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技術 掘削装置

出願人 東日本旅客鉄道株式会社鹿島建設株式会社日本基礎工業株式会社
発明者 藤澤一朗伊藤卓岩井隆一大土井茂押川徹馬場英彦松下和彦
出願日 2002年4月8日 (18年8ヶ月経過) 出願番号 2002-105557
公開日 2003年10月24日 (17年2ヶ月経過) 公開番号 2003-301683
状態 拒絶査定
技術分野 地中削孔機 地中削孔
主要キーワード 動力供給用 ロッド管 固定架台 サクションポンプ 空頭制限 排出ホース スライドフレーム 口元管
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(2003年10月24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 (9)

課題

掘削力の向上が図れ未使用時にコンパクト収納できる掘削装置を提供すること。

解決手段

固定架台3上に上下方向に移動可能な昇降フレーム6を設置し、その昇降フレーム6を上下動させる油圧シリンダ9を設け、昇降フレーム6をロッド管13等を通じて掘削カッタ11に接続して構成されている。昇降フレーム6を降下させることにより、装置の枠体4を収縮させてコンパクト化できるため、空頭制限のある掘削現場に有効である。また、油圧シリンダ9の収縮力を利用して掘削力の向上も図れる。

概要

背景

従来、立坑などを掘削する掘削装置として、特開平10−18342号公報に記載されるように、台車上に設置されるベースフレーム、そのベースフレームに対し上下動する昇降フレーム、その昇降フレームに対し水平方向へ移動するスライドフレームから構成される本体を備え、昇降フレームに動力供給用リールを水平に配置した掘削装置が知られている。この掘削装置は、櫓本体からワイヤロープなどにより掘削機吊り下げ掘削孔内に配置し降下させて掘削を行うものであり、櫓本体に動力供給用リールを水平に配置するなどして、櫓の高さを低くして装置の低空頭化を図ろうとするものである。

また、掘削装置として、リバースサーキュレーション工法に用いられる装置であって、固定架台上又は台車上に枠体を立設し、その枠体に対し回転駆動部を上下動可能に設け、回転駆動部の下部にロッド管連結可能とし、最下のロッド管に掘削カッタを取り付けて構成され、回転駆動部によりロッド管を介して掘削カッタを回転させて掘削を行うものが知られている。

概要

掘削力の向上が図れ未使用時にコンパクト収納できる掘削装置を提供すること。

固定架台3上に上下方向に移動可能な昇降フレーム6を設置し、その昇降フレーム6を上下動させる油圧シリンダ9を設け、昇降フレーム6をロッド管13等を通じて掘削カッタ11に接続して構成されている。昇降フレーム6を降下させることにより、装置の枠体4を収縮させてコンパクト化できるため、空頭制限のある掘削現場に有効である。また、油圧シリンダ9の収縮力を利用して掘削力の向上も図れる。

目的

そこで、本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであって、掘削力の向上が図れ未使用時にコンパクトに収納できる掘削装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

固定架台上に設置され上下方向へ伸縮可能に構成される枠体と、前記枠体を上下方向へ伸縮させる伸縮駆動手段と、前記枠体の一部であって伸縮により上下動する部材にロッド管を介して接続され、回転により地盤掘削する掘削部と、を備えた掘削装置

請求項2

前記枠体は、前記固定架台に立設されるガイド部材と、そのガイド部材に上下動可能に支持される昇降フレームと、を備えて構成され、前記伸縮駆動手段は、前記昇降フレームを前記ガイド部材に沿って上下動させ、前記掘削部は、前記昇降フレームに接続され前記昇降フレームの上下動に伴って上下動すること、を特徴とする請求項1に記載の掘削装置。

技術分野

0001

本発明は、基礎杭立坑施工などに用いられる掘削装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、立坑などを掘削する掘削装置として、特開平10−18342号公報に記載されるように、台車上に設置されるベースフレーム、そのベースフレームに対し上下動する昇降フレーム、その昇降フレームに対し水平方向へ移動するスライドフレームから構成される本体を備え、昇降フレームに動力供給用リールを水平に配置した掘削装置が知られている。この掘削装置は、櫓本体からワイヤロープなどにより掘削機吊り下げ掘削孔内に配置し降下させて掘削を行うものであり、櫓本体に動力供給用リールを水平に配置するなどして、櫓の高さを低くして装置の低空頭化を図ろうとするものである。

0003

また、掘削装置として、リバースサーキュレーション工法に用いられる装置であって、固定架台上又は台車上に枠体を立設し、その枠体に対し回転駆動部を上下動可能に設け、回転駆動部の下部にロッド管連結可能とし、最下のロッド管に掘削カッタを取り付けて構成され、回転駆動部によりロッド管を介して掘削カッタを回転させて掘削を行うものが知られている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述した前者の掘削装置にあっては、地中硬質層などがある場合、掘削力を増加させることが困難であり、掘削作業が難航する。このため、この種の掘削装置においては、地盤の状態に応じて適宜掘削力を増加させるような掘削機能を備えることが望ましい。

0005

また、後者の掘削装置にあっては、掘削作業の効率を上げるために長いロッド管を用いると、回転駆動部をより上方へ移動させる必要があることから、枠体を高く構成しなければならない。このため、高さ制限のある現場で施工に不利であり、掘削作業中断時に高さ制限のある現場においても、その使用が困難である。

0006

そこで、本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであって、掘削力の向上が図れ未使用時にコンパクト収納できる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

0007

このような目的を達成するために、本発明に係る掘削装置は、固定架台上に設置され上下方向へ伸縮可能に構成される枠体と、枠体を上下方向へ伸縮させる伸縮駆動手段と、枠体の一部であって伸縮により上下動する部材にロッド管を介して接続され回転により地盤を掘削する掘削部とを備えて構成されている。

0008

また本発明に係る掘削装置は、前述の枠体が、固定架台に立設されるガイド部材とそのガイド部材に上下動可能に支持される昇降フレームとを備えて構成され、前述の伸縮駆動手段が昇降フレームをガイド部材に沿って上下動させ、前述の掘削部が昇降フレームに接続され昇降フレームの上下動に伴って上下動することを特徴とする。

0009

これらの発明によれば、枠体を上下に伸縮可能としその枠体の伸縮により上下動する部材にロッド管を介して掘削部を接続することにより、掘削の際に枠体の重量の一部を荷重としてロッド管を介して掘削部へ伝達させることができる。このため、枠体の荷重を掘削部の掘削力として用いることができ、掘削力の向上が図れる。

0010

また、伸縮駆動手段により枠体を強制的に下方へ収縮させることにより、その伸縮駆動手段の収縮力を掘削部の掘削力として付加することができる。このため、大きな掘削力が得られる。

0011

また、掘削作業中断時や掘削作業終了時などの未使用時に枠体を下方へ収縮させた状態とすることにより、装置全体の高さを低くすることができる。このため、掘削作業中断時などにおいて空頭制限、即ち高さ制限のある掘削現場でも支障なく用いることができる。また、装置全体の高さを低くしてコンパクト化できるため、運搬も容易となる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、添付図面に基づき、本発明における実施の形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。

0013

図1に本実施形態に係る掘削装置の説明図を示す。本図に示すように、本実施形態に係る掘削装置1は、基礎杭の施工に用いられる縦孔2を掘削する場合に適用したものである。掘削装置1は、固定架台3の上に設置される枠体4を備えている。固定架台3は、掘削位置に対し移動しないように設置される架台であり、例えば、矩形状に形成された枠部材が用いられる。固定架台3の両脇には設置安定化を図るためのアウトリガー3aが取り付けられている。

0014

枠体4は、スライドフレーム5、昇降フレーム6、ガイド部材8を備えて構成されている。スライドフレーム5は、固定架台3に対して水平方向へ移動自在に取り付けられる枠部材である。例えば、図2に示すように、スライドフレーム5は、矩形状に形成され、固定架台3の内壁面摺動可能に支持され、水平方向へ往復移動可能とされる。固定架台3には、油圧シリンダ7が取り付けられている。油圧シリンダ7は、スライドフレーム5を移動させるスライド駆動手段であり、スライドフレーム5のスライド方向に向けて配設されている。

0015

油圧シリンダ7は、シリンダチューブを有する本体部7aと、その本体部7aから伸び出すピストン部7bを有して構成されている。油圧シリンダ7の本体部7aは固定架台3に取り付けられ、ピストン部7bはスライドフレーム5に取り付けられている。このため、本体部7aに対しピストン部7bが繰り出し又は繰り込まれて油圧シリンダ7が伸縮することにより、固定架台3に対しスライドフレーム5が水平方向へ移動する。

0016

図1に示すように、スライドフレーム5には、棒状を呈するガイド部材8が立設されている。ガイド部材8は、昇降フレーム6を上下方向へ案内する部材であり、例えば複数本設けられる。

0017

昇降フレーム6は、上下方向に移動する枠体であり、ガイド部材8に上下動可能に支持されている。例えば、昇降フレーム6は、複数の縦管6aの上部に横棒材6bを架設して構成される。縦管6aは、ガイド部材8に外装され、ガイド部材8の設置方向、すなわち上下方向に沿って摺動可能に支持されている。昇降フレーム6がガイド部材8に沿って上下方向へ移動することにより、枠体4が上下方向に伸縮することとなる。

0018

掘削装置1には、枠体4を上下方向へ伸縮させる昇降シリンダ9を備えている。昇降シリンダ9は、昇降シリンダ9は、昇降フレーム6を上下動させて枠体4を上下方向へ伸縮させる伸縮駆動手段として機能するものであり、例えば、油圧シリンダが用いられる。

0019

昇降シリンダ9は、シリンダチューブを有する本体部9aと、その本体部9aから伸び出すピストン部9bを備えて構成され、上下方向に配されている。昇降シリンダ9の本体部9aは昇降フレーム6の横棒材6bに取り付けられ、ピストン部9bは固定架台3に取り付けられている。本体部9aに対しピストン部9bが繰り出し又は繰り込まれて昇降シリンダ9が伸縮することにより、昇降フレーム6が上下方向へ移動する。

0020

昇降フレーム6には、回転テーブル10が取り付けられている。回転テーブル10は、地盤内を掘削する掘削カッタ11を回転させる回転手段であり、昇降フレーム6に対し上下移動しないように固定されている。回転テーブル10は、後述するスイベル14及びロッド管13を介して掘削カッタ11を回転させる。また、昇降フレーム6には、回転モータ12が取り付けられている。回転モータ12は、回転テーブル10に回転力を与える回転駆動手段として機能するものである。

0021

回転テーブル10の中心位置には、スイベル14が設けられている。スイベル14は、回転テーブル10に掛止され、回転テーブル10の回転に伴って回転する管体を有し、その管体内を通じて泥水等を排出する。スイベル14の管体下部にはロッド管13が連結され、管体上部にはサクションポンプ15に接続される排出ホース16が接続されている。

0022

ロッド管13は、中空な管体であって、回転テーブル10の回転力を掘削カッタ11に伝達させる回転力伝達手段として機能するとともに、中空な内部空間を通じて掘削土を排出する排出経路として機能する。また、ロッド管13は、昇降フレーム6の重量や昇降シリンダ9の収縮力を荷重として掘削カッタ11へ伝達させる荷重伝達手段としても機能する。このため、ロッド管13としては、これらの荷重により変形しないような剛性を有するものが用いられる。

0023

ロッド管13の下方には、掘削カッタ11が連結されている。掘削カッタ11は、地盤を掘削する掘削部であり、例えば、中空なロッド部11aと、そのロッド部11aの下部から水平に伸びるカッタ11bを備えて構成される。ロッド部11aは、最下のロッド管13に連結され、その下部に吸水口11cが開口されている。

0024

昇降フレーム6には、ウインチ21、吊り下げシーブ22が取り付けられている。ウインチ21及び吊り上げシーブ22は、ロッド管13の連結時などにロッド管13を吊り下げる吊り下げ手段として機能するものであり、ウインチ21に巻き付けられたワイヤロープ23は、吊り下げシーブ22及びフック24に巻回され、ウインチ21の巻き込み及び巻き出しに伴ってフック24を上下させる。

0025

次に、本実施形態に係る掘削装置の使用方法及び動作について説明する。

0026

図3図8は、ホーム下などの高さ制限がある掘削現場にて掘削装置1を使用する場合の掘削装置1の使用方法及び動作についての説明図である。

0027

図3に示すように、掘削する位置に口元管31が設置され、その上方に掘削装置1が設置される。口元管31は、地表近くにおける縦孔2の側壁崩落を防止するための管体であり、掘削すべき縦孔2とほぼ同径のものが用いられる。この口元管31は、深礎工法などにより設置される。

0028

掘削現場は、その上方に所定の高さで覆工板32が設置されている。掘削位置のみ覆工板32が取り外されて、その上方が開放されている。

0029

そして、掘削装置1の回転モータ12を駆動させ回転テーブル10を回転させる。これにより、ロッド管13を介して掘削カッタ11が回転し、掘削が行われる。この時、縦孔2内に注水を行うとともに、サクションポンプ15を作動させてロッド管13、スイベル14、排出ホース16を通じて掘削土を泥水として縦孔2から排出させる。

0030

なお、サクションポンプ15は、固定架台3上に設置されておらず、別体として固定架台3等から離れた位置に設置されて使用される。また、図3中の符号17は、油圧シリンダ7や昇降シリンダ9などの油圧を制御する油圧ユニットである。

0031

図4に示すように、掘削カッタ11の回転により縦孔2が下方へ掘削される。このとき、掘削カッタ11には、連結されるロッド管13、スイベル14、回転テーブル10の重量が荷重として加わる。更に、ロッド管13、スイベル14、回転テーブル10を介して掘削カッタ11が昇降フレーム6に接続されているため、昇降フレーム6の重量も荷重として、掘削カッタ11に伝達されることとなる。このため、枠体4の一部を構成する昇降フレーム6の重量を掘削カッタ11の掘削力として用いることができ、掘削力が向上する。

0032

また、昇降フレーム6にウインチ21、吊り下げシーブ22を取り付けることにより、これらの重量も掘削カッタ11の掘削力として利用することができ、掘削力がより向上する。

0033

更に、掘削地盤内に硬質層がある場合、昇降シリンダ9を収縮させることにより、掘削カッタ11の掘進力を増加させて掘削を行うことができる。例えば、掘削カッタ11を回転させて掘削しているときに、昇降シリンダ9を強制的に収縮させて昇降フレーム6を下降させ、回転テーブル10、スイベル14、ロッド管13を通じて昇降シリンダ9の収縮力を掘削カッタ11に伝達させて、掘削カッタ11を下方へ押し付ける。

0034

これにより、ロッド管13、昇降フレーム6などの重量による荷重に加え、昇降シリンダ9の収縮力が掘削カッタ11へ付加され、掘削カッタの掘削力が増大化する。従って、大きな掘削力が得られ、硬質層を掘進することができる。

0035

図5に示すように、所定深度を掘削したら、地表近くのロッド管13を固定架台3などに掛止して仮受けを行う。そして、仮受けしたロッド管13とスイベル14とを切り離し、昇降シリンダ9を伸長させて昇降フレーム6を上方へ移動させる。そして、フック24を掘削装置1の横に載置したロッド管13に引っかけた後、ウインチ21を作動させてロッド管13を吊り上げる。

0036

そして、図6に示すように、連結すべきロッド管13を吊り上げた状態で、固定架台3に対しスライドフレーム5を水平移動させ、昇降フレーム6と共に吊り下げたロッド管13を仮受けしたロッド管13の上方に位置させる。

0037

そして、図7に示すように、吊り上げたロッド管13を仮受けしたロッド管13に連結した後、スライドフレーム5を水平移動させて昇降フレーム6を元の位置に戻し、吊り上げたロッド管13をスイベル14と連結する。

0038

この状態で、掘削を再開し、回転モータ12を駆動させ、回転テーブル10及びロッド管13を回転させて掘削カッタ11を回転させる。また、縦孔2内に注水を行うとともに、サクションポンプ15を作動させてロッド管13、スイベル14、排出ホース16を通じて掘削土を泥水として縦孔2から排出させる。

0039

そして、図8に示すように、掘削作業を中断するときには、昇降フレーム6を下降させて枠体4を収縮させた状態とし、回転モータ12、サクションポンプ15などの作動を停止させる。このように、枠体4を収縮させた状態とすることにより、装置1全体の高さを低くすることができる。

0040

そして、掘削装置1の上方に覆工板32を設置し、通行人歩行などが可能となる。

0041

以上のように、本実施形態に係る掘削装置1によれば、枠体4を上下に伸縮可能としその枠体4の伸縮により上下動する昇降フレーム6にロッド管13等を介して掘削カッタ11を接続することにより、掘削の際に昇降フレーム6の重量を荷重としてロッド管13等を介して掘削カッタ11へ伝達させることができる。このため、昇降フレーム6の荷重を掘削部の掘削力として用いることができ、掘削力の向上が図れる。

0042

また、伸縮駆動手段である昇降シリンダ9により枠体4を強制的に下方へ収縮させることにより、その昇降シリンダ9の収縮力を掘削カッタ11の掘削力として付加することができる。このため、大きな掘削力が得られる。

0043

また、掘削作業中断時や掘削作業終了時など掘削装置1の未使用時に枠体4を下方へ収縮させた状態とすることにより、装置全体の高さを低くすることができる。このため、掘削作業中断時などにおいて空頭制限、即ち高さ制限のある掘削現場でも支障なく用いることができる。

0044

更に、装置全体の高さを低くしてコンパクト化できるため、運搬も容易となる。

0045

なお、本実施形態では、駅のホーム下などに基礎杭の施工に用いられる縦孔2の掘削を行う場合について説明したが、本発明に係る掘削装置はこのようなものに限られるものではなく、立坑の施工などその他の施工などに用いるものであってもよい。

発明の効果

0046

以上説明したように本発明によれば、枠体を上下に伸縮可能としその枠体の伸縮により上下動する部材にロッド管を介して掘削部を接続することにより、掘削の際に枠体の重量を荷重として回転手段及びロッド管を介して掘削部へ伝達させることができる。このため、枠体の荷重を掘削部の掘削力として用いることができ、掘削力の向上が図れる。

0047

また、伸縮駆動手段により枠体を強制的に下方へ収縮させることにより、その伸縮駆動手段の収縮力を掘削部の掘削力として付加することができる。このため、大きな掘削力が得られる。

0048

また、未使用時に枠体を下方へ収縮させた状態とすることにより、装置全体の高さを低くすることができる。このため、掘削作業中断時などにおいて空頭制限、即ち高さ制限のある掘削現場でも支障なく用いることができる。

0049

更に、装置全体の高さを低くしてコンパクト化できるため、運搬も容易となる。

図面の簡単な説明

0050

図1本発明の実施形態に係る掘削装置の説明図である。
図2図1の掘削装置におけるスライドフレーム等の説明図である。
図3図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。
図4図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。
図5図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。
図6図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。
図7図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。
図8図1の掘削装置の動作及び使用方法の説明図である。

--

0051

1…掘削装置、
2…縦孔、
3…固定架台、
4…枠体、
5…スライドフレーム、
6…昇降フレーム、
8…ガイド部材、
9…昇降シリンダ(伸縮駆動手段)、
10…回転テーブル、
11…掘削カッタ(掘削部)、
13…ロッド管。

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