JP5479943B2

JP5479943B2 - ハンマーグラブ

Info

Publication number: JP5479943B2
Application number: JP2010041620A
Authority: JP
Inventors: 武一山本
Original assignee: YAMAMOTO FOUNDATION WORKS CO., LTD.
Current assignee: YAMAMOTO FOUNDATION WORKS CO., LTD.
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP2011179172A

Description

本発明は、地中に杭や管などを打設する孔を掘削するためのハンマーグラブに関するものである。

建設現場における基礎杭造成工事では、架台と旋回式のボーリングマシンとを組み合わせた掘削装置を用いて掘削作業が行われている。具体的には、ボーリングマシンを旋回させてケーシングチューブを回転させながら地面に押し込み、ケーシング内の土砂を架台より吊されたハンマーグラブによって掘削を行う。この掘削は、前記架台で吊られているハンマーグラブをケーシングチューブ内に下ろした後、ある高さからウインチを解放して落下させることによって行われる。この落下によって、ハンマーグラブの先端で開放しているシェルが地中に突き刺さり、この状態からウインチを巻き上げると、シェルが閉じ、内部に土砂を抱えた状態で引き上げられる。

前記ハンマーグラブは、ケーシングチューブの内径に合わせて形成された円筒状のフレームと、このフレームの下端に開閉可能に取り付けられる一対のシェルとによって構成されている。前記シェルは、アームが連結されており、このアームを前記フレームの上端から延びるワイヤによって上下動させることによって開閉操作が行われている。前記シェルの開閉駆動機構としては、前記フレーム内に複数の滑車からなる制動部を設け、この制動部を介して前記アームにワイヤを連結することで、前記シェルの開閉操作を容易にして、重量のある土砂等の掘削物を掘り起こしたり、掴んだりする際の力を軽減させるようになっている（特許文献１）。

また、前記開閉駆動機構としては、滑車を使用せずに、シェルに連結されているアームにシリンダを設け、このシリンダの伸縮によって、前記シェルを開閉可能に操作するハンマーグラブがある（特許文献２）。

特開２００４−７６３０１号公報特開平９−１５８６５８号公報

上記特許文献１に開示されているような複数の滑車による駆動機構を有したハンマーグラブにあっては、シェルの開閉操作を滑らかにすることができるが、フレーム本体の内部に前記滑車を配置するスペースを設けなければならないため、フレーム本体の全長が長くなるといった問題があった。このため、掘削作業に際して、上空の作業空間が狭い場所や限定されている場所では、架台からの吊下げが困難となったり、シェルが地面に突き刺さるのに十分な落下スペースを確保したりすることが容易でなかった。また、複数の滑車にワイヤを通しているため、組み立てや調整が容易でなく、掘削作業中にワイヤが外れたりするおそれがあった。

一方、特許文献２に開示されているようなシリンダによる開閉駆動機構を有したハンマーグラブにあっては、滑車のような機構部品を要しないので、フレーム本体の内部を簡略化することができるが、シリンダを操作するための油圧装置や電源装置などを必要とするため、外部の装置構成が大きくなるとともに、駆動させるためのコストが嵩むといった問題があった。

そこで、本発明の目的は、シェルを開閉させるための開閉機構の一部をフレームの外側に配置してフレームの全長を短くすることによって、低空での掘削作業を容易にするとともに、全長の短くなったフレームの側面にウエイト部材を設けることによって、堀削力を高めることのできるハンマーグラブを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明のハンマーグラブは、先端に掘削刃を有する少なくとも一対のシェルと、下方に前記シェルが開閉可能に取り付けられる筒形のフレームと、このフレームの内部に配置され、シェルとフレームとの間に掛け渡される滑車部と、該滑車部によって前記フレーム内を昇降する昇降板と、前記フレームの外側に配置され、一端が前記昇降板に他端がフレームに固定されて前記シェルを開いた状態に付勢するバネ部材と、前記フレームの外側面に沿って複数設けられ、前記外側面から張り出すウエイト部材とを備えることを特徴とする。

本発明のハンマーグラブによれば、下方にシェルが開閉可能に取り付けられるフレームの内部にシェルを開閉操作する滑車部を設ける一方、前記シェルを開いた状態に付勢するバネ部材をフレームの外側に設けて構成されているため、フレームの内部構成が簡略化でき、フレームの全長を短縮することができる。さらに、前記フレームの外側面から張り出すようにしてウエイト部材を複数取り付けることで、全長が短縮化されたフレームに対して一定の重量を付加することができる。これによって、ハンマーグラブを上空の作業空間が狭い場所等にも吊下げ配置することができるとともに、掘削能力をも高めることができる。

また、前記フレームの側面に開口部を複数設けることで、前記シェルによって地中の土砂を掻き出した際の水はけを容易に行うことができる。

本発明に係るハンマーグラブの掘削姿勢時の断面図である。上記ハンマーグラブの閉塞姿勢時の断面図である。上記ハンマーグラブの解放状態の側面図である。上記ハンマーグラブの閉塞状態の側面図である。上記ハンマーグラブの上面図である。ハンマーグラブを備えた低空頭型の掘削装置の全体構成図である。上記掘削装置の正面図である。ハンマーグラブを吊下げ支持したときの正面図である。ハンマーグラブの搬送及び掘削方法を示す説明図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係るハンマーグラブの実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図４は、ハンマーグラブ５０の内部構造を示したものである。このハンマーグラブ５０は、建築基礎の深孔掘削や根切りに使用するもので、フレーム５１と、このフレーム５１の下端を回転支点として開閉可能に取り付けられる一対のシェル５２とを備えて構成されている。

前記フレーム５１は、図１に示したように、掘削場所に予め打設されているケーシングチューブ３３の内径に適合するような円形状の開口面５５及びこの開口面５５の上方に広がる内部空間５９を有する円筒形状の胴体部５７と、この胴体部５７の上端部に配置される円盤形状の天板部５６とを有して構成されている。前記胴体部５７の下端には、ヒンジ５８を介して一対のシェル５２が対向して回動可能となるように取り付けられている。また、前記内部空間５９には、前記胴体部５７の内周面に沿って上下方向にスライド可能な円盤状の昇降板６０が配置されている。この昇降板６０は、通常の状態では、バネ部材６２によって、胴体部５７の下端面と略同じ高さとなるように付勢配置されている。

前記胴体部５７は、重量のある鋼材によって形成されるが、さらに重量を付加するためのウエイト部材６３が外側面に沿って設けられる。このウエイト部材６３は、図３乃至図５に示すように、胴体部５７の外側面を長手方向に沿って放射状に張り出す縦長の板状体によって形成されている。このウエイト部材６３は、胴体部５７と同じ鋼材が用いられ、前記胴体部５７の外側面に沿ってバランスよく複数等間隔に配設される。

また、前記ウエイト部材６３は、前記胴体部５７の外側面から一定幅で放射状に張り出させることで、ケーシング３３の内径に適合させることができ、ケーシング３３内に挿通させる際に傾いたりしないようにガイドするガイド部材としての役割を有することになる。このように、ハンマーグラブ５０をケーシング３３内でバランスよく挿通ガイドさせるために、前記ウエイト部材６３は、形状や重量を均等にして、胴体部５７の外周に等間隔で配置するのが好ましい。

また、前記ウエイト板６３が設けられていない胴体部５７の表面には、前記シェル５２によって掬い上げられた土砂等に含まれる水分を外部に排出させるために、開口部６５が複数形成される。この開口部６５は、円筒形状に形成された胴体部５７の側面を縦長形状に打ち抜いて形成される。また、縦長形状の鋼材パネルを所定の隙間を有して円筒状に組み合わせて形成することによって、前記開口部６５を有する胴体部５７を形成することもできる。

各シェル５２は、前記ケーシングチューブ３３内の掘削物（地面）に突き刺すスプーン状の掬い上げ凹部６８を有する掘削刃６４と、この掘削刃６４の一端と前記ヒンジ５８とを連結するリンク部６７とを備える。

前記昇降板６０の下面から一対のシェル５２に向けてアーム６９がそれぞれ延びており、この各アーム６９の下端と前記リンク部６７とが連結される。前記アーム６９は、長さは固定となっており、図１に示したように、ワイヤ３０ａが引き上げられていない状態では、昇降板６０がフレーム５１の下端側にバネ部材６２によって付勢され、各掘削刃６４が開くようにシェル５２の先端面を押し下げる。また、図２に示したように、前記昇降板６０がバネ部材６２に抗して内部空間５９内を上方に向けてスライドする際には、掬い上げ凹部６８内に土砂を掴んだ状態で各シェル５２が閉じられる。このシェル５２の開閉操作の範囲は、前記フレーム５１の内部空間５９の縦幅によって規制される。

前記フレーム５１の内部空間５９には、前記昇降板６０を上下動させるための滑車部が設けられる。この滑車部は、前記天板部５６の下方近傍に取り付けられる定滑車部７５と、昇降板６０の上面に取り付けられ、この昇降板６０とともに上下動する動滑車部７６と、前記定滑車部７５と動滑車部７６との間に架け渡されるワイヤ３０ａとを有して構成されている。

前記定滑車部７５は、フレーム５１の内部空間５９の上方に取り付け固定される上回転軸７７と、この上回転軸７７の略中央部に回転支持される１個の上滑車７８とを備える。また、前記動滑車部７６は、前記フレーム５１の内周面と接し、昇降板６０の外周部を囲う円形状のガイド壁７９と、このガイド壁７９の内側に取り付けられる下回転軸８０と、この下回転軸８０の略中央部に回転支持される２個の下滑車８１ａ，８１ｂとを備える。前記上滑車７８及び下滑車８１ａ，８１ｂは、形状や直径が略同一のものが使用される。

ワイヤ３０ａは、吊下げ支持部７０内を通してフレーム５１の内部空間５９内に挿入される。このワイヤ３０ａは、前記内部空間５９内をまっすぐ下方に降ろし、最初に一方の下滑車８１ａに架けた後、そのまま上方に折り返して上滑車７８に架ける。そして、この上滑車７８に架けられたワイヤ３０ａの先端部をそのまま下方に折り返して他方の下滑車８１ｂに架けた後、天板部５６の下面に固定される。

前記バネ部材６２は、フレーム５１の外側に２か所対向した位置に配置される。このバネ部材６２は、コイルバネによって形成され、一端が天板部５６の外周面に固定され、他端がフレーム５１の下端部に回動可能に取り付けられる各シェル５２のヒンジ５８を下方に付勢させるように固定される。

図１及び図３に示したように、ワイヤ３０ａがウインチによって牽引されていない状態では、バネ部材６２の弾性力によって、シェル５２が開いた状態となっているが、図２及び図４に示したように、ワイヤ３０ａを牽引すると、２個の下滑車８１ａ，８１ｂが回転しながら上滑車７８の方に引き寄せられる。これによって、昇降板６０がバネ部材６２の付勢に抗しながら徐々に上昇していくことになる。このように、前記上滑車７８及び下滑車８１ａ，８１ｂにワイヤ３０ａを架けて牽引操作することで、シェル５２の開閉スピードを調整することができ、掘削した土砂等を確実に掴むことができる。

本実施形態のハンマーグラブ５０にあっては、一対のバネ部材６２がフレーム５１の外側に配設され、内部空間５９には定滑車部７５と動滑車部７６を配置するだけのスペースがあればよい。このため、シェル５２を含むフレーム５１全体の全長を略２ｍ以下に抑えることが可能である。なお、前記内部空間５９の上下方向の最小スペースは、各シェル５２の開閉幅によって規定され、上滑車７８と下滑車８１ａ，８１ｂとが接触しない程度に近接可能な離間距離となる。このように、ハンマーグラブ５０の全長を短くしたことによって、後述する低空の作業空間内でも十分設置可能となる。

また、胴体部５７の外側面から張り出すウエイト部材６３を設けることによって、フレーム５１の全長を短くしたことによるハンマーグラブ５０の全体重量の不足分をカバーして堀削能力を高めることができる。さらに、前記胴体部５７に縦長形状の開口部６５が複数形成されていることで、ハンマーグラブ５０をケーシング３３から引き上げる際に、不要な水分を外部に排出することができる。これによって、堀削した土砂等の廃棄作業も効率よく行うことができる。

次に、図６及び図８に基づいて、上記ハンマーグラブ５０を用いて低空で堀削作業をする場合の実施例について説明する。前記ハンマーグラブ５０は、天板部５６の上面の中央部に吊下げ支部７０が設けられる。この吊下げ支持部７０は、図６及び図８に示すように、掘削装置１０の水平架台１４からワイヤ３０ｂを介して吊下げられている吊下げ固定部７１に装着されてフレーム５１全体を所定の高さ位置に保持するものであり、ワイヤ３０ａを前記フレーム５１内に挿通するための挿通孔７２が上面から下面にかけて形成されている。また、外周部には前記吊下げ固定部７１に装着するための係合突起７３が複数設けられている。一方の吊下げ固定部７１は、中央部に前記吊下げ支持部７０を挿入するための孔部７４を有してリング状に形成されており、内側面には、前記係合突起７３と係合する係合溝（図示せず）が設けられている。

前記吊下げ固定部７１に装着する際には、昇降板６０に連結されているワイヤ３０ａを図６に示したウインチ３７で巻き上げることによって、フレーム５１全体が持ち上がる。そして、上方に待機している吊下げ固定部７１の孔部７４内に前記吊下げ支持部７０を下方から挿入することで前記係合突起７３が吊下げ固定部７１に装着される。この状態で前記吊下げ固定部７１を吊下げ固定しているワイヤ３０ｂによって、所定の掘削場所にハンマーグラブ５０を移動させることができる。また、掘削場所に移動して掘削する際には、昇降板６０に直接連結されているワイヤ３０ａを巻き上げることで、前記吊下げ固定部７１から係合突起７３が外れ、ワイヤ３０ａをウインチ３７から開放することによって、シェル５２がバネ部材６２の付勢力で掘削姿勢に保持した状態となる。そして、この掘削姿勢に保持した状態でそのままケーシングチューブ３３内に露出する地面に突き刺すようにして落下させる。

次に、上記ハンマーグラブ５０を用いた低空頭型の掘削装置の実施形態について説明する。この掘削装置１０は、図６に示すように、移動走行可能なベースマシン１１に設けられる掘削台座部１２上にフレーム１３を介して設置される水平架台１４と、この水平架台１４に備わるレール１５に沿って移動可能に配置される台車（キャリッジ）１６と、このキャリッジ１６に昇降可能に吊下げ支持されるハンマーグラブ５０とを備えて構成されている。前記レール１５は、前記フレーム１３に固定される固定レール１８と、この固定レールから突出可能に配置される可動レール１９とによって構成されている。この掘削装置１０は、上空の作業空間に制限のある倉庫や車庫などの建物内あるいはトンネル内などでの使用を可能とするものであるため、前記ベースマシン１１に載置されている水平架台１４の地表面からの高さＨは、最大５ｍ以内に設定される。

前記ベースマシン１１は、建設作業用の重機車両が用いられ、前記フレーム１３が載置される掘削台座部１２と、キャリッジ１６及びハンマーグラブ５０の移動や昇降動作を行わせるアクチュエータ２１及びこのアクチュエータ２１を駆動させる駆動源２２とを備えている。掘削施工場所には、後述するケーシングチューブ３３を押し込むためのチュービング部３４が予め設置され、このチュービング部３４の真上に前記掘削台座部１２が載るように前記ベースマシン１１を移動する。

前記フレーム１３は、前記掘削台座部１２上に配置されるもので、前記固定レール１８を水平に支持する４本の主支持脚２３と、前記ベースマシン１１の操作部１１ａ側に立設されてアクチュエータ２１の一端が固定される左右一対の後方支持脚２４ａとを有する。また、必要に応じて前記可動レール１９の先端部Ｆ側を支持する左右一対の前方支持脚２４ｂが設けられる。この前方支持脚２４ｂは、前記可動レール１９の水平方向のスライドに追従するように支持される。

図７に示すように、前記固定レール１８は、前記フレーム１３上において左右一対平行に配置されており、このそれぞれの固定レール１８に対して、可動レール１９がそれぞれスライド可能に支持されている。また、前記一対の可動レール１９の対向する内側面には、前記キャリッジ１６を水平方向に移動可能に載置するためのガイド溝２０がそれぞれ形成されている。

前記滑車部２６は、中央部に第１の滑車２６ａ、この第１の滑車２６ａを挟んだ左右側に一対の第２の滑車２６ｂを備えている。図７に示したように、前記第１の滑車２６ａには前記ハンマーグラブ５０に備わる開閉機構を操作するためのワイヤ３０ａが架けられている。また、前記第２の滑車２６ｂには、ハンマーグラブ５０に設けられている吊下げ支持部７０が着脱可能とする吊下げ固定部７１を吊下げる一対のワイヤ３０ｂが架けられる。

図８に示すように、前記第１の滑車２６ａには、ハンマーグラブ５０が直接吊下げられる。第１の滑車２６ａ及び第２の滑車２６ｂに掛けられているワイヤ３０ａ，３０ｂは、それぞれベースマシン１１に備わるウインチ３７を介して昇降駆動される。図１に示したように、前記ワイヤ３０ａは、上フレーム５４，８４を通して昇降板６０に連結されている。そして、フレーム５１内の定滑車部及び動滑車部に架け渡されている前記ワイヤ３０ａをウインチ３７で巻き上げ駆動することによって、前記昇降板６０がバネ部材６２に抗して上方に移動し、これに伴って各アーム６９が引き上げられ、リンク部６７に連結されている各シェル５２の一端を持ち上げる。ハンマーグラブ５０は、前記吊下げ固定部７１に吊下げ支持部７０が装着された状態でワイヤ３０ｂによって、掘削施工位置の上方に吊り上げられ、所定の高さ位置で前記吊下げ支持部７０から切り離して落下させる。前記シェル５２は、落下する際には開いた状態となり、そのまま地中に突き刺さる。この状態から前記ワイヤ３０ａをウインチ３７によって巻き上げることで、土や岩石などの掘削物を抱えた状態でシェル５２が閉じられ、さらに前記ワイヤ３０ａを引き上げることで、フレーム本体５１，８１が吊下げ支持部７０を介して吊下げ固定部７１に装着される。この際、フレーム５１に設けられている開口部から土砂等に含まれる不要な水分を外部に排出させながら堀削作業を進めることができる。

図９に示すように、滑車部２６に吊下げ固定部７１を介して吊り下げられたハンマーグラブ５０は、キャリッジ１６によって、前記チュービング部３４によって打ち込まれているケーシングチューブ３３の真上に位置決め固定する。そして、この位置からハンマーグラブ５０を前記吊下げ固定部７１から切り離し、ケーシングチューブ３３内に落下させ、開いているシェル５２の掘削刃６４の先端を地中に打ち込む。その後、ウインチ３７を巻き上げ操作してシェル５２を閉じて地面を掘り出す。この掘り出し作業の後、ハンマーグラブ５０をケーシングチューブ３３内から引き上げ、前記吊下げ固定部７１に装着された状態でキャリッジ１６を可動レール１９に沿って前進させ、掘削台座部１２上から水平方向に離間した可動レール１９の先端部Ｆ近辺まで移動する。この位置において、前記シェル５２を開くことによって、掘り出された土や岩石などの掘削物を排土することができる。このようにして、前記ハンマーグラブ５０をケーシングチューブ３３上から排土する場所までの間を前記キャリッジ１６によって、水平方向に往復動させることで、上空空間に制限がある場所における掘り出し及び排土作業を簡易且つ効率的に行うことができる。

以上説明したように、本発明のハンマーグラブ５０を採用することによって、水平架台１４の最大高さが約５ｍ以内となるように低くした掘削装置１０によって、低空での堀削作業を可能なものとした。

なお、上記実施形態のハンマーグラブ５０は、一対のシェル５２によって構成したが、３枚あるいはそれ以上のシェルによって構成することもできる。このように複数のシェルによって構成する場合は、そのシェルの数分の付勢力を有するバネ部材６２をフレーム５１の外側に配置するなどの改良を行うことで、低空においても効率的な堀削作業を行うことができる。

１０掘削装置
１１ベースマシン
１１ａ操作部
１２掘削台座部
１３フレーム
１４水平架台
１５レール
１６キャリッジ
１８固定レール
１９可動レール
２０ガイド溝
２１アクチュエータ
２２駆動源
２３主支持脚
２４ａ後方支持脚
２４ｂ前方支持脚
２６滑車部
２６ａ第１の滑車
２６ｂ第２の滑車
３０ａ，３０ｂワイヤ
３３ケーシングチューブ
３４チュービング部
３７ウインチ
５０ハンマーグラブ
５１フレーム
５２シェル
５５開口面
５６天板部
５７胴体部
５８ヒンジ
５９内部空間
６０昇降板
６２バネ部材
６３ウエイト部材
６４掘削刃
６５開口部
６７リンク部
６８掬い上げ凹部
６９アーム
７０吊下げ支持部
７１吊下げ固定部
７２挿通孔
７３係合突起
７４孔部
７５定滑車部
７６動滑車部
７７上回転軸
７８上滑車
７９ガイド壁
８０下回転軸
８１ａ，８１ｂ下滑車

Claims

先端に掘削刃を有する少なくとも一対のシェルと、
下方に前記シェルが開閉可能に取り付けられる筒形のフレームと、
このフレームの内部に配置され、シェルとフレームとの間に掛け渡される滑車部と、
該滑車部によって前記フレーム内を昇降する昇降板と、
前記フレームの外側に配置され、一端が前記昇降板に他端がフレームに固定されて前記シェルを開いた状態に付勢するバネ部材と、
前記フレームの外側面に沿って複数設けられ、前記外側面から張り出すウエイト部材とを備えることを特徴とするハンマーグラブ。
前記滑車部は、前記フレーム内の上方に配置される定滑車部と、該定滑車部との間にワイヤを介して連結される動滑車部と、この動滑車部と一体となって前記フレーム内で昇降可能に配置される昇降板とを有し、該昇降板に前記各シェルの一端が連結部材を介して連結される請求項１に記載のハンマーグラブ。
前記筒形のフレームには、側面に複数の開口部が設けられる請求項１に記載のハンマーグラブ。
前記バネ部材は、前記フレームの外側面に一対対向して設けられる請求項１に記載のハンマーグラブ。
前記ウエイト部材は、前記フレームの外側面に沿って等間隔に設けられ、それぞれが縦長の板状体からなる請求項１に記載のハンマーグラブ。
前記ウエイト部材は、前記フレームの外側面に放射状に設けられる請求項１又は５に記載のハンマーグラブ。