧力センサ３２ａ付きの油圧シリンダ３２を介装してお
り、圧力センサ３２ａにて油圧シリンダ３２にかかるオ
ーガスクリュ８とスクリュ支持部６の自重が支持荷重と
して検知される。本形態例の場合には、弾性部材として
アキュームレータを組み合わせすることにより、上述の
第３形態例のコイルばねと同様の効果を得ることができ
る。

【００２８】なお、スクリュ回転駆動装置からオーガス
クリュへの回転力の伝達は、少なくとも両者に１組の平
面部の係合関係があればよく、二面取りや形態例に示し
た六角形以外の多角形による係合であってもよい。

【００２９】また、上述の各形態例では、ロードセル等
の荷重検知装置にオーガスクリュやスクリュ支持部の自
重が圧縮力として作用するようにしたが、本発明は、ス
クリュ支持部をスクリュ回転駆動装置の下側に配設して
オーガスクリュを吊持し、オーガスクリュやスクリュ支
持部の自重を荷重検知装置に引っ張り力として受けさせ
ることもできる。

【００３０】さらに、本発明の弾性部材は、形態例に示
したコイルばねやアキュームレータ以外の各種ばね類や
ゴムあるいは軟質樹脂等の可撓性材料も幅広く用いるこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアースオ
ーガによれば、最大押し込み力がオーガスクリュの自重
以上にはならないので、オーガスクリュを過度の押し込
み力で撓ませることなくスクリュ回転駆動装置の下降速
度を制御して、掘削孔を高い鉛直精度で短時間に効率よ
く掘削することができるようになり、大深度の掘削孔に
も好適である。

【００３２】また、スクリュ支持部とオーガスクリュと
の間に弾性部材を介装した場合には、オーガスクリュの
反力変化に対応した幅広い掘削作業が行えるようにな
り、鉛直な掘削孔をより短時間で容易に掘削することが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１形態例を示すスクリュ回転駆動
装置近傍の一部断面正面図

【図２】 本発明の第１形態例を示すアースオーガの正
面図

【図３】 本発明の第１形態例を示すスクリュ回転駆動
装置近傍の一部断面側面図

【図４】 本発明の第１形態例を示すオーガ押し込み力
制御手段の作動手順を説明するフローチャート

【図５】 本発明の第２形態例を示すスクリュ回転駆動
装置近傍の一部断面正面図

【図６】 本発明の第３形態例を示すスクリュ回転駆動
装置近傍の一部断面側面図

【図７】 本発明の第４形態例を示すスクリュ回転駆動
装置近傍の一部断面側面図

【符号の説明】

１…アースオーガ、２…作業機本体、３…リーダ、４…
ガイドパイプ、５…スクリュ回転駆動装置、５ａ…ブラ
ケット、６…スクリュ支持部、６ａ…ブラケット、７…
オーガスクリュガイド、８…オーガスクリュ、８ａ…ロ
ッド、８ｂ…スクリュ、８ｃ…吊り下げ用のフランジ、
８ｄ…六角軸部、１３…駆動スプロケット、１３ａ…ガ
イドスリーブ、１４…六角孔、１６…ロードセル（本発
明の荷重検出手段）、１７…制御装置、２０…ガイドス
リーブ、２２…スクリュ挿通孔、３０…支持ピン、３１
…圧縮型のコイルばね（本発明の弾性部材）、３２…油
圧シリンダ、３２ａ…圧力センサ、Ｗ…オーガスクリュ
８の自重、Ｗ・ｌｏａｄ…ロードセル１６が計測する支
持荷重、Ｗ・ｓｕｐｐｏｒｔ…スクリュ支持部６の重
量、Ｗ１…スクリュ支持部６が支持する重量、Ｗ２…オ
ーガスクリュ８の先端に作用する実押し込み力、Ｗｓ…
制御装置１７に入力される設定押し込み力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業機本体に立設されるリーダにスクリ
   ュ回転駆動装置を昇降可能に支持し、該スクリュ回転駆
   動装置の駆動にてオーガスクリュを回転させて掘削作業
   を行うアースオーガにおいて、前記オーガスクリュを前
   記スクリュ回転駆動装置に軸方向へ相対移動可能に挿通
   し、該スクリュ回転駆動装置に荷重検知装置を介してス
   クリュ支持部を取り付け、該スクリュ支持部にて前記オ
   ーガスクリュを吊持すると共に、前記荷重検知装置にて
   検出した支持重量からオーガスクリュの下端部にかかる
   実押し込み力を算出し、該実押し込み力と予め入力され
   ている設定押し込み力とを比較・演算して、前記スクリ
   ュ回転駆動装置の下降速度を設定押し込み力に近づくよ
   う制御する制御装置を備えたことを特徴とするアースオ
   ーガ。
2. 【請求項２】 前記スクリュ支持部とオーガスクリュと
   の間に弾性部材を介装したことを特徴とする請求項１に
   記載のアースオーガ。