オーガスクリュ、オーガスクリュの製造装置、及びオーガスクリュの製造方法
【課題】駆動効率が向上し得るオーガスクリュ、当該オーガスクリュの製造装置、及び当該オーガスクリュの製造方法を提供する。
【解決手段】地盤を掘削する掘削装置等に使用されるオーガスクリュ５であって、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯２０からなるスクリュと、で構成されている。
【解決手段】地盤を掘削する掘削装置等に使用されるオーガスクリュ５であって、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯２０からなるスクリュと、で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガスクリュ、オーガスクリュの製造装置、及びオーガスクリュの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ軸と当該オーガ軸に巻き付けて接合された金属帯で形成されるスクリュとを含むオーガスクリュは、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
【０００３】
そして、従来のオーガスクリュを製造する場合、例えば、まず、中心部を円形に切り抜いたドーナツ状の鋼板に、外縁から中心に向かって切り込みを入れ、切り込みの両端を面直角方向に押し引きして螺旋状とする。次いで、かかる螺旋状の鋼板の中心部にオーガ軸を挿通し、オーガ軸に鋼板を巻き付けた状態で溶接する。次いで、当該巻き付けた鋼板（スクリュ）に別の鋼板を接合して同様にオーガ軸に溶接する作業を繰り返すこと等を行っていた（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−５４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のオーガスクリュの製造方法を用いた場合、ドーナツ状の鋼板を作成するに当たり、円板状の中心部を切り抜いていたため、材料ロスが多かった。また、スクリュをピッチごとに分割して形成しているため、連続する（複数のピッチからなる）スクリュを形成する上で、上記鋼板同士を接合する工程が煩雑となって不経済であった。更に、鋼板同士の接合部分の歪に起因するオーガケーシングとの接触やスクリュ羽根の形状不整合等がオーガ回転トルクのロスを招き、排土効率低下等の駆動効率低下をもたらす等の問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、安価に製造でき、且つ駆動効率が向上し得るオーガスクリュ、当該オーガスクリュの製造装置、及び当該オーガスクリュの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オーガスクリュにおいて、オーガ軸と、前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュと、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１記載のオーガスクリュにおいて、
前記金属帯は、厚さが１６ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記送出手段により、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、前記溶接手段により接触面を溶接するとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を前進させて前記金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるスピンドル用ナットと、
前記スピンドル用ナットと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドル下方の長手方向所定位置に設けられ、支持部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを平行に支持し、前記台車が突起物と接触する際に下降するスピンドル支持機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項３〜５の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する進退速度変更手段と、
前記回転手段による前記オーガ軸を回転させる速度を変更する回転速度変更手段と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を
軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記オーガ軸を回転させて、送出される金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、接触面を溶接するとともに、前記オーガ軸を軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、
請求項７又は８に記載のオーガスクリュの製造方法において、
前記オーガ軸を回転させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、金属帯と前記オーガ軸の接触面および金属帯の保護面を保護溶接する保護溶接工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、長尺な金属帯を用いて連続的にスクリュが形成される。
したがって、スクリュをピッチごとに分割して接合する従来のオーガスクリュに比べて、スクリュの材料ロスが少なく、製造工程が簡略化されるので、オーガスクリュを安価に製造できる。更に、スクリュ同士の接合部分を設けることによるスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす要因が解消され、駆動効率が向上したオーガスクリュを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る製造装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る製造装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る製造装置の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る製造装置によるオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に係る製造装置による別のオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
「実施形態１」
以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１におけるオーガスリュの製造装置の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。
なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００１９】
本実施形態に係るオーガスクリュ５は、地盤を掘削する掘削装置等に使用されるものであり、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯２０からなるスクリュと、で構成されている。即ち、スクリュは、途中で分割されることなく一つの金属帯２０により構成されている。
金属帯２０は、例えば、１６ｍｍ以上の厚さの鋼板により構成されていることが好ましい。このような鋼板を用いることで、強大な掘削トルクを伝達するオーガ軸の補強部材として機能し、岩塊やコンクリート片などの重量物の垂直搬送が可能となる。
そして、かかるオーガスクリュ５の製造装置１は、例えば、図１及び図２に示すように、オーガ軸１０を軸方向（Ｘ方向）に進退させる進退部１１０（進退手段、巻回手段）と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０（回転手段、巻回手段）と、スピンドル１１１の長手方向所定位置に設けられ、スピンドル１１１を支持するスピンドル支持部１６０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０（送出手段、巻回手段）と、送出部１３０より送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０（溶接手段）と、製造装置１の各構成を統括制御する制御部５００（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、進退速度変更手段、回転速度変更手段、角度変更手段）と、を含んで構成される。
【００２０】
進退部１１０は、例えば、Ｘ軸回りに回転自在なスピンドル１１１と、このスピンドル１１１の回転に連動して移動する台車１１２と、この台車１１２の移動を案内するレール１１３と、スピンドル１１１に回転駆動力を付与する進退部モータ１１４（モータ、進退速度変更手段、回転速度変更手段）と、進退部モータ１１４に接続される減速機１１５と、を含んで構成される。
【００２１】
スピンドル１１１は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置され、所定のピッチからなる螺旋状の溝がＸ方向に沿って形成された軸である。そして、当該スピンドル１１１は、一端が進退部モータ１１４と接続されており、他端がスピンドル端部１１１ａで固定され、進退部モータ１１４の回転に連動してＸ軸回りに回転自在となっている。
【００２２】
台車１１２は、例えば、オーガ軸１０を固定するジョイント部１１２ａと、スピンドル１１１に軸着されるスピンドルナット部１１２ｂと、レール１１３に案内されて回転する車輪部１１２ｃと、この車輪部１１２ｃのレール１１３からの浮き防止のために設けられたローラ部１１２ｄと、回転部１２０を載置する基体１１２ｅと、を含んで構成される。
ジョイント部１１２ａは、例えば、オーガ軸１０の軸径に応じた形状のジョイント部であり、ピン等によりオーガ軸１０が固着されている。また、ジョイント部１１２ａには、金属帯２０を初期湾曲させるための端曲げジグ１１２ｆが装着されており、金属帯２０の端部を湾曲させ、オーガ軸１０との接触面を成形する。ジョイント部１１２ａは、オーガ軸１０の回転に応じてＸ軸回りに回転する。
スピンドルナット部１１２ｂは、例えば、台車１１２の前下端に取り付けられたスピンドル用ナットであり、スピンドル１１１に軸着され、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転運動をＸ方向の直線運動に変換する。
つまり、スピンドルナット部１１２ｂは、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転に応じて進退部モータ１１４近傍とスピンドル端部１１１ａとの間を直線移動する。
車輪部１１２ｃは、例えば、基体１１２ｅの下面の4つの端部に設けられ、レール１１３上を回転する車輪で構成され、スピンドルナット部１１２ｂの直動に応じて台車１１２全体をＸ方向に進退させる。
ローラ部１１２ｄは、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部からそれぞれ二つずつＺ方向下側に延出して設けられ、先端部に設けられたローラがレール１１３の水平方向に延出したフランジ(図示省略)の下面と接触するようになっている。従って、台車１１２の進退と連動してローラ部１１２ｄのローラがレール上を回転するとともに、車輪部１１２ｃの浮き上がりを防止することができる。
【００２３】
レール１１３は、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部の下方に位置し、オーガ軸１０の軸方向(Ｘ方向)に敷設され、車輪部１１２ｃの各々の車輪の溝と係合する。そして、レール１１３は、台車１１２の進退と連動して車輪部１１２ｃをＹ軸回りに回転させ、Ｘ方向に案内する。
【００２４】
進退部モータ１１４は、例えば、減速機１１５を介してスピンドル１１１と接続され、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転し、スピンドル１１１を軸回りに回転させるサーボモータである。つまり、進退部モータ１１４は、進退部モータ１１４とスピンドル端部１１１ａとの間で台車１１２をＸ方向に任意の速度で直線移動させるので、オーガ軸１０を進退させる速度を変更することができる。
減速機１１５は、例えば、進退部モータ１１４に接続されたギアであり、進退部モータ１１４の駆動力をスピンドル１１１に伝達する。
【００２５】
回転部１２０は、例えば、回転部モータ１２１と、回転部モータ１２１の回転を所定の減速比で減速させる第１減速機１２２と、この第１減速機１２２で減速された回転速度を更に減速させる第２減速機１２３と、この第２減速機１２３で減速された回転が伝達される回転軸１２４と、を含んで構成され、各々が台車１１２上に配置されており、進退部１１０（オーガスクリュ５）の進退に連動してＸ方向に進退する。
回転部モータ１２１は、第１減速機１２２と同軸に設けられたサーボモータであり、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転する。
第１減速機１２２は、回転部モータ１２１から出力された回転力を所定の減速比にて減速して第２減速機１２３に伝達する。
第２減速機１２３は、第１減速機１２２と噛合するギアを備えており、第１減速機１２２から出力された回転力を所定の減速比にて減速して回転軸１２４に伝達する。
回転軸１２４は、後側の一端がジョイント部１１２ａに固着され、オーガ軸１０と同軸上に設けられ、オーガ軸１０と同じ回転速度でＸ軸(オーガ軸１０)回りに回転する軸である。
従って、回転部モータ１２１が回転すると、第１減速機１２２及び第２減速機１２３にて減速され、所定速度で回転軸１２４がＸ軸回りに回転することにより、 オーガ軸１０を軸回りに回転させることが出来る。
【００２６】
スピンドル支持部１６０（スピンドル支持機構）は、例えば、スピンドル１１１の下面と接触する上半分を切欠いた半円筒状の半円筒部材１６１（支持部）を装備し、台車１１２が通過する際、突起物１６２と接触し、シリンダー１６３によって下方に格納され、干渉しない構造となっている。通常状態では、スピンドル支持部１６０がスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を長手方向所定位置で支持する。
【００２７】
送出部１３０は、例えば、金属帯２０を支持する金属帯支持部１３１と、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する際のピッチ角を調整するピッチ角調整部１３２（角度変更手段）と、を含んで構成され、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する。
【００２８】
金属帯支持部１３１は、上下一対の基盤１３１ａと、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動させる回動体１３１ｂと、基盤１３１ａ上に設けられ、金属帯２０を挟持する一対の支持壁部１３１ｃと、一対の支持壁部１３１ｃの隙間を調整するハンドル１３１ｄと、金属帯２０をオーガ軸１０に接触させる押さえローラ１３１ｅと、を含んで構成される。
基盤１３１ａは、支持壁部１３１ｃや隙間を調整するハンドル１３１ｄ等が配置された上基盤１３１ａ１と上基盤１３１ａ１を滑動させる基盤となる下基盤１３１ａ２とが摺接され、上基盤１３１ａ１がＹ方向に摺動可能なように構成される。
回動体１３１ｂは、基盤１３１ａの下面と接続されて基盤１３１ａを下方から支持するとともに、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動可能にするように配設された円柱状の部材である。
【００２９】
支持壁部１３１ｃは、上基盤１３１ａ１の上面で金属帯２０の両側面に位置し、金属帯２０の側面を挟み込んで支持する２つの壁体である。また、支持壁部１３１ｃは、ハンドル１３１ｄと接続され、ハンドル１３１ｄの回転に応じて双方が金属帯２０の軸線を中心として幅方向（図１のＡ方向）へ対称に可動するように構成されている。つまり、オーガ軸１０に巻回する金属帯２０の幅に応じてハンドル１３１ｄを左右に回転させることで、支持壁部１３１ｃが金属帯２０を締緩し適切に挟持することができる。
【００３０】
ハンドル１３１ｄは、支持壁部１３１ｃと接続された手動ハンドルである。そして、例えば、図示しないハンドル１３１ｄの軸に軸支されたピニオン歯車が支持壁部１３１ｃに接続されたラックと噛合し、ハンドル１３１ｄの回転に応じて支持壁部１３１ｃが直動するように構成される。
【００３１】
ピッチ角調整部１３２は、例えば、ピッチ角調整モータ１３２ａと、ピッチ角調整用減速機１３２ｂと、を含んで構成される。
ピッチ角調整モータ１３２ａは、回動体１３１ｂと接続されたサーボモータであり、ピッチ角調整用減速機１３２ｂを介して回転駆動力を回動体１３１ｂに伝達し、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させる。つまり、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させることで、回動体１３１ｂに接続された基盤１３１ａ上の金属帯２０もＺ軸回りに回転するので、金属帯２０がオーガ軸１０に送出される向きが変更され、スクリュのピッチ角（図１に示すピッチ角Ｐ２）を適宜調整することが可能となる。
ピッチ角調整用減速機１３２ｂは、ピッチ角調整モータ１３２ａに連結される減速用のギアである。
【００３２】
溶接部１４０は、例えば、２機の溶接装置１４１，１４２を含み、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面および、金属帯２０の保護面を溶接する。
溶接装置１４１，１４２は、例えば、複数の回動支点１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃや、１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃなどを軸にアーム１４１ｅ，１４２ｅを回動させて、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置/向きを調整自在な溶接ロボットである。そして、溶接装置１４１，１４２は、例えば、図示しないボンベに充填されたシールドガス(例えば、 炭酸ガス) を溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄから噴射して、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面(送出位置Ｓにおける接触面)を溶接する。そして、上記溶接された金属帯２０は、オーガ軸１０が軸回りに回転し、オーガ軸１０を前進させることにより、オーガ軸１０の周面に沿うように湾曲する。
ここで、図１に示すように、金属帯２０を挟んで第１溶接方向Ｗ１と第２溶接方向Ｗ２の双方から接触面のＸ方向左右端部を同時に溶接するため、溶接装置１４１，１４２は、それぞれ、金属帯２０の送出位置Ｓの左右に配置される。
また、前記同様の手順で溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置や向きを調節し、溶接材料等を変更することにより、金属帯２０の保護溶接（例えば、金属帯外周部等の多層盛りおよび硬化肉盛等）を行うことが可能である。
なお、溶接装置１４１，１４２は、必ずしも溶接ロボットである必要は無く、手動式の溶接器等を用い、ユーザが適宜接触面に溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄを移動させて溶接するように構成しても勿論良い。
【００３３】
制御部５００は、例えば、溶接装置１４１，１４２周辺に配置される複数の制御盤で構成され、図３に示すように、進退部１１０と、回転部１２０と、送出部１３０と、溶接部１４０と、等と接続され、図示しないモニタ装置や入力装置を介してユーザに指定されたピッチ間隔Ｐ１やピッチ角Ｐ２のオーガスクリュ５が製造されるように、製造装置１の各構成を統括制御する。
そして、制御部５００が進退部１１０(進退部モータ１１４)及び回転部１２０（回転部モータ１２１）に出力する所定の制御信号により、各々に備わるモータの速度が適宜変更される。そのため、制御部５００が進退部モータ１１４の速度を変更することにより、オーガ軸１０のＸ方向への進退速度が変更されるため、オーガ軸１０に巻回される各々のスクリュのピッチ間隔Ｐ１を調整することが出来る。
また、制御部５００が送出部１３０のピッチ角調整部１３２(ピッチ角調整モータ１３２ａ)へと出力する制御信号により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出するピッチ角Ｐ２を適宜に調整することが出来る。
また、制御部５００から溶接部１４０(溶接装置１４１，１４２)へと出力される制御信号によりアーム１４１ｅ，１４２ｅが回動し、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置/向きが変更されることで、溶接位置を精確に調整することが出来る。
したがって、制御部５００が製造装置１の各構成に出力する制御信号に基づいて、オーガ軸１０を回転部モータ１２１で軸回りに回転させて、溶接部１４０で溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退部モータ１１４でＸ方向に進退させることができるので、オーガ軸１０に金属帯２０を螺旋状に巻回することが可能となる。
【００３４】
（オーガスクリュの第１の製造方法）
次に、本実施形態に係る製造装置１によるオーガスクリュ５の第1の製造方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をジョイント部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ(オーガ軸１０に巻回する金属帯２０)のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２を調整する(ステップＳ１)。
【００３６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ２；送出工程）。
【００３７】
次いで、制御部５００により溶接装置１４１，１４２による溶接位置を調整し、ステップＳ２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２で溶接（本溶接）する（ステップＳ３；溶接工程）。
【００３８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２１を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ３にて溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に前進させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する(ステップＳ４；巻回工程)。
【００３９】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュ５は、長尺な金属帯２０を用いて連続的にスクリュが形成される。したがって、スクリュをピッチごとに分割して接合する従来のオーガスクリュに比べて、接合部分を設けることによるスクリュの強度低下やスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす要因が解消され、駆動効率が向上したオーガスクリュを提供できる。
また、オーガスクリュ５の製造装置１は、オーガ軸１０を軸方向に前進させる進退部１１０と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０と、送出部１３０により送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０と、回転部１２０によりオーガ軸を回転させて、溶接部１４０により溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部１１０によりオーガ軸１０を前進させてオーガ軸１０に螺旋状に巻回する制御部５００等と、を備える。
そして、製造装置１によると、オーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０が溶接されオーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を前進させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回することができる。つまり、製造装置１では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置であるといえる。
【００４０】
また、進退部１１０は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置されたスピンドル１１１と、スピンドル１１１に軸着されるスピンドルナット部１１２ｂ(スピンドル用ナット)と、スピンドルナット部１１２ｂと連結され、オーガ軸１０を上面に載置し、オーガ軸１０の長手方向に敷設されたレール１１３上に配置される台車１１２と、スピンドルを回転させる進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、スピンドル，スピンドル用ナット，モータを用いた簡易な構成でオーガ軸(台車)を進退させることが可能であるので、 オーガスクリュのピッチ間隔を容易に調整することができるとともに製造コストを抑えることができる。
【００４１】
また、製造装置１は、スピンドル１１１の下方の長手方向所定位置に設けられ、半円筒部材１６１がスピンドル１１１と当接して当該スピンドル１１１を水平に支持し、台車１１２が突起物１６２と接触する際に押し下げられるスピンドル支持部１６０を備える。
つまり、スピンドル支持部１６０によると、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、台車１１２の下面と突起物１６２の接触によってシリンダー１６３が下方に縮退され、下側に押し下がる。そのため、スピンドル支持部１６０は台車１１２のＸ方向の進退を妨げることなくスピンドル１１１を水平に支持する。
【００４２】
また、製造装置１は、金属帯２０を送出する角度を変更するピッチ角調整部１３２と、オーガ軸１０を進退させる速度を変更する進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、制御部５００により、上記ピッチ角調整部１３２による角度、及び、オーガ軸１０の進退速度を変更することにより、スクリュのピッチ角Ｐ２及びピッチ長Ｐ１を適宜に調整することが可能となる。
【００４３】
また、オーガスクリュ５の第１の製造方法は、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に前進させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、からなる。
つまり、製造装置１によると、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造方法であるといえる。
【００４４】
「実施形態２」
次に、製造装置１によるオーガスクリュ５の第２の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、ステップＳ３で示すように、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階で、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２を用いて本溶接しているが、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階では仮溶接を行い、巻回された後に本溶接するようにしてもよい。このオーガスクリュ５の第２の製造方法を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、上記仮溶接をするにあたっては、溶接装置１４１，１４２に示す溶接ロボットを設ける必要は無く、手動式の溶接器等で足りる。
【００４５】
(オーガスクリュの第２の製造方法)
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をジョイント部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ(オーガ軸１０に巻回する金属帯２０)のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２を調整する(ステップＳ１１)。
【００４６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ１２；送出工程）。
【００４７】
次いで、手動式の溶接器等を用いて、ステップＳ１２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する（ステップＳ１３；仮溶接工程）。
【００４８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２１を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ１３にて仮溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する(ステップＳ１４；巻回工程)。
【００４９】
次いで、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に、ステップＳ１３にて仮溶接された接触面を本溶接する（ステップＳ１５；本溶接工程）。
【００５０】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュの第２の製造方法によると、 金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、仮溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に前進させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、からなる。
つまり、第１の製造方法に比べて、本溶接前に仮溶接を行うため、オーガスクリュの製造に要する時間は長くなるが、溶接熱による溶接箇所の変形が予想される場合は、別工程にすることによって変形を低減させることができる。
【００５１】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製造装置
５ オーガスクリュ
１０ オーガ軸
２０ 金属帯
１１０ 進退部（進退手段、巻回手段）
１１１ スピンドル
１１１ａ スピンドル端部
１１２ 台車
１１２ａ ジョイント部
１１２ｂ スピンドルナット部
１１２ｃ 車輪部
１１２ｄ ローラ部
１１２ｅ 基体
１１２ｆ 端曲げジグ
１１３ レール
１１４ 進退部モータ（モータ、進退速度変更手段、回転速度変更手段）
１１５ 減速機
１２０ 回転部（回転手段、巻回手段）
１２１ 回転部モータ
１２２ 第１減速機
１２３ 第２減速機
１２４ 回転軸
１３０ 送出部（送出手段、巻回手段）
１３１ 金属帯支持部
１３１ａ 基盤
１３１ａ１ 上基盤
１３１ａ２ 下基盤
１３１ｂ 回動体
１３１ｃ 支持壁部
１３１ｄ ハンドル
１３１ｅ 押さえローラ
１３２ ピッチ角調整部（角度変更手段）
１３２ａ ピッチ角調整モータ
１３２ｂ 減速機
１４０ 溶接部（溶接手段）
１４１，１４２ 溶接装置
１４１ａ，１４２ａ 回動支点
１４１ｂ，１４２ｂ 回動支点
１４１ｃ，１４２ｃ 回動支点
１４１ｄ，１４２ｄ 溶接トーチ
１４１ｅ，１４２ｅ アーム
１６０ スピンドル支持部（スピンドル支持機構）
１６１ 半円筒部材（支持部）
１６２ 突起物
１６３ シリンダ
５００ 制御部（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、進退速度変更手段、回転速度変更手段、角度変更手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガスクリュ、オーガスクリュの製造装置、及びオーガスクリュの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ軸と当該オーガ軸に巻き付けて接合された金属帯で形成されるスクリュとを含むオーガスクリュは、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
【０００３】
そして、従来のオーガスクリュを製造する場合、例えば、まず、中心部を円形に切り抜いたドーナツ状の鋼板に、外縁から中心に向かって切り込みを入れ、切り込みの両端を面直角方向に押し引きして螺旋状とする。次いで、かかる螺旋状の鋼板の中心部にオーガ軸を挿通し、オーガ軸に鋼板を巻き付けた状態で溶接する。次いで、当該巻き付けた鋼板（スクリュ）に別の鋼板を接合して同様にオーガ軸に溶接する作業を繰り返すこと等を行っていた（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−５４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のオーガスクリュの製造方法を用いた場合、ドーナツ状の鋼板を作成するに当たり、円板状の中心部を切り抜いていたため、材料ロスが多かった。また、スクリュをピッチごとに分割して形成しているため、連続する（複数のピッチからなる）スクリュを形成する上で、上記鋼板同士を接合する工程が煩雑となって不経済であった。更に、鋼板同士の接合部分の歪に起因するオーガケーシングとの接触やスクリュ羽根の形状不整合等がオーガ回転トルクのロスを招き、排土効率低下等の駆動効率低下をもたらす等の問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、安価に製造でき、且つ駆動効率が向上し得るオーガスクリュ、当該オーガスクリュの製造装置、及び当該オーガスクリュの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オーガスクリュにおいて、オーガ軸と、前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュと、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１記載のオーガスクリュにおいて、
前記金属帯は、厚さが１６ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記送出手段により、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、前記溶接手段により接触面を溶接するとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を前進させて前記金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるスピンドル用ナットと、
前記スピンドル用ナットと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドル下方の長手方向所定位置に設けられ、支持部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを平行に支持し、前記台車が突起物と接触する際に下降するスピンドル支持機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項３〜５の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する進退速度変更手段と、
前記回転手段による前記オーガ軸を回転させる速度を変更する回転速度変更手段と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を
軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記オーガ軸を回転させて、送出される金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、接触面を溶接するとともに、前記オーガ軸を軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、
請求項７又は８に記載のオーガスクリュの製造方法において、
前記オーガ軸を回転させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、金属帯と前記オーガ軸の接触面および金属帯の保護面を保護溶接する保護溶接工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、長尺な金属帯を用いて連続的にスクリュが形成される。
したがって、スクリュをピッチごとに分割して接合する従来のオーガスクリュに比べて、スクリュの材料ロスが少なく、製造工程が簡略化されるので、オーガスクリュを安価に製造できる。更に、スクリュ同士の接合部分を設けることによるスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす要因が解消され、駆動効率が向上したオーガスクリュを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る製造装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る製造装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る製造装置の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る製造装置によるオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に係る製造装置による別のオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
「実施形態１」
以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１におけるオーガスリュの製造装置の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。
なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００１９】
本実施形態に係るオーガスクリュ５は、地盤を掘削する掘削装置等に使用されるものであり、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯２０からなるスクリュと、で構成されている。即ち、スクリュは、途中で分割されることなく一つの金属帯２０により構成されている。
金属帯２０は、例えば、１６ｍｍ以上の厚さの鋼板により構成されていることが好ましい。このような鋼板を用いることで、強大な掘削トルクを伝達するオーガ軸の補強部材として機能し、岩塊やコンクリート片などの重量物の垂直搬送が可能となる。
そして、かかるオーガスクリュ５の製造装置１は、例えば、図１及び図２に示すように、オーガ軸１０を軸方向（Ｘ方向）に進退させる進退部１１０（進退手段、巻回手段）と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０（回転手段、巻回手段）と、スピンドル１１１の長手方向所定位置に設けられ、スピンドル１１１を支持するスピンドル支持部１６０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０（送出手段、巻回手段）と、送出部１３０より送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０（溶接手段）と、製造装置１の各構成を統括制御する制御部５００（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、進退速度変更手段、回転速度変更手段、角度変更手段）と、を含んで構成される。
【００２０】
進退部１１０は、例えば、Ｘ軸回りに回転自在なスピンドル１１１と、このスピンドル１１１の回転に連動して移動する台車１１２と、この台車１１２の移動を案内するレール１１３と、スピンドル１１１に回転駆動力を付与する進退部モータ１１４（モータ、進退速度変更手段、回転速度変更手段）と、進退部モータ１１４に接続される減速機１１５と、を含んで構成される。
【００２１】
スピンドル１１１は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置され、所定のピッチからなる螺旋状の溝がＸ方向に沿って形成された軸である。そして、当該スピンドル１１１は、一端が進退部モータ１１４と接続されており、他端がスピンドル端部１１１ａで固定され、進退部モータ１１４の回転に連動してＸ軸回りに回転自在となっている。
【００２２】
台車１１２は、例えば、オーガ軸１０を固定するジョイント部１１２ａと、スピンドル１１１に軸着されるスピンドルナット部１１２ｂと、レール１１３に案内されて回転する車輪部１１２ｃと、この車輪部１１２ｃのレール１１３からの浮き防止のために設けられたローラ部１１２ｄと、回転部１２０を載置する基体１１２ｅと、を含んで構成される。
ジョイント部１１２ａは、例えば、オーガ軸１０の軸径に応じた形状のジョイント部であり、ピン等によりオーガ軸１０が固着されている。また、ジョイント部１１２ａには、金属帯２０を初期湾曲させるための端曲げジグ１１２ｆが装着されており、金属帯２０の端部を湾曲させ、オーガ軸１０との接触面を成形する。ジョイント部１１２ａは、オーガ軸１０の回転に応じてＸ軸回りに回転する。
スピンドルナット部１１２ｂは、例えば、台車１１２の前下端に取り付けられたスピンドル用ナットであり、スピンドル１１１に軸着され、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転運動をＸ方向の直線運動に変換する。
つまり、スピンドルナット部１１２ｂは、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転に応じて進退部モータ１１４近傍とスピンドル端部１１１ａとの間を直線移動する。
車輪部１１２ｃは、例えば、基体１１２ｅの下面の4つの端部に設けられ、レール１１３上を回転する車輪で構成され、スピンドルナット部１１２ｂの直動に応じて台車１１２全体をＸ方向に進退させる。
ローラ部１１２ｄは、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部からそれぞれ二つずつＺ方向下側に延出して設けられ、先端部に設けられたローラがレール１１３の水平方向に延出したフランジ(図示省略)の下面と接触するようになっている。従って、台車１１２の進退と連動してローラ部１１２ｄのローラがレール上を回転するとともに、車輪部１１２ｃの浮き上がりを防止することができる。
【００２３】
レール１１３は、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部の下方に位置し、オーガ軸１０の軸方向(Ｘ方向)に敷設され、車輪部１１２ｃの各々の車輪の溝と係合する。そして、レール１１３は、台車１１２の進退と連動して車輪部１１２ｃをＹ軸回りに回転させ、Ｘ方向に案内する。
【００２４】
進退部モータ１１４は、例えば、減速機１１５を介してスピンドル１１１と接続され、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転し、スピンドル１１１を軸回りに回転させるサーボモータである。つまり、進退部モータ１１４は、進退部モータ１１４とスピンドル端部１１１ａとの間で台車１１２をＸ方向に任意の速度で直線移動させるので、オーガ軸１０を進退させる速度を変更することができる。
減速機１１５は、例えば、進退部モータ１１４に接続されたギアであり、進退部モータ１１４の駆動力をスピンドル１１１に伝達する。
【００２５】
回転部１２０は、例えば、回転部モータ１２１と、回転部モータ１２１の回転を所定の減速比で減速させる第１減速機１２２と、この第１減速機１２２で減速された回転速度を更に減速させる第２減速機１２３と、この第２減速機１２３で減速された回転が伝達される回転軸１２４と、を含んで構成され、各々が台車１１２上に配置されており、進退部１１０（オーガスクリュ５）の進退に連動してＸ方向に進退する。
回転部モータ１２１は、第１減速機１２２と同軸に設けられたサーボモータであり、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転する。
第１減速機１２２は、回転部モータ１２１から出力された回転力を所定の減速比にて減速して第２減速機１２３に伝達する。
第２減速機１２３は、第１減速機１２２と噛合するギアを備えており、第１減速機１２２から出力された回転力を所定の減速比にて減速して回転軸１２４に伝達する。
回転軸１２４は、後側の一端がジョイント部１１２ａに固着され、オーガ軸１０と同軸上に設けられ、オーガ軸１０と同じ回転速度でＸ軸(オーガ軸１０)回りに回転する軸である。
従って、回転部モータ１２１が回転すると、第１減速機１２２及び第２減速機１２３にて減速され、所定速度で回転軸１２４がＸ軸回りに回転することにより、 オーガ軸１０を軸回りに回転させることが出来る。
【００２６】
スピンドル支持部１６０（スピンドル支持機構）は、例えば、スピンドル１１１の下面と接触する上半分を切欠いた半円筒状の半円筒部材１６１（支持部）を装備し、台車１１２が通過する際、突起物１６２と接触し、シリンダー１６３によって下方に格納され、干渉しない構造となっている。通常状態では、スピンドル支持部１６０がスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を長手方向所定位置で支持する。
【００２７】
送出部１３０は、例えば、金属帯２０を支持する金属帯支持部１３１と、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する際のピッチ角を調整するピッチ角調整部１３２（角度変更手段）と、を含んで構成され、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する。
【００２８】
金属帯支持部１３１は、上下一対の基盤１３１ａと、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動させる回動体１３１ｂと、基盤１３１ａ上に設けられ、金属帯２０を挟持する一対の支持壁部１３１ｃと、一対の支持壁部１３１ｃの隙間を調整するハンドル１３１ｄと、金属帯２０をオーガ軸１０に接触させる押さえローラ１３１ｅと、を含んで構成される。
基盤１３１ａは、支持壁部１３１ｃや隙間を調整するハンドル１３１ｄ等が配置された上基盤１３１ａ１と上基盤１３１ａ１を滑動させる基盤となる下基盤１３１ａ２とが摺接され、上基盤１３１ａ１がＹ方向に摺動可能なように構成される。
回動体１３１ｂは、基盤１３１ａの下面と接続されて基盤１３１ａを下方から支持するとともに、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動可能にするように配設された円柱状の部材である。
【００２９】
支持壁部１３１ｃは、上基盤１３１ａ１の上面で金属帯２０の両側面に位置し、金属帯２０の側面を挟み込んで支持する２つの壁体である。また、支持壁部１３１ｃは、ハンドル１３１ｄと接続され、ハンドル１３１ｄの回転に応じて双方が金属帯２０の軸線を中心として幅方向（図１のＡ方向）へ対称に可動するように構成されている。つまり、オーガ軸１０に巻回する金属帯２０の幅に応じてハンドル１３１ｄを左右に回転させることで、支持壁部１３１ｃが金属帯２０を締緩し適切に挟持することができる。
【００３０】
ハンドル１３１ｄは、支持壁部１３１ｃと接続された手動ハンドルである。そして、例えば、図示しないハンドル１３１ｄの軸に軸支されたピニオン歯車が支持壁部１３１ｃに接続されたラックと噛合し、ハンドル１３１ｄの回転に応じて支持壁部１３１ｃが直動するように構成される。
【００３１】
ピッチ角調整部１３２は、例えば、ピッチ角調整モータ１３２ａと、ピッチ角調整用減速機１３２ｂと、を含んで構成される。
ピッチ角調整モータ１３２ａは、回動体１３１ｂと接続されたサーボモータであり、ピッチ角調整用減速機１３２ｂを介して回転駆動力を回動体１３１ｂに伝達し、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させる。つまり、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させることで、回動体１３１ｂに接続された基盤１３１ａ上の金属帯２０もＺ軸回りに回転するので、金属帯２０がオーガ軸１０に送出される向きが変更され、スクリュのピッチ角（図１に示すピッチ角Ｐ２）を適宜調整することが可能となる。
ピッチ角調整用減速機１３２ｂは、ピッチ角調整モータ１３２ａに連結される減速用のギアである。
【００３２】
溶接部１４０は、例えば、２機の溶接装置１４１，１４２を含み、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面および、金属帯２０の保護面を溶接する。
溶接装置１４１，１４２は、例えば、複数の回動支点１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃや、１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃなどを軸にアーム１４１ｅ，１４２ｅを回動させて、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置/向きを調整自在な溶接ロボットである。そして、溶接装置１４１，１４２は、例えば、図示しないボンベに充填されたシールドガス(例えば、 炭酸ガス) を溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄから噴射して、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面(送出位置Ｓにおける接触面)を溶接する。そして、上記溶接された金属帯２０は、オーガ軸１０が軸回りに回転し、オーガ軸１０を前進させることにより、オーガ軸１０の周面に沿うように湾曲する。
ここで、図１に示すように、金属帯２０を挟んで第１溶接方向Ｗ１と第２溶接方向Ｗ２の双方から接触面のＸ方向左右端部を同時に溶接するため、溶接装置１４１，１４２は、それぞれ、金属帯２０の送出位置Ｓの左右に配置される。
また、前記同様の手順で溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置や向きを調節し、溶接材料等を変更することにより、金属帯２０の保護溶接（例えば、金属帯外周部等の多層盛りおよび硬化肉盛等）を行うことが可能である。
なお、溶接装置１４１，１４２は、必ずしも溶接ロボットである必要は無く、手動式の溶接器等を用い、ユーザが適宜接触面に溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄを移動させて溶接するように構成しても勿論良い。
【００３３】
制御部５００は、例えば、溶接装置１４１，１４２周辺に配置される複数の制御盤で構成され、図３に示すように、進退部１１０と、回転部１２０と、送出部１３０と、溶接部１４０と、等と接続され、図示しないモニタ装置や入力装置を介してユーザに指定されたピッチ間隔Ｐ１やピッチ角Ｐ２のオーガスクリュ５が製造されるように、製造装置１の各構成を統括制御する。
そして、制御部５００が進退部１１０(進退部モータ１１４)及び回転部１２０（回転部モータ１２１）に出力する所定の制御信号により、各々に備わるモータの速度が適宜変更される。そのため、制御部５００が進退部モータ１１４の速度を変更することにより、オーガ軸１０のＸ方向への進退速度が変更されるため、オーガ軸１０に巻回される各々のスクリュのピッチ間隔Ｐ１を調整することが出来る。
また、制御部５００が送出部１３０のピッチ角調整部１３２(ピッチ角調整モータ１３２ａ)へと出力する制御信号により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出するピッチ角Ｐ２を適宜に調整することが出来る。
また、制御部５００から溶接部１４０(溶接装置１４１，１４２)へと出力される制御信号によりアーム１４１ｅ，１４２ｅが回動し、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置/向きが変更されることで、溶接位置を精確に調整することが出来る。
したがって、制御部５００が製造装置１の各構成に出力する制御信号に基づいて、オーガ軸１０を回転部モータ１２１で軸回りに回転させて、溶接部１４０で溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退部モータ１１４でＸ方向に進退させることができるので、オーガ軸１０に金属帯２０を螺旋状に巻回することが可能となる。
【００３４】
（オーガスクリュの第１の製造方法）
次に、本実施形態に係る製造装置１によるオーガスクリュ５の第1の製造方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をジョイント部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ(オーガ軸１０に巻回する金属帯２０)のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２を調整する(ステップＳ１)。
【００３６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ２；送出工程）。
【００３７】
次いで、制御部５００により溶接装置１４１，１４２による溶接位置を調整し、ステップＳ２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２で溶接（本溶接）する（ステップＳ３；溶接工程）。
【００３８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２１を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ３にて溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に前進させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する(ステップＳ４；巻回工程)。
【００３９】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュ５は、長尺な金属帯２０を用いて連続的にスクリュが形成される。したがって、スクリュをピッチごとに分割して接合する従来のオーガスクリュに比べて、接合部分を設けることによるスクリュの強度低下やスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす要因が解消され、駆動効率が向上したオーガスクリュを提供できる。
また、オーガスクリュ５の製造装置１は、オーガ軸１０を軸方向に前進させる進退部１１０と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０と、送出部１３０により送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０と、回転部１２０によりオーガ軸を回転させて、溶接部１４０により溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部１１０によりオーガ軸１０を前進させてオーガ軸１０に螺旋状に巻回する制御部５００等と、を備える。
そして、製造装置１によると、オーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０が溶接されオーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を前進させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回することができる。つまり、製造装置１では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置であるといえる。
【００４０】
また、進退部１１０は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置されたスピンドル１１１と、スピンドル１１１に軸着されるスピンドルナット部１１２ｂ(スピンドル用ナット)と、スピンドルナット部１１２ｂと連結され、オーガ軸１０を上面に載置し、オーガ軸１０の長手方向に敷設されたレール１１３上に配置される台車１１２と、スピンドルを回転させる進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、スピンドル，スピンドル用ナット，モータを用いた簡易な構成でオーガ軸(台車)を進退させることが可能であるので、 オーガスクリュのピッチ間隔を容易に調整することができるとともに製造コストを抑えることができる。
【００４１】
また、製造装置１は、スピンドル１１１の下方の長手方向所定位置に設けられ、半円筒部材１６１がスピンドル１１１と当接して当該スピンドル１１１を水平に支持し、台車１１２が突起物１６２と接触する際に押し下げられるスピンドル支持部１６０を備える。
つまり、スピンドル支持部１６０によると、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、台車１１２の下面と突起物１６２の接触によってシリンダー１６３が下方に縮退され、下側に押し下がる。そのため、スピンドル支持部１６０は台車１１２のＸ方向の進退を妨げることなくスピンドル１１１を水平に支持する。
【００４２】
また、製造装置１は、金属帯２０を送出する角度を変更するピッチ角調整部１３２と、オーガ軸１０を進退させる速度を変更する進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、制御部５００により、上記ピッチ角調整部１３２による角度、及び、オーガ軸１０の進退速度を変更することにより、スクリュのピッチ角Ｐ２及びピッチ長Ｐ１を適宜に調整することが可能となる。
【００４３】
また、オーガスクリュ５の第１の製造方法は、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に前進させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、からなる。
つまり、製造装置１によると、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造方法であるといえる。
【００４４】
「実施形態２」
次に、製造装置１によるオーガスクリュ５の第２の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、ステップＳ３で示すように、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階で、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２を用いて本溶接しているが、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階では仮溶接を行い、巻回された後に本溶接するようにしてもよい。このオーガスクリュ５の第２の製造方法を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、上記仮溶接をするにあたっては、溶接装置１４１，１４２に示す溶接ロボットを設ける必要は無く、手動式の溶接器等で足りる。
【００４５】
(オーガスクリュの第２の製造方法)
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をジョイント部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ(オーガ軸１０に巻回する金属帯２０)のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２を調整する(ステップＳ１１)。
【００４６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ１２；送出工程）。
【００４７】
次いで、手動式の溶接器等を用いて、ステップＳ１２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する（ステップＳ１３；仮溶接工程）。
【００４８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２１を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ１３にて仮溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する(ステップＳ１４；巻回工程)。
【００４９】
次いで、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に、ステップＳ１３にて仮溶接された接触面を本溶接する（ステップＳ１５；本溶接工程）。
【００５０】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュの第２の製造方法によると、 金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、仮溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に前進させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、からなる。
つまり、第１の製造方法に比べて、本溶接前に仮溶接を行うため、オーガスクリュの製造に要する時間は長くなるが、溶接熱による溶接箇所の変形が予想される場合は、別工程にすることによって変形を低減させることができる。
【００５１】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製造装置
５ オーガスクリュ
１０ オーガ軸
２０ 金属帯
１１０ 進退部（進退手段、巻回手段）
１１１ スピンドル
１１１ａ スピンドル端部
１１２ 台車
１１２ａ ジョイント部
１１２ｂ スピンドルナット部
１１２ｃ 車輪部
１１２ｄ ローラ部
１１２ｅ 基体
１１２ｆ 端曲げジグ
１１３ レール
１１４ 進退部モータ（モータ、進退速度変更手段、回転速度変更手段）
１１５ 減速機
１２０ 回転部（回転手段、巻回手段）
１２１ 回転部モータ
１２２ 第１減速機
１２３ 第２減速機
１２４ 回転軸
１３０ 送出部（送出手段、巻回手段）
１３１ 金属帯支持部
１３１ａ 基盤
１３１ａ１ 上基盤
１３１ａ２ 下基盤
１３１ｂ 回動体
１３１ｃ 支持壁部
１３１ｄ ハンドル
１３１ｅ 押さえローラ
１３２ ピッチ角調整部（角度変更手段）
１３２ａ ピッチ角調整モータ
１３２ｂ 減速機
１４０ 溶接部（溶接手段）
１４１，１４２ 溶接装置
１４１ａ，１４２ａ 回動支点
１４１ｂ，１４２ｂ 回動支点
１４１ｃ，１４２ｃ 回動支点
１４１ｄ，１４２ｄ 溶接トーチ
１４１ｅ，１４２ｅ アーム
１６０ スピンドル支持部（スピンドル支持機構）
１６１ 半円筒部材（支持部）
１６２ 突起物
１６３ シリンダ
５００ 制御部（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、進退速度変更手段、回転速度変更手段、角度変更手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガ軸と、
前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュと、を備えていることを特徴とするオーガスクリュ。
【請求項２】
請求項１記載のオーガスクリュにおいて、
前記金属帯は、厚さが１６ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とするオーガスクリュ。
【請求項３】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記送出手段により、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、前記溶接手段により接触面を溶接するとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を前進させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるスピンドル用ナットと、
前記スピンドル用ナットと連結され、前記オーガ軸の上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドル下方の長手方向所定位置に設けられ、支持部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを平行に支持し、前記台車が突起物と接触する際に下降するスピンドル支持機構を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する進退速度変更手段と、
前記回転手段による前記オーガ軸を回転させる速度を変更する回転速度変更手段と、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項７】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を
軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項８】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記オーガ軸を回転させて、送出される金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、接触面を溶接するとともに、前記オーガ軸を軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のオーガスクリュの製造方法において、
前記オーガ軸を回転させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、金属帯と前記オーガ軸の接触面および金属帯の保護面を保護溶接する保護溶接工程を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項１】
オーガ軸と、
前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュと、を備えていることを特徴とするオーガスクリュ。
【請求項２】
請求項１記載のオーガスクリュにおいて、
前記金属帯は、厚さが１６ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とするオーガスクリュ。
【請求項３】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記送出手段により、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、前記溶接手段により接触面を溶接するとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を前進させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるスピンドル用ナットと、
前記スピンドル用ナットと連結され、前記オーガ軸の上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドル下方の長手方向所定位置に設けられ、支持部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを平行に支持し、前記台車が突起物と接触する際に下降するスピンドル支持機構を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する進退速度変更手段と、
前記回転手段による前記オーガ軸を回転させる速度を変更する回転速度変更手段と、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項７】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を
軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項８】
オーガ軸と前記オーガ軸に連続的に巻き付けられて接合された長尺な金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記オーガ軸を回転させて、送出される金属帯を前記オーガ軸の周面に接触、湾曲させて、接触面を溶接するとともに、前記オーガ軸を軸方向に前進させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のオーガスクリュの製造方法において、
前記オーガ軸を回転させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、金属帯と前記オーガ軸の接触面および金属帯の保護面を保護溶接する保護溶接工程を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１９４３６（Ｐ２０１２−２１９４３６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２９６０（Ｐ２０１１−８２９６０）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００１４１５２１）株式会社技研製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００１４１５２１）株式会社技研製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
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