JP3856814B1 - オーガースクリューホルダー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーガースクリューを揺るぎなく保持し、正確な角度の穴を掘削できるオーガースクリューホルダー装置を提供する。
【解決手段】オーガー１は台車２の上に旋回台４を介して作業プラットホーム５を支持している。作業プラットホーム５の前端からはブラケット８が突出し、その先端にガイドリーダー９が立設される。ガイドリーダー９はオーガースクリュー１２とその回転駆動装置１３を鉛直方向に昇降可能に支持する。オーガースクリュー１２の下端部は台車２のシャーシー２ａに取り付けられたオーガースクリューホルダー２０に保持される。オーガースクリューホルダー２０は、水平多関節形式の多関節アーム３０と、その先端に取り付けられた傾き可変支持装置５０によって支持される。多関節アーム３０と傾き可変支持装置５０は油圧シリンダで駆動される。
【選択図】図３

Description

本発明はオーガー（アースオーガー）のオーガースクリューホルダー装置に関する。

建物の基礎杭を地盤に建て込むに際し、近年では予め地盤に掘削した穴に基礎杭を押し込むプレボーリング方式が多く用いられている。地盤に穴を掘削するのにはオーガーが用いられる。オーガーのスクリューは非常に長いので、スクリューの下端部に対し振れ止めが設けられる。その例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１に記載された多軸オーガーでは、リーダーブラケットの前面にオーガースクリューの下端部の振れ止めが取り付けられている。特許文献２に記載されたアーム式作業機械では、オーガースクリューをガイドするキャッチホークを作業機械本体から延設させている。
特開平７−２４７５７４号公報（［００１８］、図１、２） 特開平５−２２２８８８号公報（［０００８］［０００９］、図１−４）

近年、建物の高層化が進むに従い、大荷重を支え得る基礎杭の必要性が高まっている。大荷重用の基礎杭は、必然的に大直径となり、また、地中の支持層に確実に届かせるために長さも長くなる。そして、耐荷重性能を十分なものとするためには、単に基礎杭の寸法を長大化するだけでは不十分で、その建て込みを正確に鉛直に行わねばならない。

長大な基礎杭を建て込む穴を正確に鉛直に掘削するためには、オーガースクリューを正しくガイドする必要がある。この点において、特許文献１、２に記載された振れ止めやキャッチホークは、目的に完全に適うとは言い難かった。というのは、それらはいずれも、作業機械の旋回台より上の部分より延設されているからである。旋回台の機構には必ず遊びがある。旋回台における回転方向の遊びはオーガースクリューの振れとして現れるが、その振れＡの大きさは次式で求められる。
Ａ＝２×π×Ｒ×α／３６０゜
Ｒは旋回台の中心からオーガースクリューまでの半径、αは旋回台の回転方向の遊びの値である。Ｒが４，０００ｍｍ、αが０．２゜の場合、Ａは約１４ｍｍとなる。

上記の振れＡは不可避的に発生するものであり、従って特許文献１、２に開示された機構では穴が正確に鉛直に掘削されるということを保証できない。また特許文献１に記載されたようなガイドリーダーを有するオーガーでは、ガイドリーダー自体が鉛直軸まわりに回転可能となっていることがあり、ガイドリーダーの回転方向の遊びが旋回台の回転方向の遊びに重なって、オーガースクリューの下端位置はますます不安定になる。またガイドリーダーはステイで鉛直を出すのであるが、ステイの機構の遊びもオーガースクリューの下端位置の不安定さに輪をかける。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、オーガースクリューを揺るぎなく保持し、正確な角度の穴を掘削できるオーガースクリューホルダー装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、旋回台より下の部分であるオーガーの台車のシャーシーに、アクチュエーターにより屈曲形状が変化する多関節アームを取り付け、オーガースクリューの位置決めを行うオーガースクリューホルダーを前記多関節アームに傾き可変支持装置を介して支持すると共に、前記傾き可変支持装置にはオーガースクリューホルダーの鉛直方向の角度を変化させるアクチュエーターが設けられていることを特徴としている。

この構成によると、オーガースクリューホルダーは旋回台より下の部分である台車のシャーシーに取り付けられるから、旋回部の遊びの影響を受けない。そして台車が地盤に対してずれるということはまずあり得ない。

従ってオーガースクリューホルダーは、オーガースクリューの下端部を所定位置に位置決めするという役割を確実に果たすものである。

そしてオーガースクリューホルダーは、シャーシーに取り付けられた多関節アームに支持されるものであり、この多関節アームにはその屈曲形状を変化させるアクチュエーターが設けられているから、多関節アームの屈曲形状をアクチュエータで変えることにより、台車に対するオーガースクリューホルダーの位置を調整することができる。このため、オーガースクリューホルダーの位置を調整するのに台車を移動させなくても済む。

さらに、オーガースクリューホルダーは傾き可変支持装置を介して多関節アームに支持され、前記傾き可変支持装置にはオーガースクリューホルダーの鉛直方向の角度を変化させるアクチュエーターが設けられているから、オーガースクリューホルダーの鉛直方向の角度をアクチュエーターで変化させることができる。

これにより、オーガースクリューの角度を矯正し、正しい角度で穴を掘削することができる。

（２）また本発明は、上記構成のオーガースクリューホルダー装置において、前記多関節アームは水平多関節形式であることを特徴としている。

この構成によると、多関節アームは鉛直方向には屈曲しないので、アクチュエータの作動・非作動に関わらず、オーガースクリューホルダーを地盤から一定の高さに保つことができる。

（３）また本発明は、上記構成のオーガースクリューホルダー装置において、前記オーガースクリューホルダーは前記多関節アームに対し上下方向の相対変位が可能であることを特徴としている。

この構成によると、オーガースクリューホルダーの内部に掘削土が溜まったときにはオーガースクリューホルダーを引き上げ、掘削土をオーガースクリューホルダーの外に排出することができる。

本発明によると、旋回台より下の部分であるオーガーの台車のシャーシーにオーガースクリューホルダーを取り付けたことにより、オーガースクリューの下端部を確実に所定位置に位置決めすることが可能となる。オーガースクリューホルダーを支持するのはアクチュエーターにより屈曲形状が変化する多関節アームであるから、オーガースクリューホルダーの位置を調整するのに台車を移動させずに済む。そしてオーガースクリューホルダーは傾き可変支持装置を介して多関節アームに支持され、前記傾き可変支持装置にはオーガースクリューホルダーの鉛直方向の角度を変化させるアクチュエーターが設けられているから、オーガースクリューの角度を矯正し、正しい角度で穴を掘削することができる。

本発明の一実施形態を図１−４に示す。図１はオーガーの側面図、図２はガイドリーダーの水平断面図、図３はオーガースクリューホルダー部分の平面図、図４はオーガースクリューホルダーの傾き可変支持装置の斜視図である。

オーガー１はキャタピラー（またはクローラー）３を移動手段とする台車２を有する。台車２は旋回台４を介して作業プラットホーム５を支持する。作業プラットホーム５はエンジン、発電機、油圧ポンプといった動力源を内蔵し、またオペレーターが乗り込んで操作を行うキャビン６を備えている。作業プラットホーム５の後部には、キャタピラー３よりも広い正面幅で地盤Ｇに接地し、オーガー１の安定性を高めるアウトリガー７が設けられている。作業プラットホーム５の前端からはブラケット８が突出し、その先端にガイドリーダー９が立設される。ガイドリーダー９の上寄りの部分と作業プラットホーム５の後部を伸縮可能なステイ１０が連結する。ステイ１０は、特許文献１に記載のオーガーと同様、左右一対設けられており、左右の伸縮調整でガイドリーダー９を鉛直に維持する。

図２に見られるように、ガイドリーダー９は断面円形のパイプで構成されるものであり、前方寄りの側面に左右一対のガイドレール１１を取り付けている。ガイドレール１１も断面円形のパイプで構成され、ガイドリーダー９のほぼ全長にわたり鉛直に延びる。

ガイドレール１１はオーガースクリュー１２の回転駆動装置１３を支持する。回転駆動装置１３は左右のガイドレール１１を外側から抱き抱えるアーム１４によって鉛直方向にスライド可能に、且つ水平面内で回転しないようにガイドリーダー９に連結される。回転駆動装置１３の重量は、ガイドリーダー９の上端から繰り出され、回転駆動装置１３の上面の動滑車１５に巻き掛けられる懸垂ケーブル１６で支えられる。懸垂ケーブル１６の繰り出し量を多くすれば回転駆動装置１３は下降し、懸垂ケーブル１６の繰り出し量を小さくすれば回転駆動装置１３は上昇する。オーガースクリュー１２は回転駆動装置１３と共に昇降する。ガイドレール１１の途中にはオーガースクリュー１２を案内する固定ガイド１７が取り付けられている。

オーガースクリュー１２の下端部は台車２に取り付けたオーガースクリューホルダー２０によって位置決めされる。以下、オーガースクリューホルダー２０及びその支持構造につき説明する。

オーガースクリューホルダー２０はパイプ状の部材であり、オーガースクリュー１２の螺旋を２巻き以上、所定の隙間を存して受け入れる軸線方向長さ及び内径を備える。オーガースクリューホルダー２０の側面には支持マウント２１が固定されている。オーガースクリューホルダー２０を支持するのは多関節アーム３０（図３参照）及びその先端に設けられた傾き可変支持装置５０（図４参照）である。

多関節アーム３０は水平多関節形式であり、第１アーム部３１、第２アーム部３２、及び第３アーム部３３を、それぞれ水平面内でのみ旋回できるよう順次関節部で連結したものである。第１アーム部３１は台車２のシャーシー２ａの前部中央に固定したブラケット３４に関節部３５で連結され、第２アーム部３２は第１アーム部３１の先端に関節部３６で連結され、第３アーム部３３は第２アーム部３２の先端に関節部３７で連結されている。

多関節アーム３０の屈曲形状はアクチュエーターの動作で変化する。本実施形態ではアクチュエーターとしてクレビスタイプの油圧シリンダーを採用している。

シャーシー２ａと第１アーム部３１を油圧シリンダー３８で連結し、油圧シリンダー３８の伸縮量でシャーシー２ａに対する第１アーム部３１の角度を変化させ、その角度を固定する。第１アーム部３１と第２アーム部３２を油圧シリンダー３９で連結し、油圧シリンダー３９の伸縮量で第１アーム部３１に対する第２アーム部３２の角度を変化させ、その角度を固定する。第２アーム部３２と第３アーム部３３を油圧シリンダー４０で連結し、油圧シリンダー４０の伸縮量で第２アーム３２に対する第３アーム部３３の角度を変化させ、その角度を固定する。油圧シリンダー３８、３９、４０の伸縮量を制御することにより、第３アーム部３３の先端を所定の二次元可動領域内で自由に位置決めし、その位置に固定することができる。

アクチュエーターとして電動機と減速機の組み合わせを採用することも可能である。その組み合わせは各関節部に配置されることになる。

第３アーム部３３の先端部上面にはポール４１が鉛直に立設される。ポール４１には傾き可変支持装置５０のベース５１が昇降可能、且つポール４１に対し回転不能に取り付けられる。ベース５１は、ポール４１の上端のストッパー４１ａに当たるところまで、所定ストロークの上昇が可能である。ベース５１を上昇させるについては懸垂ケーブル１６と同様の懸垂ケーブル４２を用いることができるが、油圧シリンダーやボールねじ等、他の駆動機構で上昇させることも可能である。

ベース５１の側面からは支持軸５２が水平に突き出す。支持軸５２は中間支持ブロック５３を支持する。中間支持ブロック５３はオーガースクリューホルダー２０の支持マウント２１から突き出した支持軸５４を支持する。支持軸５２はベース５１と中間支持ブロック５３の一方に対して固定、他方に対して回転自在であり、支持軸５４は支持マウント２１と中間支持ブロック５３の一方に対して固定、他方に対して回転自在である。この機構により、中間支持ブロック５３は支持軸５２の軸線まわりに角度可変、支持マウント２１は支持軸５４の軸線まわりに角度可変となる。

支持軸５２の軸線と支持軸５４の軸線は直交する。ベース５１に対する中間支持ブロック５３の角度θＡと、中間支持ブロック５３に対する支持マウント２１の角度θＢを変化させることにより、オーガースクリューホルダー２０の傾き、すなわち鉛直方向における角度をあらゆる方向に調整することができる。

傾き可変支持装置５０にはオーガースクリューホルダー１２の鉛直方向の角度を変化させるアクチュエーターが設けられている。本実施形態で用いられているのはトラニオンタイプの油圧シリンダーである。

ベース５１に固定されたブラケット５５のフォーク部５５ａに、油圧シリンダー５６を傾動可能に取り付ける。油圧シリンダー５６はフォーク部５５ａに対し支持軸５２に直角な面内で傾く。油圧シリンダー５６のロッドは中間支持ブロック５３から突き出したブラケット５７に連結されている。

中間支持ブロック５３に固定されたブラケット５８のフォーク部５８ａには油圧シリンダー５９を傾動可能に取り付ける。油圧シリンダー５９はフォーク部５８ａに対し支持軸５４に直角な面内で傾く。油圧シリンダー５８のロッドは支持マウント２１から突き出した連結軸６０に連結されている。

油圧シリンダー５６が伸縮するとベース５１に対する中間支持ブロック５３の角度θＡが変化し、油圧シリンダー５９が伸縮すると中間支持ブロック５３に対する支持マウント２１の角度θＢが変化する。すなわち油圧シリンダー５６、５９の伸縮量を制御することにより、オーガースクリューホルダー２０の鉛直方向における角度を自由に調整し、調整後はその角度を固定することができる。

オーガー１により基礎杭建て込み穴の掘削を行う際は、キャタピラー３を駆動してオーガー１を掘削現場に移動させ、オーガースクリュー１２の位置決めを行う。油圧シリンダー３８、３９、４０を制御して多関節アーム３０の屈曲形状を変えることによりオーガースクリューホルダー２０の位置を正確に設定し、また油圧シリンダー５６、５９を制御してオーガースクリューホルダー２０の軸線を正確に鉛直にする。それからステイ１０を伸縮させてガイドリーダー９の軸線を正確に鉛直にする。傾き可変支持装置５０のベース５１はこの時最も下がった位置にあり、オーガースクリューホルダー２０は地盤Ｇから余り離れていない。

このようにオーガースクリューホルダー２０とガイドリーダー９を鉛直にし、鉛直な穴を掘削する準備が整ったところで、回転駆動装置１３の運転を開始する。オーガースクリュー１２を回転させつつ回転駆動装置１３を下降させれば、地盤Ｇには鉛直な穴が掘削されることになる。オーガースクリューホルダー２０は掘削の間中オーガースクリュー１２を保持する。オーガースクリューホルダー２０は台車２のシャーシー２ａに取り付けられているので、旋回部４の遊びの影響を受けない。そして台車２が地盤Ｇに対してずれるということはまずあり得ないので、オーガースクリューホルダー２０はオーガースクリュー１２を確実に所定位置に位置決めする。

オーガースクリューホルダー２０の内部に掘削土が溜まってきたときには傾き可変支持装置５０のベース５１を引き上げ、オーガースクリューホルダー２０の下端と地盤Ｇとの隙間を広げる。そして掘削土をオーガースクリューホルダー２０の外に排出した後、再びオーガースクリューホルダー２０を下げ、掘削を続行する。

所定の深さの鉛直な穴を掘削できたらオーガースクリュー１２を引き上げ、当該オーガー１を利用して、あるいはオーガー１とは別の機械を使用して、基礎杭の建て込みを行う。

以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はスクリューで鉛直な穴を掘削するオーガーに広く利用可能である。

オーガーの側面図 ガイドリーダーの水平断面図 オーガースクリューホルダー部分の平面図 オーガースクリューホルダーの傾き可変支持装置の斜視図

符号の説明

Ｇ 地盤
１ オーガー
２ 台車
２ａ シャーシー
４ 旋回台
５ 作業プラットホーム
９ ガイドリーダー
１２ オーガースクリュー
１３ 回転駆動装置
２０ オーガースクリューホルダー
３０ 多関節アーム
３８、３９、４０ 油圧シリンダー（アクチュエーター）
５０ 傾き可変支持装置
５６、５９ 油圧シリンダー（アクチュエーター）

Claims (3)

1. 旋回台より下の部分であるオーガーの台車のシャーシーに、アクチュエーターにより屈曲形状が変化する多関節アームを取り付け、オーガースクリューの位置決めを行うオーガースクリューホルダーを前記多関節アームに傾き可変支持装置を介して支持すると共に、前記傾き可変支持装置にはオーガースクリューホルダーの鉛直方向の角度を変化させるアクチュエーターが設けられていることを特徴とするオーガースクリューホルダー装置。
2. 前記多関節アームは水平多関節形式であることを特徴とする請求項１に記載のオーガースクリューホルダー装置。
3. 前記オーガースクリューホルダーは前記多関節アームに対し上下方向の相対変位が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のオーガースクリューホルダー装置。

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