JP7006977B2

JP7006977B2 - ロッドハンドリング装置

Info

Publication number: JP7006977B2
Application number: JP2020110029A
Authority: JP
Inventors: 巨貴宇都
Original assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Current assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2040-06-25
Also published as: JP2022007210A

Description

本発明は、掘削機に対してボーリングロッド（ロッド）を供給したり、回収する際にロッドの姿勢を変更するために動作するロッドハンドリング装置に関する。

掘削機へロッドを供給するロッドハンドリング装置として、特許文献１及び特許文献２に記載された構造が従来より公知である。特許文献１のロッドハンドリング装置は、水平状態のロッドをロッド把持部材が把持した後、同把持部材が回転してロッドを立てた状態として掘削機のドリルヘッドに供給する構造となっている。特許文献２のロッドハンドリング装置は、ロッドを立設させた状態で周回するロッドコンテナと、ロッドコンテナ上のロッドをロッド把持部材が把持して掘削機に供給する構造となっている。

特許第６６４１１２９号公報特許第６５０１８１１号公報

特許文献１に記載のロッドハンドリング装置は、水平状態に置かれているロッドを立てた状態として掘削機に供給する構造であり、特許文献２に記載のロッドハンドリング装置は立設している状態のロッドを掘削機に供給する構造である。従って、ロッドが横置きか縦置きかのいずれかの姿勢でないと掘削機がロッドを把持することができず、この場合は、作業者がロッドの姿勢を掘削機に合わせるハンドリングが必要となる。また、特許文献１，２に限らず、従来では掘削機に対するロッド着脱の高さや角度が変わったり、現場状況に応じて掘削機の向きが変わった場合にも、ラフテレーンクレーン等を用いてロッドを掘削機の姿勢に合わせるための作業者によるハンドリングが必要となる。しかしながら、これらの作業者によるハンドリングは、熟練を要し、手間と時間がかかり、危険が伴うばかりでなく、多くの員数の作業者が必要となる問題を有している。

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、ロッドの姿勢を掘削機の姿勢に合わせるためのハンドリングが可能であり、これにより作業者によるハンドリング作業を不要としたロッドハンドリング装置を提供することを目的とする。

本発明のロッドハンドリング装置は、ロッドを着脱可能に把持する把持爪を備えたロッド把持部材と、前記ロッド把持部材が先端側に設けられたハンドリングアームと、前記ハンドリングアームを軸方向に伸縮させる伸縮機構と、前記ハンドリングアームを軸周りに回転させる回転機構と、前記ロッド把持部材を前記ハンドリングアームの軸方向と交差する方向に屈曲させる首振り機構と、前記ハンドリングアームに対し前記ロッド把持部材を前記ロッドの長さ方向に沿って移動させるスライド機構と、前記把持爪が前記ハンドリングアームの軸線よりも下側を向くように前記ロッド把持部材を前記ハンドリングアームに対して首折れさせるダンプ機構と、を備えていることを特徴とする。

本発明では、前記ハンドリングアームは自走可能な作業車に上下移動可能に取り付け可能となっていることを特徴とする。
また、前記ハンドリングアームの先端に前記首振り機構が連結され、前記首振り機構に前記スライド機構が連結されており、前記ロッド把持部材は前記首振り機構及び前記スライド機構を介して前記ハンドリングアームの先端側に設けられていることを特徴とする。
また、前記ハンドリングアームは外側アームと外側アームに対して進退する内側アームとを有し、前記首振り機構は前記内側アームの先端に連結されていることを特徴とする。
また、前記把持爪は、開閉可能な一対の把持ピースと、一対の把持ピースを開閉させる把持用シリンダとが把持本体部に取り付けられて形成されており、前記ロッド把持部材は前記把持爪が前記ロッドの長さ方向に沿って少なくとも２組が並んで配置されていることを特徴とする。
また、前記把持爪は、前記一対の把持ピースのロッドへの当接と、前記把持用シリンダに取り付けられた当接ピースのロッドへの当接の３点当接によって前記ロッドを把持することを特徴とする。

本発明によれば、ロッドの任意の姿勢に対応することができ、しかもロッドを任意の姿勢に変更できるため、作業者による危険なハンドリングをなくすことができる。

本発明の一実施形態のロッドハンドリング装置の全体斜視図である。ロッド把持部材の正面からの斜視図である。ロッド把持部材の横からの斜視図である。ロッド把持部材が大径のロッドを把持する状態を示す側面図である。ロッド把持部材が小径のロッドを把持する状態を示す側面図である。伸縮機構を示す斜視図である。回転機構を示す斜視図である。首振り機構を示す斜視図である。首振り機構の作動を示す斜視図である。ダンプ機構を示す斜視図である。スライド機構を示す正面からの斜視図である。スライド機構の動作を示す斜視図である。図１２に続くスライド機構の動作を示す斜視図である（Ａ）～（Ｅ）はロッドハンドリング装置の動作を示す斜視図である。

本発明のロッドハンドリング装置の一実施形態を図１～図１４により説明する。

図１はロッドハンドリング装置１を自走可能な作業車２に取り付けた状態を示している。作業車２は本体部３の下部にクローラ４を備えることにより自走可能となっている。作業車２は本体部３の前面側に立ち上がったマスト５を備えており、このマスト５にロッドハンドリング装置１が上下移動可能に取り付けられる。作業車２としては、ハンドリング装置１が取り付け可能な作業車であれば良く、バックフォー、フォークリフト、掘削機、その他の構造の作業車を用いることができる。
ロッドハンドリング装置１はマスト５に上下動可能に取り付けられた取付ブラケット６に取り付けられており、取付ブラケット６がマスト５に沿って上下動することによりロッドハンドリング装置１の全体がマスト５の上下方向に沿って移動する。取付ブラケット６及びロッドハンドリング装置１には、傾斜機構としての傾斜用シリンダ７が掛け渡されており、傾斜用シリンダ７によってロッドハンドリング装置１はマスト５に対する角度が変更されて水平姿勢、傾斜姿勢に姿勢変更が可能となっている（図１４参照）。

ロッドハンドリング装置１は、取付ブラケット６の保持筒６ａ（図１参照）に保持されたハンドリングアーム１１を備えており、このハンドリングアーム１１の先端側にロッド把持部材２０が設けられている。ハンドリングアーム１１は図６に示すように、共に非円形（矩形）に形成された外側アーム１２と内側アーム１３との組み合わせによって形成されており、ロッド把持部材２０は内側アーム１３の先端側に配置される。

ロッドハンドリング装置１はハンドリングアーム１１を伸縮させる伸縮機構１５（図６参照）と、ハンドリングアーム１１を回転させる回転機構３０（図７参照）と、ロッド把持部材２０を屈曲させる首振り機構３５（図８、図９参照）と、ロッド把持部材２０を首折れさせるダンプ機構４０（図１０参照）と、ロッド把持部材２０を移動させるスライド機構４５（図１１～図１３参照）と、を有している。

ハンドリングアーム１１の伸縮機構１５は図６に示すように、外側アーム１２内に伸縮用シリンダ１６が設けられ、この伸縮用シリンダ１６に内側アーム１３が連結されて形成されており、内側アーム１３が外側アーム１２内を進退することによりハンドリングアーム１１の全体が伸縮する。このハンドリングアーム１１の伸縮によりロッド把持部材２０がロッド８に対して接近及び離反する。

図６、図８、図９及び図１１～図１３に示すように、内側アーム１３の先端には、ブラケット１４を介して首振り機構３５の首振りアーム３６が連結され、この首振りアーム３６の先端にスライド機構４５が連結され、このスライド機構４５にロッド把持部材２０が連結されている。従って、ロッド把持部材２０は首振りアーム３６（首振り機構３５）及びスライド機構４５を介してハンドリングアーム１１の先端側に設けられている。
このようにハンドリングアーム１１の先端に首振り機構３５が連結され、首振り機構３５の先端にスライド機構４５が連結され、スライド機構４５にロッド把持部材２０が連結された構造とすることにより、ロッド把持部材２０の姿勢を変更するためのこれらの機構を個々にロッド把持部材２０に取り付ける必要がなくなる。これにより全体がコンパクトな構造となって作業視界が広くなり、ロッド把持部材２０の姿勢変更の作業性が向上する。

ロッド把持部材２０はロッド８を把持し、把持を解放するように動作する。図２及び図３に示すように、ロッド把持部材２０はロッド８を着脱可能に把持する把持爪２１を有している。把持爪２１はロッド８の長さ方向に沿って少なくとも２組が並んで設けられている。これにより長さ方向の２箇所でロッドを把持するため、単管ロッドを２箇所で把持するのに加え、図示するようにロッド８がアウターロッド８ａ及びインナーロッド８ｂからなる二重管ロッドであっても、把持爪２１がそれぞれのロッド８ａ、８ｂを把持することができる。

並んでいる把持爪２１のそれぞれは、把持本体部２２と、開閉動作する一対の把持ピース２３と、把持用シリンダ２４とを有している。把持本体部２２は首振りアーム３６に連結されたスライド機構４５の横移動アーム４７に取り付けられている。把持本体部２２は２つのプレート部分が対向するように組み付けられており、対向したプレート部分の間に一対の把持ピース２３が開閉動作可能に設けられている。把持用シリンダ２４はこの一対の把持ピース２３を開閉させる。

図４及び図５は、一対の把持ピース２３を開閉動作させる構造を示す。把持用シリンダ２４は先端部分が把持本体部２２から突出するように把持本体部２２に取り付けられている。把持本体部２２の内部には、把持用シリンダ２４のピストンに取り付けられたスライドアーム２５が配置され、スライドアーム２５の両端部に連結ピン２６ａを介して可動アーム２７が連結され、可動アーム２７に可動ピン２６ｂを介して把持ピース２３が連結されている。把持ピース２３は固定ピン２６ｃを中心に回動可能となっており、把持用シリンダ２４が駆動することにより一対の把持ピース２３が開閉する。

把持用シリンダ２４のピストンには、当接ピース２８が取り付けられている。当接ピース２８は一対の把持ピース２３の間に配置されてロッド８に対向している。このような構造では、把持用シリンダ２４によって一対の把持ピース２３及び当接ピース２８が３点でロッド８に当接するため、センタリングさせた状態でロッド８を把持することができる。また、ロッド８をセンタリングして把持できるため、図４、図５のようにロッド径が異なっていてもロッド８を把持することができる。このため、ロッド径に合わせて把持ピース２３を交換したり、替え駒を用いたりする必要がなく、ロッド８把持作業を効率良く行うことができる。

図７は回転機構３０を示す。回転機構３０はハンドリングアーム１１の内側アーム１３の内部に配置されたロータリーアクチュエータ３１を有している。ロータリーアクチュエータ３１の外部ケースは内側アーム１３の内部に固定されており、内側アーム１３にブラケット１４が回転可能に連結されている。ブラケット１４には、ロータリーアクチュエータ３１の回転軸が結合されており、ロータリーアクチュエータ３１が回転動作することによりブラケット１４が軸回りに回転する。これにより首振り機構３５、ダンプ機構４０と共にロッド把持部材２０が軸回りに回転してロッド８に対するロッド把持部材２０の姿勢を変更することができる。この回転機構３０が動作することによりロッド８を垂直姿勢とすることができる。このようにロータリーアクチュエータ３１をハンドリングアーム１１の内部に格納した構造では、回転のための部材を外部に配置する必要がないため、作業視界を広くすることができる。

図８及び図９は、首振り機構３５を示す。首振り機構３５は、ハンドリングアーム１１（内側アーム１３）の先端のブラケット１４に取り付けられた首振りアーム３６を備えている。首振りアーム３６には、スライド機構４５を介してロッド把持部材２０が取り付けられる。この首振りアーム３６はヒンジピン３７を介してブラケット１４の先端に回動可能に取り付けられている。首振りアーム３６とブラケット１４とには、首振り用シリンダ３８が掛け渡されており、首振り用シリンダ３８の駆動によって首振りアーム３６はヒンジピン３７を中心に回動し、ハンドリングアーム１１の軸方向と交差する方向に屈曲するように首振り動作する。この首振りによってロッド把持部材２０がハンドリングアーム１１の軸方向と交差した左右方向に屈曲する。これによりロッド把持部材２０のロッド８に対する角度調整を行うことができ、ロッド８に合わせた角度調整のために掘削機が旋回動作する必要がなくなる。
なお、首振り機構３５においては、首振り用シリンダ３８に代えてタリーアクチュエータをブラケット１４の内部に設けて首振りさせるようにしても良い。

図１１～図１３は、スライド機構４５を示す。スライド機構４５はハンドリングアーム１１先端部分の首振り機構３５に連結されている。具体的には、首振り機構３５の首振りアーム３６の先端にスライド機構４５の支持ブロック４６が取り付けられている。支持ブロック４６にはスライドアーム４７がスライド可能に貫通しており、スライドアーム４７の長さ方向両端部分に把持爪２１が取り付けられている。
支持ブロック４６の内部には、スライド用シリンダ（図示省略）が設けられており、スライド用シリンダによってスライドアーム４７がロッド８の長さ方向に沿って移動し、これによりロッド把持部材２０が同方向に移動する。
このようなスライド機構４５を設けることにより、ロッド把持部材２０をロッド８の長さ方向に合わせて位置調整することができる。これにより作業車２の全体をロッド８の長さ方向に合わせて移動させる必要がなくなり、不整地現場での作業性を向上させることができる。また、ロッドのねじ接続時においても、ロッドを掘削機側のロッドに引き寄せることができるため、ロッドの引き寄せのためにハンドリングアーム１１の全体を移動させる必要がなくなる。

図１０は、ダンプ機構４０を示す。ダンプ機構４０は首振り機構３５の首振りアーム３６の内部に配置したダンプ用シリンダ４１を有している。ダンプ用シリンダ４１は首振りアーム３６及びスライド機構４５の支持ブロック４６に両端部が掛け渡されている。ダンプ用シリンダ４１が駆動しない状態では、ロッド把持部材２０の把持爪２１がハンドリングアーム１１の軸線と一致した方向を向いているが、ダンプ用シリンダ４１が駆動すると、ロッド把持部材２０が下方に首折れする。この首折れによってロッド把持部材２０の把持爪２１がハンドリングアーム１１の軸線よりも下側を向くように動作する。このように把持爪２１が下側を向くことにより地面上に置かれたロッド８を把持することが容易となると共に、ロッドコンテナに積まれていたり、狭小スペース中に置かれているロッド８を把持することが容易となる。

図１４（Ａ）～（Ｅ）は、以上のロッドハンドリング装置１の動作に一例を示す。（Ａ）はロッド把持部材２０がマスト５の下降位置でロッド８を把持した状態、（Ｂ）はロッド８を把持したロッド把持部材２０がマスト５に沿って上昇した状態、（Ｃ）は上昇位置でロッド把持部材２０が姿勢変更してロッド８を水平とした状態、（Ｄ）はロッド把持部材２０がさらに姿勢変更してロッド８を斜め上方に傾斜させた状態、（Ｅ）は作業車２の本体部３が旋回し、ロッド把持部材２０が姿勢変更してロッド８を斜め下方に傾斜させた状態である。この実施形態では、これらの動作を円滑に行うことができ、ロッド８を３６０°の全方向に姿勢変更できるため掘削機の姿勢に合わせた姿勢変更することができ、作業者によるハンドリングが不要となる。

１ロッドハンドリング装置
２作業車
５マスト
７傾斜用シリンダ
８ロッド
１１ハンドリングアーム
１２外側アーム
１３内側アーム
１４ブラケット
１５伸縮機構
１６伸縮用シリンダ
２０ロッド把持部材
２１把持爪
２２把持本体部
２３把持ピース
２４把持用シリンダ
２８当接ピース
３０回転機構
３５首振り機構
４０ダンプ機構
４５スライド機構

Claims

ロッドを着脱可能に把持する把持爪を備えたロッド把持部材と、
前記ロッド把持部材が先端側に設けられたハンドリングアームと、
前記ハンドリングアームを軸方向に伸縮させる伸縮機構と、
前記ハンドリングアームを軸周りに回転させる回転機構と、
前記ロッド把持部材を前記ハンドリングアームの軸方向と交差する方向に屈曲させる首振り機構と、
前記ハンドリングアームに対し前記ロッド把持部材を前記ロッドの長さ方向に沿って移動させるスライド機構と、
前記把持爪が前記ハンドリングアームの軸線よりも下側を向くように前記ロッド把持部材を前記ハンドリングアームに対して首折れさせるダンプ機構と、を備えていることを特徴とするロッドハンドリング装置。
前記ハンドリングアームは自走可能な作業車に上下移動可能に取り付け可能となっていることを特徴とする請求項１記載のロッドハンドリング装置。
前記ハンドリングアームの先端に前記首振り機構が連結され、前記首振り機構に前記スライド機構が連結されており、前記ロッド把持部材は前記首振り機構及び前記スライド機構を介して前記ハンドリングアームの先端側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のロッドハンドリング装置。
前記ハンドリングアームは外側アームと外側アームに対して進退する内側アームとを有し、前記首振り機構は前記内側アームの先端の回転可能なブラケットに連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロッドハンドリング装置。
前記把持爪は、開閉可能な一対の把持ピースと、一対の把持ピースを開閉させる把持用シリンダとが把持本体部に取り付けられて形成されており、前記ロッド把持部材は前記把持爪が前記ロッドの長さ方向に沿って少なくとも２組が並んで配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロッドハンドリング装置。
前記把持爪は、前記一対の把持ピースのロッドへの当接と、前記把持用シリンダに取り付けられた当接ピースのロッドへの当接の３点当接によって前記ロッドを把持することを特徴とする請求項５記載のロッドハンドリング装置。