JP3785613B2 - 多軸掘削作業機における軸数変換構造及び地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、マストに昇降自在に支持された回転駆動装置に３本以上の掘削作業軸の上端を回転伝達可能に接続して互に平行に垂下してなる多軸掘削作業機の改良及び地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中連続壁造成工法を実施する場合は、ベースマシンに支持された起立マストに回転駆動装置を昇降自在に支持させ、該駆動装置のギヤボックス内に３又は５本の出力軸を横１列に且つ互に平行状態で回転自在に支持させると共に、各出力軸に固定された連動歯車を横１列にかみ合わせ、上記ギヤボックス上に設置された１又は２基の減速機つきモータの各駆動歯車を上記連動歯車列にかみ合わせ、これら３又は５本の出力軸にそれぞれ掘削撹拌軸を接続した３又は５軸掘削撹拌機が専用機として使用され、またセメントミルク注入式地盤改良工法を実施する場合は、回転駆動装置に２本の掘削撹拌軸を平行に接続した２軸掘削撹拌機が専用機として使用されている。
【０００３】
このよう、互に類似する用途であっても、それぞれの用途に使用する高価な専用機を準備している従来の経済的不利益を改善するため、上記地中連続壁造成用の３又は５軸掘削機において、上記３又は５本の掘削撹拌軸のうち中間軸を出力軸から分離すると共に、残りの２又は３本の軸を地盤改良に適する掘削撹拌軸とつけ替える、という対策が提案される。しかしそのような構造変更をした場合、各掘削撹拌軸の回転が同一方向となってしまい、その状態では撹拌効率を低下させるばかりでなく、ベースマシン及びマストの安定性を害する欠点を招くこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、経済的不利益を改善すると共に、撹拌効率及び安定性を確保することのできる３軸以上の多軸掘削作業機の軸数変換構造及び地盤改良工法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を達成の手段】
上記課題達成の手段として、本願請求項１の発明は、
ギヤボックス内に３本以上奇数本の出力軸を互に平行で回転自在に支持すると共に各出力軸に固定された連動歯車を一連にかみ合わせ、上記連動歯車列に１又は複数のモータの駆動歯車をかみ合わせてなる回転駆動装置をマストに昇降自在に支持し、上記各出力軸に掘削作業軸をそれぞれ着脱自在に接続した多軸掘削作業機において、
上記一連の出力軸における中間出力軸を上記ギヤボックスに着脱自在に支承し、
上記中間出力軸及びその中間連動歯車との交換部材として、上記残りの連動歯車と係脱自在であって該残りの連動歯車を隣り同志反対方向へ回転させるためのアイドル歯車及びそのアイドル軸と、上記アイドル歯車軸を上記ギヤボックスに着脱自在に支承する手段と、を備えた、
多軸掘削作業機における軸数変換構造を提案し、
【０００６】
本願請求項２の発明は、
請求項１の多軸掘削作業機において、中間軸を外し、残りの掘削作業軸を、軸に硬化液案内孔を縦通した大径の掘削撹拌軸につけ替え且つ該掘削撹拌軸を隣り同志反対方向へ回転するようにした複数軸掘削撹拌機を使用して、
軟弱地盤に複数連続大径縦孔を掘削しつつ掘削土砂を撹拌することと、
上記硬化液案内孔を通して上記連続縦孔内に硬化液を注入して掘削土砂と混練することと、
からなる大面積地盤改良工法を提案する。
【０００７】
本願発明における上記一連の出力軸における「中間出力軸」とは、３本の出力軸における第２番目の出力軸、５本の出力軸における第２番目と第４番目等の出力軸である。
以下図面を参照して本願発明を地中連続壁造成用多軸掘削撹拌機に実施した例について説明する。
【０００８】
【実施例】
図１において、ベースマシン（１）の前部に連結されたマスト（２）を垂直に支持し、該マスト（２）の全長に敷設されたガイドレール（３）、（３）に回転駆動装置（４）を摺動自在に係合すると共にトップシーブ（５）から垂下したワイヤロープ（６）により昇降自在に吊支し、この回転駆動装置（４）に、下端に掘削ヘッド（８）を、その上位に撹拌スクリュー（９）をそれぞれ有する５本の作業軸すなわち掘削撹拌軸（７）、（７）、（７）及びその中間に位置する中間掘削撹拌軸（７’）、（７’）を接続して互に平行に垂下してある。
【０００９】
上記５軸掘削撹拌機の軸数変換構造は、上記回転駆動装置（４）におけるギヤボックス（１０）内に施される。まず、図２、３、５、６において、ギヤボックス（１０）の上面後部に減速機（１２）と連結されたモータ（１１）を左右に２基設置し、両減速機（１２）、（１２）からギヤボックス（１０）内へ突出した駆動軸（１３）、（１３）に駆動歯車（１４）、（１４）を固定し、これら駆動歯車（１４）、（１４）の前側に５本の出力軸すなわち出力軸（１５）、（１５）、（１５）及びその中間に位置する中間出力軸（１５’）、（１５’）を互に平行に且つ横１列の状態で、ギヤボックス（１０）の上下両板（１０ａ）、（１０ｂ）にボルト止めされた上部軸受板（１６）、（１６）、（１６）、上部中間軸受板（１６’）、（１６’）及び下部軸受板（１７）、（１７）、（１７）、下部中間軸受板（１７’）、（１７’）によりそれぞれ回転自在に支承し、これら出力軸（１５）、（１５’）、（１５）、（１５’）、（１５）に固定された同一歯数の連動歯車（１８）、（１８’）、（１８）、（１８’）、（１８）を一連にかみ合わせると共に、その中間連動歯車（１８’）、（１８’）に上記駆動歯車（１４）、（１４）をそれぞれかみ合わせてある。
【００１０】
上記各出力軸（１５）、（１５’）、（１５）、（１５’）、（１５）のギヤボックス（１０）下面からの突出端部には、上記掘削撹拌軸（７）、（７’）、（７）、（７’）、（７）をそれぞれフランジ継ぎ手を介して着脱自在に接続してある。（１９）…は上記各出力軸（１５）…、（１５’）、（１５’）の上端部に接続されたスイベルジョイントである。
【００１１】
軸数変換構造として、まず、上部中間軸受板（１６’）、（１６’）を、他の軸受板（１６）…が円板であるのに対し、図３に示すように雲形状に形成すると共に、その裏面中央部に、図７（イ）に示すように中間出力軸（１５’）の上端部を支承すべき環状軸受部（２０）を設け、また下部中間軸受板（１７’）、（１７’）は、他の軸受板（１７）…と同様円板とし、その裏面中央部に図７（ロ）に示すように中間出力軸（１５’）の下部を支承すべき環状軸受部（２１）を設けてある。
【００１２】
一方、上記中間出力軸、その中間連動歯車（１５’）（１８’）、（１５’）（１８’）と交換すべき図８のような回転方向変換用２本のアイドル軸、それらの２個のアイドル歯車（２２）（２３）、（２２）（２３）及び（２２）（２３）、（２２）（２３）を準備し、さらに上記アイドル軸（２２）、（２２）の両端部を支承すべき上部及び下部アイドル軸受板（２４）（２４）、（２５）（２５）をそれぞれ準備し、上部アイドル軸受板（２４）は、上記雲形軸受板（１６’）と同形で、裏面両側部に図９（イ）に示すように上記２本のアイドル軸（２２）、（２２）の上端部を支承すべき２つの環状軸受部（２６）、（２６）を設け、また下部アイドル軸受板（２５）は、上記下部軸受板（１７’）と同形で、裏面両側部に図９（ロ）に示すように上記アイドル軸（２２）、（２２）の下端部を支承すべき環状軸受部（２７）、（２７）を設けてある。
【００１３】
さらに、上記ギヤボックス（１０）の上板（１０ａ）における中間出力軸（１５’）、（１５’）に対応する位置に、上記上部中間軸受板（１６’）の軸受部（２０）と、上記上部アイドル軸受板（２４）の軸受部（２６）、（２６）を選択的に嵌入自在の図４に示すような雲形孔（２８）、（２８）をそれぞれ開設し、また上記ギヤボックス下板（１０ｂ）における中間出力軸（１５’）、（１５’）に対応する位置には、上記下部中間軸受板（１７’）の軸受部（２１）と、上記下部アイドル軸受板（２５）の軸受部（２７）、（２７）を選択的に嵌入自在の円形孔（２９）、（２９）（図６参照）をそれぞれ開設してある。
【００１４】
上例の作用を軸数変換の例とともに次に説明する。図１、２、３、５、６の地中連続壁造成用５軸掘削撹拌機を地盤改良用３軸掘削撹拌機に変換する場合は、まず５本の掘削撹拌軸（７）…、（７’）、（７’）を出力軸（１５）…、（１５’）、（１５’）とのフランジ継手から分離した後、下部中間軸受板（１７’）、（１７’）をギヤボックス下板（１０ｂ）から分離すると共に、中間出力軸（１５’）、（１５’）から離脱させる。ついで中間出力軸（１５’）、（１５’）のスイベルジョイント（１９）、（１９）を外した後、上部中間軸受板（１６’）、（１６’）をギヤボックス上板（１０ａ）から外すと共に中間出力軸（１５’）、（１５’）から離脱させる。ついで下板（１０ｂ）をギヤボックス（１０）から外してボックスを開き、中間出力軸、その中間連動歯車（１５’）（１８’）、（１５’）（１８’）をボックス（１０）外へ取り出す。
【００１５】
次に、上記中間出力軸、連動歯車（１５’）、（１８’）及び（１５’）、（１８’）に代えて２本のアイドル軸、その互にかみ合わされたアイドル歯車（２２）（２３）、（２２）（２３）及び（２２）（２３）、（２２）（２３）をボックス内に装入して、図８のように各一方のアイドル歯車（２２）及び（２２）を駆動歯車（１４）、（１４）及び最外側の連動歯車（１５）、（１５）にそれぞれかみ合わせると共に、各他方のアイドル歯車（２２）及び（２２）を中央の連動歯車（１５）にそれぞれかみ合わせ、ついでボックス上板（１０ａ）上に上部アイド軸受板（２４）、（２４）を、その環状軸受部（２６）（２６）、（２６）（２６）を雲形孔（２８）、（２８）に挿入した状態で、それぞれボルト止めし、この軸受板（２４）、（２４）の各軸受部（２６）（２６）、（２６）（２６）に上記アイドル軸（２２）（２２）、（２２）（２２）の上端部を支承させ、一方ボックス下板（１０ｂ）下面に下部アイドル軸受板（２５）、（２５）を、その軸受部（２７）（２７）、（２７）（２７）を円形孔（２９）、（２９）に挿入した状態で、それぞれボルト止めし、この軸受板の軸受部（２７）（２７）、（２７）（２７）に上記アイドル軸（２２）（２２）、（２２）（２２）の下端部を支承させて下板（１０ｂ）をボックス（１０）にボルト止めする。
【００１６】
上記のようにギヤボックス（１０）内を構造変換した後、図１０のように互に間隔の広くなった残りの３本の出力軸（１５）…の下端部に上記広くなった軸間隔に対応する大径の掘削撹拌軸すなわち掘削径及び撹拌径の大きい掘削ヘッド及び撹拌羽根を有し、且つ軸にセメントミルク等の地盤硬化液案内孔を縦通した掘削撹拌軸（３０）…を接続すれば、ベースマシン（１）、マスト（２）、回転駆動装置（４）のモータ（１１）、（１１）、減速機（１２）、（１２）その他をそのまま兼用した地盤改良用３軸掘削撹拌機が得られる。
【００１７】
上記３軸掘削撹拌軸を使用する地盤改良においては、まずモータ（１１）、（１１）の始動により大径掘削撹拌軸（３０）…を隣り同志反対方向に回転させて、掘削ヘッドにより軟弱地盤に隣り同志連通する３連大径縦孔を掘削しつつ撹拌羽根により掘削土砂を撹拌して掘進していき、それと共に軸の硬化液案内孔を通じてセメントミルクを軸下端部から縦孔内に注入して掘削土砂と混練し、それにより３連大径縦孔内にソイルセメントを形成する。ソイルセメントが硬化したとき大面積の硬化改良地盤がえられる。
【００１８】
元の５軸掘削撹拌機に軸数変換する場合は、上記操作に準じてアイドル軸、そのアイドル歯車（２２）（２３）、（２２）（２３）及び（２２）（２３）、（２２）（２３）に代えて中間出力軸、その中間連動歯車（１５’）（１８’）及び（１５’）（１８’）をつけ替え、５本の出力軸（１５）…、（１５’）、（１５’）に元の掘削撹拌軸（７）…、（７’）、（７’）を接続する。
【００１９】
【発明の効果】
本願請求項１発明の多軸掘削作業機における軸数変換構造によれば、ギヤボックス内の３本以上奇数本の出力軸のうち中間出力軸及びその連動歯車を偶数本のアイドル軸及びそのアイドル歯車につけ替えることにより、隣り同志反対方向に回転する２本、３本等の出力軸に変換し、又はその逆のつけ替えにより隣り同志反対方向に回転する３本以上奇数本の出力軸に変換することができ、それによりベースマシン、マスト、モータ、減速機等をそのまま兼用できる経済的利益を確保しつつ、作業効率及び機の安定性を保った掘削作業軸の軸数変換を行うことができるのである。
【００２０】
本願請求項２の発明の地盤改良工法によれば、複数の大径掘削撹拌軸の隣り同志反対方向の回転により、複数の大径縦孔が連続する広幅連続縦孔を形成すると共に、掘削土砂を効率よく十分に撹拌すると共に硬化液と十分に混練し、均質のソイルセメントを形成し、それにより大面積の地盤改良を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）５軸掘削撹拌機の正面図である。
（ロ）同上側面図である。
【図２】ギヤボックス部分の拡大正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３における上部軸受板を除いた状態の一部省略図である。
【図５】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図６】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図７】（イ）上部中間軸受板の裏面図である。
（ロ）下部中間軸受板の裏面図である。
【図８】掘削撹拌軸を３本に変換した状態のギヤボックスの図５と同一切断面による断面図である。
【図９】（イ）上部アイドル軸受板の裏面図である。
（ロ）下部アイドル軸受板の裏面図である。
【図１０】掘削撹拌軸を３本に変換した状態のギヤボックス部分の拡大正面図である。
【符号の説明】
２ マスト
４ 回転駆動装置
７ 掘削撹拌軸
７’ 中間掘削撹拌軸
１０ ギヤボックス
１１ モータ
１４ 駆動歯車
１５ 出力軸
１５’ 中間出力軸
１６’ 上部中間軸受板
１７’ 下部中間軸受板
１８ 連動歯車
１８’ 中間連動歯車
２２ アイドル軸
２３ アイドル歯車
２４ 上部アイドル軸受板
２５ 下部アイドル軸受板

Claims (2)

1. ギヤボックス内に３本以上奇数本の出力軸を互に平行で回転自在に支持すると共に各出力軸に固定された連動歯車を一連にかみ合わせ、上記連動歯車列に１又は複数のモータの駆動歯車をかみ合わせてなる回転駆動装置をマストに昇降自在に支持し、上記各出力軸に掘削作業軸をそれぞれ着脱自在に接続した多軸掘削作業機において、
   上記一連の出力軸における中間出力軸を上記ギヤボックスに着脱自在に支承し、
   上記中間出力軸及びその中間連動歯車との交換部材として、上記残りの連動歯車と係脱自在であって該残りの連動歯車を隣り同志反対方向へ回転させるためのアイドル歯車及びそのアイドル軸と、上記アイドル歯車軸を上記ギヤボックスに着脱自在に支承する手段と、を備えた、
   多軸掘削作業機における軸数変換構造。
2. 請求項１の多軸掘削作業機において、中間軸を外し、残りの掘削作業軸を、軸に硬化液案内孔を縦通した大径の掘削撹拌軸につけ替え且つ該掘削撹拌軸を隣り同志反対方向へ回転するようにした複数軸掘削撹拌機を使用して、
   軟弱地盤に複数連続大径縦孔を掘削しつつ掘削土砂を撹拌することと、
   上記硬化液案内孔を通して上記連続縦孔内に硬化液を注入して掘削土砂と混練することと、
   からなる大面積地盤改良工法。

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