JP2008106423A - 掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大翼や、その回転軸を支持するフランジなどを、アウターロッドから大きく突出させずに、アウターロッドをより円滑に回転させること。
【解決手段】掘削装置は、筒状のアウターロッド１１と、このアウターロッドを回転させる回転駆動装置と、前記アウターロッドに挿入されるインナーロッド１３と、このインナーロッドの上端部を上下に昇降させる昇降装置と、このインナーロッドの下部に設けられ、少なくとも一対のラック歯列を具備するラックと、前記ラック歯列に螺合するとともに、回転軸５７がアウターロッドの外側に突出するピニオンと、このピニオンの回転軸の端部に設けられている拡大翼７とを備え、前記ピニオンの回転軸の中心軸線がアウターロッドの径方向に延在している。
【選択図】図５

Description

本発明は、拡大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２００６−９５４０号公報（特許文献１）に記載のように、拡大翼は、アウターロッドの外側に設けられた回転軸を中心として回動しており、この回転軸を支持するフランジがアウターロッドの外側に突出した状態で設けられている。しかも、回転軸はアウターロッドの周面に沿って設けられており、拡大翼はアウターロッドの径方向に突出状態となっている。したがって、拡大翼を使用しない状態である収納位置にある場合にも、拡大翼やフランジがアウターロッドの外側に大きく突出し、アウターロッドの回転や掘削された土砂の移動の妨げになることがある。
特開２００６−９５４０号公報

解決しようとする問題点は、拡大翼や、その回転軸を支持するフランジなどが、アウターロッドから大きく突出している点である。

本発明の掘削装置は、筒状のアウターロッド（１１）と、このアウターロッドを回転させる回転駆動装置（３）と、前記アウターロッドに挿入されるインナーロッド（１３）と、このインナーロッドの上端部を上下に昇降させる昇降装置（２１）と、このインナーロッドの下部に設けられ、少なくとも一対のラック歯列（５４）を具備するラック（５３）と、前記ラック歯列に螺合するとともに、回転軸（５７）がアウターロッドの外側に突出するピニオン（５６）と、このピニオンの回転軸の端部に設けられている拡大翼（７）とを備え、前記ピニオンの回転軸の中心軸線がアウターロッドの径方向に延在している。

また、アウターロッドに、ピニオンの回転軸を軸受けする軸受部（６３）が設けられている場合がある。

そして、アウターロッドの周面には平坦面（６４）が形成され、インナーロッドがアウターロッドに対して上下動すると、前記拡大翼は、アウターロッドの長手方向に略平行な収納位置と、アウターロッドの長手方向に略直角な拡大位置との間で回動し、拡大翼が収納位置にある際には、拡大翼はアウターロッドの平坦面に重なっている場合がある。

さらに、一対のラック歯列が、インナーロッドの中心軸線を挟んで、対角の位置に配置されている場合がある。

本発明によれば、回転軸の端部に拡大翼が設けられているピニオンは、その回転軸の中心軸線がアウターロッドの径方向に延在しているので、回転軸を支持するためのフランジをアウターロッドの外側に設ける必要がないとともに、拡大翼が収納位置にある際には、拡大翼はアウターロッドの側面に重なっており、アウターロッドの回転の妨げになることを防止することができる。しかも、昇降装置がインナーロッドの上端部を昇降し、この昇降にともなって、ラックおよびピニオンを介して、拡大翼を拡大位置や収納位置に回動させているので、インナーロッドと拡大翼とが連動している。したがって、インナーロッドの上端部などを監視していれば、拡大翼の位置が正確に分かる。

また、アウターロッドに、ピニオンの回転軸を軸受けする軸受部が設けられている場合には、アウターロッドのシール構造が簡単な構造となり、土砂などがアウターロッド内に侵入することを極力防止することができる。

そして、 そして、アウターロッドの周面には平坦面が形成され、インナーロッドがアウターロッドに対して上下動すると、前記拡大翼は、アウターロッドの長手方向に略平行な収納位置と、アウターロッドの長手方向に略直角な拡大位置との間で回動し、拡大翼が収納位置にある際には、拡大翼はアウターロッドの平坦面に重なっている場合がある。この様な場合には、収納位置の拡大翼がアウターロッドの側面により整然と重なることができ、アウターロッドをより円滑に回転させることができる。

さらに、一対のラック歯列が、インナーロッドの中心軸線を挟んで、対角の位置に配置されている場合には、バランスが良くなり、ラックの上下動を円滑に行うことができる。

拡大翼や、その回転軸を支持するフランジなどを、アウターロッドから大きく突出させずに、アウターロッドをより円滑に回転させるという目的を、インナーロッドの昇降により、ラックおよびピニオンを介して拡大翼を回動させ、このピニオンの回転軸の中心軸線をアウターロッドの径方向に延在させることで実現した。

次に、本発明における掘削装置の一実施例について、図１ないし図８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は掘削装置の上部の正面の説明図である。図３は延長用エレメントの断面図である。図４は拡大翼が収納位置の状態での掘削装置の下部の正面図である。図５は拡大翼が拡大位置の状態での掘削装置の下部の正面図である。図６は図５の VI-VI線断面図である。図７は拡大翼が収納位置の状態での図６の VII-VII線断面図である。図８は拡大翼が拡大位置の状態での図６の VII-VII線断面図である。なお、図２、図４および図５では、部分的に断面で図示されている。また、図６において、スクリュー板の図示は省略されている。

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レバー状の拡大翼７とを備えている。

オーガ４は、円筒状のアウターロッド１１と、このアウターロッド１１の外周に螺旋状に固定して設けられているスクリュー板１２と、アウターロッド１１の内部に挿入されている円筒状のインナーロッド１３とを具備している。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、図３に図示する延長用エレメント１４を、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。

図２において、原動機３は左右一対設けられ、歯車１６を介して、アウターロッド１１の上端部を回転駆動する。インナーロッド１３はアウターロッド１１に対して上下動可能に挿入されており、その上端部が、左右一対の油圧シリンダなどの液圧シリンダ２１で昇降可能となっている。この昇降装置としての液圧シリンダ２１が稼働すると、インナーロッド１３をアウターロッド１１に対して相対的に上下動させることができる。また、インナーロッド１３の上端は、スイベルを介して、パイプ２３を連結することが可能である。このパイプ２３から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体をインナーロッド１３内に供給することができる。

アウターロッド１１の上部エレメント２６の下端部に設けられた連結部３１には、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の上端の上側連結部３２が接続される。また、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の下端には、下方の延長用エレメント１４のアウターロッド１１の上側連結部３２を連結する下側連結部３３が設けられている。

インナーロッド１３の上部エレメント３６の下端部に設けられた連結部３７は、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の上端の上側連結部３８が接続される。また、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の下端には、下方の延長用エレメント１４のインナーロッド１３の上側連結部３８を連結する下側連結部３９が設けられている。さらに、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の外周面の一部にはフランジ４１が設けられ、このフランジ４１は、アウターロッド１１の内面を摺動する。

図４ないし図８において、インナーロッド１３の下部エレメント５１の中間部分には、ラック５３が設けられている。インナーロッド１３の筒部は、ラック５３の部分でも連続して形成されており、インナーロッド１３の上部から流れてきた流体は、ラック５３の下方に流れることができる。ラック５３は、図６に図示するように平面図示でＨ型をし、かつ、図７に図示するように正面図示でロの字状をしている。そして、ラック５３は、インナーロッド１３と一体に連動して上下動するとともに、図６において右前側および左奥側に各々ラック歯列５４が上下に直線状に形成されている。この様にして、ラック５３の一対のラック歯列５４が、インナーロッド１３の中心軸を挟んで対角の位置に、かつ、内側に向かって配置されている。各ラック歯列５４には、ピニオン５６が螺合している。このピニオン５６には、ラック歯列５４に螺合する歯が円弧状に設けられているとともに、回転軸５７が外側に向かって突出形成されている。

一方、アウターロッド１１の下部エレメント６１の内部には、ラック５３およびピニオン５６が配置される空間が形成され、かつ、ラック５３を上下にスライド可能に案内している。また、下部エレメント６１には、ピニオン５６の回転軸５７を軸受けする軸受部６３が設けられている。軸受部６３が設けられている部分およびその付近におけるアウターロッド１１の周面には、平坦面６４が上下方向に延在して形成されている。この平坦面６４は、アウターロッド１１の円形断面の周縁部の円弧状部分をカットした形状となっている。

そして、ピニオン５６の回転軸５７は軸受部６３を貫通してアウターロッド１１の外側に突出している。ピニオン５６の回転軸５７の先端には、拡大翼７が取り付けられ、この拡大翼７は回転軸５７と一体に回動する。インナーロッド１３がアウターロッド１１に対して上下動すると、ラック５３およびピニオン５６を介して、拡大翼７は連動し、図４に図示する収納位置と、図５に図示する拡大位置との間を回動する。そして、拡大翼７が収納位置にある際には、図４に図示するように、アウターロッド１１の平坦面６４に重なっている。一方、拡大翼７が拡大位置にある際には、図５に図示するように、アウターロッド１１から外側に張り出している。

アウターロッド１１の下部エレメント６１の下端は有底状であり、底板６６の上面には、インナーロッド１３がスライド可能に嵌まり込むパイプ６７が立設している。また、インナーロッド１３からの流体が、パイプ６７を介して、アウターロッド１１の下方に吐出するように、底板６６に貫通孔６８が形成されている。下部エレメント６１およびスクリュー板１２の下方には、掘削爪７１が複数設けられ、掘削ヘッド６を構成している。

アウターロッド１１の下部エレメント６１の上端部には、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の下側連結部３３または、アウターロッド１１の上部エレメント２６の下端部の連結部３１に連結される連結部７６が設けられている。また、インナーロッド１３の下部エレメント５１の上端部には、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の下側連結部３９または、インナーロッド１３の上部エレメント３６の下端部の連結部３７に連結される連結部７７が設けられている。

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、液圧シリンダ２１でインナーロッド１３を下降させて、拡大翼７を図４および図７に図示する収納位置にする。そして、原動機３を稼働して、歯車１６を介して、アウターロッド１１および掘削ヘッド６を回転させる。この掘削ヘッド６の回転により、地面に孔が掘削される。また、原動機３、アウターロッド１１、インナーロッド１３、歯車１６および液圧シリンダ２１などを一体として、リーダ２に沿って上昇・下降させる駆動装置（図示せず）が設けられており、掘削時には、従来のものと同様にして、原動機３の設けられている構造体（図２に図示されている部分）を、リーダ２に沿って下降させる。

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、液圧シリンダ２１を作動させてインナーロッド１３を上昇させ、拡大翼７を図５および図８に図示する拡大位置にする。そして、この液圧シリンダ２１の稼働と略同時に、原動機３を稼働して、アウターロッド１１を回転させる。すると、拡大位置にある拡大翼７もアウターロッド１１と一体に回転し、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、液圧シリンダ２１でインナーロッド１３を下降させて、拡大翼７を図４および図７に図示する収納位置にする。そして、原動機３の設けられている構造体（図２に図示されている部分）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、パイプ２３から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体をインナーロッド１３内に供給し、アウターロッド１１の下部エレメント６１のパイプ６７を介して、下部エレメント６１の底板６６の貫通孔６８から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、インナーロッド１３をアウターロッド１１に対して、上下動させることにより、拡大翼７を拡大位置または収納位置にすることができる。また、拡大翼７を拡大位置と収納位置との間の途中で止めることも可能である。そして、拡大翼７が収納位置にある際には、拡大翼７はアウターロッド１１の側面に沿っており、アウターロッド１１から極力外に突出することを防止することができる。また、従来のように、拡大翼の回転軸を支持するフランジなどがアウターロッド１１の外側に設けられていない。その結果、アウターロッド１１の回転の妨げになることを極力防止することができる。

アウターロッド１１には、ピニオン５６の回転軸５７を軸受する軸受部６３が設けられているが、このシールは簡単な構造で行うことができる。したがって、拡大翼７を駆動するための機構をアウターロッド１１に設置する際に、従来のものに比して、アウターロッド１１のシールを容易に行うことができる。

また、拡大翼７の回動は、ラック５３およびピニオン５６のラックアンドピニオン機構により、インナーロッド１３の上下動と同調して連動しているので、インナーロッド１３の上端部の位置を確認すると、拡大翼７が拡大位置か収納位置か、また、中間位置かが容易に分かる。すなわち、液圧シリンダ２１が下降していると、拡大翼７は収納位置で、一方、液圧シリンダ２１が上昇していると、拡大翼７は拡大位置であることが分かる。また、液圧シリンダ２１が上昇または下降の途中で止まっている際には、その程度により、拡大翼７の張り出し量が分かる。

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）ラック歯列５４の数量は、少なくとも一対あれば良く、３個以上でも可能である。
（２）ラック歯列５４の配置は、インナーロッド１３の中心軸線を挟んで、対角の位置に配置されていることが、バランス上好ましいが、適宜変更可能である。

（３）インナーロッド１３が下降している際に、拡大翼７は収納位置となるが、インナーロッド１３が上昇している際に、拡大翼７が拡大位置となるようにすることも可能である。

（４）スクリュー板１２は、拡大翼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、アウターロッド１１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。
（５）インナーロッド用の昇降装置は、必ずしも液圧シリンダ２１である必要はなく、インナーロッド１３を上下動させることができるならば、その形式や構造などは適宜変更可能である。

（６）インナーロッドは、必ずしも筒状である必要はない。
（７）拡大翼７は、拡大位置と収納位置との間の任意の位置で止めることが可能である。ただし、拡大位置と収納位置の２位置のみでしか止められないように構成することも可能である。
（８）液圧シリンダ２１の上下動（すなわち、インナーロッド１３の上下動）の監視は、目視で行うことができるが、目視ではなく、近接センサなどの検知信号で監視することも可能である。このセンサは、液圧シリンダ２１の近辺に設けられるため、地中の劣悪な環境状態にさらされることはなく、また、メンテナンスなども容易に行うことができる。

インナーロッドの昇降により、ラックおよびピニオンを介して拡大翼を回動させ、このピニオンの回転軸の中心軸線をアウターロッドの径方向に延在させているので、拡大翼が収納位置にある際に、アウターロッドの側面に重ねて、アウターロッドを円滑に回転させることができる。したがって、拡大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は掘削装置の上部の正面の説明図である。 図３は延長用エレメントの断面図である。 図４は拡大翼が収納位置の状態での掘削装置の下部の正面図である。 図５は拡大翼が拡大位置の状態での掘削装置の下部の正面図である。 図６は図５の VI-VI線断面図である。 図７は拡大翼が収納位置の状態での図６の VII-VII線断面図である。 図８は拡大翼が拡大位置の状態での図６の VII-VII線断面図である。

符号の説明

３ 原動機（回転駆動装置）
７ 拡大翼
１１ アウターロッド
１３ インナーロッド
２１ 液圧シリンダ（昇降装置）
５３ ラック
５４ ラック歯列
５６ ピニオン
５７ ピニオンの回転軸
６３ 軸受部
６４ アウターロッドの平坦面

Claims (4)

1. 筒状のアウターロッドと、
   このアウターロッドを回転させる回転駆動装置と、
   前記アウターロッドに挿入されるインナーロッドと、
   このインナーロッドの上端部を上下に昇降させる昇降装置と、
   このインナーロッドの下部に設けられ、少なくとも一対のラック歯列を具備するラックと、
   前記ラック歯列に螺合するとともに、回転軸がアウターロッドの外側に突出するピニオンと、
   このピニオンの回転軸の端部に設けられている拡大翼とを備え、
   前記ピニオンの回転軸の中心軸線がアウターロッドの径方向に延在していることを特徴とする掘削装置。
2. 前記アウターロッドに、ピニオンの回転軸を軸受けする軸受部が設けられていることを特徴としている請求項１記載の掘削装置。
3. 前記アウターロッドの周面には平坦面が形成され、
   前記インナーロッドがアウターロッドに対して上下動すると、前記拡大翼は、アウターロッドの長手方向に略平行な収納位置と、アウターロッドの長手方向に略直角な拡大位置との間で回動し、
   前記拡大翼が収納位置にある際には、拡大翼は前記アウターロッドの平坦面に重なってい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. 前記一対のラック歯列が、インナーロッドの中心軸線を挟んで、対角の位置に配置されてい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。

Images