JP3205855U

JP3205855U - 多軸掘削機の掘削軸

Info

Publication number: JP3205855U
Application number: JP2016002590U
Authority: JP
Inventors: 小野寺　秀隆; 秀隆小野寺
Original assignee: 株式会社丸徳基業
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2026-06-06

Abstract

【課題】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の掘削軸であって、掘削軸は連続するスクリュー羽根を有する場合において、円筒体ガイドによる曲がり防止装置をスクリュー羽根の途中に、しかも、スクリュー羽根の旋回による掘削・攪拌作用を阻害することなく設ける。【解決手段】先端に掘削ヘッド５ａ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、逆転する掘削軸を中にして正転する掘削軸が並び、正転する掘削軸には上下段にスクリュー羽根５ｂを間隔を存して設けるとともにこのスクリュー羽根５ｂの間に攪拌羽根５ｃを上下間隔を存して設け、また、掘削軸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を掘削ヘッド５ａの直上に設けた。【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７、図８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９、図１０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９（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。
実用新案登録第３１９５８４０号公報

この特許文献１は、図１１に示すように、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。

特許文献１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。

下記特許文献２は、複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

図１２に示すように、先端に掘削ヘッド５ａを有する複数本の掘削軸５を下方に向けて駆動機構に連結した多軸掘削機において、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。

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。

掘削時には、複数本の掘削軸５が同時に回転し、各掘削ヘッド５ａは円筒体ガイド１２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。

各掘削ヘッド５ａは隣接するものが相互に逆回転するが、各掘削ヘッド５ａ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。

前記特許文献１は円筒体ガイドで囲繞した曲がり防止装置により曲がりを制御しようとするものであり、削軸の途中にこれを設けて曲がり防止を行なうが、上下段に間隔を存してスクリュー羽根を設ける場合の下段のスクリュー羽根についてはこの曲がり防止装置による曲がり防止が効かない。

また、曲がりを制御することができても、数本の掘削軸を回転させて掘削するとき、捩れの原因となる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を防止することはできない。

前記特許文献２は，掘削ヘッド５ａの外周を上下に抜ける円筒体ガイド１２で囲繞するものであり、円筒体ガイド１２を設けることができる掘削ヘッド５ａの形状は極めて限定されたものとなり、例えば、スクリュー羽根を設けるような掘削ヘッドには適用できない。

本考案の目的は前記従来例の不都合を解消し、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掘削軸設ける場合に、スクリュー羽根による掘削時の曲り発生を効果的に押えることができ、かつ、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請求項１記載の本考案は、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、逆転する掘削軸を中にして正転する掘削軸が並び、正転する掘削軸には上下段にスクリュー羽根を間隔を存して設けるとともにこのスクリュー羽根の間に攪拌羽根上下間隔を存して設け、また、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掘削ヘッドの直上に設けた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一番曲りを生じやすい掘削ヘッドの直上に設けたので、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、直接掘削ヘッドに設けるのではなく、その直上に設けることで、掘削ヘッドの形状には限定されないで曲がり防止装置を設けることができる。

請求項２記載の本考案は、掘削ヘッドは厚さのあるスクリュー羽根からなることを要旨とするものである。

請求項２記載の本考案によれば、掘削ヘッドはスクリュー羽根からなるので、羽根の作用で特に曲がりを生じやすく、その直上に曲がり防止装置を設けることで、掘削軸の曲り防止の効果は大きい。

請求項３記載の本考案は、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るのは、上下段に間隔を存して設けるスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根の下方でもあることを要旨とするものである。

請求項３記載の本考案によれば、曲がり防止装置は上下段に間隔を存して設けるスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根に対しても作用させることができる。

請求項４記載の本考案は、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るのは、上下段に間隔を存して設けるスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根の下方で、結束バンドに収まる軸受けカラーの直下でもあることを要旨とするものである。

請求項４記載の本考案によれば、結束バンドに収まる軸受けカラーの部分は複数の掘削軸を結束バンドが共に拘束するので、曲がりや回転により捩れを生じ難い部分であるが、この直下に曲がり防止装置を設けることで、より効果的なものとすることができる。

請求項５記載の本考案は、曲がり防止装置は上下段にスクリュー羽根を間隔を存して設ける場合の上段のスクリュー羽根の直下にも設けることを要旨とするものである。

請求項５記載の本考案によれば、曲がり防止装置は上段のスクリュー羽根の直下、およびスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根の直下、および掘削ヘッドのスクリュー羽根の直上とすべてのスクリュー羽根に付随して設けたので、スクリュー羽根から生じるすべての曲がり、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６記載の本考案は、円筒体ガイドの掘削軸からの支持体は攪拌羽根であることを要旨とするものである。

請求項６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とすることで、掘削軸に直接設ける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。

以上述べたように本考案の多軸掘削機の掘削軸は、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掘削軸に設ける場合に、スクリュー羽根による掘削時の曲り発生を効果的に押えることができ、かつ、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７、図８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、逆転する掘削軸Ｂを中にして正転する掘削軸Ａが並ぶ。

正転する掘削軸Ａには上下段にスクリュー羽根５ｂ（スパイラルスクリュー）を間隔を存して設けるとともにこのスクリュー羽根５ｂ、５ｂの間にこの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た。

図４、図５に示すように、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のではなく、多少傾斜を設ける。この傾斜の角度は１０度以内、望ましくは５、６度程度とする。

図３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、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。

各掘削軸５は上下端にカップラー雌継手２０、カップラー雄継手（図示せず）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５ａに接続する。

掘削ヘッド５ａは先端に掘削ビットによるキリ先部１５を設け、その上に厚さのあるスクリュー羽根２３を設け、また、スクリュー羽根２３の下側にも直線状に横切るように掘削ビット２４を一列に設けている。

正転する掘削軸Ａでは、上段のスクリュー羽根５ｂの直下と、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。

複数並ぶ掘削軸５の中に位置する逆転する掘削軸Ｂは、正転する掘削軸Ａに設けた円筒体ガイド１６相互間の隙間を通る。

この逆転する掘削軸Ｂには攪拌羽根５ｃのみを複数段（図示では４段）設けた。

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。

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。図１のＤ矢視図である。図１のＡ矢視図である。図１のＢ部詳細図である。撹拌羽根の底面図である。掘削ヘッドの底面図である。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。

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
１２…円筒体ガイド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２３…スクリュー羽根
２４…掘削ビット

Claims

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、逆転する掘削軸を中にして正転する掘削軸が並び、正転する掘削軸には上下段にスクリュー羽根を間隔を存して設けるとともにこのスクリュー羽根の間に攪拌羽根上下間隔を存して設け、また、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掘削ヘッドの直上に設けたことを特徴とする多軸掘削機の掘削軸。
掘削ヘッドは厚さのあるスクリュー羽根からなる請求項１記載の多軸掘削機の掘削軸。
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るのは、上下段に間隔を存して設けるスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根の下方でもある請求項１または請求項２記載の多軸掘削機の掘削軸。
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るのは、上下段に間隔を存して設けるスクリュー羽根のうちの下段のスクリュー羽根の下方で、結束バンドに収まる軸受けカラーの直下でもある請求項３記載の多軸掘削機の掘削軸。
曲がり防止装置は上下段にスクリュー羽根を間隔を存して設ける場合の上段のスクリュー羽根の直下にも設ける請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の多軸掘削機の掘削軸。
円筒体ガイドの掘削軸からの支持体は攪拌羽根である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多軸掘削機の掘削軸。