JP3797744B2 - 掘削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬質岩盤を掘削対象に非円形孔を削孔する掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に硬岩層の基礎掘削では発破による人力掘削がほとんどであった。
しかしながら住宅地では環境問題等の理由から発破工法が見合わせられ、代わりに自穿孔式ケーシングとハンマクラブとを組合わせた機械掘削法が採用されている。
又、硬岩層用の掘削装置として、特開平８−２９１６８１号公報に開示されている。この装置は、ケーシング内に公知のダウンザホールハンマ等で構成されハンマの基端を回動自在に枢支すると共に、ケーシングとハンマの間に４組のシリンダを横架し、各シリンダの伸縮操作によりハンマが旋回し、ハンマ先端のビットを非円形に運行して掘削できる構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した掘削技術にあっては次のような改良すべき点がある。
〈イ〉 ハンマクラブを用いた機械掘削にあっては、掘削対象が硬岩層であると掘削効率が極端に低下するため、掘削対象地盤に制約を受ける。
〈ロ〉 硬岩層を大断面で掘削するには、大径のダウンザホールハンマが用いられる。掘削径と同径のダウンザホールハンマを用いた場合、ハンマが大型で大重量物となり、これを支えるクレーン等の重機だけでなく、エア消費量の増大に伴い圧縮空気供給設備も大型化し、施工コストが高くつく問題がある。
〈ハ〉 ダウンザホールハンマを旋回させて掘削する掘削装置にあっては、ダウンザホールハンマの旋回範囲（角度）を大きく確保するには、シリンダのストローク長を長く確保すればよいわけであるが、ケーシングとダウンザホールハンマの間が狭いため、ストロークの長いシリンダを配設することが物理的に不可能であり、揺動範囲が狭い範囲に制限される。
〈ニ〉 ダウンザホールハンマの揺動範囲を大きくする他の方法としては、シリンダの配設位置をハンマの枢支部に近付けることが考えられる。
シリンダの配設位置が枢支部に近付くほどダウンザホールハンマを揺動させるために必要な力が大きくなって、大径シリンダを用いる必要がある。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、ハンマの旋回効率を高め、硬質地盤を対象とした大断面掘削が可能な掘削装置を提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、断面非円形を呈するケーシング内に掘削用ハンマと共に回転軸を収容し、自在継手を介して前記ハンマの基端を回転軸に回転自在に枢支し、ケーシング下端から延出したハンマ先端の掘削ビットをケーシングの断面形に沿わせて運行させる旋回機構を備えた掘削装置において、前記旋回機構が、ハンマの中間部に嵌挿した複数の可動板と、前記各可動板を相互に直交方に移動する移動手段とにより構成され、前記各可動板には該可動板の移動方向に対し夫々直交する方向に向けた長孔が設けられ、前記各可動板の移動操作によりハンマにケーシング断面形に沿った旋回力を付与するように構成したことを特徴とする、掘削装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削装置において、可動板の移動手段がケーシングの内面に沿って配設した複数のシリンダであり、シリンダの一部に可動板が接続していることを特徴とする、掘削装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
〈イ〉全体の構成
図１に掘削装置１の縦断面図を示す。
掘削装置１はケーシング２と、このケーシング２内に貫挿させた回転軸３と、回転軸３に自在継手４を介して回転自在に枢支されたハンマ５と、ハンマ５に旋回運動を付与する旋回機構とを具備している。
【０００８】
〈ロ〉ケーシング（図１、図２）
ケーシング２は断面形が正方形、長方形、多角形、長円形等の非円形を呈する筒体で、その下部が開放されている。ケーシング２の上部には延長用ケーシング６がボルト連結等により一体に接続している。ケーシング２は延長用ケーシング６を介した地上からの圧入力により、又は自重によって地中に貫入される。
【０００９】
〈ハ〉ハンマ（図１、図３）
ハンマ５は公知のダウンザホールハンマで、その先端に装備したエア作動式の掘削ビット７の回転又は回転と打撃により掘削できる構造になっている。
ハンマ５の基端は前記自在継手４を介して自由な旋回を許容して枢支され、その下端の掘削ビット７はケーシング２の下端から延出している。
【００１０】
自在継手４は例えば特開平６−１９３３９０号公報に開示されている継手を適用できる。この自在継手４を図２を基に簡単に説明すると、ハンマ５の基端部に球体８が形成されていて、この球体８を回転軸３の下端に形成した収納室９へ収納して、回転軸３とハンマ５の回転自在に接続されている。また、ハンマ５の球体８の外周面には、軸方向に沿って複数の突条１０が形成してあり、一方これと対向する収納室９の内周面に滑嵌合可能な溝１１が凹設してあって、これらの突条１０と溝１１とが嵌合することで、ハンマ５の枢支部の自由な旋回を許容したまま、回転軸３の回転力をハンマ５側へ伝達できるようになっている。
【００１１】
尚、自在継手４は、上記した形態に限定されるものではなく、各種の継手を適用できることは勿論である。尚、図２中符号１２は軸受、１３はコイルばねである。
【００１２】
〈ニ〉旋回機構（図１、図３）
旋回機構は、上部を枢支したハンマ５にケーシング２の断面形（本例では矩形）に沿った旋回運動を付与する機構で、上下２枚の可動板１４，１５と、これらの各可動板１４，１５を相互に直交方向に移動する上下２組のシリンダ１６ａ，１７ａとにより構成される。上下２組のシリンダ１６ａ，１７ａは上下２枚の可動板１４，１５を移動する移動手段を構成している。
【００１３】
図３を基に旋回機構について詳述すると、両可動板１４，１５には夫々可動板１４，１５の移動方向に対し直交する方向に向けて長孔１４ａ，１５ａが形成されている。これらの長孔１４ａ，１５ａにハンマ５の中間部が貫挿される。
【００１４】
上位の可動板１４の両端には、長孔１４ａと交差する方向に向けた一対の上位シリンダ１６ａ，１６ａの中間部が接続し、各上位シリンダ１６ａ，１６ａの両側に延びるロッド１６ｂ，１６ｂがケーシング２の内面に当接している。
【００１５】
下位の可動板１５も同様にその両端に長孔１５ａと交差する方向に向けた一対の下位シリンダ１７ａ，１７ａの中間部が接続し、各下位シリンダ１７ａ，１７ａの両側に延びるロッド１７ｂ，１７ｂがケーシング２の内面に当接している。
【００１６】
そして、各シリンダ１６ａ，１６ａと、シリンダ１７ａ，１７ａとを夫々一対単位で同調した伸長操作を行うことで、例えば図４に示す状態からハンマ５を時計回り方向に移行させる場合は、▲１▼下位の可動板１４の左動、▲２▼上位の可動板１５の上動▲３▼下位の可動板１４の右動▲４▼上位の可動板１５の下動という摺動サイクルを繰り返し行えるようになっている。
【００１７】
尚、各可動板１４，１５に対して一本単位でシリンダ１６ａ、１７ａを配設してもよく、又シリンダに代わってネジ送り機構を適用しても良い。要は各可動板１４，１５を相互に交差する方向に運行できる構造であれば良い。
【００１８】
【作用】
次に掘削装置１の作動について説明する。
【００１９】
〈イ〉ハンマの稼働
地上から回転軸３を通じて圧縮空気の供給を開始して、ケーシング下端から延出する掘削ビット７に所定の掘削運動を付与すると共に、回転軸３を回転させてハンマ４に自転力を付与する。
【００２０】
〈ロ〉旋回工程（図１、図２）
掘削ビット７で岩盤を掘削すると共に、前記旋回機構を作動させてハンマ５の枢支部を中心に掘削ビット７をケーシング２の矩形断面に沿わせて揺動させる。即ち、旋回機構を構成するシリンダ１６ａ、１７ａを夫々伸縮操作して、各可動板１４，１５を水平方向に移動させ、これら両可動板１４，１５の移動力を利用してハンマ５にケーシング２の断面形に沿った揺動力を付与する。
これにより、掘削ビット７がケーシング２の全断面を掘削し、掘削ビット７の掘削に追随してケーシング２が地中に貫入する。
以上の工程を繰り返しながら、所定の深度まで掘削する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
〈イ〉 矩形断面のケーシング下端から延出させたハンマの中間部に２枚の可動板を嵌挿し、これら２枚の可動板を相互に直交する方向に移動操作することで、ハンマの先端の掘削ビットをケーシング断面形に沿わせて運行することできる。〈ロ〉 ケーシング内面とハンマ中間部との間に直接シリンダを配設する場合は十分なストロークを確保することが困難である。
本発明は２枚の可動板を相互に直交する方向に移動する方式であるから、ケーシングの狭小な空間であっても、可動板の移動距離を長く確保できる。
そのため、ハンマの旋回効率が高まり、硬質地盤を対象とした大断面掘削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る掘削装置のの縦断面図
【図２】 自在継手の説明図
【図３】 図１におけるIII −III の断面図
【図４】 反間の旋回機構の作動説明図
【符号の説明】
１ 掘削装置
２ ケーシング
３ 回転軸
４ 自在継手
５ ダウンザホールハンマ（ハンマ）
６ 延長用ケーシング
７ 掘削ビット
８ 球体
９ 収容室
１０ 突条
１１ 溝
１２ 軸受
１３ コイルばね
１４，１５ 可動板
１６ａ，１７ａ シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬質岩盤を掘削対象に非円形孔を削孔する掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に硬岩層の基礎掘削では発破による人力掘削がほとんどであった。
しかしながら住宅地では環境問題等の理由から発破工法が見合わせられ、代わりに自穿孔式ケーシングとハンマクラブとを組合わせた機械掘削法が採用されている。
又、硬岩層用の掘削装置として、特開平８−２９１６８１号公報に開示されている。この装置は、ケーシング内に公知のダウンザホールハンマ等で構成されハンマの基端を回動自在に枢支すると共に、ケーシングとハンマの間に４組のシリンダを横架し、各シリンダの伸縮操作によりハンマが旋回し、ハンマ先端のビットを非円形に運行して掘削できる構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した掘削技術にあっては次のような改良すべき点がある。
〈イ〉 ハンマクラブを用いた機械掘削にあっては、掘削対象が硬岩層であると掘削効率が極端に低下するため、掘削対象地盤に制約を受ける。
〈ロ〉 硬岩層を大断面で掘削するには、大径のダウンザホールハンマが用いられる。掘削径と同径のダウンザホールハンマを用いた場合、ハンマが大型で大重量物となり、これを支えるクレーン等の重機だけでなく、エア消費量の増大に伴い圧縮空気供給設備も大型化し、施工コストが高くつく問題がある。
〈ハ〉 ダウンザホールハンマを旋回させて掘削する掘削装置にあっては、ダウンザホールハンマの旋回範囲（角度）を大きく確保するには、シリンダのストローク長を長く確保すればよいわけであるが、ケーシングとダウンザホールハンマの間が狭いため、ストロークの長いシリンダを配設することが物理的に不可能であり、揺動範囲が狭い範囲に制限される。
〈ニ〉 ダウンザホールハンマの揺動範囲を大きくする他の方法としては、シリンダの配設位置をハンマの枢支部に近付けることが考えられる。
シリンダの配設位置が枢支部に近付くほどダウンザホールハンマを揺動させるために必要な力が大きくなって、大径シリンダを用いる必要がある。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、ハンマの旋回効率を高め、硬質地盤を対象とした大断面掘削が可能な掘削装置を提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、断面非円形を呈するケーシング内に掘削用ハンマと共に回転軸を収容し、自在継手を介して前記ハンマの基端を回転軸に回転自在に枢支し、ケーシング下端から延出したハンマ先端の掘削ビットをケーシングの断面形に沿わせて運行させる旋回機構を備えた掘削装置において、前記旋回機構が、ハンマの中間部に嵌挿した複数の可動板と、前記各可動板を相互に直交方に移動する移動手段とにより構成され、前記各可動板には該可動板の移動方向に対し夫々直交する方向に向けた長孔が設けられ、前記各可動板の移動操作によりハンマにケーシング断面形に沿った旋回力を付与するように構成したことを特徴とする、掘削装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘削装置において、可動板の移動手段がケーシングの内面に沿って配設した複数のシリンダであり、シリンダの一部に可動板が接続していることを特徴とする、掘削装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
〈イ〉全体の構成
図１に掘削装置１の縦断面図を示す。
掘削装置１はケーシング２と、このケーシング２内に貫挿させた回転軸３と、回転軸３に自在継手４を介して回転自在に枢支されたハンマ５と、ハンマ５に旋回運動を付与する旋回機構とを具備している。
【０００８】
〈ロ〉ケーシング（図１、図２）
ケーシング２は断面形が正方形、長方形、多角形、長円形等の非円形を呈する筒体で、その下部が開放されている。ケーシング２の上部には延長用ケーシング６がボルト連結等により一体に接続している。ケーシング２は延長用ケーシング６を介した地上からの圧入力により、又は自重によって地中に貫入される。
【０００９】
〈ハ〉ハンマ（図１、図３）
ハンマ５は公知のダウンザホールハンマで、その先端に装備したエア作動式の掘削ビット７の回転又は回転と打撃により掘削できる構造になっている。
ハンマ５の基端は前記自在継手４を介して自由な旋回を許容して枢支され、その下端の掘削ビット７はケーシング２の下端から延出している。
【００１０】
自在継手４は例えば特開平６−１９３３９０号公報に開示されている継手を適用できる。この自在継手４を図２を基に簡単に説明すると、ハンマ５の基端部に球体８が形成されていて、この球体８を回転軸３の下端に形成した収納室９へ収納して、回転軸３とハンマ５の回転自在に接続されている。また、ハンマ５の球体８の外周面には、軸方向に沿って複数の突条１０が形成してあり、一方これと対向する収納室９の内周面に滑嵌合可能な溝１１が凹設してあって、これらの突条１０と溝１１とが嵌合することで、ハンマ５の枢支部の自由な旋回を許容したまま、回転軸３の回転力をハンマ５側へ伝達できるようになっている。
【００１１】
尚、自在継手４は、上記した形態に限定されるものではなく、各種の継手を適用できることは勿論である。尚、図２中符号１２は軸受、１３はコイルばねである。
【００１２】
〈ニ〉旋回機構（図１、図３）
旋回機構は、上部を枢支したハンマ５にケーシング２の断面形（本例では矩形）に沿った旋回運動を付与する機構で、上下２枚の可動板１４，１５と、これらの各可動板１４，１５を相互に直交方向に移動する上下２組のシリンダ１６ａ，１７ａとにより構成される。上下２組のシリンダ１６ａ，１７ａは上下２枚の可動板１４，１５を移動する移動手段を構成している。
【００１３】
図３を基に旋回機構について詳述すると、両可動板１４，１５には夫々可動板１４，１５の移動方向に対し直交する方向に向けて長孔１４ａ，１５ａが形成されている。これらの長孔１４ａ，１５ａにハンマ５の中間部が貫挿される。
【００１４】
上位の可動板１４の両端には、長孔１４ａと交差する方向に向けた一対の上位シリンダ１６ａ，１６ａの中間部が接続し、各上位シリンダ１６ａ，１６ａの両側に延びるロッド１６ｂ，１６ｂがケーシング２の内面に当接している。
【００１５】
下位の可動板１５も同様にその両端に長孔１５ａと交差する方向に向けた一対の下位シリンダ１７ａ，１７ａの中間部が接続し、各下位シリンダ１７ａ，１７ａの両側に延びるロッド１７ｂ，１７ｂがケーシング２の内面に当接している。
【００１６】
そして、各シリンダ１６ａ，１６ａと、シリンダ１７ａ，１７ａとを夫々一対単位で同調した伸長操作を行うことで、例えば図４に示す状態からハンマ５を時計回り方向に移行させる場合は、▲１▼下位の可動板１４の左動、▲２▼上位の可動板１５の上動▲３▼下位の可動板１４の右動▲４▼上位の可動板１５の下動という摺動サイクルを繰り返し行えるようになっている。
【００１７】
尚、各可動板１４，１５に対して一本単位でシリンダ１６ａ、１７ａを配設してもよく、又シリンダに代わってネジ送り機構を適用しても良い。要は各可動板１４，１５を相互に交差する方向に運行できる構造であれば良い。
【００１８】
【作用】
次に掘削装置１の作動について説明する。
【００１９】
〈イ〉ハンマの稼働
地上から回転軸３を通じて圧縮空気の供給を開始して、ケーシング下端から延出する掘削ビット７に所定の掘削運動を付与すると共に、回転軸３を回転させてハンマ４に自転力を付与する。
【００２０】
〈ロ〉旋回工程（図１、図２）
掘削ビット７で岩盤を掘削すると共に、前記旋回機構を作動させてハンマ５の枢支部を中心に掘削ビット７をケーシング２の矩形断面に沿わせて揺動させる。即ち、旋回機構を構成するシリンダ１６ａ、１７ａを夫々伸縮操作して、各可動板１４，１５を水平方向に移動させ、これら両可動板１４，１５の移動力を利用してハンマ５にケーシング２の断面形に沿った揺動力を付与する。
これにより、掘削ビット７がケーシング２の全断面を掘削し、掘削ビット７の掘削に追随してケーシング２が地中に貫入する。
以上の工程を繰り返しながら、所定の深度まで掘削する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
〈イ〉 矩形断面のケーシング下端から延出させたハンマの中間部に２枚の可動板を嵌挿し、これら２枚の可動板を相互に直交する方向に移動操作することで、ハンマの先端の掘削ビットをケーシング断面形に沿わせて運行することできる。〈ロ〉 ケーシング内面とハンマ中間部との間に直接シリンダを配設する場合は十分なストロークを確保することが困難である。
本発明は２枚の可動板を相互に直交する方向に移動する方式であるから、ケーシングの狭小な空間であっても、可動板の移動距離を長く確保できる。
そのため、ハンマの旋回効率が高まり、硬質地盤を対象とした大断面掘削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る掘削装置のの縦断面図
【図２】 自在継手の説明図
【図３】 図１におけるIII −III の断面図
【図４】 反間の旋回機構の作動説明図
【符号の説明】
１ 掘削装置
２ ケーシング
３ 回転軸
４ 自在継手
５ ダウンザホールハンマ（ハンマ）
６ 延長用ケーシング
７ 掘削ビット
８ 球体
９ 収容室
１０ 突条
１１ 溝
１２ 軸受
１３ コイルばね
１４，１５ 可動板
１６ａ，１７ａ シリンダ
Claims (2)
- 断面非円形を呈するケーシング内に掘削用ハンマと共に回転軸を収容し、自在継手を介して前記ハンマの基端を回転軸に回転自在に枢支し、ケーシング下端から延出したハンマ先端の掘削ビットをケーシングの断面形に沿わせて運行させる旋回機構を備えた掘削装置において、
前記旋回機構が、
ハンマの中間部に嵌挿した複数の可動板と、
前記各可動板を相互に直交方に移動する移動手段とにより構成され、
前記各可動板には該可動板の移動方向に対し夫々直交する方向に向けた長孔が設けられ、
前記各可動板の移動操作によりハンマにケーシング断面形に沿った旋回力を付与するように構成したことを特徴とする、
掘削装置。 - 請求項１に記載の掘削装置において、可動板の移動手段がケーシングの内面に沿って配設した複数のシリンダであり、シリンダの一部に可動板が接続していることを特徴とする、掘削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12354397A JP3797744B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12354397A JP3797744B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10299372A JPH10299372A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3797744B2 true JP3797744B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=14863206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12354397A Expired - Fee Related JP3797744B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3797744B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4485098B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2010-06-16 | 鹿島建設株式会社 | 掘削装置 |
| JP7260219B1 (ja) * | 2023-01-18 | 2023-04-18 | 株式会社エステック | 掘削機 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP12354397A patent/JP3797744B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10299372A (ja) | 1998-11-10 |
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Legal Events
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