JP3556803B2

JP3556803B2 - 立坑掘削機

Info

Publication number: JP3556803B2
Application number: JP12513697A
Authority: JP
Inventors: 菊次江川; 裕三北村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: JPH10317423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑掘削や基礎杭造成などにおける土砂や岩石や木材を排出する作業に用いられる立坑掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オールケーシング掘削機は、例えば、立坑掘削を行う場合などに使用されるものであって、ケーシングチューブをクランプし、このケーシングチューブを旋回あるいは揺動させながら地中に押し込んで下端部のカッタビットによって地盤をカットし、クレーンを操作してグラブバケットによりケーシングチューブ内の土砂を掘削排出することで立坑を形成していく。
【０００３】
図８に一般的な定置型オールケーシング掘削機の正面概略、図９に従来の掘削バケットの正面視、図１０に従来のシェルの正面視を示す。
【０００４】
図８に示すように、オールケーシング掘削機において、掘削機本体１１は架台１２上に設置されており、締付シリンダ１３によってケーシングチューブ１４を締付けてクランプするクランプ体１５を有している。掘削機本体１１の上部に設けられた駆動部ケース本体１６内には旋回モータ１７によってクランプしたケーシングチューブ１４を旋回させる図示しない旋回装置が設けられている。この駆動部ケース本体１６は架台１２に対して油圧シリンダ１８によって昇降自在であり、且つ、レベル調整油圧シリンダ１９によって水平状態を維持することができる。なお、２０は掘削機本体１１に装着されたベースフレームである。また、この掘削機本体１１に隣接して図示しないクレーンが設置されており、このクレーンから引き出された主巻ワイヤロープ２１の端部にクラウン２２が連結されると共に、補巻ワイヤロープ２３の端部はクラウン２２内を通過してケーシングチューブ１４内に下げられ、掘削バケット２４が連結されている。
【０００５】
従って、このオールケーシング掘削機を用いて立坑掘削を行うには、締付シリンダ１３を作動してクランプ体１５によりケーシングチューブ１４をクランプし、この状態で旋回モータ１７を作動して旋回装置によりケーシングチューブ１４を旋回させる。そして、この状態で油圧シリンダ１８によりケーシングチューブ１４を地中に押し込んで下端部のカッタビットによって地盤Ｇをカットしていく。このとき、クレーンを操作して掘削バケット２４によりケーシングチューブ１４内の掘削土砂を排出して立坑を形成していく。その後、立坑が所定の深さまで達すると、ケーシングチューブ１４内に図示しない鉄筋かごを入れ、生のコンクリートを注入しながらこのケーシングチューブ１４を除々に引き抜いていくことで基礎杭を構築していく。
【０００６】
このように構成されたオールケーシング掘削機において、従来の掘削バケット２４は、図９に示すように、ヘッド部１０１と胴体部１０２とシェル部１０３とで構成されている。このヘッド部１０１はクラウン２２に吊下げ可能となっており、胴体部１０２の上部が固定されている。この胴体部１０２は下部に装着されたシェル部１０３を開閉させるための開閉機構を内蔵している。
【０００７】
このシェル部１０３において、図１０に詳細に示すように、筒状の胴体部１０２の下部にはシェルホルダ１１１が固定されており、このシェルホルダ１１１には２つのシェル１１２ａ，１１２ｂが装着されている。即ち、シェルホルダ１１１の両側部には取付部１１３ａ，１１３ｂが形成され、この取付部１１３ａ，１１３ｂには取付軸１１４ａ，１１４ｂによってそれぞれシェル１１２ａ，１１２ｂの中間部が回動自在に取付けられている。このシェル１１２ａ，１１２ｂは下端部が土砂を掴み取れるような弧状をなしており、内方に突出した各支持部１１５ａ，１１５ｂにはそれぞれコネクティングロッド１１６ａ，１１６ｂが連結されている。
【０００８】
従って、まず、シェル１１２ａ，１１２ｂを開いた状態で、ケーシングチューブ１４内に掘削バケット２４を自由落下させ、シェル１１２ａ，１１２ｂを掘削地盤に貫入させる。そして、クレーンを操作して掘削バケット２４を吊り上げると、開閉機構によってこのシェル１１２ａ，１１２ｂが閉じられ、掘削土砂を掴むことができる。その後、そのまま掘削バケット２４を上昇させて掴んだ土砂を外部に排出する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように上述した従来の掘削バケット２４において、掘削バケット２４を自由落下させてシェル１１２ａ，１１２ｂを掘削地盤に貫入させる場合、この掘削地盤が軟弱な土砂であれば、シェル１１２ａ，１１２ｂをこの軟弱な掘削地盤に確実に貫入させることができる。ところが、掘削地盤が硬質であれば、従来の掘削バケット２４では、シェル１１２ａ，１１２ｂの刃先面積が大きいために貫入能力が乏しく、掘削地盤にシェル１１２ａ，１１２ｂを確実に貫入させることができず、掘削土砂の排出能力が低下してしまうという問題があった。また、掘削地盤が水中であっても、水面に対するシェル１１２ａ，１１２ｂの刃先面積が大きく、且つ、浮力が作用するため、硬質地盤と同様に、従来の掘削バケット２４では、シェル１１２ａ，１１２ｂを確実に貫入させることができなかった。そのため、掘削バケット２４をより高い位置から自由落下させなければならず、騒音や振動が大きくなり、作業環境が悪化してしまうという新たな問題が発生してしまう。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するものであって、土砂掘削排出能力の向上を図ると共に汎用性の高い立坑掘削機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の立坑掘削機は、昇降手段によって吊り下げられて昇降自在であり、自由落下することによって地面に貫入可能であると共に、上昇時に排土するバケット機構を有する立坑掘削機において、前記バケット機構は、前記昇降手段によって昇降するホルダと、該ホルダに回動することにより開閉自在に装着された４枚のシェルと、前記ホルダに移動自在に支持されて上昇動作に同期して前記４枚のシェルを同時に回動するピストンとを具えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２の発明の立坑掘削機において、前記ホルダは、前記４枚のシェルあるいは２枚のシェルを選択的に装着可能であり、前記ピストンは上昇動作に同期して前記４枚のシェルあるいは２枚のシェルを同時に回動可能であることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の一実施形態に係る立坑掘削機に適用される掘削バケットの正面視、図２に本実施形態のシェル部の一部切欠正面視、図３にバケット機構を表す掘削バケットの断面、図４に図３のＩＶ−ＩＶ断面、図５に図３のＶ−Ｖ断面、図６に別のシェルを装着した掘削バケットの正面視、図７に掘削バケットに装着した別のシェルの一部切欠正面視を示す。
【００１５】
本発明の立坑掘削機としてのオールケーシング掘削機は、クランプしたケーシングチューブを旋回あるいは揺動させながら地中に押し込むことで、下端部のカッタビットによって地盤をカットし、クレーンを操作してグラブバケットによってケーシングチューブ内の土砂を掘削排出することで立坑を形成していくものである。
【００１６】
このオールケーシング掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削バケット３０は、ヘッド部３１と胴体部３２とシェル部３３とで構成されており、ヘッド部３１は図示しないクラウンに吊下げ可能となっている。胴体部３２は円筒形状をなし、内部に後述するバケット機構３４を内蔵している。そして、胴体部３２の下部にはシェルホルダ３５が固定されており、このシェルホルダ３５の外周部には４つの取付部３６が形成され、各取付部３６には取付軸３７によってそれぞれシェル３８の中間部が回動自在に取付けられている。このシェル３８は下端部が掘削地盤に貫入しやすい鋭利な形状をなすと共に、掘削土砂を掴み取れるように弧状をなしている。そして、シェル３８の内側には補強材３９から内方に突出した支持部４０が一体に形成され、この支持部４０にはバケット機構３４に連結したコネクティングロッド４１の下端部が連結軸４２によって連結されている。
【００１７】
ここで、バケット機構３５について説明する。図３乃至図５に示すように、胴体部３２におけるハウジング４３は円筒形状をなし、上端部の連結板４４にはヘッド部３１が固定されている。このハウジング４３内の上部には垂直で互いに平行をなす一対の取付板４５が固定されており、この一対の取付板４５には２本の水平方向に傾斜した支持軸４６，４７が取付けられ、各支持軸４６，４７にはそれぞれ滑車４８，４９が回転自在に支持されている。また、ハウジング４３内の下部には矩形状をなす枠体５０が固定されており、この枠体５０内には中空のピストン５１が上下移動自在に支持されている。そして、このピストン５１には２本の水平な支持軸５２，５３が取付けられ、各支持軸５２，５３にはそれぞれ滑車５４，５５，５６が回転自在に支持されている。
【００１８】
更に、ハウジング４３の上部には一対のスプリング受板５７が固定される一方、ピストン５１には一対のスプリング受台５８が固定されており、各スプリング受板５７とスプリング受台５８との間にはそれぞれ圧縮スプリング５９が介装されている。ヘッド部３１からはワイヤロープ２３が垂下しており、このワイヤロープ２３はハウジング４３内の中央部を通って降下し、ピストン５１の滑車５６に掛け回されて上昇し、滑車４９に掛け回されてほぼ中央部を通って降下し、ピストン５１の滑車５４に掛け回されて上昇し、滑車４８に掛け回されてほぼ中央部を通って降下し、ピストン５１の滑車５５を掛け回されて上昇し、端部がハウジング４３の上部に係止ピン６０によって係止されている。そして、ピストン５１の下部にはコネクティングロッド４１の上端部が連結軸６１によって連結されている。
【００１９】
従って、ピストン５１は自重及び圧縮スプリング５９の付勢力により、ハウジング４３に対して下方に付勢され、最下端位置に位置しており、ワイヤロープ２３を上方に引き上げると滑車５４，５５，５６を介してピストン５１が自重及び圧縮スプリング５９の付勢力に抗して上方に移動する。すると、ピストン５１の上昇によってコネクティングロッド４１を介して４つのシェル３８が内方に回動し、開放状態から閉止状態へ移行することができる。そして、このピストン５１が所定の規制位置まで上昇すると、このピストン５１はハウジング４３が一体となり、ヘッド部３１と胴体部３２とシェル部３３からなる掘削バケット３０が上昇する。
【００２０】
ところで、本実施形態にあっては、オールケーシング掘削機による掘削地盤に応じて掘削バケット３０の下部に取付けられたシェル３８が交換可能となっている。即ち、硬質な掘削地盤に対しては、図１及び図２に示すように、下端部が掘削地盤に貫入しやすい鋭利な形状をなすシェル３８を用い、その取付個数も４個となっている。一方、軟弱な掘削地盤に対しては、図６及び図７に示すように、掘削土砂を大量に掴み取れるように弧状をなすシェル６２を用い、その取付個数は２個となっている。
【００２１】
このシェル６２は、シェルホルダ３５の４つの取付部３６のうちの対向する２つの取付部３６に取付軸３７によって中間部が回動自在に取付けられている。そして、このシェル６２は、シェル３８と同様に、内側に固定された補強材６３から内方に突出した支持部６４が一体に形成され、この支持部６４にバケット機構３４に連結したコネクティングロッド４１の下端部が連結軸４２によって連結されている。
【００２２】
このように構成された本実施形態のオールケーシング掘削機による立坑の掘削作業について説明する。
【００２３】
まず、掘削バケット３０の下部に掘削地盤に適合するシェル３８，６２を装着する。つまり、掘削地盤が硬質であれば、シェルホルダ３５に４つのシェル３８を装着し、掘削地盤が軟弱であれば、シェルホルダ３５に２つのシェル６２を装着する。ここでは、硬質な掘削地盤に対してシェルホルダ３５に４つのシェル３８を装着したときの掘削作業について説明する。
【００２４】
図示しないケーシングチューブを旋回させながら地中に押し込んで下端部のカッタビットによって地盤をカットしながら、クレーンを操作してシェル３８を装着された掘削バケット３０によりケーシングチューブ内の掘削土砂を排出して立坑を形成していく。即ち、図示しないクレーンを操作してケーシングチューブ内の掘削地盤に対して掘削バケット３０を自由落下させ、シェル３８の下端部を掘削地盤に貫入させる。このとき、ピストン５１は自重及び圧縮スプリング５９の付勢力によって下端位置に位置し、４つのシェル３８は開放してほぼ垂直状態となっている。そのため、４つのシェル３８の鋭利な下端部は容易に硬質な地盤に貫入することができる。
【００２５】
そして、クレーンを操作してワイヤロープ２３を上方に牽引すると、各滑車４８，４９，５４，５５，５６を介してピストン５１が自重及び圧縮スプリング５９の付勢力に抗して上方に移動する。このピストン５１が上昇すると、コネクティングロッド４１を介して４つのシェル３８が内方に回動し、開放状態から閉止状態へ移行することとなり、各シェル３８内に掘削土砂が掴みこまれる。そして、このピストン５１が所定の位置まで上昇すると、その移動が規制され、ピストン５１とハウジング４３が一体となって上方に移動する。即ち、ワイヤロープ２３を上方に牽引すると、ヘッド部３１と胴体部３２とシェル部３３からなる掘削バケット３０が掘削土砂を保持した状態で上昇することとなる。その後、そのまま掘削バケット３０を上昇させ、保持した土砂をケーシングチューブの外方に排出する。この繰り返し作業によって立坑を掘削していく。
【００２６】
一方、掘削地盤が軟弱であった場合には、シェルホルダ３５に２つのシェル６２を装着し、前述と同様に、軟弱な掘削地盤に対して掘削作業を行う。この場合、ケーシングチューブ内の掘削地盤に対してシェル６２が装着された掘削バケット３０を自由落下させるが、掘削地盤が軟弱であるため、先端部がそれぼど鋭利でないシェル３８であっても、下端部を掘削地盤に容易に貫入させることができる。そして、ワイヤロープ２３を上方に牽引すると、ピストン５１を上方に移動すると、コネクティングロッド４１を介して２つのシェル６２が内方に回動して閉止状態へ移行することとなり、各シェル６２内に掘削土砂が掴みこまれる。この場合、シェル６２の刃先面積が大きいため、一度に大量の土砂を掴むことができる。そして、ワイヤロープ２３を更に上方に牽引することで、掘削土砂を保持した掘削バケット３０を上昇させ、ケーシングチューブの外方に排出する。
【００２７】
このように本実施形態にあっては、掘削バケット３０のシェルホルダ３５に、掘削地盤に合わせて異なる形状のシェル３８，６２を選択的に装着することができる。この場合、硬質の掘削地盤には先端部が鋭利な４つのシェル３８を使用することで、掘削効率が向上し、また、軟弱な掘削地盤には刃先面積の大きな２つのシェル６２を使用することで、土砂排出効率が向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の立坑掘削機によれば、昇降手段によって吊り下げられて昇降自在であり、自由落下することによって地面に貫入可能であると共に、上昇時に排土するバケット機構を有し、このバケット機構を、昇降手段によって昇降するホルダに回動することにより開閉自在な４枚のシェルを装着し、ホルダに移動自在に支持されたピストンの上昇動作によって同期して４枚のシェルを同時に回動可能としたので、シェルを４枚とすることで先端が鋭利となり、掘削地盤が硬質や水中であってもシェルを地盤に容易に貫入させることができ、土砂の掘削排出能力の向上を図ることができると共に、掘削バケットをより高い位置から自由落下させる必要もなくなり、騒音や振動による作業環境の悪化を防止することができる。
【００２９】
また、請求項２の発明の立坑掘削機によれば、ホルダに４枚のシェルあるいは２枚のシェルを選択的に装着可能とし、ピストンの上昇動作に同期して４枚のシェルあるいは２枚のシェルを同時に回動可能としたので、例えば、掘削地盤に合わせてシェルを交換することで、土砂の掘削排出能力の向上を図ることかせてせきると共に、汎用性の高い立坑掘削機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る立坑掘削機に適用される掘削バケットの正面図である。
【図２】本実施形態のシェル部の一部切欠正面図である。
【図３】バケット機構を表す掘削バケットの断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】別のシェルを装着した掘削バケットの正面図である。
【図７】掘削バケットに装着した別のシェルの一部切欠正面図である。
【図８】一般的な定置型オールケーシング掘削機の正面概略図である。
【図９】従来の掘削バケットの正面図である。
【図１０】従来のシェルの正面図である。
【符号の説明】
２３ワイヤロープ
３０掘削バケット
３１ヘッド部
３２胴体部
３３シェル部
３４バケット機構
３５シェルホルダ
３８シェル
４１コネクティングロッド
４３ハウジング
４８，４９滑車
５１ピストン
５４，５５，５６滑車
５９圧縮スプリング
６２シェル

Claims

昇降手段によって吊り下げられて昇降自在であり、自由落下することによって地面に貫入可能であると共に、上昇時に排土するバケット機構を有する立坑掘削機において、前記バケット機構は、前記昇降手段によって昇降するホルダと、該ホルダに回動することにより開閉自在に装着された４枚のシェルと、前記ホルダに移動自在に支持されて上昇動作に同期して前記４枚のシェルを同時に回動するピストンとを具えたことを特徴とする立坑掘削機。
請求項１記載の立坑掘削機において、前記ホルダは、前記４枚のシェルあるいは２枚のシェルを選択的に装着可能であり、前記ピストンは上昇動作に同期して前記４枚のシェルあるいは２枚のシェルを同時に回動可能であることを特徴とする立坑掘削機。