JP2018185197A - 打ち込み機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく、かつ、安全に表層土壌を採取するための単管パイプを土壌中に貫入できるとともに、作業者の負担を軽減できる打ち込み機を提供する。【解決手段】打ち込み機１は、単管パイプ５６を土壌中に貫入することができるものであり、開口する凹部が形成された基台２と、基台２を移動するための可動ホイール２１、固定ホイール２２と、基台２の上面に固定されたガイド支柱３と、ガイド支柱３にスライド可能に設けられたスライド台４と、単管パイプ５６に篏合する雄篏合部５４を有しスライド台４に固定されたバイブレータ５と、バイブレータ５を上昇させる上昇装置を備えている。また、平面視で、雄篏合部５４は、開口する凹部に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、土壌を採取するための採取管を土壌中に貫入する打ち込み機に関する。

有害物質使用特定施設の廃止時や３０００ｍ^２以上の土地の形質変更時には、法律等によって、地表面から５０ｃｍの深さの表層土壌を調査することが義務づけられている。調査に用いる表層土壌を採取するために、一般的に手動式の土壌採取器、または手動式の土壌採取器の上部に電動モータ等の駆動源を取り付けた土壌採取器が用いられる。

特許文献１では、土壌を採取する際の掘進作業が容易で、採取した土壌も地質検査が容易である手動式および手動式の上部に電動モータ等の駆動源が取り付けられている土壌採取器が開示されている。開示されている土壌採取器は、円筒形状の一端に鋸刃形状の掘削刃を有する円筒体と筒部に回転力を伝達する伝動部とを備え、掘削刃を先頭に筒部を回転させながら土壌内へ押し込むとともに筒部の内部に土壌を収納する土壌採取器において筒部の内周面に送りねじを設けたものである。

しかしながら、手動式の土壌採取器を使用する場合、人力で表層土壌の採取作業を行うため電動モータ等の駆動源を取り付けた装置を使用する場合に比べ作業効率が悪くなる。また、固い砂利等を多く含む土壌では、さらに作業効率の低下を招き、採取不可能な状態に陥ることもある。

電動の駆動源を取り付けた装置を使用する場合、作業効率は良くなる半面、重量のある電動の駆動源が土壌採取器の上部に取り付けられているため、操作性が悪く、作業者の負担が増大し、安全面での不安が残る。さらに、作業者は振動する土壌採取器に触り続ける必要があり、安全衛生面の配慮から、作業時間の制約を受ける可能性がある。

特開２００２−２８６５９３号公報

本発明の課題は、上記課題を考慮したものであり、効率よく、かつ、安全に採取管を土壌中に貫入できるとともに、作業者の負担を軽減できる打ち込み機を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、採取管を土壌中に貫入することができる打ち込み機であって、開口する凹部が形成された基台と、前記基台を移動するための走行手段と、前記基台の上面に固定されたガイド支柱と、前記ガイド支柱にスライド可能に設けられたスライド台と、前記採取管の一端と脱着自在に篏合する篏合部を先端に有し前記スライド台に固定された振動体と、前記振動体を上昇させる上昇手段とを備え、前記篏合部は、平面視で、前記開口する凹部に位置することを特徴とする。

この構成によれば、スライド台に固定された振動体によって採取管を貫入するので、手動式の土壌採取器を使用する場合に比べて、作業効率が向上する。

また、作業者は貫入作業中に打ち込み機に手を触れることなく作業することができるので、作業者の負担を軽減することができ、作業者の安全衛生面の配慮から、作業時間の制約を受けることもない。

また、この構成によれば振動体を上昇させる上昇手段を備えているので、振動体を作業者が直接手で持ち上げる必要はない。これにより、貫入作業終了後、効率よく振動体を上昇できるとともに、作業者の負担を軽減することができる。

また、作業場内で打ち込み機を移動するとき、走行手段を使って移動できるので、作業者が直接打ち込み機を持ち運ぶ必要はない。これによって、作業者の負担を軽減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載する打ち込み機において、前記基台は、平面視で、外縁形状が、等脚台形の底辺の中央部に前記開口する凹部が形成され、下底の両端に位置する頂点の近傍部分の辺を削除し削除後の辺の端点同士を直線で接続した形状であることを特徴とする。

平面形状が矩形のものを打ち込み機の基台として用いた場合、機能上必ずしも必要と言えない部分を含むこととなり、軽量化を阻害する要因となる。この構成によれば、基台は、作業時の安定性、走行安定性等の機能上必要不可欠な形状となっているため、基台の軽量化を図ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の打ち込み機において、前記走行手段は、前記基台の下面側に固定された少なくとも３つの車輪であり、前記少なくとも３つの車輪は平面視で前記打ち込み機の重心を取り囲む位置に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、少なくとも３つの車輪が基台の下方面に固定されており、その固定された位置は打ち込み機の重心を取り囲む位置となっている。これによって、打ち込み機は転倒することなく安定して移動することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の打ち込み機において、前記基台は、前記車輪に隣接する位置にジャッキを有することを特徴とする。

振動機が駆動した状態では、その振動で車輪が動き、基台が横揺れを起こす可能性がある。この構成によれば、車輪に隣接する位置にジャッキが設けられているので、ジャッキを下降させて車輪を地表面上に浮き上がらせることによって、基台の荷重をジャッキで負担することができる。これにより、振動機を駆動させたときの振動で基台が動くことを防止することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の打ち込み機において、前記走行手段は、前記基台に固定されたクローラ型走行装置であることを特徴とする。

この構成によれば、走行手段は地表面との接地面積を広くとれるクローラ型走行装置であるので、地盤の悪い場所でも走行が可能となる。

請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の打ち込み機において、前記振動体の上方および下方への移動を制限するための移動制限手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、振動体の下方への移動を制限するための移動制限手段を備えているので、採取管の過度の貫入を防止することができ、所定の深さまで確実に貫入することができる。また、振動体の上方への移動を制限するための移動制限手段を備えているので、上昇している振動体を目標とする位置で停止することができる。

請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の打ち込み機において、前記基台、前記ガイド支柱、および前記スライド台はアルミからなることを特徴とする。

この構成によれば、基台、ガイド支柱、およびスライド台は、鋼材に比べ単位体積重量が軽いアルミ材であるので、打ち込み機の軽量化を図ることができる。これにより作業場内までの運搬、および作業場内での移動が効率よくできる。

（ａ）は本実施形態の背面図であり、（ｂ）はバイブレータが上下する状態を示す同右側面図である。 本実施形態の上面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａに沿って切断したエアシリンダを省略した図である。 本実施形態のガイド支柱周辺部分を拡大した左側面図である。 雄篏合部と単管パイプの篏合状態を示す断面図である。 クローラ型走行装置が用いられた実施形態の側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。

本実施形態による打ち込み機１と、これを利用した表層土壌の採取方法について図１〜５を参照しながら説明する。

図１に示すように、打ち込み機１は、基台２、ガイド支柱３、スライド台４、バイブレータ５などで構成されている。

図２に示すように、上面側から下面側を視た基台２の外縁形状は、等脚台形の底辺の中央部に開口空間２９ａ（開口する凹部）が形成され、下底の両端に位置する頂点の近傍部分の辺を削除し削除後の辺の端点同士を直線で接続した形状であり、外縁線Ｌ１〜６で構成されている。外縁線Ｌ１、Ｌ１は、等脚台形の等辺を構成する線であり、外縁線Ｌ２、Ｌ２は下底の一部を構成する線であり、外縁線Ｌ３は上底を構成する線であり、外縁線Ｌ４、Ｌ４は下底の両端に位置する頂点の近傍部分の辺を削除し削除後の辺の端点同士を直線で接続した線である。また、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ６は、開口空間２９ａを形成する線である。

基台２は角筒体の骨組材２５、２６、２７、および平板状の固定板２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄで構成されている。

骨組材２５、２５は、外縁線Ｌ１に沿って配設されている。外縁線Ｌ３近傍に位置する端部同士は、外縁線Ｌ３に沿って上面側および下面側に配設された一対の固定板２ａ、２ａを介して接合されている。

骨組材２７、２７は、外縁線Ｌ２、Ｌ２に沿って配設されている。外縁線Ｌ４、Ｌ４近傍に位置する骨組材２５、２７の端部は、外縁線Ｌ４、Ｌ４に沿って上面側および下面側に配設された二組の一対の固定板２ｂ、２ｂを介して接合されている。

骨組材２６、２６は、外縁線Ｌ６、Ｌ６に沿って配設されている。外縁線Ｌ２、Ｌ２と外縁線Ｌ６、Ｌ６との交点近傍に位置する骨組材２６、２７の端部は、外縁線Ｌ２、Ｌ６に沿って上面側および下面側に配設された二組の一対の固定板２ｃ、２ｃを介して接合されている。

骨組材２６、２６の外縁線Ｌ５近傍に位置する端部と骨組材２５、２５の中間部は、外縁線Ｌ５に沿って上面側および下面側に配設された一対の固定板２ｄ、２ｄを介して接合されている。一対の固定板２ｄ、２ｄには、４つの貫通孔２８が穿孔されている。

このような構成にすることによって、基台２は軽量であるとともに、高い剛性を具備する構造とすることができる。また、開口空間２９ａを設けることで、作業性を向上させることができる。

基台２の下面側の固定板２ａに、基台２の進行方向を変えることが可能な可動ホイール２１（車輪）が取り付けられており、固定板２ｂに進行方向が一定方向となる固定ホイール２２（車輪）が取り付けられている。これにより基台２を直進、および旋回させることができる。

なお、平面視で、打ち込み機１の重心Ｇの位置は、可動ホイール２１および固定ホイール２２の固定点を結んだ仮想三角形の内側にあることが好ましい。また、より好ましくは、仮想三角形の図心の位置に一致していることである。これにより、打ち込み機１は転倒することなく、可動ホイール２１および固定ホイール２２に安定して支持される。

固定板２ｂ近傍の骨組材２５、２５に、スクリュージャッキ２４、２４が固定されている。スクリュージャッキ２４はハンドル２４ａを旋回することで、支持シャフト２４ｂを、上下に移動することができる構造となっている。

ハンドル２４ａを回転し、支持シャフト２４ｂを下方に移動することにより、固定ホイール２２を地表面ＧＬ上に浮き上がらせ、支持シャフト２４ｂで基台２の荷重を負担することができる。これにより、バイブレータ５を駆動させたときの振動で基台２が動くことを防止することができる。

本実施形態では、スクリュージャッキ２４は、固定板２ｂ近傍の骨組材２５、２５に合計２つ固定されているが、固定板２ａ近傍に追加してもよいことはもちろんである。

なお、平面視による基台２の外縁形状を、矩形の１辺に開口空間を形成した形状とするとともに、４つの頂点近傍にホイールを取付け、さらにその近傍にスクリュージャッキを固定してもよい。これによって、基台２の安定性は向上する。

本実施形態では、走行手段を基台下面に取り付けた可動ホイールおよび固定ホイールとしていたが、図６に示すように、基台２の両側に取り付けられた無限軌道９１を有するクローラ型走行装置９０としてもよい。接地面積を広くとれるので、軟弱な地盤上を走行する場合に有利となる。

クローラ型走行装置９０に駆動源を設けてもよい。また、遠隔操作ができるコントローラを設けてもよい。これにより、人力による移動が不要となり作業の省力化を図ることができる。

ガイド支柱３は支柱本体３１と、支柱本体３１の下端に固定されている定着板３４で構成されている。図３に示すように、支柱本体３１は、断面が工字状の上下方向に長尺な部材であり、ウェブ３３と、ウェブ３３の両端から両側に直角に伸びるフランジ３２ａ、ｂで構成されている。定着板３４は、一対の固定板２ｄ、２ｄに穿孔された貫通孔２８に対応する貫通孔３６が穿孔されている。貫通孔２８、３６にボルト（図示略）を挿通し、ナット（図示略）で締め付けることによりガイド支柱３は基台２に固定される。

ガイド支柱３はアルミ材であることが好ましい。これによりガイド支柱３を軽量化することができる。

スライド台４は矩形の平板状部材であるスライド板４２とプーリー４４で構成される。スライド板４２のフランジ３２ａ側の面に、両端に２つずつ設けられている合計４つのプーリー４４が固定されている。また、プーリー４４に形成された溝４４ｅは、フランジ３２ａを挟持している。これにより、プーリー４４はフランジ３２ａから逸脱することはなく、スライド台４はガイド支柱３に沿って上下方向にスライドすることができる。

スライド台４はアルミ材であることが好ましい。これによりスライド台４を軽量化することができる。

スライド板４２のフランジ３２ａと反対側の面に、空気で振動するバイブレータ５がＵ字状の締め付け金具５２で固定されている。バイブレータ５の先端には、単管パイプ５６（採取管）に雄篏合する雄篏合部５４（篏合部）が設けられている。雄篏合部５４は円柱テーパ状で先細りに形成されており、単管パイプ５６は雄篏合部５４と篏合することで、バイブレータ５の振動によって雄篏合部５４からはずれることなく確実に地中に貫入していく。また、単管パイプ５６を地中に貫入した後に、雄篏合部５４を単管パイプ５６から脱抜することが極めて容易となっている。

スイッチ８４をオンにすると、コンプレッサ（図示略）から圧送される圧縮空気がエアホース８３ａ、ｂ、ｃを経由して供給され空気弁８８を開放する。圧縮空気は、開放された空気弁８８、エアホース８２を経由してバイブレータ５に供給される。これによって、バイブレータ５は振動する。

なお、本実施形態では採取管として単管パイプを使用しているが、これより大きな、または小さな直径の円管でもよく、角筒管でもよい。

フランジ３２ａの外面の下端部の位置に、スライド台４の下方への移動を制限するためのゴム製のストッパ５８（移動制限手段）が設けられている。これによりバイブレータ５の下方への移動を制限することができるので、単管パイプ５６の過度の貫入を防止することができ、所定の深さまで確実に貫入させることができる。

支柱本体の上端に、フランジ３２ａの外面方向に突出して平板状のストップ板３９（移動制限装置）が設けられている。

バイブレータ５を上昇させるための上昇装置７（上昇手段）は、空気で駆動するエアシリンダ７２、ベルト７４および滑車７ａ、７ｂで構成されている。

エアシリンダ７２は、空気の圧力でシャフト７６が上昇・下降する機構となっており、ウェブ３３の空間３７ａ側に固定されている。滑車７ａはシャフト７６の端部に取り付けられており、滑車７ｂはフランジ３２ａの上端の空間３７ａ側に取り付けられている。ベルト７４の一方の端は、フランジ３２ｂの上端の空間３７ａ側に係止されており、他方の端は、スライド台４の上端に係止されており、さらに滑車７ａ、７ｂに係合している。これらの部品のほとんどが空間３７ａに収容されているため、作業中に衣服等引っかかることがほとんどなく、作業の安全性を高めることができる。

スイッチ８６をオンにすると、コンプレッサから圧送される圧縮空気がエアホース８３ａ、ｄを経由してエアシリンダ７２内部に供給されシャフト７６が下降する。同時に、ベルト７４は内部空間３７ａ内に引き込まれスライド台４を上昇させる。これにより、スライド台４に固定されたバイブレータ５は、上昇する。スライド台４が、ストップ板３９に接触した時点で上昇は停止する。

本実施形態の打ち込み機を使用して表層土壌を採取する方法について説明する。

採取地点が雄篏合部５４の直下に来るように打ち込み機１を配置する。このとき、スライド台４の下端は、ストッパ５８に接触した状態になっている。すなわち、バイブレータ５は、上下方向に移動することなく、ガイド支柱３の下端近傍の一定の位置にとどまっている。スイッチ８６をオンにして、バイブレータ５を上昇させる。スライド台４は、ガイド支柱３の上端に設けられているストップ板３９に接触することによって上昇が停止する。単管パイプ５６の端部を開口空間２９ａを通過させながら、採取地点まで移動する。スイッチ８６をオフにし、バイブレータ５を下降させ、バイブレータ５の端部に設けられている雄篏合部５４に篏合させる。このように、基台２に開口空間２９ａが形成されていることによって、基台２の上面を通過させる必要がなくなり取り付け作業が簡単となる。

スクリュージャッキ２４のハンドル２４ａを旋回し支持シャフト２４ｂを押し下げ、固定ホイール２２を地表面ＧＬ上に浮き上がらせる。これによって、支持シャフト２４ｂが基台２を支持する状態となり、バイブレータ５が駆動することに起因する振動で移動することはない。

スイッチ８４をオンにして、バイブレータ５を駆動させる。バイブレータ５の振動によって打撃力が与えられ、単管パイプ５６は地中に貫入する。スライド台４の下端がストッパ５８に接触したことを確認し、スイッチ８４をオフにする。これによって、バイブレータ５の振動は停止し、単管パイプ５６がこれ以上地中に貫入することはない。

単管パイプ５６の貫入状態を確認した後、スイッチ８６をオンにして、スライド台４に固定されているバイブレータ５を上昇させ、バイブレータ５の先端に設けられた雄篏合部５４と単管パイプ５６の篏合を解く。

スライド台４の上端が、ガイド支柱３の上端に設けられているストップ板３９に接触することによって上昇が停止する。すなわち、バイブレータ５の上昇が停止する。

打ち込み機１を採取地点から移動し、スイッチ８６をオフにする。これにより、エアシリンダ７２は開放状態となり、シャフト７６の端部は滑車７ａに係合されているベルト７４に作用している張力により上昇する。スライド台４に固定されているバイブレータ５は、自重で自然降下し、スライド台４の下端がストッパ５８に接触したとき、バイブレータ５の下降は停止する。

地中に貫入している単管パイプ５６を引き抜き、中の土壌を抜き取り採取する。

打ち込み機１を用いて土壌を採取する方法を説明したが、地中に砂利や大きな石等が存在する場合、単管パイプ５６を所定の深さまで貫入できず、地中から突出した状態となる事態が想定される。本実施形態の打ち込み機１は、このような場合でも、突出した単管パイプ５６を効率よく抜き取ることができる。この方法について説明する。

スイッチ８４をオフにして、バイブレータ５の振動を停止する。スイッチ８６をオンにして、スライド台４に固定されているバイブレータ５を上昇させ、バイブレータ５の端部に設けられた雄篏合部５４と単管パイプ５６の篏合を解く。単管パイプ５６を、開口空間２９ａ内の空間に通過させながら、打ち込み機１を、油圧ジャッキがセット可能な位置まで移動する。油圧ジャッキをセットし、単管パイプ５６を引き抜く。これにより、高止まりした単管パイプ５６を簡単に引き抜くことができる。

以上、本実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で本発明を適宜変更、追加等した様々な態様を実施できることは当然である。打ち込み機１を使用して、単管パイプ５６を土壌中に貫入して表層土壌を採取する実施態様について説明したが、単管パイプ５６に替えて複数の鋼管を採取管として使用し、順次接続しながら地中に打ち込んでもよい。これによって、打ち込み機１を使用して、地中深さ１０ｍ程度の土壌についても採取可能となる。

１ 打ち込み機
２ 基台
２ａ〜２ｄ 固定板
３ ガイド支柱
４ スライド台
５ バイブレータ（振動体）
７ 上昇装置（上昇手段）
７ａ，７ｂ 滑車
２１ 可動ホイール（走行手段）
２２ 固定ホイール（走行手段）
２４ スクリュージャッキ（ジャッキ）
２４ａ ハンドル
２４ｂ 支持シャフト
２５〜２７ 骨組材
２８ 貫通孔
２９ａ 開口空間（開口する凹部）
３１ 支柱本体
３２ａ，３２ｂ フランジ
３３ ウェブ
３４ 定着板
３６ 貫通孔
３７ａ 空間
３９ ストップ板（移動制限手段）
４２ スライド板
４４ プーリー
４４ｅ 溝
５２ 締め付け金具
５４ 雄篏合部（篏合部）
５６ 単管パイプ（採取管）
５８ ストッパ（移動制限手段）
７２ エアシリンダ
７４ ベルト
７６ シャフト
８２，８３ａ〜８３ｄ エアホース
８４，８６ スイッチ
８８ 空気弁
９０ クローラ型走行装置（走行手段）
９１ 無限軌道
Ｇ 重心
ＧＬ 地表面
Ｌ１〜Ｌ６ 外縁線

Claims (7)

1. 採取管を土壌中に貫入することができる打ち込み機であって、
   開口する凹部が形成された基台と、
   前記基台を移動するための走行手段と、
   前記基台の上面に固定されたガイド支柱と、
   前記ガイド支柱にスライド可能に設けられたスライド台と、
   前記採取管の一端と脱着自在に篏合する篏合部を先端に有し前記スライド台に固定された振動体と、
   前記振動体を上昇させる上昇手段と、
   を備え、
   前記篏合部は、平面視で、前記開口する凹部に位置することを特徴とする打ち込み機。
2. 前記基台は、平面視で、外縁形状が等脚台形の底辺の中央部に前記開口する凹部が形成され、下底の両端に位置する頂点の近傍部分の辺を削除し削除後の辺の端点同士を直線で接続した形状であることを特徴とする請求項１に記載の打ち込み機。
3. 前記走行手段は、前記基台の下面側に固定された少なくとも３つの車輪であり、前記少なくとも３つの車輪は、平面視で、前記打ち込み機の重心を取り囲む位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の打ち込み機。
4. 前記基台は、前記車輪に隣接する位置にジャッキを有することを特徴とする請求項３に記載の打ち込み機。
5. 前記走行手段は、前記基台に固定されたクローラ型走行装置であることを特徴とする請求項１に記載の打ち込み機。
6. 前記振動体の上方および下方への移動を制限するための移動制限手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の打ち込み機。
7. 前記基台、前記ガイド支柱、および前記スライド台はアルミからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の打ち込み機。

Images