JP2014148862A

JP2014148862A - 掘削装置

Info

Publication number: JP2014148862A
Application number: JP2013019106A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Futado; 信夫二戸
Original assignee: AVOLON SYSTMES CORP
Current assignee: AVOLON SYSTMES CORP
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-08-21

Abstract

【課題】オーガスクリュおよびケーシングの回転をそれぞれ独立して設定することができる掘削装置を提供することを課題とする。
【解決手段】オーガスクリュ３０と、オーガスクリュ３０を回転させるための第一駆動装置１０と、オーガスクリュ３０が内挿された円筒状のケーシング４０と、ケーシング４０を回転させるための第二駆動装置２０と、ケーシング４０および第二駆動装置２０を昇降させる昇降装置５０と、を備え、第一駆動装置１０および第二駆動装置２０はベースマシン１００に支持され、オーガスクリュ３０およびケーシング４０の少なくとも一方を回転させることで地盤を掘削する掘削装置１であって、オーガスクリュ３０およびケーシング４０の回転をそれぞれ独立して設定可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、地盤を掘削するための掘削装置に関する。

地盤に縦穴を掘削するための掘削装置としては、オーガスクリュと、オーガスクリュが内挿された円筒状のケーシングと、オーガスクリュおよびケーシングを回転させる駆動装置と、を備え、オーガスクリュおよびケーシングによって地盤を掘削するものがある。

さらに、前記した掘削装置としては、ケーシングをベースマシンに対して昇降させることで、オーガスクリュの下端部に対してケーシングの下端部の高さを調整することができるように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
この構成では、地盤の地質や工法に合わせて、オーガスクリュおよびケーシングのいずれかを先行させて地盤を掘削することができる。なお、ケーシングは、駆動装置の出力軸に対して、回転方向に係合されるとともに、上下方向にスライド自在に連結されている。

特開平７−４２４６９号公報

オーガスクリュおよびケーシングが二重に配置された掘削装置では、オーガスクリュおよびケーシングを互いに逆方向または同一方向に回転させたり、オーガスクリュおよびケーシングの一方のみを回転させたりすることで、施工効率を高めることが望まれている。

しかしながら、前記した従来の掘削装置では、一つの駆動装置の出力軸に対して、オーガスクリュが取り付けられるとともに、ケーシングが回転方向に係合されているため、オーガスクリュおよびケーシングを同時に同一方向に回転させることしかできない構造となっている。

そこで、本発明は、オーガスクリュおよびケーシングの回転をそれぞれ独立して設定することができる掘削装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、オーガスクリュと、前記オーガスクリュを回転させるための第一駆動装置と、前記オーガスクリュが内挿された円筒状のケーシングと、前記ケーシングを回転させるための第二駆動装置と、前記ケーシングおよび前記第二駆動装置を昇降させる昇降装置と、を備え、前記第一駆動装置および前記第二駆動装置はベースマシンに支持され、前記オーガスクリュおよび前記ケーシングの少なくとも一方を回転させることで地盤を掘削する掘削装置であって、前記オーガスクリュおよび前記ケーシングの回転をそれぞれ独立して設定可能となっている。

この構成では、オーガスクリュ用の第一駆動装置およびケーシング用の第二駆動装置の二つの駆動源が設けられているため、オーガスクリュおよびケーシングの回転をそれぞれ独立して設定することができる。したがって、オーガスクリュおよびケーシングを互いに逆方向に回転させたり、同一方向に回転させたりして、地盤を効率良く掘削することができる。また、オーガスクリュおよびケーシングを異なる回転速度で回転させることもできる。さらに、オーガスクリュおよびケーシングの一方のみを回転させることもできる。
また、オーガスクリュおよびケーシングの一方が地盤を掘削している場合に、オーガスクリュおよびケーシングを回転方向に連結し、両駆動装置の駆動力によって、オーガスクリュおよびケーシングを回転させることで、地盤を掘削しているオーガスクリュまたはケーシングのトルクを大きくすることもできる。

前記した掘削装置において、前記昇降装置が上下方向に伸縮自在なシリンダからなり、前記シリンダを前記第一駆動装置に対して着脱自在に構成してもよい。

この構成では、オーガスクリュのみによって地盤を掘削する場合には、シリンダを第一駆動装置から取り外すことで、第二駆動装置およびケーシングを第一駆動装置から簡単に取り外すことができ、掘削装置を軽量かつコンパクトにすることができる。
また、第一駆動装置の左右両側部にシリンダをそれぞれ取り付けた場合には、地盤の掘削時に、第一駆動装置の左右両側部がケーシングを介して地盤に支持されるため、第一駆動装置を安定させることができる。

本発明の掘削装置では、地盤の地質や工法に合わせて、オーガスクリュおよびケーシングの回転をそれぞれ独立して設定することができるため、施工効率を高めることができる。

本実施形態の掘削装置およびベースマシンを示した側面図である。本実施形態の掘削装置において、シリンダを縮退させた状態の正面図である。本実施形態の掘削装置を下から見た断面図である。本実施形態の掘削装置において、シリンダを伸長させた状態の正面図である。本実施形態の掘削装置において、第一駆動装置から第二駆動装置を取り外した状態の正面図である。本実施形態の掘削装置を用いた鋼矢板の埋設方法を示した図で、（ａ）は地盤を掘削する工程を示した断面図、（ｂ）は鋼矢板の向きを調整する工程を示した断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の掘削装置１は、図１に示すように、ベースマシン１００に支持された状態で、地盤に縦穴を掘削するものである。

掘削装置１は、オーガスクリュ３０と、オーガスクリュ３０を回転させるための第一駆動装置１０と、オーガスクリュ３０が内挿されたケーシング４０と、ケーシング４０を回転させるための第二駆動装置２０と、ケーシング４０および第二駆動装置２０を昇降させる昇降装置５０と、を備えている。

ベースマシン１００は、車両本体１１０と、車両本体１１０に対して傾動自在なアーム１２０とを備えている車両である。ベースマシン１００の構成は限定されるものではなく、例えば、既存の油圧ショベルのアームからバケットを取り外したものを用いることができる。

第一駆動装置１０は、図２に示すように、油圧式の第一駆動モータ１１によって構成されている。第一駆動モータ１１は、駆動機構（図示せず）が収容されたモータケース１２と、モータケース１２の下端面から突出した出力軸１３とを有している。
第一駆動モータ１１では、出力軸１３の回転方向を正逆方向に切り替え可能であるとともに、出力軸１３の回転速度を調整可能となっている。

モータケース１２の上端部は、支持ブラケット１４を介して、ベースマシン１００のアーム１２０の先端部に取り付けられている。これにより、第一駆動装置１０はアーム１２０の先端部に吊り下げられている（図１参照）。

オーガスクリュ３０は、図１に示すように、円形断面のロッド３１と、ロッド３１の下端部に設けられた掘削刃３２と、ロッド３１の外周面に設けられた螺旋翼３３と、から構成されている。
ロッド３１の上端部は、図２に示すように、第一駆動モータ１１の出力軸１３に取り付けられている。ロッド３１および出力軸１３は、同一軸線上に配置されており、出力軸１３の回転に連動してロッド３１が回転する。

第二駆動装置２０は、左右二つの第二駆動モータ２１（図３参照）と、駆動伝達機構２２と、を備えている。

第二駆動モータ２１は油圧式のモータであり、図３に示すように、後記する駆動伝達機構２２に取り付けられる。第二駆動モータ２１は、下方に向けて出力軸２１ａが突出しており、出力軸２１ａの回転方向を正逆方向に切り替え可能であるとともに、出力軸２１ａの回転速度を調整可能となっている。また、出力軸２１ａの下端部には、ピニオンギヤ２１ｂが取り付けられている。

駆動伝達機構２２は、両第二駆動モータ２１の駆動力を後記するケーシング４０に伝達するものである。駆動伝達機構２２は、ギヤケース２４と、ギヤケース２４の下面から突出している回転軸２５と、を備え、ギヤケース２４の後部に両第二駆動モータ２１が取り付けられている。

ギヤケース２４の中央部には、円形の挿通穴２４ｂが上下方向に貫通している（図２参照）。ギヤケース２４内の挿通穴２４ｂを囲む空間には、リングギヤ２４ａが収容されている。
回転軸２５は、円筒状の部材であり、挿通穴２４ｂと同心に配置されている。回転軸２５の上端部は、リングギヤ２４ａの下面に取り付けられている。また、回転軸２５の下端部には、後記するケーシング４０の上端部が取り付けられる。

ギヤケース２４の後部の左右角部には、左右の第二駆動モータ２１が取り付けられている（図１参照）。両第二駆動モータ２１の出力軸２１ａに設けられたピニオンギヤ２１ｂは、ギヤケース２４内でリングギヤ２４ａに噛み合っている。そして、両第二駆動モータ２１の出力軸２１ａを回転させることで、リングギヤ２４ａが回転する。

挿通穴２４ｂおよび回転軸２５には、図２に示すように、第一駆動モータ１１の出力軸１３およびオーガスクリュ３０の上部が挿通されている。図３に示すように、挿通穴２４ｂおよび回転軸２５と、オーガスクリュ３０のロッド３１とは同心に配置されている。

昇降装置５０は、図２に示すように、左右二つの油圧式のシリンダ５１によって構成されている。シリンダ５１は、矩形断面の筒状部材５１ａと、筒状部材５１ａの下端開口部から下方に向けて突出した可動ロッド５１ｂと、を有しており、可動ロッド５１ｂが筒状部材５１ａに対して上下方向に伸縮自在となっている。

両シリンダ５１の筒状部材５１ａは、第一駆動モータ１１のモータケース１２の左右両側面に複数のボルトＢによって取り付けられている。この構成では、両シリンダ５１を第一駆動モータ１１に対して外部から着脱し易くなっている。

ケーシング４０は、図１に示すように、円筒状の鋼管であり、下端側の開口縁部に掘削刃４１が設けられている。
ケーシング４０は、第二駆動装置２０の回転軸２５と同心に配置され、ケーシング４０の上端部は回転軸２５に取り付けられている。
ケーシング４０の中心部にはオーガスクリュ３０が内挿される。このように、掘削装置１では、内側のオーガスクリュ３０と外側のケーシング４０とが二重に配置される。

第二駆動装置２０では、図３に示すように、両第二駆動モータ２１の出力軸２１ａを同一方向に回転させ、リングギヤ２４ａおよび回転軸２５を回転させると、回転軸２５に連動してケーシング４０がオーガスクリュ３０の周囲で軸回りに回転する。

本実施形態の掘削装置１では、図２および図４に示すように、両シリンダ５１の可動ロッド５１ｂを伸縮させることで、駆動伝達機構２２およびケーシング４０を第一駆動装置１０に対して昇降させることができる。
シリンダ５１の可動ロッド５１ｂを最も縮退させた図２の状態では、ケーシング４０の掘削刃４１よりもオーガスクリュ３０の掘削刃３２が下方に突出する。また、可動ロッド５１ｂを最も伸長させた図４の状態では、オーガスクリュ３０の掘削刃３２よりもケーシング４０の掘削刃４１が下方に突出する。

このような掘削装置１では、オーガスクリュ３０の掘削刃３２とケーシング４０の掘削刃４１との高さを掘削の途中でも変更することができる。例えば、上層が比較的軟らかい地盤で、下層が硬い地盤である場合には、上層はオーガスクリュ３０を先行させて掘削し、下層に達するとケーシング４０を先行させて掘削することができる。

また、掘削装置１では、図１に示すように、第一駆動モータ１１の出力軸１３および両第二駆動モータ２１の出力軸２１ａ（図３参照）の回転を正逆方向に切り替え可能であるため、オーガスクリュ３０およびケーシング４０を互いに逆方向または同一方向に回転させて地盤を掘削することもできる。また、オーガスクリュ３０およびケーシング４０を異なる回転速度で回転させることもできる。さらに、オーガスクリュ３０およびケーシング４０の一方のみを回転させて地盤を掘削することもできる。

また、オーガスクリュ３０およびケーシング４０の一方が地盤を掘削している場合に、オーガスクリュ３０およびケーシング４０を回転方向に連結し、両駆動装置１０，２０の駆動力によって、オーガスクリュ３０およびケーシング４０を回転させることで、地盤を掘削しているオーガスクリュ３０またはケーシング４０のトルクを大きくすることもできる。

また、図６（ａ）に示すように、本実施形態の掘削装置１を用いて鋼矢板Ｐを地盤に埋設することもできる。この場合には、まず、ケーシング４０の外周面上に鋼矢板Ｐを沿わせて配置し、ワイヤ等を用いてケーシング４０の外周面に鋼矢板Ｐを取り付ける。そして、オーガスクリュ３０のみを回転させ、オーガスクリュ３０およびケーシング４０を下降させることで、オーガスクリュ３０によって地盤を掘削するとともに、鋼矢板Ｐを地盤に圧入する。なお、前記した鋼矢板Ｐの埋設方法では、図６（ｂ）に示すように、ケーシング４０を正逆方向に回転させることで、鋼矢板Ｐの向きを調整することができる。

以上のような掘削装置１では、図１に示すように、オーガスクリュ３０用の第一駆動装置１０およびケーシング４０用の第二駆動装置２０の二つの駆動源が設けられており、地盤の地質や工法に合わせて、オーガスクリュ３０およびケーシング４０の回転をそれぞれ独立して設定することができるため、施工効率を高めることができる。

また、地盤の掘削時には、第一駆動装置１０の左右両側部がケーシング４０を介して地盤に支持されることになる。したがって、本実施形態の掘削装置１では、第一駆動装置１０および第二駆動装置２０を支持するリーダを地盤に立設させなくても、地盤の掘削時に、第一駆動装置１０および第二駆動装置２０を安定させることができる。

また、掘削装置１では、オーガスクリュ３０のみによって地盤を掘削する場合に、図５に示すように、両シリンダ５１と第一駆動モータ１１のモータケース１２の左右両側部とを連結するボルトＢを取り外すことで、第二駆動装置２０およびケーシング４０を第一駆動装置１０から簡単に取り外すことができ、掘削装置１を軽量かつコンパクトにすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図２に示すように、第二駆動装置２０を支持する昇降装置５０（シリンダ５１）が第一駆動装置１０に取り付けられているが、昇降装置５０をベースマシン１００のアーム１２０に取り付けてもよい。

また、本実施形態では、昇降装置５０を二つのシリンダ５１によって構成しているが、昇降装置５０の構成は限定されるものではない。例えば、一つまたは三つ以上のシリンダ５１によって昇降装置５０を構成してもよい。さらに、電動式のシリンダやワイヤによって第二駆動装置２０を昇降させてもよい。

また、図１に示すベースマシン１００のアーム１２０の先端部にリーダ（支柱）の上端部を連結し、地盤に立設したリーダに第一駆動装置１０および第二駆動装置２０を昇降可能に支持させてもよい。

１掘削装置
１０第一駆動装置
１１第一駆動モータ
１２モータケース
１３出力軸
２０第二駆動装置
２１第二駆動モータ
２１ａ出力軸
２２駆動伝達機構
２４ギヤケース
２５回転軸
３０オーガスクリュ
３２掘削刃
４０ケーシング
４１掘削刃
５０昇降装置
５１シリンダ
５１ｂロッド
１００ベースマシン
１２０アーム
Ｂボルト
Ｐ鋼矢板

Claims

オーガスクリュと、
前記オーガスクリュを回転させるための第一駆動装置と、
前記オーガスクリュが内挿された円筒状のケーシングと、
前記ケーシングを回転させるための第二駆動装置と、
前記ケーシングおよび前記第二駆動装置を昇降させる昇降装置と、を備え、
前記第一駆動装置および前記第二駆動装置はベースマシンに支持され、前記オーガスクリュおよび前記ケーシングの少なくとも一方を回転させることで地盤を掘削する掘削装置であって、
前記オーガスクリュおよび前記ケーシングの回転をそれぞれ独立して設定可能であることを特徴とする掘削装置。
前記昇降装置は、上下方向に伸縮自在なシリンダからなり、
前記シリンダが前記第一駆動装置に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。