(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に回転軸と、前記回転軸と曲折自在かつ回転力伝達可能に枢支した、ハンマとを収容し、前記ハンマの下端に装備した掘削ビットが前記ケーシング下端から延出し、回転打撃によりケーシングの断面範囲を掘削する、掘削装置において、
前記ケーシング内に偏心プレートを回転可能に収納し、
前記偏心プレートにハンマを貫挿させ、
前記回転軸と偏心プレートの間に回転力伝達機構を介装し、
前記偏心プレートはケーシング内における取付け位置を変更可能とし、ケーシング中心に対する偏心プレートの回転中心の偏心量を調整可能とし、
偏心プレートの回転により、ハンマの枢支部を中心に掘削ビットを公転させながら掘削することを特徴とする、
掘削装置。
【請求項２】
ケーシング内に回転軸と、前記回転軸と曲折自在かつ回転力伝達可能に枢支した、ハンマとを収容し、前記ハンマの下端に装備した掘削ビットが前記ケーシング下端から延出し、回転打撃によりケーシングの断面範囲を掘削する、掘削装置において、
前記ケーシング内に偏心プレートを回転可能に収納し、
前記偏心プレートにハンマを貫挿させ、
前記回転軸と偏心プレートの間に回転力伝達機構を介装し、
前記ハンマを収容するケーシングを、ハンマの公転径に応じて交換可能に構成し、
偏心プレートの回転により、ハンマの枢支部を中心に掘削ビットを公転させながら掘削することを特徴とする、
掘削装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の掘削装置において、回転力伝達機構が歯車伝達機構であることを特徴とする、掘削装置。
【請求項４】
請求項１に記載の掘削装置において、ハンマを収容するケーシングが、ハンマの公転径に応じて交換可能に構成したことを特徴とする、掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、掘削装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に硬岩層の基礎掘削では発破による人力掘削がほとんどであった。
しかしながら住宅地では環境問題等の理由から発破工法が見合わせられ、代わりに自穿孔式ケーシングとハンマクラブとを組合わせた機械掘削法が採用されている。
また、硬岩層用の掘削装置として、特開平８−２９１６８１号公報に開示されている。この装置は、ケーシング内に公知のダウンザホールハンマ等で構成されハンマの基端を回動自在に枢支すると共に、ケーシングとハンマの間に４組のシリンダを横架し、各シリンダの伸縮操作によりハンマが旋回し、ハンマ先端のビットを非円形に運行して掘削できる構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した掘削技術にあっては次のような改良すべき点がある。
＜イ＞  ハンマクラブを用いた機械掘削にあっては、掘削対象が硬岩層であると掘削効率が極端に低下するため、掘削対象地盤に制約を受ける。
＜ロ＞  硬岩層を大断面で掘削するには、大径のダウンザホールハンマが用いられる。掘削径と同径のダウンザホールハンマを用いた場合、ハンマが大型で大重量物となり、これを支えるクレーン等の重機だけでなく、エア消費量の増大に伴い圧縮空気供給設備も大型化し、施工コストが高くつく問題がある。
＜ハ＞  ダウンザホールハンマを旋回させて掘削する掘削装置にあっては、ハンマの旋回範囲（角度）を大きく確保するには、シリンダのストローク長を長く確保すればよいわけであるが、ケーシングとハンマの間は狭いため、ストロークの長いシリンダを配設することが物理的に不可能であり、揺動範囲が狭い範囲に制限される。
＜ニ＞  ダウンザホールハンマの揺動範囲を大きくする他の方法としては、シリンダの配設位置をハンマの枢支部に近付けることが考えられる。
シリンダの配設位置が枢支部に近付くほどハンマを揺動させるために必要な力が大きくなって、大径シリンダを用いる必要がある。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、ダウンザホールハンマの揺動効率を高め、硬質地盤を対象とした大断面掘削が可能な掘削装置を提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、第１発明として、ケーシング内に回転軸と、前記回転軸と曲折自在かつ回転力伝達可能に枢支した、ハンマとを収容し、前記ハンマの下端に装備した掘削ビットが前記ケーシング下端から延出し、回転打撃によりケーシングの断面範囲を掘削する、掘削装置において、前記ケーシング内に偏心プレートを回転可能に収納し、前記偏心プレートにハンマを貫挿させ、前記回転軸と偏心プレートの間に回転力伝達機構を介装し、前記偏心プレートはケーシング内における取付け位置を変更可能とし、ケーシング中心に対する偏心プレートの回転中心の偏心量を調整可能とし、偏心プレートの回転により、ハンマの枢支部を中心に掘削ビットを公転させながら掘削することを特徴とする、掘削装置である。
また本発明は、第２発明として、ケーシング内に回転軸と、前記回転軸と曲折自在かつ回転力伝達可能に枢支した、ハンマとを収容し、前記ハンマの下端に装備した掘削ビットが前記ケーシング下端から延出し、回転打撃によりケーシングの断面範囲を掘削する、掘削装置において、前記ケーシング内に偏心プレートを回転可能に収納し、前記偏心プレートにハンマを貫挿させ、前記回転軸と偏心プレートの間に回転力伝達機構を介装し、前記ハンマを収容するケーシングを、ハンマの公転径に応じて交換可能に構成し、偏心プレートの回転により、ハンマの枢支部を中心に掘削ビットを公転させながら掘削することを特徴とする、掘削装置である。
また本発明は、第３発明として、前述した掘削装置において、回転力伝達機構が歯車伝達機構であることを特徴とする、掘削装置である。
さらに本発明は、第４発明として、前述した第１発明に係る掘削装置において、ハンマを収容するケーシングが、ハンマの公転径に応じて交換可能に構成したことを特徴とする、掘削装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の掘削装置について説明する。
＜イ＞全体の構成
図１に掘削装置１の縦断面図を示す。掘削装置１はケーシング２と、このケーシング２内に貫通する回転軸３と、回転軸３に公転自在に枢支されたハンマ４と、ハンマ４に公転力を付与する回転力伝達機構５とにより構成される。
【０００７】
＜ロ＞ケーシング（図１、図２）
ケーシング２は、回転軸３、ハンマ４および公転力伝達機構５などを収容する筒体である。
ケーシング２は、断面形が円形を呈する筒体であり、その下部が開放されている。
ケーシング２の上部には延長用ケーシング２１がボルト連結等により一体に接続している。ケーシング２は延長用ケーシング２１を介した地上からの圧入力により、又は自重により地中に貫入する。
【０００８】
＜ハ＞回転軸
回転軸３は、後述するハンマ４に回転力を付与する軸であって、ケーシング２に沿って配され、図示しない駆動機により回転自在となっている。
回転軸３の内部には、例えば後述するハンマ４をエア作動式と仮定するとエア供給路（図示せず）が開設されており、ハンマ４へ圧縮エアを供給できる構造となっている。
回転軸３の末端部はケーシング２内で軸受けされており、後述するハンマ４が曲折自在に接続されている。
【０００９】
＜ニ＞ハンマ（図１、図３）
ハンマ４は例えばエア作動式のダウンザホールハンマで、その下部（先端）に後述する掘削ビット６を装備し、掘削ビット６の回転打撃運動又は回転運動のみにより掘削可能な構造になっていて、その基端（上部）がケーシング２上部の隔壁を貫挿し、該隔壁に設けた後述する継手機構７に枢支していると共に継手機構７を介して前述した回転軸３とハンマサブ４１を介して接続している。
この継手機構７は、例えば特開平６−１９３３９０号公報に開示されたピポット式連結構造を適用できる。
即ち、ハンマ４と回転軸３との継手機構７は、例えばハンマ４の基端部を球形継手部４２とし、回転軸３の末端に形成した収納室３１へ収納することにより、回転軸３に対しハンマ４が曲折自在となるピポット式連結構造となる。
【００１０】
また、ハンマ４の基端部の周面には軸方向に沿って複数の突条（図示せず）を形成し、収納室３１の内面にはその突条に嵌合する溝（図示せず）を形成し、その突条を溝に嵌合させることにより、回転軸３の回転力がハンマ４側へ伝達できるようになっている。
さらに、ハンマ４の球形継手部４２を収容する収容室３１は、その周囲に配置した公知のベアリング構造３２により、回転軸と同軸方向に回転自在に構成されている。
尚、回転軸３とハンマ４の継手機構７は、上記の構造に限定されるものではなく、回転軸３に対しハンマ４が曲折自在であって、回転軸３の回転力がハンマ４側へ伝達できる構造であれば他の構造であってもよい。
【００１１】
一方、ハンマ４の中心部にはエア供給路（図示せず）が開設され、回転軸３側のエア供給路（図示せず）と連通している。
ハンマ４は、エア供給路（図示せず）を通じて圧縮エアを断続的に供給することにより、掘削ビット６へ打撃力を付与する構造となっている。
尚、ハンマ４は、掘削ビット６への打撃力を油圧式などその他の方法で付与するものであってよい。
【００１２】
＜ホ＞回転力伝達機構（図２）
図２に示すようにハンマ４の回転力伝達機構５は、歯車伝達機構を採用できる。  図示した例について説明すると、回転軸３からの回転力を伝達するシャフト５１が回転軸３と同軸方向に並んで位置し、前記シャフト５１の下端部にシャフト５１の回転力を伝達される回転筒５２が回転軸３と同じ軸心を共有する下方に位置し、前記回転筒５２の底面に偏心プレート５３を定着させて回転力伝達機構５を構成する。
この機構により、回転軸３の回転力（自転力）をハンマ４の公転力に変換する
。
【００１３】
シャフト５１は、ケーシング２内の収容筒２２内に回転軸３と平行に配置され、その下端はハンマ４のハンマサブ４１まで到達している。
シャフト５１の上端付近には、回転軸３より回転力が伝達される回転受ギヤ５１１が配置されており、回転軸３に配置したギヤ３３と連結している。
またシャフト５１の下端には、回転軸３より伝達された回転力を後述する回転筒５２に伝達させるための回転渡ギヤ５１２が配置されている。
【００１４】
回転筒５２は、ハンマサブ４１を挿通させて配置する部材であり、回転軸３と同軸方向に回転自在となるようにその途上にベアリング機構５２１が介されており、ケーシング２内の収容筒２２内に配置してある。
回転筒５２は、その上端縁に、前述したシャフト５１の回転渡ギヤ５１２と噛み合うギヤ状部５２２が形成されており、シャフト５１を介して回転軸３の回転が伝達される。
回転筒５２の底部には、開口部５２３が形成されており、ここにハンマサブ４１を挿通させている。
【００１５】
偏心プレート５３は、前述した回転筒５２の底部に配置する部材であり、ハンマサブ４１を挿通させる構造を呈する。
図３に示すように偏心プレート５３には、ハンマサブ４１を挿通させる寸法の開口部５３１と、回転筒５２の底部に取付位置を自在に変更可能とするために、例えば複数のボルト孔５３２が形成されている。
これにより回転筒５２と、偏心プレート５３との組み合わせ位置を調整することによりハンマ４の曲折位置を調整することができる。
即ち、ケーシング２を大径のものと交換し、偏心プレート５３の取付位置を変更することにより、ハンマ４の曲折位置を自由に調整することが可能となり、図４に示すように掘削装置１による掘削径の調整が自在となる。
なお、前述した他にも、回転筒５２の底面の開口部５２３に、所定の偏心孔を夫々形成したプレートを現場の施工状況により交換して付け替えることにより、掘削径の調整を行うことも考えられる。
【００１６】
【掘削方法】
以下、本発明の掘削装置を用いた掘削方法について説明する。
まず、ケーシング２を掘削すべき岩盤上へ配置する。
次に、エア供給孔（図示せず）を通じて圧縮エアを断続的に供給して掘削ビット６に打撃力を付与すると共に、回転軸３を自転させて掘削ビット６に回転力を付与する。
打撃力および回転力により掘削ビット６で岩盤を掘削すると共に、ハンマ４を公転させる。
即ち、回転軸３の回転と連動する回転力伝達機構５のシャフト５１を介して、回転力を回転筒５２に伝達し、回転筒５２と共にその底部に配置した偏心プレート５３を回転させることにより、ハンマ４をハンマサブ４１を介した基端部を中心に公転させる。
すると、掘削ビット６がケーシング２内を公転運動し、ケーシング２の下方の岩盤を円状に掘削する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  掘削装置が小型、軽量でありながら岩盤などの硬岩層の掘削を効率良く実施できる。
これにより、クレーンなどの揚重機として小型のものを採用することが可能となる。
また、掘削装置のハンマも少量のエアで作動させることができ経済的である。
＜ロ＞  特に、発破を使用できないような現場において、硬岩層の掘削を実施できる。
＜ハ＞  掘削装置が小型であるから、高架下や鉄塔下など施工現場の空間に制限がある場所においても施工可能である。
＜ニ＞  発破工法と併用する場合、掘削孔内を先行掘削することで芯抜き効果が得られ、発破効率が上昇する。
＜ホ＞  排土装置の組み込みにより、掘削時の問題となる粉塵の発生を防止することが可能となる。
＜ヘ＞  掘削孔内の無人化施工が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る掘削装置の縦断面図
【図２】  ハンマーの回転力伝達機構の説明図
【図３】  図２の III−III 間の矢視図
【図４】  掘削径を変更した掘削装置の説明図
【図１】
0003851412.tif 000002
【図２】
0003851412.tif 000003
【図３】
0003851412.tif 000004
【図４】
0003851412.tif 000005