JP2019078154A - 掘削撹拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最も外側で摩耗を生じた場合であっても、ホルダの交換をすることなく、簡単に掘削爪を交換できるようにするとともに、掘削爪の先端部分に掘削方向に荷重が掛かった場合であっても、プレートとの段差部分に亀裂を生じさせないようにした掘削翼を提供する。【解決手段】掘削撹拌装置における掘削翼５の最も外側にホルダ６を設け、開口部を外側に向けるようにしておく。そして、その開口部に掘削爪５１の爪プレート５２を収容して蓋体７で覆うようにする。このとき、掘削爪５１は表裏対称系となるように爪プレート５２や爪部５３を構成するようにしておく。そして、ホルダ６よりも外側に突出するように蓋体７を取り付け、掘削穴に蓋体７を接触させて、ホルダ６の摩耗を防止する。【選択図】図５

Description

本発明は、地面に柱状改良杭を形成するための掘削撹拌装置に関するものであり、より詳しくは、掘削翼に設けられた掘削爪を交換できるようにした掘削撹拌装置に関するものである。

一般に、建築物の基礎部分に柱状改良杭を形成する場合、掘削撹拌装置を用いて柱状改良杭が形成される。この掘削撹拌装置の構造について、図８を用いて説明する。

図８において、符号９１は、油圧モーターなどを用いて回転する掘削軸であって、内部に図示しない縦長軸方向の中空部を有し、そこから導通路を通して下端部分からスラリーを吐き出させるようにしてものである。また、符号９２は、その掘削軸の下端部分に取り付けられた掘削翼であって、掘削軸９１を回転させることによってその先端に設けられた掘削爪を用いて地面を掘削するようにしたものである。この掘削翼９２の中央部分には、掘削軸９１の中空部から吐き出されたスラリーを排出する吐出口が設けられており、そこからスラリーを排出させながら地面を掘削していくようにしている。また、符号９３は、撹拌翼であって、掘削軸９１とともに回転し、掘削軸９１の吐出口から排出されたスラリーと土砂を撹拌させていくようにしたものである。また、符号９４は、掘削軸９１に対して自由に回転できるようにした供回り防止翼であって、掘削翼９２や撹拌翼９３によって回転する土塊を非回転の状態で分断し、これによってその分断された土砂をスラリーで混合するようにしたものである。

ところで、このような掘削撹拌装置では、図９に示すように、掘削によって掘削翼の下端に設けられた掘削爪が摩耗していき、特に、最も外側の掘削爪の先端側や側面側が摩耗していく。このため、従来では、摩耗した掘削爪を切除するとともに、新しい掘削爪に交換したり、あるいは、その掘削翼そのものを交換したりしていた。

しかるに、このような方法では手間がかかる上に、工事現場で掘削爪を交換することができない。

そこで、現場でも簡単に掘削爪を交換できるようにした構造が提案されている。下記の特許文献１には、図１０に示すように、掘削翼の翼体にホルダ９７を取り付けるとともに、そのホルダ９７に掘削爪９８を着脱可能に取り付けられるようにしたものである。このような構造を用いれば、摩耗した掘削爪９８を現場でも簡単に交換することができるというメリットがある。

特開平７−４１７０号公報

しかるに、このような着脱式の構造を採用したとしても、次のような問題がある。

すなわち、上記特許文献１のような構造では、最も外側のホルダ９７の側面が摩耗してしまい、そのホルダ９７そのものを交換しなければならなくなる。また、特許文献１の掘削爪９８は、掘削爪９８の先端部分の長手方向と、その掘削爪９８をホルダ９７に固定するためのプレートの長手方向とが一致しているために、掘削時に回転方向に沿った大きな荷重がかかると、プレートとの連結部分に撓みが発生し、段差部分から亀裂を生じて折れてしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、最も外側で摩耗を生じた場合であっても、ホルダの交換をすることなく、簡単に掘削爪を交換できるようにするとともに、掘削爪の先端部分に掘削方向に荷重が掛かった場合であっても、プレートとの段差部分に亀裂を生じさせないようにした掘削翼を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、翼体に取り付けられたホルダに掘削爪を着脱可能に取り付けてなる掘削翼において、翼体の最も外側に設けられ、翼体の外側に向けた開口部を有するホルダと、当該開口部に爪プレートを収容した状態で取り付けられる掘削爪と、前記開口部を覆う着脱可能な蓋体とを設けるようにしたものである。

このように構成すれば、掘削爪が摩耗した場合に、その掘削爪を交換することができるとともに、外側に位置する蓋体が摩耗したとしても、その蓋体を交換するだけで対応することができるようになる。

また、このような発明において、前記爪プレートを、掘削爪の先端部分に沿った長手方向と直交するように設け、前記ホルダの開口部に取り付けるようにする。

このようにすれば、翼体を回転させた際に掛かる回転方向の荷重を、その荷重の作用方向に沿って設けられた平面状の爪プレートで支えることができるため、爪プレートとの連結部分における撓みを防止することができるとともに、爪部と爪プレートとの段差から亀裂を生じさせることも防止することができる。

さらに、前記爪プレートの下方に設けられた爪部と前記爪プレートとの段差部分を湾曲させるようにする。

このように構成すれば、直角に切り込む場合に比べて荷重を分散させることができ、段差部分での亀裂を防止することができるとともに、湾曲させることで、段差部分に付着した土などを指で取り除いてホルダに装着させることができるようになる。

また、前記蓋体を、ホルダよりも翼体の外側に向けて突出させるようにする。

このように構成すれば、ホルダが削られることがなくなり、蓋体の交換だけで対応することができるようになる。

また、前記蓋体を、スウェーデン鋼で構成する。

このように構成すれば、硬度の高いスウェーデン鋼で摩耗を防止させることができるようになる。

また、前記前記爪プレートを、爪部の中央に設けて掘削爪を全体として表裏対称となるようにする。

このように構成すれば、爪部の外側が磨り減ったとしても、掘削爪を表裏反転させてホルダに取り付けて使用することができ、掘削爪を長期間に亘って有効活用することができるようになる。

本発明によれば、翼体に取り付けられたホルダに掘削爪を着脱可能に取り付けてなる掘削翼において、翼体の最も外側に設けられ、翼体の外側に向けた開口部を有するホルダと、当該開口部に爪プレートを収容した状態で取り付けられる掘削爪と、前記開口部を覆う着脱可能な蓋体とを設けるようにしたので、掘削爪が摩耗した場合に、その掘削爪を交換することができるとともに、外側に位置する蓋体が摩耗したとしても、その蓋体を交換するだけで対応することができるようになる。

本発明の一実施の形態における掘削撹拌装置を示す全体図 同形態における掘削翼を示す斜視図 同形態における掘削翼とホルダの断面概略図 図３におけるホルダと蓋体と掘削爪の分解図 他の形態における外側の掘削翼のホルダの断面概略図 図５におけるホルダと蓋体と掘削爪の分解図 同形態における掘削作業工程を示す図 従来例における掘削翼を示す図 従来例における掘削爪の摩耗状態を示す図 従来例における交換可能な掘削爪を有する掘削翼を示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態における掘削撹拌装置１は、図１に示すように、図示しない油圧モーターなどによって回転する掘削軸２に掘削翼５や撹拌翼３や供回り防止翼４などを取り付けるようにしたものであって、特徴的に、その掘削翼５の端部に側方へ開口するホルダ６を設け、そこに掘削爪５１を着脱可能に取り付けられるようにするとともに、そのホルダ６の開口部６３にカバーを取り付けられるようにしたものである。以下、本実施の形態における掘削撹拌装置１について詳細に説明する。

まず、掘削軸２は、撹拌翼３を取り付けるための第一掘削軸２ａと、供回り防止翼４を取り付けるための第二掘削軸２ｂと、掘削翼５を取り付けるための第三掘削軸２ｃとを分離可能に構成し、それぞれを同軸上に嵌め合わせてボルトで締結することで、内部にスラリーを通すための導通路（図示せず）を形成するようにしている。この導通路の下端側には吐出口２１が設けられており、コンプレッサーによって導通路にスラリーを通して吐き出させるようにしている。

この掘削軸２の下端部分に取り付けられる掘削翼５は、翼体５０（図２参照）の下端側に掘削爪５１を斜め下方に突出させるように構成される。そして、この掘削爪５１によって地盤を掘削して土砂を上方へ吐き出せるようにしている。

この掘削翼５の上方に設けられる撹拌翼３は、掘削翼５の径とほぼ同じ径を有する矩形板状の翼体５０によって構成されるもので、第一掘削軸２ａの外周に軸対称となるように固定して取り付けられる。この撹拌翼３は、全体的に傾斜するように構成されており、掘削時に掘削穴９の土砂を上方へ吐き出させるようにしている。そして、この撹拌翼３によって土砂を上方へ吐き出させるとともに、その傾斜した撹拌翼３によって土砂とスラリーとを撹拌させるようにしている。

一方、第二掘削軸２ｂに取り付けられる供回り防止翼４は、軸受部の外側に設けられた羽根体４２を備えて構成されるものであって、掘削翼５や撹拌翼３よりも若干半径方向に大きくなるように設けることで、掘削穴９の壁面に当接させて供回りを防止させるようにしたものである。

このような構成において、掘削翼５で地面を掘削する場合、掘削爪５１の先端部分が摩耗するとともに、翼体５０の最も外側（回転中心から最も外側）も摩耗してくる。そこで、この実施の形態では、この掘削爪５１を交換できるようにするとともに、翼体５０の側面における摩耗も防止できるような構造を用いている。

図２〜図４は、この掘削翼５の最も外側に取り付けられる第一の実施の形態である掘削爪５１の取り付け構造を示したものである。この翼体５０の最も外側の側面には、ホルダ６が溶着されており、そのホルダ６に外側から掘削爪５１を装着して蓋体７でカバーできるようになっている。このホルダ６は、回転方向に沿った前後方向に対向する側壁６１（図４参照）と上方部分に設けられた頭部６２とによって凹状の開口部６３を形成するように設けられており、その開口部６３に掘削爪５１の爪プレート５２を装着させるようになっている。なお、図２から図４では、ホルダ６の上部に頭部６２を設けるようにしているが、図５や図６に示すように、頭部を設けないような構造とすることもできる。このような掘削爪５１を翼体５０の下方から差し込むように装着させることもできるが、このようにすると、隙間部分に土砂が入り込んでしまい、掘削爪５１が入らなくなってしまう。そこで、本実施の形態では、外側から掘削爪５１を装着させるようにしている。

一方、このホルダ６に装着される掘削爪５１は、一枚の爪プレート５２と、その先端に取り付けられた爪部５３とを備えて構成されるものであって、爪部５３の下端部分に沿った長手方向と直交する平面を有する爪プレート５２を設けるようにしている（図３および図５参照）。そして、このように爪プレート５２を爪部５３と直交させることによって、爪部５３に回転方向に荷重が掛かった場合に、その荷重の作用方向に沿った平面状の爪プレート５２でその荷重を支え、これによって、爪プレート５２で掘削時の荷重に耐えられるようにしている。なお、この爪部５３と爪プレート５２の段差部分を直角な形状とすると、そこで荷重が集中してしまい、そこから亀裂を生じてしまう可能性がある。このため、この実施の形態では、爪部５３と爪プレート５２との境界部分に湾曲するような湾曲部５４ａを形成するようにしている。これにより、湾曲部５４ａで荷重を分散させることができ、亀裂の発生を防止できるようにしている。なお、ホルダ６の側壁６１の先端部分には、この湾曲部５４ａに対応した湾曲形状をした部分５４ｂを設け、これによって、爪部５３や段差部分をホルダ６の先端部分に密着させられるようにしている。

また、この掘削爪５１を使用する場合、爪部５３の最も外側から順に摩耗して行くことになる。このため、図５および図６に示すような構成を採用することもできる。

この図５や図６に示す掘削爪５１は、上記実施の形態と同様に、掘削翼５の長手方向に沿った下端部分を有する爪部５３と、その爪部５３の上端部分に設けられる爪プレート５２を有するものであって、特徴的に、その爪プレート５２を、爪部５３の長手方向の中央部分から直交するように設けて表裏対称となるようにしたものである。そして、このように表裏対称とすることによって、爪部５３の外側が摩耗した場合であっても、掘削爪５１を取り外して表裏反転させ、再びホルダ６に取り付けて使用することで、外側にきれいな爪部５３を位置させて使用できるようにしたものである。なお、このような爪部５３を取り付ける場合、外側の蓋体７が極端に摩耗してしまう可能性がある。そのため、この実施の形態においては、爪部５３の外側面と、蓋体７の外側面とを一致させるようにしている。なお、ここでは、爪部５３と蓋体７の外側面を一致させるようにしているが、爪部５３を更に外側に突出させるようにしてもよい。

蓋体７は、このホルダ６に装着された爪プレート５２を覆うように取り付けられるものであって、ここではホルダ６よりも硬度の高いスウェーデン鋼などで構成される。この蓋体７は、ホルダ６の開口部６３を覆うように取り付けられ、また、ホルダ６の頭部６２よりも側方に突出するように設けられる。そして、このように蓋体７を側方に突出させることで、掘削時に、掘削穴９の壁面に蓋体７のみを接触させるようにしている。この蓋体７は、ホルダ６や爪プレート５２に対してボルト８ａで取り付けられ、その際、ボルト８の頭部を、蓋体７から突出させないようにして、ボルト８ａの頭部６２を摩耗させないようにしている。なお、ここではボルト８ａを設けるようにしているが、頭部６２側にボルトを取り付けて爪プレート５２を固定するようにしてもよい。

次に、このように構成された掘削撹拌装置１の使用方法について、図７を用いて説明する。

まず、この掘削撹拌装置１を用いて地盤改良を行う場合、掘削したい位置に掘削軸２を合わせて起立させる（図７ａ）。そして、掘削軸２を正方向に回転させながら掘削していき、その際、スラリーを吐き出しながら掘り進めていく（図７ｂ〜ｃ）。このとき、掘削翼５に設けられた掘削爪５１の下端部分は地面に接触し、また、翼体５０の最も外側に位置するホルダ６の蓋体が掘削穴９の内側壁面に接触するように掘削されていく。また、この掘削時には、掘削爪５１の回転方向に荷重が掛かるが、その荷重は爪プレート５２の湾曲部５４で分散されるとともに、回転方向に一致する爪プレート５２で剪断荷重を支えることができる。

このように掘削爪５１を用いて掘削を行い、所定の深度に達したら（図７ｃ）、その掘削やスラリーの吐き出しを停止して、今度は掘削軸２を逆方向に回転させながら引き抜いていく（図７ｄ〜ｅ）。このとき、掘削翼の最も外側に位置するホルダ６の蓋体は、掘削穴９の側壁６１に接触しながら回転し、引き抜かれていくことになる。

次に、このように引き抜きや撹拌作業を行った後、再び、正方向に掘削翼５を回転させて掘削方向に掘り進んでいき、スラリーの撹拌を行うとともに、再引き抜きや撹拌を行った後に、最終的に掘削軸２の引き抜きを行う（図７ｂ〜ｅ）。このときも、同様に、掘削翼５の最も外側に位置するホルダ６の蓋体７は、掘削穴９の側壁６１に接触しながら回転していくようになる。

このように掘削や引き抜き作業によって掘削爪５１が摩耗してきた場合、ボルト８ａを取り外すとともに、蓋体７を取り外して爪プレート５２を開口部６３から取り外す。そして、新たな掘削爪５１に交換するか、あるいは、表裏反転させて、その開口部６３に爪プレート５２を装着し、逆の順序で、開口部６３に蓋体７を被せてボルト８ａで固定する。このとき、蓋体７が摩耗している場合は、その蓋体７についても同様に新しい蓋体７と交換し、その蓋体７を装着させるようにする。

このように上記実施の形態によれば、翼体５０に取り付けられたホルダ６に掘削爪５１を着脱可能に取り付けてなる掘削翼５において、翼体５０の最も外側に設けられ、翼体５０の外側に向けた開口部６３を有するホルダ６と、当該開口部６３に爪プレート５２を収容した状態で取り付けられる掘削爪５１と、前記開口部６３を覆う着脱可能な蓋体７とを設けるようにしたので、掘削爪５１が摩耗した場合に、その掘削爪５１を交換することができるとともに、外側に位置する蓋体７が摩耗したとしても、その蓋体７を交換するだけで対応することができるようになる。

また、前記爪プレート５２を、掘削爪５１の先端部分に沿った長手方向と直交するように設け、前記ホルダ６の開口部６３に取り付けるようにしたので、翼体５０を回転させた際に掛かる回転方向の荷重を、その荷重の作用方向に沿って設けられた平面状の爪プレート５２で支えることができるため、爪プレート５２との連結部分における撓みを防止することができるとともに、爪部５３と爪プレート５２との段差から亀裂を生じさせることを防止することができる。

さらに、前記爪プレート５２の下方に設けられた爪部５３と前記爪プレート５２との段差部分に湾曲させた湾曲部５４ａを設けるようにしたので、直角に切り込む場合に比べて荷重を分散させることができ、段差部分での亀裂を防止することができる。また、湾曲させることで、段差部分に付着した土などを指で取り除いてホルダ６に装着させることができるようになる。

また、前記蓋体７を、ホルダ６よりも翼体５０の外側に向けて突出するように設けるようにしたので、ホルダ６が削られることがなくなり、蓋体７の交換だけで対応することができるようになる。

また、前記蓋体７を、スウェーデン鋼で構成するようにしたので、蓋体７の摩耗を防止することができるようになる。

また、前記爪プレート５２を、爪部５３の中央に設けて表裏対称となるようにしたので、爪部５３の外側が磨り減ったとしても、掘削爪５１を表裏反転させてホルダ６に取り付けて使用することができ、掘削爪５１を有効活用することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、最も外側の掘削爪５１のみを交換する場合について説明したが、内側の掘削爪５１についても交換できるようなホルダ６などを設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、爪部５３と爪プレート５２を直交させるようにしてホルダ６に装着させるようにしたが、爪部５３の下端の長手方向と爪プレート５２の平面とを一致させるようにして翼体５０のホルダ６に装着させるようにしてもよい。この場合、翼体５０の側面方向に設けられたスリット状の開口部６３から爪プレート５２を挿入し、その開口部６３を覆うように蓋体７を装着させるようにするとよい。

さらに、上記実施の形態では、蓋体７をスウェーデン鋼で構成するようにしたが、ホルダ６と同じ素材の金属、あるいは、他の金属で構成するようにしてもよい。

１・・・掘削撹拌装置
２・・・掘削軸
２ａ・・・第一掘削軸
２ｂ・・・第二掘削軸
２ｃ・・・第三掘削軸
３・・・撹拌翼
４・・・共回り防止翼
５・・・掘削翼
５０・・・翼体
５１・・・掘削爪
５２・・・爪プレート
５３・・・爪部
６・・・ホルダ
６１・・・側壁
６２・・・頭部
６３・・・開口部
７・・・蓋体
８ａ・・・ボルト

Claims (6)

1. 翼体に取り付けられたホルダに掘削爪を着脱可能に取り付けてなる掘削翼において、
   翼体の最も外側に設けられ、翼体の外側に向けた開口部を有するホルダと、
   当該開口部に爪プレートを収容した状態で取り付けられる掘削爪と、
   前記開口部を覆う蓋体と、
   を設けてなる掘削翼。
2. 前記爪プレートを、掘削爪の先端部分に沿った長手方向と直交するように設け、前記ホルダの開口部に取り付けるようにした請求項１に記載の掘削翼構造。
3. 前記爪プレートの下方に設けられた爪部と前記爪プレートとの段差部分を湾曲させるようにした請求項１に記載の掘削翼構造
4. 前記蓋体が、ホルダよりも翼体の外側に向けて突出するように設けられるものである請求項１に記載の掘削翼構造。
5. 前記蓋体が、スウェーデン鋼で構成されるものである請求項１に記載の掘削翼構造。
6. 前記爪プレートを、爪部の中央に設けて掘削爪を全体として表裏対称となるようにした請求項１に記載の掘削翼構造。

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