JP2022062826A - 地下埋設物破砕撤去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧装置のような複雑な機構を伴わずケリーバー１６の操作だけで地中の障害物を破砕してからそのまま撤去する。【解決手段】ケリーバー１６の下端には回転軸３０が連結されている。自在回転接続部３２は、回転軸３０が回転するときは、その回転をリンクベース３４に伝えない。スリーブ２８の内壁と回転軸３０の外壁にはキーが固定されている。ケリーバー１６を正方向に回転させると、スリーブ側のキーと回転軸側のキーが噛み合って、ケーシングチューブ２０をケリーバー１６と一体に回転させ、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを阻止する。これで、一対のグラブ３８が開放された状態を保持する。ケリーバー１６を逆方向に回転させたとき、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを許容して、一対のグラブ３８を閉じる状態に移行できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ビル建設工事等の障害になる地下埋設物を破砕しながら撤去するための地下埋設物破砕撤去装置に関する。

ビルの支持杭を打つ場合に障害になる、岩や既存の杭等の障害物を破砕して撤去するために、様々な装置が開発されている（特許文献１、特許文献２）。これらの地中の障害物を破砕して掴み上げるには大きな力が必要なため、油圧装置が使用されている。また、破砕後の破片を吊り上げるための専用の装置も開発されている（特許文献３）。

特許号５５３５８９４号公報 特開２０１９－２１８８２７号公報 特開２００４－１０７９８４号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記の特許文献で紹介されている油圧装置は、いずれも、ピストンや配管を備えた複雑な構造をしている。このような装置を地中に深く送り込んで操作すると、岩石の破片などによって損傷する事故が多くあり、 メンテナンスの手数と費用がかかるという問題があった。さらに、ビルの建設現場では、多数本の杭を打ち込むために、多数の箇所で地中障害物を除去する作業が要求される。この場合に、現場で装置が故障すると、その後の作業が著しく遅延するという問題もあった。破砕後の障害物は、特許文献３のように油圧装置を使用しないで吊り上げることができるが、破砕装置とは別に障害物を吊り上げるための装置を準備し機材を交換するという手数がかかる。本発明では、従来から地面の掘削に使用されている重機のケリーバーの操作のみによって、地中に埋設されている障害物を切り崩し、そのままケリーバーの操作のみで掴んで引き上げることができるという装置を提供する。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
ケリーバー１６を吊り下げて正方向または逆方向に回転させ、かつ、そのケリーバー１６をガイドレール１９に沿って上下方向に移動させる駆動部１８と、
ケリーバー１６の下端にコネクタ２６を介して連結された回転軸３０と、
この回転軸３０を貫通させて、ケーシングチューブ２０の上端に固定したスリーブ２８と、
このケーシングチューブ２０の内壁に設けられた軸受け４６に支軸４４により支持された一対のグラブ３８と、
グラブ３８の支軸４４から延びるアームの端部を上下方向に移動させて一対のグラブ３８を開閉させるグラブリンク３６と、
一対のグラブ３８に接続された一対のグラブリンク３６を支持するリンクベース３４と、
回転軸３０の下端にリンクベース３４を連結するためのもので、リンクベース３４を回転軸３０の上下方向の移動に追従させ、回転軸３０が回転するときは、その回転をリンクベース３４に伝えない自在回転接続部３２と、
スリーブ２８の内壁に固定されたスリーブ側のキー４０と、回転軸３０の外壁に固定された回転軸側のキー４２とを備え、
これらのスリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２とは、
ケリーバー１６を正方向に回転させるときに、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２が噛み合って、ケーシングチューブ２０をケリーバー１６と一体に回転させ、かつ、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを阻止して、一対のグラブ３８が開放された状態を保持し、
ケリーバー１６を逆方向に回転させたとき、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２が回転軸３０の回転方向に離れて、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを許容して、一対のグラブ３８を閉じる状態に移行させるように配置されていることを特徴とする地中障害物破砕撤去装置。

〈構成２〉
スリーブ側のキーと回転軸側のキーとは、回転軸とスリーブの円筒状の壁に複数組、ほぼ等間隔で配置され、一方のキーがＪ文字、またはＬ文字の形状をし、他方のキーが縦棒状をしており、両者が噛み合ったときには、一方が他方の側面と下面の両方に接するように配置されていることを特徴とする構成１に記載の地中障害物破砕撤去装置。

〈構成３〉
ケーシングチューブに対して回転軸とリンクベースが上方に移動するとき、スリーブと一体化したケーシングチューブの重量全部が、グラブの軸受に加わって、グラブを閉じる方向に力を及ぼすように、グラブリンクが配置されていることを特徴とする構成１または２に記載の地中障害物破砕撤去装置。

ケリーバー１６の下端には回転軸３０が連結されている。グラブ３８の支軸４４から延びるアーム３９の端部を上下方向に移動させると一対のグラブ３８を開閉できる。自在回転接続部３２は、回転軸３０の下端にリンクベース３４を連結しており、リンクベース３４を回転軸３０の上下方向の移動に追従させ、回転軸３０が回転するときは、その回転をリンクベース３４に伝えない。スリーブ２８の内壁と回転軸３０の外壁にはキーが固定されている。ケリーバー１６を正方向に回転させると、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２が噛み合って、ケーシングチューブ２０をケリーバー１６と一体に回転させ、障害物の切り崩し等を可能にする。同時に、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを阻止して、一対のグラブ３８が開放された状態を保持できる。ケリーバー１６を逆方向に回転させたとき、スリーブ側のキーと回転軸側のキーがその回転方向に離れて、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方に移動するのを許容する。このとき、一対のグラブ３８を閉じる状態に移行できる。即ち、障害物を切り崩し、そのままケリーバーの操作のみで掴んで引き上げることができる。

図１は本発明の地下埋設物破砕装置を使用した工事の説明図である。 図２は本発明の装置のキーの機能を説明する主要部斜視図である。 図３は本発明の装置のグラブ周辺の構造を示す斜視図である。 図４は本発明の装置の動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１を使用して、本発明の装置の概略を説明する。図１の下部には、一点鎖線の円内に、ケーシングチューブ２０の内部構造縦断面図を用いた、動作を説明するための２種類の図を（Ｍ）と（Ｎ）と表示して示した。重機１２はガイドレール１９を地上に垂直に立てて、掘削機構を支持している。ケリーバー１６は、その下端に掘削機等を取り付けて、作業孔１４を形成するための装置である。

ガイドレール１９に沿って上下方向に走行するように設けられた駆動部１８は、ケリーバー１６を吊り下げて正方向（矢印Ａの方向）または逆方向（矢印Ｂの方向）に回転させ、かつ、ガイドレール１９に沿って下方向（矢印Ｃの方向）や上方向（矢印Ｄの方向）に移動させることができる装置である。

ケリーバー１６の下端には、図２の（ａ）に示すような機構が連結されている。即ち、図２に示すように、この機構は、コネクタ２６と回転軸３０と自在回転接続部３２とリンクベース３４が上から順に連結された構造をしている。図１に示したケーシングチューブ２０の上端には図２の（ｂ）に示すようなスリーブ２８が固定されている。スリーブ２８は、上記の回転軸３０を貫通させている。

上記のコネクタ２６は、ケリーバー１６に回転軸３０を着脱するためのものである。一方、図３（ｂ）に示すように、ケーシングチューブ２０の内壁に設けられた軸受け４６には、図３（ａ）に示した支軸４４により支持された一対のグラブ３８が設けられている。このグラブ３８は、半球を２分したような構造をしている。

図３（ａ）に示したグラブ３８の支軸４４から延びるアーム３９の端部には、グラブリンク３６が連結されている。グラブリンク３６を下方向（矢印Ｃの方向）や上方向（矢印Ｄの方向）に移動させると、一対のグラブ３８を開閉させることができる。

一対のグラブ３８にそれぞれグラブリンク３６が接続されており、図２（ａ）に示すように、これらの一対のグラブリンク３６をリンクベース３４が支持している。図３（ａ）と（ｂ）に示すように、自在回転接続部３２は、回転軸３０の下端にリンクベース３４を連結するためのもので、リンクベース３４を回転軸３０の上下方向の移動に追従させ、回転軸３０が回転するときは、その回転をリンクベース３４に伝えないように、例えば、フランジとこれを囲むボックス等により構成されている。

再び図２（ａ）に戻って、上記の回転軸３０の外壁には、Ｊの文字のような形状の回転軸側のキー４２が固定されている。また、図２（ｃ）に示すように、スリーブ２８の内壁には、縦棒状のスリーブ側のキー４０が設けられている。これらのキーの作用を図４を用いて説明する。

図４（ｃ）に示すように、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２とは、ケリーバー１６を正方向（矢印Ａの方向）に回転させると、ちょうどＪの文字で縦棒状のスリーブ側のキー４０を下から支えるような位置関係で噛み合わされる。

この状態では、ケリーバー１６をさらに正方向（矢印Ａの方向）に回転させると、図１に示したケーシングチューブ２０をケリーバー１６と一体に正方向に回転させることができる。これで、ケーシングチューブ２０を用いて切削ビット２２による掘削をしたり、作業孔１４の内部にある障害物２４を破砕してケーシングチューブ２０の内部に取り込むことができる。

なお、こうしてケーシングチューブ２０を回転させている間は、図１（Ｍ）の円内に示すように、グラブ３８を開放した状態にして、一対のグラブ３８の間に障害物２４が取り込まれるようにする。そして、図４（ｃ）に示すようにスリーブ側のキー４０が回転軸側のキー４２の矢印Ｄ方向の移動を阻止する。即ち、ケーシングチューブ２０に対して図２（ａ）に示した回転軸３０やリンクベース３４が上方に移動するのを阻止する。これで、グラブ３８を開放した状態が維持される。

次に、ケリーバー１６を逆方向（矢印Ｂの方向）に回転させたときには、図４（ｄ）に示すように、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２が回転方向に離れる。これで、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方向（矢印Ｄの方向）に移動するのを許容される。

ケリーバー１６と回転軸３０とが逆方向（矢印Ｂの方向）に回転しても自在回転接続部３２がその回転力を下方に伝えないから、ケリーバー１６の操作だけで、スリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２を噛み合わせた状態を簡単に解除できる。これで、ケーシングチューブ２０に対して回転軸３０とリンクベース３４が上方向（矢印Ｄの方向）に移動するのを妨げるものが無くなる。

その後、ケリーバー１６を上方向（矢印Ｄの方向）に引き上げると、図４（ｄ）の状態から（ｅ）の状態にまでキーの位置が移動する。ここで、リンクベース３４がグラブリンク３６を引き上げるから、グラブ３８が軸受け４６に支持された部分を中心に回転して、図４（ｂ）に示すように、一対のグラブ３８を閉じる状態に移行させることができる。

軸受け４６を通じてケーシングチューブ２０の重量全部がグラブ３８を閉じる方向に作用するので、障害物２４を強く掴んだまま、引き上げることができる。これは、リンクベース３４がグラブリンク３６を引き上げるときに一対のグラブ３８を閉じる状態に移行させるように、グラブリンク３６を配置することで実現する。

グラブ３８を閉じて障害物２４を掴んだ後は、図１に示したように、駆動部１８がケリーバー１６を引き上げて、ケーシングチューブ２０を地上に取り出す。そして今度は図４の（ｆ）に示したように、矢印Ｃの方向にケリーバー１６を操作してグラブ３８を開放する。

こうしてケーシングチューブ２０から障害物２４を地上に取り出した後は、ケリーバー１６を矢印Ａの方向に回転させて、図４（ｃ）に示すような状態に戻す。
これで再びケーシングチューブ２０を矢印Ａの方向に回転させｄ、切削ビット２２を用いて地面を掘削したり障害物２４を破砕したりすることができる。

上記のケリーバー１６は、ケーシングチューブ２０を回転させて掘削するように力を伝達する役割を持つので、チェーンのような柔軟なものではなく、既存の装置のように丈夫な剛体がする。既存の掘削用の装置をそのまま利用できるという効果もある。

上記のスリーブ側のキー４０と回転軸側のキー４２とは、回転軸３０の回転によって噛み合わされたり切り離されたりする機能を発揮すればよく、その形状は任意である。掘削をするためにケリーバー１６を回転させる方向を反対にすれば、回転軸側のキー４２はＬ文字の形状にすることができる。また、上記の例に示したスリーブ側のキー４０を回転軸３０に取り付け、回転軸側のキー４２をスリーブ２８に取り付け、両者の縦方向の向きを反対にしても（Ｊ文字やＬ文字を倒立させる）同様に機能させることができる。

即ち、スリーブ側のキーと回転軸側のキーとは、回転軸とスリーブの円筒状の壁に複数組、ほぼ等間隔で配置されるとよい。そして、一方のキーがＪ文字、またはＬ文字の形状をし、他方のキーが縦棒状をしているとよい。この場合に、両者が噛み合ったときには、図４で説明したように、一方が他方の側面と下面の両方に接するように配置されているとよい。

この場合に、上記のように縦棒形とＪ文字形の形状を採用し、スリーブ２８の内面に複数のスリーブ側のキー４０が配置され、その中間に位置するように回転軸側のキー４２が配置されていると、ケーシングチューブ２０を引き上げる時には図４（ｅ）か（ｆ）のような状態になる。

このときは、ケーシングチューブ２０をどちらに回しても、回転軸側のキー４２が必ず隣接するスリーブ側のキー４０に衝突するので、ケリーバー１６の回転力がケーシングチューブ２０に伝わって、これを回転させることができる。

グラブ３８を開閉させるリンクも、リンクベース３４を引き上げた時にグラブ３８を閉じることができ、リンクベース３４を押し下げたときに３８が開くような機構であれば任意のものを採用することができる。

１２ 重機
１４ 作業孔
１６ ケリーバー
１８ 駆動部
１９ ガイドレール
２０ ケーシングチューブ
２２ 切削ビット
２４ 障害物
２６ コネクタ
２８ スリーブ
３０ 回転軸
３２ 自在回転接続部
３４ リンクベース
３６ グラブリンク
３８ グラブ
３９ アーム
４０ スリーブ側のキー
４２ 回転軸側のキー
４４ 支軸
４６ 軸受け

Claims (3)

1. ケリーバーを吊り下げて正方向または逆方向に回転させ、かつ、そのケリーバーをガイドレールに沿って上下方向に移動させる駆動部と、
   ケリーバーの下端にコネクタを介して連結された回転軸と、
   この回転軸を貫通させて、ケーシングチューブの上端に固定したスリーブと、
   このケーシングチューブの内壁に設けられた軸受けに支軸により支持された一対のグラブと、
   グラブの支軸から延びるアームの端部を上下方向に移動させて一対のグラブを開閉させるグラブリンクと、
   一対のグラブに接続された一対のグラブリンクを支持するリンクベースと、
   回転軸の下端にリンクベースを連結するためのもので、リンクベースを回転軸の上下方向の移動に追従させ、回転軸が回転するときは、その回転をリンクベースに伝えない自在回転接続部と、
   スリーブの内壁に固定されたスリーブ側のキーと、回転軸の外壁に固定された回転軸側のキーとを備え、
   これらのスリーブ側のキーと回転軸側のキーとは、
   ケリーバーを正方向に回転させるときに、スリーブ側のキーと回転軸側のキーが噛み合って、ケーシングチューブをケリーバーと一体に回転させ、かつ、ケーシングチューブに対して回転軸とリンクベースが上方に移動するのを阻止して、一対のグラブが開放された状態を保持し、
   ケリーバーを逆方向に回転させたとき、スリーブ側のキーと回転軸側のキーが回転軸の回転方向に離れて、ケーシングチューブに対して回転軸とリンクベースが上方に移動するのを許容して、一対のグラブを閉じる状態に移行させるように配置されていることを特徴とする地中障害物破砕撤去装置。
2. スリーブ側のキーと回転軸側のキーとは、回転軸とスリーブの円筒状の壁に複数組、ほぼ等間隔で配置され、一方のキーがＪ文字、またはＬ文字の形状をし、他方のキーが縦棒状をしており、両者が噛み合ったときには、一方が他方の側面と下面の両方に接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の地中障害物破砕撤去装置。
3. ケーシングチューブに対して回転軸とリンクベースが上方に移動するとき、スリーブと一体化したケーシングチューブの重量全部が、グラブの軸受に加わって、グラブを閉じる方向に力を及ぼすように、グラブリンクが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地中障害物破砕撤去装置。

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