JP2008202375A - ストライカー方式による流体圧一流路切替式拡大ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】作業ロッドの継足し接続部の簡略化、小型化を可能とすると共に、拡大翼の開度を自由確実に保持することを可能とする。
【解決手段】掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド４内に、流体圧シリンダを内蔵すると共に、上記シリンダに外部から圧力流体を供給すべき１系統の流体流路を上記掘削作業ロッドに縦通し、上記ヘッドロッド４の外周部に、上記流体圧シリンダの駆動により拡縮される拡大翼５を設けた構成において、 上記ヘッドロッド４に内装された流体圧シリンダのピストン１４またはシリンダ１７の上下動に追随移動するストライカーにより、上記流体圧シリンダへの流体流路切替弁７を作動させ、拡大翼５を閉縮させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、掘削スクリューロッド、掘削撹拌ロッド等の掘削作業ロッドの下端部に装備される拡大ヘッドであって、流体圧シリンダにより拡縮される拡大翼を有する拡大ヘッドに関する。

従来、知られる拡大ヘッドとして、スクリューロッド下端の掘削羽根の外周部に拡大翼を拡縮方向に回転自在に軸支し、そしてスクリューロッドの正回転による掘削時には周囲の土圧により拡大翼を閉縮させるが、拡大掘削のときはスクリューロッドを逆回転させて周囲の土圧により拡大翼を拡開させるものがある。（特許文献１参照）

しかし、上記の従来ヘッドでは、拡縮動作の信頼性に乏しいばかりでなく、逆転回転時に拡大翼が一気に最大開度に拡開するため、回転駆動部に過大な負荷が加わり、特に硬質地盤の拡大掘削において、スクリューロッドが回転不能に至ることがしばしばあった。

これを改善するため、油圧シリンダにより拡開するものが開発され、そのうちヘッドロッド内に複動式油圧シリンダを内蔵すると共に該シリンダに油圧を給排すべき２系統の油流路をスクリューロッド内に縦通したもの（特許文献１参照）では、スクリューロッドの継足し接続部の構造が複雑で大型化し、その結果スクリューロッド接続部外周での掘削土砂の通過面積が狭くなり、排土機能を低下させる難点があった。（特許文献２参照）

上記難点を改良する他の例として、ヘッドロッド内に、スプリングを内装した単動式油圧シリンダを内蔵すると共に、１系統の油流路をスクリューロッド内に縦通したもの（特許文献２参照）が提案されたが、拡大ヘッドの上下動時に土圧抵抗、掘削抵抗等に抗して拡大翼の位置を保持するものはシリンダ内のスプリング力であるため、時には拡大翼が予定外の拡縮を行うことがあり、これを防止するには、上記スプリングの強大化、大型化が必要となる問題が残されていた。

これらの理由から、特許文献４の方法が提案されたが、この方法はバッテリーをヘッドロッド内に内蔵させ、シリンダを作動させる圧力流体の圧を感知し、その信号で圧力流体を電磁切替弁により流路を切替え、拡大翼の拡縮を行うため、バッテリーの保守取替えが面倒であるだけでなく、振動や湿潤環境という過酷な作業条件で使用されるため、電気回路の不調、漏電等のトラブルが生じることがあった。（特許文献４参照）
特開２００３−２３９６６９ 特開２００２−３２２８９０ 実公昭６２−３５７４５ 特開２００６−００９５４０

本願第１の発明は、拡大翼の拡縮駆動手段として、スプリング無しの流体圧シリンダを使用し、該シリンダを作業ロッドに縦通した１系統の流体圧流路によって駆動し、それにより作業ロッドの継足し接続部の簡略化、小型化可能であり、更に、メンテナンスが容易な、な拡大ヘッドを提供することを課題とし、

本願第２の発明は、上記第１発明の課題に加え、拡大ヘッドの上下動時にも拡大翼の任意開度の拡縮を行うことのできる拡大ヘッドを提供することを課題とする。

本願第３の発明は、上記第１及び第２の発明の課題に加え、流体の放出が環境問題を起こさぬ拡大ヘッドを提供することを課題とする。

課題を解決しようとする手段

本願第１発明は掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド内に、流体圧シリンダを内蔵すると共に、上記シリンダに外部から圧力流体を供給すべき１系統の流体流路を上記掘削作業ロッドに縦通し、上記ヘッドロッドの外周部に、上記流体圧シリンダの駆動により拡縮される拡大翼を設けた構成において、
上記ヘッドロッドに内装された流体圧シリンダのピストンまたはシリンダの上下動に追随移動するストライカーにより、上記流体圧シリンダへの流体流路切替弁を機械式にて作動させ、拡大翼を閉縮させるようにしたことを特徴とする拡大ヘッドにある。

また、本願第２の発明は、上記１系統の流体流路が外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体圧シリンダへの流体流路切替弁を含む流体圧回路と接続され、
上記１系統の流体流路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により上記拡大翼の任意開度の拡大を行えるようにしたことを特徴とする請求項１の拡大ヘッドにある。

更に、本願第３の発明は、水を流体とすることを特徴とする請求項１及び請求項２の拡大ヘッドにある。

発明の効果

本願第１発明のストライカー方式の拡大ヘッドは、従来のスプリングを内装した単動式油圧シリンダを、掘削作業ロッドに縦通された１系統の流体流路を通じて供給される流体圧により一方向に駆動し、他方向への駆動は上記スプリングによって行う拡大ヘッドと異なり、流体圧シリンダへの流体流入出ラインを流体圧シリンダのピストンまたはシリンダの上下動に追随移動するストライカー方式により、機械的に流体流路切替用切替弁を作動させ、拡大翼の拡縮を行わせるものであり、従来ヘッドと同様に掘削作業ロッドの接続部を簡単な構造で小型化することが可能となり、拡縮の切替を機械的に行わせるためメンテナンスが容易となる。

本願第２発明の拡大ヘッドは、上記第１の発明における１系統の流体通路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により、上記第１の発明に加え、拡大翼を任意開度に拡大させることができるので、所望開度の拡大掘削を行うことができると共に、徐々に拡大翼の拡大を行うことにより過大な負荷によるトラブルを忌避できる。

本願第３の発明として、水を流体として用いることにより、原地盤中に放出しても問題が発生しない。

以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。

図１は本発明の拡大ヘッドの一実施形態を示すもので、一般的な掘削スクリューロッド１下端部に取り付ける、流体圧として水圧によって作動する拡大ヘッド２に実施した例で、本体ロッド３の下端に中空のヘッドロッド４を同一軸線上に接続し、該ヘッドロッド４の外周部に一対の拡大翼５、５を設けると共に、ヘッドロッド４内部に、拡大翼５，５を拡縮すべき水圧シリンダ１７を内装してある。
尚、拡大翼５、５はピストンロッド１５が上方へ移動したとき拡開し、下方へ移動したとき閉縮する構成であり、拡大翼５、５はピストンロッド１５が上方へ移動したとき拡開し、下方へ移動したとき閉縮する構成であり、一対の拡大翼５，５は、上記ヘッドロッド４の外周面における垂直方向に相対する位置に突設されたブラケット３０、３０に、翼基端部において、該ヘッドロッド４の軸心線を通る平面上で揺動自在に軸３１、３１により支持し、更に上記シリンダ１６の下端部外周面における直径方向に対する位置に両端部が突設した拡大翼拡縮用ブラケット３２を、上記ヘッドロッド４の周壁に開設された母線方向の長孔３３、３３を通して突出している該ブラケット３２突出部に作動リンク３４、３４の一端部を軸３５、３５により夫々揺動自在に連結すると共に、該作動リンク３４、３４の他端部を上記拡大翼５、５の中間部基端寄りの位置に軸３６、３６によりそれぞれ揺動自在に連結されている。

そして、ヘッドロッド４内側には、水圧ユニット２５からの圧力水を水圧シリンダ１７の上部シリンダ室１８又は下部シリンダ室１９へパイロットチャッキ弁ユニット１０経由して送込む流路切替弁７が、ヘッドロッド４の内部にバネ８支持により設けられ、流路切替弁７の切替用ピン９が上部ピストンロッド１６固接ストライカー支持具２０に嵌入されているストライカー２１の溝２３に押し当てられるようになっており、ストライカー２１下部にはピン穴２２が設けられ、ストライカー２１が移動し、このピン穴２２に切替用ピン９が達したとき、切替用ピン９はバネ８の力でピン穴２２に押し込まれるようになっている。
また、上部シリンダ室１８又は下部シリンダ室１９から排出される水路として、パイロットチャッキ弁ユニット１０のパイロットチャッキ弁１１または１２、切替弁７、チャッキ弁１３経由ヘッドロッド４の外側へ排出するラインが設けられている。

尚、図２に示したように、水圧ユニット２５には水圧ポンプ２６、圧水吐出ラインの異常高圧回避用リリーフ弁２９、送水弁２８及び拡大翼５の開度決定用流量計２７が設けられている。

次に上記実施の形態の作用を図１及び図２を参照して説明する。

先ず、拡大翼５、５を閉縮した状態（図２の（２−２）の（イ））にて縦掘削を行い、掘削の途中または所定深さ掘削終了時に拡大翼５、５を拡開するとき、そのままヘッドロッド４を回転させながら、水圧ユニット１７の送水弁２８を開にして水圧ポンプ２６を駆動し、予め作成した開度（掘削径）−圧送水量表から、所望の拡大翼５、５開度に何回の操作で拡開するかを考慮して、相当する圧水を流量計２７にて計測送水する。このとき、水圧ユニット２５からの圧水は本体ロッド３内の圧水流路６から流路Ａ、切替弁７、パイロットチャッキ弁１１を経由して水圧シリンダ１７の下側シリンダ室１９に送水され、ピストン１４を押し上げる（図２の（２−３））。そして、水圧シリンダ１７上部シリンダ室１８に予め充填されていた水の内、ピストン１４の押し上げにより排除される分は、Ｄ流路からＢ流路に圧が掛かることによってパイロットチャッキ弁１２が開いているので、Ｅ流路、切替弁７、Ｆ流路を経由してチャッキ弁１３から地中に放出される。このとき、本例では、流体として水を使用しているので地中に放出しても環境問題を起こすことがない。そして、第１回目の圧送水量が所定の水量に達した時点で、水圧ユニット２５内の送水弁２８を閉にして水圧ポンプ２６を停止する。

この操作を繰り返すことにより、拡大翼５、５は急拡大することなく徐々に拡大でき、任意の場所で所望開度での拡大掘削が行えることとなる。尚、図２の（２−３）は、送水によりピストン１４が最上部まで押し上げられた状態即ち、拡大翼５、５が最大開度の状態を示している。

尚、実際の所望拡幅掘削径は、最大掘削径の例えば９５％程度になるよう設計しておく。これは、拡大翼５、５が最大開度の状態になったとき、流路切替弁７の切替用ピン９がストライカー２１下部にはピン穴２２にバネ８の力でピン穴２２に押し込まれ、圧水流路は拡大翼５、５の閉回路（図２の（２−３））に切替るためである。

このようにして、所望の拡幅掘削状態で所望深度まで掘削が完了した時点で、拡大翼５、５が最大開度の状態になるよう水圧ユニット２５から圧水を送水する。こうすることにより、ストライカー２１が移動し、ストライカー２１のピン穴２２の位置に流路切替弁７のピン９がくることになり、バネ８の力で切替用ピン９はピン穴２２に押し込まれることとなる（図２の（２−３））。

そして、この状態で更に水圧ユニット２５から圧水を送水すると、圧水は流路Ａから流路Ｅ、パイロットチャッキ弁１２、流路Ｄを経由してシリンダ１７の上部へ圧水を送り込むこととなり、ピストン１４が押し下げられ拡大翼５、５は閉縮していく。このとき、水圧シリンダ１７下部シリンダ室１９に充填されていた水の内ピストン１４の押し下げにより排除される分はＥ流路に圧が掛かることによってパイロットチャッキ弁１１が開きＣ流路、パイロットチャッキ弁１１、切替弁７、Ｆ流路を経由してチャッキ弁１３から地中に放出される。

こうして、完全に拡大翼５、５を閉縮させ、水圧ユニット２５を停止させた後、本体ロッド３を地上に引き揚げ、拡幅掘削が完了となる。

尚、完全に拡大翼５、５を閉縮させた状態で地上に引き揚げた後、切替用ピン９によって上部に固定（図２の（２−４））されているストライカー２１を再セットする方法は、再セット穴２４の封止ねじ（図示せず）を外し、ストライカー２１の溝径より少し細い再セット棒を再セット穴２４から差し込み、切替用ピン９をストライカー２１の右側に突き出すと、ストライカー２１は自重にて始動位置に落下する。その後、再セット棒を抜き出して、封止ねじを装着することで次の施工に用いることができる。

このようにして、所望の拡大掘削が課題に掲げた種々の問題を伴うことなく行うことができる。

本発明における拡大ヘッドの一実施形態を示す縦断正面図。 図１の要部拡大説明図 図２−１は水圧ユニット概念図。図２−２の（イ）は始動状態の説明図。図２−２の（ロ）はストライカーおよび支持具左側面図。図２−２の（ハ）はストライカーおよび支持具平面図。図２−３は拡大翼の最大拡開した状態の説明図。図２−４は拡大翼を閉縮した状態の説明図。

符号の説明

１ スクリューロッド
２ 拡大ヘッド
３ 本体ロッド
４ ヘッドロッド
５ 拡大翼
６ 流路
７ 切替弁
８ バネ
９ ピン
１０ パイロットチャッキ弁ユニット
１１、１２ パイロットチャッキ弁
１３ チャッキ弁
１４ ピストン
１５ 下部ピストンロッド
１６ 上部ピストンロッド
１７ シリンダ
１８ 上部シリンダ室
１９ 下部シリンダ室
２０ ストライカー支持具
２１ ストライカー
２２ ピン穴
２３ 溝
２４ 再セット穴
２５ 水圧ユニット
２６ 水圧ポンプ
２７ 水量計
２８ 送水弁
２９ リリーフ弁
３０ ブラケット
３１ 軸
３２ 拡縮用ブラケット
３３ 長孔
３４ 作動リンク
３５、３６ 軸
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ 流路

Claims (3)

1. 掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド内に、流体圧シリンダを内蔵すると共に、上記シリンダに外部から圧力流体を供給すべき１系統の流体流路を上記掘削作業ロッドに縦通し、上記ヘッドロッドの外周部に、上記流体圧シリンダの駆動により拡縮される拡大翼を設けた構成において、
   上記ヘッドロッドに内装された流体圧シリンダのピストンまたはシリンダの上下動に追随移動するストライカーにより、上記流体圧シリンダへの流体流路切替弁を作動させ、拡大翼を閉縮させるようにしたことを特徴とする拡大ヘッド。
2. 上記１系統の流体流路は、外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体圧シリンダへの流体流路切替弁を含む流体圧回路と接続され、
   上記１系統の流体流路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により上記拡大翼の任意開度の拡大を行えるようにしたことを特徴とする請求項１の拡大ヘッド。
3. 水を流体として用いることを特徴とする請求項１及び請求項２の拡大ヘッド。

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