JP6081132B2

JP6081132B2 - ロッド駆動装置

Info

Publication number: JP6081132B2
Application number: JP2012228106A
Authority: JP
Inventors: 村手　徳夫; 徳夫村手; 高好奥村
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: JP2014080761A

Description

本発明は、ロッド駆動装置に関し、詳しくは、下端に掘削ヘッドが、上端にスイベルジョイントがそれぞれ取り付けられた中空のロッドを回転させながら地中に押し込んで地盤改良を行う地盤改良機などの土木・建設機械に用いられるロッド駆動装置に関する。

例えば、地盤改良機に用いるロッド駆動装置として、油圧モータや減速機などの回転駆動源を備えた駆動装置本体部に、ロッドに設けた角軸部を挿通して係合可能な角孔を有するロッド回転部（出力軸）と、前記角軸部の下部に設けた周方向の溝部に係合可能なチャック部とを一体回転可能に備えたロッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１８９５７６号公報

特許文献１に記載されたロッド駆動装置におけるロッド回転部は、ロッド回転部に形成した角孔に、ロッドに設けた角軸部を挿通しているため、ロッド回転部に形成した角孔の内面と角軸部の外面との間に僅かな遊び（隙間）がある。このため、長いロッドの長さ方向中間部に設けた角軸部を角孔に係合させてロッドを回転させたときに、ロッド回転部の角孔から上方に突出したロッドが振れてみそすり運動が発生し、ロッド上部が大きく旋回する状態となることがある。このようなみそすり運動がロッドに発生すると、ロッドに負荷が掛かってロッドの耐久性が低下したり、地盤改良機の全体が振動して作業に悪影響を与えたり、さらに、ロッドの上端に装着したスイベルジョイントの連れ回りを防止するための部材やスイベルジョイントに接続した地盤改良剤注入用のホース（グラウトホース）が損傷を受けるおそれもあった。

そこで本発明は、ロッド回転部から上方に突出したロッドを確実に保持することができ、ロッド上部の振れを抑えることができるロッド駆動装置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、本発明のロッド駆動装置は、回転駆動源を備えた駆動装置本体部に、ロッドの長さ方向中間部を周方向に係合可能な挿通係合孔を有するロッド回転部と、該ロッド回転部の下部に設けられ、前記ロッドの外面に形成された周方向の溝部に係合可能なチャック部とを一体回転可能に備えたロッド駆動装置において、前記ロッド回転部の上部に、該ロッド回転部から上方に突出した前記ロッドの外面に当接可能なロッド振止手段を一体回転可能に設けるとともに、前記駆動装置本体部の上部に、前記ロッド振止手段のロッド外面への当接状態を解除する振止動作解除手段を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明のロッド駆動装置は、前記ロッド振止手段が、前記ロッド回転部の上面から上方に向かってロッドの外周に設けられた筒状部材と、該筒状部材の上端に固着されたリング状の上部カバー部材と、前記筒状部材の外面に筒状部材の法線方向に向かって設けられた複数の支持板と、該支持板の下端部に設けられた筒状部材の円筒軸に垂直な方向の接線に平行な方向に設けられた支軸を介して回動可能に設けられたロッド振止部材と、前記ロッド振止部材の上方で前記筒状部材の外面に沿って上下動可能に設けられたリング状の押動板と、該押動板の上面と前記上部カバー部材の下面との間に設けられて該押動板を下方に向けて付勢するバネ部材とを備え、前記振止動作解除手段が、前記駆動装置本体部の上部から上方に向かって伸縮可能に設けられて前記押動板を上方に押動可能なシリンダを備え、前記ロッド振止部材が、前記押動板に上方から押動されたときに該ロッド振止部材の当接部が前記筒状部材に設けた開口を通って前記ロッドの外面に当接する方向に回動し、前記シリンダによって前記押動板が上方に移動したときに、自重によって前記ロッドの外面から前記当接部が離れる方向に回動することを特徴としている。

また、前記ロッドが、地盤改良機に用いられる中空のロッドであって、該ロッドには、下端に掘削ヘッドが、上端にスイベルジョイントがそれぞれ取り付けられ、長さ方向中間部及び上端部に前記挿通係合孔に係合する角軸部がそれぞれ設けられるとともに、両角軸部の下方に前記チャック部が係合する周状の溝部がそれぞれ設けられ、内部に前記スイベルジョイントから前記掘削ヘッドに至る地盤改良剤の流路が設けられていることを特徴としている。さらに、本発明は、このような構成を有するロッド駆動装置を、ベースマシンの前部に立設したリーダに昇降可能に設けた地盤改良機を含むものである。

本発明のロッド駆動装置によれば、ロッド回転部から上方に突出したロッドを、ロッド回転部と一体に回転するロッド振止手段によって保持するので、ロッド上部の振れ（みそすり運動）を抑制することができる。

本発明のロッド駆動装置の一形態例を示す側面図である。同じく平面図である。図２のIII−III断面図である。図５のIV−IV断面図である。要部の断面図である。地盤改良機の一例を示す側面図である。同じく平面図である。

まず、図６及び図７に示すように、地盤改良機１１は、クローラを備えた下部走行体１２と、該下部走行体１２上に旋回可能に設けられた上部旋回体１３とで構成されたベースマシン１４と、上部旋回体１３の前部に起伏可能に設けられたリーダ１５と、該リーダ１５を後部側から支持する起伏シリンダ１６と、前記リーダ１５のガイドレール１５ａに摺動可能に係合するガイドギブ１７ａを介して昇降可能に設けられたロッド駆動装置１７と、該ロッド駆動装置１７を昇降用チェーンを介して昇降させる昇降用油圧モータ１８と、リーダ１５の下端部に設けられた下部ガイド（下部チャック）１９とを備えている。

前記ロッド駆動装置１７には、掘削刃２０ａ及び撹拌翼２０ｂを有する掘削ヘッド２０が下端に取り付けられるとともに、地盤改良剤注入用のスイベルジョイント２１が上端に取り付けられ、内部にスイベルジョイント２１から前記掘削ヘッド２０に至る地盤改良剤の流路２２ａ（図２参照）が設けられた中空のロッド２２が装着される。また、ロッド駆動装置１７の上部には、スイベルジョイント２１の連れ回りを防止するための伸縮可能な連れ回り防止部材２３が設けられ、スイベルジョイント２１には、バッチャープラント（図示せず）からミルクセメント等の地盤改良剤を供給するためのグラウトホース２４が接続されている。

前記ロッド２２は、中空パイプ状のロッド本体２５と、下部側に周方向の溝部２６ａを設けた外面が多角形状で内部が中空の角軸部材２６とを連結して形成することにより、ロッド２２の長さ方向複数箇所に、角軸部材２６からなる角軸部を設けた状態に形成されている。また、本形態例では、前記リーダ１５の長さ（高さ）の２倍以上の長さを有する長尺のロッド２２が用いられている。

図１乃至図３に示すように、前記ロッド駆動装置１７は、回転駆動源となる回転用油圧モータ３１及び複数の歯車からなる減速機３２を有する駆動装置本体部３３と、該駆動装置本体部３３の前部を上下方向に貫通した状態で設けられたロッド回転部３４と、該ロッド回転部３４の下部に設けられたチャック部３５と、ロッド回転部３４の上部に設けられたロッド振止手段３６と、前記ロッド振止手段３６の振止動作を解除するための手段として、前記駆動装置本体部３３の上部に設けられた振止動作解除手段３７とを備えている。

前記ロッド回転部３４は、ロッド２２を軸線を中心として回転させるためのもので、前記角軸部材（角軸部）２６が軸線方向に挿通可能かつ周方向（回転方向）に係合可能な多角形状の内面を有する挿通係合孔３４ａを上下方向に貫通形成した回転部材３４ｂを複数のベアリング３４ｃで回転可能に保持している。また、チャック部３５は、ロッド２２の軸線方向への移動を規制するためのもので、前記回転部材３４ｂの下部に設けられた支持枠３５ａと、該支持枠３５ａにガイドされて水平方向に移動可能に対向配置される一対の半割チャック板３５ｂ，３５ｂと、両チャック板３５ｂ，３５ｂを、前記溝部２６ａに係合する閉じ方向に付勢するスプリング３５ｃ，３５ｃと、半割チャック板３５ｂ，３５ｂに一体的に設けられた円弧状部材３５ｄを介して、チャック解除シリンダ３５ｅの作用で半割チャック板３５ｂ，３５ｂを溝部２６ａから離れる開方向に移動させるコーン形のチャック解除部材３５ｆとを備えている。

図４及び図５に示すように、前記ロッド振止手段３６は、前記ロッド回転部３４における回転部材３４ｂの上面からロッド２２を囲繞するようにして上方に向かって立設した筒状部材３８と、該筒状部材３８の上端に固着されたリング状の上部カバー部材３９と、前記筒状部材３８の外面上下方向中間部に、筒状部材３８の法線方向に向かって設けられた４組各一対の支持板４０と、一対の支持板４０の下端部に、筒状部材３８の円筒軸に垂直な方向の接線に平行な方向に掛け渡された支軸４１と、該支軸４１に回動可能に設けられたロッド振止部材４２と、前記筒状部材３８の外面に沿って上下動可能に設けられた筒状の押動部材４３と、該押動部材４３の上面と前記上部カバー部材３９の下面との間に設けられて該押動部材４３を下方に向けて付勢する複数の皿バネを積層したバネ部材４４とを備えている。

また、前記筒状部材３８には、ロッド振止部材４２に対応した位置に、ロッド振止部材４２の先端部分が通過可能な開口３８ａがそれぞれ設けられており、バネ部材４４の外周には、バネ部材４４を保護する保護筒４５が設けられている。さらに、前記押動部材４３は、ロッド振止部材４２の上部に位置し、前記保護筒４５の内径より小さな外径を有する上部押動板４３ａと、ロッド振止部材４２の下部に位置する下部押動板４３ｂと、上下の両押動板４３ａ，４３ｂの外縁を連結するように設けられた外連結部材４３ｃとで形成されており、ロッド振止部材４２の取付や保守、動作に関係する部分には、開口４３ｄがそれぞれ設けられている。

筒状部材３８の外周に周方向に等間隔で４箇所に配置されたロッド振止部材４２は、前記支軸４１より下側の部分が上側の部分より大きく形成されており、ロッド振止部材４２の下端で支軸４１より内側の部分には、ロッド２２の外周面に当接する当接部４２ａが設けられ、ロッド振止部材４２の上端で、支軸４１より外側の部分には、上部押動板４３ａに押動される押動部４２ｂが設けられている。このロッド振止部材４２は、バネ部材４４に付勢された上部押動板４３ａが下降して押動部４２ｂを下方に押動すると、支軸４１を回動中心にして図４において反時計回りに回動し、当接部４２ａの部分が内側に向かって回動することにより、図４に実線で示すように、当接部４２ａが筒状部材３８の開口３８ａを通ってロッド２２の外周面に当接し、ロッド２２を四方から挟んで保持する状態となり、上部押動板４３ａが上昇して上部押動板４３ａの下面が押動部４２ｂから離れていくと、支軸４１を回動中心としたロッド振止部材４２自身の重量バランスにより、図４において時計回りに回動し、図４に想像線で示すように、当接部４２ａがロッド２２の外周面から離れた状態になるように形成されている。

前記振止動作解除手段３７は、駆動装置本体部３３の上面に、取付部材４６を介して周方向に等間隔で設けられた３本の振止解除シリンダ４７を備えている。この振止解除シリンダ４７は、シリンダロッド４７ａを上方に向けて配置し、シリンダロッド４７ａの先端に設けたリング状の押上板４７ｂを、前記押動部材４３の下方に位置させている。振止解除シリンダ４７のシリンダロッド４７ａを縮めた状態では、押上板４７ｂの上面が押動部材４３の下端部から離れた非接触状態となっており、シリンダロッド４７ａを伸長させたときに、押上板４７ｂが押動部材４３を上方に押圧し、前記バネ部材４４の付勢力に抗して押動部材４３を上昇させ、ロッド振止部材４２の押動部４２ｂから上部押動板４３ａが離れた状態にできるように形成されている。

次に、上記構成のロッド駆動装置１７を用いた地盤改良機１１で地盤改良作業を行う手順を説明する。まず、図６に示すように、ロッド駆動装置１７をリーダ１５の最上部に上昇させた準備完了段階では、ロッド２２の長さ方向中央に位置する角軸部材２６がロッド駆動装置１７におけるロッド回転部３４の挿通係合孔３４ａ内に挿入されており、チャック部３５のチャック解除シリンダ３５ｅ及び振止動作解除手段３７の振止解除シリンダ４７は、共に非作動状態で縮んだ状態であり、スプリング３５ｃの作用で半割チャック板３５ｂ，３５ｂが、角軸部材２６に設けられている溝部２６ａに係合し、バネ部材４４に付勢された押動部材４３が下降することによってロッド振止部材４２の当接部４２ａが、挿通係合孔３４ａから上方に突出したロッド２２の外周面に当接した状態になっている。

この状態で、回転用油圧モータ３１を作動させてロッド２２を回転させ、昇降用油圧モータ１８を作動させてロッド駆動装置１７をリーダ１５に沿って下降させるとともに、スイベルジョイント２１からロッド２２内の流路２２ａを通して掘削ヘッド２０に地盤改良剤を供給する。これにより、掘削刃２０ａで掘削した土砂と供給された地盤改良剤とを撹拌翼２０ｂで撹拌しながら掘削ヘッド２０を地中に押し込んでいく掘削撹拌段階を行っている状態になる。このとき、半割チャック板３５ｂ及びロッド振止部材４２は、ロッド回転部３４と一体に回転し、半割チャック板３５ｂは、ロッド２２をロッド駆動装置１７とともに下方に移動させて掘削ヘッド２０を地中に押し込み、ロッド振止部材４２は、ロッド回転部３４から上方に長く突出したロッド２２を保持してロッド２２の上半部が振れることを抑制し、大きなみそすり運動が発生することを防止できる。

ロッド駆動装置１７がリーダ１５の下端部まで下降したら、回転用油圧モータ３１及び昇降用油圧モータ１８を停止させるとともに、下部ガイド１９を作動させ、角軸部材２６の溝部２６ａより下方の部分を下部ガイド１９で把持した後、チャック解除シリンダ３５ｅ及び振止解除シリンダ４７を作動させ、チャック解除シリンダ３５ｅによりチャック解除部材３５ｆを下降させて円弧状部材３５ｄを介して半割チャック板３５ｂ，３５ｂを開いて溝部２６ａとの係合状態を解除するとともに、振止解除シリンダ４７により押動部材４３を上昇させて押動部４２ｂから上部押動板４３ａを離した状態とし、ロッド振止部材４２を自重で回動させて当接部４２ａをロッド２２の外周面から離した状態とする。

この状態で昇降用油圧モータ１８を逆転させてロッド駆動装置１７を上昇させ、ロッド２２の上端部に位置する角軸部材２６をロッド駆動装置１７の挿通係合孔３４ａに挿通して係合した状態とした後、チャック解除シリンダ３５ｅを縮めて半割チャック板３５ｂ，３５ｂを溝部２６ａに係合させるとともに、下部ガイド１９を非作動状態として角軸部材２６の把持状態を解除する。このように、ロッド２２の上端部をロッド駆動装置１７が回転させる場合は、ロッド２２の上部がロッド駆動装置１７から上方にほとんど突出せず、ロッド振止部材４２でロッド２２を保持する必要はないので、ロッド振止部材４２の当接部４２ａをロッド２２の外周面から離した状態としておくことができる。

回転用油圧モータ３１及び昇降用油圧モータ１８を再び作動させ、掘削ヘッド２０を回転させつつロッド駆動装置１７を下降させるとともに地盤改良剤を供給し、前記同様の掘削撹拌を再開する。所定の深度まで掘削ヘッド２０が到達したら、ロッド２２を回転させたまま昇降用油圧モータ１８を逆転させ、掘削ヘッド２０による土砂と地盤改良剤との撹拌を継続しながら、ロッド駆動装置１７を上昇させる。

ロッド駆動装置１７がリーダ１５の上端部まで上昇したら、回転用油圧モータ３１及び昇降用油圧モータ１８を停止させるとともに、下部ガイド１９でロッド２２を把持した後、半割チャック板３５ｂ，３５ｂを開いてからロッド駆動装置１７を下降させ、ロッド２２の長さ方向中央の角軸部材２６を挿通係合孔３４ａに挿入する。次に、チャック部３５のチャック解除シリンダ３５ｅ及び振止動作解除手段３７の振止解除シリンダ４７を非作動状態とし、半割チャック板３５ｂ，３５ｂを閉じて溝部２６ａに係合させるとともに、バネ部材４４に付勢された押動部材４３によってロッド振止部材４２の当接部４２ａをロッド２２の外周面に当接させる。

回転用油圧モータ３１及び昇降用油圧モータ１８を再び作動させ、掘削ヘッド２０を回転させながらロッド駆動装置１７を上昇させ、土砂と地盤改良剤とを撹拌しながら掘削ヘッド２０を地上に引上げ、図６に示した状態に戻す。このとき、ロッド２２の上半部がロッド駆動装置１７の上方に大きく突出しているが、ロッド振止部材４２によってロッド２２を保持しているので、前記掘削撹拌時と同様に、ロッド２２の上半部が振れることを抑えてみそすり運動が発生することを防止できる。

このように、ロッド２２の上部が、ロッド駆動装置１７のロッド回転部３４から上方に大きく突出しているときに、ロッド回転部３４の上部に設けたロッド振止手段３６によってロッド２２を保持することにより、ロッド２２の上部が振れてみそすり運動が発生することを抑制できる。これにより、ロッド２２の耐久性が低下するようなことはなく、地盤改良作業を安定した状態で行うことができ、連れ回り防止部材２３やグラウトホース２４に損傷を与えることもなくなる。さらに、ロッド２２に対しては、回転させる部分と、軸線方向の移動を規制する部分と、上部の振れを抑制する部分とが分かれているので、１箇所でロッド２２を締め付ける構造のものに比べてロッド２２に力が加わる位置が分散し、ロッド２２の耐久性を向上させることができる。

また、ロッド振止手段３６をロッド回転部３４の上部に設けてロッド２２とロッド振止部材４２とが一体に回転するようにしているので、ロッド振止部材４２による保持がロッド２２の回転に影響を及ぼすことは全くない。さらに、振止動作解除手段３７は、回転しない駆動装置本体部３３に設けているので、振止解除シリンダ４７への油圧配管なども容易に行うことができ、ロッド振止部材４２は、一緒に回転するバネ部材４４に付勢力によって作動するようにしてるので、シリンダや油圧配管を回転する部分に設けずに振止作動させることができる。

なお、ロッド駆動装置におけるロッド回転部やチャック部は、従来と同様の構造を採用することができ、地盤改良機以外の杭打機で中実のロッドを回転させることもできる。また、ロッド振止部材を振止解除シリンダで非作動状態にすることもでき、ロッド振止部材を適宜なカム機構で作動状態と非作動状態と似変位させることもできる。ロッド振止部材を角軸部に当接させることもできる。

１１…地盤改良機、１２…下部走行体、１３…上部旋回体、１４…ベースマシン、１５…リーダ、１５ａ…ガイドレール、１６…起伏シリンダ、１７…ロッド駆動装置、１７ａ…ガイドギブ、１８…昇降用油圧モータ、１９…下部ガイド、２０…掘削ヘッド、２０ａ…掘削刃、２０ｂ…撹拌翼、２１…スイベルジョイント、２２…ロッド、２２ａ…流路、２３…連れ回り防止部材、２４…グラウトホース、２５…ロッド本体、２６…角軸部材、２６ａ…溝部、３１…回転用油圧モータ、３２…減速機、３３…駆動装置本体部、３４…ロッド回転部、３４ａ…挿通係合孔、３４ｂ…軸部材、３４ｃ…ベアリング、３５…チャック部、３５ａ…支持枠、３５ｂ…半割チャック板、３５ｃ…スプリング、３５ｄ…円弧状部材、３５ｅ…チャック解除シリンダ、３５ｆ…チャック解除部材、３６…ロッド振止手段、３７…振止動作解除手段、３８…筒状部材、３８ａ…開口、３９…上部カバー部材、４０…支持板、４１…支軸、４２…ロッド振止部材、４２ａ…当接部、４２ｂ…押動部、４３…押動部材、４３ａ…上部押動板、４３ｂ…下部押動板、４３ｃ…外連結部材、４３ｄ…開口、４４…バネ部材、４５…保護筒、４６…取付部材、４７…振止解除シリンダ、４７ａ…シリンダロッド、４７ｂ…押上板

Claims

回転駆動源を備えた駆動装置本体部に、ロッドの長さ方向中間部を周方向に係合可能な挿通係合孔を有するロッド回転部と、該ロッド回転部の下部に設けられ、前記ロッドの外面に形成された周方向の溝部に係合可能なチャック部とを一体回転可能に備えたロッド駆動装置において、前記ロッド回転部の上部に、該ロッド回転部から上方に突出した前記ロッドの外面に当接可能なロッド振止手段を一体回転可能に設けるとともに、前記駆動装置本体部の上部に、前記ロッド振止手段のロッド外面への当接状態を解除する振止動作解除手段を設け、
前記ロッド振止手段は、前記ロッド回転部の上面から上方に向かってロッドの外周に設けられた筒状部材と、該筒状部材の上端に固着されたリング状の上部カバー部材と、前記筒状部材の外面に筒状部材の法線方向に向かって設けられた複数の支持板と、該支持板の下端部に設けられた筒状部材の円筒軸に垂直な方向の接線に平行な方向に設けられた支軸を介して回動可能に設けられたロッド振止部材と、前記ロッド振止部材の上方で前記筒状部材の外面に沿って上下動可能に設けられたリング状の押動板と、該押動板の上面と前記上部カバー部材の下面との間に設けられて該押動板を下方に向けて付勢するバネ部材とを備え、
前記振止動作解除手段は、前記駆動装置本体部の上部から上方に向かって伸縮可能に設けられて前記押動板を上方に押動可能なシリンダを備え、
前記ロッド振止部材は、前記押動板に上方から押動されたときに該ロッド振止部材の当接部が前記筒状部材に設けた開口を通って前記ロッドの外面に当接する方向に回動し、前記シリンダによって前記押動板が上方に移動したときに、自重によって前記ロッドの外面から前記当接部が離れる方向に回動する
ことを特徴とするロッド駆動装置。
前記ロッドは、地盤改良機に用いられる中空のロッドであって、該ロッドは、下端に掘削ヘッドが、上端にスイベルジョイントがそれぞれ取り付けられ、長さ方向中間部及び上端部に前記挿通係合孔に係合する角軸部がそれぞれ設けられるとともに、両角軸部の下方に前記チャック部が係合する周状の溝部がそれぞれ設けられ、内部に前記スイベルジョイントから前記掘削ヘッドに至る地盤改良剤の流路が設けられていることを特徴とする請求項１記載のロッド駆動装置。
請求項１又は２記載のロッド駆動装置を、ベースマシンの前部に立設したリーダに昇降可能に設けたことを特徴とする地盤改良機。