JP4357757B2 - アースオーガ掘削機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤をオーガで掘削しながらセメントミルクを注入して地中連続壁を構築するためのアースオーガ掘削機に関し、さらに詳細には、掘削途中におけるオーガ軸の曲がりや捩れを修正する手段を有するアースオーガ掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中連続壁を構築するために、三連式のオーガ軸を備えるアースオーガ掘削機が使用されることが多く、この掘削機のオーガ軸で地盤を削孔しながらセメントミルクと現地土砂とを混合し、ここにＨ形鋼を建て込んで地中連続壁を構築する。このようなアースオーガ掘削機では、直立させたリーダーに沿ってオーガ軸を地中に侵入させることにより垂直な地中連続壁を構築しようとするものであるが、両端のオーガ軸は同じ方向に回転し、中央のオーガ軸は逆方向に回転するため、三本のオーガ軸全体としては、両端のオーガ軸と同じ方向に捩れる傾向がある。そして、地中連続壁が大深度になるほど捩れは大きくなる。
また、このような捩れ現象は、土中の転石や玉石などの障害物にオーガ軸先端のスクリュウが接触した場合にも発生し、削孔が次第に傾いて位置ずれを起こし、壁体は不揃いになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記従来技術の問題点を解決せんとしたものであり、その課題は、オーガ軸全体の捩れ現象を修正しながら掘削することができるアースオーガ掘削機を提供することである。
【０００４】
本発明の別の課題は、簡単な機構からなる手段により、掘削途中におけるオーガ軸全体の捩れを修正することができるアースオーガ掘削機を提供することである。
【０００５】
また本発明の別の課題は、掘削途中においてオーガ軸の回転を止めることなくオーガ軸全体の捩れを計測してその捩れを修正することができて、良好な作業効率が得られるアースオーガ掘削機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、三連式のオーガ軸を備え、両側二本のオーガ軸を同じ方向に回転し、中央一本のオーガ軸を逆方向に回転する形式のアースオーガ掘削機であって、三本の前記オーガ軸を下端付近で所定間隔に連結するため前記オーガ軸に環装した下部連結装置と、摩擦面が下方の前記下部連結装置に向くように前記各オーガ軸に設けた第一のクラッチ部材と、摩擦面が上方に向くと共に各第一のクラッチ部材の前記摩擦面と所定間隔で対向するように前記下部連結装置に設けた第二のクラッチ部材と、摺動面が上方の前記下部連結装置に向くように前記各オーガ軸に設けた第一の摺動部材と、摺動面が下方に向くと共に各第一の摺動部材の前記摺動面と所定間隔で対向するように前記下部連結装置に設けた第二の摺動部材と、前記オーガ軸の曲がりを検出するためのセンサと、中央の前記オーガ軸を上下動させるための可動手段とを備え、中央の前記オーガ軸を下方へ動かすことにより、中央の前記第一のクラッチ部材を前記第二のクラッチ部材に押し当てて両側の前記第一の摺動部材と前記第二の摺動部材をそれぞれ摺動させながら当接させ、これら第一、第二の摺動部材からの反力を受けて、中央の前記第一のクラッチ部材と前記第二のクラッチ部材を圧接し、中央の前記オーガ軸を上方へ動かすことにより、中央の前記第一の摺動部材を前記第二の摺動部材に摺動させながら当接させ、当該中央の前記オーガ軸に連動して前記下部連結装置を上昇させて、両側の前記第一のクラッチ部材と前記第二のクラッチ部材をそれぞれ圧接し、中央又は両側の前記オーガ軸のトルクを前記下部連結装置に伝達する、ことを特徴とするアースオーガ掘削機が提供される。
【０００７】
本発明のアースオーガ掘削機は、センサからの信号によりオーガ軸全体の捩れを修正するように中央の前記オーガ軸を下方に動かすものである。すなわち、センサからの信号にしたがって中央の前記オーガ軸を下方に動かすことにより、中央の前記第一のクラッチ部材が前記第二のクラッチ部材に押し当てられて、両側の前記第一の摺動部材と前記第二の摺動部材がそれぞれ摺動しながら当接し、これら第一、第二の摺動部材からの反力を受けて、中央の第一、第二のクラッチ部材は圧接し、中央のオーガ軸のトルクが下部連結装置を介してオーガ軸全体に伝わり、該トルク方向にオーガ軸全体を回転する。この回転によりオーガ軸全体の捩れが修正されたら、中央の前記オーガ軸を上方へ動かして第一、第二のクラッチ部材を離隔する。逆に、中央の前記オーガ軸を上方へ動かした場合には、中央の前記第一の摺動部材と前記第二の摺動部材が摺動しながら当接し、当該中央の前記オーガ軸に連動して下部連結装置は上昇し、両側の第一、第二のクラッチ部材は圧接し、両側のオーガ軸のトルクが下部連結装置を介してオーガ軸全体に伝わり、該トルク方向にオーガ軸全体を回転する。この回転によりオーガ軸全体の捩れが修正されたら、中央の前記オーガ軸を下方へ動かして第一、第二のクラッチ部材を離隔する。
【０００８】
また、本発明のアースオーガ掘削機においては、前記三本のオーガ軸を中間部分で連結する中間連結装置を備えることが好ましい。この場合、中間連結装置は、三本のオーガ軸を中間部分で所定長に離隔保持するための部材であって、鉛直方向に所定間隔で貫通する三つの貫通孔を備え、これらの貫通孔にそれぞれオーガ軸が貫装される。
【０００９】
さらに、本発明のアースオーガ掘削機においては、前記中間連結装置あるいは前記下部連結装置に前記センサを設けても良く、このセンサに加えて、さらに、少なくとも１本の前記オーガ軸の軸内にオーガ軸の曲がりや捩れを検出するためのセンサを設けても良い。
【００１０】
ここで、前記センサは、回転しながら傾斜角度を検出することが不可能であるため、オーガ軸の軸内に設けたセンサによりオーガ軸の曲がりや捩れを計測する場合には、一時的にオーガ軸の回転を止めて掘削作業を中断する必要がある。
一方、前記中間連結装置や下部連結装置は、三本のオーガ軸を所定間隔に連結するためにオーガ軸に環装した部材であり、オーガ軸のように回転する部材ではないため、中間連結装置や下部連結装置に設けたセンサを用いれば、掘削作業中であっても連続的にオーガ軸の曲がりや捩れを計測することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、添付図に基づいて実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明のアースオーガ掘削機の側面図であり、図２はその正面図である。図１及び図２において、アースオーガ掘削機１０は、クローラーにより走行可能に構成されたベースマシン１６と、このベースマシン１６からほぼ垂直に立設されたリーダー１１と、このリーダー１１に沿って上下動可能に設けられた回転駆動部１２と、この回転駆動部１２により回転駆動される三連式のオーガ軸１４と、中央のオーガ軸１４ｂを上下方向に動かすために回転駆動部１２の下方に設けられたオーガ軸可動装置５０と、これらの三連式のオーガ軸１４を下端付近で所定間隔に連結するため前記オーガ軸１４に環装した下部連結装置１７と、三連式のオーガ軸１４を中間部分で連結する中間連結装置１５と、各オーガ軸１４の下端に設けられたオーガヘッド１９とを備えている。
【００１２】
図３はオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの回転方向を示した図、下部連結装置１７付近を拡大した正面図及び平面図である。
図示したように、オーガ軸１４ａ，１４ｃと、オーガ軸１４ｂとは逆方向に回転するように駆動されるものであって、例えば、オーガ軸１４ａ，１４ｃが時計回りに駆動された場合、オーガ軸１４ｂは反時計回りに駆動される。
また図３において、下部連結装置１７には、鉛直方向に所定間隔で貫通する三つの貫通孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃが形成され、これら貫通孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃの上下で連通するようにリング状の第二のクラッチ部材２４，２５，２６と第二の摺動部材３４，３５，３６とが設けられ、これらの貫通孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃにはオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃが摺動可能に貫装される。
第二のクラッチ部材２４は、熔接または一体成形により下部連結装置１７の上側に固定された鋼製の固定板２４ａと、この固定板２４ａの上面に設けられた摩擦板２４ｂとから構成され、第二のクラッチ部材２５，２６も同様に構成される。
また第二の摺動部材３４は、熔接または一体成形により下部連結装置１７の下側に固定された鋼製の固定板３４ａと、この固定板３４ａの下面に設けられた摺動板３４ｂとから構成され、第二の摺動部材３５，３６も同様に構成される。
【００１３】
オーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、下部連結装置１７の第二のクラッチ部材２４，２５，２６と第二の摺動部材３４，３５，３６とに所定間隔で対向するように、上側には第一のクラッチ部材２１，２２，２３、下側には第一の摺動部材３１，３２，３３が設けられる。第一のクラッチ部材２１は、熔接あるいは一体成形によりオーガ軸１４ａに固定されると共に補強部材２１ｃにより支持された鋼製の固定板２１ａと、この固定板２１ａの下面に設けられた摩擦板２１ｂとから構成され、第一のクラッチ部材２２，２３も同様に構成される。ここで、摩擦板２１ｂと前記摩擦板２４ｂとは摩擦係数が大きく且つ耐摩耗性の良好な材料から形成し、両部材を所定以上の力で圧接すると、オーガ軸１４ａのトルクが摩擦板２４ｂを介して下部連結装置１７に伝達するように構成する。また第一の摺動部材３１は、熔接または一体成形によりオーガ軸１４ａに固定された固定板３１ａと、この固定板３１ａの上面に設けられた摺動板３１ｂとから構成され、第一の摺動部材３２，３３も同様に構成される。ここで、摺動板３１ｂと前記摺動板３４ｂとは、テフロン（登録商標）などの摩擦係数が小さく且つ耐摩耗性の良好な材料から形成し、両部材は所定以上の力で圧接されても摺動するように形成する。
【００１４】
前記中間連結装置１５は、三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃを中間部分で所定長に離隔保持するための部材であって、鉛直方向に所定間隔で貫通する三つの貫通孔を備え、これらの貫通孔にそれぞれオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃが貫装される。この中間連結装置１５あるいは下部連結装置１７の両側に、三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの捩れや曲がりを検出するためにセンサ（図示せず）を固定する。センサは傾斜センサやジャイロスコープなどのセンサを使用することができる。中間連結装置１５や下部連結装置１７はオーガ軸のように回転する部材ではないため、ここに固定したセンサによれば、掘削作業中であっても連続的にオーガ軸の曲がりや捩れを計測することが可能になる。
さらに、図示はしないが、オーガ軸の捩れや曲がりを検出するためのセンサは、中間連結装置１５あるいは下部連結装置１７に加えて、少なくとも一本のオーガ軸の内部、全長の複数箇所に設けることが望ましいが、この場合、両側のオーガ軸内に設ければ捩れに関する計測精度をさらに向上させることが可能になる。このセンサは、オーガ軸の回転を停止した時の計測に使用し、中間連結装置１５に固定したセンサと併用することにより、オーガ軸の曲がりや捩れの計測の精度を高めることが可能になる。
一方、センサからの信号を受信したり演算処理をするための制御部（図示せず）は、ベースマシン１６に設けられる。この制御部は、センサからの信号の受信、オーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの捩れや曲がりの算出、ディスプレイへの表示、あるいはオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの捩れや曲がりの自動修正を行なう。
なお、オーガ軸の内部のセンサや、中間連結装置１５に固定されたセンサからの信号の送信は、制御部まで配線を延設して行なうか、あるいは無線により行なうことができる。またセンサから制御部まで延びる配線は、オーガ軸の内部に挿通するか、あるいは、オーガ軸に並行するように外部に延設することができる。さらにオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの捩れや曲がりの修正は、制御部の自動制御により行なうか、あるいはアースオーガ掘削機を操作する人間がマニュアル制御により行なうことができる。
【００１５】
次に、図６（ａ）はオーガ軸可動装置５０の拡大断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるVI−VI線に沿った拡大断面図である。
図６（ａ）（ｂ）において、オーガ軸可動装置５０は、回転駆動部１２からのトルクが伝達するように下方に接続されたスプライン軸５１と、このスプライン軸５１が嵌挿されるボス穴を備えた軸受け部材５２と、これらのスプライン軸５１と軸受け部材５２とのフランジ部分を連結するように設けられた伸縮ジャッキ５３と、この伸縮ジャッキ５３の長さを計測するストロークセンサー（図示せず）と、スプライン軸５１と軸受け部材５２との間隙を封止するためのシール部材５４，５５とを備える。ここで、スプライン軸５１と軸受け部材５２は、上方の対向部分５１ａ，５２ｃと、下方の対向部分５１ｃ，５２ａとがそれぞれ摺動可能に形成され、スプライン軸５１の中間部分５１ｂの外周には複数の突起が軸方向に設けられ、軸受け部材５２の中間部分５２ｂの内周には前記突起に対応する溝が設けられて、スプライン構造が形成されている。
このオーガ軸可動装置５０では、伸縮ジャッキ５３を伸長すれば、オーガ軸１４ｂを下げることができ、逆に、伸縮ジャッキ５３を収縮すれば、オーガ軸１４ｂを上げることができる。
【００１６】
図７は図６とは異なるオーガ軸可動装置４０の拡大断面図である。
図７におけるオーガ軸可動装置４０では、スプライン軸４１が回転駆動部１２の下方に突出し、このスプライン軸４１と噛み合ってスプライン構造を構成する軸受け部４２がオーガ軸１４ｂの上端に形成されている。また回転駆動部１２からは伸縮ジャッキ４３が下方に延びており、この伸縮ジャッキ４３の下端にはベアリング機構を介してオーガ軸１４ｂが懸吊され、この伸縮ジャッキ４３の伸縮長さを計測するストロークセンサー（図示せず）が設けられ、これらの部材はケーシング部材４８により覆われている。オーガ軸１４ｂとのクリアランスには防塵のためのシール材４７が配置されている。伸縮ジャッキ４３とオーガ軸１４ｂを連結するベアリング機構は、オーガ軸１４ｂの上端外周に突設されたリング状のフランジ部４５と、このフランジ部４５の外周に嵌合する外輪４６と、このフランジ部４５と外輪４６との間に設けられた複数のボール部材４４とから構成されている。
このオーガ軸可動装置４０では、伸縮ジャッキ４３を伸長すれば、オーガ軸１４ｂを下げることができ、逆に、伸縮ジャッキ４３を収縮すれば、オーガ軸１４ｂを上げることができる。
【００１７】
図４はオーガ軸全体の捩れを反時計回り方向へ修正する様子を示す図である。三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの全体が時計回り方向へ捩れてしまった場合、図４に示したように、オーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃを回転させながら、オーガ軸可動装置の伸縮ジャッキを伸ばして中央のオーガ軸１４ｂを下げる。これにより、第一のクラッチ部材２２の摩擦板２２ｂは、第二のクラッチ部材２５の摩擦板２５ｂに押し当てられて、中央のオーガ軸１４ｂは回転ができなくなり、その反時計回り方向のトルクが第二のクラッチ部材２５を介して下部連結装置１７に伝達されて、三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ全体の捩れを反時計回り方向へ戻すように修正する。
なお、下部連結装置１７は、その両側の第二の摺動部材３４，３６が、両側のオーガ軸１４ａ，１４ｃに設けられた第一の摺動部材３１，３３に当接して摺動し、この第一の摺動部材３１，３３からの反力により支持される。
【００１８】
図５はオーガ軸全体の捩れを時計回り方向へ修正する様子を示す図である。
三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃの全体が反時計回り方向へ捩れてしまった場合、図５に示したように、オーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃを回転させながら、オーガ軸可動装置の伸縮ジャッキを縮めて中央のオーガ軸１４ｂを上げる。これにより、中央の第一の摺動部材３２が、第二の摺動部材３５に当接しながら下部連結装置１７を上方に引き上げて、両側の第二のクラッチ部材２４，２６が第一のクラッチ部材２１，２３に押し当てられる。このとき、摩擦板２４ｂと摩擦板２２ｂ、摩擦板２６ｂと摩擦板２３ｂとがそれぞれ圧接されて、両側のオーガ軸１４ａ，１４ｃは回転ができなくなり、その時計回り方向のトルクが第二のクラッチ部材２４，２６を介して下部連結装置１７に伝達されて、三本のオーガ軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ全体の捩れを時計回り方向へ戻すように修正する。なお、下部連結装置１７は、中央の第一の摺動部材３２と第二の摺動部材３５とが摺動しながら当接することで、中央のオーガ軸１４ｂの上昇に連動するものである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のアースオーガ掘削機は、三連式のオーガ軸を備え、両側二本のオーガ軸を同じ方向に回転し、中央一本のオーガ軸を逆方向に回転する形式のアースオーガ掘削機であって、三本のオーガ軸を下端付近で所定間隔に連結するためオーガ軸に環装した下部連結装置と、摩擦面が下方の下部連結装置に向くように各オーガ軸に設けた第一のクラッチ部材と、摩擦面が上方に向くと共に各第一のクラッチ部材の摩擦面と所定間隔で対向するように下部連結装置に設けた第二のクラッチ部材と、摺動面が上方の下部連結装置に向くように各オーガ軸に設けた第一の摺動部材と、摺動面が下方に向くと共に各第一の摺動部材の摺動面と所定間隔で対向するように下部連結装置に設けた第二の摺動部材と、オーガ軸の曲がりを検出するためのセンサと、中央のオーガ軸を上下動させるための可動手段とを備えて構成される。かかるアースオーガ掘削機では、センサによりオーガ軸の曲がりや捩れが検出された場合、適宜、中央のオーガ軸を上下のいずれかの方向に動かせば、中央の第一、第二のクラッチ部材が圧接するか、あるいは両側の第一、第二のクラッチ部材が圧接して、中央のオーガ軸のトルク、あるいは両側のオーガ軸のトルクは下部連結装置に伝わり、三本のオーガ軸全体の曲がりや捩れを修正するように作用する。したがって、本発明では、オーガ軸全体の捩れ現象を修正しながら掘削することが可能になる。
【００２０】
また本発明のアースオーガ掘削機では、中央のオーガ軸を上下のいずれかの方向に動かして、中央の第一、第二のクラッチ部材どうしを圧接するか、あるいは両側の第一、第二のクラッチ部材どうしを圧接するだけで、オーガ軸全体の捩れ現象を修正するものであり、その機構は非常に簡単なものであるため、装置自体の製作コストやメンテナンスコストを抑制することができる。
【００２１】
さらに、本発明のアースオーガ掘削機では、三本のオーガ軸を中間部分で連結する中間連結装置にセンサを配置したので、掘削途中においてオーガ軸の回転を止めることなくオーガ軸全体の捩れを計測してその捩れを修正することができて、良好な作業効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアースオーガ掘削機の側面図である。
【図２】図１のアースオーガ掘削機の正面図である。
【図３】図２のアースオーガ掘削機におけるオーガ軸の回転方向を説明するための図、下部連結装置付近を拡大した正面図及び平面図である。
【図４】オーガ軸全体の捩れを反時計回り方向へ修正する様子を示す図である。
【図５】オーガ軸全体の捩れを時計回り方向へ修正する様子を示す図である。
【図６】（ａ）はオーガ軸を上下動させるための可動装置の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVIｂ−VIｂ線に沿った拡大断面図である。
【図７】図６とは異なる可動装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ アースオーガ掘削機
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ オーガ軸
１７ 下部連結装置
２１，２２，２３ 第一のクラッチ部材
２４，２５，２６ 第二のクラッチ部材
３１，３３ 第一の摺動部材（反力手段）
３４，３６ 第二の摺動部材（反力手段）
３２ 第一の摺動部材（連動手段）
３５ 第二の摺動部材（連動手段）
４０，５０ オーガ軸可動装置（可動手段）

Claims (4)

1. 三連式のオーガ軸を備え、両側二本のオーガ軸を同じ方向に回転し、中央一本のオーガ軸を逆方向に回転する形式のアースオーガ掘削機であって、
   三本の前記オーガ軸を下端付近で所定間隔に連結するため前記オーガ軸に環装した下部連結装置と、
   摩擦面が下方の前記下部連結装置に向くように前記各オーガ軸に設けた第一のクラッチ部材と、
   摩擦面が上方に向くと共に各第一のクラッチ部材の前記摩擦面と所定間隔で対向するように前記下部連結装置に設けた第二のクラッチ部材と、
   摺動面が上方の前記下部連結装置に向くように前記各オーガ軸に設けた第一の摺動部材と、
   摺動面が下方に向くと共に各第一の摺動部材の前記摺動面と所定間隔で対向するように前記下部連結装置に設けた第二の摺動部材と、
   前記オーガ軸の曲がりを検出するためのセンサと、
   中央の前記オーガ軸を上下動させるための可動手段と、
   を備え、
   中央の前記オーガ軸を下方へ動かすことにより、中央の前記第一のクラッチ部材を前記第二のクラッチ部材に押し当てて両側の前記第一の摺動部材と前記第二の摺動部材をそれぞれ摺動させながら当接させ、これら第一、第二の摺動部材からの反力を受けて、中央の前記第一のクラッチ部材と前記第二のクラッチ部材を圧接し、
   中央の前記オーガ軸を上方へ動かすことにより、中央の前記第一の摺動部材を前記第二の摺動部材に摺動させながら当接させ、当該中央の前記オーガ軸に連動して前記下部連結装置を上昇させて、両側の前記第一のクラッチ部材と前記第二のクラッチ部材をそれぞれ圧接し、
   中央又は両側の前記オーガ軸のトルクを前記下部連結装置に伝達する、
   ことを特徴とするアースオーガ掘削機。
2. 前記三本のオーガ軸を中間部分で連結する中間連結装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のアースオーガ掘削機。
3. 前記中間連結装置あるいは前記下部連結装置に前記センサを配置したことを特徴とする請求項２に記載のアースオーガ掘削機。
4. 前記中間連結装置あるいは前記下部連結装置に配置したセンサに加えて、少なくとも１本の前記オーガ軸の軸内にオーガ軸の曲がりを検出するためのセンサを設けたことを特徴とする請求項３に記載のアースオーガ掘削機。

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