JP2008045351A - ラックピニオン式油圧拡大ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧シリンダの駆動をリンクを介して拡大翼の揺動に変換する油圧拡大ヘッドにおいて、土砂の圧密により作動不能の原因となり易いリンクを除くことを課題とする。
【解決手段】 ヘッドロッド内に内蔵された油圧シリンダのピストンロッドにラックを突設し、
上記ヘッドロッド外周面に揺動自在に支持された拡大翼の基部にピニオンを固定し、該ピニオンを上記ヘッドロッド内に進入させて上記ラックにかみ合わせ、
上記油圧シリンダの駆動により、上記ラックの進退ついで上記ピニオンの回転を介して、上記拡大翼を揺動させる、
ラックピニオン式油圧拡大ヘッド。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、掘削ロッド、掘削撹拌ロッド、掘削スクリューロッド等の掘削作業ロッドの下端に接続して拡大掘削を行うための拡大ヘッドであって、そのヘッドロッド内に内装された油圧シリンダの駆動により拡大翼の拡開、閉縮を行う油圧拡大ヘッドに関する。

従来、油圧拡大ヘッドとして、ヘッドロッドの下端部外周面に掘削ヘッドを突設すると共に、ヘッドロッドの中間部外周部に拡大翼の基部を拡縮揺動自在に軸支し、このヘッドロッド内に油圧シリンダのチューブを軸方向摺動自在に内装すると共に、ピストンロッドをヘッドロッド内上端部に固着し、さらに上記シリンダチューブの外周部にリンクの一端を軸支し、リンク他端を上記拡大翼の中間部に連結し、上記油圧シリンダの駆動により上記リンクを昇降させつつ揺動させて拡大翼を拡縮揺動させる構造のものが広く使用されている。

しかし、上記の従来ヘッドでは、通常掘削のため拡大翼及びリンクを折り畳んだとき、拡大翼及びリンクがヘットロッド外周面から張り出して、掘削土砂の上方への排出を妨げ、又リンクの昇降部又はリンクと拡大翼の連結部に土砂が圧密してリンクの昇降又は揺動に支障となり、その結果拡大翼を十分に拡開、閉縮させることができなくなる不都合があった。

本願第１発明は、掘削土砂の上方への排出障害、又は土砂の圧密等による拡大翼拡縮不能の原因となるリンクを除いた油圧拡大ヘッドを提供することを課題とする。

本願第２発明は、上記第１発明の課題に加え、拡大翼の閉縮は、中掘り工法に実施した場合の中空杭下端の押圧により又は土圧等により行うこともできる油圧拡大ヘッドを提供することを課題とする。

そこで、本願第１発明は、
中空ヘッドロッドの下端部外周面に掘削ヘッドを突設すると共に、ヘッドロッドの中間部外側部に拡大翼の基部を上下に拡縮揺動自在に軸支し、
上記ヘッドロッドの中空内部に油圧シリンダを同軸的に内装すると共に、該油圧シリンダの進退駆動部をヘッドロッド中空内に進退自在に保持し、
上記ヘッドロッドの周壁における上記進退駆動部に対応する位置に、窓を開口し、
上記進退駆動部の上記窓に対応する位置にラックを突設すると共に、上記拡大翼の基部にピニオンを固定し、該ピニオンを上記窓を経て上記ラックとかみ合わせ、上記進退駆動部の進退により上記ラックの進退ついで上記ピニオンの回転を介して上記拡大翼を拡縮揺動させるようにした、
ラックピニオン式油圧拡大ヘッドを提案する。

又、本願第２発明は、
上記油圧シリンダの進退駆動部の進出によりラック及びピニオンを介して拡大翼を所定の拡大掘削位置に拡開した後、該進退駆動部を、上記ラックがピニオンとのかみ合いから離脱して上記拡大翼が閉縮揺動可能となるべく、さらに進出できるようにした、
ラックピニオン式油圧拡大ヘッドを提案する。

本願第１発明のラックピニオン式油圧拡大ヘッドによれば、従来ヘッドに使用されていたリンクを除き、しかもラックとピニオンを窓からヘッドロッド中空内に装備したから、従来ヘッドと比べ、掘削ヘッドにより掘削された土砂を上方へ排出するときの障害を低減することができると共に、リンクの各部に土砂が圧密して拡大翼を拡縮不能にする欠点を除くことができ、さらに、通常掘削時には、ヘッドロッドの外周面に拡大翼のみを閉縮させ、ヘッドロッド外周面からの張り出しが小さいから、地中への貫入性能も向上させることができるのである。

本願第２発明のラックピニオン式油圧拡大ヘッドによれば、上記第１発明の効果に加え、拡大翼を拡開して拡大掘削を行った後、地上へ引き上げるため拡大翼を閉縮する際に、拡大翼に土石が食いこむ等により、ラック、ピニオンを介して油圧力で拡大翼を閉縮することが困難に至ったときは、油圧シリンダの進退駆動部のさらなる進出によりラックをピニオンとのかみ合いから離脱させて拡大翼を閉縮揺動可能におき、その状態で、拡大翼を、中空杭中掘り工法に使用の場合は中空杭下端に押圧することにより、又は周囲の土圧により閉縮することができるのである。

本願発明における上記「油圧シリンダの進退駆動部」とは、シリンダチューブを固定した油圧シリンダを使用したときは、進退駆動されるピストンロッド、又ピストンロッドを固定した油圧シリンダを使用したときは、進退駆動されるシリンダチューブである。

又、上記「ラック」には、通常バーに歯を切ったもの、ピンラック、進退駆動部の外側面に長手方向に沿って歯又はピンを直接突設したもの、その他種々のものがあり、上記「ピニオン」には、上記ラックに対応して、通常の小歯車、ピンギヤ、セクターギヤ、その他種々のものが使用される。

第２発明の実施例
以下本願発明の実施例について図面を参照して説明する。便宜上本願第２発明の実施例から説明する。
図１、２において、ヘッドロッド（１）は、内部に円形孔（２）を同心的に縦通した中空ロッドで、その下端部分外周面に二重らせん羽根からなる掘削ヘッド（３）を突設し、上記円形孔（２）内には、油圧シリンダのシリンダチューブ（４）を同心的に嵌入すると共に、ストップピン（５）により抜け止め状態に固定し、このチューブ（４）内に摺動自在に挿入されたピストン（６）のピストンロッド（７）を、油圧シリンダの進退駆動部として、上記チューブ（４）下端から下半部の円形孔（２）内に長く突出し、突出下端部分を、ヘッドロッド（１）下端部内に設けられたチューブ（８）内に適宜長さ分摺動自在に挿入して支持してある。

上記のようなヘッドロッド（１）における上記シリンダチューブ（４）と下端部のチューブ（８）との間のロッド周壁に、互に直径方向の相対する位置で母線方向に延長する長窓（９）、（９）を開設し、これら長窓（９）、（９）の各中間部に、相対する窓縦縁から起立する２枚構成のブラケット（１０）（１０）、（１０）（１０）をそれぞれ突設し、両ブラケット（１０）（１０）、（１０）（１０）に拡大翼（１１）、（１１）の各円筒状基部（１２）、（１２）を軸（１３）、（１３）により上下に拡縮揺動自在に支持してある。

ラックとピニオン機構は次のようである。図２（イ）、（ハ）に示すように、上記ピストンロッド（７）の上記長窓（９）、（９）に露出している部分の外周に、横断面正方形のラックベースブロック（１４）を固定し、該ブロック（１４）における上記長窓（９）、（９）と対向していない両外側面に、２本のピン（ａ）、（ｂ）を上下ピッチをあけて突設してなるピンラック（１５）、（１５）をそれぞれ設け、一方、上記拡大翼（１１）、（１１）の基部（１２）、（１２）の各一側端面に、３個の歯（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を有するセクターピニオン（１６）、（１６）を軸（１３）、（１３）を回転中心とする位置関係でそれぞれ固定し、これらセクターピニオン（１６）、（１６）を上記ピンラック（１５）、（１５）とかみ合わせてある。

この場合、上記ピンラック（１５）、（１５）とセクターピニオン（１６）、（１６）の関係は、図２（イ）、（ハ）のように油圧シリンダのピストン（６）が最上位に後退しているときは、ラック（１５）、（１５）の下位のピン（ａ）、（ａ）が、ピニオン（１６）、（１６）の歯（ｃ）（ｄ）、（ｃ）（ｄ）間にそれぞれ係合して拡大翼（１１）、（１１）をヘッドロッド（１）に添接した位置に閉縮している。

この状態からピストン（６）が下方へ進出していくと、ラック（１５）、（１５）が降下して、ピン（ａ）、（ａ）が歯（ｃ）、（ｃ）を下方へ押して拡大翼（１１）、（１１）を拡開方向へ揺動させ、ついでピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）、（ｄ）を下方へ押して拡大翼（１１）、（１１）をさらに同方向へ揺動させて図３（イ）に示す所定の拡大拡開位置に開く。ピン（ｂ）、（ｂ）は歯（ｄ）（ｅ）、（ｄ）（ｅ）の間に係合している。本例では、拡大翼（１１）、（１１）の拡大拡開の段階で、ピストン（６）がさらに下方へ進出できる図２（イ）仮想線の位置にある。

そこで、ピストン（６）をさらに最下限まで進出させると、図３（ロ）に示すようにピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）、（ｄ）を下方へ押して拡大翼（１１）、（１１）を同図（イ）よりもさらに同方向へ若干揺動させつつ、ピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）、（ｄ）との係合から離脱する。

この同図（ロ）の状態において、拡大翼（１１）、（１１）を同図（ロ）の矢印方向（下方）へ押せば、拡大翼（１１）、（１１）は同図仮想線で示す閉縮位置に揺動する。

（１７）は、上記ピストン（６）及びピストンロッド（７）の軸心に全長にわたって摺動自在に縦通されたグラウト供給菅で、該供給菅（１７）の上端部はシリンダチューブ（４）の上端板を貫通してグラウト供給路（１８）ついで（１９）に接続され、又供給菅（１７）の下端部は、上記ピストンロッド（７）下端からさらに下方へ突出して、ヘッドロッド（１）下端のグラウト吐出口（２０）に接続してある。

（２１）は、ヘッドロッド（１）の上端部内に内装された圧力油供給二重管で、その下端部から分岐した一方の圧力油供給路（２２）をシリンダチューブ（４）内のピストン側スペースに、他方の圧力油供給路（２３）をロッド側スペースにそれぞれ接続してある。（２４）は、ヘッドロッド（１）上端部の接続用オス継手である。

（２５）はヘッドロッド（１）上半部外周面に突設されたらせん羽根で、該らせん羽根（２５）及び掘削ヘッド（３）の二重らせん羽根に、掘削翼（１１）、（１１）の拡縮揺動を許す切欠部を設けてある。

上例の拡大ヘッドを中空杭中掘り工法に使用した場合の作用について説明する。上例の拡大ヘッドを下端に接続されたスクリューロッドを中空杭内に挿通し、拡大翼（１１）、（１１）を閉縮した状態で、掘削ヘッド（３）の回転により中空杭の下方地盤を先行掘削すると共に掘削土砂をスクリューロッドにより中空杭内を上方へ搬送しつつ先行掘削孔内に中空杭を圧入していく。

支持地盤に至ったら、閉縮状態の拡大翼（１１）、（１１）を中空杭下端から露出させ、そこで圧力油供給路（２２）を経てシリンダチューブ（４）内のピストン（６）側スペースに圧力油を圧送し、それによりピストン（６）、ピストンロッド（７）を下方へ進出させてピンラック（１５）、（１５）の下位ピン（ａ）、（ａ）がセクターピニオン（１６）、（１６）の歯（ｃ）、（ｃ）を下方へ押し、ついでピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）、（ｄ）を下方へ押して拡大翼（１１）、（１１）を拡開方向へ揺動させ、それにより図３（イ）のようにピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）（ｅ）、（ｄ）（ｅ）の各間に係合した所定の拡大掘削位置に揺動する。

そこで拡大ヘッドを正回転させて拡大翼（１１）、（１１）による拡大掘削を開始しつつ、グラウト供給路（１９）、（１８）、供給菅（１７）を経てセメントミルクを吐出口（２０）から拡大孔内に吐出しつつ掘削土砂とセメントミルクを撹拌混合してソイルセメントを形成する。

拡大球根造成後、拡大ヘッドを地上に引き上げるため、圧力油供給路（２３）を経て圧力油をシリンダチューブ（４）のロッド側スペースに送ってピンラック（１５）のピン（ｂ）、（ｂ）により歯（ｅ）、（ｅ）を押し上げ、ついでピン（ａ）、（ａ）により歯（ｄ）、（ｄ）を押し上げ、拡大翼（１１）、（１１）を閉縮方向へ揺動させて図２（ハ）のように閉縮させる。

上記拡大翼（１１）、（１１）の閉縮において、該拡大翼（１１）、（１１）に土石が食いこんで閉縮不能に至ったときは、圧力油をピストン側スペースに送って図３（イ）の拡大掘削位置に戻し、ついでさらに圧力油をピストン側スペースに送ってピンラック（１５）をさらに降下させ、それにより同図（ロ）に示すようにピン（ａ）（ｂ）、（ａ）（ｂ）を歯（ｃ）（ｄ）（ｅ）、（ｃ）（ｄ）（ｅ）から離脱させて、歯（ｃ）（ｄ）（ｅ）、（ｃ）（ｄ）（ｅ）を閉縮方向へ揺動可能の状態におく。そこで拡大翼（１１）、（１１）を拡開のままスクリューロッドを中空杭内で強く引き上げると、上記拡大翼（１１）、（１１）が中空杭下端に押されて閉縮する。

スクリューロッドを地上に引き上げた後、作業員の手作業により拡大翼（１１）、（１１）を図３（ロ）の実線の位置に戻し、ついで圧力油をロッド側スペースに送ってピンラック（１５）を上昇させると、まずピン（ｂ）、（ｂ）が歯（ｄ）（ｅ）、（ｄ）（ｅ）間に係合しつつ拡大翼（１１）、（１１）を同図（イ）の拡大掘削位置に戻し、次にピン（ａ）、（ａ）が歯（ｃ）（ｄ）、（ｃ）（ｄ）間に係合しつつ拡大翼（１１）、（１１）を図２（ハ）の閉縮位置に戻す。

第１発明の実施例
本願第１発明の実施例は、上記ピストン（６）がシリンダチューブ（４）の最下限まで進出したとき、拡大翼（１１）、（１１）が図３（イ）の拡大掘削位置に拡開する位置関係にあり、他の構造は上例と実質的に同一である。

本例によれば、拡大翼（１１）、（１１）の拡開及び閉縮を、ピストン（６）の進退及びそれに伴うピンラックとセクターギヤのかみ合いのみによって行うこととなる。

本願第２発明による拡大ヘッドの正面図である。 （イ）同上拡大ヘッドの縦断面図である。 （ロ）（イ）図のＡ−Ａ線拡大断面図である。 （ハ）（ロ）図のＢ−Ｂ線断面図である。 （イ）ピンラックとセクターギヤのかみ合いと拡大翼拡大掘削との位置関係を示す略線図である。 （ロ）ピンラックとセクターギヤのかみ合い離脱と拡大翼との位置関係を示す略線図である。

符号の説明

１ 中空ヘッドロッド
３ 掘削ヘッド
４ シリンダチューブ
６ ピストン
７ ピストンロッド
９ 長窓
１１ 拡大翼

Claims (2)

1. 中空ヘッドロッドの下端部外周面に掘削ヘッドを突設すると共に、ヘッドロッドの中間部外側部に拡大翼の基部を上下に拡縮揺動自在に軸支し、
   上記ヘッドロッドの中空内部に油圧シリンダを同軸的に内装すると共に、該油圧シリンダの進退駆動部をヘッドロッド中空内に進退自在に保持し、
   上記ヘッドロッドの周壁における上記進退駆動部に対応する位置に、窓を開口し、
   上記進退駆動部の上記窓に対応する位置にラックを突設すると共に、上記拡大翼の基部にピニオンを固定し、該ピニオンを上記窓を経て上記ラックとかみ合わせ、上記進退駆動部の進退により上記ラックの進退ついで上記ピニオンの回転を介して上記拡大翼を拡縮揺動させるようにした、
   ラックピニオン式油圧拡大ヘッド。
2. 上記油圧シリンダの進退駆動部の進出によりラック及びピニオンを介して拡大翼を所定の拡大掘削位置に拡開した後、該進退駆動部を、上記ラックがピニオンとのかみ合いから離脱して上記拡大翼が閉縮揺動可能となるべく、さらに進出できるようにした、
   請求項１に記載のラックピニオン式油圧拡大ヘッド。
   
   
   
   

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