JP4076564B1 - 地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
地中掘削用の掘削装置1は、掘削装置本体2よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット42a,・・・と、作動流体のエネルギーによって各ビット42a,・・・に打撃力を与えるピストン61を内蔵するピストンケース部材22b,・・・と、各ピストンケース部材22b,・・・に送られる作動流体を貯留する流体貯留部30と、各ピストンケース部材22b,・・・に送られる作動流体が通る作動流体流通経路352と、上記流体貯留部30から各作動流体流通経路352の流通口3a,・・・へ作動流体を送るべく、流体貯留部30と各流通口3a,・・・を連通させる複数の連通孔4a,・・・を備えた回転体40を備えている。
【選択図】図2
Description
更に詳しくは、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法に関する。
そこで本発明の目的は、低振動、低騒音で掘削作業ができるようにした地中掘削用の掘削装置、回転式掘削機及び地中掘削工法を提供することにある。
その他の本発明の目的は以下の説明から明らかになろう。
なお、後述する作用の説明の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、各構成要件を図面記載のものに限定するものではない。
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられており、
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、地中掘削用の掘削装置である。
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられており、
回転体(40)は、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えており、
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、地中掘削用の掘削装置である。
連通孔と流通口が同数であれば、連通孔と流通口のいずれか一方を等間隔とし、連通孔と流通口のいずれか他方を等間隔ではなく、間隔をずらして配置することができる。また、どちらも等間隔に配置せずにずらして配置しても良い。更に連通孔の数と流通口の数が異なる場合は、その数によってはどちらも等間隔に配置しても良い場合がある。例えば回転体の回転方向に沿って等間隔に五箇所設けてある流通口に対し、連通孔を六個所設けた場合には連通孔を等間隔で配置した場合であっても、連通孔が各流通口と同時に同じ開度で連通することを防ぐことができる。
本発明に係る地中掘削用の掘削装置は、掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)を備え、次のように作用する。
(a)本発明に係る地中掘削用の掘削装置によれば、上記した回転体の作用により各ビットは互いに時間をずらして打撃駆動する。よって、掘削する孔とほぼ同じ径のハンマビットを上下動させて地盤を打撃していた従来のダウンザホールハンマに比べて、ビット一回の打撃ごとに受ける地盤の衝撃は小さく、低振動、低騒音で掘削作業ができる。したがって、より低振動、低騒音での作業が望まれる住宅密集地や都市部のオフィス街などでの使用に適している。
また従来では、掘削する孔とほぼ同じ大きな径のハンマビットを駆動させる必要があったため、必然的にハンマビットを上下動させるために必要なエアの消費量が多く、比較的大きなエアコンプレッサーが必要であった。これに対し、本発明では、比較的小さなビットを駆動させれば良いので、一つのビットを進退させるための作動流体(例えばエア)の消費量が小さく、その結果、作動流体を供給する供給装置(例えば、作動流体がエアの場合にはエアコンプレッサー)を小型化できる。よって、供給装置の設置面積も小さくて済み、住宅密集地や都市部のオフィス街等といったスペースの限られた場所での施工に好適である。また供給装置の小型化により、供給装置を駆動させるエンジン等の駆動手段の小型化も可能となるので、駆動手段から発生する振動や騒音も低く抑えることができる。
図1は、本実施例に係る掘削装置を先端側から見た斜視説明図、
図2は、図1に示す掘削装置の縦断面説明図、
図3は、図1に示す掘削装置の分解斜視説明図であり、エアタンク部材と、エアタンク部材から取り外した掘削ビット部材を分解した状態で示している。なお、図3においてエアタンク部材3の基部側(上方側)は図示を省略している。
図4は、掘削ビット部材に収容されているピストンケース部材を縦断面して内部構造を表した側面視説明図であり、内蔵されたピストンが上下動(進退動)している状態を図4(a)〜(d)で経時的に示している。
図6は、図5に示す流体案内部材の内部に配置される回転体を示す斜視説明図、
図7は、図5に示す流体案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図、
図8(a)ないし(d)は、図7に示した回転体の回転状態を経時的に示した一部省略説明図であり、図8(a)は図7に示す状態に対応している。なお、図8では、図7で示したエア受け羽根45とエア供給孔46を省略している。
図9は、掘削装置と回転駆動装置で主に構成される回転式掘削機を示す側面視説明図である。
まず、掘削装置1について説明し、その後、回転駆動装置5について説明する。
図1及び図2に示すように、掘削装置1はその全体が略円柱状に形成されている。掘削装置1は、掘削側(先部側)に位置する掘削装置本体である掘削ビット部材2と、基部側に位置する作動流体貯留部材であるエアタンク部材3を備えている。
図3に示すように、掘削ビット部材2は、上から順に、接続体21を備えると共にピストンを含む駆動手段等を収容したピストンケース部材22a,22b,22b,22b,22b,22bの他、ピストンケース取付体23、ドライブチャック24、チャックガイド25、ビット41,42a,・・・等を備えている。
まず、図9に示す掘削作業前の掘削装置1を吊り下げた状態では、図4(a)に示すように、先端のビット41はその自重によりピストンケース部材22aの先端へ突出した状態となっている。この状態では、ピストン61の先部側周面部がピストンケース本体220の内周面に接しており、エアホース351から導入されるエアがピストン61の先部側にまわらない(送られない)。これにより、ピストン61が上昇することはなく(ピストンケース本体220の基部側へ移動することはなく)、ビット41は駆動停止状態となっている。
エアタンク部材3の基端部(図2で上端部)には、エアを導入するための連結ジョイント34が突出して設けてある。連結ジョイント34から導入されたエアは、エアタンク部材3内のエア貯留部30内に貯留される。符号340は、連結ジョイント34の吹き出し孔を示している。
図6に示す回転体40は、図2及び図5に示す盃(さかずき)のような形をした作動流体案内部材であるエア案内部材8の内部に配置されている。エア案内部材8は、連結ジョイント34の吹き出し孔340からエアを受ける半球状(ボール状)の作動流体案内受部であるエア案内受部81と、エア案内受部81を支える略円錐体の錐壁部で構成される回転体収容体82を有している。本実施例では、回転体収容体82の基端部823(図2で下端部)は区画体300の周縁部付近に固定されているが、エア貯留部30の内壁面304に直接的または間接的に固定することもできる。
図6及び図7に示すように、回転体40は、平面視円形の回転板43と、回転板43を回転可能に軸支する軸部である筒状の回転軸4fを備えている。図2に示すように、回転軸4fは、区画体300中央の中央区画孔3f(図7も参照)に回転可能に差し込まれ、中央区画孔3fから抜けない構造となっている。
符号301は、ボールベアリング(玉軸受孔)の転動体を示している。
図6に示した回転体40では、回転軸4fと回転板43とが一体化しており、共に回転する。これに対し、図10に示すように、区画体300に固定された軸部44aを軸中心として、回転板43aが回転するように構成することもできる。
回転体40の回転によって各エア供給孔46が各周辺区画孔3a,・・・と連通することにより、エア貯留部30からエアが各周辺ピストンケース部材22bに少量ずつ送られ、内部のピストン61を打撃前の待機状態まで駆動させる。この作用については後述する。
図2に示すように、エアタンク部材3の連結体33よりも基部側(図2で上部側)は、連結体33をほぼ境にして基部側にむかってややすぼまって形成されている。この連結体33よりもやや径小に形成された径小部分36の外径は、後述する回転駆動装置5(図9参照)に設けてある筒状のドライブブッシュ51の内径と合うように作られている。
一方、図9に示す回転駆動装置5は、上記したように掘削装置1に回転運動を与えるものである。回転駆動装置5は、回転駆動装置本体50と、回転駆動装置本体50を支えるアウトリガ52を備えている。上記したように、回転駆動装置本体50は、ドライブブッシュ51を介して掘削装置1を装着でき、掘削装置1に回転運動を与える回転テーブル(図9では隠れて表れない)を備えている。
掘削装置1を備えた回転式掘削機6の作用について説明する。
なお、本実施例では、地盤に杭用の孔を掘削する場合を例に挙げて、回転式掘削機6の作用を説明する。
これに対し、各周辺ビット42a,・・・は、回転体40の回転によって、エア貯留部30と各周辺区画孔3aとの開度を制御されて、以下のように打撃駆動される。
図11は、掘削装置の縦断面説明図、
図12は、図11に示すエア案内部材を水平方向に断面して回転体を含む内部構造を表した平面視説明図であり、実施例1でいう図7に対応する図である。
図11に示す回転体40aの回転軸4gは、実施例1(図2参照)と相違して筒状に形成されておらず、エアホースは接続されていない。回転軸4gは、区画体300aの中央の軸受孔303に回転可能に挿設され、軸受孔303から抜けることはない。軸受孔303を中心とする区画体300a(図12参照)の円周上には、上記した内方区画孔5a,5b,5c(破線で示す)が等間隔で三箇所配置されている。
これに対し、各回転孔6a,・・・は、回転体40aの回転によって回転方向側の回転孔6aから徐々に各区画孔5a,5b,5cとの開度が増大するように、回転体40aの回転方向に沿って等間隔ではなく間隔を変えて(間隔をずらして)配置されている。
本実施例に係る掘削装置1aは、以下のように作用する。なお、原則的に実施例1で示した作用のうち同様のものは説明を省略する。
2 掘削ビット部材
3 エアタンク部材
3a,3c,3d,3e,3f 区画孔
4a,4b,4c,4d 回転孔
4g 回転軸
5 回転駆動装置
5a,5b,5c,5d,5e 区画孔
6 回転式掘削機
6a,6b,6c 回転孔
7 ケリーロッド
8 エア案内部材
21 接続体
22a,22b ピストンケース部材
23 ピストンケース取付体
24 ドライブチャック
25 チャックガイド
26 フラットバー
30 エア貯留部
31 ボルト
32 ナット
33 連結体
34 連結ジョイント
36 径小部分
40,40a 回転体
41,42a〜42e 周辺ビット
43,43a 回転板
44a 軸部
45 エア受け羽根
46 エア供給孔
47 ビット
50 回転駆動装置本体
51 ドライブブッシュ
52 アウトリガ
61 ピストン
62 シリンダー
63 チェックバルブ
64 エアディストリビータ
65 バルブスプリング
66 フートバルブ
71 支持軸
72 供給管
73 ワイヤ
81 エア案内受部
81 受部
82 回転体収容体
211 孔
220 ピストンケース本体
222 差込部
230 砂
231 筒状本体
232 ピストンケースケーシング
233 先部カバー体
234 基部カバー体
235,236 挿通孔
241 孔
242 回り止め部部
251 ボルト
252 ナット
253,254 凹部
255 取付孔
256 凹部
300,300a 区画体
301 転動体
303 軸受孔
304 内壁面
331 連結孔
340 吹き出し孔
351,352 エアホース
353〜355 周辺エアホース
356 中央エアホース
361 フラットバー
411,421 ヘッド部
412 ボタンチップ
421 ヘッド部
441 他端部
451 支持部
600 仮設足場
821 取入部
822 取入管
823 基端部
Claims (7)
- 掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられており、
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、
地中掘削用の掘削装置。 - 掘削装置本体(2)よりも外径が小さく、掘削側へ進退する複数のビット(42a,42b,42c,42d,42e)と、
ビット(42a,42b,42c,42d,42e)の数に対応して掘削装置本体(2)内に複数収容されており、作動流体のエネルギーによって各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるピストン(61)を内蔵するピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)と、
各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体を貯留する流体貯留部(30)と、
上記ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の数に対応して複数設けてあり、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)に送られる作動流体が通る作動流体流通経路(352,352,352,352,352)と、
上記流体貯留部(30)から各作動流体流通経路(352,352,352,352,352)の流通口(3a,3b,3c,3d,3e)へ作動流体を送るべく、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる複数の連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)を備えた回転体(40)と、
を有しており、
上記各ビット(42a,42b,42c,42d,42e)が互いに時間をずらしながら打撃駆動するようにすべく、上記流通口(3a,3b,3c,3d,3e)は回転体(40)の回転方向に沿って設けてあり、上記連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)は、各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)と同時に同じ開度で連通することを防ぐために各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)の配置とは異なる配置で回転方向に沿って設けられており、
回転体(40)は、作動流体を受けて回転体(40)を回転させるための作動流体受け羽根(45)を備えており、
回転体(40)は、連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)とは別に、流体貯留部(30)と各流通口(3a,3b,3c,3d,3e)を連通させる作動流体供給孔(46)を備えており、該作動流体供給孔(46)はビット(42a,42b,42c,42d,42e)に打撃力を与えるために必要な作動流体の一部を供給するために連通孔(4a,4b,4c,4d,4e)よりも内径が小さく設定されている、
地中掘削用の掘削装置。 - 互いに時間をずらしながら打撃駆動する複数のビット(42a,42c,42d)とは別途独立して同時に打撃駆動する複数のビット(41,42b,42e)を備えており、別途独立して駆動する該ビット(41,42b,42e)に対応する各ピストンケース部材(22a,22b,22b)の作動流体流通経路(352,352,352,352,352)は、回転体(40)による制御を受けることなく流体貯留部(30)と常時連通した状態となっている、
請求項1または2記載の地中掘削用の掘削装置。 - 流体貯留部(30)に、流体貯留部(30)に供給された作動流体を受けて流通口(3a,3b,3c,3d,3e)に案内する作動流体案内部材(8)が設けてある、
請求項1ないし3のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。 - 掘削装置本体(2)に、各ピストンケース部材(22b,22b,22b,22b,22b)の周りを囲むようにして防振材または/及び防音材(230)が設けてある、
請求項1ないし4のいずれかに記載の地中掘削用の掘削装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の掘削装置(1)(1a)と、該掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えることができる回転駆動装置(5)とを備えた、
回転式掘削機。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の掘削装置(1)(1a)を使用した地中掘削工法であって、掘削装置(1)(1a)に回転運動を与えながら地中掘削を行う、
地中掘削工法。
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