(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダに摺動自在に設けられたスライドケースと、該スライドケースをリーダに沿って進退させる駆動手段と、前記スライドケース内に垂直方向に固設されたガイドロッドに摺動自在に設けられたウエイトハンマと、該ウエイトハンマを持ち上げ、落下させるリフトと、前記ウエイトハンマの落下線上に設けられ、ウエイトハンマの落下により打撃されるハンマサブと、該ハンマサブを伝動機構を介して回転させるモータと、より構成され、
前記リフトは、スライドケース内に設けられたスプロケット間に懸回されたチェーンに、ウエイトハンマの係止部材が固着され、スプロケットに連結された駆動手段で駆動するチェーンの移動によりウエイトハンマを係止部材で係止して下方より上方に持ち上げ、落下させる構成としてなり、
前記ハンマサブに掘削ロッドが連結され、掘削ロッドには、ウエイトハンマの落下によるハンマサブへの打撃で打撃力が伝達され、モータの駆動によるハンマサブの回転で回転力が伝達されることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記ハンマサブにはスピンドルギアがスプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギアにモータのギアが噛合していることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
前記ハンマサブには打撃緩衝用のばねが介在されていることを特徴とする請求項１または２に記載の掘削装置。
【請求項４】
前記ハンマサブにはスピンドルが回転不可で軸方向摺動自在に取り付けられ、ハンマサブと該スピンドルとの間には、ハンマサブの軸方向の移動をスピンドルに伝達すると共に、この移動でスピンドルが制止部材に当接しスピンドルの軸方向の移動が制止されたときはハンマーサブとスピンドルとの間で緩衝用となるばねが介在され、前記スピンドルにはスピンドルギアがスプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギアにモータのギアが噛合されていることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、掘削ロッドに回転力と打撃力を与えて給進させ掘削（削孔）する掘削装置に関し、特に、掘削（削孔）だけでなく地質調査や貫入試験にも使用できる掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転、給進および打撃を与えて掘削（削孔）する掘削装置としては、ロータリーパーカッションドリルが知られている。これは掘削ロッドを回転させつつ給進させると共に打撃力を与え掘削するものであり、例えば、下部走行体にパワーユニット、コントロールスタンド等によりなるベース本体が設けられ、このベース本体に、ブームシリンダ、チルトシリンダ、ローテーションシリンダ及びスライドシリンダ等のシリンダを介してリーダが傾倒自在に立設され、該リーダにドリルヘッドが設けられた構成となっている。
【０００３】
そして、ドリルヘッドは給進装置でリーダに沿って進退させると共に、ドリルヘッドは、モータ及びハンマスプール（パーカッションシリンダ）などで構成され、モータおよびハンマスプールで回転及び打撃されるハンマサブに掘削ロッドが連結され、回転、給進及び打撃が与えられるものである。このようなロータリーパーカッションドリルは、掘削ロッドに回転力と打撃力を与えて掘削するため、岩盤のみならず掘削が困難な礫層等でも掘削できるし、掘削速度も早いものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータリーパーカッションドリルは、掘削ロッドが接続されるハンマサブをハンマスプールで打撃することにより掘削ロッド（ビット）に打撃力を伝達するものであるため、ハンマ作動時には衝突音が発生し、この衝突音がドリルヘッド外部に伝播して騒音が発生する。従って、市街地や住宅地においては騒音公害となるため使用が敬遠されるようになっている。そこで、この発明はハンマによる打撃は使用するが、従来のようなパーカッションシリンダでなく、騒音の発生が少ない掘削装置を提供することを第１の目的とする。
【０００５】
また、従来のロータリーパーカッションドリルにおいては、ハンマスプールの構成において打撃はできるが貫入試験には使用できないし、地質調査にも不向きである。このような点に鑑み本発明は、回転力及び打撃力を与えることができ、しかも貫入試験や地質調査にも使用できる掘削装置の提供を第２の目的とする。
【０００６】
さらに、従来のロータリーパーカッションドリルは、構造が複雑となるため製造にも手数がかかり、高価となる課題がある。そこで、この発明は、構造が簡単で安価な掘削装置を提供することを第３の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明の請求項１の掘削装置は、リーダに摺動自在に設けられたスライドケースと、該スライドケースをリーダに沿って進退させる駆動手段と、前記スライドケース内に垂直方向に固設されたガイドロッドに摺動自在に設けられたウエイトハンマと、該ウエイトハンマを持ち上げ、落下させるリフトと、前記ウエイトハンマの落下線上に設けられ、ウエイトハンマの落下により打撃されるハンマサブと、該ハンマサブを伝動機構を介して回転させるモータと、より構成され、
前記リフトは、スライドケース内に設けられたスプロケット間に懸回されたチェーンに、ウエイトハンマの係止部材が固着され、スプロケットに連結された駆動手段で駆動するチェーンの移動によりウエイトハンマを係止部材で係止して下方より上方に持ち上げ、落下させる構成としてなり、
前記ハンマサブに掘削ロッドが連結され、掘削ロッドには、ウエイトハンマの落下によるハンマサブへの打撃で打撃力が伝達され、モータの駆動によるハンマサブの回転で回転力が伝達されることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の請求項２の掘削装置は、前記ハンマサブにはスピンドルギアがスプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギアにモータのギアが噛合していることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の請求項３の掘削装置は、前記ハンマサブには打撃緩衝用のばねが介在されていることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項４の掘削装置は、前記ハンマサブにはスピンドルが回転不可で軸方向摺動自在に取り付けられ、ハンマサブと該スピンドルとの間には、ハンマサブの軸方向の移動をスピンドルに伝達すると共に、この移動でスピンドルが制止部材に当接しスピンドルの軸方向の移動が制止されたときはハンマーサブとスピンドルとの間で緩衝用となるばねが介在され、前記スピンドルにはスピンドルギアがスプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギアにモータのギアが噛合されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態を示す側面図、図２はこの発明の実施の形態を示す概略斜視図、図３はこの発明の実施の形態を示す要部正面図、図４はこの発明の実施の形態を示す要部側面図、図５はこの発明の実施の形態を示す要部説明図である。
【００１２】
同図において、１はリーダであって、ベースマシン２に起倒自在に立設されている。本例においてはベースマシン２としてクローラタイプを示しており、下部走行体３上にパワーユニット５やコントロールボックス６などよりなるベース本体４にブームシリンダ７及びスライドシリンダ８等のシリンダを介して、起倒自在に立設されている。前記ベース本体４には、アウトリガー９が設けられ、作業時にベースマシン２を安定して支持できるようになっている。
なお、ベースマシン２としては、クローラタイプでなく、戴置式であってもよい。
【００１３】
前記リーダ１には、スライドケース１０が摺動自在に設けられ、このスライドケース１０には駆動手段が設けられ、リーダ１に沿って進退される。この駆動手段は、従来公知の手段でよく、本例においてはシリンダシ１１が採用されており、シリンダ１１のシリンダロッド１１ａの先端がスライドケース１０の上端に固定されて連結されている。
【００１４】
前記スライドケース１０内には、リーダ１を作業状態に立設したときの垂直方向に固設されたガイドロッド１２に摺動自在にもうけられたウエイトハンマ１３と、このウエイトハンマ１３をガイドロッドに沿って持ち上げ、落下させるリフト１４と、前記ウエイトハンマ１３の落下線上に設けられ、ウエイトハンマ１３の落下により、打撃されるハンマサブ１５と、ハンマサブ１５を回転させるモータ１６の伝動機構、などが大略内蔵されている。
【００１５】
スライドケース１０は、直方体の箱状であって、前記駆動手段としてのシリンダロッド１１ａは、図２及び図４に示すようにその先端がスライドケース１０の天板１０ａに固着されている。
また、前記ガイドロッド１２も図３及び図４に示すようにその先端がスライドケース１０の天板１０ａに固着されて垂下されている。
【００１６】
ウエイトハンマ１３は、前記ガイドロッド１２に摺動自在に設けられており、ガイドロッド１２に沿って上下動が可能となっている。このウエイトハンマ１３は、ハンマサブ１５を打撃することによってハンマサブ１５に連結される掘削ロッドＲに打撃力を付与するものである。このウエイトハンマ１３は、ガイドロッド１２に回転不可であって軸方向に摺動自在に装着されるのが、ウエイトハンマ１３の持ち上げ、落下時に回転しないので好ましい。
【００１７】
前記ウエイトハンマ１３は、リフト１４によって所定の高さまで持ち上げられて落下される。本例のリフト１４は、スライドケース１０の左右の側壁上方にスプロケット１７ａ、１８ａが回転自在に設けられ、スライドケース１０の下方の左右にモータ１９の駆動軸１９ａに固着されてスプロケット１７ｂ、１８ｂが設けられ、スプロケット１７ａ、１７ｂ間及びスプロケット１８ａ、１８ｂ間にチェーン２０、２１が懸回され、この左右のチェーン２０、２１の同位置にウエイトハンマ１３の係止部材２２が設けられたものである。
【００１８】
従って、モータ１９を駆動させ駆動軸１９ａを回転させるとスプロケット１７ｂ、１８ｂが回転し、チェーン２０、２１が回動する。チェーン２０、２１が回動すると、係止部材２２が図３、図４に示すようにウエイトハンマ１３の下端を係止して持ち上げて行き、チェーン２０、２１が上方のスプロケット１７ａ、１８ａで反転しようとすると係止部材２２がウエイトハンマ１３の係止から外れて、ウエイトハンマ１３はガイドロッド１２に沿って落下し、ハンマサブ１５を打撃するものである。モータ１９を駆動している間は、この動作を繰り返すことになる。本例においては、係止部材２２が、チェーン２０、２１の２等分した位置にそれぞれ設けられているため、チェーン２０、２１の半回転で１回の打撃動作となる。
ここでウエイトハンマ１３の落下させる高さは、上下のスプロケット１７ａ、１７ｂ間及び１８ａ、１８ｂ間の間隔を調整することによって決定できる。
【００１９】
前記ハンマサブ１５は、ウエイトハンマ１３の落下線上に同心的にもうけられる。即ち、ハンマサブ１５の上面に中心孔１５ａが穿設され、この中心孔１５ａに前記ガイドロッド１２の先端が挿入されており、ウエイトハンマ１３と同軸的関係を維持している。
このハンマサブ１５の外周には、スピンドル２３が回転不可で軸方向摺動自在に設けられている。このスピンドル２３の上端とハンマサブ１５のフランジ体１５ｂとの間には、ハンマサブ１５の外周に位置してばね２４が介在されており、ハンマサブ１５に付与された打撃力は、ばね２４を介してスピンドル２３に伝達され、スピンドル２３はハンマサブ１５と共動する。この時、スピンドル２３には、フランジ体２３ａが設けられており、下方に移動するとこのフランジ体２３ａが制止部材としての機枠２５に当接して制止されるようになっているため、ハンマサブ１５との間で緩衝作用をすることになる。上記の関係においてハンマサブ１５及びスピンドル２３のストローク範囲は、スピンドル２３のフランジ体２３ａが機枠２５に当接して制止されるまでの範囲Ｌとなる。
【００２０】
前記スピンドル２３の外周には、スピンドルギア２６が回転不可で軸方向移動自在に設けられ、例えば、スプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギア２６にモータ１６のギア（ピニオンも含む）２７が噛合されている。従って、ハンマサブ１５は、モータ１６の駆動による回転力がギア２７、スピンドルギア２６、スピンドル２３を介して伝達され回転される。
【００２１】
しかして、ハンマサブ１５に掘削ロッドＲを連結すると、掘削ロッドＲには、ウエイトハンマ１３による打撃力と、モータ１６による回転力と、シリンダ１１による給進力が伝達される。
この作用について更に説明すると、リフト１４のモータ１９を駆動するとチェーン２０、２１が回動して係止部材２２がウエイトハンマ１３を係止して持ち上げては落下させる動作を繰り返す。この時のウエイトハンマ１３の落下によりハンマサブ１５は繰り返し打撃される。このハンマサブ１５には掘削ロッドＲが連結されているため、前記ハンマサブ１５への打撃力は掘削ロッドＲに伝達される。
【００２２】
この掘削ロッドＲに付与された打撃力で掘削（削孔）される分だけ掘削ロッドＲは打ち込まれるが、このことはその分ハンマサブ１５も移動することになる。この時、ハンマサブ１５とスピンドル２３の間にはばね２４が介在されているため、ハンマサブ１５の打撃力はばね２４を介してスピンドル２３にも伝達され、スピンドル２３もハンマサブ１５と共に移動する。このスピンドル２３の移動は、フランジ体２３ａが機枠２５に当接して規制されるから、この時のばね２４はハンマサブ１５との間で緩衝作用をする。
【００２３】
また、ハンマサブ１５及びスピンドル２３のストロークは、スピンドル２３の移動が制止されるまでの範囲Ｌである。従って、掘削ロッドＲの１回の打撃で打ち込まれるストロークは、スピンドル２３の移動が制止されるまでの範囲Ｌである。これにより、軟弱地盤に当たってもストロークは制御される。
【００２４】
また、ハンマサブ１５はスピンドル２３が回転不可で軸方向摺動自在に設けられ、該スピンドル２３にはスピンドルギア２６がスプライン結合により軸方向相対移動自在で回転不可に設けられ、このスピンドルギア２６にモータ１６のギア２７が噛合されているので、ハンマサブ１５には、モータ１６の回転力が、ギア２７、スピンドルギア２６及びスピンドル２３を介して伝達され回転される。これによりハンマサブ１５に連結する掘削ロッドＲを回転させることができる。
【００２５】
さらに、スライドケース１０にはシリンダ１１のシリンダロッド１１ａが連結されているからこのシリンダ１１により、リーダ１に沿って進退させることができる。ハンマサブ１５を含むドリルヘッド全体は、スライドケース１０内に内蔵されているため、スライドケース１０の進退により進退する。これにより、ハンマサブ１５に連結する掘削ロッドＲに給進力を付与することができる。
【００２６】
なお、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、スピンドル２３は必ずしも必要ではなく、これを無くしハンマサブ１５にスピンドルギア２６を設ける構成であってもよいし、掘削ロッドＲは、ロッドサブを介在してハンマサブ１５に連結するようにしてもよい。また、この実施の形態ではウエイトハンマ１３で打撃するので、ハンマサブ１５と称しているが、回転することからこれをスピンドルと称し、前記説明中のスピンドル２３をスピンドルスリーブと称しても同じことであり、構成が同一性の範囲内であれば名称の異同には関係なく、この発明の範囲に属するものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、この発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）ウエイトハンマで打撃するが、パーカッションシリンダによるハンマスプールに比較して打撃回数が少ないこと、打撃面（衝突面）に消音（減音）材を使用できること、及びスライドケースに内蔵されていること、等により、衝突音（打撃音）による騒音の発生が少ない。従って、市街地、住宅地での使用も可能となる。
【００２８】
（２）掘削ロッドには、回転力、打撃力および給進力の全部を同時に付与することができるし、その中から選択するいずれかとすることもできる。従って、掘削（削孔）はもちろんのこと掘削ロッドの尖端にサンプラーやコアチューブ等を用いることで地質調査にも使用できる。特に、ウエイトハンマの落下させる高さおよびウエイトハンマの重量は自由に設定できるため、貫入試験にも使用でき、汎用性がきわめて高いものである。
【００２９】
（３）騒音の発生が少なく、構造が簡単でも掘削能力は高い。しかもウエイトハンマの持ち上げ、落下はリフトにより自動的に行うため人の労力も減少する。また、構造が簡単なので安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態を示す側面図である。
【図２】  この発明の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図３】  この発明の実施の形態を示す要部正面図である。
【図４】  この発明の実施の形態を示す要部側面図である。
【図５】  この発明の実施の形態を示す要部説明図である。
【符号の説明】
１  リーダ
２  ベースマシン
１０  スライドケース
１１  シリンダ（駆動手段）
１１ａ  シリンダロッド
１２  ガイドロッド
１３  ウエイトハンマ
１４  リフト
１５  ハンマサブ
１６  モータ
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ  スプロケット
１９  モータ
２０、２１  チェーン
２２  係止部材
２３  スピンドル
２４  ばね
２６  スピンドルギア
２７  ギア
Ｒ  掘削ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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