JPH06341284A - ロッド交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ボーリングロッドの接続・切離し時の省力化。 【構成】掘削中、接続作業に備えてボーリングロッドＢ
はアーム１１にセット、すなわちボーリングロッドＢは
支承板１５，１５に両端部が支承され、また中間部はク
ランプ部材１８によって締め付けられている。ボーリン
グロッドの長さ分の掘削が終わると、接続作業が行われ
る。油圧シリンダ１４の作動によりアーム１１が回転
し、アーム１１は主軸７の軸線Ｃと平行な位置に移動す
る。この状態でボーリングロッドＢの軸線は、軸線Ｃと
ほぼ一致する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロッド交換装置に関
する。更に詳細には、ボーリング機械による掘進時にお
けるボーリングロッドの接続作業、引き抜き時における
ボーリングロッドの切離し作業が少ない労力で迅速に行
える簡便なボーリングロッドの交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボーリング機械において、ボーリングロ
ッドは一般に主軸の回転と推力をビットに伝えること、
ボーリング用水をビットまで導くことを主な役割として
担っている。したがって、ボーリングロッドは掘進に伴
って多数本が順次接続され、逆に引き抜き時には１本ず
つ切り離される。

【０００３】従来、このようなボーリングロッドの接続
・切離し作業は、多くの場合作業者の人手によって行わ
れている。すなわち、例えば垂直ボーリングの場合、ボ
ーリングロッドを所定の場所から主軸の下方に人手によ
り運搬したうえ、その位置で垂直向きにし、先行するボ
ーリングロッドに接続するとともに主軸に接続してい
る。

【０００４】ボーリングロッドは重量軽減のため１本の
長さが近年短くなる傾向にあるが、それでも重量は比較
的大きく、作業者による接続・切離し作業は大きな労力
を伴う。特に、先行ボーリングロッドおよび主軸との芯
合わせが容易でない。このため、回転マガジン式による
ボーリングロッドの自動接続・切離し装置が提案されて
いるが、ボーリング機械の付帯設備としては高価なもの
であるだけでなく、掘進長が短い場合には有用性が少な
い。したがって、ボーリングロッドを接続・切離しする
ための簡便な装置の開発が望まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【０００６】この発明の目的は、ロッドの接続・切離し
作業の省力化を図ることができる簡便なロッド交換装置
を提供することにある。

【０００７】この発明の他の目的は、ロッド接続・切離
し作業の時間の短縮化及び安全性の確保を図ることがで
きるロッド交換装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採る。

【０００９】すなわちこの発明は、フレーム（１）と、
ロッドを回転させる主軸（７）を有し、かつ前記主軸
（７）の軸線方向に移動自在に前記フレーム（１）に設
けられた回転駆動機構（４）とを備えたボーリング機械
等において、前記主軸（７）の軸線（Ｃ）に対して角度
をなす角度位置と、前記主軸（７）の軸線（Ｃ）と略平
行な平行位置との間を揺動自在に前記フレーム（１）に
設けられたアーム（１１）と、前記ロッドを前記アーム
（１１）にその長さ方向に沿って支承及びクランプする
ための把持手段（１５，１８）と、前記アーム（１１）
が前記平行位置にあるとき、前記アーム（１１）に支承
された前記ロッドの軸線と前記主軸（７）の軸線（Ｃ）
とが略一致するように構成されていることを特徴とする
ロッド交換装置である。

【００１０】前記アーム（１１）を駆動するためのアー
ム駆動手段（１４）と、前記把持手段（１８）を駆動す
るための駆動手段（１８ａ）とからなる。

【００１１】前記アーム（１１）にその長手方向に沿っ
て移動自在に設けられた可動ベース（３０）と、前記可
動ベース（３０）を駆動するための駆動手段（３２）と
からなり、前記把持手段（１５，１８）が前記可動ベー
ス（３０）に設けられている。

【００１２】前記ロッドは内管および外管の二重管から
なり、前記アーム（１１）の揺動時に前記内管が前記外
管から抜け出るのを防止するために、前記ロッドの半径
方向に移動自在に前記アームの揺動中心側に設けられた
ストッパ（１９）とからなる。

【００１３】

【作用】ロッドはアーム（１１）に設けた把持手段（１
５，１８）によってアーム（１１）に支承され、クラン
プされる。ロッドの接続時には、アーム（１１）が角度
位置から平行位置に回転され、切離し時にはアーム（１
１）が平行位置から角度位置に回転される。

【００１４】

【実施例】この発明の実施例を図面を参照しながら以下
に説明する。

【００１５】第１実施例 図１は、この発明の交換装置が組み込まれたパワースイ
ベル形ボーリング機械を示す正面図、図２は図１に示し
たボーリング機械の側面図である。

【００１６】フレーム１はベース１ａに旋回シリンダ１
ｂを介して、垂直面内で旋回自在に設けられている。フ
レーム１はこの実施例では垂直方向に設置されている
が、地盤に垂直孔を掘削するためであり、水平方向ある
いは傾斜して設置される場合もある。フレーム１には、
穿孔装置２が走行フレーム３を介して移動自在に搭載さ
れている。穿孔装置２は図示しないフィードチェーンの
駆動により、主軸７の軸線方向に移動する。

【００１７】穿孔装置２はこの実施例では回転駆動装置
４と起振装置５とを備えたタイプのものが示されてい
る。すなわち、ボーリングロッドＢが接続される主軸７
の一端が起振装置５にカップリング８を介して連結さ
れ、主軸７には駆動モータ６，６の駆動による回転力
と、起振装置５の駆動による軸線方向の起振力とが付与
される。穿孔装置２の詳細は、本出願人によって提案さ
れた特願平４−３５１８２３号に示されている。

【００１８】ボーリングロッドの交換装置１０は、フレ
ーム１の先端（図１，２の状態では下端）近くに設けら
れている。交換装置１０はアーム１１を有している。ア
ーム１１は一端が軸１３に固着され、この軸１３はフレ
ーム１に設けたブラケット１２に枢支されている。これ
により、アーム１１は主軸７の軸線Ｃとほぼ直角になる
直角位置（図１の状態）と、軸線Ｃと平行になる平行位
置との間を揺動する。油圧シリンダ１４はアーム１１を
軸１３を中心に揺動させるためのシリンダである。

【００１９】アーム１１にはボーリングロッドＢを支承
するための２つの支承板１５，１５が間隔を置いて設け
られている。支承板１５，１５はボーリングロッドＢの
周面と曲率半径がほぼ一致する円弧部１７（図３参照）
を有し、ボーリングロッドＢは円弧部１７において支承
される。円弧部１７は支承板１５に着脱自在に取付けら
れている。そして、曲率半径の異なった種々の円弧部１
７を準備しておくことにより、ボーリングロッドＢの外
径が異なっても、その軸線を常に同一位置に保つことが
できる。ボーリングロッドＢがアーム１１にセットされ
た状態で、軸１３の軸線ＯからのボーリングロッドＢの
オフセット量ｒは、軸線Ｃからの軸１３のオフセット量
ｒに等しくなっている。

【００２０】図３に示すように、支承板１５，１５間の
アーム１１にクランプ部材１８の一端が枢支され、クラ
ンプ部材１８はボーリングロッドＢを把持する把持位置
と解放する解放位置との間を揺動自在となっている。油
圧シリンダ１８ａは、クランプ部材１８を揺動させるた
めのシリンダである。

【００２１】ボーリングロッドＢが二重管である場合、
アーム１１の揺動時に内管が抜け出すのを防止する必要
がある。図４に示すように、このためのストッパ１９が
アーム１１の揺動軸１３側に配置されている。ストッパ
１９は空気圧シリンダ２０のロッドに設けられている。
ストッパ１９には長孔２１が形成され、空気圧シリンダ
２０を取付けるためのブラケット２２に設けたピン２３
が長孔２１に挿入されている。ストッパ１９は空気圧シ
リンダ２０の作動により長孔２１に案内されて、ボーリ
ングロッドＢの半径方向に移動し、内管を支える。

【００２２】図５に示すように、アーム１１の先端に首
振り部１１ａがヒンジ２４を介して揺動自在に設けられ
ている。油圧シリンダ２５は、首振り部１１ａを揺動さ
せるためのシリンダである。

【００２３】第１実施例の作用 上記実施例の作用をボーリングロッドの接続作業時を例
にとって説明する。

【００２４】掘削中、接続作業に備えてボーリングロッ
ドＢはアーム１１にセットされている。すなわち、ボー
リングロッドＢは支承板１５，１５に両端部が支承さ
れ、また中間部はクランプ部材１８によって締め付けら
れている。

【００２５】ボーリングロッドＢの１本の長さ分の掘削
が終わると、接続作業が行われる。油圧シリンダ１４の
作動によりアーム１１が回転し、アーム１１は主軸７の
軸線Ｃと平行な位置に移動する。この状態でボーリング
ロッドＢの軸線は、軸線Ｃとほぼ一致する。なお、ボー
リングロッドＢが二重管の場合、内管はストッパ１９に
支えられているので、アーム１１の回転時に外管から抜
出して落下することがない。

【００２６】ボーリングロッドＢの軸線と軸線Ｃとにず
れが生じている場合、油圧シリンダ２５を作動させ、首
振り部１１ａを適宜揺動させる。首振り部１１ａの揺動
に伴って、ボーリングロッドＢの先端も揺動するので、
軸線位置の調整をすることができる。ボーリングロッド
Ｂのクランプは空気圧シリンダ１８ａによって行われて
いるので、先端の揺動によって回転してボーリングロッ
ドＢに無理な力が加わることがない。

【００２７】先行するボーリングロッドは、接続作業時
にはフレーム１の先端（図１，２では下端）に設けられ
たチャック装置２５に固定されている。この先行するボ
ーリングロッドに、アーム１１に支承されたボーリング
ロッドＢの一端を連結するとともに、他端を主軸７に連
結する。ボーリングロッドＢの連結は、穿孔装置２を移
動させ主軸７を回転させることにより行う。ボーリング
ロッドＢを接続した後は、クランプを解除し、アーム１
１を直角位置に復帰させる。

【００２８】ボーリングロッドの切離し作業は、前述の
操作とほぼ逆の操作を行う。

【００２９】第２実施例 図６はこの発明の第２実施例の正面図、図７は側面図で
ある。

【００３０】アーム１１にはその長手方向に摺動自在に
可動ベース３０が設けられている。可動ベース３０は溝
形鋼からなっている。可動ベース３０は、アーム１１に
間隔を置いて固定された門型の２つのガイド３１，３１
に案内されて移動する。可動ベース３０は、油圧シリン
ダ３２によって駆動される。

【００３１】首振り部１１ａは前記実施例と同様に、ボ
ーリングロッドの軸線位置の調整をするためのものであ
るが、この実施例では首振り部１１ａと可動ベース３０
の先端との間に引張りスプリング３３が設けられてい
る。首振り部１１ａにはストッパ３４が設けられ、スト
ッパ３４がアーム１１に設けたドッグ３５に乗り上げ係
合することにより、首振り部１１ａはピン２４を中心に
揺動し、これに伴いボーリングロッドも揺動する。可動
ベース３０の移動量を調整することにより、具体的には
ストッパ３４のドッグ３５への乗り上げ量を調整するこ
とにより、首振り量を調整することができる。その他、
第１実施例と同様の部材には同一符号を付して説明を省
略する。

【００３２】第２実施例の作用 上記第２実施例の作用を図８、図９を参照しながら説明
する。

【００３３】ボーリングロッドが、外管であるケーシン
グ４０と内管であるロッド４１とからなる二重管である
点は、第１実施例と同様である。まず、ケーシング４０
のセットに先立ちストッパ１９を突出させ（図８
（ａ））、ケーシング４０を支承板１５，１５にセット
する（図８（ｂ））。次に、ロッド４１をケーシング４
０内に挿入する（図８（ｃ））。また、クランプ部材１
８を作動させて、ケーシング４０をアーム１１に固定す
る（図８（ｄ））。

【００３４】次に、油圧シリンダ１４を作動させ、アー
ム１１を回転させ、ケーシング４０の軸線と主軸７の軸
線とを一致させる（図８（ｅ））。次に、ストッパ１９
を引っ込める（図８（ｆ））。これによって、ロッド４
１が下降する。

【００３５】次に、油圧シリンダ３２を作動させ、可動
ベース３０を下降させる（図９（ｇ））。これに伴っ
て、ケーシング４０が下降し、ロッド４１の上端がケー
シング４０から突出する。次に、主軸７が下降して、回
転する（図９（ｈ））。主軸７の回転によって、この主
軸７にロッド４１が連結され、またロッド４１が先行す
るロッドに接続される。

【００３６】次に、可動ベース３０を上昇させる（図９
（ｉ））。これに伴って、ケーシング４０が上昇し、回
転している主軸７に連結される。次に、クランプ部材１
８が開放し（図９（ｊ））、さらに油圧シリンダ１４が
作動してアーム１１が水平位置に復帰する（図９
（ｋ））。このようにして、ロッド４１およびケーシン
グ４０が主軸７に連結され、さらに主軸７を回転させな
がら下降させることによって、ケーシング４０が先行す
るケーシングに連結され、掘削が行われる（図９
（ｌ）） ［その他の実施例］上記実施例では、支承部材とクラン
プ部材とを別個に設けたが、これらを一体として設けて
もよい。すなわち、支承部材にクランプ機能をもたせて
もよい。

【００３７】また、上記実施例では、この発明をボーリ
ング機械に適用したが、地盤改良材の注入等にも適用で
きる。要はボーリングロッドＢを順次接続しながら地盤
に貫入させあるいは引抜く装置であればこの発明を適用
できる。また上記実施例ではアーム１１を回転させるた
めに油圧シリンダ１４を設けたが、油圧シリンダ１４は
必ずしも設けなくてもよい。この場合、アーム１１を人
力で回転させることになるが、ボーリングロッドＢを人
手により垂直に保持し、連結する場合よりも、大幅な省
力化が図れる。

【００３８】またクランプ１８を駆動させる油圧シリン
ダ１８ａも必ずしも設けなくともよく、通常の止め金を
用いたクランプとしてもよい。その他、この発明は種々
の改変が可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、ロッドの接続・切離し作業の省力化ならびに時間の
短縮化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の第１実施例を示す正面図で
ある。

【図２】図２は、図１に示した実施例の側面図である。

【図３】図３は、クランプ手段の正面図である。

【図４】図４は、ストッパの正面図である。

【図５】図５は、首振り部の正面図である。

【図６】図６は、第２実施例を示す正面図である。

【図７】図７は、第２実施例の平面図である。

【図８】図８は、第２実施例の作用を示す正面図であ
る。

【図９】図９は、第２実施例の作用を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１，１１…アーム ２…穿孔装置 ４…回転駆動装置 ７…主軸 １４…油圧シリンダ １５…支承板 １８…クランプ １８ａ…空気圧シリンダ １９…ストッパ ３０…可動ベース

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（１）と、ロッドを回転させる主
   軸（７）を有し、かつ前記主軸（７）の軸線方向に移動
   自在に前記フレーム（１）に設けられた回転駆動機構
   （４）とを備えたボーリング機械等において、 前記主軸（７）の軸線（Ｃ）に対して角度をなす角度位
   置と、前記主軸（７）の軸線（Ｃ）と略平行な平行位置
   との間を揺動自在に前記フレーム（１）に設けられたア
   ーム（１１）と、 前記ロッドを前記アーム（１１）にその長さ方向に沿っ
   て支承及びクランプするための把持手段（１５，１８）
   と、 前記アーム（１１）が前記平行位置にあるとき、前記ア
   ーム（１１）に支承された前記ロッドの軸線と前記主軸
   （７）の軸線（Ｃ）とが略一致するように構成されてい
   ることを特徴とするロッド交換装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記アーム（１１）を駆動するためのアーム駆動手段
   （１４）と、 前記把持手段（１８）を駆動するための駆動手段（１８
   ａ）とからなるロッド交換装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記アーム（１１）にその長手方向に沿って移動自在に
   設けられた可動ベース（３０）と、 前記可動ベース（３０）を駆動するための駆動手段（３
   ２）とからなり、 前記把持手段（１５，１８）が前記可動ベース（３０）
   に設けられているロッド交換装置。
4. 【請求項４】請求項２又は３において、 前記ロッドは内管および外管の二重管からなり、 前記アーム（１１）の揺動時に前記内管が前記外管から
   抜け出るのを防止するために、前記ロッドの半径方向に
   移動自在に前記アームの揺動中心側に設けられたストッ
   パ（１９）とからなるロッド交換装置。