拡大ヘッド
【課題】掘削ロッドと拡大ヘッドとを相対的に半回転させることにより拡大刃が強制的に開閉し、竪穴の拡径が確実に行われ、同時に半回転させるときの掘削ロッドに加わる負荷の状況をモニターすることにより拡大刃の開閉を検知できる拡大ヘッドを提供する。
【解決手段】掘削ロッドの下端に接続される拡大ヘッドにおいて、中空軸の周囲に配設されたらせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部を有する掘削ヘッド、及び掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、駆動軸下部部分を中空軸に挿通し、掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、押圧部が受圧部に係合して回転力を与え、押圧部が拡大刃に係合して拡大刃を開閉する。
【解決手段】掘削ロッドの下端に接続される拡大ヘッドにおいて、中空軸の周囲に配設されたらせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部を有する掘削ヘッド、及び掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、駆動軸下部部分を中空軸に挿通し、掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、押圧部が受圧部に係合して回転力を与え、押圧部が拡大刃に係合して拡大刃を開閉する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削ロッドに接続して竪穴を削孔したり、削孔した竪穴を拡径したりするために使用する拡大ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に杭を造成する場合や、既製の中空杭を建て込む場合などに、モルタルなどにより杭の下部に、杭よりも大径の球根を造成して基礎を強固にする工法が用いられる。例えば垂直に支持されたリーダマストに取り付けたガイドレールにモータ等の駆動源を摺動自在に支持し、その駆動源によって回転駆動される掘削ロッドの下端に、地盤を掘削する掘削用ヘッドを結合し、杭を造成する竪穴、あるいは中空杭を建て込む堅穴を削孔する。その場合、セメントミルクやモルタル等の薬液を注入し、掘削土砂と混練して杭を造成することや、造成した杭、あるいは建て込んだ中空杭の支持力を強固にするため、杭の根本部分の穴径を拡大し、そこにいわゆる球根を造る方法が用いられる。その際、根本部分を拡径するための拡大刃を備え、必要に応じて刃を開閉し、拡径と縮径を自在に行ことが可能な拡大ヘッドが用いられる。
拡大ヘッドには、掘削ロッドの回転方向を変え、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉するものと、ばねの力により拡大刃を開き、中空杭内面の反力により閉じるもの（特許文献１など参照）と、油圧機構等を用いて拡大刃を開閉するもの（特許文献２など参照）と、がある。中空杭内面の反力で回転半径を縮小するものは、掘削後に中空杭を建て込む工法には適用できない。また油圧機構を用いて拡大刃を開閉するものは、制御が可能なことから球根形状や寸法を正確に仕上げることができるという利点がある反面、機構が複雑で装置価格が高価になるという難点がある。そこで、掘削ロッドの正逆転により簡便に拡大刃を開閉するものも多用されている。
【０００３】
しかしながら、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉する方法は、土砂の抵抗を有効に受けられず掘削ロッドを逆転させても拡大刃が開かないことがあることや、作業終了後、掘削ロッド引き抜くときは、拡大刃を閉じるので、拡大刃が土中で確実に開いたかどうかを確認するのが困難であるという課題がある。
そこで、拡大ヘッドを残地したまま掘削ロッドを上昇させ、スライドピースを移動させることにより拡大刃を開き、拡大刃が最大に開く過程でシャーピンをせん断する構成とし、シャーピンの状態で、拡大堀りが確実に行われたか否かを確認できるようにしたものが提案されている（特許文献３参照）。また、一対の拡大刃を掘削ヘッドの回転軸に直交する平面に設けると一方の刃が開いて穴径を拡大すると他方の刃が土圧を受けられず、開かない場合が生じ得る。そして、拡大ヘッドの回転が偏り、一方の刃のみに負担がかかり過ぎることとなる。そこで、回転軸と斜めに交差する平面内で一対の拡大刃が開くようにしたものが提案されている（特許文献４参照）。
また、硬質地盤における拡径作業では、拡大刃が一気に最大径に開くため、駆動部に過大な負荷が加わり、回転不能に至ることがある。しかし、油圧シリンダを用いて制御すると装置が高価複雑になるので、掘削ロッドの上下動と土圧とにより段階的に拡大刃が開くようにしたものも提案されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５８−１７８３５号公報
【特許文献２】特開平９−１４４４６６号公報
【特許文献３】特許第３８５９８１７号公報
【特許文献４】特開２００３−２３９６６９号公報
【特許文献５】特開２００５−２９０９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に記載された方法は、拡大ヘッドを残地した状態で掘削ロッドを引き上げ、図４に示す操作杆によりスライドピースを押して拡大刃を開かせるので、拡大ヘッドに粘土や汚泥等が付着した場合などには拡大ヘッドが残地されたのと同じ状態になり、掘削ロッドを正回転させても拡大刃がうまく閉じない場合が生じ得る。また、特許文献５記載の方法は、拡大刃を開く機構が複雑化し、特許文献４記載の方法は、拡大刃が開いたか否かの確認が困難である。
本考案は、上記事情に鑑み、掘削ロッドと拡大ヘッドとを相対的に半回転させることにより拡大刃が強制的に開閉し、竪穴の拡径が確実に行われ、同時に半回転させるときの掘削ロッドに加わる負荷の状況をモニターすることにより拡大刃の開閉を検知できる拡大ヘッド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】
【０００６】
本発明の拡大ヘッドは、掘削ロッドの下端に接続され、回転することにより竪穴を削孔する掘削刃及び削孔した竪穴を拡径する一対の拡大刃を有する拡大ヘッドにおいて、中空軸の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部と、該らせん翼下部に配設された上記掘削刃と、を有する掘削ヘッド、及び上記掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、該駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、該駆動軸下部部分を上記中空軸に挿通し、上記掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、上記一対の押圧部それぞれが上記一対の受圧部それぞれに係合して上記掘削ヘッドに回転力を与え、上記一対の押圧部それぞれが上記一対の拡大刃それぞれに係合して該拡大刃を開閉させることを特徴とする。
このように、拡大ヘッドを掘削ヘッドと作用ヘッドに分離し、作用ヘッドの駆動軸下部を掘削ヘッドの中空軸に挿通し、掘削ヘッドを作用ヘッドに対して回動自在に軸着する一方、一対の押圧部それぞれが一対の受圧部それぞれに係合したときに掘削ヘッドに回転力を与え、掘削ロッドと拡大ヘッドとを相対的に半回転させ、一対の押圧部それぞれが一対の拡大刃それぞれに係合したときに強制的に拡大刃を開閉させるので、半回転させる前後の掘削ロッドに加わる負荷の状況をモニターすれば拡大刃の開閉を確実に検知できる。
【０００７】
ここで、上記一対の拡大刃は、上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部における対称な位置、又は上記作用ヘッドの上記らせん翼下部における対称な位置に旋回自在に軸支されたものであって、該作用ヘッドを該掘削ヘッドに対して相対的に半回転したとき、該拡大刃は開閉することにしてもよいし、あるいはまた上記拡大刃は、上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部端面の両端、又は上記作用ヘッドの上記らせん翼下部端面の両端に旋回自在に軸支されたものであって、上記一対の押圧部のうちの一方が、上記一対の受圧部のうちの一方に係合する位置から該受圧部のうちの他方に係合する位置まで回動したとき、該拡大刃は開閉することにしてもよい。
このように、拡大刃がらせん翼の上部又は下部に旋回自在に軸支されていれば、一対の押圧部を半回転するか、あるいは受圧部のうちの他方と係合する位置まで回動させることで、強制的に拡大刃を開閉できる。
【０００８】
また、上記作用ヘッド及び上記掘削ヘッド双方が正回転したときは上記掘削刃により堅穴を削孔し、該掘削ヘッドの回転を止め該作用ヘッドが逆回転したときは上記拡大刃が開き、該作用ヘッド及び該掘削ヘッド双方が逆回転したときは削孔した該竪穴を拡径することや、上記掘削ヘッドの回転を止めて上記作用ヘッドが正回転したとき、上記拡大刃を閉じることができる。
このように掘削ヘッドの回転を止め、作用ヘッドのみを半回転させることにより拡大刃が開閉するので、掘削ロッドに加わる負荷の状況から開閉状態を容易に検知できる。
【０００９】
また、上記押圧部は、側端に、正回転方向に突き出した突起部を有し、該押圧部が正回転するときは該突起部が上記拡大刃の中央部に係合し、該拡大刃が開くのを阻止することができ、さらに上記押圧部は、側端に、切欠部を有し、該押圧部が逆回転するときは、上記拡大刃の、刃先と反対側の側端に該切欠部が係合し、該拡大刃が閉じるのを阻止することもできる。
このように、押圧部が受圧部に係合して掘削ヘッドに回転力を与えているときは、拡大刃は閉じたまま、あるいは開いたままでロックされるので、竪穴の削孔と、削孔した竪穴の拡径とを確実に行うことができる。
【００１０】
さらに、上記作用ヘッドは、該作用ヘッドの上記らせん翼下部を上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部に対向させて、軸受を介して上記駆動軸の下端で螺合することにより上記掘削ヘッドを回動自在に軸着したことは好ましい態様である。
このように、軸受を介在させれば、掘削ヘッドの回転を止め、作用ヘッドのみを半回転させることが容易である。
また、上記作用ヘッドは、逆流弁を介し、開口を有する袋ナットで螺合されたものであって、上記掘削ロッドから流入された薬液を該袋ナットから吐出することが好ましい。
このように、逆流弁を設置すれば、吐出した薬液が駆動軸内に逆流することがない。
【発明の効果】
【００１１】
本考案の拡大ヘッドによれば、拡大ヘッドに対し掘削ロッドを相対的に半回転させることにより一対の拡大刃を同時に、確実に開閉することができ、正方向又は逆方向に回転し始めたとき、掘削ロッドに加わる負荷の具合をモニターすることによって、作業を実施しながら地中の拡大刃の開閉状態を察知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第1の実施形態の拡大ヘッドの下部を構成する掘削ヘッドの正面図である。
【図２】図２は、第1の実施形態の拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの正面図である。
【図３】図３は、第1の実施形態の拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの平面図である。
【図４】図４は、第1の実施形態の掘削ヘッドを作用ヘッドに軸着する軸受けと袋螺子の断面図である。
【図５】図５は、第1の実施形態の掘削ヘッド上部の平面図である。
【図６】図６は、第1の実施形態の掘削ヘッド上部の正面図である。
【図７】図７は、第1の実施形態の作用ヘッド下部の底面図である。
【図８】図８は、第1の実施形態の作用ヘッド下部の正面図である。
【図９】図９は、第1の実施形態の押圧部と受圧部との係合関係及び押圧部による拡大刃の開閉状況を模式的に説明する図である。
【図１０】図１０は、第1の実施形態の拡大ヘッドを用いて、現場打ちの杭を造る場合の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第1の実施形態の拡大ヘッドを用いて、既設杭を建て込む場合の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部の平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部の正面図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部の平面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本実施形態の拡大ヘッドについて説明する。
［第１の実施形態］
図１から図４は、第1の実施形態の拡大ヘッドの一例を示す図であり、図１は、拡大ヘッドの下部を構成する掘削ヘッドの正面図、図２は、拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの正面図、図３は、拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの平面図
、図４は、掘削ヘッドを作用ヘッドに軸着する軸受けと袋ナットの断面図である。
第１の実施形態の拡大ヘッド１は、下部を構成する掘削ヘッド１０と、上部を構成する作用ヘッド２０とにより構成され、掘削ヘッド１０は作用ヘッド２０と独立に半回転できるよう作用ヘッド２０に軸着されている。
図１に示すように、掘削ヘッド１０は、中空軸３の周囲に配設されたらせん翼４と、らせん翼４上部の水平な端面４ａの、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に配設された一対の受圧部５と、中空軸３を挟んで端寄りの対称な位置に配設された一対の拡大刃６と、そのらせん翼４の下部に配設された、複数の掘削刃７と、により構成されている。
らせん翼４は、ここでは中空軸３を半周する長さに設定されているが、必ずしもこの長さにする必要はなく、例えば中空軸３を１／４周する長さに設定してもよい。
【００１４】
図２に示すように、作用ヘッド２０は、駆動源に接続された掘削ロッドに嵌合され、所定の回転力が伝達される駆動軸１２と、その駆動軸１２の中間部分の周囲に配置されたらせん翼１３と、そのらせん翼１３下部の水平な端面１３ａの、左右対称な位置に配設された一対の押圧部１５と、により構成されている。掘削ロッドに嵌合される駆動軸上部１２ａの側面には、掘削ロッドと共通の貫通孔１６があり、掘削ロッドに嵌合された後、その貫通孔１６にピンを挿入し、駆動軸１２を掘削ロッドに固定する。また、駆動軸下部１２ｃの周囲にはらせん翼１３が配置されておらず、外径は、掘削ヘッド１０の中空軸３の内径よりも小さいので、駆動軸下部１２ｃを中空軸３に挿通することができる。
【００１５】
図３に示すように、駆動軸上部１２ａは、断面が六角形をなし、掘削ロッド内面（図示していない）に形成された六角穴に内嵌めされ、掘削ロッドの回転力が伝達される。ここで、駆動軸上部１２ａが嵌合される掘削ロッド内面は、六角形をなしているが、必ずしも六角形である必要はなく、嵌合可能であれば、多角形でもよい。
【００１６】
図４に示すように、駆動軸下部１２ｃの端縁１２ｄは、内周面及び外周面に、それぞれねじ山が切ってあり、内周面には逆流防止弁１７が螺着される。そして、外周面には、袋ナット１１が螺合される。また、中空軸３の端面と袋ナット１１との間には、内径が駆動軸１２外径よりも大きく、外径が中空軸３外径と同サイズの軸受１８が挟みこまれる。これにより、掘削ヘッド１０は、作用ヘッド２０と独立に回動可能となる。そして、袋ナット１１には開口１１ａが設けてあるので、掘削ロッドの注入口（図示していない）から流入された薬液は駆動軸１２内を通り、その開口１１ａから吐出される。一方、駆動軸１２の内周面には逆流防止弁１７が螺着されており、外部に吐出された薬液が、駆動軸１２内に流入できないようになっている。
ここで、本実施形態の拡大ヘッド１は、軸受１８を用いているが、必ずしも軸受１８である必要はなく、ワッシャなどであってもよい。また、使用する薬液によっては、逆流防止弁１７は必ずしも必要としない。
【００１７】
図５及び図６は、掘削ヘッドの上部を示す図であり、図５は、掘削ヘッド上部の平面図、図６は、掘削ヘッド上部の正面図である。
図５及び図６に示すように、掘削ヘッド１０上部中央には中空軸３があり、その周囲には、らせん翼４が設けてある。そして、らせん翼４上部の水平な端面４ａには、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に一対の受圧部５が、中空軸３を挟んで端寄りの対称な位置に一対の拡大刃６が、それぞれ配設されている。
受圧部５は、後述する作用ヘッド２０の押圧部１５と係合し、掘削ロッドの回転力が伝達されるので、掘削ヘッド１０が回転する力が与えられる。
また、拡大刃６は、水平に旋回できるように端面４ａに軸８で支持され、後述する作用ヘッド２０の押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃが拡大刃６の矢印方向前方の端部（刃先と反対側の端部）６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４より外側に旋回させて、拡大刃６を開いた状態にする。なお、受圧部５の矢印方向前方にある側端部５ａは、拡大刃６が旋回するのを妨げないよう、一部が切断されている。
【００１８】
図７及び図８は、作用ヘッドの下部を示す図であり、図７は、作用ヘッド下部の底面図、図８は、作用ヘッド下部の正面図である。
図７及び図８に示すように、作用ヘッド２０下部中央には駆動軸１２があり、その周囲には、らせん翼１３が設けてある。そして、らせん翼１３下部の水平な端面１３ａには、駆動軸１２を挟んで対称な位置に一対の押圧部１５が設置されている。押圧部１５は、矢印方向前方の直線部分１５ａが図５及び図６に示した掘削ヘッド１０の受圧部５と係合し、掘削ロッドの回転力を受圧部５に伝達するので、掘削ヘッド１０は回転する力が与えられる。そして、この押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃが、図５及び図６に示した拡大刃の矢印方向前方の端部６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４より外側に旋回させて、拡大刃６を開いた状態にする。また、この押圧部１５が矢印方向に回転し、受圧部５に対して相対的に半回転したとき、押圧部１５の突起部１５ｂが、図５及び図６に示した拡大刃の中央部６ｃに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４側に旋回させて、拡大刃６を閉じた状態にする。
【００１９】
図９は、押圧部と受圧部との係合関係及び押圧部による拡大刃の開閉状況を模式的に説明する図である。
図９に示すように、掘削ヘッドの端面４ａには中空軸３を挟んで中央寄りに受圧部５が、中空軸３を挟んで端寄りに拡大刃６が、それぞれ設置されている。また、掘削ヘッド１０に対向する作用ヘッド２０の端面１３ａには駆動軸１２を挟んで押圧部１５が設置されている。
作用ヘッド２０が矢印方向に回転するときは、押圧部１５が実線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向前方の直線部分が受圧部５に接することにより、掘削ロッドの回転力を受圧部５に伝達する。そのとき、拡大刃６は、実線で示す位置にあり、拡大刃の中央部６ｃが押圧部１５の突起部１５ｂに係合するため、拡大刃６が開かない状態になっている。すなわち、拡大刃はロックされた状態になる。
【００２０】
次に、作用ヘッド２０を矢印方向とは逆向きに回転させる一方、掘削ヘッド１０の回転を停止させる。これは、掘削ヘッド１０の掘削刃７が土中に突き刺さっている状態、あるいは駆動軸１２によって掘削ヘッ１０が地盤に押されている状態、すなわち掘削ヘッド１０が作用ヘッド２０とともに逆方向に回転するのを妨げる力が作用する状態において可能となる。そして、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転すると押圧部１５は破線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向後方の直線部分１５ｄが受圧部５に接し、掘削ロッドの逆向きの回転力が受圧部５に伝達される。そのとき、拡大刃６は、ロックされた状態から解徐された状態となり、破線で示す位置で、拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａが押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃに押され、刃先６ｂはらせん翼４より外側に旋回して、拡大刃６を開く。そして、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃと拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａが係合し、拡大刃６は開いた状態でロックされる。
この場合、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転する間は、作用ヘッド２０は、掘削ヘッド１０とは係合することがないので掘削ヘッド１０による負荷を受けることなく独立に回転する。従って、相対的に半回転させる際の掘削ロッドの駆動源にかかる負荷（例えば電流値）の状態をモニターすれば、拡大刃６が開いたか否か検知することができる。なお、地盤が固くて拡大刃６が完全に開けない場合であっても、作用ヘッド２０がそのまま回転することにより、土圧が増し、完全に開いた状態になる。
【００２１】
次に、作用ヘッド２０を矢印方向に回転させる一方、掘削ヘッド１０の回転を停止させる。これも、駆動軸１２によって掘削ヘッド１０が地盤に押圧された状態など、掘削ヘッド１０が矢印方向に回転するのを妨げる力が作用する状態において可能となる。そして、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転すると押圧部１５は実線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向前方における直線部分１５ａが受圧部５に係合し、掘削ロッドの矢印方向の回転力が受圧部５に伝達される。そのとき、拡大刃６は、ロックされた状態から解徐された状態となり、実線で示す位置で、拡大刃６の中央部６ｃが押圧部１５の突起部１５ｂに押され、らせん翼４側に刃先６ｂを旋回し、拡大刃６を閉じる。そして、押圧部１５の突起部１５ｂと拡大刃６の中央部６ｃとが係合し、拡大刃６は閉じた状態でロックされる。
この場合、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転する間は、作用ヘッド２０は、掘削ヘッド１０とは係合することがないので掘削ヘッド１０の負荷とは無関係に回転する。従って、相対的に半回転させる際の掘削ロッドの駆動源にかかる負荷（ほとんどゼロ）の状態と、その後にかかる負荷の状態とをモニターすれば、地中の拡大刃６が閉じたか否かを検知することができる。
【００２２】
図１０は、本実施形態の拡大ヘッドを用いて、現場打ちの杭を造る場合の一例を示す図であり、図１１は、本実施形態の拡大ヘッドを用いて、既設杭を建て込む場合の一例を示す図である。
図１０に示すように、掘削ロッド３０の下端に本実施形態の拡大ヘッド１を接続し、掘削ロッド３０を正回転させて所定の深度削孔する（ア）。次に、掘削ロッド３０を逆回転させ、拡大刃６を開き、掘削ロッド３０を引き上げながら逆回転させて、削孔した竪穴を拡径する（イ）。所定長拡径したら、掘削ロッド３０を引き下げ、拡大ヘッド６を地盤に押し付けながら正回転して、拡大刃６を閉じる（ウ）。掘削ロッド３０の注入口から薬液を注入し、拡大ヘッド６の開口１１ａから薬液を吐出しつつ、掘削ロッド３０を正回転させると共に、掘削ロッド３０を上下させながら、徐々に引き上げ、球根つきの杭を造る（エ）。
【００２３】
図１１に示すように、既製の杭４０をある程度の深さまで建て込んだら、掘削ロッド３０の下端に本実施形態の拡大ヘッド１を接続し、掘削ロッド３０を正回転させて堅い地盤まで削孔する（ア）。次に、掘削ロッド３０を逆回転させ、拡大刃６を開き、掘削ロッド３０を引き上げながら逆回転させ、削孔した竪穴を拡径し、既製の杭４０を所定の深さまで建て込む（イ）。掘削ロッド３０を引き下げて拡大ヘッド１を地盤に押し付けながら正回転して、拡大刃６を閉じる（ウ）。掘削ロッド３０に薬液を注入し、拡大ヘッド１の開口１１ａから薬液を吐出しつつ、掘削ロッド３０を徐々に引き上げ、既製の杭４０の周囲に球根を造る（エ）。
本実施形態の拡大ヘッド１は、掘削ヘッド１０のらせん翼４の上部端面４ａと作用ヘッド２０のらせん翼１３の下部端面１３ａが重なり合う位置で受圧部５、押圧部１５、拡大刃６がそれぞれ係合するよう構成されているが、必ずしも双方の端面４ａ、１３ａが重なり合う位置で受圧部５、押圧部１５、拡大刃６それぞれが係合するように構成する必要はなく、双方の端面４ａ、１３ａが所定の角度をなす位置で係合するように構成してもよい。また、受圧部５、押圧部１５、拡大刃６の形状は、図５から図８で示した形状に限定されない。
［第２の実施形態］
第２の実施形態の拡大ヘッドは、第１の拡大ヘッドと較べると、掘削ヘッド上部には受圧部のみを設け、作用ヘッド下部には押圧部と拡大刃とを設けた点が相違するが、それ以外の点は共通する。したがって、掘削ヘッドの上部と作用ヘッドの下部について説明する。
【００２４】
図１２及び図１３は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部を示す図であり、図１２は、掘削ヘッド上部の平面図、図１３は、掘削ヘッド上部の正面図である。
図１２及び図１３に示すように、掘削ヘッド上部中央には中空軸３があり、その周囲には、らせん翼４が配設されている。そして、らせん翼４上部の水平な端面４ａには、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に一対の受圧部５が配設されている。
【００２５】
図１４及び図１５は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部を示す図であり、図１４は、作用ヘッド下部の平面図、図１５は、作用ヘッド下部の正面図である。
図１４及び図１５に示すように、作用ヘッド下部中央には駆動軸１２があり、その周囲には、らせん翼１３が配設されている。そして、らせん翼１３下部の水平な端面１３ａには、駆動軸１２を挟んで対称な位置に一対の押圧部１５が、駆動軸１２を挟んで端寄りの対称な位置に一対の拡大刃６が、それぞれ配設されている。押圧部１５は、矢印方向前方の直線部分１５ａが、図１２及び図１３に示した掘削ヘッドの受圧部５と係合して掘削ロッドの回転力を掘削ヘッドに伝達する。また、拡大刃６は、水平に旋回することができるよう、端面４ａに軸８で支持されている。そして、この押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方側端が、拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂを、らせん翼１３より外側に旋回させ、拡大刃６を開いた状態にする。また、この押圧部１５が矢印方向に回転し、受圧部５に対して相対的に半回転したとき、押圧部の突起部１５ｂが拡大刃の中央部６ｃに当接し、拡大刃の刃先６ｂを旋回させて、拡大刃６を閉じた状態にする。
【符号の説明】
【００２６】
１ 拡大ヘッド
３ 中空軸
４、１３ らせん翼
４ａ、１３ａ 端面
５ 受圧部
５ａ 側端部
６ 拡大刃
６ａ 端部
６ｂ 刃先
６ｃ 中央部
７ 掘削刃
８ 軸
１０ 掘削ヘッド
１１ 袋ナット
１１ａ 開口
１２ 駆動軸
１２ａ 駆動軸上部
１２ｃ 駆動軸下部
１２ｄ 端縁
１５ 押圧部
１５ａ、１５ｄ 直線部分
１５ｂ 突起部
１５ｃ 側端部分
１６ 貫通孔
１７ 逆流防止弁
１８ 軸受
２０ 作用ヘッド
３０ 掘削ロッド
４０ 既製の杭
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削ロッドに接続して竪穴を削孔したり、削孔した竪穴を拡径したりするために使用する拡大ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に杭を造成する場合や、既製の中空杭を建て込む場合などに、モルタルなどにより杭の下部に、杭よりも大径の球根を造成して基礎を強固にする工法が用いられる。例えば垂直に支持されたリーダマストに取り付けたガイドレールにモータ等の駆動源を摺動自在に支持し、その駆動源によって回転駆動される掘削ロッドの下端に、地盤を掘削する掘削用ヘッドを結合し、杭を造成する竪穴、あるいは中空杭を建て込む堅穴を削孔する。その場合、セメントミルクやモルタル等の薬液を注入し、掘削土砂と混練して杭を造成することや、造成した杭、あるいは建て込んだ中空杭の支持力を強固にするため、杭の根本部分の穴径を拡大し、そこにいわゆる球根を造る方法が用いられる。その際、根本部分を拡径するための拡大刃を備え、必要に応じて刃を開閉し、拡径と縮径を自在に行ことが可能な拡大ヘッドが用いられる。
拡大ヘッドには、掘削ロッドの回転方向を変え、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉するものと、ばねの力により拡大刃を開き、中空杭内面の反力により閉じるもの（特許文献１など参照）と、油圧機構等を用いて拡大刃を開閉するもの（特許文献２など参照）と、がある。中空杭内面の反力で回転半径を縮小するものは、掘削後に中空杭を建て込む工法には適用できない。また油圧機構を用いて拡大刃を開閉するものは、制御が可能なことから球根形状や寸法を正確に仕上げることができるという利点がある反面、機構が複雑で装置価格が高価になるという難点がある。そこで、掘削ロッドの正逆転により簡便に拡大刃を開閉するものも多用されている。
【０００３】
しかしながら、土砂の抵抗等を利用して拡大刃を開閉する方法は、土砂の抵抗を有効に受けられず掘削ロッドを逆転させても拡大刃が開かないことがあることや、作業終了後、掘削ロッド引き抜くときは、拡大刃を閉じるので、拡大刃が土中で確実に開いたかどうかを確認するのが困難であるという課題がある。
そこで、拡大ヘッドを残地したまま掘削ロッドを上昇させ、スライドピースを移動させることにより拡大刃を開き、拡大刃が最大に開く過程でシャーピンをせん断する構成とし、シャーピンの状態で、拡大堀りが確実に行われたか否かを確認できるようにしたものが提案されている（特許文献３参照）。また、一対の拡大刃を掘削ヘッドの回転軸に直交する平面に設けると一方の刃が開いて穴径を拡大すると他方の刃が土圧を受けられず、開かない場合が生じ得る。そして、拡大ヘッドの回転が偏り、一方の刃のみに負担がかかり過ぎることとなる。そこで、回転軸と斜めに交差する平面内で一対の拡大刃が開くようにしたものが提案されている（特許文献４参照）。
また、硬質地盤における拡径作業では、拡大刃が一気に最大径に開くため、駆動部に過大な負荷が加わり、回転不能に至ることがある。しかし、油圧シリンダを用いて制御すると装置が高価複雑になるので、掘削ロッドの上下動と土圧とにより段階的に拡大刃が開くようにしたものも提案されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５８−１７８３５号公報
【特許文献２】特開平９−１４４４６６号公報
【特許文献３】特許第３８５９８１７号公報
【特許文献４】特開２００３−２３９６６９号公報
【特許文献５】特開２００５−２９０９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に記載された方法は、拡大ヘッドを残地した状態で掘削ロッドを引き上げ、図４に示す操作杆によりスライドピースを押して拡大刃を開かせるので、拡大ヘッドに粘土や汚泥等が付着した場合などには拡大ヘッドが残地されたのと同じ状態になり、掘削ロッドを正回転させても拡大刃がうまく閉じない場合が生じ得る。また、特許文献５記載の方法は、拡大刃を開く機構が複雑化し、特許文献４記載の方法は、拡大刃が開いたか否かの確認が困難である。
本考案は、上記事情に鑑み、掘削ロッドと拡大ヘッドとを相対的に半回転させることにより拡大刃が強制的に開閉し、竪穴の拡径が確実に行われ、同時に半回転させるときの掘削ロッドに加わる負荷の状況をモニターすることにより拡大刃の開閉を検知できる拡大ヘッド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】
【０００６】
本発明の拡大ヘッドは、掘削ロッドの下端に接続され、回転することにより竪穴を削孔する掘削刃及び削孔した竪穴を拡径する一対の拡大刃を有する拡大ヘッドにおいて、中空軸の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部と、該らせん翼下部に配設された上記掘削刃と、を有する掘削ヘッド、及び上記掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、該駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、該駆動軸下部部分を上記中空軸に挿通し、上記掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、上記一対の押圧部それぞれが上記一対の受圧部それぞれに係合して上記掘削ヘッドに回転力を与え、上記一対の押圧部それぞれが上記一対の拡大刃それぞれに係合して該拡大刃を開閉させることを特徴とする。
このように、拡大ヘッドを掘削ヘッドと作用ヘッドに分離し、作用ヘッドの駆動軸下部を掘削ヘッドの中空軸に挿通し、掘削ヘッドを作用ヘッドに対して回動自在に軸着する一方、一対の押圧部それぞれが一対の受圧部それぞれに係合したときに掘削ヘッドに回転力を与え、掘削ロッドと拡大ヘッドとを相対的に半回転させ、一対の押圧部それぞれが一対の拡大刃それぞれに係合したときに強制的に拡大刃を開閉させるので、半回転させる前後の掘削ロッドに加わる負荷の状況をモニターすれば拡大刃の開閉を確実に検知できる。
【０００７】
ここで、上記一対の拡大刃は、上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部における対称な位置、又は上記作用ヘッドの上記らせん翼下部における対称な位置に旋回自在に軸支されたものであって、該作用ヘッドを該掘削ヘッドに対して相対的に半回転したとき、該拡大刃は開閉することにしてもよいし、あるいはまた上記拡大刃は、上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部端面の両端、又は上記作用ヘッドの上記らせん翼下部端面の両端に旋回自在に軸支されたものであって、上記一対の押圧部のうちの一方が、上記一対の受圧部のうちの一方に係合する位置から該受圧部のうちの他方に係合する位置まで回動したとき、該拡大刃は開閉することにしてもよい。
このように、拡大刃がらせん翼の上部又は下部に旋回自在に軸支されていれば、一対の押圧部を半回転するか、あるいは受圧部のうちの他方と係合する位置まで回動させることで、強制的に拡大刃を開閉できる。
【０００８】
また、上記作用ヘッド及び上記掘削ヘッド双方が正回転したときは上記掘削刃により堅穴を削孔し、該掘削ヘッドの回転を止め該作用ヘッドが逆回転したときは上記拡大刃が開き、該作用ヘッド及び該掘削ヘッド双方が逆回転したときは削孔した該竪穴を拡径することや、上記掘削ヘッドの回転を止めて上記作用ヘッドが正回転したとき、上記拡大刃を閉じることができる。
このように掘削ヘッドの回転を止め、作用ヘッドのみを半回転させることにより拡大刃が開閉するので、掘削ロッドに加わる負荷の状況から開閉状態を容易に検知できる。
【０００９】
また、上記押圧部は、側端に、正回転方向に突き出した突起部を有し、該押圧部が正回転するときは該突起部が上記拡大刃の中央部に係合し、該拡大刃が開くのを阻止することができ、さらに上記押圧部は、側端に、切欠部を有し、該押圧部が逆回転するときは、上記拡大刃の、刃先と反対側の側端に該切欠部が係合し、該拡大刃が閉じるのを阻止することもできる。
このように、押圧部が受圧部に係合して掘削ヘッドに回転力を与えているときは、拡大刃は閉じたまま、あるいは開いたままでロックされるので、竪穴の削孔と、削孔した竪穴の拡径とを確実に行うことができる。
【００１０】
さらに、上記作用ヘッドは、該作用ヘッドの上記らせん翼下部を上記掘削ヘッドの上記らせん翼上部に対向させて、軸受を介して上記駆動軸の下端で螺合することにより上記掘削ヘッドを回動自在に軸着したことは好ましい態様である。
このように、軸受を介在させれば、掘削ヘッドの回転を止め、作用ヘッドのみを半回転させることが容易である。
また、上記作用ヘッドは、逆流弁を介し、開口を有する袋ナットで螺合されたものであって、上記掘削ロッドから流入された薬液を該袋ナットから吐出することが好ましい。
このように、逆流弁を設置すれば、吐出した薬液が駆動軸内に逆流することがない。
【発明の効果】
【００１１】
本考案の拡大ヘッドによれば、拡大ヘッドに対し掘削ロッドを相対的に半回転させることにより一対の拡大刃を同時に、確実に開閉することができ、正方向又は逆方向に回転し始めたとき、掘削ロッドに加わる負荷の具合をモニターすることによって、作業を実施しながら地中の拡大刃の開閉状態を察知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第1の実施形態の拡大ヘッドの下部を構成する掘削ヘッドの正面図である。
【図２】図２は、第1の実施形態の拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの正面図である。
【図３】図３は、第1の実施形態の拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの平面図である。
【図４】図４は、第1の実施形態の掘削ヘッドを作用ヘッドに軸着する軸受けと袋螺子の断面図である。
【図５】図５は、第1の実施形態の掘削ヘッド上部の平面図である。
【図６】図６は、第1の実施形態の掘削ヘッド上部の正面図である。
【図７】図７は、第1の実施形態の作用ヘッド下部の底面図である。
【図８】図８は、第1の実施形態の作用ヘッド下部の正面図である。
【図９】図９は、第1の実施形態の押圧部と受圧部との係合関係及び押圧部による拡大刃の開閉状況を模式的に説明する図である。
【図１０】図１０は、第1の実施形態の拡大ヘッドを用いて、現場打ちの杭を造る場合の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第1の実施形態の拡大ヘッドを用いて、既設杭を建て込む場合の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部の平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部の正面図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部の平面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本実施形態の拡大ヘッドについて説明する。
［第１の実施形態］
図１から図４は、第1の実施形態の拡大ヘッドの一例を示す図であり、図１は、拡大ヘッドの下部を構成する掘削ヘッドの正面図、図２は、拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの正面図、図３は、拡大ヘッドの上部を構成する作用ヘッドの平面図
、図４は、掘削ヘッドを作用ヘッドに軸着する軸受けと袋ナットの断面図である。
第１の実施形態の拡大ヘッド１は、下部を構成する掘削ヘッド１０と、上部を構成する作用ヘッド２０とにより構成され、掘削ヘッド１０は作用ヘッド２０と独立に半回転できるよう作用ヘッド２０に軸着されている。
図１に示すように、掘削ヘッド１０は、中空軸３の周囲に配設されたらせん翼４と、らせん翼４上部の水平な端面４ａの、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に配設された一対の受圧部５と、中空軸３を挟んで端寄りの対称な位置に配設された一対の拡大刃６と、そのらせん翼４の下部に配設された、複数の掘削刃７と、により構成されている。
らせん翼４は、ここでは中空軸３を半周する長さに設定されているが、必ずしもこの長さにする必要はなく、例えば中空軸３を１／４周する長さに設定してもよい。
【００１４】
図２に示すように、作用ヘッド２０は、駆動源に接続された掘削ロッドに嵌合され、所定の回転力が伝達される駆動軸１２と、その駆動軸１２の中間部分の周囲に配置されたらせん翼１３と、そのらせん翼１３下部の水平な端面１３ａの、左右対称な位置に配設された一対の押圧部１５と、により構成されている。掘削ロッドに嵌合される駆動軸上部１２ａの側面には、掘削ロッドと共通の貫通孔１６があり、掘削ロッドに嵌合された後、その貫通孔１６にピンを挿入し、駆動軸１２を掘削ロッドに固定する。また、駆動軸下部１２ｃの周囲にはらせん翼１３が配置されておらず、外径は、掘削ヘッド１０の中空軸３の内径よりも小さいので、駆動軸下部１２ｃを中空軸３に挿通することができる。
【００１５】
図３に示すように、駆動軸上部１２ａは、断面が六角形をなし、掘削ロッド内面（図示していない）に形成された六角穴に内嵌めされ、掘削ロッドの回転力が伝達される。ここで、駆動軸上部１２ａが嵌合される掘削ロッド内面は、六角形をなしているが、必ずしも六角形である必要はなく、嵌合可能であれば、多角形でもよい。
【００１６】
図４に示すように、駆動軸下部１２ｃの端縁１２ｄは、内周面及び外周面に、それぞれねじ山が切ってあり、内周面には逆流防止弁１７が螺着される。そして、外周面には、袋ナット１１が螺合される。また、中空軸３の端面と袋ナット１１との間には、内径が駆動軸１２外径よりも大きく、外径が中空軸３外径と同サイズの軸受１８が挟みこまれる。これにより、掘削ヘッド１０は、作用ヘッド２０と独立に回動可能となる。そして、袋ナット１１には開口１１ａが設けてあるので、掘削ロッドの注入口（図示していない）から流入された薬液は駆動軸１２内を通り、その開口１１ａから吐出される。一方、駆動軸１２の内周面には逆流防止弁１７が螺着されており、外部に吐出された薬液が、駆動軸１２内に流入できないようになっている。
ここで、本実施形態の拡大ヘッド１は、軸受１８を用いているが、必ずしも軸受１８である必要はなく、ワッシャなどであってもよい。また、使用する薬液によっては、逆流防止弁１７は必ずしも必要としない。
【００１７】
図５及び図６は、掘削ヘッドの上部を示す図であり、図５は、掘削ヘッド上部の平面図、図６は、掘削ヘッド上部の正面図である。
図５及び図６に示すように、掘削ヘッド１０上部中央には中空軸３があり、その周囲には、らせん翼４が設けてある。そして、らせん翼４上部の水平な端面４ａには、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に一対の受圧部５が、中空軸３を挟んで端寄りの対称な位置に一対の拡大刃６が、それぞれ配設されている。
受圧部５は、後述する作用ヘッド２０の押圧部１５と係合し、掘削ロッドの回転力が伝達されるので、掘削ヘッド１０が回転する力が与えられる。
また、拡大刃６は、水平に旋回できるように端面４ａに軸８で支持され、後述する作用ヘッド２０の押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃが拡大刃６の矢印方向前方の端部（刃先と反対側の端部）６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４より外側に旋回させて、拡大刃６を開いた状態にする。なお、受圧部５の矢印方向前方にある側端部５ａは、拡大刃６が旋回するのを妨げないよう、一部が切断されている。
【００１８】
図７及び図８は、作用ヘッドの下部を示す図であり、図７は、作用ヘッド下部の底面図、図８は、作用ヘッド下部の正面図である。
図７及び図８に示すように、作用ヘッド２０下部中央には駆動軸１２があり、その周囲には、らせん翼１３が設けてある。そして、らせん翼１３下部の水平な端面１３ａには、駆動軸１２を挟んで対称な位置に一対の押圧部１５が設置されている。押圧部１５は、矢印方向前方の直線部分１５ａが図５及び図６に示した掘削ヘッド１０の受圧部５と係合し、掘削ロッドの回転力を受圧部５に伝達するので、掘削ヘッド１０は回転する力が与えられる。そして、この押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃが、図５及び図６に示した拡大刃の矢印方向前方の端部６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４より外側に旋回させて、拡大刃６を開いた状態にする。また、この押圧部１５が矢印方向に回転し、受圧部５に対して相対的に半回転したとき、押圧部１５の突起部１５ｂが、図５及び図６に示した拡大刃の中央部６ｃに当接し、拡大刃の刃先６ｂをらせん翼４側に旋回させて、拡大刃６を閉じた状態にする。
【００１９】
図９は、押圧部と受圧部との係合関係及び押圧部による拡大刃の開閉状況を模式的に説明する図である。
図９に示すように、掘削ヘッドの端面４ａには中空軸３を挟んで中央寄りに受圧部５が、中空軸３を挟んで端寄りに拡大刃６が、それぞれ設置されている。また、掘削ヘッド１０に対向する作用ヘッド２０の端面１３ａには駆動軸１２を挟んで押圧部１５が設置されている。
作用ヘッド２０が矢印方向に回転するときは、押圧部１５が実線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向前方の直線部分が受圧部５に接することにより、掘削ロッドの回転力を受圧部５に伝達する。そのとき、拡大刃６は、実線で示す位置にあり、拡大刃の中央部６ｃが押圧部１５の突起部１５ｂに係合するため、拡大刃６が開かない状態になっている。すなわち、拡大刃はロックされた状態になる。
【００２０】
次に、作用ヘッド２０を矢印方向とは逆向きに回転させる一方、掘削ヘッド１０の回転を停止させる。これは、掘削ヘッド１０の掘削刃７が土中に突き刺さっている状態、あるいは駆動軸１２によって掘削ヘッ１０が地盤に押されている状態、すなわち掘削ヘッド１０が作用ヘッド２０とともに逆方向に回転するのを妨げる力が作用する状態において可能となる。そして、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転すると押圧部１５は破線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向後方の直線部分１５ｄが受圧部５に接し、掘削ロッドの逆向きの回転力が受圧部５に伝達される。そのとき、拡大刃６は、ロックされた状態から解徐された状態となり、破線で示す位置で、拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａが押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃに押され、刃先６ｂはらせん翼４より外側に旋回して、拡大刃６を開く。そして、押圧部１５の矢印方向後方の側端部分１５ｃと拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａが係合し、拡大刃６は開いた状態でロックされる。
この場合、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転する間は、作用ヘッド２０は、掘削ヘッド１０とは係合することがないので掘削ヘッド１０による負荷を受けることなく独立に回転する。従って、相対的に半回転させる際の掘削ロッドの駆動源にかかる負荷（例えば電流値）の状態をモニターすれば、拡大刃６が開いたか否か検知することができる。なお、地盤が固くて拡大刃６が完全に開けない場合であっても、作用ヘッド２０がそのまま回転することにより、土圧が増し、完全に開いた状態になる。
【００２１】
次に、作用ヘッド２０を矢印方向に回転させる一方、掘削ヘッド１０の回転を停止させる。これも、駆動軸１２によって掘削ヘッド１０が地盤に押圧された状態など、掘削ヘッド１０が矢印方向に回転するのを妨げる力が作用する状態において可能となる。そして、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転すると押圧部１５は実線で示す位置にあり、押圧部１５の矢印方向前方における直線部分１５ａが受圧部５に係合し、掘削ロッドの矢印方向の回転力が受圧部５に伝達される。そのとき、拡大刃６は、ロックされた状態から解徐された状態となり、実線で示す位置で、拡大刃６の中央部６ｃが押圧部１５の突起部１５ｂに押され、らせん翼４側に刃先６ｂを旋回し、拡大刃６を閉じる。そして、押圧部１５の突起部１５ｂと拡大刃６の中央部６ｃとが係合し、拡大刃６は閉じた状態でロックされる。
この場合、作用ヘッド２０が掘削ヘッド１０に対して相対的に半回転する間は、作用ヘッド２０は、掘削ヘッド１０とは係合することがないので掘削ヘッド１０の負荷とは無関係に回転する。従って、相対的に半回転させる際の掘削ロッドの駆動源にかかる負荷（ほとんどゼロ）の状態と、その後にかかる負荷の状態とをモニターすれば、地中の拡大刃６が閉じたか否かを検知することができる。
【００２２】
図１０は、本実施形態の拡大ヘッドを用いて、現場打ちの杭を造る場合の一例を示す図であり、図１１は、本実施形態の拡大ヘッドを用いて、既設杭を建て込む場合の一例を示す図である。
図１０に示すように、掘削ロッド３０の下端に本実施形態の拡大ヘッド１を接続し、掘削ロッド３０を正回転させて所定の深度削孔する（ア）。次に、掘削ロッド３０を逆回転させ、拡大刃６を開き、掘削ロッド３０を引き上げながら逆回転させて、削孔した竪穴を拡径する（イ）。所定長拡径したら、掘削ロッド３０を引き下げ、拡大ヘッド６を地盤に押し付けながら正回転して、拡大刃６を閉じる（ウ）。掘削ロッド３０の注入口から薬液を注入し、拡大ヘッド６の開口１１ａから薬液を吐出しつつ、掘削ロッド３０を正回転させると共に、掘削ロッド３０を上下させながら、徐々に引き上げ、球根つきの杭を造る（エ）。
【００２３】
図１１に示すように、既製の杭４０をある程度の深さまで建て込んだら、掘削ロッド３０の下端に本実施形態の拡大ヘッド１を接続し、掘削ロッド３０を正回転させて堅い地盤まで削孔する（ア）。次に、掘削ロッド３０を逆回転させ、拡大刃６を開き、掘削ロッド３０を引き上げながら逆回転させ、削孔した竪穴を拡径し、既製の杭４０を所定の深さまで建て込む（イ）。掘削ロッド３０を引き下げて拡大ヘッド１を地盤に押し付けながら正回転して、拡大刃６を閉じる（ウ）。掘削ロッド３０に薬液を注入し、拡大ヘッド１の開口１１ａから薬液を吐出しつつ、掘削ロッド３０を徐々に引き上げ、既製の杭４０の周囲に球根を造る（エ）。
本実施形態の拡大ヘッド１は、掘削ヘッド１０のらせん翼４の上部端面４ａと作用ヘッド２０のらせん翼１３の下部端面１３ａが重なり合う位置で受圧部５、押圧部１５、拡大刃６がそれぞれ係合するよう構成されているが、必ずしも双方の端面４ａ、１３ａが重なり合う位置で受圧部５、押圧部１５、拡大刃６それぞれが係合するように構成する必要はなく、双方の端面４ａ、１３ａが所定の角度をなす位置で係合するように構成してもよい。また、受圧部５、押圧部１５、拡大刃６の形状は、図５から図８で示した形状に限定されない。
［第２の実施形態］
第２の実施形態の拡大ヘッドは、第１の拡大ヘッドと較べると、掘削ヘッド上部には受圧部のみを設け、作用ヘッド下部には押圧部と拡大刃とを設けた点が相違するが、それ以外の点は共通する。したがって、掘削ヘッドの上部と作用ヘッドの下部について説明する。
【００２４】
図１２及び図１３は、第２の実施形態の掘削ヘッドの上部を示す図であり、図１２は、掘削ヘッド上部の平面図、図１３は、掘削ヘッド上部の正面図である。
図１２及び図１３に示すように、掘削ヘッド上部中央には中空軸３があり、その周囲には、らせん翼４が配設されている。そして、らせん翼４上部の水平な端面４ａには、中空軸３を挟んで中央寄りの対称な位置に一対の受圧部５が配設されている。
【００２５】
図１４及び図１５は、第２の実施形態の作用ヘッドの下部を示す図であり、図１４は、作用ヘッド下部の平面図、図１５は、作用ヘッド下部の正面図である。
図１４及び図１５に示すように、作用ヘッド下部中央には駆動軸１２があり、その周囲には、らせん翼１３が配設されている。そして、らせん翼１３下部の水平な端面１３ａには、駆動軸１２を挟んで対称な位置に一対の押圧部１５が、駆動軸１２を挟んで端寄りの対称な位置に一対の拡大刃６が、それぞれ配設されている。押圧部１５は、矢印方向前方の直線部分１５ａが、図１２及び図１３に示した掘削ヘッドの受圧部５と係合して掘削ロッドの回転力を掘削ヘッドに伝達する。また、拡大刃６は、水平に旋回することができるよう、端面４ａに軸８で支持されている。そして、この押圧部１５が矢印方向と逆向きに半回転したとき、押圧部１５の矢印方向後方側端が、拡大刃６の矢印方向前方の端部６ａに当接し、拡大刃の刃先６ｂを、らせん翼１３より外側に旋回させ、拡大刃６を開いた状態にする。また、この押圧部１５が矢印方向に回転し、受圧部５に対して相対的に半回転したとき、押圧部の突起部１５ｂが拡大刃の中央部６ｃに当接し、拡大刃の刃先６ｂを旋回させて、拡大刃６を閉じた状態にする。
【符号の説明】
【００２６】
１ 拡大ヘッド
３ 中空軸
４、１３ らせん翼
４ａ、１３ａ 端面
５ 受圧部
５ａ 側端部
６ 拡大刃
６ａ 端部
６ｂ 刃先
６ｃ 中央部
７ 掘削刃
８ 軸
１０ 掘削ヘッド
１１ 袋ナット
１１ａ 開口
１２ 駆動軸
１２ａ 駆動軸上部
１２ｃ 駆動軸下部
１２ｄ 端縁
１５ 押圧部
１５ａ、１５ｄ 直線部分
１５ｂ 突起部
１５ｃ 側端部分
１６ 貫通孔
１７ 逆流防止弁
１８ 軸受
２０ 作用ヘッド
３０ 掘削ロッド
４０ 既製の杭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削ロッドの下端に接続され、回転することにより竪穴を削孔する掘削刃及び削孔した竪穴を拡径する一対の拡大刃を有する拡大ヘッドにおいて、
中空軸の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部と、該らせん翼下部に配設された前記掘削刃と、を有する掘削ヘッド、及び
前記掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、該駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、該駆動軸下部部分を前記中空軸に挿通し、前記掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、
前記一対の押圧部それぞれが前記一対の受圧部それぞれに係合して前記掘削ヘッドに回転力を与え、前記一対の押圧部それぞれが前記一対の拡大刃それぞれに係合して該拡大刃を開閉させることを特徴とする拡大ヘッド。
【請求項２】
前記一対の拡大刃は、前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部における対称な位置、又は前記作用ヘッドの前記らせん翼下部における対称な位置に旋回自在に軸支されたものであって、該作用ヘッドを該掘削ヘッドに対して相対的に半回転したとき、該拡大刃は開閉することを特徴とする請求項１記載の拡大ヘッド。
【請求項３】
前記拡大刃は、前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部端面の両端、又は前記作用ヘッドの前記らせん翼下部端面の両端に旋回自在に軸支されたものであって、前記一対の押圧部のうちの一方が、前記一対の受圧部のうちの一方に係合する位置から該受圧部のうちの他方に係合する位置まで回動したとき、該拡大刃は開閉することを特徴とする請求項１記載の拡大ヘッド。
【請求項４】
前記作用ヘッド及び前記掘削ヘッド双方が正回転したときは前記掘削刃により堅穴を削孔し、該掘削ヘッドの回転を止め該作用ヘッドが逆回転したときは前記拡大刃が開き、該作用ヘッド及び該掘削ヘッド双方が逆回転したときは削孔した該竪穴を拡径することを特徴とする請求項1から３のうちの何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項５】
前記掘削ヘッドの回転を止めて前記作用ヘッドが正回転したときは前記拡大刃を閉じることを特徴とする請求項４記載の拡大ヘッド。
【請求項６】
前記押圧部は、側端に、正回転方向に突き出した突起部を有し、該押圧部が正回転するときは該突起部が前記拡大刃の中央部に係合し、該拡大刃が開くのを阻止することを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項７】
前記押圧部は、側端に、切欠部を有し、該押圧部が逆回転するときは、前記拡大刃の、刃先と反対側の側端に該切欠部が係合し、該拡大刃が閉じるのを阻止することを特徴とする請求項１から６のうち何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項８】
前記作用ヘッドは、該作用ヘッドの前記らせん翼下部を前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部に対向させて、軸受を介して前記駆動軸の下端で螺合することにより前記掘削ヘッドを回動自在に軸着したことを特徴とする請求項１から７のうちの何れか１記載の拡大ヘッド。
【請求項９】
前記作用ヘッドは、逆流弁を介し、開口を有する袋ナットで螺合されたものであって、前記掘削ロッドから流入された薬液を該袋ナットから吐出することを特徴とする請求項１から８のうちの何れか１記載の拡大ヘッド。
【請求項１】
掘削ロッドの下端に接続され、回転することにより竪穴を削孔する掘削刃及び削孔した竪穴を拡径する一対の拡大刃を有する拡大ヘッドにおいて、
中空軸の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の上部対称な位置に配設された一対の受圧部と、該らせん翼下部に配設された前記掘削刃と、を有する掘削ヘッド、及び
前記掘削ロッドに嵌合され、回転力を伝達される駆動軸と、該駆動軸中間部分の周囲に配設されたらせん翼と、該らせん翼の下部対称な位置に配設された一対の押圧部と、を有し、該駆動軸下部部分を前記中空軸に挿通し、前記掘削ヘッドを回動自在に軸着する作用ヘッドを備え、
前記一対の押圧部それぞれが前記一対の受圧部それぞれに係合して前記掘削ヘッドに回転力を与え、前記一対の押圧部それぞれが前記一対の拡大刃それぞれに係合して該拡大刃を開閉させることを特徴とする拡大ヘッド。
【請求項２】
前記一対の拡大刃は、前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部における対称な位置、又は前記作用ヘッドの前記らせん翼下部における対称な位置に旋回自在に軸支されたものであって、該作用ヘッドを該掘削ヘッドに対して相対的に半回転したとき、該拡大刃は開閉することを特徴とする請求項１記載の拡大ヘッド。
【請求項３】
前記拡大刃は、前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部端面の両端、又は前記作用ヘッドの前記らせん翼下部端面の両端に旋回自在に軸支されたものであって、前記一対の押圧部のうちの一方が、前記一対の受圧部のうちの一方に係合する位置から該受圧部のうちの他方に係合する位置まで回動したとき、該拡大刃は開閉することを特徴とする請求項１記載の拡大ヘッド。
【請求項４】
前記作用ヘッド及び前記掘削ヘッド双方が正回転したときは前記掘削刃により堅穴を削孔し、該掘削ヘッドの回転を止め該作用ヘッドが逆回転したときは前記拡大刃が開き、該作用ヘッド及び該掘削ヘッド双方が逆回転したときは削孔した該竪穴を拡径することを特徴とする請求項1から３のうちの何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項５】
前記掘削ヘッドの回転を止めて前記作用ヘッドが正回転したときは前記拡大刃を閉じることを特徴とする請求項４記載の拡大ヘッド。
【請求項６】
前記押圧部は、側端に、正回転方向に突き出した突起部を有し、該押圧部が正回転するときは該突起部が前記拡大刃の中央部に係合し、該拡大刃が開くのを阻止することを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項７】
前記押圧部は、側端に、切欠部を有し、該押圧部が逆回転するときは、前記拡大刃の、刃先と反対側の側端に該切欠部が係合し、該拡大刃が閉じるのを阻止することを特徴とする請求項１から６のうち何れか１項記載の拡大ヘッド。
【請求項８】
前記作用ヘッドは、該作用ヘッドの前記らせん翼下部を前記掘削ヘッドの前記らせん翼上部に対向させて、軸受を介して前記駆動軸の下端で螺合することにより前記掘削ヘッドを回動自在に軸着したことを特徴とする請求項１から７のうちの何れか１記載の拡大ヘッド。
【請求項９】
前記作用ヘッドは、逆流弁を介し、開口を有する袋ナットで螺合されたものであって、前記掘削ロッドから流入された薬液を該袋ナットから吐出することを特徴とする請求項１から８のうちの何れか１記載の拡大ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−７００１（Ｐ２０１１−７００１Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５４１５８（Ｐ２００９−１５４１５８）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（３０９０２１２９４）有限会社 植杉工業 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（３０９０２１２９４）有限会社 植杉工業 (6)
【Ｆターム（参考）】
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