JP4638743B2 - 掘削作業ロッドの拡大ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、スクリューロッド、撹拌ロッド等の各種掘削作業ロッドの下端部のヘッドロッドに設けられる拡大掘削用拡大ヘッドであって、上記ヘッドロッド内に同軸的に内蔵された油圧シリンダ及び付属油圧系によりヘッドロッド外周面に軸支された拡大翼を拡縮可能とした拡大ヘッドに関する。

従来、掘削スクリューロッドの拡大ヘッドとして、ヘッドロッド内にシリンダ固定型油圧シリンダを同軸的に内装し、上記ヘッドロッド外周部には、基部から一方へ翼を、基部から他方へ作動アームをそれぞれ延出してなる拡大翼を、該基部において、ヘッドロッドに羽ばたき態様で拡縮揺動自在に軸支し、上記作動アームの先端に形成されたボールを、上記シリンダに設けた半径方向のめくら穴状スライド穴に摺動自在に係合し、上記シリンダの軸方向往復駆動により上記ボールをスライド穴内で半径方向に摺動させつつ軸方向に駆動し、それにより拡大翼を羽ばたき揺動させる構造のものが知られている。

しかし、上記の従来拡大ヘッドは、上記のめくら穴状スライド穴に浸入した土砂が堆積すると、上記ボールの押圧により圧密化し、それが遂には上記ボールの摺動を阻害し、拡大翼の拡縮を不能に至らしめる欠点があった。（特許文献１参照）
特開昭５７−１４０４９１号公報（特に第１図（Ａ）、（Ｂ））

本発明は、従来の拡大ヘッドにおけるスライド穴への土砂の堆積、圧密化を防止することを課題とする。

上記課題解決の手段として、本発明は、
ヘッドロッド内にピストン固定型又はシリンダ固定型油圧シリンダを同軸的に内装し、上記ヘッドロッド外周部に、基部から一方へ長い翼を延出すると共に、基部から反対方向へ短いくの字状の作動アームを延出してなる２本の拡大翼を該基部においてそれぞれ拡縮揺動自在に軸支し、
上記油圧シリンダにおける往復駆動されるべきシリンダ又はピストンの下端部に、直径方向に貫通するスライド孔を形成し、上記スライド孔に２本のスライドピースを、該スライド孔長手方向に摺動自在に係合し、上記各スライドピースに上記拡大翼の各作動アームの先端部を回転自在に連結し、上記シリンダ又はピストンの往復駆動により上記拡大翼を拡縮させるとき、上記各作動アームを介して上記スライドピースを上記スライド孔内で往復摺動させるようにした、
掘削作業ロッドの拡大ヘッドを提案する。

本発明の拡大ヘッドによれば、内装した油圧シリンダの駆動により、そのシリンダ又はピストンを軸方向に往復駆動させると、上記スライドピースが貫通スライド孔内を往復摺動するから、土砂が上記スライド孔内に浸入しても、上記スライドピースにより浸入土砂をスライド孔外へ押し出し、それによりスライド孔内での土砂の堆積、圧密化を未然に防止し、拡大翼の円滑な拡縮揺動を維持することができるのである。

本発明にはピストン固定型又はシリンダ固定型の油圧シリンダのいずれでも使用でき、前者は、ピストンをヘッドロッドに固定してシリンダを軸方向に往復駆動させるもの、後者は、シリンダをヘッドロッドに固定してピストンを軸方向に往復駆動させるものである。
又、上記油圧シリンダは、ピストン又はシリンダの往復動をいずれも油圧により行う複動型、往動は油圧により行い、復動はスプリングにより行う単動型、往動は油圧により行い、復動は油圧系の調整の下で拡大翼に外力を加えることにより行うもの、その他往動、復動のいずれかを油圧により行い、他を何らかの手段により行うものがある。

図１は、掘削スクリューロッド（Ａ）の下端部に拡大ヘッド（１）を装備した例で、スクリューロッド（Ａ）のロッド本体（２）の下端にヘッドロッド（３）を接続し、該ヘッドロッド（３）の下端部外周に掘削羽根（４）を、ヘッドロッド（３）の外周全体にスクリュー羽根（５）をそれぞれ突設し、このヘッドロッド（３）に、該ヘッドロッド（３）外周部に設けた一対の拡大翼（６）、（６）と、該ヘッドロッド（３）内に内装した、本例では、ピストン固定型の複動式油圧シリンダ（７）とから主としてなる拡大ヘッド（１）を装備してある。なお、拡大翼（６）、（６）が拡縮できるように、スクリュー羽根（５）の一部を切欠してある。

上記油圧シリンダ（７）の構造は次のようである。図１（ロ）、図２において、上記ヘッドロッド（３）の上半部内を円筒状のシリンダ案内孔（８）に形成し、該案内孔（８）内に、下端にピストン（１０）を有するピストンロッド（９）を同心的に垂下した状態で、該ピストンロッド（９）上端部をヘッドロッド（３）上端部に固定し、このピストン（１０）に摺動自在に被嵌されたシリンダ（１１）を上記案内孔（８）内に摺動自在に嵌合すると共に、該シリンダ（１１）の上端板を上記ピストンロッド（９）に摺動自在に被嵌してある。

上記ピストンロッド（９）の上端部には、上記ロッド本体（２）内に縦通された内側油供給管（１２）及び外側油供給管（１３）からなる二重管の下端部が接続され、その内側管（１２）と連続する内側油供給路（１４）が、ピストンロッド（９）及びピストン（１０）を縦通して上記シリンダ（１１）のピストン側油室に開口し、又外側管（１３）と連続する外側油供給路（１５）が、ピストンロッド（９）を縦通して上記シリンダ（１１）のロッド側油室に開通している。

上記拡大翼（６）、（６）は次のようである。上記シリンダ（１１）の下端面に支柱（１６）…を介して、上記シリンダ案内孔（８）内を摺動可能の短円柱状作動ブロック（１７）を接続し、該作動ブロック（１７）は、図３（イ）、（ロ）、（ハ）に示すように、その中央部に直径方向に貫通する横断面正方形のスライド孔（１８）を形成すると共に、上記スライド孔（１８）の両側において、該スライド孔（１８）の左右側面と開通した状態で、作動ブロック（１７）の軸方向に貫通する案内溝（１９）、（１９）であって、一方の案内溝（１９）は上記スライド孔（１８）の一方の開口端がわから、他方の案内溝（１９）は他方の開口端がわからそれぞれ作動ブロック（１７）中間部まで食いこむように形成してある。

上記のような作動ブロック（１７）のスライド孔（１８）内に、横断面矩形でその横辺が上記スライド孔（１８）の一辺の２分の１で、縦辺が１辺とほぼ等しい矩形であって、長さが上記スライド孔（１８）より若干短い２本のスライドピース（２０）、（２０）を、互に広い側面を摺動自在に背合わせして左右に平行に配列した状態で、摺動自在に挿入し、両スライドピース（２０）、（２０）の互に反対がわの端部近くに突設したピン（２１）、（２１）を上記案内溝（１９）、（１９）内に突出させている。

一方、上記拡大翼（６）、（６）は、図１（ロ）、図２に示すようにその基部（２２）から一方へ長い翼を延出すると共に、基部（２２）から反対方向に短い作動アーム（２３）をくの字状に延出してなるもので、この一対の拡大翼（６）、（６）をヘッドロッド（３）の相対する周面に開けた母線方向の長窓（２７）、（２７）からヘッドロッド内の格納室（２８）内に翼を閉縮格納可能の位置関係において、ヘッドロッド（３）外周面に突設されたブラケット（２４）、（２４）に、上記閉縮格納位置から水平に開いた拡開位置に往復揺動可能に、基部（２２）、（２２）においてピン（２５）、（２５）により軸支すると共に、上記作動アーム（２３）、（２３）の各先端部を上記案内溝（１９）、（１９）内に挿入して、上記スライドピース（２０）、（２０）のピン（２１）、（２１）に回転自在に係合してある。

上記作動ブロック（１７）とシリンダ（１１）との間に、支柱（１６）…により外部に開放されたスペース（２６）が形成されるが、該スペース（２６）は、上記作動ブロック（１７）における案内溝（１９）、（１９）の開口上端と連通し、それにより上記案内溝（１９）、（１９）内に浸入する土砂の逃しスペースとしての役割を果たす。

上例の作用を次に説明する。図１、２の拡大翼（６）、（６）を閉縮した状態の掘削スクリューロッド（Ａ）を回転させて地中に掘削を行う。支持地盤まで掘進したら、そこで内側油供給路（１４）を経てシリンダ（１１）のピストン側油室に圧力油を供給すれば、シリンダ（１１）が降下し、それに伴ってスライドピース（２０）、（２０）、ピン（２１）、（２１）が降下して作動アーム（２３）、（２３）をピン（２５）、（２５）を中心に下方へ揺動させ、それにより拡大翼（６）、（６）を図２の最大拡開位置まで開く。

上記拡大翼（６）、（６）拡開状態で掘削スクリューロッド（Ａ）を回転させて拡大掘削を行いつつ、通常の固化剤供給管（図示略）を通じてヘッドロッド（２）下端から拡大掘削孔内にセメントミルクを注入して球根造成を行う。

上記セメントミルク硬化前に、外側油供給路（１５）を経て圧力油をシリンダ（１１）のロッド側油室に供給すれば、シリンダ（１１）が上昇し、それに伴ってスライドピース（２０）、（２０）、ピン（２１）、（２１）が上昇して作動アーム（２３）、（２３）を上方へ揺動させ、それにより拡大翼（６）、（６）を図１の閉縮位置に閉じる。その状態で掘削スクリューロッド（Ａ）を地中から引き抜く。

上記シリンダ（１１）の昇降に伴い、上記ピン（２１）、（２１）が昇降することにより作動アーム（２３）、（２３）がピン（２５）、（２５）を中心に上下に揺動し、それにより上記スライドピース（２０）、（２０）が昇降しつつスライド孔（１８）内を直径方向へ往復摺動するが、このスライドピース（２０）、（２０）の往復摺動により該スライド孔（１８）内に浸入した土砂を孔外へ押し出し、スライド孔（１８）内での土砂の堆積、圧密化を防止する。

又、上記シリンダ（１１）の昇降に伴う上記ピン（２１）、（２１）の昇降により上記のように作動アーム（２３）、（２３）が案内溝（１９）、（１９）内で上下に揺動すると、該案内溝（１９）、（１９）内に浸入した土砂を該溝（１９）、（１９）の開口上端から上記逃しスペース（２６）へ、又作動アーム（２３）、（２３）の下方揺動により土砂を該溝（１９）、（１９）の開口下端から外部へそれぞれ排出し、作動アーム（２３）、（２３）の揺動を阻害するような圧密土砂の発生を抑制する。

さらに、掘削作業終了後、掘削スクリューロッド（Ａ）を地上に引き上げ、水等の洗浄液を上記スペース（２６）内に注入すれば、該スペース（２６）と連通する案内溝（１９）、（１９）、スライド孔（１８）に洗浄液が流通して残留する土砂を洗い落す。

図５、６に示す他の実施例は、拡大翼（６ａ）、（６ａ）の拡開は油圧で行い、閉縮は他の外力により行う例である。図５において、ピストンロッド（９ａ）に縦通された一系統の油供給路（１４ａ）に、ロッド本体（２ａ）に縦通された一系統の油供給管（１２ａ）を接続し、該供給管（１２ａ）に、図６に示すように外部に設置された油圧ポンプ（３０ａ）から圧送される油の流路（３１ａ）を電磁切換弁（３２ａ）を介して接続され、一方上記油供給路（１４ａ）から分岐流路（３３ａ）、（３３’ａ）を分岐し、その一方の分岐流路（３３ａ）を、上記ポンプ（３０ａ）による油圧力をパイロット圧とするパイロットチェック弁（３４ａ）を介して、上記シリンダ（１１ａ）内の広いピストン受圧面（３５ａ）に対面するピストン側スペース（３６ａ）に開通させ、他方の分岐流路（３３’ａ）を同じくパイロットチェック弁（３４’ａ）を介して狭いピストン受圧面（３５’ａ）に対面するロッド側スペース（３６’ａ）に開通している。（３７ａ）はリリーフ弁である。

使用において、まず拡大翼（６ａ）、（６ａ）を拡開する場合は、図６において予めリリーフ弁（３７ａ）のリリーフ圧を常用圧力に調整しておく。ポンプ（３０ａ）から圧送される油を流路（３１ａ）、切換弁（３２ａ）を経て流路（１２ａ）に送ると、油は分岐流路（３３ａ）（３３’ａ）、パイロットチェック弁（３４ａ）、（３４’ａ）を経てシリンダ（１１ａ）のピストン側スペース（３６ａ）、ロッド側スペース（３６’ａ）にそれぞれ送られ、それと共にポンプ（３０ａ）からの油圧力をパイロット圧としてパイロットチェック弁（３４ａ）、（３４’ａ）の逆流口を開き、それにより上記ピストン側スペース（３５ａ）内の広いピストン受圧面（３５ａ）の受ける油圧力によりシリンダ（１１ａ）を下方へ駆動し、その際ロッド側スペース（３６’ａ）の油は分岐流路（３３’ａ）、（３３ａ）及び逆流口の開いたパイロットチェック弁（３４’ａ）、（３４ａ）を通ってピストン側スペース（３６ａ）に移動し、上記移動だけでは足りない分がポンプ（３０ａ）からの圧送油からピストン側スペース（３６ａ）に補給され、かくしてシリンダ（１１ａ）の下方駆動が継続され、拡大翼（６）、（６）が拡開される。

拡大翼（６ａ）、（６ａ）を閉縮する場合は、リリーフ弁（３７ａ）のリリーフ圧を、常用圧力より小さく且つパイロットチェック弁（３４ａ）、（３４’ａ）のパイロット圧となりうる微小圧に変更する。切換弁（３２ａ）を開ポートに保ちつつポンプ（３０ａ）から油を圧送すると、該油がシリンダ（１１ａ）のピストン側及びロッド側スペース（３６ａ）、（３６’ａ）に圧送され、それと共にパイロットチェック弁（３４ａ）、（３４’ａ）が微小パイロット圧により逆流口を開き、それにより上記ピストン側スペース（３６ａ）内の広いピストン受圧面積（３５ａ）の受ける油圧力でシリンダ（１１ａ）を下方へ駆動しようとするが、油圧力が微小のためシリンダ（１１ａ）を降下させ、拡大翼（６ａ）、（６ａ）を拡開させるだけの駆動力は得られない。

その状態で、例えば鋼管中掘り工法において、図５に仮想線で示す鋼管（Ｐａ）内に挿通された掘削スクリューロッド（Ａａ）を引き上げて拡開状態の拡大翼（６ａ）、（６ａ）を鋼管（Ｐａ）下端に押圧して強制的に閉縮させ、それによりシリンダ（１１ａ）を上記微小押圧力に抗して上昇させる。上記上昇によりピストン側スペース（３６ａ）の油は分岐流路（３３ａ）、（３３’ａ）、逆流口の開いたパイロットチェック弁（３４ａ）、（３４’ａ）を経てロッド側スペース（３６’ａ）に移動し、上記移動だけでは余る分がリリーフ弁（３７ａ）を経てタンクに戻される。かくしてシリンダ（１１ａ）の上昇が続き、拡大翼（６ａ）、（６ａ）が最終閉縮位置まで揺動する。

図７に示すさらに他の実施例は、シリンダ（１１ｂ）をヘッドロッド（３ｂ）に固定し、ピストン（１０ｂ）から下方へ延長するピストンロッド（９ｂ）を、上記シリンダ（１１ｂ）の端板を貫通してシリンダ外に突出し、突出端に固定されたフランジ（３８ｂ）の下面にスペース（２６ｂ）を、その下にスライド（１８ｂ）を上例と同様に形成し、他の構造は、図１、２と実質的に同一である。

（イ）掘削スクリューロッド下端部に装備した拡大ヘッド部分の拡大翼閉縮状態の側面図である。（ロ）図（イ）のＡ−Ａ線断面図である。 拡大翼拡開状態の拡大ヘッドの縦断正面図である。 （イ）作動ブロック部分の拡大側面図である。（ロ）図（イ）のＢ−Ｂ線断面図である。（ハ）図（イ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線拡大断面図である。 本発明の他の実施例の拡大ヘッド部分の縦断正面図である。 図５の実施例の油圧回路図である。 本発明のさらに他の実施例の拡大ヘッド部分の縦断正面図である。

符号の説明

Ａ、Ａａ、Ａｂ 掘削スクリューロッド
１、１ａ、１ｂ 拡大ヘッド
３、３ａ、３ｂ ヘッドロッド
６、６ａ、６ｂ 拡大翼
７、７ａ、７ｂ 油圧シリンダ
８、８ａ、８ｂ シリンダ案内孔
１０、１０ａ、１０ｂ ピストン
１１、１１ａ、１１ｂ シリンダ
１８、１８ａ、１８ｂ スライド孔
２０、２０ａ、２０ｂ スライドピース
２１、２１ａ、２１ｂ、２５、２５ａ、２５ｂ ピン
２２、２２ａ、２２ｂ 拡大翼の基部
２３、２３ａ、２３ｂ 作動アーム

Claims (1)

1. ヘッドロッド内にピストン固定型又はシリンダ固定型油圧シリンダを同軸的に内装し、上記ヘッドロッド外周部に、基部から一方へ長い翼を延出すると共に、基部から反対方向へ短いくの字状の作動アームを延出してなる２本の拡大翼を該基部においてそれぞれ拡縮揺動自在に軸支し、
   上記油圧シリンダにおける往復駆動されるべきシリンダ又はピストンの下端部に、直径方向に貫通するスライド孔を形成し、上記スライド孔に２本のスライドピースを、該スライド孔長手方向に摺動自在に係合し、上記各スライドピースに上記拡大翼の各作動アームの先端部を回転自在に連結し、上記シリンダ又はピストンの往復駆動により上記拡大翼を拡縮させるとき、上記各作動アームを介して上記スライドピースを上記スライド孔内で往復摺動させるようにした、
   掘削作業ロッドの拡大ヘッド。

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