JP6949403B2 - 杭基礎工事に用いる掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は、杭基礎工事で地盤を掘削するための掘削装置に関する。

一般的に、十字形の衝撃ドリルは、地盤への打撃の度に、地盤の一部のみを打撃するものであり、打撃の過程でランダムに回転することで掘削した穴は均一に打撃されるのだが、打撃回数が少ない場合は、打撃される地盤表面の凹凸が顕著になる。
掘削した穴の地盤表面に凹凸ができてしまうと、掘削方向が変わってしまうことがあるため、地盤を均一に打撃する衝撃ドリルを設計する必要がある。
なお、特許文献１には、指向性をもって掘穿するドリルを有する指向性掘穿装置が開示されている。
しかし、この装置は、先端が球体状に形成されており、本発明のように十字形の衝撃ドリルによって地盤を掘削する装置とは異なる。

特表2002-536576公報

本発明は、上記の課題を解決するために、掘削した穴の地盤表面を均一に打撃できる杭基礎工事に用いる掘削装置を提供する。

従来技術における問題点を解決するために、本発明は、以下の技術的な解決策を講じている。
なお、本発明の説明において、「内」、「下」、「上」など方位と位置関係を指示する用語は、図面に示される方位や作業中によく置く方位、位置関係に基づくものである。
また、方向または位置関係は、本発明を説明し、説明を簡略化するためのものであり、参照されるデバイスまたは要素が特定の方向を有し、特定の方向で構築または操作されなければならないことを示したり示唆したりするものではない。
さらに、「第１」、「第２」などの用語は、説明を区別するためにのみ使用され、相対的な重要性を示したり、暗示することを意味するものではない。

本発明にかかる杭基礎工事に用いる掘削装置は、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
第１衝撃部材の貫通孔にロッド、駆動機構と連結した状態で挿通された駆動軸が、
挿通する円形孔において嵌合する第２衝撃部材を、
パンタグラフ機構による駆動機構において上下運動を回転運動に変換して回転させることで、
地盤に衝突する第１衝撃部材と第２衝撃部材の位置を変化させ、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
ことを特徴とする。

本発明にかかる杭基礎工事に用いる掘削装置は、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
第１衝撃部材の貫通孔に挿通された駆動軸が、
挿通する円形孔において嵌合する第２衝撃部材を、
ロッドに取り付けられる支持部と、駆動軸に取り付けられる支持体のそれぞれとスイングプレートによって連結するスライダが、
ガイドレール上をスライドして往復運動し、
パンタグラフ機構による駆動機構において、ロッドの上下運動を、駆動軸の回転運動に変換して回転させることで、
地盤に衝突する第１衝撃部材と第２衝撃部材の位置を変化させ、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
ことを特徴とする。

本発明にかかる杭基礎工事に用いる掘削装置は、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
第１衝撃部材の貫通孔に挿通された駆動軸が、
挿通する円形孔において嵌合する第２衝撃部材を、
ロッドに取り付けられる支持部と、駆動軸に取り付けられる支持体のそれぞれとスイングプレートによって連結するスライダに取り付けられたギアラックが、
スライダとともにガイドレール上をスライドして往復運動し、
ガイドレールと駆動軸に連結するギアを回転させ、
パンタグラフ機構による駆動機構において、ロッドの上下運動を、駆動軸の回転運動に変換して回転させることで、
地盤に衝突する第１衝撃部材と第２衝撃部材の位置を変化させ、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
ことを特徴とする。

本発明の有利な効果は、以下のとおりである。
１）第１衝撃部材の中心を軸とする周方向に回転する第２衝撃部材の回転力によって、地盤に衝突する第１衝撃部材と第２衝撃部材の位置を徐々に変化させることで、地盤表面を均一に打撃することができる。
２）第１衝撃部材と第２衝撃部材に耐摩耗座金を設けることで、第１衝撃部材と第２衝撃部材の摩耗度を低下させ、第１衝撃部材と第２衝撃部材の耐用年数を向上させる。
３）力伝達リング、力伝達プレート、力伝達ロッドにより、第２衝撃部材が地盤から受ける衝撃力を、第１衝撃部材に分散し、第１衝撃部材と第２衝撃部材が地盤に衝突する際の安定性を向上させる。

装置全体の外観を示す上方斜視図（左）と内部構造を示す模式図（右） 装置を裏面の構造を示す下方斜視図 装置を第２衝撃部材と直交する面で切断した状態の装置の内部構造を示す模式図（左）と部分拡大図（右上、右下） 装置を第１衝撃部材と直交する面で切断した状態の装置の内部構造を示す模式図（左）と部分拡大図（右） 第２衝撃部材の構成を示す上方斜視図（左）と裏面の一部を示す模式図（右） 第１衝撃部材と第２衝撃部材が十字状に組み合わされた状態の装置下部のみを示す異なる切断面の模式図 第１衝撃部材の内部構造を示す模式図（左）、断面構造を示す模式図（中央）、中央図の部分拡大図（右） 第１衝撃部材の下部構造を示す上方斜視図（左）、内部構造を示す一部断面図（右） ロッドと駆動機構と駆動軸の連結状態を示す斜視図（上）、図９から駆動機構と駆動軸を外した状態を示す斜視図（下） 駆動機構の構造を示す斜視図（左）、正面図（右） 駆動軸の構造を示す斜視図 駆動機構の一部を示す下方斜視図

本発明の具体的な実施形態は、添付の図面および実施形態と関連して、以下にさらに詳細に説明される。 以下の実施形態または添付図面は、本発明を説明するために使用されるが、本発明の範囲を限定するために使用されるものではない。

本実施例にかかる掘削装置の構成を説明する。
本発明にかかる杭基礎工事に用いる掘削装置は、図１のとおり、板状の第１衝撃部材２と第２衝撃部材３からなり、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３が十字状に交差した状態に構成されている。
第１衝撃部材２には、図７のとおり、上段部には、力伝達プレート２２が形成されている。
第１衝撃部材２の中央には、鉛直方向に、ロッド５が挿通するための貫通孔が、鉛直上下方向に形成されている。
貫通孔は、最上部から最下部に向かって、ロッド孔２６、バネ取付溝３８、六角溝２５の順で、形成されている。

第１衝撃部材２には、図８のとおり、開口部２３が形成されている。
開口部２３は、六角溝２５と連通している。
開口部２３の下面には、スロット２７が形成されている。
第１衝撃部材２の下段部、つまり、開口部２３の下方には、複数の揺動溝２４が形成されている。
各揺動溝２４には、摩耗防止ワッシャー１７が嵌め込まれている。
摩耗防止ワッシャー１７は、回転時における第１衝撃部材２と第２衝撃部材３の部材間の摩耗を低減し、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３の耐用年数を向上させる役割を果たす。
第１衝撃部材２には、スロット２７から最下段の揺動溝２４の底面まで、真下に向かって貫通する円形孔２１が形成されている。
各円形孔２１には、ガイド溝１９が形成されている。

第１衝撃部材２には、図７のとおり、２つのリング孔４０が形成されている。
第１衝撃部材２は、底面に向かって末広がりの形態をなしており、下端部側面は円弧状のアーチプレート１８が形成されている。
第１衝撃部材２の底面には、図２のとおり、衝撃ブロック４が設けられている。
衝撃ブロック４は、地盤に衝撃を加える時の衝撃効率を向上させる役割を果たす。

第２衝撃部材３の下段部には、図５のとおり、複数の揺動溝２４が形成されている。
各揺動溝２４には、摩耗防止ワッシャー１７が嵌め込まれている。
摩耗防止ワッシャー１７は、回転時における第１衝撃部材２と第２衝撃部材３の部材間の摩耗を低減し、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３の耐用年数を向上させる役割を果たす。
第２衝撃部材３には、最上段から最下段のすべての揺動溝２４間の部材を貫通する円形孔２１が形成されている。
各円形孔２１には、ガイド溝１９が形成されている。

第２衝撃部材３は、上端に２つの力伝達ロッド１６が取り付けられ、２つの力伝達ロッド１６の上端には力伝達リング１５が取り付けられている。
力伝達リング１５は、第１衝撃部材２に形成された２つのリング孔４０に挿通される。
力伝達リング１５の上端面は、第１衝撃部材２に取り付けられた力伝達プレート２２に当接する。
第２衝撃部材３は、底面に向かって末広がりの形態をなしており、下端部側面は円弧状のアーチプレート１８が形成されている。
第２衝撃部材３の底面には、図２及び４のとおり、衝撃ブロック４が形成されている。
衝撃ブロック４は、地盤に衝撃を加える時の衝撃効率を向上させる役割を果たす。

第１衝撃部材２と第２衝撃部材３は、互いの揺動溝２４に収まるように、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３が十字状に交差した状態で、 組み合わされている。
フック１は、ロッド５の先端に形成されており、掘削装置を牽引する装置との接続を容易にするためのものである。

第２衝撃部材３は、第１衝撃部材２に組み合わされた状態で、駆動機構７によって、ロッド５を中心とした軸の周方向に回転する。
ロッド５の下端には、駆動機構７を介して、駆動軸８が連結されている。
駆動軸８は、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３の円形孔２１に挿通されている。
駆動軸８は、上端に支持体１０が取り付けられ、支持体１０は、第１衝撃部材２のスロット２７内に固定される。
支持体１０によって、駆動軸８が円形孔２１から落脱しない。
なお、支持体１０は、第１衝撃部材２のスロット２７内に固定されるため、回転しないが、駆動軸８は、後記するギア３５の回転によって回転する。

ロッド５は、第１衝撃部材２に形成された貫通孔であるロッド孔２６に収められている。
ロッド５の下端には、六角柱の形状に形成された六角スライダ３０が取り付けられている。
六角スライダ３０は、第１衝撃部材２に形成された貫通孔である六角溝２５に収められている。
六角溝２５も六角柱状の貫通孔であるため、六角スライダ３０は周方向に回転することがない。
そのため、六角スライダ３０が固定されているロッド５は、周方向に回転することなく、鉛直上下方向にのみ移動する。

六角スライダ３０の上面側には、スプリング６が設けられている。
スプリング６は、第１衝撃部材２に形成された貫通孔であるバネ取付溝３８に収められている。
スプリング６の役割は、ロッド５が鉛直上方向に持ち上がった時に、スプリング６の弾性力でロッド５を素早く元の位置に戻す反力を得るためのものである。

駆動軸８には、複数の駆動スリーブ２０が取り付けられている。
駆動スリーブ２０の側面には、ガイドブロック３４が形成されている。
ガイドブロック３４は、図５の第２衝撃部材３のガイド溝１９に嵌合している。
そのため、駆動軸８が回転することで、併せて駆動スリーブ２０が回転し、駆動スリーブ２０のガイドブロック３４がガイド溝１９において勘合する第２衝撃部材３も回転する。
駆動スリーブ２０のガイドブロック３４は、第２衝撃部材３とのみガイド溝１９において勘合するため、駆動軸８が回転しても、第１衝撃部材２は回転しない。

つまり、ロッド５の先端のフック１を鉛直上方向に引っ張ると、第１打撃部材２と第２打撃部材３は重力を有するため、ロッド５のみが鉛直上方向に移動する。
ロッド５が鉛直上方向に移動すると、駆動機構７を介して駆動軸８を回転させ、駆動軸８の駆動スリーブ２０に設けられたガイドブロック３４と、第２衝撃部材３のガイド溝１９との協働により、第２衝撃部材３を回転させる。
ロッド５を持ち上げている状態をやめて落下させると、スプリング６の弾性力で、ロッド５が鉛直下方向に素早く移動し、駆動機構７を介して駆動軸８を逆回転させ、駆動軸８の駆動スリーブ２０に設けられたガイドブロック３４と、第２衝撃部材３のガイド溝１９との協働により、第２衝撃部材３を逆回転させる。

駆動機構７は、図１０及び図１２のとおり、ガイドレール１２、支持部３１、スライダ３２、スイングプレート３３、ギア３５、ギアラック３６、ガイド支持部３７からなる。
駆動機構７は、図９のとおり、支持部３１が六角スライダ３０の底面に取り付けられていることで、ロッド５に連結されている。
ギア３５は、図１１のとおり、駆動軸８に固定されており、駆動機構７の一部として機能する。

スイングプレート３３は、鉛直上方側のスイングプレート３３と、鉛直下方側のスイングプレート３３とで、連結する部品が異なる。
つまり、鉛直上方側のスイングプレート３３は、図１０のとおり、端部がスライダ３２と支持部３１に固定され、スライダ３２と支持部３１を連結する。
そして、鉛直下方側のスイングプレート３３は、図１０のとおり、端部がスライダ３２と支持体１０に固定され、スライダ３２と支持体１０を連結する（図１０には、スイングプレート３３が支持体１０に固定されている状態は示されていない。）。

この鉛直上方側のスイングプレート３３と、鉛直下方側のスイングプレート３３とによって、菱形のパンタグラフ機構を構成する。
そして、第１衝撃部材２のスロット２７内に固定されている支持体１０が固定された状態で、リンクである鉛直上方側のスイングプレート３３と、鉛直下方側のスイングプレート３３が、後記するスライダ３２の動きによって、支持部３１が上下動する。

駆動機構７は、図３及び４のとおり、第１衝撃部材２の開口部２３に収められている。
第１衝撃部材２の開口部２３は、図７及び８のとおり、両側壁にスライド溝２８が形成されている。
このスライド溝２８には、駆動機構７のガイドレール１２の両端が、鉛直上下方向にスライド自在に嵌合している。

駆動機構７は、鉛直上方側のスイングプレート３３が連結する支持部３１が六角スライダ３０の底面に固定され、鉛直下方側のスイングプレート３３が連結する支持体１０が第１衝撃部材２のスロット２７内に固定されていることで、ロッド５の鉛直上下方向の移動に合わせて、スライダ３２がガイドレール１２上をスライドする機構を有する。
つまり、ロッド５が鉛直上方向に移動すると、支持部３１が鉛直上方向に移動するとともに、開口部２３のスライド溝２８に嵌合するガイドレール１２の両端が鉛直上方向にスライドし、これに合わせて、左右２つのスライダ３２が互いに接近するようにガイドレール１２の中央付近に移動する。

そして、ロッド５が元の位置に戻るように、鉛直下方向に移動すると、支持部３１が鉛直下方向に移動するとともに、開口部２３のスライド溝２８に嵌合するガイドレール１２の両端が鉛直下方向にスライドし、これに合わせて、左右２つのスライダ３２が互いから離れるようにガイドレール１２の左右の端部に移動する。
これを繰り返すことで、スイングプレート３３によって作られる菱形の形態が、縦長になったり元の菱形の形態に戻ったりを繰り返す。

ガイドレール１２には、図１２のとおり、ギア３５の近傍にガイド支持体３７が取り付けられており、ギアラック３６は、スライダ３２に取り付けられている。
ギアラック３６の先端は、ガイド支持体３７の先端に貫入した状態で、揺動自在にスライダ３２に取り付けられている。
ギアラック３６は、ギア３５に係合し、ギア３５の表面とギアラック３６のギア３５と当接する箇所には、図示しない歯車が形成されている。
そのため、スライダ３２がガイドレー１２上をスライドするたびに、スライダ３２とともに揺動するギアラック３６の歯車と噛み合うギア３５が回転することになり、このギア３５の回転によって駆動軸８が回転する。
つまり、スイングプレート３３からなるパンタグラフ機構による上下運動を、ギア３５の回転運動に変換し、駆動軸８を回転させている。

以上の構成からなる第２衝撃部材３は、ロッド５先端のフック１が牽引され、ロッド５が鉛直上方向に引っ張られた状態になると、駆動機構７のスイングプレート３３によって作られる菱形の形態が、縦長になり、左右２つのスライダ３２が互いに接近するようにガイドレール１２の中央付近に移動し、ギアラック３６の歯車と噛み合うギア３５が回転する。
このギア３５の回転によって駆動軸８が回転して、駆動スリーブ２０のガイドブロック３４と嵌合するガイド溝１９を有する第２衝撃部材３が、駆動軸８を中心とした軸の周方向を回転する。
第２衝撃部材３は、初期状態では、第１衝撃部材２と十字状に交差した状態に組み合わされているが、この回転により、第１衝撃部材２に対して平行に近い状態になる。

しかし、ロッド５先端のフック１の牽引をやめると、ロッド５は、スプリング６の弾性力によって鉛直下方向に素早く移動する。
そのため、駆動機構７のスイングプレート３３によって作られる菱形の形態が、縦長から元の菱形の形態に戻り、左右２つのスライダ３２が互いから離れるようにガイドレール１２のそれぞれの端に移動し、ギアラック３６の歯車と噛み合うギア３５が逆回転する。
このギア３５の逆回転によって駆動軸８が逆回転して、駆動スリーブ２０のガイドブロック３４と嵌合するガイド溝１９を有する第２衝撃部材３が、駆動軸８を中心とした軸の周方向を逆回転する。
この回転により、第２衝撃部材３は、第１衝撃部材２に対して平行に近い状態であったのが、第１衝撃部材２と十字状に交差した初期状態の位置に戻る。

そして、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３からなる掘削装置は、第２衝撃部材３が第１衝撃部材２と十字状に交差した初期状態の位置に戻る際の回転力を利用して、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３が十字状に交差した初期状態の位置関係のまま、第１衝撃部材２も一緒に掘削装置全体が逆回転する。
この第１衝撃部材２と第２衝撃部材３からなる掘削装置全体の逆回転を繰り返すことで、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３は徐々に角度を変え、地盤に衝突する位置が徐々に移動することになる。

また、この掘削装置全体の逆回転は、掘削装置を牽引して、掘削装置が地盤から離れている間に行われるため、掘削装置は、掘削する穴の地盤に対して、少しずつ角度を変えた位置で地盤に衝突することになる。
その結果、地盤に対し、均一に衝撃を与え続けることができ、地盤を平坦な状態に掘削できる。

さらに、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３からなる掘削装置は、重力の作用を利用して落下することで、掘削する穴の地盤を叩きつけるように衝突して、地盤を掘削するが、このとき、地盤からも第１衝撃部材２と第２衝撃部材３に対する反力が生じる。

この反力が大きいと、掘削装置が破損してしまうおそれがある。
そこで、第２衝撃部材３は、揺動溝の上に立設する力伝達ロッド１６と、力伝達ロッド１６上に取り付けられるリング状の力伝達リング１５を備える。
これによって、第２衝撃部材３は、地盤から受ける衝撃を、装置全体に分散する。
つまり、地盤から受けた衝撃は、第２衝撃部材３の力伝達ロッド１６を介して力伝達リング１５に伝わり、第１衝撃部材２のリング孔４０を介して、力伝達リング１５から第１衝撃部材２に伝わるほか、力伝達リング１５から力伝達プレート２２を介しても第１衝撃部材２に伝わる。
さらに、地盤から受けた衝撃は、揺動溝２４を介して第１衝撃部材２及び第２衝撃部材３に分散される。

また、ロッド５には、図９のとおり、第１シール９が取り付けられており、図３のとおり、ロッド孔２６の隙間を埋める。
第１シール９は、ロッド５の鉛直上下方向の移動時に、ロッド５にかかる荷重を受けるベアリングの役割を果たし、また、ロッド５とロッド孔２６の密着性を高め、ロッド孔２６より下の貫通孔内に破砕物が入り込まないようにするためのものである。
また、駆動軸８には、図１１のとおり、第２シール１１が取り付けられており、円形孔２１と密着性を高めている。

第１打撃体２の開口部２３には、図８のとおり、シールプレート１３とガスケット１４が設けられている。
シールプレート１３は、第１衝撃部材２にねじ止めされ、第１衝撃部材２の開口部２３を塞ぐ役割を果たし、ガスケット１４は、第１衝撃部材２の開口部２３の気密性を向上させる役割を果たす。

ロッド５には、図９のとおり、上端部にリミットリング２９が取り付けられている。
リミットリング２９は、第１衝撃部材２のロッド孔２６を塞ぐように、ロッド５が第１衝撃部材２の貫通孔内に収められたときにロッド孔２６に嵌合する。
また、リミットリング２９は、ロッド５が鉛直下方向に移動できない基準となるものである。
つまり、フック１が牽引されると、ロッド５が鉛直上方向に持ち上がるが、フック１の牽引をやめると、ロッド５は鉛直下方向に移動して元の位置に戻るが、その元の位置が、リミットリング２９が第１衝撃部材２のロッド孔２６に嵌合する位置である。
そのため、リミットリング２９が第１衝撃部材２のロッド孔２６に嵌合すると、ロッド５は、それ以上、鉛直下方向に移動することができない。

次に、本実施例にかかる掘削装置の使用方法を説明する。
第１打撃部材２と第２打撃部材３からなる掘削装置を、フック１を牽引する方法で、ロッド５を鉛直上方向に引っ張る。
そうすると、第１打撃部材２と第２打撃部材３の自重により、ロッド５のみが上方に持ち上がるが、このとき、ロッド５に取り付けられている六角スライダ３０も一緒に上方に移動する。
六角スライダ３０が上方に移動すると、バネ取付溝３８内で六角スライダ３０がスプリング６を押し込んだ状態になり、弾性力によってスプリング６に六角スライダ３０を押し下げる反力が生まれる。

このロッド５が鉛直上方向に引っ張られた状態のとき、駆動機構７の支持部３１が、六角スライダ３０の上方への移動とともに上方に引っ張られ、支持部３１に連結するスイングプレート３３も上方に引っ張られることで、スイングプレート３３に連結するスライダ３２がガイドレール１２上をガイドレール１２の中央付近にスライドする。
同時に、ガイドレール１２は、第１衝撃部材２の開口部２３に形成されたスライド溝２８を上方にスライドし、駆動機構７のスイングプレート３３によって作られる菱形の形態が、鉛直上下方向に縦長に伸びた形態に変形する。

また、スライダ３２のスライドにより、ギアラック３６もガイド支持部３７にガイドされながらスライドし、ギアラック３６のスライドにより、ギアラック３６と歯車で噛み合うギア３５が回転する。
ギア３５が回転することで、駆動軸８が回転し、駆動軸８に取り付けられている駆動スリーブ２０が回転する。
駆動スリーブ２０の側面には、ガイドブロック３４が形成されており、ガイドブロック３４は、第２衝撃部材３のガイド溝１９に嵌合しているため、駆動スリーブ２０が回転することで、第２衝撃部材３が回転する。
駆動スリーブ２０のガイドブロック３４は、第２衝撃部材３とのみガイド溝１９において勘合するため、駆動軸８が回転しても、第１衝撃部材２は回転しない。

ロッド５が鉛直上方向に移動できる範囲は、駆動機構７の左右２つのスライダ３２がガイドレール１２の中央で当接したときまでで、ロッド５は、駆動機構７の支持部３１が上方に移動する範囲で移動できる。
また、ロッド５は、支持部３１が上方に引っ張られる範囲を超えて、上方に移動することはできず、ロッド５に取り付けられている六角スライダ３０も六角溝２５内でしか上下動できないため、これを超えて牽引すると、第１打撃部材２と第２打撃部材３からなる掘削装置全体が、鉛直上方向に持ち上げられることになる。

また、フック１の牽引をやめると、ロッド５は、六角スライダ３０が押し込んだスプリング６の弾性力によって、スプリング６から受ける反力を受けて、鉛直下方向に移動する。
ロッド５が鉛直下方向に移動できる範囲は、初期状態である、ロッド５の上端部に取り付けられているリミットリング２９が第１打撃部材２の天面に当たるまでである。
この範囲でのロッド５の上下動によって、駆動軸８が回転と逆回転を繰り返し、その回転と逆回転によって、第２衝撃部材３が回転と逆回転を繰り返す。

そして、第１打撃部材２と第２打撃部材３からなる掘削装置全体が、牽引された状態から、掘削した穴の地盤に衝突するまでの間に、第２衝撃部材３が逆回転していれば、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３が十字状に交差した状態で、地盤に衝撃を与えることになり（さらに、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３は徐々に角度を変え、地盤に衝突する位置が徐々に移動することになる。）、掘削装置全体が、牽引された状態から、掘削した穴の地盤に衝突するまでの間に、第２衝撃部材３が逆回転を完了していなければ、第１衝撃部材２と第２衝撃部材３が十字状に交差した状態になる前に、地盤に衝撃を与え、地盤に衝突した後も、第２衝撃部材３は逆回転することで、地盤を平坦に均すことができる。

このようにして、第１打撃部材２と第２打撃部材３からなる掘削装置は、地盤に対し、均一に衝撃を与え続け、地盤を平坦な状態にして、穴を掘削できる。

１ フック
２ 第１衝撃部材
３ 第２衝撃部材
４ 衝撃ブロック
５ ロッド
６ スプリング
７ 駆動機構
８ 駆動スピンドル
９ 第１シール
１０ 支持体
１１ 第２シール
１２ ガイドレール
１３ シールプレート
１４ ワッシャー
１５ 力伝達リング
１６ 力伝達ロッド
１７ 摩耗防止ワッシャー
１８ アーチプレート
１９ ガイド溝
２０ 駆動スリーブ
２１ 円形孔
２２ 力伝達プレート
２３ 開口部
２４ 揺動溝
２５ 六角溝
２６ ロッド孔
２７ スロット
２８ スライド溝
２９ リミットリング
３０ 六角型スライド
３１ 支持部
３２ スライド
３３ スイングプレート
３４ ガイドブロック
３５ ギア
３６ ギアラック
３７ ガイド支持部
３８ バネ取付溝
４０ リング孔

Claims (3)

1. 側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
   側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
   それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
   
   第１衝撃部材の揺動溝の上方に形成された開口部には、
   フックによって牽引されるロッドに取り付けられた支持部と、駆動軸に取り付けられた支持体と、のそれぞれに連結された複数のスイングプレートが、菱形を構成する形態で、縦長に伸縮を繰り返すパンタグラフ機構と、
   パンタグラフ機構の中心に配されるガイドレールと、
   菱形を構成する左右２箇所のスイングプレートと連結し、ガイドレール上をスライドするスライダと、
   スライダに取り付けられ、ギアに噛合するギアラックと、
   スライダとともにスライドするギアラックによって回転するギアと、
   から構成される駆動機構が収められており、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材には、交差する各揺動溝を貫通するように円形孔がそれぞれ形成され、
   各円形孔には、駆動機構のギアに固定され、ガイドブロックが形成された複数の駆動スリーブが等間隔に取り付けられた駆動軸が、回転自在に挿通され、
   第２衝撃部材の円形孔には、駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝が形成された構成において、
   
   フックによって牽引されるロッドの鉛直方向の動きに合わせて、
   ロッドと連結されたパンタグラフ機構の菱形の形態が縦長に伸縮を繰り返し、
   パンタグラフ機構の伸縮に合わせてスライダがガイドレール上をスライドし、
   ギアラックが、スライダのスライドに合わせて、噛合するギアとともに、ギアに固定された駆動軸を回転させ、
   駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝を有する第２衝撃部材を回転させることで、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材が交差する角度を変化させながら、
   落下するときの重力を利用して、第１衝撃部材と第２衝撃部材の底面を地盤に叩きつけるように衝突させて、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
   ことを特徴とする杭基礎工事に用いる掘削装置。
   
2. 側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
   側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
   それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
   
   第１衝撃部材の揺動溝の上方に形成された開口部には、
   フックによって牽引されるロッドに取り付けられた支持部と、駆動軸に取り付けられた支持体と、のそれぞれに連結された複数のスイングプレートが、菱形を構成する形態で、縦長に伸縮を繰り返すパンタグラフ機構と、
   パンタグラフ機構の中心に配されるガイドレールと、
   菱形を構成する左右２箇所のスイングプレートと連結し、ガイドレール上をスライドするスライダと、
   スライダに取り付けられ、ギアに噛合するギアラックと、
   スライダとともにスライドするギアラックによって回転するギアと、
   から構成される駆動機構が収められており、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材には、交差する各揺動溝を貫通するように円形孔がそれぞれ形成され、
   各円形孔には、駆動機構のギアに固定され、ガイドブロックが形成された複数の駆動スリーブが等間隔に取り付けられた前記駆動軸が、回転自在に挿通され、
   第２衝撃部材の円形孔には、当該駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝が形成されており、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材には、底面に、衝撃ブロックが形成された構成において、
   
   フックによって牽引されるロッドの鉛直方向の動きに合わせて、
   ロッドと連結されたパンタグラフ機構の菱形の形態が縦長に伸縮を繰り返し、
   パンタグラフ機構の伸縮に合わせてスライダがガイドレール上をスライドし、
   ギアラックが、スライダのスライドに合わせて、噛合するギアとともに、ギアに固定された当該駆動軸を回転させ、
   当該駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝を有する第２衝撃部材を回転させることで、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材が交差する角度を変化させながら、
   落下するときの重力を利用して、第１衝撃部材と第２衝撃部材の底面を地盤に叩きつけるように衝突させて、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
   ことを特徴とする杭基礎工事に用いる掘削装置。
   
3. 側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達リングを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第２衝撃部材と、
   側面に弧状のアーチプレートが形成された下端部に複数の揺動溝を有し、上段部に、力伝達プレートを有する、底面に向かって末広がりの形状をなした平板状の第１衝撃部材が、
   それぞれの揺動溝に、十字状に交差した状態で組み合わされており、
   
   第１衝撃部材の揺動溝の上方に形成された開口部には、
   フックによって牽引されるロッドに取り付けられた支持部と、駆動軸に取り付けられた支持体と、のそれぞれに連結された複数のスイングプレートが、菱形を構成する形態で、縦長に伸縮を繰り返すパンタグラフ機構と、
   パンタグラフ機構の中心に配されるガイドレールと、
   菱形を構成する左右２箇所のスイングプレートと連結し、ガイドレール上をスライドするスライダと、
   スライダに取り付けられ、ギアに噛合するギアラックと、
   スライダとともにスライドするギアラックによって回転するギアと、
   から構成される駆動機構が収められており、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材には、交差する各揺動溝を貫通するように円形孔がそれぞれ形成され、
   各円形孔には、駆動機構のギアに固定され、ガイドブロックが形成された複数の駆動スリーブが等間隔に取り付けられた前記駆動軸が、回転自在に挿通され、
   第２衝撃部材の円形孔には、当該駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝が形成されており、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材には、底面に、衝撃ブロックが形成されており、
   
   第２衝撃部材には、揺動溝上に力伝達ロッドが立設し、力伝達ロッド上に力伝達リングが取り付けられ、
   第１衝撃部材には、第２衝撃部材の力伝達リングの上端面に、力伝達プレートが取り付けられた構成において、
   
   フックによって牽引されるロッドの鉛直方向の動きに合わせて、
   ロッドと連結されたパンタグラフ機構の菱形の形態が縦長に伸縮を繰り返し、
   パンタグラフ機構の伸縮に合わせてスライダがガイドレール上をスライドし、
   ギアラックが、スライダのスライドに合わせて、噛合するギアとともに、ギアに固定された当該駆動軸を回転させ、
   当該駆動軸のガイドブロックに嵌合するガイド溝を有する第２衝撃部材を回転させることで、
   
   第１衝撃部材と第２衝撃部材が交差する角度を変化させながら、
   落下するときの重力を利用して、第１衝撃部材と第２衝撃部材の底面を地盤に叩きつけるように衝突させて、地盤表面を均一に打撃して掘削できる
   ことを特徴とする杭基礎工事に用いる掘削装置。

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