JP6101164B2 - 調芯用球面座金 - Google Patents

Description

本発明は、各種の昇降機（たとえばジャッキ式昇降機等）を昇降する揚重部材（たとえばステップロッド等）に荷重が作用した状態で、揚重部材の傾きを矯正して直立させる調芯用球面座金に関するものである。

ジャッキ式昇降機は、たとえば特許文献１に開示されているように、ジャッキを駆動してステップロッドに沿って昇降するものであり、各種建築構造物の周囲に設けた支柱等にステップロッドを固定して直立させ、さらにジャッキ式昇降機に作業用の足場を装着して昇降させることによって、建築構造物の補修等を行なうことができる。また、作業用の足場のみならず、建設、解体、補修作業で使用する様々な機器や材料を建築構造物の上層部に持ち上げる、あるいは上層部から積み下ろすための荷台を昇降させることも可能である。以下では、これらの足場や荷台を総称して揚体と記す。

図５(a)は、ジャッキ式昇降機に揚体を装着して昇降させる機構の従来例を模式的に示す断面図である。建築構造物（図示せず）の周囲に支柱６を設置し、支柱６の上端に上部架台４を配設して上部架台４にイコライザージャッキ20を固定する。一方、揚体１と一体となった下部架台５にジャッキ式昇降機２を固定する。イコライザージャッキ20からステップロッド３を垂直に垂下し、ステップロッド３の上部はイコライザージャッキ20にて保持し、ステップロッド３の下部はジャッキ式昇降機２と接続する。

このように配置したジャッキ式昇降機２を操作してステップロッド３に沿って昇降させることによって、揚体１を昇降させることができる。図５(a)に示す揚体昇降機構は、ステップロッド３を支柱６の上部架台４に固定したイコライザージャッキ20から垂直に垂下し、ジャッキ式昇降機２が揚体１とともに上昇下降するので、ジャッキ式昇降機移動型と記す。

また、図５(b)は、揚体を昇降させる機構の他の例を模式的に示す断面図である。建築構造物（図示せず）の周囲に支柱６を設置し、支柱６の上端に上部架台４を配設してジャッキ式昇降機２を上部架台４に固定する。そしてステップロッド３をジャッキ式昇降機２で保持しつつ垂直に垂下し、ステップロッド３の下部は揚体１と一体となった下部架台５に固定する。

このように配置したジャッキ式昇降機２を操作してステップロッド３を昇降させることによって、揚体１を昇降させることができる。図５(b)に示す揚体昇降機構は、ジャッキ式昇降機２を支柱６の上部架台４に固定するので、ジャッキ式昇降機固定型と記す。
図５には、ジャッキ式昇降機移動型の揚体昇降機構（図５(a)参照）、およびジャッキ式昇降機固定型の揚体昇降機構（図５(b)参照）として、いずれも１台の揚体を昇降するための機構を１基ずつ示すが、建設、解体、補修を行なう建築構造物の大きさに応じて複数の揚体を昇降できるように、２基以上の揚体昇降機構を併用することも可能である。

これらの揚体昇降機構は、作業員が揚体（足場）に乗って建築構造物の補修を行なうとき、あるいは揚体（荷台）に建設、解体、補修用の機器や材料を載せて運搬するときに、その荷重がステップロッド３に作用する。そして荷重の重心が揚体１の中心から外れた場合、上部架台４や下部架台５が傾いた場合、揚体１を横に引いて水平移動させる場合、揚体１が傾いた場合等に、ステップロッド３が傾き、その結果、揚体１の昇降に支障をきたすという問題が生じる。

ところが特許文献１には、ステップロッドに荷重が作用した状態で、ステップロッドの傾きが生じた場合に、そのステップロッドを変形させずに直立させる技術（以下、調芯という）に関する記載はない。
特許文献２、３には、ステップロッドの調芯に適用できるスラスト軸受が開示されている。しかしながら、これらのスラスト軸受はコロを使用しており、コロを収納して荷重を支持する軌道輪とその軌道輪内を転動するコロとが線接触あるいは点接触するが、コロが回転することなく調芯させることは摩擦力が働いているため困難であることから、多大な荷重が作用すると精度良く調芯を行なうことは困難である。

また、球面座金を用いて調芯を行なう技術も検討されているが、多大な荷重が作用すると、凸輪と凹輪が互いに押し付けられて摩擦力が働くため円滑に摺動できなくなり、その結果、精度良く調芯を行なうことは困難である。
つまり、揚体を吊り上げて建築構造物を構築する建設工事や、建築構造物を解体して揚体を吊り下ろしていく解体工事のように、多大な荷重がステップロッド等の揚重部材に作用した状態においても、調芯を安定して精度良く行なう技術は未だ開発されていない。

特開2005-213870号公報 特開2002-310170号公報 特開2012-215264号公報

本発明は、従来技術の問題を解消し、建築構造物の補修工事のように比較的小さい荷重が作用する状態のみならず、揚体を吊り上げて建築構造物を構築する建設工事や、建築構造物を解体して徐々に吊り下ろす解体工事のように多大な荷重がステップロッド等の揚重部材に作用した状態においても、調芯を安定して精度良く行なうことが可能な調芯用球面座金を提供することを目的とする。

本発明者は、揚重部材の例としてステップロッドを用いて調芯の研究を行なった。そして、ステップロッドの調芯を行なうために球面座金を採用すれば、その凸輪と凹輪が面接触するので、荷重を支持する上で有利になることに着目し、多大な荷重が作用した状態で凸輪と凹輪を円滑に摺動させる技術について検討した。そして、凸輪と凹輪の間に作動油を供給して、凸輪を凹輪から浮き上がらせ、かつ作動油の漏出を防止することによって、凸輪と凹輪を円滑に摺動させることが可能であるという知見を得た。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、揚重部材に荷重が作用した状態で、揚重部材の傾きを調芯して直立させる調芯用球面座金であって、球面状の凸部を有する凸輪の中心部に揚重部材を挿入する凸輪貫通孔を設けるとともに、凸輪の球面状の凸部と同じ曲率の球面状の凹部を有する凹輪の中心部に揚重部材を挿入する凹輪貫通孔を設け、凹部の表層部に作動油を貯留する環状溝を凹輪貫通孔の周囲に設け、環状溝と凹輪貫通孔との間に環状の第１パッキンを取付け、環状溝と凹輪の外周縁との間に環状の第２パッキンを取付け、さらに作動油を供給するための油注入孔を凹輪の内部に設けて、油注入孔と環状溝とを連結する油吹出し孔を設ける調芯用球面座金である。

本発明の調芯用球面座金においては、凹輪の内部に、環状溝から空気を抜くための空気抜き孔を設けることが好ましい。
ここで揚重部材は、上記したステップロッドのみならず、ＰＣ鋼線、ワイヤ、ネジ棒等の各種の昇降機が昇降可能な部材を指す。そして昇降機は、ジャッキ式昇降機等の従来から知られている機器の中から、揚重部材との組み合わせに好適なものを選択して使用する。

本発明によれば、建築構造物の補修工事のように比較的小さい荷重が作用する状態のみならず、建築構造物の建設工事や解体工事のように多大な荷重が揚重部材（たとえばステップロッド等）に作用した状態においても、調芯を安定して精度良く行なうことができ、その結果、揚重部材が破損することなく行なうことが可能となるので、産業上格段の効果を奏する。

本発明の調芯用球面座金の例を模式的に示す断面図である。 図１に示す凹輪の平面図である。 本発明の調芯用球面座金の他の例を模式的に示す断面図である。 本発明の調芯用球面座金をステップロッドに装着した例を模式的に示す断面図である。 揚体を昇降する従来の例を模式的に示す断面図であり、(a)はジャッキ式昇降機移動型、(b)はジャッキ式昇降機固定型である。 ステップロッドの傾きの変化を測定する試験装置の要部を模式的に示す側面図である。 ステップロッドの傾き角と調芯用球面座金の座金荷重の推移を示すグラフである。 本発明の調芯用球面座金の他の例を模式的に示す断面図である。 図８に示す凹輪の平面図である。

図１は、本発明の調芯用球面座金の例を模式的に示す断面図である。以下では、揚重部材としてステップロッドを使用し、そのステップロッドと組み合わせるのに好適な昇降機としてジャッキ式昇降機を使用する例について説明する。
球面状の凸部を有する凸輪７は、その中心部にステップロッド（図示せず）を貫通するための凸輪貫通孔12を設けている。また、球面状の凹部を有する凹輪８も、その中心部にステップロッドを貫通するための凹輪貫通孔13を設けている。凸輪７の凸部と凹輪８の凹部の曲率は同一であり、凸輪７と凹輪８がその接触面で摺動することが可能である。

そして凹輪８の凹部の表層部には、凹輪貫通孔13の周囲に環状の溝９（以下、環状溝という）を設ける。その環状溝９には油注入孔14から油吹出し孔15を通って作動油が供給され、環状溝９に充満する作動油の圧力によって凸輪７が凹輪８から浮き上がる。
環状溝９と凹輪貫通孔13との間には環状の第１パッキン10を取付けており、環状溝９と凹輪８の外周縁との間には環状の第２パッキン11を取付ける。第１パッキン10と第２パッキン11を取付けることによって、凸輪７が凹輪８から浮き上がったときの作動油の漏出を防止するとともに、作動油の圧力を保持して、凸輪と凹輪を円滑に摺動させることができる。

なお図１には、第１パッキン10、第２パッキン11、油注入孔14の断面形状を円形として示したが、他の断面形状（たとえば４角形等）であっても良い。
図２は、図１に示す凹輪８の平面図である。図２に示すように、凹輪８の内部に油注入孔14を設ける。図２には、一体成形した凹輪８の内部に、機械加工によって４本の直線状の油注入孔14を互いに交差させて設ける例を示したが、本発明では油注入孔14の数は４本に限定せず、凹輪８の寸法等に応じて適宜設定する。凹輪８の外周縁に開口している油注入孔14の端部には、作動油の漏出を防ぐために、栓17を取り付ける。なお図２では、第１パッキン10と第２パッキン11は図示を省略する。

そして油注入孔14と環状溝９を連結する油吹出し孔15を設ける。図２には、各油注入孔14に油吹出し孔15を２ケ所ずつ（合計８ケ所）設ける例を示したが、本発明では油吹出し孔15の数は８個に限定せず、凹輪８の寸法等に応じて適宜設定する。
さらに、図２に示すように、凹輪８の外周縁から油注入孔14に到る油供給孔16を設けることによって、作動油を油供給孔16から油注入孔14と油吹出し孔15を通って、環状溝９に充満させることができる。なお、油供給孔16を設ける代わりに、凹輪８の外周縁に開口している油注入孔14の端部（１ケ所）を開放して、その開口部から作動油を供給しても良い。

また図８に示すように、凹輪８の内部に空気抜き孔24を設けて、環状溝９内の空気を抜き出せるようにすれば、作動油を環状溝９に充満させる作業を容易に行なうことができる。ただし、空気抜孔24が凹輪８の外周縁に開口したままでは、作動油が漏出するので、調芯が困難になる。そこで図９に示すように、凹輪８の外周縁に開口している空気抜き孔24の端部に、作動油の漏出を防ぐために、エア抜きバルブ25を取り付けることが好ましい。

空気抜き孔24は、１ケ所に限定せず、凹輪８の寸法や環状溝９の寸法等に応じて、２ケ所以上に設けても良い。エア抜きバルブ25は、作動油の供給を開始したときは、環状溝９内の空気を抜き出すために空気抜き孔24を開放し、作動油が充満したときに、作動油の漏出を防止するために空気抜き孔24を閉塞するものである。したがってエア抜きバルブ25は、そのような機能を有するものを使用すれば良く、構成は特に限定しない。なお図９は、図８に示す凹輪８の平面図である。

凹輪８の加工については、図３(a)(b)に示すように、凹輪を２個のパーツ8a、8bに分けて、片方のパーツ8aに油吹出し孔15を成形し、他方のパーツ8bに油注入孔14を成形して、各パーツ8a、8bをネジ18で螺合するように構成しても良い。このような２個のパーツ8a、8bで構成される凹輪は、一体成形した凹輪（図１、２参照）に比べて小型化することが可能であり、ひいては調芯用球面座金の小型化を図ることができる。

図４は、本発明の調芯用球面座金19をステップロッドに装着した例を模式的に示す断面図であり、(a)はジャッキ式昇降機移動型の揚体昇降機構に装着した例、(b)はジャッキ式昇降機固定型の揚体昇降機構に装着した例である。なお図４(a)中の20は、ステップロッド３を固定するためのイコライザージャッキである。図４(a)(b)に示すように、調芯用球面座金19の凸輪貫通孔と凹輪貫通孔にステップロッド３を挿入して貫通させ、かつ上部架台４の上面および下部架台５の下面に調芯用球面座金19を装着することが好ましい。

なお図３、４に示すような調芯用球面座金においても、空気抜き孔（図示せず）を設け、さらにエア抜きバルブ（図示せず）を取り付けることは可能である。
このようにして、本発明の調芯用球面座金を用いることによって、建築構造物の補修工事のように比較的小さい荷重が作用する状態のみならず、建築構造物の建設工事や解体工事のように多大な荷重がステップロッドに作用した状態においても、調芯を安定して精度良く行なうことができ、その結果、揚体の昇降を支障なく行なうことが可能となる。

しかも本発明の調芯用球面座金は、少量の作動油で調芯を行なうことが可能であり、かつ作動油に異物が混入するのを抑制できるという利点を有する。また、スラスト軸受に比べて軽量であるばかりでなく、容易に製作できるので、製造コストの削減、ひいては工事費の低減に寄与する。
ここでは揚重部材としてステップロッドを使用する例について説明したが、ＰＣ鋼線、ワイヤ、ネジ棒等を用いても同様の効果が得られる。また昇降機は、ステップロッドと組み合わせるのに好適なジャッキ式昇降機を使用する例について説明したが、本発明では、ステップロッドとジャッキ式昇降機の組み合わせに限定せず、揚重部材に応じて好適な昇降機を選択して使用すれば良い。

たとえば、揚重部材としてネジ棒を使用する場合は、ネジ棒に螺合させるナットを回転させる、あるいはネジ棒を回転させることによって、ナットを昇降させることが可能である。したがって、そのナットに連動して揚体が昇降できるように構成すれば、建築構造物の補修工事、建設工事、解体工事に使用できる。そして本発明の調芯用球面座金を装着することによって、ネジ棒の調芯を行なうことができる。

図４(a)に示すジャッキ式昇降機移動型の揚体昇降機構に本発明の調芯用球面座金を装着した例を想定して、図６に示すようなステップロッド３、調芯用球面座金19、イコライザージャッキ20を備えた試験装置を製作した。つまり、図１に示す調芯用球面座金の凸輪貫通孔12と凹輪貫通孔13にステップロッド３を挿入して貫通させ、さらにイコライザージャッキ20で架台に固定した試験装置である。凸輪７の凸部と凹輪８の凹部の曲率は、いずれも半径180mmとした。

そして、ローラー23を用いてステップロッド３を鉛直線に対して２°傾けた状態で、ステップロッド３に35tonの荷重を作用させ、油注入孔14から油吹出し孔15を経て環状溝９に作動油を供給しながら、ステップロッド３と鉛直線との角度（以下、傾き角という）を傾斜計21で測定した。傾き角（°）の推移を図７に示す。
一方で、作動油の圧力（kg／mm²）を圧力計22で測定し、環状溝の面積（mm²）から、調芯用球面座金に作動油が及ぼす荷重（以下、座金荷重という）を算出した。座金荷重（ton）の推移を図７に示す。

図７から明らかなように、座金荷重が上昇することによって、傾き角が低減し始める現象が認められる。つまり作動油を供給して、座金荷重を上昇させることによって調芯用球面座金の凸輪が凹輪から浮き上がり、ステップロッドに荷重が作用した状態であっても調芯が可能となる。図７に示す例では、試験開始時に設定した傾き角２°が、調芯によって１°まで減少した。

１ 揚体
２ ジャッキ式昇降機
３ ステップロッド
４ 上部架台
５ 下部架台
６ 支柱
７ 凸輪
８ 凹輪
９ 環状溝
10 第１パッキン
11 第２パッキン
12 凸輪貫通孔
13 凹輪貫通孔
14 油注入孔
15 油吹出し孔
16 油供給孔
17 栓
18 ネジ
19 調芯用球面座金
20 イコライザージャッキ
21 傾斜計
22 圧力計
23 ローラー
24 空気抜き孔
25 エア抜きバルブ

Claims (2)

1. 揚重部材に荷重が作用した状態で、該揚重部材を調芯して直立させる調芯用球面座金であって、球面状の凸部を有する凸輪の中心部に前記揚重部材を挿入する凸輪貫通孔を設けるとともに、前記凸輪の球面状の凸部と同じ曲率の球面状の凹部を有する凹輪の中心部に前記揚重部材を挿入する凹輪貫通孔を設け、前記凹部の表層部に作動油を貯留する環状溝を前記凹輪貫通孔の周囲に設け、前記環状溝と前記凹輪貫通孔との間に環状の第１パッキンを取付け、前記環状溝と前記凹輪の外周縁との間に環状の第２パッキンを取付け、さらに前記作動油を供給するための油注入孔を前記凹輪の内部に設けて、前記油注入孔と前記環状溝とを連結する油吹出し孔を設けることを特徴とする調芯用球面座金。
2. 前記凹輪の内部に、前記環状溝から空気を抜くための空気抜き孔を設けることを特徴とする請求項１に記載の調芯用球面座金。

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