(57)【要約】【課題】  拡大翼の拡縮駆動手段として、スプリング無しの流体圧シリンダを使用し、該シリンダを作業ロッドに縦通した１系統の流体流路によって駆動し、それにより作業ロッドの継足し接続部の簡略化、小型化を可能とすると共に、拡大翼の開度を自由確実に保持することを可能とする【解決手段】  ヘッドロッド内に、流体圧シリンダに送られる流体の圧力を感知するセンサとこの感知変動圧力を信号として使用し、流体圧シリンダ及び放出流路への流体流路を切替える電磁弁及びこれら駆動用バッテリーを装備したことを特徴とし、また、外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体流路の開閉を行う切替弁を含む流体圧回路と接続され、流体流路に、流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により拡大翼の開度を自由確実に保持できるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006009540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド内に、流体圧シリンダを内蔵すると共に、上記シリンダに外部から圧力流体を供給すべき１系統の流体流路を上記掘削作業ロッドに縦通し、上記ヘッドロッドの外周部に、上記流体圧シリンダの駆動により拡縮される拡大翼を設けた構成において、
上記ヘッドロッド内に、上記流体圧シリンダに送られる流体の圧力を感知するセンサとこの感知変動圧力を信号として使用し、上記流体圧シリンダと放出流路とへの流体流路を切替える電磁弁及びこれら駆動用バッテリーとを装備したことを特徴とする圧力センサ式拡大ヘッド。
【請求項２】
上記１系統の流体流路は、外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体流路の開閉を行う切替弁を含む流体圧回路と接続され、
上記１系統の流体流路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により上記拡大翼を拡縮任意位置に保持できるようにしたことを特徴とする請求項１の圧力センサ式拡大ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、掘削スクリューロッド、掘削撹拌ロッド等の掘削作業ロッドの下端部に装備される拡大ヘッドであって、油圧水圧等の流体圧シリンダにより拡縮される拡大翼を有する拡大ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、知られる拡大ヘッドとして、スクリューロッド下端の掘削羽根の外周部に拡大翼を拡縮方向に回転自在に軸支し、そしてスクリューロッドの正回転による掘削時には周囲の土圧により拡大翼を閉縮させるが、拡大掘削のときはスクリューロッドを逆回転させて周囲の土圧により拡大翼を拡開させるものがある。【０００３】  しかし、上記の従来ヘッドでは、拡縮動作の信頼性に乏しいばかりでなく、逆転回転時に拡大翼が一気に最大径に拡開するため、回転駆動部に過大な付加が加わり、特に硬質地盤の拡大掘削において、スクリューロッドが回転不能に至ることがしばしばあった。【０００４】  これを改善するため、油圧シリンダにより拡開するものが開発され、そのうちヘッドロッド内に複動式油圧シリンダを内蔵すると共に該シリンダに油圧を給排すべき２系統の油流路をスクリューロッド内に縦通したもの（特許文献１参照）では、スクリューロッドの継足し接続部の構造が複雑で大型化し、その結果スクリューロッド接続部外周での掘削土砂の通過面積が狭くなり、排土機能を低下させる難点があった。【０００５】  上記難点を改良する他の例として、ヘッドロッド内に、スプリングを内装した単動式油圧シリンダを内蔵すると共に、１系統の油流路をスクリューロッド内に縦通したもの（特許文献２参照）が提案されたが、拡大ヘッドの上下動時に土圧抵抗、掘削抵抗等に抗して拡大翼の位置を保持するものはシリンダ内のスプリング力であるため、時には拡大翼が予定外の拡縮を行うことがあり、これを防止するには、上記スプリングの強大化、大型化が必要となる問題が残されていた。
【特許文献１】特開２００２−３２２８９０
【特許文献２】実公昭６２−３５７４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本願第１の発明は、拡大翼の拡縮駆動手段として、スプリング無しの流体圧シリンダを使用し、該シリンダを作業ロッドに縦通した１系統の流体流路によって駆動し、それにより作業ロッドの継足し接続部の簡略化、小型化の可能な拡大ヘッドを提供することを課題とし、【０００７】  本願第２の発明は、上記第１発明の課題に加え、拡大ヘッドの上下動時にも拡大翼の拡縮位置を確実に保持することのできる拡大ヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決しようとする手段】
【０００８】  そこで、本願第１発明は掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド内に流体圧シリンダを内蔵するとともに、上記シリンダに外部から圧力流体を供給すべき１系統の流体流路を上記掘削作業ロッドに縦通し、上記ヘッドロッドの外周部に、上記流体圧シリンダの駆動により拡縮される拡大翼を設けた構成において、上記ヘッドロッド内に、上記流体圧シリンダに送られる流体の圧力を感知するセンサとこの感知変動圧力を信号として使用し、上記流体圧シリンダと放出流路とへの流体流路を切替える電磁弁及びこれら駆動用バッテリーとを装備したことを特徴とする圧力センサ式拡大ヘッドにある。
【０００９】  また、本願第２の発明は、上記１系統の流体流路は、外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体流路の開閉を行う切替弁を含む流体圧回路と接続され、上記１系統の流体流路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により上記拡大翼を拡縮任意位置に保持できるようにしたことを特徴とする請求項１の圧力センサ式拡大ヘッドにある。
【発明の効果】
【００１０】  本願第１発明の圧力センサ式拡大ヘッドは、従来のスプリングを内装した単動式油圧シリンダを、掘削作業ロッドに縦通された１系統の流体通路を通じて供給される油圧により一方向に駆動し、他方向への駆動は上記スプリングによって行う拡大ヘッドと異なり、スプリング無しの流体圧シリンダを、掘削作業ロッドに縦通した１系統の流体流路を通じて供給される流体の圧力を感知するセンサとこの感知変動圧力を信号として使用し、上記流体圧シリンダと放出流路とへの流体流路を切替える電磁弁を装備した新たな構成により、拡大翼の拡縮を行わせるものであり、従来ヘッドと同様に掘削作業ロッドの接続部を簡単な構造で小型化可能となる。
【００１１】  本願第２発明の圧力センサ式拡大ヘッドは、上記第１の発明における１系統の流体通路に、上記流体圧シリンダへの流体量を計測する流量計を設け、この流量により、上記第１の発明に加え、拡大翼を拡縮任意の位置に確実に保持することができ、それにより所望の拡大掘削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。【００１３】  図１は本発明を実施するに用いる圧力センサ式拡大ヘッドの一実施形態を示すもので、一般的な掘削スクリューロッド１下端部の拡大ヘッド２に実施した例で、本体ロッド３の下端に中空ロッド４を同一軸線上に接続し、該ヘッドロッド４の外周部に一対の拡大翼５，５を設けると共に、ヘッドロッド４内部に、拡大翼５，５を拡縮すべき油圧シリンダ装置を内装してある。【００１４】  上記シリンダ装置は、一般単動型であり、上記油圧シリンダ装置のシリンダ１２内への油流路が本体ロッド３の軸心から図２に示すように電磁切替弁１６を経由してピストン１０上部と下部に送られるよう配管されており、上記該ヘッドロッド４内部にピストンロッド下部及び拡大翼拡縮ブラケット２４の伸縮用空洞６が形成されている。【００１５】  上記電磁切替弁の上端中心部には、上記本体ロッド３からヘッドロッド４上端部まで延長縦通された油圧供給管１３が接続されており、上記電磁切替弁１６の上端右上部には油流路に接続され、電磁切替弁１６に切替信号を送る圧力センサ７が、上端左上部にはそれらの駆動用バッテリーが取り付けられている。尚、該電磁切替弁１６は圧力センサ７が設定圧力以上を感知した時、電磁切替弁１６に切替信号を送り、その信号により該電磁切替弁１６はその流路が切替わる。そして、その後圧力センサ７が再度設定圧力以上を感知した時、該電磁切替弁１６は元の状態に復帰するようになっている。また、該電磁切替弁１６の左側部より上記ヘッドロッド４外部へ上記シリンダ１２の油圧油を放出するための放出路８が設けられており、この放出路８には上記圧力センサ７感知圧が拡大翼駆動圧以上にて流体放出路の開−拡大翼駆動圧以下にて流体放出路の閉の切替えを行う電磁弁１９が接続され、また放出側端部には土砂逆流防止用チェック弁９が取り付けられている。【００１６】  一方、一対の拡大翼５，５は、上記ヘッドロッド４の外周面における垂直方向に相対する位置に突設されたブラケット２２，２２に、翼基端部において、該ヘッドロッド４の軸心線を通る平面上で揺動自在に軸２３，２３により支持し、更に上記シリンダ１２の下端部外周面における直径方向に対する位置に両端部が突設した拡大翼拡縮用ブラケット２４を、上記ヘッドロッド４の周壁に開設された母線方向の長孔２５、２５を通して突出している該ブラケット２４突出部に作動リンク２６、２６の一端部を軸２７、２７により夫々揺動自在に連結すると共に、該作動リンク２６、２６の他端部を上記拡大翼５、５の中間部基端寄りの位置に軸２８、２８によりそれぞれ揺動自在に連結されている。【００１７】  ２９はヘッドロッド４外周面に突設された二重螺旋羽根で、上記拡大翼５、５の水平状態の最大拡開位置からヘッドロッド４に添接する最小閉縮位置への拡縮揺動を許すため、該揺動軌道に対応する部分を切欠してある。３０は上記螺旋羽根２９の下端部に突設した掘削刃である。【００１８】  次に上記実施の形態の作用を図１及び拡大翼駆動用油圧回路図の拡大翼拡縮状態図である図２（（２−１〜３）はヘッドロッド側、（イ〜ハ）は油圧ポンプ側の状態を示す）を参照して説明する。【００１９】  先ず、拡大翼５、５を閉縮した状態（図２の（２−１）、（イ））にて縦掘削が行われ、掘削の途中または所定深さ掘削終了時に拡大翼５、５を拡開するとき、切替弁２０を（ロ）の状態の開ポート２０ａに切替え、リリーフ弁２１を所定圧に設定し、油圧ポンプ１４を駆動してシリンダピストン１０駆動用所定圧にて油を油量計１５及び電磁切替弁１６経由シリンダ１２下部に圧送する。そのとき、油圧センサ１７が駆動圧を感知して電磁切替弁１９は開ポートに切替り、シリンダ１２内のピストン１０は押上げられ、それに伴ってピストンロッド１１及び作動リンク２６、２６を介し、拡大翼５、５が拡開する。また、シリンダ１２上部に入っていた油は、電磁切替弁１６、電磁切替弁１９、放出路８及びチェック弁９を経てヘッドロッド４外部に余剰分が放出される（図２の（２−２）、（ロ））。尚、この放出をやめ、ヘッドロッド４内に放出油槽を設けそこに放出油を溜め込んでもよい。【００２０】  このとき、予めシリンダ１２内容量により決められた拡大翼５、５開度−圧送油量表から、油量計１５にて測定された圧送油量が所定の油量に達した時点で、油圧ポンプ１４を止め、リリーフ弁２１にて供給管路１３の油圧を駆動圧より下げ電磁切替弁１９を閉ポート１９ｂに切替えた後、切替弁２０を（イ）の状態である閉ポート２０ｂに戻す。このようにすることにより、拡大翼５、５は所望の途中開度で固定することができる。【００２１】  実際の拡幅掘削は、縦掘削した所望の位置にて、スクリューロッド１を所定高さ上昇させた後、上記の方法で拡大翼５、５を途中開度固定状態に拡開し、スクリューロッド１を回転させながら下降させ、第一段階拡幅掘削を行い、次にその開度のままスクリューロッド１を所定高さ再上昇させると共に拡大翼５、５の開度を前述の方法で更に上げ、次段階の拡幅掘削という操作を所定回繰り返すことにより、徐々に拡幅掘削が行えるので、拡大翼が一気に最大径に拡開して回転駆動部に過大な付加が加わりスクリューロッドが回転不能に至るというようなことが起こらない。【００２２】  このようにして、所望の拡幅掘削または途中拡幅掘削が終了した時点で、ポンプ側の切替弁を（イ）から（ロ）の状態に切替、リリーフ弁２１の設定を切替設定圧に上げ、油圧ポンプ１４を駆動し、電磁切替弁１６の切替え設定圧まで高める。この高められた圧を圧力センサ１７に感知させ、圧力センサ１７から切替信号を送らせて、電磁切替弁１６を並行ポート１６ａから交差ポート１６ｂの状態に切替えた後、リリーフ弁２１の設定を所定圧に下げ、油圧ポンプ１４の油供給圧を所定圧に戻す（図２の（２−３）、（ロ））。尚、シリンダピストン１０駆動用所定圧を例えば、１４ＭＰとした場合、切替え設定圧は２１ＭＰ以上が好ましく、一般的に誤動作排除の切替圧はピストン駆動圧の２分の３倍以上とされている。【００２３】  この状態で電磁切替弁１９は開ポートに切替わっているので、油圧ポンプ１４からの油は交差ポート１６ｂ経由シリンダ１２の上部に流入し、シリンダ１２の下部に入っていた油は、電磁切替弁１６、電磁切替弁１９、放出路８及びチェック弁９を経てヘッドロッド４外部に余剰分が放出され、ピストン１０は押し下げられて拡大翼が閉縮状態に戻る。【００２４】  そうしておいて、油圧ポンプ１４を止め、リリーフ弁２１の設定を常圧にしすることにより、リリーフ弁２１を開ポート（ハ）の状態にする。このことにより、電磁切替弁１９は閉ポート１９ｂに切替わり、供給管１３や油圧ラインは常圧に戻る。そうした後、切替弁２０を閉ポート２０ｂに切替え、本体ロッド３をヘッドロッド４と共に地上に引上げ作業を完了する。【００２５】  このようにして、所望の拡大掘削が課題に掲げた種々の問題を伴なうことなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明における拡大ヘッドの一実施形態を示す縦断正面図。
【図２】  本発明の拡大翼駆動用油圧回路及び状態図であり、（２−１）は拡大翼閉縮状態図、（２−２）は拡大翼途中開度固定状態図、（２−３）は拡大翼最大拡開状態から閉縮への操作状態図であり、（イ〜ハ）は油圧ポンプ側の状態図。
【符号の説明】
【００２７】  １  スクリューロッド
２  拡大ヘッド
３  本体ロッド
４  ヘッドロッド
５  拡大翼
７  圧力センサ
９  チェック弁
１０  ピストン
１１  ピストンロッド
１２  シリンダ
１４  油圧ポンプ
１５  油量計
１６  電磁切替弁
１６ａ  並行ポート
１６ｂ  交差ポート
１７  圧力センサ
１８  バッテリー
１９  電磁切替弁
１９ａ  開ポート
１９ｂ  閉ポート
２０  切替弁
２０ａ  開ポート
２０ｂ  閉ポート
２１  リリーフ弁
【図１】
2006009540.tif 000003
【図２】
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