JPH01280196A - 拡底杭用回転掘削装置 - 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、建設工事に適用するアースドリル工法の場所
打ち拡底杭において、拡底掘削に使用する回転掘削装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来のアースドリル工法による拡底杭用回転掘削装置に
は、第９図および第１Ｏ図に示すように、拡掘削ビット
３４を重直軸３８ａ、３８ｂ回りに回転させて拡開する
方式と、第１１図に示すように、下開きリンク機構を有
する上部拡掘削ビット４０と、垂直なヒンジ［横を付し
横開きする下部拡掘削ビット４１をそれぞれ個別に拡開
させる方式がある。

また土砂バケットの底板を開板する方法については、地
上作業員のレバー操作による手動開板方式と、施工機の
フレーム上部に取り付けたブラケットと掘削装置の開板
部品との突き当てによる準自動開版方式がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の拡底用掘削装置を用いると次のような問題
点がある。

第９図および第１０図に示す方式では、２翼の拡掘削ビ
ット３４を同調して拡縮動作せしめるために、水平に配
置した複雑な同調リンク機構３９と拡掘削ビット３４と
同数の油圧シリンダ３７を必要とし、さらに拡掘削ビッ
ト３４の地山に対する貫入方向と切削角度が拡掘削ビッ
ト３４の拡開中の開度によって常に変化し地山に対する
ビット貫入力も変動するため、掘削孔壁が最も不安定に
なる拡底形状上部の逆傾斜部に対し、能率のよい安定し
た掘削が行ないがたい。一方、第１１図に示す方式では
、２Ｍ構造の上下部の拡掘削ビットをそれぞれの油圧シ
リンダ４３ａ　、　４３ｂで個別に動作せしめるために
拡底機構が複雑化し、また、拡底形状を全面同時に掘削
することが困難である。実用上では、上部拡掘削ビット
４０の掘削作業が完了した後に下部拡掘削ビット４１の
掘削作業へ移行しなければならず、掘削ないし作業能率
が大きく低下する。また、上部拡掘削ビット４０と下部
拡掘削ビット４１の掘削軌跡を円滑に接合せしめるため
には、下部拡掘削ビット４１の拡開動作を高精度に制御
する必要があり、下部拡掘削ビット４１の地山に対する
切削角度およびビット貫入力が拡開中に変化する。さら
に、油圧シリンダ４３ａ　、　４３ｂは垂直に配置され
トグル機構に類似したリンク機構を形成するため、掘削
開始時から掘削終了時に至る掘削工程中に上部拡掘削ビ
ット４０の拡大力が大きく変動し、安定したビット貫入
力が得られない。

土砂バケットの底板の間板方法については、手動間板方
式では開板レバーの専従操作員を必要とし、また施工機
のフレーム上部のブラケットを利用した準自動開板方式
では、掘削装置を地上高くさき上げた位置で底板を開板
するために泥や土砂の飛散が多く、周辺の人身および器
物に対する危険度が高い。

本発明は上述の従来技術の問題を解消し、高能率で、安
定性、安全性に優れた掘削作業を実現せしめ、合理的な
構造を有する拡底杭用回転掘削装てを提供するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１発明は、杭先端の形状を拡大する場所打ち拡底
杭の掘削において、施工機のケリーバの下端に接続され
回転されるドリルバイブ１を装置の中心に配置し、ドリ
ルパイプ上部にピン軸５て上端を固定した？！数の拡掘
削ビット４をドリルパイプ周りに重下させ、該拡掘削ビ
ットの下部にビット下端部が伸縮および屈折可能なよう
に球座９と連結軸１０で構成される自在継手部を設け、
油圧シリンダ６の油圧力で各拡掘削ビットを傘状に等し
く下開きせしめるリンク機構を設け拡掘削ビットの拡縮
動作を可能ならしめるとともに、ドリルバイブ下部にド
リルパイプを回転軸として揺動可能なように接合した土
砂バケット１２を１２　’１１し、該土砂バケットには
バケット側面の一部が開口するように垂直なヒンジ１４
で開閉する複数の側面Ｍ１１を取り付け、自在継手部を
有する拡掘削ビットの下端部４ａと該側面蓋の端部を垂
直なピン軸１３で連結して拡掘削ビットの拡縮動作と側
面蓋の開閉動作を連動せしめ、ケリーバとドリルパイプ
を掘削方向に回転させ拡掘削ビットの全体形状とリンク
構造による動作軌跡で決定される形状で地山を全面掘削
するとともに、掘削土砂を拡掘削ビットおよび測面蓋の
前面で土砂バケット内に取り込みながら所定の拡底形状
を形成するよう構成する。

本願第２発明は、前記土砂バケット１２にヒンジ１９で
開閉する底板と該底板を係留させるロック装置］！１７
ａを装備するとともに、該ロック装置を操作するレバー
１７を設け、拡掘削ビット４を拡縮する前記油圧シリン
ダ６の油圧回路を利用して動作する油圧シリンダ１８を
土砂バケットの上部に配置して該レバーと連結せしめ、
掘削土砂の排出時に該油圧シリンダを操作してロック装
置を間放し、油圧力で底板を自動的に開板するよう構成
する。

〔作用〕

本発明は前記の構成を有するので、下端部が伸縮及び屈
折機能をもつ拡掘削ビット構造と、ドリルパイプ軸回り
における土砂バケットの揺動作用により、拡掘削ビット
と土砂バケットの側面蓋を連動して拡開し、拡底形状の
全面を同時に掘削する。また、回転掘削装置の全体動作
は、拡掘削ビットに装備した油圧シリンダと単純な構造
の下開きリンク機構のみの作用で作動し、油圧シリンダ
の伸長により拡掘削ビットがドリルパイプを軸として半
径方向に張り出し、かつ掘削中常に一定の切削角度を保
ちながら地山壁面に対し垂直に貫入する。

さらに、油圧シリンダを水平に配置して拡掘削ビットを
直動せしめる構成では、油圧シリンダの作用力を効率的
に利用するもので、掘削中一定の拡掘削ビットの拡大力
を発揮し、常に安定したビット貫入力を維持しながら掘
削を行う。

さらに、土砂バケットの底板を油圧力で開板せしめる構
成では、底板を開板する油圧シリンダが拡掘削ビットを
拡縮させる油圧回路に組み込んだ切換弁の操作のみで作
動し、遠隔操作により底板な任意の高さで自動的に開板
して掘削土砂を排出する。

その結果、回転掘削装置を一定深さに保持した状態で円
滑な孔壁面を持つ拡底形状が一義的に決定され、高能率
で安定性に優れた掘削と、安全性に浸れ省力化された排
土作業が実現されることになる。

〔実施例〕

以下に、図面に示す実ａ例について説明する。

第１図乃至第５図は、本発明の回転掘削装置の構造と機
能を示し、第１図および第２図は拡掘削ビットの収納状
態、すなわち拡底掘削開始前の状態を示し、第３図は拡
掘削ビットの拡開状態、すなわち拡底掘削終了時の状態
を示す。

回転掘削装置におけるドリルパイプｌの上端は連結ピン
２でｈ！工機のケリーバと接続して回転掘削装置をケリ
ーバに懸垂させ、ケリーバの掘削回転力をドリルパイプ
ｌに確実に伝達する。ドリルパイプ１の上部にはスタビ
ライザ３を装備して掘削の安定性を高める。

拡掘削ビット４は４ｇで構成され、該拡掘削ビットの上
端をピン軸５でドリルパイプ上部に固定し垂下させ、Ｉ
Ｊリルパイブｌと嵌合して上下方向に摺動する同期リン
グ７を設け、該同期リングとピン軸を介して拡掘削ビッ
ト４の下部を連結リンク８で接合し、拡掘削ビット４を
油圧力でピン軸５を中心として下関きせしめるリンク機
構を形成する。また油圧シリンダ６は相対する２翼の拡
掘削ビット４に直結され、４）！の拡掘削ビットの場合
にはドリルパイプ１の中心を通り交差するように２個の
油圧シリンダ６が水平に配置される。

従って、油圧シリンダ６の拡縮力はそれぞれ相対する２
ｇの拡掘削ビット４に直接伝達することができ、拡掘削
ビット４をドリルパイプ軸に対して半径方向に拡縮する
。なお、４′ｍの拡掘削ビット４の拡縮量は連結リンク
８と同期リング７により同期され等しくなる。さらに、
ドリルパイプ１の下部にはドリルパイプ１を回転軸とし
て揺動可能なように接合した土砂バケット１２を設け、
さらに該土砂バケットにはバケット側面の一部が開口す
るように兎直なヒンジ１４で開閉する側面Ｎ１１を取り
付ける。

４翼の拡掘削ビット４のうち、相対する１対の拡掘削ビ
ット４の下部には、拡掘削ビットの下端部４ａが上下方
向に伸縮し屈折可能なように自在継手部を設ける。すな
わち、自在継手部は球座９と拡掘削ビットの下端部４ａ
に備えた連結軸１０とから構成され、球ｌ１９に連結軸
１Ｇを嵌合して拡掘削ビット４と拡掘削ビットの下端部
４’ａを自在継手状に連結する。このため、拡掘削ビッ
ト４の拡開動作に伴い連結軸１０も半径方向に張り出さ
れるため、油圧シリンダ６の伸縮動作で拡掘削ビット４
と拡掘削ビットの下端部４ａが同時に連動して拡縮する
ことになる。拡掘削ビット４と拡掘削ビットの下端部４
ａの自在継手部の動きは第４図および第５図に示すごと
く、拡掘削ビット４は下開きで拡縮するが、拡掘削ビッ
トの下端部４ａは土砂バケットの側面ｆｆ１ｌｌと垂直
なビン軸１３で連結されているため球座９で折れ曲り、
垂直な状態で平行に拡縮する。また、拡掘削ビットの下
端部４ａには拡掘削ビット４から張り出されたガイド２
１が常に接触するので、連結軸１０を中心に拡掘削ビッ
トの下端部４ａが回転することはない。なお、油圧シリ
ンダ６の伸縮は地上の操作盤で操作する。

同期リング７とｌ’リルパイブ１との間には摺動型キ一
部２０を設けており、掘削回転力がドリルパイプｌから
ビン軸５を介して直接拡掘削ビット４１：伝達されるだ
けでなく、同期リング７と連結リンク８を介しても伝達
される。そして掘削回転力は、ドリルパイプ１、ビン軸
５、同期リング７、連結リンク８、拡掘削ビット４、球
座９、連結軸１０１拡掘削ビットの下端部４ａ、ビン軸
１３、側面蓋１１、ヒンジ１４を通して土砂バケット１
２まで伝達される。

第６図は、拡掘削ビット４の下端に取付けた連結軸１０
と拡掘削ビットの下端部４ａと側面Ｍ１１および土砂バ
ケット１２の平面的な動きを示す。ドリルパイプｌと土
砂バケット１２を揺動軸１５で接合し、ビン軸１３を拡
掘削ビットの下端部４ａと連動して半径方向に張り出す
に従い揺動軸１５で土砂バケット１２をドリルバイブ軸
回りに所定の揺動角度θたけ２２回転してヒンジ１４を
拡開時のヒンジ位１１１４ａまで掘削回転方向にずらし
、側面ｌ１１１を円滑に開く、また、第３図の油圧シリ
ンダ６により拡掘削ビット４を縮めることで土砂バケッ
ト１２は逆の揺動回転動作を示し拡掘削ビットの下端部
４ａそして側面Ｉｌｌが閉じる。なお、土砂バケット１
２をドリルバイブ軸回りに揺動させても掘削作業上なら
びに構造上の支障はまったくない。

掘ａりは拡底形状の上部を拡掘削ビット４でｔテい、掘
削回転の半径方向に下開きで拡大することにより拡掘削
ビットが常に最適な切削角度と安定した拡大力を保ちな
がら地山壁面に貫入し、拡掘削ビット４の下開き角度通
りに逆傾斜部が掘削される。

一方、拡掘削ビットの下端部４ａは拡掘削ビット４に追
従して半径方向に垂直な状態で平行に張り出し、！＆通
な切削角度と安定した拡大力を保ちながら地山壁面に貫
入し拡底形状下部の掘削を行なう。また拡掘削ビットの
下端部４ａは、掘削土砂を土砂バケット１２の内部に導
く側面１１１１を広げる役目を行い、拡掘削ビットの下
端部４ａと側面蓋１１との前面で土砂１２より拡がった
杭底面部の掘削土砂を土砂バケット１２内に掻き寄せる
。そして拡掘削ビット４と拡掘削ビットの下端部４ａお
よび側面Ｉｌｌを閉じながら掘削土砂を確実に土砂バケ
ット１２内に取り込む。

土砂バケット１２の容量分を掘削した壕、回転掘削装置
を地上に引き上げ、そして土砂バケット１２の上部のレ
バー１７を操作して底板１６を下方に開けて掘削土砂を
排出し、所定の拡底径に拡底するまで）頃次掘削を繰り
返す。

上記実施例においては、本発明による構成例として水平
に配置した油圧シリンダで拡堀削ビットを直動せしめる
装置構成をとりあげたが、第７図に示すごとく垂直に配
置した１対の油圧シリンダ６で同期リング７を上下動さ
せ、リンクｉｔｓを介して拡掘削ビット４を拡縮せしめ
る装置！！構成を使用しても、拡掘削ビット４の拡大力
が掘削中に変動すること以外の従来技術の問題点をすべ
てＭ消することができ、本発明の主要目的を十分に達成
することができる。また、上記実施例においては、拡掘
削ビットを４翼としたので２翼構成の従来技術に比して
掘削口１における装置の安定性が増大し抗品ｔ１に対し
て好都合であるが、拡掘削ビットを２ｉ！！にしても本
発明の目的を達成し１することは勿論である。

第８図は拡掘削ビット４および底板開板のためのレバー
１７を操作するための油圧回路を示し、拡掘削ビット４
を拡縮せしめる油圧シリンダ６は油圧源２３からの油圧
力を切換弁２５で切り換えて伸縮させる。

土砂バケット１２の上部に配：ｌした底板開板のための
油圧シリンダ１８は、切換弁２５を中立に保った状態で
切換弁２７の操作で伸縮させる。すなわち、切換弁２７
を開けることにより油圧ｆｉ２３からの油圧力が直接油
圧ホース２２に加わり、同時に減圧弁２８で減圧した油
圧力が油圧ホース２６に加わる。この時の減圧弁２８の
減圧する比率は、油圧シリンダ６のピストン側の受圧面
積に対するロッド側の受圧面積の比率より小さな値を必
要とする。この状態において油圧シリンダ６のロッド側
の作動力は常にピストン側の作動力以上となり、油圧シ
リンダ６は収縮状態になる。一方、油圧ホース２２の油
圧力でシーケンス弁３１が作動する結果、油圧シリンダ
１８には油圧ホース２６の油圧力が加わり、油圧シリン
ダ１８が縮小してレバー１７を動作させる。ついで、レ
バー１７の先端のロック装置１７ａを開放してヒンジ１
９１：より底板１６を下方に開き、土砂バケット１２内
の土砂を排出する。一方、切換弁２７を閉じると、切換
弁２５を介して油圧ホース２６の油圧力が解除され、油
圧シリンダ１８はスプリング力でｆｉｌ＋長し、レバー
１フの先端のロック装置１１７ａが復帰するので、底板
を再び係留することができる。

〔発明の効果〕

本発明の拡底杭用回転掘削装置を用いると、拡底形状の
地山全面を同時に掘削することができ、地山壁面に対し
常に最適な切削角度と安定した拡大力を保ちながら４３
１４の掘削ビットを貫入することができるので、高能率
で安定した掘削が実現できる。

本願第２発明は、土砂バケットの底板を拡底掘削用の油
圧回路を利用して自動的に開板できるので、作業の省力
化ならびに安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す掘削装置の収納状態の側
面図、第２図は同じく底面図、第３図は拡掘削ビットの
拡開状態の斜視図である。第４図は拡開状態の拡掘削ビ
ット下部の自在継手部の側面図、第５図は拡開状態の拡
掘削ビット下部の自在継手部の正面図、第６図はドリル
パイプ軸回りに土砂バケットを揺動回転したときの説明
用平面図、第７図は油圧シリンダを垂直に配置した掘削
装置の拡開状態の側面図、第８図は掘削装置を操作させ
るための油圧回路図である。 第９図は拡掘削ビットを垂直軸回りに回転させて拡開す
る従来の掘削装置の側面図、第１Ｏ図は同じく平面図で
ある。第１１図は上下の拡掘削ビットを個別に拡開させ
る従来の掘削装置の側面図である。 ｌはドリルパイプ、２は連結ビン、３はスタビライザ、
４は拡掘削ビット、４ａは拡掘削ビットの下端部、５は
ビン軸、６は油圧シリンダ、７は同期リング、８は連結
リンク、９は球座、１０は連結軸、１１は側面蓋、１２
は土砂バケット、１３はビン軸、１４はヒンジ、１５は
揺動軸、１６は底板、１７はレバー、１８は油圧シリン
ダ 第３図 第４図　　　　　　　第５図 第６図 第８図 ＄９ｔ１ 手続補正書（自発） 灸 昭和６３年６月凶日 特許庁長官　　百　　１）　文　　毅　　殿１、事件の
表示　　特願昭６３−１０９４１５号２、発明の名称 拡底杭用回転掘削装置 ３、ｔ４正をする者 事件との関係　　　特許出願人 大阪市此花区伝法４丁目３番５５号 株式会社鴻　池　組 ４、代理人 大阪市西区西本町１丁目２番８号　第５富士ビルＭ館内
一 明細書の発明の詳細な説明の欄、及び図面の第８図６、
端正の内容 ６３、６．２４ １、明細書第８頁１２行目「利用するもので、」とある
を「利用するので、」と訂正する。 ２、同第１２頁末行「け２２回転して」とあるをｒけ回
転して」と訂正する。 ３、図面中第８図を別紙の通り訂正する。 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）杭先端の形状を拡大する場所打ち拡底杭の掘削に
   おいて、施工機のケリーバの下端に接続され回転される
   ドリルパイプ１を装置の中心に配置し、ドリルパイプ上
   部にピン軸５で上端を固定した複数の拡掘削ビット４を
   ドリルパイプ周りに垂下させ、該拡掘削ビットの下部に
   ビット下端部が伸縮および屈折可能なように球座９と連
   結軸１０で構成される自在継手部を設け、油圧シリンダ
   ６の油圧力で各拡掘削ビットを傘状に等しく下開きせし
   めるリンク機構を設け拡掘削ビットの拡縮動作を可能な
   らしめるとともに、ドリルパイプ下部にドリルパイプを
   回転軸として揺動可能なように接合した土砂バケット１
   ２を設置し、該土砂バケットにはバケット側面の一部が
   開口するように垂直なヒンジ１４で開閉する複数の側面
   蓋を取り付け、自在継手部を有する拡掘削ビットの下端
   部４ａと該側面蓋の端部を垂直なピン軸１３で連結して
   拡掘削ビットの拡縮動作と側面蓋の開閉動作を連動せし
   め、ケリーバとドリルパイプを掘削方向に回転させ拡掘
   削ビットの全体形状とリンク構造による動作軌跡で決定
   される形状で地山を全面掘削するとともに、掘削土砂を
   拡掘削ビットおよび側面蓋の前面で土砂バケット内に取
   り込みながら所定の拡底形状を形成することを特徴とす
   る拡底杭用回転掘削装置。
2. （２）油圧シリンダ６を水平に配置して両端部を拡掘削
   ビット４と連結し、該油圧シリンダで相対する２翼の拡
   掘削ビットを直動するようになしたる請求項１記載の拡
   底杭用回転掘削装置。
3. （３）前記土砂バケット１２にヒンジ１９で開閉する底
   板と該底板を係留させるロック装置１７ａを装備すると
   ともに、該ロック装置を操作するレバー１７を設け、拡
   掘削ビット４を拡縮する前記油圧シリンダ６の油圧回路
   を利用して動作する油圧シリンダ１８を土砂バケットの
   上部に配置して該レバーと連結せしめ、掘削土砂の排出
   時に該油圧シリンダを操作してロック装置を開放し、油
   圧力で底板を自動的に開板することを特徴とする拡底杭
   用回転掘削装置。