JP7300759B2 - 掘削装置 - Google Patents

Description

本技術は、大径（例えば、直径１０００～３０００ｍｍ）のケーシングを回転させて地中に押込み、掘削する掘削装置に関する。

筒形のケーシングと、チャック装置と、回転押込み装置とを備える掘削装置がある。ケーシングの外周面に凹部が形成され、チャック装置は凹部に嵌合するツメを備える。地中に設置された杭を撤去する場合、地上において、ケーシングは杭の周囲に同軸的に配置される。ケーシングの内径は杭よりも大きい。回転押込み装置は、凹部にツメを嵌合させた状態でチャック装置をケーシングの軸回りに回転させて、所望の深さまで地中に押し込む（特許文献１参照）。

特開２００８－７９４６号公報

ケーシングが地中に押し込まれている間にケーシングの外周面は全体的に摩耗する。外周面に凸部を設け、摩耗を防止することが考えられるが、凹部に加えて凸部を設けることによって、ケーシングの構造は複雑化する。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にてケーシングの外周面の摩耗を抑制することができる掘削装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る掘削装置は、筒形のケーシングと、該ケーシングの外周面から径方向外向きに突出した凸部と、該凸部に係止する係止部を有するチャック装置と、該チャック装置に対し、前記ケーシングの周方向への回転及び前記ケーシングの軸方向への移動を行う回転押込み装置とを備える。

本開示においては、ケーシングの外周面に凸部を設け、外周面の摩耗を抑制することができる。また凸部は係止部が係止する被係止部としても機能する。即ち、凸部は被係止部として機能すると共に摩耗防止機能をも有し、複数の機能を一つの構成によって実現する。

本開示の一実施形態に係る掘削装置は、前記凸部は前記周方向に複数並ぶ。

本開示においては、凸部を周方向に複数並べることによって、ケーシングの外周面全体と地中との間に隙間を設けやすくする。

本開示の一実施形態に係る掘削装置は、前記凸部は直線状をなす。

本開示においては、凸部の形状が単純なので、ケーシングに凸部を効率良く設けることができる。

本開示の一実施形態に係る掘削装置は、前記凸部は前記軸方向に延びる。

本開示においては、係止部との軸方向での位置決めが容易になる。またケーシングの回転によって外周面の周囲全体の土砂を攪拌することができる。

本開示の一実施形態に係る掘削装置にあっては、ケーシングの外周面に凸部を設け、外周面の摩耗を抑制することができる。また凸部は係止部が係止する被係止部としても機能する。即ち、凸部は被係止部として機能すると共に摩耗防止機能をも有し、複数の機能を一つの構成によって実現することができる。即ち簡素な構成にて、外周面の摩耗の抑制を含む複数の機能を実現することができる。

掘削装置を略示する部分破断斜視図である。 掘削装置の一部を略示する部分拡大破断斜視図である。 チャック装置の把持状態を拡大して示す正面断面図である。 チャック装置の非把持状態を拡大して示す正面断面図である。 ツメの斜視図である。 凸部の構成を変更したケーシングの略示部分拡大正面断面図である。

以下本発明を実施の形態に係る掘削装置を示す図面に基づいて説明する。図１は掘削装置を略示する部分破断斜視図、図２は掘削装置の一部を略示する部分拡大破断斜視図、図３はチャック装置の把持状態を拡大して示す正面断面図、図４はチャック装置の非把持状態を拡大して示す正面断面図、図５はツメの斜視図である。

掘削装置１０は、図１に示す如く、ケーシング２０と、ケーシング２０を把持するチャック装置６０と、チャック装置６０を回転させつつ押込みするための回転押込み装置３５とを備える。ケーシング２０は、掘削装置１０の中央部に設けた配置スペースＳに配置される。

図３及び図４に示す如く、ケーシング２０は、上下方向を軸方向とした円筒形の内筒２２及び外筒２３を備える。外筒２３の内側に内筒２２が同軸的に配置されている。内筒２２の外周面と外筒２３の内周面との間に複数のリブ２４が溶接等によって設けられ、リブ２４によって内筒２２及び外筒２３は連結される。

ケーシング２０の外周面２０ａ、即ち外筒２３の外周面に複数の凸部３１が設けられている。凸部３１はケーシング２０の軸方向に沿って直線的に延びた角棒状をなす。凸部３１はケーシング２０の軸方向寸法略全体に亘って設けられる。以下、ケーシング２０の軸方向を単に軸方向とも称し、ケーシング２０の径方向を単に径方向とも称する。なお凸部３１は、ケーシング２０の軸に交差するように斜めに形成されてもよいし、曲線状に、例えば螺旋状に形成されてもよい。

複数の凸部３１は外周面２０ａの周方向に沿って間隔Ｗ毎に離れた各垂線Ｚ上に配置されている。間隔Ｗは、後述する複数のツメ７０における周方向の配置間隔に対応する寸法である。本実施例では、間隔Ｗは周方向における略９０度の位相間隔に対応し、四つの凸部３１が外周面２０ａに設けられている。なお、凸部３１の個数は三つ以下でもよいし、五つ以上でもよい。

チャック装置６０はケーシング２０の周囲に配置される。チャック装置６０はツメ駆動部５９と、複数のツメ７０とを備える。ツメ駆動部５９は支持装置６１と、保持装置６２とを備える。支持装置６１は、外周面２０ａを囲うロアリング６６及びアッパリング６４と、シリンダ６３とを有する。アッパリング６４はベアリング６５を介してロアリング６６の上側に設けられる。ロアリング６６は周方向に回転可能である。シリンダ６３は上下動可能であり、アッパリング６４の下部を支持する。シリンダ６３は、後述するスラストフレーム５１に支持される。保持装置６２の詳細は後述する。

図２～図５に示す如く、ロアリング６６の下部に、複数（本実施例では四つ）のツメ７０がリンク機構６７を介して設けられる。四つのツメ７０は周方向に略等間隔を空けて配置される。ツメ７０は、直方体の下端部を斜めに切断したようなくさび形をなし、周方向から視認した場合、台形状をなす。ツメ７０の傾斜面は径方向外側に位置し、下方に向かうに従ってツメ７０の径方向幅が短くなるように傾斜する。前記傾斜面は摺動部７２を構成する。ツメ７０の上端部に、下側に向けて窪んだ凹部が形成され、凹部にはケーシング２０の接線方向に延びる枢軸７１が設けられている。ツメ７０は枢軸７１を介してリンク機構６７に連結する。即ち、支持装置６１はツメ７０を上方から吊って支持する。

ツメ７０の径方向内側に位置する内面７５に凸部７４が形成される。凸部７４は径方向内側に突出する。凸部７４は凸部３１に係止する側面７４ａを備える。ツメ７０は平坦な上面７０ｂ及び下面７０ｃを備える。ツメ７０は、シリンダ６３の上下動によって支持装置６１と共に上下動し、上位置Ｏ（図４参照）又は下位置Ｉ（図３参照）に配置される。ツメ７０はロアリング６６と共に周方向に回転可能である。なお凸部７４を形成せずに、ツメ７０の側面を凸部３１に係止させてもよい。

回転押込み装置３５は、昇降装置４０と、回転装置５０とを備える。図１に示す如く、昇降装置４０は、上下動可能な複数の水平ジャッキ４１と、平置きにされる基盤４２と、上下動可能な複数のスラストシリンダ４３とを備える。基盤４２は上下に貫通した穴を有し、該穴にケーシング２０が挿入される。水平ジャッキ４１は基盤４２の側面に取り付けられ、水平ジャッキ４１の上下動によって基盤４２の水平度合を調整する。スラストシリンダ４３は基盤４２の上面に取り付けられ、回転装置５０に連結する。スラストシリンダ４３の上下動によって、回転装置５０は上位置及び下位置の間を上下動し、支持装置６１も上下動する。

回転装置５０は環状のスラストフレーム５１を備える。スラストフレーム５１は、ロアリング６６の下側においてケーシング２０の周囲に配置される。スラストフレーム５１はスラストシリンダ４３に連結される。スラストフレーム５１はピニオンギア５２、５２を内蔵する。ピニオンギア５２は上下方向を回転軸方向とする。スラストフレーム５１には、モータ５３が設けられ、モータ５３の駆動によってピニオンギア５２は回転する。

スラストフレーム５１の内周に、ベアリング６８を介してコーンリング６９が設けられている。コーンリング６９は上下軸回りに回転可能である。コーンリング６９の上部内周に、上側に向かうに従って内径が拡大するように傾斜した傾斜面が形成されている。該傾斜面は摺動部６９ａを構成する。摺動部６９ａの傾斜角度は、ツメ７０の摺動部７２の傾斜角度に対応する。摺動部６９ａは摺動部７２に摺動可能に接触する。コーンリング６９の外周面には大径ギア６９ｃが形成されている。大径ギア６９ｃはピニオンギア５２に噛合する。
ベアリング６８及びコーンリング６９は前述の保持装置６２を構成する。保持装置６２はツメ７０の下部を保持する。

図４に示す如く、シリンダ６３が支持装置６１を上側に移動させた場合、ツメ７０は摺動部６９ａに摺動しながら上昇しつつ、径方向外向きに移動し、凸部７４の側面７４ａは凸部３１に係止不能となる。即ち、ツメ７０は被把持状態となる。図３に示す如く、シリンダ６３が支持装置６１を下側に移動させた場合、ツメ７０は摺動部６９ａに摺動しながら下降しつつ、径方向内向きに移動し、ツメ７０は摩擦力によって、ケーシング２０の外周面２０ａに固定され、更に凸部７４の側面７４ａは凸部３１に係止可能となる。即ち、ツメ７０は把持状態となる。

掘削装置１０の掘削動作について説明する。初期状態において、ツメ７０は非把持状態にあり、回転装置５０は上位置にあるとする。ツメ７０の側面７４ａに凸部３１が周方向に対向するように、ケーシング２０を軸方向に位置決めした後、シリンダ６３を下側に移動させ、ツメ７０を把持状態にする。把持状態を維持したままモータ５３が駆動し、コーンリング６９及びツメ７０が回転し、ケーシング２０が軸周りに回転する。またスラストシリンダ４３を下側に移動させて、回転装置５０を下降させ、ケーシング２０を下降させる。これにより、ケーシング２０は地中を掘削することができる。

地中に設置済みの杭を撤去する場合、杭の上方の土砂を取り除いて杭頭部を露出させ、配置スペースＳが杭の真上に位置するように掘削装置１０を地面に設置し、チャック装置６０を非把持状態とする。次にケーシング２０をクレーン等（図示省略）で吊下げた状態で降下させ、配置スペースＳへ上方から挿入していき、ケーシング２０の下端側で杭頭部を外嵌する。クレーン等でケーシング２０を上下移動させたり、チャック装置６０を回転装置５０で回転させたりする等して、凸部３１とツメ７０とを位置合わせをする。そして上述のように、ケーシング２０を軸回りに回転させると共に下降させて、杭の周囲を掘削する。

掘削回転中には、凸部３１が外周面２０ａに接する土砂を攪拌して流動性のある軟らかい状態にし、地中の掘削孔の内周面に対してケーシング２０の外周面２０ａを滑りやすくする。即ち、凸部３１は土砂攪拌機能を有する。なお凸部３１以外に、土砂攪拌のための突起を外周面２０ａに追加してもよい。また凸部７４が凸部３１に係止するから、掘削回転中に、ツメ７０がケーシング２０に対して周方向にスリップするのを防止する。なおツメ７０の下面７０ｃに係止する係止部を外周面２０ａに設けてもよい。この場合、ツメ７０がケーシング２０に対して下方向にスリップするのを防止する。更にツメ７０の上面７０ｂに係止する係止部を外周面２０ａに設けてもよい。

回転押込み工程が終了したら、モータ５３を停止してケーシング２０の回転を止める。続いてシリンダ６３を伸ばして、図４に示す如く、ツメ７０を非把持状態にし、シリンダ６３を停止する。非把持状態のまま、昇降装置４０でチャック装置６０を所定距離上昇させる。そして上述のように、ツメ７０を把持状態にして、ケーシング２０を軸回りに回転させると共に下降させて、杭の周囲を再び掘削する。これらの工程を繰り返す。繰り返して行く間に、ケーシング２０の上下寸法が不足した場合には、延長用ケーシング（図示省略）をケーシング２０に接続して延長すればケーシング２０の地中への押込みを続行できる。ケーシング２０の先端が所望深度に到達したら、ケーシング２０の内側の杭を持上げが可能な長さ寸法に切断しつつクレーン等で引き抜き、更に、地中からケーシング２０も引き抜いて杭の撤去を完了する。必要に応じて、杭の引き抜いた掘削孔に土砂等を埋め戻す作業を追加することもでき、また、掘削孔にコンクリートを打設し、新たな杭を設置することもできる。

図６は、凸部３１の構成を変更したケーシング２０の略示部分拡大縦断面図である。図６に示す如く、複数の凸部３１を軸方向に沿って断続的に並べてもよい。

実施の形態に係る掘削装置にあっては、ケーシング２０の外周面２０ａに凸部３１を設ける。凸部３１は外周面２０ａの摩耗を抑制することができる。凸部３１にはチャック装置６０のツメ７０が係止する。即ち、凸部３１はツメ７０が係止する被係止部として機能し、更には土砂攪拌機能及び摩耗防止機能をも有する。即ち三つの機能を一つの構成によって実現することができ、簡素な構成にて、ケーシング２０の外周面２０ａの摩耗の抑制を含む複数の機能を実現することができる。

また凸部３１を周方向に複数並べることによって、ケーシング２０の外周面２０ａ全体と地中との間に隙間を設けやすくする。また凸部３１の形状が直線状に形成され、単純な形状なので、例えば溶接によってケーシング２０に凸部３１を容易に取り付けることができ、凸部３１を効率良く設けることができる。

また軸方向に凸部３１が延びるので、ツメ７０との軸方向での位置決めが容易になる。またケーシング２０の回転によって外周面２０ａの周囲全体の土砂を攪拌することができる。また凸部３１が所定量摩耗した場合、凸部３１に溶接によって肉を盛ることによって、ケーシング２０の寿命を延ばすことができる。ケーシング２０全体に肉を盛る場合に比べて、凸部３１に対してのみ肉を盛ればよいので、肉盛り作業を短時間で終えることができる。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１０ 掘削装置
２０ ケーシング
２０ａ 外周面
３１ 凸部
３５ 回転押込み装置
４０ 昇降装置
５０ 回転装置
６０ チャック装置

Claims (4)

1. 筒形のケーシングと、
   該ケーシングの外周面から径方向外向きに突出した凸部と、
   該凸部に係止する係止部を有するチャック装置と、
   該チャック装置に対し、前記ケーシングの周方向への回転及び前記ケーシングの軸方向への移動を行う回転押込み装置と
   を備え、
   前記回転押込み装置は、前記係止部が前記凸部に係止可能な状態で前記チャック装置の前記周方向への回転を行い、前記ケーシングを前記周方向に回転させる
   掘削装置。
2. 前記凸部は前記周方向に複数並ぶ
   請求項１に記載の掘削装置。
3. 前記凸部は直線状をなす
   請求項１又は２に記載の掘削装置。
4. 前記凸部は前記軸方向に延びる
   請求項１から３のいずれか一つに記載の掘削装置。

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