JP2021167500A - Rod chuck device - Google Patents

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Abstract

To reduce the number of bearings to make a rod chuck device with a simple structure.SOLUTION: The present invention comprises a spindle 11 in which a through hole 17 of a boring rod is formed and a rotational driving force is transmitted, a chuck piece 12 provided in an opening 20 in which a part of the spindle 11 is opened, and is movable between a gripping position for gripping the boring rod and a releasing position for releasing the gripping, a slide ring 13 provided on the inner surface of which a tapered surface 24 in contact with a tapered surface 22 formed on the outer surface of the chuck piece 12 is formed so as to slide on the outer surface of the chuck piece 12, a slide plate 14 coupled to the outside of the slide ring 13, a chuck cylinder 15 to which the slide plate 14 is connected and moves the slide ring 13 via the slide plate 14, a cross roller bearing 30 provided between the slide ring 13 and the slide plate 14 and receiving a thrust load and a radial load.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、地盤改良や掘削孔の施工に用いられるボーリングマシンに装着されてボーリングロッドを把持及び解放するロッドチャック装置に関する。 The present invention relates to a rod chuck device that is mounted on a boring machine used for ground improvement and construction of excavation holes to grip and release a boring rod.

掘削を行うボーリングロッドをボーリングマシンに着脱するため、従来よりロッドチャック装置がボーリングマシンのドリルヘッドに取り付けられている（特許文献１及び２参照）。図８は従来のロッドチャック装置１００の内部構造を示す。 In order to attach / detach the boring rod for excavation to / from the boring machine, a rod chuck device has been conventionally attached to the drill head of the boring machine (see Patent Documents 1 and 2). FIG. 8 shows the internal structure of the conventional rod chuck device 100.

ロッドチャック装置１００は、ドリルヘッド（図示省略）の内部に設けられており、ドリルヘッドの直線移動と共に直線的に往復移動する。ロッドチャック装置１００の外郭を形成するハウジング１０３内には、スピンドル１０１が回転可能に設けられる。スピンドル１０１は外周側に設けたスピンドルギヤ１０４がドリルヘッド（図示省略）内の回転駆動機構に連結されることにより回転する。スピンドル１０１はハウジング１０３との間に設けたラジアルベアリング１１２によって回転が支持されている。 The rod chuck device 100 is provided inside a drill head (not shown) and reciprocates linearly with the linear movement of the drill head. A spindle 101 is rotatably provided in the housing 103 that forms the outer shell of the rod chuck device 100. The spindle 101 rotates when a spindle gear 104 provided on the outer peripheral side is connected to a rotation drive mechanism in a drill head (not shown). The rotation of the spindle 101 is supported by a radial bearing 112 provided between the spindle 101 and the housing 103.

スピンドル１０１には、チャックスピンドル１０２が同軸的に連結されてスピンドル１０１と一体的に回転するようになっている。スピンドル１０１及びチャックスピンドル１０２には、ボーリングロッド（図示省略）が貫通し、貫通したボーリングロッドをチャックスピンドル１０２が把持することによりボーリングロッドを回転させる。 A chuck spindle 102 is coaxially connected to the spindle 101 so as to rotate integrally with the spindle 101. A boring rod (not shown) penetrates the spindle 101 and the chuck spindle 102, and the chuck spindle 102 grips the penetrating boring rod to rotate the boring rod.

チャックスピンドル１０２には、ボーリングロッドの把持及び把持の解除を行うチャックピース１０５が設けられている。チャックピース１０５はチャックスプリング１０７によってチャックスピンドル１０２に取り付けられる。チャックピース１０５はチャックスピンドル１０２の径方向の複数箇所に配置されるものであり、このためチャックスピンドル１０２には、チャックピース１０５を配置するための開口部１０６が径方向の複数箇所に形成されている。 The chuck spindle 102 is provided with a chuck piece 105 that grips and releases the bowling rod. The chuck piece 105 is attached to the chuck spindle 102 by a chuck spring 107. The chuck pieces 105 are arranged at a plurality of radial positions of the chuck spindle 102. Therefore, the chuck spindle 102 is formed with openings 106 for arranging the chuck pieces 105 at a plurality of radial locations. There is.

チャックピース１０５の外周側には、スライドリング１０８が設けられている。チャックピース１０５の外面及びスライドリング１０８の内面はテーパ面に形成されている。これらのテーパ面は相互に接触しており、スライドリング１０８が軸方向に往復移動することによりチャックピース１０５が開口部１０６内を進退移動してボーリングロッドの把持及びその解除を行う。スライドリング１０８は筒状のベアリングリテーナ１０９の内部に設けられており、ベアリングリテーナ１０９がハウジング１０３の外側に設けられた複数（４つ）のチャックシリンダ（油圧シリンダ）１２０によって往復移動することによりスライドリング１０８が軸方向に往復移動する。
以上の構造に加えて、スライドリング１０８の軸方向の荷重を受けるためのスラストベアリング１１０及び回転方向の荷重を受けるためのラジアルベアリング１１１がベアリングリテーナ１０９の内部に設けられる。 A slide ring 108 is provided on the outer peripheral side of the chuck piece 105. The outer surface of the chuck piece 105 and the inner surface of the slide ring 108 are formed as tapered surfaces. These tapered surfaces are in contact with each other, and when the slide ring 108 reciprocates in the axial direction, the chuck piece 105 moves back and forth in the opening 106 to grip and release the boring rod. The slide ring 108 is provided inside the cylindrical bearing retainer 109, and slides by reciprocating the bearing retainer 109 by a plurality of (four) chuck cylinders (hydraulic cylinders) 120 provided outside the housing 103. The ring 108 reciprocates in the axial direction.
In addition to the above structure, a thrust bearing 110 for receiving an axial load of the slide ring 108 and a radial bearing 111 for receiving a load in the rotational direction are provided inside the bearing retainer 109.

特開平１１−１９０１８６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-190186 特開平９−４３５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-4350

従来のロッドチャック装置１００では、ボーリングロッドの把持及びその解除を行うチャックピース１０５を作動させるためのスライドリング１０８に対し、油圧力で押し続けるためのスラストベアリング１１０及び回転方向の安定度を保つためのラジアルベアリング１１１を配置する必要がある。このため、ベアリングの数が多くなり、ロッドチャック装置１００の構造が複雑となる問題がある。
これに加えて、ボーリングマシンの回転力が増すのに従って、ボーリングロッドの把持力も大きくなって油圧力が増大し、これによってスラストベアリング１１０やラジアルベアリング１１１が強固で大型化する問題が生じる。 In the conventional rod chuck device 100, in order to maintain the thrust bearing 110 for keeping pushing with hydraulic pressure and the stability in the rotational direction with respect to the slide ring 108 for operating the chuck piece 105 for gripping and releasing the boring rod. It is necessary to arrange the radial bearing 111 of. Therefore, there is a problem that the number of bearings increases and the structure of the rod chuck device 100 becomes complicated.
In addition to this, as the rotational force of the boring machine increases, the gripping force of the boring rod also increases and the oil pressure increases, which causes a problem that the thrust bearing 110 and the radial bearing 111 become strong and large.

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ベアリングの数を少なくして構造を簡単とすることができるロッドチャック装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rod chuck device capable of reducing the number of bearings and simplifying the structure.

本発明のロッドチャック装置は、ボーリングロッドの貫通孔が形成され、回転駆動力が伝達されるスピンドルと、前記スピンドルの一部分を開口した開口部に設けられ、前記ボーリングロッドを把持する把持位置と把持を解除する解除位置との間で移動可能となっているチャックピースと、前記チャックピースの外面に形成されたテーパ面に接触するテーパ面が内面に形成され、前記チャックピースの外面を摺動するように設けられるスライドリングと、前記スライドリングの外側に結合したスライドプレートと、前記スライドプレートが連結されており、前記スライドプレートを介して前記スライドリングを移動させるチャックシリンダと、前記スライドリングと前記スライドプレートとの間に設けられ、スラスト荷重及びラジアル荷重を受けるクロスローラベアリングと、を備えていることを特徴とする。 The rod chuck device of the present invention is provided in a spindle in which a through hole of a boring rod is formed and a rotational driving force is transmitted, and an opening in which a part of the spindle is opened, and a gripping position and grip for gripping the boring rod. A chuck piece that is movable between the release position and the release position is formed on the inner surface, and a tapered surface that contacts the tapered surface formed on the outer surface of the chuck piece is formed on the inner surface and slides on the outer surface of the chuck piece. The slide ring provided as described above, the slide plate coupled to the outside of the slide ring, the slide plate are connected to each other, and the chuck cylinder for moving the slide ring via the slide plate, the slide ring and the slide ring, and the like. It is characterized by having a cross roller bearing provided between the slide plate and receiving a thrust load and a radial load.

また、本発明では、前記クロスローラベアリングは、前記スライドリングの軸方向の一端側に位置するように設けられていることを特徴とする。 Further, in the present invention, the cross roller bearing is provided so as to be located on one end side in the axial direction of the slide ring.

本発明によれば、ベアリングの数を少なくしてロッドチャック装置の構造を簡単とすることができる。 According to the present invention, the number of bearings can be reduced to simplify the structure of the rod chuck device.

本発明の一実施形態のロッドチャック装置の内部を部分破断斜視図である。It is a partially cutaway perspective view of the inside of the rod chuck device of one embodiment of the present invention. 一実施形態のロッドチャック装置の斜視図である。It is a perspective view of the rod chuck device of one embodiment. 一実施形態のロッドチャック装置の半割断面図である。It is a half sectional view of the rod chuck device of one embodiment. ロッドチャック装置を組み込んだボーリングマシンンの全体正面図である。It is the whole front view of the boring machinen which incorporated the rod chuck device. ボーリングマシンの全体斜視図である。It is an overall perspective view of a boring machine. ボーリングマシンの背面図である。It is a rear view of a boring machine. ボーリングマシンの下部からの斜視図である。It is a perspective view from the lower part of a boring machine. 従来のロッドチャック装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional rod chuck device.

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１〜図３は、本発明の一実施形態のロッドチャック装置１を示し、図４〜図７はこのロッドチャック装置１を用いた地盤改良用のボーリングマシン２を示す Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 to 3 show a rod chuck device 1 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 7 show a boring machine 2 for ground improvement using the rod chuck device 1.

図４〜図７に示すように、ボーリングマシン２の台車３には、メインリーダ４及びサブリーダ５からなるリーダが立ち上がり状に搭載されている。メインリーダ４には、ドリルヘッド６が長手方向に沿って直線移動可能に設けられている。ドリルヘッド６はボーリングロッド（図示省略）を把持し、把持したボーリングロッドを回転させながら下方へ移動することにより、ボーリングロッドに回転力及び給進力を付与する。これによりボーリングロッドが地盤を穿孔する。この実施形態において、ロッドチャック装置１はドリルヘッド６に設けられる。 As shown in FIGS. 4 to 7, a leader including a main reader 4 and a sub leader 5 is mounted on the carriage 3 of the bowling machine 2 in a rising shape. The main reader 4 is provided with a drill head 6 that can move linearly along the longitudinal direction. The drill head 6 grips the boring rod (not shown) and moves downward while rotating the gripped boring rod to apply rotational force and feeding force to the boring rod. This causes the boring rod to pierce the ground. In this embodiment, the rod chuck device 1 is provided on the drill head 6.

メインリーダ４には、ウインチ７が設けられている。ウインチ７はドリルヘッド６を吊下したワイヤロープをヘッドシーブ８を介して巻き上げるように動作する。これによりボーリングロッドを掘削孔から引き上げることができる。なお、台車３には、ドリルヘッド６を回転し及び給進するための油圧力を付与する動力ユニット９が搭載されている。 A winch 7 is provided on the main reader 4. The winch 7 operates so as to wind up the wire rope suspending the drill head 6 via the head sheave 8. This allows the boring rod to be pulled out of the drilling hole. The carriage 3 is equipped with a power unit 9 that applies an oil pressure for rotating and feeding the drill head 6.

図１はこの実施形態のロッドチャック装置１の部分破断斜視図、図２は斜視図、図３は半割断面図である。 FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the rod chuck device 1 of this embodiment, FIG. 2 is a perspective view, and FIG. 3 is a half-split cross-sectional view.

ロッドチャック装置１はドリルヘッド６の内部に設けられ、ドリルヘッド６の直線移動と共に直線的に往復移動する。ロッドチャック装置１は、スピンドル１１と、チャックピース１２と、スライドリング１３と、スライドプレート１４と、チャックシリンダ１５とを有している。 The rod chuck device 1 is provided inside the drill head 6 and reciprocates linearly with the linear movement of the drill head 6. The rod chuck device 1 includes a spindle 11, a chuck piece 12, a slide ring 13, a slide plate 14, and a chuck cylinder 15.

スピンドル１１はボーリングロッドの貫通孔１７が軸方向に形成されてハウジング１６内に回転可能に設けられる。スピンドル１１の回転荷重を受けるため、ハウジング１６とスピンドル１１との間には、ラジアルベアリング１９が配置される。スピンドル１１の外周には、スピンドルギヤ１８が取り付けられており、スピンドルギヤ１８がドリルヘッド６の回転駆動機構（図示省略）に連結されることによりスピンドル１１が回転する。スピンドル１１の軸方向の中間部分には、スピンドル１１の一部を開口した開口部２０が形成されている。開口部２０はスピンドル１１の径方向に沿って複数形成され、それぞれの開口部２０に対してチャックピース１２が配置されている。
図３において、符号２６はハウジング１６に取り付けられたカバープレート、符号２７はカバープレート２６の反対側に設けられたエンドプレートであり、スピンドル１１はこれらの間に配置されている。 The spindle 11 is provided with a through hole 17 of a boring rod formed in the axial direction and rotatably provided in the housing 16. A radial bearing 19 is arranged between the housing 16 and the spindle 11 in order to receive the rotational load of the spindle 11. A spindle gear 18 is attached to the outer periphery of the spindle 11, and the spindle 11 rotates when the spindle gear 18 is connected to a rotation drive mechanism (not shown) of the drill head 6. An opening 20 having a part of the spindle 11 opened is formed in an intermediate portion in the axial direction of the spindle 11. A plurality of openings 20 are formed along the radial direction of the spindle 11, and a chuck piece 12 is arranged for each opening 20.
In FIG. 3, reference numeral 26 is a cover plate attached to the housing 16, reference numeral 27 is an end plate provided on the opposite side of the cover plate 26, and the spindle 11 is arranged between them.

チャックピース１２の上下端部にはチャックスプリング２１が取り付けられ、上下のチャックスプリング２１によってチャックピース１２はスピンドル１１のそれぞれの開口部２０に取り付けられる。チャックピース１２はスピンドル１１内を貫通したボーリングロッドを把持すると共に、把持を解除するように移動するものであり、把持の解除はチャックスプリング２１の弾性力によって行われる。チャックピース１２におけるボーリングロッド側の内面はボーリングロッドとの摩擦力を大きくするように粗面２３に形成されている。また、チャックピース１２の外面はテーパ面２２に形成されている。 Chuck springs 21 are attached to the upper and lower ends of the chuck piece 12, and the chuck pieces 12 are attached to the respective openings 20 of the spindle 11 by the upper and lower chuck springs 21. The chuck piece 12 grips the boring rod penetrating the inside of the spindle 11 and moves so as to release the grip, and the release of the grip is performed by the elastic force of the chuck spring 21. The inner surface of the chuck piece 12 on the boring rod side is formed on the rough surface 23 so as to increase the frictional force with the boring rod. Further, the outer surface of the chuck piece 12 is formed on the tapered surface 22.

スライドリング１３は軸方向に延びた筒状に形成されており、全てのチャックピース１２の外側を覆うように設けられる。スライドリング１３の内面はチャックピース１２のテーパ面２２に接触するテーパ面２４に形成されている。スライドリング１３はテーパ面２４がチャックピース１２のテーパ面２２に接触した状態で軸方向に移動可能となっており、この移動によりスライドリング１３はチャックピース１２に対して摺動する。スライドリング１３の一方向（図３における上方向）への移動によってスライドリング１３はチャックピース１２を押すように動作し、これによりチャックピース１２がスピンドル１１から押し出されてボーリングロッドに食い込み、ボーリングロッドを把持する。 The slide ring 13 is formed in a cylindrical shape extending in the axial direction, and is provided so as to cover the outside of all the chuck pieces 12. The inner surface of the slide ring 13 is formed on the tapered surface 24 that contacts the tapered surface 22 of the chuck piece 12. The slide ring 13 can move in the axial direction with the tapered surface 24 in contact with the tapered surface 22 of the chuck piece 12, and the slide ring 13 slides with respect to the chuck piece 12 due to this movement. By moving the slide ring 13 in one direction (upward in FIG. 3), the slide ring 13 operates to push the chuck piece 12, whereby the chuck piece 12 is pushed out from the spindle 11 and bites into the boring rod, and the boring rod. To grasp.

スライドリング１３の軸方向の一端部（図３における下端部）には、スライドプレート１４が取り付けられており、このスライドプレート１４がチャックシリンダ１５に連結されている。チャックシリンダ１５は図２に示すように、スライドリング１３の周囲に複数が配置されており、伸縮動作することによりスライドプレート１４を軸方向に往復移動させる。これによりスライドリング１３が一体的に往復移動する。スライドリング１３が一方向（図３における上方向）に移動すると、既述したように、そのテーパ面２４がチャックピース１２のテーパ面２２を摺動してチャックピース１２を押し出し、チャックピース１２がボーリングロッドを把持する。一方、スライドリング１３が逆方向に移動すると、チャックピース１２はチャックスプリング２のばね力によって退避するため、ボーリングロッドの把持が解除される。 A slide plate 14 is attached to one end of the slide ring 13 in the axial direction (lower end in FIG. 3), and the slide plate 14 is connected to the chuck cylinder 15. As shown in FIG. 2, a plurality of chuck cylinders 15 are arranged around the slide ring 13, and the slide plate 14 is reciprocated in the axial direction by expanding and contracting. As a result, the slide ring 13 moves back and forth integrally. When the slide ring 13 moves in one direction (upward in FIG. 3), the tapered surface 24 slides on the tapered surface 22 of the chuck piece 12 to push out the chuck piece 12, and the chuck piece 12 moves. Grasp the bowling rod. On the other hand, when the slide ring 13 moves in the opposite direction, the chuck piece 12 is retracted by the spring force of the chuck spring 2, so that the gripping of the boring rod is released.

以上の構造に加えて、スライドリング１３とスライドプレート１４との間にはクロスローラベアリング３０が配置されている。この実施形態において、クロスローラベアリング３０はスライドリング１３の軸方向の一端側（図３における下端側）に位置するように配置されるものである。なお、クロスローラベアリング３０をスライドリング１３の軸方向の中間部分に設けても良い。 In addition to the above structure, a cross roller bearing 30 is arranged between the slide ring 13 and the slide plate 14. In this embodiment, the cross roller bearing 30 is arranged so as to be located on one end side (lower end side in FIG. 3) of the slide ring 13 in the axial direction. The cross roller bearing 30 may be provided at an intermediate portion of the slide ring 13 in the axial direction.

クロスローラベアリング３０は内輪３１がスライドリング１３にボルトによって固定され、外輪３２がスライドプレート１４にボルトによって固定される。内輪３１と外輪３２との間には複数のローラ３３が並んだ状態で挟まれるが、隣接したローラ３３は直交して配置される。
このようにローラ３３が直交して配置されることにより、クロスローラベアリング３０はスラスト荷重及びラジアル荷重の双方の荷重を受けることができる。すなわちクロスローラベアリング３０はスラストベアリング及びラジアルベアリングの双方のベアリングと同様に機能する。このためスラストベアリング及びラジアルベアリングを設ける必要がなく、ベアリング数を削減できると共に、ベアリングを配置するための構造も簡素化することができる。
また、ボーリングロッドの把持力を大きくするために油圧力を増大した場合であっても、ベアリング数を削減できる分、クロスローラベアリング３０を大きくすることができるため、ボーリングロッドの把持力に対応することができる。 In the cross roller bearing 30, the inner ring 31 is bolted to the slide ring 13 and the outer ring 32 is bolted to the slide plate 14. A plurality of rollers 33 are sandwiched between the inner ring 31 and the outer ring 32 in a lined state, but the adjacent rollers 33 are arranged orthogonally to each other.
By arranging the rollers 33 at right angles in this way, the cross roller bearing 30 can receive both a thrust load and a radial load. That is, the cross roller bearing 30 functions in the same manner as the bearings of both the thrust bearing and the radial bearing. Therefore, it is not necessary to provide a thrust bearing and a radial bearing, the number of bearings can be reduced, and the structure for arranging the bearings can be simplified.
Further, even when the hydraulic pressure is increased in order to increase the gripping force of the boring rod, the cross roller bearing 30 can be increased by the amount that the number of bearings can be reduced, so that the gripping force of the boring rod can be increased. be able to.

この実施形態のロッドチャック装置１においては、スピンドル１１にチャックピース１２を直接に設けた構造となっている。このため、図８に示すようなチャックピース１０５を設けるためのチャックスピンドル１０２が不要となる。その分、構造を簡単とすることができる。
また、本発明は、地盤改良用のボーリングマシンだけなく、他のボーリングマシンにも同様に適用することができる。 The rod chuck device 1 of this embodiment has a structure in which the chuck piece 12 is directly provided on the spindle 11. Therefore, the chuck spindle 102 for providing the chuck piece 105 as shown in FIG. 8 becomes unnecessary. The structure can be simplified accordingly.
Further, the present invention can be similarly applied not only to a boring machine for ground improvement but also to other boring machines.

１ ロッドチャック装置
１１ スピンドル
１２ チャックピース
１３ スライドリング
１４ スライドプレート
１５ チャックシリンダ
１６ ハウジング
１７ 貫通孔
１８ スピンドルギヤ
２０ 開口部
２２ テーパ面
２４ テーパ面
３０ クロスローラベアリング 1 Rod Chuck Device 11 Spindle 12 Chuck Piece 13 Slide Ring 14 Slide Plate 15 Chuck Cylinder 16 Housing 17 Through Hole 18 Spindle Gear 20 Opening 22 Tapered Surface 24 Tapered Surface 30 Cross Roller Bearing

Claims (2)

ボーリングロッドの貫通孔が形成され、回転駆動力が伝達されるスピンドルと、
前記スピンドルの一部分を開口した開口部に設けられ、前記ボーリングロッドを把持する把持位置と把持を解除する解除位置との間で移動可能となっているチャックピースと、
前記チャックピースの外面に形成されたテーパ面に接触するテーパ面が内面に形成され、前記チャックピースの外面を摺動するように設けられるスライドリングと、
前記スライドリングの外側に結合したスライドプレートと、
前記スライドプレートが連結されており、前記スライドプレートを介して前記スライドリングを移動させるチャックシリンダと、
前記スライドリングと前記スライドプレートとの間に設けられ、スラスト荷重及びラジアル荷重を受けるクロスローラベアリングと、を備えていることを特徴とするロッドチャック装置。 A spindle through which a through hole for a boring rod is formed and a rotational driving force is transmitted,
A chuck piece provided in an opening in which a part of the spindle is opened and movable between a gripping position for gripping the boring rod and a release position for releasing the gripping.
A slide ring having a tapered surface formed on the inner surface of the chuck piece that comes into contact with the tapered surface formed on the outer surface of the chuck piece and sliding on the outer surface of the chuck piece.
A slide plate coupled to the outside of the slide ring and
A chuck cylinder to which the slide plate is connected and which moves the slide ring via the slide plate,
A rod chuck device provided between the slide ring and the slide plate and provided with a cross roller bearing that receives a thrust load and a radial load. 前記クロスローラベアリングは、前記スライドリングの軸方向の一端側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のロッドチャック装置。 The rod chuck device according to claim 1, wherein the cross roller bearing is provided so as to be located on one end side in the axial direction of the slide ring.
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