JP2023075663A - オールケーシング工法における地中孔掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地中孔掘削装置の中心をケーシングの中心線上に位置させて水平を保った状態でケーシングの内壁に固定することによって、最適な掘削を可能とする地中孔掘削装置を提供することを目的としている。
【解決手段】所定間隔で複数装備した固定プレートを半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、複数の固定プレートの張出・張戻を張出同調板を介して同調させることを特徴とするオールケーシング工法における地中孔掘削装置を基本として提供する。
【選択図】図７

Description

本発明は、基礎杭としての場所打ち杭を打設するオールケーシング工法において、張出・張戻自在な複数の固定プレートによって、ケーシングの内壁に固定して掘削作業を行う地中孔掘削装置に関する。

オールケーシング工法は、ケーシングドライバ装置で把持したケーシングを回転させながら地中に圧入し、ケーシング内の土砂を掘削装置で掘削して、地上に排土することによって地中孔を掘削している。そのため、杭の外周に土砂の混入が少なく、支持力の大きな場所打ち杭を施工することができ、場所打ち杭を打設する工法の中ではもっとも信頼性の高い工法といえる。

従来、オールケーシング工法における地中孔の掘削は、クレーンに吊支したハンマーグラブをケーシング内の掘削面に自重落下させて、その衝撃によって掘削したり、クレーンに吊支したケリーバに装備した掘削ドリルや掘削バケットをケーシング内の掘削面に挿入し、回転駆動させて掘削することにより行っていた。しかしながら、前者の掘削手段は、自重落下による振動や騒音の問題があり、又一度につかみ取ることが可能な土砂の量が少ないという問題点がある。後者の掘削手段もケリーバの回転駆動源が地上に存在するため、騒音の問題があり、しかも地中孔が深くなればなるほど掘削ドリルと回転駆動源との距離が遠くなるため、回転駆動装置が大型化してしまい、騒音も増幅することとなる。

そこで、本願出願人は振動や騒音の軽減を図り、装置を小型化するために、特許文献１に示すケーシングの内壁に着脱自在に固定した地中孔掘削装置の掘削バケットを掘削面に押圧しながら回転させて掘削し、掘削バケット内に掘削した土砂を取り込む地中孔掘削装置（以下、「文献１発明」という）を既に提供している。

文献１発明では、地中孔掘削装置そのものを、掘削状況に応じて、地中に向かって順次継ぎ足して圧入してゆくケーシングの内壁に固定して使用するため、掘削バケットを回転駆動するケリーバの回転駆動源としての回転用油圧モータや、掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダ等の駆動部を地中孔掘削装置に一体に装備してケーシング内に位置させている。そのため、掘削時の騒音を緩和することができ、加えて掘削バケットを回転させて圧入するため、振動も少ない。

特開２００２－２７６２７３号公報

文献１発明では、地中孔の掘削に際して、地中孔掘削装置そのものを張出・張戻自在な複数の固定プレートによってケーシングの内壁に固定した状態で掘削を行う。そして、掘削バケット内が掘削した土砂で満たされると、固定プレートを張戻して地中孔掘削装置をケーシングの内壁から開放し、地上に巻上て土砂を地上に排土し、再び地中孔内の所定の位置まで巻出し、固定プレートを張出し、ケーシングの内壁に固定して掘削作業を継続する。地中孔掘削装置をケーシングの内壁に固定するためには、複数の固定プレートを必要とし、文献１発明では３つの固定プレートを等間隔に装備している。そのため、掘削作業中は、地中孔掘削装置をケーシングの内壁に着脱するための複数の固定プレートの張出・張戻操作を継続して繰り返す必要がある。

掘削作業を効率よく行うためには、地中孔掘削装置の中心をケーシングの中心線上に位置させて水平を保った状態となるようにケーシングの内壁に固定することが望ましい。地中孔掘削装置がケーシングの中心から外れ偏心した位置に固定されたり、水平を失って傾斜した状態で固定されてしまうと、先端に装備した掘削バケットが掘削面の中心で作動することができず、最適の箇所を掘削することができず、又均等な掘削抵抗が得られない状態となり、掘削バケットの回転機構の障害の原因となって安定した掘削を阻害したり、掘削効率の低下の原因となるためである。

文献１発明では、油圧回路から一括して供給する作動油によって、複数の固定用油圧シリンダを独立して作動させ、それぞれの固定用油圧シリンダのロッドにリンクを介して連結した複数の固定プレートをケーシングの内壁に圧接して固定する固定手段を採用している。そのため、固定作業時において、負荷の少ない固定用油圧シリンダから作動することとなり、複数の固定用油圧シリンダが均等に伸縮動作するものではなく、作業状況によってはリンクを介して固定用油圧シリンダのロッドに連結した固定プレートの張出にばらつきが生じることとなる。その結果、文献１発明では、地中孔掘削装置の中心がケーシングの中心線上から外れ偏心した位置に固定されたり、固定作業時に水平を失って傾斜した状態で固定されることが生じることがあり、前記したように安定した掘削が阻害されたり、掘削効率が低下してしまうことがあった。

そこで、本発明は、地中孔掘削装置の中心をケーシングの中心線上に位置させて水平を保った状態でケーシングの内壁に固定することによって、最適な掘削を可能とする位置に張出・張戻自在な複数の固定プレートを有する地中孔掘削装置を提供することを課題としている。

本発明はその課題を解決するために、固定プレートの張出・張戻操作について鋭意研究の結果、地中孔掘削装置がケーシングの中心から外れ偏心した位置に固定されたり、水平を失って傾斜した状態で固定されてしまう原因は、固定プレートを張出・張戻する複数の固定用油圧シリンダの伸縮動作にばらつきが生じることにあるとの知見を得て、請求項１により、所定間隔で複数装備した固定プレートを半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、複数の固定プレートの張出・張戻を張出同調板を介して同調させるオールケーシング工法における地中孔掘削装置を基本として提供する。

請求項２により、所定間隔で複数装備した固定プレートを、それぞれ固定用油圧シリンダの伸縮によって半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、リンクの一端を各固定プレートに連結し、リンクの他端を鉛直方向に装備した各固定用油圧シリンダのロッドにそれぞれ連結するとともに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドをそれぞれ張出同調板に固定し、各固定用油圧シリンダのロッドの伸縮によって、張出同調板及び各リンクを作動させて、複数の固定プレートの張出・張戻を同調させるオールケーシング工法における地中孔掘削装置を提供する。

請求項３により、固定用油圧シリンダのロッドに連結した連結ロッドを介して、固定用油圧シリンダのロッドとリンクの他端を連結するとともに、連結ロッドとリンクの他端を張出同調板に固定する構成を、請求項４により、張出同調板は、板状の同調板本体と、同調板本体の外周面に所定間隔で複数突設した左右一対の同調ブラケットからなり、同調ブラケットに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドを同調用連結ピンによって固定した構成を提供する。

請求項５により、同調用連結ピンによって、複数の固定用油圧シリンダのロッドを張出同調板に固定した構成を、請求項６により、掘削面に押圧しながら回転させて掘削するとともに、掘削した土砂を取り込む掘削バケットを装備し、掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダの外周に、掘削バケットに回転力を伝達するケリーバを摺動可能に配置するとともに、回転用油圧モータによって回転駆動する中空ドライブ軸をケリーバの外周に嵌合してなる構成を提供する。

請求項７により、掘削面に押圧しながら回転させて掘削するとともに、掘削した土砂を取り込む掘削バケットを装備し、第１支持体と第２支持体を所定間隔離間させて支柱で連結し、第１支持体の下面に、第２支持体を貫通して掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダを垂下させ、押圧用油圧シリンダの外周に、掘削バケットに回転力を伝達するケリーバを摺動可能に配置し、第２支持体に配置した回転用油圧モータによって回転駆動する中空ドライブ軸をケリーバの外周に嵌合してケリーバを回転させるとともに、支柱に固定プレートを張出・張戻自在に装備した構成を提供する。

請求項８により、第２支持体の上面に固定した支柱基板と、支柱基板上に立設した所定面積の窓部を有する支持枠と、支持枠の上面に一定間隔離間させて立設した左右一対の棹部からなる支柱を、第１支持体と第２支持体間に等間隔で円周状に所定本数連結し、支柱の窓部に固定プレートを張出・張戻自在に装備した構成を、請求項９により、固定用油圧シリンダのヘッドを、左右一対の棹部間に固定用連結ピンによって固定した構成を、請求項１０により、張出同調板に貫通孔を形成し、貫通孔内にケリーバを挿通した構成を提供する。

以上記載した本発明によれば、一端を固定プレートに連結したリンクの他端と、固定用油圧シリンダのロッドを張出同調板に一体として固定しているため、複数の固定用油圧シリンダに油圧回路から作動油を一括して供給した場合に、各固定用油圧シリンダの負荷に差があったとしても、或いは、固定用油圧シリンダに作動油を独立して供給する場合に、作動油の供給のタイムラグや各固定用油圧シリンダの負荷に差があったとしても、固定用油圧シリンダのロッドの伸縮量は、張出同調板によって均等に制御されるため、固定用油圧シリンダのロッドに連結したリンクを介して張出・張戻操作される固定プレートの張出量や張戻量も均等に制御され、複数の固定プレートが同調して張出・張戻することとなる。

即ち、複数の固定用油圧シリンダのロッドはそれぞれ張出同調板に固定されているため、固定用油圧シリンダのロッドの伸縮量に差が生じ、張出同調板が水平を失って特定の固定用油圧シリンダ側に傾斜しようとしても、張出同調板は他の固定用油圧シリンダのロッドにも固定されて支持されているため、張出同調板が傾斜することはなく、水平状態を保持するとともに、ケーシングの中心線上に位置して下降又は上昇する。そのため、固定用油圧シリンダのロッドに連結したリンクに固定され、リンクの動作によって張出・張戻操作される固定プレートも、水平方向に均等に張出・張戻される。

そのため、複数の固定プレートの張出・張戻が張出同調板によって同調して行われることとなり、常に地中孔掘削装置の中心をケーシングの中心線上に位置させて水平を保った状態でケーシングの内壁に固定することが可能となる。よって、地中孔掘削装置の先端中心に装備した掘削バケットを掘削面の中心で作動することができ、最適の箇所を効率よく掘削することが可能となる。

オールケーシング工法における地中孔掘削装置の全体配置図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）オールケーシング工法の工程模式図。 地中孔掘削装置の全体斜視図。 地中孔掘削装置の要部断面図。 中空ドライブ軸近傍の要部説明図。 張出同調板の（Ａ）平面図，（Ｂ）正面図。 張出同調板と固定プレート近傍の要部説明図。 固定プレートの張出状態を示す要部説明図。 固定プレートの張戻状態を示す要部説明図。

以下図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１はオールケーシング工法における地中孔掘削装置の全体配置図、図２はその工程模式図である。図１に示すように、地中孔の掘削箇所に設置したケーシングドライバ装置２００で、先端にビット５ａを装備したケーシング５を把持して回転させながら地中に圧入し、ケーシング５内の土砂を地中孔掘削装置１で掘削し、地上に排土することにより地中孔を掘削する。

地中孔掘削装置１は、クローラクレーン等の自走可能なベースマシン２０５に起伏自在に起立させたジブ２１０の先端に配置したシーブ２１５から垂下させたワイヤロープ等の支持索２２０にスイベルを介して吊支して、図１，図２（Ａ）に示すようにケーシング５内に挿入し、図２（Ｂ）に示すように固定プレート５５を張り出して、ケーシング５の内壁に着脱自在に固定する。地中孔掘削装置１には、地上から動力源としての作動油が、油圧ホースリール２２５に所定長さ巻回した油圧ホース２３０をベースマシン２０５に装備したシーブ２３５を介してケーシング５内に繰り出して供給する。同様に、地上から動力源としての電力が、キャブタイヤケーブルリール２４０に所定長さ巻回したキャブタイヤケーブル２４５をベースマシン２０５に装備したシーブ２３５を介してケーシング５内に繰り出して供給する。図１において、２５０は地中孔掘削装置１に所定の作動油を供給するための油圧ユニットである。

次に、図２（Ｃ）に示すように掘削バケット１０を掘削面に押圧しながら回転させて掘削し、掘削バケット１０内に掘削した土砂を取り込む。そして、掘削バケット１０に所定量の土砂を取り込むと、図２（Ｄ）に示すように地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放して地上に取り出し、図２（Ｅ）に示すように、掘削バケット１０から掘削した土砂を排土し、以後この作業を地中孔が所定の深さとなるまで繰り返して行う。なお、図２において図示した地中孔掘削装置１は本実施形態とは異なるタイプであるが、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレートを張出すことによってケーシングの内壁に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置であり、その作業工程も共通である。

図３は本発明にかかる地中孔掘削装置１の全体斜視図、図４はその要部断面図である。第１支持体２０と第２支持体３０は、共に内部に必要な機材を装備するために中空の円柱体であり、両者を所定間隔離間させて、所定本数の支柱４０、本実施形態では、３本の支柱４０を円周状に等間隔で配置して連結している。第１支持体２０内には作動油や電力等を制御する所要の機器を装備している。なお、図では、構成の説明を判りやすくするために１本の支柱４０のみを図示している。図７は張出同調板と固定プレート近傍の要部説明図であり、支柱４０は第２支持体３０の上面に固定される支柱基板４１上に所定面積の窓部４２を有する支持枠４３を立設し、支持枠４３の上面に左右一対の棹部４４を一定間隔離間させて立設している。棹部４４の上端には第１連結孔４５を穿設形成するとともに、上端近傍に地中孔掘削装置１の中心方向に向けて膨出片４６を形成し、膨出片４６に第２連結孔４７を穿設している。

第１支持体２０の下面には、支持ブラケット２１が垂下されている。支持ブラケット２１は、中央部の軸部２２と、軸部２２から第１支持体２０下面の縁部まで支柱４０の配置に合わせて放射状に延設された所定本数の腕部２３と、腕部２３の先端に穿設形成した支柱用連結孔２４を有している。本実施形態では３本の腕部２３を有しており、左右一対の棹部４４で腕部２３の先端を挟持し、腕部２３の支柱用連結孔２４と棹部４４の第１連結孔４５の位置を合わせて、支柱用連結ピン２５で固定することにより、第１支持体２０と支柱４０を連結している。

そして、窓部４２に地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁に着脱自在に固定するための固定プレート５５を水平方向に張出・張戻自在に装備している。この固定プレート５５の裏面にはリンク５６の一端を固定プレート連結ピン５７によって固定し、リンク５６の他端を、鉛直方向に装備した固定用油圧シリンダ５０のロッド５３（図８，図９参照）に装着した連結ロッド５１に連結するとともに、リンク５６の他端と連結ロッド５１を一体として、張出同調板６０の外周に等間隔で配置した同調ブラケット６１に穿設したブラケット連結孔６１ａに同調用連結ピン６２によって固定している。この同調用連結ピン６２は固定用油圧シリンダ５０のロッド５３に対して垂線方向を維持するように、即ち、ロッド５３に対して直交する方向に装備しているため、張出同調板６０は複数（実施形態では３本）の同調用連結ピン６２によって水平状態に支持されている。

図６（Ａ）は張出同調板６０の平面図、図６（Ｂ）はその正面図である。張出同調板６０は、所定厚さを有する板状の同調板本体６５と、同調板本体６５の外周面に所定間隔で複数突設した左右一対の同調ブラケット６１からなり、同調板本体６５の中央部には貫通孔６３を穿設している。同調板本体６５は平面視において、相互に対面する２辺がそれぞれ短辺６５ａと長辺６５ｂによって形成された異形の六角形状であり、短辺６５ａに左右一対の同調ブラケット６１を配置し、それぞれブラケット連結孔６１ａを穿設している。なお、同調板本体６５の形状は、張出同調板６０に固定する固定プレート５５及び固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の数に応じて適宜選択すればよい。

そして、固定用油圧シリンダ５０のヘッドを支柱４０の棹部４４の膨出片４６に形成した第２連結孔４７に固定用連結ピン５２で固定している。よって、張出同調板６０は、その中心を地中孔掘削装置１の中心軸上に位置させて、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３によって支持されている。そのため、複数の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３をそれぞれ伸長させることによって、張出同調板６０が下降するとともに、複数のリンク５６が張出同調板６０によって同調して、押し下げられる（図４の仮想線参照）。即ち、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の伸長量にばらつきがあり、特定の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３が先に伸長しようとしても、張出同調板６０によって規制され、その伸長量は吸収されて、複数の固定用油圧シリンダ５０の伸長量が同じとなる。

複数の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３は、それぞれ連結ロッド５１を介して張出同調板６０に固定されているため、特定の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３が先に伸縮しようとし、張出同調板６０が水平を失って特定の固定用油圧シリンダ５０側に傾斜しようとしても、張出同調板６０は他の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３にも連結ロッド５１を介して固定されて支持されているため、張出同調板６０が特定の固定用油圧シリンダ側に傾斜することはなく、水平状態を保持するとともに、ケーシング５の中心線上に位置して下降又は上昇する。即ち、張出同調板６０は、張出同調板６０の外周に等間隔で配置した同調ブラケット６１に穿設したブラケット連結孔６１ａに、同調用連結ピン６２によって固定されている固定用油圧シリンダ５０のロッド５３に固定されているため、特定の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の伸縮量にばらつきが生じたとしても他の固定用油圧シリンダ５０のロッド５３によって水平状態に保たれるため、常時水平状態に保持されるとともに、地中孔掘削装置１の中心軸状に位置した状態に保持される。

そして、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３の伸縮動作による張出同調板６０の下降又は上昇に伴って、張出同調板６０に他端を固定するとともに、一端に固定プレート５５を固定したリンク５６も作動し、固定プレート５５が支柱４０の窓部４２から水平方向に同調して同一量だけ張り出し、又は張り戻される。その結果、固定プレート５５は常に地中孔掘削装置１の中心をケーシング５の中心線上に位置させて水平を保った状態でケーシング５の内壁に圧接して地中孔掘削装置１を固定することができる。よって、地中孔掘削装置１の先端中心に装備した掘削バケット１０を掘削面の中心で作動することができ、最適の箇所を効率よく掘削することができる。

また、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を縮小させることによって、張出同調板６０によって同調してリンク５６が押し上げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５を窓部４２から第２支持体３０の径内に同一量張り戻して、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放する。

第１支持体２０の上面には、中央部が膨出した十字状の吊支ブラケット２６が突設されており、中央部に穿設した吊支孔２６ａに支持索２２０を連結することにより、地中孔掘削装置１をベースマシン２０５のジブ２１０からケーシング５内に巻き出し・巻き戻し自在に吊支する。

固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を伸長させることによって、図８に示すように、リンク５６及び張出同調板６０が押し下げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５が支柱４０の窓部４２から水平方向に張り出して、ケーシング５の内壁に圧接することにより、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁に固定する。また、図９に示すように、固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を縮小させることによって、リンク５６が押し上げられて、リンク５６に連結した固定プレート５５を窓部４２から第２支持体３０の径内に張り戻して、地中孔掘削装置１をケーシング５の内壁から開放する。なお、固定プレート５５は、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な構成であれば特に限定はなく、その張出・張戻手段も、前記した固定プレート５５に連結した固定用油圧シリンダ５０のロッド５３を伸縮動作させる手段以外であってもよい。また、油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレート５５によって掘削時にケーシング５の内壁に固定されて掘削する構成であれば、地中孔掘削装置１の構成も特に限定はなく、本実施形態に示す構成以外の構成であってもよい。

第１支持体２０の下面中央部には、第２支持体３０を貫通して掘削バケット１０を伸縮動作させる押圧用油圧シリンダ７０を垂下している。即ち、第１支持体２０の下面に垂下させた支持ブラケット２１の中央部の軸部２２に形成した連結雌部２２ａに、押圧用油圧シリンダ７０のヘッドに形成した連結雄部７１を挿入して押圧用連結ピン７２で固定して、第１支持体２０に吊支している。そして、ケリーバ８０内に押圧用油圧シリンダ７０を挿通するとともに、押圧用油圧シリンダ７０とケリーバ８０を一体として、張出同調板６０の中央部に形成した貫通孔６３を貫通するとともに、更に第２支持体３０を貫通している。よって、ケリーバ８０は、押圧用油圧シリンダ７０のシリンダチューブ７８の外周において軸方向に摺動可能であるとともに、貫通孔６３の内径より最大巾寸法が小さいため、貫通孔６３内で回転可能である。

第２支持体３０を貫通したケリーバ８０の先端に、ケリーバ８０より径大の拡径ハット部８１を連設し、該拡径ハット部８１の先端外周には水平方向に張り出したケリーバフランジ８１ａを形成している。拡径ハット部８１内には、ベアリング９２を装備したベアリングケース９０が収納されており、その下端外周には水平方向に張り出したベアリングケースフランジ９０ａを形成している。なお、９１はベアリングケース９０のシールプレートである。１５は、掘削バケット１０を連結するためのツールジョイントであり、その上端外周には水平方向に張り出したツールジョイントフランジ１５ａを形成している。これらのケリーバフランジ８１ａ，ベアリングケースフランジ９０ａ，ツールジョイントフランジ１５ａは同径であって、これらを密接させて連結ボルト９５で一体に固定する。よって、ケリーバ８０の回転に連動して、ベアリングケース９０及びツールジョイント１５が一体として回転し、その回転力をツールジョイント１５に装着した掘削バケット１０に伝達して回転駆動させる。

ケリーバ８０内に挿通した押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３は、ケリーバ８０内に侵入し、先端に所定長さの延長ロッド７４を所定数だけ連結して延長ロッド固定ピン７５で固着するとともに、延長ロッド７４の先端に所定長さのロッドヘッド７６を連結し、挿通孔８４からロッドヘッド固定ピン７７を挿通して固着する。ロッドヘッド７６の先端はベアリングケース９０内に侵入して、シールプレート９１で覆蓋してシールしている。ケリーバ８０とシリンダチューブ７８との間には間隙があるため、ケリーバ８０の回転に連動してシリンダチューブ７８が回転することはない。しかしながら、ロッドヘッド７６を直接ツールジョイント１５側に固定すると、ロッドヘッド７６，延長ロッド７４及びロッド７３は、ケリーバ８０と同回転することになって、ロッド７３を伸縮動作させるためのピストン部材等の損傷に繋がる怖れがある。そこで、ロッドヘッド７６とケリーバ８０の間にベアリング９２を介在させることによって、ケリーバ８０の回転時には常にベアリング９２を回転させてケリーバ８０の回転を吸収し、ケリーバ８０の回転が押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３に伝わらないようにしている。

掘削バケット１０は、所定容量の中空部を有するとともに、先端にビット１１ａを有して開閉軸１２を支点として開閉自在な開閉蓋１１を装備しており、ケリーバ８０からの回転力によって回転駆動し、ビット１１ａでケーシング５の底部の掘削面を掘削し、掘削した土砂を中空部に取り込むことができる。なお、この掘削バケット１０の構成は公知である。

第２支持体３０の上面には３個の回転用油圧モータ３１が円周状に等間隔で配置されており、出力された回転力は、図４，図５に示すように、各出力軸に装着したピニオンギヤ３６から、中空ドライブ軸３５の外周面にニードルベアリング３４を軸受けとして嵌合した上部サンギヤ３７及び下部サンギヤ３８に伝達されて、適切に減速されて中空ドライブ軸３５に供給される（図４，図５参照）。

また、中空ドライブ軸３５の中央部に付設した中空ドライブ軸フランジ３５ｂの上面には４個の遊星ギヤ３９が円周状に等間隔で配置されて、下部サンギヤ３８に噛合するとともに、第２支持体３０を構成する環状枠体３２の内周面に配置したインターナルギヤ３３に噛合している。この遊星ギヤ３９は、環状枠体３２の下部開口面に装備した中空の遊星ギヤ支持体６９上に配置されており、下部サンギヤ３８から伝達される回転力によって自転するとともに、中空ドライブ軸３５の回転に連動してインターナルギヤ３３に沿って、公転する。

よって、中空ドライブ軸３５は第２支持体３０内において、回転用油圧モータ３１からの回転力をピニオンギヤ３６から受ける上部サンギヤ３７及び下部サンギヤ３８によって所定のトルクで回転駆動する。また、下部サンギヤ３８と環状枠体３２のインターナルギヤ３３の双方に遊星ギヤ３９が噛合しているため、中空ドライブ軸３５は、鉛直方向に支持された状態で安定して回転駆動する。なお、回転用油圧モータ３１及び遊星ギヤ３９はそれぞれ３個，４個に限ることなく、適宜の数を設置することが可能である。

中空ドライブ軸３５は、ケリーバ８０の外周に嵌合しており、中空ドライブ軸３５が回転用油圧モータ３１で回転駆動されることによって駆動軸となり、従動軸としてのケリーバ８０を回転させる。そのため、ケリーバ８０の回転に連動して、ケリーバ８０の先端に固着したツールジョイント１５に装着した掘削バケット１０が回転駆動し、ケーシング５の底面における掘削面で土砂を掘削する。

ケリーバ８０は所定長さの中空筒状体であり、その内周面は、押圧用油圧シリンダ７０のシリンダチューブ７８の外周面に摺動可能に配置するため、シリンダチューブ７８の外周面の断面形状と同様に、断面円形としている。一方、中空ドライブ軸３５からケリーバ８０への回転力伝達面となるケリーバ８０の外周面及び中空ドライブ軸３５の内周面３５ａは、断面形状をともに断面六角形としている。これにより、中空ドライブ軸３５の内周面３５ａに嵌合したケリーバ８０は、その回転力伝達面が従来の四面から六面に増加するため、回転用油圧モータ３１から中空ドライブ軸３５を介してケリーバ８０に伝達する回転力を、回転力伝達面の六面にそれぞれ分散して伝達することができる。よって、従来に比較して高トルクに耐えて、ケリーバ８０の変形や異常摩耗等による損傷を受けることなく産業機械として要求される堅牢性・耐久性を発揮することが可能となる。

押圧用油圧シリンダ７０のロッドヘッド７６とケリーバ８０の間にはベアリング９２を介在させているため、ケリーバ８０が回転駆動してもその回転力はベアリング９２で吸収され、ロッドヘッド７６に伝わることはない。そのため、ケリーバ８０が回転しても押圧用油圧シリンダ７０は回転することがない。

よって、地中孔の掘削に際しては、押圧用油圧シリンダ７０のロッド７３を伸長させて、掘削バケット１０を常に掘削面に押圧しながら、回転用油圧モータ３１を駆動させて、その回転力を減速して中空ドライブ軸３５に伝達してケリーバ８０を回転させることにより掘削バケット１０を回転させて、土砂を掘削し、掘削した土砂を掘削バケット１０の内部に取り込む。

本発明は、上記した油圧回路から供給する作動油によって、水平方向に張出・張戻自在な固定プレート５５を張出すことによってケーシング５の内壁に固定して、ケーシング５内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置１に適用するものである。

以上記載した本発明によれば、一端を固定プレートに連結したリンクの他端と、固定用油圧シリンダのロッドを張出同調板に一体として固定しているため、複数の固定用油圧シリンダに油圧回路から作動油を一括して供給した場合に、各固定用油圧シリンダの負荷に差があったとしても、或いは、固定用油圧シリンダに作動油を独立して供給する場合に、作動油の供給のタイムラグや各固定用油圧シリンダの負荷に差があったとしても、固定用油圧シリンダのロッドの伸縮量は、張出同調板によって均等に制御されるため、固定用油圧シリンダのロッドに連結したリンクを介して張出・張戻操作される固定プレートの張出量や張戻量も均等に制御され、複数の固定プレートが同調して張出・張戻することとなる。

即ち、複数の固定用油圧シリンダのロッドはそれぞれ張出同調板に固定されているため、固定用油圧シリンダのロッドの伸縮量に差が生じ、張出同調板が水平を失って特定の固定用油圧シリンダ側に傾斜しようとしても、張出同調板は他の固定用油圧シリンダのロッドにも固定されて支持されているため、張出同調板が傾斜することはなく、水平状態を保持するとともに、ケーシングの中心線上に位置して下降又は上昇する。そのため、固定用油圧シリンダのロッドに連結したリンクを介して張出・張戻操作される固定プレートも、地中孔掘削装置の中心軸状に位置した状態で、水平方向に均等に張出・張戻される。

そのため、複数の固定プレートの張出・張戻が張出同調板によって同調して行われることとなり、常に地中孔掘削装置の中心をケーシングの中心線上に位置させて水平を保った状態でケーシングの内壁に固定することが可能となる。よって、地中孔掘削装置の先端中心に装備した掘削バケットを掘削面の中心で作動することができ、最適の箇所を効率よく掘削することが可能となる。

１…地中孔掘削装置
５…ケーシング
５ａ…ビット
１０…掘削バケット
１１…開閉蓋
１１ａ…ビット
１２…開閉軸
１５…ツールジョイント
１５ａ…ツールジョイントフランジ
２０…第１支持体
２１…支持ブラケット
２２…軸部
２２ａ…連結雌部
２３…腕部
２４…支柱用連結孔
２５…支柱用連結ピン
２６…吊支ブラケット
２６ａ…吊支孔
３０…第２支持体
３１…回転用油圧モータ
３２…環状枠体
３３…インターナルギヤ
３４…ニードルベアリング
３５…中空ドライブ軸
３５ｂ…中空ドライブ軸フランジ
３６…ピニオンギヤ
３７…上部サンギヤ
３８…下部サンギヤ
３９…遊星ギヤ
４０…支柱
４１…支柱基板
４２…窓部
４３…支持枠
４４…棹部
４５…第１連結孔
４６…膨出片
４７…第２連結孔
５０…固定用油圧シリンダ
５１…連結ロッド
５２…固定用連結ピン
５３…ロッド
５５…固定プレート
５６…リンク
５７…固定プレート連結ピン
６０…張出同調板
６１…同調ブラケット
６１ａ…ブラケット連結孔
６２…同調用連結ピン
６３…貫通孔
６５…同調板本体
７０…押圧用油圧シリンダ
７１…連結雄部
７２…押圧用連結ピン
７３…ロッド
７４…延長ロッド
７５…延長ロッド固定ピン
７６…ロッドヘッド
７７…ロッドヘッド固定ピン
７８…シリンダチューブ
８０…ケリーバ
８１…拡径ハット部
８１ａ…ケリーバフランジ
９０…ベアリングケース
９０ａ…ベアリングケースフランジ
９１…シールプレート
９２…ベアリング
２００…ケーシングドライバ装置
２０５…ベースマシン
２１０…ジブ
２１５，２３５…シーブ
２２０…支持索
２２５…油圧ホースリール
２３０…油圧ホース
２４０…キャブタイヤケーブルリール
２４５…キャブタイヤケーブル
２５０…油圧ユニット

本発明はその課題を解決するために、固定プレートの張出・張戻操作について鋭意研究の結果、地中孔掘削装置がケーシングの中心から外れ偏心した位置に固定されたり、水平を失って傾斜した状態で固定されてしまう原因は、固定プレートを張出・張戻する複数の固定用油圧シリンダの伸縮動作にばらつきが生じることにあるとの知見を得て、請求項１により、所定間隔で複数装備した固定プレートを半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定し、掘削バケットを掘削面に押圧しながら回転させて掘削し、掘削バケット内に掘削した土砂を取り込むオールケーシング工法における地中孔掘削装置であって、所定間隔離間させた第１支持体と第２支持体を、第２支持体の上面に等間隔で円周状に固定した支柱基板と、支柱基板上に立設した所定面積の窓部を有する支持枠と、支持枠の上面に一定間隔離間させて立設した左右一対の棹部からなる所定本数の支柱で連結し、支柱の窓部に張出・張戻自在に装備した固定プレートをリンクの一端に連結し、鉛直方向に装備した固定用油圧シリンダのロッドをリンクの他端に連結するとともに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドを張出同調板に固定し、各固定用油圧シリンダのロッドの伸縮によって、張出同調板及び各リンクを作動させて、複数の固定プレートの張出・張戻を張出同調板を介して同調させるオールケーシング工法における地中孔掘削装置を基本として提供する。

請求項２により、固定用油圧シリンダのヘッドを、左右一対の棹部間に固定用連結ピンによって固定した構成を提供する。

請求項３により、張出同調板は、板状の同調板本体と、同調板本体の外周面に所定間隔で複数突設した左右一対の同調ブラケットからなり、同調ブラケットに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドを同調用連結ピンによって固定した構成を提供する。

請求項４により、第１支持体の下面に、第２支持体を貫通して掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダを垂下させ、押圧用油圧シリンダの外周に、掘削バケットに回転力を伝達するケリーバを摺動可能に配置し、第２支持体に配置した回転用油圧モータによって回転駆動する中空ドライブ軸をケリーバの外周に嵌合してケリーバを回転させる構成を提供する。

請求項５により、張出同調板の中央部に貫通孔を形成し、貫通孔内にケリーバを挿通した構成を提供する。

請求項６により、ケリーバは、貫通孔内で回転可能である構成を提供する。

Claims (10)

1. 所定間隔で複数装備した固定プレートを半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、
   複数の固定プレートの張出・張戻を張出同調板を介して同調させることを特徴とするオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
2. 所定間隔で複数装備した固定プレートを、それぞれ固定用油圧シリンダの伸縮によって半径方向に張出・張戻することによって、ケーシングの内壁に着脱自在に固定して、ケーシング内を掘削するオールケーシング工法における地中孔掘削装置において、
   リンクの一端を各固定プレートに連結し、リンクの他端を鉛直方向に装備した各固定用油圧シリンダのロッドにそれぞれ連結するとともに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドをそれぞれ張出同調板に固定し、
   各固定用油圧シリンダのロッドの伸縮によって、張出同調板及び各リンクを作動させて、複数の固定プレートの張出・張戻を同調させることを特徴とするオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
3. 固定用油圧シリンダのロッドに連結した連結ロッドを介して、固定用油圧シリンダのロッドとリンクの他端を連結するとともに、連結ロッドとリンクの他端を張出同調板に固定する請求項２記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
4. 張出同調板は、板状の同調板本体と、同調板本体の外周面に所定間隔で複数突設した左右一対の同調ブラケットからなり、
   同調ブラケットに、リンクの他端と固定用油圧シリンダのロッドを同調用連結ピンによって固定した請求項２又は３記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
5. 同調用連結ピンによって、複数の固定用油圧シリンダのロッドを張出同調板に固定した請求項４記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
6. 掘削面に押圧しながら回転させて掘削するとともに、掘削した土砂を取り込む掘削バケットを装備し、
   掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダの外周に、掘削バケットに回転力を伝達するケリーバを摺動可能に配置するとともに、
   回転用油圧モータによって回転駆動する中空ドライブ軸をケリーバの外周に嵌合してなる請求項２，３，４又は５記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
7. 掘削面に押圧しながら回転させて掘削するとともに、掘削した土砂を取り込む掘削バケットを装備し、
   第１支持体と第２支持体を所定間隔離間させて支柱で連結し、
   第１支持体の下面に、第２支持体を貫通して掘削バケットを押圧する押圧用油圧シリンダを垂下させ、
   押圧用油圧シリンダの外周に、掘削バケットに回転力を伝達するケリーバを摺動可能に配置し、
   第２支持体に配置した回転用油圧モータによって回転駆動する中空ドライブ軸をケリーバの外周に嵌合してケリーバを回転させるとともに、
   支柱に固定プレートを張出・張戻自在に装備した請求項２，３，４，５又は６記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
8. 第２支持体の上面に固定した支柱基板と、支柱基板上に立設した所定面積の窓部を有する支持枠と、支持枠の上面に一定間隔離間させて立設した左右一対の棹部からなる支柱を、
   第１支持体と第２支持体間に等間隔で円周状に所定本数連結し、
   支柱の窓部に固定プレートを張出・張戻自在に装備した請求項７記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
9. 固定用油圧シリンダのヘッドを、左右一対の棹部間に固定用連結ピンによって固定した請求項８記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。
10. 張出同調板に貫通孔を形成し、貫通孔内にケリーバを挿通した請求項６，７，８又は９記載のオールケーシング工法における地中孔掘削装置。

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