JP6051600B2

JP6051600B2 - 地中連続壁用の掘削機

Info

Publication number: JP6051600B2
Application number: JP2012127303A
Authority: JP
Inventors: 幸三郎土屋; 肖一椎名; 公明阪本; 昌宏清田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: JP2013249703A

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、前記滑車を支持する支持部が、前記ブームに鉛直軸周りに回転可能に設けられるとともに、該支持部の鉛直軸周りの回転位置に拘らず、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、該ワイヤロープ処理機構は、前記支持部に支持され、前記ワイヤロープを下方に方向転換する第一の滑車と、前記支持部に支持され、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支持部と共に鉛直軸周りに回転することを特徴とする。

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ワイヤロープの配置を説明するための平面図である。調整機構及びワイヤロープ処理機構を示す調整機構を回転させる方法を説明するための平面図である。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。掘削機本体が右へ９０°回転した状態を示す平面図である。掘削機本体が左へ９０°回転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及び図４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５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６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の先端に固定された固定台５１と、固定台５１にボールベアリング５２を介して鉛直軸周りに回転可能に連結された回転部５３と、回転部５３を回転させる駆動機構６０とを備えている。なお、図３では、ワイヤロープの配置を説明するために後述の駆動機構６０を省略し、図４では、調整機構を回転させる方法を説明するためにシーブ２２及びトップシーブ４３を省略している。

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。

固定台５１は矩形状の架台であり、ブーム３１の先端から前方へ張り出している。また、回転部５３は、ボールベアリング５２に嵌め込まれた円盤部５３Ａと、円盤部５３Ａから下方に張り出したブラケット部５３Ｂとを備えている。円盤部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。

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、その先端は固定台５１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。

図４に示すように、駆動機構６０は、固定台５１の下面に取り付けられた油圧シリンダ６１と、円盤部５３Ａの下面中央部に固定されたギヤ６２とを備えている。油圧シリンダ６１は、前後方向に伸縮するように配されており、その先端にはギヤ６２と噛み合うラック６１Ａが形成されている。このため、油圧シリンダ６１の伸縮動作によりラック６１Ａが前後方向に進退すると、ギヤ６２及びギヤ６２の固定された円盤部５３Ａが回転する。

ワイヤロープ処理機構７０は、固定台５１に鉛直軸周りに回転可能に支持されたシーブ７１と、円盤部５３Ａからその径方向外側へ延びるアーム部５３Ｄの先端部に鉛直軸周りに回転可能に支持されたシーブ７２と、円盤部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、円盤部５３Ａよりも後方右側（ウインチ３５側）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、掘削機本体２０の平面視でのフレーム２５の長辺方向が掘削機１０の前後方向に対して直角になる状態（以後、これを回転角度が０°の状態とする）において、円盤部５３Ａの後方左側且つシーブ７１の前方左側に配され、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、円盤部５３Ａの回転軸とシーブ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７は、掘削機本体２０が平面視で右へ９０°回転した状態を示す平面図であり、図８は、掘削機本体２０が平面視で左へ９０°回転した状態を示す平面図である。図７に示すように、油圧シリンダ６１が収縮すると回転部５３及び回転部５３からワイヤロープ３２で吊り下げられた掘削機本体２０が右方向（平面視で時計回り方向）へ回転する。この際、シーブ７２、７３も回転部５３と共に掘削機本体２０の回転軸周りに右方向へ回動する。また、図８に示すように、油圧シリンダ６１が伸長すると回転部５３及び回転部５３からワイヤロープ３２で吊り下げられた掘削機本体２０が左方向（平面視で反時計回り方向）へ回転する。この際、シーブ７２、７３も回転部５３と共に掘削機本体２０の回転軸周りに左方向へ回動する。

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の鉛直軸周りの回転角度が変化しても不変である。このため、掘削機本体２０が右方向又は左方向へ回転された状態でも、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が支持されている回転部５３が、ブーム３１に対して鉛直軸周りに回転可能に構成されていることにより、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の直上部に掘削機本体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、回転部５３の鉛直軸周りの回転位置に拘らず、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の鉛直軸周りの回転位置に拘らず、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、回転部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変換するシーブ７３と、回転部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転部５３と共に鉛直軸周りに回転する。これにより、回転部５３の鉛直軸周りの回転位置が変化しても、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の鉛直軸周りの回転位置に拘らず、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、回転部５３を回転させる駆動機構として、ピストンにラック６１Ａが形成された油圧シリンダ６１とラック６１Ａが噛み合うギヤ６２とを備える駆動機構６０を例に挙げたが、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、回転部５３の回転軸を鉛直軸としたが、回転部５３の回転軸は鉛直軸に対してある程度傾斜してもよい。

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固定台、５２ボールベアリング、５３回転部（支持部）、５３Ａ円盤部、５３Ｂブラケット部、５３Ｃ貫通孔、５３Ｄアーム部、５３Ｅフランジ部、５３Ｆ固定部、６０駆動機構、６１油圧シリンダ、６１Ａラック、６２ギヤ、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

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、
前記滑車を支持する支持部が、前記ブームに鉛直軸周りに回転可能に設けられるとともに、
該支持部の鉛直軸周りの回転位置に拘らず、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、
該ワイヤロープ処理機構は、前記支持部に支持され、前記ワイヤロープを下方に方向転換する第一の滑車と、前記支持部に支持され、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支持部と共に鉛直軸周りに回転することを特徴とする地中連続壁用の掘削機。
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に記載の地中連続壁用の掘削機。