(57)【要約】【課題】回転削孔工法機の駆動力が電動方式か、油圧方式かに関係なく、施工制御管理に必要なトルク値を廉価容易に得られるようにすることを課題とする。【解決手段】駆動モータを搭載した減速機部分で減速機ホルダに固定され、減速機ホルダを介し、それらを昇降用リーダ等に搭載する回転削孔工法機においては、駆動モータの外蓋庇部出力側フランジと減速機の外蓋庇部入力側フランジとの間にロードセルを取付け、また別形式の回転削孔工法機においては、駆動モータの外蓋庇部出力側フランジに取付けた減速機ホルダ接合部材と減速機ホルダとを固定する部分に、或いは駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とを固定する部分にロードセルを取付け、減速機と減速機ホルダとは接続固定するとともに駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とはロードセルを取り外し時には摺動可能の構成とし、駆動モータの回転反力を計測する。これをスクリュー・掘削ヘッドや回転圧入杭本体に負荷されるトルクに固定因数のみの換算式にて演算し、その値に基き電圧や油圧圧力にて施工トルク管理を可能にするものである。【選択図】　図１
2004143898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータを搭載した減速機部分で減速機ホルダに固定され、減速機ホルダを介し、それらを昇降用リーダ等に搭載する回転削孔工法機において、駆動モータ外蓋庇部出力側フランジと減速機外蓋庇部入力側フランジとの間にロードセルを取付け、駆動モータの回転反力を計測することを特徴とする施工トルク管理式回転削孔工法機。
【請求項２】
回転削孔工法機において、駆動モータ外蓋庇部出力側フランジに取付けた減速機ホルダ接合部材と減速機ホルダとを固定する部分にロードセルを取付け、減速機と減速機ホルダとは接続固定するとともに駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とはロードセルを取り外し時には摺動可能の構成とし、駆動モータの回転反力を計測することを特徴とする施工トルク管理式回転削孔工法機。
【請求項３】
回転削孔工法機において、駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とを固定する部分にロードセルを取付け、減速機と減速機ホルダとは接続固定するとともに駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とはロードセルを取り外し時には摺動可能の構成とし、駆動モータの回転反力を計測することを特徴とする施工トルク管理式回転削孔工法機。
【請求項４】
上記ロードセルが円盤型、ピン型、プレート型及び円筒型であることを特徴とする請求項１、２及び３の施工トルク管理式回転削孔工法機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、土木、建築構造物の基礎杭等設置における施工トルク管理式回転削孔工法機に関する。
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
基礎杭等の施工方法として、一般に打込み工法と回転削孔工法（オーガを用いた工法）の２工法に大別される。近年は、建設公害の観点から、前記２工法の内、公害性の少ない、低騒音・低振動工法である回転削孔工法が主流となっている。これら回転削孔工法には、電動駆動モータ又は油圧駆動モータによって、スクリュー及び掘削ヘッドを杭の中空部に通して掘削沈設させる中掘工法や、スクリュー及び掘削ヘッドを介して、セメントやベントナイトなどの混合液を吐出させながら地中を掘削し、その掘削孔中に杭を挿入し、設置させるセメントミルク併用杭埋設工法、或いは杭本体を直接駆動装置で回転させながら地中に挿入、設置させる回転埋設工法などがあり、その他に場所打杭工法や地盤改良工法など、様々な分野で回転削孔工法が応用されている。
【０００３】
これらの回転削孔工法において重要なことは、正確に支持地盤の土質性状を確認し、所定の根入れ深さを確保することである。また、大型のオーガを使用して、小型オーガ向けの小径削孔部材使って施工する場合もあり、その際小径削孔部材の捻じれや毀損防止のためには、小径削孔部材の許容トルク以内に押えて施工する必要がある。
【０００４】
このため、出力トルクを常時把握する必要があり、簡便手段として一般に行われている方法は、電動駆動モータ方式では掘削時の消費電流値（アンペア）の変化を、また油圧駆動モータ方式の場合は、掘削時の油圧力値（圧力）の変化を読み取ることによって行っている。
【０００５】
しかし、これらの方法は、掘削速度の加減によって電流値や圧力値の変化が大きく、また、図４に示した電動駆動モータの場合の式（油圧駆動モータの場合の圧力値からの式は省略）に見られるように、電流値や圧力値を変動因数の多い換算式にて演算するため、支持地盤の土質性状確認の正確さに欠けるきらいがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、電動・油圧両方式に共通の事象である回転運動（回転作用）の力（回転トルク）を計測し、それに基く制御を行うことによって同一の管理が出来る方法が考案された（特開平６−２９９５３１号）。しかしながら、この公開公報では回転トルクを検出するトルク検出器を回転駆動装置のオーガと削孔部材との間に設けることになっており、オーガのトルクに耐え得る高価な大型の円筒型ロードセルを用いたトルク検出器が必要となる。その上、回転している個所から信号を取り出さなければならないため、磨耗故障等に注意を要するスリップリングの如き余分な部材を必要とするため、経済性の点で改善が求められてきた。
【０００７】
また、特開２００２−８１０６３号公開公報では杭自身が受ける回転トルク及び押込み力を把握する方法が提案されているが、前記（特開平６−２９９５３１号）方法と同様高価な大荷重に対応するトルク検出器を必要とするとともに、この方法でも前記の方法と同様、回転駆動装置の中空杭駆動部位にピン型ロードセルを突設するため、ピン型ロードセルからの信号伝達用のスリップリングの如き余分な部材が必要であった。
【０００８】
故に、本発明は、回転削孔工法機の駆動力が電動方式か、油圧方式かに関係なく、施工制御管理に必要なトルク値を廉価容易に得ることができる工法機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の方法は、駆動モータを搭載した減速機部分で減速機ホルダに固定され、減速機ホルダを介し、それらを昇降用リーダ等に搭載する回転削孔工法機においては、駆動モータの外蓋庇部出力側フランジと減速機外蓋庇部入力側フランジとの間にロードセルを取付け、また別形式の回転削孔工法機においては、駆動モータ外蓋庇部出力側フランジに取付けた減速機ホルダ接合部材と減速機ホルダとを固定する部分に、或いは駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とを固定する部分にロードセルを取付け、減速機と減速機ホルダとは接続固定するとともに駆動モータ外蓋庇部と減速機外蓋庇部とはロードセルを取り外し時には摺動可能の構成とし、駆動モータの回転反力を計測する。これをスクリュー・掘削ヘッドや回転圧入杭本体に負荷されるトルクに換算演算し、その値に基き電圧や油圧圧力にて施工トルク管理を可能にする。
【００１０】
本発明は、駆動モータから減速機を経てオーガ軸や杭本体に接する部分にトルク検出器を取付ける方法とは異なり、オーガ機構の中で最小トルクである駆動モータの実回転トルクに対する反力を測定する方法で、市販の廉価なロードセルが採用できる。尚、オーガ機種にもよるが例えば減速機にて平均で５０倍くらいの減速が行われるため、上述の先行特許例で使用されるトルク検出器の５０分の１程度のものでよいことになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。図１は本発明の請求項１の一実施形態例を示し、１は回転削孔工法機の機構部であり、駆動モータ２の外蓋庇部出力側フランジ２’と高速部減速機４の外蓋庇部入力側フランジ４’との間に円盤型ロードセル３が挿入されている。そして、この機構部１は機構部１を搭載支持する減速機ホルダ９のスライド金物１２をリーダガイド１１に装着することを介してリーダ上を昇降するようになっており、低速部減速機５の外蓋庇部に設けられた減速機ホルダ接合部９’にて、減速機ホルダ９と接合固定されている。一方、駆動モータ２の回転出力軸は高速部減速機４のギア軸に接続され、その出力側低速部減速機５に、更にそこからアダプタ６にそしてスクリュー・掘削ヘッド等（図示せず）の削孔部材にと繋げられる。
【００１２】
ここで、図１について説明するが、駆動モータ２は電動式でも油圧式でもよく、その回転は駆動モータ２の回転出力軸から、高速部減速機４に伝えられ、更に低速部減速機５に伝えられ、例えば元回転速度の約５０分の１にして、アダプタ６経由スクリュー等の削孔部材に伝えられる。
【００１３】
これは、言い換えると回転運動の力（回転トルク）としては、高速部減速機４入力側での回転トルクは、低速部減速機５の出力側での回転トルクの５０分の１であることを意味する。即ち、スクリュー・掘削ヘッド等による駆動軸の回転トルクを計測する場合と比し、本発明の方法では駆動モータ２の外蓋庇部出力側フランジ２’と高速部減速機４の外蓋庇部入力側フランジ４’との間に円盤型ロードセル３を取付けるので、高速部減速機外蓋庇部を反力受けとし駆動モータ２の回転反力を測定していることとなり、従来の低速部減速機５出力側削孔駆動軸に取付けられたロードセルの５０分の１のトルクを検出するものでよいこととなる。
【００１４】
尚、図１は大型のオーガを使用して、小型オーガ向けの小径削孔部材を施工する場合を想定したもので、アダプタ６はサイズダウンアダプタの図になっており定格のものより小径のスクリュー等が接続できるようになっている。そして、小径削孔部材施工の時には、上述の円盤型ロードセル３から得られた荷重を、固定因数のみの換算式にて小径削孔部材に負荷されるトルク値に演算し、小径削孔部材の有する許容トルク値以内に押えて施工する。
【００１５】
また、定格部材でもサイズダウン部材であっても、施工途中で大きな岩石等の障害物によるトルクの上昇や予定支持層に到達した時のトルクの上昇等も、円盤型ロードセル３からの計測値から判断でき、更に施工管理をそれらに合わせて、例えば電動の場合は電圧、電流、周波数等、また油圧駆動では油圧油の圧力を下げトルクダウンして削孔部材の毀損防止を行いながら施工を行うことができる。勿論、円盤型ロードセル３からの計測値を制御機構にフィードバックして自動制御することも可能になる。
【００１６】
次に、本発明の別法である請求項２の方式について、図２に従い説明する。請求項１即ち図１の機種との違いは駆動モータ２の回転反力受けが前記の場合は減速機の外蓋庇であり、この場合は直接減速機ホルダ９であるというところにある。７はオーガの機構部であり、リーダに昇降可能に固定する減速機ホルダ９と駆動モータ２の外蓋庇出力側フランジ２’に取付けられ摺動用ベアリング部１０が設けられた減速機ホルダ接合部材２”との結合部が、ピン型ロードセル８，８を嵌め込み固定される形式になっている。
【００１７】
また、駆動モータ２と高速部減速機４とは請求項１の場合と異なり、互いの外蓋庇出入力側フランジにて固定されているのではなく、駆動モータ２の外蓋庇部出力側フランジ２’に取付けられた減速機ホルダ接合部材２”と減速機ホルダ外蓋庇部とがベアリング部１０にて摺動可能な状態に嵌合されている。この摺動機構は駆動モータ２の反力を測定するために設けたものである。そして、減速機ホルダ９は低速部減速機５（図２では図示せず）と減速機ホルダ接合部９’（図２では図示せず）で接続固定し機構部７を支持している。
【００１８】
ここで、図２では、ピン型ロードセル８，８が２本で止められているが，一方は固定用ピンとし、ピン型ロードセル８を１本としてもよく，また固定部は３箇所以上としてもよく、その他ピン型ロードセルを２個以上取付け荷重の分散を図り小荷重のものにする方法も考えられる。その他、施工・管理方法等は上述と同じである。
【００１９】
その次に、本発明の別法である請求項３の方式について、図３に従い説明する。請求項２即ち図２の機種との違いは駆動モータ２の回転反力受けが前記の場合は減速機ホルダであって請求項１と類似し、減速機外蓋庇であるというところにある。但し、請求項２と同様、駆動モータ２の外蓋庇出力側フランジ部と高速部減速機４の外蓋庇部とを摺動可能にするようベアリング部１０が設けられ、駆動モータ２の外蓋庇出力側フランジ部と高速部減速機４の外蓋庇部とをピン型ロードセル８，８にて固定する形式になっている。
【００２０】
このように、本発明に使用されるロードセルの形状は、回転削孔工法機の機種による回転反力受けの部材、位置、形状等に合わせて円盤型３、ピン型８及び図示しないが円筒型やプレート型のものを採用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、駆動モータの回転反力を測定していることとなり、従来法で減速機後方の掘削軸に取付けるロードセルよりはるかに小トルクのしかも廉価な市販ロードセルが採用できる。また、磨耗等の故障を注意しなければならないスリップリングの如き余分な部材を必要としない。更に、大型のオーガを用いて、小型オーガ向けの小径削孔部材を施工することや自動制御することも容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１の実施形態例を示す側面図。尚、本図面において、減速機ホルダを二点鎖線で示し機構部の側面図を実線として重ね合わせた。
【図２】本発明の請求項２の実施形態例を示す正面図及びＡ矢視断面図。
【図３】本発明の請求項３の実施形態例を示す正面図及びＡ矢視断面図。
【図４】電動駆動モータ回転反力の出力トルクへの換算式
【符号の説明】
１　　請求項１のオーガ機構部
２　　駆動モータ
２’　駆動モータ２の外蓋庇部出力側フランジ
２”　減速機ホルダ接合部材
３　　円盤型ロードセル
４　　高速部減速機
４’　高速部減速機４の外蓋庇部入力側フランジ
５　　低速部減速機
６　　アダプタ（サイズダウンアダプタ）
７　　請求項２の機構部
８　　ピン型ロードセル
９　　減速機ホルダ
９’　減速機ホルダ接合部材
１０　ベアリング
１１　リーダガイド
１２　スライド金物
【図１】
2004143898.tif 000003
【図２】
2004143898.tif 000004
【図３】
2004143898.tif 000005
【図４】
2004143898.tif 000006