JP3103341B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拡底形をはじめと
する深礎杭を構築する際などに掘られる比較的径が大き
く深い縦孔の掘削作業に適した掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、深礎杭を構築する為の縦孔を掘る
際には、孔壁から反力をとるべく当該孔壁を圧迫し、或
いはガイドロッドから反力をとるべく当該ガイドロッド
をグリップすることにより、所定の軸を以て回転し、土
砂、岩盤等を掘削・推進するカッターや、作業アームを
具備しクローラー等で移動可能な有人の小型工作機械が
掘削装置として用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者カ
ッターは、カッターが回転しなければ掘削が行えないの
で、当該回転部材たるカッターを支持し相対的に回転さ
せる駆動部材の静止状態を強固に維持する前記アンカー
的な手段を講じなければならなかった。しかも、その手
段は、専ら、前記縦孔の側壁面や底壁面に対する突っ張
りに頼るものが多かった為に、それが、孔の内面に対す
るストレスや、カッターの回転軸を狂わせる芯ズレの原
因となっていた。その他、孔内の状況に応じた細かな作
業が出来ず、例えば、孔径に合わせてカッターが大型と
なり、数十トン以上の規模にでもなると、山岳地へ搬入
する際には、分解搬入といった極めて煩雑な作業を行わ
なければならなかった。一方、後者作業アームによる掘
削装置は、作業アームに装着するアタッチメントの交換
だけで孔内の状況に応じた作業が可能となる点好都合で
はあるが、小型と言えども作業個所の移動に伴うクロー
ラーの走行移動は困難であり、困難ではあっても掘削す
べき孔の芯とは無関係に移動することができるので、掘
削すべき孔の芯や径を一定に保つ事が困難であるという
問題があった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、孔内壁面へのストレス及び芯ズレを防止で
き、細かな作業も容易に行うことができる他、数トン吊
りの索道による搬入も可能な掘削装置の提供を目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による掘削装置は、鉛直軸を以て相対
的に同軸回転する内体と外体を組み合わせて構成された
機体を具備し、前記内体に、前記鉛直軸を芯として上下
に貫通したガイドホールを設け、前記外体の相反する側
方に、一対の作業アームを揺動可能に設けた掘削装置に
おいて、前記外体の側面に、当該外体に対し水平軸を以
て回転可能な支持ブロックを設定し、当該支持ブロック
へ前記作業アームを設定したことを特徴とする。

【０００６】作業アームとは、バックホーが具備するア
ームのように屈曲可能な関節を有し、先端部に、バケッ
ト、クラムシェル、削岩機をはじめ、スタンド、削孔
機、油圧ブレーカー、回転スクリュー装置等の種々のア
タッチメントを作業に応じて適宜装着し得るものであ
る。当該作業アームについては、前記外体の側面に、当
該外体に対し水平軸を以て回転可能な支持ブロックを設
定し、当該支持ブロックへ当該作業アームを設定するこ
とによって、更に多くの細かな作業が可能となる。

【０００７】また、前記ガイドホールへラックギア付き
のガイドロッドを挿通する場合に備えて、前記ガイドホ
ールに対し、当該ガイドロッドの振れ止め措置及び回転
止め措置を施し、前記内体に、当該ガイドホールを通過
するガイドロッドのラックギアに掛かるピニオンギアを
駆動可能に付設することによって、他の装置を用いるこ
となく遠隔操作などによってガイドロッドに対する昇降
が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による掘削装置の実
施の形態を図面に基づき説明する。図１乃至図８に示す
掘削装置は、鉛直軸を以て相対的に同軸回転する内体１
と外体２を組み合わせて構成された機体３を具備し、前
記内体１に、前記鉛直軸を芯として上下に貫通したガイ
ドホール４を設け、前記外体２の相反する側方に、一対
の作業アーム５，５を揺動可能に設けたものである。前
記外体２の側面と各作業アーム５，５の間には、当該外
体２に対し水平軸を以て回転可能な支持ブロック６，６
が介在され、当該支持ブロック６に支持されることによ
り前記作業アーム５が一定方向へ揺動し、又、一定方向
へシフトするように設定されている。当該掘削装置の内
体下部には、掘削装置が安定して設置できるようにする
為のスキッド９が一体的に装着されている。

【０００９】内体１及び外体２の相互に対する回転、支
持ブロック６の回転及び作業アーム５の揺動は油圧を以
て行われ、当該油圧の供給は、内体１又は外体２のいず
れかに付設された電動油圧ポンプ（図示省略）によって
行われる。更に、当該掘削装置は、現場での操作と共
に、遠隔操作が行われることを念頭においているので、
外体２の上部には、作業状況の映像を遠隔操作位置を送
る為のカメラ１０が設定されている。尚、遠隔操作の手
段は、有線制御、無線制御のいずれでも良いが、外乱に
よる影響が少なく、電源ラインを併行させ得る点で有線
制御、線の引き回しといった手間がいらない点で無線制
御が有利である。又、内体１及び外体２相互の回転は、
例えば、内体１と外体２とで対にして付設したリングギ
アとピニオンギアの組み合わせを以て行う等すれば良
い。

【００１０】この例の作業アーム５は、バケットブーム
１１、バケットアーム１２及びトップアタッチメント１
３を二カ所の関節で連結し、各関節において相等しい方
向に揺動させるタイプのものであり、前記トップアタッ
チメント１３を、バケットａ、ブレーカーｂ、回転スク
リュー装置或いはスタンドｃ等に適宜取り替えることに
よって、多機能な装置として用いることができる。前記
バケットブーム１１は、前記支持ブロック６上で軸支さ
れ、更に、当該バケットブーム１１の支持点は、支持さ
れている軸１４上において油圧のチルトシリンダー１５
によりシフトできる構造が採られている。

【００１１】前記ガイドロッド８は、内体１及び外体２
相互の回転軸を芯としてガイドホール４に挿通される断
面矩形のロッドであり、その一側面に、ラックギア７が
形成されている他、先端部には前記矩形の部分より太く
拡がったヘッド１６が付設されている。ガイドホール４
は、当該ラックギア７付きのガイドロッド８のヘッド１
６が容易に挿通できるだけの径を持った丸孔であり、当
該ガイドホール４の上下端部には、前記振れ止め措置及
び回転止め措置として、前記ガイドロッド８の断面矩形
の部分がフィットし、且つラックギア７が丁度通過でき
るだけのキー孔１７を具備するガイドブッシュ１８，１
８がガイドホール４に対して自由に回転しないようにロ
ックされて装着されている。当該ガイドブッシュ１８，
１８の存在によって、ガイドロッド８に反力が加わった
際にも、内体１の姿勢が安定し、当該ガイドロッド８の
曲がりなどを防止できる他、ガイドホールの上端部に装
着されているガイドブッシュ１８にあっては、当該ガイ
ドブッシュ１８の上端にフランジ部が形成され、当該掘
削装置をチャッキング装置でつり上げる際の手がかりと
なっている。

【００１２】内体１の内部には、当該キー孔１７を通過
するであろうラックギア７に掛かるようにピニオンギア
が回転可能に支持され（図示省略）、且つ当該ピニオン
ギアへ回転駆動力を与える為の駆動手段及び駆動力伝達
手段が内蔵されている。当該駆動手段及び駆動力伝達手
段は、必要となる動力が得られるものであれば既存のど
の手段を用いても良いが、この例においては、油圧を利
用した駆動手段を用いると共に、減速ギア等を介して駆
動力の伝達を行った。尚、前記ガイドロッド８に付設す
るラックギアは、ガイドロッド８の一方にのみ設けてあ
っても良いし、ガイドロッド８の相反する側方に設けて
あっても良く、後者の場合には、各方向に設けたラック
ギアにかかるピニオンギアが内体１にそれぞれ設けられ
ることとなる。前記駆動手段にあっても、電気を使った
駆動手段やその他の駆動力伝達手段を用いる設計もあり
得ることは言うまでもない。

【００１３】上記掘削装置を以て作業を行う際には、先
ず、図２（ロ）の如く、両作業アーム５，５の先端に、
スタンドの機能を果たすトップアタッチメント１３を装
着し、当該一対のスタンドｃを以て機体３を地面から浮
かせ、深礎杭の中心とガイドホール４とを合わせると共
に、当該ガイドホール４が鉛直方向を向くように調整す
る。次に、図３の如く、内体１のガイドホール４にダウ
ンザホールドリル１９をクレーンを用いて回転不能に装
着し、当該ドリル１９へエアスイベル２０を介してドリ
ル１９先端部に付設されたビットによる打撃力を与える
為の空気圧を送りつつ、前記スタンドｃを以て地面に固
定された外体２に対する内体１の回転によって当該ドリ
ル１９を回転させ、深礎杭の設計深度に、深礎杭用縦孔
の掘削に先だってベースホール２１へ打ち込まれるセン
タリングロッド２２の長さが加わった深さに至るまでベ
ースホール２１を掘削する。以上が予備掘削工程であ
る。

【００１４】上記予備掘削工程が終了すると、ベースホ
ール２１の掘削に用いたドリル１９をガイドホールから
取り外し、換わりに、図１乃至図２（イ）の如く、先端
にセンタリングロッド２２を装着したラックギア７付き
の角形ガイドロッド８を取り付けると共に、当該ガイド
ロッド８を次々と連結しつつ前記ベースホール２１へそ
の最深部に至るまで挿入し、当該ガイドロッド８を支持
すべく設計されたガイドブッシュ１８を内体１のガイド
ホール４に取り付ける。作業アーム５，５へは、前記ス
タンドｃに換えて、バケットａと油圧ブレーカーｂをそ
れぞれ装着し、そのまま、図２（イ）に示すような作業
アーム５，５の揺動や、図４及び図７に示すような前記
チルトシリンダー１５，１５による作業アーム５，５の
シフト、更には、図５乃至図７に示すように、支持ブロ
ック６，６を回転させることによる作業アーム５，５の
揺動方向の変更といった機能を適宜利用して、壁面補強
作業を行いつつ所定の形状及び深さに孔を広げていく。
以上が本掘削工程である。

【００１５】掘削が進むにつれて孔は深くなり、それに
伴って前記ベースホール２１へ挿入したガイドロッド８
が、その上部から徐々に露出していく結果、当該連結さ
れたガイドロッド８の上位に振れが生じることとなる。
そういった弊害を防止すべく、当該本掘削行程において
は、必要に応じて図８に示すロッドホルダー２３を孔口
に設定するなど、ガイドロッド８の姿勢を安定させる措
置を採ることが望ましい。尚、この例では、孔内への作
業員の落下を防止すべく、孔口２４を封鎖する観音開き
の半円形扉２５，２５をロッドホルダー２３として設定
し、当該一対の扉２５，２５がそれらが呈する半円形の
中心部において前記ガイドロッド８を狭持するという構
造を採っており、その狭持部２６は、前記ガイドブッシ
ュ１８を二つ割りにした断面形状を持っている。また、
これらの扉２５，２５は、孔の内部が見渡せるように、
半円形のフレームに比較的強固なメッシュを、例え、作
業員が乗っても落下しない十分な強度を付加しつつ張っ
てある。

【００１６】

【発明の効果】以上の如く本発明による掘削装置を、そ
のガイドホールへガイドロッドを挿通した状態で掘削作
業に用いれば、所望の孔のサイズに作業アームの長さが
適応する限り、機体を移動させることなく作業が行える
こととなり、当該作業アームを水平軸を以て回転可能な
支持ブロックで支持することによって、更にその可動領
域が拡がることとなる。その結果、細かく移動する機体
の位置を追尾する必要が無くなり、掘削量の進展状況を
作業アームの伸び及びシフト状態及び旋回状態から正確
に把握でき、無人遠隔操作を行ったとしても精度の高い
掘削作業が可能となる。しかも、当該アームの旋回も掘
削される孔の芯を中心に行われる為に、予め掘削された
ベースホールが狂っていない限り、鉛直方向に延びる芯
を基準とした正確な掘削作業が行われることとなる。

【００１７】又、作業アームが一対付設されているの
で、ガイドロッドに支持された状態における掘削装置の
安定性が高く、それぞれに、相互の機能を補うアタッチ
メントが装着でき、アタッチメントの交換頻度が少なく
なる他、ガイドロッドに付設されたラックと機体におい
て駆動するピニオンによる昇降手段が採用されていれ
ば、別途クレーンを用いることなく機体の昇降が速やか
に行われ、例えば、作業アームのアタッチメントの交換
を必要とする場合においても、当該掘削装置を速やかに
地上へ引き上げて交換することが可能となるので、作業
員が坑内へ入る必要がなくなる。更に、ガイドロッドと
して、ラックギアを具備する非円柱状のロッドを用いる
ことにより、当該ガイドロッドを旋回する作業アームの
支点とすることができることとなり、回転の支えを孔内
壁面求めるといった壁面へのストレスを助長する措置も
必要なくなる。尚、当該ガイドロッドは、運搬車等の走
行路として利用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘削装置の一例を示す側方から見
た実施態様図である。

【図２】（イ）（ロ）本発明による掘削装置の一例を示
す側方から見た実施態様図である。

【図３】本発明による掘削装置の一例を示す側方から見
た実施態様図である。

【図４】本発明による掘削装置の一例を示す上方から見
た実施態様図である。

【図５】本発明による掘削装置の一例を示す上方から見
た実施態様図である。

【図６】本発明による掘削装置の一例を示す上方から見
た実施態様図である。

【図７】本発明による掘削装置の一例を示す側方から見
た実施態様図である。

【図８】ロッドホルダーの一例を示す平面図及び側面図
である。

【符号の説明】

１ 内体，２ 外体，３ 機体 ４ ガイドホール ５ 作業アーム ６ 支持ブロック ７ ラックギア ８ ガイドロッド

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直軸を以て相対的に同軸回転する内体
   （１）と外体（２）を組み合わせて構成された機体
   （３）を具備し、前記内体（１）に、前記鉛直軸を芯と
   して上下に貫通したガイドホール（４）を設け、前記外
   体（２）の相反する側方に、一対の作業アーム（５，
   ５）を揺動可能に設けた掘削装置において、前記外体
   （２）の側面に、当該外体（２）に対し水平軸を以て回
   転可能な支持ブロック（６，６）を設定し、当該支持ブ
   ロック（６，６）へ前記作業アーム（５，５）を設定し
   た掘削装置。
2. 【請求項２】 前記ガイドホール（４）へラックギア
   （７）付きのガイドロッド（８）を挿通する場合に備え
   て、前記ガイドホール（４）に対し、当該ガイドロッド
   （８）の振れ止め措置及び回転止め措置を施し、前記内
   体（１）に、当該ガイドホール（４）を通過するガイド
   ロッド（８）のラックギア（７）に掛かるピニオンギア
   （９）を駆動可能に付設した請求項１記載の掘削装置。