JP6395553B2

JP6395553B2 - ロッド回転駆動装置及び地盤改良機

Info

Publication number: JP6395553B2
Application number: JP2014210138A
Authority: JP
Inventors: 磯貝　隆明; 隆明磯貝
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: JP2016079613A

Description

本発明は、杭打機に関し、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。

地盤改良機による地盤改良作業は、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なロッド回転駆動装置を装着し、そのロッド回転駆動装置に把持させたロッドを回転させながら押し下げ、ロッド先端に設けた掘削具と撹拌具とにより、掘削しながら地盤改良剤が注入されることで行われる。ロッドを継ぎ足すことでより深く地盤改良できるが、ロッドの継ぎ足し回数を減らし作業効率を上げるために、より長いロッドを用いることがある。

しかしながら、ロッドの長さがリーダより長いものなると、ロッド回転駆動装置本体より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、ロッドに負荷がかかってロッドの耐久性が低下したり、地盤改良機全体が振動して作業に悪影響をしたりするおそれがある。そこで、みそすり運動が生じないように、ロッド上部の振れを抑えることができるロッド振止手段を駆動装置本体の上部に設けたロッド回転駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−８０７６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたロッド回転駆動装置は、油圧シリンダによって押動板を移動させることでロッドの保持状態を解除させる構成になっているため、油圧シリンダを作動させるための動力源が必要となり、複雑な構成となってしまっていた。また、ロッドの外面を４枚のロッド振止部材で当接することによりロッドを保持する状態としているため、ロッドとの当接が点での接触となり、ロッド回転時にロッド振止部材によりロッドが損傷するおそれがあった。

そこで本発明は、よりシンプルな構造で、ロッド回転駆動装置本体から上方に突出したロッドを確実に保持し、ロッド上部の振れを抑制できる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、該本体の下部に設けられ、前記駆動シャフトと一体回転可能なロッドチャック手段と、前記本体の上部に設けられ、前記駆動シャフトと一体回転可能なロッド振止手段とを備え、前記ロッド振止手段は、前記駆動シャフトの上面から上方に向って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、該上部カバー部材に周方向に等間隔で配置され、前記ロッドの外面に当接する複数のローラ部材とを備え、前記ローラ部材は、水平方向の支軸を介して回転可能なローラと、前記支軸を支持し、前記上部カバー部材の上面を摺動可能な摺動板と、前記摺動板の前記筒状部材の径方向への移動をガイドするガイド溝を有し、前記上部カバーに取り付けられる内周ブラケット及び外周ブラケットとを備えている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、前記ロッドは、前記ロッド挿通孔と係合する断面多角形状の角形軸部と、該角形軸部よりも小径で断面円形の丸軸部とを有していることを特徴としている。また、前記ローラは、前記丸軸部の外形に合わせた逆クラウン形状であることが好ましい。

本発明のロッド回転駆動装置によれば、上部に突出したロッドを、駆動シャフト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。さらに、ロッドの外面とローラ部材との当接が線での接触となるため、ロッド回転時にロッドが損傷することがない。また、ローラ部材でロッド外面に当接していることから、ロッド掴み替え時などにロッド回転駆動装置のみをリーダに沿って昇降する場合にも保持状態を解除する必要がない。

さらに、ローラ部材が筒状部材の径方向に移動可能に設けられていることから、ロッドの角形軸部と丸軸部の径が異なるような場合であっても、ロッド振止手段内にロッドをスムーズに通過させることができる。

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ロッド振止手段の一部断面平面図である。図２のIII−III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ロッド振止手段の要部の平面図である。

図１乃至図３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５ａ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（下部チャック）７が設けられている。

ロッド６は、リーダ３より長尺で、下端に掘削具８ａ及び撹拌具８ｂを有する掘削ヘッド８が取り付けられ、上端に地盤改良剤注入用のスイベルジョイント９が設けられている。また、スイベルジョイント９のつれ回りを防止する伸縮可能なつれ回り防止部材１０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。スイベルジョイントには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１１が接続されている。

ロッド６は、内部軸方向にスイベルジョイント９から掘削ヘッド８に至る地盤改良剤の注入孔を有するパイプ状のものである。また、ロッド６は、断面円形の丸軸部６ａと該丸軸部６ａより僅かに大径の断面多角形状の角形軸部６ｂとを有している。

ロッド６が装着されるロッド回転駆動装置５は、ガイドギブ５ａに連設された取付部の上部に設けられる回転駆動源となるモータ部１２と、ロッド６を挿通係合する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１３と、該本体１３の下部に設けられ、駆動シャフトと一体回転可能なロッドチャック手段１４と、本体１３の上部に設けられ、前記駆動シャフトと一体回転可能なロッド振止手段１５とを備えている。

駆動シャフトは、ロッド６を軸線を中心として回転させるためのもので、角形軸部６ｂが軸線方向に挿通可能かつ回転方向（周方向）に係合可能な多角形状の内面を有するロッド挿通孔を上下方向に貫通形成されたものであり、本体１３内部にベアリングで回転可能に保持されている。また、ロッドチャック手段１４は、ロッド６の軸線方向への移動を規制するもので、既知の構成のものを採用できる。

ロッド振止手段１５は、本体１３の駆動シャフトの上面からロッド６を囲繞するようにして上方に向って立設した筒状部材２１と、該筒状部材２１の上端に固着されたリング状の上部カバー部材２２と、該上部カバー部材２２の上面に筒状部材２１の周方向に等間隔で４箇所に配置されたローラ部材２３とを備えている。

各ローラ部材２３は、円柱状のローラ３０を水平方向の支軸３１を介して回転可能に設けられるものである。支軸３１は、上部カバー部材２２の上面を摺動可能な摺動板３２に立設された一対の軸受板３３，３３によって、回転可能に支持される。一対の軸受板３３，３３のロッド６側と反対の端面同士は、連結板３４によって連結されている。

また、各ローラ部材２３には、摺動板３２の上部カバー部材２２の周方向への移動を規制し、径方向への移動をガイドするガイド溝３５ａを有する内周ブラケット３５を備えている。該内周ブラケット３５は、上部カバー部材２２の雌ネジ孔２２ａと内周ブラケット３５の長孔状のボルト挿通孔３５ｂとを挿通するボルト３６によって、上部カバー部材２２に取り付けられる。内周ブラケット３５のロッド６側の面は、上部カバー部材２２のロッド挿通孔２２ｃの形状に沿って切り欠かれている。

さらに、内周ブラケット３５の外周側に、摺動板３２の上部カバー部材２２の周方向への移動を規制し、径方向への移動をガイドするガイド溝３７ｂを有する外周ブラケット３７が設けられている。外周ブラケット３７は、上部カバー部材２２の雌ネジ孔２２ｂと外周ブラケット３７の長孔状のボルト挿通孔３７ａとを挿通するボルト３８によって、上部カバー部材２２に取り付けられる。外周ブラケット３７の外周側面は、上部カバー部材の外形に沿った形状となっている。

外周ブラケット３７の外周縁には、筒状部材２１の接線面と平行な支持板３９が立設している。該支持板３９と前記連結板３４とは、クッション部材４０を挟持しながら、支持板３９、クッション材４０、連結板３４に連通する固定ピン４１によって連結される。このクッション部材４０の伸縮により、摺動板３２が内周ブラケット３５のガイド溝３５ａ、外周ブラケット３７のガイド溝３７ｂにガイドされ、ローラ３０が筒状部材２２の径方向へと移動可能となる。

ローラ部材２３を上部カバー部材２２に組み付ける際には、まず内周ブラケット３５を上部カバー部材２２に取り付ける。次に、ローラ３０が取り付けられている摺動板３２を、内周ブラケット３５のガイド溝３５ａに挿入する。そして、連結板３２の固定ピン挿通孔に固定ピン４１を挿入し、連結板３２から突出している固定ピン４１に、クッション部材４０を挿通させる。そして、支持板３９の固定ピン挿通孔に固定ピン４１が挿入され、かつ、内周ブラケット３５の外周側面と外周ブラケット３７の内周側面とが一致するようにして、支持板３９と一体となっている外周ブラケット３７を上部カバー部材２２に取り付ける。内周ブラケット３５及び外周ブラケット３７のボルト挿通孔３５ａ，３７ａが長孔で形成されていることから、ロッド６の径に適合するように、取付の調整が可能となっている。

次に、上記構成のロッド駆動装置５を用いた地盤改良機１で地盤改良作業を行う手順を説明する。まず、図１に示すように、ロッド駆動装置５をリーダ３の最上部に上昇させた準備完了段階では、ロッド６の長さ方向中間部に位置する角形軸部６ｂがロッド駆動装置５の駆動シャフトのロッド挿通孔に挿入され、ロッドチャック手段１４によってロッド６が把持されている。また、ロッド振止手段１５は、ローラ３０がロッド６の丸軸部６ａの外周面に当接した状態になっている。

この状態で、モータ部１２を作動させてロッド６を回転させ、ロッド回転駆動装置５をリーダ３に沿って下降させるとともに、スイベルジョイント９からロッド６内の注入孔を通して掘削ヘッド８に地盤改良剤を供給する。これにより、掘削具８ａで掘削した土砂と供給された地盤改良剤とを撹拌具８ｂで撹拌しながら掘削ヘッド８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、ロッドチャック手段１４及びロッド振止部材１５は、本体１３内の駆動シャフトと一体に回転し、ロッド振止手段１５のローラ部材２３は、本体１３から上方に突出したロッド６を保持してロッド６の上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５がリーダ３の下端部まで下降したら、下部ガイド７を作動させ、角形軸部６ｂより下方の丸軸部６ａを下部ガイド７で把持した後、ロッドチャック手段１４によるロッド６の把持状態を解除する。このとき、ローラ３０のロッド６への当接状態は維持されたままである。

この状態でロッド回転駆動装置５を上昇させ、ロッド６の上端部に位置する角形軸部６ｂを本体１３の駆動シャフトのロッド挿通孔に挿通して係合した状態とした後、ロッドチャック手段によりロッド６を把持する。ロッド回転駆動装置５の上昇中は、ローラ３０はロッド６の丸軸部６ｂの外周面に当接したまま回転する。また、丸軸部６ａよりも角形軸部６ｂのほうが僅かに大径であるが、ロッド振止手段１５が上端部に位置する角形軸部６ｂを通過する際には、クッション部材４０が収縮され、ローラ３０が径方向に移動し、スムーズに通過することができる。

下部ガイド７を非作動状態として、ロッド６の把持状態を解除し、再び掘削ヘッド８を回転させつつロッド回転駆動装置５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８が到達したら、ロッド６を回転させたままにし、掘削ヘッド８による土砂と地盤改良剤との撹拌を継続しながら、ロッド回転駆動装置５を上昇させる。

ロッド回転駆動装置５がリーダ３の上端部まで上昇したら、モータ部１２を停止させ、下部ガイド７でロッド６を把持した後、ロッドチャック手段１４による把持状態を解除し、ロッド回転駆動装置５を下降させ、ロッド６の長さ方向中間の角形軸部６ｂを駆動シャフトのロッド挿通孔に挿入する。次に、ロッドチャック手段１４によりロッド６を把持する。なお、下降時においても、ローラ３０のロッド６への当接状態は維持されたままである。

モータ部１２を再び作動させ、掘削ヘッド８を回転させながらロッド回転駆動装置５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８を地上に引上げ、図１に示した状態に戻す。このとき、ロッド６の上部が本体１３の上方に突出しているが、ローラ部材２３によってロッド６を保持しているので、前記掘削撹拌時と同様に、ロッド６の上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６の上部が、ロッド回転駆動装置５の本体１３から上方に突出しているときに、本体１３の上部に設けたロッド振止手段１５のローラ部材２３によってロッド６を保持することにより、ロッド６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６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１０やグラウトホース１１に損傷を与えることもなくなる。

また、ロッド振止手段１５を本体１３の上部に設けてロッド６と一体に回転するようにしているので、ロッド振止手段１５による保持がロッド６の回転に影響を及ぼすことは全くない。

さらに、上述のように、いわゆるロッド掴み替え時などにロッド回転駆動装置５のみをリーダ３に沿って昇降する場合にも、ローラ部材２３によるロッド６の保持状態を解除する必要がない。さらに、クッション部材４０により、ローラ３０が筒状部材２１の径方向に移動可能に設けられていることから、ロッド６の角形軸部６ｂと丸軸部６ａの径が異なるような場合であっても、ロッド振止手段１４内にロッド６をスムーズに通過させることができる。

なお、ローラ３０の形状について、本形態例では円柱状のものとしているが、テーパークラウン型、ラジアルクラウン型、逆クラウン型の各種形状であってもよい。特に、図４に示す第２形態例（前記第１形態例に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付す。）のように、ローラ３００をロッド６の丸軸部６ａの外形に合わせた逆クラウン形状とすると、丸軸部６ａとローラ３００との当接が線での当接となるため、ロッド回転時にロッド６が損傷するおそれがない。またローラの素材は、各種素材が利用可能であるが、ロッド６を摩耗させないよう樹脂製が好ましい。

１…地盤改良機杭打機、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…ロッド回転駆動装置、５ａ…ガイドギブ、６…ロッド、６ａ…丸軸部、６ｂ…角形軸部、７…下部ガイド、８…掘削ヘッド、８ａ…掘削具、８ｂ…撹拌具、９…スイベルジョイント、１０…つれ回り防止部材、１１…グラウトホース、１２…モータ部、１３…本体、１４…ロッドチャック手段、１５…ロッド振止手段、２１…筒状部材、２２…上部カバー部材、２２ａ、２２ｂ…雌ネジ孔、２２ｃ…ロッド挿通孔、２３…ローラ部材、３０，３００…ローラ、３１…支軸、３２…摺動板、３３…連結板、３４…連結板、３５…内周ブラケット、３５ａ…ガイド溝、３５ｂ…ボルト挿通孔、３６…ボルト、３７…外周ブラケット、３７ａ…ボルト挿通孔、３７ｂ…ガイド溝、３８…ボルト、３９…支持板、４０…クッション部材、４１…固定ピン

Claims

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、
該本体の下部に設けられ、前記駆動シャフトと一体回転可能なロッドチャック手段と、
前記本体の上部に設けられ、前記駆動シャフトと一体回転可能なロッド振止手段と
を備え、
前記ロッド振止手段は、
前記駆動シャフトの上面から上方に向って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、
該上部カバー部材に周方向に等間隔で配置され、前記ロッドの外面に当接する複数のローラ部材とを備え、
前記ローラ部材は、
水平方向の支軸を介して回転可能なローラと、
前記支軸を支持し、前記上部カバー部材の上面を摺動可能な摺動板と、
前記摺動板の前記筒状部材の径方向への移動をガイドするガイド溝を有し、前記上部カバーに取り付けられる内周ブラケット及び外周ブラケット
とを備えていることを特徴とするロッド回転駆動装置。
請求項１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、
前記ロッドは、前記ロッド挿通孔と係合する断面多角形状の角形軸部と、該角形軸部よりも小径で断面円形の丸軸部とを有していることを特徴とする地盤改良機。
前記ローラは、前記丸軸部の外形に合わせた逆クラウン形状であることを特徴とする請求項２記載の地盤改良機。