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技術 パーカッションワイヤラインサンプリング装置

出願人 鉱研工業株式会社
発明者 遠藤哲哉宇都巨貴
出願日 1997年8月14日 (23年4ヶ月経過) 出願番号 1997-233373
公開日 1999年3月5日 (21年9ヶ月経過) 公開番号 1999-061793
状態 特許登録済
技術分野 地中削孔機 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化 地中削孔
主要キーワード 開拡状態 シリンダリング スプリングケース メーンシャフト サンプリング作業 スプリットチューブ 打撃強度 コアチューブ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年3月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

掘削速度が遅くコア採取率が低い上、コア詰りの発生頻度も高く、また構造上耐打撃強度が弱いため、破損及び故障頻度が高かった。さらに、部品点数が多く構造が複雑であるため、製造コストも高く、メンテナンス性も低下していた。一方、サンプラ摺動部分(ピストン等)における錆び付きに対して何ら対応策が講じられていないためスライド不良が発生し、これによっても採取率の低下が助長されていた。

解決手段

サンプラ5の後端に取り付けたスプリングガイド37とコアバレルヘッド6の先端に取り付けたガイドシャフト38とに介装されたスプリング36を設け、このスプリング36によりコアビット4の先端からサンプラ5の先端を突出可能に構成した。

概要

背景

従来一般のパーカッションワイヤラインサンプリング装置は、ロータリパーカッションドリルアウタチューブに内蔵されるワイヤラインサンプラと、このワイヤラインサンプラをアウタチューブ内搬入及び搬出するオーバショットアセンブリとを備えてなるが、このような一般的なパーカッションワイヤラインサンプリング装置により、特にN値地盤の軟硬を示す値で、この値が低い程地盤は軟らかい)が30以下の軟弱地盤サンプリングする場合は、循環水の影響により採取したコアが流出し易いため、必ずしも適切なサンプリングを行えるとは限らない。

そこで、特に乱さない試料、すなわちN値が0〜4のシルト粘性土及び有機質土等を採取する場合は、例えばデニソンサンプラ、ピッチャサンプラに代表される二重管サンプラや、アウタチューブに内蔵されたインナチューブ内スプリットチューブ装備されたトリプルコアチューブ等のサンプリング装置を用いるようにしている。

概要

掘削速度が遅くコアの採取率が低い上、コア詰りの発生頻度も高く、また構造上耐打撃強度が弱いため、破損及び故障頻度が高かった。さらに、部品点数が多く構造が複雑であるため、製造コストも高く、メンテナンス性も低下していた。一方、サンプラの摺動部分(ピストン等)における錆び付きに対して何ら対応策が講じられていないためスライド不良が発生し、これによっても採取率の低下が助長されていた。

サンプラ5の後端に取り付けたスプリングガイド37とコアバレルヘッド6の先端に取り付けたガイドシャフト38とに介装されたスプリング36を設け、このスプリング36によりコアビット4の先端からサンプラ5の先端を突出可能に構成した。

目的

本発明は、上記の課題を解決し得るものであって、その目的は、パーカッションワイヤラインにおいて、コアの採取率、地盤の掘削速度を充分に確保しつつコア詰りを解消し、N値が30以下の地盤も好適にサンプリングすることを可能にすると共に、サンプリング作業の際にロッド抜管再挿入作業を不要にして作業効率を向上させ、さらに部品点数を低下させて製品の廉価化及びメンテナンス性の向上をも実現できるパーカッションワイヤラインのサンプリング装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ロータリパーカッションドリルアウタチューブに内蔵されるワイヤラインサンプラと、前端がこのワイヤラインサンプラに連結され、且つ後端が当該ワイヤラインサンプラを前記アウタチューブ内搬入及び搬出するオーバショットアセンブリに連結されるコアバレルヘッドと、を備えたパーカッションワイヤラインサンプリング装置において、前記ワイヤラインサンプラと前記コアバレルヘッドとの間に伸縮自在な弾性体を介在させ、この弾性体により前記ロータリパーカッションドリルの先端から前記ワイヤラインサンプラの先端を突出可能に構成したことを特徴とするパーカッションワイヤラインサンプリング装置。

請求項2

前記弾性体は、前記ワイヤラインサンプラをその先端側へ向けて付勢するスプリングからなり、このスプリングは、前記コアバレルヘッドの前端側に連結されたガイドシャフトに内嵌されると共に、前記ワイヤラインサンプラの後端側に連結されたスプリングガイドに外嵌され、前記アウタチューブ内に同心的に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のパーカッションワイヤラインサンプリング装置。

請求項3

前記スプリングガイドと前記ガイドシャフトとに、ガス軟窒化処理を施すと共に、四三酸化鉄表面処理を施したことを特徴とする請求項2に記載のパーカッションワイヤラインサンプリング装置。

技術分野

0001

本発明は、特に地質調査において地質試料(以下、コアと称する)を採取する際に用いられるパーカッションワイヤラインサンプリング装置に関する。

背景技術

0002

従来一般のパーカッションワイヤラインサンプリング装置は、ロータリパーカッションドリルアウタチューブに内蔵されるワイヤラインサンプラと、このワイヤラインサンプラをアウタチューブ内搬入及び搬出するオーバショットアセンブリとを備えてなるが、このような一般的なパーカッションワイヤラインサンプリング装置により、特にN値地盤の軟硬を示す値で、この値が低い程地盤は軟らかい)が30以下の軟弱地盤サンプリングする場合は、循環水の影響により採取したコアが流出し易いため、必ずしも適切なサンプリングを行えるとは限らない。

0003

そこで、特に乱さない試料、すなわちN値が0〜4のシルト粘性土及び有機質土等を採取する場合は、例えばデニソンサンプラ、ピッチャサンプラに代表される二重管サンプラや、アウタチューブに内蔵されたインナチューブ内スプリットチューブ装備されたトリプルコアチューブ等のサンプリング装置を用いるようにしている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述した二重管サンプラやトリプルコアチューブは、パーカッションワイヤラインを適用していないため、掘削速度が遅くコアの採取率が低い上、コア詰りの発生頻度も高く、また構造上耐打撃強度が弱いため、破損及び故障頻度が高かった。さらに、部品点数が多く構造が複雑であるため、製造コストも高く、メンテナンス性も低下していた。一方、サンプラの摺動部分(ピストン等)における錆び付きに対して何ら対応策が講じられていないためスライド不良が発生し、これによっても採取率の低下が助長されていた。

0005

本発明は、上記の課題を解決し得るものであって、その目的は、パーカッションワイヤラインにおいて、コアの採取率、地盤の掘削速度を充分に確保しつつコア詰りを解消し、N値が30以下の地盤も好適にサンプリングすることを可能にすると共に、サンプリング作業の際にロッド抜管再挿入作業を不要にして作業効率を向上させ、さらに部品点数を低下させて製品の廉価化及びメンテナンス性の向上をも実現できるパーカッションワイヤラインのサンプリング装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明のパーカッションワイヤラインのサンプリング装置のうち、請求項1に記載の発明は、ロータリパーカッションドリルのアウタチューブに内蔵されるワイヤラインサンプラと、前端がこのワイヤラインサンプラに連結され、且つ後端が当該ワイヤラインサンプラを前記アウタチューブ内に搬入及び搬出するオーバショットアセンブリに連結されるコアバレルヘッドと、を備えたパーカッションワイヤラインサンプリング装置において、前記ワイヤラインサンプラと前記コアバレルヘッドとの間に伸縮自在な弾性体を介在させ、この弾性体により前記ロータリパーカッションドリルの先端から前記ワイヤラインサンプラの先端を突出可能に構成したことを特徴としている。

0007

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記弾性体は、前記ワイヤラインサンプラをその先端側へ向けて付勢するスプリングからなり、このスプリングは、前記コアバレルヘッドの前端側に連結されたガイドシャフトに内嵌されると共に、前記ワイヤラインサンプラの後端側に連結されたスプリングガイドに外嵌され、前記アウタチューブ内に同心的に配設されていることを特徴としている。

0008

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記スプリングガイドと前記ガイドシャフトとに、ガス軟窒化処理を施すと共に、四三酸化鉄表面処理を施したことを特徴としている。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1ないし図9は、本発明の実施の一形態を示す図である。これらの図において、符号1はロータリパーカッションドリルであり、このロータリパーカッションドリル1は、アウタチューブ2内にインナチューブ3が内蔵されてなっている。

0010

アウタチューブ2は、図3にその詳細を示すように、円筒状をなし、その先端側(図3において右側)には、図4にその詳細を示すコアビット4が螺合される。このコアビット4は、先端側に複数(この例では6つ)の刃4aが断面円周方向に等間隔で形成されており、図示しないドリルロッド及びアウタチューブ2の回転、給進及び打撃のそれぞれに伴って同一に動作するようになっている。

0011

一方、インナチューブ3は、図5及び図6にその詳細を示すように、アウタチューブ2の前方位置において同心的に配設されたサンプラ5と、同後方位置において当該サンプラ5に螺合して連結されたコアバレルヘッド6とを備えてなる。サンプラ5は、円筒状をしたシリンダチューブ11と、このシリンダチューブ11の先端に取り付けられたシリンダリング12と、これらシリンダチューブ11及びシリンダリング12内に内嵌されその内部にコアが導入されるコアチューブ13とからなる。

0012

さらに詳しくは、シリンダチューブ11とシリンダリング12とは、シリンダチューブ11の前方内面に形成された雌螺子11aにシリンダリング12外面に形成された雄螺子12aが螺合することにより一体化され、これらは特に硬度の高い材料からなっており、シリンダリング12によってシリンダチューブ11の先端が保護されて耐摩耗性が確保される。また、コアチューブ13は、主に鋼製であるが、サンプリングされる地盤の地質に応じて例えば塩化ビニール製のものも使用できる。

0013

一方、図7及び図8にその詳細を示すコアバレルヘッド6は、以下の構成からなる。すなわち、符号22で示すメーンシャフトは、アウタチューブ2に対して同心的に配設されるスプリングケース23に内嵌され、このスプリングケース23より前方位置においてはベアリングケース24が外嵌されている一方、後端部にはスピア25が連結され、さらに略中央部においてはラッチ26が取り付けられている。

0014

前記スプリングケース23は、その前方位置においてメーンシャフト22との間でスプリング27を把持すると共に、その後端部が符号28で示すボルトによりスピア25に一体的に結合される。前記スプリング27は、符号22aで示すメーンシャフト22の係止段部と、スプリングケース23先端の内壁面側に向けて形成された係止段部24aとにより規制され、この範囲内で伸縮可能となっている。

0015

また、ベアリングケース24は、メーンシャフト22との間でベアリング29を把持すると共に、その前方位置においてメーンシャフト22先端に螺合する袋ナット30が嵌合され、その後方位置において軸受け31が嵌合される。なお、この軸受け31は、メーンシャフト22とベアリングケース24との間に配設したハンガディ32により移動規制されている。

0016

さらに、スピア25は、その先端側がメーンシャフト22後端側の中空部22b内にOリング33を介して嵌入され、また後端においては図示しないオーバショットアセンブリに係合する係合部25aが設けられている。また、ラッチ26は、枢軸34により拡縮自在に枢着され、通常はラッチスプリング35にて開拡方向に付勢されている。

0017

この開拡状態において、ラッチ26に形成されたラッチ爪26aの先端外側は、スプリングケース23に穿設されたスリット24cより外出してアウタチューブ2の内面に当接している。

0018

そして、オーバショットアセンブリをスピア25の係合部25aに係合させて吊り上げると、スピア25に結合されたスプリングケース23が上方に移動し、この際スプリング27がその弾性により縮むと共に、当該スプリングケース23によりラッチ26が縮径される。すなわち、ラッチ爪26aは、後方が開拡する扇形に設けられており、スプリングケース23の移動により、ラッチスプリング35が収縮しつつスリット24cの前端面で縮径されるものである。

0019

このようなサンプラ5とコアバレルヘッド6との間には、前記スプリング27とは別のスプリング36が介装されている。さらに詳しくは、前記シリンダチューブ11の後端には、断面円形をしたスプリングガイド37が取り付けられ、これらはシリンダチューブ11後端内面に形成した雌螺子11bとスプリングガイド37前端外面に形成した雄螺子37aとが螺合することにより一体化しており、スプリングガイド37の前端は、当該スプリングガイド37内径より縮径された段部37bが形成されている。

0020

一方、前記コアバレルヘッド6の前端にはガイドシャフト38が螺合され、このガイドシャフト38は、その前方に前記スプリングガイド37の段部37b内を挿通可能な挿通部38aと、この挿通部38aより拡径されてスプリング36が外嵌可能な中間部38bと、この中間部38bより拡径されて前記ベアリングケース24前端に螺合可能な結合部38cとからなる。特に、このガイドシャフト38と前記スプリングガイド37とには、ガス軟窒化処理を施すと共に、四三酸化鉄により表面処理が施されている。

0021

そして、これらスプリング36、スプリングガイド37及びガイドシャフト38は、以下の通りに結合されている。すなわち、ガイドシャフト38の中間部38bにスプリング36が外嵌され、さらにこのスプリング36にスプリングガイド37が外嵌され、したがってスプリング36は、中間部38b外面とスプリングガイド37内面との間に介装された状態となっている。

0022

ガイドシャフト38の挿通部38aは、スプリングガイド37の前端から突出した上で符号39示すワッシャを介してナット40が螺合される。これにより、スプリングガイド37は、ガイドシャフト38の中間部38bと結合部38cとの境界段部と、ナット40の下端面との間で移動範囲が規制され、したがってスプリング36は、前記境界段部とスプリングガイド37の段部37bとの間で伸縮可能となっている。

0023

ここで、ガイドシャフト32はシリンダチューブ11に螺合されているから、スプリング36が伸びた状態では、図1に示すようにコアビット4の先端からシリンダリング12の先端が突出した状態となり、またスプリング36が縮んだ状態では、図2に示すようにコアビット4の先端とシリンダリング12の先端とが一致した状態となる。

0024

次に、上述したロータリパーカッションドリル1の作用について説明する。図1に示すようなセット状態(すなわち、スプリング36が伸びた状態)から、ドリルロッドに回転と共に適宜給進及び打撃を与えて地盤を掘削する。この際は、通常のパーカッションワイヤラインと同様の掘削速度が実現される。

0025

そして、ドリルロッドの給進に伴い、コアチューブ13内にはコアが導入されていく。この際、スプリング36の弾性により、コアビット4の先端からのシリンダリング11の突出長さが適宜調整され、循環水によるコアの流出が防止されつつサンプリングが行われていく。また、ガイドシャフト38とスプリングガイド37とには、ガス軟窒化処理が施されると共に四三酸化鉄により表面処理が施されているから、これらの摺動に伴う摩耗による心ずれが防止されると共に、錆び付きも防止され、常に良好な状態でサンプリングが行われる。

0026

次いで、コアチューブ13内にコアが一杯に詰め込まれると、図示しないオーバショットアセンブリをスピア25の係合部25aに係合させて吊り上げることによりサンプラ5を回収する。その後、再びサンプリングを行う際は、アウタチューブ2は地盤から抜管する必要はなく、シリンダチューブ11とスプリングガイド37との螺合を解除してサンプラ5のみを取り替えれば良い。このようなサンプラ5の取り替えは、地質の変化(例えば、軟弱地盤から固結地盤へのサンプリング作業の移行)に対しても同様に行えばよい。

0027

このように、本発明のサンプリング装置によれば、パーカッションワイヤラインの利点であるコアの高採取率、高掘削速度を充分に確保しつつ、スプリング36によりシリンダチューブ11及びコアチューブ13がコアビット4先端から突出され、これによりN値が30以下のような軟弱地盤のサンプリングを的確に行うことができると共に、コア詰りも解消される。

0028

さらに、アウタチューブ2を度々抜管・再挿入せずにサンプリング装置のみを容易に交換することができるので作業性が著しく向上されると共に、簡素な構成で部品点数が減少されているから、メンテナンス性も向上され、装置全体の廉価化を実現することができる。その上、ガイドシャフト38とスプリングガイド37とに、ガス軟窒化処理を施すと共に四三酸化鉄により表面処理を施したことから、これらの錆び付きが防止されると共に摩耗が防止され、よってサンプラ5のスライド不良が防止されて常に良好な状態でサンプリングを行うことが可能となる。

発明の効果

0029

以上の説明から明らかなように、本発明のパーカッションワイヤラインサンプリング装置によれば、以下の効果を得ることができる。請求項1に記載の発明によれば、パーカッションワイヤラインにおける軟弱地盤のサンプリングにおいても、コアの採取率、掘削速度を充分に確保しつつ的確にサンプリングを行うことができると共に、コア詰りも解消することができる。また、アウタチューブを度々抜管・再挿入せずにサンプリング装置のみを容易に交換することができるので作業性が著しく向上され、さらに簡素な構成でメンテナンス性の向上及び部品点数の減少と装置全体の廉価化を実現することができる。

0030

請求項2に記載の発明によれば、簡素な構成で部品点数を減少させることができるので、製品の廉価化及びメンテナンス性の向上を一層図ることができる。

0031

請求項3に記載の発明によれば、ガイドシャフトとスプリングガイドの錆び付きを防止して作動不良の防止を実現することができると共に、摩耗も低下させてワイヤラインサンプラの心ずれを防止することができる。

図面の簡単な説明

0032

図1本実施の形態で説明したロータリパーカッションドリルのセット時の状態を示す断面図である。
図2同作動時の状態を示す断面図である。
図3本実施の形態で説明したアウタチューブを示す断面図である。
図4同コアビットを示す図であり、同図(a)は断面図、同図(b)は正面図である。
図5インナーチューブを示す部分断面図である。
図6図5におけるサンプラの分解断面図である。
図7図5及び図6のコアバレルヘッドの断面図である。
図8図8のコアバレルヘッドの分解断面図である。
図9図5及び図6のスプリング、スプリングガイド及びガイドシャフトを示す詳細図である。

--

0033

1ロータリパーカッションドリル
2アウタチューブ
5 (ワイヤライン)サンプラ
6コアバレルヘッド
36スプリング
37スプリングガイド
38 ガイドシャフト

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