JP3195840U - 多軸掘削機の掘削軸 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削軸が継ぎ足し等で長くなる場合でも場所を取らない簡易な装置を付加するだけで、掘削する場合に多軸全体が回転により捩れることを防止でき、掘削方向が水平方向のみならず上下方向にもずれることを防いで施工性を向上できる。【解決手段】先端に掘削ヘッドを有する複数本の掘削軸を下方に向けて駆動機構に連結した多軸掘削機に使用する掘削軸５であり、スクリュー羽根５ｂと攪拌羽根５ｃを設け、上段のスクリュー羽根５ｂの直下に掘削軸５を中心軸として上下に抜ける円筒体ガイド１６で囲繞した曲がり防止装置１７を設けた。【選択図】 図１

Description

本考案は、土木建築の現場において、土止め壁や止水壁として、オーガーの先端より、セメント溶液を地中に注入し、土砂と混合撹拌してソイルセメント溶液となし、その硬化により柱列式地下連続壁を造成する工事に使用する多軸掘削機の改良に関するものである。

ソイル柱壁を原位置土混合工法（ＳＭＷ工法）で施工する場合に使用する多軸掘削機は、例えば、図３、図４に示すように油圧モータおよび減速機からなる駆動機構４に掘削軸５を下方に向けて連結してなり、かつ、この掘削軸５は複数本（図示では５本）並列させ、ロッドを振れ止めのための結束バンド９で結束した。

該掘削軸５は先端に掘削ヘッド５ａを設け、また、途中に断続するスクリュー羽根５ｂによる攪拌翼兼用の掘削翼を設けたものである。また、図示は省略するが、この掘削軸５は中空軸で内部にセメントミルク等の固結液を流通させ、これを掘削ヘッド５ａの吐出口より注出できる。

前記駆動機構４は、掘削軸５を連結した状態で、クローラ等のベースマシン１に起立するリーダーマスト２のトップシーブ３からワイヤーで吊り支する。さらに、駆動機構４は背面に設けた湾曲ブラケット６をリーダーマスト２に沿設したリーダー７に係合させる。図中８はリーダーマスト２の下端に設けた首かせ状の振れ止めで、掘削軸５が上下に貫通する。

駆動機構４により掘削軸５を回転駆動し、掘削ヘッド５ａで錐揉み状に掘削を行うが、かかる掘削時に掘削ヘッド５ａよりセメントミルク等の固結液を吐出させて、土中において原位置土と混合して先行エレメントのソイルセメント壁体を造成する。

前記のように複数本の掘削軸５を回転させて掘削するとき、特に５軸機や３軸機のような多軸機の場合、（図５、図６に示す例は３軸機であるが、）各掘削軸５が隣接するもの同士で逆方向に回転し、左右両端に位置する掘削軸５は図示の例ではともに右回転する。

両端に位置する掘削軸５が右回転すると、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように結束バンド９で結束された３軸の掘削軸５の全体が右回転方向にふれてしまい、３軸の全体が捩れて回転する傾向になり、かかる捩れは大深度になるほど大きな曲がりとなって、掘削孔の掘削方向が水平方向においてずれてくる。

かかる不都合を解消するため、駆動機構４の構成要素である減速機の回転を止め、ガイド孔を切削してこれに沿って掘削して曲がりを修正し、また、計測を行って曲がりや捩れを検知していたが、これでは、掘削作業が中断するだけでなく、曲がり・捩れを修正する作業を要して施工性がよくないものになっている。

なお、結束バンド９は複数本の掘削軸５を相互に結束するものであり、この結束バンド９では、結束された複数本の掘削軸５の全体が捩れることを防ぐことはできない。

そこで、掘削する場合、多軸全体が回転により捩れることを防止でき、掘削方向がずれることを防いで施工性を向上できるものとして、出願人は先に下記特許文献の多軸掘削機を提案した。
特開２００７−２５５０４２

この特許文献１は、図７に示すように、前記結束バンド９は上下に間隔を存して設け、これら結束バンド９の端部同士を、左右の端の掘削軸の外側に位置する湾曲縦板１１で連結して、これら結束バンド９と湾曲縦板１１とで四角く枠組んだ。

湾曲縦板１１はその曲がりの凸面を左右の端の掘削軸５の外方に向けてなるものであり、５本の並列する掘削軸５の左右に位置する一対の湾曲縦板１１の対向する湾曲頂部１１ａの相互間隔αは、左右の端の掘削軸５の掘削ヘッド５ａ（１）と５ａ（５）の外側同士の間隔βよりも少し小さく形成する。

次に作用について説明すると、掘削時には、複数本の掘削軸５が同時に回転し、例えば複数本の掘削軸５のうち両端に位置する掘削軸５は同じ方向の右回転とする。この状態で、結束バンド９で結束されている複数本の掘削軸５の全体が前記回転につられて同方向の右方向に回転しようとするが、複数本の掘削軸５の並列方向と直交する方向で対向して両端に一対の湾曲縦板１１が位置して外側の円弧面が両端位置の掘削ヘッド５ａによる掘削孔の孔壁面に摺接するから、この湾曲縦板１１が回転の抵抗となって、掘削が進行しても複数本の掘削軸５の全体が右方向に回ることを阻止する。

特許文献１のような大きな湾曲縦板を備えることはそれだけ装置全体が大掛かりなものとなる。

さらに、装置全体を一対の湾曲縦板で曲り防止を行うことは、孔壁面に対する摺接抵抗が大きく、負荷が大きい。

これに対して下記特許文献２は、数本の掘削軸を回転させて掘削するとき、特に５軸機や３軸機のような多軸機の場合、捩れの原因は各掘削軸の先端の掘削ヘッドの掘削方向が隣接するもの同士でずれることに原因があることを発見し、掘削ヘッドがそれぞれ曲がりなしに掘削できるようにすることに工夫を凝らしたものである。
実用新案登録第３１９０４２３号公報

前記特許文献２は、図８〜図１０に示すように、各掘削ヘッド５ａの外周を上下に抜ける円筒体ガイド１２で囲繞した。

円筒体ガイド１２は下端縁を刃口１２ａとして形成し、掘削ヘッド５ａの掘削ビット１４を植設する回転翼１３端にその内周を溶接固定するなどして、回転翼１３端で支承する。

円筒体ガイド１２の中心は掘削軸５の中心と合致させ、円筒体ガイド１２は掘削軸５を軸心として回転する。

また、回転翼１３よりも下方に位置する掘削ヘッド５ａの先端のキリ先部１５は前記円筒体ガイド１２よりも下方に突出させた。

前記特許文献２は掘削ヘッドが垂直に掘削できるようにそれなりに効果があるが、掘削軸が長くなると掘削軸の途中の曲がりまでは制御することはできない。

本考案の目的は前記従来例の不都合を解消し、掘削軸がで長くなる場合でも場所を取らない簡易な装置を付加するだけで、掘削する場合に多軸全体が回転により捩れることを防止でき、掘削方向が水平方向のみならず上下方向にもずれることを防いで施工性を向上できる多軸掘削機の掘削軸を提供することにある。

前記目的を達成するため本考案は、先端に掘削ヘッドを有する複数本の掘削軸を下方に向けて駆動機構に連結した多軸掘削機に使用する掘削軸であり、スクリュー羽根と攪拌羽根を設け、上段のスクリュー羽根の直下に掘削軸を中心軸として上下に抜ける円筒体ガイドで囲繞した曲がり防止装置を設けたこと、および、円筒体ガイドの掘削ヘッド外周からの支持体は攪拌羽根であること、もしくは、円筒体ガイドの掘削ヘッド外周からの支持体はスクリュー羽根であること、さらに、曲がり防止装置を設ける掘削軸は外側に位置する掘削軸であることを要旨とするものである。

請求項１記載の本考案によれば、多軸掘削機に使用する掘削軸はこれに上下に抜ける円筒体ガイドで囲繞した曲がり防止装置を設けたので、この円筒体ガイドで掘削した土砂を垂直に上昇させ、その結果垂直に掘削できるように掘削軸がガイドされるので、各掘削軸の曲りが拘束され、掘削する場合に多軸全体が回転により捩れることを防止できる。

しかも、曲がり防止装置は上段のスクリュー羽根の直下に設けるので、スクリュー羽根、いわゆるスパイラルスクリューが発生させる掘削軸の曲りを効果的に防止することができる。

請求項２記載または請求項３記載の本考案によれば、円筒体ガイドの掘削軸からの支持体は攪拌羽根もしくはスクリュー羽根とすることで、掘削軸に直接設けるスクリュー羽根と攪拌羽根と同じく攪拌作用により、セメントミルク等の固結液を原位置土と混合してソイルセメントを造成するのに寄与する。

請求項４記載の本考案によれば、例えば３軸の場合は中の掘削軸には曲がり防止装置を設けずともよく、また、掘削軸は隣接するものが相互に逆回転するが、左右の掘削軸が曲がり防止装置により曲がりなく進行することにより、複数本の掘削軸の全体が回ることもなくなる。

以上述べたように本考案の多軸掘削機の掘削軸は、場所を取らない簡易な装置を付加するだけで、掘削する場合に多軸全体が回転により捩れることを防止でき、掘削方向が水平方向のみならず上下方向にもずれることを防いで施工性を向上できるものである。

以下、図面について本考案の実施の形態を詳細に説明する。図１は本考案の多軸掘削機の掘削軸の実施形態を示す正面図、図２は要部の曲がり防止装置を示す平面図ある。

本考案の掘削軸を使用する多軸掘削機は、前記図３、図４で説明したように、油圧モータおよび減速機からなる駆動機構に掘削軸５を下方に向けて連結してなり、かつ、この掘削軸５は複数本（図示では３本または５本）並列させ、ロッドを振れ止めのための結束バンド９で結束する。

該掘削軸５は先端に掘削ヘッド５ａを設けたものである。また、図示は省略するが、この掘削軸５は中空軸で内部にセメントミルク等の固結液を流通させ、これを掘削ヘッド５ａの吐出口より注出できる。

前記駆動機構は、掘削軸５を連結した状態で、クローラ等のベースマシン１に起立するリーダーマスト２のトップシーブ３からワイヤーで吊り支する。さらに、駆動機構４は背面に設けた湾曲ブラケット６をリーダーマスト２に沿設したリーダー７に係合させる。

駆動機構により掘削軸５を回転駆動し、掘削ヘッド５ａで錐揉み状に掘削を行うが、かかる掘削時に掘削ヘッド５ａよりセメントミルク等の固結液を吐出させて、土中において原位置土と混合して先行エレメントのソイルセメント壁体を造成する。

本考案は前記のような多軸掘削機に使用する掘削軸５として、上下に間隔を存して設けるスクリュー羽根５ｂ（スパイラルスクリュー）と、放射状に突出する水平またはほぼ水平な平板翼による攪拌羽根５ｃを攪拌翼兼剪断翼として適宜上下間隔で設けている。

この平板翼による攪拌羽根５ｃを全く角度を付けずに水平とする場合以外で多少傾斜を設ける場合の角度は１０度以内、望ましくは５、６度程度とする。

図２に示すように攪拌羽根５ｃは放射状に均等間隔で突出する３枚羽根で構成するものとし、３枚羽根の各羽根片はひねりのない水平またはほぼ水平な平板であり、先端に向かい多少横径が小さくなるような縦長台形状とした。図示の場合、掘削軸５が３本ある３軸のオーガであり、隣接する掘削軸５同士の水平またはほぼ水平な平板翼による攪拌羽根５ｃの各羽根片の先端部を上下位置で重畳させた。

図示の例は３軸であり、外側に位置する掘削軸５に前記スクリュー羽根５ｂ（スパイラルスクリュー）と水平羽根による攪拌羽根５ｃを設け、中に位置する掘削軸５には攪拌羽根５ｃのみを複数段（図示では４段）設けた。

外側に位置する掘削軸５の２本に、上段のスクリュー羽根５ｂの直下に掘削軸５を中心軸として上下に抜ける円筒体ガイド１６で囲繞した曲がり防止装置１７を設けた。

該円筒体ガイド１６は掘削軸５から放射状にでるスポーク的な支持体で支持されその上下を覆うが、一例として図２に示すようにこの支持体は前記水平翼による攪拌羽根５ｃと同じような攪拌羽根１８とした。

若しくは、他の実施形態として支持体は水平方向に向かうスクリュー羽根１９であるとしてもよい。このスクリュー羽根１９の場合は、それ自体が回転できるようにするとよい。

かかる考案の掘削軸５は上下端にカップラー雌継手２０、カップラー雄継手２１を形成してあり、上端は油圧モータおよび減速機からなる駆動機構の駆動軸に、下端は掘削ヘッドに接続する。

図中２２は軸受けカラーであり、この部分で結束バンド９（図８参照）に収まる。

なお、図示は省略するがカップラー雄継手２１に接続する掘削ヘッドは通常の掘削ヘッドでもよいが、図８〜図１０に示す外周を上下に抜ける円筒体ガイド１２で囲繞した各掘削ヘッド５ａを用いることもできる。

次に作用について説明すると、掘削時には、複数本の掘削軸５が同時に回転し、円筒体ガイド１６の周壁が掘削孔の孔壁面に摺接しながら進行するので曲がりが阻止される。

各掘削軸５は隣接するものが相互に逆回転するが、円筒体ガイド１６で囲繞した曲がり防止装置１７により掘削軸５が曲がりなく進行することにより、複数本の掘削軸５の全体が回ることもなくなる。

本考案の多軸掘削機の掘削軸の１実施形態を示す正面図である。 本考案の多軸掘削機の掘削軸の曲がり防止装置の平面図である。 多軸掘削機の正面図である。 多軸掘削機の側面図である。 従来の多軸掘削機の説明図である。 従来の多軸掘削機の回転時のロッドの箇所の横断平面図である。 従来例を示す正面図である。 他の従来例を示す正面図である。 他の従来例を示す要部の掘削ヘッドの一部切欠いた正面図である。 他の従来例を示す要部の掘削ヘッドの底面部である。

１…ベースマシン ２…リーダーマスト
３…トップシーブ ４…駆動機構
５…掘削軸
５ａ、５ａ（１）〜５ａ（５）…掘削ヘッド
５ｂ…スクリュー羽根 ５ｃ…撹拌羽根
６…湾曲ブラケット ７…リーダー
８…振れ止め ９…結束バンド
１０…捩れることを防止する部材
１０ａ…半月板 １０ｂ…アーム
１１…湾曲縦板 １１a…湾曲頂部
１２…円筒体ガイド １２ａ…刃口
１３…回転翼 １４…掘削ビット
１５…キリ先部
１６…円筒体ガイド １７…曲がり防止装置
１８…攪拌羽根 １９…スクリュー羽根
２０…カップラー雌継手 ２１…カップラー雄継手
２２…軸受けカラー

Claims (4)

1. 先端に掘削ヘッドを有する複数本の掘削軸を下方に向けて駆動機構に連結した多軸掘削機に使用する掘削軸であり、スクリュー羽根と攪拌羽根を設け、上段のスクリュー羽根の直下に掘削軸を中心軸として上下に抜ける円筒体ガイドで囲繞した曲がり防止装置を設けたことを特徴とする多軸掘削機の掘削軸。
2. 円筒体ガイドの掘削ヘッド外周からの支持体は攪拌羽根である請求項１記載の多軸掘削機の掘削軸。
3. 円筒体ガイドの掘削ヘッド外周からの支持体はスクリュー羽根である請求項１記載の多軸掘削機の掘削軸。
4. 曲がり防止装置を設ける掘削軸は外側に位置する掘削軸である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の多軸掘削機の掘削軸。

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