JP4925432B2 - 多軸削孔機、及び多軸削孔機における孔曲がり修正削孔方法 - Google Patents

Description

本発明は、多軸削孔機、及び多軸削孔機における孔曲がり修正削孔方法に関するものである。

たとえば、柱列式地中連続壁の造成などに多軸削孔機が使用されている。単軸削孔機のほか、多軸削孔機においても、地盤に性状などの要因によって、削孔時の孔曲がりが生じる。孔曲がりが生じると、削孔精度の低下によって、たとえば柱列式地中連続壁の造成精度（たとえばラップ施工を行う場合のラップ精度）の低下につながる。したがって、孔曲がりが生じることを検出し、これを修正する機構が必要になる。
孔曲がりの修正には、従来から種々の方法が提案されてきた。例えば、特許文献１記載のものは、掘削途中で複数本の掘削軸の先端部が複数本の掘削軸を並設した並設方向にずれた際に、ずれ方向と反対側の側端部に位置する掘削軸を他の掘削軸に対して相対的に下降または上昇させて掘削することで複数本の掘削軸をずれ方向とは逆方向に戻すものである。
しかし、この方法では、１本の掘削軸を相対的に移動させるものであるために、大きなまたは速やかな孔曲がり修正効果（掘削長当たりの修正量）を期待できないことが当然に予想される。また、他の方法に関する提案も多いが、装置的に大掛かりまたは複雑なものとなり、実用性に疑問のあるケースもある。
他方、孔曲がりの検出には、例えば特許文献１、２に記載されるように、傾斜計やジャイロなどの孔曲がり検出器を搭載することが知られている。
特許第３３８９５５８号公報 特開２００５−２３２８３４号公報

しかしながら、上記従来技術のように、回転する掘削軸内に検出器を設けると、削孔中に検出器が回転してしまうためリアルタイムで検出を行うことができず、検出の度に掘削軸の回転を止める必要があり、作業効率低下の一因となっていた。
したがって、本発明が解決しようとする主たる課題は、掘削中のリアルタイム検出を可能にし、もって作業効率を向上させることにある。

この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
第１掘削軸及び第２掘削軸が横方向に列をなして並設され、
前記第２掘削軸は上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を検出するための検出器とを有し、
前記第１掘削軸は上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
前記第１掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
前記第１掘削軸の回転を前記第２掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられたことを特徴とする多軸削孔機。

（作用効果）
本発明では、第２掘削軸を、上方の固定軸部およびその下方の回転軸部からなる構造とし、その固定軸部内に孔曲がり等の検出器を設けている。したがって、削孔中においても検出器は回転しないため、リアルタイム検出が可能となる。ただし、このような構造の第２掘削軸は、所謂トップドライブ方式、つまり上部駆動装置に設けられた回転駆動機構により回転駆動力を与える方式は採用できない。そこで、本発明では、第２掘削軸の回転軸部に対して伝達機構により第１掘削軸の回転を伝達し回転させるように構成したものである。
なお、本発明における第１掘削軸（後述する第３掘削軸も同様）および第２掘削軸なる用語は、全体が回転軸になるものと、上方が固定軸部となり下方が回転軸部となるものとを区別するために「第１」「第２」として使用しているのであって、それ以上の意味はないものである。

〔請求項２記載の発明〕
前記第２掘削軸の固定軸部は、上端面に開口を有する管軸であり、この固定軸部の上端開口上方に外部空間が形成されており、前記検出器のためのケーブルが、前記検出器から前記固定軸部の上端開口およびその上方の空間を介して軸外に取り出されている、請求項１記載の多軸削孔機。

（作用効果）
前述したように、本発明の第２掘削軸の上方は固定軸部からなり、トップドライブ方式を採用できない。本項記載の発明は、これを利用したものであり、固定軸部の上端開口上方に外部空間を敢えて形成し、検出器のためのケーブルを直に外部へ取り出すようにしたものである。従来は、回転する掘削軸内に対してケーブルを接続する場合、回転する摺動接点を介してケーブルを接続する接続装置（スリップリングと呼ばれる）が汎用されているが、本項記載の発明によれば、より簡素でメンテナンスも容易な構成で、ケーブルを掘削軸外部に接続できるようになる。

〔請求項３記載の発明〕
前記第１掘削軸及び第２掘削軸の上部を連結する上部連結体と、前記第１掘削軸及び第２掘削軸の下部を連結する下部連結体とがそれぞれ設けられ、
前記第２掘削軸の固定軸部は前記上部連結体から前記下部連結体まで延在しており、
前記回転駆動機構は前記第１掘削軸における前記上部連結体より上方の部分に回転駆動力を与えるものであり、
前記伝達機構は、前記下部連結体に設けられたギア機構であり、
このギア機構は前記第１掘削軸の周りに設けられた主動平歯車と、前記第２掘削軸の周りに設けられた従動平歯車と、これら主動平歯車と従動平歯車との間に噛み合わされた一つ又は複数の伝達平歯車とを有するものである、請求項１または２記載の多軸削孔機。

（作用効果）
本項記載の発明では、上部連結体及び下部連結体が固定軸部を介してＩ字状に一体化され、第１掘削軸及び第２掘削軸はより強固に一体化されており、この強固な構造体を構成する下部連結体に、伝達機構としてのギア機構が設けられている。その結果、軸相互の位置および歯車相互の位置が安定化することにより、伝達ロスが低減し、第２掘削軸をより強力に駆動できるようになる。

〔請求項４記載の発明〕
前記第２掘削軸の固定軸部の外周面に固定翼が突出しており、前記第１掘削軸の外周面における前記第２掘削軸の固定翼の近傍に攪拌翼が突出している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多軸削孔機。

（作用効果）
本発明では、第２掘削軸の上方が固定軸部とされているため、この部分における地盤攪拌作用が低下する。この問題点に対して、実質的に全体が回転する第１掘削軸の適所に攪拌翼を設け、その攪拌作用を第２掘削軸の固定軸部まで及ぼすようにすると、攪拌物が第２掘削軸との衝突により剪断作用を受けるため、第２掘削軸の攪拌作用の低下をある程度は抑えることができる。しかし、これだけでは攪拌が不十分になるおそれがある。そこで、本項記載の発明では、敢えて第２掘削軸の固定軸部の外周面に固定翼を設け、より強力な剪断作用によって、第２掘削軸部分における地盤の攪拌を補うことができる。

〔請求項５記載の発明〕
前記第２掘削軸の横方向一方側に前記第１掘削軸が配されるとともに、横方向他方側に第３掘削軸が配されており、この第３掘削軸は上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成されるとともに、この第３掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多軸削孔機。

（作用効果）
本発明の多軸削孔機は軸数に限定されるものではなく、３軸以上のものでも適用できる。本項記載の発明は３軸以上の場合を想定したものであり、この場合において、本項記載のように第１〜第３の掘削軸を備えることにより、前述した本発明の利点がもたらされる。

〔請求項６記載の発明〕
孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を修正する修正手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多軸削孔機。

（作用効果）
このような修正手段を備えることにより、検出器により現実の孔曲がり等の度合いを検出してこれを解消するように修正を行うことができる。

〔請求項７記載の発明〕
横方向に列をなして並設された少なくとも３本の掘削軸を有し、各掘削軸により地盤を掘削する多軸削孔機であって、
各掘削軸を下部において実質的に平行に保つように連結する下部連結体が設けられ、
前記３本の掘削軸のうち、両側の掘削軸のそれぞれは上方の基部軸と下方の本体軸とを有するとともに、前記基部軸に対して前記本体軸が移動手段により軸方向移動可能でかつ回転可能に接続され、
この接続部と前記下部連結体との間において、各掘削軸は上下方向に少なくとも一つの正規の軸方向に対して曲がり可能な連設部を有し、
前記両側の掘削軸のうち一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させたとき、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲がるように構成され、
前記両側の掘削軸の間に位置する中間の掘削軸は、上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がりを検出するための検出器とを有し、
前記両側の掘削軸は、上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
前記両側の掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
前記連設部より下方において、前記両側の掘削軸の回転を前記中間の掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられている、
ことを特徴とする多軸削孔機。

（作用効果）
地盤の性状の変化などの要因により掘削方向が正規の方向（設計の掘削方向）からずれて孔曲がりが生じたまたは生じるおそれがある場合に、移動手段により、並設方向両側の掘削軸のうち一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に移動させて位置させ（逆から言えば、他方の掘削軸の本体軸を一方の掘削軸の本体軸に対して相対的に上方に移動させて位置させ）ると、その移動力は前記各連設部より下方部分全体を、下部連結体と一体的に他方の掘削軸側に曲がる力として作用する。各連設部より下方部分全体が他方の掘削軸側に曲がった状態で掘削を進行させると、以後は他方の掘削軸側に曲がりながら掘削が行われる。したがって、当初、一方の掘削軸側に孔曲がりが生じている場合に、上記の操作を行うと、一方の掘削軸側から他方の掘削軸側への孔曲がりの修正を行うことができるものである。
ここで、各連設部より下方部分全体は下部連結体により連結されているので、一方の掘削軸及び他方の掘削軸の本体軸及び中間の掘削軸全体が曲がる（方向を変える）。したがって、前掲の特許文献１における一つの軸を移動させる方法に比較して、孔曲がり修正効果が大きいことは容易に推測できよう。また、たとえば移動手段として油圧シリンダを使用してこれを多軸削孔機の下部に設けて地中に挿入する場合には、地盤との接触により油圧系統のトラブルなどが生じるのに対し、本発明においては移動手段を多軸削孔機の上部に設け、地中に挿入するものではないので、そのようなトラブルの発生の危険性はなく、安定した機器の運転が可能となる。

〔請求項８記載の発明〕
前記各掘削軸を上部において実質的に平行に保つように連結する上部連結体が設けられ、
前記移動手段は、前記上部連結体と前記本体軸上部との間に設けられた油圧シリンダである請求項７記載の多軸削孔機。

（作用効果）
移動手段が油圧シリンダであると、必要な移動力を充分に発揮し、かつ簡素な機器構成とすることができる。

〔請求項９記載の発明〕
前記各掘削軸は地盤上に立設されたリーダに沿って昇降自在に設けられ、
前記リーダに反力をとって、前記中間の掘削軸の固定軸部を軸心周りに揺動回転させる揺動回転手段が設けられ、
前記中間の掘削軸の固定軸部における揺動回転が前記下部連結体の揺動回転として伝達されるように、前記下部連結体と前記中間の掘削軸とが連結されており、
前記検出器は孔曲がり及びネジレを検出するためのものである、請求項７または８記載の多軸削孔機。

（作用効果）
多軸削孔機は孔曲がりのほか横方向に列に対して斜めに偏位するいわゆるネジレが生じるので、これを修正する機構が望まれる。本項記載の発明は、このようなネジレ修正のための機構を提案するものである。本項記載の発明では、揺動回転手段により、リーダを反力体とし、中間の掘削軸を介して下部連結体を軸心周りに揺動回転させることができる。その際に、中間の掘削軸の固定軸部における揺動回転が下部連結体の揺動回転として伝達されるように、下部連結体と前記中間の掘削軸とが連結されているため、両側の掘削軸は、上部に対して下部が中央の掘削軸の軸心周りに回転することにより、ネジレが解消される。

〔請求項１０記載の発明〕
横方向に列をなして並設された少なくとも３本の掘削軸を有し、各掘削軸により地盤を掘削する多軸削孔機であって、
前記各掘削軸を上部において実質的に平行に保つように連結する上部連結体と、前記各掘削軸を下部において実質的に平行に保つように連結する下部連結体とがそれぞれ設けられ、
前記３本の掘削軸のうち、両側の掘削軸のそれぞれは上方の基部軸と下方の本体軸とを有するとともに、前記上部連結体より下方において、前記基部軸に対して前記本体軸が移動手段により軸方向移動可能でかつ回転可能に接続され、
この接続部と前記下部連結体との間において、各掘削軸は上下方向に少なくとも一つの正規の軸方向に対して曲がり可能な連設部を有し、
前記両側の掘削軸のうち一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させたとき、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲がるように構成され、
前記両側の掘削軸の間に位置する中間の掘削軸は、上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がりを検出するための検出器とを有し、
前記両側の掘削軸は、上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
前記両側の掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
前記連設部より下方において、前記両側の掘削軸の回転を前記中間の掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられている多軸削孔機を使用し；
前記検出器により、前記正規の軸方向に対して削孔方向が前記両側の掘削軸のうちの一方の掘削軸側に曲がることが検出されたとき、その検出された孔曲がりの度合いに応じて、前記一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させて、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲げ、
前記検出器により、前記正規の軸方向に対して削孔方向が前記他方の掘削軸側に曲がることが検出されたとき、その検出された孔曲がりの度合いに応じて、前記他方の掘削軸の本体軸を前記一方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させて、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記一方の掘削軸側に曲げ、
ることにより孔曲がりを修正しながら削孔を行うことを特徴とする多軸削孔機における孔曲がり修正削孔方法。

（作用効果）
本項記載の発明は、請求項１の項で述べた形態で孔曲がりを修正する方法に関するものであり、その際に孔曲がり検出器、たとえばジャイロや傾斜計により現実の孔曲がりの度合いを検出し、これを解消するように孔曲がりの修正を行うものである。

以上のとおり、本発明によれば、掘削中にリアルタイムでの検出が可能となり、もって作業効率を向上するようになるなどの利点がもたらされる。

次に、本発明の実施の形態を説明する。
＜装置構成＞
多軸削孔機１は、たとえば図１に示す全体構造を有するものである。すなわち、ベースマシン２の前方において支持され設置されたリーダ３はベースマシン２のリーダ受台４とバックステイ５により支えられる構造となっている。リーダ３には、複数本の単位掘削管を長手方向に連結して構成された長尺の管状掘削軸６３が鉛直方向に移動可能なように、また各々軸心周りに回転可能なように設けられている。リーダ３の下方には、掘削軸６をガイドすると共に、掘削軸６の回動に伴う振れを防止すための振れ止め装置９が取り付けられている。

図２は、図１の掘削機の右方正面から見た掘削機本体を示している。掘削軸の数は複数であれば特に限定されないが、３本又は５本であることが望ましい。図示形態では、掘削軸の数は３本とされており、両側に位置する第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３と、中間の第２掘削軸６２とを備えている。なお、実施形態の第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３は、請求項７〜１０記載の発明では両側の掘削軸に相当し、第２掘削軸６２は請求項７〜１０記載の発明では検出器を有する中間の掘削軸および並設方向中央の掘削軸に相当するものである。また、図１６は、第２掘削軸６２の両側の第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３に対し、さらに軸列方向外側に、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３と実質的に同構成の他の掘削軸６０，６４を設けて５本の掘削軸とする場合を示している。この場合、他の掘削軸６０，６４についても、適宜の伝達機構により第２掘削軸６２の回転を直接に、あるいは第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３を介して間接的に伝達し回転させる。

第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３それぞれは上方の基部軸６１Ａ、６３Ａと下方の本体軸６１Ｂ、６３Ｂとを有する。第２掘削軸６２は、上方の固定軸部６２Ｆと、この固定軸部６２Ｆの下方に回転可能に連結された回転軸部６２Ｂとを有する（詳細は後述する）。

各掘削軸６１〜６３には、少なくとも、上部における、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３の基部軸６１Ａ、６３Ａ及び第２掘削軸６３の固定軸部６２Ｆを実質的に平行に保つように連結する上部連結体１０、及び下部における、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３の基部軸６１Ａ、６３Ａ及び第２掘削軸６２（固定軸部６２Ｆ及び回転軸部６２Ｂ）を実質的に平行に保つように連結する下部連結体２０が設けられている。

一方、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３のそれぞれは、上部連結体１０より下方において、基部軸６１Ａ、６３Ａに対して本体軸６１Ｂ、６３Ｂが移動手段、好適には油圧シリンダ１２により軸方向移動可能でかつ回転可能に接続されている。実施の形態では、図３〜図６に詳細に示されるように、油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂが上部連結体１０の前後において本体軸６１Ｂとの間に跨設され、油圧シリンダ１２Ｃ、１２Ｄが上部連結体１０の前後において本体軸６３Ｂとの間に跨設されている。

また、上部連結体１０と下部連結体２０との間において、各掘削軸６１〜６３（本体軸６１Ｂ、６３Ｂ及び固定軸部６２Ｆ）には上下方向に少なくとも一つの正規の軸方向に対して曲がり可能な連設部３０を有する。この例としては、図７に示される単位掘削管の雌雄嵌合継手部とすることができる。すなわち、たとえば横断面六角のオス継手部３０Ａとこれに対応するメス継手３０Ｂの段差肩部３１、及び接続ピン部３２に予めたとえば１ｍｍ隙間を確保しておく。これによって、図８に示されるように当該連設部３０の下方が偏位すると、その曲がり方向に段差肩部３１のスキマＳが生じる形態で偏位を許容するようになる。この例に限らず、その他前後方向に軸支形態で連結するようなものでもよい。

かかる連設部３０を各掘削軸６１〜６３に設けてあるので、油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂ下降作動（そのストロークをＳとする）により、第１掘削軸６１の本体軸６１Ｂを第３掘削軸６３の本体軸６３Ｂに対して相対的に下方に位置させたとき、図８に示すように、各連設部３０、３０、３０より下方の部分が下部連結体２０と一体的に第３掘削軸側６３に曲がるように構成されている。反対に、油圧シリンダ１２Ｃ、１２Ｄの下降作動により、第３掘削軸６３の本体軸６３Ｂを第１掘削軸６１の本体軸６１Ｂに対して相対的に下方に位置させたとき、図示しないが、各連設部３０、３０、３０より下方の部分が下部連結体２０と一体的に第１掘削軸側６１に曲がるように構成されている。

なお、本体軸６１Ｂ、６３Ｂ及び内管６２Ｂには、掘削ビット６４、スクリュウ羽根６５が適宜設けることができ、先端部には吐出口（図示せず）を設けて、この吐出口から、掘削液、エアー、固化液等を吐出させ、地中柱列壁を造成し、これらをラップ施工することで連続地中壁を造成できる。

また、図示形態では、ネジレを防止する機構として次記の構造を備えている。すなわち、上部連結体１０には、詳細には、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３と対応する部位に軸受けが設けられ、この軸受けにより基部軸６１Ａ、６３Ａおよび本体軸６１Ｂ、６３Ｂが回転可能に抱持されており、また、第２掘削軸６２と対応する部位に設けられた挿通孔に、第２掘削軸６２の固定軸部６１Ｆがその軸心周りに揺動回転可能に挿通されている。また、図５及び図６に示されているように、リーダ３に沿って移動されかつこれに保持される保持部１４が設けられ、この保持部１４と第２掘削軸６２の固定軸部６１Ｆとの間に、第２掘削軸６２の固定軸部６１Ｆをその軸心周りに揺動回転させる油圧シリンダ１５Ｌ，１５Ｒが設けられている。したがって、油圧シリンダ１５Ｌ，１５Ｒの伸縮作動により、第２掘削軸６２の固定軸部６１Ｆおよびこれに連結一体化された下部連結体２０が掘削軸６２の軸心周りに揺動回転し、下部連結体２０により抱持された第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３が掘削軸６２の軸心周りに揺動回転するようになる。

ここで、曲がり及び捻れ修正の方法についてより詳細に説明する。いま、図２を基準として、その紙面方向左右を「左右方向」Ｘ及び紙面を貫く方向を「前後方向」と呼ぶことにする。掘削孔の平面視は、各掘削ビット６４の外周縁または各スクリュウ羽根６５の外周縁がなす軌跡として、図９の符号Ｈで示されるものとなる。

いま、正規の掘削孔Ｈが仮想線で示されるように、左方向に「−Ｘ」分だけズレル位置に偏位した場合、これを正規の位置に修正するために、油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂを下降作動（ストロークをＳ）させ、第１掘削軸６１の本体軸６１Ｂを第３掘削軸６３の本体軸６３Ｂに対して相対的に下方に位置させる。その結果、図８に示すように、各連設部３０、３０、３０より下方の部分が下部連結体２０により抱持されている結果、下部連結体２０と一体的に第３掘削軸側６３に角度α分曲がる。この状態で掘削を進行させると、右方向に掘削方向が変更され、変更量が「−Ｘ」分となった時点で、油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂ上昇作動させ、曲がり修正を完了させる。

右方向（＋Ｘ方向）にずれる位置に偏位した場合、油圧シリンダ１２Ｃ、１２Ｄ下降作動させて同様に修正すればよい。

この場合、曲がり状態及びその量はたとえば、後述する検出器４０により検出することができる。曲がり量に対応して、角度αに一気に変更することも可能ではないが、経時的に徐々に変更することが可能である。また、油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂ及び油圧シリンダ１２Ｃ、１２Ｄをそれらのストローク中間を基準位置として、たとえば油圧シリンダ１２Ａ、１２Ｂを下降作動、油圧シリンダ１２Ｃ、１２Ｄを上昇作動させるなどの修正動作も可能である。さらに、各油圧シリンダの基準位置を最大伸長状態に設定すれば、曲がり修正をいずれかの油圧シリンダを収縮させる作動により行うことになる。

一方、図１０のように、正規の掘削孔Ｈの列方向が仮想線で示されるように捻れる場合には、たとえば角度「＋β」分捻れた場合には、右の油圧シリンダ１５Ｒを伸長させ、上部連結体１０に対して第２掘削軸６２の固定軸部６１Ｆ及び下部連結体２０を掘削軸６２の軸心周りに「−β」分回転させる。これにより、第１掘削軸６１及び第３掘削軸６３における下部連結体２０抱持部位がその上方部分に対して第２掘削軸６２の軸心周りに「−β」分回転し、曲がり修正を行うことができる。その捻れによる具体的な曲がり修正方法はズレの場合と同様に適宜選択できる。この場合、ネジレの状態及びその量はたとえば、後述する検出器４０により検出することができる。

（本発明の特徴部分について）
特徴的には、第２掘削軸６２は上方の固定軸部６２Ｆと、この固定軸部６２Ｆの下方に回転可能に連結された（従って同軸的に連結された）回転軸部６２Ｒと、固定軸部６２Ｆの下端部内に設けられた孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を検出するための検出器４０とを有している。第２掘削軸６２の固定軸部６２Ｆは上部連結体１０から下部連結体２０まで延在しており、固定軸部６２Ｆの上端部は、上部連結体１０に設けられた挿通孔に軸心周りに揺動回転可能に挿通され、下端フランジ部は下部連結体２０の上面にボルト６２ｂにより固定されている。固定軸部６２Ｆは下部連結体２０にネジレを与える機能を有するものでもある。回転軸部６２Ｒは、下部連結体２０内に設けられた軸受け６２ｘにより回転可能に支持されつつ、下部連結体２０を介して固定軸部６２Ｆの下方に同軸的に連結されている。

第２掘削軸６２とは異なり、第１および第３掘削軸６１，６３の各々は、上部連結体１０内および下部連結体２０内にそれぞれ設けられた軸受け６１ｘ、６３ｘにより支持されており、上方から下方までの実質的に全体が一体的に回転する回転軸である。第１及び第３掘削軸６１，６３の頭部は、リーダ３に沿ってスライドするように取り付けられた上部駆動装置の回転駆動機構７と連結されている。上部駆動装置は、リーダ３に沿ってスライドされるように構成されている。回転駆動機構７は、第１および第３掘削軸６１，６３における上部連結体１０より上方の部分に回転駆動力を与えるものであり、図示例では動力源７Ａ及び減速機７Ｂから構成されている。動力源７Ａとしては、油圧モータが用いられることもあるが、一般的には電動モータを用いるのが望ましい。この動力源７Ａは一台に限られず、複数台用いることも可能である。これら動力源７Ａからの動力は図示しない歯車列により一つにまとめられ、減速機７Ｂにより回転数が減速されて掘削軸６１，６３に伝達される。回転駆動機構７は、第１及び第３掘削軸６１，６３のそれぞれに対して個別に設けることも可能である。

一方、第２掘削軸６２の回転軸部６２Ｒは、上部駆動装置の回転駆動機構７により駆動されるのではなく、伝達機構を介して第１掘削軸６１の回転の伝達により回転駆動される。伝達機構としては、ギアドライブ、ベルトドライブ、チェーンドライブあるいはこれらの組み合わせ等、公知の機構を用いることができる。ただし、第１掘削軸６１及び第２掘削軸の回転軸部６２Ｒが回転軸であることを利用して、図１２〜図１４に詳細に示されるように、下部連結体２０内において、第１掘削軸６１の外周面に主動平歯車Ｇ１を同軸的に固設し、第２掘削軸６２の回転軸部６２Ｒの外周面に従動平歯車Ｇ２を同軸的に固設するとともに、これら主動平歯車Ｇ１と従動平歯車Ｇ２との間に一つ又は複数の伝達平歯車Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を噛み合わせてなるギア機構を用いるのが好ましい。

第１掘削軸６１、第２掘削軸６２及び第３掘削軸６３の回転方向は、回転駆動機構７及び伝達機構における歯車列の構成などによって適宜選択できるが、削孔の精度などの観点からは、図１１に示すように平面視で２通りの中から選択するのが望ましい。なお、第１掘削軸６１および第２掘削軸６２を同方向に回転させる場合には、図１３に示すように一つの伝達平歯車Ｇ３を介して主動平歯車Ｇ１と従動平歯車Ｇ２とを噛み合わせるようにし、逆向きに回転させる場合には、図１４に示すように２つの伝達平歯車Ｇ４，Ｇ５を介して主動平歯車Ｇ１と従動平歯車Ｇ２とを噛み合わせるようにすることができる。

孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を検出するための検出器４０としては、傾斜計またはジャイロなどを用いることができる。検出器４０は第２掘削軸６２に設ける限り、第１掘削軸６１や第３掘削軸６３のように他の掘削軸を介さずに直に回転駆動される掘削軸に設けることもできる。検出器４０のための電源ケーブル、信号ケーブル等は、掘削軸６１〜６３の内空もしくは外周壁、ならびに減速機７Ｂ内に搭載された図示しないスリップリングを介して外部に導出し、図示しない外部の制御装置や記録装置等に接続することができる。

特に、第２掘削軸６２の固定軸部６２Ｆは、上部駆動装置と接続しなくても良いため、上部駆動装置と固定軸部６２Ｆの上端とを連結せずに、固定軸部６２Ｆの上端開口と上部駆動装置下端との間に外部空間６２ｓとしての間隔を空け、検出器４０のためのケーブル４１を、検出器４０から固定軸部６２Ｆの上端開口およびその上方の外部空間６２ｓを介して軸外に取り出すことができる。

また、掘削軸６１〜６３の先端部等から掘削液、エアー、固化液等を適宜切り替えて吐出させる場合、そのための供給路６２ｐ（掘削軸の内空、管、チューブ等）は、減速機７Ｂに搭載された図示しないスイベルを介して外部の供給装置に接続することができる。この場合において、前述のケーブル類における場合と同じように、第２掘削軸６２における固定軸部６２Ｆの上端上方に外部空間６２ｓを設けることにより、掘削液等の供給路を固定軸部６２Ｆの上端開口およびその上方の外部空間６２ｓを介して軸外に取り出し、外部の供給装置に接続することができる。一方、第２掘削軸６２において、掘削液等の吐出口を回転軸部６２Ｒに設ける場合、固定軸部６２Ｆと回転軸部６２Ｒとの連結部分に搭載されたスイベル６２ｖを介して、固定軸部６２Ｆ内の供給路と回転軸部６２Ｒ内における吐出口までの流路とを接続することができる。

＜他の事項＞
第２掘削軸６２の上方が固定軸部６２Ｆであると、その深さ方向範囲における地盤攪拌作用が低下する。よってこれを補うべく、図１５に示されるように、固定軸部６２Ｆの外周面に、径方向に突出する固定翼６２Ｗを設けるとともに、第１掘削軸６１の外周面および第３掘削軸６３の外周面における第２掘削軸６２の固定翼の近傍に、径方向に突出する攪拌翼６５を設けるのが好ましい。固定翼６２Ｗおよび攪拌翼６５は、固定軸部６２Ｆの深さ方向範囲の全体にわたり所定の間隔でそれぞれ複数設けるのが好ましい。固定翼６２Ｗは、平面的に視て攪拌翼６５の回転軌跡円内まで延在しているのが好ましい。固定翼６２Ｗと攪拌翼６５との距離は、攪拌翼６５の攪拌作用が固定翼６２Ｗまで及ぶ範囲内で定めることができ、近接しているのが好ましい。図示例では、固定翼６２Ｗは板状部材であり、第２掘削軸６２の上下方向に間隔を空けて設けられているのに対して、攪拌翼６５はスクリュー羽根であり、ある程度の上下範囲にわたり連続するものである。攪拌翼６５を固定翼６２ｗと同様に構成することもできる。このような固定翼６２Ｗおよび攪拌翼６５を組み合わせて備えることにより、攪拌翼６５による攪拌物が固定翼６２Ｗとの衝突により剪断作用を受けるため、第２掘削軸６２の固定軸６２Ｆ近傍においても攪拌作用が効果的に発揮される。

本発明は、柱列式地中連続壁の造成などに使用される多軸削孔機に利用されるものである。

多軸削孔機の側面図である。 多軸削孔機の掘削機本体の正面図である。 図２の要部正面図である。 図２の要部縦断面図である。 図３の半断面平面図である。 図２の側面図である。 連設部の例の縦断面図である。 掘削機本体の曲がり状態の正面図である。 掘削孔の曲がりの説明図である。 掘削孔の捻れの説明図である。 各掘削軸の回転方向例の説明図である。 下部連結体部分の一部破断正面図である。 下部連結体部分の横断面図である。 別の例を示す下部連結体部分の横断面図である。 固定翼を有する形態を示す掘削機本体の正面図である。 ５本の掘削軸の概要図である。

１…多軸削孔機、２…ベースマシン、３…リーダ、６…掘削軸、７Ａ…動力源、７Ｂ…減速機、７…回転駆動機構、１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…油圧シリンダ、１５Ｌ、１５Ｒ…油圧シリンダ、３０…連設部、４０…検出器、４１…ケーブル、６１…第１掘削軸、６２…第２掘削軸、６２ｓ…外部空間、６２Ｗ…固定翼、６３…第２掘削軸、６１Ａ、６３Ａ…基部軸、６１Ｂ、６３Ｂ…本体軸、６２Ｆ…固定軸部、６２Ｒ…回転軸部、Ｇ１…主動歯車、Ｇ２…従動歯車、Ｇ３〜Ｇ５…伝達歯車、Ｈ…掘削孔。

Claims (10)

1. 第１掘削軸及び第２掘削軸が横方向に列をなして並設され、
   前記第２掘削軸は上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を検出するための検出器とを有し、
   前記第１掘削軸は上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
   前記第１掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
   前記第１掘削軸の回転を前記第２掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられたことを特徴とする多軸削孔機。
2. 前記第２掘削軸の固定軸部は、上端面に開口を有する管軸であり、この固定軸部の上端開口上方に外部空間が形成されており、前記検出器のためのケーブルが、前記検出器から前記固定軸部の上端開口およびその上方の空間を介して軸外に取り出されている、請求項１記載の多軸削孔機。
3. 前記第１掘削軸及び第２掘削軸の上部を連結する上部連結体と、前記第１掘削軸及び第２掘削軸の下部を連結する下部連結体とがそれぞれ設けられ、
   前記第２掘削軸の固定軸部は前記上部連結体から前記下部連結体まで延在しており、
   前記回転駆動機構は前記第１掘削軸における前記上部連結体より上方の部分に回転駆動力を与えるものであり、
   前記伝達機構は、前記下部連結体に設けられたギア機構であり、
   このギア機構は前記第１掘削軸の周りに設けられた主動平歯車と、前記第２掘削軸の周りに設けられた従動平歯車と、これら主動平歯車と従動平歯車との間に噛み合わされた一つ又は複数の伝達平歯車とを有するものである、請求項１または２記載の多軸削孔機。
4. 前記第２掘削軸の固定軸部の外周面に固定翼が突出しており、前記第１掘削軸の外周面における前記第２掘削軸の固定翼の近傍に攪拌翼が突出している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多軸削孔機。
5. 前記第２掘削軸の横方向一方側に前記第１掘削軸が配されるとともに、横方向他方側に第３掘削軸が配されており、この第３掘削軸は上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成されるとともに、この第３掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多軸削孔機。
6. 孔曲がり及びネジレの少なくとも一方を修正する修正手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多軸削孔機。
7. 横方向に列をなして並設された少なくとも３本の掘削軸を有し、各掘削軸により地盤を掘削する多軸削孔機であって、
   各掘削軸を下部において実質的に平行に保つように連結する下部連結体が設けられ、
   前記３本の掘削軸のうち、両側の掘削軸のそれぞれは上方の基部軸と下方の本体軸とを有するとともに、前記基部軸に対して前記本体軸が移動手段により軸方向移動可能でかつ回転可能に接続され、
   この接続部と前記下部連結体との間において、各掘削軸は上下方向に少なくとも一つの正規の軸方向に対して曲がり可能な連設部を有し、
   前記両側の掘削軸のうち一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させたとき、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲がるように構成され、
   前記両側の掘削軸の間に位置する中間の掘削軸は、上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がりを検出するための検出器とを有し、
   前記両側の掘削軸は、上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
   前記両側の掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
   前記連設部より下方において、前記両側の掘削軸の回転を前記中間の掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられている、
   ことを特徴とする多軸削孔機。
8. 前記各掘削軸を上部において実質的に平行に保つように連結する上部連結体が設けられ、
   前記移動手段は、前記上部連結体と前記本体軸上部との間に設けられた油圧シリンダである請求項７記載の多軸削孔機。
9. 前記各掘削軸は地盤上に立設されたリーダに沿って昇降自在に設けられ、
   前記リーダに反力をとって、前記中間の掘削軸の固定軸部を軸心周りに揺動回転させる揺動回転手段が設けられ、
   前記中間の掘削軸の固定軸部における揺動回転が前記下部連結体の揺動回転として伝達されるように、前記下部連結体と前記中間の掘削軸とが連結されており、
   前記検出器は孔曲がり及びネジレを検出するためのものである、請求項７または８記載の多軸削孔機。
10. 横方向に列をなして並設された少なくとも３本の掘削軸を有し、各掘削軸により地盤を掘削する多軸削孔機であって、
    前記各掘削軸を上部において実質的に平行に保つように連結する上部連結体と、前記各掘削軸を下部において実質的に平行に保つように連結する下部連結体とがそれぞれ設けられ、
    前記３本の掘削軸のうち、両側の掘削軸のそれぞれは上方の基部軸と下方の本体軸とを有するとともに、前記上部連結体より下方において、前記基部軸に対して前記本体軸が移動手段により軸方向移動可能でかつ回転可能に接続され、
    この接続部と前記下部連結体との間において、各掘削軸は上下方向に少なくとも一つの正規の軸方向に対して曲がり可能な連設部を有し、
    前記両側の掘削軸のうち一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させたとき、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲がるように構成され、
    前記両側の掘削軸の間に位置する中間の掘削軸は、上方の固定軸部と、この固定軸部の下方に回転可能に連結された回転軸部と、前記固定軸部内に設けられた孔曲がりを検出するための検出器とを有し、
    前記両側の掘削軸は、上方から下方までの実質的に全体が回転するように構成され、
    前記両側の掘削軸に回転駆動力を与える回転駆動機構が設けられ、
    前記連設部より下方において、前記両側の掘削軸の回転を前記中間の掘削軸の回転軸部に伝達して、前記回転軸部を前記固定軸部に対して回転させる伝達機構が設けられている多軸削孔機を使用し；
    前記検出器により、前記正規の軸方向に対して削孔方向が前記両側の掘削軸のうちの一方の掘削軸側に曲がることが検出されたとき、その検出された孔曲がりの度合いに応じて、前記一方の掘削軸の本体軸を他方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させて、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記他方の掘削軸側に曲げ、
    前記検出器により、前記正規の軸方向に対して削孔方向が前記他方の掘削軸側に曲がることが検出されたとき、その検出された孔曲がりの度合いに応じて、前記他方の掘削軸の本体軸を前記一方の掘削軸の本体軸に対して相対的に下方に位置させて、前記各連設部より下方の部分が前記下部連結体と一体的に前記一方の掘削軸側に曲げ、
    ることにより孔曲がりを修正しながら削孔を行うことを特徴とする多軸削孔機における孔曲がり修正削孔方法。

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