(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動部４から複数の出力軸７を互に平行状態垂下するように設け、各出力軸７の下部には下端に掘削ヘッド１０を有する掘削軸８の上部を夫々接続し、掘削ヘッド１０の上方の隣接する掘削軸８と掘削軸８との間には軸間連結軸受１５を設け、軸間連結軸受１５は掘削軸８を回転のみ自在に軸装する一対の軸受部１６を連結スペーサ１７により連結して構成し、軸間連結軸受１５には、一対の掘削ヘッド１０の間の軸間連結軸受１５の下方の掘削ヘッド１０が掘削しない未掘削地盤２１を掘削する軸間掘削装置２０を設け、前記軸間掘削装置２０は、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７に、下面に下側鋸刃３１を有して連結スペーサ１７の長さ方向に往復移動する掘削体２５を取付けて構成し、前記軸間掘削装置２０には、前記掘削軸８の回転を掘削体２５の往復移動に変換するカム体３６を有する駆動伝達部３５を設け、前記駆動伝達部３５は、一対の掘削軸８のうち、一方の掘削軸８にカム体３６を設け、カム体３６に掘削体２５の一方側に設けた一方側当接部３７を当接させ、掘削体２５の他方側には掘削体２５をカム体３６に向けて移動するように付勢する付勢手段３９を設けた構成とした多軸掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の掘削体により掘削しつつ土壌と固化材を混合撹拌して行う地盤改良に用いる多軸掘削装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の掘削軸の下端に夫々掘削ヘッドを取付けて多軸掘削装置を構成し、各掘削軸を軸間連結軸受により連結した構成は、公知である（特許文献１）。
多軸掘削装置は、複数の掘削ヘッドにより地盤を掘削して撹拌すると共に、隣接する掘削ヘッド間の土壌に高圧噴射装置により固化材を噴射して混合撹拌して、地盤を改良している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１７３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記公知例では、掘削ヘッドの掘削部分以外の未掘削地盤に、軸間連結軸受を食い込ませる必要があり、その押込抵抗（下降抵抗）により、本来多軸掘削装置による掘削に必要な掘進機構および掘削部品の重量が掘削ヘッド先端に加えられなくなり、掘進性能が低下して作業対象地盤の選択範囲が狭くなると共に、軸間連結軸受と掘削軸との取付部分に押込抵抗が掛かり、各構成品の損耗が激しくなるという課題がある。
また、強固な地盤に対しては掘進不能になる場合や、軸間連結軸受を含めた掘削装置の破損・損傷するという課題もある。
本願は、多軸掘削装置でありながら、軸間連結軸受の下降抵抗を抑制し、掘削作業効率の向上と多軸掘削装置の破損防止と作業対象地盤の選択範囲の拡大化を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、回転駆動部４から複数の出力軸７を互に平行状態垂下するように設け、各出力軸７の下部には下端に掘削ヘッド１０を有する掘削軸８の上部を夫々接続し、掘削ヘッド１０の上方の隣接する掘削軸８と掘削軸８との間には軸間連結軸受１５を設け、軸間連結軸受１５は掘削軸８を回転のみ自在に軸装する一対の軸受部１６を連結スペーサ１７により連結して構成し、軸間連結軸受１５には、一対の掘削ヘッド１０の間の軸間連結軸受１５の下方の掘削ヘッド１０が掘削しない未掘削地盤２１を掘削する軸間掘削装置２０を設け、前記軸間掘削装置２０は、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７に、下面に下側鋸刃３１を有して連結スペーサ１７の長さ方向に往復移動する掘削体２５を取付けて構成し、前記軸間掘削装置２０には、前記掘削軸８の回転を掘削体２５の往復移動に変換するカム体３６を有する駆動伝達部３５を設け、前記駆動伝達部３５は、一対の掘削軸８のうち、一方の掘削軸８にカム体３６を設け、カム体３６に掘削体２５の一方側に設けた一方側当接部３７を当接させ、掘削体２５の他方側には掘削体２５をカム体３６に向けて移動するように付勢する付勢手段３９を設けた構成とした多軸掘削装置としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明では、軸間掘削装置２０が掘削ヘッド１０の掘削しない未掘削地盤２１を掘削するので、多軸掘削装置でありながら、軸間連結軸受１５の下降抵抗を抑制し、掘削作業効率の向上と多軸掘削装置の破損防止と作業対象地盤の選択範囲の拡大化を図ることができ、軸間掘削装置２０を、連結スペーサ１７の長さ方向に往復移動する掘削体２５により構成しているので、多軸間の未掘削地盤２１の掘削を容易に実現でき、軸間掘削装置２０の掘削体２５をカム機構により作動させるので、簡素な構成にでき、作動も安定させることができ、カム機構を簡単に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】多軸掘削装置の正面図およびベースマシンの側面図。
【図２】多軸掘削装置の一部正面図。
【図３】軸間掘削装置を省略した多軸掘削装置の底面図。
【図４】軸間掘削装置を省略した軸間連結軸受平面図。
【図５】軸間連結軸受を省略した軸間掘削装置の平面図およびカム体の他の実施形態の平面図。
【図６】軸間掘削装置の掘削体がカム体により移動した平面図。
【図７】軸間掘削装置の断面図。
【図８】軸間掘削装置の他の実施形態の正面図。
【図９】軸間掘削装置の他の実施形態の正面図。
【図１０】同軸間連結軸受を省略した軸間掘削装置の平面図およびカム体の他の実施形態の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態を図面により説明すると、１はベースマシン、２はベースマシン１の前部に設けたリーダであり、リーダ２に設けたガイドレール３に回転駆動部４を摺動自在に支持させる。
回転駆動部４はリーダ２の吊設部５から垂下するワイヤロープ６により昇降自在に吊設する。回転駆動部４には複数の出力軸７を互に平行状態で且つ互に反対方向へ同期的に回転するように設け、各出力軸７の下部には掘削軸８の上部を夫々連結接続する。９は出力軸７と掘削軸８との連結部である。
【０００９】
各掘削軸８の下部には、掘削軸８の軸心に対して放射方向に突出する掘削ヘッド１０を有する多軸掘削装置１１を設ける。多軸掘削装置１１および掘削ヘッド１０の構成は任意であり、本実施形態では、掘削軸８の軸心に対して放射方向に突出する撹拌翼１２を回転方向に複数設け、各撹拌翼１２に掘削ビット１３を設けており、掘削ヘッド１０は掘削ビット１３による掘削と撹拌翼１２による土壌と土壌改良材との撹拌混合作用も期待する。また、各掘削軸８の下端には掘削ビット１４を設けている。
撹拌翼１２の先端には、固化液（セメントミルク）を高圧噴射する高圧噴射口１２Ａを設ける。
【００１０】
多軸掘削装置１１の上方の一対の掘削軸８と掘削軸８との間には軸間連結軸受１５を設ける。本実施形態では２本の掘削軸８により多軸掘削装置１１を構成しているが、３本以上の掘削軸８を並設した場合には、隣接する掘削軸８と掘削軸８の夫々の間に軸間連結軸受１５を設ける。
軸間連結軸受１５は、左右一対の軸受部１６を連結スペーサ１７により連結して構成する。
【００１１】
軸間連結軸受１５は、長さの相違する複数種類の連結スペーサ１７を用意し、多軸掘削装置１１の一対の掘削軸８と掘削軸８との間隔に合わせた連結スペーサ１７を選択使用する。
そのため、軸間連結軸受１５は、左右の軸受部１６に対して連結スペーサ１７の両端を着脱自在に構成している。
【００１２】
軸受部１６の構成は任意であり、掘削軸８を回転自在に軸装できればよい。
多軸掘削装置１１の上方の各掘削軸８の所定位置には下側フランジ部１８を設け、下側フランジ部１８の上面に軸間連結軸受１５の軸受部１６の下部を支持させる。軸間連結軸受１５の各軸受部１６の上面には掘削軸８の所定位置の上側フランジ１９を当接させる。
したがって、軸間連結軸受１５は、一対の各軸受部１６を下側フランジ部１８と上側フランジ１９により上下側から夫々挟持して、各掘削軸８と共に掘削軸８の昇降に追随して一体的に昇降する。
【００１３】
また、前記したように、各掘削軸８は軸間連結軸受１５の各軸受部１６に回転自在に挿通し、軸間連結軸受１５に対して各掘削軸８は回転して夫々の掘削ヘッド１０を駆動回転させて掘削する。
また、多数の掘削軸８を設けた場合、隣接する掘削軸８間に軸間連結軸受１５を夫々設けるが、夫々の軸間連結軸受１５は同一構成でよく、理解を容易にするために、一対の掘削軸８を軸間連結軸受１５により連結する例にて説明する。
【００１４】
軸間連結軸受１５には、軸間掘削装置２０を設ける。軸間掘削装置２０は多軸掘削装置１１の一対の掘削ヘッド１０の間の軸間連結軸受１５の下方の掘削ヘッド１０による未掘削地盤２１を掘削するものである。２２は掘削ヘッド１０が掘削した縦穴である。
軸間掘削装置２０は、掘削体２５を軸間連結軸受１５の長さ方向に往復移動させて未掘削地盤２１を揺動掘削する構成とする。
【００１５】
具体的には、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７の外周上方に掘削体２５の一部を構成する上側移動体２６を位置させ、連結スペーサ１７の外周下方に掘削体２５の一部を構成する下側移動体２７を位置させ、上側移動体２６と下側移動体２７とを連結体２８により軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７を前後側から挟持してボルト２９により連結固定し、上側移動体２６の上面に上側鋸刃３０を、下側移動体２７の下面に下側鋸刃３１を夫々設けて構成する。
【００１６】
軸間掘削装置２０は、掘削体２５と掘削軸８との間に、掘削体２５を往復移動させる駆動伝達部３５を設ける。
駆動伝達部３５の構成は、任意であるが、一例を示すと、掘削体２５と一対の掘削軸８の何れか一方との間に駆動伝達部３５を設ける。
上側フランジ１９の上方の一方の掘削軸８にカム体３６を設け、カム体３６に上側移動体２６の一方側端部に設けた一方側当接部（当接部）３７を当接させる。３８は一方側当接部３７の移動を案内する案内ガイドであり、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７に設ける。
【００１７】
他方の掘削軸８の一方の掘削軸８側の連結スペーサ１７と上側移動体２６との間には一方側当接部３７をカム体３６に弾接させるための付勢手段３９を設ける。付勢手段３９は軸間連結軸受１５側にケース４０を固定状態に設け、ケース４０内にバネ体（図示省略）を嵌合させ、ケース４０に上側移動体２６の他方側端部に設けた他方側当接部４１を移動自在に嵌合させて構成する。４２はケース４０の支持部材である。
【００１８】
掘削体２５（上側移動体２６）は、付勢手段３９の弾力で一方側当接部３７をカム体３６に弾接させ、掘削軸８の駆動回転により回転するカム体３６の作用により連結スペーサ１７の長さ方向に掘削体２５を往復移動させて未掘削地盤２１を掘削する。
また、前記したように、掘削ヘッド１０は掘削のみならず撹拌作用を期待しているので、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７の両側部分はフランジ部４５と半円弧形状の半割部４６により軸受部１６を左右側から挟持する挟持部４７を形成し、挟持部４７の外側には縦板状の共回り防止体４８を設ける。
【００１９】
そのため、位置不動の共回り防止体４８に対して掘削ヘッド１０が土壌を回転させるので、撹拌効率を向上させられる。
なお、用意した長さの相違する複数種類の連結スペーサ１７は、取付部４９のフランジ部４５の部分で着脱して交換する構成としている。
図８は、軸間掘削装置２０の駆動伝達部３５の他の実施形態を示し、一方の掘削軸８に設けたカム体３６を、上下一対夫々位相を変えて取付け、上側移動体２６と下側移動体２７とを連結する連結体２８は、その上下中間部を取付軸５０により連結スペーサ１７に回動自在に取付ける。
したがって、例えば、上側カム体３６ａの凸部により上側鋸刃３０を右側に移動させると、連結体２８が下側鋸刃３１を左側に移動させ、次に、上側カム体３６ａの凸部が退避すると、下側カム体３６ｂの凸部が下側鋸刃３１を右側に移動させ、これにより、連結体２８が上側鋸刃３１を左側に移動させ、これを反復する。
そのため、付勢手段３９よりも、一層、上側鋸刃３０と下側鋸刃３１の確実で安定した往復移動が得られる。
【００２０】
図９は、軸間掘削装置２０の同期型駆動伝達部３５の他の実施形態を示し、左右一対の掘削軸８の夫々にカム体３６を、夫々位相を変えて取付け、上側移動体２６と下側移動体２７とを連結する左右の連結体２８には夫々当接部３７を設け、各当接部３７をカム体３６に夫々当接させ、左右の掘削軸８とカム体３６との間に駆動伝達部３５を設けた構成としている。
したがって、左右の掘削軸８は同期させて回転させ、例えば、左側の掘削軸８の回転により左側カム体３６の凸部が左の連結体２８の当接部３７を右側に押して、上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を右側に移動させ、このとき、右側の掘削軸８の右側カム体３６の凸部は右の連結体２８の当接部３７より退避する。
次に、反対に、左側カム体３６の凸部が左の連結体２８の当接部３７より退避すると、右の連結体２８の当接部３７より退避した右側カム体３６の凸部が、右の連結体２８の当接部３７を左側に押し、上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を左側に移動させ、この作動を反復して上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を左右に往復移動させる。
そのため、付勢手段３９よりも、一層、上側鋸刃３０と下側鋸刃３１の確実で安定した往復移動が得られる。
【００２１】
（実施形態の作用）
本発明は、上記構成であり、掘削軸８を互に反対方向に同期的に回転させると、掘削軸８の下方の各掘削ヘッド１０が回転し、ワイヤロープ６を伸ばして回転駆動部４を下降させて地中に掘削を開始すると、まず各掘削ヘッド１０により隣接するように円形縦穴を掘削しつつ掘進する。
このとき、一対の掘削軸８間に設けた軸間連結軸受１５には、軸間掘削装置２０を設けているので、軸間掘削装置２０は軸間連結軸受１５の下方の掘削ヘッド１０による未掘削地盤２１を掘削し、軸間連結軸受１５の下降抵抗を減少させ、掘削性能を維持する。
【００２２】
軸間掘削装置２０は、掘削体２５を軸間連結軸受１５の長さ方向に往復移動させて未掘削地盤２１を掘削する構成としているので、確実に掘削ヘッド１０の間の未掘削地盤２１を掘削して軸間連結軸受１５を下降させられ、軸間連結軸受１５の下降抵抗を減少させられる。
軸間掘削装置２０は、掘削体２５と一対の掘削軸８の何れか一方との間には、下側鋸刃３１を有する掘削体２５を往復移動させる駆動伝達部３５を設けているので、軸間掘削装置２０は掘削体２５の下側鋸刃３１が掘削ヘッド１０による未掘削地盤２１を掘削し、軸間連結軸受１５の下降抵抗を減少させる。
【００２３】
駆動伝達部３５は、上側フランジ１９の上方の一方の掘削軸８にカム体３６を設け、カム体３６に上側移動体２６の一方側端部に設けた一方側当接部３７を当接させ、他方の掘削軸８側の軸間連結軸受１５側には上側移動体２６の一方側当接部３７をカム体３６に向けて付勢移動させるための付勢手段３９を設けているので、付勢手段３９の弾力で掘削体２５（上側移動体２６）の一方側当接部３７がカム体３６に弾接し、掘削軸８の駆動回転により回転するカム体３６の作用により、掘削体２５の下側鋸刃３１が連結スペーサ１７の長さ方向に往復移動して未掘削地盤２１を掘削する。
【００２４】
掘削体２５は、軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７の外周上方に掘削体２５の一部を構成する上側移動体２６を位置させ、連結スペーサ１７の外周下方に掘削体２５の一部を構成する下側移動体２７を位置させ、上側移動体２６と下側移動体２７とを連結体２８により軸間連結軸受１５の連結スペーサ１７を前後側から挟持するように連結しているので、掘削体２５の軸間連結軸受１５への着脱は容易になり、メンテナンス作業を容易にする。
【００２５】
なお、掘削ヘッド１０の撹拌翼１２の先端には、固化液（セメントミルク）を高圧噴射する高圧噴射口１２Ａを設けているので、掘削ヘッド１０の掘削ビット１３による掘削径に対する径方向の改良断面の拡大と、撹拌翼１２による土壌と土壌改良材（固化液）との撹拌混合作用も期待できる。
【００２６】
また、固化液を低圧で吐出し撹拌翼で土壌を機械的に撹拌する多軸式の機械撹拌工法において、軸間距離が大きく、連結スペーサ１７が未掘削地盤２１に直接当たる施工の場合は、本願課題と同様の課題が生じるので、この場合も本願発明の解決手段を効果的に用いることができる。
【００２７】
図８の軸間掘削装置２０の駆動伝達部３５の第２の実施形態では、位置的に一方の掘削軸の連結スペーサ１７の上下２箇所に設けた上部カム体３６ａと下部カム体３６ｂの２つのカム体を夫々位相を変えて取付け、連結体２８は、上側移動体２６と下側移動体２７とを、その上下中間部を取付軸５０とボルト２９により、連結スペーサ１７に回動自在に取付けているので、位相が異なって回転軸に取付けられた上部カム体３６ａと下部カム体３６ｂの動きにより、上側移動体２６と下側移動体２７とを逆方向（例えば、上部カム体３６ａの凸部により上側鋸刃３０を右側に移動させると、連結体２８が下側鋸刃３１を左側に移動させる）に移動させ、上側鋸刃３０と下側鋸刃３１の確実で安定した往復移動が得られる。
それゆえ、付勢手段３９の弾力による押し戻し作用よりも、一層、上側鋸刃３０と下側鋸刃３１の確実で安定した往復移動が得られる。
【００２８】
掘削体２５の上側移動体２６の上面には上側鋸刃３０を設けているので、縦穴掘削作業を終了して、多軸掘削装置１１と軸間連結軸受１５を上昇させるとき、上側鋸刃３０が地盤を掘削することができ、軸間連結軸受１５の上昇抵抗の減少させる作用も期待できる。
【００２９】
図９の軸間掘削装置２０の駆動伝達部３５の第３の実施形態では、左右一対の掘削軸８の夫々にカム体３６を、夫々位相を変えて取付け、上側移動体２６と下側移動体２７とを連結する左右の連結体２８には夫々当接部３７を設け、各当接部３７をカム体３６に夫々当接させているので、例えば、掘削軸８の回転により左側カム体３６の凸部により左の連結体２８の当接部３７を右側に押して、上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を右側に移動させ、このとき、右側カム体３６の凸部は右の連結体２８の当接部３７より退避し、次に、反対に、左側カム体３６の凸部は左の連結体２８の当接部３７より退避し、右の連結体２８の当接部３７より退避した右側カム体３６の凸部が、右の連結体２８の当接部３７を左側に押し、上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を左側に移動させるので、この作動を反復して上側鋸刃３０および下側鋸刃３１を左右に往復移動させる。
それゆえ、付勢手段３９よりも、一層、上側鋸刃３０と下側鋸刃３１の確実で安定した往復移動が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１…ベースマシン、２…リーダ、３…ガイドレール、４…回転駆動部、５…吊設部、６…ワイヤロープ、８…掘削軸、１０…掘削ヘッド、１１…多軸掘削装置、１２…撹拌翼、１３…掘削ビット、１４掘削ビット、１５…軸間連結軸受、１６…軸受部、１７…連結スペーサ、１８…下側フランジ部、１９…上側フランジ、２０…軸間掘削装置、２１…未掘削地盤、２５…掘削体、２６…上側移動体、２７…下側移動体、２８…連結体、２９…ボルト、３０…上側鋸刃、３１…下側鋸刃、３５…駆動伝達部、３６…カム体、３７…当接部（一方側当接部）、３８…案内ガイド、３９…付勢手段、４０…ケース、４１…他方側当接部、４２…支持部材、４５…フランジ部、４６…半割部、４７…挟持部、４８…共回り防止体、４９…取付部、５０…取付軸。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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