(57)【要約】【課題】設置スペースや作業スペースを小さくできると共に、設備コストが抑えられ、且つ掘削作業の効率を向上させることができる回転軸の流体供給構造及びボーリング装置を提供する。【解決手段】掘削水を内周側に供給する供給口５が形成された円筒状のスリーブ３と、このスリーブ３の内周側に回転自在に設けられ、スリーブ３に外周側を覆われた片断面凹状の縮径部１２が外周部に形成され、縮径部１２から掘削水を内部に流入させ内部流路１５が形成された回転軸４とを備えた流体供給ユニット２である。回転状態となっている回転軸４の縮径部１２と、停止状態となっているスリーブ３の内周面とによって掘削水を一時的に溜める円筒状の貯留部２０を構成し、供給された掘削水を貯留部２０で一時的に溜め、貯留部２０内の掘削水を回転軸４の内部流路１５へ流入させ、回転軸４の外部へ排出させる。【選択図】図１
2018193700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を内周側に供給する供給口が内外を貫通するように形成された円筒状のスリーブと、
このスリーブの内周側に回転自在に設けられ、当該スリーブに外周側を覆われて前記供給口に供給された流体を流入させる片断面凹状の縮径部が外周部に形成されると共に、この縮径部から当該流体を内部に流入させ且つ外部へ排出させる内部流路が形成された回転軸と、を備え、
回転状態となっている前記回転軸の縮径部と、
この縮径部の外周側を覆い、当該回転軸に対して停止状態となっている前記スリーブの内周面と、
によって当該スリーブの供給口から供給された流体を一時的に溜める筒状の貯留部が構成されており、
前記スリーブの供給口から供給された流体を前記貯留部で一時的に溜め、この貯留部内の流体を回転状態の前記回転軸の内部流路へ流入させ当該回転軸の外部へ排出させる、回転軸の流体供給構造。
【請求項２】
前記回転軸の内部流路は、前記縮径部から径方向内側へ伸びる第１流路と、この第１流路の軸芯側に繋がり且つ当該回転軸の軸方向へ伸びて流体を排出させる第２流路と、を有する請求項１に記載の回転軸の流体供給構造。
【請求項３】
前記スリーブに複数の前記供給口が形成されている請求項１又は２に記載の回転軸の流体供給構造。
【請求項４】
前記貯留部の軸方向両側に、当該貯留部内の流体の漏れを止めるシール部材が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の回転軸の流体供給構造。
【請求項５】
掘削水を回転軸の内部流路を介して掘削ドリルへ供給するための、回転軸の流体供給構造を有するボーリング装置であって、
前記回転軸の流体供給構造が請求項１〜４のいずれかに記載の回転軸の流体供給構造であるボーリング装置。
【請求項６】
前記回転軸の上端に、当該回転軸を回転させる回転駆動部及び当該回転軸を昇降させる昇降駆動部を更に備える請求項５に記載のボーリング装置。
【請求項７】
前記回転軸から排出させた掘削水を、再び当該回転軸へ供給する循環機構を更に備える請求項５又は６に記載のボーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を内部に導入し、排出する回転軸の流体供給構造に関し、例えば地盤に掘削水を流しながら掘削するボーリング装置に用いられる回転軸の流体供給構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
井戸掘りや地質調査などのさく井工事にボーリング装置が広く用いられている。このボーリング装置のうち、掘削ドリルの先端部から掘削水を流して掘削するものが知られている。例えば特許文献１のボーリングマシンでは、回転軸の上部に連結機構が設けられ、更にこの連結機構と共に回転駆動部や送水用スイベルが設けられている。
【０００３】
特許文献２には、ロッドの中途部にこのロッドを回転させる回転駆動部や上下に移動させる上下移動手段が設けられ、ロッドの上端部に設置したジョイントを介して切削水をロッドの内部へ供給する地盤改良方法及び装置が記載されている。特許文献３のボーリング装置は地盤中に回転圧入される中空ロッドを備え、この中空ロッドに、円筒状のスピンドル、中空ロッドクランプ用のチャック、スピンドルを昇降駆動する昇降駆動ユニット及び回転駆動手段を備えるスイベルヘッドが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１８３３４６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１７５４０号公報
【特許文献３】特開平１１−８１８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載された装置では、切削水などの流体をロッドの上端から供給しており、供給のための配管を必ずロッドの上方へ設置しなければならない。そのため、大きな設置スペースや作業スペースが必要となる。また切削水などの供給機構を回転軸と共に回転させることはできず、供給機構と回転軸とを構造的に分離する必要があるため、設備コストが上昇する。
【０００６】
いずれの装置でもロッドの昇降手段や回転駆動手段はロッドの中途部に設けられている。そのため、ロッドを降下させる力は昇降手段や回転駆動部を介して当該ロッドに伝わり、下降させる力をロッド先端へダイレクトに伝えることができない。これにより掘削力のロスが生じ、掘削作業の効率が低下するといった問題がある。
【０００７】
本発明は従来技術の問題点に鑑み、設置スペースや作業スペースを小さくできると共に、設備コストが抑えられ、且つ掘削作業の効率を向上させることができる回転軸の流体供給構造及びボーリング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】
【０００８】
本発明の回転軸の流体供給構造は、流体を内周側に供給する供給口が内外を貫通するように形成された円筒状のスリーブと、このスリーブの内周側に回転自在に設けられ、当該スリーブに外周側を覆われて前記供給口に供給された流体を流入させる片断面凹状の縮径部が外周部に形成されると共に、この縮径部から当該流体を内部に流入させ且つ外部へ排出させる内部流路が形成された回転軸と、を備え、回転状態となっている前記回転軸の縮径部と、この縮径部の外周側を覆い、当該回転軸に対して停止状態となっている前記スリーブの内周面と、によって当該スリーブの供給口から供給された流体を一時的に溜める筒状の貯留部が構成されており、前記スリーブの供給口から供給された流体を前記貯留部で一時的に溜め、この貯留部内の流体を回転状態の前記回転軸の内部流路へ流入させ当該回転軸の外部へ排出させるものである。
【０００９】
上記の回転軸の流体供給構造では、スリーブの供給口から供給された流体を貯留部で一時的に溜め、この貯留部内の流体を回転状態の回転軸の内部流路へ流入させ当該回転軸の外部へ排出させるものであるため、流体を回転軸の上からではなく、スリーブの供給口である、回転軸の横方向から供給できる。従って、流体の供給のための配管を回転軸の上方へ設置する必要がなく、小さいスペースに設置でき、且つ作業を行うことができる。
【００１０】
従来のように切削水などの供給機構を、回転軸とは別に構築する必要はなく、回転軸とその外周に設けられたスリーブとで、流体の供給機構が構成されているため、設備コストを抑えることができる。
【００１１】
本発明の構造では、昇降手段や回転駆動手段は回転軸の上端に設置することができ、昇降手段による回転軸を降下させる力を回転軸へダイレクトに伝えることができる。これにより掘削力のロスが生じず、掘削作業の効率を向上させることができる。
【００１２】
前記回転軸の内部流路は、前記縮径部から径方向内側へ伸びる第１流路と、この第１流路の軸芯側に繋がり且つ当該回転軸の軸方向へ伸びて流体を排出させる第２流路と、を有するものとすればよい。このような内部流路では、回転状態となっている回転軸の縮径部と、当該回転軸に対して停止状態となっているスリーブの内周面とで構成された貯留部内の流体が、軸芯を中心として回動状態の第１流路へ流入し、続いて第２流路へ流入することになり、流体を回転軸の軸方向へ向けて効率的に排出できる。
【００１３】
前記スリーブに複数の、流体の供給口を形成すれば、供給する流体の流体圧を低くすることができる。
【００１４】
前記貯留部の軸方向両側に、当該貯留部内の流体の漏れを止めるシール部材が設けられていることが好ましい。
【００１５】
本発明は、掘削水を回転軸の内部流路を介して掘削ドリルへ供給するための、回転軸の流体供給構造を有するボーリング装置であって、前記回転軸の流体供給構造が上記いずれかの回転軸の流体供給構造であるボーリング装置である。
【００１６】
このボーリング装置では、スリーブの供給口から供給された流体を貯留部で一時的に溜め、この貯留部内の流体を回転状態の回転軸の流体入口から内部流路へ流通させ当該回転軸の外部へ排出させるものであるため、流体を回転軸の上からではなく、スリーブの供給口である、回転軸の横方向から供給できる。従って、流体の供給のための配管を回転軸の上方へ設置する必要がなく、小さいスペースに設置でき、且つ作業を行うことができる。
【００１７】
従来のように切削水などの供給機構を、回転軸とは別に構築する必要はなく、回転軸とその外周に設けられたスリーブとで、流体の供給機構が構成されているため、設備コストを抑えることができる。
【００１８】
本発明の装置は、昇降駆動部や回転駆動部は回転軸の上端に設置することができ、昇降駆動部による回転軸を降下させる力を回転軸へダイレクトに伝えることができる。これにより掘削力のロスが生じず、掘削作業の効率を向上させることができる。
【００１９】
前記回転軸から排出させた掘削水を、再び当該回転軸へ供給する循環機構を更に備えることが好ましい。この場合、掘削作業に伴って新たな掘削水を供給する必要がないため、設置スペースが小さくなり、作業コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流体を回転軸の上からではなく、スリーブの供給口である、回転軸の横方向から供給できるため、流体の供給のための配管を回転軸の上方へ設置する必要がなく、小さいスペースに設置でき、且つ作業を行うことができる。回転軸とその外周に設けられたスリーブとで、流体の供給機構が構成されているため、設備コストを抑えることができる。回転軸を下降させる力を当該回転軸へダイレクトに伝えることができるため、掘削力のロスが生じず、掘削作業の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転軸の流体供給構造を有する流体供給ユニットの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】流体供給ユニットの斜視図である。
【図４】掘削水の流路を説明するための模式説明図である。
【図５】流体供給ユニットを備えるボーリング装置の模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態についてボーリング装置に適用する場合を例に挙げて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転軸の流体供給構造１を有する流体供給ユニット２の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。この流体供給ユニット２は流体である掘削水を掘削ドリルへ向けて、回転軸に供給し、排出するためのものであり、金属製の円筒状のスリーブ３と、このスリーブ３の内周側に回転自在に設けられた金属製の回転軸４とで主に構成されている。
【００２３】
スリーブ３には、掘削水を内周側に供給する供給口５が内外を貫通するように形成されている。この供給口５にはネジ部５ａが設けられており、掘削水を送り込むホースと連結するための連結部材を接続できる。なおスリーブ３に複数の供給口を形成して、供給する掘削水の流体圧を低くしてもよい。供給口５と反対側には、スリーブ３を保持するための保持部材を接続するための接続部６が形成されている。この接続部６に保持部材を接続することで、掘削作業中に保持部材を手で持ち、流体供給ユニット２が揺動しない。
【００２４】
スリーブ３の軸方向両端には段差部３ａが形成されており、この段差部３ａに回転軸４を回転自在に軸支するベアリング７が嵌合されている。スリーブ３の軸方向外側には、ベアリング７の脱落を防ぐ円盤状のケース板８がボルトで固定されている。図３は上側のケース板８を外した状態の流体供給ユニット２の斜視図である。
【００２５】
回転軸４は、スリーブ３の内周側に位置する径大のユニット部１０と、このユニット部１０の軸方向上下の軸体１１とで構成されている。ユニット部１０の外周部には、スリーブ３に外周側を覆われて、供給口５に供給された掘削水を流入させる片断面凹状の縮径部１２が形成されている。縮径部１２は軸方向に直線状の底部１２ａと、当該底部１２ａの両端から回転軸４の外周面に向けて傾斜する傾斜面１２ｂとで構成されている。この縮径部１２の寸法、数、形状は限定されず、例えば片断面半円状、片断面多角形状、片断面三角形状などあらゆる形状での実施が可能である。
【００２６】
回転軸４のユニット部１０には、縮径部１２に流入した掘削水を内部に流入させ且つ外部へ排出させる内部流路１５が形成されている。図２にも示すように回転軸４の内部流路１５は、当該内部流路１５の流体入口１５ａから径方向内側へ伸びる第１流路１６と、この第１流路１６の軸芯側に繋がり且つ当該回転軸４の軸方向へ伸びて掘削水を排出させる第２流路１７とで構成されている。
【００２７】
本実施形態の第１流路１６は、互いに１８０°の角度をおいて径方向に伸びる２つの流路部１６Ａ、１６Ａで構成されている。第１流路１６及び第２流路１７の寸法、数、形状は限定されず、例えば第１流路を１つの流路又は放射状に３つ以上の流路部で構成してもよい。また第１流路を構成する流路部を径方向から傾けるようにして形成してもよい。傾ける方向は、回転軸４の回転方向に対して逆向きとする。第１流路を構成する流路部を径方向から傾けるようにすれば、掘削水の第１流路への流量を増大させることができる。
【００２８】
回転状態又は停止状態となっている回転軸４の縮径部１２と、この縮径部１２の外周側を覆い、当該回転軸４に対して常時、略停止状態となっているスリーブ３の内周面と、によって当該スリーブ３の供給口５から供給された掘削水を一時的に溜める円筒状の貯留部２０が構成されている。
【００２９】
貯留部２０の軸方向両側には、当該貯留部２０内の掘削水の漏れを止めるＯリングなどのシール部材２１が設けられている。貯留部２０内の掘削水の漏れを止める機構はどのようなものであってもよく、メカニカルシールなどを用いてもよい。なお貯留部２０内の掘削水の漏れを止める機構は、掘削作業への掘削水の漏れの影響が少なければ設けなくてもよい。
【００３０】
図４は流体供給ユニット２に供給された掘削水の流路を説明するための模式説明図である。円筒状の貯留部２０に、スリーブ３の供給口５から供給された掘削水が流入し、一時的に溜められる。そして貯留部２０内の掘削水は、回転状態の回転軸４の流体入口１５ａから、まず第１流路１６の流路部１６Ａ、１６Ａへ流入し、続いて第２流路１７へ流入し、回転軸４の外部へ排出される。実際には、掘削水の流れは非常に速く、掘削水は貯留部２０を一瞬で通過する。
【００３１】
つまり略停止状態のスリーブ３の外側から供給された掘削水は、スリーブ３と回転軸４で構成された空間である貯留部２０を介して、回転軸４の内部流路１５へと流入する。このように、回転軸４が回転状態にあっても、他部材を介さずに略停止状態のスリーブ３の外側から掘削水を回転軸４内の内部流路１５に供給することができる。なおスリーブ３は、回転軸４に対して回動していても上記の機能が損なわれることはない。
【００３２】
図５は流体供給ユニット２を備えるボーリング装置２３の模式側面図である。このボーリング装置２３は、掘削水Ｇを供給する上記の流体供給ユニット２と、回転軸４の上端に設けられた、回転軸４を回転させる回転駆動部２４及び回転軸４を昇降させる昇降駆動部２５と、回転軸４から排出させた掘削水Ｇを、再び当該回転軸へ供給する循環機構とを備えている。
【００３３】
流体供給ユニット２のスリーブ３の接続部６には保持部材２６が取り付けられ、供給口５にはアタッチメント２７を介して掘削水Ｇを送るホース２８が接続されている。ホース２８で送られてきた掘削水Ｇは、スリーブ３の供給口５から流入し、貯留部２０を介して回転軸４の内部流路１５へ流入し、回転軸４の先端側に固定された掘削ドリル３０内から排出されるようになっている。
【００３４】
本実施形態の流体供給ユニット２では、スリーブ３の供給口５から供給された掘削水を貯留部２０で一時的に溜め、この貯留部２０内の掘削水を回転状態の回転軸４の内部流路１５へ流入させ当該回転軸４の外部へ排出させるものであるため、掘削水を回転軸４の上からではなく、スリーブ３の供給口５である、回転軸４の横方向から供給できる。従って、掘削水の供給のための配管を回転軸４の上方へ設置する必要がなく、小さいスペースに設置でき、且つ作業を行うことができる。
【００３５】
従来のように切削水などの供給機構を、回転軸４とは別に構築する必要はなく、回転軸４とその外周に設けられたスリーブ３とで、掘削水の供給機構が構築されているため、設備コストを抑えることができる。
【００３６】
本実施形態の構造では、昇降駆動部２５や回転駆動部２４を回転軸４の上端に設置することができ、昇降駆動部２５による回転軸４を降下させる力を当該回転軸４へダイレクトに伝えることができる。これにより掘削力のロスが生じず、掘削作業の効率を向上させることができる。
【００３７】
回転軸４の内部流路１５が、縮径部１２から径方向内側へ伸びる第１流路１６と、この第１流路１６の軸芯側に繋がり且つ当該回転軸４の軸方向へ伸びて掘削水を排出させる第２流路１７とを有している。このような内部流路１５では、回転状態となっている回転軸４の縮径部１２と、当該回転軸４に対して略停止状態となっているスリーブ３の内周面とで構成された貯留部２０内の掘削水が、軸芯を中心として回動状態の第１流路１６へ流入し、続いて第２流路１７へ流入することになり、掘削水を回転軸４の軸方向へ向けて効率的に排出できる。
【００３８】
回転軸４から排出させた掘削水を、再び当該回転軸４へ供給する循環機構を備えているため、掘削作業に伴って新たな掘削水を供給する必要がないため、設置スペースが小さくなり、作業コストを抑えることができる。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定するものではない。流体供給ユニットを構成するスリーブ及び回転軸の形態は限定されず、例えば縮径部を２つ、又は３つ以上構成してもよい。流体を貯留部を介して内部流路へ送り込むことができればよく、スリーブ及び回転軸の他に、必要に応じて設けられる各種の部材は、本発明の効果を損なわない限りにおいてどのような形態のものであってもよい。本発明の回転軸の流体供給構造を上記実施形態ではボーリング装置を例に挙げて説明したが、プラント、車両、食品製造、半導体製造、船舶などの異なる分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  回転軸の流体供給構造
２  流体供給ユニット
３  スリーブ
４  回転軸
５  供給口
７  ベアリング
１２  縮径部
１５  内部流路
１６  第１流路
１７  第２流路
２０  貯留部
２１  シール部材
２３  ボーリング装置
２４  回転駆動部
２５  昇降駆動部
３０  掘削ドリル
【図１】
2018193700.tif 000003
【図２】
2018193700.tif 000004
【図３】
2018193700.tif 000005
【図４】
2018193700.tif 000006
【図５】
2018193700.tif 000007