JP3332145B2 - 水平多軸回転式掘削機 - 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、カッタドラムを回
転させて地盤掘削を行う、いわゆる水平多軸回転式掘削
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】カッタドラムを回転させることによって
地盤掘削を行う水平多軸回転式掘削機は、ハイドロフレ
ーズ掘削機の名称で主として地中連続壁の構築作業に広
く使用されている。

【０００３】図６は、かかる水平多軸回転式掘削機の一
例を示したものである。同図に示した水平多軸回転式掘
削機１は、互いに逆方向に回転する一対のロータリーカ
ッタ５、５を、同図(b)でよくわかるようにＴ字状断面
を有するフレーム４を介してかつ該フレームを構成する
ウェブの両側にそれぞれ設置してある。

【０００４】かかる水平多軸回転式掘削機１において
は、図示しないクレーンで本体フレーム２をトレンチ３
内に徐々に吊り降ろしながら、ロータリーカッタ５、５
を同図(a)の矢印方向に回転させることによって、トレ
ンチ底面６を掘削するとともに、ロータリーカッタ５、
５に挟まれた領域において掘削土砂を安定液とともに吸
い上げ、該掘削土砂を本体フレーム２内に配設された揚
泥管７を介して地上に搬出する。

【０００５】ここで、ロータリーカッタ５は、Ｔ型フレ
ーム４に回転自在に保持されたカッタドラムを図示しな
い駆動モータで回転させることにより、該カッタドラム
の外周面に突設されたティースビットと呼ばれる掘削刃
で掘削地山を削り取るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような水平多軸回
転式掘削機は、従来、泥岩、軟岩など、かなり広い範囲
の土質性状に対応してきたが、硬い岩盤層や転石の場合
については、ティースビット先端の磨耗や刃先欠落が激
しく、その交換を頻繁に行わなければならないという問
題を生じていた。また、ティースビットを交換するにあ
たっては、掘削機をいったんトレンチ２内から引き上げ
る必要があるため、その交換回数が増えると、掘削工事
の工期が大幅に遅れるという問題も生じていた。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、硬岩等を掘削する場合においてティースビッ
トの交換回数を減らし、ひいては掘削工事の工期短縮を
図ることが可能な水平多軸回転式掘削機を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る硬岩用の水平多軸回転式掘削機は請求
項１に記載したように、カッタドラムの外周面に取付板
を突設するとともに該取付板に所定のビットホルダを取
り付けた水平多軸回転式掘削機において、前記ビットホ
ルダに円形の差込孔を形成して該差込孔に円錐状ビット
の円筒状差込脚を差し込むことにより、前記円錐状ビッ
トを材軸回りに回動自在に前記ビットホルダで保持する
ように構成するとともに、前記差込孔の中心軸が前記カ
ッタドラムの半径方向に対して４０゜の角度をなすよう
に前記ビットホルダを前記取付板に取り付けたものであ
る。

【０００９】また、本発明に係る硬岩用の水平多軸回転
式掘削機は、前記差込孔の出口端に前記円筒状差込脚の
端部周面に嵌め込まれた脱落防止リングが係止される係
止縁部を形成したものである。

【００１０】また、本発明に係る硬岩用の水平多軸回転
式掘削機は、前記取付板を土掻き板通過スペースを設け
ることなく前記カッタドラムの外周面に配置したもので
ある。

【００１１】

【００１２】本発明の水平多軸回転式掘削機において
は、カッタドラムの外周面に突設された取付板に取り付
けるビットホルダを、円錐状ビットを材軸回りに回動自
在に保持できるように構成しておき、かかるビットホル
ダに円錐状ビットを取り付ける。

【００１３】このようにすると、カッタドラムの外周面
に配置された円錐状ビットは、該ドラムの回転によって
掘削地山を掘削していくが、円錐状ビットがその材軸回
りに自由に回動するので、掘削地山に接触する部分は一
定せず常に変化する。そのため、円錐状ビットの先端近
傍では磨耗が全周で均等にかつゆっくりと進行し、特定
箇所だけの急激な磨耗、すなわち偏磨耗は未然に回避さ
れる。また、前記差込孔の中心軸が前記カッタドラムの
半径方向に対して４０゜の角度をなすように前記ビット
ホルダを前記取付板に取り付けてあるので、硬岩に対す
るビット取付け角度が最適となり、掘削地山に鋭角的に
突き立てられた円錐状ビットは、その先端を介して掘削
機重量や衝撃荷重を集中的に掘削地山に作用させながら
地山にしっかりと食い込み、効率的に地山を掘削する。

【００１４】円錐状ビットを材軸回りに回動自在に保持
できるようなビットホルダの構成は任意であるが、前記
差込孔の出口端に前記円筒状差込脚の端部周面に嵌め込
まれた脱落防止リングが係止される係止縁部を形成した
ならば、脱落防止リングを取り付けている間において
は、該リングが差込孔の係止縁部に係止されることによ
って円錐状ビットの差込孔からの脱落が防止されるとと
もに、脱落防止リングを取り外すことによって、円錐状
ビットをビットホルダの差込孔から引き抜いてこれを交
換することができる。

【００１５】

【００１６】取付板をカッタドラムの外周面にどのよう
に配列するかは任意であるが、前記取付板を土掻き板通
過スペースを設けることなく前記カッタドラムの外周面
に配置したならば、土掻き板通過スペースを設ける場合
に比べて、より多くのビットをカッタドラムの外周面に
配置することが可能となり、掘削能率が向上するととも
に、個々のビットの負担が減る分、各ビットの磨耗はさ
らにゆっくりと進行することとなり、ビットの交換回数
はさらに改善される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水平多軸回転
式掘削機の実施の形態について、添付図面を参照して説
明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１８】図１は、本実施形態に係る水平多軸回転式
掘削機を示したものである。同図でわかるように、本実
施形態の水平多軸回転式掘削機１１は、互いに逆方向に
回転する一対のロータリーカッタ１２、１２をＴ型フレ
ーム４を介して本体フレーム２の下端に取り付けてあ
る。なお、同図では、Ｔ型フレーム４を構成するウェブ
８の手前側のみ示されているが、従来と同様、ウェブ８
の反対側にも同様のロータリーカッタ１２、１２が設置
してある。

【００１９】図２は、ロータリーカッタ１２の側面図を
示したものである。図１、図２でよくわかるように、各
ロータリーカッタ１２に設けられたカッタドラム１３の
外周面には多数の取付板１４を突設してあり、該取付板
には、ビットホルダ１５、１７を溶接等で固定してあ
る。

【００２０】ここで、ビットホルダ１７には在来型のテ
ィースビット１８（材軸廻りに回動しない固定型のビッ
ト）を取り付けてあるが、ビットホルダ１５には円錐状
ビット１６を材軸回りに回動自在に取り付けてある。す
なわち、ビットホルダ１５には、図３に示すように円形
の差込孔２１を形成してあり、該差込孔２１に図４に示
すように円錐状ビット１６の円筒状差込脚３１を差し込
むことによって、ビットホルダ１５は、円錐状ビット１
６を材軸回り（図４の矢印方向）に回動自在に保持する
ようになっている。

【００２１】また、ビットホルダ１５には、図４(a)に
示すように、差込孔２１の出口端に係止縁部３２を形成
してあり、円錐状ビット１６の円筒状差込脚３１を差込
孔２１に差し込んで該差込脚の端部周面に形成されたリ
ング溝３３に脱落防止リング３４を嵌め込んだとき、該
リングが同図(b)に示すように係止縁部３２にて係止さ
れるようになっている。

【００２２】このようなビットホルダ１５は、差込孔２
１の中心軸がカッタドラム１３の半径方向に対してほぼ
４０゜の角度をなすように取付板１４に取り付けるのが
よい。かかる構成により、円錐状ビット１６は、図２
(b)に示すようにカッタドラム１３の半径方向に対して
ほぼ４０゜の角度をなすように取り付けられることとな
る。

【００２３】図５は、カッタドラム１３の外周面を展開
図で示したものである。同図においては、円錐状ビット
１６及び在来型ティースビット１８並びに取付板１４の
配置状況がわかるように、各ビットはその刃先位置で、
取付板１４はその概略形状で示してある。

【００２４】同図でわかるように、取付板１４は、概ね
ドラムの回転方向（同図では下向き）に沿って配置され
ているものの、該回転方向から若干反時計廻りにねじっ
てあり、掘削された土砂を取付板１４でＴ型フレーム４
のウェブ８側に押し出すことができるようになってい
る。

【００２５】また、取付板１４は、隣接する列（図５で
は左右方向）との間に土掻き板通過スペースを確保する
ことなく配置してあり、その関係上、半楕円形状で刃先
位置を示した円錐状ビット１６の設置数は合計２７カ所
に及ぶ。

【００２６】なお、黒丸で刃先位置を示した在来型ティ
ースビット１８は、円錐状ビット１６で掘削しきれない
部分を補う形で外側に５カ所、内側（Ｔ型フレーム４の
ウェブ８側）に２カ所設置してある。

【００２７】本実施形態の水平多軸回転式掘削機１１に
おいては、カッタドラム１３の外周面に突設された取付
板１４に取り付けるビットホルダ１５を、円錐状ビット
１６を材軸回りに回動自在に保持できるように構成して
おき、かかるビットホルダ１５に円錐状ビット１６を取
り付ける。

【００２８】取付けにあたっては、まず、図４(a)に示
すように、円錐状ビット１６の円筒状差込脚３１をビッ
トホルダ１５の差込孔２１に差し込んで該差込孔を貫通
させ、次いで、同図(b)に示すように、該差込脚の端部
周面に形成されたリング溝３３に脱落防止リング３４を
嵌め込む。

【００２９】このようにすると、脱落防止リング３４が
ビットホルダ１５の係止縁部３２に係止されるので、円
錐状ビット１６が差込孔２１から脱落するおそれはな
い。

【００３０】そして、このようにビットホルダ１５を介
してカッタドラム１３の外周面に配置された円錐状ビッ
ト１６は、該ドラムの回転によって掘削地山を掘削して
いくが、円錐状ビット１６がその材軸回りに自由に回動
するので、掘削地山に接触する部分は一定せず常に変化
する。そのため、円錐状ビット１６の先端近傍では磨耗
が全周で均等にかつゆっくりと進行し、特定箇所だけの
急激な磨耗、すなわち偏磨耗は未然に回避される。

【００３１】円錐状ビット１６を交換する際は、上述の
手順とは逆にまず、脱落防止リング３４を円錐状ビット
１６のリング溝３３から取り外し、次いで、円錐状ビッ
ト１６をビットホルダ１５の差込孔２１から引き抜く。

【００３２】以上説明したように、本実施形態に係る水
平多軸回転式掘削機１１によれば、掘削の際に円錐状ビ
ット１６が材軸回りに自由に回動するので、円錐状ビッ
ト１６の先端近傍では磨耗が全周で均等にかつゆっくり
と進行する。そのため、偏磨耗を未然に防止するととも
に、ビットの必要交換回数を大幅に低減することが可能
となる。本実施形態に係る水平多軸回転式掘削機１１を
用いて現場掘削を行った結果、ビット損耗率は、通常の
ティースビットを取り付けたものに比べて概ね２０％程
度にまで減少し、換言すれば、円錐状ビットを使用した
場合には、５倍程度長持ちすることがわかった。

【００３３】また、本実施形態に係る水平多軸回転式掘
削機１１によれば、ビットホルダ１５に円錐状ビット１
６の円筒状差込脚３１を貫通させる差込孔２１を形成す
るとともに、該差込孔の出口端に円筒状差込脚３１の端
部周面に嵌め込まれた脱落防止リング３４が係止される
係止縁部３２を形成したので、脱落防止リング３４を取
り付けている間においては、該リングが差込孔２１の係
止縁部３２に係止されることによって円錐状ビット１６
の脱落が防止されるとともに、脱落防止リング３４を取
り外すことによって、円錐状ビット１６をビットホルダ
１５の差込孔２１から引き抜いてこれを交換することが
できる。

【００３４】また、本実施形態に係る水平多軸回転式掘
削機１１によれば、ビットホルダ１５の差込孔２１の中
心軸がカッタドラム１３の半径方向に対してほぼ４０゜
になるように該ビットホルダを取付板１４に取り付けた
ので、硬岩に対する円錐状ビット１６の取付け角度が最
適となり、掘削地山に鋭角的に突き立てられた円錐状ビ
ット１６は、その先端を介して掘削機重量や衝撃荷重を
集中的に掘削地山に作用させながら地山にしっかりと食
い込み、効率的に地山を掘削する。

【００３５】また、本実施形態に係る水平多軸回転式掘
削機１１によれば、取付板１４を、土掻き板通過スペー
スを設けることなくカッタドラム１３の外周面に配置し
たので、土掻き板通過スペースを設ける場合に比べて、
より多くのビットをカッタドラム１３の外周面に配置す
ることが可能となり、掘削能率が向上するとともに、個
々のビットの負担が減る分、各ビットの磨耗はさらにゆ
っくりと進行することとなり、ビットの交換回数はさら
に改善される。

【００３６】すなわち、従来であれば、カッタドラムの
外周面に付着した泥土を取り除くため、櫛状の土掻き板
を本体フレームに取り付けるとともに、カッタドラムに
突設される取付板の列間隔を５０ｍｍ程度あけて土掻き
板の通過スペースとする必要があったが、本実施形態で
は、硬岩を対象としている関係上、カッタドラム上に泥
土が付着するおそれはない。そのため、本実施形態の取
付板１４では、土掻き板が通過するスペースを、隣接す
る列（図５では左右方向）との間に設ける必要がなくな
り、その分、ビットの増設が可能となる。

【００３７】本実施形態では、円錐状ビットの脱落を脱
落防止リングで防止する構成としたが、かかる構成に代
えて、従来から多用されているピンを用いて脱落防止を
図るようにしてもよい。

【００３８】また、本実施形態では、円錐状ビットを補
う目的で在来型のティースビットをカッタドラムの外縁
及び内縁に増設したが、かかる増設ビットを円錐状ビッ
トで構成してもよいし、場合によっては省略してもよ
い。

【００３９】また、本実施形態では、ビットホルダ１５
の差込孔２１の中心軸がカッタドラム１３の半径方向に
対してほぼ４０゜になるように該ビットホルダを取付板
１４に取り付けるようにしたが、かかる角度は最適値を
示したにすぎず、該値から外れた角度が本発明から除外
されるものではないことは言うまでもない。

【００４０】また、本実施形態では、取付板１４を土掻
き板通過スペースを設けることなくカッタドラム１３の
外周面に配置するようにしたが、必要であれば、取付板
１４の間に土掻き板通過スペースを設けるようにしても
よい。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る水平多
軸回転式掘削機によれば、掘削の際に円錐状ビットが材
軸回りに自由に回動するので、該ビットの先端近傍では
磨耗が全周で均等にかつゆっくりと進行する。そのた
め、偏磨耗を未然に防止するとともに、ビットの必要交
換回数を大幅に低減することが可能となる。また、硬岩
に対する円錐状ビットの取付け角度が最適となり、その
先端を介して掘削機重量や衝撃荷重を集中的に掘削地山
に作用させながら地山にしっかりと食い込み、効率的な
掘削が可能となるという顕著な効果を奏する。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る水平多軸回転式掘削機の正面
図。

【図２】本実施形態に係る水平多軸回転式掘削機に備え
られたロータリーカッタの拡大図であり、(a)は正面か
ら見た図、(b)は反対側（Ｔ型フレームのウェブ側）か
ら見た背面図。

【図３】カッタドラムの一部を構成するビットホルダの
図であり、(a)は側面図、(b)はＡ―Ａ線方向から見た平
面図。

【図４】ビットホルダに円錐状ビットを差し込んだ様子
を示した側面図であり、(a)は脱落防止リングの嵌込み
前、(b)は嵌込み後をそれぞれ示した図。

【図５】本実施形態の取付板及び円錐状ビットの配置状
況を示したカッタドラムの展開図。

【図６】従来技術に係る水平多軸回転式掘削機の図であ
り、(a)は全体正面図、(b)は下端近傍の側面概略図。

【符号の説明】

２ 本体フレーム １１ 水平多軸回転式掘削機 １３ カッタドラム １４ 取付板 １５ ビットホルダ １６ 円錐状ビット ２１ 差込孔 ３１ 円筒状差込脚 ３２ 係止縁部 ３４ 脱落防止リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 淳 大阪府枚方市招提大谷１−１−１ 株式 会社大林組大阪機械工場内 審査官 草野 顕子 (56)参考文献 特開 平５−263426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−65104（ＪＰ，Ａ) 特許2657424（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 5/02 E02F 5/08 E02F 9/28 E01C 23/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタドラムの外周面に取付板を突設す
   るとともに該取付板に所定のビットホルダを取り付けた
   水平多軸回転式掘削機において、 前記ビットホルダに円形の差込孔を形成して該差込孔に
   円錐状ビットの円筒状差込脚を差し込むことにより、前
   記円錐状ビットを材軸回りに回動自在に前記ビットホル
   ダで保持するように構成するとともに、前記差込孔の中
   心軸が前記カッタドラムの半径方向に対して４０゜の角
   度をなすように前記ビットホルダを前記取付板に取り付
   けたことを特徴とする硬岩用の水平多軸回転式掘削機。
2. 【請求項２】 前記差込孔の出口端に前記円筒状差込脚
   の端部周面に嵌め込まれた脱落防止リングが係止される
   係止縁部を形成した請求項１記載の硬岩用の水平多軸回
   転式掘削機。
3. 【請求項３】 前記取付板を土掻き板通過スペースを設
   けることなく前記カッタドラムの外周面に配置した請求
   項１記載の硬岩用の水平多軸回転式掘削機。