(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立設状のガイドセルに沿って昇降するドリルヘッドを掘削線上から退避させる装置であって、
前記ガイドセルに沿って昇降するスライドテーブルと、
前記ドリルヘッドが取り付けられており、前記掘削線から外れる方向に移動すると共に移動端で回動するように前記スライドテーブルに支持されたスイングテーブルと、
前記スイングテーブルを前記スライドテーブル上で移動させる駆動手段と、
前記スライドテーブル及びスイングテーブルの間に設けられ、前記スイングテーブルの移動方向に沿って伸びたガイド長孔及びこのガイド長孔内にスライド可能に挿入されたガイドピンからなるガイド手段と、
前記スライドテーブルに設けられ、前記スイングテーブルの移動方向に沿って伸びる直線部及び直線部に連設された円弧部が形成されているガイドブラケットと、
前記直線部及び円弧部の間を走行するように前記スイングテーブルに設けられたガイドローラとを備え、
前記駆動手段の駆動によって前記ガイドピンが前記ガイド長孔の移動端に達したとき、前記ガイドローラが前記ガイドブラケットの円弧部を走行することにより前記スライドテーブルに対して前記スイングテーブルが前記ガイドピンを中心に回動して前記ドリルヘッドが退避することを特徴とするドリルヘッドスイング装置。
【請求項２】
請求項１記載のドリルヘッドスイング装置であって、
前記ドリルヘッドが掘削線上で停止するように前記スイングテーブルをロックするロック機構が設けられていることを特徴とするドリルヘッドスイング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のドリルヘッドスイング装置であって、
前記ガイド長孔が前記ガイドブラケットに形成されていることを特徴とするドリルヘッドスイング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削機におけるドリルヘッドスイング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削機は、ドリルヘッドがビットを先端に有した掘削ロッドを把持した状態で、掘削ロッドに対して回転及び／または振動を与えることにより、所定径の掘削孔を掘削する。地質調査や地盤調査を行う場合、掘削を行うことに加えて、掘削孔内から土砂のサンプリングを行う必要がある。また、鋼管矢板等では、掘削後に掘削孔に対しての落とし込みを行う必要がある。このような場合、掘削機をそのままにして、ドリルヘッドだけを掘削線上から退避させ、ドリルヘッドの退避状態で掘削機を用いてこれらの作業を行うことが効率上、好ましい。
【０００３】
このようなドリルヘッドの退避については、従来、作業者が手動によって行うものと、シリンダ等を用いて自動的に行うものとが用いられている。
【０００４】
手動式は、作業者がドリルヘッドを移動させて掘削線から退避させ、退避したドリルヘッドをボルト等によってロックして固定する構造となっている。自動式は、ドリルヘッドを退避移動させるロータリーアクチュエータと、退避位置でドリルヘッドを固定するシリンダとの２系統の油圧回路を用いる構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手動によってドリルヘッドを退避させる構造では、退避及びロック作業が重労働で面倒であるばかりでなく、危険を伴う問題を有している。
【０００６】
一方、自動でドリルヘッドを退避させる構造は、このような問題がないが、２系統の油圧回路（駆動系統）を必要とするため、構成が複雑となるばかりでなく、制御が複雑及び面倒となる問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、自動によってドリルヘッドを退避させると共に、単系統の駆動系統での作動が可能であり、これにより、簡単で制御も容易なドリルヘッドスイング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のドリルヘッドスイング装置は、立設状のガイドセルに沿って昇降するドリルヘッドを掘削線上から退避させる装置であって、
前記ガイドセルに沿って昇降するスライドテーブルと、
前記ドリルヘッドが取り付けられており、前記掘削線から外れる方向に移動すると共に移動端で回動するように前記スライドテーブルに支持されたスイングテーブルと、
前記スイングテーブルを前記スライドテーブル上で移動させる駆動手段と、
前記スライドテーブル及びスイングテーブルの間に設けられ、前記スイングテーブルの移動方向に沿って伸びたガイド長孔及びこのガイド長孔内にスライド可能に挿入されたガイドピンからなるガイド手段と、
前記スライドテーブルに設けられ、前記スイングテーブルの移動方向に沿って伸びる直線部及び直線部に連設された円弧部が形成されているガイドブラケットと、
前記直線部及び円弧部の間を走行するように前記スイングテーブルに設けられたガイドローラとを備え、
前記駆動手段の駆動によって前記ガイドピンが前記ガイド長孔の移動端に達したとき、前記ガイドローラが前記ガイドブラケットの円弧部を走行することにより前記スライドテーブルに対して前記スイングテーブルが前記ガイドピンを中心に回動して前記ドリルヘッドが退避することを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、駆動手段が駆動することにより、ドリルヘッドの掘削線から外れる方向にスイングテーブルが移動する。この移動の際には、ガイドピンがガイド長孔内をスライドするため、安定して移動することができる。また、このときにはガイドローラが回転しながらガイドブラケットの直線部を走行するため、スイングテーブルを小さな力で移動させることができる。
【００１０】
スイングテーブルがさらに移動してガイドピンがガイド長孔の移動端に達すると、ガイドローラがガイドブラケットの円弧部に達して回転しながら円弧部に沿って走行する。この走行の際には、移動端に達しているガイドピンを中心にスイングテーブルが回動するため、ドリルヘッドがスイングテーブルと共に回動する。この回動によって、ドリルヘッドが掘削線から完全に退避した状態となる。その後、駆動手段は駆動を停止し、この停止によってドリルヘッドの退避状態が維持される。
【００１１】
このような発明では、ドリルヘッドの掘削線からの退避を駆動手段の駆動によって行うため、自動的な退避が可能となり、手動による作業が不要となり、ドリルヘッドの退避を簡単に行うことができる。
【００１２】
また、移動端では、ガイドローラがガイドブラケットの円弧部を走行し、この走行に伴ってガイドピンを中心に回動してドリルヘッドが掘削線から退避するため、完全な退避位置に達するまでの直線的な長いストロークが不要となる。このため、退避のための構造を小型とすることができる。
【００１３】
さらに、単一の駆動手段の駆動だけでドリルヘッドを退避させることができるため、駆動系統を簡素化することができる。従って、例えば、駆動手段としてシリンダを用いる場合には、その油圧回路を簡素化することができ、その制御も容易となる。
【００１４】
また、ドリルヘッドの再設定は、駆動手段の逆作動により行うことができる。まず、ガイドピンを移動端に位置させたままの状態で駆動手段を逆作動させると、ガイドピンは移動端の位置に置かれたまま、ガイドローラのみがガイドブラケットの円弧部を逆方向へ走行し、直線部に至る。この間、ドリルヘッドがガイドピンを中心にスイングテーブルと共に回動する。その後、駆動手段の逆作動をさらに継続させると、ガイドピンのガイド長孔内の逆方向への移動を伴って、ガイドローラが、ガイドブラケットの直線部に沿って逆方向に移動し、この移動によりドリルヘッドが掘削線上に復帰し、再設定が完了する。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載のドリルヘッドスイング装置であって、前記ドリルヘッドが掘削線上で停止するようにスイングテーブルをロックするロック機構が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このようなロック機構を備えることにより、ドリルヘッドを掘削線上に位置させることができ、ドリルヘッドが掘削線からずれることがないため、掘削を安定して行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または２記載のドリルヘッドスイング装置であって、前記ガイド長孔がガイドブラケットに形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように、ガイド長孔がガイドブラケットに形成されることにより、これらを別個に設ける必要がなく、コンパクトとすることができると共に、部品点数を削減することができ、組み立ても容易となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明の一実施形態であり、図１及び図２はこの実施形態が適用された掘削機１の全体を、図３はこの実施形態のドリルヘッドスイング装置２０の構造及び作動を示す。
【００２０】
図１及び図２に示すように、掘削機１は、基台２にクローラ３が取り付けられることにより自走可能となっており、基台２上には、複数の操作レバー４が取り付けられたコントロールボックス５が載置されている。また、基台２には、地盤上に圧接するアウトリガー６が設けられて、掘削作業時の安定性が確保されている。
【００２１】
基台２には、掘削時に立設状態となるガイドセル７が起伏自在に取り付けられており、ガイドセル７の長さ方向に沿ってドリルヘッド８が昇降可能に設けられている。ガイドセル７の上端部分からは、マスト９が立設されている。マスト９は、例えば、掘削作業以外のとき、鋼管矢板等の外部々材１０を吊り下げるためのものであり、滑車を備えた滑車アーム１１を上端部に有すると共に、下端部には、ウインチ１２が取り付けられている。外部々材１０は、これらに掛け渡されたロープ、ワイヤ等の連結体１３を介して吊り下げられており、ウインチ１２の正逆駆動によって連結体１３が引き出しあるいは巻き取りされることにより下降及び上昇する。
【００２２】
ドリルヘッド８は、無端状となってガイドセル７の長さ方向に沿って配置されたチェーン、ワイヤ等の伝達部材（図示省略）によってガイドセル７に沿って昇降する。伝達部材の作動を行うため、昇降用オイルモータ１５がガイドセル７上に取り付けられている。伝達部材には、ドリルヘッドスイング装置２０の構成部材であるスライドテーブル２１がコネクタ（図示省略）を介して取り付けられている。スライドテーブル２１は昇降用オイルモータ１５の駆動によって伝達部材の作動と共に昇降し、この昇降によってドリルヘッド８が昇降する。
【００２３】
ドリルヘッド８は、掘削ロッド（図示省略）を把持するチャック８ａを下部に備えていると共に、チャック８ａ及び掘削ロッドを正逆方向に回転させて掘削を行う掘削用オイルモータ１６を備えている。掘削時において、ドリルヘッド８はガイドセル７と平行な掘削線Ｋに沿って昇降する。また、外部々材１０も掘削線Ｋに沿って昇降する。
【００２４】
次に、この実施形態のドリルヘッドスイング装置２０を図３により説明する。
【００２５】
図３は、掘削方向に対して上方から見た状態であり、掘削線Ｋは紙面貫通方向となっている。
【００２６】
スライドテーブル２１の側面には、スイングテーブル２２が支持されており、このスイングテーブル２２にドリルヘッド８が取り付けられている。スライドテーブル２１とスイングテーブル２２との間には、駆動手段としての油圧シリンダ２３（以下、シリンダ２３と言う）が掛け渡されている。シリンダ２３は、その両端部がスライドテーブル２１側のブラケット２１ａ及びスイングテーブル２２側のブラケット２２ａに連結された状態で、スイングテーブル２２の下部に配置されている。また、シリンダ２３の両端部は、それぞれのブラケット２１ａ、２２ａに枢支されており、これにより、図３（ａ）から同図（ｃ）で示すように、スライドテーブル２１に対して傾動可能となっている。
【００２７】
シリンダ２３の駆動によって、スイングテーブル２２はスライドテーブル２１に対し、掘削線Ｋから外れる方向（図３においては、右方向）に移動可能となっている。この掘削線Ｋから外れる方向には、ガイド手段２９が配置されている。
【００２８】
ガイド手段２９は、スライドテーブル２１の一側面（右側面）から伸びているガイドブラケット２４に形成されたガイド長孔２５と、ガイド長孔２５に対応するようにスイングテーブル２２に設けられたガイドピン２６とによって構成されている。ガイドピン２６は、スイングテーブル２２のブラケット２２ｂに固着されている。
【００２９】
ガイド長孔２５は、ドリルヘッド８が掘削線Ｋから離れる方向に直線的に伸びており、ガイドピン２６は、このガイド長孔２５内にスライド自在に挿入されている。従って、ガイドピン２６が、ガイド長孔２５内を掘削線Ｋから離れる方向にスライドすることにより、ドリルヘッド８は、スイングテーブル２２と共に同方向に移動する。なお、ガイド長孔２５の内面の両端部分は、ガイドピン２６の径と略同じ径を有した円弧状に形成されている。
【００３０】
ガイドブラケット２４は、スライドテーブル２１の一側面から掘削線Ｋから離れる方向（図３においては、右方向）に伸びている。このガイドブラケット２４の外面には、掘削線Ｋから離れる方向、すなわちスイングテーブル２２の移動方向に沿って直線的に伸びた直線部２４ａ及び直線部２４ａの終端から連設した円弧部２４ｂとが形成されている。
【００３１】
円弧部２４ｂは、ガイドピン２６と略同じ曲率となるように形成されており、これにより、円弧部２４ｂ及びガイドピン２６は同心円状となっている。このように円弧部２４ｂとガイドピン２６とが同心円状となっていることにより、後述する円弧部２４ｂに沿うガイドローラ２７の走行に伴ったガイドピン２６の回転ががたつくことなく円滑に行うことが可能となっている。
【００３２】
ガイドブラケット２４に対し、スイングテーブル２２には、ガイドローラ２７が取り付けられている。ガイドローラ２７は、スイングテーブル２２におけるスライドテーブル２１と対向した側面に回転自在に取り付けられている。このガイドローラ２７は、ガイドブラケット２４の外面に形成した直線部２４ａ及び円弧部２４ｂを回転しながら走行する。
【００３３】
さらに、スライドテーブル２１及びスイングテーブル２２には、ロック機構２８が設けられている。ロック機構２８は、スライドテーブル２１におけるガイドブラケット２４との反対側に設けたロック爪部２８ａと、同様な位置となるようにスイングテーブル２２に形成したロック段部２８ｂとからなり、ロック段部２８ｂがロック爪２８ａ内に侵入して相互に係合することにより、スイングテーブル２２の移動が停止するようにロックする。このロックは、ドリルヘッド８が掘削線Ｋ上で停止するように設定されている。
【００３４】
図３（ａ）は、ドリルヘッド８によって掘削を行っている状態であり、この状態では、ロック機構２８のロックにより、ドリルヘッド８が掘削線Ｋと一致した位置で停止している。従って、ドリルヘッド８は、掘削ロッドを回転させることが可能であり、掘削ロッドの回転による掘削が行われる。
【００３５】
図３（ｂ）及び（ｃ）は、サンプリングロッド等を掘削孔に挿入して地質調査や地盤調査を行う場合、あるいは鋼管矢板等を掘削孔に対して落とし込みする場合の作動であり、図１に示すように外部々材１０が吊り下げられて掘削線Ｋに沿って下降する。
【００３６】
この場合には、図３（ｂ）で示すように、シリンダ２３を伸長駆動する。この駆動によって、スイングテーブル２２が掘削線Ｋから離れる方向に移動する。スイングテーブル２２の移動に伴って、ガイドピン２６はガイド長孔２５内を同方向にスライドすると共に、ガイドローラ２７が回転しながらガイドブラケット２４の直線部２４ａを走行する。従って、スイングテーブル２２は安定して移動することができ、しかも、ガイドローラ２７が回転しながら走行するため、小さな力で移動することができる。
【００３７】
シリンダ２３が、伸長駆動を継続することにより、ガイドピン２６がガイド長孔２５の移動端に達すると同時に、ガイドローラ２７が直線部２４ａの終端に達する。
【００３８】
シリンダ２３がさらに伸長駆動すると、ガイドローラ２７は円弧部２４ｂを回転しながら走行する。これにより、ガイドピン２６もガイド長孔２５の移動端で回転し、スイングテーブル２２は、ガイドピン２６を中心に時計方向に回動する。この回動によって、スイングテーブル２２と共にドリルヘッド８が同方向に回動して図３（ｃ）で示す状態となる。この状態では、図２の鎖線で示すように、ドリルヘッド８が掘削線Ｋから完全に退避することができ、外部々材１０が掘削線Ｋに沿って移動する際の邪魔となることがない。
【００３９】
かかる退避状態において、シリンダ２３は、スライドテーブル２１に対して傾動して最大に伸長している。従って、シリンダ２３が短縮駆動しない限り、ドリルヘッド８は退避位置で停止することができる。
【００４０】
ドリルヘッド８を掘削線Ｋに戻す場合は、以上と逆の作動を行うことにより可能である。すなわち、シリンダ２３を短縮駆動することにより、まずガイドローラ２７が円弧部２４ｂに沿って走行し直線部２４ａに至ると共に、ガイドピン２６を中心にスイングテーブル２２が反時計方向に回動する。このときガイドピン２６は、ガイド長孔２５の移動端の位置に置かれたまま回動する。
【００４１】
さらに、シリンダ２３を短縮駆動することにより、ガイドローラ２７が直線部２４ａを戻り走行すると共に、ガイドピン２６がガイド長孔２５内を戻りスライドする。これにより、ドリルヘッド８が掘削線Ｋ上に戻り、ロック機構２８の係合によってスイングテーブル２２の移動が停止し、ドリルヘッド８が掘削線Ｋ上で停止し、安定した掘削が可能となる。
【００４２】
このときガイドローラ２７が存在しない場合は、スイングテーブル２２が反時計方向に回動し終わる前に、ガイドピン２６が戻りスライドを開始して、スイングテーブル２２のロック段部２８ｂがロック爪２８ａに乗り上げて、ロック爪２８ａ内に侵入することができず、ロック機構２８の良好な係合を達成することができない。
【００４３】
このような実施形態では、ドリルヘッド８の掘削線Ｋからの退避をシリンダ８の駆動によって行うため、自動的な退避が可能となり、手動による作業が不要となり、ドリルヘッド８の退避を簡単に行うことができる。
【００４４】
また、ドリルヘッド８の移動端では、ガイドローラ２７がガイドブラケット２４の円弧部２４ｂを走行して、スイングテーブル２２がガイドピン２６を中心に回動し、ドリルヘッド８が掘削線Ｋから退避するため、完全な退避位置に達するまでの直線的な長いストロークが不要となる。従って、退避のための構造を小型化できる。
【００４５】
さらに、単一のシリンダ２３の駆動だけでドリルヘッド８を退避させることができるため、油圧回路等の駆動系統を簡素化することができると共に、その制御も容易となる。
【００４６】
さらに、また、この実施の形態では、ガイド長孔２５がガイドブラケット２４に形成されているため、これらを別個に設ける必要がなく、コンパクトとすることができると共に、部品点数を削減することができ、組み立ても容易となっている。
【００４７】
図４〜図６は、本実施形態をさらに具体的に説明する。
【００４８】
すなわち図５に示すように、ガイドブラケット２４は、筒状に形成されて一対が設けられており、一対のガイドブラケット２４にガイド長孔２５が貫通するように形成されている。ガイドピン２６は、ガイドブラケット２４に形成されたガイド長孔２５内に挿入されてスライドするが、その両端部には、ガイド長孔２５よりも大径となっている円盤状の抜け止め部材３１がボルト３２によって固定されている。抜け止め部材３１は各ガイドブラケット２４の外側に位置するように設けられており、これにより、ガイドピン２６がガイド長孔２５から抜け出ることを防止している。なお、符号３３はスイングテーブル２２に取り付けられたホース中継板であり、シリンダ２３を始めとした油圧部材にオイルを供給するホース（図示省略）を配索するために用いられる。
【００４９】
このように、抜け止め部材３１を設けているため、ガイドピン２６がガイド長孔２５から外れることがないため、安定した作動を行うことができる。
【００５０】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、ガイド長孔２５をガイドブラケット２４と別個な位置に形成しても良い。また、駆動手段としては、油圧モータ、電動モータ等とラック・ピニオンとの組み合わせ等のシリンダ以外の部材を使用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ドリルヘッドの自動的な退避を行うため、手動による作業が不要となり、ドリルヘッドの退避を簡単に行うことができる。また、回動によって掘削線からの退避を行うため、退避位置に達するまでの直線的な長いストロークが不要となり、小型化することができる。さらに、単一の駆動手段の駆動だけでドリルヘッドを退避させることができるため、駆動系統を簡素化することができ、その制御も容易となる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、ロック機構によってドリルヘッドを掘削線上に位置させるため、ドリルヘッドが掘削線からずれることがなく、掘削を安定して行うことができる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明の効果に加えて、ガイド長孔とガイドブラケットとが一体となっているため、これらを別個に設ける必要がなく、コンパクトとすることができ、しかも部品点数を削減することができ、組み立てが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態が適用された掘削機の正面図である。
【図２】図１の掘削機の側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、ドリルヘッドスイング装置の一実施形態の構造及び作動を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図３の（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応するドリルヘッドスイング装置の詳細平面図である。
【図５】図４のスライドテーブル及びスイングテーブルを示す側面図である。
【図６】図４のスライドテーブル及びスイングテーブルを示す平面図である。
【符号の説明】
１    掘削機
７    ガイドセル
８    ドリルヘッド
２０  ドリルヘッドスイング装置
２１  スライドテーブル
２２  スイングテーブル
２３  シリンダ（駆動手段）
２４  ガイドブラケット
２４ａ  直線部
２４ｂ  円弧部
２５  ガイド長孔
２６  ガイドピン
２７  ガイドローラ
２８  ロック機構
２９  ガイド手段
Ｋ  掘削線
【図１】
0003958081.tif 000002
【図２】
0003958081.tif 000003
【図３】
0003958081.tif 000004
【図４】
0003958081.tif 000005
【図５】
0003958081.tif 000006
【図６】
0003958081.tif 000007