(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転と振動をドライブロッドに加えるドライブヘッド装置であって、回転駆動源と上下に貫通する中空部を有する変速装置、この中空部に配置された中空ドライブロッド、及び変速装置の上部に中空部を有する加振装置を設けて上下に貫通する中空部を形成してあるドライブヘッド装置。
【請求項２】
請求項１において、中空ドライブロッドは、チャッキング装置、または、接続装置を有するドライブヘッド装置。
【請求項３】
請求項１または２において、中空ドライブロッドを連続回転、揺動、または、間欠回転させる制御装置を設けたドライブヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌がどの程度汚染されているかを調査したり汚染された土壌の汚染物除去処理の効果を観測するための土壌採取用の土壌調査機や土壌改良装置のドライブヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚染土壌のサンプリングは、試料採取の際に試料土壌中の汚染物を変質させないために原則的に無水で掘削することが必要であり、また、住宅地など騒音規制のある地域では、油圧ドリフターやノッキングデバイス等の打撃を駆動力とする装置は騒音を発生するため使用することができなかった。
そこで、本出願人は、ドライブロッドを回転、または、揺動させながら振動を加えて所定の深度まで掘進し、土壌中の汚染物質を変質させたり、揮散させず、また、騒音を発生することなく土壌資料を採取することを、特願平１１−１８０７３１号において提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この回転と振動をドライブロッドに加えるドライブヘッド装置は、図６に示すようにドライブヘッド装置の上部に加振装置が設置してあることから、ドライブヘッド装置にボーリングロッドを貫通させて取り付ける構造を採用することができなかった。
そのため、ボーリングロッドの着脱、ワイヤラインサンプラーのインナーチューブを回収する場合には、ドライブヘッド装置をスイング、または、リトラクトさせて、ボーリングセンターからずらして作業をする必要があり、実掘削時間に比して、この付帯的な作業に時間がとられ、作業効率が低いものとなっていた。
【０００４】
また、土質の関係でボーリングロッド先端に送水が必要になった場合には、ドライブヘッド装置の下側に特殊なウォータースイベルを装着しなければならず、一般のウォータースイベルが使用できず、特殊装置の準備や装着に時間がかかり、コスト的にも問題があった。
【０００５】
そこで、ボーリングロッドをドライブヘッド装置を貫通して取り付けことができるようにして、前記の問題をすべて解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、変速装置に上下に貫通する中空部を設け、この中空部に中空のドライブロッドを配置して駆動源と連結した。ドライブロッドには、チャッキング装置、または、接続装置を設けてボーリングロッドに駆動力を伝達するようにし、ドライブロッドに振動を加える加振装置を変速装置に設けた中空部と干渉しないように配置し、ボーリングロッドをドライブヘッドの上側から中空部に挿入し、ドライブロッドのチャッキング装置、または、接続装置によって連結し、回転駆動力と振動をボーリングロッドに伝達するようにした。
具体的には、２個の加振装置を変速装置の上方にエアダンパを介して間隔をおいて中央に中空部を形成し、ドライブヘッド装置に上下に貫通する中空部を設け、ボーリングロッドを容易にドライブヘッドに装着できるようにした。
ドライブロッドからボーリングロッドに駆動力を伝達するためにドライブロッドの下部にスクリューチャック、または、油圧チャックのチャッキング装置を設け、容易にボーリングロッドをドライブヘッドに着脱できるようにした。
【０００７】
以上の構成を採用することによって、土壌試料採取用のコアチューブを地中に掘進するドライブロッドを連続回転、揺動、または、間欠回転させながら掘進し、土壌中の汚染物質を変質させずに採取できるようすると共に、コアチューブの引き上げやボーリングロッドの接続時に、ドライブヘッド装置を移動させずに作業ができるようにし、土壌採取作業を迅速におこなうことができるようにした。
【０００８】
また、送水が必要になった場合には、ボーリングロッドがドライブヘッドの上方に突出しているので、ボーリングロッドの上端に通常のウォータースイベルを取り付けることができ、装着が容易であると共に特殊なウォータースイベルを用意する必要がなくなった。
揺動、間欠回転、または、連続回転に振動を加えることにより、礫が存在する土壌においても、騒音を発生することなく土壌の採取作業をおこなうことができるようになった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に基づいて本発明を説明する。
【００１０】
図１は、本発明のドライブヘッド装置１を小型のクローラ式のベースマシン１００に取り付けたものを示したものである。
伸縮可能なマスト１０１がベースマシン１００に対してガイドフレーム１０４を介して起倒可能に取り付けられ、このマスト１０１にドライブヘッド装置１が昇降可能に取り付けてある。マスト１０１の頂部にシーブ１０２が装備してあり、ドライブヘッド装置１やコアチューブの吊降ろし、引き上げ時に使用する。コアチューブの吊降ろし、吊り上げ用にベースマシン１００にはホイストが装備してある。
マスト１０１は、油圧シリンダ１０３によってガイドフレーム１０４に対して昇降可能である。
【００１１】
ドライブヘッド装置１は、図２に示すように、同軸に配置した二つの油圧モータＭ１、Ｍ２、変速装置２、中空のドライブロッド３、及び加振装置４からなり、変速装置２、エアダンパ５は上下に貫通する中空部２５が形成してあり、この中空部２５にドライブロッド３が配置してあり、ドライブロッド３には、ワイヤライン方式の試料採取装置を装着したボーリングロッドやコンクリートカッター等がスクリューチャックや油圧チャックの接続装置により連結され、回転駆動される。
【００１２】
ドライブヘッド装置１には駆動源としての油圧モータＭ１、Ｍ２が備えてあり、ドライブロッド３に連結されたボーリングロッドを揺動（正逆回転）、間欠回転、または、連続回転させる。油圧モータＭ１、Ｍ２の駆動力は、変速装置２を介してドライブロッド３に伝達される。
【００１３】
ドライブロッド３を駆動する油圧回路を図３に示す。
切替弁３２は、ドライブロッド３を連続回転、揺動、または、間欠回転させるもので、制御装置によって揺動の場合には、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａと切替え、間欠回転の場合にはＡ−Ｂ−Ａ−Ｂと切替える。
切替弁３３は、変速用の切替弁で油圧モータＭ１とＭ２を切替えるものである。油圧モータＭ１のみを高速駆動する場合には切替弁３３をａ、油圧モータＭ１とＭ２の両者を駆動して低速高トルクを得る場合はｂ、油圧モータＭ２のみを駆動する場合はｃに切替える。切替弁３２、３３は制御装置により連動して切替えられる。
【００１４】
ドライブヘッド装置１のドライブロッド３の回転角度を検知するセンサーを設け、所定の角度回転したら逆転させることでドライブロッド３を揺動させる。また、所定角の回転を検知したら一定時間駆動を停止し再度回転させることでドライブロッドを間欠回転させる。
図２の実施例では、変速装置２のハウジング２１にギアの歯数を検知するセンサー２２が設けてあり、所定の歯数の通過を検知したら油圧モータを逆転させてドライブロッド３を揺動させている。
また、所定数の歯数の通過を検知したところで回転を停止し、タイマーで一定時間後に再度回転させてドライブロッドを間欠回転させる。
【００１５】
加振装置４は、偏心錘を逆回転させて上下方向の振動を発生するもので、図２に示すように変速装置２のハウジング２１にエアダンパ５を介して取り付けてあり、ハウジング２１に振動が直接伝わらないようになっている。
本発明のドライブヘッド装置は、上下に貫通する中空部２５を設け、ボーリングロッド等を上側からドライブヘッド装置１に挿入して装着するものであるので、加振装置４は、この中空部２５に干渉しないように中央に中空部２５を形成してある。
図４の平面図に示すように、逆回転する偏心錘４１、４２からなる加振装置４を平行に間隔をおいて配置し、中央部に円形の中空部２５を設け、変速装置２及びエアダンパ５中心に設けた中空部２５と連通させ、ボーリングロッドがドライブヘッド装置を貫通して装着されるようにしてある。加振装置４の駆動源は油圧モータで、同方向に回転する二つの偏心錘を一つの油圧モータＭ３、Ｍ４で駆動している。
【００１６】
図２に示すように、エアダンパ５のピストン５４は、シリンダ５３の中間に通常は位置するようにエアの圧力が調整されている。加振装置４による押圧力はボーリングロッドなどにエアの圧縮力を介して伝達される。５１はエア供給口、５２はエア解放口であり、ドライブヘッド装置１を吊り上げると自動的にエア供給口５１が開き、エアダンパ５内に圧縮用の空気が供給され、所定の圧力設定ができるようになっている。
【００１７】
また、ダンパが下死点にあるときはダンパ内は大気圧と等しくなり、ドライブ装置に給圧がかかると縮み、ダンパ内のエアが圧縮され、所定の圧力に上昇し、ダンパ効果が発揮される。
エアの圧縮室は逆止弁を介して大気と通じており、ダンパが下死点に戻るときにダンパ内のエアが不足していると自動的に大気がダンパ室内に流入し、エア不足にならないようにしているので、窒素ガスの封入等の手間が省略される。
【００１８】
ドライブロッド３は、エアダンパのピストン５４内に設けたベアリング３５で保持されており、加振装置４の上下方向の振動はベアリング３５を介してドライブロッド３に伝達される。ドライブロッド３は変速装置２のスピンドル２３に摺動可能に保持されており、上下に振動しながら回転することが可能である。
【００１９】
ボーリングロッドには揺動時に正逆の回転が、また、加振装置４を使用したときには上下方向の振動が加えられるので、ドライブロッド３とボーリングロッド６の連結部は、回転力と上下の往復動（スラスト力）を伝達でき、また、取り付け取り外しが簡単にできるものでなければならず、図２に示すように、ドライブロッド３の下部にスクリューチャック、または、油圧チャックのチャッキング装置（接続装置）が設けてある。
【００２０】
以上説明したドライブヘッド装置を使用しての土壌試料の採取は、図５に示す次の手順でおこなう。
（１）ベースマシン１００を採取位置に移動させ、マスト１０１を垂直に設置する。試料採取地盤がコンクリートやアスファルトで覆われている場合は、ドライブヘッド装置１のドライブロッド３に超硬メタルビットを有するコンクリートカッター１１０を装着し、油圧モータを駆動してコンクリートを円筒形に切り抜き、撤去する。
【００２１】
（２）コンクリートカッター１１０を取り外し、ドライブヘッド装置１にボーリングロッドを挿入し、ドライブロッド３のスクリューチャック３１で連結する。ボーリングロッド６に地盤の状況に応じて揺動、または、間欠的な回転を与えるように制御装置をセットし、掘進を開始する。
【００２２】
（３）コアチューブ７に試料が充填されたところで掘進を停止し、アウターチューブ７１内にオーバーショット７５を降ろし、内部に取りこんだ試料と共にコアチューブ７を引き上げ、試料を採取する。
【００２３】
（４）スクリューチャック３１による連結を解除し、ボーリングロッド６を継ぎ足し、ドライブヘッド装置を引き上げて再度スクリューチャック３１に連結する。ボーリングロッド６の連結は逆ネジ式の円筒継手等、適宜の接続装置を使用する。
（５）継ぎ足したボーリングロッドによって掘進を開始して次の深度における試料を採取する。
【００２４】
掘進中にアウターチューブ７１が礫にあたり、掘進速度が低下したり、掘進が不可能になった場合には、加振装置４を駆動して上下方向の振動と回転（揺動、または、間欠回転）を与え、先端部分の土壌を緩め礫を移動させたり、粉砕する。
【００２５】
ボーリングロッド先端に送水が必要となった場合には、ボーリングロッドの上端にウォータースイベルを装着し、掘進をおこなうことができる。
この作業を繰り返し予定の深度まで掘進して試料の採取をおこなう。
【００２６】
【発明の効果】
変速装置及び、エアダンパに上下に貫通する中空部を設け、加振装置をこの中空部に干渉しないように配置したので、土壌試料採取用のコアチューブを地中に掘進するドライブロッドを連続回転、揺動、または、間欠回転させながら掘進し、土壌中の汚染物質を変質させずに採取できるようにすると共に、コアチューブの引き上げやボーリングロッドの接続時に、ドライブヘッド装置を移動させずに作業ができるようになり、土壌採取作業を効率的におこなうことができる。
また、送水が必要になった場合には、ボーリングロッドがドライブヘッドの上方に突出しているので、上端に通常のウォータースイベルを取り付けることができ、装着が容易となった。
揺動、または、間欠回転に振動を加えることにより、礫が存在する土壌においても、騒音を発生することなく土壌の採取作業をおこなうことができる。
ドライブヘッドを貫通してボーリングロッドを装着できるので、長尺のものが使用できる。また、フィードストロークが小さくても、チャックの掴み替えにより長尺のボーリングロッドを使用して掘進できるので、ロッドの接続回数を減少させることができ、掘進を効率的におこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドライブヘッド装置をべースマシンに装備した状態の全体図。
【図２】ドライブヘッド装置の正面図。
【図３】駆動源の油圧モータの駆動回路の実施例。
【図４】加振装置の平面図。
【図５】施工手順を示す図面。
【図６】従来のドライブヘッドの正面図。
【符号の説明】
１…ドライブヘッド装置
２…変速装置
３…ドライブロッド
４…加振装置
５…エアダンパ
６…ボーリングロッド
７…コアチューブ
７１…アウターチューブ
【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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