JP2023130175A

JP2023130175A - 掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造

Info

Publication number: JP2023130175A
Application number: JP2022034699A
Authority: JP
Inventors: 靖孝中西; Yasutaka Nakanishi
Original assignee: TOYO KIKAKU KK
Current assignee: TOYO KIKAKU KK
Priority date: 2022-03-07
Filing date: 2022-03-07
Publication date: 2023-09-20

Abstract

【課題】押付力と回転力と内蔵したエアハンマー装置Ｈによる繰り返し打撃力とを掘削刃物Ｂに与えて、地盤・地山を効果的に掘削する掘削工具４を、クレーン作業車Ｇの上下・前後・左右の自由度をもって操作される操作アーム１の先端部２に取付ける構造で、掘削刃物Ｂの掘削時に地盤側から生じる上下方向の反力、回転反トルク、繰り返し打撃力の反力が、掘削工具４と前記先端部２との接続部特にスイーベル部Ｓを破損・損耗させることを抑えることができる連結構造を提供する。【解決手段】掘削刃物の上方のエアハンマー装置Ｈを介して連結された摺動角軸４３を先端部２に連結されて回転される円筒部４１の内部空間で上下動させることで上記の回転力・反トルク・繰り返し打撃力の反力のエネルギーを開放してスイーベル部の構造に強い荷重が作用しないようにして、スイーベル部の破損を低減して掘削工具の寿命を長くする。【選択図】図２

Description

本発明は、土木建設工事で地面・地山・地盤に対して先端に取り付けた掘削刃物を用いて削孔又は掘削するクレーン掘削作業車又は垂直の杭打機等の掘削機械にあつて、その掘削機械で操作されて所要の自由度をもって動かすことができる操作部の先端部に、掘削刃物と同掘削刃物に繰り返し打撃を与えるエアハンマー装置とを地中に挿入される筒状の下部ボデイ内部に内蔵させるとともに前記下部ボデイの上部に前記先端部に取付けた油圧モータ等の回動部の回転力を前記下部ボデイと前記エアハンマー装置に伝達できる上部構造を設け、前記下部ボデイと前記上部構造との中間に前記エアハンマー装置のエア取り込みのスイーベル部を設けた構造の掘削工具の取付構造に関する。特に掘削する地面・地山・地盤から掘削刃物が受ける反力・回転反トルク及び繰り返し打撃力の反力振動エネルギーが前記掘削工具に負荷されても前記掘削工具の内部構造・部品が破損・損傷を受けにくくする掘削工具の先端部との取付け構造に関する。

従来、掘削機械の操作されて上下・左右・首振り等の運動自由度をもって動かされる操作部の先端部において、前記掘削刃物と同掘削刃物に繰り返し打撃を与えるエアハンマー装置を筒状の内部に内蔵した下部ボデイと，下部ボデイの上方に設けられる前記操作部の先端部に取付けた油圧モータ等の回動部の回転力を前記下部ボデイと前記エアハンマー装置に伝達できる上部構造を有する掘削工具を前記先端部と取付ける構造は、先端部に取付けた油圧モータ等の回動部の回転出力軸と掘削工具との間にスイーベル部を設け、同スイーベル部において先端部の前記回転出力軸の回転力を掘削工具側の回動部材に伝達できる構造として、同回動部材の回転力は前記下部ボデイと前記エアハンマー装置とを回動させ、更に前記の外周に嵌装したスイーベル部を形成する外筒に前記エアホースを固着し、同エアホースの高圧エアを前記外筒の供給口と前記回転部材の内部に形成した空気通路とを介して、下部ボデイ内の前記エアハンマー装置に空気を送り込む構造であった。この構造は周知で特許文献１で知られている。

しいかしながら、掘削工具の掘削刃物に作用する回転力及び繰り返し打撃力の地盤側からの反トルク・反力・衝撃エネルギーは前記掘削刃物とエアハンマー装置を介して前記スイーベル部に強く負荷され、スイーベル部の構造の回転構造及びエア機密構造を破損・損傷させていた。そのため、この破損・損傷で掘削工具の寿命、機密性が低下して掘削工具の使用寿命を短くしていた。

特開平７－１６６７８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、前記の操作アームの先端部と掘削工具との取付構造を改良することで、掘削工具のスイーベル部での破損・損傷を低減させ、故障が少なく耐久性が高く製品寿命を長くできる先端部と掘削工具との取付構造を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）土木建設工事で地面・地山・地盤に対して先端に取り付けた掘削刃物を用いて削孔又は掘削する掘削機械にあって、その掘削機械で操作されて所要の自由度をもって動かすことができる操作部の先端部に、
地盤を掘削する掘削刃物と同掘削刃物を繰り返し打撃するエアハンマー装置とを地中に挿入される筒状の下部ボデイ内部に内蔵させ且つ前記下部ボデイの上部に前記先端部に取付けた油圧モータ等の回動部の回転力を前記掘削工具側の回転部材を介して伝達させて下方の前記下部ボデイと前記エアハンマー装置を回転させる上部構造を有する掘削工具を脱着自在可能に取付けるとともに、
前記先端部に設置した回動部から発生させる回転力を前記上部構造を介して前記下部ボデイと前記エアハンマー装置と前記掘削刃物に負荷させてこれらを回転させ、更に前記上部構造の前記回転部材の下部と前記下部ボデイとの間に前記回転部材の下部の外周に外筒を回転可能に嵌装してスイーベル部を形成し、同スイーベル部の前記外筒に取付けたエアホースのエアを前記スイーベル部の前記外筒と前記回転部材の下部の内側に形成された空気路を介し前記下部ボデイ内の前記エアハンマー装置に送り、前記エアハンマー装置の作動で発生する繰り返し打撃力を前記下部ボデイ内の前記掘削刃物に加えて効果的に掘削させることができる、掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取り付け構造であって、
前記掘削工具の上部構造は、先端部の回動部に脱着自在に取付けられて回動部の出力軸によって回転して且つ軸方向に連接された連動筒部と，同連動筒部の下端に連結され内部に上下方向に長い中空空間を有する円筒部と，同円筒部の下部に設けた内部の断面円形の前記中空空間の円径より狭い包路面でその内面が多角形状とした中間筒部と，同中間筒部の内部の内面が多角形状とした多角形状中空空間に嵌挿されて前記円筒部の回転で回転する外形が多角形状の摺動角軸と，前記摺動角軸の下端に設けた拡幅した連結軸部とを有し、
前記上部構造の下方の前記掘削工具には、前記同連結軸部の下端と連結されて下方に延びた筒状の前記下部ボデイと，同下部ボデイ内の下方に封入された掘削刃物と，前記連結軸部の下端と連結されて下方の前記掘削刃物の頭部を繰り返し打撃するエアハンマー装置とを備えた構造であり、スピン回転する前記連結軸部と，前記連結軸部の外周に嵌装した外筒と，同外筒に取り付けられたエアホースと，前記エアホースのエアを前記エアハンマー装置に送気する前記連結軸部と前記外筒に形成された空気通路とで形成されたスイーベル部とを備えた構造であり，しかも上下にストローク運動する前記摺動角軸の頭部はその上下ストロークの最上位置でも前記円筒部の内面の天井面との間に接触しない遊び空間を確保させることで、前記掘削刃物に働く地盤からの反力・回転反トルク及び前記エアハンマー装置の作動による繰り返し打撃の反力のエネルギーが前記エアハンマー装置と前記連結軸部がある前記スイーベル部に荷重されても前記摺動角軸の頭部と前記円筒部の内面の天井面との間に接触しないので、前記摺動角軸は前記円筒部の前記中空空間で上下の往復ストローク運動して、前記反力とそのエネルギーはその運動で開放され、前記スイーベル部に荷重する力と振動エネルギーは弱まりスイーベル部の破損・損傷を低減して製品寿命を長くできることを特徴とする、掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造
２）前記遊び空間の寸法として１０～１５０ｍｍ確保するようにした、前記１）記載の掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造
３）前記摺動角軸の下端の前記連結軸部の外側で前記摺動角軸の摺動方向に延びた案内管を複数設け、前記先端部の下方に前記摺動角軸の摺動方向に延びた固定支持された複数の上下動案内用ロッドの外側に前記案内管を摺動可能に嵌装して、前記上下動案内用ロッドに沿って前記摺動角軸の上下ストローク方向を規制するとともに、前記スイーベル部の前記外筒と前記エアホースが前記摺動角軸の回転とともにとも廻りしない様にしたことを特徴とした前記１）又は２）記載の掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造
にある。

本発明によれば、前記下部ボデイ内の前記エアハンマー装置と連結されて回転と上下動する前記連結軸部とその外側に嵌装された前記筒体とに、前記エアホースからのエアの送気口と空気路とを設けて前記エアハンマー装置に送気する前記スイーベル部を形成し、気密性に優れた空気路を形成できしかもこの前記連結軸部の上部はそのまま上方の前記摺動角軸であり、前記円筒部と前記摺動角軸とは嵌合して回転が下方の前記連結軸部に伝動可能としているので、前記先端部からの回転力と前記エアハンマー装置による繰り返し打撃力は前記掘削刃物に負荷されて地面を掘削するが、その掘削に対して上下方向の力・回転力及び打撃力の反力がこの前記連結軸部に作用するが、その反力は前記連結軸部から直接上方の前記摺動角軸に作用して、前記摺動角軸は前記円筒部の中空空間内で上下にストローク運動し、且つ前記円筒部の天井面と上下にストロークする前記摺動角軸の頭部との間には遊びの空間があって接触なく単に上下動するだけとなり、その分前記連結軸部に作用する反力・、飛び上がり力・回転力及び繰り返し打撃する反力エネルギーは前記摺動角軸の上下運動で開放され、下方の前記スイーベル部に強く作用する反力が減少し、前記スイーベル部の破損は大巾に低下減し、前記スイーベル部の破損・故障は大巾に抑えられて、掘削工具の耐久性を大巾に向上させる。

図１は本発明の実施例の掘削用のクレーン作業車による使用状態を示す説明図である。図２は実施例の連結構造の要部を示す説明図である。図３は図２のＡ－Ａ拡大断面図である。図４は図２の連結構造の平面図である。図５は掘削工具の筒状の下部ボデイの内部構造を示す説明図である。

本発明では摺動角軸の頭部のストロークの最大上位位置とこれを嵌挿した円筒部の内部の天井面との非接触とする空間の遊びの寸法としては２０ｍｍ以上が実用的な寸法である。この寸法は１０ｍｍ～１５０ｍｍの範囲にするのが好ましい。前記先端部の出力軸と連動筒部との連結には、実施例の連結構造のごとく、スプライン歯合とネジ連結の組み合せの他、ネジ螺合でも可能である。
本発明では、摺動角軸部と中間軸部との間の連結部分には、雨水・ゴミ・砂などが掘削刃物の隙間・空隙・表面に進入・付着するのを防止する侵入防止用防水ラバー５３を設けることが好ましい。

図１～３に示す実施例を図面に基づいて説明する。
図中、Ｇは本発明の先端部とエアハンマーを内蔵する取付構造の実施例である。
Ｋは掘削用クレーン作業車、Ｋ１は同クレーン作業車Ｋのクレーンブーム、１はクレーンブームＫ１の操作アーム、２はその操作アームの先端部、３は同先端部に設けた油圧モータによる回動部、３１は同回動部の出力軸、４は実施例の掘削工具、４０は前記出力軸３１のスプラインと歯合する前記掘削工具４の連動筒部、401は前記出力軸３１のスプラインと歯合する連動筒部40の内側のスプライン、４０２は出力軸３１と連動筒部４０を軸方向に連接する6角ボルト、４１は同連動筒部の下端に連接される内部が中空空間となった円筒部、４２は同円筒部の下部の中間筒部、４２１は同中間筒部の６角形状内面の中空空間、４２１１は20ｍｍの遊び空間、４３は同中空空間に嵌挿された６角形状の外形の摺動角軸、４４は同摺動角軸の下端に連結された拡径した連結軸部、４４１は同連結軸部の内部に設けた空気路、４５は同連結軸部４４の外周で同連結軸部４４を回転可能に嵌装した固定の筒体である。Ｓは本実施例の連結軸部４４と筒体４５で形成されるスイーベル部、Ｓ１は同スイーベル部の外側に設けた高圧のエアの送給口、Ｓ２は同送給口S１に接続されるエアホース、Ｓ３は連結軸部４４内部に設けた空気通路、４７は同連結軸部４４の下端に連結されたエアハンマー装置４７（H）であって、同連結軸部４４の空気路４４１から高圧エアがエアハンマー装置４７（H）へ送給され、その内部のピストンロッド４７２の下端が掘削刃物４８の頭部に対し繰り返し打撃力を与える。４７１はエアハンマー装置４７（H）のケーシングであって、連結軸部４４からの押付力と回転力を掘削刃物４８（B）に伝達する。
４８はエアハンマー装置４７（H）内のピストンロッド４７２によって軸体４８２の頭部に加えられる繰り返し打撃力と前記押付力と回転力が与えられて同軸体の下端に取付けたインナービット４８１によつて地盤を掘削する掘削刃物、４８２は同掘削刃物Bの軸部、
５３は摺動角軸４３の外側で且つ連結軸部43の上端と中間筒部４２下端との間に設けた防水ラバー、
４８１は掘削刃物４８の下端でエアハンマー装置４７（H）のケーシング４７１によって回転力が伝達されるインナービットである。４９はエアハンマー装置４７（H）と掘削刃物４８（B）を内側に収容したインナーケイシングである下部ボデイ、５０は先端部側の下方に取付けられた上下動用ロッド軸、５１は同上下動用ロッド軸の外側に嵌装した案内管、５２は同案内管と連結軸部４４とを連結する取付部材である。更に、連結軸部４４の外側の案内管５１は先端部側に取付けられた上下動用ロッド軸５０に挿入されているので摺動角軸４４は案内管５１の案内により円筒部４１の内部を円滑に上下運動できる。

（実施例の動作説明）
本実施例では、図１に示すように掘削用クレーン作業車ＫのクレーンブームＫ１の下方の操作アーム１の先端部２は、上下・左右・前後いずれでも可動でき、その先端部２の下端に本発明の掘削工具４を取付けて、地面に所要深さの削孔を行う例である。

クレーンブームＫ１の先端下方に吊り下げた操作アーム１の先端部２は垂直の部材であり、同先端部２に設けた油圧モータを使用した回動部３を設け、その出力軸３１は掘削工具４の連動筒部４０に挿入されてスプラインの嚙み合い連動されて連動筒部４０は回動され、先端部２の回動部３の回転力は連動筒部４０とその下方の円筒部４１とその下部の中間筒部４２に伝達されて、中間筒部４２を回転させ下方の連結軸部４４も回転する。同時に同中間筒部の回転は内部の６角形状の内面の中空空間４２１に挿入されている６角形状の内面と嵌合する外形状が６角形状の摺動角軸４３を回転させる。しかも摺動角軸４３は外側の中間筒部４２の内面と嵌入していて上下に摺動可能となっている。しかも摺動角軸４３はエアハンマー装置４７（H）のケーシング４７１の頭部と連結軸部４４を介して連結されているので、下方のエアハンマー装置４７（H）からの繰り返し打撃の反力は連結軸部４４を介して摺動角軸４３を上下摺動させて上下ストローク運動させる。これら力、回転力及び打撃力の地盤側からの反力のエネルギーは、連結軸部４４を介して摺動角軸４３を上下ストローク運動させて、これによって反力のエネルギーは消耗して開放される。摺動角軸４３と上方の円筒部４１とは摺動しても摺動角軸４３の頭部４３１と円筒部４１の内側天井面４１１との間にはその上下の２０mm程の遊び空間４２１１を設けられているので、摺動角軸４３の頭部４３１と円筒部４１の内側天井面４４１とは当接しない。よつて円筒部４１・スイーベル部Ｓにはこれら反力による力・回転力、繰り返し打撃力の反力エネルギーは直接伝えられず減衰して弱まつてスイーベル部Ｓの構造に作用するので、反力の負荷に耐えられるものとなつている。

本実施例の削工具では、下記の商品上の利点を備える。
１構造がシンプルで価格が安く提供できる。したがって故障が少なくランニングコストが極めて低い。
２図２に示す通りでエアハンマー装置４７（H）のすぐ上にスイーベル部Ｓ（給気部）が有り、その上にクッションラバー（防水ラバー５３）が有る為、圧気が構造部の中を通らないので摺動面へのグリスアップのみで良く、エアー洩れ防止の為の加工精度やＯリング、シール類の摩耗考慮が一切不要となる。
３スイーベル部Ｓのエアーのインレット部にユニバーサルジョイントを組込み、３６０°どの方向にもホースの引き出しが可能。
４伸縮可能な供廻り防止装置をセット供給している。
５回動部３の油圧モーターとの接続はスライドサブ上部のインナースプライン部にモーターシャフト（出力軸31）を挿入し、６角ボルト４０２で固定することによりスイーベルシャフトとハンマー迄一体化され、モーターの回転を伝え縦吊りの上、ＧＬに押しつけることによりハンマーリングが始まり、その反動を除去する構造に成っている。この折、同スライドサブ本体からスイーベルシャフトが脱落しない様に二重、三重に防止機構が構築されている。尚ストローク以上に収縮した時のクッションラバーがある。
又のボルトの２本が緩むことが無い様にボルトの頭に６角部の穴を穿孔し、それぞれをワイヤーで縫い、万一の事故が起こらぬよう配慮した構造に成っている。

ショックアブソーバー部の分解要領
１油圧モーター（オーガー減速機）の胴体部にバンドで固定している部品をモーターから取り外し、廻り止め用受台から部品を引き出し、取り除く。
２キャップボルトの6本を外し、スライドサブ上部を取り除く。
３穴付き6角ボルトのワイヤーを取り除き２本のボルトを取り除く。この時のクッションラバー（防水ラバー５３）、スナップリング押えが一緒に取れてもかまわないし、別々に取り除いても良い。
４砂プリン雲スナップリングプライヤーで開き、取り除く。
５シャフト用ナットを取り除くが、これは内ネジが切ってあるので（右ネジ）、左回転させながら抜き取る。シャフト用ワッシャーを取る。
６粉塵カバーＡＳＳＹ両側のバンド部も緩め、スライドサブ本体及びジャバラを引き出す。以上でショックアブソーバー部の分解は終了となる。

＊ショックアブソーバー部のメンテナンスに掛かる費用はクッションラバー（防水ラバー５３）、穴付き６角ボルト、ワッシャー交換程度で費用的には微々たるもの。
＊エアースイーベル部Sのメンテナンスはブッシュ、ラバー、パッキ、Ｏリング類の交換程度で高額な部品の取り換えは有らない。
よって、本実施例では掘削工具の破損・気密性低下も少なく、掘削工具の性能を長く維持し、耐久性ある掘削具とした。

本発明は、地上の地面の削孔の他にトンネル工事での掘削・削孔工事にも有益である。

Ｇは実施例の掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造例である。
Ｋはクレーン作業車
Ｋ１はクレーンブーム
Ｓは実施例の掘削工具Ｇのスイーベル部
Ｈは掘削工具に設けたエアハンマー装置
Ｈ１は同エアハンマー装置のケーシング
Ｂは掘削工具のエアハンマー装置の下方に設けた掘削刃物
Ｂ１は掘削刃物の軸部
Ｂ２は下端に設けられたインナービット
Ｔは掘削工具のエアハンマー装置Ｈの外周の筒状の下部ボデイ
１操作アーム
２先端部
３回動部
３１ねじ出力軸
４０螺合筒部
４０１スプライン
４０２ 6角ボルト
４１円筒部
４１１天井面
４２中間筒部
４２１中空空間
４３摺動角軸
４４連結軸部
４５筒体
４７（Ｈ）エアハンマー装置
４７１エアハンマー装置のケーシング
４８（Ｂ）掘削工具
４８１インナービット
４８２軸部
５０上下動用ロッド軸
５１案内管
５２案内管と連結軸部４４とを連結する取付部材

Claims

土木建設工事で地面・地山・地盤に対して先端に取り付けた掘削刃物を用いて削孔又は掘削する掘削機械にあって、その掘削機械で操作されて所要の自由度をもって動かすことができる操作部の先端部に、
地盤を掘削する掘削刃物と同掘削刃物を繰り返し打撃するエアハンマー装置とを地中に挿入される筒状の下部ボデイ内部に内蔵させ且つ前記下部ボデイの上部に前記先端部に取付けた油圧モータ等の回動部の回転力を前記掘削工具側の回転部材を介して伝達させて下方の前記下部ボデイと前記エアハンマー装置を回転させる上部構造を有する掘削工具を脱着自在可能に取付けるとともに、
前記先端部に設置した回動部から発生させる回転力を前記上部構造を介して前記下部ボデイと前記エアハンマー装置と前記掘削刃物に負荷させてこれらを回転させ、更に前記上部構造の前記回転部材の下部と前記下部ボデイとの間に前記回転部材の下部の外周に外筒を回転可能に嵌装してスイーベル部を形成し、同スイーベル部の前記外筒に取付けたエアホースのエアを前記スイーベル部の前記外筒と前記回転部材の下部の内側に形成された空気路を介し前記下部ボデイ内の前記エアハンマー装置に送り、前記エアハンマー装置の作動で発生する繰り返し打撃力を前記下部ボデイ内の前記掘削刃物に加えて効果的に掘削させることができる、掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取り付け構造であって、
前記掘削工具の上部構造は、先端部の回動部に脱着自在に取付けられて回動部の出力軸によって回転して且つ軸方向に連接された連動筒部と，同連動筒部の下端に連結され内部に上下方向に長い中空空間を有する円筒部と，同円筒部の下部に設けた内部の断面円形の前記中空空間の円径より狭い包路面でその内面が多角形状とした中間筒部と，同中間筒部の内部の内面が多角形状とした多角形状中空空間に嵌挿されて前記円筒部の回転で回転する外形が多角形状の摺動角軸と，前記摺動角軸の下端に設けた拡幅した連結軸部とを有し、
前記上部構造の下方の前記掘削工具には、前記同連結軸部の下端と連結されて下方に延びた筒状の前記下部ボデイと，同下部ボデイ内の下方に封入された掘削刃物と，前記連結軸部の下端と連結されて下方の前記掘削刃物の頭部を繰り返し打撃するエアハンマー装置とを備えた構造であり、スピン回転する前記連結軸部と，前記連結軸部の外周に嵌装した外筒と，同外筒に取り付けられたエアホースと，前記エアホースのエアを前記エアハンマー装置に送気する前記連結軸部と前記外筒に形成された空気通路とで形成されたスイーベル部とを備えた構造であり，しかも上下にストローク運動する前記摺動角軸の頭部はその上下ストロークの最上位置でも前記円筒部の内面の天井面との間に接触しない遊び空間を確保させることで、前記掘削刃物に働く地盤からの反力・回転反トルク及び前記エアハンマー装置の作動による繰り返し打撃の反力のエネルギーが前記エアハンマー装置と前記連結軸部がある前記スイーベル部に荷重されても前記摺動角軸の頭部と前記円筒部の内面の天井面との間に接触しないので、前記摺動角軸は前記円筒部の前記中空空間で上下の往復ストローク運動して、前記反力とそのエネルギーはその運動で開放され、前記スイーベル部に荷重する力と振動エネルギーは弱まりスイーベル部の破損・損傷を低減して製品寿命を長くできることを特徴とする、掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造。
前記遊び空間の寸法として10～１５０ｍｍ確保するようにした、請求項１記載の掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造。
前記摺動角軸の下端の連結軸部の外側で前記摺動角軸の摺動方向に延びた案内管を複数設け、前記先端部の下方に前記摺動角軸の摺動方向に延びた固定支持された複数の上下動案内用ロッドの外側に前記案内管を摺動可能に嵌装して、前記上下動案内用ロッドに沿って前記摺動角軸の上下ストローク方向を規制するとともに、前記スイーベル部の外筒と前記エアホースが前記摺動角軸の回転とともにとも廻りしない様にしたことを特徴とした請求項１又は２記載の掘削機械の可動する操作アームの先端部と掘削工具との取付構造。