特許 7503816 スイベルの共回り防止装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】スイベルの共回り防止装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 101

E02D3/12 102

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023178654

(22)【出願日】2023-10-17

【審査請求日】2023-10-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593199345

【氏名又は名称】東陽商事株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104927

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 久志

(72)【発明者】

【氏名】野澤 直記

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】実開平０１－１１１７９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－０５０６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０９９０３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０２－１３６１３１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロッドを回転させて削孔するときや引き抜くときに、前記ロッドの回転に伴って、上端に備えられたスイベルの注入ホースが接続された部分が共回りするのを防止して非回転状態を保持するための前記スイベルの共回りを防止する装置であって、
前記スイベルの非回転部に固定され、そこから下方に延びる固定金具と、前記固定金具の下端部に固定され、前記ロッドの回転軸に平行して配置された軸部材と、前記軸部材に回動自在に設けられ、前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に接することにより、前記ロッドの回転に従動して回転する従動回転体とから構成され、前記ロッドの回転に従動して前記従動回転体が回転している間は、前記従動回転体の回転速度が前記ロッドの回転速度と同一となり、前記従動回転体が同位置に保持されることを特徴とするスイベルの共回り防止装置。

【請求項2】

前記軸部材を固定する部材と前記固定金具との間にバネ部材が介在されることによって、又は前記スイベルの非回転部と前記固定金具との間にバネ部材が介在されることによって、前記従動回転体が前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に圧接されている請求項１記載のスイベルの共回り防止装置。

【請求項3】

前記従動回転体がローラである請求項１記載のスイベルの共回り防止装置。

【請求項4】

前記従動回転体が歯車であり、前記従動回転体が接する前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に、前記歯車に噛合する歯車部が形成されている請求項１記載のスイベルの共回り防止装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上端にスイベルを備えたロッドを回転する際の前記スイベルの共回り防止装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、削孔機械によってロッドを回転させながら地中に貫入し、地盤改良材を注入して柱状の改良地盤を形成する地盤改良工法が知られている。この種の地盤改良工法としては、地盤の間隙に注入材を浸透させ、間隙水または空気を注入材で置換することにより、注入材で土粒子を結合させ土の粘着力を高める薬液注入工法や、硬化材を地盤中に高圧噴射することによって、その噴射体の持つ運動エネルギーによって地盤を破壊し切削すると同時に、硬化材と原地盤とを置き換え、あるいは混合し硬化させる高圧噴射注入工法がある。

【0003】

前記薬液注入工法や高圧噴射注入工法で用いられるロッドの上端には、注入ホースが接続されたスイベルが備えられ、注入ポンプから送り出される注入材や硬化材が注入ホースを通ってロッドに供給されるようになっている。

【0004】

回転するロッドに対して、前記注入ホースが接続されたスイベルの非回転部が共回りして、注入ホースがロッドに絡まって巻き付くのを防止するため、種々のスイベルの共回り防止装置が開発されている。

【0005】

このような共回り防止装置として、例えば下記特許文献１には、スイベルの固定側部材の側方に反力受アームを延設し、この反力受アームにワイヤーの一端を接続して垂下させるとともに、駆動部にワイヤの途中部をチャックするワイヤチャック装置を設けた構造が開示され、下記特許文献２には、ロッドの上部に配置するスイベルに対して横木部材を取り付け、前記横木部材の両端部からワイヤによる張力を付与する機構を配置し、前記ワイヤに対して張力を付与することにより、スイベルの回転を防止した装置が開示され、下記特許文献３には、回転駆動装置とは独立して移動するガイド部材をリーダに設け、スイベルに伸縮自在なテレスコ部材を固定し、このテレスコ部材を中間支持体を介してガイド部材と一体化することにより共回りを防止する構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１０－２２０１５８号公報

【文献】特開平５－２３９９８３号公報

【文献】実用新案登録第３１０９４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１～３記載の共回り防止装置ではいずれも、スイベルからアームや横木部材、テレスコ部材などを長く延ばして、これを固定された物体に支持することにより、機械的に共回りを防止しているが、スイベルにアームなどが長く突出していると、アームなどに他の機械が衝突してアームなどが破損しやすく、その場合には共回り防止機能が作用しなくなるおそれがある。また、組立作業や施工作業中に長く延びたアームなどが邪魔になり、安全性が低下するなどの問題があった。

【0008】

そこで本発明の主たる課題は、スイベルの共回りを確実に防止し、作業中の安全性が確保できるスイベルの共回り防止装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、ロッドを回転させて削孔するときや引き抜くときに、前記ロッドの回転に伴って、上端に備えられたスイベルの注入ホースが接続された部分が共回りするのを防止して非回転状態を保持するための前記スイベルの共回りを防止する装置であって、
前記スイベルの非回転部に固定され、そこから下方に延びる固定金具と、前記固定金具の下端部に固定され、前記ロッドの回転軸に平行して配置された軸部材と、前記軸部材に回動自在に設けられ、前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に接することにより、前記ロッドの回転に従動して回転する従動回転体とから構成され、前記ロッドの回転に従動して前記従動回転体が回転している間は、前記従動回転体の回転速度が前記ロッドの回転速度と同一となり、前記従動回転体が同位置に保持されることを特徴とするスイベルの共回り防止装置が提供される。

【0010】

上記請求項１記載の発明では、スイベルの非回転部に固定金具が固定されるとともに、この固定金具の下端部にロッドの回転軸に平行して配置された軸部材が固定され、この軸部材に回動自在に設けられた従動回転体が、スイベルの回転部の外面又はロッドの外面に接することにより、ロッドの回転に従動して回転するようになっている。ロッドの回転に従動して従動回転体が回転している間は、従動回転体の接点位置が同位置に保持されるため、スイベルの非回転部がロッドの回転に共回りして回転するのが確実に防止できる。また、スイベルの非回転部から固定金具が下方に延び、その先端部に従動回転体が備えられた構造を有しているため、スイベルから大きく突出する部位がなく、作業時に邪魔にならずに済み、作業中の安全性が確保できる。

【0011】

請求項２に係る本発明として、前記軸部材を固定する部材と前記固定金具との間にバネ部材が介在されることによって、又は前記スイベルの非回転部と前記固定金具との間にバネ部材が介在されることによって、前記従動回転体が前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に圧接されている請求項１記載のスイベルの共回り防止装置が提供される。

【0012】

上記請求項２記載の発明では、所定の位置にバネ部材を介在させることによって、従動回転体をスイベルの回転部の外面又はロッドの外面に圧接し、従動回転体の滑りや空回りなどを防止し、従動回転体の接点位置を同位置に保持しやすくしている。

【0013】

請求項３に係る本発明として、前記従動回転体がローラである請求項１記載のスイベルの共回り防止装置が提供される。

【0014】

上記請求項３記載の発明では、前記従動回転体として、ゴムやプラスチックなどからなるローラを用いている。

【0015】

請求項４に係る本発明として、前記従動回転体が歯車であり、前記従動回転体が接する前記スイベルの回転部の外面又は前記ロッドの外面に、前記歯車に噛合する歯車部が形成されている請求項１記載のスイベルの共回り防止装置が提供される。

【0016】

上記請求項４記載の発明では、前縦従動回転体として歯車を用いており、この歯車が噛合するスイベルの回転部の外面又はロッドの外面に歯車部を設けている。

【発明の効果】

【0017】

以上詳説のとおり本発明によれば、スイベルの共回りが確実に防止でき、作業中の安全性が確保できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係るスイベルの共回り防止装置１を備えた改良装置２の側面図である。

【図2】地盤改良工法の手順図である。

【図3】本発明に係るスイベルの共回り防止装置１の拡大断面図（図１のIII部拡大図）である。

【図4】図３の上面図である。

【図5】図３のV－V線矢視図である。

【図6】従動回転体２２の接点位置における横断面図である。

【図7】変形例に係るスイベルの共回り防止装置１の拡大断面図である。

【図8】図７の上面図である。

【図9】図７のIX－IX線矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

【0020】

本発明に係るスイベルの共回り防止装置１は、図１に示されるように、薬液注入工法や高圧噴射注入工法などの地盤改良工法に用いられる改良装置２に用いられるものである。

【0021】

前記改良装置２としては、地中を削孔するための通常のボーリングマシン（削孔機械）を広く採用することができる。図１に示される改良装置２は、先端（下端）にビットを備えたロッド３と、このロッド３を把持するチャックが設けられたスピンドル４と、歯車群やクラッチを有する駆動伝達部５と、油圧のエネルギーにより回転する油圧モータ６と、前記油圧モータ６を駆動する油圧を供給する油圧ユニット７及び動力盤８を備え、油圧モータ６の回転により駆動伝達部５でスピンドル４を回転させるとともに上下方向に移動を行い、ロッド３を回転させて、先端に取り付けたビットによって地中を掘進するものである。ビットによって掘進する際、ビットの冷却や掘削した土砂の地上への搬出などのため、泥水タンク（図示せず）から圧送される泥水を、ロッド３上端部のスイベル９に設けられた注入用ホースが接続される継手部１０又は１１からスイベル９及びロッド３を経由してビット先端より噴出している。

【0022】

ここで前記改良装置２を用いた地盤改良工法の手順について、図２に基づいて説明する。図２は、地盤改良工法の一例として薬液注入工法の施工手順を示したものである。ここでは薬液注入工法を例に挙げて説明するが、高圧噴射注入工法についても常用の手順により施工することが可能である。

【0023】

図２では、薬液注入工法の中でも二重管ストレーナ工法（複相式）の施工手順を示している。二重管ストレーナ工法は、先ず瞬結性の薬液を圧送することで、人為的に乱れた薬液の送りやすい箇所などを塞ぎ、このパッカ効果により次に注入する薬液の拡散を防いだ後、緩結性の薬液を注入して、必要箇所における土粒子の間隙への均質な浸透を可能にしている。

【0024】

具体的な施工手順は、第１のステップとして、図２(A)に示されるように、ロッド３の先端から削孔水を噴出しつつ、所定の深度まで削孔する。

【0025】

次いで第２ステップとして、同図２(B)に示されるように、ロッド３の上端に備えられたスイベル９の継手部１０に接続された注入ホースから瞬結性の薬液（Ａ液）を注入する一次注入を行う。これによって注入管周囲のシール及び粗詰め注入が行われる。

【0026】

その後第３ステップとして、同図２(C)に示されるように、スイベルの継手部１１に接続された注入ホースから緩結性の薬液（Ｂ液）を注入する二次注入を行う。これによって、土粒子の間隙部への均質な薬液の浸透が可能になる。

【0027】

第４ステップとして、同図２(D)に示されるように、ロッド３を２０～５０ｃｍの範囲で段階的に引き抜く度毎に、上記第２ステップ及び第３ステップを繰り返し、所定領域の薬液注入を行う。

【0028】

本発明に係るスイベルの共回り防止装置１は、前記ロッド３を回転させて削孔するときや引き抜くときなどに、ロッド３の回転に伴って、上端に備えられたスイベル９の注入ホースが接続された部分が共回りするのを防止して非回転状態を保持するための装置である。

【0029】

前記共回り防止装置１は、図３～図５に示されるように、スイベル９の非回転部に固定され、そこから下方に延びる固定金具２０と、前記固定金具２０の下端部に固定され、ロッド３の回転軸に平行して配置された軸部材２１と、前記軸部材２１に回動自在に設けられ、スイベル９の回転部の外面に接することにより、ロッド３の回転に従動して回転する従動回転体２２とから構成される。

【0030】

図６に示されるように、前記共回り防止装置１では、ロッド３の回転に伴ってこれに連動して回転するスイベル９の回転部９Ａ外面に接する従動回転体２２が、ロッド３の回転方向と反対方向に回転する。このとき、ロッド３の回転に従動して従動回転体２２が回転している間は、スイベル９の回転部９Ａと非回転部９Ｂとの間の抵抗力や従動回転体２２と軸部材２１との間の抵抗力が大きくならない限り、従動回転体２２の回転速度がロッド３の回転速度と同一となり、従動回転体２２が同位置に保持される。このように、従動回転体２２の接点が常に同位置に保持されるため、スイベル９の非回転部９Ｂが一定の位置に保持され、共回りによって注入ホースがロッド３に絡まって巻き付くのが確実に防止できる。

【0031】

また、本発明に係る共回り防止装置１では、スイベル９の外周から大きく突出する部材や、スイベル９から大きく垂下する部材などがなく、前記固定金具２０に軸部材２１及び従動回転体２２が取り付けられた構造であるため、作業中に邪魔になることがなく、安全に作業を進めることができる。

【0032】

更に、本発明に係る共回り防止装置１では、外部の定着体に対して固定する構造ではないため、スイベル９の非回転部９Ｂに備えられた注入ホースが接続する継手部１０、１１を任意の方向に向けた位置で定着させることができる。このため、注入ホースを延在させる方向と改良装置２の設置位置との関係を予め決めておく必要がなく、現場の状況に合わせて柔軟な作業計画が可能となり、作業性が向上する。

【0033】

前記スイベル９は、ロッド３の上端に同軸状態で連結されロッド３と一体となって回転する回転部９Ａと、その上部に配置され、前記回転部９Ａとの間にベアリング１２が設けられることによって回転部９Ａからの回転力の伝達が大幅に軽減された非回転部９Ｂとから構成されている。前記非回転部９Ｂには、それぞれ薬液（Ａ液、Ｂ液）を注入する注入ホースが接続する継手部１０、１１が設けられている。

【0034】

前記固定金具２０は、金属板を鉤型に折り曲げ加工して成形した金具であり、一端がスイベル９の非回転部９Ｂの外面に固定され、他端が垂下した自由端となっている。スイベル９との固定側の端部には固定ボルト２３を挿通するための挿通孔がロッド３の周方向に離隔して２つ設けられるとともに、他端の自由端側には、軸部材２１を固定する部材の連結用固定ボルト２４を挿通するための挿通孔がロッド３の周方向に離隔して２つ設けられている。

【0035】

前記軸部材２１及び従動回転体２２は、引戸の戸車のような構造を有しており、断面コの字形に形成された枠体２５の対向する二面間に軸部材２１が跨設されるとともに、この軸部材２１に従動回転体２２が回動自在に設けられている。

【0036】

前記軸部材２１を固定する枠体２５は、前記固定ボルト２４によって固定金具２０に直接固定してもよいが、図３及び図５に示されるように、前記枠体２５と固定金具２０との間にバネ部材２６を介在することによって、従動回転体２２がスイベル９の回転部９Ａの外面に圧接されるようにするのが好ましい。さらに詳細に説明すると、固定ボルト２４の軸部を延在させて前記枠体２５を固定金具２０から離隔して配置するとともに、この離隔部に固定ボルト２４の軸部に外嵌するコイルバネ（バネ部材２６）を設けることにより、枠体２５と固定金具２０との間にバネ部材２６を介在させている。従動回転体２２をスイベル９の回転部９Ａ外面に圧接した状態で配置するには、前記枠体２５を前記バネ部材２６の付勢力に抗して外側に押し込みながら、従動回転体２２をスイベル９の回転部９Ａ外面に当接させるようにした後、固定ボルト２４の先端に螺合するナットを調節して圧接の圧力を調整する。

【0037】

このように、従動回転体２２が前記バネ部材２６の付勢力によりスイベル９の回転部９Ａ外面に圧接されているため、従動回転体２２とスイベル９の回転部９Ａ外面との間の摩擦力が増して、従動回転体２２とスイベル９の回転部９Ａ外面との間の滑りや空回りが生じにくくなり、従動回転体２２が同位置に保持されやすくなる。また、スイベル９の回転部９Ａ外面に突起部が形成されたり、従動回転体２２とスイベル９の回転部９Ａ外面との間に異物が介在したりして、従動回転体２２が外側に飛び跳ねるような動きが生じた場合でも、バネ部材２６の付勢力により衝撃を吸収するとともに、従動回転体２２がスイベル９の回転部９Ａ外面に圧接した状態に素早く復元できるようになる。

【0038】

このような従動回転体２２をスイベル９の回転部９Ａ外面に圧接する機構は、図７～図９に示されるように、スイベル９の非回転部９Ｂと固定金具２０との間にバネ部材２６を介在させることによっても成すことができる。より詳細には、図７及び図８に示されるように、固定金具２０をスイベル９の非回転部９Ｂの外面から離隔して配置した上で、中央部に固定ボルト２３を設けるとともに、その両側にガイド軸２７、２７をそれぞれ配置し、このガイド軸２７の固定金具２０とスイベル９の非回転部９Ｂの外面との間に、ガイド軸２７に外嵌してコイルバネ（バネ部材２６）を設置する。このとき、前記枠体２５と固定金具２０とは直接固定ボルト２４によって固定されている。本実施形態例では、前記固定金具２０、枠体２５、軸部材２１及び従動回転体２２が一体となって前記バネ部材２６の付勢力を受けることにより、従動回転体２２がスイベル９の回転部９Ａ外面に圧接されるようになる。

【0039】

図示例の従動回転体２２は、ゴムやプラスチック、金属などからなるローラが用いられている。この従動回転体２２は、スイベル９の回転部９Ａ外面との接触により摩耗が生じるため、定期的なメンテナンスを行い、必要に応じて新しいものに交換する。

【0040】

前記従動回転体２２としては、歯車（ギア）を用いてもよい。この歯車は、前記軸部材２１を回動軸として回動する外歯歯車であり、この歯車が接するスイベル９の回転部９Ａ外面には、この歯車に噛合する歯車部が形成される。従動回転体２２として歯車を用いることにより、スイベル９の回転部９Ａ外面との滑りやずれが生じることなく、従動回転体２２が回転部９Ａの回転に従動して確実に回転するようになる。

【0041】

〔他の形態例〕
上記形態例では、従動回転体２２がスイベル９の回転部９Ａの外面に接するように配置されていたが、ロッド３の外面に接するように配置してもよい。

【符号の説明】

【0042】

１…スイベルの共回り防止装置（共回り防止装置）、２…改良装置、３…ロッド、４…スピンドル、５…駆動伝達部、６…油圧モータ、７…油圧ユニット、８…動力盤、９…スイベル、１０・１１…継手部、１２…ベアリング、２０…固定金具、２１…軸部材、２２…従動回転体、２３・２４…固定ボルト、２５…枠体、２６…バネ部材

【要約】

【課題】スイベルの共回りを確実に防止し、作業中の安全性を確保する。
【解決手段】上端にスイベル９を備えたロッド３を回転する際の前記スイベル９の共回り防止装置１である。前記スイベル９の非回転部９Ｂに固定され、そこから下方に延びる固定金具２０と、前記固定金具２０の下端部に固定され、前記ロッド３の回転軸に平行して配置された軸部材２１と、前記軸部材２１に回動自在に設けられ、前記スイベル９の回転部９Ａの外面に接することにより、前記ロッド３の回転に従動して回転する従動回転体２２とから構成される。軸部材２１を固定する枠体２５と固定金具２０との間にバネ部材２６を介在することによって、従動回転体２２をスイベル９の回転部９Ａの外面に圧接させる。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】