JP4076551B2 - 回転式掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、回転式掘削機に関する。更に詳しくは、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした回転式掘削機に関する。

土木や建築の分野において、主に岩盤、転石、コンクリート等がある硬質の地盤の掘削に「ダウンザホールハンマ」と称される掘削装置が使用されている。ダウンザホールハンマは、圧縮空気を供給して内部のピストンを駆動させることにより、先端のハンマビットを上下動させ、その打撃によって掘削を行うものである（例えば特許文献１参照）。

また、らせん形の錐で孔を掘削する「アースオーガ」と称される掘削装置もあるが、アースオーガは上記したダウンザホールハンマと比べ、岩盤、転石、コンクリート等が存在する硬質の地盤の掘削には適していない。
特開平９−３２８９８３号公報（第１図）

特許文献１の第１図に示すように、従来のダウンザホールハンマでは、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃するため、一回の打撃ごとに受ける地面の衝撃が大きく、掘削時に激しい騒音と振動が発生していた。このため、より低振動、低騒音での作業が望まれる例えば住宅密集地や都市部のオフィス街での使用には、適していなかった。

（本発明の目的）
そこで本発明の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした回転式掘削機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
なお、後述する作用の説明の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、各構成要件を図面記載のものに限定するものではない。

第１の発明にあっては、
地中掘削用の掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)と、該掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた回転式掘削機であって、
上記掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによって打撃力が与えられることにより、掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行うビット(41,42)を備え、該ビット(41,42)は掘削装置本体(2)よりも小さくなって複数設けてあり、該ビット(41,42)は互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されていることを特徴とする、
回転式掘削機である。

第２の発明にあっては、
地中掘削用の掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)と、回転駆動装置(5)とを備えた回転式掘削機であって、
上記掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによって打撃力が与えられることにより、掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行うビット(41,42)を備え、該ビット(41,42)は掘削装置本体(2)よりも小さくなって複数設けてあり、該ビット(41,42)は互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されており、
上記回転駆動装置(5)は、掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)が有するビッド(42)の掘削位置が掘削面に対して移動するように、掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与えることができるように構成されていることを特徴とする、
回転式掘削機である。

第３の発明にあっては、
掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによってビット(41,42)に打撃力を与えるピストンを内蔵するピストンケース(22)を備え、
該ピストンケース(22)は、掘削装置本体(2)内にビット(41,42)の数に対応して複数収容されていることを特徴とする、
第１または第２の発明に係る回転式掘削機である。

第４の発明にあっては、
掘削装置本体(2)には、ピストンケース(22)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてあることを特徴とする、
第３の発明に係る回転式掘削機である。

第５の発明にあっては、
回転駆動装置(5)は、
掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)を装着でき、該掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与える回転駆動装置本体(50)と、
回転駆動装置本体(50)を支えるアウトリガ(52)と、
を備えていることを特徴とする、
第１ないし第４のいずれかの発明に係る回転式掘削機である。

本明細書及び特許請求の範囲にいう「作動流体」としては、エア（例えば圧搾空気）等の気体や、水、油などいった液体を採用することができる。

本明細書及び特許請求の範囲にいう「防振材または／及び防音材」には、防振材または防音材のいずれか一方を含む場合もあるし、あるいは防振材及び防音材の両方（防振及び防音の両方の作用を備えたものも含む）を含む場合もある。

（作 用）
本発明に係る回転式掘削機は、地中掘削用の掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)と、回転駆動装置(5)とを備え、次のように作用する。
掘削作業は、回転駆動装置(5)によって掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与えながら行う。回転運動を与えることにより、掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)が有するビッド(42)の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、ビッド(41,42)が掘削面全体を満遍なく打撃する。

ビット(41,42)は、作動流体のエネルギーによって打撃力が与えられることで、掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行う。ビット(41,42)は掘削装置本体(2)よりも小さくなって複数設けてあり、該ビット(41,42)は互いに時間をずらして打撃駆動する。したがって、ビット(41,42)の一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さい。

作動流体のエネルギーによってビット(41,42)に打撃力を与えるピストンを内蔵するピストンケース(22)を掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)が備えているものでは、ピストンがピストンケース(22)で覆われていると共に、更にこのピストンケース(22)が掘削装置本体(2)内にビット(41,42)の数に対応して複数収容されている。これにより、ピストンの駆動時に発生する振動や音は外に漏れたり伝わりにくい。

掘削装置本体(2)にピストンケース(22)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音を防振材または／及び防音材(230)が緩和する。

回転駆動装置(5)が掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)を装着でき、該掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与える回転駆動装置本体(50)と、回転駆動装置本体(50)を支えるアウトリガ(52)と、を備えているものは、アウトリガ(52)が掘削作業時の安定性を向上させるだけでなく、回転駆動装置本体(50)を接地面に直接載置して掘削作業を行う場合に比べ、回転駆動装置本体(50)から接地面に伝わる振動をアウトリガ(52)によって緩和できる。

本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明に係る回転式掘削機は、地中掘削用の掘削装置と、回転駆動装置とを備えており、回転駆動装置によって掘削装置に回転運動を与えながら掘削作業が行えるように構成されている。そして、掘削装置が有するビットは掘削装置本体よりも小さくなって複数設けてあり、該ビットは互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されている。よって、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃していた従来のダウンザホールハンマに比べて、ビット一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さく、低振動、低騒音で掘削作業ができる。したがって、より低振動、低騒音での作業が望まれる住宅密集地や都市部のオフィス街などでの使用に適している。

（ｂ）また従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。これに対し、本発明では、比較的小さなビットを駆動させれば良いので、一つのビットを進退させるための作動流体（例えばエア）の消費量が小さく、その結果、作動流体を供給する供給装置（例えば、作動流体がエアの場合にはエアコンプレッサー）を小型化できる。
したがって、供給装置の設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。更に供給装置の小型化により、供給装置を駆動させるエンジン等の駆動手段の小型化も可能となるので、駆動手段から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。

（ｃ）作動流体のエネルギーによってビットに打撃力を与えるピストンを内蔵するピストンケースを掘削装置が備えているものでは、ピストンがピストンケースで覆われていると共に、更にこのピストンケースが掘削装置本体内にビットの数に対応して複数収容されている。これにより、ピストンの駆動時に発生する振動や音が外に漏れたり伝わることをできるだけ防止して、より低振動、低騒音化を図ることができる。

（ｄ）掘削装置本体にピストンケースの周りを囲むようにして防振材または／及び防音材が設けてあるものでは、ピストンの駆動時に発生する振動や音が外に漏れたり伝わることをより効果的に防止できる。

（ｅ）回転駆動装置が掘削装置を装着でき、該掘削装置に回転運動を与える回転駆動装置本体と、回転駆動装置本体を支えるアウトリガと、を備えているものは、アウトリガによって掘削作業時の安定性が向上するだけでなく、回転駆動装置本体を接地面に直接載置して掘削を行う場合に比べ、回転駆動装置本体から接地面に伝わる振動が緩和される。これにより、より効果的に低振動、低騒音化を図ることができる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明を図面に示した実施例に基づき更に詳細に説明する。

図１ないし図４は、本発明に係る回転式掘削機の一実施例を説明するための図である。
図１は、回転式掘削機を構成する掘削装置１を示し、掘削装置１を底面斜視方向から見た説明図、
図２は、図１に示す掘削装置１の縦断面説明図、
図３は、図１に示す掘削装置１の分解斜視説明図であり、エアタンク部材３から取り外した掘削ビット部材２を分解した状態を示している。
図４は、回転駆動装置５と図１に示した掘削装置１で主に構成される回転式掘削機６を示す側面視説明図である。
なお、図３において上方に表したエアタンク部材３の基部側は省略している。

図４に示す回転式掘削機６は、上記したように、図１に示す地中掘削用の掘削装置１と、掘削装置１に回転運動を与えることができる回転駆動装置５とを備えている。
まず、掘削装置１について詳細に説明し、その後、回転駆動装置５について説明する。

［掘削装置１］
図１及び図２に示すように、掘削装置１はその全体が略円柱状に形成されている。掘削装置１は、掘削側（先部側）に位置する掘削装置本体である掘削ビット部材２と、基部側に位置するエアタンク部材３を備えている。エアタンク部材３は、固着具であるボルト３１とナット３２（図１では隠れて見えず、図２を参照）により掘削ビット部材２の基部側に着脱可能に接続されている。

掘削ビット部材２は、その先端側に複数のビット４１，４２を備えている。ビット４１，４２は、掘削ビット部材２よりも小さくなって複数設けてあり、ビット４１，４２は互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されている。

本実施例では、図１に示すように、ビット４１，４２は、掘削ビット部材２の軸心部に一箇所（符号４１で示す）、軸心部を中心とする円周上に等間隔で五箇所（符号４２で示す）の合計で六ヶ所配置されている。各ビット４１，４２は、同時でなく互いに時間をずらして高速（一つのビット当たり１分間に１２００〜１３００回、全体で１分間に７２００〜７８００回）で打撃振動し（上下動または進退し）地盤を掘削する。

詳しくは、ビット４１とビット４２は同時でなく互いに時間をずらして打撃駆動し、五箇所に設けてある各ビット４２，４２，４２，４２，４２も同時でなく互いに時間をずらして打撃駆動する。各ビット４１，４２の進退ストロークは、例えば約１〜３センチである。エアタンク部材３には、ビット４１，４２を駆動させる作動流体であるエアを高圧状態で貯留できる。

以下、図１ないし図３を参照しながら、掘削装置１の各構成部材について順を追って詳しく説明する。

（掘削ビット部材２）
図３に示すように、掘削ビット部材２は、上から順に、接続体２１を備えると共にピストンを含む駆動手段等を収容したピストンケース２２、ピストンケース取付体２３、ドライブチャック２４、チャックガイド２５、ビット４１，４２等を備えている。

ピストンケース２２は金属製で円筒形状である。ピストンケース２２の基端部（図３で上部）には接続体２１が螺合されている。ピストンケース２２の先端部（図３で下部）には、ドライブチャック２４、チャックガイド２５を介してビット４１，４２が接続される。ピストンケース２２は、ビット４１，４２と同じ数（本実施例では複数、六ヶ所）設けられている。

ピストンケース２２には、ビット４１，４２を作動させるピストンを含む駆動手段等が収容されている。駆動手段は、ピストンの他、シリンダー、チェックバルブ、エアディストリビータ、バルブスプリング、メイクアップリング、Ｏ−リング、ピストンリタイナーリング、ビットリティーナリング等、公知のダウンザホールハンマの駆動機構（例えば特開昭６１−９２２８８号公報記載）を採用できる。この駆動機構の作用を簡単に説明すると、ピストンケース２２に導入されたエアがピストンの下部側にまわることでピストンを引き上げ、次にピストンの上昇に伴ってエアがピストンの上部側にまわり、引き上げたピストンを引き下げる。この繰り返しによってピストンが上下動し、掘削側のビット４１，４２に対して衝撃力を与える。

ピストンケース２２の基端部に位置する接続体２１は、作動流体の経路である孔２１１（図３では見えず、図２を参照）を有し、基端側が断面凸状に形成されている。その凸状部分が差込部２２２を構成し、差込部２２２がエアタンク部材３へ差し入れられて装着される。そうして、エアタンク部材３から接続体２１の差込部２２２を介して送られるエアによって、ピストンケース２２内の駆動手段が駆動する。差込部２２２の周方向には、エアタンク部材３から送られてくるエアの気密性を保てるようにＯ−リング２２３が所要数（本実施例では複数）設けてある。

各ピストンケース２２（本実施例では５本）は、略円柱形状の取付体であるピストンケース取付体２３（図３参照）に着脱可能に取り付けられる。ピストンケース取付体２３は、筒状本体２３１（図２参照）と、筒状本体２３１の先部側の開口部に固着されているカバー体２３３（以下、「先部カバー体２３３」という）と、筒状本体２３１の基部側の開口部に固着されているカバー体２３４（以下、「基部カバー体２３４」という）で主に構成されている。

更にピストンケース取付体２３の内部には、円筒形状で細長いケーシングであるピストンケースケーシング２３２（図２参照）が収容されている。このピストンケースケーシング２３２に、ピストンケース２２が差し入れられた状態で取り付けられる。ピストンケースケーシング２３２はピストンケース２２と同じ数設けられており、その軸心方向がピストンケース取付体２３の長手方向と同じになるように設けてある。

先部カバー体２３３及び基部カバー体２３４は所要の厚みを有し、ピストンケース２２を挿設するための孔である挿通孔２３５，２３６がそれぞれ設けられている。本実施例では、挿通孔２３５，２３６は中央部に一箇所、中央部を中心とする円周上に等間隔で五箇所の合計で六ヶ所配置されている。

図２に示すように、この上下二つのカバー体２３３，２３４によって挟まれた状態で、上記したピストンケースケーシング２３２が固着され、筒状本体２３１内に収容されている。ピストンケースケーシング２３２の先端側の孔（符号省略）は、先部カバー体２３３の挿通孔２３５と連通している。ピストンケースケーシング２３２の基端側の孔（符号省略）は、基部カバー体２３４の挿通孔２３６と連通している。

更に、ピストンケース取付体２３（筒状本体２３１）内のピストンケース２２，２２間に形成されている空隙部分には、防振材または／及び防音材として砂２３０（図２参照）が充填されている。

また、ピストンケース２２の先端部は、先部カバー体２３３から一部突出している。この突出部分の孔（符号省略）に、図３に示す略筒状のドライブチャック２４の基端側がややきつく押し込まれた状態で取り付けられる。ドライブチャック２４の先端側の孔２４１には、チャックガイド２５を介しビット４１，４２の基部側が進退自在に収納される。

チャックガイド２５は平面視略円形状で所要の厚みを有し、ピストンケース取付体２３の先端（先部カバー体２３３）に固着されている。チャックガイド２５の固着には、固着具であるボルト２５１と、ピストンケース取付体２３側から取り付けられるナット２５２が使用されている。

チャックガイド２５の先部側には、中央に底面視円形の凹部２５３と、凹部２５３を取り囲むようにして底面視Ｖ字状の溝である凹部２５４が放射状に設けてある。凹部２５３には、底面視円形状のヘッド部４１１を備えたビット４１が配置される。凹部２５４には、底面視三角形状のヘッド部４２１を備えたビット４２が配置される。各ビット４１，４２のヘッド部４１１，４２１には、超硬合金製のボタンチップ４１２が多数設けてある。

チャックガイド２５には、ビット４１，４２と同じ数の孔で構成された取付部である取付孔２５５が設けてある。取付孔２５５は上記した凹部２５３と凹部２５４内に位置している。この取付孔２５５の基部側にはドライブチャック２４の先端部が嵌め入れられる。
ドライブチャック２４は六角ナット状の回り止め部２４２を有し、チャックガイド２５の取付孔２５５には回り止め部２４２が嵌め入れられる六角状の凹部２５６（図２参照）が成されている。

ビット４１，４２の基部側はスプライン軸として形成され、この基部側が取付孔２５５の先端部から嵌め入れられることにより、内周壁に凹凸の係合用の溝条（図示省略）を形成したドライブチャック２４の内部に装着されている。ビット４１，４２の基部側は、上記したビットリティーナリングとＯ−リングにより、ドライブチャック２４側から外れないように装着される。

また図１に示すように、ピストンケース取付体２３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー２６が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー２６は周方向に所要の間隔をおいて複数（合計で六箇所）設けてある。そして、地盤の掘削作業時に掘削した孔の内部に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）は、掘削ビット部材２（チャックガイド２５）の先部側から噴射されるエアによって掘削した孔とフラットバー２６，２６間との隙間を通って地表面へ送り出される。

（エアタンク部材３）
図３に示すように、エアタンク部材３の先部側には、掘削ビット部材２の基端部（ピストンケース２２上部の差込部２２２）と連結するための連結体３３が設けられている。

エアタンク部材３の基端部（図２参照、図２で上端部）には、エアを導入するための連結ジョイント３４が設けてある。連結ジョイント３４はエア流通経路（図示省略）を有しており、連結ジョイント３４から導入されたエアは、平面視円形状の板体で構成された区画体３４１によって区画されたエア貯留部３０内に貯留される。符号３４０は連結ジョイント３４の吹き出し口を示している。

そして、エアホース３５１，３５２と連結体３３内に形成された流通孔３３１とで構成されるエア流通経路を通って、連結体３３に接続された各ピストンケース２２にエアが送られる。流通孔３３１はピストンケース２２の差込部２２２の孔２１１と繋がっている。

なお、図示の便宜上、図２ではすべてのエアホースを図示はしてないが、エアホース３５１，３５２はピストンケース２２と同じ数（本実施例では５本）設けられている。そして、各エアホース３５１，３５２の一端部は区画体３４１に設けてあるいずれかの接続孔３４２と接続されており、エアホース３５１，３５２の基端部は接続体２１のいずれかの流通孔３３１の口部と接続されている。

ここで、各エアホース３５１，３５２の長さはすべて同じではなく、それぞれ異なる長さに設定されている。これにより、送り出されたエアは、エア貯留部３０から各ピストンケース２２に到達するまでに要する時間は同じではなく、それぞれ異なっている。その結果、ピストンケース２２の先端部に装着されたビット４１，４２は、同時でなく互いに時間がずれながら上下動して地盤を掘削できるようになっている。

図２に示すように、エアタンク部材３の基部側は、連結体３３をほぼ境にして基端部にむかってややすぼまって形成されている。この連結体３３よりもやや径小に形成された径小部分３６の外径は、後述する回転駆動装置５（図４参照）に設けてある筒状のドライブブッシュ５１の内径と合うように作られている。そして、掘削装置１を立てた状態で、掘削装置１の基端部からドライブブッシュ５１を嵌め込んで落とし込むと、ドライブブッシュ５１はエアタンク部材３の径大となっている部分（連結体３３付近）で止まり、下に落ちない。これについての詳しい作用は、後述する。

更に、図１に示すように、エアタンク部材３の外周には軸方向に沿って突条であるフラットバー３６１が所要数設けられている。本実施例では、フラットバー３６１は複数（合計で六箇所）設けてある。そして、掘削作業時に、このフラットバー３６１が後述する回転テーブル（ロータリテーブル）を備えた回転駆動装置５（図４参照）のドライブブッシュ５１の内壁部に設けてある係合溝に係合し、ドライブブッシュ５１の回転駆動力（回転運動）が掘削装置１に伝達される。

以上のような構成により、掘削作業時に連結ジョイント３４から供給されたエアは、エアタンク部材３のエアホース３５１，３５２を通って掘削ビット部材２のピストンケース２２内に導入され、ピストンケース２２内部のピストンを駆動して、先端のビット４１，４２を上下動させる。

［回転駆動装置５］
一方、図４に示す回転駆動装置５は、上記したように掘削装置１に回転運動を与えるものである。回転駆動装置５は、回転駆動装置本体５０と、回転駆動装置本体５０を支えるアウトリガ５２を備えている。上記したように、回転駆動装置本体５０は、ドライブブッシュ５１を介して掘削装置１を装着でき、掘削装置１に回転運動を与える回転テーブル（図４では隠れて表れない）を備えている。回転駆動装置５は公知技術を採用しているので、その構造についての詳細な説明は省略する。

（作 用）
図１ないし図４を参照しながら、回転式掘削機６の作用について説明する。
なお、本実施例では、地盤に杭用の孔を掘削する場合を例に挙げて、回転式掘削機６の作用を説明する。

まず、回転式掘削機６を構成する回転駆動装置５は、図４に示すように、例えばＨ鋼等で組んだ仮設足場６００上に載置される。一方、掘削装置１の基端部に、地盤に掘削する孔の長さに応じてケリーロッド７を所要数（必要数）接続する。本実施例では、ケリーロッド７を一つ繋げているが、二以上（複数）接続しても良い。ケリーロッド７はエア供給管を内蔵している。ケリーロッド７と掘削装置１はピン、ボルト、ナット等からなる固着具（図示省略）で固着される。ケリーロッド７を繋いだ掘削装置１は、クレーン（図面では表れず）によって懸吊支持される。図４で符号７３は、クレーンに接続されたワイヤを示している。

そして、回転駆動装置５の回転テーブル（図４では隠れて表れない）にドライブブッシュ５１をセットする。更にクレーンで懸吊支持しながら、掘削装置１のエアタンク部材３のフラットバー３６１をドライブブッシュ５１の内壁の溝である係合溝に係合させる。そうして、クレーンにより掘削装置１を吊り降ろしながら掘削を開始する。

掘削時において、回転テーブルからドライブブッシュ５１に伝達される回転駆動力はエアタンク部材３に伝達されて掘削装置１が回転する。ケリーロッド７の上端には、クレーンにより懸吊支持するための支持軸７１が設けてある。この支持軸７１に、掘削装置１にエアを供給する供給管７２が接続されている。また支持軸７１にはエアスイベル（図示省略）が設けてある。

供給管７２から送られるエアは、ケリーロッド７のエア供給管を通って掘削装置１に送られる。掘削装置１に送られたエアは、図２に示す連結ジョイント３４を介してエア貯留部３０に貯留される。更に、エアタンク部材３（図２参照）のエアホース３５１，３５２を通って各ピストンケース２２に導入されてピストン等の駆動手段を駆動し、先端のビット４１，４２を上下動させる。

そして、長さが異なるエアホース３５１，３５２により、各ピストンケース２２毎にエアが導入される時間にズレが生じるため、各ビット４１，４２は互いに時間がずれながら上下動し、同時に地盤を打撃することはない。更に、ビット４１，４２は掘削する孔に対して径小のものを使用しているため、ビット４１，４２一回の打撃ごとに受ける地面の衝撃は小さい。

更に、回転駆動装置５によって掘削装置１に回転運動が与えられることで、掘削装置１が有するビッド４２の掘削位置が掘削面に対して移動する。これにより、ビッド４１，４２が掘削面全体を満遍なく打撃する。また、掘削装置１が回転することにより、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）が円滑に地表面へ送り出される。

また図２に示すように、ビット４１，４２を作動させるピストン等の駆動手段はピストンケース２２内に収容され、更に筒状のピストンケースケーシング２３２によって覆われており、更には防振材または／及び防音材である砂２３０が充填された筒状本体２３１内に収容されている。これにより、駆動手段の駆動時に発生する音や振動が外部に漏れたり伝わることが防止し、低騒音・低振動化を可能としている。

以上のようなことから、掘削する孔とほぼ同じ径の一つのハンマビットを上下動させて地面を打撃していた従来のダウンザホールハンマを比べ、低騒音、低振動で掘削作業ができる。したがって、住宅密集地や都市部のオフィス街等での使用に好適である。

また本実施例では、回転駆動装置５がアウトリガ５２を備えているので、アウトリガ５２によって掘削作業時の安定性が向上するだけでなく、回転駆動装置本体５０を接地面に直接載置して掘削を行う場合に比べ、回転駆動装置本体５０から接地面に伝わる振動が緩和される。これにより、より効果的に低振動、低騒音化を図ることができる。

更に上記したように、従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。

これに対し、本実施例では、掘削する孔に対して径小のビット４１，４２を駆動させれば良いので、一つのビットを上下動させるためのエアの消費量が小さく、その結果、使用するエアコンプレッサーを小型化できる。よって、エアコンプレッサーの設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。またエアコンプレッサーの小型化により、エアコンプレッサーを駆動させる原動機の小型化も可能になるので、原動機から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。

なお、本実施例ではビット４１，４２を合計で六ヶ所設けた掘削ビット部材２を使用しているが、特にその数を限定するものではない。本実施例では、掘削ビット部材２の直径は例えば４５０〜７００ｍｍである。

本実施例とは相違して、例えばビットを五箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに四箇所）では、掘削ビット部材２の直径を例えば４５０ｍｍ以下とすることができる。更に、例えばビットを六〜七箇所設けて掘削ビット部材２を構成した場合（軸心部に一箇所、その周りに五箇所または六箇所）では、掘削ビット部材２の直径は例えば７００ｍｍ以上とすることができる。

また、掘削装置１はエアタンク部材３の内部にエア貯留部３０を備えているが、掘削装置１の外部（例えばケリーロッド７内）にエア貯留部３０設けることもできる。ケリーロッド７内にエア貯留部３０を設けた場合には、エアホース３５１，３５２の先端側を掘削装置１からケリーロッド７内のエア貯留部３０に接続させれば良い。なお、ケリーロッド７の代わりに、エア供給管を有するスクリュー軸を使用することもできる。スクリュー軸を使用すれば、掘削時に発生する粉砕した岩盤や土砂（スライム）をより円滑に地表面へ送り出すことができる。

（実験例）
上記した掘削装置１を使用して掘削作業を行い、振動と騒音がどの程度低減されているかについて実験を行った。実験は、掘削装置から３ｍ離れた地点での振動と騒音の大きさを振動測定器と騒音測定器を用いて測定することによって行った（測定時間５分）。振動の測定結果を図５に、騒音の測定結果を図６にそれぞれ示す。図５において横軸は時間、縦軸は振動データ（ｄＢ）であり、図６において横軸は時間、縦軸は騒音データ（ｄＢ）である。

また対照として、従来のダウンザホールハンマを使用して同様に掘削作業を行った。実験は、掘削装置から３５ｍとより遠く離れた地点での振動と騒音の大きさを、同様に振動測定器と騒音測定器を用いて測定することによって行った（測定時間５分）。振動の測定結果を図７に、騒音の測定結果を図８に示す。図７及び図８の縦軸と横軸の単位は、図５、図６と同じである。

図５ないし図８の結果から明らかなとおり、振動に関しては、本実施例（図５参照）で３５〜４５ｄＢ前後に対し、対照例（図７参照）では５０〜６５ｄｂ前後に推移している。また騒音に関しては、本実施例（図６参照）で６５ｄＢ前後に対し、対照例（図８参照）では８５〜９５Ｂに推移している。つまり、本実施例では、対照例の測定地点３５ｍに対して、掘削装置から３ｍという近距離での測定であるにもかかわらず、振動と騒音の発生が極めて効果的に抑えられていることが分かる。

なお、本実施例では、回転テーブルを備えた回転駆動装置５を用いて掘削作業を行った場合について説明したが、掘削装置１に回転運動を与える手段は特に回転テーブルに限定するものではなく、三点式杭打ち機やリーダー等といった公知の回転駆動手段を採用することができる。

図９は、本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第２の実施例を示す縦断面説明図である。
なお、実施例１と同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、実施例１で説明した箇所については、説明を省略し、主に相異点を説明する。これについては、後述する実施例３以降についても同じである。

本実施例に係る掘削装置１ａでは、実施例１（図２参照）と相違して、エアタンク部材３内に設けてあるエアホース３５２ａ，３５３ａの形状が異なっている。なお、図示の便宜上、図９ではすべてのエアホースを図示はしてないが、エアホースはピストンケース２２と同じ数（本実施例では５つ）設けられている。

即ち、実施例１では、エアホース３５１，３５２の長さを変えることにより、エア貯留部３０からピストンケース２２に導入されるエアの到達時間にズレを生じさせていたが、本実施例では、屈曲させたエアホース３５２ａ，３５３ａを用いると共に、その形状を変えることで、エアの到達時間を変えている。その他の作用及び効果は、実施例１と同じか大体において同じであるため、説明を省略する。

図１０は、本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第３の実施例を示す縦断面説明図、
図１１は、図１０に示す掘削装置のエア貯留部３０に配置されるエアの流れ方向を制御するエア流通制御部材８を示す斜視説明図である。

本実施例に係る掘削装置１ｂでは、実施例１（図２参照）と相違して、エアタンク部材３の内部に区画体とエアホースは設けられていない。その変わりに、エア貯留部３０内に連結ジョイント３４から供給されるエアの流れ方向を制御するエア流通制御部材８が連結体３３の上面部に固着されている。

図１１に示すように、エア流通制御部材８は、あたかも盃（さかずき）のような形をしている。詳しくは、エア流通制御部材８は、連結ジョイント３４の吹き出し口３４０からエアを直接受けるボール状の受部８１と、受部８１を支える略円錐状の支持体８２を有している。支持体８２は、その周面部にエアを通す流通孔８２１を所要数（本実施例では複数、四箇所）設けられている。エア流通制御部材８は、支持体８２の軸中心が中央のピストンケース２２の流通孔３３１の上に位置するように配置されている。

以上のような構成により、連結ジョイント３４から供給されたエアは、エア流通制御部材８の受部８１に当たって跳ね返ると共にエア貯留部３０内を旋回する。そして、その一部はエア流通制御部材８の支持体８２の流通孔８２１を通って中央の流通孔３３１からピストンケース２２へ導入される。また、残りのエアは、エア流通制御部材８の横を抜けて、外周寄りに設けられた流通孔３３１からピストンケース２２へ導入される。

このように、エア貯留部３０内のエアの流れを変えることにより、エア貯留部３０からピストンケース２２に導入されるエアの到達時間を変えることができる。その他の作用及び効果は、実施例１と同じか大体において同じであるため、説明を省略する。

なお、図１２に示すように、エア流通制御部材８の受部８１ａの形状を平らにすることもできるし、楕円形状、長方形状や正方形状、あるいはその他の多角形や異形状（不規則な形状）にすることもできる。

図１３は、本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第４の実施例を示す縦断面説明図、
図１４は、図１３に示す掘削装置１ｃのエア貯留部３０に配置されるエアの流通を制御するエア流通制御部材９を示す斜視説明図である。

本実施例に係る掘削装置１ｃでは、実施例３（図１０参照）と相違して、エア貯留部３０からピストンケース２２に送られるエアの流通を制御するエア流通制御部材９が連結体３３の上面部に回転自在に設けてある。

図１４に示すように、エア流通制御部材９は、所要の厚みを有する平面視略円形状の板体である回転体９１と、回転体９１の底部中央に垂下している軸部９２を備えている。回転体９１の外径はエアタンク部材３の連結体３３の基端面（図１３で上面）の外径よりもやや径小である。軸部９２は、連結体３３の中央の流通孔３３１に回動可能に差し込まれている。

そして、回転体９１は側面視略三角形状のエア受部である羽根体９１１を有し、エアが羽根体９１１に当たることで、回転体９１は他から動力を受けないで自ら回転するようになっている。更に回転体９１には、所要数（本実施例では複数、二箇所）の連通孔９２１が設けられており、回転体９１が回転することによって連通孔９２１と連結体３３の流通孔３３１が連通するようになっている。なお、回転体９１が円滑に回転するように、羽根体９１１を回転体９１に対してやや傾斜させて設けることもできる。

以上のような構成により、連結ジョイント３４から供給されたエアによってエア流通制御部材９が軸体９２を中心として周方向に回動し、ピストンケース２２へのエアの流通が一時的に制御される。これにより、エアはエア貯留部３０から各ピストンケース２２に同時でなく時間がずれながら導入される。その他の作用及び効果は、実施例１と同じか大体において同じであるため、説明を省略する。

なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

更に、特許請求の範囲には、請求項記載の内容の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。

本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第１の実施例を示しており、掘削装置１を底面斜視方向から見た説明図。 図１に示す掘削装置１の縦断面説明図。 図１に示す掘削装置１の分解斜視説明図。 回転駆動装置５と図１に示した掘削装置１で主に構成される回転式掘削機６を示す側面視説明図。 本実施例に係る掘削装置１を使用して掘削作業を行った際の発生した振動を測定した結果を表すグラフ。 本実施例に係る掘削装置１を使用して掘削作業を行った際の発生した騒音を測定した結果を表すグラフ。 従来のダウンザホールハンマを使用して掘削作業を行った際の発生した振動を測定した結果を表すグラフ。 従来のダウンザホールハンマを使用して掘削作業を行った際の発生した騒音を測定した結果を表すグラフ。 本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第２の実施例を示す縦断面説明図。 本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第３の実施例を示す縦断面説明図。 図１０に示す掘削装置のエア貯留部３０に配置されるエアの流れ方向を制御するエア流通制御部材８を示す斜視説明図。 エア流通制御部材の他の実施例を示す斜視説明図。 本発明に係る回転式掘削機を構成する掘削装置の第４の実施例を示す縦断面説明図。 図１３に示す掘削装置１ｃのエア貯留部３０に配置されるエアの流通を制御するエア流通制御部材９を示す斜視説明図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 掘削装置
２ 掘削ビット部材
３ エアタンク部材
５ 回転駆動装置
６ 回転式掘削機
７ ケリーロッド
８，９ エア流通制御部材
２１ 接続体
２２ ピストンケース
２３ ピストンケース取付体
２４ ドライブチャック
２５ チャックガイド
２６ フラットバー
３０ エア貯留部
３１ ボルト
３２ ナット
３３ 連結体
３４ 連結ジョイント
３６ フラットバー
４１，４２ ビット
５０ 回転駆動装置本体
５１ ドライブブッシュ
５２ アウトリガ
７１ 支持軸
７２ 供給管
７３ ワイヤ
８１ 受部
８２ 支持体
９１ 回転体
９２ 軸体
９２ 軸部
２１１ 孔
２２２ 差込部
２２３ リング
２２３ 差込部
２３０ 砂
２３１ 筒状本体
２３２ ピストンケースケーシング
２３３，２３４ カバー体
２３５，２３６ 挿通孔
２４１ 孔
２４２ 回り止め部
２５１ ボルト
２５２ ナット
２５３ 凹部
２５４ 凹部
２５５ 取付孔
２５６ 凹部
３３１ 流通孔
３４０ 吹き出し口
３４１ 区画体
３４２ 接続孔
３５１，３５２ エアホース
４１１，４２１ ヘッド部
４１２ ボタンチップ
６００ 仮設足場
８２１ 流通孔
９１１ 羽根体
９２１ 連通孔

Claims (5)

1. 地中掘削用の掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)と、該掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた回転式掘削機であって、
   上記掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによって打撃力が与えられることにより、掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行うビット(41,42)を備え、該ビット(41,42)は掘削装置本体(2)よりも小さくなって複数設けてあり、該ビット(41,42)は互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されていることを特徴とする、
   回転式掘削機。
2. 地中掘削用の掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)と、回転駆動装置(5)とを備えた回転式掘削機であって、
   上記掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによって打撃力が与えられることにより、掘削装置本体(2)の掘削側へ進退して掘削を行うビット(41,42)を備え、該ビット(41,42)は掘削装置本体(2)よりも小さくなって複数設けてあり、該ビット(41,42)は互いに時間をずらして打撃駆動するように構成されており、
   上記回転駆動装置(5)は、掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)が有するビッド(42)の掘削位置が掘削面に対して移動するように、掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与えることができるように構成されていることを特徴とする、
   回転式掘削機。
3. 掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)は、作動流体のエネルギーによってビット(41,42)に打撃力を与えるピストンを内蔵するピストンケース(22)を備え、
   該ピストンケース(22)は、掘削装置本体(2)内にビット(41,42)の数に対応して複数収容されていることを特徴とする、
   請求項１または２記載の回転式掘削機。
4. 掘削装置本体(2)には、ピストンケース(22)の周りを囲むようにして防振材または／及び防音材(230)が設けてあることを特徴とする、
   請求項３に記載の回転式掘削機。
5. 回転駆動装置(5)は、
   掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)を装着でき、該掘削装置(1)(1a)(1b)(1c)に回転運動を与える回転駆動装置本体(50)と、
   該回転駆動装置本体(50)を支えるアウトリガ(52)と、
   を備えていることを特徴とする、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の回転式掘削機。

Images