JPH02144412A - 溝壁カッター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はその周面に土壌破砕工具が配設された少なくと
も２個の互いに逆回転する掘削輪がカッターフレーム上
に配設されて成る溝壁カッターに関する。

［従来の技術］ 上述したようなカッターは、建築現場などにおける基礎
や岩脈などに対し溝壁を切るために使用されている。

従来の溝壁カッターにおいては、掘削幅には掘削刃が装
着されており、該掘削刃が土壌を破砕すると共に破砕さ
れた土壌片を内側に取り込み、これが搬送媒体となる液
体と共に吸引されてゆくという構成を取る。

前記カッターは掘削輪を連続的に回転させつつ垂直下方
に１００ｍあるいはそれ以上の深さに達するまで下降操
作される。この掘削時における下方への進行作用は掘削
輪及びカッターフレームの自重により与えられ、これら
掘削輪及びカッターフレームはケーブルラインを介して
クローラクレーンにより吊り下げられた状態にある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような現在使用されている溝壁カッター
は穿孔あるいはドリルを行い得るほとんど全ての土質に
対して適用可能であり、前記掘削刃によって土壌を掘削
（−でいくことができるわけであるが、掘削刃が掘削輪
に固定されているために掘削対象が極めて硬い岩脈など
である場合には掘削刃に非常に強い摩擦力が加わって破
損したり掘削輪の回転が停止してしまうという問題があ
った。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は硬質の土壌に対しても掘削輪が大きな摩擦の悪
影響を被ることなく効率良く掘削を進めることのできる
溝壁カッターを提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記目的を達成
するために本発明においては、掘削刃は掘削輪の軸と略
平行な軸により回転自在に支持された回転工具から成り
、これによって掘削刃と土壌との摩擦を有効に回避でき
る自由掘削が可能となる。

すなわち、前記回転工具は土壌の掘削孔の底部と回転接
触するので、その−が硬い岩脈に当たってもこれから逃
げることができ、その後次々と他の工具による間欠的当
接作用により、部分的に岩脈の硬さに打ち勝って当接音
を小片に砕くことを実現できる。

従って、前記回転工具は連続的ではなく間欠的あるいは
定期的に掘削対象である土壌と接触することになり、掘
削輪の回転中各回転工具に対し加わる荷重は相互にほぼ
等しくなり、均一化されることになる。

勿論、土壌を破砕するための力は印加される荷重だけで
はなく掘削されている半円状の溝部（掘削孔）内におけ
る特定の回転工具の位置の関数として掘削輪に働くトル
クも考慮する必要がある。

各回転工具に加わる土壌に対する接触圧及び表面単位ご
との接触数とにより定められる掘削作用の進行度は掘削
される溝の径または溝底面における掘削幅表面の突出部
の径にはほとんど左右されないので、各回転工具に印加
される荷重を掘削溝の径が大きくなるに従って増大させ
るという必要はない。

この結果、掘削位置を変更する際の移動死荷重を比較的
小さくすることが可能である。

本発明の好適な他の実施例によれば、回転工具は掘削輪
の一方の側面近傍においてその軸方向の突出部をもつ掘
削刃として構成される。これにより、このような回転工
具は特定の掘削輪上に極めて簡単な方法で装着すること
ができ、また必要に応じそれらが摩耗したときに取り替
える作業も容易に行える。

また、前記回転工具は掘削輪上の軸方向に互い違いに配
設すれば掘削効果上非常に有利である。

良好な掘削効果を得るには、掘削刃を少なくとも−の単
一環状刃として構成することが望ましい。

そして１、更にこの環状刃をボタンまたはスタッド状の
環状刃とすることも可能である。

更に、前記掘削刃は特に円錐型またはその軸方向断面が
台形状とすることが好適である。

そして、このような掘削刃の一方側を掘削輪の径方向外
面内に配設することが望ましい。

その周面から見ると、掘削輪の一方側には約４個の掘削
刃が装着されており、他方側には同数の掘削刃がその周
面方向に互い違いに配設されている。

そして、掘削刃の円錐状の周面及び掘削刃の回転軸また
は掘削輪の軸に対する傾斜は、掘削孔の底辺に対し掘削
輪の軸とほぼ平行な掘削面が得られるよう設定されてい
る。

前記掘削刃はほぼ三角形状の軸受ブロックにより取り付
けられており、該軸受ブロックは掘削輪の径方向外面と
ほぼ位置合わせされている。

ここで、掘削孔底面に接触している隅部などの広い基部
が対応掘削幅の外面を少なくとも若干越えるよう軸方向
に突出するよう掘削刃が取り付けられている。このよう
なほぼ軸方向に平行な掘削面及び軸方向突出形態を取る
構造によって掘削輪の自由度が増して動作制限の少ない
掘削作用を得ることができると共に、他方において後に
説明する垂直方向の断面図より把握されるように掘削孔
底面近傍にほぼ直角の溝を切ることが可能となる。

上述したような形態をとる掘削刃を備えているので、掘
削作用中における掘削孔の底面近傍領域における掘削効
果が著しく向上し、またこの掘削効果は前記片面載置に
よって掘削刃により効率良く荷重が印加されることによ
り一層増大する。

掘削刃の隅部における円錐状の周面上には、硬化鋼など
の硬質金属からなる好ましくは球体あるいはほぼ半球状
のスタッドが複数個配設されており、掘削刃周面におけ
る両スタッド間領域がチップ状の破砕工具を構成するこ
ととなる。可能ならば、この破砕工具は往復移動可能に
構成することが好適である。

また、この破砕工具の取替えを容易に行うため、前記各
スタッド及びチップを掘削刃の周面内に挿入することも
できる。

各掘削輪を同軸の二重軸構造として該両掘削輪間に軸受
プレートまたはブラケットを介挿して軸またはギヤを受
は入れる構成を取る場合、軸受ブラケットに対面する掘
削輪の端部に軸方向へ回動可能な軸受を取り付けてこれ
Ｊこ掘削刃を装着すれば、軸受ブラケットの上流側で掘
削刃は掘削方向へ回動することができ、軸受ブラケット
が取り付けられる両掘削輪間にいわゆる詰りか生じるこ
とを回避できる。

更に、掘削された土砂の搬送効率を上げるため、掘削幅
上にブラシを装着することが好適である。

これらのブラシは掘削孔底面のクリーニング作用を果し
、これらの土砂は速やかに搬送されて吸引に供されてい
く。

本発明の他の好適な実施例においては、カッターフレー
ム上に掘削輪の全幅に亘って別のブラシが配設され、こ
れらが回転工具と接触する。

このような構造を取ることによって、掘削輪が回転して
いる間回転工具は間欠的にこのブラシによってクリーニ
ングされ、掘削物質が例えば粘土状であるような場合に
これが掘削刃に付着したまま掘削作用が進められてその
効率が低下してしまうという不都合が有効に回避される
。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は本発明に係る溝壁カッター１０の全体構造を示
し、該溝壁カッター１０はケーブルライン２により支持
されるカッターフレーム１を含む。

ケーブルライン２はクローラ型シャシを有するキャリア
４の片持ちアーム３上を走行する。

前記カッターフレーム１は、互いに対向回転するよう配
設された掘削輪５．６及び７．８をその下端部で担持し
ている。

なお、図示例における掘削輪は、５．６及び７゜８とそ
れぞれ紙面に対して垂直方向に２個ずつ配設された２重
輪構造からなるが、図ではそれぞれの一方側のみが描か
れている。そして、両掘削輪５．６及び７．８は図の矢
印９方向に対向回転を行う。

そ（２て、概ね以下のような手順にて溝が掘削されるこ
ととなる。すなわち、まずカッターフレーム１を垂直下
方に下降させると共に掘削輪５．６及び７．８を連続的
に回転させた状態で該掘削輪５．６及び７．８及びカッ
タ７フレーム１．の自体の重量により地中への掘削が進
められていく。

そして、掘削された土は掘削輪５．６及び７．８によっ
て内側に取り込まれ、吸引装置］−１により搬送媒体と
なる液体と共にホースライン１２へ送出されていく。

第２図は第１図におけるカッターフレーム１すなわち掘
削部の拡大図を示す。

掘削輪５及び７は、刃部１３の周縁全域に亘って回転工
具１４及びブラシ１５が装着されている。

前記回転工具は、フォーク型支持体１７により円形の掘
削刃１６が回転自在に支持された構造であり、その回転
軸は掘削輪５〜８の回転軸１８とほぼ平行に位置してい
ることが理解される。

さて、掘削作用中において掘削輪５〜８の回転によって
回転工具１４は掘削輪５〜８の進行方向（下）側半内部
に接する掘削孔の底面と間欠的に係合する。

そして荷重が印加されると共に掘削輪５〜８ヘトルクＭ
が与えられることによって土壌が粉砕され、その破砕物
質はブラシ１５にて掘削輪５〜８の内側に取り込まれて
吸引装置１１へ供給されることになる。なお、ブラシ１
５の代りにリブその他の掘削物質側方搬送手段を採用す
ることも可能である。

他方、カッターフレーム１側には別のブラシ１９が固定
されており、これによって掘削輪５〜８の回転中回転工
具１４は必然的にブラシ］９と接触して土その他の（＝
Ｊ着物が取り払われることとなる。

第３図は前記第２図における掘削輪５側の側面図を示し
、前述した如く所定間隙を隔てて一対の掘削輪５及び６
が平行に配設された二重輪構造が取られている。なお、
図示例では掘削輪５．６側だけを示１７たが、他方の掘
削輪７．８側も全く同等の構へであるためその図示並び
に説明は省略する。

掘削輪５．６は軸受ブラケット２０上で同軸上に配設さ
れており、駆動力もこの軸受ブラケット２（］を介して
掘削輪５．６に与えられる。

図より明らかなように、実施例における掘削刃１６は掘
削効果を高めるために掘削輪５．６の周縁方向に互い違
いに複数列平行配列された形態をとっている。

そして、このように配設された複数列の各掘削刃間にブ
ラシ１５が介在した形となっているが、できればこのブ
ラシ１５も掘削刃１５と同様に周縁方向に互い違いに配
設されることが望ましい。

前記軸受ブラケット２０側の掘削輪５．６端部には掘削
刃１６′の支持体コアーが矢印２２方向へ回動自在に連
結されており、これによって掘削刃１６′は側方及びベ
ア軸受ブラケット２０上流側の掘削方向へ揺動移動可能
となる。

そして、この掘削刃１６′は図の矢印２３で示す回動下
降位置にあるときに両掘削輪５．６間に侵入した土砂片
２４を除去する作用を果し、リッジの形成を防止できる
。なお、支持体１７′のピボット軸は掘削輪５．６に対
しほぼ正接方向に走行している。

掘削刃１６′の前記回動作用は、例えば掘削孔の底部２
１との当接時に受ける抵抗によって自動的に生じる場合
もあり、また不図示の装置から能動的に駆動制御して回
動させるということも可能である。

他方、図の矢印２２方向への回動作用の後再び元の位置
へ戻る逆方向の回動作用は、軸受ブラケット２０上に設
けられ、掘削刃１６′が係合する不図示の制御レッジ（
突起部）などによって行わせることができる。

第４図及び第５図は掘削刃形状の構成例を示し、第４図
は単一リングの掘削刃２６であり、軸部２８及び刃部２
９が形成されたほぼ円柱状のボディ２７を含む。第５図
はダブルリング型の掘削刃３０を示し、そのボディ２７
には２個のボタン状刃部３１が担持された形となってい
る。

また、掘削対象により必要であったりまたより効率の良
い作業を行うなどのために２個以上の刃部を形成する多
重回構造をとることも可能であり、この場合の刃部は平
滑状としても良いしスタッドや歯その他を形成すること
も好適である。

更に、個々の掘削刃の外形９断面を異ならせることもで
きる。

第６図は掘削刃４０の側面を示し、はぼ円錐型の形状を
ｆｆシ、掘削輪５の軸に対【７てその回転軸４３を角度
α傾斜された状態であり、図の上端の掘削面６０は、掘
削孔２１の底部に対して掘削輪５の回転軸とほぼ平行で
あることが理解される。

ところで、このような平行構造をとることに加えて、本
願において特に重要な事項は、図の右側に位置する掘削
刃４０の上方突出部５０が対応する軸受ブロックの外面
４８及び掘削輪の４面６８よりも軸方向に若干突出して
いるということである。突出領域５０をこのような形態
にすることによって掘削輪の自由度を大きくできるとい
う利点がある。

断面が円錐あるいはほぼ台形を呈する掘削刃４０は軸受
ブロック４２上で回転自在に取り付けられており、回転
軸４３の傾斜度及び円錐状ジャケットの周縁面は掘削面
６０が掘削輪５の軸に対しほぼ平行状態となるよう設定
されている。

そして、前記円錐状ジャケットの周縁面における隅部６
９には硬質金属からなる半球スタッド４６または４７が
破砕手段として取り付けられており、該両半球状六タツ
ド４６と４７との間には硬質金属チップ５１が装着され
ている。これらの破砕手段４６及び５１はその取付は位
置を自在に移動調節できるよう設計されている。

通常、前記破砕部４６．５１は環状にかつ掘削刃４０の
周縁部を往復移動できるよう配設される。

ここで、図中の掘削孔の隅部３７の土壌３６と接触する
スタッド４７はほぼ四角状の掘削孔を形成でき、また突
出部５０によって掘削刃４０の掘削に必要な部分のみを
土壌ど接触させられるので、掘削輪が土壌の抵抗に取ら
れて外れてしまうような不都合を極めて有効に阻止でき
るという利点に留意されなければならない。

更に、掘削刃４０が円錐形状であることから掘削輪５の
周縁面６７に図のような溝状凹部５２を形成することが
好適であり、この凹部５２は隅部６９のスタッド４７の
外周と略嵌合する構造となっている。

前記掘削刃４０の側面４１に近接してほぼ三角形状の軸
受ブロック４２が配設され、反対側の側面４４は開放状
態に置かれている。

第６図では掘削輪５は一部のみしか描かれていないので
、掘削輪の全体的な機能を理解するには図の左側に位置
する対向部を付は加える必要がある。こうして互いに対
向した掘削刃４０その周面に突出し、掘削輪の両外面に
突出部５０が存在する構成が把握される。第７＠は第６
図に示した掘削刃４０に加えてその支持体の構造断面で
示したもので、掘削刃４０の外面ロールジャケット５５
は内側シャケ・ブト５６上へのローラ軸受６２及び中央
ボール軸受６４により回転自在に支持されている。

そして、円錐型またはテーパ状スリーブ５７が前記内側
ジャケット５６内でブレスばめと係合することになる。

テーバスリーブ５７は図におけるネジ５８によって軸受
ブロック４２へ固定され、その前部に形成されたネジ山
が内部ジャケット５６内で対応するネジ山と螺台状懇に
おかれる。

なお、第７図において前記第６図と同等の構成要素には
同一の符号を付１７、その説明は省略した。

［付記］ なお、本発明は上記実施例に基づき以下のような構成態
様を採ることも好適である。

（１）請求項（１）に記載の溝壁カッターにおいて、回
転工具（１４）は略円錐形状を呈する掘削刃（４０）で
あることを特徴する溝壁カッター（２）請求項（］）に
記載の溝壁カッターにおいて、前記回転工具（１４）は
刃部（２９）をもつ単一回転刃（２６，４７）として構
成された掘削刃（１６）であることを特徴とする溝壁カ
ッター（３）上記（２）に記載の溝壁カッターにおいて
、前記掘削刃（１６）にはボタンリング（２，３１）か
形成されていることを特徴とする溝壁カッター（４）上
記（１）に記載の溝壁カッターにおいて、円錐形状の掘
削刃（４０）は回転軸またはビン（４３）をもち、該回
転軸またはビン（４３）は掘削輪（５）の回転軸（１８
）に対し角度α分傾斜した状態に設定され、掘削孔（２
１）の底面に対向する掘削面（６０）が掘削輪（５）の
回転軸（１，８）に対しその軸方向で平行状態におかれ
ていることを特徴とする溝壁カッター （５）請求項（１）に記載の溝壁カッターにおいて、前
記掘削輪（５）の周縁（１６）の一方の側面に配設され
た掘削刃（４０）は掘削輪（５）の外面（６８）とほぼ
位置合せされていることを特徴とする溝壁カッター （６）上記（１）に記載の溝壁カッターにおいて、前記
掘削刃（４０）は円錐系の隅部（６θ）に球状スタッド
（４７）が設けられ、円錐頂部（５１）の同面における
前記球状スタッド（４７）間の領域が破砕手段として作
用することを特徴する溝壁カッター （７）上記（５）に記載の溝壁カッターにおい゛Ｃ１掘
削刃（４０）の一部（５０）が少なくとも外面（６８，
４８）をほぼ越えるよう軸方向に突出していることを特
徴とする溝壁カッター （８）上記（６）に記載の溝壁カッターにおいて、前記
掘削輪（５）の周面（６７）には前記スタッド（４７）
とほぼ嵌合する溝状凹部（５２）が形成されていること
を特徴とする溝壁カッター（９）上記（６）に記載の溝
壁カッターにおいて、前記スタッド（４７）及び頂部（
５１）は硬質金属を用いて形成され、相互に取替え可能
に掘削刃（４０）上に装着されていることを特徴する溝
壁カッター （１０）上記（１）に記載の溝壁カッターにおいて、前
記掘削刃（４０）は内側ケース（１６）と螺合する回転
ケース（５５）を用い、該内側ケース（５６）はテーバ
スリーブ（５７）によって軸受ブロック（４２）へ固定
されていることを特徴とする溝壁カッター （１１）上記（１）に記載の溝壁カッターにおいて、掘
削輪（５）〜（８）のそれぞれの周面にはその円周方向
で互い違いに形成された８本の掘削刃（４０）列を備え
ていることを特徴とする溝壁カッター （１２）請求項（１）に記載、の溝壁カッターにおいて
、 前記掘削輪（５）〜（８）は同軸上の二重幅の対向組と
して配設され、 軸受ブラケット（２０）が該掘削幅対間に介設され、 軸受ブラケット（２０）に近接する掘削輪（５）〜（８
）の端部に回転工具を担持するための軸方向に回動可能
な支持体（１７Ｎが設けられ、該支持体（１７−’）は
軸受ブラケット（２０）の上流側でどちゅうでの進行方
向に回動可能に取り付けられていることを特徴とする溝
壁カッター（１３）請求項（１）記載の溝壁カッターに
おいて、前記ブラシ（１５）は掘削輪（５）〜（８）上
に配設されていることを特徴とする溝壁カッタ（１４）
請求項（１）に記載の溝壁カッターにおいて、前記カッ
ターフレーム（１）上には掘削輪（５）〜（８）の全幅
に渡ってブラシ（１９）が装着され、該ブラシ（１９）
は回転工具（１４，４０）と接触とすることを特徴とす
る溝壁カッタ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、掘削刃が掘削輪へ
回転自在に配設され、また、その掘削部が掘削孔軸と平
行に設定されるので掘削輪に不必要な負担をかけること
なく効率の良い掘削作用を得ることができ、また各掘削
刃間にはブラシが形成されているので掘削孔底部すなわ
ち掘削面から掘削物質を除去した状態を保持することが
でき、またこの掘削物質を迅速確実に吸引装置へ送り出
すことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溝壁カッターの全体構成図、 第２図は第１図における掘削部の拡大図、第３図は第２
図における一方の掘削輪及びその周辺構造の側面図、 第４図及び第５図は第３図における掘削刃の構造図、 第６図は掘削孔内における。掘削刃の状態を示す図、 第７図は支持体に保持された掘削刃の断面図である。 １　・・・　カッターフレーム ７．８　　・・・　掘削輪 ・・　吸引装置 ・・・　回転工具 ・・・　ブラシ ・・・　掘削刃 ・・・　支持体 ・・・　掘削輪軸 ・・・　ブラシ ・・・　軸受ブラケット ・・・　土壌 ５、６゜ 出Ｍ人　バウアー　スベチアル　ティーフバウゲーエム
ベーハー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カッターフレーム上に設けられ回転軸を中心に互いに反
   対方向へ回転しその周面一体に土壌破砕工具が装着され
   てなる複数の掘削輪を有し、前記破砕工具は掘削面（６
   ０）を持つ回転工具（１４、４０）として構成され、前
   記回転工具は掘削輪（５）〜（８）の回転軸（１８）の
   軸方向にほぼ平行な軸により支持されていることを特徴
   とする溝壁カッター。