(57)【要約】【課題】  シェルの開閉動作をシリンダ機構によって行うと共に、前記シリンダ機構を弾性的に付勢保持することで、制動力と反発力とによって掘削作業を確実且つ迅速に行うことのできるハンマーグラブを提供することである。【解決手段】  シリンダ機構２１と、該シリンダ機構２１による伸縮駆動を弾性的に付勢する付勢手段３３と、前記シリンダ機構２１及び付勢手段３３によって回動するリンク機構３５と、該リンク機構３５に連結されるシェル１３とを備え、前記シリンダ機構２１を伸長駆動させたときに、前記付勢手段３３の付勢力に抗してシェル１３を閉じ、前記シリンダ機構２１の伸長駆動を解除したときに、前記付勢手段３３の反発力によってシェル１３を開くようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ機構と、
該シリンダ機構による伸縮駆動を弾性的に付勢する付勢手段と、
前記シリンダ機構及び付勢手段によって回動するリンク機構と、
該リンク機構に連結されるシェルとを備え、
前記シリンダ機構を伸長駆動させたときに、前記付勢手段の付勢力に抗してシェルを閉じ、
前記シリンダ機構の伸長駆動を解除したときに、前記付勢手段の反発力によってシェルを開くことを特徴とするハンマーグラブ。
【請求項２】
前記付勢手段は、バネ部材又はゴム部材によって構成され、前記リンク機構と前記シェルの一端が軸支持されるフレームの底板部との間に配置される請求項１に記載のハンマーグラブ。
【請求項３】
前記付勢手段は、前記シリンダ機構の伸縮方向に沿って配置される請求項１に記載のハンマーグラブ。
【請求項４】
前記リンク機構は、前記シリンダ機構の一端とシェルとの間に設けられ、シリンダ機構の伸縮駆動に連動して進退動する第１リンクと、この第１リンクに連動して回動しシェルを開閉動作する第２リンクとを備える請求項１に記載のハンマーグラブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に杭や管などを打設する孔を掘削するためのハンマーグラブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設現場における基礎杭造成工事では、架台と旋回式のボーリングマシンとを組み合わせた掘削装置を用いて掘削作業が行われている。具体的には、ボーリングマシンを旋回させてケーシングチューブを回転させながら地面に押し込み、ケーシング内の土砂を架台より吊されたハンマーグラブによって掘削を行う。この掘削は、前記架台で吊られているハンマーグラブをケーシングチューブ内に下ろした後、ある高さからウインチを解放して落下させることによって行われる。この落下によって、ハンマーグラブの先端で開放しているシェルが地中に突き刺さり、この状態からウインチを巻き上げると、シェルが閉じ、内部に土砂を抱えた状態で引き上げられる。
【０００３】
前記ハンマーグラブは、ケーシングチューブの内径に合わせて形成された円筒状のフレームと、このフレームの下端に開閉可能に取り付けられる一対のシェルとによって構成されている。前記シェルは、アームが連結されており、このアームを前記フレームの上端から延びるワイヤによって上下動させることによって開閉操作を行っている。前記シェルの開閉駆動機構としては、前記フレーム内に複数の滑車からなる制動部を設け、この制動部を介してアームにワイヤを連結することで、シェルの開閉操作を容易にして、重量のある土砂等の掘削物を掘り起こしたり、掴んだりする際の力を軽減させるようになっている（特許文献１）。
【０００４】
また、前記開閉駆動機構としては、滑車を使用せずに、シェルに連結されているアームにシリンダを設け、このシリンダの伸縮によって、シェルを開閉可能に操作するハンマーグラブがある（特許文献２，３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７６３０１号公報
【特許文献２】特開平９−１５８６５８号公報
【特許文献３】特開２００９−１３６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されているような複数の滑車による駆動機構を有したハンマーグラブにあっては、シェルの開閉操作を滑らかにすることができるが、フレーム本体の内部に滑車を配置するスペースを設けなければならないため、フレーム本体の全長が長くなるといった問題があった。このため、掘削作業に際して、上空の作業空間が狭い場所や限定されている場所では、架台からの吊下げが困難となったり、シェルが地面に突き刺さるのに十分な落下スペースを確保したりすることが容易でなかった。また、複数の滑車にワイヤを通しているため、組み立てや調整が容易でなく、掘削作業中にワイヤが外れたりするおそれがあった。
【０００７】
一方、特許文献２，３に開示されているようなシリンダによる開閉駆動機構を有するハンマーグラブにあっては、滑車のような機構部品を要しないので、フレーム本体の内部を簡略化することができる。しかしながら、前記シリンダの駆動を油圧等によって行うため、シェルの開閉動作が遅くなる。この開閉動作のうち、閉じる方向に関しては油圧の制御によって制動力が働くため、掘削動作を正確且つ確実に行うことができるが、開く方向に関してはシリンダの制動力によって、閉じられたシェルから土砂等を一気に排出することができないといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、シェルの開閉動作をシリンダ機構によって行うと共に、前記シリンダ機構を弾性的に付勢保持することで、制動力と反発力とによって掘削作業を確実且つ迅速に行うことのできるハンマーグラブを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のハンマーグラブは、シリンダ機構と、該シリンダ機構による伸縮駆動を弾性的に付勢する付勢手段と、前記シリンダ機構及び付勢手段によって回動するリンク機構と、該リンク機構に連結されるシェルとを備え、前記シリンダ機構を伸長駆動させたときに、前記付勢手段の付勢力に抗してシェルを閉じ、前記シリンダ機構の伸長駆動を解除したときに、前記付勢手段の反発力によってシェルを開くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハンマーグラブによれば、シェルの開閉動作をシリンダ機構と付勢手段とで行うため、全体構成が簡易になると共に全長を短く抑えることができる。また、シェルを閉じる際には、シリンダ機構と付勢手段との相互作用によって土砂を確実に掬い上げることができ、シェルを開く際には、シリンダ機構の解除による付勢手段の反発力のみで一気に土砂の排出を行うことができる。これによって、掘削作業から排土作業までの一連の工程をより確実に行うことができると共に、作業工数の短縮化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るハンマーグラブのシェルを開いたときの正面側（ａ）及び側面側（ｂ）から見た断面図である。
【図２】上記シェルを閉じたときの正面側（ａ）及び側面側（ｂ）から見た断面図である。
【図３】上記シェルを開いた状態（ａ）及び閉じた状態（ｂ）の側面図である。
【図４】上記ハンマーグラブのＡ−Ａ断面図である。
【図５】上記ハンマーグラブの掘削時における使用状態を示す断面図である。
【図６】他の実施形態によるハンマーグラブの正面側（ａ）及び側面側（ｂ）から見た断面図である。
【図７】上記ハンマーグラブを用いた低空頭型掘削装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係るハンマーグラブの実施の形態を詳細に説明する。本発明のハンマーグラブ１１は、建築基礎の深孔掘削や根切りに使用するもので、図１乃至図３に示すように、フレーム１２と、このフレーム１２の下端を支点として開閉可能に取り付けられる一対のシェル１３とを備えて構成されている。
【００１３】
前記フレーム１２は、図５に示すように、掘削場所に予め打設されているケーシングチューブ１４の内径に適合するような円形状の開口面１５及びこの開口面１５の上方に広がる内部空間５９を有する円筒形状の胴体部１７と、この胴体部１７の上端及び下端にそれぞれ配置される天板部１６及び底板部１９とを有して構成されている。
【００１４】
図１及び図２に示したように、前記内部空間５９には、前記一対のシェル１３が連結される昇降板３６を上下動させるためのシリンダ機構２１、付勢手段３３及びリンク機構３５が設けられる。シリンダ機構２１は、天板部１６から吊下げ支持される円筒状のシリンダチューブ２２と、このシリンダチューブ２２の外周を長手方向に沿ってスライドする円筒状のピストンロッド２３とによって構成されている。このシリンダ機構２１には、天板部１６から油圧チューブ（図示せず）が挿入され、この油圧チューブを介して注入された作動油の流量を調整することによって、前記ピストンロッド２３がスライド可能となる。
【００１５】
付勢手段３３は、バネ部材やゴム部材等によって構成することができる。本実施形態では、付勢手段３３として、コイルバネを用いており、前記シリンダ機構２１のピストンロッド２３がシリンダチューブ２２に対して付勢力を伴って進退可能となるように、前記ピストンロッド２３の下端側とフレーム１２内の底板部１９との間に配置した。これによって、前記シリンダ機構２１は、左右に配置した一対の付勢手段３３によって弾性支持されることになる。
【００１６】
リンク機構３５は、前記シリンダ機構２１のピストンロッド２３と一対のシェル１３との間に設けられ、ピストンロッド２３のスライド移動によって進退動する第１リンク（第１アーム）３９と、この第１アーム３９に連結してシェル１３を開閉させる第２リンク（第２アーム）４２とを備える。第１アーム３９は、昇降板３６の下面に設けられる第１軸３７によって一端が回動支持される。また、第２アーム４２は、シェル１３と一体に設けられ、一端が胴体部１７の下端に回動軸３１を介して取り付けられ、他端が前記第１アーム３９の他端と第２軸３８を介して回動可能に連結されている。
【００１７】
前記昇降板３６は、中央部に前記シリンダ機構２１のピストンロッド２３の底部が固定される載置部２４が設けられ、この載置部２４を挟んで対向する一方の側に前記一対の第１アーム３９の一端が軸支持される。この昇降板３６は、前記載置部２４の周囲の外側に設けられる張出部２５とフレーム１２の底板部１９との間に配置される前記付勢手段３３によって、フレーム１２内で昇降可能となるように弾性的に支持される。前記付勢手段３３はフレーム１２の底板部１９から昇降板３６の張出部２５を貫通するようにして延びる一対のバネ支持軸２８に沿って巻装されているため、このバネ支持軸によって、昇降板の昇降動作がガイドされる。
【００１８】
胴体部１７は、重量のある鋼材によって形成されるが、さらに重量を付加するためのウエイト部材１８が外側面に沿って設けられる。このウエイト部材１８は、図１乃至図４に示したように、胴体部１７の外側面を長手方向に沿って放射状に張り出す縦長の板状体によって形成されている。このウエイト部材１８は、胴体部１７と同じ鋼材が用いられ、前記胴体部１７の外側面に沿ってバランスよく複数等間隔に配設される。
【００１９】
ウエイト部材１８は、前記胴体部１７の外側面から一定幅で放射状に張り出させることで、ケーシングチューブ１４の内径に適合させることができ、ケーシングチューブ１４内に挿通させる際に傾いたりしないようにガイドするガイド部材としての役割を有することになる。このように、ハンマーグラブ１１をケーシングチューブ１４内でバランスよく挿通ガイドさせるために、前記ウエイト部材１８は、形状や重量を均等にして、胴体部１７の外周に等間隔で配置するのが好ましい。
【００２０】
また、前記ウエイト部材１８が設けられていない胴体部１７の表面には、前記シェル１３によって掬い上げられた土砂等に含まれる水分を外部に排出させるために、窓部２７が複数形成される。この窓部２７は、円筒形状に形成された胴体部１７の側面を縦長形状に打ち抜いて形成される。また、縦長形状の鋼材パネルを所定の隙間を有して円筒状に組み合わせて形成することによって、前記窓部２７を有する胴体部１７を形成することもできる。
【００２１】
各シェル１３は、中央部分に土砂等の掘削物を掬い上げるための凹部４０、先端部分に地面を掘削する掘削刃４１を備え、前記リンク機構３５によって開閉動作する。
【００２２】
図１に示したように、前記シリンダ機構２１に作動油が注入されていない初期状態では、昇降板３６がフレーム１２の略中間部に一対の付勢手段３３によって付勢され、各掘削刃４１が開くようにシェル１３の先端面を押し下げる。また、図２に示したように、シリンダ機構２１に作動油が注入され、前記昇降板３６が一対の付勢手段３３に抗して内部空間５９内を下方に向けてスライドする際には、凹部４０内に土砂を掴んだ状態で各シェル１３が閉じられる。このシェル１３の開閉操作の範囲は、前記シリンダ機構２１の伸縮幅によって規制される。
【００２３】
本実施形態のハンマーグラブ１１にあっては、一対の付勢手段３３を介したシリンダ機構２１の伸長動作によって昇降板３６を下降させることができる。これによって、リンク機構３５がゆっくり作動し、このリンク機構３５に連結されているシェル１３の閉じ動作を付勢手段３３に抗して制動性よく行うことができる。そして、このシェル１３が閉じられた状態でシリンダ機構２１にかかる油圧の供給を停止すると、一対の付勢手段３３が元の状態に戻ろうとする反発力が働くため、昇降板３６が勢いよく上昇する。これによって、シェル１３を一気に開くことができる。このように、シェル１３を閉じる動作によって掘削を行う際には、シリンダ機構２１と付勢手段３３によって、ゆっくりと確実に土砂を掬い上げることができるので、掘削作業を確実に行うことができる。また、この掬い上げられた土砂を排土場所に移動させて排土する際には、付勢手段３３の反発力のみによってシェル１３を一気に開くことができるので、シェル１３に残土がこびり付くことなく、排土作業を短時間で行うことができる。
【００２４】
前記付勢手段３３については、緩衝材として機能するので、ハンマーグラブ１１を地中に落下させた際による衝撃を吸収することができる。これによって、シリンダ機構２１の破損等を防止することができる。
【００２５】
また、胴体部１７の外側面から張り出すウエイト部材１８を設けたことによって、フレーム１２の全長を短くしたことによるハンマーグラブ１１の全体重量の不足分をカバーして堀削能力を高めることができる。さらに、図３に示したように、前記胴体部１７に縦長形状の窓部２７を複数形成することによって、ハンマーグラブ１１をケーシングチューブ１４から引き上げる際に、不要な水分を外部に排出することができる。これによって、堀削した土砂等の廃棄作業も効率よく行うことができる。
【００２６】
上記実施形態では、単一のシリンダ機構２１によってシェル１３の開閉動作を行うように構成したが、複数のシリンダ機構によって、シェル１３の開閉動作を行わせることができる。図６は一対のシリンダ機構７２を用いて構成されたハンマーグラブ７１を示したものである。このハンマーグラブ７１は、上記実施形態とシェル１３の開閉機構は同じであるが、一対のシリンダ機構７２をフレーム１２内に並列配置された構造となっている。また、前記一対のシリンダ機構７２によってフレーム１２に対して昇降する昇降板３６の中央部には、吊下リング４８を介したワイヤ４９のねじれを防止するためのスイベル３２が設けられ、このスイベル３２の下方にコイルバネ等による付勢手段３３が組み込まれている。この付勢手段３３によって、シェル１３を閉じる際には、油圧制御による一対のシリンダ機構７２を徐々に伸長させることができ、シェル１３を開く際には、前記一対のシリンダ機構７２の解除と共に一気に開放させることができる。
【００２７】
このように、シリンダ機構７２を一対並列配置することによって、シェル１３の開閉動作を円滑に行うことができると共に、個々のシリンダ機構７２におけるストローク幅を短くすることができる。これによって、フレーム１２全体の短縮化が図られる。
【００２８】
図７は、上記ハンマーグラブ１１を用いた低空頭型掘削装置（掘削装置）５０の構成及び使用状態を示したものである。この掘削装置５０は、移動走行可能なベースマシン５１に設けられる掘削台座部５２上に設置される水平架台５４と、この水平架台５４上で伸縮可能なレール５５に沿って移動可能に配置される台車（キャリッジ）５６と、このキャリッジ５６に昇降可能に吊下げ支持される上記構成のハンマーグラブ１１とを備えて構成されている。また、前記ベースマシン５１には、ハンマーグラブ１１の昇降動作を行わせるウインチ６０やキャリッジ５６の移動等を行わせるための図示しない駆動源や油圧制御部等を備えている。この掘削装置５０は、上空の作業空間に制限のある倉庫や車庫などの建物内あるいはトンネル内などでの使用を可能とするものであるため、前記ベースマシン５１を含むレール５５の地表面からの高さｈ３は、最大３８６０ｍｍ以内に設定される。これによって、高さｈ４が４０００ｍｍ程度しかない作業空間であっても容易にベースマシン５１によって移動ができ、効率的な掘削作業が可能となる。
【００２９】
図７に示したように、前記ベースマシン５１は、掘削台座部５２にケーシングチューブ１４をセットした状態で掘削場所に移動し、ケーシングチューブ１４を回転させながら地面に所定の深さまで挿入させる。ハンマーグラブ１１は、吊下リング４８にワイヤ４９の一端が結ばれ、他端がレール５５に沿って移動するキャリッジ５６の滑車を介してウインチ６０に巻き取られている。このウインチ６０及びキャリッジ５６の駆動によって、ハンマーグラブ１１をケーシングチューブ１４の真上に移動させる。
【００３０】
前記ハンマーグラブ１１がケーシングチューブ１４の真上に移動した際には、ウインチ６０によるワイヤ４９の巻き上げを解除させて、ケーシングチューブ１４内に落下させる。本発明のハンマーグラブ１１においては、上述したように、フレーム１２がシリンダ機構２１を配設できるだけの高さに短縮化されているため、高さが制限された低空の作業空間であっても、十分に落下距離を確保することができる。このハンマーグラブ１１を落下させることによって、開放保持されているシェル１１の先端が地中に打ち込まれる。そして、図５に示したように、ハンマーグラブ１１内に配設されているシリンダ機構２１及びリンク機構３５を駆動させることで、リンク機構３５に連結する各シェル１３が閉じて土砂等を掬い上げる。
【００３１】
このようにして、シェル１３が閉じ合わされた後、ウインチ６０を巻き上げ操作してハンマーグラブ１１をケーシングチューブ１４内から引き上げる。このとき、シェル１３によって掬い上げられた土砂等に含まれている水分を胴体部１７に設けられている窓部２７から外部に排出することができる。そして、キャリッジ５６をレール５５に沿って前進させ、掘削台座部５２上から水平方向に離間したレール５５の先端部近辺まで移動する。この位置において、シェル１３を開くことによって、掘り出された土砂を排土することができる。前記ハンマーグラブ１１をケーシングチューブ１４上から排土する場所までの間を前記キャリッジ５６によって、水平方向に往復移動させることで、低空での掘り出し及び排土作業を簡易且つ効率的に行うことができる。
【００３２】
以上説明したように、本発明のハンマーグラブ１１を用いることによって、上空の作業空間に制限のある倉庫や車庫などの建物内あるいはトンネル内などにおける掘削作業をより確実且つ精度よく行うことができ、排土までの作業を一貫して効率よく行わせることが可能となった。
【符号の説明】
【００３３】
１１  ハンマーグラブ
１２  フレーム
１３  シェル
１４  ケーシングチューブ
１５  開口面
１６  天板部
１７  胴体部
１８  ウエイト部材
１９  底板部
２１  シリンダ機構
２２  シリンダチューブ
２３  ピストンロッド
２４  載置部
２５  張出部
２７  窓部
２８  バネ支持軸
３１  回動軸
３２  スイベル
３３  付勢手段
３５  リンク機構
３６  昇降板
３７  第１軸
３８  第２軸
３９  第１アーム（第１リンク）
４０  凹部
４１  掘削刃
４２  第２アーム（第２リンク）
４８  吊下リング
４９  ワイヤ
５０  掘削装置
５１  ベースマシン
５２  掘削台座部
５４  水平架台
５５  レール
５６  キャリッジ
５９  内部空間
６０  ウインチ
７１  ハンマーグラブ
７２  シリンダ機構
【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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