JP2007239406A - 流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 拡大翼の閉縮位置での保持及び解除を即時に且つ確実に行うようにする。
【解決手段】 ヘッドロッドが、上部駆動ロッドと、下端部に掘削ヘッドを有する下部従動ロッドとを軸心線について一定リリース角度だけ回転可能に接続してなり、
上記下部従動ロッドの外周部に、上記拡大翼をヘッドロッド縦断平面上で拡縮揺動自在に軸支し、
上記上部駆動ロッドに、上記閉縮時の拡大翼の先端部外側に係止して該拡大翼を拡開不能に保持すべき保持部材を取りつけ、
上記保持部材は、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し一方向に回転したとき上記閉縮時の拡大翼先端部外側に係止すると共に、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し他方向に上記リリーフ角度回転したとき上記係止を解除する位置に回転する位置関係にある、
流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体圧シリンダの駆動により拡大翼の拡開のみを行い、拡大翼の閉縮は他の外力により行うようにした流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける、上記拡大翼を閉縮状態に保持する装置に関する。

従来、例えば油圧シリンダ式拡大ヘッドとして、下端に掘削ヘッドを有するヘッドロッドの中間部外周面に、拡大翼を、ヘッドロッドの縦断平面上で拡縮揺動自在に支持すると共に、ヘッドロッド内に油圧シリンダを内装し、該シリンダの伸縮駆動により上記拡大翼の拡開及び閉縮の両作動を行う構造のものが種々開発されている。

しかし、上記のような従来の拡大ヘッドでは、油圧シリンダに圧力油を供給すると同時に、油圧シリンダから圧力油を油圧タンクに戻す配管、及びそれに付随する油圧回路、制御回路等を含む正規の油圧装置を必要とするため、設備費がかさむばかりでなく、掘削ロッドの継ぎ足し作業時に、油圧回路内に不純物が混入し、それが原因となって油圧機器の作動不良を招く危険を伴っていた。

これを改善するため、本発明者等は、さきに、ヘッドロッド内に水圧シリンダを内装すると共に、該ヘッドロッド下端部に、掘削ヘッドを有する外筒を軸方向進退自在に被嵌し、上記外筒に、拡大翼を、上記水圧シリンダの伸縮によりヘッドロッド縦断平面上で拡縮揺動できるように軸支し、上記水圧シリンダへの圧力水供給により上記拡大翼が拡開したとき、該圧力水を放出口を介してシリンダ外へ放出し、それにより上記水圧シリンダにより拡大翼の拡開のみを行い、拡大翼の閉縮は上記掘削ヘッド等の重量により行うようにした流体圧式拡大ヘッドを開発し、

さらに、上記拡大ヘッドに装備するものとして、上記掘削ヘッド等の重量により閉縮した拡大翼を閉縮位置に確実に保持すると共に、次の水圧シリンダによる拡開時には、上記保持を直ちに解除するための拡大翼閉縮保持装置を提案した（出願中、特願２００５-８４８３）。

すなわち、上記ヘッドロッドに環状保持枠を回転自在に被嵌し、該保持枠は、その環状周面に上記拡大翼先端部が拡縮時に出入り可能の案内口を開口すると共に、保持枠内に、上記案内口に面する待機スペース及びその正転方向に上記案内口と面しない保持スペースを設け、上記案内口口縁に拡大翼先端部を待機スペース内に案内する案内板を配設し、さらに上記保持枠に、該保持枠の回転を土圧により抑制するための土圧受圧板を突設した構造のもので、使用においては、閉縮した拡大翼先端部を上記保持枠の保持スペース内に位置させ、掘削ヘッドによる正転掘削を行う間は、上記受圧板が土圧を受けて保持枠の回転を抑制することにより拡大翼先端部が保持スペース内奥に入りこんで閉縮状態を維持し、ついで拡大翼を拡開すべく拡大ヘッドを逆転したときは、保持枠を静止状態に残して拡大翼先端部が保持スペースから待機スペースに移動し、そこで圧力水をシリンダに供給すると、拡大翼は保持枠から離脱して拡開し、それと共にシリンダ内の圧力水が放出口から放出され、そこで上記シリンダへ圧力水を供給し続けて拡大翼の拡開を維持しつつ逆転による拡大掘削を行い、拡大掘削及びグラウト注入後、拡大ヘッドの逆転を継続しつつ圧力水供給路を開放すると、掘削ヘッド等の重量により拡大翼を閉縮させ、その際保持枠が受圧板に土圧を受けて静止状態にあるから、拡大翼の先端部が案内板に案内されて待機スペースに入り、ついで拡大ヘッドの正転により拡大翼先端部が保持スペース内に入って閉縮状態に保持され、そこで拡大ヘッドを地上に引き上げるのである。

上記のように、さきの拡大翼閉縮保持装置では、上述の各目的のために保持枠を静止状態におく手段として、掘削孔内において受圧板に掘削土砂の土圧を作用させて保持枠の回転を抑制する方式を採っている。

しかし、掘削土砂には、地盤や使用する掘削機の種類によって、その性状、量等に著しい相違があり、そのため受圧板が掘削土砂から受ける静止作用に著しいバラツキが生じ、その結果保持枠静止の確実性及び即応性が乏しくなる欠点があった。

本願第１発明は、拡大翼の閉縮、拡開において、拡大翼の閉縮位置での保持、及び拡開のための上記閉縮保持の解除を確実に且つ即応して行うことのできる拡大翼閉縮保持装置を提供する。

本願第２発明は、上記拡大翼の閉縮位置での保持を、さらに即時に行うことができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決する手段として、本願第１発明は、
拡大翼を流体圧シリンダの駆動により拡開し、拡大翼の閉縮は他の外力により行うようにした拡大ヘッドにおいて、
ヘッドロッドが、上部駆動ロッドと、下端部に掘削ヘッドを有する下部従動ロッドとを軸心線について一定リリース角度だけ回転可能に接続してなり、
上記下部従動ロッドの外周部に、上記拡大翼をヘッドロッド縦断平面上で拡縮揺動自在に軸支し、
上記上部駆動ロッドに、上記閉縮時の拡大翼の先端部外側に係止して該拡大翼を拡開不能に保持すべき保持部材を取りつけ、
上記保持部材は、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し一方向に回転したとき上記閉縮時の拡大翼先端部外側に係止すると共に、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し他方向に上記リリース角度回転したとき上記係止を解除する位置に回転する位置関係にある、
流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置を提案する。

又、本願第２発明は、
上記第１発明における保持部材が、さらに、該保持部材を常時上記係止方向に弾発し、且つ拡大翼の閉縮揺動時に、該拡大翼先端部を上記保持部材の弾発に抗して該保持部材の内側に揺動させうるバネ部材を有する、
流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置を提案する。

本願第１発明によれば、拡大翼を閉縮するときは、下部従動ロッドの掘削ヘッドを地盤に押しつけた状態で上部駆動ロッドを他方向へリリース角度回転させることにより直ちに保持部材を係止解除位置におくことができ、従って拡大翼を閉縮揺動した後上部駆動ロッドを一方向へリリース角度回転させれば、保持部材により拡大翼を拡開不能に保持することができ、又拡大翼を拡開するときは、下部従動ロッドの掘削ヘッドを地盤に押しつけた状態で、上部駆動ロッドを他方向へリリース角度だけ回転させれば、保持部材が拡大翼先端部に対する保持を解除して拡大翼を直ちに拡開可能の状態におくことができ、それにより流体圧シリンダの駆動により拡大翼を拡開揺動させたとき即時確実に拡開させることができるのである。

さらに、本発明の保持部材が拡大翼先端部に係止するだけの小型のもので足りるから、従来保持装置の大型の環状保持枠が掘削時に孔内での掘削土砂の搬送、移動に障害となっていたのに対し、その難点を解消する利点もある。

本願第２発明によれば、上記第１発明の効果に加え、拡大翼を閉縮するとき、保持部材を拡大翼に対する係止位置においたままで拡大翼を閉縮揺動させると、該拡大翼の先端部が、上記保持部材の有するバネ部材の弾発に抗して、直ちに保持部材の内側に入りこむことができ、それにより拡大翼を保持部材により即時に閉縮位置に保持することができるのである。

第２発明の実施例
便宜上本願第２発明の実施例から説明する。図１（イ）、（ロ）において、拡大ヘッド（Ｈ）のヘッドロッドは、上部駆動ロッド（１）と下部従動ロッド（２）とからなり、一方の上部駆動ロッド（１）は、内部に下端開口の軸孔（３）を有する円筒体で、その軸孔（３）の内周面に、本例では開き角度約６５度のリリース溝（４）を凹設してあり、他方の下部従動ロッド（２）は、上端開口の中空軸（５）の下端に、下端開口の案内筒（６）を同一軸心線上に連設したもので、その中空軸（５）の外周面にキー（７）を固定し、この中空軸（５）を、上記駆動ロッド（１）の軸孔（３）に回転自在に嵌入すると共に、上記キー（７）を上記リリース溝（４）内に係合し、それにより上記駆動ロッド（１）と従動ロッド（２）とを、上記キー（７）がリリース溝（４）内で回転できる角度（以下リリース角度という）だけ回転できるように接続してある。上記リリース角は本例では４５度としてある。

上記従動ロッド（２）の案内筒（６）内には、本例ではピストン固定型水圧シリンダを内装してあり、まず、上記案内筒（６）内に、ピストン（９）を有する水圧シリンダチューブ（８）を軸方向摺動自在に嵌合すると共に、該チューブ（８）の下端面に、上記案内筒（６）の下部に摺動自在に被嵌された外筒（１０）をボルト（１１）…、（１２）…により固定し、この外筒（１０）の外周面に、下縁にビット（１４）…を有する二重らせん羽根からなる高重量の掘削ヘッド（１３）を突設してある。

上記ピストン（９）の固定構造として、上記案内筒（６）の上板（１５）の下面中心部にピストンロッド兼グラウト供給管（１６）、下面一側に圧力水供給管（１７）の各上端部をそれぞれ固定して垂下し、これら管（１６）、（１７）の下端部分を上記シリンダチューブ（８）の上端壁を摺動自在に貫通してチューブ（８）内に進入し、そのうちグラウト供給管（１６）の進入端部を上記ピストン（９）に貫通状態に固定し、圧力水供給管（１７）の進入端部は上記ピストン（９）に埋設状態に固定してある。

（１８）はグラウト供給補助管で、その上端部を上記グラウト供給管（１６）内に摺動自在に挿入し、その下端部を、上記外筒（１０）の下端面のグラウト射出口（１９）に接続してある。

（２０）は上記圧力水供給管（１７）の下端部側壁に設けた圧力水供給口で、シリンダチューブ（８）内のロッド側スペースに開口している。

上記シリンダチューブ（８）内の圧力水を放出する手段として、シリンダチューブ（８）の周壁には、上記チューブ（８）が図２のように最上位に上昇したときにおける上記ピストン（９）の上面よりやや上の位置に、放出口（２１）、（２１）を開設すると共に、上記案内筒（６）及び外筒（１０）の各周壁に、上記チューブ（８）とともに外筒（１０）も最上位に上昇したときにおける上記放出口（２１）、（２１）と合致する位置に、それぞれ放出口（２２）、（２２）及び（２３）、（２３）を開設してある。

拡大翼（２４）、（２４）の拡縮構造は次のようである。上記外筒（１０）の外周面の直径方向相対する位置にブラケット（２５）、（２５）を突設し、該ブラケットに拡大翼（２４）、（２４）の基部を、ヘッドロッドの縦断平面上で揺動できるように軸（２６）、（２６）により支持し、又上記案内筒（６）の外周面にブラケット（２７）、（２７）を突設し、該ブラケットにリンク（２８）、（２８）の一端部を軸（２９）、（２９）により支持すると共に該リンクの他端部を上記拡大翼（２４）、（２４）の中間部に軸（３０）、（３０）により連結してある。

上記のような構造において、上記拡大翼（２４）、（２４）が図１（イ）に示すようにほぼ垂直に起立して閉縮したとき、その先端部（Ｐ）、（Ｐ）が駆動ロッド（１）の外周面に添接する状態に至るが、この先端部（Ｐ）、（Ｐ）の添接位置にそれぞれ保持装置（Ｓ）、（Ｓ）を配置してある。その１つについてみると、図３、４に示すように、上部駆動ロッド（１）外周面の二重らせん羽根の一部を切欠し、該切欠部において、上記駆動ロッド（１）外周面にアーム（３１）を放射方向に突設し、該アーム（３１）の先端に固定された支持板（３２）の外側面に一対の板状ブラケット（３３）、（３４）を互に平行に突設し、一方のブラケット（３３）に保持レバー（３５）を支持してある。

上記保持レバー（３５）は、保持爪（３６）と、それからくの字状に延出する二又のテール（３７）とからなり、上記保持爪（３６）は、閉縮時の拡大翼（２４）の先端部（Ｐ）の外側にあって拡開を阻止するだけの小幅のもので、爪先端部の外側面を傾斜面（３８）に形成してある。

上記保持レバー（３５）の屈曲中間部に、図５に示すように中空軸（３９）を貫通状態に固定すると共に、該中空軸（３９）内にネジリバネ（４０）を挿入し、そして上記中空軸（３９）の開口一端に蓋（４１）をボルト（４２）…により固定すると共に、該蓋（４１）の内側面に突設された二又状止め具を上記ネジリバネ（４０）の一端部に係止してある。

上記のような保持レバー（３５）の中空軸（３９）が上記板状ブラケット（３３）、（３４）に回転自在に支持され、一方、上記中空軸（３９）の開口他端に蓋（４３）を嵌めると共に、該蓋（４３）の内側面に突設された二又状止め具を上記ネジリバネ（４０）の他端部に係止し、そして上記ブラケット（３４）にボルト（４５）…で固定されたキャップ（４４）を上記蓋（４３）にボルト（４６）…により固定してある。

この場合、上記バネ（４０）に予め若干のネジリを与えておき、そのネジ（４０）の反発力によりテール（３７）を支持板（３２）に圧接した状態で、保持爪（３６）を、上記拡大翼（２４）の先端部（Ｐ）の閉縮揺動軌道上に垂下させつつ常時外方へ弾発している。

他方の保持装置（Ｓ）も上記と同一の構造である。

なお、本例では、シリンダチューブ（８）内の圧力水を放出したときは拡大翼（２４）、（２４）が掘削ヘッド（１３）等の重量により閉縮揺動可能にしたので、閉縮揺動する拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）が上記保持爪（３６）、（３６）の弾発力に抗して保持爪を図３仮想線で示す内側位置へ揺動させつつ保持爪（３６）、（３６）の内側に入りこむように、保持爪の弾発力を調整しておく。

又、上記保持爪（３６）、（３６）と上記リリース溝（４）との関係では、上記駆動ロッド（１）の正転によりキー（７）がリリース溝（４）の正転側終端（４ａ）に当接しているときは、保持爪（３６）、（３６）が拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）の閉縮揺動軌道上にあり、上記駆動ロッド（１）の逆転によりキー（７）がリリース溝（４）の逆転側終端（４ｂ）に当接するときは、保持爪（３６）、（３６）が拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）の拡開揺動軌道から離れ、拡大翼の拡開揺動を許す位置関係にある。

上例における特に拡大翼保持装置（Ｓ）、（Ｓ）の作用について説明する。拡大ヘッド（Ｈ）を一列としてスクリューロッド（Ｒ）の下端に接続する。拡大翼（２４）、（２４）を閉縮し、その先端部（Ｐ）、（Ｐ）を保持爪（３６）、（３６）の内側に保持している図１の状態において、スクリューロッド（Ｒ）、拡大ヘッド（Ｈ）を正転させ、その掘削ヘッド（１３）により地盤に縦孔掘削を開始する。掘削中保持爪（３６）、（３６）が拡大翼（２４）、（２４）を閉縮状態に保持する。

支持地盤に至ったら、掘削ヘッド（１３）を地盤に食いこませた状態でスクリューロッド（Ｒ）を若干（４５度）逆転させると、下部従動ロッド（２）を静止状態において上部駆動ロッド（１）のみが４５度逆転し、それにより上記保持爪（３６）、（３６）が拡大翼（２４）、（２４）の先端部（Ｐ）、（Ｐ）保持を解除する。

そこで、圧力水を供給管（１７）、供給口（２０）を経てシリンダチューブ（８）内のロッド側スペースに送ってシリンダチューブ（８）を上昇させ、それにより拡大翼（２４）、（２４）を拡開揺動させる。拡大翼（２４）、（２４）が図２のようにほぼ水平に拡開したとき、シリンダ内の圧力水が放出口（２１）、（２２）、（２３）から放出されるが、圧力水のシリンダチューブへの供給と放出を継続することにより拡大翼の拡開を維持して拡大掘削を開始し、それと共にグラウトを供給管（１６）、補助管（１８）を経て射出口（１９）から射出し、これを掘削土砂と混合してソイルセメントの球根を形成する。

球根形成後、圧力水供給路を開放し、スクリューロッド（Ｒ）を正転させると、上部駆動ロッド（１）が先行正転して保持爪（３６）、（３６）を拡大翼（２４）、（２４）の先端部（Ｐ）、（Ｐ）の閉縮揺動軌道上に移動させ、それと共に掘削ヘッド（１３）等の重量によりシリンダチューブ（８）が降下して拡大翼（２４）、（２４）を閉縮方向へ揺動させる。最終閉縮位置では、拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）が上記保持爪（３６）、（３６）を、そのネジリバネ（４０）、（４０）に抗して押し上げつつ、該保持爪（３６）、（３６）の内側に自動的に入りこみ、それにより閉縮状態にロックされる。

上記拡大翼（２４）、（２４）の閉縮保持された状態で、スクリューロッド（Ｒ）を正転させつつ地上へ引き上げる。上記正転により、上部駆動ロッド（１）のリリース溝（４）における正転側終端（４ａ）がキー（７）に当接して下部従動ロッド（２）を同方向へ従動させ、それにより上記保持爪（３６）、（３６）が拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）を拡開不能に保持し続ける。

第１発明の実施例
本例は、図５のネジリバネ（４０）及びそれに付属する構造を除き、保持爪（３６）（３６）をブラケット（３３）、（３３）に固定して、爪先端部を閉縮時の拡大翼（２４）、（２４）先端部（Ｐ）、（Ｐ）の外側に係止しうるように垂下し、他の構造は図１〜５と実質的に同一である。

本例によれば、拡大翼（２４）、（２４）を閉縮するときは、下部従動ロッド（２）の掘削ヘッド（１３）を地盤に押しつけた状態で、上部駆動ロッド（１）をリリース角度逆転させ、それにより保持爪（３６）、（３６）を拡大翼（２４）、（２４）に対する係止位置から離脱させ、その状態で拡大翼（２４）、（２４）を閉縮揺動させた後、上記上部駆動ロッド（１）をリリース角度正転させ、それにより保持爪（３６）、（３６）を拡大翼先端部（Ｐ）、（Ｐ）の外側に回転させて拡大翼（２４）、（２４）を閉縮位置に保持する。拡大翼（２４）、（２４）を拡開するときは、上記上部駆動ロッド（１）をリリース角度逆転させ、それにより保持爪（３６）、（３６）を係止位置から離脱させ、その状態で水圧シリンダの駆動により拡大翼（２４）、（２４）を拡開揺動させる。

本願発明は、上例の各実施例に限定されるものではなく、駆動ロッドの他方向への回転により拡大翼の閉縮保持を解除する構成であればよく、又水圧、油圧、空圧等の流体圧シリンダにより拡大翼を拡開する流体圧シリンダ式拡大ヘッドに適用できるものである。

（イ）本発明による拡大ヘッドの縦断正面図である。 （ロ）上記（イ）図のＡ−Ａ線切断端面図である。 同上拡大ヘッドの拡開状態の下半部縦断正面図である。 拡大翼閉縮保持装置部分の拡大側面図である。 同上正面図である。 図３のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

符号の説明

Ｈ 拡大翼閉縮保持装置
１ 上部駆動ロッド
２ 下部従動ロッド
４ リリース溝
７ キー
８ 水圧シリンダチューブ
９ ピストン
１３ 掘削ヘッド
２４ 拡大翼
３５ 保持レバー
３６ 保持爪
４０ ネジリバネ

Claims (2)

1. 拡大翼を流体圧シリンダの駆動により拡開し、拡大翼の閉縮は他の外力により行うようにした拡大ヘッドにおいて、
   ヘッドロッドが、上部駆動ロッドと、下端部に掘削ヘッドを有する下部従動ロッドとを軸心線について一定リリース角度だけ回転可能に接続してなり、
   上記下部従動ロッドの外周部に、上記拡大翼をヘッドロッド縦断平面上で拡縮揺動自在に軸支し、
   上記上部駆動ロッドに、上記閉縮時の拡大翼の先端部外側に係止して該拡大翼を拡開不能に保持すべき保持部材を取りつけ、
   上記保持部材は、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し一方向に回転したとき上記閉縮時の拡大翼先端部外側に係止すると共に、上記上部駆動ロッドが下部従動ロッドに対し他方向に上記リリーフ角度回転したとき上記係止を解除する位置に回転する位置関係にある、
   流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置。
2. 上記保持部材が、さらに、該保持部材を常時上記係止方向に弾発し、且つ拡大翼の閉縮揺動時に、該拡大翼先端部を上記保持部材の弾発に抗して該保持部材の内側に揺動させうるバネ部材を有する、
   請求項１に記載の流体圧シリンダ式拡大ヘッドにおける拡大翼閉縮保持装置。
   
   

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