(57)【要約】【課題】作業軸の長さを確保しながらも駆動部の高さを低くして掘削機の安定性と作業効率を向上させる。【解決手段】掘削機は、支柱に沿って案内される駆動部１０と、駆動部１０に対して着脱可能で駆動部１０によって上下動される回転掘削用の作業軸１１とを備えた。駆動部１０は、作業軸を保持する作業軸差し込み口３８と、作業軸１１を回転させると共に作業軸差し込み口３８を有する駆動軸部材３７の外周側に設けた略円筒状の回転伝達部３３とを備えた。回転伝達部３３内の中空部３３ａに作業軸１１を着脱可能な油圧シリンダ４６を揺動可能に軸支した。駆動軸部材３７のフランジ部３７ａを連結軸４２に連結する。フランジ部３７ａに設けた孔に油圧シリンダ４６のロッド４８が挿通し、レバー５０を介してスライドピン５１を作業軸差し込み口３８に進退させて作業軸１１を着脱する。【選択図】図７
2015040408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に沿って案内される駆動部と、当該駆動部に対して着脱可能で前記駆動部によって降下させる回転掘削用の作業軸とを備え、当該作業軸により、または作業軸を複数継ぎ足すことにより掘削するようにした掘削機において、
前記駆動部は、前記作業軸を保持する作業軸保持部と、前記作業軸保持部の外周側に配設されていて前記作業軸を回転させる回転伝達部と、前記回転伝達部の内側に形成された中空部内に設けられていて前記作業軸を取り外し可能に固定する駆動アクチュエータとを備えたことを特徴とする掘削機の作業軸連結機構。
【請求項２】
前記作業軸保持部を備えた駆動軸部材には前記回転伝達部に連結されたフランジ部が設けられ、該フランジ部に形成された孔を通して前記駆動アクチュエータが下方に延びており、該駆動アクチュエータには前記作業軸保持部の内壁に設けた貫通孔を通して進退することで前記作業軸を固定しまたは取り外し可能にする固定具が接続されている請求項１に記載された掘削機の作業軸連結機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に対して穿孔や削孔を行うための掘削機に関し、特に、回転掘削用の作業軸を回転させながら地盤に押し込んで掘削するようにした掘削機の作業軸連結機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎工事用機械として用いられる掘削機（アースオーガ）は、クローラなどの台車に支柱（リーダ）が設けられるとともに、この支柱に沿って上下方向に移動可能な駆動部を備えており、この駆動部に取り付けられる作業軸を回転させて地盤を穿孔、削孔するものである。なお、駆動部としては、油圧や電気によって回転駆動するモータと、このモータからの出力を減速する減速機とを備えている。また、作業軸としては、外周面にスクリュー羽根が設けられたオーガスクリューや、セメントミルクやモルタル等の液剤を注入するための注入ロッド等が用いられる。これら作業軸の先端には、掘削用のオーガヘッドや攪拌ヘッド等が取り付けられる。
【０００３】
このような掘削機で所望深さまで掘削する場合、作業軸を複数に（例えば５ｍごとに）分割してこれらを継ぎ足すことで作業軸全体が所定長となるようにしたものがある。従来の掘削機において、例えば継ぎ足し用の作業軸が支柱の側面に保持されている。作業軸の継ぎ足し作業では、駆動部を降下させて最初の作業軸を回転させながら地盤にたて込んだ後、この作業軸から駆動部を切り離して支柱に沿って上方に移動させる。次いで、この駆動部を支柱の上部部分において側方に回動させてから、継ぎ足し用の作業軸を吊り上げる。この状態で駆動部を元の位置に戻すことにより作業軸を先の作業軸の上方に位置させて、作業軸同士を連結する。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された掘削機では、台車に設けた油圧ウインチからトップシーブに掛け渡されたワイヤで駆動部が吊り下げられ、駆動部は支柱に沿ってワイヤで上下動可能となっている。駆動部に設けた出力軸には連結機構が一体回転するように保持されており、出力軸の下端に作業軸を着脱可能に支持するソケットが連結されている。そして、ソケットの両側にはソケットの側壁に形成した貫通孔を通して作業軸を連結可能な油圧シリンダが設けられている。そのため、連結機構の上部には、連結機構と出力軸を一体回転させて作業軸を回転させるための駆動モータと減速機構が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された掘削機の駆動部は、連結機構における作業軸を保持するソケットの両側に作業軸を着脱させる油圧シリンダを配設しており、その上部に連結機構を回転させる駆動モータと減速機構を配設したため、駆動部の高さが高くなり、掘削機が大型化し、作業時に架線等に引っ掛かり易く、掘削機の安定性が低いという欠点があった。また、限られた支柱高さで掘削深度を稼ぐためには、駆動部の小型化と継ぎ足し用の作業軸の長さを長くすることが重要であるが、上述した掘削機では駆動部の下端にソケットと油圧シリンダが突出して設けられているために、継ぎ足し用の作業軸の長さを短くせざるを得なかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、作業軸の長さを確保しながらも掘削機の駆動部の高さを低くして掘削機の安定性と作業効率を向上させるようにした掘削機の作業軸連結機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による掘削機の作業軸連結機構は、支柱に沿って案内される駆動部と、当該駆動部に対して着脱可能で駆動部によって下降させる回転掘削用の作業軸とを備え、当該作業軸により、または作業軸を複数継ぎ足すことにより掘削するようにした掘削機において、駆動部は、作業軸を保持する作業軸保持部と、作業軸保持部の外周側に配設されていて作業軸を回転させる回転伝達部と、回転伝達部の内側に形成された中空部内に設けられていて作業軸を取り外し可能に固定する駆動アクチュエータとを備えたことを特徴とする。
本発明による掘削機の作業軸連結機構によれば、回転伝達部を作業軸保持部の外周側に配設して回転伝達部の内側に形成された中空部内に駆動アクチュエータを設けたため、駆動部の高さを従来のものよりも小さく形成でき、掘削機の全長を低くできて掘削機の安定性を向上できると共に、作業軸の長さを長く維持することができて掘削長を深くできるため作業効率が向上する。
【０００９】
また、作業軸保持部を備えた駆動軸部材には回転伝達機構に連結されたフランジ部が設けられ、該フランジ部に形成された孔を通して駆動アクチュエータが下方に延びており、駆動アクチュエータには作業軸保持部の内壁に設けた摺動孔を通して進退することで作業軸を固定しまたは取り外す可能にする固定具が接続されていることが好ましい。
本発明によれば、作業軸保持部を備えた駆動軸部材の外周側に略円筒状の回転伝達部を配設し、これら駆動軸部材と回転伝達部の間の中空部に駆動アクチュエータを設けたから、回転伝達部と駆動アクチュエータとをほぼ同一高さ位置に配設でき、しかも駆動軸部材に設けたフランジ部を回転伝達部に連結することで一体回転させることができると共に、フランジ部に設けた孔を通して駆動アクチュエータを下方に延ばして作業軸保持部の内壁に設けた摺動孔を通して進退させる固定具に接続したから、駆動アクチュエータによって作動軸を取り外し可能に固定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る掘削機の作業軸連結機構によれば、駆動部における回転伝達部の内側に形成された中空部に駆動アクチュエータを設けたから、駆動部の高さを従来のものより低く抑えることができて掘削機の安定性を向上できると共に、駆動部の高さを抑えた分だけ作業軸の長さを長くできて１動作の掘削長を深くでき、最大掘削深度が増大して作業効率が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による掘削機を示す側面図である。
【図２】図１に示す掘削機の正面図である。
【図３】図１に示す掘削機の移送機構を示す拡大側面図である。
【図４】掘削機の移送機構を示す図３のＡ−Ａ線に沿う水平拡大断面図である。
【図５】作業軸の一例として、地中に掘削したスクリューロッドの後端に注入ロッドを連結した構成を示す説明図である。
【図６】作業軸の他の例として、スクリューロッドにスクリュー羽根を備えたスクリューロッドを連結した構成を示す説明図である。
【図７】掘削機の駆動部を示す縦断面図である。
【図８】作業軸同士の連結構造を示す要部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態による掘削機を図１〜図８を参照して説明する。
本発明の実施形態による掘削機１は、図１及び図２に示すように、クローラなどの台車２における前面側の左右にフロントジャッキ３が設けられ、背面側の左右にリヤジャッキ４が設けられている。台車２はフロントジャッキ３およびリヤジャッキ４により固定支持され、掘削時の高トルクに対応できるようにしている。
【００１３】
支柱６は、シリンダ７の駆動により起立状態から倒した状態の範囲で回動するように、台車２の前面側に立設されている。支柱６は例えば中空状の円形断面に形成されているとともに上端部にトップシーブ８が設けられ、さらに、トップシーブ８の下方から、支柱６の前面側の左右に、この支柱６と平行に２本のガイドパイプ９が設けられている。支柱６の上部には駆動部１０がガイドパイプ９に沿って昇降可能に設けられ、駆動部１０の下部には作業軸１１が取り付けられている。
また、台車２に設置された油圧ウインチ５から繰り出されるワイヤｗはトップシーブ８に掛け渡されて駆動部１０を吊り下げており、油圧ウインチ５の駆動によってガイドパイプ９に沿って駆動部１０が上下動する。
【００１４】
また、支柱６の中腹部分には継ぎ足し用の作業軸１１ａを取り付けた移送機構１２が設けられている。図３及び図４において、移送機構１２は、支柱６の背面側に設けられた軸部１４に対して回転可能な一対のアーム部１５が設けられ、各アーム部１５はシリンダ１６によって軸部１４回りに回動可能とされている。アーム部１５の自由端側には作業軸１１ａを把持するための把持部２０が設けられ、この把持部２０は湾曲形成された固定部１７と可動部１８とで構成されている。可動部１８はシリンダ１９によって伸縮することで回動可能とされ、固定部１７と可動部１８によって作業軸１１ａを保持できる。
【００１５】
移送機構１２は、アーム部１５を回動させることにより作業軸１１ａを支柱６の側面側から前面側の駆動部１０の下部に移送することができる。ここで、支柱６は、移送機構１２が設けられる部分に凹部６ａが設けられ、凹部６ａ内にアーム部１５の軸部１４が設定されている。そして、アーム部１５の回動時には、アーム部１５の一部が凹部６ａに入り込むため、軸部１４を支柱６の背面側に設定しても支柱６の周面がアーム部１５に干渉しない。
なお、図示のように、移送機構１２はアーム部１５を左右両側に設けることに限定されず、例えば左右何れか一方にアーム部１５を設けるようにしてもよい。また、支柱６に凹部６ａを設けなくてもよい。
【００１６】
次に駆動部１０に取り付け可能な作業軸１１、１１ａの一例を図５、図６により説明する。図５に示す一の例の作業軸１１は、例えば地中に掘削されたスクリューロッド（作業軸）２１を先頭にしてその後端側に注入ロッド（作業軸）２２、２３を順次継ぎ足して打設されて構成されている。スクリューロッド２１は周面にスクリュー羽根２１ａを備え、かつ先端に攪拌ヘッド２４を取り付けている。これらの作業軸１１は、例えば混合攪拌による土質改良を目的として用いられるものであり、掘削後に薬剤やセメントミルク、モルタル等を注入するものである。なお、スクリューロッド２１、注入ロッド２２、２３はそれぞれの全長が例えば約５ｍに設定されている。
【００１７】
なお、これら薬剤等は、台車２からトップシーブ８を介した供給パイプによって駆動部１０に送られ、この駆動部１０と連結している注入ロッド２２、２３から注入されることにより、攪拌ヘッド２４やスクリューロッド２１に設けられた孔部から適宜放出される。
【００１８】
また、図６に示す他の例の作業軸１１では、周面にスクリュー羽根２５を備え、かつ先端にオーガヘッド２６を取り付けたスクリューロッド（作業軸）２７を先頭に、同様に周面にスクリュー羽根２８を備えたスクリューロッド（作業軸）２９、３０を順次継ぎ足して構成されている。すなわち、スクリューロッド２７、２９、３０を連結することにより、オーガスクリューを構成させるようにしており、地盤に削孔する目的で用いられる。なお、スクリューロッド２７、２９、３０は、図５に示すものと同様にそれぞれの全長が約５ｍに設定されている。
【００１９】
次に、支柱６の上部に昇降可能に設けられた駆動部１０について図７により説明する。
駆動部１０はワイヤｗによって昇降可能であって、作業軸１１を保持する中央軸体３２と、油圧（または電気）によって回転駆動する駆動モータＭと、この駆動モータＭからの出力を減速しつつ伝達する回転伝達部３３とを備えている。中央軸体３２は、薬液注入を行うスイベル装置３５と油を供給する油圧スイベ装置３６を備えている。駆動軸部材３７の下部には作業軸１１を一体回転可能に保持する作業軸保持部としての作業軸差し込み口３８が形成されている。この作業軸差し込み口３８は例えば六角筒形状とされている。
【００２０】
また、中央軸体３２における駆動軸部材３７及び油圧スイベル装置３６の外周側には略筒状の減速機ケース４０が設置され、減速機ケース４０の外側端部に駆動モータＭが固定されている。そして、減速機ケース４０の内側にはベアリングを介して配設されたリング状の出力ギヤ４１と連結軸４２が連結された回転伝達部３３が配設されている。駆動モータＭの出力軸に固定された入力ギヤ４４は出力ギヤ４１に噛合した減速機構を構成している。連結軸４２は駆動軸部材３７と一体に形成されたフランジ部３７ａに固定されており、駆動モータＭの回転を回転伝達部４３を介して駆動軸部材３７の作業軸差し込み口３８に伝達している。
【００２１】
そのため、回転伝達部３３は出力ギヤ４１及び連結軸４２を有している略筒状の略凹部形状とされ、減速機ケース４０の内側に取り付けられている。そして、回転伝達部３３内のリング状の中空部３３ａ内には、中央の駆動軸部材３７の両側に例えば一対の油圧シリンダ４６が設けられ、各油圧シリンダ４６は駆動軸部材３７の上部に設けた腕部４７によって揺動可能に軸支されている。
各油圧シリンダ４６に設けた進退可能なロッド４８はフランジ部３７ａに形成した貫通孔を通して下方に延びており、その下端部には軸４９を介してレバー５０が取り付けられ、レバー５０の他端にはスライドピン５１が軸５２によって取り付けられている。また、軸４９はフランジ部３７ａの下面に設けた固定軸５３にリンク５４によって接続されている。
【００２２】
また、駆動軸部材３７に形成した作業軸差し込み口３８の側壁には一対の貫通孔３８ａが対向して設けられており、各貫通孔３８ａには摺動可能なスライドピン５１が固定具として挿入されている。スライドピン５１の先端側には断面が例えば半円状の突起が設けられている。そして、油圧シリンダ４６を作動させてロッド４８を伸縮させることでレバー５０を介してスライドピン５１を貫通孔３８ａ内で進退させることができる。スライドピン５１の突起が作業軸差し込み口３８内に進出した位置で、作業軸差し込み口３８内に挿入された作業軸１１を固定し、後退した位置で作業軸１１を取り外し可能としている。
【００２３】
また、作業軸１１の連結構造について図８により説明する。図８において、作業軸１１の上端には例えば六角柱形状の連結部５６が形成されており、連結部５６の対向する両側部にはスライドピン５１が嵌りこむ溝部５６ａがそれぞれ形成されている。作業軸１１の上端部分を駆動部１０の作業軸差し込み口３８内に嵌め込んで、油圧シリンダ４６によってスライドピン５１を前進させて溝部５６ａに嵌め込むことにより、駆動部１０と作業軸１１とを連結させることができる。
スライドピン５１と作業軸１１との連結を解除する場合は、油圧シリンダ４６を作動してスライドピン５１を後退させることにより、作業軸１１を作業軸差し込み口３８から抜き取ることができる。
【００２４】
また、作業軸１１同士の連結構造を説明すると、継ぎ足し用の作業軸１１の上端部分には、上述のように、薬液を注入するための注入穴５６ｂが形成された角筒状、例えば六角形筒状の連結部５６が形成され、対向する両側部に溝部５６ａがそれぞれ形成されている。他の作業軸１１の下端部分には、連結部５６を嵌め込むために内壁を角筒状、例えば六角筒形状とした凹部５７が設けられており、さらに、作業軸１１の外側から二本のピン５８をそれぞれ差し込むための孔部５９が形成されている。
そして、作業軸１１の凹部５７に他の作業軸１１の連結部５６を嵌め込むとともに、ピン５８を孔部５９に差し込むことにより、作業軸１１と他の作業軸１１とが一体に連結され、駆動部１０の出力が下側の作業軸１１に伝達される。なお、作業軸１１、１１を分離するときには、ピン５８を孔部５９から抜き取ることにより、連結部５６を凹部５７から外すことができる。また、作業軸１１同士の連結構造として、上述した構成のものに限定することなく、他の適宜の構造を用いることができる。
【００２５】
なお、図１及び図２において、支柱６の前面側下方（台車２の前方側）には、地盤を掘削する作業軸１１をガイドする環状の振れ止め６０が設けられている。この振れ止め６０は、地盤に対して上下に移動可能に設けられており、例えば、振れ止め６０と作業軸１１とをワイヤなどで連結し、駆動部１０を上方に移動させることにより吊り上げられ、さらに、六角ボルト等によって台車２に取り付けられることにより、所定高さに保持される。
【００２６】
本実施形態による掘削機１は上述の構成を備えており、次にその作用について説明する。先ず、掘削機１における駆動部１０の作業軸差し込み口３８に作業軸１１（例えば図５に示すスクリューロッド２１）を挿入し、油圧シリンダ４６を作動させることでロッド４８を収縮させて、レバー５０を介してスライドピン５１を、貫通孔３８ａを通して作業軸差し込み口３８内に突出させて連結部５６の溝部５６ａ内に嵌合させ、作業軸１１を固定する。こうして、作業軸１１を掘削位置にセットする。
次いで、駆動部１０の駆動モータＭを駆動して入力ギヤ４４から出力ギヤ４１及び連結軸４２を介して減速させ、フランジ部３７ａを介して駆動軸部材３７と一体に作業軸１１を回転させると共に、油圧ウインチ５による駆動部１０の保持を開放し、駆動部１０を自重によってガイドパイプ９に沿って下方に移動させて、作業軸１１で地盤を掘削する。
【００２７】
そして、作業軸１１で所定深さまで掘削した状態で駆動部１０の作動を停止し、油圧シリンダ４６を作動させてロッド４８を押し出すことで、レバー５０を介してスライドピン５１を貫通孔３８ａ内で後退させる。そして、スライドピン５１を作業軸差し込み口３８から退かせることで、作業軸１１の固定を解除させる。次いで、油圧ウインチ５を作動して駆動部１０を所定高さまで吊り上げる。その後、例えば移送機構１２のシリンダ１６を駆動して一方のアーム部１５を回動させ、打設した作業軸１１と駆動部１０間に他の作業軸１１ａを搬送する。
【００２８】
続いて、駆動部１０を下方に移動させて作業軸差し込み口３８に他の作業軸１１ａを挿入して、油圧シリンダ４６を駆動させ、スライドピン５１を貫通孔３８ａ内で進出させて連結部５６の溝部５６ａに嵌合させることで駆動部１０と他の作業軸１１ａを連結させる。そして、移送機構１２のアーム部１５の把持部２０を開放させて、アーム部１５を元の位置に戻す。次いで、駆動部１０を下方に移動させて、打設した作業軸１１の上端の連結部５６を他の作業軸１１ａの凹部５７に嵌め込むとともに、ピン５８を孔部５９に差し込んで上下の作業軸１１、１１ａを連結し、駆動部１０を再び作動させる。他の作業軸１１ａがたて込まれた後は、上記と同様にして、移送機構１２により次の作業軸１１ａを継ぎ足すことになる。
【００２９】
上述のように本実施形態による掘削機１によれば、駆動モータＭに連結された回転伝達部３３の内部に形成されたリング状の中空部３３ａに油圧シリンダ４６を配設して作業軸差し込み口３８内に挿入された作業軸１１に対してスライドピン５１を進退させて着脱するように構成したため、駆動部１０の高さを低く抑えることができる。そのため、駆動部１０の高さを低くしても作業軸１１の長さを維持できて掘削機１を小型化できる。或いは、駆動部１０の高さを変えないで作業軸１１の長さを延長させることができて掘削機１の最大掘削深度が増えて作業効率が大幅に向上する。
しかも、本実施形態による掘削機１における駆動部１０は、上述した従来の掘削機においても駆動部を交換して装着することができる。
【００３０】
なお、本発明の掘削機は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換を行うことができる。
例えば、駆動部１０において、作業軸差し込み口３８に挿入された作業軸１１を着脱するための駆動アクチュエータとして油圧シリンダ４６を用いたが、これに限らず空圧シリンダや電動シリンダ等を採用することができる。
また、上述した実施形態では、作業軸１１について、スクリューロッド２１に注入ロッド２２，２３を継ぎ足し使用したり、或いはスクリューロッド２７にスクリューロッド２９，３０を継ぎ足し使用するようにしたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、作業軸１１を継ぎ足すことなく掘削する場合にも用いることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  掘削機
６  支柱
９  ガイドパイプ
１０  駆動部  
１１、１１ａ  作業軸
３３  回転伝達部
３３ａ  中空部
３７  駆動軸部材
３８  作業軸差し込み口
３８ａ  貫通孔
４１  出力ギヤ
４２  連結軸
４６  油圧シリンダ
４８  ロッド
５０  レバー
５１  スライドピン
Ｍ  駆動モータ
【図１】
2015040408.tif 000003
【図２】
2015040408.tif 000004
【図３】
2015040408.tif 000005
【図４】
2015040408.tif 000006
【図５】
2015040408.tif 000007
【図６】
2015040408.tif 000008
【図７】
2015040408.tif 000009
【図８】
2015040408.tif 000010