(57)【要約】【課題】複数の掘削ロッドと、複数の掘削ロッド相互間を連結してこれら掘削ロッドを平行に保つための掘削ロッド連結部材とを備えた多軸型地盤掘削装置であって、長期間稼動させても、掘削ロッド等が磨耗することのない耐久性に優れた多軸型地盤掘削装置を提供する。【解決手段】多軸型地盤掘削装置１は、掘削ロッド連結部材８を介して平行に保持された掘削ロッド２，３を有する。掘削ロッド２，３は、掘削ロッド連結部材８の把持部２０，２１と摺接する外周面上に、耐磨耗性の合金からなる複数の帯状の突起体３２を有する。掘削ロッド連結部材８の把持部２０，２１の内周面にも、耐磨耗性の合金からなる複数の帯状の突起体３６が形成されている。掘削ロッド２，３の帯状の突起体３２が延びる方向と、掘削ロッド連結部材８の帯状の突起体３６が延びる方向は、略垂直に交わることが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配設された複数の掘削ロッドと、該複数の掘削ロッド相互間を連結してこれら掘削ロッドを平行に保つための1つ以上の掘削ロッド連結部材とを備えた多軸型地盤掘削装置であって、
上記掘削ロッド連結部材が、上記複数の掘削ロッドを回転自在に把持するための複数の把持部を有し、
上記複数の掘削ロッドの各々が、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部と摺接する外周面上に、耐磨耗性の突起体を有することを特徴とする多軸型地盤掘削装置。
【請求項２】
上記掘削ロッド連結部材の上記把持部が、上記掘削ロッドとの摺接面上に、耐磨耗性の突起体を有する請求項１に記載の多軸型地盤掘削装置。
【請求項３】
上記掘削ロッドの上記耐磨耗性の突起体、及び、上記掘削ロッド連結部材の上記耐磨耗性の突起体が、各々、複数の互いに平行に延びる帯状の突起体からなり、かつ、上記掘削ロッドの上記帯状の突起体が延びる方向と、上記掘削ロッド連結部材の上記帯状の突起体が延びる方向とが、４５〜９０度の角度で交わり、これら帯状の突起体同士の接触面積を小さくしてなる請求項２に記載の多軸型地盤掘削装置。
【請求項４】
上記掘削ロッドが、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部を当該掘削ロッドの軸線方向の両側から挟み込んで支持するための一対のフランジを有し、かつ、該一対のフランジの各々が、上記把持部に対する摺接面の一部を形成する耐磨耗性の部材を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の多軸型地盤掘削装置。
【請求項５】
上記掘削ロッド連結部材の上記把持部と摺接する上記掘削ロッドの外周面上の上記耐磨耗性の突起体が、耐磨耗性超合金部材を予め肉盛りしてなるメーカー製の平鋼を加工してなり、かつ上記掘削ロッドの外周面上に予め穿設された溝に嵌合し溶接して形成されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の多軸型地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工事等に用いられる多軸型地盤掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤掘削装置として、掘削用のヘッドを先端に設けた鉛直方向に延びる掘削ロッドと、掘削ロッドに固着させた水平方向に延びる攪拌翼と、掘削ロッドに対して回動自在に装着された水平方向に延びる共回り防止翼とを備えているものが知られている。
共回り防止翼は、掘削ロッドが回転しながら下方に掘進しても、掘削ロッドと共に回転することがないため、回転する掘削ロッドとの摺接部分に摩擦が生じ、掘削ロッドと共回り防止翼の両方の側に、徐々に磨耗を進行させていく。
このような不都合を解消するため、共回り防止翼と摺接する掘削ロッドの外周に、溶接による肉盛りを設けることが提案されている。また、共回り防止翼の上下動を拘束するフランジの共回り防止翼側の面に、溶接による肉盛りを設けることも提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３０８８９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、地盤改良工事の効率を向上させるために、複数の掘削ロッドを備えた多軸型地盤掘削装置を用いることが多くなっている。
多軸型地盤掘削装置は、掘削ロッド連結部材を介して、複数の掘削ロッドを平行に配設し、これら複数の掘削ロッドを同時に掘進させるものであり、一回の掘進作業当たりの掘削面積を大きくして、作業時間の短縮化等を図ることができる。
しかし、多軸型地盤掘削装置は、回転する複数の掘削ロッドと、回転せずに位置が固定された掘削ロッド連結部材との摺接面に摩擦が生じるため、上述の掘削ロッドと共回り防止翼とに関わる問題と同様に、掘削ロッド及び掘削ロッド連結部材が磨耗して耐久性が低下するという問題がある。
特に、掘削ロッドの磨耗が進行して掘削ロッドの修理や取替えを必要とする場合には、掘削ロッドが長尺で、しかも掘削ロッドに攪拌翼等の多数の部材が装着されていることから、掘削ロッドの修理や取替えに多大の手間を要するばかりか、多軸型地盤掘削装置の稼動を長時間停止せざるを得なくなるなどの不都合がある。
【０００４】
これらの問題は、単軸型地盤掘削装置よりも多軸型地盤掘削装置において特に顕著である。なぜなら、多軸型地盤掘削装置においては、複数の掘削ロッドのいずれか１つのみに玉石やコンクリート片が当たった場合でも、これらの掘削ロッド相互間が連結されていることから、玉石等が当たっていない他の掘削ロッドや掘削ロッド連結部材にまで負荷をかけ、悪影響を及ぼすからである。
そこで、本発明は、複数の掘削ロッドと、複数の掘削ロッド相互間を連結してこれら掘削ロッドを平行に保つための掘削ロッド連結部材とを備えた多軸型地盤掘削装置であって、長期間稼動させても、掘削ロッド等が磨耗することのない耐久性に優れた多軸型地盤掘削装置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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、掘削ロッド連結部材と摺接する掘削ロッドの外周面に、耐摩耗性の突起体を設ければ、掘削ロッドを含む多軸型地盤掘削装置の主要部分を長期間、取替え作業等を行わずに良好な状態で稼動させることができること等を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明（請求項１）の多軸型地盤掘削装置は、互いに平行に配設された複数の掘削ロッドと、該複数の掘削ロッド相互間を連結してこれら掘削ロッドを平行に保つための1つ以上の掘削ロッド連結部材とを備えた多軸型地盤掘削装置であって、上記掘削ロッド連結部材が、上記複数の掘削ロッドを回転自在に把持するための複数の把持部を有し、上記複数の掘削ロッドの各々が、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部と摺接する外周面上に、耐磨耗性の突起体を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の多軸型地盤掘削装置は、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部が、上記掘削ロッドとの摺接面上に、耐磨耗性の突起体を有するように構成することができる（請求項２）。
このように構成した多軸型地盤掘削装置の好適な実施形態の一例として、上記掘削ロッドの上記耐磨耗性の突起体、及び、上記掘削ロッド連結部材の上記耐磨耗性の突起体が、各々、複数の互いに平行に延びる帯状の突起体からなり、かつ、上記掘削ロッドの上記帯状の突起体が延びる方向と、上記掘削ロッド連結部材の上記帯状の突起体が延びる方向とが、４５〜９０度の角度で交わり、これら帯状の突起体同士の接触面積を小さくしてなるものが挙げられる（請求項３）。
本発明の多軸型地盤掘削装置は、上記掘削ロッドが、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部を当該掘削ロッドの軸線方向の両側から挟み込んで支持するための一対のフランジを有し、かつ、該一対のフランジの各々が、上記把持部に対する摺接面の一部を形成する耐磨耗性の部材（例えば、耐磨耗性超硬合金からなる成形体）を有するように、構成することができる（請求項４）。
本発明の多軸型地盤掘削装置は、上記掘削ロッド連結部材の上記把持部と摺接する上記掘削ロッドの外周面上の上記耐磨耗性の突起体が、耐磨耗性超合金部材を予め肉盛りしてなるメーカー製の平鋼を加工してなり、かつ上記掘削ロッドの外周面上に予め穿設された溝に嵌合し溶接して形成されたものであるように、構成することができる（請求項５）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多軸型地盤掘削装置は、掘削ロッド連結部材と摺接する掘削ロッドの外周面上に、例えば耐磨耗性合金からなる複数の帯状の突起体を有するため、修理や取替えの困難な掘削ロッドが磨耗することがなく、長期間、良好な状態で安定的に稼動することができる。
また、本発明の多軸型地盤掘削装置において、掘削ロッドの側だけでなく、掘削ロッド連結部材の側にも耐磨耗性の突起体を形成させれば、掘削ロッドと掘削ロッド連結部材のいずれにも磨耗が生じなくなるので、保守作業をさらに軽減することができる。
【０００８】
この場合、例えば、掘削ロッドの耐磨耗性の突起体を、掘削ロッドの軸線方向に平行な複数の帯状の突起体の形態で、掘削ロッドの外周面全体に亘って形成し、かつ、掘削ロッド連結部材の耐磨耗性の突起体を、掘削ロッドの帯状の突起体の延びる方向に対して４５〜９０度の角度で交わるような複数の帯状の突起体の形態で、掘削ロッド連結部材の内周面全体に亘って形成すれば、掘削ロッドと掘削ロッド連結部材とが摺接する部分が、格子点状に散在し、かつこれら摺接する部分の合計面積が小さくなるので、掘削ロッドと掘削ロッド連結部材の間の摩擦力が小さくなり、掘削ロッドの回転状態をより良好かつ安定的にすることができる。
また、本発明の多軸型地盤掘削装置において、掘削ロッド連結部材を支持するための掘削ロッド上のフランジの掘削ロッド連結部材側の面の一部を、耐磨耗性の部材で形成させれば、フランジの掘削ロッド連結部材側の面の磨耗を防止することができ、その結果、掘削ロッド連結部材のがたつきや、掘削ロッドの軸線のぶれ等を防ぐことができる。
さらに、本発明の多軸型地盤掘削装置において、掘削ロッド連結部材の把持部と摺接する掘削ロッドの外周面上の耐磨耗性の突起体として、耐磨耗性超合金部材を予め肉盛りしてなるメーカー製の平鋼を加工し、かつ掘削ロッドの外周面上に予め穿設された溝に嵌合し溶接したものを用いれば、超合金部材が掘削ロッドの鋼材と融合しないため、掘削ロッドの外周面上に耐磨耗性超合金部材を直接溶接して肉盛りする場合と比べて、より優れた耐磨耗性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の多軸型地盤掘削装置を説明する。
図１は、本発明の多軸型地盤掘削装置の一例を示す正面図、図２は、図１に示す多軸型地盤掘削装置における掘削ロッドと掘削ロッド連結部材の連結構造を拡大して示す正面図、図３は、図２中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す横断面図、図４は、図３に示す掘削ロッド連結部材の把持部を構成する半割状部材を示す正面図、図５は、図２に示す連結構造から掘削ロッド連結部材を取り外した状態における掘削ロッドの構造を示す正面図、図６は、図５に示す掘削ロッドの構造を、掘削ロッドの軸線を通る鉛直面で切断した状態を示す縦断面図である。
【００１０】
本発明の多軸型地盤掘削装置は、ソイルセメント柱等を造成する地盤改良工事において、走行車両（母機）に装着して用いられるものである。
本発明の多軸型地盤掘削装置１は、図１に示すように、掘削ロッド連結部材８を介して平行に配設した２本の掘削ロッド２，３を備えている。なお、本発明において、掘削ロッドの数は３本以上でもよい。
掘削ロッド２には、掘削ヘッド４、掘削翼６、掘削ロッド連結部材８の把持部２０、環状のフランジ２３，２４、共回り防止翼９、環状のフランジ１６，１７、攪拌翼１１，１３等が取り付けられている。
このうち、掘削ヘッド４は、掘削ロッド２の下端に固着された円錐形状の部材である。
掘削翼６は、掘削ロッド２から互いに正反対の方向に水平に延びる２本の棒状体として形成されている。掘削ロッド２には、掘削翼６との接合部分付近の軸身に固化材吐出孔が設けられており、この固化材吐出孔から、セメントミルク等の固化材が吐出されるようになっている。掘削翼６は、掘削ロッド２に固着されており、掘削ロッド２の回転に伴って回転し、その回転半径内において複数の掘削爪１５によって地盤を掘削する。
【００１１】
フランジ２３，２４は、掘削ロッド２上に鉛直方向に所定の間隔を空けて固着された一対の環状体として装着されている。フランジ２３，２４は、掘削ロッド連結部材８の把持部２０を支持するためのものである。
共回り防止翼９は、掘削ロッド２から互いに正反対の方向に水平に延びる２本の棒状体として形成されており、掘削ロッド２上に固着された環状のフランジ１６，１７によって上下動を拘束された状態で、掘削ロッド２に対して回動自在に装着されている。共回り防止翼９は、掘削ロッド２が回転しながら下方に掘進しても、回転することなく同じ姿勢を保ったまま下方に移動するので、掘削された土壌の共回りを防止することができる。つまり、掘削翼６が下方に掘進していくと、掘削翼６によって掘削された土壌が掘削翼６と一体的に共回りする傾向が生じるので、この共回りする土壌の回転を共回り防止翼９によって停止して、土壌及び固化材の攪拌混合を促進するものである。
攪拌翼１１，１３は、各々、掘削ロッド２に固着されかつ掘削ロッド２から互いに正反対の方向に水平に延びる２本の棒状体として形成されており、掘削翼６によって掘削された土壌等をさらに攪拌混合するためのものである。
【００１２】
一方、掘削ロッド３にも、掘削ロッド２と同様に、ヘッド５、掘削翼７、掘削ロッド連結部材８の把持部２１、環状のフランジ２３，２４、共回り防止翼１０、環状のフランジ１８，１９、攪拌翼１２，１４等が取り付けられている。ただし、掘削ロッド３の掘削翼７等は、掘削ロッド２の掘削翼６等と衝突しないように、掘削翼６等とは位置をずらして装着されている。
掘削ロッド２，３間を連結する掘削ロッド連結部材８は、図１〜図６に示すように、フランジ２３，２４の間に介在する把持部２０と、フランジ２５，２６の間に介在する把持部２１と、把持部２０と把持部２１を連絡する連結棒２２とから構成されている。
このうち、把持部２０は、図３及び図４に示すように、略半円筒形状の半割状部材３０，３１が対向して組み合わされた略円筒形状に形成されている。
【００１３】
ここで、半割状部材３０は、図４に示すように、半円筒形状の湾曲部３３と、湾曲部３３の一方の直線状の縁から外方に延びる平板部３４と、湾曲部３３の他方の直線状の縁から外方に延びる平板部３５とから形成されている。半割状部材３０の平板部３４，３５には、ボルト等の固着具を挿通するための複数の固着具挿通孔３７が穿設されており、半割状部材３０と半割状部材３１を組み合わせた状態で固着具挿通孔３７に固着具２７，２８を挿通させて取り付けることによって、把持部２０を完成させることができる。
【００１４】
半割状部材３０の湾曲部３３の内周面には、円周方向に湾曲して延びる複数の帯状（半環状）の耐磨耗性の突起体３６が形成されている。
突起体３６は、例えば、溶接棒等を用いた肉盛りとして形成してもよいし、あるいは、半環状の耐磨耗性超硬合金部材を嵌合して形成してもよい。
ここで、突起体３６を形成する肉盛りの材質としては、掘削ロッド２との摺接によって短期間で突起体３６が摩滅することのない程度の耐磨耗性を有するものであればよく、特に限定されないが、掘削ロッド２上の突起体３２（図５参照）の磨耗を防ぐため、突起体３２よりも大きな硬度を有する材質の使用は避けることが望ましい。また、耐磨耗性超硬合金部材の材質としては、例えば、タングステン炭化物系合金、高クロム耐磨耗鋳鉄、高マンガン耐磨耗鋳鉄等が挙げられる。
把持部２０を構成するもう一方の部材である半割状部材３１は、半割状部材３０と同様に形成されている。また、把持部２１は、半割状部材３０，３１を組み合わせてなる把持部２０と同様に構成されている。
把持部２０と把持部２１を連絡する連結棒２２は、両端に固着具挿通孔を有する長尺の平板状に形成されている。連結棒２２の一端は、半割状部材３０の平板部３５と、それに対向する半割状部材３１の平板部との間に挟持され、固着具２８によって把持部２０全体に固定されている。同様に、連結棒２２の他端も把持部２１に固定されている。
【００１５】
掘削ロッド連結部材８の把持部２０によって把持される掘削ロッド２の外周面の部分（把持部２０との摺接面）には、図５に示すように、把持部２０の突起体３６に対応させて、複数の帯状の突起体３２が形成されている。
突起体３２は、掘削ロッド２の外周面全体に亘って形成された、掘削ロッド２の軸線方向に平行な複数の帯状の突起体であり、把持部２０の内周面に形成された帯状の複数の突起体（環状体）３６に対して垂直に交わっている。この交差角度は、垂直（９０度）でなくてもよいが、４５〜９０度であることが好ましい。このように突起体３２と突起体３６とを垂直またはそれに近い角度に交差させることによって、突起体３２と突起体３６との接触面積を小さくして摩擦力を小さくし、掘削ロッド２の回転状態等を良好にすることができる。
突起体３２は、例えば、耐磨耗性超合金部材を予め肉盛りしてなるメーカー製の平鋼を加工したもの（例えば、日本ユテク社製のもの）を、掘削ロッド２の外周面上に予め穿設させた溝に嵌合し溶接して形成してもよいし、あるいは、溶接棒等を用いた肉盛りとして形成してもよいし、あるいは、直線状の棒状体である耐磨耗性超硬合金部材を嵌合して形成してもよい。
ここで、突起体３２を形成する肉盛りの材質としては、把持部２０の内周面の突起体３６との摺接により突起体３２が大きく磨耗することのない程度の耐磨耗性を有する限りにおいて、特に限定されないが、少なくとも突起体３６と同等以上の硬度を有するものが好ましい。また、耐磨耗性超硬合金部材の材質としては、例えば、タングステン炭化物系合金、高クロム耐磨耗鋳鉄、高マンガン耐磨耗鋳鉄等が挙げられる。
【００１６】
掘削ロッド連結部材８の把持部２１によって把持される掘削ロッド３の外周面の部分にも、掘削ロッド２と同様に、複数の帯状の突起体が形成されている。
なお、突起体３２及び突起体３６は、図３〜図５に示す形態に限らず、他の形態をとることもできる。例えば、図３〜図５に示す形態とは逆の形態、すなわち、掘削ロッド２の突起体３２を掘削ロッド２の円周方向に延びる複数の帯状（環状）の突起体とし、かつ、把持部２０の突起体３６を掘削ロッド２の軸線と平行に延びる複数の帯状（直線状）の突起体として形成してもよい。この場合も、突起体３２と突起体３６とが略垂直に交差するため、これら突起体同士の接触面積が小さくなり、掘削ロッド２の回転状態等を良好にすることができる
【００１７】
本発明においては、把持部２０の内周面の突起体３６を設けずに、掘削ロッド２の外周面の突起体３２のみを設けることができる。この場合、突起体３２は、帯状に形成させる必要はなく、例えば、点在する多数の円錐台形状の突起体等として形成してもよい。
掘削ロッド連結部材８の把持部２０を支持するフランジ２３，２４は、各々、把持部２０との摺接による磨耗を防止するために、図６に示すように、摺接面の少なくとも一部を耐磨耗性の部材４０によって形成している。
図６中、耐磨耗性の部材４０は、掘削ロッド２の軸線を中心とした環状の成形体であり、予め形成されているフランジ２３の本体の溝に嵌合させることによって、フランジ２３の本体と共に連続的な平面を形成し、把持部２０の上面に対する平坦な摺接面としている。
【００１８】
同様に、フランジ２４にも、その上面の一部を形成する環状の部材として、耐磨耗性の成形体４１が装着されている。
このようにフランジ２３，２４が共に把持部２０に対して平坦な摺接面を有し、かつ、これらの摺接面の一部が耐磨耗性の部材４０，４１で形成されているため、多軸型地盤掘削装置１を長期間稼動させても、フランジ２３，２４の摺接面が平坦な面に保持され、把持部２０のがたつきや、掘削ロッド２の軸線のぶれの発生が防止される。
フランジ２５，２６についても、フランジ２３，２４と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の多軸型地盤掘削装置の一例を示す正面図である。
【図２】図１に示す多軸型地盤掘削装置における掘削ロッドと掘削ロッド連結部材の連結構造を拡大して示す正面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す横断面図である。
【図４】図３に示す掘削ロッド連結部材の把持部を構成する半割状部材を示す正面図である。
【図５】図２に示す連結構造から掘削ロッド連結部材を取り外した状態における掘削ロッドの構造を示す正面図である。
【図６】図５に示す掘削ロッドの構造を、掘削ロッドの軸線を通る鉛直面で切断した状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    多軸型地盤掘削装置
２，３    掘削ロッド
４，５    ヘッド
６，７    掘削翼
８    掘削ロッド連結部材
９，１０    共回り防止翼
１１，１２，１３，１４    攪拌翼
１５    攪拌爪
１６，１７，１８，１９    フランジ
２０，２１    把持部
２２    連結棒
２３，２４，２５，２６    フランジ
２７，２８    固着具
３０，３１    半割状部材
３２，３６    耐磨耗性の突起体
３３    湾曲部
３４，３５    平板部
３７    固着具挿通孔
４０，４１    耐磨耗性の部材
【図１】
2005133367.tif 000003
【図２】
2005133367.tif 000004
【図３】
2005133367.tif 000005
【図４】
2005133367.tif 000006
【図５】
2005133367.tif 000007
【図６】
2005133367.tif 000008