特開 2022-92343 ロッド回転駆動装置及び地盤改良機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022092343

(43)【公開日】2022-06-22

(54)【発明の名称】ロッド回転駆動装置及び地盤改良機

(51)【国際特許分類】

   E21B 3/02 20060101AFI20220615BHJP

【ＦＩ】

E21B3/02

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020205109

(22)【出願日】2020-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】吉仲 智彦

(72)【発明者】

【氏名】山口 愛斗

(72)【発明者】

【氏名】磯貝 隆明

【テーマコード（参考）】

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D129AB21

2D129BA13

2D129BA19

2D129DA12

2D129DC02

2D129DC13

2D129EB29

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロッドの把持が確実に行え、かつ、ロッド上部の振れを抑えることができるロッド回転駆動装置及びロッド回転駆動装置を備えた地盤改良機を提供する。
【解決手段】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１５あって、前記ロッド回転駆動装置は、ロッドが挿通されるロッド挿通孔２４ａを有する駆動シャフト２４を回転可能に備えた駆動装置本体２５と、駆動シャフトに一体回転可能に設けられた上下一対のロッドチャック機構２６とを備えている。また、駆動シャフトは、ロッド軸方向の中間部に回転駆動力を伝達する歯車３２を有し、上下一対のロッドチャック機構は、駆動シャフトの上下端部において、歯車から等間隔に近い間隔で離間して設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、ロッドが挿通される挿通孔を有する駆動シャフトを回転可能に備えた駆動装置本体と、前記駆動シャフトに一体回転可能に設けられた上下一対のロッドチャック機構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2】

前記上下一対のロッドチャック機構は、前記駆動シャフトの上下端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のロッド回転駆動装置。

【請求項3】

前記駆動シャフトは、ロッド軸方向の中間部に回転駆動力を伝達する歯車を有し、前記上下一対のロッドチャック機構は、前記歯車から等間隔に近い間隔で離間して設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のロッド回転駆動装置。

【請求項4】

前記ロッドチャック機構は、前記ロッドの外周面に対向して配置された複数のクサビ部材と、該クサビ部材のロッド径方向外側に設けられ、前記クサビ部材の外面の傾斜面と接触するテーパ面とを備え、
前記クサビ部材は、前記傾斜面と前記テーパ面とがロッド軸方向に押圧されることによりロッド径方向内側に移動可能に設けら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項記載のロッド回転駆動装置。

【請求項5】

前記上下一対のロッドチャック機構は、前記クサビ部材の外面の傾斜面を、一方が上向きに、他方が下向きになるように、上下対称に設けられていることを特徴とする請求項４記載のロッド回転駆動装置。

【請求項6】

請求項１乃至３のいずれか１項記載のロッド回転駆動装置を備えていることを特徴とする地盤改良機。

【請求項7】

請求項４又は５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、円形断面の外周を周方向等間隔に偶数箇所切り欠いて形成した平面部を有し、前記複数のクサビ部材は、前記平面部に対向して配置された前記平面部と同数のクサビ部材であることを特徴とする地盤改良機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロッド回転駆動装置及び地盤改良機に関し、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及び当該装置を備えた地盤改良機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、地盤改良機に用いるロッド回転駆動装置（オーガ）では、油圧モータや減速機などの回転駆動源を備えた駆動装置本体に、ロッドに設けた角軸部を挿通して係合可能な角孔を有するロッド回転部（出力軸）と、前記角軸部の下部に設けた周方向の溝部に係合可能なチャック板とを一体回転可能に備えたロッド回転駆動装置が知られている。チャック板は、スプリングの力により係合してロッド回転部にロッドを固定し、この固定の解除は、円錐状のコーン形チャック解除部材をチャック板に設けたコーン形チャック解除部材の受部に圧入し、チャック板をスプリングの力に抗して押し拡げることにより行なう構造である（特許文献１参照）。

【0003】

こうしたチャック板を有する係合溝構造は、その構造上、ロッドをチャックする位置が限られるという課題があった。このため、径方向に出没するクサビ部材によってロッドを任意の位置でチャックできる機構を備えたロッド回転駆動装置が開発されている。クサビ部材は、皿バネで締付力を発生させ、油圧シリンダで皿バネを撓ませてロッドを解放する構造である（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－１８９５７６号公報

【特許文献2】特許第６３１６２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、小型の地盤改良機では、高出力や掘削長の増大のニーズを受けて、ロッド回転駆動装置の回転トルクや推力を大きくすることが求められている。しかしながら、特許文献２に記載されたロッドチャック機構では、ロッドの把持位置に自由度があるものの、ロッドの外周面に泥が付着すると、ロッドとクサビ部材との摩擦力が落ち、十分な推力が得られないという問題があった。また、ロッドの長さがリーダより長いものになると、ロッド回転駆動装置の上方に突出したロッドが振れてみそすり運動が発生し、ロッドの耐久性が低下したり、駆動装置本体やその周辺部が損傷したりするおそれがあった。

【0006】

そこで本発明は、ロッドの把持が確実に行え、かつ、ロッド上部の振れを抑えることができるロッド回転駆動装置及びロッド回転駆動装置を備えた地盤改良機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、ロッドが挿通される挿通孔を有する駆動シャフトを回転可能に備えた駆動装置本体と、前記駆動シャフトに一体回転可能に設けられた上下一対のロッドチャック機構とを備えていることを特徴としている。

【0008】

また、前記上下一対のロッドチャック機構は、前記駆動シャフトの上下端部に設けられていることを特徴としている。さらに、前記駆動シャフトは、ロッド軸方向の中間部に回転駆動力を伝達する歯車を有し、前記上下一対のロッドチャック機構は、前記歯車から等間隔に近い間隔で離間して設けられていることを特徴としている。

【0009】

また、前記ロッドチャック機構は、前記ロッドの外周面に対向して配置された複数のクサビ部材と、該クサビ部材のロッド径方向外側に設けられ、前記クサビ部材の外面の傾斜面と接触するテーパ面とを備え、前記クサビ部材は、前記傾斜面と前記テーパ面とがロッド軸方向に押圧されることによりロッド径方向内側に移動可能に設けられていることを特徴としている。さらに、前記上下一対のロッドチャック機構は、前記クサビ部材の外面の傾斜面を、一方が上向きに、他方が下向きになるように、上下対称に設けられていることを特徴としている。

【0010】

また、本発明の地盤改良機は、前記ロッド回転駆動装置を備えていることを特徴とし、さらに、前記ロッドは、円形断面の外周を周方向等間隔に偶数箇所切り欠いて形成した平面部を有し、前記複数のクサビ部材は、前記平面部に対向して配置された前記平面部と同数のクサビ部材であることを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ロッド回転駆動装置が駆動シャフトと一体回転する上下一対のロッドチャック機構を備えているので、駆動装置本体上面からの突出量が大きい長尺ロッドであっても安定させて把持でき、ロッド上部の振れを抑えることができる。また、上下のロッドチャック機構を駆動シャフトの上下端部に設けているので、互いに最大限離した上下のロッドチャック機構により、長尺ロッドを安定させて確実に把持することができる。

【0012】

さらに、上下のロッドチャック機構を動力伝達用の歯車から等間隔に近い間隔で離しているので、回転トルクがロッドにバランスよく伝わるだけでなく、歯車を収容する軸受ハウジングなどに無理な負荷がかかることもないので、駆動装置本体の剛性や耐久性の向上に有利である。加えて、ロッドチャック機構がロッド径方向に移動する複数のクサビ部材を備えているので、特許文献２のロッド回転駆動装置と同様にロッドを長さ方向の任意の位置でチャックすることができる。

【0013】

とりわけ、上下のロッドチャック機構におけるクサビ部材の外面の傾斜面を、一方が上向きに、他方が下向きになるように上下対称形状としているので、ロッドの押込方向や引抜方向のいずれにおいてもクサビ効果が高められ、ロッドと駆動シャフトとをより強固に一体化させることができる。

【0014】

また、ロッド回転駆動装置に装着されるロッドが円形断面の外周を周方向等間隔に４箇所切り欠いて形成した平面部を有しているので、４面幅の各平面に対向する４つのクサビ部材でロッドを安定的にチャックし、より大きな回転トルクや推力に対応することができる。しかも、ロッドの外周面に付着した泥の清掃作業が容易に行えることから、従来の六角断面構造では生じるおそれのあったロッドとクサビ部材との摩擦力の低下を防ぎ、必要な回転トルクや推力をロッドに確実に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】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。

【図2】同じくロッド回転駆動装置の正面断面図である。

【図3】ロッドのチャック状態及びチャック解除状態を示す要部断面正面図である。

【図4】ロッドのチャック状態及びチャック解除状態を示す要部断面平面図である。

【図5】本発明の第２形態例を示すロッド回転駆動装置の正面図である。

【図6】同じくチャックシリンダを作動させる油圧回路を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１乃至図４は、本発明のロッド回転駆動装置を地盤改良機に適用した第１形態例を示している。図１に示すように、地盤改良機１１は、履帯走行する走行部を備えたベースマシン１２の前部にリーダ１３を立設し、該リーダ１３をバックステー１４にて支持している。リーダ１３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１３ａには、ロッド回転駆動装置（オーガ）１５が、ガイドギブ１６を介して連結されるとともに、リーダ１３の長手方向に掛け渡したチェーン１３ｂによって昇降可能に設けられている。また、リーダ１３の下部には、ロッド回転駆動装置１５により回転するロッド１７をガイドする下部ガイド１８が設けられている。

【0017】

ロッド１７は、内部に地盤改良剤の流路を備えたパイプ状のものであって、複数本連結してリーダ１３よりも長尺に形成され、下端には掘削刃１９ａと撹拌羽根１９ｂとを備えた掘削ヘッド１９が設けられている。また、図４に示すように、ロッド１７の外周には全長に亘り、円形断面の外周を周方向等間隔に４箇所切り欠いて形成した平面部１７ａが設けられており、該４箇所の平面部１７ａからなる４面幅寸法は、円形断面の円周部分の外径寸法よりも僅かに小さくなっている。これにより、ロッド１７の外周面は、円弧曲面部１７ｂからなる領域が大きく占められ、実質的に角張った箇所が生じることのない略曲面状に形成されている。

【0018】

また、ロッド１７の上端には、注入ホース（グラウトホース）２０から地盤改良剤を導入するスイベルジョイント２１が設けられ、該スイベルジョイント２１の連れ回りを防止する回り止めロッド２２の一端がロッド回転駆動装置１５に固設され、他端がロッド１７の上端に設けられた取付部材２３に取り付けられている。

【0019】

地盤改良機１１を使用して地盤改良作業を行うには、ロッド１７の中間部をロッド回転駆動装置１５に把持させた状態で、下部ガイド１８によってロッド１７が回転可能かつ上下動可能に保持され、ロッド１７の上端部においてスイベルジョイント２１に注入ホース２０が接続される（図１）。この作業開始状態で、ロッド１７を回転駆動しながらリーダ１３に沿って下降させるとともに、ロッド１７を通って送られた地盤改良剤を掘削ヘッド１９の先端から掘削孔に噴射することにより、掘削ヘッド１９の掘削刃１９ａで掘削した土砂と地盤改良剤とを撹拌羽根１９ｂで混合する。

【0020】

ロッド回転駆動装置１５がリーダ１３の下端部に到達すると、中間部の把持を解除したロッド回転駆動装置１５を上昇させ、上部を把持させる掴み替えを行う。このとき、ロッド１７をその位置に固定しておくために、下部ガイド１８の固定手段によってロッド１７が把持される。ロッド回転駆動装置１５の移動によってロッド１７の把持位置を上部側に切り替えたら、再びロッド１７を回転駆動しながら下降させて、掘削刃１９ａで掘削した土砂と地盤改良剤とを撹拌羽根１９ｂで混合する。そして、所定深度まで掘削ヘッド１９を下降させた後、逆の手順で掘削ヘッド１９を引上げることによって地盤改良作業が終了する。

【0021】

こうした地盤改良作業を円滑に進めるために、ロッド回転駆動装置１５には必要な回転トルクや推力をロッド１７に確実に伝える構造が求められる。以下では、ロッド回転駆動装置１５の具体的な構成について、図２乃至図４を参照しながら説明する。

【0022】

ロッド回転駆動装置１５は、円形のロッド挿通孔２４ａを有する駆動シャフト２４を回転可能に備えた駆動装置本体２５と、駆動シャフト２４に回転可能に設けられた上下一対のロッドチャック機構２６，２６と、該ロッドチャック機構２６，２６に対応する上下一対のチャック解除機構２７，２７と、駆動装置本体２５内の減速機構２８に接続される２台の回転駆動用油圧モータ２９，２９とを備えている。また、図示は省略するが、各機構は、防塵・防水性を有するシール構造や、メンテナンス性を考慮した給脂構造などを備えている。

【0023】

駆動シャフト２４は、ロッド回転駆動装置１５の取付部３０の高さ（全高）と同程度の長さを有し、厚肉な中間部を挟んで両端部（上下端部）が対称形状をなす筒状に形成され、駆動装置本体２５のハウジング（ギヤケース）２５ａ内において、上下の軸受３１，３１を介して回転可能に設けられている。ロッド挿通孔２４ａにロッド１７を挿通し、上下のロッドチャック機構２６，２６を作動してロッド１７の外周を把持した状態で、駆動シャフト２４の中間部外周に取り付けられた歯車３２と、回転駆動用油圧モータ２９の回転軸３３によって駆動される歯車３４とが噛合することにより、回転駆動用油圧モータ２９の回転が駆動シャフト２４に伝達されてロッド１７を回転させる。

【0024】

上下一対のロッドチャック機構２６，２６は、駆動シャフト２４の上端部及び下端部において、駆動シャフト２４に無理な負荷が掛からないよう中間部の歯車３２から等間隔に近い間隔で上下に離間して設けられており、構成部品は同一であるが、互いの取付向きがロッド軸方向に１８０度異なる上下対称形状をなしている。これに対応する上下一対のチャック解除機構２７，２７についても構成部品は同一であるが、互いの取付向きがロッド軸方向に１８０度異なる上下対称形状をなしている。したがって、上下で部品共通化が図られている各機構２６，２７の具体的な構成や作用については、下端部側をとりあげて説明する。

【0025】

ロッドチャック機構２６は、図３及び図４にも示すように、駆動シャフト２４の下端部である円筒体２４ｂと、該円筒体２４ｂに設けられたガイド孔２４ｃに支持される４つのクサビ部材３５と、該クサビ部材３５のロッド径方向外側に設けられ、クサビ部材３５の外面と接触してクサビ部材３５をロッド径方向内側にガイドする円筒状のスライド部材３６と、該スライド部材３６をロッド軸方向上方に付勢するバネ部材３７とで構成されている。

【0026】

円筒体２４ｂは、内部にロッド挿通孔２４ａを有し、側壁には前記クサビ部材３５をロッド径方向に移動可能に支持する角形のガイド孔２４ｃが等間隔に４つ形成されている。各クサビ部材３５は、ロッド側の内面がロッド１７の外周面に対向して配置されており、反ロッド側の外面に、側面視において上端から下端に向かってロッド径方向内側に傾斜する下向きの傾斜面３５ａを有する略断面台形状のものである。さらに、クサビ部材３５の上端と円筒体２４ｂの外壁との間には、クサビ部材３５をロッド径方向外側に付勢する付勢手段としてスプリング（図示せず）が設けられている。

【0027】

スライド部材３６は、中央部に前記円筒体２４ｂを挿通するシャフト挿通孔３６ａが設けられ（図２）、該シャフト挿通孔３６ａには、各クサビ部材３５の配置に合わせて該クサビ部材３５の傾斜面３５ａと接触する該傾斜面３５ａと略同じ勾配のテーパ面３６ｂが部分的に形成されている。

【0028】

バネ部材３７は、ロッド軸方向に重ねられた６枚の皿バネ３７ａで構成され、円筒体２４ｂの下端に設けられたリング状の支持部材３８とスライド部材３６の下端との間に配置されることで、スライド部材３６をロッド軸方向上側へ付勢している。また、スライド部材３６の下部外周には、後述する押えプレート４２によって押されるリング状の受けプレート４０が設けられ、受けプレート４０の周縁部の下部側に、バネ部材３７をカバーするカバー筒４１が設けられている。

【0029】

チャック解除機構２７は、駆動装置本体２５の下端面に対向配置される２つで一組のチャックシリンダ（反対側は図示せず）３９と、該チャックシリンダ３９のピストンロッド３９ａの先端部に取り付けられる押えプレート４２と、前記受けプレート４０とで構成される。押えプレート４２は、チャックシリンダ３９のピストンロッド３９ａの伸縮によって、ロッド軸方向に昇降可能に設けられており、中央にスライド部材３６を挿通可能なリング状に形成されている。チャックシリンダ３９の縮小状態では、押えプレート４２と受けプレート４０とは上下に離間して配置されている。チャックシリンダ３９のピストンロッド３９ａが伸長すると、バネ部材３７の付勢力（弾性力）に抗しながら、押えプレート４２が受けプレート４０の上面に当接し、受けプレート４０をロッド軸方向下方へ押し付ける。

【0030】

このように構成されたロッド回転駆動装置１５は、駆動シャフト２４の上下端部に２つ一組で設けた合計４本のチャックシリンダ３９を同時に伸長又は縮小させて、駆動シャフト２４に挿通したロッド１７のチャックとその解除とが行われる。

【0031】

ロッドチャック時には、ロッド１７の平面部１７ａとクサビ部材３５とが、ロッド１７の挿通に従って回転方向に整合した後、互いに面接触でチャックされる。具体的には、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、チャックシリンダ３９を縮小させ、バネ部材３７によってロッド軸方向上側へ付勢されたスライド部材３６が上方に移動し、スライド部材３６のテーパ面３６ｂがクサビ部材３５の下向きの傾斜面３５ａをロッド軸方向に押圧する。これにより、ロッド１７の平面部１７ａに対向配置された４つのクサビ部材３５が同時にロッド径方向内側に移動し、ロッド１７をチャックする。

【0032】

ここで、上端部側の構成は、下端部側の構成を上下反転させた対称形状であるため、バネ部材３７によってロッド軸方向下側へ付勢されたスライド部材３６が下方に移動し、スライド部材３６のテーパ面３６ｂがクサビ部材３５の上向きの傾斜面３５ａをロッド軸方向に押圧する。これにより、ロッド１７の平面部１７ａに対向配置された４つのクサビ部材３５が同時にロッド径方向内側に移動し、ロッド１７をチャックする。

【0033】

一方、チャックシリンダ３９を伸長させたチャック解除時には、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、スライド部材３６がロッド軸方向下方へ移動し、クサビ部材３５に対するスライド部材３６の押し付けが弱まる。その結果、前記付勢手段の付勢力で４つのクサビ部材３５が同時にロッド径方向外側に移動し、ロッド１７のチャックが解除される。こうした作用は上端部側の構成についても同様である。

【0034】

このような上下対称形状のロッドチャック機構２６，２６では、施工中にロッド１７の回転を受けてロッドチャック機構２６，２６も一体に回転し、ロッドチャック機構２６，２６には押込力及び引抜力がかかる。そして、押込方向に対しては、上向きの力（反力）が作用し、スライド部材３６のテーパ面３６ｂとクサビ部材３５の上向きの傾斜面３５ａとの摩擦力が大きくなり、上端部側のクサビ部材３５の押し付けが強まる。すなわち、上端部側の構成におけるクサビ効果が顕著に得られ、ロッド１７の平面部１７ａに作用する面圧が高まる。一方、引抜方向に対しては、下向きの力（反力）が作用し、スライド部材３６のテーパ面３６ｂとクサビ部材３５の下向きの傾斜面３５ａとの摩擦力が大きくなり、下端部側のクサビ部材３５の押し付けが強まる。すなわち、下端部側の構成におけるクサビ効果が顕著に得られ、ロッド１７の平面部１７ａに作用する面圧が高まる。

【0035】

このように、本発明の第１の構成によれば、ロッド回転駆動装置１５が駆動シャフト２４と一体回転する上下一対のロッドチャック機構２６，２６を備えているので、駆動装置本体２５上面からの突出量が大きい長尺ロッドであっても安定させて把持でき、ロッド上部の振れを抑えることができる。また、上下のロッドチャック機構２６，２６を駆動シャフト２４の上下端部に設けているので、互いに最大限離した上下のロッドチャック機構２６，２６により、長尺ロッドを安定させて確実に把持することができる。

【0036】

さらに、上下のロッドチャック機構２６，２６を動力伝達用の歯車３２から等間隔に近い間隔で離しているので、回転トルクがロッド１７にバランスよく伝わるだけでなく、歯車３２を収容する軸受ハウジングなどに無理な負荷がかかることもないので、駆動装置本体２５の剛性や耐久性の向上に有利である。加えて、ロッドチャック機構２６がロッド径方向に移動する複数のクサビ部材３５を備えているので、特許文献２のロッド回転駆動装置と同様にロッド１７を長さ方向の任意の位置でチャックすることができる。

【0037】

とりわけ、上下のロッドチャック機構２６，２６におけるクサビ部材３５の外面の傾斜面３５ａを、一方が上向きに、他方が下向きになるように上下対称形状としているので、ロッド１７の押込方向や引抜方向のいずれにおいてもクサビ効果が高められ、ロッド１７と駆動シャフト２４とをより強固に一体化させることができる。

【0038】

また、ロッド回転駆動装置１５に装着されるロッド１７が円形断面の外周を周方向等間隔に４箇所切り欠いて形成した平面部１７ａを有しているので、４面幅の各平面に対向する４つのクサビ部材３５でロッド１７を安定的にチャックし、より大きな回転トルクや推力に対応することができる。しかも、ロッド１７の外周面に付着した泥の清掃作業が容易に行えることから、従来の六角断面構造では生じるおそれのあったロッド１７とクサビ部材３５との摩擦力の低下を防ぎ、必要な回転トルクや推力をロッドに確実に伝えることができる。

【0039】

図５及び図６は、本発明のロッド回転駆動装置の第２形態例を示している。図５はロッドチャック機構を備えたロッド回転駆動装置の正面図、図６はチャックシリンダを作動させる油圧回路図である。なお、以下の説明において、前記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して詳細な説明は省略する。

【0040】

本形態例におけるロッド回転駆動装置５０では、前記形態例と同様に、駆動シャフト５１の上下端部に、複数のクサビ部材５２を備えた上下一対のロッドチャック機構５３，５３を一体回転可能に設けたもので、特に、ロッド１７のチャック状態をバネ部材の弾性力に替えて、チャックシリンダ５４の油圧で保持する油圧方式を採用している。

【0041】

駆動シャフト５１は、ロッド回転駆動装置５０の駆動装置本体２５を貫通できる程度の長さを有し、中間部を挟んで両端部（上下端部）が対称形状をなす筒状に形成され、駆動装置本体２５のハウジング２５ａ内において、上下の軸受３１，３１を介して回転可能に設けられている。上下一対のロッドチャック機構５３，５３は、駆動シャフト５１の上端部及び下端部において上下に離間して設けられており、構成部品は同一であるが、互いの取付向きがロッド軸方向に１８０度異なる上下対称形状をなしている。したがって、上下で部品共通化が図られているロッドチャック機構５３の具体的な構成や作用については、下端部側をとりあげて説明する。

【0042】

ロッドチャック機構５３は、ロッド１７の外周面に対向して配置された４つのクサビ部材５２と、該クサビ部材５２のロッド径方向外側、具体的には、駆動シャフト５１の下端部内周側に設けられ、クサビ部材５２の外面の傾斜面５２ａと接触するテーパ面５１ａとを備えている。各クサビ部材５２は、ロッド側の内面がロッド１７の平面部１７ａに対向して配置されており、反ロッド側の外面に、側面視において上端から下端に向かってロッド径方向外側に傾斜する上向きの傾斜面５２ａを有する略断面三角形状のものである。また、テーパ面５１ａは、上端がロッド挿通孔５１ｂの下端に連続しており、各クサビ部材５２の傾斜面５２ａと接触する該傾斜面５２ａと略同じ勾配を有している。

【0043】

また、各クサビ部材５２は、リンク部材５５の一端（上端）が支持ピン５６を介して回動可能に連結されており、リンク部材５５の他端（下端）は支持ピン５７を介して内枠部材５８に回動可能に連結されている。内枠部材５８は、中央にロッド１７を挿通可能なリング状に形成され、これと同心の外枠部材５９に軸受６０を介して回転可能に設けられている。

【0044】

外枠部材５９と駆動装置本体２５との間は、左右一対のチャックシリンダ５４，５４と、該チャックシリンダ５４，５４の前後に配置された合計４本のガイド筒６１とを介して連結されている。チャックシリンダ５４は、作動油をピストンの両側に供給可能な復動油圧シリンダであり、シリンダチューブ５４ａの底部が駆動装置本体２５のハウジング２５ａの下面に固着（直付け）され、ピストンロッド５４ｂの先端部が支持ピン６２を介して外枠部材５９に連結されている。

【0045】

こうしたリンク方式のロッドチャック機構５３では、チャックシリンダ５４の最大伸長時においても、クサビ部材５２の傾斜面５２ａと駆動シャフト５１のテーパ面５１ａとが上下方向に重なり合い、リンク部材５５に組み込まれたスプリング（図示せず）により、クサビ部材５２をロッド径方向外側に付勢している。これにより、クサビ部材５２は、チャックシリンダ５４の伸縮によってテーパ面５１ａを摺動し、最大伸長時において、テーパ面５１ａとの係合状態を維持したまま、ロッド挿通孔５１ｂに挿通したロッド１７の外周面から離れて位置される。

【0046】

このように構成されたロッドチャック機構５３は、チャックシリンダ５４を縮小させたチャック時には、上方移動したクサビ部材５２が駆動シャフト５１のテーパ面５１ａとロッド１７の平面部１７ａとの間に挿入され、テーパ面５１ａがクサビ部材５２の上向きの傾斜面５２ａをロッド軸方向に押圧する。これにより、４つのクサビ部材５２が同時にロッド径方向内側に移動し、ロッド１７をチャックする（図５）。一方、チャックシリンダ５４を伸長させたチャック解除時には、クサビ部材５２がロッド軸方向下方へ移動し、クサビ部材５２に対するロッド径方向の押し付けが弱まる。その結果、４つのクサビ部材５２が同時にロッド径方向外側に移動し、ロッド１７のチャックが解除される。こうした作用は上端部側の構成についても同様である。

【0047】

ところで、チャックシリンダ５４の作動によりロッド１７を長時間チャックする場合、時間経過に伴って油圧回路の弁などから作動油が徐々に漏れ、チャックシリンダ５４の保持圧が低下することがある。そこで、図６に示すように、チャックシリンダ５４を作動させる油圧回路６３にアキュムレータ（蓄圧器）６４を備えることにより、チャック時の圧力保持を支援している。

【0048】

油圧回路６３は、操作弁（図示せず）とチャックシリンダ５４との間の流路を開閉可能なパイロットチェック弁６５を備えており、該パイロットチェック弁６５とチャックシリンダ５４とを接続する流路には、所定圧力の作動油によってロッド１７をチャックする方向にチャックシリンダ５４を作動（縮小）させるチャックシリンダ把持流路６６と、チャックを解除する方向にチャックシリンダ５４を作動（伸長）させるチャックシリンダ開放流路６７とを備えている。前記アキュムレータ６４は、油圧の圧力エネルギーを窒素ガスなどの気体の圧力エネルギーに変換して蓄圧する機器であり、チャックシリンダ把持流路６６に設けられている。

【0049】

チャックシリンダ把持流路６６を通じてチャックシリンダ５４のロッド側油室に作動油を供給すると、ピストンロッド５４ｂが縮小し、これに伴うクサビ部材５２の移動でロッド１７がチャックされる。このとき、アキュムレータ６４内にも作動油の一部が流入して貯留される。そして、操作弁を中立に戻すと、チャックシリンダ５４内の作動油はパイロットチェック弁６５の閉塞作用によって封止されるとともに、アキュムレータ６４の蓄圧作用（油圧放出）によってチャックシリンダ５４のロッド側油室が所定圧力で保持される。この場合、チャックシリンダ開放流路６７は、チャックシリンダ５４の作動を受けて戻り流路として機能し、ボトム側油室からの排出油がタンクに戻される。

【0050】

一方、チャックシリンダ開放流路６７を通じてチャックシリンダ５４のボトム側油室に作動油を供給すると、ピストンロッド５４ｂが伸長し、これに伴うクサビ部材５２の移動でロッド１７のチャックが解除される。そして、操作弁を中立に戻すと、チャックシリンダ５４内の作動油はパイロットチェック弁６５の閉塞作用によって封止される。この場合、チャックシリンダ把持流路６６は、チャックシリンダ５４の作動を受けて戻り流路として機能し、ロッド側油室からの排出油がタンクに戻される。

【0051】

このような第２の構成においても、第１の構成のバネ部材３７を用いた場合と同様の効果が発揮でき、さらに、本形態例の場合には、ロッド１７のチャックを油圧で直接的に行うので、ロッド１７を強力にチャックすることができる。しかも、アキュムレータ６４の蓄圧作用により、チャックシリンダ５４のロッド側油室はチャック時の圧力に保持され、ロッド１７のチャック状態が弛むことはない。また、チャック解除時には、チャックシリンダ５４のボトム側油室に油圧供給がなされるので、チャック時よりも大きなシリンダ推進力を得てチャックの解除が行える。したがって、押込力や引抜力が作用してクサビ部材５２が強く食い込んだ状態でも、その解除が容易なものとなる。

【0052】

なお、本発明は、前記各形態例に限定されるものではなく、ロッド回転駆動装置は、駆動シャフトの上下端部にロッドチャック機構を設けてロッドの支持点を増やした構成であればよく、支持点同士の間隔も適宜変更することができる。また、ロッドの断面形状について、本形態例では製作が容易な円形断面を基本に形成しているが、従来からの多角断面形状とした場合は、これに応じてクサビ部材の数を増減させることができる。さらに、チャック時の圧力保持を支援する構成には、油圧回路にアキュムレータ以外の補給回路を設けることができる。

【符号の説明】

【0053】

１１…地盤改良機、１２…ベースマシン、１３…リーダ、１３ａ…ガイドパイプ、１３ｂ…チェーン、１４…バックステー、１５…ロッド回転駆動装置、１６…ガイドギブ、１７…ロッド、１７ａ…平面部、１７ｂ…円弧曲面部、１８…下部ガイド、１９…掘削ヘッド、１９ａ…掘削刃、１９ｂ…撹拌羽根、２０…注入ホース、２１…スイベルジョイント、２２…回り止めロッド、２３…取付部材、２４…駆動シャフト、２４ａ…ロッド挿通孔、２４ｂ…円筒体、２４ｃ…ガイド孔、２５…駆動装置本体、２５ａ…ハウジング、２６…ロッドチャック機構、２７…チャック解除機構、２８…減速機構、２９…回転駆動用油圧モータ、３０…取付部、３１…軸受、３２…歯車、３３…回転軸、３４…歯車、３５…クサビ部材、３５ａ…傾斜面、３６…スライド部材、３６ａ…シャフト挿通孔、３６ｂ…テーパ面、３７…バネ部材、３７ａ…皿バネ、３８…支持部材、３９…チャックシリンダ、３９ａ…ピストンロッド、４０…受けプレート、４１…カバー筒、４２…押えプレート、５０…ロッド回転駆動装置、５１…駆動シャフト、５１ａ…テーパ面、５１ｂ…ロッド挿通孔、５２…クサビ部材、５２ａ…傾斜面、５３…ロッドチャック機構、５４…チャックシリンダ、５４ａ…シリンダチューブ、５４ｂ…ピストンロッド、５５…リンク部材、５６，５７…支持ピン、５８…内枠部材、５９…外枠部材、６０…軸受、６１…ガイド筒、６２…支持ピン、６３…油圧回路、６４…アキュムレータ、６５…パイロットチェック弁、６６…チャックシリンダ把持流路、６７…チャックシリンダ開放流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】