JP2008038521A - 掘削装置およびその拡縮翼の拡大方法 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 拡縮翼を円滑に拡大させること。
【解決手段】 掘削装置は、オーガ（４）の下端に掘削ヘッド（６）が設けられているとともに、この掘削ヘッドの上方に、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼（７）が設けられている。そして、オーガには、吐出口（３３）から流体を吐出するための流体供給流路（１１）が設けられ、この吐出口の吐出方向が、縮小位置の拡縮翼に向いているとともに、拡縮翼を縮小位置から拡大位置に変位させる方向である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、拡縮される拡縮翼を備えた掘削装置に関する。

従来の掘削装置は、たとえば、特開平１０−３１７８６７号公報（特許文献１）に記載のように、拡縮翼は、オーガの回転と、この回転に伴う土圧により、拡縮している。しかしながら、オーガを回転させても、必ずしも、拡縮翼が正常に作動して、拡縮するとは限らない。たとえば、拡縮翼を縮小位置から拡大位置に回動させる場合に、拡縮翼の先端部が地盤に引っ掛からず、事前に掘削された孔の内面をなめながら回転し、拡縮翼が変位しないことがある。また、拡縮翼を拡大位置から縮小位置にさせる場合に、拡縮翼とオーガ本体との間に石や土砂などが嵌まっており、拡縮翼が変位しないことがある。
特開平１０−３１７８６７号公報

解決しようとする問題点は、オーガの回転と、この回転に伴う土圧により、拡縮翼を拡縮させると、円滑に拡縮しないことがある点である。

本発明の掘削装置は、オーガ（４）の下端に掘削ヘッド（６）が設けられているとともに、この掘削ヘッドの上方に、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼（７）が設けられている。そして、オーガには、吐出口（３３）から流体を吐出するための流体供給流路（１１）が設けられ、この吐出口の吐出方向が、縮小位置の拡縮翼に向いているとともに、拡縮翼を縮小位置から拡大位置に変位させる方向である。

また、オーガには、拡縮翼を揺動可能に支持する拡縮翼支持体（２６）が回動可能に設けられており、この拡縮翼支持体（４ａ）には、前記吐出口が設けられているとともに、拡縮翼支持体は、掘削ヘッドが掘削する際の正転時の正転位置と、掘削ヘッドの逆転時の逆転位置との間で、オーガ本体に対して相対的に回動し、正転位置では、前記吐出口とオーガ本体の流体供給流路との間の流れが遮断し、一方、逆転位置では、前記吐出口と、オーガ本体の流体供給流路とが連通し、オーガ本体の流体供給流路から吐出口を介して流体が吐出可能となる場合がある。

さらに、拡縮翼の揺動軸は、オーガの軸と略平行である場合がある。
そして、拡縮翼を拡大位置に付勢するバネなどの付勢手段がなく、オーガの回転力、それに伴う土圧および吐出口から吐出される流体の圧力の三者または、吐出される流体の圧力のみで、拡縮翼が拡大位置に変位する場合がある。

また、本発明の拡縮翼の拡大方法が使用される掘削装置は、オーガの下端に掘削ヘッドが設けられているとともに、この掘削ヘッドの上方に、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼が設けられている。そして、拡縮翼を拡大する際には、オーガの吐出口から吐出された流体を、縮小位置の拡縮翼に向けて吐出して、拡縮翼が縮小位置から拡大位置に変位することを助長する。

本発明によれば、拡縮翼を拡大する際には、オーガの吐出口から吐出された流体を、縮小位置の拡縮翼に向けて吐出して、拡縮翼が縮小位置から拡大位置に変位することを助長しているので、オーガの回転および、この回転に伴う土圧とともに、流体圧が加わるため、拡縮翼を円滑に拡大させることができる。しかも、拡縮翼を拡大位置から縮小位置に変位する際には、拡縮翼を縮小位置に変位させるのを妨げる石や土砂などが、吐出口からの流体圧により除去されているため、石や土砂などに妨げられずに、円滑に縮小位置に変位することができる。

また、オーガには、拡縮翼を揺動可能に支持する拡縮翼支持体が回動可能に設けられており、この拡縮翼支持体には、前記吐出口が設けられているとともに、拡縮翼支持体は、掘削ヘッドが掘削する際の正転時の正転位置と、掘削ヘッドの逆転時の逆転位置との間で、オーガ本体に対して相対的に回動し、正転位置では、前記吐出口とオーガ本体の流体供給流路との間の流れが遮断し、一方、逆転位置では、前記吐出口と、オーガ本体の流体供給流路とが連通し、オーガ本体の流体供給流路から吐出口を介して流体が吐出可能となる場合がある。この様な場合には、オーガを正転または逆転することにより、吐出口から流体を吐出したり、また、逆に、その流体の吐出を遮断したりすることができる。

さらに、拡縮翼の揺動軸が、オーガの軸と略平行である場合には、オーガの回転により、その回転力およびそれに伴う土圧で、拡縮翼を拡縮することができる。

拡縮翼を円滑に拡大させるという目的を、拡縮翼を拡大する際には、オーガの吐出口から吐出された流体を、縮小位置の拡縮翼に向けて吐出して、拡縮翼が縮小位置から拡大位置に変位することを助長することで実現した。

次に、本発明における掘削装置およびその拡縮翼の拡大方法の一実施例について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は本発明における掘削装置の実施の一形態の側面図である。図２は掘削装置のオーガの下部エレメントの正面図である。図３は拡大位置の拡縮翼の説明図である。図４は縮小位置の拡縮翼の説明図である。図５は掘削ヘッドの底面図である。なお、図３および図４では、流体供給流路や吐出口などが分かり易いように、部分的に断面で図示されている。

まず始めに、掘削装置の全体構成を図１で説明する。
スクリューオーガ掘削装置は、走行車体１と、この走行車体１に立設しているリーダ２と、このリーダ２に上下動可能に取り付けられている電動モータなどの回転駆動装置としての原動機３と、この原動機３に回転駆動されるオーガ４と、このオーガ４の下端に設けられている掘削ヘッド６と、掘削ヘッド６の上方に設けられているとともに、先端に掘削刃を有するレバー状の拡縮翼７とを備えている。

オーガ４は、円筒状をしており、内部に流体供給流路１１が形成されている。また、オーガ４の外周には、スクリュー板１２が螺旋状に固定して設けられている。オーガ４は軸方向に複数のエレメントに分割可能に構成されており、原動機３に回転駆動される上部エレメント１６、掘削ヘッド６を具備する下部エレメント１７および延長用エレメント１８で構成されている。そして、延長用エレメント１８を、上部エレメント１６と下部エレメント１７との間に、取り付け・取り外しすることにより、オーガ４の長さを適宜変更することができる。上部エレメント１６、延長用エレメント１８および下部エレメント１７は着脱可能に、かつ、一体に回転および上下動するように固定される。

オーガ４の流体供給流路１１の上端部は、スイベルやパイプなど（図示しない）を介して、流体供給源（図示しない）に接続されており、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体を流体供給流路１１に供給することができる。

また、オーガ４の流体供給流路１１は、延長用エレメント１８にも軸方向に貫通して形成されており、その下端は下部エレメント１７に達している。この下部エレメント１７には、ヘッド弁２１などの流体出口が形成されている。

図２および図５に図示するように、オーガ４の下部エレメント１７の下端部には掘削ヘッド６が設けられ、この掘削ヘッド６には複数の掘削ビット２３が設けられている。

さらに、下部エレメント１７には、掘削ヘッド６の上方に、拡縮翼７を揺動可能に支持する拡縮翼支持体２６が、回動可能に設けられている。拡縮翼支持体２６は、筒部２７と、この筒部２７の上部および下部に設けられている板状の張出部２８とを備えている。筒部２７には、オーガ本体４ａが挿入されており、筒部２７はオーガ本体４ａに対して回転可能となっている。そして、拡縮翼支持体２６の上下の張出部２８に、拡縮翼７が軸２９を中心として揺動可能に取り付けられている。この軸２９はオーガ４の軸に略平行となっている。

また、拡縮翼支持体２６には、拡縮翼７の回動を拡大位置に規制するストッパー３１が設けられている。この実施例の場合には、拡縮翼７は２個設けられているが、各々の拡縮翼７に対応して、吐出口３３が拡縮翼支持体２６の筒部２７に設けられている。吐出口３３は、拡縮翼７の付け根部付近に設けられ、吐出口３３の吐出方向は、図４の縮小位置にある拡縮翼７に向かっているとともに、この縮小位置にある拡縮翼７を図３に図示する拡大位置に変位させる方向である。

さらに、拡縮翼支持体２６には、オーガ４の本体４ａとの相対回動位置を規制する第１係止部３６および第２係止部３７が設けられている。一方、オーガ４の本体４ａには突起３９が設けられている。この突起３９が、第１係止部３６と第２係止部３７との間に形成された空間４１に嵌まり込んでいる。この空間４１は、図３および図４では、外部に開放して図示されているが、実際は、空間４１は露出しないように、図示しないカバーで覆われている。この様にして、オーガ本体４ａに対する拡縮翼支持体２６の相対回動は、突起３９が第２係止部３７に係止される正転位置（図４に図示する位置）と、突起３９が第１係止部３６に係止される逆転位置（図３に図示する位置）との間で行われる。

オーガ本体４ａには、その中心に、流体供給流路１１のメイン流路１１ａが、オーガ本体４ａの軸に沿って形成されている。このメイン流路１１ａから径方向に、吐出口３３に対応して、枝流路１１ｂが形成されている。そして、オーガ本体４ａと拡縮翼支持体２６との位置関係が逆転位置（図３に図示する位置）の場合には、枝流路１１ｂと吐出口３３とが連通して、流体供給流路１１から吐出口３３を介して流体を吐出することが可能となる。

一方、オーガ本体４ａと拡縮翼支持体２６との位置関係が正転位置（図４に図示する位置）の場合には、枝流路１１ｂと吐出口３３との連通が遮断し、吐出口３３からの吐出は不能となる。

この様に構成されている掘削装置で、地面に孔を掘削する際には、原動機３を稼働して、オーガ４を正転させながら、リーダ２に沿って下降させる。オーガ４の回転力は、オーガ本体４ａの突起３９、拡縮翼支持体２６の第２係止部３７を介して、拡縮翼支持体２６に伝達され、拡縮翼支持体２６はオーガ４と一体に回転する。そして、このオーガ４の正転時には、オーガ４の回転に伴う土圧などにより、拡縮翼７は図４に図示する縮小位置になる。また、この掘削時に、オーガ４の流体供給流路１１を介してヘッド弁２１から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体を地盤に吐出することができる。さらに、流体供給流路１１の枝流路１１ｂは、図４に図示するように、吐出口３３の位置からズレており、吐出口３３から流体が吐出されることはない。

この様にして掘削された孔の下端部を、拡大掘りする際には、掘削ヘッド６が掘削された孔の底部にある状態で、原動機３を稼働して、オーガ４を逆転（図３参照）させる。すると、オーガ本体４ａの突起３９は、図４に図示する第２係止部３７との係合（正転位置）から、図３および図４において左回転し、図３に図示する第１係止部３６との係合（逆転位置）となる。この図３に図示する逆転位置では、流体供給流路１１の枝流路１１ｂの先端部が、吐出口３３の位置と一致し、流体供給流路１１を介して吐出口３３から流体を吐出することが可能となる。また、オーガ４の回転力は、オーガ本体４ａの突起３９、拡縮翼支持体２６の第１係止部３６を介して、拡縮翼支持体２６に伝達され、拡縮翼支持体２６はオーガ４と一体に回転する。この拡大掘り時に、オーガ４の流体供給流路１１を介して吐出口３３から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体を、縮小位置にある拡縮翼７に向かって吐出すると、この吐出口３３からの流体圧により、拡縮翼７を拡大位置に向かって付勢することができる。この流体の付勢力、拡縮翼支持体２６の回転力、および、この回転に伴う土圧などにより、拡縮翼７は円滑に縮小位置から拡大位置へ変位することができる。そして、拡大位置の拡縮翼７が、オーガ４とともに回転することにより、孔の下部が拡大堀りされる。

掘削ヘッド６を、掘削された孔から抜く際には、原動機３を稼働して、オーガ４を正転させる。すると、オーガ本体４ａの突起３９は、図３に図示する逆転位置から、図３および図４において右回転し、図４に図示する正転位置となる。そして、拡縮翼支持体２６はオーガ４と一体に回転する。この回転力および、それに伴う土圧などにより、拡縮翼７は図４に図示する縮小位置になる。拡縮翼７において吐出口３３の配置側では、土砂や石などの障害物は、吐出口３３からの流体圧により除去されているので、拡縮翼７は拡大位置から縮小位置に円滑に回動することができる。そして、掘削ヘッド６を、従来のものと同様にして、リーダ２に沿って上昇させる。

また、前述の孔の掘削時および拡大堀り時などには、適宜、オーガ４のヘッド弁２１から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体を地盤に吐出することができる。

前述の様に、実施の形態においては、オーガ４の正転・逆転により、オーガ４の流体供給流路１１と吐出口３３との間の流れを遮断または接続することができ、この吐出口３３からの流体の吐出により、拡縮翼７の拡大位置へ付勢することができる。その結果、オーガ４の逆転時に、拡縮翼７を拡大位置に円滑に変位させることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）上述の実施例では、拡縮翼７の枚数は２枚であるが、その枚数、材質や構造などは、適宜選択可能である。
（２）拡縮翼７を拡大位置に規制するストッパー３１は、拡縮翼７を拡大位置に係止することができるならば、その構造や形式などは適宜選択可能である。

（３）拡縮翼支持体２６の回動位置をオーガ本体４ａに対して規制する拡縮翼支持体用回動位置規制手段（上記実施例では、第１係止部３６、第２係止部３７および突起３９）は、拡縮翼支持体２６の回動位置をオーガ本体４ａに対して規制することができるならば、その構造などは適宜変更可能である。
（４）拡縮翼７の回動を付勢するバネなどの付勢手段を設けることも可能である。ただし、付勢手段を設けると構造などが複雑となるので、設けないことが好ましい。

（５）スクリュー板１２は、拡縮翼７の変位の妨げにならないように設けられていれば良く、オーガ４の全長にわたって設けることも可能であるし、部分的に設けることも可能である。
（６）掘削ヘッド６の構造や形式などは適宜選択可能である。

（７）流体供給流路と吐出口との接続の遮断・連通は、オーガ本体と拡縮翼支持体との相対的回動により行われているが、他の手段たとえば、他の形式の切換弁や開閉弁などで行うことも可能である。ただし、オーガ本体と拡縮翼支持体との相対的回動により、行うことが好ましい。

（８）拡縮翼の揺動軸は、オーガの軸と略平行であるが、必ずしも平行である必要はない。ただし、平行であることが好ましい。
（９）吐出口３３への流体供給流路１１は、吐出口３３の専用であることも可能であるし、また、他の用途の流体供給流路と兼用であることも可能である。

拡縮翼を拡大する際には、オーガの吐出口から吐出された流体を、縮小位置の拡縮翼に向けて吐出して、拡縮翼が縮小位置から拡大位置に変位することを助長しているので、拡縮翼を円滑に拡縮することができる。したがって、拡縮翼を備えた掘削装置に適用することが最適である。

図１は本発明における掘削装置の実施の一形態の側面図である。 図２は掘削装置のオーガの下部エレメントの正面図である。 図３は拡大位置の拡縮翼の説明図である。 図４は縮小位置の拡縮翼の説明図である。 図５は掘削ヘッドの底面図である。

符号の説明

４ オーガ
４ａ オーガ本体
６ 掘削ヘッド
７ 拡縮翼
１１ 流体供給流路
２６ 拡縮翼支持体
３３ 吐出口

Claims (5)

1. オーガの下端に掘削ヘッドが設けられているとともに、
   この掘削ヘッドの上方に、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼が設けられている掘削装置において、
   前記オーガには、吐出口から流体を吐出するための流体供給流路が設けられ、
   この吐出口の吐出方向が、縮小位置の拡縮翼に向いているとともに、拡縮翼を縮小位置から拡大位置に変位させる方向であることを特徴とする掘削装置。
2. 前記オーガには、拡縮翼を揺動可能に支持する拡縮翼支持体が回動可能に設けられており、
   この拡縮翼支持体には、前記吐出口が設けられているとともに、
   拡縮翼支持体は、掘削ヘッドが掘削する際の正転時の正転位置と、掘削ヘッドの逆転時の逆転位置との間で、オーガ本体に対して相対的に回動し、正転位置では、前記吐出口とオーガ本体の流体供給流路との間の流れが遮断し、一方、逆転位置では、前記吐出口と、オーガ本体の流体供給流路とが連通し、オーガ本体の流体供給流路から吐出口を介して流体が吐出可能となることを特徴としている請求項１記載の掘削装置。
3. 前記拡縮翼の揺動軸は、オーガの軸と略平行であることを特徴としている請求項１または２記載の掘削装置。
4. 前記拡縮翼を拡大位置に付勢するバネなどの付勢手段がなく、オーガの回転力、それに伴う土圧および吐出口から吐出される流体の圧力の三者または、吐出される流体の圧力のみで、拡縮翼が拡大位置に変位することを特徴としている請求項１，２または３記載の掘削装置。
5. オーガの下端に掘削ヘッドが設けられているとともに、
   この掘削ヘッドの上方に、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼が設けられている掘削装置の拡縮翼の拡大方法において、
   前記オーガの吐出口から吐出された流体を、縮小位置の拡縮翼に向けて吐出して、拡縮翼が縮小位置から拡大位置に変位することを助長することを特徴とする拡縮翼の拡大方法。
   

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