JPH0814232B2 - 地盤改良機のオートフィード装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、管、棒材などを連続的に送る地盤改良機
のオートフィード装置とターンテーブルに関する。更に
詳しくは、ボーリングマシン、地盤改良機、アースオー
ガ機などに使うパイプ、ロッドなどを連続的に送るため
の地盤改良機のオートフィード装置と、地盤改良機の本
体と方向転換するためのターンテーブルに関する。

［従来技術］ 通常のボーリングマシンで岩盤を掘削する場合、先端
にビットが付いたロッドに、ボーリングマシンのスピン
ドルが回転と掘進力を与えることにより、穴を掘り進ん
で行く。しかし、スピンドルは、１ストローク50cm−1m
の長さしかないため、スピンドルのストロークエンドま
で掘削すると、一旦スピンドルの回転を止め、ロッドを
クランプしているスピンドルのチャックを緩めてロッド
とチャックの拘束を止めた後、スピンドルを最上部まで
送り装置で上げ、ロッドをチャックで再びつかみスピン
ドルとロッドを拘束し、送り装置を作動させ掘削を再開
する。普通のボーリングマシンで掘削する場合、このよ
うにどうしても掘削作業の中断が伴う。

一方、地盤改良のために、モルタルなどの地盤改良剤
を地盤に注入する地盤改良機が知られている。このモル
タルなどの地盤改良剤は、中空のロッドを通してモルタ
ルを加圧し注入する。このとき、ロッドの先端から地盤
改良剤を吐出しながら、ロッドを回転させ引き上げつつ
モルタルを注入して行く。この従来の地盤改良機では、
ロッド先端から地盤改良剤を注入しながら行うが、ロッ
ドの引き上げの停止を所定間隔ごとに行う必要があるか
らである。

これは、地盤改良機がロッドを送るとき、送り装置の
ストロークに限界がありロッドをつかんでいるチャック
を握り替える必要があるため、一旦停止してチャックを
下方に移動させる必要があるからである。

また、地盤改良機は重畳があるために地盤改良位置等
の変更のために方向転換させようとすると、クレーンを
使用しなければならない。クレーンは、場所によっては
使用できないことがある。また、小距離の移動はできれ
ばクレーンの使用を避けたい。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、前記したような技術的背景で発明された
ものであり、以下の目的を達成するためのものである。

この発明の目的は、作業を中断することなくロッドを
連続的に送るための地盤改良機のオートフィード装置を
提供することにある。

この発明の他の目的は、任意のスピード送りでロッド
を送るための地盤改良機のオートフィード装置を提供す
ることにある。

この発明の更に他の目的は、簡単な構造で方向転換で
きる地盤改良機のターンテーブルを提供することにあ
る。

［発明が課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために次のような手段を採る。

本発明の地盤改良機のオートフィード装置は、 本体を構成するフレームと、 第１シャック本体に回転自在に支持された第１スピン
ドルと、 前記第１スピンドルに設けられロッドを保持・解放す
る第１チャック手段と、 前記第１チャック手段と対向して前記第１スピンドル
と同軸線方向に移動可能で、かつ前記第１スピンドルに
回転不能に第２チャック本体に回転自在に支持された第
２スピンドルと、 前記第２スピンドルに設けられ前記ロッドを保持・解
放する第２チャック手段と、 前記第１スピンドル及び前記第２スピンドルを回転駆
動するためのチャック回転駆動手段と、 前記第１チャック本体を前記フレームとの間で前記ロ
ッドの送り方向に送り駆動するための第１送り手段と、 前記第２チャック本体を前記フレームとの間で前記ロ
ッドの送り方向に送り駆動するための第２送り手段と、 前記第1,2送り手段と前記第1,2チャック手段とを交互
に作動させて前記ロッドを連続的に送るための送り制御
手段とからなる。

前記送り制御手段は前記第1,2送り手段の位置を検知
するために連続的に目盛りを有するスケールと、 このスケールを検知するセンサーとを設けると良い。

更に、前記スケールは連続した凹凸状のスケールであ
り、両端は前記凹凸より高く形成され、前記センサーは
３つの近接センサーからなると良い。

［作 用］ ロッドなどの被送り体を、第１チャック手段または第
１チャック手段と対向して設けられ第２チャック手段と
で把持しする。この把持中に前記第1,第２チャック手段
をチャック回転駆動手段で同時に回転させる。前記第１
チャック手段を第１送り手段で送り駆動し、前記第２チ
ャック手段を第２送り手段で送り駆動する。前記第1,2
送り手段と前記第1,2チャック手段とを交互に作動させ
て前記被送り体を止めることなく連続的に送る。

［実施例］ 以下、この発明を地盤改良機に適用した実施例を図面
にしたがって説明する。第１図は、地盤改良機の正面図
であり、第２図は同左側面図である。フレーム１は、構
造用の剛材で作られたものでほぼ直方体状の構造であ
る。フレーム１の前面には、スイベルヘッド本体２がボ
ルトで固定されている。スイベルヘッド本体２の両サイ
ド上下には、２本の上部送り油圧シリンダ3,3と２本の
下部油圧送りシリンダ4,4が固定されている。

上部送り油圧シリンダ3,3のピストンロッドには、フ
ランジ53を介して上部油圧チャック本体60が固定されて
おり、下部送り油圧シリンダ4,4のピストンロッドに
は、下部油圧チャック本体61が固定されている。後述す
るように、下部油圧チャック本体61内のチャックと上部
油圧チャック本体60内のチャックとは、交互に地盤改良
剤注入用のロッド（図示せず）を保持し、連続的に回転
と軸線方向への送りを行う。下部油圧チャック本体61の
下方には、油圧ロッドホルダ７が配置ある。

油圧ロッドホルダ７は、準備作業などで一時的にロッ
ドを固定しておくときに使用するもので、地盤改良機の
自動運転時には使用しない。油圧ロッドホルダ７は、爪
7a,7b間でロッドを保持して、準備作業などを行う。ス
イベルヘッド本体２の前面には、ギャチェンジレバー８
が取り付けてあり、このギャチェンジレバー８により変
速歯車43を移動させて後述する第1,2,3スピンドル31,3
2,34を高速、低速にチェンジする。

スイベルヘッド本体２の前面の１側面には、近接スイ
ッチボックス９が一体に設けてある。近接スイッチボッ
クス９内には、３個の近接スイッチが収納してある（第
６図）。下部油圧チャック本体61には、スケール10が固
定してある。下部油圧チャック本体61が上下動すると、
スケール10も一体なので同時に上下動し、この上下動は
近接スイッチSWA,SWB,SWCにより検知される。この詳細
については、後述する。

フレーム１の側面には、動力制御盤11が設けてある。
動力制御盤11内には、後述する油圧ポンプ駆動用のモー
タなどを制御する電源回路が組み込んである。操作盤12
は、この地盤改良機を操作するためのボタン，スイッチ
などを配した操作盤である。油圧操作盤13は、油圧系統
を操作するためのスイッチ類を配した操作盤である。オ
イルポンプ14は、可変容量ピストンポンプ型の潤滑油用
のオイルポンプであり、加圧された潤滑油は各部に供給
される。オイルタンク15は、油圧用のオイルを貯蔵する
タンクである。

モータ16は、他の２台のオイルポンプ（図示せず）を
駆動するための駆動用モータである。２台のオイルポン
プは、スピンドルの回転用とフィード用の各々に使用さ
れている。ターンテーブル17は、フレーム１を方向変換
するときなどに使用するもので、垂直軸線を中心にフレ
ーム１を回転させる。フレーム１の前面には、マニアル
ジャッキ18が設けてある。マニアルジャッキ18は、フレ
ーム１を地表面に固定するためのものである。

スライドベース19は、フレーム１上を摺動させて地盤
改良機全体を油圧シリンダより前後動かせるためのもの
であり、地盤改良機を使用するときの位置決めに使用さ
れる。第３図は、地盤改良機のオートフィード装置部分
の断面図である。第４図は第３図のIV−IV断面図であ
る。図面中の中央部の第１スピンドル31は、中空のパイ
プである。第１スピンドル31の内周面には、第２スピン
ドル32が挿入されている。第１スピンドル31と第２スピ
ンドル32との間には、キー33が介在させてある。

したがって、第１スピンドル31の回転は第２スピンド
ル32に伝達でき、かつ軸線方向には摺動自在である。第
２スピンドル32の内孔の周面は、断面が８角形である
（第４図）。この８角形の内周面には、第３スピンドル
34が挿入されている。第３スピンドル34の外周面も８角
形に形成されているので、第2,3スピンドル32,34は軸線
方向に相互に摺動自在であり、かつ回転方向には相互に
相対回転をしない。結局、第１スピンドル31の回転は、
第２スピンドル32、第３スピンドル34に伝達される。

第１スピンドル31は、スイベルヘッド本体２に２個の
軸受36,36により回転自在に設けられている。更に、第
１スピンドル31には、キーを介して歯車37が設けてあ
る。一方、スイベルヘッド本体２には、油圧モータ40が
設けてある。油圧モータ40の出力軸には、スプライン軸
41がキーを介して取り付けてある。スプライン軸41は、
スイベルヘッド本体２に二つの軸受42により回転自在に
支持されている。スプライン軸41には、二つの歯車44,4
5を有する変速歯車43が摺動自在に挿入されている。

スプライン軸41と平行に、中間軸46がスイベルヘッド
本体２に軸受47により回転自在に支持されている。中間
軸46には、一体にアイドル歯車48が設けてある。更に中
間軸46には、二つのアイドル歯車49、50がキー結合され
ている。アイドル歯車48は、歯車37に噛み合っている。
油圧モータ40から第１スピンドル31への行動は次のよう
に行う。低速回転の場合、まず、変速歯車43をスプライ
ン軸41上を摺動させ、低速回転歯車44を歯車50にかみ合
わせる。

油圧モータ40の回転出力は、スプライン軸41、低速回
転歯車44、アイドル歯車50、アイドル歯車48、歯車37を
順次駆動し、第１スピンドル31を駆動する。高速回転の
場合、変速歯車43をスプライン軸41上を摺動させ、高速
歯車45とアイドル歯車49とをかみ合わせる。油圧モータ
40の回転出力は、スプライン軸41、高速歯車45、アイド
ル歯車49、アイドル歯車48、歯車37を順次駆動し、第１
スピンドル31を駆動する。

他方、スイベルヘッド本体２の前面には、４本の送り
油圧シリンダ3,4が設けてある。この送り油圧シリンダ
3,4は、第２スピンドル32、第３スピンドル34を上下方
向に送るためのものである。上部送り油圧シリンダ３内
には、ピストン51が挿入されている。ピストン51のピス
トンロッド52は、フランジ53に固定されている。フラン
ジ53は、上部油圧チャック本体60に一体的に設けられて
いる。

スイベルヘッド本体２を挾んで上部送り油圧シリンダ
３の対称位置には、下部送り油圧シリンダ４が配置され
ている。下部送り油圧シリンダ４内には、ピストン55が
挿入されている。ピストン55には、同様に対向してピス
トンロッド56が固定されており、更にピストンロッド56
はナットでフランジ57に固定されている。フランジ57
は、下部油圧チャック本体61に固定されている。

下部油圧チャック本体61は、スラストボールベアリン
グ62、ラジアルボールベアリング63により第２スピンド
ル32の外周に回転自在に支持されている。下部油圧チャ
ック本体61内には、アンククランプピストン64が設けて
ある。アンクランプピストン64は、後述するロッド把持
用の爪駆動片68を駆動するものである。アンクランプピ
ストン64は、油圧供給口65から油圧が供給されると下方
に移動し、下方の油圧供給口66から供給されると上方に
移動する。

アンクランプピストン64の下端外周には、円環状の押
圧片67が取り付けてある。アンクランプピストン64の下
方には、円筒状の爪駆動片68が設けてある。爪駆動片68
の下端と下部油圧チャック本体61との間には、複数枚の
皿バネ69が介在させてある。このため皿バネ69は、常に
爪駆動片68を押圧片67側に押している。爪駆動片68の内
周面には、３本の把持爪70がテーパー面71に摺動自在に
設けてある。把持爪70の一端は、第２スピンドル32に設
けた爪挿入孔72からこの中心孔73に一部露出している。
中心孔72内のロッドを把持する。

上部油圧チャック本体60の内部構造は、下部油圧チャ
ック本体61を全く対称であるのでここでは説明をしな
い。

油圧回路 第５図は、この地盤改良機のオートフィード装置の油
圧回路図を示す。前記したようアンクランプピストン64
は、ロッドを把持する把持爪70をアンクランプするため
のピストンである。上下部油圧チャック本体60,61にそ
れぞれ備えている。アンクランプピストン64の油圧供給
口65,66には、切換弁80,81が接続されている。なお、ア
ンクランプピストン64の作動の有無は、回路中に設けた
感圧スイッチ（図示せず）により検出する。この切換弁
80,81には、油圧ポンプ82に接続されている。２台の油
圧ポンプ82,82は、電動モータ83により回転駆動され
る。

この実施例の油圧ユニットは、油圧ポンプ82,82は、
２台備えている。切換弁80,81から出た油は、冷却装置8
4などを通りドレイン85に戻される。ロッドホルダーシ
リンダ装置86は、油圧ロッドホルダー７の爪7a,7bを駆
動するもので作業準備中のとき一時的にロッドを固定し
ておく必要があるとき作動させるものである。このロッ
ドホルダーシリンダ装置86にも油圧ポンプ82から切換弁
87、逆止弁88を介して圧油が供給される。

４本の上下送り油圧駆動シリンダ3,4は、上、下部油
圧チャック本体60,61を上下方向に連続的に駆動させる
ための駆動装置である。上下部送り油圧シリンダ3,4に
は、切換弁89を介して油圧ポンプ82から圧油が供給され
る。油圧モータ40は、第1,2,3スピンドル31,32,34を回
転駆動するためのものである。油圧モータ40に通じる圧
油路には、切換弁90が設けてある。切換弁90は、油圧モ
ータ40を正転、逆転のどちらでも選択できるように方向
を切り換えることができる。

油圧モータ40に圧油を供給する油圧ポンプ82は、アン
クランプピストン64、ロッドホルダーシリンダ装置86に
供給する油圧ポンプ82と別な油圧ポンプ82から供給され
る。このため、油圧モータ40は、安定した回転が得られ
る。第６図は、上下部油圧チャック本体60,61の上下動
の位置と移動量を検知するためのスケール10と近接スイ
ッチSWA,SWB,SWCの配置を示す。スケール10には、規則
的に突起10aが形成されている。

本例では、この間隔は、25mmである。スケール10の上
下には、終端突起10bが形成されている。突起10aと終端
突起10bとは、高さの差ｌを有している。一方、スケー
ル10に対向して、三つの近接スイッチSWA,SWB,SWCが前
記近接スイッチボックス９内に固定して設けてある。同
様に、近接スイッチSWA,SWCと近接スイッチSWBとは、高
さの差ｌを有している。結局、スケール10の上下動によ
り突起10aは、近接スイッチSWAにより検出され、終端突
起10bは、SWA,SWCにより検出される。

近接スイッチSWA,SWCの信号は、プリセットカウンタ
ー100に入力される。プリセットカウンター100は、突起
10a、終端突起10bの数をカウントし、そのステップ数を
動力制御盤11に表示すと共に、設定された一定パルス数
をカウントして送りを止めるための信号を出すものであ
る。

作 動 以下、前記地盤改良機の作動順序を説明する。第７図
は、地盤改良機のロッドを上昇させる動作の概要を示す
フロー図である。第８図は、上部油圧チャック60、下部
油圧チャック61とその中の爪69の動作順序を示す図であ
る。なお、この動作は、シーケンス回路（図示せず）に
より動作させる。まず、動力制御盤11の主電源回路をON
する。この後、油圧回路の電動モータ83（第５図）のス
イッチをONする（ステップP₁,P₂、以下ステップ省
略）。

これで油圧回路は、動作可能状態になる。作業者が自
動運転を選択すれば（P₃）、自動運転可能な状態か否か
を判断する。すなわち、油圧ロッドホルダー７が作動し
ていたらロッドの自動送りができないから、作動させな
い（P₄）。上部油圧チャック本体60または下部油圧チャ
ック本体61のアンクランプピストン64のどちらかが作動
しているか否か判断する（P₅）。すなわち、アンクラン
プピストン64が下動し押圧片67が押されていると、把持
爪69がロッドの保持を解放していることになる。

上部油圧チャック本体60、下部油圧チャック61のどち
らかのチャックともロッドを保持していないと、ロッド
を送ることができないので、これを確認する（P₅）。な
お、このアンクランプピストン64の作動、非作動は、油
圧回路中に設けた圧力スイッチ（図示せず）により行
う。アンクランプピストン64の作動、非作動の確認後、
上部送り油圧シリンダ３または下部送り油圧シリンダ４
の動作を開始する（P₆）。仮に、下部油圧チャック本体
61でロッドを保持していれば、下部送り油圧シリンダ４
を作動させる。

上部油圧チャック本体60でロッドを保持していれば、
上部送り油圧シリンダ３を作動させる（第８図
（ｄ））。この作動の選択は、シーケンス回路中に交互
に作動するように前記論理があらかじめ組み込んであ
る。この作動により、スケール10の突起10aを近接スイ
ッチSWBが検知し（P₇）、パルス信号を発生させる。こ
のパルス信号は、プリセットカウンタ100でカンウント
され設定パルス数に達し（P₉）、一時的にロッドの送り
を停止する必要があれば、切換弁89を作動させ上部送り
油圧シリンダ３を停止し、設定時間の間ロッドの送りを
停止させる（P₁₀）。

これは、地盤改良機の場合、例えば地盤の条件などで
一定間隔ごとにロッドを停止させてモルタルの注入を停
止させたほうが良い場合である。この停止時間の設定
は、タイマー（図示せず）などで任意に設定できる。し
かし、必要がなければ設定時間を０にして連続動作させ
ても良い。近接スイッチSWCが終端突起10bを検知する
と、下部油圧送りシリンダ４のストロークエンドである
（第８図（ｅ）の状態）から切り換える準備をする。チ
ャック切換タイマー（図示せず）を作動させ始動させ
る。

次に、切換弁80,81を切り換えて、上部油圧チャック6
0を締め、下部油圧チャック61を緩める（P₁₄,第８図
（ｅ））。このとき、設定時間だけ両把持爪70,70で一
時的にロッドを把持する（第８図（ｆ））。

これは、ロッドの持ち替えを確実にするための動作で
ある。下部油圧チャック61を緩める（P₁₄,第８図
（ａ））。この動作を確認すると、切換弁89を切り換え
て、上部送り油圧シリンダ３を作動させロッドを上方に
送る。同時に、下部送り油圧シリンダ４は、元の位置に
戻る（第８図（ｂ））。この作動が始まると、近接スイ
ッチSWBは、再び突起10bの検出を開始する。上部送り油
圧シリンダ３のストロークエンドにくると、今度は近接
スイッチSWAが作動し（P₁₇）、チャック切替タイマーが
作動し、両チャックによる同時把持の後（P₁₈,第８図
（ｃ））、前記動作と逆の動作を開始し一連のサイクル
を行う（P₁₉〜P₂₀,第８図（ｄ））。

［他の実施例］ 前記実施例は、地盤改良機に適用したものであるが、
前記説明から明らかなように、ボーリングマシンのロッ
ドの送りにも適用できる。掘削時にロッドの停止時間が
ないので、掘削効率が良い。前記地盤改良機は、制御す
るのにリレーを使ったシーケンス回路を用いた。しか
し、前記原理に基づく動作であれば、プログラマブルコ
ントローラ、マイクロコンピュータによる制御装置など
公知のいかなる制御装置でも良い。

また前記スケールは、凹凸で長さを検知しているが磁
気スケール、光学式スケールなど他のスケールでも良
い。前記実施例では、ロッドの送り速度と、ロッドの回
転速度、すなわち油圧モータ40との回転は関連していな
いが、油圧モータにパルスエンコーを取り付けて、送り
と回転を一定比率にするのもよい。この技術は、公知で
ありここでは詳記しない。

［発明の効果］ 以上、詳記したように、この発明の地盤改良機のオー
トフィード装置は、ロッドを連続または間欠的にかつ自
動的に送ることができる。このため、地盤改良剤、掘削
効率が飛躍的に増大するという効果がある。

また、地盤改良機の下部にターンテーブルを配置した
ので方向転換が簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は地盤改良機の正面図、第２図は第１図の側面
図、第３図はスイベルヘッド部分の断面図、第４図は第
３図のIV−IV断面図、第５図は油圧回路図、第６図はス
ケールの部分図、第７図は地盤改良機のオートフィード
装置の動作の概要を示す動作フロー図、第８図（ａ）〜
（ｆ）はロッドが上昇するときのチャックの動作順序を
示す説明図である。 １……フレーム,2……スイベルヘッド本体,3……上部送
り油圧シリンダ,4……上部送り油圧シリンダ,7……油圧
ロッドホルダー,9……近接スイッチボックス,10……ス
ケール,11……動力制御盤,12……操作盤,13……油圧操
作盤

フロントページの続き (72)発明者 原 勝博 佐賀県唐津市原1534番地 株式会社吉田鉄 工所内 (56)参考文献 特開 平２−236389（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−261189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−28201（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体を構成するフレームと、 第１チャック本体に回転自在に支持された第１スピンド
   ルと、 前記第１スピンドルに設けられロッドを保持・解放する
   第１チャック手段と、 前記第１チャック手段と対向して前記第１スピンドルと
   同軸線方向に移動可能で、かつ前記第１スピンドルに回
   転不能に第２チャック本体に回転自在に支持された第２
   スピンドルと、 前記第２スピンドルに設けられ前記ロッドを保持・解放
   する第２チャック手段と、 前記第１スピンドル及び前記第２スピンドルを回転駆動
   するためのチャック回転駆動手段と、 前記第１チャック本体を前記フレームとの間で前記ロッ
   ドの送り方向に送り駆動するための第１送り手段と、 前記第２チャック本体を前記フレームとの間で前記ロッ
   ドの送り方向に送り駆動するための第２送り手段と、 前記第1,2送り手段と前記第1,2チャック手段とを交互に
   作動させて前記ロッド連続的に送るたの送り制御手段と からなる地盤改良機のオートフィード装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記送り制御手段は前記第1,2送り手段の位置を検知す
   るために連続的に目盛りを有するスケールと、 このスケールを検知するセンサーと からなることを特徴とする地盤改良機のオートフィード
   装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記スケールは連続した凹凸状のスケールであり、両端
   は前記凹凸より高く形成され、前記センサーは３つの近
   接センサーからなることを特徴とする地盤改良機のオー
   トフィード装置。