JP3330850B2 - 拡底装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は孔底を拡大して掘
削する拡底装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】目標深
度まで削孔した後に拡底部を形成する拡底装置は実開昭
55−172481号のように、削孔径を拡大する拡大ビットを
掘削ロッドの外周に水平軸，もしくは鉛直軸回りに回転
自在に軸支した構造をし、拡大ビットは正回転による降
下時に拡大ビットが受ける土の抵抗によって閉じた状態
を維持し、逆回転による上昇時に開いた状態を維持する
が、上記例のように拡大ビットが自重で垂れ下がったと
きに閉じた状態にある構造では、土の抵抗に関係なく掘
削ロッドの回転による遠心力により開こうとするため、
完全に閉じた状態を維持することができない。

【０００３】またこの例ではスクリュウに形成したスト
ッパに拡大ビットを載せることにより拡大ビットが開い
た状態を保持するが、拡大ビットの軸が掘削ロッドの軸
に完全に直交するまで開かない限りストッパ上に載るこ
とができないため、完全に開いた状態にすることの確実
さに欠ける。

【０００４】拡大ビットの開閉操作に油圧シリンダを用
いれば、拡大ビットを強制的に開閉できるため、土の抵
抗や慣性力に関係なく確実に拡大ビットの角度を自由に
調整でき、閉じた状態と開いた状態を維持させることが
できるが、機構が複雑になる不利がある。

【０００５】この発明は油圧シリンダを用いることな
く、拡大ビットの閉鎖状態と開放状態を確実に保持する
拡底装置を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では掘削ロッドの
外周に水平軸回りに回転自在に拡大ビットを連結する一
方、掘削ロッドの外周に掘削ロッドに対して昇降自在、
且つ回転自在にクラッチリングを配置すると共に、クラ
ッチリングの外周にクラッチリングに対して掘削ロッド
と共に回転自在で、掘削ロッドに対してクラッチリング
と共に昇降自在にスリップリングを配置し、拡大ビット
の開閉と共にクラッチリングを掘削ロッドに対して回転
させながら、クラッチリングとスリップリングを昇降さ
せ、掘削ロッドの外周とクラッチリングの内周のいずれ
か一方に形成される突起と他方に形成される案内溝を掘
削ロッドの回転によって互いに係合させることにより、
拡大ビットの全開状態と閉鎖状態を確実に保持する。

【０００７】拡大ビットとスリップリング間には双方に
水平軸回りに回転自在に連結される連結材が架設され、
クラッチリングとスリップリングは拡大ビットの開閉に
伴い、掘削ロッドに対して昇降し、スリップリングは拡
大ビットに連結された連結材が連結されることで、掘削
ロッドと共にクラッチリングに対して回転する。拡大ビ
ットは掘削ロッドの降下時に受ける土の上向きの抵抗に
より閉じ、掘削ロッドの上昇時の下向きの抵抗により開
く。

【０００８】突起は掘削ロッドの外周とクラッチリング
の内周のいずれか一方に形成され、他方に、突起を掘削
ロッド，もしくはクラッチリングに対して回転させなが
ら昇降させる案内溝が形成される。

【０００９】掘削ロッドがいずれか一方の向きに回転し
ながら降下し、拡大ビットが上向きの土の抵抗により閉
じたときにはクラッチリングとスリップリングが上昇
し、突起が案内溝の端部に、案内溝に対する突起の相対
的な回転の向きに係合することにより拡大ビットが閉じ
た状態を維持する。

【００１０】掘削ロッドが逆向きに回転しながら上昇
し、拡大ビットが下向きの土の抵抗により開いたときに
はクラッチリングとスリップリングが降下し、突起が案
内溝の端部に、案内溝に対する突起の相対的な回転の向
きに係合することにより拡大ビットが開いた状態を維持
する。突起は掘削ロッドに形成される場合には掘削ロッ
ドの回転の向きに案内溝に係合し、クラッチリングに形
成される場合には掘削ロッドの回転と逆向きに案内溝に
係合する。

【００１１】拡大ビットと、クラッチリング及びスリッ
プリングの相対的な位置関係は問われず、クラッチリン
グとスリップリングは拡大ビットの上に位置する場合も
下に位置する場合もある。

【００１２】クラッチリングとスリップリングが上昇
し、あるいは降下し、突起が案内溝の端部に両者の相対
的な回転の向きに係合したときには、掘削ロッドが回転
し続ける限り、突起と案内溝の係合状態、すなわちクラ
ッチリングとスリップリングが上昇した状態、あるいは
降下した状態が維持され、係合が解除されることはない
ため、拡大ビットが閉じた状態と開いた状態のいずれの
状態も保持され、閉じた状態から開く、あるいは開いた
状態から閉じることはない。

【００１３】特に請求項２に記載のように、案内溝の下
端に突起が上向きに係合可能な係合溝を、上端に突起が
下向きに係合可能な係合溝をそれぞれ案内溝に連続して
形成すれば、掘削ロッドの一方の向きの回転による降下
時と逆向きの回転による上昇時のいずれのときにも突起
が係合溝内に納まることで、クラッチリングとスリップ
リングが掘削ロッドに対して上昇した位置と降下した位
置で拘束されるため、仮に拡大ビットが受ける土の抵抗
が小さくなった場合や、掘削ロッドの回転速度が低下し
たような場合にもクラッチリングとスリップリングが上
昇した状態、あるいは降下した状態が維持される。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の拡底装置は図１，図２
に示すように、図示しないロッド本体に接続される掘削
ロッド１と、掘削ロッド１の外周に水平軸回りに回転自
在に連結される拡大ビット２と、掘削ロッド１の外周に
配置されるクラッチリング３及びスリップリング４と、
拡大ビット２とスリップリング４間に架設され、双方に
水平軸回りに回転自在に連結される連結材５から構成さ
れる。

【００１５】クラッチリング３は掘削ロッド１に対して
昇降自在、且つ回転自在に配置され、スリップリング４
はクラッチリング３の外周に掘削ロッド１と共にクラッ
チリング３に対して回転自在で、クラッチリング３と共
に掘削ロッド１に対して昇降自在に配置される。

【００１６】クラッチリング３とスリップリング４は掘
削ロッド１の外周の、拡大ビット２の閉鎖状態に対応し
た位置に突設される上部フランジ11と、開放状態に対応
した位置に突設される下部フランジ12間を昇降する。ク
ラッチリング３の上端と下端にはその内周と掘削ロッド
１の外周のいずれか一方に形成される案内溝７内への土
砂や地下水の浸入を阻止するためのシール材が取り付け
られる。

【００１７】拡大ビット２は掘削ロッド１の降下時に上
向きの土の抵抗を受けることで図１，図６−(a) に示す
ように閉じ、クラッチリング３とスリップリング４は上
部フランジ11に係止した状態を維持する。逆に掘削ロッ
ド１の上昇時に下向きの抵抗を受けることで図２，図６
−(b) に示すように開き、クラッチリング３とスリップ
リング４は下部フランジ12に係止した状態を維持する。

【００１８】図３〜図５に示すように上部フランジ11と
下部フランジ12に挟まれた区間の掘削ロッド１の外周
と、クラッチリング３の内周のいずれか一方には突起６
が形成され、他方には突起６を掘削ロッド１，もしくは
クラッチリング３に対して回転させながら昇降させる案
内溝７が形成される。図３，図４は掘削ロッド１に突起
６を、クラッチリング３に案内溝７を形成した場合を、
図５は逆に掘削ロッド１の外周に案内溝７を形成した場
合を示す。図５の場合はクラッチリング３の内周に突起
６が形成される。

【００１９】掘削ロッド１は図７−(a) ，(b) に示すよ
うに正（時計回りに）回転しながら目標深度まで降下す
ることにより先端のビット９により削孔し、(c) ，(d)
に示すように目標深度到達後に逆（反時計回りに）回転
しながら上昇することにより拡大ビット２により削孔径
が拡大した拡底部を形成する。

【００２０】図３−(a) 〜(d) は掘削ロッド１が正回転
しながら降下しているときの図１に示す状態を示すが、
降下中はクラッチリング３とスリップリング４が掘削ロ
ッド１に対して上昇し、上部フランジ11に係止した状態
にあり、正回転していることで掘削ロッド１の突起６が
クラッチリング３の案内溝７に回転の向きに係合した状
態にある。このとき拡大ビット２は閉じている。

【００２１】図３−(b) ，(c) は案内溝７を掘削ロッド
１の軸方向に長く形成した場合を示す。案内溝７の高さ
はクラッチリング３の昇降のストロークに等しい。ここ
では突起６が掘削ロッド１の回転の向きに案内溝７に係
合したときに、拡大ビット２が受ける土の抵抗が不足す
る、あるいは掘削ロッド１の回転速度が低下する等の理
由により、拡大ビット２が閉じているときには開こうと
することでクラッチリング３が降下しないようにし、開
いているときには閉じようとすることでクラッチリング
３が上昇しないようにするために、すなわち突起６と案
内溝７の係合状態が解除されないようにするために、案
内溝７の下端と上端に、突起６がその係合の向きに入り
込み、それぞれ上向きと下向きに係合可能な係合溝８，
８を案内溝７に連続して形成している。

【００２２】図５に示すように掘削ロッド１の外周に案
内溝７を形成し、クラッチリング３の内周に突起６を形
成した場合には、クラッチリング３が上昇したときに突
起６が案内溝７の上端に係合し、クラッチリング３が降
下したときに突起６が案内溝７の下端に係合することか
ら、(a) に示すように案内溝７の上端と下端に、掘削ロ
ッド１が回転する向きと逆向きに突起６が係合しながら
それぞれ下向きと上向きに係合可能な係合溝８，８が形
成される。

【００２３】図３−(d) は案内溝７を掘削ロッド１の軸
方向に対して傾斜させて形成した場合を示すが、この場
合も案内溝７の高さはクラッチリング３の昇降のストロ
ークに等しく、必要により鎖線で示すように案内溝７の
下端と上端に連続して係合溝８，８が形成される。(c)
，(d) はクラッチリング３の内周面を掘削ロッド１側
から見た様子を示す。(d) の場合の案内溝７の傾斜は掘
削ロッド１が正回転するときに突起６が降下する方向を
向く。図５−(b) の場合の案内溝７の傾斜は掘削ロッド
１が正回転するときに突起６が上昇する方向を向く。

【００２４】図４−(a) 〜(d) は掘削ロッド１が逆回転
しながら上昇しているときの図２に示す状態を示す。こ
のとき、突起６は(b) 〜(d) に示すように下側の係合溝
８から離脱し、拡大ビット２が開くことに伴い、クラッ
チリング３とスリップリング４が掘削ロッド１に対して
降下することで、案内溝７内を上昇し、図２に示すよう
に拡大ビット２が開くと同時に、上側の係合溝８に回転
の向きに係合する。

【００２５】図１〜図５はクラッチリング３とスリップ
リング４が拡大ビット２の上に位置する場合を示すが、
図６はクラッチリング３とスリップリング４が拡大ビッ
ト２の下に位置する場合を示す。

【００２６】図６の場合も拡大ビット２は掘削ロッド１
の正回転による降下時に土の上向きの抵抗で閉じ、逆回
転による上昇時に下向きの抵抗で開き、それぞれに対応
してクラッチリング３とスリップリング４が掘削ロッド
１に対して上昇し、降下することから、突起６と案内溝
７は図３〜図５と全く同様に形成される。

【００２７】

【発明の効果】掘削ロッドの外周に掘削ロッドに対して
昇降自在、且つ回転自在に配置され、拡大ビットの開閉
と共に昇降しながら、掘削ロッドに対して回転するクラ
ッチリングの内周と掘削ロッドの外周のいずれか一方に
形成される突起と、他方に形成される案内溝を掘削ロッ
ドの回転によって互いに係合させることで拡大ビットが
閉じた状態と開いた状態を保持するため、拡大ビットの
全開状態と閉鎖状態を確実に保持することができる。

【００２８】請求項２では案内溝の下端に突起が上向き
に係合可能な係合溝を、上端に突起が下向きに係合可能
な係合溝をそれぞれ案内溝に連続して形成するため、掘
削ロッドの正回転による降下時と逆回転による上昇時の
いずれのときにも突起が係合溝内に納まることで、クラ
ッチリングを掘削ロッドに対して上昇した位置と降下し
た位置で拘束できる。

【００２９】この結果、拡大ビットが受ける土の抵抗が
小さくなった場合や、掘削ロッドの回転速度が低下した
ような場合にもクラッチリングとスリップリングが上昇
した状態、あるいは降下した状態が維持されるため、拡
大ビットが閉じた状態から開く、あるいは開いた状態か
ら閉じることを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は拡大ビットが閉じた状態を示した立面
図、(b) はその側面図、(c) は(a) の平面図である。

【図２】(a) は拡大ビットが開いた状態を示した立面
図、(b) はその側面図、(c) は(a) の平面図である。

【図３】(a) は掘削ロッドの外周に突起を形成し、クラ
ッチリングの内周に案内溝を形成した場合に、掘削ロッ
ドが正回転しながら降下しているときの、掘削ロッドと
クラッチリング及びスリップリングの関係を示した横断
面図、(b) は(a) の立面図、(c) ，(d) はクラッチリン
グ内周面の展開図である。

【図４】(a) は掘削ロッドが逆回転しながら上昇してい
るときの、掘削ロッドとクラッチリング及びスリップリ
ングの関係を示した横断面図、(b) は(a) の立面図、
(c) ，(d) はクラッチリング内周面の展開図である。

【図５】掘削ロッドの外周に案内溝を形成し、クラッチ
リングの内周に突起を形成した場合の掘削ロッドとクラ
ッチリングの関係を示した斜視図である。

【図６】(a) は拡大ビットの下にクラッチリング及びス
リップリングを配置した場合に、拡大ビットが閉じてい
るときの様子を示した立面図、(b) は拡大ビットが開い
ているときの様子を示した立面図である。

【図７】拡底装置による削孔と拡底部の形成の手順を示
した立面図である。

【符号の説明】

１……掘削ロッド、11……上部フランジ、12……下部フ
ランジ、２……拡大ビット、３……クラッチリング、４
……スリップリング、５……連結材、６……突起、７…
…案内溝、８……係合溝、９……ビット。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッド本体の先端に接続され、孔底を拡
   大して掘削する装置であり、ロッド本体に接続される掘
   削ロッドと、掘削ロッドの外周に水平軸回りに回転自在
   に連結される拡大ビットと、掘削ロッドの外周に掘削ロ
   ッドに対して昇降自在、且つ回転自在に配置されるクラ
   ッチリングと、クラッチリングの外周にクラッチリング
   に対して掘削ロッドと共に回転自在で、掘削ロッドに対
   してクラッチリングと共に昇降自在に配置されるスリッ
   プリングと、拡大ビットとスリップリング間に架設さ
   れ、双方に水平軸回りに回転自在に連結される連結材か
   ら構成され、掘削ロッドの外周とクラッチリングの内周
   のいずれか一方に突起が形成され、他方に掘削ロッドの
   昇降に伴い、突起を掘削ロッド，もしくはクラッチリン
   グに対して回転させながら昇降させる案内溝が形成され
   ており、掘削ロッドがいずれか一方の向きに回転しなが
   ら降下し、拡大ビットが上向きの土の抵抗により閉じた
   ときにクラッチリングとスリップリングが上昇し、突起
   が案内溝の端部に、案内溝に対する突起の相対的な回転
   の向きに係合することにより拡大ビットが閉じた状態を
   維持し、掘削ロッドが逆向きに回転しながら上昇し、拡
   大ビットが下向きの土の抵抗により開いたときにクラッ
   チリングとスリップリングが降下し、突起が案内溝の端
   部に、案内溝に対する突起の相対的な回転の向きに係合
   することにより拡大ビットが開いた状態を維持する拡底
   装置。
2. 【請求項２】 案内溝の下端には突起が上向きに係合可
   能な係合溝が、上端には突起が下向きに係合可能な係合
   溝がそれぞれ案内溝に連続して形成されている請求項１
   記載の拡底装置。