JP7116973B1 - 土木作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシングチューブ内周面に対する圧接力を十分に確保できると共に、安価な土木作業装置を提供することを目的とする。【解決手段】 コントロールフレーム装置122、係合装置124、係合体連動装置126、及びアタッチメント118を含む土木作業装置100は、ケーシングチューブ102内に吊り下げられる。係合装置124を構成する係合体174は、油圧ポンプ152からの作動油によって油圧シリンダ166のピストンロッド170を引き上げ、係合体連動装置126を構成する載頭円錐形の駆動カム224によって拡径方向へ移動され、ケーシングチューブ102の内周面102iに圧接される。ケーシングチューブ102の回転によって、係合体174を介して係合体連動装置126が回転され、土木作業様のアタッチメント118を作動させる。駆動カム224は、ベアリング208を介して駆動軸206に回転自在に支持され、油圧シリンダ166によって引き上げられる。【選択図】図２

Description

本発明は、円筒形のケーシングチューブの回転力を、ケーシングチューブへの係合によってケーシング内の土木作業用のアタッチメントに伝達するようにした土木作業装置に関する。特に、ケーシングチューブ内周面と係合体との圧接力が十分に得られると共に、安価に構成できる土木作業装置に関する。なお、以下の説明において、第一、第二、等の数字を使った名称を使用するが、同一名称において混同を生じないようにする説明の便のためのものであって、権利の解釈に影響を与えない。

第１の従来技術として、ケーシングチューブを回転させつつ地中に押し込むチュービング機構を備えると共に、ワイヤロープにより前記ケーシングチューブ内に吊下げられて前記ケーシングチューブ内周面に係合されるグリップ機構を備え、該グリップ機構に掘削具を取り付けた掘削装置において、前記グリップ機構は、前記ワイヤロープに吊り下げられた駆動軸と、該駆動軸に上下方向に摺動可能に挿着された中空部材と、前記ケーシングチューブの内周面に沿って配置された複数のグリップ部材とを備え、前記中空部材に前記掘削具を取り付けると共に、前記駆動軸の下方向の移動によりリンクを介して前記グリップ部材を拡開して前記ケーシングチューブ内周面に係合させ、前記掘削具は、前記ケーシングチューブの内径よりも小さな外径を有する筒部材を備え、前記筒部材に前記ケーシングチューブの内周面に沿って掘削する掘削ビットを取り付けると共に、前記掘削具に、前記掘削ビットにより掘削された円柱状の岩盤の外周に対向して配置されたチャック爪が揺動可能に支持されると共に、前記駆動軸の上方向の移動により前記チャック爪を揺動させて前記岩盤の外周を把持することを特徴とする掘削装置が知られている（特許文献１参照）。

第２の従来技術として、地中にチュービング装置で回転させながら押し込まれたケーシングチューブ内の土砂の掘削方法において、ベースマシンに設けたブームまたはリーダの上端からケリーバを垂下するとともに該ケリーバを回転駆動させるケリーバ駆動装置を該ブームまたはリーダに設け、かつ、該ケリーバの下端に径方向へ拡開させてケーシングチューブの内周面に係合する圧接部材を備えた脱着可能なグリップ機構を介して掘削バケットを取り付けた掘削機により、硬質地盤層では、チュービング装置を駆動して掘削バケットを回動させて掘削する掘削方法が知られ、この掘削方法に使用する掘削機は、ベースマシンに備えたウインチでブームまたはリーダの上端からケリーバを吊持し、ケリーバ駆動装置で掘削バケットを回転させるもので、ケリーバの下端にはケーシングチューブの内周面に係合する脱着可能なグリップ機構を介して掘削バケットを取り付けたものが知られている。（特許文献２参照）。

第３の従来技術として、地中に埋設された既存の基礎杭を囲むようにケーシングを埋設し、該ケーシングの内筒面と前記基礎杭との間に形成される作業空間を使って前記基礎杭を解体する地中基礎杭用解体方法において、円筒状の前記ケーシングは、前記ケーシングを回転させる全周回転装置によって保持され、前記ケーシング内に、起重機で吊された地中基礎杭用解体装置を挿入し、前記地中基礎杭用解体装置が備えるストッパを、前記地中基礎杭用解体装置を前記ケーシングの内周面に対して当接させることで、前記地中基礎杭用解体装置を前記ケーシングと係合し、前記地中基礎杭用解体装置が備えるアームを、該アームに接続される油圧シリンダを駆動することで閉じて、前記基礎杭の外周面に対して前記アームの先端に備えるブレードを当接させ、前記全周回転装置によって前記ケーシングを回転させることで、前記地中基礎杭用解体装置を回転させ、前記基礎杭を切断する技術が知られている（特許文献３参照）。

特許第3947304号（図１、段落番号0006～0007） 特許第3853218号（図1、段落番号0010～0011） 特許第6588502号（図4、段落番号0009～0010）

第１の従来技術において、ケーシングチューブ内周面から工具たる掘削ビットへ回転力を伝えるグリップ機構は、ウエイトの自重とスプリングの付勢力により駆動軸が下降し、リンクを介してグリップ部材が拡開されてケーシングチューブの内周面に押し付けられて、グリップ機構とケーシングチューブとが係合される。したがって、グリップ部材とケーシングチューブの内周面への圧接力は、ウエイトの重量によって決定される。よって、ウエイトの重量には限界があり、結果、圧接力が不十分であり、グリップ部材とケーシングチューブの内周面の間にスリップが生じる懸念がある。
第２の従来技術おいて、ケリーバを押し込んでグリップ機構をケーシングチューブの内周面に係合する。ケリーバが長くなった場合、圧接力が不十分になり、グリップ機構をケーシングチューブの内周面との間にスリップが生じる懸念がある。
第３の従来技術において、ケーシング内周面に、油圧シリンダによってストッパを押し付ける。油圧シリンダにはケーシング外に設置した油圧ポンプから油圧用のスイベルジョイントを介して作動油を送給する。油圧用のスイベルジョイントは高価であり、一層安価な装置が求められている。

本発明の目的は、ケーシングチューブ内周面に対する圧接力を十分に確保できると共に、安価な土木作業装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の発明は以下のように構成されている。
円筒状のケーシングチューブ内に配置した係合体を、前記ケーシングチューブの内周面に係合して前記ケーシングチューブと一体化し、前記係合体を介して土木作業用のアタッチメントを作動させるようにした土木作業装置であって、前記係合体を前記ケーシングチューブの内周面側に移動させる前記係合体連動装置と、前記係合体連動装置にベアリングを介して前記ケーシングチューブの軸線に沿って移動可能な駆動軸と、前記駆動軸を前記ケーシングチューブの軸線に沿って上方へ移動させる駆動装置を含むことを特徴とする土木作業装置である。

本発明に係る第２の発明は以下のように構成されている。
前記駆動装置は、クレーンワイヤに吊り下げられるコントロールフレーム装置に取り付けられることを特徴とする第１の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第３の発明は以下のように構成されている。
さらに、前記駆動軸の反力打ち消し装置を含むことを特徴とする第１又は第２の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第４の発明は以下のように構成されている。
前記反力打ち消し装置は歯車装置であることを特徴とする第３の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第５の発明は以下のように構成されている。
前記駆動装置は、前記コントロールフレーム装置に取り付けられた油圧ポンプと油圧アクチュエータを含むことを特徴とする第２の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第６の発明は以下のように構成されている。
前記油圧アクチュエータは油圧シリンダであり、前記油圧シリンダのピストンロッドは前記駆動軸と同軸上に配置されていることを特徴とする第５の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第７の発明は以下のように構成されている。
前記係合体と前記係合体連動装置はカム装置を構成することを特徴とする第１又は２の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第８の発明は以下のように構成されている。
前記カム装置は斜面カムであることを特徴とする第７の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第９の発明は以下のように構成されている。
前記係合体連動装置は載頭円錐形であることを特徴とする第１又は第２の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第１０の発明は以下のように構成されている。
前記カム装置は、被動カムと駆動カムを含み、前記駆動カムは前記ベアリングに一体化され、前記駆動軸の軸線方向の移動によって、前記被動カムは前記駆動カムによって前記ケーシングチューブの内周面側へ移動され、前記ケーシング内周面に係合されることを特徴とする第７の発明の土木作業装置である。

本発明に係る第１１の発明は以下のように構成されている。
前記係合体連動装置には土木作業用のアタッチメントが取り付けられることを特徴とする第１又は第２の発明の土木作業装置である。

第１の発明において、駆動軸は係合体連動装置にベアリングを介してケーシングチューブの軸線に沿って移動可能に配置されている。駆動軸の軸線方向の移動によって、係合体連動装置を介して係合体はケーシングチューブの内周面側に移動させられる。これによって、ケーシングチューブの回転によって、係合体を介して係合体連動装置がケーシングチューブの軸線回りに回転される。係合体連動装置の回転によって、アタッチメントは掘削等を実行する。一方、駆動軸はベアリングを介して係合体連動装置に取り付けられている。したがって、係合体連動装置が回転しても、駆動軸はベアリングによって係合体連動装置に対して回転自在であるから、軸線回りの回転は制限される。換言すれば、駆動軸は実質的に回転されない。よって、駆動軸はその軸線方向に引き上げることが出来れば良いので、駆動軸の駆動装置として油圧シリンダ等の大出力装置を用いることができ、係合体とケーシングチューブ内周面との間の十分な圧接力を得ることができる。一方、駆動軸は係合体連動装置に対しベアリングを介して取り付けられているので、駆動軸が係合体連動装置と一体になって回転することは制限される。よって、回転を考慮せずともよいのでスイベルジョイント等の高価な装置を使うことは必須でないので、安価に構成することができる利点がある。

第２の発明において、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第２の発明において、駆動装置はクレーンワイヤに吊り下げられるコントロールフレーム装置に取り付けられている。よって、コントロールフレーム装置に駆動装置用の動力装置たる油圧ポンプや電気モーターを設置でき、動力損失を低減できる利点がある。

第３の発明において、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第３の発明において、反力打ち消し装置を含んでいる。よって、係合体連動装置の回転によって、駆動軸に回転力が作用しても反力打ち消し装置によって打ち消されるので、駆動軸が回転されることはない。よって、更に確実に本願発明の目的を達成できる利点がある。

第４の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第４の発明において、反力打ち消し装置が歯車装置で構成されているので、安価に構成できる利点がある。

第５の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第５の発明において、前記コントロールフレーム装置に取り付けられた油圧ポンプと油圧アクチュエータを含むことから、それらを近傍に配置することができ、圧力損失を抑制できるので、エネルギー効率を高めることができる利点がある。

第６の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第６の発明において、油圧アクチュエータは油圧シリンダであるので市場に流通している製品を利用することができ、安価に構成できる利点がある。

第７の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第７の発明において、係合体と前記係合体連動装置はカム装置を構成する。カムは安価に構成できることから、装置を安価に構成できる利点がある。

第８の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第８の発明において、カム装置は斜面カムである。よって、斜面カムは製作が容易で安価であることから、装置を安価に構成できる利点がある。

第９の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第９の発明において、係合体連動装置は載頭円錐形である。載頭円錐形は製作が容易であることから安価に構成できる利点がある。

第１０の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第１０の発明において、前記カム装置は、被動カムと駆動カムを含み、前記駆動カムは前記ベアリングに一体化され、前記駆動軸の軸線方向の移動によって、前記被動カムは前記駆動カムによってケーシングチューブの内周面側へ移動され、同内周面に係合される。カムは安価に構成できることから、装置を安価に構成できる利点がある。

第１１の発明においては、第１の発明と同一の構成を有するので、本願発明の目的を達成できる。更に、第１１の発明において、前記係合体連動装置には土木作業用のアタッチメントが取り付けられる。よって、係合体とケーシング間の十分な圧接力を得る土木作業装置を、安価に製造することができる利点がある。

図１は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の概要説明図である。 図２は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の縦断面図である。 図３は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置のコントロールフレーム装置であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ線断面である。 図４は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の係合装置であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は図２におけるＣ―Ｃ線断面図である。 図５は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の係合装置であり、（Ａ）は図２におけるＡ―Ａ線断面図、（Ｂ）は図２におけるＢ―Ｂ線断面図である。 図６は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の係合体連動装置であり、（Ａ）は係合体連動装置の正面図、（Ｂ）は係合体連動装置の縦断面図、（Ｃ）は作動体の縦断面図、（Ｄ）は駆動軸とベアリングの組立体の正面図である。 図７は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の反力打ち消し装置の説明図である。 図８は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置の作動説明図である。 図９は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置にアタッチメントたるアースオーガを装着した縦断面図である。 図１０は、本発明にかかる実施例１の土木作業装置にアタッチメントたるハンガーグラブを装着した縦断面図である。

本発明に係る土木作業装置は、円筒状のケーシングチューブ内に配置した係合体を、前記ケーシングチューブの内周面に係合して前記ケーシングチューブと一体化し、前記係合体を介して土木作業用のアタッチメントを作動させるようにした土木作業装置であって、前記係合体を前記ケーシングチューブの内周面側に移動させる前記係合体連動装置と、前記係合体連動装置にベアリングを介して前記ケーシングチューブの軸線に沿って移動可能な駆動軸と、前記駆動軸を前記ケーシングチューブの軸線に沿って上方へ移動させる駆動装置を含むことが好ましい。
また、前記駆動装置は、クレーンワイヤに吊り下げられるコントロールフレーム装置に取り付けられることが好ましい。
さらに、前記駆動軸の反力打ち消し装置を含むことが好ましい。
さらにまた、前記反力打ち消し装置は歯車装置であることが好ましい。
また、前記駆動装置は、前記コントロールフレーム装置に取り付けられた油圧ポンプと油圧アクチュエータを含むことが好ましい。
さらに、前記油圧アクチュエータは油圧シリンダであり、前記油圧シリンダのピストンロッドは前記駆動軸と同軸上に配置されていることが好ましい。
さらにまた、前記係合体と前記係合体連動装置はカム装置を構成することが好ましい。
また、前記カム装置は斜面カムであることが好ましい。
さらに、前記係合体連動装置は載頭円錐形であることが好ましい。
さらにまた、前記カム装置は、被動カムと駆動カムを含み、前記駆動カムは前記ベアリングに一体化され、前記駆動軸の軸線方向の移動によって、前記被動カムは前記駆動カムによってケーシングチューブの内周面側へ移動され、前記ケーシング内周面に係合されることが好ましい。
また、前記係合体連動装置には土木作業用のアタッチメントが取り付けられることが好ましい。

本発明の実施例１に係る土木作業装置100を図１及び図2を参照しつつ説明する。
本発明に係る土木作業装置100は、ケーシングチューブ102内に挿入され、当該ケーシングチューブ102と一体となって掘削等の土木作業を行う機能を有する。

まずケーシングチューブ102を主に図２を参照しつつ説明する。
ケーシングチューブ102は、公知のように、所定の長さLC（高さ）と直径DCを有する金属製の円筒体であって、下端部に掘削ビット104が設けられ、チュービング装置106によって、ケーシングチューブ軸線CLCの回りに回転されつつ土中108に押し込められる。よって、ケーシングチューブ102は、その外周面102o、内周面102i、下端開口102b、及び上端開口102uを有する。なお、土中108への押し込み量がケーシングチューブ102の長さLCに対し、所定の比率を超えた場合、同一構成のケーシングチューブ102を直列に繫いで延長する。土木作業装置100は、クレーン112のブーム114先端から垂下するクレーンワイヤ116の先端に吊り下げられてケーシングチューブ102内に配置される。

次に土木作業装置100を主に図２を参照しつつ説明する。
土木作業装置100は、ケーシングチューブ102内において、ケーシングチューブ102の内周面102iと係合して動力を受け、アタッチメント118を作動させる機能を有する。本実施例1において、土木作業装置100は、コントロールフレーム装置122、係合装置124、係合体連動装置126、反力打ち消し装置128、及びアタッチメント118を含んでいる。

まず、コントロールフレーム装置122を図3をも参照しつつ説明する。
コントロールフレーム装置122は、クレーンワイヤ116に吊り下げられると共に、係合体連動装置126を上下方向に移動可能に支持する機能を有する。したがって、コントロールフレーム装置122は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において、コントロールフレーム装置122は、全体として円柱形に形成され、天板132、中間板134、底板136、及び円筒状の囲板138を含んでいる。

天板132は、厚板円板形であり、上面中央にはクレーンワイヤ116に接続するための、接続金具142が固定されている。本実施例１においては、天板132には、天板連通孔144が穿孔されている。天板連通孔144には、電気モーター156に電気を供給するための電気ケーブル158が引き通される。

囲板138は所定の厚みを有する板状体によって縦向きの円筒形に形成されている。囲板138の上端は、円盤型の天板132に固定され、天板132の下方に円柱形の空間146を形成する。

中間板134は、空間146における、天板132の下方において、天板132に対し所定の間隔で平行に配置された所定の厚みを有する円盤型の板である。
天板132と中間板134の間の空間は、駆動装置室148である。中間板134には、後述する油圧ホース150を通す中間板通孔140が形成されている。

駆動装置室148には、油圧ポンプ152、油圧タンク154、及び電気モーター156が配置されている。油圧ポンプ152は、天板連通孔144から引き込まれた電気ケーブル158を介して電力が提供される電気モーター156によって駆動され、油圧タンク154に貯留された作動油を所定の圧力で後述する駆動装置162へ送出する。

底板136は、所定の厚みを有する円盤型の板であって、囲板138の下端部に固定され、空間146の下端を閉止する。底板136の中央には、コントロールフレーム透孔164が形成されている。

次に駆動装置162を説明する。
駆動装置162は、係合体連動装置126を駆動する機能を有する。したがって、駆動装置162は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において、駆動装置162は、油圧アクチュエータ160たる油圧シリンダ166である。油圧シリンダ166は、上端の取付部166Uが中間板134の下面に取り付けられた取付機構168に揺動自在に取り付けられている。油圧シリンダ166の軸線は、コントロールフレーム装置122のコントロールフレーム軸線CLFと一致するように設置される。油圧シリンダ166は、油圧ポンプ152から油圧ホース150を介して圧送される作動油によって、ピストンロッド170を出し入れする。換言すれば、ピストンロッド170は作動油によって、選択的に上下方向に移動される。ピストンロッド170の先端たる下端部には、係合体連動装置126を連結するための連結部170Bが設けられている。本実施例1において、油圧ポンプ152及び電気モーター156は、コントロールフレーム装置122に設置されている。しかしながら、ケーシングチューブ102の外部に設置した油圧ポンプ152から油圧ホース150を介して油圧シリンダ166へ作動油を圧送してもよい。油圧ポンプ152をコントロールフレーム装置122に設置した場合、作動油の圧力損失を減少させ、また油圧ホース150を短縮できることから、安価に構成できる。

次に囲板138を説明する。
囲板138は、前述したように、上端部が天板132に固定され、中間部に中間板134が固定され、下端部に底板136が固定され、コントロールフレーム軸線CLFを有する円筒形体である。囲板138のコントロールフレーム軸線CLFは、ケーシングチューブ軸線CLCと大凡同軸になる。

次に係合装置124を主に図4及び図5を参照しつつ説明する。
係合装置124は、係合体174がケーシングチューブ102の内周面102iに係合して動力を受ける機能を有する。したがって、係合装置124は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において係合装置124は、係合基盤172、係合体174（第１係合体1741、第２係合体1742、第３係合体1743、第４係合体1744）、及び係合体リンク装置176（第１係合体リンク装置1761、第２係合体リンク装置1762、第３係合体リンク装置1763、第４係合体リンク装置1764）を含んでいる。

まず係合基盤172を説明する。
係合基盤172は、係合体リンク装置176を介して係合体174をケーシングチューブ102の半径方向へ移動可能に支持する機能を有する。したがって、係合基盤172は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において係合基盤172は、厚板円盤形であって、中心部に所定の直径を有する基盤貫通孔178が形成されている。更に、係合体174及び係合体リンク装置176を受け容れるための係合体溝182（第1係合体溝1821、第2係合体溝1822、第3係合体溝1823、第4係合体溝1824）が周面から基盤貫通孔178へ向かって所定の長さ（深さ）で形成されている。係合体溝182は、係合基盤172の係止装置軸線CLBに対し等角度で、少なくとも２以上の複数個を形成することが好ましい。すなわち、係合体174と内周面102iの接触面積、圧接力、及び摩擦係数によって定まる動力の伝達力が十分になるように、係合体174の数が定められるので、当該係合体174の数に対応して係合体溝182の数が定められる。本実施例１において、係合体溝182は、第1係合体溝1821、第2係合体溝1822、第3係合体溝1823、及び第4係合体溝1824の4つの溝が同一形状に形成されている。

次に係合体174を説明する。
係合体174は、ケーシングチューブ102の内周面102iに接触し、当該ケーシングチューブ102のケーシングチューブ軸線CLCを中心とする回転力を伝達され、係合体リンク装置176へ伝達する機能を有する。したがって、係合体174は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において係合体174は、４つの係合体溝182に対応して、第１係合体1741、第２係合体1742、第３係合体1743、第４係合体1744の４つが個別に対応付けられて設けられ、それらの構造は同一に構成されている。よって、第１係合体1741を代表して説明し、その他の係合体174に対しては符号の末尾を、第２等の順序を表わす数字に変更して表示することにより、説明を省略する。
図4(A)に示すように、第１係合体1741は側面視形状が倒立台形状であって、大凡立方体を呈している。第１係合体1741の内周面102iに対面する係合面184たる第1係合面1841は、内周面102iの曲率と同一の曲率の円弧面に形成されている。第1係合面1841に対面する被動面186たる第1被動面1861は、下方から上方に向かって、係合基盤172の係止装置軸線CLBに近づく斜面に形成され、被動カム188たる第1被動カム1881が構成されている。したがって、第1被動カム1881は斜面カムである。係合体174たる第1係合体1741は、係合体リンク装置176たる第1係合体リンク装置1761によって、係合基盤172に対し、係止装置軸線CLBに対し平行状態を維持した状態で接離するよう移動可能に取り付けられている。

次に係合体リンク装置176を説明する。
係合体リンク装置176は、係合体174が、係合体連動装置126によって内周面102i側へ平行移動するように支持する機能を有する。したがって、係合体リンク装置176は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において、第１係合体1741～第4係合体1744に対し、それぞれ第１係合体リンク装置1761、第２係合体リンク装置1762、第３係合体リンク装置1763、又は第４係合体リンク装置1764が取り付けられている。第１係合体リンク装置1761、第２係合体リンク装置1762、第３係合体リンク装置1763、又は第４係合体リンク装置1764は同一構成であるので、第１係合体リンク装置1761を代表して説明し、その他の係合体リンク装置176に対しては、符号の末尾を第２等の順序を表わす数字に変更して表示することにより、説明を省略する。
第１係合体リンク装置1761は、リンク軸192、上リンク194、枢軸196、下リンク198、及び支軸202を含んでいる。

次に、リンク軸192を説明する。
リンク軸192は、上リンク194を係合基盤172に揺動自在に支持する機能を有する。
リンク軸192は、第1係合体溝1821の奥部において両端部が係合基盤172に形成された軸孔204たる第1軸孔2041に、リンク軸192たる第1リンク軸1921の端部がそれぞれ挿入され、水平状態に支持される。

第1リンク軸1921には、第１係合体1741の左右両側において、上リンク194たる左第1上リンク1941L及び右第1上リンク1941Rが揺動自在に支持されている。左第1上リンク1941L及び右第1上リンク1941Rは、図4(A)に示すように、約45度の角度で下向きの傾斜になった場合、ストッパ190たる第1ストッパ1901によって、さらなる回動を阻止される。上リンク194の下端部には、枢軸196によって下リンク198が揺動自在に取り付けられている。

第１上リンク194たる左第1上リンク1941L又は右第1上リンク1941Rの下端部には、それぞれ第1枢軸1961たる左第1枢軸1961L、右第1枢軸196Rによって、第1下リンク198たる左第1下リンク1981L、右第1下リンク1981Rが揺動自在に支持されている。第1下リンク1981の下端部には、支軸202たる第1支軸2021によって揺動自在に取り付けられている。

この構成によって、第１係合体1741が内周面102i側へ押動された場合、第1上リンク1941及び第1下リンク1981がそれぞれ第1リンク軸1921、第1枢軸1961又は第1支軸2021回りに自由に回動され、大凡垂立状態を保ったまま、内周面102i側へ移動される。換言すれば、第１係合体1741は係止装置軸線CLBに対し近接又は離隔するように平行移動することができる。

次に係合体連動装置126を主に図6を参照しつつ説明する。
係合体連動装置126は、係合装置124（係合体174）を移動させてケーシングチューブ102の内周面102iに圧接させ、又は離隔させる機能を有する。したがって、係合体連動装置126は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例1において係合体連動装置126は、駆動軸206、ベアリング208、作動体212、及びアタッチメント取付部214を含んでいる。

まず駆動軸206を説明する。
駆動軸206は、コントロールフレーム装置122から垂下する駆動装置162たる油圧アクチュエータ160である油圧シリンダ166のピストンロッド170の下端部の連結部170Bに取り付けられ、係合体連動装置126たる作動体212を相対回転自在に支持する機能を有する。したがって、駆動軸206は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において駆動軸206は、所定直径を有する真っ直ぐな丸棒体であり、上端部のピン孔216に引き通された連結ピン218によって、揺動自在に取り付けられている。駆動軸206の下端部にはベアリング208が取り付けられている。

次にベアリング208を説明する。
ベアリング208は、駆動軸206に対し作動体212を駆動軸線CLD回りに回動自在に支持する機能を有する。したがって、ベアリング208は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１においてベアリング208は、転がり軸受が好ましく、例えば、スラストベアリングであり、ベアリングの内輪(図示せず)は駆動軸206の下端部に固定され、外輪(図示せず)は作動体212に固定されている。作動体212はベアリング208を介して駆動軸206の下端部に回転自在に取り付けられている。

次に作動体212を説明する。
作動体212は、係合装置124における係合体174をケーシングチューブ102の内周面102i側へ移動させる機能を有する。したがって、作動体212は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において作動体212は、外形が載頭円錐形に形成され、内部にベアリング収納室222が形成されている。作動体212は、ベアリング収納室222に収納されたベアリング208を介して駆動軸206の下端部に、駆動軸線CLDの回りに回転自在に支持されている。作動体212の載頭円錐形の外周面は、係合体174の被動カム188と協働して係合体174を内周面102i側へ移動させる駆動カム224を構成する。駆動カム224は、載頭円錐形の外周面によって構成されるので、下方から上方に向かって駆動軸線CLDに近づくように傾斜する斜面カムである。よって、被動カム188と駆動カム224はカム装置226を構成する。よって、カム装置226は、傾斜する被動面186と傾斜する駆動カム224で構成されているので、斜面カムである。
作動体212が上方に移動された場合、駆動カム224は載頭円錐形であるから、係合体174の被動カム188の同一部に増径した部分が相対する。結果、係合体174は、ケーシングチューブ102の内周面102i側へ順次移動される。作動体212が下方へ移動した場合、駆動カム224の小径部が被動カム188の同一部に相対することから、係合体174は自重により、又は、例えば別途バネによって付加される下方へ向かう力によって下方へ移動され、結果、係合体174は内周面102iから離れる方向へ移動される。作動体212の下面にはアタッチメント取付部214が設けられている。

次にアタッチメント取付部214を説明する。
アタッチメント取付部214は、アタッチメント118が取り付けられる機能を有する。したがって、アタッチメント取付部214は本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１においてアタッチメント取付部214は、作動体212の下面に駆動軸線CLDと同一軸線になるよう固定される。アタッチメント取付部214の下端部にはアタッチメント118が取り付けられる。アタッチメント118は、本実施例1において掘削バケット220である。アタッチメント118は、図9に示すアースオーガ232、図10に示すハンマーグラブ236、その他の土木作業用のアタッチメントに適宜交換して利用することができる。

上記構成によって、係合体連動装置126は、油圧シリンダ166によって、駆動軸206、ベアリング208を介して上方へ移動される。係合体連動装置126の上方動によって、係合体連動装置126たる駆動カム224が上方へ移動される。これによって、駆動カム224の傾斜面を構成する大径部が上方へ移動するので、被動カム188を係止装置軸線CLBから離れるように移動させる。換言すれば、第１係合体1741、第２係合体1742、第３係合体1743、及び第４係合体1744は、ケーシングチューブ102の内周面102i側へ移動され、ついには内周面102iへ所定の圧力で圧接される（図8）。この状態でケーシングチューブ102が回転された場合、ケーシングチューブ102の内周面102iと第１係合体1741の第1係合面1841、第２係合体1742の第2係合面1842、第３係合体1743第3係合面1843、及び第４係合体1744の第4係合面1844を介して係合体連動装置126及びアタッチメント取付部214が係止装置軸線CLB(ケーシングチューブ軸線CLC回りに回転される。
係合体連動装置126が係止装置軸線CLB回りに回転された場合、駆動軸206は、ベアリング208における摩擦力によって回転力を受けるが、その回転力が駆動軸206の静止力よりも小さい場合、駆動軸206は静止状態を維持することができる。なお、駆動軸206に作用するトルクを打ち消して駆動軸206を静止状態に保つため、反力打ち消し装置128を設けることができる。しかし、反力打ち消し装置128は必須の構成ではなく、必要に応じて設けることができる。

次に反力打ち消し装置128を主に図7を参照しつつ説明する。
反力打ち消し装置128は、ベアリング208を介して駆動軸206に作用する駆動軸線CLDの回りの回転力を打ち消し、駆動軸206を非回転状態（静止状態）に維持する機能を有する。したがって、反力打ち消し装置128は、本実施例1に限定されず同様の機能を有する他の構造を採用することができる。本実施例１において反力打ち消し装置128は、歯車装置238によって構成されている。

歯車装置238は、第1歯車242、第1歯車242に噛み合う第2歯車244、第2歯車244に噛み合う第3歯車246、及び第3歯車246に噛み合う第4歯車248によって構成されている。

第1歯車242は、中央部に円形の第１貫通孔242Hが形成され、係合基盤172の上面に固定され、その軸線は係止装置軸線CLBと同軸である。

第2歯車244は、コントロールフレーム装置122の底板136から下向きに突出した第１従動軸252に回転自在に取り付けられている。

第3歯車246は、底板136から下向きに突出した第2従動軸254に回転自在に取り付けられている。

コントロールフレーム装置122の底板136の下面には第4歯車248が固定され、この第4歯車248に、第2従動軸254に回転自在に取り付けられた第3歯車246が噛み合い、この第3歯車246に第1従動軸252に回転自在に取り付けられた第2歯車244が噛み合い、第2歯車244に係合基盤172に固定された第1歯車242が噛み合っている。

第4歯車248は、中央部に円形の第２貫通孔248Hが形成され、底板136の下面に固定され、その軸線はフレーム軸線CLFと同軸である。

歯車装置238の歯車比は、一対一乃至十分の一程度迄調整できるようにすることが好ましい。換言すれば、第1歯車242、第2歯車244、第3歯車246、及び第4歯車248の歯数を適宜変更することにより歯車比を変更することができる。第2歯車244及び第3歯車246を交換することにより、歯車比を変更可能に構成することが好ましい。

係合体連動装置126をコントロールフレーム装置122に組み付けた場合、第1歯車242に第2歯車244が噛み合う。係合体連動装置126のコントロールフレーム装置122への組み付けは、係合体連動装置126の作動体212に係合装置124を、駆動軸線CLDと係止装置軸線CLBが同軸になるように装着する。これにより、駆動軸206は、係合基盤172の基盤貫通孔178、第1歯車242の第１貫通孔242H、及び第4歯車248の第２貫通孔248Hを貫通し、連結ピン218を連結部170Bに嵌合することにより、ピストンロッド170の下端部に揺動可能に連結される。通常、ピストンロッド170は油圧シリンダ166から最も突出した状態にされる。この状態において、係合体174を構成する第１係合体1741の第1被動カム1881、第２係合体1742の第2被動カム1882、第３係合体1743の第3被動カム1883、及び第４係合体1744の第4被動カム1884は、作動体212の外周面たる駆動カム224に接触した状態を呈する。この状態において、第１係合体1741の第1係合面1841、第２係合体1742の第2係合面1842、第３係合体1743の第3係合面1843、及び第４係合体1744の第4係合面1844は、ケーシングチューブ102の内周面102iに接触しない、近接した位置になるように設定される。この状態において、駆動軸206の駆動軸線CLD、係止装置軸線CLB、及びフレーム軸線CLFは同一軸線になり、ケーシングチューブ軸線CLCと大凡同軸になる。アタッチメント取付部214に、土木作業に適したアタッチメント118が取り付けられる。これによって、コントロールフレーム装置122、係合装置124、係合体連動装置126、及びアタッチメント118からなる土木作業装置100が構成される。電気モーター156は、クレーンワイヤ116に沿って配置された電気ケーブル158を介して電力を供給される。

次に土木作業装置100を用いて作業を行う場合を主に図８を参照しつつ説明する。
コントロールフレーム装置122の接続金具142がクレーンワイヤ116の下端部にジョイント256によって揺動可能に連結される。クレーンワイヤ116を引き上げることにより、土木作業装置100はクレーンワイヤ116に垂下され、次いで、上端開口102uからケーシングチューブ102内へ挿入され、所定の高さ位置迄降下させられる。この状態において、コントロールフレーム装置122のコントロールフレーム軸線CLF、係合装置124の係合装置軸線CLB、及びアタッチメント118の軸線は一直線上に位置する。係合体174(第1係合体1741乃至第4係合体1744)は、ケーシングチューブ102の直径DC（図2）よりも僅かに小さい円上に位置する。よって、コントロールフレーム軸線CLF、係合装置軸線CLB及びアタッチメント118の軸線は、ケーシングチューブ軸線CLCとほぼ重なり合う。

次いで、油圧シリンダ166によってピストンロッド170が引き上げられる。ピストンロッド170の上方動によって、駆動軸206が引き上げられる。駆動軸206の上方動によって、係合体連動装置126を構成する作動体212が上方へ移動される。作動体212、したがって、駆動カム224が上方へ移動した場合、駆動カム224の大径部が被動カム188(第1被動カム1881～第4被動カム1884)に相対し、係合体174（第１係合体1741乃至第4係合体1744）を係止装置軸線CLBから離れる方向へ押動する。これによって、第１係合体1741乃至第4係合体1744は、それぞれ第１係合体リンク装置1761乃至第4係合体リンク装置1764によって支持されて係止装置軸線CLBから離れる方向に、大凡垂立状態を維持したまま移動される。換言すれば、第１係合体1741乃至第4係合体1744の第1係合面1841乃至第4係合面1844が、ケーシングチューブ102の内周面102iに圧接される。この圧接力が所定の値になるまで、駆動軸206は油圧シリンダ166のピストンロッド170によって引き上げられる。

この状態において、ケーシングチューブ102が、所定方向に、ケーシングチューブ軸線CLCの回りに回転された場合、内周面102iと係合面184（第1係合面1841乃至第4係合面1844）の接触面積、それらの間の摩擦係数と圧接力によって定まる伝達力によって、第１係合体1741乃至第４係合体1744、したがって、係合体連動装置126、換言すれば、アタッチメント118がケーシングチューブ軸線CLC（係止装置軸線CLB、駆動軸線CLD）回りに回転される。同様に、係合体リンク装置176(第1係合体リンク装置1761乃至第4係合体リンク装置1764)を介して、係合基盤172がケーシングチューブ軸線CLC（係止装置軸線CLB）回りに回転される。係合基盤172の係止装置軸線CLBの回りの回転によって、第1歯車242が、例えば、図7に示すように、時計方向へ回動された場合、第2歯車244は第１従動軸252の回りに反時計方向へ回動される。第2歯車244の反時計方向の回転によって、第3歯車246は時計方向へ第２従動軸254回りを回転される。これによって、第3歯車246は第4歯車248、したがってコントロールフレーム装置122を反時計方向へ回転させる。第1歯車242～第4歯車248の歯車比が一対一である場合、係合基盤172に対しコントロールフレーム装置122は、逆方向へ同一角度回転されるので、コントロールフレーム装置122は静止状態を維持される。したがって、クレーンワイヤ116にトルクが作用することはなく、また、電気ケーブル158がクレーンワイヤ116に巻きつくことがない。係合基盤172とコントロールフレーム装置122の間の回転比率に応じて、第3歯車246と第4歯車248の歯数を変更することにより、歯車比を変更することができる。

この状態において、チュービング装置106によってケーシングチューブ102を回転させつつ下方へ押動することにより、アタッチメント118たる掘削バケットによってケーシングチューブ102内を掘削する。

所定の掘削が終了した場合、チュービング装置106によるケーシングチューブ102の回転を停止した後、油圧シリンダ166を作動させてピストンロッド170を下方へ移動させる。これによって、駆動軸206も同様に下方へ移動される。これにより、作動体212、したがって駆動カム224が下方へ移動され、小径部が第1被動カム1881乃至第4被動カム1884に相対することから、第１係合体1741乃至第4係合体1744は内周面102i側への押動力が消滅する。これにより、第１係合体1741乃至第4係合体1744は自重によって下方へ移動し、第1係合面1841乃至第4係合面1844は内周面102iから離れ、土木作業装置100をケーシングチューブ102内から引き上げることができる。

なお、駆動軸206は、ベアリング208を介して係合体連動装置126を保持しているので、駆動軸206にはベアリング208における摩擦力に基づく駆動軸線CLD回りのトルクが作用する。当該摩擦力が小さい場合、駆動軸206に作用するトルクは小さいので、反力打ち消し装置128を用いない場合であっても、駆動軸206は実質的に駆動軸線CLDの回りに回転されない。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

100 土木作業装置
102 ケーシングチューブ
102i 内周面
118 アタッチメント
116 クレーンワイヤ
126 係合体連動装置
128 反力打ち消し装置
152 油圧ポンプ
160 油圧アクチュエータ
162 駆動装置
166 油圧シリンダ
170 ピストンロッド
174 係合体
188 被動カム
206 駆動軸
208 ベアリング
224 駆動カム
226 カム装置
238 歯車装置

Claims (10)

1. 円筒状のケーシングチューブ(102)内に配置した係合体(174)を、前記ケーシングチューブ(102)の内周面(102i)に係合して前記ケーシングチューブ(102)と一体化し、前記係合体(174)を介して土木作業用のアタッチメント(118)を作動させるようにした土木作業装置(100)であって、
   前記係合体(174)を前記ケーシングチューブ(102)の内周面(102i)側に移動させる係合体連動装置(126)と、
   前記係合体連動装置(126)にベアリング(208)を介して前記ケーシングチューブ(102)の軸線に沿って移動可能な駆動軸(206)と、
   前記駆動軸(206)を前記ケーシングチューブ(102)の軸線に沿って上方へ移動させる駆動装置(162)を含み、
   前記係合体(174)と前記係合体連動装置(126)はカム装置(226)を構成する
   ことを特徴とする土木作業装置。
2. 前記駆動装置(162)は、クレーンワイヤ(116)に吊り下げられるコントロールフレーム装置(122)に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載した土木作業装置。
3. さらに、前記駆動軸(206)の反力打ち消し装置(128)を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載した土木作業装置。
4. 前記反力打ち消し装置(128)は歯車装置(238)であることを特徴とする請求項３に記載した土木作業装置。
5. 前記駆動装置(162)は、前記コントロールフレーム装置(122)に取り付けられた油圧ポンプ(152)と油圧アクチュエータ(160)を含むことを特徴とする請求項２に記載した土木作業装置。
6. 前記油圧アクチュエータ(160)は油圧シリンダ(166)であり、前記油圧シリンダ(166)のピストンロッド(170)は前記駆動軸(206)と同軸上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載した土木作業装置。
7. 前記カム装置(226)は斜面カムであることを特徴とする請求項1に記載した土木作業装置。
8. 前記係合体連動装置(126)は載頭円錐形であることを特徴とする請求項１又は２に記載した土木作業装置。
9. 前記カム装置(226)は、被動カム(188)と駆動カム(224)を含み、前記駆動カム(224)は前記ベアリング(208)に一体化され、前記駆動軸(206)の軸線方向の移動によって、前記被動カム(188)は前記駆動カム(224)によって前記ケーシングチューブ(102)の内周面(102i)側へ移動され、前記ケーシングチューブの内周面(102i)に係合されることを特徴とする請求項１に記載した土木作業装置。
10. 前記係合体連動装置(126)には土木作業用のアタッチメント(118)が取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載した土木作業装置。

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