JP2015172324A - ロッド回転駆動装置及び地盤改良機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドの任意の位置でチャックでき、小型化が可能なロッド回転駆動装置及び該ロッド回転駆動装置を適用した地盤改良機を提供する。
【解決手段】ロッド回転駆動装置５は、ロッド６を係合する駆動シャフト２０を回転可能に備えた本体１７と、駆動シャフトに回転可能に設けられたロッドチャック機構１８と、チャック解除機構１９とを備え、ロッドチャック機構は、ロッド半径方向にのみ移動可能な複数のクサビ部材２５と、クサビ部材の傾斜面２５ａと接触する中空円筒状のスライド部材２６と、スライド部材をロッド軸方向に付勢するバネ部材２７とを備え、本体に設けられたシリンダ３４によってスライド部材の外周に設けられた受けプレート３１を押すことにより、バネ部材の付勢力に対抗してスライド部材をスライドさせ、クサビ部材がバネ２８によりロッド半径方向外側に移動しチャックを解除する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロッド回転駆動装置及び地盤改良機に関し、詳しくは、ベースマシンの前部に立設したリーダに沿って昇降可能に設けられるロッド回転駆動装置と該ロッド回転駆動装置を適用した地盤改良機に関する。

ベースマシンの前部に立設したリーダに沿って昇降可能に設けられるロッド回転駆動装置のロッドチャック機構とチャック解除機構として、ロッドチャック機構は、出力軸（駆動シャフト）に一体回転可能に設けられ、水平方向に移動可能に対向配置され、かつ、ロッドに形成した断面円形の溝部に係合する左右一対のチャック板と、両チャック板を閉じ状態とするチャック手段とを有したものであり、前記チャック解除機構は、ロッド回転駆動装置の非回転部に配設したシリンダにて昇降可能に支持されるチャック解除部材と、該シリンダの伸長により進出するチャック解除部材に係合して両チャック板を開き方向へ移動させる推力変換機構とで構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１８９５７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロッド回転駆動装置では、ロッドに断面円形の溝部を形成しなければならない上、ロッドの溝部でしかチャックできないため、ロッドをチャックする際には溝部に対してチャック板の位置を合わせることが求められるという課題があった。そこで本発明は、ロッドに溝を形成する必要がなく、ロッドの任意の位置でチャックできる機構のロッド回転駆動装置及び該ロッド回転駆動装置を適用した地盤改良機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のロッド回転駆動装置は、ベースマシンの前部に立設したリーダに沿って昇降可能に設けられるロッド回転駆動装置であって、前記ロッド回転駆動装置は、ロッドを挿通係合する多角形状のロッド挿通孔を有する駆動シャフトを回転可能に備えた本体と、前記駆動シャフトに回転可能に設けられたロッドチャック機構と、 チャック解除機構とを備え、前記ロッドチャック機構は、前記駆動シャフトの端部に回転可能に連結した円筒体と、該円筒体に設けられた複数のガイド孔に支持され、ロッド半径方向にのみ移動可能に設けられた複数のクサビ部材と、前記円筒体の外周に設けられ、前記クサビ部材の外面の傾斜面と接触するテーパ溝を形成した中空円筒状のスライド部材と、該スライド部材をロッド軸方向に付勢するバネ部材とを備え、前記バネ部材に付勢されたスライド部材がスライドすることによって、前記クサビ部材がロッド半径方向内側に移動してロッドをチャックし、前記チャック解除機構は、前記本体に設けられたシリンダと、前記スライド部材外周に設けられた受けプレートとを備え、前記受けプレートが前記シリンダに押されることにより、前記バネ部材の付勢力に対抗して前記スライド部材をスライドさせることにより、前記クサビ部材がロッド半径方向外側に移動してロッドのチャックが解除されることを特徴としている。

また、前記ロッド回転駆動装置は、前記駆動シャフトの端部にリング状の鍔部材を設け、前記円筒体の上端は、該鍔部材の上下を挟持する断面コ字状のリング状連結部材を有することを特徴としている。

さらに、前記シリンダが、内部にチャック機構を収容可能な円筒型中空シリンダであるか、対向配置される一対のシリンダであることが好ましい。また、前記円筒体の外壁と前記クサビ部材の間に、該クサビ部材をロッド半径方向外側に付勢するバネが設けられていたり、前記クサビ部材の外面の傾斜面に、前記スライド部材と吸着する磁石が設けられていたり、前記シリンダと前記受けプレートの間に、ナイロンプレートが介されていることが好ましい。また、前記バネ部材は前記円筒体の下端に設けられたリング状の支持プレートと前記スライド部材の下端との間に配置され、前記受けプレートの周縁部下部側に前記バネ部材をカバーするカバー筒と、前記支持プレートの外周に外周面を塗装した塗装筒が設けられ、ロッドチャック解除時には前記塗装筒の外周面が前記カバー筒に覆われ、ロッドチャック時には前記塗装面の外周面の一部が前記カバー筒に覆われないことを特徴としている。

さらに、本発明の地盤改良機は、上述のロッド回転駆動装置を備えた地盤改良機であって、ロッドが全長に亘って断面多角形状であることを特徴としている。

本発明のロッド回転駆動装置によれば、ロッドにチャック用の溝部を形成する必要がない。また、ロッドチャック機構が駆動シャフトに回転可能に設けられていることから、駆動シャフトからロッドに伝達するトルクがロッドチャック機構には伝達されないため、押し込み力、引き抜き力のみがかかる構造となっており、小型化を図ることができる。さらに、ロッドをチャックする際に、角軸部の平面とクサビ部材の位相が合っていなくとも、位相が合うようにロッドチャック機構が回転するので、位相を気にせずにロッドをチャックすることができる。また、チャック解除機構のシリンダは、掘削時（チャック時）には、ロッドチャック機構と離間している状態になるので、シリンダに掘削時の反力等はかからない。

本発明の地盤改良機によれば、ロッドが全長に亘って断面多角形状をしているので、ロッドのどの位置でもチャックすることが可能である。

本発明の第１形態例を示すロッド回転駆動装置を適用した地盤改良機の側面図である。 同じくロッド回転駆動装置のチャック状態の断面図である。 同じくロッド回転駆動装置のチャック解除状態の断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図２のＶ−Ｖ断面図である。 本発明の第２形態例を示すロッド回転駆動装置のチャック状態の断面図である。 同じくロッド回転駆動装置のチャック解除状態の断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 本発明の第３形態例を示すロッド回転駆動装置のチャック状態の断面図である。 同じくロッド回転駆動装置のチャック解除状態の断面図である。 図１２のＸＩ−ＸＩ断面図である。 本発明の第３形態例のクサビ部材の外面の傾斜面の図である。

図１乃至図５は、本発明のロッド回転駆動装置の第１形態例を示すものである。図１に示すように本発明のロッド回転駆動装置を適用した地盤改良機１は、走行部を備えたベースマシン２の前部にリーダ３を立設し、該リーダ３をバックステー４にて支持している。リーダ３の長手方向に沿って設けられた左右一対のガイドパイプ３ａに、ロッド回転駆動装置５が、ガイドギブ１４を介して連結されるとともに、リーダ３の長手方向に掛け渡したチェーン３ｂによって昇降可能に設けられている。また、リーダ３の下部には、ロッド回転駆動装置５により回転するロッド６をガイドする下部ガイド７が設けられている。

ロッド６は、リーダ３より長尺で全長に亘り断面が正六角形状で、内部軸方向に地盤改良剤の注入孔８を有するパイプ状のものであり、下端には掘削具９と撹拌具１０とが設けられている。

また、ロッド６の上端には、注入ホース１１から注入孔８内に地盤改良剤を導入するスイベルジョイント１２が設けられ、該スイベルジョイントのつれ回りを防止する回り止めロッド１３の一端がロッド回転駆動装置５に固設され、他端がロッド６の上端に設けられた取付部材に取り付けられている。

ロッド回転駆動装置５は、前記ガイドギブ１４に連接された取付部１５の上部に設けられるモータ部１６と、モータ部１６の下方に設けられる本体１７と、該本体１７の下方に設けられるロッドチャック機構１８及びチャック解除機構１９とを備えている。

本体１７の内部には、上下に開口した中空六角形状のロッド挿通孔２０ａを有する駆動シャフト２０が、上方及び下方に設けた軸受１７ａ，１７ｂを介して回転可能に配設されている。前記ロッド挿通孔２０ａにロッド６を挿通係合し、駆動シャフト２０の外周に取り付けられた歯車２１と、前記モータ部１６の回転軸によって駆動される歯車（図示しない）とが噛合することで、モータ部１６の回転が駆動シャフト２０に伝達され、ロッド６を回転させる。前記駆動シャフト２０の下端には、ロッド挿通孔２０ａと同形の挿通孔２２ａを有し、上部側が駆動シャフト２０の外径とほぼ同径で、下部側が駆動シャフト２０の外径よりも大きい外径を有する断面Ｌ字状でリング状の鍔部材２２が固設されている。

ロッドチャック機構１８は、前記鍔部材２２の下部側の上下面を挟む断面コ字状でリング状の連結部材２３と、該連結部材２３の下方に連設される円筒体２４と、該円筒体２４に設けられたガイド孔２４ａに支持される３つのクサビ部材２５と、該クサビ部材２５の外面と接触しクサビ部材２５をロッド半径方向内側にガイドする中空円筒状のスライド部材２６と、該スライド部材２６をロッド軸方向上方に付勢するバネ部材２７とで構成される。

円筒体２４は、中央部にロッド６を挿通する円形の挿通孔２４ｂを有し、側壁には前記クサビ部材２５をロッド半径方向にのみ移動可能に支持する角形のガイド孔２４ａが等間隔に３つ形成されている。各クサビ部材２５は、反ロッド側の外面に、側面視において上端から下端に向ってロッド半径方向内側に傾斜する傾斜面２５ａを有する略断面台形状のものである。さらに、クサビ部材２５の上端と円筒体２４の外壁との間に、クサビ部材２５をロッド半径方向外側に付勢するバネ２８が設けられている。

また、スライド部材２６は、中央部に、前記円筒体２４を挿通する挿通孔２６ａが設けられ、該挿通孔２６ａには、各クサビ部材２５の傾斜面２５ａと接触する該傾斜面２５ａと略同じ勾配のテーパ溝２６ｂが形成されている。

バネ部材２７は、ロッド軸方向に重ねられた６枚の皿バネ２７ａで構成され、円筒体２４の下端に設けられたリング状の支持プレート２９とスライド部材２６の下端との間に配置されることで、スライド部材２６をロッド軸方向上側へ付勢している。また、連結部材２３の下部外周及びスライド部材２６の上部外周に亘って、ゴミ等の侵入を防ぐガード筒３０が設けられている。さらに、スライド部材２６の下部外周には、後述する円筒型中空シリンダ３４によって押されるリング状の受けプレート３１が設けられ、受けプレート３１の周縁部の下部側に、バネ部材２７をカバーするカバー筒３２が連設されている。受けプレート３１の内部には、潤滑油を供給する潤滑油供給路３１ａが設けられている。さらに、支持プレート２９の外周には、外周面を蛍光塗料で塗装した塗装筒３３が設けられている。

このように構成することにより、ロッドチャック時には、図２に示されるように、バネ部材２７によってロッド軸方向上側へ付勢されたスライド部材２６が上方にスライドし、スライド部材２６のテーパ溝２６ｂがクサビ部材２５の傾斜面２５ａを押すことによって、バネ２８の付勢力に対抗しながら、各クサビ部材２５がロッド半径方向内側に移動してロッドをチャックする。また、連結部材２３と鍔部材２２により、ロッドチャック機構１８は駆動シャフト２０に回転可能な構成となっており、ロッド６の平面とクサビ部材２５の位相がズレていても、ロッドチャック時には位相が合い、確実に面接触でチャックすることができる。また、ロッド回転時には、ロッドチャック機構１８も一体に回転するが、連結部材２３によって、ロッドチャック機構には、押し込み力、引き抜き力のみがかかる。なお、ロッドチャック時には、カバー筒３２がスライド部材２６とともにロッド軸方向上側に付勢されているため、塗装筒３３の下部側がカバー筒３２に覆われないので、塗装部分を視認することでロッドチャック時であることを目視で確認することができる。

チャック解除機構１９は、前記本体１７の下端面に配置される円筒型中空シリンダ３４と、円筒型中空シリンダ３４の筒状のピストン３４ａの先端に設けられるリング状のナイロンプレート３５と、前述の受けプレート３１とで構成される。

円筒型中空シリンダ３４は、外周筒３４ｂと内周筒３４ｃの間に前述のピストン３４ａを収納しており、ピストン３４ａはロッド軸方向上下に伸縮可能である。内周筒３４ｃの内径は、ガード筒３０の外径よりも大きい。

ナイロンプレート３５は、円筒型中空シリンダ３４のピストン３４ａの伸縮によって、ロッド軸方向に昇降可能に設けられており、中央にスライド部材２６を挿通可能なリング状に形成されている。ピストン３４ａの縮小状態では、ナイロンプレート３５と受けプレート３１とは離間して配置されており、ピストン３４ａが伸長すると、前記バネ部材２７の付勢力に対抗しながら、ナイロンプレート３５が受けプレート３１の上面に接触し、受けプレート３１をロッド軸方向下方へ押しつける。

このように構成することにより、図３に示されるように、ピストン３４ａの伸長時には、スライド部材２６がロッド軸方向下方へスライドするので、バネ２８の付勢力により、クサビ部材２５がロッド半径方向外側に移動してロッドのチャックが解除される。また、ロッドチャック解除時には、カバー筒３２がスライド部材２６とともにロッド軸方向下側に付勢されているため、塗装筒３３がカバー筒３２に完全に覆われるので、塗装部分が外部から視認されないようになる。また、ロッドチャック機構１８は駆動シャフト２０に回転可能な構成となっているが、ロッドチャック解除時に、ロッド回転駆動装置５が作動し、受けプレート３１を押したままの状態で受けプレート３１が回転するようなことがあったとしても、ナイロンプレート３５が受けプレート３１上で滑るので、円筒型中空シリンダ３４には余計な負荷がかからない。

図６乃至図１２は、本発明のロッド回転駆動装置の他の形態例を示すものである。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示したロッド回転駆動装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図６乃至図８は、本発明のロッド回転駆動装置の第２形態例を示すものである。本形態例に示すロッド回転駆動装置５０については、第１形態例と同様の構成からなる本体１７及びロッドチャック機構１８と第１形態例と異なる構成からなるチャック解除機構５１とを備えている。本形態例におけるチャック解除機構５１は、前記本体１７の下端面に対向配置される一対のシリンダ５２，５２と、該シリンダ５２，５２のピストンロッド５３，５３の先端部に取り付けられる押えプレート５４と、該押えプレート５４の下面に沿って設けられるナイロンプレート５５と、受けプレート３１とで構成される。

押えプレート５４は、シリンダ５２，５２のピストンロッド５３の伸縮によって、ロッド軸方向に昇降可能に設けられており、中央にスライド部材２６を挿通可能なリング状に形成されている。また、ナイロンプレート５５もリング状に形成され、複数のボルトによって押えプレート５４の下面に取り付けられている。

図６に示されるように、シリンダ５２，５２の縮小状態では、ナイロンプレート５５と受けプレート３１とは離間して配置されている。シリンダ５２，５２のピストンロッド５３，５３が伸長すると、前記バネ部材２７の付勢力に対抗しながら、ナイロンプレート５５が受けプレート３１の上面に接触し、受けプレート３１をロッド軸方向下方へ押しつけるので、図７に示されるように、スライド部材２６がロッド軸方向下方へスライドし、バネ２８の付勢力により、クサビ部材２５がロッド半径方向外側に移動してロッドのチャックが解除される。

図９乃至図１２は、本発明のロッド回転駆動装置の第３形態例を示すものである。本形態例に示すロッド回転駆動装置７０については、第１，２形態例と同様の構成からなる本体と、第１，２形態例と異なる構成からなるロッドチャック機構７１と、第２形態例と略同様な構成からなるチャック解除機構５１Ａとを備えている。本形態例のチャック解除機構５１Ａは、第２形態例と異なりナイロンプレート５５を設けず、押えプレート５４にて直接受けプレート３１をロッド軸方向下方へ押しつける機構となっている。

本形態例におけるロッドチャック機構７１のクサビ部材７２は、内部に潤滑油を供給する潤滑油供給路７２ｂが設けられ、クサビ部材７２の傾斜面７２ａにおける潤滑油供給路７２ｂの出口を囲むように、磁石７３が設けられている。

図１１及び図１２に示すように、磁石７３は、クサビ部材７２の傾斜面７２ａに６個設けられており、傾斜面７２ａに形成された取付凹部７２ｃ内に、ワッシャ７４を介して、取付ネジ７５によって取り付けられている。ワッシャ７４及び取付ネジ７５は、非磁性体の材料で形成されている。

このような構成することにより、ロッドチャック時には、図９に示されるように、バネ部材２７によってロッド軸方向上側へ付勢されたスライド部材２６が上方にスライドし、スライド部材２６のテーパ溝２６ｂがクサビ部材７２の傾斜面７２ａを押すことによって、各クサビ部材７２がロッド半径方向内側に移動してロッドをチャックする。図１０に示されるように、シリンダ５２，５２のピストンロッド５３，５３が伸長すると、前記バネ部材２７の付勢力に対抗しながら、押えプレート５４が受けプレート３１をロッド軸方向下方へ押しつけるので、スライド部材２６がロッド軸方向下方へスライドした際に、磁石７３の吸着力により、クサビ部材７２がテーパ溝２６ｂに追従し、クサビ部材７２がロッド半径方向外側に移動してロッドのチャックが解除される。

磁石７３の取付に、非磁性体の材質を用いているため、クサビ部材７２自体が磁力を帯びることを抑制することができ、チャック解除時にクサビ部材７２がロッド６に吸着したままにはならない。また、第１，２形態例と比べてバネ２８を設ける必要がなく、バネ２８を設けるための溝等の加工が不要であり、クサビ部材７２の加工のみでよいため、加工性も高く、またロッドチャック機構の小型化も図れる。

なお、上記の各形態例では、ロッドチャック機構１８，７１及びチャック解除機構１９，５１，５１Ａが、本体１７の下部に設けられているが、上部に設けられていてもよい。また、地盤改良機のロッド６の断面形状を全長に亘って多角形状としているが、一部の領域が多角形状であれば、その領域では、ロッドの任意の位置でもチャックすることが可能である。

１…地盤改良機、２…ベースマシン、３…リーダ、３ａ…ガイドパイプ、３ｂ…チェーン、４…バックステー、５，５０，７０…ロッド回転駆動装置、６…ロッド、６ａ，６ｂ…角軸部、７…下部ガイド、８…注入孔、９…掘削具、１０…撹拌具、１１…注入ホース、１２…スイベルジョイント、１３…回り止めロッド、１４…ガイドギブ、１５…取付部、１６…モータ部、１７…本体、１７ａ，１７ｂ…軸受、１８，７１…ロッドチャック機構、１９，５１，５１Ａ…チャック解除機構、２０…駆動シャフト、２０ａ…ロッド挿通孔、２１…歯車、２２…鍔部材、２２ａ…挿通孔、２３…連結部材、２４…円筒体、２４ａ…ガイド孔…、２４ｂ…挿通孔、２５，７２…クサビ部材、２５ａ，７２ａ…傾斜面、２６…スライド部材、２６ａ…挿通孔、２６ｂ…テーパ溝、２７…バネ部材、２７ａ…皿バネ、２８…バネ、２９…支持プレート、３０…ガード筒、３１…受けプレート、３１ａ，７２ｂ…潤滑油供給経路、３２…カバー筒、３３…塗装筒、３４…円筒型中空シリンダ、３４ａ…ピストン、３４ｂ…外周筒、３４ｃ…内周筒、３５，５５…ナイロンプレート 、５２…シリンダ、５３…ピストンロッド、５４…押えプレート，７３…磁石、７４…ワッシャ、７５…取付ネジ

Claims (9)

1. ベースマシンの前部に立設したリーダに沿って昇降可能に設けられるロッド回転駆動装置であって、
   前記ロッド回転駆動装置は、
   ロッドを挿通係合する多角形状のロッド挿通孔を有する駆動シャフトを回転可能に備えた本体と、
   前記駆動シャフトに回転可能に設けられたロッドチャック機構と、
   チャック解除機構とを備え、
   前記ロッドチャック機構は、
   前記駆動シャフトの端部に回転可能に連結した円筒体と、
   該円筒体に設けられた複数のガイド孔に支持され、ロッド半径方向にのみ移動可能に設けられた複数のクサビ部材と、
   前記円筒体の外周に設けられ、前記クサビ部材の外面の傾斜面と接触するテーパ溝を形成した中空円筒状のスライド部材と、
   該スライド部材をロッド軸方向に付勢するバネ部材とを備え、
   前記バネ部材に付勢されたスライド部材がスライドすることによって、前記クサビ部材がロッド半径方向内側に移動してロッドをチャックし、
   前記チャック解除機構は、
   前記本体に設けられたシリンダと、
   前記スライド部材外周に設けられた受けプレートとを備え、前記受けプレートが前記シリンダに押されることにより、前記バネ部材の付勢力に対抗して前記スライド部材をスライドさせることにより、前記クサビ部材がロッド半径方向外側に移動してロッドのチャックが解除されることを特徴とするロッド回転駆動装置。
2. 前記ロッド回転駆動装置は、前記駆動シャフトの端部にリング状の鍔部材を設け、
   前記円筒体の上端は、該鍔部材の上下を挟持する断面コ字状のリング状連結部材を有することを特徴とする請求項１記載のロッド回転駆動装置。
3. 前記シリンダが、内部にチャック機構を収容可能な円筒型中空シリンダであることを特徴とする請求項１又は２記載のロッド回転駆動装置。
4. 前記シリンダが、対向配置される一対のシリンダであることを特徴とする請求項１又は２記載のロッド回転駆動装置。
5. 前記円筒体の外壁と前記クサビ部材の間に、該クサビ部材をロッド半径方向外側に付勢するバネが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のロッド回転駆動装置。
6. 前記クサビ部材の外面の傾斜面に、前記スライド部材と吸着する磁石が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のロッド回転駆動装置。
7. 前記シリンダと前記受けプレートの間に、ナイロンプレートが介されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のロッド回転駆動装置。
8. 前記バネ部材は前記円筒体の下端に設けられたリング状の支持プレートと前記スライド部材の下端との間に配置され、前記受けプレートの周縁部下部側に前記バネ部材をカバーするカバー筒と、前記支持プレートの外周に外周面を塗装した塗装筒が設けられ、ロッドチャック解除時には前記塗装筒の外周面が前記カバー筒に覆われ、ロッドチャック時には前記塗装面の外周面の一部が前記カバー筒に覆われないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のロッド回転駆動装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のロッド回転駆動装置を備えた地盤改良機であって、ロッドが全長に亘って断面多角形状であることを特徴とする地盤改良機。

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