JP2009132538A - ウィンチ - Google Patents

Abstract

【課題】能動的に枢動可能なドラムを有し、小さく、省スペースとなる方法で構成され、高い信頼性で動作するウィンチを提供する。
【解決手段】本発明は、ドラムと、回転ドラムベアリングであって、その上にドラムが回転可能に支持される回転ドラムベアリングと、支持装置であって、その上に回転ドラムベアリングが少なくとも１つのピボットジョイントによって枢動可能に支持される支持装置と、ドラムの能動的枢動のための駆動装置とを備えるウィンチに関する。枢軸はドラム内に延在し、駆動装置は少なくとも部分的にドラム内に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドラムと、回転ドラムベアリングであって、その上に回転軸を中心として回転可能にドラムが支持される回転ドラムベアリングと、支持装置であって、その上に少なくとも１つのピボットジョイント（ｐｉｖｏｔ ｊｏｉｎｔ）によって枢軸（ｐｉｖｏｔ ａｘｉｓ）を中心としてドラムとともに枢動可能に回転ドラムベアリングが支持される支持装置と、枢軸を中心としてドラムを能動的に（ａｃｔｉｖｅｌｙ）枢動させるための駆動装置（ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｄｒｉｖｅ）とを備える、特許請求項１の前文によるウィンチに関する。

先行技術より、さまざまなドラムウィンチを備える建設機械が知られている。例えば、オーガ、トレンチウォールカッタ、土攪拌ロッド、掘削ロッド等の地盤作業機具の場合、これらはマスト上で案内され、巻上げロープにより担持される。ウィンチは、この巻上げロープを駆動するために設けられる。

さらに、ウィンチは、ホース、油圧ホースまたは電気ケーブルの供給にも用いることができる。特に、比較的径の大きなホースを供給する場合、磨耗や損耗の面から、ホースを整然と巻き上げることが非常に重要である。

長い耐用年数を実現するためには、ドラムへの整然とした巻上げが最重要である。この目的のために、ドラムを枢動させて、ホースまたはロープの所望の巻き込み角度（ｒｕｎ‐ｉｎ ａｎｇｌｅ）を調整することが知られている。巻き込み位置（ｒｕｎ‐ｉｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）もまた、ドラム上に整然と巻き上げるうえで重要であり、この整然とした巻上げが磨耗と損耗に関係してくる。

独立請求項１の前文に対応する一般的なウィンチについては特許文献１が知られている。この特許文献１には、ドラムと、ウィンチフレームであって、その内部に回転軸を中心として回転可能にドラムが支持されるウィンチフレームと、ウィンチ支持体であって、これに関してウィンチフレームがドラムとともにピボットジョイントを通じて枢軸を中心として枢動可能に支持されるウィンチ支持体とを備える、建設機械用の地盤作業機具を担持する巻上げロープを操作するためのウィンチについて記載されている。さらに、枢軸を中心としてドラムを有効に枢動させるために駆動装置が設置される。

特許文献２には、枢軸を中心として枢動可能なドラムを備えるウィンチアセンブリについて記載されている。これによれば、枢軸はドラムの軸と交差して、ドラムが枢動するとドラムの軸は枢軸を中心とした転がり運動を起こす。ドラムを能動的に枢動させるために、油圧シリンダが設けられる。

特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６はまた別のウィンチ装置を開示しており、各々が枢軸を中心として枢動可能なドラムを備える。これらのケースでは、ドラムの能動的な枢動のために油圧アクチュエータが設けられている。

同様に、特許文献７及び特許文献８は、枢動可能なドラムを備えるウィンチ装置に関し、これらにおいては枢動がロープの力によって実現されている。このために、枢動運動を減衰させ、または制限するための追加の要素が設けられる。

独国特許第１０３４３０７９号明細書 国際公開第０３／０５３８２１号パンフレット 英国特許出願公開第２２９６００１号明細書 米国特許第４００２３２１号明細書 仏国特許出願公開特許第２２７８６１９号明細書 英国特許出願公開第２１３２９７１号明細書 英国特許第８８２８７４号明細書 英国特許第１２４９４０５号明細書

本発明の目的は、能動的に枢動可能なドラムを有し、小さく、省スペースとなる方法で構成され、高い信頼性で動作するウィンチを提供することである。

本発明は、請求項１の特徴を有するウィンチによって上記の目的を解決する。好ましい実施例は各従属項に記載されている。

本発明によるウィンチは、とりわけ、枢軸がドラムの中に延在し、駆動装置が少なくとも部分的にドラムの内部に配置されていることを特徴とする。

本発明の基本的な着想は、ドラムの内部空間が各種の要素、特に駆動装置の収容に利用される点にある。これにより、特にウィンチの小型で省スペースの構成が実現する。さらに、ドラムの内部空間に配置された要素は、特に、外部からの干渉、たとえば機械的影響や気候の影響等から保護され、したがってその磨耗の程度が小さくなる。その結果、精密な駆動装置の耐用年数が延び、特に磨耗による故障のためのメンテナンスと修理の費用が削減される。さらに、このようにして実現されるウィンチの信頼性の高い動作により、時間を要し、あるいは費用がかさむダウンタイムを生じさせることなく、より長期間にわたり、継続的な使用が可能となる。

ウィンチの小型で堅牢な構成により、スペースが限られている場合でも効率的に使用できる。特に、寸法が限られた移動体（ｍｏｂｉｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ）の上にこのウィンチを配置するとよい。

本発明によるウィンチは、ホースについて特に有利であることがわかるが、あらゆる種類のロープや電気またはデータケーブルにも適している。単純にするために、以下の説明において、巻き上げるべき要素はホースとするが、本発明がこれに限定されることはない。

枢軸を中心としてドラムを枢動可能に支持することにより、ホースのドラム上への巻き込み角度をほぼ最適化できる。最も適したものとするために、巻き込み角度は、１層または複数の層に巻き上げる場合に特に信頼性が高く、正確な巻上げが行われ、その一方で同時に磨耗の程度が特に小さくなるように選択または変更できる。

駆動装置は、各種の方法で実現できる。駆動装置は油圧要素、より詳しくは、油圧シリンダを備えていれば特に有利である。この種の要素を有することにより、比較的強い力を最小の空間にかけることができる。その結果、きわめて重く、十分に負荷のかかったドラムであっても、高い信頼性で動かすことができる。さらに、油圧シリンダは、非常に修理点検しやすく、信頼性の高い操作方法である点で優れている。あるいは、駆動装置を空気圧または、たとえば歯付ラック（ｔｏｏｔｈｅｄ ｒａｃｋ）等の電気リニアドライブによって操作してもよい。

有利な点として、駆動装置は一方で回転ドラムベアリングに、もう一方で支持装置に関着される。駆動装置は、たとえば回転ドラムベアリングのハブディスクに関着することもできる。このように、ドラム内に延在する枢軸は、特に容易な方法で実現できる。同様に、駆動装置は、適当な方法でドラム内に配置してもよい。さらには、ドラムを枢動させるために駆動装置がカバーしなければならない距離は、それによって短縮される。その結果、エネルギー消費と発生しうる磨耗の影響が減少する。

基本的に、枢軸と回転軸の間の角度は、鋭角でも鈍角でもよい。枢軸が回転軸に対して横方向になると有利である。しかしながら、最適にするためには、枢軸と回転軸の角度は約９０度である。これにより、ドラムベアリングを対称に構成することができ、これは、建設機械の操作中に発生するかもしれない張力を吸収するのに特に適している。好ましくは、枢軸はホースの巻き込み面（ｒｕｎ‐ｉｎ ｐｌａｎｅ）にほぼ垂直に延び、これは特にドラムへの巻き上げ、またドラムからの巻き出しの際にホースが移動する方向である。このような構成において、巻き込み角度は、特に枢軸を中心とするドラムの枢動角度が小さい場合に最適化できる。

本発明によるウィンチは、とりわけ、枢軸がドラム内部に延在する点で優れている。このような構成は、非常に小型で省スペースとなる方法で実現できる。ここで、回転ドラムベアリングはドラムとともに、支持装置上にピボットジョイントによって支持される。このようなピボットジョイントは、ウィンチの張力の大部分を吸収する役割を果たし、これによって枢軸を中心としたドラムの枢動は、特にわずかな力で可能となる。好ましくは、支持装置上に回転ドラムベアリングを支持するために、２つのピボットジョイントを枢軸に沿って設置する。

本発明によれば、駆動装置は少なくとも部分的にドラム内部に設置される。この種の構成により、特に小型のウィンチ構成とするのと同時に、精密な駆動装置を外部の機械的影響から保護することができる。

さらに、本発明によれば、枢動、特に支持装置に関するドラムの枢動角度を測定するために枢動測定装置を設置することが有益である。枢動測定装置は、数値設定インディケータまたは増分インディケータを適当に備える。

本発明により、枢軸でのドラムの能動的枢動のために設置された駆動装置により、特に信頼性の高い巻上げまたは巻出しを、少ない磨耗で実現することができる。

基本的に、駆動装置は、マストの傾斜を機械的な方法で枢動角度に変換する、たとえば歯車ユニットを備えていてもよい。しかしながら、駆動装置は少なくとも１つの油圧シリンダを有することが特に適切であり、油圧シリンダは一方で回転ドラムベアリングのハブディスクに、もう一方で支持装置に関着することができる。このようにして、特に信頼性が高く、メンテナンスが少なくてよい駆動装置が実現する。駆動装置は好ましくは、２つの油圧シリンダを備え、これらは相互に対して正反対に、それぞれ回転ドラムベアリングのハブディスクと支持装置に関着される。このような、特に相互に対抗する油圧シリンダの正反対の構成により、高い張力が発生した場合に、ドラムは特に高い信頼性で、安全に枢動することが可能となる。

本発明によるウィンチの特に有益な実施例は、ドラムに巻き上げられる、またはドラムから巻き出されるホースの長さを測定するための長さ測定装置が設けられることを特徴とする。ウィンチまたはホースの直径がわかっていれば、このような長さの測定値から、ドラムの縦軸に関して巻上げが行われるべき位置、つまり、巻き込み位置を決定することができる。それにより、現在の最適な枢動角度を決定でき、ドラムを駆動装置によって相応に枢動させることが可能となる。したがって、特に幅広いドラムの場合であっても、特に磨耗の少ない巻上げを実現できる。

最後に、本発明をさらに発展させたものによれば、駆動装置を制御するための制御装置が設けられ、これが特に枢動測定装置に接続される点で、ドラムの特に正確な枢動が可能となる。巻き込み角度を特に有効に最適化するために、この代わりに、あるいはこれに加えて、枢動測定装置を長さ測定装置に接続してもよい。

有利な点として、本発明によるウィンチは、残りの滑車装置（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｔａｃｋｌｅ）または引き綱メカニズムを備える、惰性回転式または自由落下式ウィンチである。

支持装置がＣ字型の断面を有し、２つの保持アームを備え、その上に回転ドラムベアリングが個々のピボットボルトで保持されていれば有利である。このような構成により、非常に安定した構造のウィンチを最小限の材料で実現することができる。支持装置の開放部において、ホースを非常に容易に導き出すことができる。２つの保持アームはそれぞれピボットボルトで回転ドラムベアリングのハブディクスに関着され、機械的応力がハブディスクの表面全体に均等に分散されるようになっている。その結果、故障の原因となりうる応力の条件が減る。ピボットジョイントを形成するための２本のピボットボルトの配置と一方でハブディスク、もう一方で支持装置に関着することにより、枢軸をドラム内に延在させることが可能となり、それによって精密なピボットジョイントが外的影響から大いに保護され、その信頼性が高まる。

好ましくは、少なくとも部分的に実体的な方法でドラムの回転軸内に延びるホースまたはケーブル連結部を設ける。懸濁液等の流体媒質を供給する、あるいは油圧油または冷却液を供給するためのホースをこのような連結部に連結することができる。情報伝送または電気供給用ケーブルの連結も可能である。いわゆる回転フィードスルー（ｒｏｔａｒｙ ｆｅｅｄ‐ｔｈｒｏｕｇｈ）により、静止部と回転部を高い信頼性で連結できる。

ドラムの回転軸に関する軸配置により、ドラムがさらに回転しても、連結されたホースやケーブルがよじれることはない。さらに、この位置の連結部は、技術者が特に容易にアクセスでき、したがって、対応するラインや装置の連結が容易となる。

建設機械に関して、本発明は、本発明によるウィンチを備えていることを特徴とする。

地盤作業機具を運搬し、あるいは材料輸送、またはそれぞれ油圧油もしくは電気供給のためのホースまたはケーブルを担持するロープを操作するためにウィンチを設置することが特に有利である。

本発明による建設機械のさらなる改良は、傾斜装置を設置し、これによってマストをベース本体に関して、特にホースの移動方向またはマストとベース本体の中を延びる軸に関して横方向に傾斜させることができる点である。このような傾斜装置により、マストをベース本体に関して横方向に１０°まで、好ましくは５°までの傾斜角度で傾斜させ、水平に関してこれと対応する傾斜の掘削孔を形成し、またおそらくパイルを建て込むことが可能となる。

本発明によれば、ベース本体に関するマストの横方向の傾斜を測定するための傾斜測定装置が設置され、これがウィンチの駆動装置の制御装置に接続されていることが好ましく、この場合、駆動装置は本発明によるドラムの枢動に役立つ。このように、枢軸を中心としたドラムの横方向の傾斜角度に依存する枢動が、ドラムへの巻き込み中のドラムの曲げ応力が大幅に低減されるような方法で可能となる。

特に高い張力を提供するために、本発明によれば、ウィンチをベース本体の上に設置することが好ましい。最適なものとするためには、ウィンチをベース本体のうち傾斜装置によってベース本体に関して傾斜されることのない部分に配置する。

以下に、図面にその概略を示す、好ましい実施例に関して本発明を説明する。

図１から図４は、本発明によるウィンチ１を示す。ウィンチ１は、ホース等を受けるための円柱ドラム１０を有する。ドラム１０の表面には、突出する波型の凹凸面（ｐｒｏｆｉｌｅ）１２が設けられ、ホース（図示せず）の案内と巻上げを確実にする。ドラム１０の前面１４，１４’の付近では、ホースの巻上げを横方向に制限する円形のコイル壁（ｃｏｉｌ ｗａｌｌ)１５，１５’がドラム１０上に形成される。ドラム１０は、駆動モータによって回転軸１３を中心として回転可能に駆動でき、駆動モータは図には示されず、偏心ベース１７の上にフランジ状に設置され、この回転軸１３は円柱ドラム１０の縦軸と一致する。

図２に示すドラムの突出部３９を通じてホースはドラム１０から横方向に出て、連結ライン３７の中に入る。連結ライン３７は、ドラム１０の回転軸１３上の回転フィードスルー３６に続く。ドラム１０と一緒に回転する回転フィードスルー３６は、固定連結部３５への直接的移行部を形成し、これによってホースをポンプ等の外部装置に接続できる。回転ドラムベアリング２０により、ドラム１０はハブディクス２５に回転可能に支持される。ハブディスク２５には、断面がＣ字型で２つの保持アーム５５，５５’を有するフォークとして形成される支持装置５０が、２つのピボットジョイント４０，４０’によって取り付けられている。ピボットジョイント４０，４０’はそれぞれヒンジとして形成され、保持アーム５５，５５’にピボットボルトが取り付けられる。支持装置５０は、ハブディスク２５にピボットジョイント４０，４０’によって枢動可能に関着される。枢軸４３は、ピボットジョイント４０，４０’の間の連結ラインによって形成され、ドラム１０の回転軸１３に垂直に位置づけられる。ピボットジョイント４０，４０’と枢軸４３はどちらも、ドラム１０の内部に設置される。さらに、支持装置５０とハブディスク２５の間に、油圧シリンダとして設計される駆動装置３０が設置される。油圧シリンダのピストンロッドは、支持装置５０とハブディスク２５に関着される。

図３に示されるウィンチ１の状態において、ドラム１０の枢動していない状態と比較して油圧シリンダのピストンロッドは挿入路に沿って挿入され、ドラム１０の回転軸１３は枢軸４３を中心として、支持装置５０に関して枢動角αだけ枢動される。図４に示されるウィンチ１の状態では、油圧シリンダのピストンロッドはピストンハウジングから延び、ドラム１０は支持装置５０に関して枢動していない状態にある。

本発明によるウィンチの斜め前面図である。 図１のウィンチの背面図である。 本発明によるウィンチの、枢動した状態の平面図である。 本発明によるウィンチの、枢動していない状態の平面図である。

符号の説明

１ ウィンチ、１０ ドラム、１２ 凹凸面、１３ 回転軸、１４，１４’ ドラム前面、１５，１５’コイル壁、１７ 偏心ベース、２０ 回転ドラムベアリング、２５ ハブディスク、３０ 駆動装置、３５ 固定連結部、３６ 回転フィードスルー、３７ 連結ライン、３９ ドラム突出部、４０，４０’ ピボットジョイント、４３ 枢軸、５０ 支持装置、５５，５５’ 保持アーム。

Claims (10)

1. ドラムと、
   回転ドラムベアリングであって、その上にドラムが回転軸を中心として回転可能に支持される回転ドラムベアリングと、
   支持装置であって、その上に少なくとも１つのピボットジョイントによって回転ドラムベアリングがドラムとともに枢軸を中心として枢動可能に支持される支持装置と、
   枢軸を中心としたドラムの能動的枢動のための駆動装置と、
   を備えるウィンチであって、
   枢軸はドラム内部に延在し、
   駆動装置は少なくとも部分的にドラム内部に配置されることを特徴とするウィンチ。
2. 請求項１に記載のウィンチであって、
   駆動装置は少なくとも１つの油圧シリンダを備えることを特徴とするウィンチ。
3. 請求項２に記載のウィンチであって、
   油圧シリンダは一方で回転ドラムベアリングのハブディスクに、もう一方で支持装置に関着されることを特徴とするウィンチ。
4. 請求項１に記載のウィンチであって、
   枢軸は回転軸に対して横方向を向き、特に枢軸と回転軸の間の角度は約９０°であり、枢軸はホース等の巻き込み面に対してほぼ垂直に延びることを特徴とするウィンチ。
5. 請求項１に記載のウィンチであって、
   支持装置に関するドラムの枢動角度を測定するための、好ましくは設定値送信手段（ｓｅｔ ｖａｌｕｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ)を備える枢動測定装置が設置されていることを特徴とするウィンチ。
6. 請求項１に記載のウィンチであって、
   ドラムに巻き上げられる、またはドラムから巻き出されるホースの長さを測定するための長さ測定装置が設置されていることを特徴とするウィンチ。
7. 請求項１に記載のウィンチであって、
   特に枢動測定装置または長さ測定装置に接続される、駆動装置を制御するための制御装置が設置されていることを特徴とするウィンチ。
8. 請求項１に記載のウィンチであって、
   支持装置は断面がＣ字型で２つの保持アームを有し、保持アームの上に回転ドラムベアリングがそれぞれのピボットボルトによって保持されることを特徴とするウィンチ。
9. 請求項１に記載のウィンチであって、
   少なくとも部分的に実体的な方法でドラムの回転軸内に延在するホースまたはケーブルが設置されていることを特徴とするウィンチ。
10. 特に基礎工事用の建設機械であって、
    請求項１によるウィンチが設置されていることを特徴とする建設機械。

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