(57)【要約】【課題】セメントミルクやグラウトなどの充填剤を掘削部側にスムーズに供給することができる掘削工事用スイベルを提供する。【解決手段】回転掘削装置の掘削部３０に回転駆動力を与える回転駆動部４０と、掘削部３０との間に介在して設けられる掘削工事用スイベルにおいて、回転駆動部４０とともに軸周りに回転する第一ギア１１と、掘削部３０とともに軸周りに回転する第二ギア１２と、第一ギア１１と第二ギア１２との間に設けられ、地盤に対して非回転とされた、掘削部３０側に供給する流体を受け入れる流体受入部１３と、第一ギア１１および第二ギア１２の各回転軸と非同軸の回転軸を有し、第一ギア１１の回転を第二ギア１２に伝達する回転伝達部１４と、を備えたことを特徴とする掘削工事用スイベルを構成する。【選択図】図１
2019015058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転掘削装置の掘削部（３０）に回転駆動力を与える回転駆動部（４０）と、前記掘削部（３０）との間に介在して設けられる掘削工事用スイベルにおいて、
前記回転駆動部（４０）とともに軸周りに回転する第一ギア（１１）と、
前記掘削部（３０）とともに軸周りに回転する第二ギア（１２）と、
前記第一ギア（１１）と前記第二ギア（１２）との間に設けられ、地盤に対して非回転とされた、前記掘削部（３０）側に供給する流体を受け入れる流体受入部（１３）と、
前記第一ギア（１１）および前記第二ギア（１２）の各回転軸と非同軸の回転軸を有し、前記第一ギア（１１）の回転を前記第二ギア（１２）に伝達する回転伝達部（１４）と、
を備えたことを特徴とする掘削工事用スイベル。
【請求項２】
前記回転伝達部（１４）が、前記第一ギア（１１）と噛み合う第一ピニオン（１４ａ）と、前記第二ギア（１２）と噛み合う第二ピニオン（１４ｂ）と、前記流体受入部（１３）の径方向外側に設けられ、前記第一ピニオン（１４ａ）と前記第二ピニオン（１４ｂ）を接続するピニオン軸（１４ｃ）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の掘削工事用スイベル。
【請求項３】
前記第一ギア（１１）と前記第一ピニオン（１４ａ）の間のギア比、または、前記第二ギア（１２）と前記第二ピニオン（１４ｂ）との間のギア比の少なくとも一方を可変として、前記回転駆動部（４０）の回転を変速した上で前記掘削部（３０）に伝達可能とした請求項２に記載の掘削工事用スイベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転掘削装置の掘削部と、この掘削部に回転駆動力を与える回転駆動部との間に介在して設けられる掘削工事用のスイベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削工事用スイベルは、アースオーガなどの回転掘削装置のスクリューなどの掘削部と、この掘削部に回転駆動力を与える回転駆動部との間に介在して設けられ、回転駆動部による回転力を掘削部に伝達するとともに、掘削用の圧縮空気や、セメントミルクなどの充填材を掘削部の先端側に送り込む際の通路としての機能を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１に示す土壌掘削工事用スイベルは、その上端部にアースオーガ作業装置のオーガ動力装置に接続するための動力伝達部が設けられている。回転部は動力伝達部に同軸に設けられており、この回転部の外部に設けられた固定部に対して回転自在に支持されている。
【０００４】
回転部は三重管構造となっており、それぞれ独立した第１流体通路、第２流体通路、第３流体通路が、軸に沿って同心円状に設けられている。固定部の内部には、軸方向に貫通する円柱状の穴が形成されており、回転部の外側面を囲んでいる。固定部の外部には、第１流体導入口、第２流体導入口、第３流体導入口が設けられ、セメントミルクや圧縮空気を回転部内に導入するホースが接続される。固定部の内面には、３つの環状の溝が形成されていて、それぞれが第１流体導入口、第２流体導入口、第３流体導入口につながっている。回転部には、各流体通路につながる横穴が、それぞれ３つの環状の溝の位置と合うように形成されている。
【０００５】
回転部の下側には、三重管ロッド接続部が設けられている。この三重管ロッド接続部に、三重管ロッドの上端部が接続される。これにより、回転部に形成された各流体通路から、三重管ロッドの流体通路に流体が流れる。このように、三重管ロッドは、この土壌掘削工事用スイベルを介してアースオーガに取り付けられ、オーガ動力装置の動力が三重管ロッドに伝達される（特許文献１の段落００１１〜００１６、図１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０４９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に係る構成においては、回転部の外周面と固定部の内周面との間の隙間からの流体の漏れを防ぐために、両者の間での気密性および液密性（以下においては、両者を合わせて密封性と称する。）の確保が必要となるが、回転部と固定部をスムーズに相対回転しつつ、曲面同士（回転部の外周面と固定部の内周面）の間で確実に密封性を確保するのは難しく、この密封性の確保のためには固定部から回転部に至る穴の内径をできるだけ小さくしなければならない。そのため、スクリューなどの掘削部側にセメントミルクなどの充填剤をスムーズに供給するのが難しいという問題がある。また、孔の内径が小さいと、セメントミルクと比較して流動性が低いグラウト（セメントミルクと砂などの骨材との混合物）を流す場合に、管路が詰まりやすいという問題もある。
【０００８】
そこで、この発明は、セメントミルクやグラウトなどの充填剤を掘削部側にスムーズに供給することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明は、回転掘削装置の掘削部に回転駆動力を与える回転駆動部と、前記掘削部との間に介在して設けられる掘削工事用スイベルにおいて、前記回転駆動部とともに軸周りに回転する第一ギアと、前記掘削部とともに軸周りに回転する第二ギアと、前記第一ギアと前記第二ギアとの間に設けられ、地盤に対して非回転とされた、前記掘削部側に供給する流体を受け入れる流体受入部と、前記第一ギアおよび前記第二ギアの各回転軸と非同軸の回転軸を有し、前記第一ギアの回転を前記第二ギアに伝達する回転伝達部と、を備えたことを特徴とする掘削工事用スイベルを構成した。
【００１０】
このようにすると、流体の管路と流体受入部との間の密封性を確保する必要がないので、その管路の内径を大径化することができる。この大径化によって、セメントミルクやグラウトなどの充填剤（流体）をスムーズにしかも管路が詰まらないように流すことができ、作業をスムーズに行うことができる。
【００１１】
前記構成においては、前記回転伝達部が、前記第一ギアと噛み合う第一ピニオンと、前記第二ギアと噛み合う第二ピニオンと、前記流体受入部の径方向外側に設けられ、前記第一ピニオンと前記第二ピニオンを接続するピニオン軸と、を有する構成とするのが好ましい。
【００１２】
このようにすると、流体受入部を介在することなく、第一ギアの回転を第二ギアにスムーズに伝達することができる。
【００１３】
前記ピニオン軸を有する構成においては、前記第一ギアと前記第一ピニオンの間のギア比、または、前記第二ギアと前記第二ピニオンとの間のギア比の少なくとも一方を可変として、前記回転駆動部の回転を変速した上で前記掘削部に伝達可能な構成とするのが好ましい。
【００１４】
このように、介在するギアのギア比を変えることによって、回転駆動部の回転速度に対して掘削部の回転速度を自在に変速することができる。地盤の硬さや土質に対応して掘削部の回転速度を変化させることにより、掘削作業を一層スムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、回転駆動部の回転を回転伝達部を介して掘削部に伝達し、流体を掘削部側に供給する流体受入部が地盤に対して非回転となるように構成したので、流体の管路と流体受入部との間で密封性を確保する必要がない。このため、その管路の内径を大径化することができ、セメントミルクやグラウトなどの充填剤をスムーズに、しかも管路が詰まらないように流すことができ、作業をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る掘削工事用スイベルの一実施形態を示す一部を切り欠いた縦断面図
【図２】図１に示すスイベルの要部を示す縦断面図
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
【図５】図１中のＶ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】図１に示すスイベルにダウンザホールハンマを接続した状態を示す縦断面図
【図７】ダウンザホールハンマを備えた掘削工事用装置の全体構成を示す図
【図８】図１に示すスイベルに用いられる第二ギアの一部を切り欠いた平面図
【図９】図６に示した掘削部の他例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係る掘削工事用スイベル１０（以下において、スイベルと略称する。）の一実施形態を図１に、その要部を図２に示す。また、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を図３に、ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図を図４に、図１中のＶ−Ｖ線に沿う断面図を図５に示す。
【００１８】
図６に例示するように、このスイベル１０は、地盤を掘削する掘削部３０としてのダウンザホールハンマ３１に接続される。スイベル１０は、オーガスクリューやダウンザホールハンマ３１などの回転掘削装置の掘削部３０に回転駆動力を与える回転駆動部４０（アースオーガ）と、この掘削部３０との間に介在して設けられる。また、図７に示すように、ダウンザホールハンマ３１、スイベル１０、および、回転駆動部４０は、専用台車４１のブーム４２の先端に吊下げられて、地盤に垂直に立設される。
【００１９】
スイベル１０は、第一ギア１１、第二ギア１２、流体受入部１３、および、回転伝達部１４を主要な構成要素としている。この第一ギア１１、第二ギア１２、流体受入部１３、および、回転伝達部１４は、ハウジング１５の内部に収納されている。なお、この実施形態の説明においては、スイベル１０に対し、回転駆動部４０側を上、掘削部３０側を下とする。
【００２０】
第一ギア１１は、回転駆動部４０の下端部に接続されており、この回転駆動部４０とともに軸周りに回転する。回転駆動部４０とハウジング１５の間には軸受１６が介在して設けられており、回転駆動部４０はハウジング１５に対し、スムーズに軸周りに回転し得るようになっている。
【００２１】
第二ギア１２は、掘削部３０の上端部に接続され、この掘削部３０とともに軸周りに回転する。掘削部３０とハウジング１５の間には軸受１７が介在して設けられており、掘削部３０はハウジング１５に対し、スムーズに軸周りに回転し得るようになっている。図８に示すように、この第二ギア１２の中心には円形貫通孔１２ａが形成され、この円形貫通孔１２ａの径方向外側には、この第二ギア１２の軸方向肉厚よりも若干薄肉の薄肉部１２ｂ１と貫通孔１２ｂ２が周方向に交互に形成された環状貫通孔１２ｂが形成されている。
【００２２】
流体受入部１３は、第一ギア１１と第二ギア１２との間に設けられている。この流体受入部１３は、円筒状の外形をなし、地盤に対して非回転とされている。この円筒状の側壁には、流体の受け入れ口１３ａが形成されている。この受け入れ口１３ａには、掘削部３０側にセメントミルクと砂などの骨材を混合したグラウトを供給するグラウト供給管１８ａ（１８）と、ダウンザホールハンマ３１のハンマビット３２を駆動するエアハンマ３３に圧縮空気を供給する圧縮空気供給管１８ｂ（１８）が挿入されている。
【００２３】
各供給管１８（１８ａ、１８ｂ）は、流体受入部１３の内部で下向きに屈曲しており、グラウト供給管１８ａの下端は、密封型のスラスト軸受１９を介して、第二ギア１２に形成された円形貫通孔１２ａの周縁部に、圧縮空気供給管１８ｂの下端は、摺動円板２０を介して第二ギア１２に形成された環状貫通孔１２ｂの内径側と外径側の周縁部に跨るようにそれぞれ当接している。この摺動円板２０は、第二ギア１２との間で回転摺動する。
【００２４】
このスラスト軸受１９によって、グラウト供給管１８ａと第二ギア１２のとの間の軸周りのスムーズな相対回転を可能としつつ、グラウト供給管１８ａと第二ギア１２との間からグラウトが漏れるのを防止している。摺動円板２０には、その中心に、スラスト軸受１９が嵌め込まれる貫通孔２０ａが形成され、その中心から径方向外側の所定位置に、圧縮空気供給管１８ｂが挿し込まれる貫通孔２０ｂが形成されている。
【００２５】
流体受入部１３と第二ギア１２との間には、密封型のスラスト軸受２１が設けられている。このスラスト軸受２１によって、流体受入部１３と第二ギア１２との間の軸周りのスムーズな相対回転を可能としつつ、流体受入部１３と第二ギア１２との間から圧縮空気が漏れるのを防止している。
【００２６】
流体受入部１３の下端部と第二ギア１２、および、グラウト供給管１８ａの下端部と第二ギア１２は、いずれも、密封型のスラスト軸受１９、２１を介して平面内で当接しているので、高い密封性が確保され、グラウトおよび圧縮空気の漏れを確実に防止することができる。なお、上記のように密封型のスラスト軸受１９、２１を採用すると、グラウトや圧縮空気の漏れを確実に防止できるため好ましいが、この漏れを防止するとともに、流体受入部１３と第二ギア１２との間のスムーズな相対回転を行い得る限りにおいて、他の密封構造を採用することができる。
【００２７】
この構成によると、流体受入部１３の受け入れ口１３ａにおけるグラウトおよび圧縮空気の密封性を確保する必要がないため、供給管１８（１８ａ、１８ｂ）の大口径化を図ることができる。このため、セメントミルクと比較して流動性が低いグラウトをグラウト供給管１８ａにスムーズに流すことができ、管内でのグラウトの詰まりを防止するとともに、作業効率を高めることができる。
【００２８】
この実施形態においては、供給管１８として、グラウト供給管１８ａと、圧縮空気供給管１８ｂの２本を流体受入部１３に接続したが、これ以外の流体を供給するための供給管１８を別途接続することもできる。
【００２９】
回転伝達部１４は、第一ギア１１の回転を第二ギア１２に伝達する機能を有している。この実施形態においては、回転伝達部１４は、第一ギア１１と噛み合う第一ピニオン１４ａと、第二ギア１２と噛み合う第二ピニオン１４ｂと、第一ピニオン１４ａと第二ピニオン１４ｂを接続するピニオン軸１４ｃとを有している。ピニオン軸１４ｃは流体受入部１３の径方向外側に設けられており、このピニオン軸１４ｃの回転軸は、第一ギア１１および第二ギア１２の各回転軸と非同軸となっている。このピニオン軸１４ｃは、軸受２２を介してハウジング１５に軸周りに回転自在に設けられている。
【００３０】
この構成によると、第一ギア１１から第二ギア１２への回転伝達に流体受入部１３が介在しないため、この流体受入部１３が回転駆動部４０および掘削部３０と共回りしない。このため、流体受入部１３からスムーズに流体を供給することができる。
【００３１】
第一ギア１１、第二ギア１２、第一ピニオン１４ａ、および、第二ピニオン１４ｂは、歯数の異なる他のギアに交換できるようになっている。これにより、第一ギア１１と第一ピニオン１４ａのギア比、および、第二ギア１２と第二ピニオン１４ｂのギア比を自在に変えて、回転駆動部４０の回転を変速した上で掘削部３０に伝達することができる。このため、地盤の固さに適応した回転速度で地盤を掘削することができ、掘削効率の向上を図ることができる。
【００３２】
図１などに示すように、掘削部３０（ダウンザホールハンマ３１）は、外筒３４の内部に同軸に内筒３５が設けられた２重管構造となっている。内筒３５の内部は、グラウト供給管１８ａから供給されたグラウトが流れるグラウト流路３６ａ、外筒３４の内周面と内筒３５の外周面との間の隙間は、圧縮空気供給管１８ｂから供給された圧縮空気が流れる圧縮空気流路３６ｂとなっている。
【００３３】
図６に示すように、軸方向に連結した複数の延長管３１ａの下端に、ハンマビット３２とエアハンマ３３が設けられた先端部３１ｂが連結される。この延長管３１ａを所定本数連結することによって、任意の掘削深さに対応することができる。なお、流体受入部１３から供給される流体の種類が３種類のときは、掘削部３０を３重管構造とするなど、その構成を適宜変更することができる。
【００３４】
図６に示したダウンザホールハンマ３１は、掘削部３０の一例を示したものに過ぎず、図９に示すように外周面にスクリュー３７が形成されたノバルハンマ３８や、オーガスクリュー（図示せず）を取り付けることもできる。
【００３５】
上記の実施形態はいずれも例示であって、この発明の、セメントミルクやグラウトなどの充填剤を掘削部３０側にスムーズに供給する、という課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状を適宜変更することも許容される。
【００３６】
例えば、上記の実施形態においては、流体受入部１３を円筒状としたが、この形状はこれに限定されず、供給管１８を支持できるのであれば所望の形状とすることができる。また、回転伝達部１４の構成も例示に過ぎず、流体受入部１３を介在することなく、第一ギア１１の回転を第二ギア１２にスムーズに伝達できる限りにおいて、上記の構成以外の構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  掘削工事用スイベル（スイベル）
１１  第一ギア
１２  第二ギア
１２ａ  円形貫通孔
１２ｂ  環状貫通孔
１２ｂ１  薄肉部
１２ｂ２  貫通孔
１３  流体受入部
１３ａ  受け入れ口
１４  回転伝達部
１４ａ  第一ピニオン
１４ｂ  第二ピニオン
１４ｃ  ピニオン軸
１５  ハウジング
１６、１７  軸受
１８  供給管
１８ａ  グラウト供給管
１８ｂ  圧縮空気供給管
１９、２１  スラスト軸受
２０  摺動円板
２２  軸受
３０  掘削部
３１  ダウンザホールハンマ
３２  ハンマビット
３３  エアハンマ
３４  外筒
３５  内筒
３６ａ  グラウト流路
３６ｂ  圧縮空気流路
３７  スクリュー
３８  ノバルハンマ
４０  回転駆動部（アースオーガ）
４１  専用台車
４２  ブーム
【図１】
2019015058.tif 000003
【図２】
2019015058.tif 000004
【図３】
2019015058.tif 000005
【図４】
2019015058.tif 000006
【図５】
2019015058.tif 000007
【図６】
2019015058.tif 000008
【図７】
2019015058.tif 000009
【図８】
2019015058.tif 000010
【図９】
2019015058.tif 000011