特許 7442178 ロッドチャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-22

(45)【発行日】2024-03-04

(54)【発明の名称】ロッドチャック装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 19/06 20060101AFI20240226BHJP

【ＦＩ】

E21B19/06

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020070197

(22)【出願日】2020-04-09

(65)【公開番号】P2021167500

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000168506

【氏名又は名称】鉱研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 敦志

【審査官】亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１９０１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１４７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－００４３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２５４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１９２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２１７０２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４２８１７２４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １／００－１９／２４

Ｅ２１Ｂ ４４／００－４４／１０

Ｅ０２Ｄ ７／００－１３／１０

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０－３３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボーリングロッドの貫通孔が形成され、回転駆動力が伝達されるスピンドルと、
前記スピンドルの一部分を開口した開口部に設けられ、前記ボーリングロッドを把持する把持位置と把持を解除する解除位置との間で移動可能となっているチャックピースと、
前記チャックピースの外面に形成されたテーパ面に接触するテーパ面が内面に形成され、前記チャックピースの外面を摺動するように設けられるスライドリングと、
前記スライドリングの外側に結合したスライドプレートと、
前記スライドプレートが連結されており、前記スライドプレートを介して前記スライドリングを移動させるチャックシリンダと、
前記スライドリングと前記スライドプレートとの間に設けられ、スラスト荷重及びラジアル荷重を受けるクロスローラベアリングと、を備え、
前記クロスローラベアリングは、内輪がボルトによって前記スライドリングに固定され、外輪がボルトによって前記スライドプレートに固定されることにより前記スライドリングの下端側に位置するように設けられていることを特徴とするロッドチャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤改良や掘削孔の施工に用いられるボーリングマシンに装着されてボーリングロッドを把持及び解放するロッドチャック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

掘削を行うボーリングロッドをボーリングマシンに着脱するため、従来よりロッドチャック装置がボーリングマシンのドリルヘッドに取り付けられている（特許文献１及び２参照）。図８は従来のロッドチャック装置１００の内部構造を示す。

【0003】

ロッドチャック装置１００は、ドリルヘッド（図示省略）の内部に設けられており、ドリルヘッドの直線移動と共に直線的に往復移動する。ロッドチャック装置１００の外郭を形成するハウジング１０３内には、スピンドル１０１が回転可能に設けられる。スピンドル１０１は外周側に設けたスピンドルギヤ１０４がドリルヘッド（図示省略）内の回転駆動機構に連結されることにより回転する。スピンドル１０１はハウジング１０３との間に設けたラジアルベアリング１１２によって回転が支持されている。

【0004】

スピンドル１０１には、チャックスピンドル１０２が同軸的に連結されてスピンドル１０１と一体的に回転するようになっている。スピンドル１０１及びチャックスピンドル１０２には、ボーリングロッド（図示省略）が貫通し、貫通したボーリングロッドをチャックスピンドル１０２が把持することによりボーリングロッドを回転させる。

【0005】

チャックスピンドル１０２には、ボーリングロッドの把持及び把持の解除を行うチャックピース１０５が設けられている。チャックピース１０５はチャックスプリング１０７によってチャックスピンドル１０２に取り付けられる。チャックピース１０５はチャックスピンドル１０２の径方向の複数箇所に配置されるものであり、このためチャックスピンドル１０２には、チャックピース１０５を配置するための開口部１０６が径方向の複数箇所に形成されている。

【0006】

チャックピース１０５の外周側には、スライドリング１０８が設けられている。チャックピース１０５の外面及びスライドリング１０８の内面はテーパ面に形成されている。これらのテーパ面は相互に接触しており、スライドリング１０８が軸方向に往復移動することによりチャックピース１０５が開口部１０６内を進退移動してボーリングロッドの把持及びその解除を行う。スライドリング１０８は筒状のベアリングリテーナ１０９の内部に設けられており、ベアリングリテーナ１０９がハウジング１０３の外側に設けられた複数（４つ）のチャックシリンダ（油圧シリンダ）１２０によって往復移動することによりスライドリング１０８が軸方向に往復移動する。
以上の構造に加えて、スライドリング１０８の軸方向の荷重を受けるためのスラストベアリング１１０及び回転方向の荷重を受けるためのラジアルベアリング１１１がベアリングリテーナ１０９の内部に設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１１－１９０１８６号公報

【文献】特開平９－４３５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来のロッドチャック装置１００では、ボーリングロッドの把持及びその解除を行うチャックピース１０５を作動させるためのスライドリング１０８に対し、油圧力で押し続けるためのスラストベアリング１１０及び回転方向の安定度を保つためのラジアルベアリング１１１を配置する必要がある。このため、ベアリングの数が多くなり、ロッドチャック装置１００の構造が複雑となる問題がある。
これに加えて、ボーリングマシンの回転力が増すのに従って、ボーリングロッドの把持力も大きくなって油圧力が増大し、これによってスラストベアリング１１０やラジアルベアリング１１１が強固で大型化する問題が生じる。

【0009】

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、ベアリングの数を少なくして構造を簡単とすることができるロッドチャック装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のロッドチャック装置は、ボーリングロッドの貫通孔が形成され、回転駆動力が伝達されるスピンドルと、前記スピンドルの一部分を開口した開口部に設けられ、前記ボーリングロッドを把持する把持位置と把持を解除する解除位置との間で移動可能となっているチャックピースと、前記チャックピースの外面に形成されたテーパ面に接触するテーパ面が内面に形成され、前記チャックピースの外面を摺動するように設けられるスライドリングと、前記スライドリングの外側に結合したスライドプレートと、前記スライドプレートが連結されており、前記スライドプレートを介して前記スライドリングを移動させるチャックシリンダと、前記スライドリングと前記スライドプレートとの間に設けられ、スラスト荷重及びラジアル荷重を受けるクロスローラベアリングと、を備えていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明では、前記クロスローラベアリングは、前記スライドリングの軸方向の一端側に位置するように設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ベアリングの数を少なくしてロッドチャック装置の構造を簡単とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態のロッドチャック装置の内部を部分破断斜視図である。

【図2】一実施形態のロッドチャック装置の斜視図である。

【図3】一実施形態のロッドチャック装置の半割断面図である。

【図4】ロッドチャック装置を組み込んだボーリングマシンンの全体正面図である。

【図5】ボーリングマシンの全体斜視図である。

【図6】ボーリングマシンの背面図である。

【図7】ボーリングマシンの下部からの斜視図である。

【図8】従来のロッドチャック装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１～図３は、本発明の一実施形態のロッドチャック装置１を示し、図４～図７はこのロッドチャック装置１を用いた地盤改良用のボーリングマシン２を示す

【0015】

図４～図７に示すように、ボーリングマシン２の台車３には、メインリーダ４及びサブリーダ５からなるリーダが立ち上がり状に搭載されている。メインリーダ４には、ドリルヘッド６が長手方向に沿って直線移動可能に設けられている。ドリルヘッド６はボーリングロッド（図示省略）を把持し、把持したボーリングロッドを回転させながら下方へ移動することにより、ボーリングロッドに回転力及び給進力を付与する。これによりボーリングロッドが地盤を穿孔する。この実施形態において、ロッドチャック装置１はドリルヘッド６に設けられる。

【0016】

メインリーダ４には、ウインチ７が設けられている。ウインチ７はドリルヘッド６を吊下したワイヤロープをヘッドシーブ８を介して巻き上げるように動作する。これによりボーリングロッドを掘削孔から引き上げることができる。なお、台車３には、ドリルヘッド６を回転し及び給進するための油圧力を付与する動力ユニット９が搭載されている。

【0017】

図１はこの実施形態のロッドチャック装置１の部分破断斜視図、図２は斜視図、図３は半割断面図である。

【0018】

ロッドチャック装置１はドリルヘッド６の内部に設けられ、ドリルヘッド６の直線移動と共に直線的に往復移動する。ロッドチャック装置１は、スピンドル１１と、チャックピース１２と、スライドリング１３と、スライドプレート１４と、チャックシリンダ１５とを有している。

【0019】

スピンドル１１はボーリングロッドの貫通孔１７が軸方向に形成されてハウジング１６内に回転可能に設けられる。スピンドル１１の回転荷重を受けるため、ハウジング１６とスピンドル１１との間には、ラジアルベアリング１９が配置される。スピンドル１１の外周には、スピンドルギヤ１８が取り付けられており、スピンドルギヤ１８がドリルヘッド６の回転駆動機構（図示省略）に連結されることによりスピンドル１１が回転する。スピンドル１１の軸方向の中間部分には、スピンドル１１の一部を開口した開口部２０が形成されている。開口部２０はスピンドル１１の径方向に沿って複数形成され、それぞれの開口部２０に対してチャックピース１２が配置されている。
図３において、符号２６はハウジング１６に取り付けられたカバープレート、符号２７はカバープレート２６の反対側に設けられたエンドプレートであり、スピンドル１１はこれらの間に配置されている。

【0020】

チャックピース１２の上下端部にはチャックスプリング２１が取り付けられ、上下のチャックスプリング２１によってチャックピース１２はスピンドル１１のそれぞれの開口部２０に取り付けられる。チャックピース１２はスピンドル１１内を貫通したボーリングロッドを把持すると共に、把持を解除するように移動するものであり、把持の解除はチャックスプリング２１の弾性力によって行われる。チャックピース１２におけるボーリングロッド側の内面はボーリングロッドとの摩擦力を大きくするように粗面２３に形成されている。また、チャックピース１２の外面はテーパ面２２に形成されている。

【0021】

スライドリング１３は軸方向に延びた筒状に形成されており、全てのチャックピース１２の外側を覆うように設けられる。スライドリング１３の内面はチャックピース１２のテーパ面２２に接触するテーパ面２４に形成されている。スライドリング１３はテーパ面２４がチャックピース１２のテーパ面２２に接触した状態で軸方向に移動可能となっており、この移動によりスライドリング１３はチャックピース１２に対して摺動する。スライドリング１３の一方向（図３における上方向）への移動によってスライドリング１３はチャックピース１２を押すように動作し、これによりチャックピース１２がスピンドル１１から押し出されてボーリングロッドに食い込み、ボーリングロッドを把持する。

【0022】

スライドリング１３の軸方向の一端部（図３における下端部）には、スライドプレート１４が取り付けられており、このスライドプレート１４がチャックシリンダ１５に連結されている。チャックシリンダ１５は図２に示すように、スライドリング１３の周囲に複数が配置されており、伸縮動作することによりスライドプレート１４を軸方向に往復移動させる。これによりスライドリング１３が一体的に往復移動する。スライドリング１３が一方向（図３における上方向）に移動すると、既述したように、そのテーパ面２４がチャックピース１２のテーパ面２２を摺動してチャックピース１２を押し出し、チャックピース１２がボーリングロッドを把持する。一方、スライドリング１３が逆方向に移動すると、チャックピース１２はチャックスプリング２のばね力によって退避するため、ボーリングロッドの把持が解除される。

【0023】

以上の構造に加えて、スライドリング１３とスライドプレート１４との間にはクロスローラベアリング３０が配置されている。この実施形態において、クロスローラベアリング３０はスライドリング１３の軸方向の一端側（図３における下端側）に位置するように配置されるものである。なお、クロスローラベアリング３０をスライドリング１３の軸方向の中間部分に設けても良い。

【0024】

クロスローラベアリング３０は内輪３１がスライドリング１３にボルトによって固定され、外輪３２がスライドプレート１４にボルトによって固定される。内輪３１と外輪３２との間には複数のローラ３３が並んだ状態で挟まれるが、隣接したローラ３３は直交して配置される。
このようにローラ３３が直交して配置されることにより、クロスローラベアリング３０はスラスト荷重及びラジアル荷重の双方の荷重を受けることができる。すなわちクロスローラベアリング３０はスラストベアリング及びラジアルベアリングの双方のベアリングと同様に機能する。このためスラストベアリング及びラジアルベアリングを設ける必要がなく、ベアリング数を削減できると共に、ベアリングを配置するための構造も簡素化することができる。
また、ボーリングロッドの把持力を大きくするために油圧力を増大した場合であっても、ベアリング数を削減できる分、クロスローラベアリング３０を大きくすることができるため、ボーリングロッドの把持力に対応することができる。

【0025】

この実施形態のロッドチャック装置１においては、スピンドル１１にチャックピース１２を直接に設けた構造となっている。このため、図８に示すようなチャックピース１０５を設けるためのチャックスピンドル１０２が不要となる。その分、構造を簡単とすることができる。
また、本発明は、地盤改良用のボーリングマシンだけなく、他のボーリングマシンにも同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0026】

１ ロッドチャック装置
１１ スピンドル
１２ チャックピース
１３ スライドリング
１４ スライドプレート
１５ チャックシリンダ
１６ ハウジング
１７ 貫通孔
１８ スピンドルギヤ
２０ 開口部
２２ テーパ面
２４ テーパ面
３０ クロスローラベアリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】