特許 7563816 オーガ装置のロック機構、掘削装置および掘削装置のアタッチメント交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】オーガ装置のロック機構、掘削装置および掘削装置のアタッチメント交換方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 19/18 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

E21B19/18

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2024081712

(22)【出願日】2024-05-20

【審査請求日】2024-05-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595018916

【氏名又は名称】株式会社シロタ

(74)【代理人】

【識別番号】100170449

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 英彦

(72)【発明者】

【氏名】増山 昌崇

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２３８７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０４３６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２４－０１１４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭打・地盤改良工事などに利用され、高所に位置するオーガ装置の下端に設けられた第１の嵌合部材と、
前記第１の嵌合部材に嵌合する第２の嵌合部材と、
前記第１の嵌合部材と前記第２の嵌合部材が嵌合した状態を維持するロック機構と備え、
前記第１の嵌合部材は、第１のロック孔を有し、
前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記第１のロック孔に連通する第２のロック孔を有し、
前記ロック機構は、連通する前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通されるロックピンと、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記ロックピンを押圧して自動で前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通することを特徴とする、オーガ装置のロック機構。

【請求項2】

前記第１の嵌合部材は、一対の前記ロック孔を有し、
前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で各第１のロック孔に連通する第２のロック孔を有する、請求項１に記載のオーガ装置のロック機構。

【請求項3】

さらに、一対の前記ロック機構を備え、
各ロック機構は、前記第１の嵌合部材または前記第２の嵌合部材に対して固定され、前記ロックピンを前記第２のロック孔から前記第１のロック孔に押圧するシリンダとを備える、請求項２に記載のオーガ装置のロック機構。

【請求項4】

前記シリンダは、前記ロックピンの挿抜方向と直交した方向に伸縮するように設けられ、
前記シリンダが伸縮することで前記ロックピンを挿抜する押圧力方向変換機構とを備える、請求項３に記載のオーガ装置のロック機構。

【請求項5】

各押圧力方向変換機構は、
シリンダの先端に連結し、上下方向に変位可能な第１の変位部材と、
シリンダの先端および前記第１の変位部材に連結し横方向の外側に変位可能な第２の変位部材と、
シリンダの先端、前記第１の変位部材および第２の変位部材に基端を連結され、かつ、前記ロックピンに先端を連結され、横方向の内側に変位可能な第３の変位部材とを備え、
前記第１の変位部材は断面正円の正円孔を備え、
第２の変位部材は、横方向の中央側に位置する断面正円の正円孔と、外側に位置する長穴とを備え、
第３の変位部材は、基端側および先端側に正円の正円孔とを有し、
前記第１の変位部材の正円孔と前記第２の変位部材の正円孔と前記第３の変位部材とは軸部材で回転可能に軸止され、
前記シリンダが前記第１の変位部材を下方に押圧することで前記第３の変位部材が先端に設けられた前記ロックピンを押圧する、請求項４に記載のロック機構。

【請求項6】

前記一対の押圧力方向変換機構は、前記第１の嵌合部材と連結されている、請求項５に記載のロック機構。

【請求項7】

さらに、一対の前記ロック機構を備え、
各ロック機構は、前記第１の嵌合部材または前記第２の嵌合部材に対して固定され、
前記ロックピンを前記第２のロック孔から前記第１のロック孔に弾性により押圧する弾性機構を備え、
前記弾性機構は、前記第１のロック孔と前記第２のロック孔とが連通した状態でロックピンが挿通される、請求項２に記載のロック機構。

【請求項8】

前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材に対して回転することにより前記第１のロック孔に対して前記第２のロック孔が連通する、請求項７に記載のロック機構。

【請求項9】

前記第２の嵌合部材は、前記オーガ装置の上昇にともない上昇することで前記第１の嵌合部材に対して回転する、請求項８に記載のロック機構。

【請求項10】

請求項１に記載のロック機構により、前記オーガ装置に対してアタッチメントが固定される、掘削装置。

【請求項11】

請求項１に記載のロック機構によりアタッチメントが前記オーガ装置から外れないように固定するアタッチメント交換方法であって、
前記第１のロック孔と前記第２のロック孔が連通するように前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材を嵌合すること、
前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材を嵌合した状態で、前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に自動で前記ロックピンを挿通すること、を含むアタッチメント交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削作業にともなう建設機械装置に関し、特に、オーガ装置に取り付けられるアタッチメントの固定（ロック）技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建設現場などでは、地盤を掘削し杭を打ち込んだり、地盤改良を行ったりする掘削作業がある。そのような掘削作業では、地盤を掘削する際にオーガ装置と称される回転式の重機が用いられる。オーガ装置には、様々なアタッチメントを先端に取り付けて掘削が行われる。

【0003】

このアタッチメントには、地盤を掘削するために設計されたものや、硬い岩石やコンクリートを砕くためのもの、凝固剤を送り込むためのものなどがあり、用途に応じてオーガ装置に交換可能に取り付けられる。

【0004】

例えば、地盤改良用ツールから障害物撤去用ツールに変換することが可能な地盤改良機のツール変換治具についての発明がある（特許文献１を参照）。このツール変換治具によれば、地盤改良用ツールから障害物撤去用ツールへの変換が可能で、作業効率を向上させることができる。

【0005】

また、ツール変換治具において、本体部と一体になる補強部材を有し、大径ツールに対応し押し付け力を高める。中空部を通して中空ロッドの延長が可能であり、部品の共通化が促進されるため、多様な使用態様に対応するツール変換治具が提供される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０２４－１１４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、従来のアタッチメント交換においては、アタッチメントが地上に建てられた状態でオーガ装置に取付固定するため、基本的にオーガ装置を高所に配置し、高所で取付固定することになっていた。

【0008】

したがって、アタッチメント交換において、高所での作業が発生し、作業者の安全が大きな課題となっている。さらに、手作業による交換は時間がかかり、作業効率が悪くなるという課題もあった。

【0009】

本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたものであり、オーガ装置の掘削器具の取り換えを自動化し、高所での作業を不要にすることにより、安全性と作業効率を大幅に向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係るオーガ装置のロック機構は、地盤改質工事などに利用され、高所に位置するオーガ装置の下端に設けられた第１の嵌合部材と、前記第１の嵌合部材に嵌合する第２の嵌合部材と、前記第１の嵌合部材と前記第２の嵌合部材が嵌合した状態を維持するロック機構と備え、前記第１の嵌合部材は、第１のロック孔を有し、前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記第１のロック孔に連通する第２のロック孔を有し、前記ロック機構は、連通する前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通されるロックピンと、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記ロックピンを押圧して前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通することを特徴とする。

【0011】

このオーガ装置のロック機構によれば、地上から容易にアクセス可能なオーガ装置の下端に位置し、第１の嵌合部材と第２の嵌合部材とを使用してアタッチメントが取り付けられ、ロック機構により、第１の嵌合部材と第２の嵌合部材とを迅速に固定または解放できる。

【0012】

ロック機構により従来手作業で行われていたロック作業が自動で行われることになる。したがって、アタッチメント交換において従来必要だった高所での危険かつ労力を要する手作業を排除し、アタッチメントの交換作業が完了します。これにより、作業者の安全が大幅に向上し、作業効率も改善されるため、全体的なプロジェクトの時間短縮とコスト削減が可能となる。

【0013】

（２）上記したオーガ装置のロック機構において、前記第１の嵌合部材は、一対の前記ロック孔を有し、前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で各第１のロック孔に連通する第２のロック孔を有する。

【0014】

このオーガ装置のロック機構によれば、一対のロック孔に一対のロックピンが通されて固定される。これにより、第１の嵌合部材と第２の嵌合部材とを嵌合した状態で確実に固定できる。

【0015】

（３）上記したオーガ装置のロック機構は、さらに、一対の前記ロック機構を備え、各ロック機構は、前記第１の嵌合部材または前記第２の嵌合部材に対して固定され、前記ロックピンを前記第２のロック孔から前記第１のロック孔に押圧するシリンダとを備える。

【0016】

このオーガ装置のロック機構によれば、一対のロック機構において、それぞれのロック機構が独立したシリンダによって操作される。シリンダがロックピンを第２のロック孔から第１のロック孔へ押圧し、これによりアタッチメントの固定と解放を迅速かつ確実に行うことができる。これにより、アタッチメント接続の安定性と固定強度が向上し、掘削作業中のアタッチメントのズレや脱落のリスクが軽減され、作業の信頼性と安全性がさらに高まる。

【0017】

（４）上記したオーガ装置のロック機構において、前記シリンダは、前記ロックピンの挿抜方向と直交した方向に伸縮するように設けられ、前記シリンダが伸縮することで前記ロックピンを挿抜する押圧力方向変換機構とを備える。

【0018】

このオーガ装置のロック機構によれば、シリンダがロックピンの挿抜方向と直交する方向に伸縮し、これによりシリンダの押圧力の方向が変換される。この構造により、シリンダの動作がロックピンを効率的に押し出しまたは引き戻す力に変換される。この方向変換機構によって、シリンダをロックピンの挿抜方向と直交する方向に配置しても、ロックピンの挿入及び抜取がスムーズかつ迅速に行われるため、シリンダの配置の自由度が高まる。

【0019】

（５）上記したオーガ装置のロック機構において、各押圧力方向変換機構は、シリンダの先端に連結し、上下方向に変位可能な第１の変位部材と、シリンダの先端および前記第１の変位部材に連結し横方向の外側に変位可能な第２の変位部材と、シリンダの先端、前記第１の変位部材および第２の変位部材に基端を連結され、かつ、前記ロックピンに先端を連結され、横方向の内側に変位可能な第３の変位部材とを備え、前記第１の変位部材は断面正円の正円孔を備え、第２の変位部材は、横方向の中央側に位置する断面正円の正円孔と、外側に位置する長穴を備え、第３の変位部材は、基端側および先端側に正円の正円孔を有し、前記第１の変位部材の正円孔と前記第２の変位部材の正円孔と前記第３の変位部材とは軸部材で回転可能に軸止され、前記シリンダが前記第１の変位部材を下方に押圧することで前記第３の変位部材が先端に設けられた前記ロックピンを押圧する。

【0020】

このオーガ装置のロック機構によれば、複数の変位部材を介してシリンダの直線運動をロックピンの挿入・抜取動作に変換する。第１の変位部材がシリンダからの垂直圧力を受け、この力を第２の変換部材および第３の変位部材を通じて横方向の動きへと効率的に変換することができる。このロック機構により、ロックピンへの直接的な力の適用が可能となり、ロック機構の反応速度と精度が向上する。また、部品間での力の伝達効率が高く、装置の全体的な信頼性と耐久性が向上するため、オーガ装置のメンテナンスコストを削減するとともに稼働率の向上する。

【0021】

（６）上記したオーガ装置のロック機構において、前記一対の押圧力方向変換機構は、前記第１の嵌合部材と連結されている。このオーガ装置のロック機構によれば、押圧力方向変換機構が、オーガ装置に連結された第１の嵌合部材に連結されているため、押圧力方向変換機構をオーガ機構と同時に移動させることができ、掘削作業の効率が向上する。

【0022】

（７）上記したオーガ装置のロック機構は、さらに、一対の前記ロック機構を備え、各ロック機構は、前記第１の嵌合部材または前記第２の嵌合部材に対して固定され、前記ロックピンを前記第２のロック孔から前記第１のロック孔に弾性により押圧する弾性機構を備え、前記弾性機構は、前記第１のロック孔と前記第２のロック孔とが連通した状態でロックピンが挿通される。

【0023】

このオーガ装置のロック機構によれば、一対のロック機構の各々が対応する嵌合部材に固定され、弾性機構を介してロックピンを押圧する設計は、アタッチメントの交換と固定がより迅速かつ確実に行えるようになる。この弾性機構により、ロックピンが第１のロック孔と第２のロック孔間を自動的にかつ弾性的に挿通されるため、人手を要する調整作業が不要となり、作業効率が向上する。

【0024】

また、このシステムにより、ロックピンの位置決めが精確に行われるため、掘削中のアタッチメントの不意な脱落を防ぎ、作業の安全性を高めることができる。さらに、連続した作業においても、この機構がアタッチメントの確実な固定を持続的に支えることで、装置の信頼性と耐久性が向上する。

【0025】

（８）上記したオーガ装置のロック機構において、前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材に対して９０°回転することにより前記第１のロック孔に対して前記第２のロック孔が連通する。

【0026】

このオーガ装置のロック機構によれば、第２の嵌合部材が第１の嵌合部材に対して９０°回転することで第１のロック孔と第２のロック孔が連通するため、アタッチメントの交換と固定を迅速かつ簡単に行えるようになる。この回転機構により、ロックピンの挿入が手動操作や追加の工具なしに簡単にできるため、作業効率が大幅に向上する。また、回転動作による直接的な連通は、ロックの安定性を高め、アタッチメントのずれや脱落のリスクを最小限に抑えることができる。これにより、掘削作業の安全性と信頼性が向上し、作業現場での時間とコストの節約に寄与する。

【0027】

（９）上記したオーガ装置のロック機構において、前記第２の嵌合部材は、前記オーガ装置の上昇にともない上昇することで前記第１の嵌合部材に対して９０°回転する。このオーガ装置のロック機構によれば、第２の嵌合部材が第１の嵌合部材に自動的に整合し、ロックピンが正確な位置に挿入されるプロセスを自動化することができる。これにより、アタッチメントの固定と解放が迅速かつ容易に行えるため、掘削作業の進行中においてもアタッチメントの交換が簡単にできる。

【0028】

（１０）本発明に係る掘削装置は、前記オーガ装置と前記アタッチメントとを固定する上記のロック機構により、前記オーガ装置と前記アタッチメントとを固定する。この掘削装置によれば、アタッチメントの交換や調整を迅速かつ簡単に行うことができるため、作業効率が大幅に向上する。また、ロック機構による確実な固定は、掘削作業中のアタッチメントの安定性を保ち、不意の脱落や動きを防ぐことで作業の安全性を高める。このように、ロック機構を採用することで、掘削装置の操作性、効率、および安全性が向上し、作業現場での信頼性と生産性が強化される。

【0029】

（１１）本発明に係る掘削装置のアタッチメント交換方法は、前記した掘削装置を利用し、前記第２の嵌合部材はアタッチメントに連結しており、前記第１の嵌合部材に前記第２の嵌合部材が連結することにより前記オーガ装置に前記アタッチメントが取付られ、前記ロック機構により前記アタッチメントが前記オーガ装置から外れないように固定されることを特徴とする。

【0030】

この掘削装置のアタッチメント交換方法によれば、ロック機構により確実に固定されるため、アタッチメントが掘削中にオーガ装置から外れるリスクが極めて低くなる。この方法により、アタッチメントの取り付けと取り外しが簡単かつ迅速に行えるため、作業効率が大幅に向上する。また、アタッチメントの固定が確実に行われることで、掘削作業の安全性と精度が向上し、装置の信頼性が保たれる。これにより、作業の停止時間の短縮と生産性の向上が実現される。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、高所作業が発生するアタッチメント交換のロック作業を自動化することにより、高所での手作業を不要にし、作業者の安全と効率を向上させ、かつ、作業の時間とコストを削減する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る掘削装置を示す側面図である。

【図2】図１に示す掘削装置に設けられる接続装置を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図3】図１に示すオーガ装置に取付けられるアタッチメントを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図4】図２に示す接続装置の押圧力変換機構を示すための分解正面図である。

【図5】図２に示す接続装置のロック機構の動作を説明するための図であり、（Ａ）はロック前の状態を示し、（Ｂ）はロック後の状態を示す正面断面図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る掘削装置を示す側面図である。

【図7】図６に示す掘削装置に設けられる接続装置を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。

【図8】図５に示す接続装置のロック機構の動作を説明するための図であり、（Ａ）はロック前の状態を示し、（Ｂ）はロック後の状態を示す正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態に係る掘削装置Ｓについて、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、図１および図６における紙面の上下方向を「上下方向」または「軸線方向」、図１および図６の紙面の左右方向を「前後方向」、紙面紙背方向を「横方向」とも称し、特に上下方向の下方を先端方向、上方を基端方向とも称する。

【0034】

掘削装置は、バックホウやパイルドライバーのようなベースマシンと、ベースマシンのリーダの先端に取り付けられるオーガ装置と、オーガ装置に取付けられるアタッチメントと、オーガ装置とアタッチメントを接続する接続機構とを備える。オーガ装置は、種々のアタッチメントまたは同種のアタッチメントを交換可能に取り付けられる。本実施形態において、地盤を掘削するための掘削アタッチメントを取り付ける形態について説明する。しかし、アタッチメントは他の用途に適した他のアタッチメントであってもよい。

【0035】

［第１の実施形態］
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る掘削装置Ｓ１は、例えば、架道橋のような空頭制限のある環境下における掘削作業に利用される。掘削装置Ｓ１は、ベースマシンＳ１１と、ベースマシンＳ１１のリーダの先端に取り付けられるオーガ装置Ｓ１２と、オーガ装置Ｓ１２の先端に設けられるアタッチメントＳ１３と、オーガ装置Ｓ１２にアタッチメントＳ１３を交換可能に接続する接続機構Ｓ１４とを備える。

【0036】

第１の実施形態において空頭制限があるため、掘削装置Ｓ１は、ベースマシンＳ１１として比較的小型なベースマシンが用いられ、１つ目のアタッチメントＳ１３で掘削を行い、当該アタッチメントＳ１３が地中に埋設された状態で２つ目のアタッチメントＳ１３の基端が、ベースマシンＳ１１のオーガ装置Ｓ１２に接続機構Ｓ１４を介して交換して取り付けられ、２つ目のアタッチメントＳ１３が１つ目のアタッチメントＳ１３の基端に連結されて深度を深めるように掘削が行われ、目的の深度に到達するまでアタッチメントＳ１３を順次追加して掘削が行われる。

【0037】

接続機構Ｓ１４は、アタッチメントＳ１３をオーガ装置Ｓ１２に容易に接続できるように、オーガ装置Ｓ１２の先端に設けられた第１の接続部１０と、アタッチメントＳ１３の基端に設けられた第２の接続部２０とから接続機構Ｓ１４を形成する。第１の接続部１０に第２の接続部２０が接続することでオーガ装置Ｓ１２にアタッチメントＳ１３が取り付けられる。接続機構Ｓ１４の各部の材料は、機能に適応した金属材料が用いられる。

【0038】

図２に示すように、第１の接続部１０は、オーガ装置Ｓ１２に連結され、第１の嵌合部材１１を支持固定する支持部１２と、支持部１２に支持された第１の嵌合部材１１と、後述する第２の嵌合部材２１が第１の嵌合部材１１に嵌合された状態で第１の嵌合部材１１と第２の嵌合部材２１をロックするロック機構１３とを備える。

【0039】

支持部１２は、概略、第１の円板部材１４と第１の円板部材１４に載置される第２の円板部材１５とを備える。第１の円板部材１４は、周囲にボルトＢを貫通されてオーガ装置Ｓ１２に固定されている。第２の円板部材１５は、第１の円板部材１４と第２の円板部材１５は中央の連結部材１６により連結されている。

【0040】

第１の嵌合部材１１は、概略円筒状に形成されており、中央に軸線方向に延在する断面六角形の止り穴１１ａが形成されている。第１の嵌合部材１１は、溶接により第１の円板部材１４に固定されている。第１の嵌合部材１１は、後述するロックピン３５が横方向に挿通する一対の第１のロック穴１１ｂを１つの対向する面に有する。

【0041】

図３に示すように、第２の嵌合部材２１は、第１の嵌合部材１１の六角形の接続穴に対応した六角形の接続軸部２１aと、接続軸部２１aから延在するアタッチメント部２３とを備える。接続軸部２１aは、後述するロックピン３５を受ける一対の第２のロック孔２１ｂを横方向外側に開放するように備える。アタッチメント部２３は、図示しないが、第２の嵌合部材２１を備えるアタッチメントＳ１３の用途により種々の形状に形成されている。

【0042】

再び図２を参照して、ロック機構１３は、第１の嵌合部材１１の先端に連結される基板部材３１と、基板部材３１の横方向の両側から連結される一対のシリンダ支持部３２と、シリンダ支持部３２に支持されるシリンダ３３と、シリンダ３３の伸縮する先端に連結する押圧力方向変換機構３４と、押圧力方向変換機構３４により軸線方向に伸縮するシリンダ３３の押圧力を横方向に変換されて押圧されるロックピン３５を備える。ロックピン３５は、概略板状に形成されており、第１のロック穴１１ｂに向けた先端部を正面視の断面を半円状に形成されており、第１のロック穴１１ｂはロックピン３５の先端部に対応した形状に穿たれており、第２のロック孔２１ｂは、概略断面矩形に穿たれている。

【0043】

基板部材３１は、円形の中央部３１ｃと、中央部３１ｃから横方向に延在する両側部３１ｂとを備え（図２（Ｃ）を参照）、中央部３１ｃは第１の嵌合部材１１の止り穴１１ａと同一断面の通り穴３１ａを有し、止り穴１１ａと通り穴３１ａが連通した状態で、中央部３１ｃの周囲にボルトＢを貫通されて第１の嵌合部材１１に連結されている。なお、本実施形態において通り穴３１ａと止り穴１１ａとにより形成される穴を第１の接続穴と称する。これにより、第１の接続穴は断面六角形の止り穴とされている。

【0044】

シリンダ支持部３２は、基板部材３１の両側部３１ｂの横方向の端部から軸線方向に延在する第１の支持部１２と、第１の支持部１２の基端に載置され溶接固定される第２の支持部２２とを備え、第１の支持部１２が基板部材３１の両側部３１ｂの端部にボルトＢを通して連結されている（図２（Ｂ）を参照）。第２の支持部２２は、軸方向に貫通孔（図示しない）を有し、当該貫通孔にシリンダ３３の伸縮部３３ａが挿通されて、シリンダ３３が載置されている。

【0045】

押圧力方向変換機構３４は、シリンダ３３の先端に連結し上下方向に変位可能な第１の変位部材３４ａと、第１の変位部材３４ａに連結し横方向の外側に変位可能な第２の変位部材３４ｂと、第１の変位部材３４ａに連結し横方向の内側に変位可能な第３の変位部材３４ｃとを備える。各変位部材は、横方向に直行する前後方向に間隔をおいて配置された一対の板状部材からなる。

【0046】

図４に示すように、第１の変位部材３４ａは、各板状部材に設けられる断面正円形の第１の正円孔３４ｏを有し、第２の変位部材３４ｂは、各板状部材に設けられ、横方向の中央側に位置する断面正円形の第２の正円孔３４ｐと、横方向の外側に位置する長孔３４ｑとを有し、第３の変位部材３４ｃは、各板状部材に設けられ、横方向の外側に位置する断面正円形の第３の正円孔３４ｒと、横方向の中央側に位置する断面正円形の第４の正円孔３４ｓとを備える。第１の正円孔３４ｏ～第４の正円孔３４ｓおよび長孔３４ｑは各変位部材の各板状部材を貫通している。

【0047】

図５に示すように、第１の変位部材３４ａの第１の正円孔３４ｏと第２の変位部材３４ｂの第２の正円孔３４ｐと第３の部材の第３の正円孔３４ｒは同軸に第１の軸部材３４ｕを通されて回転可能に結合している。また、第２の変位部材３４ｂの長孔３４ｑは、シリンダ支持部３２の第１の支持部１２に設けられた第２の軸部材３４ｖに回転移動可能に通されて結合している。さらに、第３の変位部材３４ｃは第４の正円孔３４ｓに第３の軸部材３４ｗを貫通させてロックピン３５に回転可能に結合している。

【0048】

シリンダ３３が上下方向に伸縮することにより第１の変位部材３４ａが上下に変位し、これに連動して第２の変位部材３４ｂおよび第３の変位部材３４ｃが変位してロックピン３５が横方向に変位する。具体的には、シリンダ３３の伸縮部３３ａが上方に位置する場合は、第１の変位部材３４ａが上昇し、第２の変位部材３４ｂの中央側および第３の変位部材３４ｃの外側が上方に位置し、第２の変位部材３４ｂは中央側が高位となる斜め、第３の変位部材３４ｃは外側が高位となる斜めの状態となる（図５（Ａ）を参照）。

【0049】

シリンダ３３の先端が下方に位置する場合は、第１の変位部材３４ａが下降し、第２の変位部材３４ｂおよび第３の変位部材３４ｃは、水平の状態となる。なお、シリンダ３３の伸縮部材が上位置から下位置に移動する際に、第２の変位部材３４ｂの長孔３４ｑは、外側に第２の軸部材３４ｖを受けた状態から内側に受けた状態に変位する。第２の軸部材３４ｖが長孔３４ｑの最内側に位置すると第２の変位部材３４ｂは水平な状態となる。このとき、第３の変位部材３４ｃの第３の正円孔３４ｒは、第２の変位部材３４ｂの第２の正円孔３４ｐに軸止めされているため、第４の正円孔３４ｓが中央側に変位するように、第３の変位部材３４ｃは水平な状態となる。これにより、第３の変位部材３４ｃがロックピン３５を内側に押圧するように変位する（図５（Ｂ）を参照）。

【0050】

掘削装置Ｓ１は、第１の嵌合部材１１と第２の嵌合部材２１とが嵌合した状態で第１の嵌合部材１１の第１のロック穴１１ｂと第２の嵌合部材２１の第２のロック孔２１ｂとが連通し、第１のロック穴１１ｂと第２のロック孔２１ｂとにロックピン３５が挿通するようロック機構３０のシリンダ３３が動作し、第１の嵌合部材１１と第２の嵌合部材２１をロックする。なお、一対のシリンダ３３は、個別に動作してもよいし、同時に動作してもよい。

【0051】

掘削装置Ｓ１は、オーガ装置Ｓ１２に１つ目の掘削用のアタッチメントＳ１３が取り付けられて掘削を行い、当該アタッチメントＳ１３が地中に埋設された状態で２つ目の掘削用のアタッチメントＳ１３を交換される。このとき、接続機構Ｓ１４が高所の状態で２つ目のアタッチメントＳ１３に交換されるが、オーガ装置Ｓ１２にアタッチメントＳ１３を接続しロックする機構がシリンダ３３により自動でロックされる。掘削装置Ｓ１は、頻繁にアタッチメントＳ１３の交換が必要となるが、本実施形態においてアタッチメントＳ１３の交換が容易かつ安全になるため、掘削作業の効率が高くなる。

【0052】

本発明に係る第１の実施形態において、ロック機構は、シリンダが上下方向に伸縮し押圧力変換機構を介してロックピンを横方向に押圧する形態について説明した。しかし、ロック機構は、シリンダが横方向に伸縮しロックピンを横方向に押圧する形態であってもよい。

【0053】

本発明に係る第１の実施形態において、ロック機構は、第１の変位部材、第２の変位部材および第３の変位部材によりシリンダの押圧力を変換する形態について説明した。しかし、ロック機構は、他の構成により押圧力を変換するものであってもよい。

【0054】

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る掘削装置Ｓ２は、例えば、ビルや道路、鉄道、橋梁などの大型構造物を支える既成の基礎杭を地中に施工する際の掘削作業に利用される。掘削装置Ｓ２は、ベースマシンＳ２１と、ベースマシンＳ２１のリーダの先端に取り付けられるオーガ装置Ｓ２２と、オーガ装置Ｓ２２の先端に設けられるアタッチメントＳ２３と、オーガ装置Ｓ２２にアタッチメントＳ２３を交換可能に接続する接続機構Ｓ２４とを備える。

【0055】

図６に示すように、第２の実施形態において、掘削装置Ｓ２は、ベースマシンＳ２１として大型のパイルドライバーが用いられ、掘削目的の深度に相当する長尺のアタッチメントＳ２３がベースマシンＳ２１のオーガ装置Ｓ２２に接続機構Ｓ２４を介して交換可能に取り付けられる。掘削装置Ｓ２は、１度の掘削作業で目的の深度まで掘削を行うためアタッチメントが長尺化し、交換時の接続機構Ｓ２４が高位となる。

【0056】

接続機構Ｓ２４は、アタッチメントＳ２３をオーガ装置Ｓ２２に容易に接続できるように、オーガ装置Ｓ２２の先端に設けられた第１の接続部６０と、アタッチメントＳ２３の基端に設けられた第２の接続部７０とから接続機構Ｓ２４を形成する。第１の接続部６０に第２の接続部７０が接続することでオーガ装置Ｓ２２にアタッチメントＳ２３が取り付けられる。接続機構Ｓ２４の各部の材料は、機能に適応した金属材料が用いられる。

【0057】

図７に示すように、第１の接続部６０は、オーガ装置Ｓ２２に連結される延在支持部材６２と、延在支持部材６２に固定して支持された第１の嵌合部材６１と、後述する第２の嵌合部材７１が第１の嵌合部材６１に嵌合された状態で第１の嵌合部材６１と第２の嵌合部材７１をロックするロック機構８０とを備える。

【0058】

第１の嵌合部材６１は、概略、第１の嵌合部材６１の基端を形成する基端円板部材６１ａと、基端円板部材６１ａから軸線方向に延在する先端棒状部材６１ｂとを備える。先端円形基板６２ａと基端円板部材６１ａとは周囲をボルトＢにより固定されている。また、基端円板部材６１ａと先端棒状部材６１ｂは溶接固定されており補助部材により強固に固定されている。先端棒状部材６１ｂは、横方向に貫通する第１のロック孔６１ｃと第１のロック孔６１ｃの下方に隣り合う軸孔６１ｄとを有する。

【0059】

第２の嵌合部材７１は、先端棒状部材６１ｂを回転可能に受ける回転受部７１ａと、回転受部７１ａから延在する延在支持部材７２と、延在支持部材７２の先端に連結するアタッチメントＳ２３を受けるアタッチメント受部７３とを備える。回転受部７１ａは、前面視でＵ字形状に形成されており、Ｕ字の両側部を貫通する一対の第２のロック孔７１ｃと、一対のロック孔７１ｃの下方に隣り合う一対の第２の軸孔７１ｄとを有する。また、回転受部７１ａは、Ｕ字の下端部に延在支持部材７２を溶接で固定して連結されている。

【0060】

第２の嵌合部材７１の回転受部７１ａは、第１の嵌合部材６１の先端棒状部材６１ｂの軸孔６１ｄに、第２の嵌合部材７１の一対の軸孔７１ｄが連通する状態で軸孔６１ｄと一対の軸孔７１ｄに軸部７３ｄが通されて回転可能に第１の嵌合部材６１に連結されている。第１の嵌合部材６１の第１のロック孔６１ｃと、第２の嵌合部材７１の一対の第２のロック孔７１ｃとは、第１の嵌合部材６１と第２の嵌合部材７１が上下方向に沿った状態で連通し、ロックピン８５が挿通され、それ以外の状態では孔の位置がずれてロックピン８５が挿通されないように形成されている。

【0061】

ロック機構８０は、回転受部７１ａの一対の第２のロック孔７１ｃに挿通される一対のロックピン８５と、ロックピン８５を中央側に向けて押圧する一対の弾性部８６とを備える。各弾性部８６は回転受部７１ａに連結して設けられており、ロックピン８５は弾性部８６に連結されている。ロックピン８５は、回転受部７１ａの両側部の７１ｄに挿通して先端棒状部材６１ｂの貫通孔に向けて弾性部８６により押圧される。

【0062】

掘削装置Ｓ２は、第１の嵌合部材６１の先端棒状部材６１ｂと第２の嵌合部材７１の延在支持部材６２とが上下方向に沿った状態で第１の嵌合部材６１の一対の第１のロック孔６１ｃと第２の嵌合部材７１の一対の第２のロック孔７２ｃが連通するように組み合わされており、ロック機構８０の弾性部８６が一対のロックピン８５を中央側に押圧している。第１のロック孔６１ｃと一対の第２のロック孔７２ｃが連通した状態で、ロックピン８５が第１のロック孔６１ｃと一対の第２のロック孔７２ｃとに通されて第１の嵌合部材６１と第２の嵌合部材７１がロックされる。

【0063】

図８（Ａ）に示すように、掘削装置Ｓ２にアタッチメントＳ２３を取り付ける際は、オーガ装置Ｓ２２を下降させ上下方向に延在する第１の嵌合部材６１の下端が地面に接触するか、それに近い状態に置かれ、第２の嵌合部材７１を横方向に沿わせた状態で取り付ける。その後、オーガ装置Ｓ２２を上昇させると、図８（Ｂ）に示すように、第１の嵌合部材６１も上昇し、第２の嵌合部材７１の一端が第１の嵌合部材６１の上昇に伴い持ち上げられる。その後、第２の嵌合部材７１が上下方向に沿うまで持ち上げられると、貫通孔と一対の貫通孔が連通した状態でロックピン８５が通孔と一対の貫通孔に通されて第１の嵌合部材６１と第２の嵌合部材７１がロックされる。

【0064】

掘削装置のアタッチメント交換方法は、第１の実施形態に係るロック機構または第２の実施形態に係るロック機構によりオーガ装置に対してアタッチメントが固定される。

【0065】

本発明に係る第２の実施形態において、ロック機構は、第２の嵌合部材が第１の嵌合部材に対して９０°回転することにより第１のロック孔と第２のロック孔とが連通する形態について説明した。しかし、ロック機構は、第２の嵌合部材が第１の嵌合部材に対して回転することにより第１のロック孔と第２のロック孔とが連通すれば他の形態であってもよい。

【0066】

本発明の実施形態において、ロック機構は、シリンダまたは弾性部が、ロックピンを押圧して自動で第１の嵌合部材と第２の嵌合部材を固定（ロック）する形態について説明した。しかし、ロック機構は、他の機構によって自動で第１の嵌合部材と第２の嵌合部材を固定（ロック）する形態であってもよい。

【0067】

本発明の実施形態において、ロック機構は、一対のシリンダまたは一対の弾性部が、それぞれ、ロックピンを押圧して第１の嵌合部材と第２の嵌合部材を固定（ロック）する形態について説明した。しかし、ロック機構は、１つのシリンダまたは１つの弾性部が１つのロックピンを押圧して固定（ロック）する形態であってもよい。

【0068】

以上、本発明の実施形態に係るに掘削装置、掘削装置のロック機構および掘削装置のアタッチメント交換方法について説明した。ただし、掘削装置、掘削装置のロック機構および掘削装置のアタッチメント交換方法は上記の実施形態に限定されず、発明の目的を達成する範囲で他の構成とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、埋没杭の抜去に利用できる。

【符号の説明】

【0070】

Ｂ ：ボルト
Ｓ ：掘削装置
Ｓ１ ：掘削装置
Ｓ１１ ：ベースマシン
Ｓ１２ ：オーガ装置
Ｓ１３ ：アタッチメント
Ｓ１４ ：接続機構
Ｓ２ ：掘削装置
Ｓ２１ ：ベースマシン
Ｓ２２ ：オーガ装置
Ｓ２３ ：アタッチメント
Ｓ２４ ：接続機構
１０ ：第１の接続部
１１ ：第１の嵌合部材
１１ａ ：穴
１１ｂ ：第１のロック穴
１２ ：支持部
１３ ：ロック機構
１４ ：第１の円板部材
１５ ：第２の円板部材
１６ ：連結部材
２０ ：第２の接続部
２１ ：第２の嵌合部材
２１a ：接続軸部
２１ｂ ：第２のロック孔
２２ ：第２の支持部
２３ ：アタッチメント部
３０ ：ロック機構
３１ ：基板部材
３１ａ ：穴
３１ｂ ：両側部
３１ｃ ：中央部
３２ ：シリンダ支持部
３３ ：シリンダ
３３ａ ：伸縮部
３４ ：押圧力方向変換機構
３４ａ ：第１の変位部材
３４ｂ ：第２の変位部材
３４ｃ ：第３の変位部材
３４ｏ ：第１の正円孔
３４ｐ ：第２の正円孔
３４ｑ ：長孔
３４ｒ ：第３の正円孔
３４ｓ ：第４の正円孔
３４ｕ ：第１の軸部材
３４ｖ ：第２の軸部材
３４ｗ ：第３の軸部材
３５ ：ロックピン
６０ ：第１の接続部
６１ ：第１の嵌合部材
６１ａ ：基端円板部材
６１ｂ ：先端棒状部材
６１ｃ ：第１のロック孔
６１ｄ ：軸孔
６２ ：延在支持部材
６２ａ ：先端円形基板
７０ ：第２の接続部
７１ ：第２の嵌合部材
７１ａ ：回転受部
７１ｃ ：第２のロック孔
７１ｄ ：軸孔
７２ ：延在支持部材
７２ｃ ：第２のロック孔
７３ｄ ：軸部
８０ ：ロック機構
８５ ：ロックピン
８６ ：弾性部

【要約】      （修正有）

【課題】オーガ装置のアタッチメントの取り換えを自動化し、高所での作業を不要にすることにより、安全性と作業効率を大幅に向上させる。
【解決手段】オーガ装置のロック機構は、杭打・地盤改良工事などに利用され、高所に位置するオーガ装置の下端に設けられた第１の嵌合部材と、前記第１の嵌合部材に嵌合する第２の嵌合部材と、前記第１の嵌合部材と前記第２の嵌合部材が嵌合した状態を維持するロック機構と備え、前記第１の嵌合部材は、第１のロック孔を有し、前記第２の嵌合部材は、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記第１のロック孔に連通する第２のロック孔を有し、前記ロック機構は、連通する前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通されるロックピンと、前記第１の嵌合部材と第２の嵌合部材が嵌合した状態で前記ロックピンを押圧して前記第１のロック孔と前記第２のロック孔に挿通することを特徴とする。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】