JP2018193786A - 掘削孔の拡径装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常時に拡径装置の油圧操作が不能になっても、拡径装置を破損させずに掘削孔から引き上げることができる掘削孔の拡径装置を提供する。【解決手段】拡径装置１１の翼開閉用シリンダ１５は、掘削翼１４を内方向に揺動させた縮小位置と該掘削翼を外方向に揺動させた伸長位置との間で第１昇降部材２０及び第２昇降部材２１を昇降させる伸縮ストロークを有し、翼開閉用シリンダに作動油を供給する配管に、掘削翼を内方向に揺動させる外力が作用したときに翼開閉用シリンダの縮小に伴って該翼開閉用シリンダ内の作動油を流動させるとともに、翼開閉用シリンダを縮小位置に保持するチェック弁４２を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、掘削孔の拡径装置に関し、詳しくは、アースドリルで形成した掘削孔の中間部に大径の節部を形成するための掘削孔の拡径装置に関する。

場所打ちコンクリート杭の形状として、最深部の杭頭部を拡径するとともに、中間部を拡径して節部を形成した節付杭（中間拡径杭）が知られている。中間の節部は、杭壁の段差によってコンクリートの充填が不足したりすることを防止するため、節部の底面を逆円錐状に形成することが行われており、節部底面を逆円錐状に形成するために、各種の拡径装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−１７７７９３号公報

この種の拡径装置では、掘削翼の開閉を油圧で作動させることが一般的であり、図８に示されるように、拡径装置１００は、一対の油圧ホース１０１，１０１のいずれかを通じて供給された作動油で翼開閉用シリンダ１０２のロッド１０２ａを上下方向に伸長又は縮小させ、該ロッド１０２ａの先端部に連結されたリンク機構１０３を介して掘削翼１０４を開閉方向に揺動可能に形成されている。このため、万が一、拡径作業中に油圧ホース１０１が破断した非常時には、作動油を翼開閉用シリンダ１０２に供給できず、節部１０５で掘削翼１０４を開いた状態から閉じることが不可能になる。

このため、図９に示されるように、掘削翼１０４が開いた状態では、掘削翼１０４の先端がテーパー部１０６につかえて拡径装置１００を上昇させることができない。そこで、図１０に示されるように、拡径装置１００を一旦降下させて、掘削翼１０４を縦穴１０７の壁面に当てて強制的に閉じることでロッド１０２ａを縮小させることができる。

しかしながら、拡径装置１００を再び上昇させると、ロッド１０２ａは、翼開閉用シリンダ１０２内の油圧が低下しているので縮小位置を保持できずに伸長を始め、図１１に示されるように、一旦閉じた掘削翼１０４が自重で再び開いてしまう。このように、拡径作業中に油圧ホース１０１が破断した場合には、油圧操作で掘削翼１０４を閉じることができず、拡径装置１００を掘削孔から引き上げることが困難となる問題が生じていた。

そこで本発明は、非常時に拡径装置の油圧操作が不能になっても、拡径装置を破損させずに掘削孔から引き上げることができる掘削孔の拡径装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の掘削孔の拡径装置は、上部連結部を介してケリーバの下端に連結される拡径装置であって、前記ケリーバの下端に着脱可能に連結される支持体と、該支持体に基端部が連結されて先端部が揺動可能に形成された掘削翼と、前記支持体に対して上下方向に昇降可能に設けられた昇降部材と、前記昇降部材と前記掘削翼とを連結し、前記昇降部材の昇降に伴って前記掘削翼を揺動させるリンク部材と、前記昇降部材を昇降させて前記掘削翼を開閉させる翼開閉用シリンダとを備え、前記翼開閉用シリンダは、前記掘削翼を内方向に揺動させた縮小位置と該掘削翼を外方向に揺動させた伸長位置との間で前記昇降部材を昇降させる伸縮ストロークを有し、前記翼開閉用シリンダに作動油を供給する配管に、前記掘削翼を内方向に揺動させる外力が作用したときに前記翼開閉用シリンダの縮小に伴って該翼開閉用シリンダ内の作動油を流動させるとともに、前記翼開閉用シリンダを前記縮小位置に保持するチェック弁を設けたことを特徴としている。

また、本発明の掘削孔の拡径装置は、前記チェック弁が、前記翼開閉用シリンダの縮小側油室又は伸長側油室のいずれか一方に作動油を封入して前記翼開閉用シリンダを前記縮小位置に保持することを特徴としている。

さらに、本発明の掘削孔の拡径装置は、前記チェック弁が、油圧制御弁の操作により供給される作動油のパイロット圧で開弁して前記翼開閉用シリンダを伸長させることを特徴とし、加えて、前記チェック弁を前記翼開閉用シリンダの給排ポートに直接あるいは金属製配管を介して設けたことを特徴としている。

本発明の掘削孔の拡径装置によれば、拡径作業中に油圧ホースが破断した非常時には、拡径装置を一旦降下させて、掘削翼を掘削孔の壁面に当てて強制的に閉じたときに、チェック弁が翼開閉用シリンダ内の作動油の流動を規制して翼開閉用シリンダを縮小位置に保持するので、一旦閉じた拡径翼が自重で再び開くことはなく、拡径装置を破損させずに掘削孔から引き上げることができる。

また、油圧制御弁を操作して翼開閉用シリンダに作動油を供給する通常時には、チェック弁を開いて翼開閉用シリンダ内の作動油を流動させるので、翼開閉用シリンダを伸長位置と縮小位置との間で伸縮させて掘削翼を開閉することができる。さらに、チェック弁を翼開閉用シリンダの給排ポートに直接あるいは金属製配管を介して設けるので、チェック弁と翼開閉用シリンダとの間が破断することはなく、より安全に拡径装置を引き上げることができる。

本発明の掘削孔の拡径装置の第１形態例を示すもので、掘削翼を開いた状態を示す拡径装置の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 同じく拡径装置の油圧回路を示す回路図である。 同じく拡径装置の油圧ホース破断時における掘削翼が節部で開いた状態を示す説明図である。 同じく拡径装置を降下させて掘削翼を縦穴の壁面に当てて閉じた状態を示す説明図である。 同じく掘削翼を閉じた状態で拡径装置を節部から上昇させた状態を示す説明図である。 本発明の掘削孔の拡径装置の第２形態例を示すもので、拡径装置の油圧回路を示す回路図である。 従来の掘削孔の拡径装置を示すもので、拡径装置の油圧ホース破断時における掘削翼が節部で開いた状態を示す説明図である。 同じく拡径装置を上昇させたときに掘削翼が節部の壁面につかえた状態を示す説明図である。 同じく拡径装置を降下させて掘削翼を縦穴の壁面に当てて閉じた状態を示す説明図である。 同じく拡径装置を上昇させたときに掘削翼が開いて節部の壁面につかえた状態を示す説明図である。

図１乃至図６は、本発明における掘削孔の拡径装置の第１形態例を示すもので、拡径装置１１は、図１及び図２に示すように、角筒状の支持体１２と、該支持体１２の側面に開閉可能に装着された各２本のスクレーパ翼１３及び掘削翼１４と、支持体１２の内部に設けられた翼開閉用シリンダ１５とを備えている。支持体１２は、平面視が正方形状に形成されており、上端には、ケリーバの下端に着脱可能に連結される上部連結部１６が設けられており、下端には、掘削バケットや底浚いバケットを着脱可能に連結するための下部連結部１７が設けられている。

また、支持体１２の下端部外面周方向の４箇所には、第１支軸１８と第２支軸１９とが９０度間隔で交互に設けられている。第１支軸１８及び第２支軸１９は、支持体１２の下端部外面に突設した一対の第１軸支持部材１８ａ，１８ａ及び第２軸支持部材１９ａ，１９ａによってそれぞれ水平方向に支持されており、第１支軸１８には、スクレーパ翼１３の下端部が回動可能に連結され、第２支軸１９には、掘削翼１４の下端部が回動可能に連結されている。これにより、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４は、各支軸１８，１９を中心として上部側が内外方向に揺動可能に形成されている。

さらに、第１支軸１８の上方には、支持体１２の上下方向に昇降可能な第１昇降部材２０が設けられている。この第１昇降部材２０は、支持体１２の対向する側面にそれぞれ設けられた縦長の開口１２ａ，１２ａを貫通した状態で設けられており、両端が支持体１２の対向する側面からそれぞれ突出している。支持体１２の内部に位置する第１昇降部材２０の中央部２０ａには、翼開閉用シリンダ１５のロッド１５ａがピン１５ｂによって連結されている。また、第２支軸１９の上方には、支持体１２の上下方向に昇降可能な第２昇降部材２１が設けられている。この第２昇降部材２１は、支持体１２の４面に沿った正方形状に枠組みされており、前記第１昇降部材２０より上方で支持体１２を囲む状態で設けられている。

開口１２ａから突出した第１昇降部材２０の突出部下部には、第１昇降部材２０とスクレーパ翼１３とを連結する第１リンク部材２２の基端部を回動可能に装着するための水平方向の第１リンク装着ピン２３が設けられるとともに、突出部上部には、第１昇降部材２０と第２昇降部材２１とを着脱可能に連結する連結部材である連結ピン２４が水平方向に挿通可能な第１挿通孔２５が設けられている。

第２昇降部材２１における第２支軸１９の上方に位置する部分には、第２昇降部材２１と掘削翼１４とを連結する第２リンク部材２６の基端部を回動可能に装着するための第２リンク装着ピン２７が水平方向に設けられるとともに、第２昇降部材２１における第１昇降部材２０の上方に位置する部分には、前記第１挿通孔２５に対応した第２挿通孔２８をそれぞれ有する一対の突片２９，２９が第１昇降部材２０を挟み込む状態で設けられている。さらに、第２リンク装着ピン２７の上方には、前記連結ピン２４を水平方向に挿通可能な固定孔３０が設けられるとともに、支持体１２の外面には、固定孔３０に対応した通孔３１を有する一対の固定突片３２，３２が固定孔３０を挟み込む状態で設けられている。

スクレーパ翼１３は、基端部が前記第１支軸１８に連結されたスクレーパ翼本体３３と、該スクレーパ翼本体３３の先端に着脱可能に装着されるスクレーパ拡張翼３４とで形成されており、スクレーパ翼本体３３の中間部に、前記第１リンク部材２２の先端部が回動ピン３５を介して回動可能に連結されている。

スクレーパ翼１３と同様に、掘削翼１４は、基端部が前記第２支軸１９に連結された掘削翼本体３６と、該掘削翼本体３６の先端に着脱可能に装着される掘削拡張翼３７とで形成されており、掘削翼本体３６の中間部に、前記第２リンク部材２６の先端部が回動ピン３８を介して回動可能に連結されている。

また、スクレーパ翼１３の外面には、逆円錐状に拡径した円錐面を均すためのスクレーパ１３ａが設けられており、掘削翼１４の外面には、逆円錐状に拡径掘削するための掘削刃１４ａが設けられている。スクレーパ１３ａ及び掘削刃１４ａは、スクレーパ翼１３や掘削翼１４の回転方向前端縁にそれぞれ配置されており、掘削刃１４ａは、スクレーパ１３ａより外方に突出するように形成されている。これにより、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を両方とも開いて掘削を行う際に、掘削刃１４ａが地盤の土砂を掘削し、スクレーパ１３ａは、掘削により生じた土砂（スライム）を掻き寄せる状態になる。

翼開閉用シリンダ１５は、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を内方向に揺動させた縮小位置と外方向に揺動させた伸長位置との間で第１昇降部材２０及び第２昇降部材２１を昇降させる伸縮ストロークを有し、図３の油圧回路３９に示すように、伸長側油圧ホース４０ａの一端側が金属製の伸長側油圧配管４０を介して伸長側油室１５ｃに、縮小側油圧ホース４１ａの一端側が金属製の縮小側油圧配管４１を介して縮小側油室１５ｄにそれぞれ接続されている。さらに、伸長側油圧ホース４０ａの他端側が油圧制御弁（図示せず）の伸長側ポートに、縮小側油圧ホース４１ａの他端側が油圧制御弁の縮小側ポートにそれぞれ接続されている。このように、翼開閉用シリンダ１５は、エンジンで駆動されるポンプ（図示せず）から吐出された作動油を油圧制御弁を操作して伸長側油圧ホース４０ａ及び伸長側油圧配管４０を通じて伸長側油室１５ｃに供給することでロッド１５ａを伸長させ、縮小側油圧ホース４１ａ及び縮小側油圧配管４１を通じて縮小側油室１５ｄに供給することでロッド１５ａを縮小させるものである。

縮小側油圧配管４１に設けられたチェック弁４２は、縮小側油室１５ｄから作動油の流出を規制するものであり、油圧制御弁を操作して伸長側油室１５ｃに作動油を供給するときに、伸長側油圧配管４０から分岐したパイロット配管４３より油圧を導いて開弁するとともに、縮小側油室１５ｄから作動油を流出させるパイロットチェック弁として形成されている。このように、チェック弁４２は、油圧制御弁の非操作時には、縮小側油室１５ｄに作動油を封入してロッド１５ａを所定の位置に保持し、油圧制御弁の操作時には、伸長側油室１５ｃ及び縮小側油室１５ｄの作動油を同時に流動させてロッド１５ａを伸長位置と縮小位置との間で伸縮させることができる。

このように形成された掘削孔の拡径装置１１は、第１昇降部材２０の第１挿通孔２５と、第２昇降部材２１の第２挿通孔２８とを位置合わせして連結ピン２４を挿入し、固定孔３０及び通孔３１には連結ピン２４を挿入しない状態では、第１昇降部材２０と第２昇降部材２１とが連結した状態になり、第２昇降部材２１は昇降可能な状態となっている。この連結状態で翼開閉用シリンダ１５を伸長させることにより、スクレーパ翼１３と掘削翼１４とを同時に開いた掘削状態にすることができる。

ここで、拡径作業中に、伸長側油圧ホース４０ａ及び縮小側油圧ホース４１ａが破断して拡径装置１１の油圧操作が不能になった場合に、拡径装置１１を掘削孔の節部４４から引き上げる手順を図４乃至図６を参照して説明する。まず、図４に示すように、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を開いた状態のままで、拡径装置１１の伸長側油圧ホース４０ａ及び縮小側油圧ホース４１ａが破断すると、油圧制御弁を操作しても作動油を縮小側油室１５ｄに供給できず、油圧でロッド１５ａを縮小させてスクレーパ翼１３及び掘削翼１４を閉じることができない。このため、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４の先端がテーパー部４５につかえて拡径装置１１を上昇させることができない。

次に、図５に示すように、拡径装置１１を一旦降下させて、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を縦穴４６の壁面に当てて強制的に閉じると、翼開閉用シリンダ１５は、縮小方向に外力を受けてロッド１５ａを縮小させる。このときに、ロッド１５ａの縮小に伴って縮小側油室１５ｄに負圧が発生するので、縮小側油圧配管４１や縮小側油圧ホース４１ａ内に残留する作動油の一部がチェック弁４２を開いて縮小側油室１５ｄに吸引されるとともに、伸長側油室１５ｃから押し出された作動油の一部が伸長側油圧配管４０及び伸長側油圧ホース４０ａを通じて外部に放出される。

続いて、拡径装置１１を縦穴４６から節部４４まで再び上昇させると、翼開閉用シリンダ１５は、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４が自重で開こうとするので伸長方向に外力を受けるが、チェック弁４２で縮小側油室１５ｄに封入された作動油の流出を規制するのでロッド１５ａを縮小位置に保持する。したがって、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を閉じた状態に保ちながら、図６に示すように、拡径装置１１をテーパー部４５に接触させずに縦穴４７を通じて引き上げることができる。また、チェック弁４２を縮小側油室１５ｄの給排ポートに直接あるいは金属製配管を介して設けることで、チェック弁４２と翼開閉用シリンダ１５との間が破断せず、さらに、伸長側油圧配管４０，縮小側油圧配管４１及びパイロット配管４３をそれぞれ金属製にすることで、各配管４０，４１，４３が破断することなく、より安全に拡径装置１１を引き上げることができる。なお、たとえパイロット配管４３が破断したとしても、ロッド１５ａを縮小させる作動油の流通を害することはない。

図７は、本発明の第２形態例を示す拡径装置の油圧回路図で、第１形態例と同様の構成要素を示すものには、同一の符号をそれぞれ付して、その詳細な説明は省略する。

本形態例の油圧回路５１では、伸長側油圧配管４０に設けられたチェック弁５２は、作動油が伸長側油室１５ｃに吸引されることを規制するものであり、油圧制御弁を操作して伸長側油室１５ｃに作動油を供給するときに、伸長側油圧配管４０から分岐したパイロット配管５３より油圧を導いて開弁することで、作動油を伸長側油室１５ｃに送油するパイロットチェック弁として形成されている。このように、チェック弁５２は、油圧制御弁の非操作時には、伸長側油室１５ｃに作動油が吸引されることを規制してロッド１５ａを所定の位置に保持し、油圧制御弁の操作時には、伸長側油室１５ｃ及び縮小側油室１５ｄの作動油を同時に流動させてロッド１５ａを伸長位置と縮小位置との間で伸縮させることができる。また、チェック弁５２を伸長側油圧配管４０に設けるので、パイロット配管５３を短縮して油圧回路構成を簡素化することができる。

ここで、拡径作業中に、伸長側油圧ホース４０ａ及び縮小側油圧ホース４１ａが破断して拡径装置１１の油圧操作が不能になった場合には、前述の拡径装置１１の引き上げ手順と同様に、拡径装置１１を一旦降下させて、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を縦穴４６の壁面に当てて強制的に閉じると、翼開閉用シリンダ１５は、縮小方向に外力を受けてロッド１５ａを縮小させる。このときに、ロッド１５ａの縮小に伴って伸長側油室１５ｃから押し出された作動油の一部がチェック弁５２を開いて外部に放出される。

続いて、拡径装置１１を縦穴４６から節部４４まで再び上昇させると、翼開閉用シリンダ１５は、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４が自重で開こうとするので伸長方向に外力を受けるが、チェック弁５２で作動油が伸長側油室１５ｃに吸引されることを規制するのでロッド１５ａを縮小位置に保持する。したがって、スクレーパ翼１３及び掘削翼１４を閉じた状態に保ちながら、拡径装置１１をテーパー部４５に接触させずに縦穴４７を通じて引き上げることができる。さらに、チェック弁５２を伸長側油室１５ｃの給排ポートに直接あるいは金属製配管を介して設けることで、チェック弁５２と翼開閉用シリンダ１５との間が破断しないので、より安全に拡径装置１１を引き上げることができる。

なお、本発明は、前記形態例に示した拡径装置に限定されるものではなく、各種構造の拡径装置に適用することができる。また、従来から用いられている拡底バケットにも適用可能である。この場合、掘削孔の底部で拡底翼を開いた状態のままで油圧操作が不能になったとしても、拡底翼を強制的に閉じた位置で保持できるので、拡底バケットを掘削孔から引き上げることができる。

１１…拡径装置、１２…支持体、１２ａ…開口、１３…スクレーパ翼、１３ａ…スクレーパ、１４…掘削翼、１４ａ…掘削刃、１５…翼開閉用シリンダ、１５ａ…ロッド、１５ｂ…ピン、１５ｃ…伸長側油室、１５ｄ…縮小側油室、１６…上部連結部、１７…下部連結部、１８…第１支軸、１８ａ…第１軸支持部材、１９…第２支軸、１９ａ…第２軸支持部材、２０…第１昇降部材、２０ａ…中央部、２１…第２昇降部材、２２…第１リンク部材、２３…第１リンク装着ピン、２４…連結ピン、２５…第１挿通孔、２６…第２リンク部材、２７…第２リンク装着ピン、２８…第２挿通孔、２９…突片、３０…固定孔、３１…通孔、３２…固定突片、３３…スクレーパ翼本体、３４…スクレーパ拡張翼、３５…回動ピン、３６…掘削翼本体、３７…掘削拡張翼、３８…回動ピン、３９…油圧回路、４０…伸長側油圧配管、４０ａ…伸長側油圧ホース、４１…縮小側油圧配管、４１ａ…縮小側油圧ホース、４２…チェック弁、４３…パイロット配管、４４…節部、４５…テーパー部、４６，４７…縦穴、５１…油圧回路、５２…チェック弁、５３…パイロット配管

Claims (5)

1. 上部連結部を介してケリーバの下端に連結される拡径装置であって、前記ケリーバの下端に着脱可能に連結される支持体と、該支持体に基端部が連結されて先端部が揺動可能に形成された掘削翼と、前記支持体に対して上下方向に昇降可能に設けられた昇降部材と、前記昇降部材と前記掘削翼とを連結し、前記昇降部材の昇降に伴って前記掘削翼を揺動させるリンク部材と、前記昇降部材を昇降させて前記掘削翼を開閉させる翼開閉用シリンダとを備え、前記翼開閉用シリンダは、前記掘削翼を内方向に揺動させた縮小位置と該掘削翼を外方向に揺動させた伸長位置との間で前記昇降部材を昇降させる伸縮ストロークを有し、前記翼開閉用シリンダに作動油を供給する配管に、前記掘削翼を内方向に揺動させる外力が作用したときに前記翼開閉用シリンダの縮小に伴って該翼開閉用シリンダ内の作動油を流動させるとともに、前記翼開閉用シリンダを前記縮小位置に保持するチェック弁を設けたことを特徴とする掘削孔の拡径装置。
2. 前記チェック弁は、前記翼開閉用シリンダの縮小側油室に作動油を封入して前記翼開閉用シリンダを前記縮小位置に保持することを特徴とする請求項１記載の掘削孔の拡径装置。
3. 前記チェック弁は、前記翼開閉用シリンダの伸長側油室に作動油を封入して前記翼開閉用シリンダを前記縮小位置に保持することを特徴とする請求項１記載の掘削孔の拡径装置。
4. 前記チェック弁は、油圧制御弁の操作により供給される作動油のパイロット圧で開弁して前記翼開閉用シリンダを伸長させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の掘削孔の拡径装置。
5. 前記チェック弁を前記翼開閉用シリンダの給排ポートに直接あるいは金属製配管を介して設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の掘削孔の拡径装置。

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