JP3701918B2 - スイベルジョイントの位置決め構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアクチュエータを備えた攪拌ロッドなどに作動油を送るため、軸心流路の他に作動油を送り込む偏心流路が形成されたスイベルジョイントについて、その偏心流路が攪拌ロッド側と正しく合うように組み付けることができる位置決め構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築や土木工事では、軟弱地盤を改良するために、掘削した掘削穴内にセメントミルクなどの地盤改良剤を注入・攪拌し、地盤を硬化させる地盤改良機が使用されている。図４は、地盤改良機を示した側面図である。この地盤改良機１００は、杭打機１１０をベース機とし構成されたものであり、その杭打機１１０は、クローラによって走行可能な走行部１１１に、操縦席を備えた上部旋回体１１２が旋回可能に設けられ、その上部旋回体１１２前方にリーダ１１３がバックステー１１４によって起伏可能に支持されている。
【０００３】
地盤改良機１００は、こうした杭打機１１０のリーダ１１３に作業装置としてオーガ７０が昇降可能に装着され、そのオーガ７０に攪拌ロッド８０が回転を受けるように取り付けられている。そして、ここで取り付けられた攪拌ロッド８０は、下端に油圧アクチュエータによって開閉可能なスクリュー羽根８１が備えられたものであり、そのスクリュー羽根８１からセメントミルクなどの地盤改良剤が噴射される。そのため攪拌ロッド８０のロッド部８２には、セメントミルクなどの地盤改良剤をスクリュー羽根８１まで送る改良剤用の軸心流路の他に、スクリュー羽根８１を開閉させる作動油を循環させる作動油用の偏心流路とが形成されている。
【０００４】
オーガ７０に対して回転伝達可能に取り付けられた攪拌ロッド８０には、その頂部にスイベルジョイント１０を介してスイベル４０が固定されている。スイベル４０は、スイベルジョイント１０を介して攪拌ロッド８０側に連結される回転部と、不図示のグラウトホースが接続されるボディとがベアリングを介して組み立てられ、攪拌ロッド８０が回転してもその回転がグラウトホースに伝わらないようにしたものである。セメントミルクなどは、このスイベル４０を介して回転する攪拌ロッド８０内へと供給される。
【０００５】
セメントミルクなどが流れる軸心流路は、スイベル４０から攪拌ロッド８０にかけて軸心を通るように形成され、作動油用の偏心流路は、一般的にその軸心流路を挟んだ対称的な位置に往路と復路の２流路が形成されている。この２流路は、一方向から作動油を供給することによりスクリュー羽根８１が開き、逆方向から作動油を供給することによってスクリュー羽根８１が閉じるというように、油圧アクチュエータに所定の作動を行わせるべく開側と閉側とが決められている。そして、こうした作動油用の流路に対する作動油の供給及び排出は、詳細は後述するが、スイベルジョイント１０の非回転部分であるハウジングから行われ、そのハウジング内を回転するスピンドルに形成された偏心流路へと連通している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来、開側と閉側の２本の偏心流路が軸心流路を挟んで対称的な位置にあったため、こうしたアクチュエータ付きの攪拌ロッド８０などにおいて、スイベルジョイント１０を組み付ける際、攪拌ロッド８０とスイベルジョイント１０との間で開側と閉側とで反対に連結してしまうおそれそがあった。そうして反対に連結された場合には、アクチュエータへは作動油の流れが逆になってしまい、スクリュー羽根８１の開閉動作がオペレータの操作とは逆になり、破損や予期せぬトラブルの原因につながるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、簡単な構造の変更で、間違いなく組み付けることができるスイベルジョイントの位置決め構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスイベルジョイントの位置決め構造は、非回転体のハウジングと、そのハウジング内に挿入された回転可能なスピンドルと、そのスピンドルの両端に複数のボルトで固定されるアダプタとを有し、前記スピンドルに一又は二以上の偏心流路が形成されたスイベルジョイントを、そのアダプタを介してスイベルと回転ロッドとの間で組み付けるためのものであって、組み付け面に配置されたアダプタをスピンドルに対して固定する複数のボルトのうち、少なくとも１本のボルトを当該ヘッドが組み付け面から突き出るようにした位置決ボルトとし、回転ロッドやスイベルの組み付け面には、当該位置決ボルトのヘッドが入り込む位置決穴が形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
よって、本発明によれば、スイベルジョイントを回転ロッドなどに組み付ける際、その位置決ボルトを位置決穴に合わせることにより、スイベルジョイントや回転ロッドなどに形成された偏心流路とスピンドルに形成された偏心流路とが正しく合わせられる。例えば、前記課題でも挙げた開側と閉側との偏心流路が対称的な位置に形成されているものの場合でも、スイベルジョイントや回転ロッドとの組み付けの関係が一義的に決定されるため、開側と閉側とで逆になるような間違いを起こすことはない。そして、この位置決め構造は、スイベルジョイントを構成する必須の要素であるボルトを位置決め部材として利用したことにより、新たに別の構成要素を加えることなく簡単な構造の変更で達成することができた。
【００１０】
また、本発明に係るスイベルジョイントの位置決め構造は、前記位置決ボルトが、他のボルトとはサイズの異なるものであることを特徴とする。
よって本発明によれば、サイズの異なる位置決ボルトのアダプタをスピンドルに固定する位置が決まってしまうため、スピンドルに対するアダプタの固定位置が必然的に決められることになる。そのため、例えばアダプタをスピンドルに固定すれば、両者の間で開側と閉側の流路は必然的に一致し、またそうしたアダプタを介して回転ロッドにスピンドルを組み付ければ、位置決ボルトと位置決穴の関係によって両者の間で開側と閉側の流路が一致する。従って、本発明によれば、組み付けの際にスピンドルと回転ロッド間の開閉流路が容易（自動的）に合わせられることとなる。
また、位置決めボルトが他のボルトとサイズが異なれば、それは一見して明らかであり、組み付け時の確認も容易で、組み付け間違いも発生しない。
【００１１】
また、本発明に係るスイベルジョイントの位置決め構造は、前記位置決穴の形成された回転ロッドが、回転駆動装置の中空軸に差し込んで着脱可能なドライブロッドと、地盤に貫入する作業ロッドとが連結されたものであることを特徴とする。
よって、本発明によれば、作業ロッド毎に位置決穴を形成する必要がなく、一組のスイベルジョイントとドライブロッドとで各種作業ロッドに対応することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るスイベルジョイントの位置決め構造の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、図４に示す地盤改良機１００のオーガ７０を中心とした作業装置部分を示した正面図である。このオーガ７０は、リーダ１１３に装着された昇降装置７５と一体に構成され、油圧モータ７１の回転が減速機を介して中空軸に伝えられるよう構成されている。そして、その中空軸には攪拌ロッド８０を連結するドライブロッド５０が下方からはめ込まれ、ストッパ４８によって抜け落ちないように取り付けられている。スイベルジョイント１は、こうしてオーガ７０に取り付けられたドライブロッド５０に対し、ストッパ４８から突き出た上端部５１に固定され、更にそのスイベルジョイント１の上にスイベル４０が固定される。
【００１３】
本実施形態のスイベルジョイント１は、前述した油圧アクチュエータを備えた攪拌ロッド８０用であり、作動油を供給及び排出する開側供給ポート７及び閉側供給ポート８とが設けられ、油圧ポンプが配管された不図示の油圧回路に接続されている。この場合、開側供給ポート７及び閉側供給ポート８は非回転体であるハウジング２に設けられている。スイベルジョイント１は、このハウジング２の他に大きく分けてスピンドル３及びアダプタ４，５とから構成されている。
【００１４】
ここで図２は、スイベルジョイント１を示した組み付け状態の断面図である。スイベルジョイント１は、上下に貫通したハウジング２内に、スピンドル３が回転可能にかつ抜け出ないように差し込まれている。すなわちスピンドル３は、挿入されたハウジング２内で上下からベアリング１１，１２が当てられ、そのベアリング１１，１２を上下から挟み込むようにして取付カバー１３，１４がハウジング２に固定され組まれている。
【００１５】
ハウジング２の内周面には、開側供給ポート７と閉側供給ポート８とがそれぞれ連通する円周状のオイル溝２１，２２が形成されており、スピンドル３には、セメントミルクなどの地盤改良剤を流す軸心流路２３と、作動油が流れる開側流路２５及び閉側流路２６が形成されている。開側流路２５と閉側流路２６は、軸心流路２３を挟んで対称的な位置に形成された偏心流路である。そして、円周側の開口部がそれぞれオイル溝２１，２２に重なる位置に形成され、スピンドル３が回転する際、各開口部がオイル溝２１，２２に沿って回るように構成されている。すなわち、開側流路２５及び閉側流路２６は、オイル溝２１，２２を介して常に開側供給ポート７又は閉側供給ポート８と連通している。
【００１６】
スイベルジョイント１は、上アダプタ４と下アダプタ５とがそれぞれスピンドル３の上下端に固定され、その上アダプタ４及び下アダプタ５を介して図示するようにスイベル４０とドライブロッド５０とが連結されている。これにより、スイベル４０からスイベルジョイント１及びドライブロッド５０を介し、更にドライブロッド５０に連結された不図示の攪拌ロッド８０にかけてセメントミルクなどを流す１本の軸心流路２３がつながる。そして、その軸心流路２３を挟んで形成された開側流路２５及び閉側流路２６もスイベルジョイント１、ドライブロッド５０及び攪拌ロッド８０にかけてつながる。
【００１７】
しかしこのとき、ドライブロッド５０に対してスイベルジョイント１を１８０度回転した状態で固定させてしまったのでは、両者の間で開側と閉側とが逆転してしまう。そこで、本実施形態では、下アダプタ５をスピンドル３に固定したボルトの一つについて改良を加え、逆転した取り付けができないように構成されている。図３は、スイベルジョイント１を下方から見た状態の下アダプタ５を示す平面図である。図示するように下アダプタ５は、同一円周上に配置された複数のボルト３１，３１…によってスピンドル３の下端に固定されている。その同一円周上には軸心流路２３を挟んで開側流路２５と閉側流路２６も形成されている。スイベルジョイント１は、こうした下アダプタ５の外周のフランジ部３５にボルトを通し、ドライブロッド５０へと固定される（図２参照）。
【００１８】
なお、上アダプタ４についてもほぼ同様に構成され（図２参照）、同一円周上に配置された複数のボルト３３，３３…によってスピンドル３の上端に固定され、外周のフランジ部にボルトを通してスイベル４０が固定される。なお、こうした上アダプタ４及び下アダプタ５は本来スピンドル３と一体型であるのが好ましいが、スピンドル３を回転支持するベアリング１１，１２及び取付カバー１３，１４を組み付ける必要から別部材となっている。
【００１９】
そこで本実施形態では、こうした下アダプタ５をスピンドル３に固定したボルト３１，３１…のうち任意の一つについてサイズの小さいものを使用し、それをスピンドル３と下アダプタ５の位置決ボルト３２とした。更に、下アダプタ５をスピンドル３に固定した際、図２に示すようにその位置決ボルト３２のヘッド３２ａが下アダプタ５から突き出るようにしている。上アダプタ４及び下アダプタ５は、共にスピンドル３にボルト３１…，３３…を固定した際、スイベル４０やドライブロッド５０にそのヘッドが当たらないように、それぞれのボルト３１…，３３…を通す貫通孔にはヘッドが収まるように深く座ぐり加工が施されている。
【００２０】
しかし、下アダプタ５側ではあえて、位置決ボルト３２を通す貫通孔の座ぐりを浅くし、締め付けた際にそのヘッド３２ａが組み付け面から僅かに突き出るように形成されている。これに対して、下アダプタ５から突き出た位置決ボルト３２のヘッド３２ａが収まるようにドライブロッド５０の組み付け面には位置決穴５２が形成されている。
【００２１】
従って本実施形態では、先ずスイベルジョイント１を組み立てる際、他のボルト３１，３１…は通らない、サイズの小さい位置決ボルト３２だけの位置がスピンドル３及び下アダプタ５に対して決まっているため、下アダプタ５をスピンドル３に固定する位置も決まってしまっている。そのため、下アダプタ５をスピンドル３にボルト３１…，３２で固定すれば、両者の間で開側流路２５と閉側流路２６とは必然的に一致することとなり、この時点でスピンドル３と下アダプタ５との組み付け間違いが生じることはない。
【００２２】
そして、こうしたスイベルジョイント１をドライブロッド５０に組み付ける場合には、下アダプタ５から突き出た位置決ボルト３２のヘッド３２ａを位置決穴５２に入れるように位置合わせし、そうした後にボルトで固定すればよい。これによって、作動油を供給及び排出する開側流路２５と閉側流路２６とが、スイベルジョイント１とドライブロッド５０との間で逆転してしまう誤った組み付けが回避できる。反対側を合わせた場合には、突き出た位置決ボルト３２のヘッド３２ａが収まらずにガタが生じ、組み付け間違いに直ちに気づき、位置を修正することができるからである。
【００２３】
また、位置決ボルト３２は、他のボルト３１，３１…とサイズの異なるもの（大きいサイズのボルトでもよい）を使用しているため一見して明らかであり、組み付け時の確認も容易で、組み付け間違いも発生しない。
更に本実施形態では、攪拌ロッド８０をオーガ７０に取り付けられたドライブロッド５０に連結するようにしているので、攪拌ロッド８０以外の作業ロッドに対しても一組のスイベルジョイントとドライブロッドとで対応することが可能となる。なお、本実施形態では、連結されたドライブロッド５０及び攪拌ロッド８０が特許請求の範囲に記載する「回転ロッド」に相当し、攪拌ロッド８０が同記載の「作業用ロッド」に相当する。一方、攪拌ロッド８０をドライブロッド５０を介さずにオーガ７０に直接取り付けるような場合には、その攪拌ロッド８０とオーガ出力軸とが特許請求の範囲に記載する「回転ロッド」に相当する。
【００２４】
こうしてスイベルジョイント１を介して、図１に示すようにドライブロッド５０にスイベル４０が連結され、オーガ７０から下方に突き出たドライブロッド５０に攪拌ロッド８０が連結される。オーガ７０の駆動によりドライブロッド５０に回転が与えられると、それによって攪拌ロッド８０及びスイベルジョイント１のスピンドル３が回転する。こうして回転する攪拌ロッド８０に対し、非回転のスイベル４０からセメントミルクなどが所定の圧力で流されると、軸心流路２３を通って下端のスクリュー羽根８１から噴射する。
【００２５】
攪拌ロッド８０の開閉可能なスクリュー羽根８１は、例えばセメントミルクを掘削穴に流し込んで支柱杭を造る際、下端部に径を大きくしたいわゆる球根部を造る場合に広げられる。そこで、球根部を造る段階で開側供給ポート７から所定の圧力で作動油が送られると、オイル溝２１から回転するスピンドル３の開側流路２５へと流れ込み、不図示の油圧アクチュエータへと流れ閉側流路２６からオイル溝２２及び閉側供給ポート８へと排出される。こうした作動油の供給によってスクリュー羽根８１が開く。一方、逆方向に作動油が供給されればアクチュエータの作動によってスクリュー羽根８１が閉じられる。
【００２６】
以上、本実施形態のスイベルジョイントの位置決め構造では、その必須構成要素であるボルトを位置決め部材として利用したことにより、新たに別の構成要素を加えることなく、また座ぐりや位置決穴について加工の変更や追加も極めて簡単に行うことができた。通常、位置決めとしてノックピンを使用することは一般に採られる方法であるが、それではノックピン及び穴加工が追加加工として必要になり、工数が増えてしまううえ、図３を見ても分かるように破線で囲まれたスピンドル３と重なる組み付け面のスペースが狭いため配置も困難である。その点、本実施形態の構造によれば、１つのボルト３２をノックピンの代替手段として採用したことで、こうした問題もなく簡単な構造の変更で間違いなく組み付けることができるスイベルジョイントの位置決め構造を提供することができた。
【００２７】
以上、スイベルジョイントの位置決め構造の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば前記実施形態では、スイベルジョイント１とドライブロッド５０との組み付けに関する位置決め構造を示したが、スイベル４０との間でも同様な位置決め構造とすることは可能である。
また、偏心した流路を有するものであれば、それが対称的な位置にある複数の流路を有するものでなくても本発明の位置決め構造は有効である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、組み付け面に配置されたアダプタをスピンドルに対して固定する複数のボルトのうち、少なくとも１本のボルトを当該ヘッドが組み付け面から突き出るようにした位置決ボルトとし、回転ロッドやスイベルの組み付け面には、当該位置決ボルトのヘッドが入り込む位置決穴を形成した構成としたので、簡単な構造の変更で、間違いなく組み付けることができるスイベルジョイントの位置決め構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤改良機を構成するオーガを中心とした作業装置部分を示した正面図である。
【図２】スイベルジョイントを示した組み付け状態の断面図である。
【図３】スイベルジョイントを下方から見た場合の下アダプタを示す平面図である。
【図４】地盤改良機を示した側面図である。
【符号の説明】
１ スイベルジョイント
２ ハウジング
３ スピンドル
４ 上アダプタ
５ 下アダプタ
２３ 軸心流路
２５ 開側流路
２６ 閉側流路
３１ ボルト
３２ 位置決ボルト
４０ スイベル
５０ ドライブロッド
５２ 位置決穴
７０ オーガ
８０ 攪拌ロッド

Claims (3)

1. 非回転体のハウジングと、そのハウジング内に挿入された回転可能なスピンドルと、そのスピンドルの両端に複数のボルトで固定されるアダプタとを有し、前記スピンドルに一又は二以上の偏心流路が形成されたスイベルジョイントを、そのアダプタを介してスイベルと回転ロッドとの間で組み付けるための位置決め構造において、
   組み付け面に配置されたアダプタをスピンドルに対して固定する複数のボルトのうち、少なくとも１本のボルトを当該ヘッドが組み付け面から突き出るようにした位置決ボルトとし、回転ロッドやスイベルの組み付け面には、当該位置決ボルトのヘッドが入り込む位置決穴が形成されたものであることを特徴とするスイベルジョイントの位置決め構造。
2. 請求項１に記載するスイベルジョイントの位置決め構造において、
   前記位置決ボルトが、他のボルトとはサイズの異なるものであることを特徴とするスイベルジョイントの位置決め構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載するスイベルジョイントの位置決め構造において、
   前記位置決穴の形成された回転ロッドが、回転駆動装置の中空軸に差し込んで着脱可能なドライブロッドと、地盤に貫入する作業ロッドとが連結されたものであることを特徴とするスイベルジョイントの位置決め構造。

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