(57)【要約】【課題】地上から操作具３０に連結した操作ロッドを３８操作して掘削腕２０を開閉し、操作ロッド３８により掘削腕２０の状態を地上から確実に把握する。【解決手段】掘削ヘッド４０は、ヘッド本体１と、水平軸１９に取り付けた掘削腕２０と、操作具３０とからなる。掘削腕２０の上端に、案内面２６ａを有する揺動案内部２６を突設する。ヘッド本体１の水平軸１９の上方に操作軸２８を突設する。操作軸２８に略Ｌ字状の操作具３０を回転自在に取り付け、操作具３０の一側の操作部３３の押圧縁３５が掘削腕２０の揺動案内部２６に当接して揺動を案内でき、他側に地上からの操作ロッド３８を連結する。杭穴軸部４４径掘削時には、掘削ヘッド４０を正回転して土圧と操作具３０で掘削径Ｄ１を維持する（ａ）。杭穴の拡底部４５掘削時には、掘削ヘッド４０を逆回転して土圧と操作具３０とストッパー５５で掘削径Ｄ２を維持する（ｂ）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の要件を全て具備して構成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッド。
(1) ヘッド本体に突出した水平軸の端部に、夫々掘削腕の上端部を揺動自在に取り付ける。
(2) 前記掘削腕の下端部に掘削刃を有し、上端に揺動を案内する揺動案内部を形成する。
(3) 前記ヘッド本体の上端部で、前記水平軸の上方に、操作軸を突設し、該操作軸周りに回動する操作具の中間部を取り付ける。
(4) 前記操作具の一端を地上からの操作で昇降する操作手段に連結し、他端を、前記掘削腕の揺動案内部に当接して前記掘削腕の回動を案内する操作部とする。
(5) 前記操作具は、前記操作手段の第一位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、小径用の揺動角度に案内し、かつ前記操作手段の第二位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、大径用の揺動角度を案内する、ように構成する。
【請求項２】
操作具は、操作手段の第一位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、小径用の揺動角度の最低角度を保持し、かつ前記操作手段の第二位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、大径用の揺動角度の最低角度を保持するように構成したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
【請求項３】
以下の要件を全て具備して構成したことを特徴とする請求項１記載の杭穴掘削ヘッド。
(1) 第一位置で、掘削腕の揺動案内部が位置する側に水平距離Ｌ１だけずらして操作軸を配置する。
(2) 前記操作軸と前記水平軸の鉛直距離をＬ２とする。
(3) 水平軸から前記掘削腕の揺動案内部までの距離をＲ１とし、前記操作軸から前記操作具の押圧縁までの距離Ｒ２とする。
(4) 第一位置で小径掘削用の掘削腕の開きを保持し、第二位置で大径掘削用に前記掘削腕の開きを保持できるよう前記Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１及びＲ２を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭穴を掘削する掘削ヘッドで、杭穴の軸部と杭穴の拡底部のように大小異なる径で掘削をできる杭穴掘削ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転して杭穴を掘削する掘削ヘッドで、軸部掘削用の掘削刃とは別に、拡大掘削用の掘削刃を用意し、油圧で拡大掘削用の掘削刃を可動して、あるいは空気圧で拡大掘削用の掘削刃を可動して、拡大掘削する方法がとられていた（特許文献１、特許文献２）。この場合、掘削ヘッドは、掘削土や泥土が詰まった杭穴内にあるため、拡開する機構の場合、掘削土の内容によっては、確実に開かせるために工夫が必要であった。また、油圧式の場合には装置が大型化、複雑化していた。
【０００３】
また、出願人は、ヘッド本体の両側に、揺動自在に掘削腕を取付けた掘削ヘッドを提案した（例えば、特許文献３）。この掘削ヘッドでは、正回転・逆回転で同じ掘削腕を使用して、軸部掘削、拡底部掘削を可能とした。掘削ヘッドを連結した掘削ロッドを正回転した場合に、掘削腕を土圧により小さな角度で開き、杭穴の軸部を掘削できた。また、掘削ロッドを逆回転した場合には、土圧で、一旦閉じた掘削腕が逆側に振れて、大きな角度で揺動して、杭穴の拡底部の掘削をすることができた。この場合、揺動角度を制限するストッパーを正回転側、逆回転側に夫々取り付け、単純な機構であるが確実な掘削径の変更を実現できた。
【特許文献１】特開昭６３−１８４６１２
【特許文献２】特開平３−２２１６９７
【特許文献３】特開平３−２６０２７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
掘削腕を使用した掘削ヘッドでは、掘削抵抗の計測などにより、拡大径で掘削されていることは確認できたが、より確実に拡大掘削がなされていることを確認するとが求められていた。また、拡大径に揺動角度を固定すると地上に掘削ヘッドを回収できないため、掘削腕をより確実に掘削径の拡大を実現させて、その後に掘削腕を閉じて、掘削した杭穴軸部径以下に納めて、地上に掘削ヘッドを回収することが求められていた。
【０００５】
また、回転方向の変更により土圧でのみ掘削腕を開くので、回転方向を変えなければ掘削径を変化させることができなかった。また、掘削腕の最大開きを制限するためには、掘削すべき軸部径、拡底部径に応じて、軸部掘削用、拡底部掘削用にストッパーを固定していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
然るにこの発明は、操作手段により回動して、掘削腕の揺動を規制できる操作具を回転自在に取り付けたので、前記問題点を解決した
即ち、この発明は、以下の要件を全て具備して構成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。  
(1) ヘッド本体に突出した水平軸の端部に、夫々掘削腕の上端部を揺動自在に取り付ける。  
(2) 前記掘削腕の下端部に掘削刃を有し、上端に揺動を案内する揺動案内部を形成する。  
(3) 前記ヘッド本体の上端部で、前記水平軸の上方に、操作軸を突設し、該操作軸周りに回動する操作具の中間部を取り付ける。  
(4) 前記操作具の一端を地上からの操作で昇降する操作手段に連結し、他端を、前記掘削腕の揺動案内部に当接して前記掘削腕の回動を案内する操作部とする。  
(5) 前記操作具は、前記操作手段の第一位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、小径用の揺動角度に案内し、かつ前記操作手段の第二位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、大径用の揺動角度を案内する、ように構成する。
【０００７】
また、前記において、操作具は、操作手段の第一位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、小径用の揺動角度の最低角度を保持し、かつ前記操作手段の第二位置で、前記操作部が前記掘削腕の揺動案内部を操作して、大径用の揺動角度の最低角度を保持するように構成したことを特徴とする記載の杭穴掘削ヘッドである。
【０００８】
また、前記において、以下の要件を全て具備して構成したことを特徴とする杭穴掘削ヘッドである。  
(1) 第一位置で、掘削腕の揺動案内部が位置する側に水平距離Ｌ１だけずらして操作軸を配置する。  
(2) 前記操作軸と前記水平軸の鉛直距離をＬ２とする。  
(3) 水平軸から前記掘削腕の揺動案内部までの距離をＲ１とし、前記操作軸から前記操作具の押圧縁までの距離Ｒ２とする。  
(4) 第一位置で小径掘削用の掘削腕の開きを保持し、第二位置で大径掘削用に前記掘削腕の開きを保持できるよう前記Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１及びＲ２を決定する。
【０００９】
前記における地上からの操作具を操作する操作手段は、たるみの生じないロッド（中実又は中空いずれでも可）が好ましいが、たるみの少ない材料であればワイヤー類を使用することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
地上から二位置を操作できる操作手段を昇降して操作して、操作具を回動させて、掘削腕の揺動案内部を操作するので、土圧と併用することにより確実に掘削腕を開くことができる。また、二位位置で、操作具を使用して掘削腕の最大開きを制限して開きを保持できるので、ストッパー位置の設定や操作具を交換するだけで、揺動角度を切り替えができる。また、昇降する操作手段の位置を地上から確認すれば、掘削腕の開きを確認できるので、掘削径を確実に、地上から把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３、４に基づきこの発明の実施態様について説明する。
【００１２】
（１）  ヘッド本体１は、上端に掘削ロッド４２に接合できる接続部１８を有し、下端に固定掘削刃１３、１３が下方に向けて固定されている。ヘッド本体１は表面が四角柱の外形で形成され、平行な一側面３、４に水平軸１９、１９を突設する。水平軸１９は、ヘッド本体の一側面３、４から直角に突出し、水平軸１９、１９に夫々掘削腕２０の基端部２１を回転自在に取付けし、掘削腕２０を水平軸１９に周りに揺動自在とする。  
掘削腕２０は先端部２３に下方に向けた掘削刃２５、２５が突設され、掘削腕２０の基端部２１の上方（先端部２３とは反対側）に、揺動案内部２６を突出して形成する。  
ヘッド本体１で、水平軸１９の上方に長さＬ２の位置で、かつ掘削腕２０が小径掘削時に揺動する側と反対側に長さＬ２だけずれた位置に、操作軸２８を突設して、操作軸にブロック状の操作具３０の支持部３１を回転自在に取り付ける。操作具３０の支持部３１の他側を、掘削腕２０の揺動案内部２６に当接する操作部３３とする。操作具３０の支持部に上方（地上）から操作具３０の回動を操作する操作ロッド３８を連結する（図３（ａ））。
【００１３】
（２）  前記において、掘削腕２０の水平軸１９から揺動案内部２６の案内面２６ａまでの距離（半径）をＲ１とする。また、操作具３０で、操作軸２８から操作部３３の先端側を押圧縁３５とし、操作軸２８から押圧縁３５までの距離（半径）をＲ２とし、水位軸１９側の縁３５ａを半径Ｒ２の円弧としてある。
【００１４】
（３）  掘削腕２０が揺動して、小径Ｄ１を掘削するように開いた状態で、操作ロッド３８を引くと操作具３０の側面３５ｂ（押圧縁の機能）が掘削腕２０の揺動案内部２６の案内面２６ａを押圧して、掘削腕２０の開きを保持する（第１位置。図３（ａ）、図４太線位置２０、３０）。この状態で、掘削ヘッド４０で、径Ｄ１の杭穴の軸部を掘削できる。  
続いて、掘削ロッド４２の回転を停止して、操作ロッド３８を上方に引くと共に掘削ロッド４２を逆回転させる。これにより、操作具３０の側面３５ｂが徐々に、掘削腕２０の揺動案内部２６の案内面２６ａを押しながら、掘削腕２０を回転させて、操作具３０の押圧縁３５が掘削腕２０の揺動案内部２６の側面を押圧すると共に、掘削腕２０の側面がストッパー５５に当接し、この掘削腕２０の開きを保持する（第２位置。図３（ｂ）、図４細線位置２０、３０）。この状態で、掘削ヘッド４０で、径Ｄ２の杭穴の拡底部を掘削できる。
【００１５】
（４）  以上のような操作ができるように、水平軸１９と操作軸２８の距離（Ｌ１、Ｌ２）掘削腕３０の揺動案内部２６の長さＲ１、操作具３０の長さＲ２、が設定されている（図２、図３）。従って、Ｒ２の条件を変更すれば、掘削径を変えることができるので、掘削具３０の交換と、ストッパー５５を所定の位置に設定することで、掘削径を容易に切り替えできる。
【実施例１】
【００１６】
図１、２に基づきこの発明の掘削ヘッド４０の実施例を説明する。
【００１７】
（１）  この発明の掘削ヘッド４０は、掘削ロッド４２と連結する接続部１８を上端に有するヘッド本体１と、ヘッド本体１の一側面３、４に揺動自在に取り付ける掘削腕２０と、掘削腕２０の揺動角度を調節する操作具３０とからなる。
【００１８】
（２）  ヘッド本体１は、四角柱状の基部２の上端に六角状の接続部１８を連設し、基部２の下縁に連続した扁平の膨出部８を形成してなる。基部２は、一側面３と対向する面を一側面４、一側面３、４に隣接する他の面を他側面（対向する）５、６とする。
【００１９】
基部２は下方に向けて一側面３、４が近づくように、両他側面５、６の幅が縮まるように寸法が設定されており、基部２の下端に連続して膨出部８に至っている。膨出部８の上縁９、９は他側面側５、６側に水平方向に膨出して、一側面３、４の幅が大きくなるように形成され、多側面３、４側の膨出部８も基部２に連続して下方に向けて一側面３、４が近づくように形成されている。
【００２０】
膨出部８は下縁１０は、掘削腕２０の揺動軌道に沿った円弧に形成され、下端面１１に下方に向けて、固定掘削刃１３、１３を取付ける。膨出部８の一側８ａ（拡大掘削側に掘削腕が揺動する側）に突起がバネで突出側に付勢された出没自在のストッパー１５を取りつける。
【００２１】
また、ヘッド本体１の他側面５、６に、撹拌翼１７、１７ａを傾斜して、かつ各他側面５、６で、取付高さを違えて（撹拌翼１７が撹拌翼１７ａより上方に位置している）、取り付ける。
【００２２】
（３）  ヘッド本体１の基部２の一側面３、４に水平軸１９を突出して形成する。水平軸１９は一側面３、４で軸が一致してあれば、一体の軸でも、分割された軸でもいずれでも可能である。水平軸１９に掘削腕２０の基端部２１を揺動自在に取り付ける。
【００２３】
掘削腕２０は基端部２１で、水平軸１９の周りが大径に形成され、中間部２２で幅が小さく、先端部２３は幅広く形成される。掘削腕２０は、ヘッド本体１２の一側面３（一側面４）の表面形状の変形に沿って変形され、ヘッド本体１の基部２、膨出部８の形状変化（下方に向けて一側面３、４が近づくように形成されている）に併せて、両掘削腕２０、２０が近づくように屈曲して形成され、膨出部８の下部で逆に外側に向けた方向に（掘削腕２０、２０が離れるように）屈曲する。掘削腕２０の先端部２３に、外側に向けた方向に（掘削腕２０、２０が離れるように）、掘削刃２５、２５を突設する。
【００２４】
掘削腕の基端部の基端（上端）に、中間部２２と同軸に、揺動案内部２６を突設する。揺動案内部２６の先端は、ヘッド本体１の他側面５側に、斜めに形成した案内面２６ａを形成する。
【００２５】
（４）  ヘッド本体１の一側面３、４で、水平軸１９の上方に、操作軸２８を突設する。操作軸２８は、水平でかつ一側面３、４に直角に突設し、操作軸２８は、水平軸１９の軸芯よりＬ１だけ他側面５側（一側面４では、多側面４側）に位置する。
【００２６】
両操作軸２８、２８に、平板で略Ｌ字状の操作具３０を回転自在に取り付ける。操作具３０は、横方向（略水平状）の支持部３１の一側３２ａに、縦方向（下向き）の操作部３３の上端部３４ａを連設した略Ｌ字状の一体形状であり、支持部３１の中間部３２ｃを操作軸２８に取付けてある。操作部３３の下端部３４ａの先端は部分円形に突出して形成され、押圧縁３５を構成する。
【００２７】
操作具３０の支持部３１の他側３１ｂに、上方から配置された操作ロッド３８の下端部を回転自在に取り付ける。操作ロッド３８の昇降動作により、操作具３０を操作軸２８周りに回動させることができる。
【００２８】
ヘッド本体１の一側面３、４に、小径掘削用のストッパー１５を取付け、他側に大径掘削用のストッパーを取り付ける。また、掘削腕２０のヘッド本体１の側の面に、ストッパー１５と共同して掘削腕２０の移動を規制するストッパー受け１６を形成する。
【００２９】
また、ヘッド本体１で、水平軸１９より上方の位置に、小径掘削時に揺動案内部２６が当接して開きを制限するためのストッパー５４、大径掘削時に揺動案内部２６が当接して開きを制限するためのストッパー５５を、夫々取り付ける。また、ヘッド本体１で、膨出部８（水平軸１９より下方）に小径掘削時に揺動案内部２６が当接して開きを制限するための補助的なストッパー５４ａ、大径掘削時に揺動案内部２６が当接して開きを制限するための補助的なストッパー５５ａを、夫々取り付ける。
【００３０】
以上のようにして、掘削ヘッド４０を構成する（図１（ａ）〜（ｃ））。
【００３１】
（５）続いて、この発明の掘削ヘッド４０の使用について説明する。
【００３２】
掘削機（図示していない）に掘削ロッド４２を取り付け、掘削ロッド４２の下端に掘削ヘッド４０の接続部１８を取付けし、杭穴掘削位置で、掘削ロッド４２を正回転させる。この際、操作ロッド３８を下降位置として（第１位置）、掘削ロッド４２及び掘削ヘッド４０を正回転させると、操作具３０の操作部３３の押圧縁３５は最も上昇した位置にあり、土圧により掘削腕２０は、先端部２３（掘削刃２５）が矢示５１方向に揺動し、揺動案内部２６は、反対側に移動し、操作部３３の押圧縁３５に当接して、これ以上の掘削腕２０の開きを規制する（図２（ａ））。また、この際、掘削腕２０（揺動案内部２６）がストッパー５４、５４ａに当接して、より確実に揺動を制限する。
【００３３】
従って、この状態で、径Ｄ１の杭穴の軸部４４を掘削できる。また、この際、撹拌翼１７、１７ａにより、掘削土を破砕・撹拌しながら上方に移送できる。
【００３４】
所定の深さまで、杭穴の軸部４４を掘削したならば（根固め部形成深さで）、掘削ロッド４２の回転を止め、操作ロッド３８を上方に引けば、操作具３０は操作軸２８周りに回動して、回動に従い押圧縁３５が、案内面２６ａの斜面を上方から順に押しながら掘削腕２０の揺動案内部２６を矢示５２方向に揺動させる。これに伴い、掘削腕２０の先端部２３（掘削刃２５）は矢示５３方向に揺動して、ストッパー１５がストッパー受け１６に嵌合する（図２（ｂ））。また、この際、掘削腕２０（揺動案内部２６）がストッパー５５、５５ａに当接して、より確実に揺動を制限する。
【００３５】
この状態で、径Ｄ２の杭穴の拡底根固め部４５を掘削できる。この際、掘削腕２０は、ストッパー１５とストッパー受け１６の嵌合、更に操作具３０の押圧縁３５が常に揺動案内部２６を矢示５２方向に押し続け、掘削腕２０の揺動角度を維持して、確実に径Ｄ２の拡底根固め部４５の掘削ができる。この際、撹拌翼１７、１７ａで掘削土を破砕・撹拌できる。
【００３６】
所定の杭穴拡底根固め部４５の掘削が完了したならば、掘削ヘッド４０のセメントミルク吐出口（膨出部８の下端面１１）からセメントミルクを吐出して根固め部４５内で撹拌して、根固め層を形成して、掘削ヘッド４０を地上に引き上げる。この際、掘削ロッド４２の回転を止めると共に、操作ロッド３８を下げると、操作具３０の押圧縁３５が揺動案内部２６を押圧することを解除して、掘削腕２０が下方に垂れた状態となり、引き上げが容易となる（図１（ｂ））。
【００３７】
以上のような、掘削腕２０が、小径掘削時の揺動範囲（第一位置）にあるか、大径掘削時の揺動範囲（第二位置）にあるか、あるいは下方に垂れた状態にあるかは、操作具３０の状態、即ち操作ロッド３８の状態で把握できる。従って、地上で、操作ロッド３８の状態を把握することにより、掘削腕２０の状態をより確実に認識することができる。
【００３８】
（６）他の実施例
【００３９】
前記実施例において、操作具３０と掘削腕２０の揺動案内部２６とは互いに当接して、揺動を案内できる形状であれば、任意である（図示していない）。
【００４０】
また、前記実施例において、操作部３３を回動して操作する操作手段として、操作ロッドを使用したが、操作ロッドに代えて、１本又は２本のワイヤーを使用することもできる（図示していない）。２本のワイヤーを使用する場合には、操作具３０の操作部の一側３２ａ、他側３２ｂに夫々１本ずつ連結する（図示していない）。
【００４１】
また、前記実施例において、操作ロッド３８は露出させたが、掘削ロッド４２内に昇降自在に収容することもできる（図示していない）。
【００４２】
また、前記実施例において、揺動を制限するストッパーの内、ストッパー５５、５５ａ、ストッパー１５（ストッパー受け１６）の内のいずれか１つがあれば、他は省略することもできる。また、ストッパー５４、５４ａも省略することもできる（いずれも図示していない）。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施例で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。
【図２】同じく実施例の正面図で、（ａ）は小径掘削時、（ｂ）は大径掘削時を表す。
【図３】この発明の実施態様（他の実施例）を概略説明する正面図で、（ａ）は小径掘削時、（ｂ）は大径掘削時を示す。
【図４】同じく概念を説明する概略した正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    ヘッド本体
２    ヘッド本体の基部
３、４  ヘッド本体の基部の一側面
５、６  ヘッド本体の基部の他側面
８    ヘッド本体の膨出部
１３  ヘッド本体の固定掘削刃
１５  ストッパー
１６  ストッパー受け
１７、１７ａ  撹拌翼
１９  水平軸
２０  掘削腕
２５  掘削腕の掘削刃
２６  掘削腕の揺動案内部
２８  操作軸
３０  操作具
３１  操作具の支持部
３３  操作具の操作部
３５  操作具の操作部の押圧縁
３８  操作ロッド
４０  掘削ヘッド
４２  掘削ロッド
４４  杭穴の軸部
４５  杭穴の拡底根固め部
３５  杭穴拡底部
５４、５４ａ  ストッパー
５５、５５ａ  ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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