(57)【要約】【課題】共回り現象の発生原因となる土壌付着を低減化する機構を比較的簡単にして、製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、共回り現象を確実に防止することができる掘削・撹拌具を提供する。【解決手段】複数の撹拌翼として、掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼と、を有し、掘削・撹拌軸又はボス部のいずれか一方に設けられ、掘削・撹拌軸の周方向について掘削・撹拌軸の軸方向に起伏する起伏面を有するカム部と、ボス部又は上記掘削・撹拌軸のいずれか他方に設けられ、カム部の起伏面に対して摺接可能な接触子を有するカム受部と、により立体カム構造をなし、立体カム構造は、掘削・撹拌軸のボス部に対する相対回転によって遊動撹拌翼を起伏面の起伏に応じて振動させるてなることとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、
上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、
上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、
上記掘削・撹拌軸の外周面又は上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼と、を備え、
上記複数の撹拌翼として、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼と、を有し、
上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか一方に設けられ、上記掘削・撹拌軸の周方向について上記掘削・撹拌軸の軸方向に起伏する起伏面を有するカム部と、
上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか他方に設けられ、上記カム部の起伏面に対して摺接可能な接触子を有するカム受部と、により立体カム構造をなし、
上記立体カム構造は、上記掘削・撹拌軸の上記ボス部に対する相対回転によって上記遊動撹拌翼を上記起伏面の起伏に応じて振動させることを特徴とする掘削・撹拌具。
【請求項２】
上記撹拌翼のうち、最も外側の撹拌翼は上記遊動撹拌翼とし、上記遊動撹拌翼は少なくとも２以上の上記ボス部に跨持され、上記掘削・撹拌軸から外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼であることを特徴とする請求項１に記載の掘削・撹拌具。
【請求項３】
上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状とすることを特徴とする請求項２に記載の掘削・撹拌具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削・撹拌具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良装置の掘削・撹拌具には、掘削・撹拌軸と一体的に回転して掘削土や改良材、改良土等（以下、単に掘削・改良土とも言う。）を撹拌する駆動撹拌翼の他に、掘削・撹拌効率を向上させるべく、掘削・改良土の共回りを防止する共回り防止翼を備えたものが種々提案されている。
【０００３】
一般的に、共回り防止翼としては、翼端部を掘削孔の内周壁（以下、単に周辺地盤とも言う。）に係合固定することにより掘削・撹拌軸の回転方向に対し不動状態とするものと、掘削・撹拌軸に対して自由状態で回転することにより駆動撹拌翼と異なる動きをするものと、がある。
【０００４】
このような共回り防止翼は、駆動撹拌翼との間で掘削・改良土に対して回転抵抗力を付与して掘削・改良土を縁切りし、掘削・改良土を駆動撹拌翼と共に回転させずに効果的な混練撹拌を図ろうとするものである。
【０００５】
しかしながら、掘削・改良土が強い粘着性を有した粘性土である場合には、同掘削・改良土が、各撹拌翼に付着して肥大化すること（以下、土壌付着とも言う。）により最終的に土塊となり、共回り防止翼と駆動撹拌翼とを一体化させて駆動撹拌翼の回転に伴い連れまわされ、結果、共回り現象を生じさせ、撹拌混合の効果を著しく低下させていた。
【０００６】
かかる土壌付着の問題を解決すべく、例えば、撹拌翼に超音波発振器を備え、同超音波発振器から翼近傍の掘削・撹拌土へ超音波を発振する掘削・撹拌具（例えば、特許文献１又は特許文献２参照。）が提案されている。
【０００７】
また、掘削・撹拌軸の基端部分に加速度起振機を設け、同加速度起振機により掘削・撹拌軸、及び掘削・撹拌軸に支持された掘削翼や撹拌翼を起振動させるもの（例えば、特許文献３参照。）が提案されている。
【０００８】
さらには、撹拌翼の表面に低摩擦素材で形成されたカバー体を取り付けたもの（例えば、特許文献４参照。）が提案されている。
【０００９】
これらの掘削・撹拌具によれば、翼近傍の掘削・撹拌土を振動させたり翼表面で滑動させることにより、撹拌翼への土壌付着を防止し、共回り現象が防止できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０５９４８号
【特許文献２】特開２００４−３３９７９８号
【特許文献３】特開平１１−６１８０２号
【特許文献４】特開２０１７−６６６４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示の掘削・撹拌具は、超音波発振器へ給電を行うための導線を掘削・撹拌軸や撹拌翼に配設したり、掘削孔内の地下水位以深層において超音波発振器や導線の漏電を防ぐための水密加工を施す必要があり、装置構成をいたずらに複雑化させ、製造や管理維持のコストを莫大なものとしていた。
【００１２】
また、特許文献３に開示の掘削・撹拌具は、掘削・撹拌軸の基端部分、すなわち装置の地上部に加速度起振機を備える構造上、装置稼働時に振動音が生じるため、騒音対策を行うための防音加工を加速度起振機に施す必要があり、装置全体を大型化させて製造コストを高額としていた。
【００１３】
また、特許文献４に開示の掘削・撹拌具は、改良施工を行う地盤の土質特性に応じた低摩擦素材のカバー体を適宜選択する必要があり、さらには、掘削・改良土に含まれる転石、砂質土、礫質土などによる摩耗損傷を早めてカバー体の寿命を短命とし、同カバー体の交換を頻繁に行う必要があり、施工準備を煩雑とすると共に管理維持コストを高額としていた。
【００１４】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、共回り現象の発生原因となる土壌付着を低減化する機構を比較的簡単にして、製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、共回り現象を確実に防止することができる掘削・撹拌具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる掘削・撹拌具は、（１）地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面又は上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼と、を備え、上記複数の撹拌翼として、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼と、を有し、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか一方に設けられ、上記掘削・撹拌軸の周方向について上記掘削・撹拌軸の軸方向に起伏する起伏面を有するカム部と、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか他方に設けられ、上記カム部の起伏面に対して摺接可能な接触子を有するカム受部と、により立体カム構造をなし、上記立体カム構造は、上記掘削・撹拌軸の上記ボス部に対する相対回転によって上記遊動撹拌翼を上記起伏面の起伏に応じて振動させることに特徴を有する。
【００１６】
また、本発明にかかる掘削・撹拌具は、以下の点にも特徴を有する。
（２）上記撹拌翼のうち、最も外側の撹拌翼は、上記遊動撹拌翼として少なくとも２以上の上記ボス部に跨持され、上記掘削・撹拌軸から外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼であること。
（３）上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状とすること。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる発明によれば、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面又は上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼と、を備え、上記複数の撹拌翼として、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼と、を有し、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか一方に設けられ、上記掘削・撹拌軸の周方向について上記掘削・撹拌軸の軸方向に起伏する起伏面を有するカム部と、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか他方に設けられ、上記カム部の起伏面に対して摺接可能な接触子を有するカム受部と、により立体カム構造をなし、上記立体カム構造は、上記掘削・撹拌軸の上記ボス部に対する相対回転によって上記遊動撹拌翼を上記起伏面の起伏に応じて振動させることとしたため、共回り現象の発生原因となる土壌付着を低減化する機構を比較的簡単にして、製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、共回り現象を確実に防止することができる。
【００１８】
すなわち、掘削・撹拌軸と同掘削・撹拌軸に遊嵌したボス部とに立体カム構造を構築することにより、掘削・撹拌軸の回転方向に対して周辺地盤に係合し、或いは掘削・改良土から回転抵抗力を受けて静止状態となった遊動撹拌翼が、掘削・撹拌軸の回転に伴いボス部を介して軸方向に起振動することができる。
【００１９】
その結果、起振動した遊動撹拌翼が、その振動応力を翼近傍の掘削・改良土に伝達して掘削・改良土を振動させることにより、遊動撹拌翼の翼表面への土壌付着を抑止する「土壌付着抑制作用」を生起し、掘削・改良土の土塊の形成を防止することができる。
【００２０】
さらには、同振動応力の掘削・改良土への伝達により、掘削孔内で掘削・撹拌施工に伴い掘削・改良土の密度が大きくなる掘削・改良土の締まり込みを抑止する「締まり込み防止作用」を生起し、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う土壌抵抗を低減化することができ、掘削・改良土の土壌通過を促進して施工スピードを大幅に向上することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明によれば、上記撹拌翼のうち、最も外側の撹拌翼は、上記遊動撹拌翼として少なくとも２以上の上記ボス部に跨持され、上記掘削・撹拌軸から外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼としたため、同弧状撹拌翼が、掘削孔内の周辺地盤近傍で駆動撹拌翼の回転影響が伝わらない静止状態の掘削・改良土（以下、静止撹拌域とも言う。）から回転抵抗力を効果的に受けることができ、掘削・撹拌軸の回転方向に対して静止状態となり、駆動撹拌翼との間で掘削・改良土を効果的に撹拌することができる。
【００２２】
さらには、掘削・撹拌軸の回転に伴い起振動した弧状撹拌翼が、その翼の弧状形により囲まれた掘削・改良土を振動させる立体的振動を可能とし、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」とより効果的に生起して、共回り現象の防止を確実にして撹拌効率を飛躍的に向上することができる効果がある。
【００２３】
また、請求項３の発明によれば、上記弧状撹拌翼は、上記掘削・撹拌軸に対して捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としたため、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」による共回り現象の防止を確実にした撹拌効率向上効果に加えて、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う掘削・改良土の通過抵抗を利用して弧状撹拌翼を駆動撹拌翼の回転状態とは異なる回転状態で回転作動させることができ、弧状撹拌翼と駆動撹拌翼とによる複雑な相対回転撹拌を実現し、掘削・改良土の良好な混練り性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。
【図２】実施例１にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図３】実施例１にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図４】実施例２にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図５】実施例３にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図６】実施例４にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図７】実施例５にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図８】実施例５にかかる掘削・撹拌具の立体カム構造を示す側面図である。
【図９】実施例６にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。
【図１０】実施例７にかかる掘削・撹拌具の構成を示す側面図である。
【図１１】本発明にかかる掘削・撹拌具を具備した地盤改良装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の要旨は、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材を混練することにより地盤改良を行うための掘削・撹拌具において、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸と、上記掘削・撹拌軸の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼と、上記掘削・撹拌軸の外周面又は上記掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼と、を備え、上記複数の撹拌翼として、上記掘削・撹拌軸と一体に回転する駆動撹拌翼と、上記掘削・撹拌軸に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼と、を有し、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか一方に設けられ、上記掘削・撹拌軸の周方向について上記掘削・撹拌軸の軸方向に起伏する起伏面を有するカム部と、上記掘削・撹拌軸又は上記ボス部のいずれか他方に設けられ、上記カム部の起伏面に対して摺接可能な接触子を有するカム受部と、により立体カム構造をなし、上記立体カム構造は、上記掘削・撹拌軸の上記ボス部に対する相対回転によって上記遊動撹拌翼を上記起伏面の起伏に応じて振動させることを特徴とする掘削・撹拌具としたことにある。
【００２６】
すなわち、本発明にかかる掘削・撹拌具は、立体カム構造を備えることにより、駆動回転する掘削・撹拌軸を原動軸とし、掘削・撹拌軸の軸方向の所定部分を掘削・撹拌軸と一体的に回転する回転体としての原動節とし、掘削・撹拌軸に遊嵌したボス部を原動節に接触して動く従動節とし、従動節としてのボス部に支持された遊動撹拌翼を掘削撹拌軸の軸方向に沿って起振させ、撹拌翼への土壌付着を抑止することにより、共回り現象を未然に防止せんとするものである。
【００２７】
立体カム構造としては、掘削・撹拌軸のボス部に対する相対回転によって遊動撹拌翼をカム部の起伏面の起伏に応じて振動させることができれば特に限定されることはなく、端面カム構造、溝カム構造を採用できる。また、原動節にカム受部を設けると共に従動節にカム部を設ける、いわゆる逆カム構造であってもよいのは勿論である。
【００２８】
また、各撹拌翼のうち弧状撹拌翼の形状における「弧状」とは、角部を有しない略円弧状の他に、一つの角部を有する略三角形弧状、二つの角部を有する略四角形弧状、さらには、角部を三つ以上有する略多角形状等も含まれる。
【００２９】
また、「弧状」には、角部で翼端が突出した翼形状も含み、角部としてはＲ状に面取りされているものも含まれる。
【００３０】
また、「弧状」の各形状は、側面視において、撹拌翼が掘削・撹拌軸１の外周面又は同掘削・撹拌軸の外周廻りに遊嵌したボス部の外周面に対して支持される部位よりも軸方向上側又は／及び下側に膨出させた形状をも含む。
【００３１】
また、各撹拌翼の形状は、上述の弧状に限定されることはなく、棒状、板状、帯板状、Ｈ字形状、Ｔ字形状、Ｌ字形状も含まれる。
【００３２】
また、各撹拌翼の部材断面は、矩形、菱形、三角形、多角形、台形、円形、楕円形などであってもよい。
【００３３】
また、各撹拌翼の「板状」とは、幅広の板面を掘削・撹拌軸の軸方向に向けた略水平板状、板面を掘削・撹拌軸の周方向に向けた略鉛直板状であってもよく、板厚や形状おいて限定されることはない。
【００３４】
また、撹拌翼は複数あってもよく、掘削・撹拌軸の軸方向視で中心角において等角度間隔を隔てて、例えば180度、120度、90度、60度間隔等、軸中心に等間隔角度で放射状に配設してもよい。
【００３５】
また、掘削・撹拌軸は、同一軸芯で相対回転駆動する内軸と外軸の二重軸構造を有するように構成されていてもよく、また、掘削翼は、外軸の外周面に設けられる上段掘削翼と、上段掘削翼より下方にある内軸の露出部分の外周面に設けられ、上段掘削翼径未満に形成した下段掘削翼と、で構成することとしてもよい。
【００３６】
〔１．地盤改良装置〕
まず、本発明にかかる掘削・撹拌具を備える地盤改良装置の構成について説明する。図１１は、本発明にかかる掘削・撹拌具Ａを具備した地盤改良装置Ｋを示す。図１１に示すように、地盤改良装置Ｋは、地盤Ｇの改良部分の地上面に設置される。
【００３７】
地盤改良装置Ｋは、自走可能なベースマシン本体２００に設けられ、上下方向に伸延するリーダ２１０と、リーダ２１０に昇降自在に取り付けられる回転駆動部２２０と、上下方向に伸延して形成され、回転駆動部２２０の下端に取り付けられる掘削・撹拌軸１と、改良材を供給する改良材供給部２３０と、を備えることを基本構成としている。
【００３８】
ベースマシン本体２００の後方位置に配設された改良材供給部２３０は、改良材を掘削孔内へ供給するための構成であり、改良材供給路２３１を介して、回転駆動部２２０に接続した掘削・撹拌軸１内部の改良材供給路と連通連設している。
【００３９】
なお、改良材は地盤を改良するために掘削土と混練される材料であって、地盤改良の目的に合わせて固化材、混和材、添加剤、中和剤、薬剤、化学剤等を採用できる。
【００４０】
改良材供給部２３０から供給される改良材は、掘削・撹拌軸１内の改良材供給路２３１を経由して掘削・撹拌具Ａに形成した吐出口から掘削孔内へ向けて吐出され、掘削・撹拌具Ａにより掘削土と撹拌される。
【００４１】
回転駆動部２２０は、ベースマシン本体２００後部に内蔵した駆動回転ドラムにより吊下げワイヤ２２１を介してリーダ２１０の上下方向に沿った移動を可能としている。
【００４２】
吊下げワイヤ２２１は、一端を駆動回転ドラムに連結すると共に、中途部をリーダ２１０の最頂部を介して回転駆動部２２０上部に設けたプーリ２２２に巻き掛けられ、他端をリーダ２１０の上端部に連結している。
【００４３】
すなわち、駆動回転ドラムの回転駆動力をリーダ２１０に沿った上下昇降駆動力に変換して地盤改良における貫入・引抜き時の掘削・撹拌軸１の上下動を行うように構成している。
【００４４】
回転駆動部２２０内部には図示しない駆動機が搭載されており、掘削・撹拌軸１はその基端で駆動機に連結して回転駆動する。
【００４５】
なお、回転駆動部２２０内部の駆動機は、駆動力を掘削・撹拌軸の回転力として付与するものであればよく、また、上述した通り相対駆動する二重軸構造を有した掘削・撹拌軸１に対応する二重駆動機であってもよい。
【００４６】
このように構成した地盤改良装置Ｋは、地盤を掘削・撹拌しながら掘削土と改良材とを混練して地盤改良を行う主要部である掘削・撹拌具Ａを備えている。
【００４７】
〔２．実施例１〕
以下、本発明の実施例１にかかる掘削・撹拌具の構成について図面を参照しながら説明する。図１は本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ１の構成を示す側面図、図２及び図３は掘削・撹拌具Ａ１の立体カム構造を示す側面図である。
【００４８】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ１は、図１に示すように、上下方向に伸延する掘削・撹拌軸１と、掘削・撹拌軸１の下端に設けられ、地盤を掘削する掘削翼２と、掘削・撹拌軸１の外周面又は掘削・撹拌軸１の外周廻りに遊嵌したボス部３の外周面に少なくとも一端を支持した複数の撹拌翼と、を備え、複数の撹拌翼として、掘削・撹拌軸１と一体に回転する駆動撹拌翼４と、掘削・撹拌軸１に対して遊動状態で回転する遊動撹拌翼５と、を有している。
【００４９】
駆動撹拌翼４は、横断面視で長手下端縁４０ａから長手上端縁４０ｂにかけて傾斜する傾斜面４０ｃを有し、左右端のうち一方から他方にかけて漸次狭窄する帯板状に形成した水平撹拌翼４０としている。
【００５０】
水平撹拌翼４０は、狭窄縁端部４０ｄを掘削・撹拌軸１の半径方向外方に向けると共に掘削・撹拌軸１の回転方向前方側に長手下端縁４０ｂを配置して傾斜面４０ｃをなし、掘削・撹拌軸１と一体に回転することにより傾斜面４０ｃに沿って掘削・改良土を上方に移動させる撹拌を可能としている。
【００５１】
遊動撹拌翼５は、翼縁端部５０ａを掘削・撹拌軸１の半径方向外方に向けると共に掘削・撹拌軸１の回転方向（掘削・撹拌軸１の円周の接線方向）に対して帯板面５０ｂをその板面を向けて配置し、ボス部３の外周面に支持した帯板状の共回り防止翼５０としている。
【００５２】
共回り防止翼５０は、掘削翼２の翼径よりも長い翼径となるように形成しており、翼縁端部５０ａが周辺地盤に係合固定することを可能としている。
【００５３】
掘削・撹拌軸１には、円筒状のボス部３が掘削・撹拌軸１に対して相対回転可能に遊嵌されている。ボス部３の上下方位置には、フランジ状の上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとが、掘削・撹拌軸１の外周面から掘削・撹拌軸１の半径方向外方に向けて突出しており、ボス部３の上下動を規制している。
【００５４】
換言すれば、ボス部３は、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定位置に設けられた上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１の外周に遊嵌され、ボス部３の周縁端部の掘削・撹拌軸１の軸方向における端面を各ボスストッパーの互いに対向するフランジ面に摺接して支持される。
【００５５】
また、掘削・撹拌具Ａ１は、図２及び図３に示すように、掘削・撹拌軸１又はボス部３のいずれか一方に設けられ、掘削・撹拌軸１の周方向について掘削・撹拌軸１の軸方向に起伏する起伏面６０を有するカム部６と、掘削・撹拌軸１又はボス部３のいずれか他方に設けられ、カム部６の起伏面６０に対して摺接可能な接触子７０を有するカム受部７と、により立体カム構造をなしている。
【００５６】
特に本実施例の立体カム構造は、いわゆる端面カム構造であって、カム部６は掘削・撹拌軸１の外周又はボス部３のいずれか一方に設けられ、起伏面６０を有する端面カムとする共に、カム受部７は掘削・撹拌軸１又はボス部３のいずれか他方に設けられ、掘削・撹拌軸１の軸方向の端面に接触子７０を有するように構成している。
【００５７】
すなわち、端面カム構造では、駆動回転する掘削・撹拌軸１を原動軸Ｓとし、掘削・撹拌軸１の軸方向の所定部分に設けたボスストッパー８ａ、８ｂにカム部６又はカム受部７を形成することにより同ボスストッパー８ａ、８ｂを原動節Ｍとして構成し、ボスストッパー８ａ、８ｂに形成されたカム部６又はカム受部７に対応するように掘削・撹拌軸１に遊嵌したボス部３にカム受部７又はカム部６を形成することにより同ボス部３をボスストッパー８ａ、８ｂに接触して動く従動節Ｆとして構成している。
【００５８】
本実施例では、カム部６は、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂのうち少なくともいずれか一方に設けられ、上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａ（下側のフランジ面）又は下側ボスストッパー８ｂの上端面８１ｂ（上側のフランジ面）の少なくともいずれか一方の端面を起伏面６０となすことにより、同ボスストッパー８ａ、８ｂを端面カムに構成している。
【００５９】
換言すれば、カム部６は、ボスストッパー８ａ、８ｂの周縁端部８０ａ、８０ｂをその周廻りに沿って一定周期の波線形に切欠き形成した波線輪郭部であり、その切欠面を起伏面６０となすことにより、ボスストッパー８ａ、８ｂを端面カムとして機能させる。
【００６０】
カム部６の輪郭をなす波線形は、カム受部７の接触子７０が波線形の軌道に沿って摺動可能であれば特に限定されることはなく、例えば、正弦波形、三角波形、のこぎり波形であってもよい。なお、カム部６の波線形をのこぎり波形とする場合には、掘削・撹拌軸の回転方向に沿うように波形の底部から頂部にかけて上方傾斜する傾斜面を連続的に形成した起伏面とする。
【００６１】
また、カム部６の波線形によりなす波高さは、起伏面６０の掘削・撹拌軸１の軸方向における起伏の最大高低差であり、ボス部３を掘削・撹拌軸１の軸方向に上下運動させるリフト量Ｌとなる。
【００６２】
なお、複数のカム部６を形成する場合には、ボス部３が掘削・撹拌軸１に対して自由状態で回転可能であれば、カム部６の輪郭をなす波線形をそれぞれ異なる形状とすることは勿論、それぞれの波線形の位相を掘削・撹拌軸１の周方向にずらして形成することができ、また、それぞれの波線形において異なるリフト量Ｌをなす起伏面６０を形成することもできる。
【００６３】
本実施例では、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂのそれぞれに、同一のリフト量Ｌ１、Ｌ２を有する上カム部６ａと下カム部６ｂとを設けている。
【００６４】
具体的には、上下２つのボスストッパー８ａ、８ｂにおいて、掘削・撹拌軸１の軸方向で互いに対向する周縁端部８０ａ、８０ｂのうち、一方の周縁端部８０ａを側面視で波線形に形成した一方のカム部６ａとなし、他方の周縁端部８０ｂを一方のカム部６ａにおける波線形の位相をそのままに掘削・撹拌軸１の軸方向に平行移動して形成した他方のカム部６ｂとなすことによって、上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａと下側ボスストッパー８ｂの上端面８１ｂとに起伏面６０ａ、６０ｂを形成している。
【００６５】
すなわち、上カム部６ａと下カム部６ｂとは、掘削・撹拌軸１の周方向について各カム部６ａ、６ｂをなす波線形を互いに掘削・撹拌軸１の軸方向で同一の位相を保持するように、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの周縁端部８０ａ、８０ｂにそれぞれ形成されており、ボス部３が各カム部６ａ、６ｂの波線形に同期した運動を行うことを可能としている。
【００６６】
また、カム受部７は、カム部６に対応するようにボス部３の周縁端部に設けられており、掘削・撹拌軸１の軸方向におけるボス部３の周端面に接触子７０を突出して構成している。
【００６７】
接触子７０の形状は、その先端でカム部６の起伏面６０に摺動可能であれば限定されることはなく、例えばその先端を、側面視で、平端状、突端状、円端状、又は球端状にすることができる。円端状又は球端状であれば、同円端や球端を、摺動方向に沿って回転可能としたローラー端状にすることもできる。なお、本実施例の接触子７０は先端を円端状にしている。
【００６８】
また、接触子７０の長さＴ（掘削・撹拌軸１の軸方向における接触子７０の基端から先端までの距離）は、カム部６におけるリフト量Ｌ以上となるように形成している。
【００６９】
また、接触子７０の数は、カム部６の波線形に沿って滑動可能であれば特に限定されることはない。すなわち、接触子７０は、掘削・撹拌軸１の周方向について、カム受部７の接触子７０とカム部６の起伏面６０との接触点Ｐの移動軌跡が同一となる位置に、複数形成することができる。
【００７０】
本実施例では、ボス部３の軸方向の上側周縁端部３０ａと下側周縁端部３０ｂとに、それぞれ上カム受部７ａと下カム受部７ｂを形成している。
【００７１】
具体的には、上カム受部７ａと下カム受部７ｂとは、互いの接触子７０ａ、７０ｂを掘削・撹拌軸１の周方向の所定位置で掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って同一直線上に（掘削・撹拌軸１の周方向について同位相で）配置すると共に、同接触子７０ａ、７０ｂをボス部３の上下端面３１ａ、３１ｂからそれぞれ掘削・撹拌軸１の軸方向外方に向けて突出して形成して構成している。
【００７２】
このように上下２つのカム受部７ａ、７ｂを周縁端部３０ａ、３０ｂに形成したボス部３が、上下２つのカム部６ａ、６ｂを備えた上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１に遊嵌されている。
【００７３】
なお、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の距離Ｈ（掘削・撹拌軸１の軸方向において、接触子７０又は起伏面６０を有する場合にはその頂部面を端面とし、上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａと下側ボスストッパー８ｂの上端面８１ｂとの間の距離）は、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパーとの間でボス部３を自由状態で回転可能とする長さとしている。
【００７４】
具体的には、距離Ｈは、ボス部３の軸方向最大長さｈ（掘削・撹拌軸１の軸方向において、接触子７０又は起伏面６０を有する場合にはその頂部面を端面とし、ボス部３の上端面３１ａから下端面３１ｂまでの間の距離。）以上となるようにしている。
【００７５】
このような構成により、ボス部３を下側ボスストッパー８ｂと上側ボスストッパー８ａとの間の掘削・撹拌軸１に遊嵌した場合には、下側ボスストッパー８ｂの下カム部６ｂとボス部３の下カム受部７ｂの接触子７０ｂが当接した状態となると共に、上側ボスストッパー８ａの上カム部６ａとボス部３の上カム受部７ａとの間に背隙を形成し、ボス部３が回転可能となる。
【００７６】
また、端面カム構造としては、上述したカム部６及びカム受部７が設けられる節を原動節Ｍと従動節Ｆとで逆にした逆カム構造としてもよく、図３に示すようにカム部６は従動節Ｆとしてのボス部３に設けると共に、カム受部７は原動節Ｍとしてのボスストッパー８ａ、８ｂに設けることとしてもよい。
【００７７】
すなわち、カム部６はボス部３の周縁端部３０ａ、３０ｂに設けられ、同ボス部３を起伏面６０を有する端面カムとすると共に、カム受部７は掘削・撹拌軸１の外周に一体に設けたボスストッパー８ａ、８ｂの周縁端部８０ａ、８０ｂに設けられ、掘削・撹拌軸１の軸方向の周端面８１ａ、８１ｂに接触子７０を有するように構成している。
【００７８】
このように構成した端面カム構造を備える掘削・撹拌具Ａ１は、以下のように作動する。まず、遊動撹拌翼５としての共回り防止翼５０は、図１に示すように掘削孔内において、翼縁端部５０ａを周辺地盤に係合固定し、掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動状態としている。換言すれば、共回り防止翼５０が支持されるボス部３は、掘削・撹拌軸１の回転方向に対し、遊動撹拌翼５を介して不動状態としている。
【００７９】
このような状態で原動軸Ｓとしての掘削・撹拌軸１が駆動回転した場合、同掘削・撹拌軸１に支持された駆動撹拌翼４や原動節Ｍとしての２つのボスストッパー８ａ、８ｂは、掘削・撹拌軸１と一体的に回転する。
【００８０】
すなわち、２つのボスストッパー８ａ、８ｂがカム部６ａ、６ｂと共に回転するに伴い、同カム部６ａ、６ｂの波線形における位相が、掘削・撹拌軸１の回転方向に沿って変位する。
【００８１】
この際、カム受部７ａ、７ｂの接触子７０ａ、７０ｂとカム部６ａ、６ｂの起伏面６０ａ、６０ｂとの接触点Ｐはカム部６ａ、６ｂにおける波線輪郭に沿った波線形の軌跡を描き、接触子７０ａ、７０ｂがカム部６ａ、６ｂの起伏面６０ａ、６０ｂに摺動しつつ案内される。
【００８２】
すなわち、従動節Ｆとしてのボス部３は、接触子７０ａ、７０ｂを介して原動節Ｍとしてのボスストッパー８ａ、８ｂのカム部６ａ、６ｂの波線輪郭に追従し、掘削・撹拌軸１の径方向視で起伏面６０ａ、６０ｂの高低差となるリフト量Ｌ１、Ｌ２に応じて掘削・撹拌軸１の軸方向へ上下する運動を行う。
【００８３】
その結果、遊動撹拌翼５が、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い掘削・撹拌軸１の軸方向上下に運動するボス部３を介して、掘削・撹拌軸１の軸方向に沿った上下運動をして起振する。
【００８４】
このように掘削・撹拌具Ａ１にかかる立体カム構造は、掘削・撹拌軸１のボス部３に対する相対回転によって遊動撹拌翼５を起伏面６０の起伏に応じて振動させることを可能としている。
【００８５】
そして、起振した遊動撹拌翼５が、その振動応力を翼近傍の掘削・改良土に作用させて掘削・改良土を振動させることにより、遊動撹拌翼５の翼表面への土壌付着を抑止する「土壌付着抑制作用」を生起し、掘削・改良土の土塊の形成を防止する効果がある。
【００８６】
さらには、「締まり込み防止作用」を生起して、掘削・撹拌具Ａ１の貫入・引抜き動作に伴う土壌抵抗を低減化することができ、掘削・改良土の土壌通過を促進して施工スピードを大幅に向上する効果がある。
【００８７】
〔３．実施例２〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例２について説明する。図４は掘削・撹拌具Ａ２の立体カム構造を示す側面図である。なお、以下において、実施例１にかかる掘削・撹拌具Ａ１と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８８】
本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ２は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、端面カム構造を、ボス部３の下側周縁端部３０ｂと下側ボスストッパー８ｂの上側周縁端部８０ｂにのみ構築している点で構成を異にする。
【００８９】
すなわち、カム部６は、掘削・撹拌軸１に設けた下側ボスストッパー８ｂの上側周縁端部８０ｂに設けられる下カム部６ｂであって、下側ボスストッパー８ｂの上端面８１ｂを起伏面６０ｂとなすことにより、下側ボスストッパー８ｂを端面カムに構成している。
【００９０】
一方、カム受部７は、カム部６に対応するボス部３の下側周縁端部３０ｂに設けられた下カム受部７ｂであって、掘削・撹拌軸１の軸方向におけるボス部３の下側周端面３１ｂに接触子７０ｂを突出して構成している。
【００９１】
また、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂの間の距離Ｈは、下カム部６ｂのリフト量Ｌ２とボス部３の軸方向の最大長さｈの総和よりやや長くなるようにしている。
【００９２】
換言すれば、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとは、上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａとボス部３の上端面３１ａとの間に、下カム部６ｂのリフト量Ｌ２以上の長さの間隙Ｖを形成するように、掘削・撹拌軸１の外周に取り付けられる。
【００９３】
このような構成により、掘削・撹拌具Ａ２は、以下のように作動する。すなわち、掘削・撹拌具Ａ２を掘削孔内に定置させた場合、又は掘削・撹拌具Ａ２の引抜き動作をした場合には、ボス部３は、同ボス部３に支持された遊動撹拌翼５の重量や、引抜き動作時に遊動撹拌翼５の上方から負荷される土壌抵抗により、掘削・撹拌軸１の軸方向下方に降下して常に掘削・撹拌軸１の下側ボスストッパー８ｂに当接した状態となる。
【００９４】
すなわち、ボス部３の下カム受部７ｂと下側ボスストッパー８ｂの下カム部６ｂとが、接触子７０ｂを介して接触した状態となる。
【００９５】
このような状態で掘削・撹拌軸１が回転した場合、ボス部３が、掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動状態を保持したままで、下カム部６ｂの起伏面６０ｂに接触子７０ｂを介して摺動してカム部６の波線輪郭に沿って案内され、起伏面６０ｂの高低差に応じたリフト量Ｌ２で掘削・撹拌軸１の軸方向上下に運動する。
【００９６】
一方で、掘削・撹拌具Ａ２の貫入動作をした場合には、ボス部３は、貫入動作時に遊動撹拌翼５の下方から負荷される土壌抵抗により、掘削・撹拌軸１の軸方向下方にスライド上昇する。
【００９７】
上昇したボス部３は、上側ボスストッパー８ａに当接すると共にボス部３の下カム受部７ｂと下側ボスストッパー８ｂの下カム部６ｂを離反させて互いの接触状態を解除する。
【００９８】
その結果、遊動撹拌翼５を、掘削・撹拌具Ａ２の掘削孔内定置時や引抜き動作時に振動状態とし、掘削・撹拌具Ａ２の貫入動作時に振動停止状態とすることができ、周辺地盤の土質特性に応じて貫入・引抜き動作や撹拌動作を行うことができる効果がある。
【００９９】
〔４．実施例３〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例３について説明する。図５は掘削・撹拌具Ａ３の立体カム構造を示す側面図である。本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ３は、掘削・撹拌具Ａ１及び掘削・撹拌具Ａ２と略同様の構成を備えているが、端面カム構造を、掘削・撹拌具Ａ２とは上下逆に、ボス部３の上側周縁端部３０ａと上側ボスストッパー８ａの下側周縁端部３０ｂにのみ構築している点で構成を異にする。
【０１００】
すなわち、カム部６は、掘削・撹拌軸１に設けた上側ボスストッパー８ａの下側周縁端部３０ｂに設けられる上カム部６ａであって、上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａを起伏面６０ａとなすことにより、上側ボスストッパー８ａを端面カムに構成している。
【０１０１】
一方、カム受部７は、カム部６に対応するボス部３の上側周縁端部３０ａに設けられた上カム受部７ａであって、掘削・撹拌軸１の軸方向におけるボス部３の端面に接触子７０を突出して構成している。
【０１０２】
このような構成により、掘削・撹拌具Ａ３は、掘削・撹拌具Ａ２とは逆の作動を行う。
【０１０３】
すなわち、掘削・撹拌具Ａ２の貫入動作をした場合には、ボス部３が貫入動作時に遊動撹拌翼５の下方から負荷される土壌抵抗により掘削・撹拌軸１の軸方向下方に上昇し、ボス部３の上カム受部７ａと上側ボスストッパー８ａの上カム部６ａとが、接触子７０ａを介して接触状態となる。
【０１０４】
一方で、掘削・撹拌具Ａ３を掘削孔内に定置させた場合又は掘削・撹拌具Ａ３の引抜き動作をした場合には、ボス部３に支持された遊動撹拌翼５の重量や引抜き動作時に遊動撹拌翼５が受ける土壌抵抗による下方応力により、ボス部３が、掘削・撹拌軸１の軸方向下方にスライド降下して、上カム受部７ａと上カム部６ａとの接触状態を解除する。
【０１０５】
その結果、遊動撹拌翼５を、掘削・撹拌具Ａ３の掘削孔内定置時や引抜き動作時に振動停止状態とし、掘削・撹拌具Ａ３の貫入動作時に振動状態とすることができ、掘削・改良土の締まり込みに対応した引抜き動作を可能とする効果がある。
【０１０６】
〔５．実施例４〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例４について説明する。図６は掘削・撹拌具Ａ４の立体カム構造を示す側面図である。本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ４は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、ボス部３と上下２つのボスストッパー８ａ、８ｂとの間に、ボス部３が掘削・撹拌軸１の軸方向上方にスライド昇降する余裕空間として、スライド隙間Ｖ１を有する点で構成を異にする。
【０１０７】
すなわち、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂの間の距離Ｈ１は、下側ボスストッパー８ｂの下カム部６ｂのリフト量Ｌ２と、ボス部３の軸方向の最大長さｈと、スライド隙間Ｖ１と、の総和と略同じとなるようしている。
【０１０８】
換言すれば、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとは、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間で、両ボスストッパー８ａ、８ｂに対してボス部３が非接触状態となることを可能とするスライド隙間Ｖ１を形成するように、掘削・撹拌軸１の外周に取り付けられている。
【０１０９】
このような構成により、ボス部３の掘削・撹拌軸１の軸方向へのスライド距離をスライド隙間Ｖ１の分だけ稼ぎ、遊動撹拌翼５を振動状態又は振動停止状態とするタイミングにタイムラグを発生させることができる。
【０１１０】
具体的には、掘削・撹拌具Ａ４を貫入動作状態から定置状態に転じた直後において、ボス部３は、遊動撹拌翼５の重量により掘削・撹拌軸１の軸方向下方にスライド降下して上カム受部７ａと上カム部６ａとの接触状態を解除し、下カム受部７ｂを下カム部６ｂに接触させるが、スライド距離がスライド隙間Ｖ１の分だけ長いためスライド降下途中においてカム受部７とカム部６との接触解除状態を保持することとなる。
【０１１１】
一方で、掘削・撹拌具Ａ４の引抜き動作状態から貫入動作状態に転じた直後において、ボス部３は、掘削・撹拌軸１の軸方向上方にスライド上昇して下カム受部７ｂと下カム部６ｂとの接触状態を解除し、上カム受部７ａを上カム部６ａに接触させるが、スライド上昇中においてはカム受部７とカム部６との接触解除状態を保持することとなる。
【０１１２】
すなわち、ボス部３の掘削・撹拌軸１の軸方向に沿ったスライド昇降途中で、ボス部３のカム受部７ａ、７ｂをカム部６ａ、６ｂに対して非接触状態とし、遊動撹拌翼５を振動停止状態にすることができる効果がある。
【０１１３】
〔６．実施例５〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例５について説明する。図７及び図８は掘削・撹拌具Ａ５の立体カム構造を示す側面図である。本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ５は、掘削・撹拌具Ａ１と略同様の構成を備えているが、立体カム構造を、溝カム構造としている点で構成を異にする。
【０１１４】
すなわち、本実施例にかかる溝カム構造は、図７及び図８に示すようにカム部９は掘削・撹拌軸１の外周又はボス部３の内周のいずれか一方に設けられ、起伏面９１を有するカム溝９０を有すると共に、カム受部１０はボス部３の内周又は掘削・撹拌軸１の外周のいずれか他方に設けられ、カム溝９０に摺接可能な接触子１００としての突起１０１を有するように構成している。
【０１１５】
換言すれば、溝カム構造では、図７（ａ）に示すように駆動回転する掘削・撹拌軸１を原動軸Ｓとし、掘削・撹拌軸１において軸方向所定位置の外周壁１１をカム部９又はカム受部１０として形成することにより同外周壁１１を原動節Ｍとして構成し、同外周壁１１に形成したカム部９又はカム受部１０に対応するように掘削・撹拌軸１に遊嵌したボス部３の軸方向所定位置の内周壁３２にカム受部１０又はカム部９を形成することにより同ボス部３を掘削・撹拌軸１の外周壁１１に接触して動く従動節Ｆとして構成している。
【０１１６】
カム部９は、図７（ｂ）に示すように掘削・撹拌軸１の軸方向所定位置の外周壁１１に対し、溝方向を掘削・撹拌軸１の径方向内方とし、且つ図７（ａ）に示すように掘削・撹拌軸１の周廻りに沿って一定周期の波線形としたカム溝９０を形成することにより構成している。
【０１１７】
カム溝９０は、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１の軸方向略中央部を通る波線形の溝であり、カム溝９０中の掘削・撹拌軸１の軸方向の上下端面を起伏面９１ａ、９１ｂとしている。
【０１１８】
また、カム溝９０の溝幅は、接触子１００としての突起１０１が遊嵌されてカム溝９０中を滑動できるように形成している。
【０１１９】
カム受部１０は、接触子１００として突出方向を掘削・撹拌軸１の径方向内方としボス部３の内周壁３２の中央位置で突起１０１を突出して形成することにより構成している。
【０１２０】
突起１０１は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すようにボス部３の内周壁３２において、ボス部３に支持される遊動撹拌翼５の基端中央部を通るように掘削・撹拌軸１の径方向に伸延する仮想中心線Ｃ上に配置されている。
【０１２１】
また、突起１０１の形状、すなわち接触子１００の形状は、上述のごとくカム部９の起伏面６０ａ、６０ｂに摺接可能であれば限定されることはないが、起伏面６０ａ、６０ｂに対して点接触又は線接触する摺動端面を有した形状が、摺動摩擦抵抗を低減化する上で好ましい。本実施例の突起１０１は、円柱状としており、その外周面でカム溝９０の起伏面６０ａ、６０ｂに線接触するようにしている。
【０１２２】
また、突起１０１の数は、カム溝９０に遊嵌されてカム溝９０の波線形に沿って滑動できれば特に限定されることはない。すなわち、カム受部１０は、ボス部３の内周壁３２において、掘削・撹拌軸の周方向についてカム溝９０内の起伏面９１に沿って滑動変異する軌跡を同一とする複数位置に、突起１０１を形成することができ、本実施例では２つの突起１０１を形成している。
【０１２３】
このようなカム受部１０を内周壁３２に形成したボス部３が、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１に遊嵌されている。
【０１２４】
すなわち、ボス部３は、カム受部１０の突起１０１を上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１のカム部９のカム溝９０に遊嵌すると共に、上側ボスストッパー８ａと下側ボスストッパー８ｂとの間の掘削・撹拌軸１の外周廻りに遊嵌している。
【０１２５】
このような構成により、ボス部３の内周壁３２に形成したカム受部１０の突起１０１がその外周面で掘削・撹拌軸１の外周壁１１に形成したカム溝９０の起伏面９１に接触することを可能とし、突起１０１がカム溝９０に確実に案内されることを可能としている。
【０１２６】
換言すれば、掘削・撹拌具Ａ５の立体カム構造は、突起１０１がカム溝９０内の起伏面９１から離れることがなく、従動節Ｆの掘削・撹拌軸１の軸方向の動きがカム部９により拘束された、確動カム構造としている。
【０１２７】
また、溝カム構造としては、実施例１と同様に、カム部９及びカム受部１０が設けられる節を原動節Ｍと従動節Ｆとで逆にした逆カム構造としてもよく、図８に示すようにカム部９は従動節Ｆとしてのボス部３に設けると共に、カム受部１０は原動節Ｍとしての掘削・撹拌軸１の外周壁１１に設けることもできる。
【０１２８】
すなわち、カム部９はボス部３の内周壁３２に設けられ、起伏面９１を有するカム溝９０を有すると共に、カム受部１０は掘削・撹拌軸１の外周壁１１に設けられ、接触子１００としてカム溝９０に摺接可能な突起１０１を有するように構成している。
【０１２９】
このように構成した溝カム構造を備える掘削・撹拌具Ａ５は、Ａ１と同様に、以下のように作動する。すなわち、原動軸Ｓとしての掘削・撹拌軸１が駆動回転するに伴い、同掘削・撹拌軸１に支持された駆動撹拌翼４や原動節Ｍとしての外周壁１１のカム部９が掘削・撹拌軸１と一体的に回転する。
【０１３０】
このカム溝９０の回転に伴いカム溝９０の波線形によりなす位相は、掘削・撹拌軸１の回転方向に沿って移動変位する。
【０１３１】
すなわち、カム溝９０内に遊嵌された接触子１００として突起１０１がその外周面でカム溝９０の起伏面９１に摺動しながら波線形軌道を描くように案内され、同突起１０１を有したボス部３が掘削・撹拌軸１の径方向視で起伏面９１の高低差に応じたリフト量Ｌで掘削・撹拌軸１の軸方向に上下する運動を行う。
【０１３２】
その結果、遊動撹拌翼５が、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い掘削・撹拌軸１の軸方向上下に運動するボス部３を介して、掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って上下運動をして起振することとなり、その振動応力を翼近傍の掘削・改良土に作用させて掘削・改良土を振動させることにより、遊動撹拌翼５の翼表面への土壌付着を抑止し、掘削・改良土の土塊の形成を防止する効果がある。
【０１３３】
特に掘削・撹拌具Ａ５は、立体カム構造として確動カム構造を採用しているため、掘削・撹拌軸１を高速回転させた場合であっても、遊動撹拌翼５の高精度の起振動を可能とする効果がある。
【０１３４】
〔７．実施例６〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例６について説明する。図９は掘削・撹拌具Ａ６の構成を示す側面図である。本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ６は、掘削・撹拌具Ａ２及掘削・撹拌具Ａ３と略同様の構成を備えているが、遊動撹拌翼の形状及び配置構成を異にする。
【０１３５】
すなわち、複数の撹拌翼のうち周方向の最も外側の撹拌翼は遊動撹拌翼５とし、少なくとも２以上のボス部３に跨持され掘削・撹拌軸１から外方へ膨出させて弧状に形成した弧状撹拌翼５１としている。
【０１３６】
弧状撹拌翼５１は、側面視で翼の弧状外形をなす帯板状の翼本体部５１ａと、翼本体部５１ａから屈曲部を経て少なくとも２以上のボス部３ａ、３ｂに向けて伸延し、同ボス部３ａ、３ｂと連結する少なくとも２以上の翼支持部５１ｂ、５１ｂ’と、を有している。
【０１３７】
翼本体部５１ａは、掘削・改良土の静止撹拌域に配置されて土壌抵抗受け部として機能すると共に周辺地盤に係合する係合端部として機能する。
【０１３８】
翼支持部５１ｂは、基本的には翼本体部５１ａの両端から屈曲して伸延し、翼本体部５１ａを支持する部位であるが、翼本体部５１ａの両端の他に、その中途部にもボス部３の数に応じて延設することができる。
【０１３９】
本実施例の翼支持部は、上下２つのボス部３ａ、３ｂに対応するように弧状撹拌翼５１の両端部として上側翼支持部５１ｂと下側翼支持部５１ｂ’とを有し、それぞれ翼本体部５１ａの両端縁からボス部３ａ、３ｂに向けて延設している。
【０１４０】
また、弧状撹拌翼５１は、弧状撹拌翼５１の最大改良径を掘削径以下となるようにしている。具体的には、弧状撹拌翼５１は、弧状撹拌翼５１の弧状撹拌翼径ｒを掘削翼２の掘削翼径Ｒ以下となるように形成している。
【０１４１】
なお、弧状撹拌翼径ｒとは、弧状撹拌翼本体に付随する翼を含めた弧状撹拌翼５１の回転半径を意図しており、例えば弧状撹拌翼５１の翼本体部５１ａや翼支持部５１ｂ、５１ｂ’の外側に補助翼を備えている場合には弧状撹拌翼５１の回転に伴い最外周側に位置する補助翼までの周半径である。
【０１４２】
また、複数の撹拌翼として、駆動撹拌翼４と遊動撹拌翼５とが、弧状撹拌翼５１から内側にかけて、所定間隔を隔てて交互に配置されている。
【０１４３】
すなわち、複数の撹拌翼のうち、遊動撹拌翼５と駆動撹拌翼４とが、遊動撹拌翼５である弧状撹拌翼５１から軸方向中央部（弧状撹拌翼が跨持される上下ボス部間における掘削・撹拌軸１の中央部）に向ってそれぞれの撹拌翼の外形に沿う間隔を隔て、掘削・撹拌軸１に対して順番に配設されている。
【０１４４】
より具体的には、遊動撹拌翼５と駆動撹拌翼４とは、掘削・撹拌軸１の軸回りにおいて互いに同位相にある状態で、側面視において後述するそれぞれの翼本体部の軸方向中央部を中心に内外翼層状として略同心円的配置となるように略波紋状に掘削・撹拌軸１に対して配設している。
【０１４５】
駆動撹拌翼４は、帯板を中途部で屈曲してヘ字形状又は略Ｌ字形状をなした片持撹拌翼４１である。
【０１４６】
片持撹拌翼４１は、掘削・撹拌軸１の軸方向に沿う帯板状の翼本体部４１ａと、翼本体部４１ａの一端から屈曲部を経て伸延する翼支持部４１ｂと、を有している。
【０１４７】
片持撹拌翼４１は、翼本体部４１ａ先端を掘削・撹拌軸１の軸方向上方に向けて、且つ２つの上下２つのボス部３ａ、３ｂの間で露出する掘削・撹拌軸１の外周面に翼支持部４１ｂを接続することにより、掘削・撹拌軸１の外周廻りに支持されている。
【０１４８】
また、掘削・撹拌軸１に遊嵌された上下２つのボス部３ａ、３ｂのうち、上側ボス部３ａには、最内側に位置する遊動撹拌翼５としての片持撹拌翼５２が、その翼本体部５２ａの先端方向を、駆動撹拌翼４としての片持撹拌翼４１の翼本体部４１ａ先端方向と上下逆に翼支持部５１ｂを接続して支持されている。
【０１４９】
また、弧状撹拌翼５１が跨持される上下２つのボス部３ａ、３ｂは、実施例２で説明した端面カム構造と実施例３で説明した端面カム構造と、をそれぞれ有している。
【０１５０】
すなわち、掘削・撹拌軸の軸方向の所定位置に遊嵌される上下２つボス部３ａ、３ｂのうち、上側ボス部３ａは、図５で示したようにその上側周縁端部３０ａに上カム受部７ａを設け、掘削・撹拌軸１の軸方向における上側ボス部３ａの端面に接触子７０ａを突出すると共に、下側ボス部３ｂは、図４で示したようにその下側周縁端部３０ｂに下カム受部７ｂを設け、掘削・撹拌軸１の軸方向における下側ボス部３ｂの端面に接触子７０ｂを突出している。
【０１５１】
一方で、上側ボス部３ａ上方の上側ボスストッパー８ａは、図５で示したように下側周縁端部８０ａに上カム部６ａを設けて上側ボスストッパー８ａの下端面８１ａを起伏面６０ａとなすと共に、下側ボス部３ｂ下方の下側ボスストッパー８ｂは、図４で示したように上側周縁端部８０ｂに下カム部６ｂを設けて下側ボスストッパー８ｂの上端面８１ｂを起伏面６０ｂとなしている。
【０１５２】
しかも、上側ボス部３ａの上側ボスストッパー８ａにおける上カム部６ａと、下側ボス部３ｂの下側ボスストッパー８ｂにおける下カム部６ｂとは、波線形の位相をそのままに掘削・撹拌軸１の軸方向に平行移動した波形輪郭をなしている。
【０１５３】
なお、上下２つのボス部３ａ、３ｂにおける立体カム構造は、上下２つのカム部９をなす波線形が掘削・撹拌軸１の軸方向で同一の位相を保持していれば、上述した溝カム構造であってもよいことは勿論である。
【０１５４】
以上のように構成した掘削・撹拌具Ａ６は、以下のように作動する。すなわち、弧状撹拌翼５１は、掘削孔内で翼本体部５１ａを静止撹拌域に配置されて掘削・改良土による回転抵抗力を受け、掘削・撹拌軸１の回転方向に対して不動状態となる。
【０１５５】
また、上下２つのボス部３ａ、３ｂは、弧状撹拌翼５１を介して掘削・撹拌軸１の回転力に対する反力を伝えられて不動状態となるため、上側ボス部３ａに支持された内側の片持撹拌翼５２も不動状態となる。
【０１５６】
このような状態で掘削・撹拌軸１の駆動回転した場合、不動状態の弧状撹拌翼５１や片持撹拌翼５２が、これらの周半径中間に位置する駆動撹拌翼４の片持撹拌翼４１との間でせん断力を生起し、遊動撹拌翼５と駆動撹拌翼４とによる相対撹拌を実現する効果がある。
【０１５７】
しかも、不動状態の弧状撹拌翼５１や片持撹拌翼５２が以下のようにして起振動する。掘削・撹拌軸１の回転に伴い、ボスストッパー８ａ、８ｂがカム部６ａ、６ｂと共に回転し、上下２つのボス部３ａ、３ｂの接触子７０ａ、７０ｂがカム部６ａ、６ｂの起伏面６０ａ、６０ｂに摺動し、軌跡を同じくしてカム部６ａ、６ｂの波線形軌道に沿って案内される。
【０１５８】
すなわち、従動節Ｆとしての２つのボス部３ａ、３ｂが同期して、接触子７０ａ、７０ｂを介して原動節Ｍとしてのボスストッパー８ａ、８ｂのカム部６ａ、６ｂの波線輪郭に追従することにより、掘削・撹拌軸１の径方向視で起伏面６０ａ、６０ｂの高低差であるリフト量Ｌ１、Ｌ２に応じて掘削・撹拌軸１の軸方向へ上下する運動を行う。
【０１５９】
その結果、弧状撹拌翼５１と片持撹拌翼５２が、掘削・撹拌軸１の駆動回転に伴い掘削・撹拌軸１の軸方向上下に運動するボス部３ａ、３ｂを介して、掘削・撹拌軸１の軸方向に沿って上下運動をして起振することとなる。
【０１６０】
起振動した弧状撹拌翼５１や片持撹拌翼５２は、同振動応力を翼近傍の掘削・改良土へ伝達して各撹拌翼の周方向の最外側と最内側とで「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」とを効果的に生起する。
【０１６１】
すなわち、起振動する内外複数の遊動撹拌翼５により、同振動応力を、弧状撹拌翼の弧状形により囲まれた掘削・改良土に対して、最外側の弧状撹拌翼５１が外側から内側に向けて作用させると共に、最内側の片持撹拌翼５２が内側から外側に向けて作用させる立体的振動を可能とし、「土壌付着抑制作用」と「締まり込み防止作用」とより効果的に生起して、撹拌効率を飛躍的に向上することができる効果がある。
【０１６２】
〔８．実施例７〕
次に、本発明にかかる掘削・撹拌具の実施例７について説明する。図１０は掘削・撹拌具Ａ８の構成を示す側面図である。本実施例にかかる掘削・撹拌具Ａ７は、掘削・撹拌具Ａ６と略同様の構成を備えているが、遊動撹拌翼の形状を異にする。
【０１６３】
すなわち、弧状撹拌翼５３は、掘削・撹拌軸１に対して捩じり形状又は同軸方向に対して傾斜させた形状としている。
【０１６４】
具体的には、弧状撹拌翼５３は、図１０に示すように側面視で弧状撹拌翼の弧状の外形をなす帯板状の翼本体部５３ａや翼支持部５３ｂ、５３ｂ’を有し、翼本体部５３ａや翼支持部５３ｂの板面を上下方向に対して傾斜する傾斜面５３ｃとなし、掘削・撹拌具Ａ７の貫入・引抜き動作に伴って傾斜面５３ｃに受ける土壌抵抗により回転作動するように形成している。
【０１６５】
このような形状の弧状撹拌翼５３を掘削・撹拌軸１に遊嵌した立体カム構造を有する少なくとも２つ以上のボス部３ａ、３ｂに跨持することにより、弧状撹拌翼５３と駆動撹拌翼４とによる複雑な相対回転撹拌を実現することができ、しかも弧状撹拌翼５３を起振動させて「土壌付着抑制作用」、「締まり込み防止作用」を生起して「共回り防止効果」を確実に得ることができる効果がある。
【０１６６】
上述してきたように、本実施例にかかる掘削・撹拌具によれば、掘削・撹拌軸と同掘削・撹拌軸に遊嵌したボス部とに端面カム構造や溝カム構造などの立体カム構造を構築することにより、掘削・撹拌軸の回転方向に対して周辺地盤に係合し、或いは掘削・改良土から回転抵抗力を受けて静止状態となった遊動撹拌翼が、掘削・撹拌軸の回転に伴いボス部を介して軸方向に起振動することができる効果がある。
【０１６７】
また、起振動した遊動撹拌翼が、その振動応力を翼近傍の掘削・改良土に作用させて掘削・改良土を振動させることにより、遊動撹拌翼の翼表面への土壌付着を抑止する「土壌付着抑制作用」を生起し、掘削・改良土の土塊の形成を防止することができる効果がある。
【０１６８】
さらには、同振動応力の掘削・改良土への伝達により、掘削孔内で掘削・撹拌施工に伴い掘削・改良土の密度が大きくなる掘削・改良土の締まり込みを抑止する「締まり込み防止作用」を生起し、掘削・撹拌具の貫入・引抜き動作に伴う土壌抵抗を低減化することができ、掘削・改良土の土壌通過を促進して施工スピードを大幅に向上することができる効果がある。
【０１６９】
すなわち、本発明によれば、共回り現象の発生原因となる土壌付着を低減化する機構を比較的簡単にして、製造コストや管理維持コストを安価にすることができ、共回り現象を確実に防止することができる掘削・撹拌具を提供することができる。
【０１７０】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また、本発明は上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明にかかる技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。そして、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【０１７１】
Ａ  掘削・撹拌具
１  撹拌軸（Ｓ  原動軸）
２  掘削翼
３  ボス部（Ｆ  従動節）
４  駆動撹拌翼
５  遊動撹拌翼
６  カム部（６ａ  上カム部  ６ｂ  下カム部）
７  カム受部（７ａ  上カム受部  ７ｂ  下カム受部）
８ａ  上側ボスストッパー（Ｍ  原動節）
８ｂ  下側ボスストッパー（Ｍ  原動節）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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