(57)【要約】      （修正有）【課題】拡大翼の拡縮駆動手段として、流体圧シリンダを使用し、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。【解決手段】掘削作業ロッド下端部のヘッドロッド４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５，５を設けた構成において、ヘッドロッドの回転方向により揺動する抵抗板９を設け、該抵抗板の揺動により上記シリンダへの流体流路切替用切替弁１０を作動させ拡大翼を拡縮する。また、上記１系統の流体流路に上記シリンダへの流入量を計測する流量計を設け、この流量により拡大翼５を任意の開度で拡縮可能にする。更に作動流体として水を用い環境に配慮する。【選択図】図１
2008202376.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、
上記ヘッドロッドの回転方向により揺動する抵抗板を設け、該抵抗板の揺動により上記流体圧シリンダへの流体流路切替用切替弁を作動させ、拡大翼を拡縮させるようにしたことを特徴とする拡大ヘッド。
【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圧シリンダへの流体流路切替用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の任意開度の拡縮を行えるようにしたことを特徴とする請求項１の拡大ヘッド。
【請求項３】
水を流体として用いることを特徴とする請求項１及び請求項２の拡大ヘッド。
【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、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。（特許文献１参照）【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開度に拡開するため、回転駆動部に過大な負荷が加わり、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。（特許文献２参照）【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。【０００６】  これらの理由から、特許文献４の方法が提案されたが、この方法はバッテリーをヘッドロッド内に内蔵させ、シリンダを作動させる圧力流体の圧を感知し、その信号で圧力流体を電磁切替弁により流路を切替え、拡大翼の拡縮を行うため、バッテリーの保守取替えが面倒であるだけでなく、振動や湿潤環境という過酷な作業条件で使用されるため、電気回路の不調、漏電等のトラブルが生じることがあった。（特許文献４参照）
【特許文献１】特開２００３−２３９６６９
【特許文献２】特開２００２−３２２８９０
【特許文献３】実公昭６２−３５７４５
【特許文献４】特開２００６−００９５４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  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系統の流体圧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、小型化が可能であり、更に、メンテナンスが容易な、拡大ヘッドを提供することを課題とし、【０００８】  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任意開度の拡縮を行うことのできる拡大ヘッドを提供することを課題とする。【０００９】  本願第３の発明は、上記第１及び第２の発明の課題に加え、流体の放出が環境問題を起こさぬ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】
【００１０】  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、
上記ヘッドロッドの回転方向により揺動する抵抗板を設け、該抵抗板の揺動により機械式にて、上記流体圧シリンダへの流体流路切替用切替弁を作動させ、拡大翼を拡縮させるようにしたことを特徴とする拡大ヘッドにある。
【００１１】  また、本願第２の発明は、上記１系統の流体流路が外部に配置された流体圧ポンプ及び少なくとも流体圧シリンダへの流体流路切替用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の任意開度の拡縮を行えるようにしたことを特徴とする請求項１の拡大ヘッドにある。
【００１２】  更に、本願第３の発明は、水を流体とすることを特徴とする請求項１及び請求項２の拡大ヘッドにある。
【発明の効果】
【００１３】  本願第１発明の正逆回転動作により機械的に切替を行う拡大ヘッドは、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系統の流体流路を通じて供給される流体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、流体圧シリンダへの流体流入出ラインを抵抗板の揺動動作により流体流路切替用切替弁を作動させ、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することが可能となり、拡縮の切替を機械的に行わせるためメンテナンスが容易となる。
【００１４】  本願第２発明の拡大ヘッドは、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、拡大翼を任意開度に拡縮させることができるので、所望開度の拡大掘削を行うことができると共に、徐々に拡大翼の拡縮を行うことにより過大な負荷によるトラブルを忌避できる。
【００１５】  本願第３の発明として、水を流体として用いることにより、原地盤中に放出しても問題が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  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。【００１７】  図１は本発明を実施するに用いる正逆回転動作により機械的切替機構を有する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下端部に取り付ける、水圧によって作動する拡大ヘッド２に実施した例で、本体ロッド３の下端に中空のヘッドロッド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を拡縮すべき水圧シリンダ１６を内装してある。
そして、拡大翼５、５はピストンロッド１５が上方へ移動したとき拡開し、下方へ移動したとき閉縮する構成であり、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３０、３０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３１、３１により支持し、更に上記シリンダ１６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３２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３３、３３を通して突出している該ブラケット３２突出部に作動リンク３４、３４の一端部を軸３５、３５により夫々揺動自在に連結すると共に、該作動リンク３４、３４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３６、３６によりそれぞれ揺動自在に連結されている。【００１８】  また、図１のＸＸ矢視断面図を図２に示したように、ヘッドロッド４外周に内側に窪み２２部分を有する揺動ブラケット７が、揺動自在に外挿されており、そのブラケット７には抵抗板９が固着され、ヘッドロッド４側には抵抗板９、９の回転揺動を規制するストッパー８、・・が固着されている。
そして、水圧ユニット１７からの圧力水を水圧シリンダ１６のピストン１４上部又は下部へ送込む流路切替弁１０が、ヘッドロッド４の内部にバネ２３支持により摺動自在に埋め込まれ、ブラケット７の窪み２２内に流路切替弁１０の切替用ピン２４が突き出るようになっており、ヘッドロッド４の逆回転で抵抗板９、９にかかる土圧にてブラケット７が左側から右側のストッパー８、・・まで移動するようになっている。このとき、流路切替弁１０の切替用ピン２４部の状態はブラケット７の窪み２１部分（図２−１）から窪み２１のない部分（図２−２）に移り、切替用ピン２４はヘッドロッド４の内部に押込まれ、それによって流路を切替るように構成されている。尚、水圧ユニット１７からの水圧シリンダ１６への送水で送り出されるシリンダ１６内の水は切替弁１０からＤ流路を通りチャッキ弁１３から放出されるようになっている。【００１９】  尚、図３に示したように、水圧ユニット１７には水圧ポンプ１８、圧水吐出ラインＡの異常高圧回避用リリーフ弁２１、送水弁２０及び拡大翼５の開度決定用流量計１９が設けられている。
また、流路切替弁１０から水圧シリンダ１６の圧水流路Ｂ、Ｃ間に双方の流路圧にて作動するパイロットチェック弁１１、１２が配置されている．【００２０】  次に上記実施の形態の作用を図１、図２及び図３を参照して説明する。【００２１】  先ず、拡大翼５、５を閉縮した状態（図３の（イ））にて縦掘削を行い、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、そのままヘッドロッド４を回転させながら、水圧ユニット１７の送水弁２０を開にして水圧ポンプ１８を駆動し、予め作成した開度（掘削径）−圧送水量表から、所望の拡大翼５、５開度に相当する圧水を流量計１９にて計測送水する。このとき、水圧ユニット１７からの圧水は流路Ａ、切替弁１０、パイロットチャッキ弁１１を経由して水圧シリンダ１６の下側に送水され、ピストン１４を押し上げる（図３の（ロ））。そして、水圧シリンダ１６上部に予め充填されていた水の内ピストン１４の押し上げにより排除される分はＢ流路に圧が掛かることによってパイロットチャッキ弁１２が開きＣ流路、切替弁１０、Ｄ流路を経由してチャッキ弁１３から地中に放出される。このとき、本例では、流体として水を使用しているので地中に放出しても環境問題を起こすことがない。そして、圧送水量が所定の水量に達した時点で、水圧ユニット１７内の送水弁２０を閉にして水圧ポンプ１８を停止する。【００２２】  この操作を繰り返すことにより、拡大翼５、５は急拡大することなく徐々に拡大でき、任意の場所で所望開度での拡大掘削が行えることとなる。尚、図３の（ハ）は、送水によりピストン１４が最上部まで押し上げられた状態即ち、拡大翼５、５が最大開度の状態を示している。【００２３】  実際の拡幅掘削は、縦掘削した所望の位置にて、水圧ユニット１７内の送水弁２０を開にして後、上記の方法で拡大翼５、５を途中開度固定状態に拡開し送水弁２０を閉にして、第一段階拡幅掘削を行い、次に再度送水弁２０を開にして拡大翼５、５の開度を前述の方法で更に上げてから送水弁２０を閉にして、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５、５が一気に最大開度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ない。【００２４】  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、本体ロッド３の回転を逆回転させる。こうすることにより、抵抗板９、９かかる土圧にてブラケット７が左側から右側のストッパー８、・・まで移動するので、ブラケット７の窪み２２も右側に移動するため、ブラケット７窪み２２内に突出ていた流路切替弁１０のピン２４はヘッドロッド４内に押込められ、切替弁１０の流路が切替わる（図２の（２−２）、図３の（ニ））。この状態で、水圧ユニット１７内の送水弁２０を開として流路Ａから流路Ｃを経由してシリンダ１６の上部へ圧水を送り込むことにより、ピストン１４を押し下げられ拡大翼５、５は閉縮する。このとき、水圧シリンダ１６下部に充填されていた水の内ピストン１４の押し下げにより排除される分はＣ流路に圧が掛かることによってパイロットチャッキ弁１１が開きＢ流路、切替弁１０、Ｄ流路を経由してチャッキ弁１３から��中に放出される。【００２５】  また、途中拡幅掘削を行い、拡大翼５、５を閉縮させて閉縮掘削を続け、再度拡幅掘削を行う場合は、所望の拡幅位置に来たところで、本体ロッド３の回転を逆回転させる。こうすることにより、抵抗板９、９かかる土圧にてブラケット７が右側から左側のストッパー８、・・まで移動するので、ヘッドロッド４内に押込められていた切替弁１０のピン２４は、現れたブラケット７の窪み２２に突出ることとなり（図２の（２−１）、図３の（イ））、切替弁１０の流路が切替わる。その時点で、水圧ユニット１７の送水弁２０を開にして水圧ポンプ１８を駆動し、予め作成した開度（掘削径）−圧送水量表から、所望の拡大翼５、５開度に相当する圧水を流量計１９にて計測送水することで、再度拡幅掘削が行えることとなる。【００２６】  そして、最終的に同様の方法にて、拡大翼５，５を閉縮した状態にし、本体ロッド３を地上に引き揚げ、拡幅掘削が完了となる。【００２７】  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うことなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】  図１のＸＸ矢視断面図である。
【図３】  本発明説明用の拡大翼駆動用水圧回路及びその状態図であり、（イ）は拡大翼閉縮状態（ロ）は部分拡開状態、（ハ）は全開状態、（ニ）は閉縮切替時の水圧回路図である。
【符号の説明】
【００２９】  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
６  流路
７  揺動ブラケット
８  ストッパー
９  抵抗板
１０  切替弁
１１、１２  パイロットチャッキ弁
１３  チャッキ弁
１４  ピストン
１５  ピストンロッド
１６  シリンダ
１７  水圧ユニット
１８  水圧ポンプ
１９  水量計
２０  送水弁
２１  リリーフ弁
２２  窪み
２３  バネ
２４  ピン
３０  ブラケット
３１  軸
３２  拡縮用ブラケット
３３  長孔
３４  作動リンク
３５  軸
３６  軸
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  流路
【図１】
2008202376.tif 000003
【図２】
2008202376.tif 000004
【図３】
2008202376.tif 000005