JP6047932B2 - 地中連続壁用の掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、地中連続壁用の掘削機に関する。

地中連続壁を構築するのに用いられる地盤掘削機としてハイドロフレーズ掘削機と呼ばれる水平多軸式の掘削機が広く使用されており、該掘削機として、ベースマシーンのブームの先端からワイヤロープで昇降可能に吊り下げられた掘削機本体を、その上端に設けられた回転継手を介して鉛直軸周りに回転可能に構成したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載の水平多軸式の掘削機によれば、ベースマシーンの移動や旋回についての制約が多くなる狭隘な敷地で使用する場合でも、掘削機本体を鉛直軸周りに回転させて掘削機本体の鉛直軸周りの回転位置を調整することにより、掘削機本体を掘削する孔の向きに合せて吊り降ろすことができる。

特許第２８４７０７６号公報 特開２０００−５４４２５号公報

ここで、水平多軸式の掘削機の掘削機本体は揚泥ポンプ等を内蔵しているが、特許文献１、２に記載の水平多軸式の掘削機では、回転継手を掘削機本体に設けているため、掘削機本体の揚泥ポンプの設置スペースが継手の回転機構の設置により狭められる。従って、特許文献１、２に記載の水平多軸式の掘削機では、掘削能力を高めるべく揚泥ポンプを大型化するためには掘削機本体を大型化せざるを得ない等、掘削機本体に回転継手を設けることにより掘削機本体の設計の自由度が低くなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鉛直軸周りの回転位置を調整可能にベースマシーンのブームから吊り下げられた掘削機本体において、設計の自由度を高めることを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る地中連続壁用の掘削機は、ベースマシーンのブームに設置された滑車からワイヤロープで吊り下げられた掘削機本体を、前記ベースマシーンに設置されたワイヤロープ巻上装置で昇降させる地中連続壁用の掘削機であって、前記ブームの先端側は鉛直軸の周りに回動して折れ曲がるように構成され、前記滑車が、前記ブームにおける回動軸よりも先端側に配され、該ブームにおける前記回動軸よりも先端側の回動位置に拘らず、前記ワイヤロープが前記ワイヤロープ巻上装置から前記滑車を経由して前記掘削機本体まで掛け渡された状態に維持されるように前記ワイヤロープを処理するワイヤロープ処理機構を備えることを特徴とする。

前記地中連続壁用の掘削機は、一端が前記ブームにおける前記回動軸よりも基端側に鉛直軸周りに回動可能に連結され、他端が前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に鉛直軸周りに回動可能に連結され、伸縮することにより前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側を前記回動軸の周りに回動させるシリンダを備えてもよい。

前記地中連続壁用の掘削機において、前記ワイヤロープ処理機構は、前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に支持され、前記ワイヤロープを下方に方向転換する第一の滑車と、前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に支持され、前記ワイヤロープを前記第一の滑車に向けて方向転換する第二の滑車とを備えてもよく、前記第一の滑車と前記第二の滑車とは、相対位置が一定の状態で前記ブームの先端側と共に前記回動軸の周りに回動してもよい。

前記地中連続壁用の掘削機において、前記掘削機本体は、ドラム状のカッターと、揚泥ポンプとを備えてもよい。

本発明によれば、掘削機本体への回転機構の設置を不要とすることにより、掘削機本体の設計の自由度を高めることが可能になる。

一実施形態に係る水平多軸式の掘削機を示す側面図である。 一実施形態に係る水平多軸式の掘削機を示す正面図である。 調整機構及びワイヤロープ処理機構を示す平面図である。 調整機構及びワイヤロープ処理機構を示す正面図である。 調整機構及びワイヤロープ処理機構を示す側面図である。 掘削機本体が左へ回動した状態を示す平面図である。 掘削機本体が右へ回動した状態を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る水平多軸式の掘削機１０を示す側面図であり、図２は、該掘削機１０を示す正面図である。なお、図１の右側及び図２の手前側を掘削機１０の前側、図１の手前側及び図２の左側を掘削機１０の右側として以下説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る掘削機１０は、低空頭型の地中連続壁用地盤掘削機であり、掘削機本体２０と、該掘削機本体２０をブーム３１の先端からワイヤロープ３２で吊り下げた状態で保持するベースマシーン３０と、掘削機本体２０の鉛直軸周りの回転位置を調整する調整機構５０と、ワイヤロープ３２を処理するワイヤロープ処理機構７０とを備えている。

ベースマシーン３０は、クローラー式の走行体３３と、走行体３３の上に旋回可能に設置された架台３４と、架台３４に設置されたブーム３１、ウインチ３５、揚泥ホースリール３６、油圧ホースリール３７、計装用ケーブルリール３８、動力用ケーブルリール４１、エンジン油圧ユニット３９とを備えている。ブーム３１は、掘削機１０の前後方向中央部から掘削機１０の前方に延びるように配されており、伸縮可能に構成されている。このブーム３１の先端に、調整機構５０とワイヤロープ処理機構７０とが設置されている。

ウインチ３５は、ブーム３１よりも後方に配されており、このウインチ３５がチェーン駆動により回転されることにより、ワイヤロープ３２が巻き取られたり巻き出されたりしてワイヤロープ３２で吊り下げられた掘削機本体２０が昇降する。そして、一端側が掘削機本体２０に接続され、他端側が揚泥ホースリール３６、油圧ホースリール３７、計装用ケーブルリール３８、動力用ケーブルリール４１等のリールに巻き付けられたホースやケーブルが、ウインチ３５によりワイヤロープ３２が巻き取られたり巻き出されたりすることに連動して、上記リールから巻き取られたり巻き出されたりする。また、エンジン油圧ユニット３９は、原動機や油圧ポンプ等を収容している。なお、本発明は、掘削機本体２０の吊り機構についての説明が重要となるため、図においては、リールから巻き出されているホース類及びリール類は掘削機本体２０への接続部分を省略している。

掘削機本体２０は、直方体形状のフレーム２５の下面にその長辺方向に並べて配された一対のロータリーカッター２１と、フレーム２５の上面にその長辺方向に並べて配された一対のシーブ２２と、フレーム２５内に配された揚泥ポンプ２３と、複数の姿勢修正装置２４とを備えている。一対のロータリーカッター２１は、フレーム２５の下面の短辺方向に延びる水平軸周りに回転可能に配されており、内蔵する油圧モーターにより回転されて地盤を掘削する。

揚泥ポンプ２３は、吸込口２３Ａが左右のロータリーカッター２１の間に位置し、頭部が掘削機本体２０の上端近傍に位置するように配されており、掘削ずりを安定液と共に吸込口２３Ａから吸い込み、揚泥ホース４０を通して地上へ圧送する。

姿勢修正装置２４は、掘削機本体２０の四方の側面の上下に配されており、支圧板２４Ａ及び油圧ジャッキ２４Ｂを備えている。油圧ジャッキ２４Ｂは、水平方向に伸縮するように配され、支圧板２４Ａは、油圧ジャッキ２４Ｂの先端に取付けられおり、油圧ジャッキ２４Ｂが伸長すると、支圧板２４Ａが、掘削機本体２０の外側へ移動して、孔壁に当接する。これにより、掘削機本体２０の姿勢が修正される。

図３は、調整機構５０及びワイヤロープ処理機構７０を示す平面図であり、図４は、調整機構５０及びワイヤロープ処理機構７０を示す正面図であり、図５は、調整機構５０及びワイヤロープ処理機構７０を示す側面図である。これらの図に示すように、調整機構５０は、図示は省略しているブーム３１の先端に設けられた固定部５１と、固定部５１に連結部５２を介して回動可能に連結された回動部５３と、回動部５３を回動させる駆動機構６０とを備えている。

掘削機本体２０の上面には、一対のシーブ２２が、配されている。該一対のシーブ２２は、フレーム２５の平面視における長辺方向に延びる水平軸周りに回転可能に配されており、夫々のシーブ２２にワイヤロープ３２が掛けられている。

連結部５２は、固定部５１に固定された上下一対のフランジ５２Ａと、回動部５３に固定され上下のフランジ５２Ａの間に配されるフランジ５２Ｂと、フランジ５２Ｂを貫通し、上下のフランジ５２Ｂに固定されるピン５２Ｃとを備えており、回動部５３は、ピン５２Ｃの周りに回動可能に固定部５１に連結されている。即ち、ブーム３１の先端側は、鉛直軸であるピン５２Ｃの周りに回動して折れ曲がるように構成されている。

回動部５３は、ベース部５３Ａと、ベース部５３Ａの下面から下方に張り出したブラケット部５３Ｂとを備えている。ベース部５３Ａには、貫通孔５３Ｃが空けられており、この貫通孔５３Ｃにワイヤロープ３２が挿通されている。また、ブラケット部５３Ｂには、水平軸周りに回転可能にトップシーブ４３が設けられている。即ち、トップシーブ４３は、ブーム３１における回動軸よりも先端側に配されている。

ここで、貫通孔５３Ｃを通過したワイヤロープ３２は、一方のシーブ２２、トップシーブ４３、他方のシーブ２２の順序で掛けられ、その先端はブラケット部５３Ｂに設けられた固定部５３Ｆに固定されている。このため、ワイヤロープ３２をウインチ３５（図１等参照）で巻き上げると掘削機本体２０が上昇し、ワイヤロープ３２をウインチ３５から巻き出すと掘削機本体２０が下降する。また、２箇所のシーブ２２により掘削機本体２０を吊っているので、掘削機本体２０の方向が安定し、かつ、それぞれが動滑車として作用するので、ウインチ３５の吊荷重能力の４倍の掘削機本体を吊り上げることができる。

駆動機構６０は、連結部５２を挟むように配された一対の油圧シリンダ６１を備えている。一対の油圧シリンダ６１の一端は、連結部６２を介して鉛直軸周りに回動可能に固定部５１の側部に連結され、一対の油圧シリンダ６１の他端は、連結部６３を介して鉛直軸周りに回動可能に回動部５３のベース部５３Ａの側部に連結されている。このため、一方の油圧シリンダ６１が伸長し、他方の油圧シリンダ６１が短縮すると、回動部５３がピン５２Ｃの周りに回動する。

ワイヤロープ処理機構７０は、固定部５１に鉛直軸周りに回転可能に支持されたシーブ７１と、ベース部５３Ａに鉛直軸周りに回転可能に支持されたシーブ７２と、ベース部５３Ａから上方へ張り出したフランジ部５３Ｅに水平軸周りに回転可能に支持されたシーブ７３とを備えている。シーブ７１は、固定部５１の右前部に配されており、ウインチ３５から前方へ延びるワイヤロープ３２が、シーブ７１に掛けられて前方左側へ方向転換される。また、シーブ７２は、ベース部５３Ａの左後部に配され、ワイヤロープ３２が、シーブ７２に掛けられて前方右側へ方向転換される。

ここで、貫通孔５３Ｃは、掘削機本体２０の中心軸とシーブ７２との間に位置するように配されており、シーブ７３は、貫通孔５３Ｃとシーブ７２との間に、ワイヤロープ３２が下方へ方向転換されて貫通孔５３Ｃに挿通されるように配されている。また、シーブ７３は、シーブ７３で方向転換されたワイヤロープ３２が垂直に貫通孔５３Ｃを通過するように配されている。

図６は、掘削機本体２０が平面視で左へ回動した状態を示す平面図であり、図７は、掘削機本体２０が平面視で右へ回動した状態を示す平面図である。図６に示すように、右側の油圧シリンダ６１が伸長し左側の油圧シリンダ６１が収縮すると、回動部５３及び回動部５３からワイヤロープ３２で吊り下げられた掘削機本体２０がピン５２Ｃの周りに左方向（平面視で反時計回り方向）へ回動する。この際、シーブ７２、７３も回動部５３と共にピン５２Ｃの周りに左方向へ回動する。また、図７に示すように、左側の油圧シリンダ６１が伸長し右側の油圧シリンダ６１が収縮すると、回動部５３及び回動部５３からワイヤロープ３２で吊り下げられた掘削機本体２０がピン５２Ｃの回りに右方向（平面視で時計回り方向）へ回動する。この際、シーブ７２、７３も回動部５３と共にピン５２Ｃの周りに右方向へ回動する。

ここで、シーブ７２とシーブ７３と貫通孔５３Ｃとの位置関係は、掘削機本体２０のピン５２Ｃの周りの位置が変化しても不変である。このため、掘削機本体２０がピン５２Ｃの回りに左方向又は右方向へ回動された状態でも、ワイヤロープ３２は、下方へ方向転換されて貫通孔５３Ｃに挿通される。

以上説明したように、本実施形態に係る掘削機１０では、掘削本体２０を吊るワイヤロープ３２と折返しのトップシーブ４３が支持されているブーム３１の先端側が、鉛直軸であるピン５２Ｃの周りに回動して折れ曲がるように構成されていることにより、ブーム３１の先端側がピン５２Ｃの周りに回動されて折れ曲がると、掘削機本体２０の鉛直軸周りの回転位置が調整される。即ち、本実施形態に係る掘削機１０では、掘削機本体２０の上部に掘削機本体２０の鉛直軸周りの回転位置を調整する機構を設けるのではなく、該機構をブーム３１に設けることにより、掘削機本体２０から該機構による占有スペースを削減している。これにより，掘削機本体２０の大型化を伴わずに、掘削機本体２０の揚泥ポンプ２３の設置スペースを広げて大型の揚泥ポンプ２３を搭載することが可能になる等、掘削機本体２０の設計の自由度を高めることができる。

本実施形態に係る掘削機１０によれば、掘削機本体２０の大型化を伴わずに、掘削機本体２０の鉛直軸周りの回転位置を調整可能としたことにより、高架下等の空頭が制限される場所であると共にベースマシーン３０の移動や旋回が制約される狭隘な場所に対応することが可能になる。また、掘削機本体２０の大型化を伴わずに、揚泥ポンプ２３の大型化を可能にしたことにより、上記狭隘な場所において高い掘削能力を要求されるような場合に対応することが可能になる。

また、本実施形態に係る掘削機１０では、油圧シリンダ６１の一端をブーム３１側の固定部５１に鉛直軸周りに回動可能に連結し、油圧シリンダ６１の他端を回動部５３に鉛直軸周りに回動可能に連結し、該油圧シリンダ６１を伸縮させることにより、回動部５３を鉛直軸周りに回動させる。これにより、油圧シリンダ６１の油圧の調整による掘削機本体２０の鉛直軸周りの回転位置の調整が可能であり、調整作業が容易である。

また、本実施形態に係る掘削機１０では、回動部５３のピン５２Ｃの周りの回動位置に拘らず、ウインチ３５から貫通孔５３Ｃを通過しトップシーブ４３を経由して掘削機本体２０まで掛け渡された状態に維持されるように、ワイヤロープ処理機構７０がワイヤロープ３２を処理する。これにより、掘削機本体２０及びトップシーブ４３のピン５２Ｃの周りの回動位置に拘らず、掘削機本体２０を昇降可能な状態に維持することができる。

また、本実施形態に係る掘削機１０では、ワイヤロープ処理機構７０が、回動部５３に支持され、ワイヤロープ３２を下方に貫通孔５３Ｃを通過するように方向転換するシーブ７３と、回動部５３に支持され、ワイヤロープ３２をシーブ７３に向けて方向転換するシーブ７２とを備えており、このシーブ７２、７３が、相対位置が一定の状態で回動部５３と共にピン５２Ｃの周りに回動する。これにより、回動部５３のピン５２Ｃの周りの回動位置が変化しても、ワイヤロープ５３が、シーブ７２、７３から逸脱することなく貫通孔５３Ｃを鉛直に通過するように処理される。従って、ワイヤロープ３２が掛けられたトップシーブ４３のピン５２Ｃの周りの回動位置に拘らず、掘削機本体２０を昇降可能な状態に維持することができる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、水平多軸式の掘削機１０を例に挙げて本発明を説明したが、バケット方式の掘削機等、他の地中連続壁を構築するための地盤掘削機にも本発明を適用できる。

また、上述の実施形態では、回動部５３を回動させる駆動機構として、一対の油圧シリンダ６１の一方を伸縮させ、他方を収縮させる駆動機構６０を例に挙げたが、一個の油圧シリンダで回動部５３を左右方向に回動させる駆動機構や油圧モーター等の他の構成の駆動機構も採用できる。さらに、上述の実施形態では、回動部５３の回動軸であるピン５２Ｃを鉛直にしたが、回動部５３の回動軸は鉛直軸に対してある程度傾斜していてもよい。

１０ 掘削機、２０ 掘削機本体、２１ ロータリーカッター（カッター）、２２ シーブ、２３ 揚泥ポンプ、２３Ａ 吸込口、２４ 姿勢修正装置、２４Ａ 支圧板、２４Ｂ 油圧ジャッキ、２５ フレーム、３０ ベースマシーン、３１ ブーム、３２ ワイヤロープ、３３ 走行体、３４ 架台、３５ ウインチ（ワイヤロープ巻上装置）、３６ 揚泥ホースリール、３７ 油圧ホースリール、３８ 計装用ケーブルリール、３９ エンジン油圧ユニット、４０ 揚泥ホース、４１ 動力用ケーブルリール、４３ トップシーブ（滑車）、５０ 調整機構、５１ 固定部、５２ 連結部、５２Ａ、５３Ｂ フランジ、５２Ｃ ピン（鉛直軸、回動軸）、５３ 回動部、５３ ベース部、５３Ｂ ブラケット部、５３Ｃ 貫通孔、５３Ｅ フランジ部、５３Ｆ 固定部、６０ 駆動機構、６１ 油圧シリンダ（シリンダ）、６２、６３ 連結部、７０ ワイヤロープ処理機構、７１、シーブ、７２ シーブ（第二の滑車）、７３ シーブ（第一の滑車）

Claims (4)

1. ベースマシーンのブームに設置された滑車からワイヤロープで吊り下げられた掘削機本体を、前記ベースマシーンに設置されたワイヤロープ巻上装置で昇降させる地中連続壁用の掘削機であって、
   前記ブームの先端側は鉛直軸の周りに回動して折れ曲がるように構成され、前記滑車が、前記ブームにおける回動軸よりも先端側に配され、
   前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側の回動位置に拘らず、前記ワイヤロープが前記ワイヤロープ巻上装置から前記滑車を経由して前記掘削機本体まで掛け渡された状態に維持されるように前記ワイヤロープを処理するワイヤロープ処理機構を備えることを特徴とする地中連続壁用の掘削機。
2. 一端が前記ブームにおける前記回動軸よりも基端側に鉛直軸周りに回動可能に連結され、他端が前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に鉛直軸周りに回動可能に連結され、伸縮することにより前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側を前記回動軸の周りに回動させるシリンダを備える請求項１に記載の地中連続壁用の掘削機。
3. 前記ワイヤロープ処理機構は、
   前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に支持され、前記ワイヤロープを下方に方向転換する第一の滑車と、
   前記ブームにおける前記回動軸よりも先端側に支持され、前記ワイヤロープを前記第一の滑車に向けて方向転換する第二の滑車とを備え、
   前記第一の滑車と前記第二の滑車とは、相対位置が一定の状態で前記ブームの先端側と共に前記回動軸の周りに回動する請求項１又は２に記載の地中連続壁用の掘削機。
4. 前記掘削機本体は、ドラム状のカッターと、揚泥ポンプとを備える請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の地中連続壁用の掘削機。

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