JPH0758032B2 - 掘管の連結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は掘管の連結装置に係り、
特に掘管を順次連結して地中を掘進する掘管の連結装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボーリング作業等は一定の長さに形成さ
れた掘管を順次連結して地中を掘進して行う。そして、
一般に掘管同士の連結は、掘管が小口径の場合と大口径
の場合とで異なる。即ち、掘管が小口径の場合は、掘管
の先端部に雄ねじを形成すると共にその後端部に雌ねじ
を形成して、掘管同士を雄ねじと雌ねじとで連結し掘管
を順次同軸上に連結する。また、掘管が大口径の場合
は、掘管の先端部及び後端部にフランジを形成して、掘
管同士の先端部及び後端部のフランジをボルトで連結し
掘管を順次同軸上に連結する。或いは、掘管の一端部に
スプラインや多角柱のジョイント、例えば雄の六角ピン
を形成し、他端部に六角ボックスを形成して掘管同士を
嵌合するもの等がある。

【０００３】尚、嵌合後の掘管は、ピン等が掘管の外側
から嵌合部に差し込まれて軸力が保持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ねじに
よる掘管同士の連結は短時間で行うことができるが、掘
進後の掘管同士の取り外しに過大なトルクを要する。従
って掘管同士の取り外しに時間がかかるという問題があ
る。また、フランジ接続の場合では、フランジを数本の
ボルトで締めつけて連結するので着脱に時間がかかると
いう問題がある。

【０００５】一方、複数の並列された多軸掘管を一度に
連結する場合、単軸の掘管を連結するよりもさらに位置
合わせやセンタ出し等に過大な時間がかかると共に技術
的にも困難が伴い、自動化が不可能であった。また、こ
の場合に、掘管の一端部に雄の六角ピンを形成し、他端
部に雌の六角ボックスを形成して掘管同士を嵌合する従
来の連結方法を用いると、多軸掘管のうち例えば一本の
掘管が六角同士の凹凸部が合わず嵌合しない場合には、
嵌合しない掘管を回転させて調整する。しかし、この掘
管を回転させると他の掘管も回転するので、他の掘管が
嵌合しなくなるという欠点がある。その為、何度も回転
位置を変えて多軸が同時に嵌合する位置を捜し出さなけ
ればならないので、連結に長時間を要するという欠点が
ある。

【０００６】また、六角ジョイント或いは、通常のスプ
ラインジョイント等は、一歯毎に切削加工しなけれはな
らないので、製作コストが高くなるという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安価
なコストで製作でき、且つ掘管同士の連結と取り外しを
短時間で行うことができると共に複数の並列した多軸掘
管に於いても容易に着脱可能な掘管の連結装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、一定長さの単位掘管を順次連結して駆動装置
により回転と送りを与えつつ地中を掘進する掘管の連結
装置に於いて、前記掘管の一端部には、雄のインボリュ
ートスプラインが形成された雄軸と、前記掘管の他端部
には、雌のインボリュートスプラインが形成された雌軸
と、を備え、前記雄、雌軸のインボリュートスプライン
を噛合わせて掘管同士を嵌合し、掘管に回転力を伝達す
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、先ず、掘管の一端部に形成さ
れた雄のインボリュートスプラインを、連結する側の掘
管の他端部に形成された雌のインボリュートスプライン
に嵌合する。インボリュートスプラインは、ギアの一種
であって雌の内歯車とそれに嵌合する雄の外歯車とで成
っている。従って、歯数を従来のスプラインに比べ数倍
多く設けることができるので、歯同士の位置合わせが容
易になり、嵌入が容易に行えるようになる。更に、イン
ボリュートスプライン歯は歯切り装置で加工されるの
で、全歯数が均等に精度良く切削されると共に加工コス
トが安価になる。

【０００９】また、嵌合時に、歯の凹凸同士が当接し、
インボリュートスプライン同士の凹凸部が合わない場合
でも、雄、雌のインボリュートスプラインの各先端部両
面にテーパ状の面取りを形成することにより、雄のイン
ボリュートスプラインを雌のインボリュートスプライン
に押し込むと、雄のインボリュートスプラインの歯のテ
ーパ面が雌のインボリュートスプラインのテーパ面を押
圧し、雄のインボリュートスプラインが雌のインボリュ
ートスプラインのテーパ面に沿って押し込まれるので、
掘管同士を嵌合することができる。従って、多軸掘管同
士を連結する場合に位置合わせが不要になり有利であ
る。

【００１０】また、掘管はインボリュートスプラインで
嵌合されているので、引き抜くだけでよく掘管同士の取
り外しが容易に行える。従って、掘管同士の連結、及び
取り外しを短時間で行うことができると共に、インボリ
ュートスプラインの効果によって複数の並列した多軸掘
管に於いても容易に連結することができる。

【００１１】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る掘管の連
結装置の好ましい実施例について詳説する。図１には本
発明に係る掘管の連結装置１０の実施例が示されてい
る。この掘管の連結装置１０で連結される上下の掘管１
２、１２は一定の長さ寸法に形成され、図中上側の掘管
１２の下端部には連結部材である雌軸１４が固着されて
いる。雌軸１４は、筒状に形成されて掘管１２と同軸上
に配設されており、その内周部１５には図２で示すイン
ボリュートスプライン１６が形成される。また、このイ
ンボリュートスプライン１６は図３に示すように、各歯
１６Ａ、１６Ａ…の先端部両側に面取りであるテーパ面
１６Ｂ、１６Ｂが形成されている。

【００１２】前記インボリュートスプライン１６は、図
１で示す掘管１２の軸線上に形成されると共に、連結部
材である雄軸１８に形成されたインボリュートスプライ
ン２０がパッキン２２を介して図２で示すようにスプラ
イン嵌合されている。これにより、図中上側の掘管１２
の回転トルクが図中下側の掘管１２に伝達される。前記
雄軸１８は、図中下側の掘管１２と同軸上に固着されて
配設されている。尚、前記インボリュートスプライン２
０の各歯の先端部両側も前記インボリュートスプライン
１６と同様に、テーパ面が形成されている。また、前記
パッキン２２は、掘削時にセメントミルク等の注入液を
内径孔１７を利用して図５に示すビット４２の先端から
噴出しながら掘削する際に、注入液が連結部に侵入する
のを防止する為に設けられている。

【００１３】一方、図１で示すように雌軸１４の下端外
周部には、インボリュートスプライン２４が形成される
と共に、そのインボリュートスプライン２４の下部に四
角形状の孔２６、２６…が図４に示すように４５°間隔
で開口されている。この孔２６は、雄軸１８の中心軸１
８ａに向けてテーパ形状に形成される。また、各孔２
６、２６…には、断面略台形状の連結ブロック２８、２
８…が雌軸１４の径方向に摺動可能に装着される。

【００１４】前記雄軸１８の外周部には、環状の溝３０
が形成される。この溝３０は、雄軸１８を雌軸１４にス
プライン嵌合した際に前記連結ブロック２８、２８、…
と対応する位置に形成される。また、前記溝３０の側面
は図１で示すように、連結ブロック２８のテーパ面と係
止できるようにテーパ面が形成されている。前記雌軸１
４の外周には筒体３２が挿入され、この筒体３２は掘管
１２の軸線方向に図中矢印で示すように上下動自在に取
付けられる。また、筒体３２の内周面にはインボリュー
トスプライン３４が形成される。このインボリュートス
プライン３４は掘管１２の軸線方向に形成されると共
に、雌軸１４のインボリュートスプライン２４とスプラ
イン嵌合するように凹凸形状に形成されている。尚、前
記インボリュートスプライン２４、３４は、筒体３２が
土砂等の抵抗で回転してパッキンを損傷するのを防止す
る為に設けられたものである。

【００１５】雌軸１４の外周には、筒体３２のストッパ
用及び泥水侵入防止用のシール材としてのパッキン３
６、３９が設けられ、これにより筒体３２と雌軸１４と
がシール状態に保持される。また、筒体３２の一方の先
端面は連結状態で雄軸１８に設けたパッキン３５、３８
に密着されているので、筒体３２と雄軸１８がシール状
態に保持され外部から泥水が連結部に侵入するの防止で
きると共に、パッキン３５によって筒体３２の上面には
掘管１２に水圧が作用し、筒体３２を図１中下方向に押
しつけるので、連結ブロック２８に伝わる摩擦抵抗と共
に掘削中に於ける筒体３２の抜けを防止することもでき
る。更に、パッキン３６は、掘管１２の着脱時に筒体３
２を図中上方向に移動した状態（図６）で筒体３２を保
持する役目を有する。即ち、一方の掘管１２を吊り上げ
ると雄軸１８の溝３０のテーパ面によって連結ブロック
２８の一部が筒体３２の内径収納部３３に入り、掘管１
２、１２同士の着脱が可能となる。

【００１６】前記の如く構成された掘管の連結装置１０
の作用について説明する。先ず、図５に示すベースマシ
ン３８のパワースイベル４０に掘管の連結装置１０が設
けられた掘管１２を取り付け、先端には掘削刃であるビ
ット４２が設けられ掘管１２を継ぎ足してセメントミル
ク等の注入液をビット４２の先端から噴出しながら地中
を掘削する。この掘管１２にはオーガ４４が取り付けら
れている。次に、１本の掘管１２の長さ分掘削し、その
後、新な掘管１２を掘管の連結装置１０で連結して継ぎ
足す。

【００１７】それは、図６に示すように掘削に使用して
いた（図中下側の）掘管１２が掘削孔４６に落下しない
ように、その雄軸１８をホルダ４８で挟持して掘削孔４
６の上方に位置するように固定する。そして、雄軸１８
のインボリュートスプライン２０に、継ぎ足す（図中上
側の）掘管１２を差し込み雌軸１４のインボリュートス
プライン１６をスプライン嵌合して回転方向が連結され
る。この時、インボリュートスプライン１６、２０の各
歯の先端部両面が前述したようにテーパ状の面取りが形
成されているので、互いの面取りに沿って雌軸１４が雄
軸１８に誘導挿入される。これにより、嵌合部の位置合
わせをしなくとも容易にインボリュートスプライン２０
をインボリュートスプライン１６に挿入嵌合することが
できる。即ち、図７中（ａ）に示すように雄軸１８のイ
ンボリュートスプライン２０の歯２０Ａのテーパ面２０
Ｂが雌側のインボリュートスプライン１６の歯１６Ａの
テーパ面１６Ｂ（図３に示す）を押圧し、雄側のインボ
リュートスプライン２０が雌側のインボリュートスプラ
イン１６のテーパ面１６Ｂに沿って図中（ｂ）に示すよ
うに押し込まれるので、位置合わせを必要とせず掘管１
２、１２同士を容易にスプライン嵌合することができ
る。

【００１８】そして、インボリュートスプライン嵌合
後、図示しないフォーク等を筒体３２の外形の溝３７に
掛け、このフォークで筒体３２を図６に示す位置から下
方向に移動させる。筒体３２を下方向に移動すると、筒
体３２の内周テーパ面３２ａが連結ブロック２８の外周
テーパ面２８ａに当接して、この外周テーパ面２８ａが
内周テーパ面３２ａに押されるので、連結ブロック２８
が図中矢印方向、即ち雄軸１８の中心軸１８ａ（図４に
示す）方向に摺動する。連結ブロック２８が摺動する
と、連結ブロック２８の内周部が図１に示したように、
雄軸１８の溝３０に係止して軸方向が連結される。これ
により、掘管１２、１２同士の軸力が保持されて連結が
終了する。

【００１９】また、掘管１２、１２同士を取り外す際に
は、前記筒体３２を図示しないフォーク等で図６に示し
た位置まで移動し、その後、雌軸１４を雄軸１８から引
き抜く。雌軸１８を引き抜くと、連結ブロック２８の内
周テーパ面２８ｂが溝３０のテーパ面に押されるので、
連結ブロック２８が溝３０から退避する方向に摺動す
る。これにより、掘管同士の連結を解除することができ
る。

【００２０】また、雄軸１８の溝３０と連結ブロック２
８の位置合わせが不要なので、インボリュートスプライ
ンの多歯数のどの位置でも嵌合可能となり、位置合わせ
を必要とした従来の掘管の連結装置と比較して掘管の連
結を容易に、且つ短時間で行うことができる。更に、複
数の並列した多軸掘管に於いても同様に連結することが
できる。

【００２１】図８は、連結された掘管１２、１２の軸力
保持機構の他の実施例が示されている。図８によれば、
掘管１２、１２の嵌合に形成された一対の貫通穴５０、
５２に連結ピン５４、５６を挿入し、そしてこの連結ピ
ン５４、５６が抜け落ちないように図９に示すスプリン
グホルダー５８、６０でその端部を覆っている。前記一
対の貫通穴５０、５２は雌軸１４と雄軸１８とに形成さ
れた溝が、インボリュートスプライン嵌合によって合致
することにより形成され、掘管１２の連結方向に直交し
て形成されている。これにより、図１に示した連結ブロ
ック２８、筒体３２を用いなくても掘管１２、１２の軸
力を保持することができる。前記連結ピン５４、５６は
多角柱でも円柱でも良い。

【００２２】尚、本実施例では、縦方向で掘削する実施
例を示したが、これに限られるものではなく、横方向に
掘削する場合にも使用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る掘管
の連結装置によれば、掘管の一端部に雄のインボリュー
トスプライン、そして連結する側の掘管の他端部に雌の
インボリュートスプラインをそれぞれ形成したので、位
置合わせを必要とせず容易にジョイントすることができ
る。また、嵌合する際にインボリュートスプライン同士
の凹凸部が合わない場合でも、雄のインボリュートスプ
ラインを雌のインボリュートスプラインに押し込むと、
雄のインボリュートスプラインの歯のテーパ面が雌のイ
ンボリュートスプラインのテーパ面を押圧し、雄のイン
ボリュートスプラインが雌のインボリュートスプライン
のテーパ面に沿って押し込まれるので、掘管同士を容易
に嵌合することができる。

【００２４】従って、構造がシンプルで掘管同士の連
結、及び取り外しを短時間で行うことができるので、複
数の並列した多軸掘管に於いても容易に連結することが
でき、自動着脱化も容易に可能となる。また、従来のス
プラインに代わってインボリュートスプラインを設ける
ことにより、歯数を多くして嵌合を容易にすると共に自
動歯切りができるので加工精度が向上し、しかもコスト
の低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る掘管の連結装置の実施例の断面図

【図２】図１に於けるＡ−Ａ線上に沿う断面図

【図３】雌側のインボリュートスプラインの先端テーパ
状面取りの実施例を示す要部斜視図

【図４】図１に於けるＢ−Ｂ線上に沿う断面図

【図５】本発明に係る掘管の連結装置で連結された掘管
を使用して地中を掘削している状態を示す説明図

【図６】本発明に係る掘管の連結装置の着脱時の実施例
を示す断面図

【図７】雄、雌のインボリュートスプラインの挿入嵌合
状態を示す説明図

【図８】掘管の軸力保持機構の他の実施例を示す断面図

【図９】図８に於けるＡ−Ａ線上に槽断面図図

【符号の説明】

１０…掘管の連結装置 １２…掘管 １４…雌軸 １６…雌側のインボリュートスプライン １８…雄軸 ２０…雄側のインボリュートスプライン ２６…孔 ２８…連結ブロック ３０…溝 ３２…筒体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定長さの単位掘管を順次連結して駆動
   装置により回転と送りを与えつつ地中を掘進する掘管の
   連結装置に於いて、 前記掘管の一端部には、雄のインボリュートスプライン
   が形成された雄軸と、 前記掘管の他端部には、雌のインボリュートスプライン
   が形成された雌軸と、 を備え、前記雄、雌軸のインボリュートスプラインを噛
   合わせて掘管同士を嵌合し、掘管に回転力を伝達するこ
   とを特徴とする掘管の連結装置。
2. 【請求項２】 前記雄、雌軸のインボリュートスプライ
   ンの各歯の先端部両面に、テーパ状の面取りが形成され
   たことを特徴とする請求項１記載の掘管の連結装置。