JP2011169065A - 拡大ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】掘削ロッドの回転方向を変えたとき、拡大刃が土砂の抵抗を確実に捉えて開閉する、簡単構造の拡大ヘッドを提供することを目的とする。
【解決手段】回転駆動力を受ける軸の、対向する周面に巻回された一対のらせん翼と、らせん翼が巻き回された正回転方向に刃先を向け、らせん翼の下端に配設された一対の掘削刃と、正回転方向とは逆向きに刃先を向け、らせん翼の中間に回動自在に軸着された一対の拡大刃と、軸が停止しているときは、刃先がらせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように、拡大刃を付勢する一対の弾性部材と、拡大刃が回動したときの刃先の開閉角度を規制する一対の規制部材と、を備え、軸を正回転方向に回転させて、掘削刃による縦穴の掘削を行うときは、拡大刃の刃先が少なくとも最大回転半径の位置まで閉じることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、掘削ロッドに接続して竪穴を削孔したり、削孔した竪穴を拡径したりするために使用する拡大ヘッドに関するものである。

地中に杭を造成する場合や、既製の中空杭を建て込む場合などに、モルタルなどにより杭の下部に、杭よりも大径の球根を造成して基礎を強固にする工法が用いられる。例えば垂直に支持されたリーダマストに取り付けたガイドレールにモータ等の駆動源を摺動自在に支持し、その駆動源によって回転駆動される掘削ロッドの下端に、地盤を掘削する掘削用ヘッドを結合し、杭を造成する竪穴、あるいは中空杭を建て込む堅穴を削孔する。その場合、セメントミルクやモルタル等の薬液を注入し、掘削土砂と混練して杭を造成することや、造成した杭、あるいは建て込んだ中空杭の支持力を強固にするため、杭の根本部分の穴径を拡大し、そこにいわゆる球根を造る方法が用いられる。その際、根本部分を拡径するための拡大刃を備え、必要に応じて刃を開閉し、拡径と縮径を自在に行ことが可能な拡大ヘッドが用いられる。
拡大ヘッドには、掘削ロッドの回転方向を変え、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉するものと、ばねの力により拡大刃を開き、中空杭内面の反力により閉じるもの（特許文献１など参照）と、油圧機構等を用いて拡大刃を開閉するもの（特許文献２など参照）と、がある。中空杭内面の反力で回転半径を縮小するものは、掘削後に杭を建て込む工法には適用できない。また油圧機構を用いて拡大刃を開閉するものは、制御が可能なことから球根形状や寸法を正確に仕上げることができるという利点がある反面、機構が複雑で装置価格が高価となる一方、拡大刃の開閉機構に粘性土などがこびり付き、開閉が困難になることがある。そこで、掘削ロッドの正逆転により土砂の抵抗等を利用して簡便に拡大刃を開閉するものも多用されている。

しかしながら、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉する方法は、掘削ロッドを逆転させても土砂の抵抗を有効に受けられずに拡大刃が開かないことがある一方、作業終了後、掘削ロッド引き抜くときは、拡大刃を閉じる必要があるので、土中で拡大刃が開いたかどうかを確認するのが困難であるという課題がある。
そこで、拡大ヘッドをそのままにし、掘削ロッドのみを上昇させてスライドピースを移動させ、移動したスライドピースで拡大刃を開き、さらに、拡大刃が開く過程でシャーピンをせん断するように構成し、シャーピンの状態によって、拡大堀りを確実に行えたか否かを確認可能にしたものが提案されている（特許文献３参照）。また、一対の拡大刃を掘削ヘッドの回転軸に直交する平面に設けると一方の刃が開いて穴径を拡大すると他方の刃が土圧を受けられずに、開かないことが起こり得る。そして、拡大ヘッドの回転が偏り、一方の刃に負担がかかり過ぎることとなる。そこで、回転軸と斜めに交差する平面内で一対の拡大刃が開くようにしたものが提案されている（特許文献４参照）。
また、硬質地盤における拡径作業では、拡大刃が一気に開くため、駆動部に過大な負荷が加わり、回転不能に至ることがある。しかし、油圧シリンダを用いて制御すると装置が高価複雑になるので、掘削ロッドの上下動と土圧とにより段階的に拡大刃が開くようにしたものも提案されている（特許文献５参照）。

実公昭５８−１７８３５号公報 特開平９−１４４４６６号公報 特許第３８５９８１７号公報 特開２００３−２３９６６９号公報 特開２００５−２９０９４１号公報

しかしながら、特許文献３に記載された方法は、拡大ヘッドをそのままにした状態で掘削ロッドを引き上げ、図４に示す操作杆によりスライドピースを押して拡大刃を開かせるので、拡大ヘッドに粘土や汚泥等が付着した場合などには、掘削ロッドを正回転させても拡大刃がうまく閉じない場合が生じ得る。また、特許文献５記載の方法は、拡大刃を開く機構が複雑化し、特許文献４記載の方法は、拡大刃が開いたか否かの確認が困難である。
本発明は、上記事情に鑑み、掘削ロッドの回転方向を変えたとき、拡大刃が土砂の抵抗を確実に捉えて開閉する、簡単構造の拡大ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の拡大ヘッドは、回転駆動力を受ける軸の、対向する周面に巻回された一対のらせん翼と、上記らせん翼が巻き回された正回転方向に刃先を向け、該らせん翼の下端に配設された一対の掘削刃と、上記正回転方向とは逆向きに刃先を向け、上記らせん翼の中間に回動自在に軸着された一対の拡大刃と、上記軸が停止しているときは、刃先が上記らせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように、上記拡大刃を付勢する一対の弾性部材と、上記拡大刃が回動したときの刃先の開閉角度を規制する一対の規制部材と、を備え、上記軸を上記正回転方向に回転させて、上記掘削刃による縦穴の掘削を行うときは、該縦穴の壁圧を受けた上記拡大刃の刃先が少なくとも上記最大回転半径の位置まで閉じることを特徴とする。
このように、拡大刃を付勢する弾性部材を設け、軸が停止しているときは、刃先がらせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するようにしておけば、軸を逆回転させたときに刃先が縦穴の壁面に食い込みやすい。

ここで、上記規制部材は、上記軸を上記正回転方向とは逆向きに回転させて上記拡大刃を上記縦穴の壁面に食い込ませ、該拡大刃が所定の角度開いたとき、該拡大刃の回動を停止させる開角度規制部材と、上記軸を上記正回転方向に回転させて上記掘削刃による縦穴の掘削を行い、上記拡大刃の刃先が所定の角度閉じたとき、該拡大刃の回動を停止させる閉角度規制部材とを有することができる。
このように開角度規制部材を設ければ、拡大刃が開く角度を調整することにより、拡径倍率を任意に設定できる。また閉角度規制部材を設ければ、弾性部材の弾性を長持ちさせることができる。
また、上記軸が停止しているとき及び該軸が上記正回転するときは、刃先が上記最大回転半径よりも内側となる位置に上記拡大刃を掛止し、該軸が該正回転方向とは逆向きの回転を開始したときは、掛止された該拡大刃を解放する掛止部材を備えることも好ましい。
このように掛止部材を備えれば、軸が停止または正回転するときは、縦穴の壁面の押圧力の如何にかかわらず、拡大刃の刃先を少なくともらせん翼の最大回転半径まで閉じておくことができるので、Ｎ値の小さい層があっても、縦穴径を均一に保ち、逆回転により確実に拡径することができる。

更に、上記らせん翼それぞれは、上記拡大刃の配設位置よりも上部側における最大回転半径が、上記掘削刃の配設された、下部側における最大回転半径よりも小さいことも好ましく、上記らせん翼それぞれは、上記拡大刃の配設位置よりも上部側における翼の一部が切除された切欠部を有することも好ましい。
このように構成すれば、軸が逆回転するのに伴って、刃先は、掘削土の土圧を受けて徐々に開き、壁面に食い込むので、確実に刃先を開くことができる。

本発明の取替部品は、回転駆動力を受ける軸の対向位置に巻回された一対のらせん翼と、上記らせん翼が巻き回された正回転方向に刃先を向け、該らせん翼の下端に配設された掘削刃と、上記正回転方向とは逆向きに刃先を向け、上記らせん翼の中間に回動自在に軸着された拡大刃とを有する拡大ヘッドにおける取替部品であって、上記軸が停止しているときは、刃先が上記らせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように、上記拡大刃を付勢する弾性部材と、上記軸を上記正回転方向とは逆向きに回転させて上記拡大刃を上記縦穴の壁面に食い込ませ、該拡大刃が所定の角度開いたとき、該拡大刃の回動を停止させる開角度規制部材と、を備えたことを特徴とする。
このように構成すれば、開角度規制部材のＲに応じて取替えが容易であり、また、板ばねが劣化して付勢力が弱まったときの取替えが容易である。

本発明の拡大ヘッドによれば、拡大刃の刃先がらせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように板ばねなどで付勢されているため、掘削ロッドの回転方向を変えたときに、刃先が土砂の抵抗をとらえて確実に拡大刃を開くことができる。また、壁面が硬い場合であっても、拡大刃の刃先周辺に掘削土が堆積するような構造のらせん翼となっているため、堆積した掘削土の圧力を受けて刃先が徐々に開いて壁面に食い込み、確実に拡大刃を開くことができる。さらに、本発明の取替部品によれば、拡径倍率を変えたい場合や板ばね等の劣化があっても、その取替えが容易である。

図１は、第1の実施形態の拡大ヘッドの正面図である。 図２は、第1の実施形態の拡大ヘッドを正回転させているときの平面図である。 図３は、第1の実施形態の拡大ヘッドを逆回転させるときの平面図である。 図４は、第1の実施形態の拡大ヘッドの底面図である。 図５は、第２の実施形態の拡大ヘッドの正面図である。 図６は、第２の実施形態の拡大ヘッドを正回転又は逆回転させるときの平面図である。 図７は、第３の実施形態の拡大ヘッドを正回転又は停止させるときの平面図である。 図８は、第３の実施形態の拡大ヘッドを逆回転させるときの平面図である。

以下に、本実施形態の拡大ヘッドについて説明する。
［第１の実施形態］
図１から図４は、第1の実施形態の拡大ヘッドの一例を示す図であり、図１は、拡大ヘッドの正面、図２は、拡大ヘッドを正回転させているときの平面図、図３は、拡大ヘッドを逆回転させるときの平面図、図４は、拡大ヘッドの底面図である。
図１から図４に示すように、本実施形態の拡大ヘッド１は、オーガロッドに嵌合されて回転駆動力を受ける軸１０と、軸１０の対向する周面に、軸１０を半回転するように巻回された一対のらせん翼１１、１２と、らせん翼が巻き回された矢印方向（以下「正回転方向」と称し、正回転方向と反対方向を「逆回転方向」と称する。）に刃先を向け、それらのらせん翼の下端に配設された一対の掘削刃１３、１４と、逆回転方向に刃先を向けて、らせん翼の中間にボルト１７、１８で固定され、刃先が回転する一対の拡大刃１５、１６と、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａが外側に開くように付勢する板ばね２０、２１と、拡大刃１５、１６が開閉したときの刃先１５ａ、１６ａの開閉角度を規制する開角度規制部材２２、２３及び閉角度規制部材２４、２５と、を備えている。

らせん翼１１、１２は、軸１０の周面を四分の一回転するように巻きまわされた上部側らせん翼１１ａ、１２ａと、軸１０の周面をさらに四分の一回転するように巻きまわされた下部側らせん翼１１ｂ、１２ｂとを有し、上部側らせん翼１１ａ、１２ａは、下部側らせん翼１１ｂ、１２ｂよりも最大回転半径が小さくなっている。
拡大刃１５、１６は、厚みが異なる矩形状の部材で、上部側らせん翼１１ａ、１２ａと下部側らせん翼１１ｂ、１２ｂとが連なる、最大回転半径が大きくなった下部側らせん翼１１ｂ、１２ｂを挟み込むようにしてボルト１７、１８で回動自在に固定されている。そして、掘削径を拡大するために刃先１５ａ、１６ａを最大に開いたときに拡径された穴径が掘削刃１３、１４による縦穴径の２．０倍になるように、長辺の長さが設定されている。
ここで、拡大刃１５、１６は、らせん翼１１、１２の始終端間の任意の位置に配置することができるが、始終端に近いほど、刃先１５ａ、１６ａの、軸１０に対する角度が小さくなる。拡大刃１５、１６を開いて拡径した穴径の、掘削刃１３、１４で掘削する穴径に対する比率（以下「拡径倍率」と称する。）は、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａの、軸１０に対する角度が大きいほど大きくなり、軸１０に対する角度が９０度のとき、拡径倍率は最大になる。このため、本実施形態の拡大刃１５、１６は、上部側らせん翼１１ａ、１２ａと下部側らせん翼１１ｂ、１２ｂとが連なる、らせん翼１１、１２が軸１０と直交する位置付近に配置されている。
開角度規制部材２２、２３は、矩形状の部材からなり、拡大刃１５、１６がらせん翼１１、１２に固定された位置よりも正回転方向上流側に螺子で着脱自在に固定されている。そして、拡大刃１５、１６が回転し、刃先１５ａ、１６ａが外側に所定の角度開いたとき、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが当接して回動を停止するように、当接面２２ａ、２３ａのＲが設定されている。
また、開角度規制部材２２、２３の軸側の面２２ｂ、２３ｂには、外側に反った板ばね２０、２１（本発明の弾性部材に相当する。以下同じ。）が取り付けられる。板ばね２０、２１は、外側に反った部分が拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃに当接し、刃先１５ａ、１６ａが外側に開くように拡大刃１５、１６を付勢している。
ここで、開角度規制部材２２、２３と板ばね２０、２１とを組み合わせたものを本実施形態の拡大ヘッド１の取替部品として構成することができる。このように構成すれば、開角度規制部材２２、２３を、必要とする当接面２２ａ、２３ａのＲに応じて容易に取替えることができる。また、板ばね２０、２１が劣化し、付勢力が弱まったときの取替えが容易である。
一方、閉角度規制部材２４、２５は、突起部材からなり、拡大刃１５、１６がらせん翼１１、１２に固定された位置よりも正回転方向下流側に固定されている。そして、拡大刃１５、１６が正回転し、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが縦穴の壁面に押圧されて、刃先１５ａ、１６ａが少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで閉じたとき、拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃに当接して拡大刃１５、１６の回動を停止させ、板ばね２０、２１に余分な力が加わらないようにしている。

次に、本実施形態の拡大ヘッド１により縦穴を掘削する場合、及び掘削した縦穴を拡径する場合それぞれの拡大刃１５、１６の挙動について説明する。
図４に示すように、掘削刃１３、１４により縦穴を掘削するときのらせん翼１１、１２の最大回転半径と掘削刃１３、１４の回転半径は略同一に設定されている。したがって、図１及び図２に示すように、軸１０を正回転させて縦穴を掘削しているときは、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂは、絶えず変化している縦穴の壁面に押圧される。一方、拡大刃１５、１６は、板ばね２０、２１の付勢力を受けるが、その付勢力は、転回する壁面の圧力よりも小さくなるように設定されているので、拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃに閉角度規制部材２４、２５が当接するまで刃先１５ａ、１６ａを閉じる。その結果、拡大刃１５、１６は、少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで刃先１５ａ、１６ａを閉じたときに、その回動を停止する。

図３に示すように、掘削した縦穴を拡径するときは、軸１０を正回転から逆回転に変更し、掘削ロッドを徐々に引き上げる。
軸１０の回転が停止すると、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａには、当接する壁面から受ける土圧と、板ばね２０、２１の付勢力が作用する。このとき、板ばね２０、２１の付勢力が勝れば、図の実線で示す、らせん翼１１、１２の最大回転半径よりも外側の位置まで刃先１５ａ、１６ａが開くので、刃先１５ａ、１６ａは壁面に食い込む。そして、軸１０が矢印方向とは反対側に逆回転すると、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａと腹１５ｃ、１６ｃが、食い込んだ壁面の土圧を受けるので、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが図の破線で示す、開角度規制部材２２、２３の当接面２２ａ、２３ａに当接して、回動を停止するまで、拡大刃１５、１６が開く。
また、壁面が硬い場合など板ばね２０、２１の付勢力よりも、当接する壁面の土圧が勝っている場合でも、上部らせん翼１１ａ、１２ａが下部らせん翼１１ｂ、１２ｂよりも最大回転半径が小さいので、刃先１５ａ、１６ａ周辺には掘削土が堆積している。このため、軸１０が矢印方向とは反対側に逆回転すると、堆積している掘削土から正回転方向の圧力を受けて、少なくとも下部らせん翼１１ｂ、１２ｂの最大回転半径の位置にある刃先１５ａ、１６ａは、徐々に開き、壁面に食い込む。そして、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが図の破線で示す、開角度規制部材２２、２３の当接面２２ａ、２３ａに当接して、回動を停止するまで、拡大刃１５、１６が開く。
この場合、拡大刃１５、１６が開く角度は、開角度規制部材の当接面２２ａ、２３ａにおけるＲの設定如何によってきまり、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａの長さと当接面２２ａ、２３ａのＲとを適当に設定することにより、拡径倍率を、例えば１．２３倍、１．５倍、２．０倍などに設定することができる。
なお、掘削した縦穴の拡径が終了し、拡大ヘッド１を地上に引き揚げるときは、軸１０を逆回転から正回転に変更する。そのとき、図３の破線で示す、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが壁面から受ける土圧の方が拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃが壁面から受ける土圧よりも勝るので、刃先１５ａ、１６ａは、徐々に閉じる。そして、拡大刃１５、１６は、板ばね２０、２１の付勢力を受けるようになるが、その付勢力は、転回する壁面から受ける圧力よりも小さくなるように設定されているので、刃先１５ａ、１６ａを徐々に閉じる。そして、掘削する際には、拡大刃１５、１６を閉じた状態の刃先１５ａ、１６ａ周辺には掘削土が堆積しているが、掘削ロッドを引き上げながら行う縦穴の拡径を行う際には、拡大刃１５、１６を閉じた場合の刃先１５ａ、１６ａ周辺には掘削土はほとんど堆積していないので、拡大刃１５、１６は、少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで刃先１５ａ、１６ａを閉じて、その回動を停止する。そのとき、掘削ロッドを徐々に引き上げれば、縦穴径に影響を及ぼすことなく拡大ヘッド１を地上に引き揚げることができる。
本実施形態の拡大ヘッド１は、らせん翼１１、１２が軸１０の対向する周面に、軸１０を半回転するように巻回されているが、必ずしも軸１０を半回転するように巻回されている必要はなく、一回転するように巻回されていてもよい。また、拡大刃１５、１６は、らせん翼１１、１２の始終端の中央に設置されているが、らせん翼１１、１２の始終端の間の何れかに設置されていればよく、必ずしも中央である必要はない。また、本実施形態の拡大刃１５、１６は、刃先１５ａ、１６ａの長さを固定し、開く角度を調整することによって、拡径倍率を１．２３倍、１．５倍、２．０倍などに設定しているが、開く角度を、例えば９０度に固定し、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａの長さを変えることで、拡径倍率を１．２３倍、１．５倍、２．０倍などに設定してもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の拡大ヘッド２は、第１の実施形態の拡大ヘッド１に較べて、らせん翼３１、３２が相違する。すなわち、上部側らせん翼３１ａ、３２ａと下部側らせん翼３１ｂ、３２ｂの最大回転半径はそれぞれ等しいが、双方が連なる境界部分に、らせん翼の一部を切欠いた切欠部３３、３４が設けられ、その切欠部３３、３４に拡大刃１５、１６が設置されている点が相違する。
図５及び図６は、第２の実施形態の拡大ヘッドの一例を示す図であり、図５は、拡大ヘッドの正面、図６は、拡大ヘッドを正回転又は逆回転させるときの平面図である。
図５及び図６に示すように、本実施形態の拡大ヘッド２は、オーガロッドに嵌合されて回転駆動力を受ける軸１０と、軸１０の対向する周面に、軸１０を半回転するように巻回された一対のらせん翼３１、３２と、らせん翼３１、３２が巻き回された正回転方向（矢印方向）に刃先１５ａ、１６ａを向け、それらのらせん翼３１，３２の下端に配設された一対の掘削刃１３、１４と、逆回転方向に刃先１５ａ、１６ａを向けて、らせん翼３１、３２の始終端の間にボルト１７、１８で固定され、刃先１５ａ、１６ａが回転する一対の拡大刃１５、１６と、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａが外側に開くように付勢する板ばね２０、２１と、拡大刃１５、１６が開閉したときの刃先１５ａ、１６ａの開閉角度を規制する開角度規制部材２２、２３及び閉角度規制部材２４、２５と、を備えている。

らせん翼３１、３２は、軸１０の周面を四分の一回転するように巻きまわされた上部側らせん翼３１ａ、３２ａと、軸１０の周面をさらに四分の一回転するように巻きまわされた下部側らせん翼３１ｂ、３２ｂとを有し、上部側らせん翼３１ａ、３２ａと下部側らせん翼３１ｂ、３２ｂが連なる境界部分には、らせん翼３１、３２の一部を切欠いた切欠部３３、３４がある。
拡大刃１５、１６は、厚みが異なる矩形状の部材で、らせん翼３１、３２の切欠部３３、３４の下部を挟み込むようにしてボルト１７、１８で回動自在に固定されている。そして、掘削径を拡大するために刃先１５ａ、１６ａを最大に開いたときに拡径された穴径が掘削刃１３、１４による縦穴径の１．５倍になるように、長辺の長さが設定されている。
ここで、本実施形態の拡大刃１５、１６は、切欠部３３、３４の下部を挟み込むようにしてボルト１７、１８で固定されているが、必ずしもこの構成に限る必要はなく、切欠部３３、３４に熔接等に依って回動自在に固定することもできる。
開角度規制部材２２、２３は、矩形状の突起部材からなり、拡大刃１５、１６がらせん翼３１、３２に固定された位置よりも正回転方向上流側に螺子で着脱自在に固定されている。そして、拡大刃１５、１６が回転し、刃先１５ａ、１６ａが外側に所定の角度開いたときに回動を停止するよう、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが当接する当接面２２ａ、２３ａのＲが設定されている。
そして、開角度規制部材の軸側の面２２ｂ、２３ｂには、外側に反った板ばね２０、２１が取り付けられている。板ばね２０、２１は、外側に反った部分が拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃに当接し、刃先１５ａ、１６ａが外側に開くように拡大刃１５、１６を付勢している。
一方、閉角度規制部材２４、２５は、突起部材からなり、拡大刃１５、１６がらせん翼３１、３２に固定された位置よりも正回転方向（矢印方向）の下流側に固定されている。そして、拡大刃１５、１６が矢印で示す方向に正回転し、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが転回する壁面に押圧されて、刃先１５ａ、１６ａが少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで閉じたとき、拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃが閉角度規制部材２４、２５に当接して拡大刃１５、１６の回動を停止させ、板ばね２０、２１に余分な力が加わらないようにしている。
次に、本実施形態の拡大ヘッド２により地中に縦穴を掘削する場合、及び掘削した縦穴を拡径する場合の拡大刃１５、１６の挙動について説明する。

図６に示すように、軸１０を正回転させて縦穴を掘削しているときは、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂは、転回する壁面に押圧される。一方、拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃは、板ばね２０、２１の付勢力を受け、刃先１５ａ、１６ａを開こうとするが、転回する壁面の圧力が勝るため、図の破線で示すように、刃先１５ａ、１６ａは少なくともらせん翼３１、３２の最大回転半径の位置まで閉じ、閉角度規制部材２４、２５に拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃが当接して、回動を停止する。
一方、掘削した縦穴を拡径するときは、軸１０の回転方向を正回転から逆回転に変更し、掘削ロッドを徐々に引き上げる。軸１０の回転が停止すると、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａには、縦穴の停止位置の壁面の土圧と、板ばね２０、２１の付勢力とが作用する。そのとき、板ばね２０、２１の付勢力が勝るときは、図の実線で示す、らせん翼３１、３２の最大回転半径よりも外側の位置まで刃先１５ａ、１６ａが開き、壁面に刃先１５ａ、１６ａが少し食い込む。そして、軸１０が逆回転すると、拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃ及び刃先１５ａ、１６ａは食い込んだ壁面の土圧を受けるので益々開き、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが開角度規制部材２２、２３の当接面２２ａ、２３ａに当接し、回動が抑えられるまで、拡大刃１５、１６を確実に開くことができる。
また、壁面が硬いなどのために板ばね２０、２１の付勢力が劣るときは、軸１０の回転を停止しても、そのままでは刃先１５ａ、１６ａは壁面に食い込まない。しかしながら、縦穴を掘削しているときに、上部らせん翼３１ａ、３２ａの切欠部３３、３４から落下した掘削土が刃先１５ａ、１６ａ周辺に堆積しており、軸１０を矢印方向とは反対側に逆回転させると、拡大刃１５、１６には、堆積した掘削土の土圧も加わるので、刃先１５ａ、１６ａが徐々に開いて、次第に壁面に食い込むようになる。拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃ及び刃先１５ａ、１６ａが壁面に食い込めば、食い込んだ壁面の土圧を受けて拡大刃１５、１６は益々開き、拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが開角度規制部材の当接面２２ａ、２３ａに当接し、回動が抑えられるまで、拡大刃１５、１６を確実に開くことができる。
なお、掘削した縦穴の拡径が終了し、拡大ヘッド２を地上に引き揚げるときは、軸１０を逆回転から正回転に変更する。そのとき、壁面に食い込んでいる拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが受ける土圧の方が拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃが受ける土圧よりも勝るので、刃先１５ａ、１６ａは、徐々に閉じる。そして、拡大刃１５、１６は、板ばね２０、２１の付勢力を受けるようになるが、その付勢力は、転回する壁面から受ける圧力よりも小さくなるように設定されているので、少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで刃先１５ａ、１６ａを閉じたときに、掘削ロッドを徐々に引き上げれば、縦穴径に影響を及ぼすことなく拡大ヘッド１を地上に引き揚げることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態の拡大ヘッド３は、第２の実施形態の拡大ヘッド２に較べて、拡大刃１５、１６を掛止する掛止部材３５、３６を有する点が相違するが、それ以外の点は共通するので、相違点についてのみ説明する。
図７及び図８は、第３の実施形態の拡大ヘッドの一例を示す図であり、図７は、拡大ヘッドを正回転又は停止させるときの平面図、図８は、拡大ヘッドを逆回転させるときの平面図である。
図７及び図８に示すように、本実施形態の拡大ヘッド３は、オーガロッドに嵌合されて回転駆動力を受ける軸１０と、軸１０の対向する周面に、軸１０を半回転するように巻回された一対のらせん翼３１、３２と、らせん翼３１、３２が巻き回された正回転方向（矢印方向）に刃先１５ａ、１５ａを向け、それらのらせん翼２１、３２の下端に配設された一対の掘削刃１３、１４と、逆回転方向に刃先１５ａ、１６ａを向けて、らせん翼３１、３２の始終端の間にボルト１７、１８固定され、刃先１５ａ、１６ａが回転する一対の拡大刃１５、１６と、拡大刃１５、１６が回転して刃先１５ａ、１６ａが外側に開くように付勢する板ばね２０、２１と、拡大刃１５、１６が回転したときの刃先１５ａ、１６ａの開閉角度を規制する開角度規制部材２２、２３及び閉角度規制部材２４、２５と、拡大刃１５、１６を掛止し、その回動を阻止する掛止部材３５、３６と、を備えている。
本実施形態における掛止部材３５、３６は、拡大刃１５、１６に固定された係合部３５ａ、３６ａと、閉角度規制部材２４、２５に回転自在に固定された係止部３５ｂ、３６ｂとを有し、係止部３５ｂ、３６ｂを係合部３５ａ、３６ａに係止することにより、板ばね２０、２１で付勢された拡大刃１５、１６の回動を阻止する。したがって、係止部３５ｂ、３６ｂを係合部３５ａ、３６ａに係止しておけば、軸１０が正回転し、転回する壁面から所定の圧力を受けないときであっても、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａを少なくともらせん翼３１、３２の最大回転半径まで閉じておくことができる。また、上部らせん翼３１ａ、３２ａの切欠部３３、３４から落下した、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａの周辺に堆積している掘削土から逆回転方向（矢印と反対方向）の土圧を受けても、係止部３５ｂ、３６ｂは、一層強固に係合部３５ａ、３６ａに係止するので、拡大刃１５、１６は、その回動が阻止される。

図７に示すように、掛止部材３５、３６の、係止部３５ｂ、３６ｂが係合部３５ａ、３６ａに係止され、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａがらせん翼３１、３２の最大回転半径まで閉じているので、軸１０を矢印方向に正回転させて縦穴を掘削するときに、壁面の押圧力の如何にかかわらず掘削刃１３、１４による所定の掘削が行われる。例えば、縦穴の途中にＮ値の小さな層があり、板ばね２０、２１の付勢力がその壁面の圧力よりも勝っていても、板ばね２０、２１で付勢された拡大刃１５、１６が刃先１５ａ、１６ａを開くことなく所定の径の縦穴を掘削することができる。

図８に示すように、軸１０を矢印方向とは反対側に逆回転させると、掛止部材３５、３６は、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａ周辺に堆積している掘削土から正回転方向（矢印方向）の土圧を受けるので、係止部３５ｂ、３６ｂの係合部３５ａ、３６ａへの係止が解除される。
したがって、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａには、壁面の土圧と、板ばね２０、２１の付勢力が作用する。このとき、板ばね２０、２１の付勢力が勝るように設定してあれば、らせん翼３１、３２の最大回転半径よりも外側の位置まで刃先１５ａ、１６ａが開き、刃先１５ａ、１６ａは壁面に食い込み、拡大刃の刃先１５ａ、１６ａ及び腹１５ｃ、１６ｃが土圧を受けるので、開角度規制部材２２、２３の当接面２２ａ、２３ａによって抑えられるまで、刃先１５ａ、１６ａを確実に開くことができる。
一方、板ばね２０、２１の付勢力よりも壁面の土圧が勝る場合であっても、刃先１５ａ、１６ａ周辺に堆積した掘削土から正回転方向（矢印方向）の土圧も受けるので、刃先１５ａ、１６ａは徐々に開き、壁面に食い込むので、開角度規制部材の当接面２２ａ、２３ａによって回動が抑えられるまで、刃先１５ａ、１６ａを確実に開くことができる。
なお、掘削した縦穴の拡径が終了し、拡大ヘッド３を地上に引き揚げるときは、軸１０を逆回転から正回転に変更する。そのとき、壁面に食い込んでいる拡大刃の背１５ｂ、１６ｂが受ける土圧の方が拡大刃の腹１５ｃ、１６ｃが受ける土圧よりも勝るので、刃先１５ａ、１６ａは、徐々に閉じる。そして、拡大刃１５、１６は、板ばね２０、２１の付勢力を受けるようになるが、その付勢力は、転回する壁面から受ける圧力よりも小さくなるように設定されているので、少なくともらせん翼１１、１２の最大回転半径まで刃先１５ａ、１６ａを閉じたときに、掘削ロッドを徐々に引き上げれば、縦穴径に影響を及ぼすことなく拡大ヘッド３を地上に引き揚げることができる。
本実施形態の拡大ヘッド３は、縦穴を掘削中にＮ値の小さな層があっても、軸１０を正回転し、縦穴を掘削しているときは、拡大刃１５、１６は掛止部材３５、３６に掛止され、開かないので、所定の径の縦穴を掘削できる。また、軸１０を逆回転すると、掛止部材３５、３６の掛止が解除され、板ばねの付勢力、あるいは周辺に堆積した掘削土の土圧を受けて開いた刃先１５ａ、１６ａが、壁面に食い込んで最大限開くので、掘削した縦穴の径を所望の径に拡径することができる。

１、２、３ 拡大ヘッド
１０ 軸
１１、１２、３１、３２ らせん翼
１１ａ、１２ａ、３１ａ、３２ａ 上部らせん翼
１１ｂ、１２ｂ、３１ｂ、３２ｂ 下部らせん翼
１３、１４ 掘削刃
１５、１６ 拡大刃
１５ａ、１６ａ 刃先
１５ｂ、１６ｂ 拡大刃の背
１５ｃ、１６ｃ 拡大刃の腹
１７、１８ ボルト
２０、２１ 板ばね
２２、２３ 開角度規制部材
２２ａ、２３ａ 当接面
２２ｂ、２３ｂ 軸側の面
２４、２５ 閉角度規制部材
３３、３４ 切欠部
３５、３６ 掛止部材
３５ａ、３６ａ 係合部
３５ｂ、３６ｂ 係止部

Claims (6)

1. 回転駆動力を受ける軸の、対向する周面に巻回された一対のらせん翼と、
   前記らせん翼が巻き回された正回転方向に刃先を向け、該らせん翼の下端に配設された一対の掘削刃と、
   前記正回転方向とは逆向きに刃先を向け、前記らせん翼の中間に回動自在に軸着された一対の拡大刃と、
   前記軸が停止しているときは、刃先が前記らせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように、前記拡大刃を付勢する一対の弾性部材と、
   前記拡大刃が回動したときの刃先の開閉角度を規制する一対の規制部材と、を備え、
   前記軸を前記正回転方向に回転させて、前記掘削刃による縦穴の掘削を行うときは、前記拡大刃の刃先が少なくとも前記最大回転半径の位置まで閉じることを特徴とする拡大ヘッド。
2. 前記軸が前記正回転するときは、刃先が前記最大回転半径よりも内側となる位置に前記拡大刃を掛止し、該軸が該正回転方向とは逆向きに回転したときは、掛止された該拡大刃を解除する掛止部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の拡大ヘッド。
3. 前記規制部材は、前記軸を前記正回転方向とは逆向きに回転させて前記拡大刃が所定の角度開いたとき、該拡大刃の回動を停止させる開角度規制部材と、前記軸を前記正回転方向に回転させて前記掘削刃による縦穴の掘削を行い、前記拡大刃の刃先が所定の角度閉じたとき、該拡大刃の回動を停止させる閉角度規制部材とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の拡大ヘッド。
4. 前記らせん翼それぞれは、前記拡大刃の配設位置よりも上部側における最大回転半径が、該拡大刃の配設位置よりも下部側における最大回転半径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の拡大ヘッド。
5. 前記らせん翼それぞれは、前記拡大刃の配設位置よりも上部側において、一部が切除された切欠部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の拡大ヘッド。
6. 回転駆動力を受ける軸の対向位置に巻回された一対のらせん翼と、前記らせん翼が巻き回された正回転方向に刃先を向け、該らせん翼の下端に配設された掘削刃と、前記正回転方向とは逆向きに刃先を向け、前記らせん翼の中間に回動自在に軸着された拡大刃とを有する拡大ヘッドにおける取替部品であって、
   前記軸が停止しているときは、刃先が前記らせん翼の最大回転半径よりも外側に位置するように、前記拡大刃を付勢する弾性部材と、
   前記軸を前記正回転方向とは逆向きに回転させて前記拡大刃が所定の角度開いたとき、該拡大刃の回動を停止させる開角度規制部材と、を備えたことを特徴とする取替部品。