JP3246049U - 油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】堅穴掘削に最適な油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機を提供する。【解決手段】油圧ショベル１０のアームと接続する接続部と、油圧ショベルによって回転駆動されるオーガー２０と、オーガーに接続されるスイベル１１０と、一方側にスイベルが接続され他方側にドリルビット１４０が取り付けられ、内部にエアー貫通孔を有するハンマー部１２０、１３０と、を有する。スイベルは、エアー受け部が設けられる非回転部と、一部が非回転部の内側に設けられ、オーガー接続部およびハンマー接続部を有する回転部と、によって構成される。回転部には、エアー受け部と接続される横孔と、横孔に接続される縦孔が設けられ、エアーコンプレッサー１５０からのエアーを横孔および縦孔を経由してハンマー部のエアー貫通孔に間欠的に送り込み、回転するドリルビットに叩き動作をさせる。【選択図】図１

Description

実用新案法第１１条において準用する特許法第３０条第２項適用申請有り 令和５年９月１９日にｈｔｔｐｓ：／／ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ－ｊａｐａｎ．ｎｅｔにて公開。

本考案の実施形態は、油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機に関する。

構造物を施工地盤上に設置するものとして、例えば、太陽光発電システムにおいて太陽光発電パネル（ソーラーパネルとも言う）を設置する場合、施工地盤に基礎杭を打ち込み、この基礎杭上に太陽光発電パネルを設置することが行なわれている。
近年は、地球温暖化対策として二酸化炭素ＣＯ^２の排出を防ぐため、太陽光発電システムの建設が盛んに行われている。そして、太陽光発電パネルを敷設するための架台を設置する際には、支柱となる基礎杭を施工地盤に多数打ち込む必要がある。

施工地盤に基礎杭を打ち込むために、地面に１５００～２０００ｍｍ程度の穴を掘る必要がある。その採掘時に、堅い岩盤や石に当たった場合（硬質地盤の堅穴採掘）、スイベル装置から破砕ユニットに高圧エアーを供給して、ハンマービットをダウンザホールハンマーにて打撃駆動して、岩盤や石を粉砕する技法が採られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

しかしながら、特許文献１では、破砕機をクレーンで吊り下げて揺動掘削機に取り付けたケーシング内に挿入する機構であるので、極めて大掛かりな工事現場となる。また、特許文献２では、リーダーマストに沿って昇降する駆動装置を用いて掘削するものであるので、リーダーマストを備える特殊な駆動重機を用いる必要がある。特許文献１，２の装置では、コストが高くなるばかりか、クレーンやリーダーマスト等の据え付け工事が発生するので工事時間が長くなる。

また、図６に示すように、従来のスイベル装置では、高圧エアーが供給される非回転部３００の両側の回転部３１０、３２０の外径は、非回転部３００の外径と同じ大きさであった。このため、スイベル装置の重量が重く作業性が悪いばかりか、製造コストが高いという問題があった。

特許第３００４９０３号公報 特許第６８７５７０７号公報

本考案が解決しようとする課題は、硬質地盤の堅穴掘削に最適であり、油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機を提供することを目的とするものである。

実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機は、油圧ショベルのアームと接続する接続部と、前記油圧ショベルによって回転駆動される油圧式回転部と、スイベル接続部と、を有するオーガーと、前記スイベル接続部に接続されるスイベルと、一方側に前記スイベルが接続され他方側にドリルビットが取り付けられ、内部にエアー貫通孔を有するハンマー部と、を有する掘削機であって、前記スイベルは、外部のエアーコンプレッサーと接続されるエアー受け部が設けられる非回転部と、一部が前記非回転部の内側に設けられ、オーガー接続部およびハンマー接続部を有する回転部と、によって構成され、前記スイベルの前記回転部には、前記エアー受け部と接続される横孔と、前記横孔に接続される縦孔が設けられ、前記エアーコンプレッサーからのエアーを前記回転部の前記横孔および前記縦孔を経由して前記ハンマー部の前記エアー貫通孔に間欠的に送り込み、回転する前記ドリルビットに叩き動作させることを特徴とする。

実施形態に係るダウンザホールハンマーと、同ダウンザホールハンマーを取り付けた建設重機の構成を示す図である。 実施形態に係るダウンザホールハンマーのオーガーの構成を示す図である。 実施形態の係るダウンザホールハンマーのスイベル装置およびハンマージョイントの構成を示す図である。 実施形態の係るダウンザホールハンマーのスイベル装置の設計図の一例である。 実施形態の係るダウンザホールハンマーのハンマージョイントの設計図の一例である。 従来のスイベル装置の形状を示す写真である。

以下、実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機について、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係るダウンザホールハンマーと、同ダウンザホールハンマーを取り付けた建設重機の構成を示す図である。
図１において、油圧ショベル（ユンボ（登録商標）や、バックホウ等とも言う）１０は、既存のキャタピラー付きの台車にショベルが付いた掘削用建設機械である。油圧ショベル１０では、ショベルに代えて、その先端のアーム（作業端）にはダウンザホールハンマー１００が取り付けられる。ダウンザホールハンマー１００は、小型油圧ショベル（０．１）から中型油圧ショベル（０．２５）迄に搭載可能である。

油圧ショベル１０のアームには、油圧ショベル１０からの油圧で回転駆動されるオーガー２０が取り付けられている。オーガー２０は、建設、農業、或いは整地作業等での杭の穴掘り用途（例えば、フェンス、足場、標識、樹木、灌木などの穴掘り）に用いられている。実施形態では、油圧ショベル１０のアームに接続されるオーガー２０がダウンザホールハンマー１００を取り付ける接続部となり、ダウンザホールハンマー１００により硬質地盤（施工地盤）の掘削作業が行われる。

オーガー２０の回転軸に接続されるダウンザホールハンマー１００は、スイベル１１０装置（以下、単にスイベルと言う）と、スイベル１１０と接続するハンマージョイント１２０と、ハンマージョイント１２０と接続するハンマー１３０と、ハンマー１３０の端部に形成されたドリルビット１４０とを有して構成される。なお、ハンマージョイント１２０とハンマー１３０とを合わせてハンマー部と称している。

そして、スイベル１１０には、高圧エアーを供給するエアーコンプレッサー１５０がオイラー１６０を介して接続される。オイラー１６０は、ハンマー１３０の焼付き防止のため、エアーに微量のオイルを混入するのに用いる。

ドリルビット１４０には、複数の空気孔（吹出口）１４０ａが設けられ、その端部は複数の超硬ビット１４０ｂが設けられている。ドリルビット１４０のビット径として、例えば７０／７２／７６／８０／９０／９５ｍｍの６種類が用意されている。また、ハンマー１３０の長さとして、例えば１５００／２３００ｍｍの２種類が用意されている。従って、ダウンザホールハンマー１００は、比較的小さいサイズのドリルビットに最適な小型軽量なものとなっている。

掘削（採掘）する地盤の大きさ（径）と深さに応じて、最適なビット径とハンマー長さが選択される。因みに、太陽光発電パネルの敷設作業では、架台を設置するための支柱（杭）の太さに合わせて、ビット径７６ｍｍのドリルビット１４０を用いて掘削するのが望ましい。そして、油圧ショベル１０のオーガー２０によりダウンザホールハンマー１００を押しつけながら回転させて、穿孔作業が実施される。

実施形態のダウンザホールハンマー１００では、併せてエアーコンプレッサー１５０から吹出した高圧エアーでドリルビット１４０を上下に叩き、硬い岩石を粉砕する。つまり、油圧ショベル１０による掘削現場では、硬い岩盤（岩石）等の硬質地盤に遭遇した場合は、ハンマー１３０のドリルビット１４０を回転と叩きの動作を駆使して、硬い岩盤を破壊する。これにより、竪穴掘削における硬質地盤での穿孔、および岩石の破壊・除去を可能とする。その結果、油圧ショベル１０のアームでダウンザホールハンマー１００を押下し、目的の深度まで穿孔することが出来る。

図２は、油圧ショベル１０のオーガー２０の外観構成を示す図である。図２で示したオーガー２０は、油圧ショベル１０との接続部２０ａと、油圧式回転部２０ｂと、スイベル１１０との接続部２０ｃと、を有して構成される。オーガー２０の全長は８０３ｍｍ、接続部２０ａの長さは２０５ｍｍ、油圧式回転部２０ｂと接続部２０ｃとを合わせた長さは５９８ｍｍである。接続部２０ａの接続孔はΦ６０ｍｍである。

油圧式回転部２０ｂの外径はΦ２４６ｍｍ、接続部２０ａの外幅は２８４ｍｍ、内幅は２１０ｍｍである。接続部２０ｃのスイベル１１０との接続長は１００ｍｍ、その径はΦ６５ｍｍである。油圧式回転部２０ｂには、油圧ショベル１０と接続する高圧ポート２０ｂ１と低圧ポート２０ｂ２が設けられる。

図３は、ダウンザホールハンマー１００のスイベル１１０と、ハンマージョイント１２０との内部接続構成を示す図である。
図３に示すように、スイベル１１０とハンマージョイント１２０とを合わせた長さは、例えば２２０８ｍｍである。スイベル１１０は、非回転部１１０３と、オーガー２０によって回転駆動される回転部１１０５と、を有して構成される。
非回転部１１０３は、エアーコンプレッサー１５０からオイラー１６０を介して供給される高圧エアーを受けるエアー受け部１１０３ａが設けられる。また、非回転部１１０３には、回転部１１０５との接触面に対してグリスを注入できるように複数のグリス孔が設けられている。

回転部１１０５は、一部が非回転部１１０３の内側に位置する箇所と、その上下に位置する接続部の３つの構成部を有している。まず、回転部１１０５の非回転部１１０３の内部に位置する箇所には、エアー受け部１１０３ａからの高圧エアーが通る横孔１１０５ｅが設けられている。その横孔１１０５ｅから入った高圧エアーは、回転部１１０５の中央部に空けられた縦孔（後述するエアー孔１１０５ｃ）からハンマージョイント１２０の貫通孔と接続して形成されるエアー通路に向けて送出される。これにより、オーガー２０によって回転駆動される回転部１１０５に、エアー受け部１１０３ａからの高圧エアーが横孔１１０５ｅから導かれ、縦孔１１０５ｃを通過してハンマージョイント１２０に向けて間欠的に送り込まれる。即ち、横孔１１０５ａは、回転軸の水平方向を貫く貫通孔であるので、少なくとも１８０度回転毎に非回転部１１０３のエアー受け部１１０３ａと対向する位置が到来する。回転部１１０５の回転により横孔１１０５ａがエアー受け部１１０３ａに対向するタイミングで高圧エアーが縦孔１１０５ｃに送り込まれる。この高圧エアーがハンマー部のエアー貫通孔からドリルビット１４０の叩き動作の駆動源として作用する。

次に、スイベル１１０の回転部１１０５の上側の箇所には、オーガー２０の接続部２０ｃと接続するオーガー接続部１１０５ａが設けられる。オーガー接続部１１０５ａにはオーガー２０の接続部２０ｃが挿入され、接続ピンとクリップで取り付ける第１穴１１０５ｂが形成されている。これにより、オーガー２０の回転動作がスイベル１１０の回転部１１０５に伝達される。

回転部１１０５の下側の箇所には、非回転部１１０３のエアー受け部１１０３ａを介して供給された高圧エアーをハンマージョイント１２０に送出する縦孔のエアー孔１１０５ｃが形成されたハンマージョイント接続部１１０５ｄが設けられる。エアー孔１１０５ｃの外径は、例えばΦ１０４ｍｍであり、その内径はΦ４９ｍｍである。ハンマージョイント接続部１１０５ｄには、ハンマージョイント１２０のジョイント接続部１２０ａと螺合する第１穴１１０５ｂが設けられる。

ハンマージョイント１２０は、ハンマージョイント接続部１１０５ｄの第１穴１１０５ｂに螺合接続するジョイント接続部１２０ａと、ハンマーサポート部１２０ｂと、ジョイント接続部１２０ａとハンマーサポート部１２０ｂとを結合する結合部１２０ｃと、を有して構成される。ハンマーサポート部１２０ｂに形成されるエアー貫通孔１２０ｄの内径は、例えばΦ２４ｍｍであり、エアー孔１１０５ｃの内径（Φ４９ｍｍ）より小さい径である。これにより、エアー孔１１０５ｃからの高圧エアーがスピードを増してハンマー１３０に向けて押し出される。

図４は、スイベル１１０の詳細な設計図の一例である。
図４に示すように、例えば、スイベル１１０の回転部１１０５の全長は５９１ｍｍであり、非回転部１１０３の長さは２５１ｍｍであり、非回転部１１０３の外径はΦ２１０ｍｍである。回転部１１０５のオーガー接続部１１０５ａの長さは１１０ｍｍであり、第２穴１１０５ｆの内径はΦ６６ｍｍ、外径はΦ１２０ｍｍである。オーガー接続部１１０５ａの上から４０ｍｍの位置に接続用の付属ピンの挿入孔が形成されている。回転部１１０５のハンマージョイント接続部１１０５ｄの長さは２３０ｍｍであり、第２穴１１０５ｆの内径はΦ９０ｍｍ、外径はΦ１８０ｍｍであり、下から１２０ｍｍの位置にベアリングが設けられる。

回転部１１０５の全長５９１ｍｍに対し、非回転部１１０３の長さは２５１ｍｍである。したがって、非回転部１１０３の長さは、回転部１１０５の全長に対し４０～４５％（好ましくは４２％程度）の割合で形成されているので、スイベル１１０を小型軽量化することが出来る。なお、非回転部１１０３のエアー受け部１１０３ａからの高圧エアーが通る横孔１１０５ｅは、中央部に貫通孔として形成されている。その横孔１１０５ｅから入った高圧エアーをハンマージョイント１２０のエアー貫通孔１２０ｄに向けて送出する縦孔のエアー孔１１０５ｃは、回転部１１０５の回転軸の中央部に形成されている。

更に、実施形態のスイベル１１０では、非回転部１１０３の外径Φ２１０ｍｍに対し、回転部１１０５のオーガー接続部１１０５ａの外径はΦ１２０ｍｍであり、Φ９０ｍｍ（＝２１０－１２０）も小さい径である。同様に、非回転部１１０３の外径Φ２１０ｍｍに対し、回転部１１０５のハンマージョイント接続部１１０５ｄの外径はΦ１８０ｍｍであり、Φ３０ｍｍ（＝２１０－１８０）も小さい径である。回転部１１０５の外径が、非回転部１１０３の外径より小さい寸法であるので、小型軽量なスイベル１１０が提供出来る。

図５は、ハンマージョイント１２０の詳細な設計図の一例である。
図５に示すように、例えば、ハンマージョイント１２０の全長は１８２０ｍｍである。スイベル１１０の第１穴１１０５ｂと螺合接続するジョイント接続部１２０ａの長さは２０３ｍｍであり、更に長さ５７ｍｍ／Φ１５０ｍｍの第１中間部、長さ６０ｍｍ／Φ１１４ｍｍの第２中間部が設けられる。また、ハンマーサポート部１２０ｂの長さは１５０ｍｍであり、その外径はΦ６０ｍｍである。また、ジョイント接続部１２０ａとハンマーサポート部１２０ｂとを結合する結合部１２０ｃの長さは１００ｍｍである。

このように、実施形態の硬質地盤用掘削機によれば、ダウンザホールハンマー１００の駆動装置として油圧ショベルを用いているので、硬質地盤を掘削する場合であっても通常の油圧ショベルで掘削工事を行うことができる。このため、掘削工事費が安くなるばかりか、クレーン等の据え付け工事が無くなるので短い時間で掘削工事ができる。また、スイベルの回転部１１０５の外径は、非回転部１１０３の外径より小さい寸法であるので、小型軽量なスイベル１１０が提供出来る。その小型軽量により、製造コストも低価格に抑えることが出来る。また、ハンマージョイント１２０をスイベル１１０とハンマー１３０との間に設けることにより、多彩なハンマー１３０を接続することが出来る。

以上説明したように、実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機は、油圧ショベル１０のアームと接続する接続部２０ａと、油圧ショベル１０によって回転駆動される油圧式回転部２０ｂと、スイベル接続部２０ｃと、を有するオーガー２０と、スイベル接続部２０ｃに接続されるスイベル１１０と、一方側にスイベル１１０が接続され他方側にドリルビット１４０が取り付けられ、内部にエアー貫通孔１２０ｄを有するハンマー部１２０，１３０と、を有する掘削機であって、スイベル１１０は、外部のエアーコンプレッサー１５０と接続されるエアー受け部１１０３ａが設けられる非回転部１１０３と、一部が非回転部１１０３の内側に設けられ、オーガー接続部１１０５ａおよびハンマー接続部１１０５ｄを有する回転部１１０５と、によって構成され、スイベル１１０の回転部１１０５には、エアー受け部１１０３ａと接続される横孔１１０５ｅと、横孔１１０５ｅに接続される縦孔１１０５ｃが設けられ、エアーコンプレッサー１５０からのエアーを回転部１１０５の横孔１１０５ｅおよび縦孔１１０５ｃを経由してハンマー部１２０，１３０のエアー貫通孔１２０ｄに間欠的に送り込み、回転するドリルビット１４０に叩き動作させる構成である。これにより、ダウンザホールハンマーの駆動装置として油圧ショベルを用いているので、硬質地盤を掘削する場合であっても通常の油圧ショベルで掘削工事を行うことができる。したがって、掘削工事費が安くなるばかりか、クレーン等の据え付け工事が無くなるので短い時間で掘削工事ができる。

また実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機は、スイベル１１０の回転部１１０５のオーガー接続部１１０５ａの外径およびハンマー接続部１１０５ｄの外径は、非回転部１１０３の外径より小さい形状である。これにより、小型軽量なスイベルが提供出来る。その小型軽量により、製造コストも低価格に抑えることが出来る。

また実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機は、スイベル１１０の回転部１１０５のハンマー接続部１１０５ｄの外径は、オーガー接続部１１０５ａの外径より大きい形状である。これにより、内部にエアー孔を有する側を強化した小型軽量なスイベルが提供出来る。その小型軽量により、製造コストも低価格に抑えることが出来る。

また実施形態の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機のスイベル１１０の非回転部１１０３の長さは、回転部１１０５の全長の４０～４５％の長さである。これにより、小型軽量なスイベルが提供出来る。その小型軽量により、製造コストも低価格に抑えることが出来る。

本考案の実施形態は、例として提示したものであり、実用新案登録請求の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、考案の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、考案の範囲や要旨に含まれるとともに、実用新案登録請求の範囲に記載された考案とその均等の範囲に含まれる。

１０…建設重機（油圧ショベル）、 ２０…オーガー
２０ａ…油圧ショベルとの接続部、 ２０ｂ…油圧式回転部
２０ｂ１…高圧ポート、 ２０ｂ２…低圧ポート
２０ｃ…スイベルとの接続部、 １００…ダウンザホールハンマー
１１０…スイベル装置（スイベル）、 １２０…ハンマージョイント
１２０ｄ…エアー貫通孔、 １３０…ハンマー、 １４０…ドリルビット
１４０ａ…空気孔（吹出口）、 １４０ｂ…超硬ビット
１５０…エアーコンプレッサー、 １６０…オイラー
１１０３…非回転部、 １１０３ａ…エアー受け部
１１０５…回転部、 １１０５ａ…オーガー接続部、 １１０５ｂ…第１穴
１１０５ｃ…縦孔（エアー孔）、 １１０５ｄ…ハンマージョイント接続部
１１０５ｅ…横孔、 １１０５ｆ…第２穴、 １２０ａ…ジョイント接続部
１２０ｂ…ハンマーサポート部、 １２０ｃ…結合部１２０ｃ

Claims (4)

1. 油圧ショベルのアームと接続する接続部と、前記油圧ショベルによって回転駆動される油圧式回転部と、スイベル接続部と、を有するオーガーと、
   前記スイベル接続部に接続されるスイベルと、
   一方側に前記スイベルが接続され他方側にドリルビットが取り付けられ、内部にエアー貫通孔を有するハンマー部と、
   を有する掘削機であって、
   前記スイベルは、外部のエアーコンプレッサーと接続されるエアー受け部が設けられる非回転部と、一部が前記非回転部の内側に設けられ、オーガー接続部およびハンマー接続部を有する回転部と、によって構成され、
   前記スイベルの前記回転部には、前記エアー受け部と接続される横孔と、前記横孔に接続される縦孔が設けられ、
   前記エアーコンプレッサーからのエアーを前記回転部の前記横孔および前記縦孔を経由して前記ハンマー部の前記エアー貫通孔に間欠的に送り込み、回転する前記ドリルビットに叩き動作させることを特徴とする油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機。
2. 前記スイベルの前記回転部の前記オーガー接続部の外径および前記ハンマー接続部の外径は、前記非回転部の外径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機。
3. 前記スイベルの前記回転部の前記ハンマー接続部の外径は、前記オーガー接続部の外径より大きいことを特徴とする請求項１の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機。
4. 前記スイベルの前記非回転部の長さは、前記回転部の全長の４０～４５％の長さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の油圧ショベルを駆動装置とする硬質地盤用掘削機。