JP4674196B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は、拡縮される拡縮翼を備えた掘削装置に関する。

従来の掘削装置は、たとえば、特開２００６−９５４０号公報（特許文献１）に記載のように、拡縮翼は、掘削用のロッドの下部の内部に設けられた油圧装置により、拡縮している。この油圧装置を作動させても、必ずしも、拡縮翼が正常に作動して、拡縮するとは限らないため、油圧装置をロッドの下部に設けると、拡縮翼の位置が地上では不明となる。したがって、拡縮翼の位置を知るためには、拡縮翼の位置を検出するセンサなどが必要になる。このようなセンサは、地中の劣悪な環境状態にさらされるため、故障の頻度が高いとともに、メンテナンスなどに手間がかかる。
特開２００６−９５４０号公報

解決しようとする問題点は、拡縮翼の位置を地上で知るためには、地中に入り込む部分にセンサなどを設ける必要がある点である。

本発明の掘削装置は、筒状のアウターロッド（１１）と、このアウターロッドを回転させる回転駆動装置（３）と、前記アウターロッドに挿入されるインナーロッド（１３）と、このインナーロッドの上端部を上下に昇降させる昇降装置（２１）と、このインナーロッドの下端部に設けられた基台（５３）と、この基台から立ち上がるとともに、前記アウターロッドと入れ子状に嵌まり合って上下に移動可能な拡縮翼用筒体（６１）と、前記拡縮翼用筒体およびアウターロッドにリンク機構（７２）を介して取り付けられ、拡縮翼用筒体とアウターロッドとの上下方向の相対移動により、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼（７）とを備えている。

また、インナーロッドがアウターロッドに対して上昇した状態では、前記拡縮翼が縮小位置になり、一方、インナーロッドがアウターロッドに対して下降した状態では、前記拡縮翼が拡大位置になる場合がある。

そして、インナーロッドは筒状をしており、上端から流入した流体を前記基台に形成された孔（５４）から吐出することができる場合がある。

さらに、インナーロッドの外周面にフランジ（４１）が設けられており、このフランジの外側の面がアウターロッドの内面に対向している場合がある。

また、拡縮翼の端部が拡縮翼用筒体に回動可能に取り付けられているとともに、前記拡縮翼の中間部には、アウターロッドに回転可能に取り付けられたレバーの端部が回動可能に取り付けられている場合がある。

そして、拡縮翼の端部がアウターロッドに回動可能に取り付けられているとともに、前記拡縮翼の中間部には、拡縮翼用筒体に回転可能に取り付けられたレバーの端部が回動可能に取り付けられている場合がある。

本発明によれば、昇降装置がインナーロッドの上端部を昇降させ、この昇降にともなって、インナーロッド下部の拡縮翼用筒体が上下に変位し、リンク機構を介して、拡縮翼を拡大位置や縮小位置に拡縮させているので、インナーロッドと拡縮翼とが同期して連動している。したがって、インナーロッドの上端部などを監視していれば、拡縮翼の位置が正確に分かる。しかも、アウターロッドと拡縮翼用筒体とが入れ子状態なので、インナーロッドとアウターロッドとの間の隙間などに土砂などが流入することを極力防止することができる。

また、インナーロッドがアウターロッドに対して上昇した状態では、拡縮翼が縮小位置になり、一方、インナーロッドがアウターロッドに対して下降した状態では、拡縮翼が拡大位置になる場合がある。ところで、掘削時には、拡縮翼は縮小位置であるが、インナーロッドやアウターロッドの自重と、地盤からの反力により相当の圧縮荷重を受けるため、この場合のように、掘削時には、軸方向においても、収縮した状態であることが好ましい。

そして、インナーロッドは筒状をしており、上端から流入した流体を基台に形成された孔から吐出することができる場合には、適宜、インナーロッドを介して、流体を掘削中の孔に供給することができる。

さらに、インナーロッドの外周面にフランジが設けられており、このフランジの外側の面がアウターロッドの内面に対向している場合には、インナーロッドに圧縮荷重が加わり、座屈しかけても、フランジを介してアウターロッドで支持されるので、インナーロッドの座屈を阻止することができる。

地中に入り込む部分にセンサなどを設けずに、拡縮翼の位置を地上で知るという目的を、昇降装置でインナーロッドの上端部を上下に昇降させ、この昇降にともなって、インナーロッド下部の拡縮翼用筒体を上下に変位させ、リンク機構を介して、拡縮翼を拡大位置や縮小位置に拡縮させることで実現した。

次に、本発明における掘削装置の一実施例について、図１ないし図５を用いて説明する。図１は本発明における掘削装置の実施の一形態の側面図である。図２は掘削装置の上部の正面の説明図である。図３は掘削装置の下部の断面図である。図４は延長用エレメントの断面図である。図５は拡大位置にある拡縮翼の状態を説明するための図である。なお、図２では、部分的に断面で図示されている。また、図４において、スクリュー板の図示は省略されている。

まず始めに、掘削装置の全体構成を図１で説明する。
スクリューオーガ掘削装置は、走行車体１と、この走行車体１に立設しているリーダ２と、このリーダ２に上下動可能に取り付けられている電動モータなどの回転駆動装置としての原動機３と、この原動機３に回転駆動されるオーガ４と、このオーガ４の下端に設けられている掘削ヘッド６と、掘削ヘッド６の上方に設けられているレバー状の拡縮翼７とを備えている。

オーガ４は、円筒状のアウターロッド１１と、このアウターロッド１１の外周に螺旋状に固定して設けられているスクリュー板１２と、アウターロッド１１の内部に挿入されている円筒状のインナーロッド１３とを具備している。オーガ４は軸方向に複数のエレメントに分割可能に構成されており、図４に図示する延長用エレメント１４を、取り付け・取り外しすることにより、オーガ４の長さを適宜変更することができる。

図２において、原動機３は左右一対設けられ、歯車１６を介して、アウターロッド１１の上端部を回転駆動する。インナーロッド１３はアウターロッド１１に対して上下動可能に挿入されており、その上端部が、左右一対の油圧シリンダなどの液圧シリンダ２１で昇降可能となっている。なお、インナーロッド１３の上端部は、軸受部１７を介して液圧シリンダ２１で支持されており、液圧シリンダ２１対して回転可能に設けられている。そして、この昇降装置としての液圧シリンダ２１が稼働すると、インナーロッド１３をアウターロッド１１に対して相対的に上下動させることができる。また、インナーロッド１３の上端は、スイベルを介して、パイプ２３を連結することが可能である。このパイプ２３から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体をインナーロッド１３内に供給することができる。

アウターロッド１１の上部エレメント２６の下端部に設けられた連結部３１には、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の上端の上側連結部３２が接続される。また、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の下端には、下方の延長用エレメント１４のアウターロッド１１の上側連結部３２を連結する下側連結部３３が設けられている。

インナーロッド１３の上部エレメント３６の下端部に設けられた連結部３７は、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の上端の上側連結部３８が接続される。また、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の下端には、下方の延長用エレメント１４のインナーロッド１３の上側連結部３８を連結する下側連結部３９が設けられている。さらに、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の外周面の一部にはフランジ４１が設けられ、このフランジ４１は、アウターロッド１１の内面を摺動する。

図３において、アウターロッド１１の下部エレメント４６は、二重管構造で、外側に第１カバー管４７が、また、第１カバー管４７の内側にガイドパイプ４８が設けられている。第１カバー管４７とガイドパイプ４８との間の空間の上端は閉塞されている。また、アウターロッド１１の下部エレメント４６の上端部には、延長用エレメント１４のアウターロッド１１の下側連結部３３または、アウターロッド１１の上部エレメント２６の下端部の連結部３１に連結される連結部４９が設けられている。

インナーロッド１３の下部エレメント５１の下端部には、円盤状の基台５３が固定して設けられている。この基台５３の中央部には、インナーロッド１３の内部空間と連通する孔５４が形成されており、インナーロッド１３内の流体をこの孔５４を介して、外部に吐出することができる。基台５３およびスクリュー板１２の下方には、掘削爪５６が複数設けられ、掘削ヘッド６を構成している。また、インナーロッド１３の下部エレメント５１の上端部には、延長用エレメント１４のインナーロッド１３の下側連結部３９または、インナーロッド１３の上部エレメント３６の下端部の連結部３７に連結される連結部５７が設けられている。

そして、インナーロッド１３の基台５３の上面から、二重管構造で、外側に第２カバー管６１が、また、第２カバー管６１の内側にスライドパイプ６２が立ち上がって設けられている。スライドパイプ６２はガイドパイプ４８に案内されて上下方向にスライド可能となっている。なお、スライドパイプ６２は、図示しない案内溝などの案内部によりガイドパイプ４８に対して回動不能となっている。また、アウターロッド１１の第１カバー管４７およびガイドパイプ４８は、インナーロッド１３の第２カバー管６１およびスライドパイプ６２と入れ子状態となっており、第１カバー管４７と第２カバー管６１とにより、外部の土砂が内部に侵入することを防止している。この様に、インナーロッド１３の拡縮翼用筒体である第２カバー管６１は、アウターロッド１１の外側に位置している。また、アウターロッド１１の端面（すなわち、第１カバー管４７およびガイドパイプ４８の端面）は、インナーロッド１３の基台５３の上面に対向している。

拡縮翼７は、その一端が拡縮翼用筒体としての第２カバー管６１に回動可能に取り付けられているとともに、他端側には掘削爪７１が複数設けられている。また、拡縮翼７の中央部には、レバー７２の一端が回動可能に取り付けられている。レバー７２の他端は、第１カバー管４７に回動可能に取り付けられている。そして、レバー７２および拡縮翼７の回動部などでリンク機構が構成され、このリンク機構は第２カバー管６１の外側に設けられている。

この様に構成されている掘削装置で、地面に孔を掘削する際には、液圧シリンダ２１でインナーロッド１３を上昇させて、拡縮翼７を図３に図示する縮小位置にする。そして、原動機３を稼働して、歯車１６を介して、アウターロッド１１を回転させる。アウターロッド１１の回転力は、アウターロッド１１のガイドパイプ４８から、インナーロッド１３のスライドパイプ６２に伝達され、インナーロッド１３が回転する。そして、インナーロッド１３に伝達された回転力により、基台５３を介して、掘削ヘッド６が回転する。この掘削ヘッド６の回転により、地面に孔が掘削される。また、原動機３、アウターロッド１１、インナーロッド１３、歯車１６および液圧シリンダ２１などを一体として、リーダ２に沿って上昇・下降させる駆動装置（図示せず）が設けられており、掘削時には、従来のものと同様にして、原動機３の設けられている構造体（図２に図示されている部分）を、リーダ２に沿って下降させる。

この様にして掘削された孔の下端部を、拡大掘りする際には、掘削ヘッド６が掘削された孔の底部にある状態で、液圧シリンダ２１を作動させてインナーロッド１３を下降させ、拡縮翼７を図５に図示する拡大位置にする。そして、この液圧シリンダ２１の稼働と略同時に、原動機３を稼働して、前述のように、アウターロッド１１およびインナーロッド１３を回転させる。この回転力により、第２カバー管６１を介して、拡大している拡縮翼７が回転する。この拡大位置の拡縮翼７の回転により、孔の下部が拡大堀りされる。

掘削ヘッド６を、掘削された孔から抜く際には、液圧シリンダ２１でインナーロッド１３を上昇させて、拡縮翼７を図３に図示する縮小位置にする。そして、原動機３の設けられている構造体（図２に図示されている部分）を、従来のものと同様にして、リーダ２に沿って上昇させる。

また、前述の孔の掘削時および拡大堀り時などには、適宜、パイプ２３から、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの流体をインナーロッド１３内に供給し、基台５３の孔５４から地盤に吐出することができる。

さらに、アウターロッド１１の第１カバー管４７およびガイドパイプ４８と、インナーロッド１３のスライドパイプ６２および第２カバー管６１とは、入れ子状態で伸縮するが、その内部の空気は、アウターロッド１１とインナーロッド１３との間の隙間の空間を通って、逃げることができる。また、アウターロッド１１とインナーロッド１３との間の隙間の空間を他の用途、たとえば、加圧空気、水、セメント、掘削液、根固め液などの種々の流体を流すための空間として使用することも可能である。

前述の様に、実施の形態においては、インナーロッド１３をアウターロッド１１に対して、上下動させることにより、拡縮翼７を拡大位置または縮小位置にすることができる。そして、拡縮翼７の移動は、リンク機構により、インナーロッド１３の上下動と同期して連動しているので、インナーロッド１３の上端部の位置を確認すると、拡縮翼７が拡大位置か縮小位置かが容易に分かる。すなわち、液圧シリンダ２１が上昇していると、拡縮翼７は縮小位置で、一方、液圧シリンダ２１が下降していると、拡縮翼７は拡大位置であることが分かる。また、リンク機構は第２カバー管６１やアウターロッド１１の外側に設けられており、メンテナンスや取り付け作業が容易である。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）アウターロッド１１の下部には、筒体として、第１カバー管４７およびガイドパイプ４８が設けられているが、少なくとも一個の筒体が設けられていればよい（すなわち、筒状のアウターロッド１１の本体のみでもよい）。同様に、インナーロッド１３の下部には、筒体として、第２カバー管６１およびスライドパイプ６２が設けられているが、少なくとも一個の筒体が設けられていればよい。
（２）リンク機構の構造は、インナーロッド１３がアウターロッド１１に対して相対的に上下動した際に、拡縮翼７が拡大位置かまたは縮小位置に変位することができるならば、適宜変更可能である。

（３）拡縮翼７は、インナーロッド１３側の筒体に回動可能に取り付けられているが、拡縮翼７を、アウターロッド１１側に回動可能に取り付けることも可能である。
（４）インナーロッド１３が上昇している際に、拡縮翼７は縮小位置となるが、インナーロッド１３が下降している際に、拡縮翼７は縮小位置となるようにすることも可能である。ただし、インナーロッド１３が上昇している際に、拡縮翼７は縮小位置となるようにすることが好ましい。

（５）スクリュー板１２は、拡縮翼７の変位の妨げにならないように設けられていれば良く、アウターロッド１１の全長にわたって設けることも可能であるし、部分的に設けることも可能である。同様に、スクリュー板１２を、インナーロッド１３側の筒体である第２カバー管６１の外周の全長にわたって設けることも可能であるし、部分的に設けることも可能である。
（６）インナーロッド用の昇降装置は、必ずしも液圧シリンダ２１である必要はなく、インナーロッド１３を上下動させることができるならば、その形式や構造などは適宜変更可能である。また、液圧シリンダ２１をインナーロッド１３と一体となって回転可能なように、回転する台座上に設置することも可能である。

（７）インナーロッドの本体（アウターロッドに挿入されている部分）は、必ずしも筒状である必要はない。ただし、筒状であることが好ましい。
（８）拡縮翼７は、拡大位置と縮小位置との間の任意の位置で止めることが可能である。ただし、拡大位置と縮小位置の２位置のみでしか止められないように構成することも可能である。
（９）液圧シリンダ２１の上下動（すなわち、インナーロッド１３の上下動）の監視は、目視で行うことができるが、目視ではなく、近接センサなどの検知信号で監視することも可能である。このセンサは、液圧シリンダ２１の近辺に設けられるため、地中の劣悪な環境状態にさらされることはなく、また、メンテナンスなども容易に行うことができる。

昇降装置でインナーロッドの上端部を上下に昇降させ、この昇降にともなって、インナーロッド下部の拡縮翼用筒体を上下に変位させ、リンク機構を介して、拡縮翼を拡大位置や縮小位置に拡縮させているので、インナーロッドと拡縮翼とが同期して連動している。したがって、インナーロッド上端部などを監視していれば、拡縮翼の位置が正確に分かる。したがって、拡縮翼を備えた掘削装置に適用することが最適である。

図１は本発明における掘削装置の実施の一形態の側面図である。 図２は掘削装置の上部の正面の説明図である。 図３は掘削装置の下部の断面図である。 図４は延長用エレメントの断面図である。 図５は拡大位置にある拡縮翼の状態を説明するための図である。

符号の説明

３ 原動機（回転駆動装置）
７ 拡縮翼
１１ アウターロッド
１３ インナーロッド
２１ 液圧シリンダ（昇降装置）
４１ インナーロッドのフランジ
５３ 基台
５４ 基台に形成された孔
６１ 第２カバー管（拡縮翼用筒体）
７２ レバー（リンク機構）

Claims (7)

1. 筒状のアウターロッドと、
   このアウターロッドを回転させる回転駆動装置と、
   前記アウターロッドに挿入されるインナーロッドと、
   このインナーロッドの上端部を上下に昇降させる昇降装置と、
   このインナーロッドの下端部に設けられた基台と、
   この基台から立ち上がるとともに、前記アウターロッドと入れ子状に嵌まり合って上下に移動可能な拡縮翼用筒体と、
   前記拡縮翼用筒体およびアウターロッドにリンク機構を介して取り付けられ、拡縮翼用筒体とアウターロッドとの上下方向の相対移動により、外側に開いた拡大位置と、この拡大位置よりも縮んだ縮小位置との間を拡縮する拡縮翼とを備えていることを特徴とする掘削装置。
2. 前記インナーロッドがアウターロッドに対して上昇した状態では、前記拡縮翼が縮小位置になり、一方、インナーロッドがアウターロッドに対して下降した状態では、前記拡縮翼が拡大位置になることを特徴としている請求項１記載の掘削装置。
3. 前記インナーロッドは筒状をしており、上端から流入した流体を前記基台に形成された孔から吐出することができることを特徴としている請求項１または２記載の掘削装置。
4. 前記インナーロッドの外周面にフランジが設けられており、このフランジの外側の面がアウターロッドの内面に対向していることを特徴としている請求項１，２または３記載の掘削装置。
5. 前記拡縮翼の端部が拡縮翼用筒体に回動可能に取り付けられているとともに、前記拡縮翼の中間部には、アウターロッドに回転可能に取り付けられたレバーの端部が回動可能に取り付けられていることを特徴としている請求項１，２，３または４記載の掘削装置。
6. 前記拡縮翼の端部がアウターロッドに回動可能に取り付けられているとともに、前記拡縮翼の中間部には、拡縮翼用筒体に回転可能に取り付けられたレバーの端部が回動可能に取り付けられていることを特徴としている請求項１，２，３または４記載の掘削装置。
7. 前記昇降装置により昇降される前記インナーロッドの上端部は、前記アウターロッドの上端部から突出しており、
   前記アウターロッドの下部は、二重管構造で、外側に第１カバー管が、また、第１カバー管の内側にガイドパイプが設けられ、
   この第１カバー管とガイドパイプとの間の空間の上端は閉塞されており、
   前記インナーロッドの基台の上面から、二重管構造で、外側に前記拡縮翼用筒体としての第２カバー管が、また、第２カバー管の内側にスライドパイプが立ち上がって設けられており、
   このスライドパイプは、前記ガイドパイプに対して回動不能な状態で、ガイドパイプに案内されて上下方向にスライド可能となっており、
   前記第１カバー管と第２カバー管とにより、外部の土砂が内部に侵入することを防止すべく、アウターロッドの第１カバー管およびガイドパイプが、インナーロッドの第２カバー管およびスライドパイプと入れ子状態となっていることを特徴としている請求項１ないし６の何れか１項記載の掘削装置。

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