JP2938347B2

JP2938347B2 - 建設機械用トルクリミッタ

Info

Publication number: JP2938347B2
Application number: JP18478694A
Authority: JP
Inventors: 正弘中島; 和夫柳原
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH0849485A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転される工具に過負
荷が加わった場合にトルク伝達を制限する建設機械用ト
ルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、杭孔を掘削するものとして、
例えば、実開平６−４３０９０号公報にあるように、ケ
ーシングチューブ内に吊下げられるシャフトに、下端に
オーガドリルが着脱可能に取り付けられる筒部材を上下
方向にスライド可能に挿着し、グリップ部材とシャフト
との間を中心から外側へ向けて下向きのリンクで、グリ
ップ部材と筒部材との間を中心から外側へ向けて上向き
のリンクでそれぞれ連結し、グリップ部材を拡開してケ
ーシングチューブ内壁に係合させ、ケーシングチューブ
とオーガドリルとが一体的に回転するようにして掘削す
る装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、例えば、オーガドリルの先端に取り
付けられた掘削ビットが硬い岩盤や岩石等に当たると、
掘削ビットが欠けてしまう場合があり、その場合には、
一旦、オーガドリルを地上に引き上げ、掘削ビットを交
換して、再び掘削を繰り返さなければならない。地上か
らでは掘削ビットが硬い岩盤等に突き当たったかどうか
を監視するために、ケーシングチューブを回転駆動する
油圧モータに供給される作動油圧力を検出し、圧力上昇
を確認してから油圧モータを停止させても、破損防止に
は間に合わず、掘削ビット等の保護を十分に図れなかっ
た。また、オーガドリルに限らず、他の工具、例えば、
掘削バケット等でも同様であり、工具を破損から保護で
きない場合があるという問題があった。

【０００４】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、工具の保護を図った建設機械用トルクリミ
ッタを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、駆動源の回転を回転伝達機構を介して
工具に伝達する建設機械の前記工具と前記回転伝達機構
とを回転可能に連結すると共に、前記工具又は前記回転
伝達機構の一方に、付勢部材により付勢され摺動可能に
支持されたピストンを設け、該ピストンと前記工具又は
前記回転伝達機構の他方とを、トルクの増加により前記
ピストンを前記付勢部材の付勢力に抗して摺動して前記
ピストンとの係合を解除可能なかみ合い機構を介して連
結したことを特徴とする建設機械用トルクリミッタの構
成がそれである。

【０００６】また、前記かみ合い機構は、前記ピストン
の先端と、前記他方に形成された回転中心を中心とする
円筒状の摺接面とにそれぞれ形成したかみ合い溝に挿入
された転動体を有し、トルクの増加により前記ピストン
を前記付勢部材の付勢力に抗して摺動させて前記転動体
が一方のかみ合い溝から離脱可能に形成された構成とし
てもよい。

【０００７】更に、前記回転伝達機構は、ケーシングチ
ューブと、該ケーシングチューブ内に吊下げられて拡開
し前記ケーシングチューブ内壁に一体回転可能に係合す
るグリップ機構とを備え、前記グリップ機構に前記工具
を回転可能に支持した構成としてもよい。

【０００８】

【作用】前記構成を有する建設機械用トルクリミッタ
は、駆動源が回転駆動されると、回転伝達機構が、その
回転をかみ合い機構を介して工具に伝達する。そして、
工具に加わるトルクが増加すると、ピストンが付勢部材
の付勢力に抗して摺動して回転伝達機構と工具との係合
を解除して、駆動源の回転を工具に伝達せず、工具が保
護される。

【０００９】また、かみ合い機構が転動体を備えたもの
では、トルクの増加によりピストンが付勢部材の付勢力
に抗して摺動して転動体がかみ合い溝から離脱して係合
が解除される。そして、回転伝達機構の回転により、円
筒状の摺接面に沿って転動体が伝動して、再びかみ合い
溝に嵌入し、トルクが減少していると、回転伝達機構の
回転がかみ合い機構を介して工具に伝達され、係合が復
帰する。

【００１０】回転伝達機構が、ケーシングチューブとグ
リップ機構とを備えたものでは、ケーシングチューブが
回転されると、グリップ機構、かみ合い機構を介して工
具が回転される。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図２に示すように、１は回転押込機構で、水
平状態に保持されるベースフレーム２に、昇降フレーム
３を昇降する昇降シリンダ４を１組立設し、昇降フレー
ム３に軸受け５を介してリング状の回転部材６を回転可
能に支持している。回転部材６の外周にはギヤ７が形成
されており、昇降フレーム３に設けた油圧モータ８の回
転軸に固着した駆動ギヤ８ａとギヤ７とをアイドルギヤ
９を介して噛合させ、油圧モータ８の回転により回転部
材６を回転するように構成されている。

【００１２】回転部材６の内周には、ケーシングチュー
ブ１０を挿通可能なテーパ孔１１が形成されており、テ
ーパ孔１１は下方に向かって縮径するように形成されて
いる。回転部材６の上方には、昇降フレーム３に配置さ
れたチャックシリンダ１２により昇降されるブラケット
１３ａが設けられており、ブラケット１３ａと回転部材
６との間に、ベアリング１３ｂを介して回転フレーム１
３ｃがブラケット１３ａと共に昇降するように支持され
て配設されている。回転フレーム１３ｃから吊下られた
楔状のチャック部材１４が、テーパ孔１１とケーシング
チューブ１０との間に挿入されている。

【００１３】ケーシングチューブ１０内には、グリップ
機構１５が図示しないクレーンにより吊下られており、
グリップ機構１５は、スイベルジョイント１７を介して
クレーンのワイヤロープ１８に吊下られたシャフト１９
と、シャフト１９に上下方向に摺動可能に装着された筒
部材２０と、ケーシングチューブ１０の内周に沿って配
置された複数のグリップ部材２２とを備えている。

【００１４】シャフト１９に固定された上部フランジ１
９ａ上にウエイト２３が搭載されており、シャフト１９
と筒部材２０との間にスプリング２４が圧縮されて介装
されている。上部フランジ１９ａとグリップ部材２２と
は、上部フランジ１９ａの下方への移動でグリップ部材
２２が拡開されるように、両端が揺動可能に支持された
リンク２５で連結されている。また、筒部材２０とグリ
ップ部材２２との間は、筒部材２０の上方への移動でグ
リップ部材２２が拡開されるように、上下一組のリンク
２６，２７で連結されている。

【００１５】尚、本実施例では、ケーシングチューブ１
０とグリップ機構１５とにより回転伝達機構２８が構成
されている。回転伝達機構２８は、これに限らず、リバ
ース工法やアースドリル工法でのケリーバ等であっても
よい。筒部材２０の下端フランジ２０ａには、ケース部
材３０のフランジ３１が取り付けられており、ケース部
材３０には、図１、図３に示すように、筒部材２０と同
芯上に下方に突出された軸部３２が形成されている。ま
た、ケース部材３０には、その内周に、軸部３２と同芯
上に円筒状の摺接面３４が形成されている。

【００１６】前記軸部３２は、摺接面３４に囲まれた空
間内に収納された本体部材３６に形成された挿入孔３８
に回転可能に挿入されると共に、ケース部材３０に固着
されたリング部材６４により、本体部材３６の外れ止め
がなされている。また、ケース部材３０と本体部材３６
との間には、スラスト軸受け４０が介装されている。本
体部材３６には、軸部３２の径方向に摺動孔４２が、本
実施例では、等間隔で４個の摺動孔４２（一部のみ図示
する）が形成されており、各摺動孔４２には、それぞれ
ピストン４４が摺動可能に挿入されている。

【００１７】ピストン４４の軸部３２側から、有底孔４
６が形成されており、有底孔４６には、付勢部材として
の２本のばね４８，５０が挿入されている。そして、本
体部材３６から有底孔４６内に向かって突設された支持
軸５２の先端に形成された鍔部５４が有底孔４６内に挿
入され、ピストン４４に固定されたキャップ５６により
有底孔４６が閉塞されて、ばね４８，５０の付勢力によ
りピストン４４が径方向に付勢されると共に、飛び出し
が規制されている。

【００１８】前記摺接面３４には、等間隔に４個のかみ
合い溝５８が形成されており、各ピストン４４の先端に
は、それぞれかみ合い溝６０が形成されている。本実施
例では、両かみ合い溝５８，６０は、軸部３２と平行な
方向に窪まされて同一半径の円弧状に形成されており、
ピストン４４側のかみ合い溝６０がより深く形成されて
いる。そして、両かみ合い溝５８，６０には、円柱状の
転動体６２が挿入されている。

【００１９】尚、本実施例では、両かみ合い溝５８，６
０と転動体６２によりかみ合い機構６３を構成してい
る。かみ合い機構６３は転動体６２を用いているが、転
動体６２を用いることなく、ピストン４４の先端に、か
み合い溝５８に挿入できる転動体６２相当の半円柱状の
突起を形成してもよい。あるいは、摺接面３４にピスト
ン４４のかみ合い溝６０に挿入できる突起を形成しても
実施可能である。更に、ケース部材３０にピストン４４
を摺動可能に支持し、本体部材３６に摺接面３４を形成
した構成としても実施可能である。

【００２０】本体部材３６には、その下側にフランジ６
６が形成されており、このフランジ６６には、工具とし
ての掘削バケット６８のフランジ７０が固定されてい
る。掘削バケット６８は、先端に取り付けられた複数の
掘削ビット７２により掘削すると共に、内部に掘削した
土砂を収納することができ、しかも、地上に引き上げた
後、蓋７４を開けて、内部の土砂を排出できる周知の構
成のものである。尚、フランジ６６に取り付ける工具
は、掘削バケット６８に限らず、オーガドリル等であっ
ても実施可能である。

【００２１】次に前述した本実施例の建設機械用トルク
リミッタの作動について説明する。まず、ケーシングチ
ューブ１０が挿入され、チャックシリンダ１２が駆動さ
れてブラケット１３ａを下降させる。これにより、ベア
リング１３ｂ、回転フレーム１３ｃを介してチャック部
材１４がテーパ孔１１とケーシングチューブ１０との間
に挿入され、チャック部材１４により回転部材６とケー
シングチューブ１０とが締結される。

【００２２】油圧モータ８が回転駆動されると、駆動ギ
ヤ８ａ、アイドルギヤ９を介して回転部材６が回転さ
れ、回転部材６の回転と共にケーシングチューブ１０が
回転される。また、昇降シリンダ４を駆動して昇降フレ
ーム３を下降させ、回転部材６、チャック部材１４等を
介してケーシングチューブ１０を地中に押し込む。

【００２３】また、グリップ機構１５がクレーンのワイ
ヤロープ１８に吊下られて、掘削バケット６８がケーシ
ングチューブ１０内に挿入される。掘削バケット６８が
底に当たると、ウエイト２３の自重とスプリング２４の
付勢力によりシャフト１９が上部フランジ１９ａと共に
下降する。これにより、リンク２５を介してグリップ部
材２２が拡開されて、グリップ部材２２がケーシングチ
ューブ１０の内周に押し付けられて、グリップ機構１５
とケーシングチューブ１０とが係合される。

【００２４】これにより、ケーシングチューブ１０の回
転と共に、グリップ機構１５が回転し、油圧モータ８の
回転が、ケーシングチューブ１０、グリップ機構１５を
介してケース部材３０に伝達される。ケース部材３０の
回転は、本体部材３６に両かみ合い溝５８，６０に挿入
された転動体６２、ピストン４４を介して伝達され、本
体部材３６から掘削バケット６８に伝達される。

【００２５】よって、掘削バケット６８の掘削ビット７
２により掘削され、掘削された土砂が掘削バケット６８
内に取り込まれる。そして、掘削ビット７２が硬い岩盤
や転石等に突き当ったときには、油圧モータ８のトルク
が増加する。トルクが増加すると、摺接面３４側のかみ
合い溝５８により、転動体６２を介してピストン４４を
ばね４８，５０の付勢力に抗して摺動させる作用力が増
加する。この作用力が、付勢力を上回ると、ピストン４
４はばね４８，５０の付勢力に抗して摺動され、ピスト
ン４４側のかみ合い溝６０の方が深いことから、転動体
６２は摺接面３４側のかみ合い溝５８から離脱する。従
って、グリップ機構１５の回転は、掘削バケット６８に
伝達されなくなる。

【００２６】転動体６２は、摺接面３４上を転動して、
次の摺接面３４上のかみ合い溝５８に入り込むが、トル
クが大きいと同様に転動体６２はかみ合い溝５８から離
脱し、掘削バケット６８は回転しない。尚、ばね４８，
５０の付勢力を変更することにより、転動体６２がかみ
合い溝５８から離脱するときのトルクの大きさを変える
ことができる。

【００２７】昇降シリンダ４によるケーシングチューブ
１０の押し込みを停止したり、あるいは１回転当りの押
込量を減少させ、掘削トルクを減少させると、転動体６
２が、摺接面３４上を転動して、かみ合い溝５８に入り
込む。そして、かみ合い溝５８から離脱するとこなく、
グリップ機構１５の回転が、ケース部材３０、かみ合い
溝５８、転動体６２、かみ合い溝６０、ピストン４４、
本体部材３６を介して掘削バケット６８に伝達され、自
動的に回転が復帰する。

【００２８】ケーシングチューブ１０の直径は８００〜
３０００ｍｍと大きく、その重量が重く、掘削中は、ケ
ーシングチューブ１０、グリップ機構１５等の重量のあ
るものが回転しているので、例えば、油圧モータ８の回
転を停止させても、ケーシングチューブ１０、グリップ
機構１５等の慣性による回転トルクが掘削ビット７２に
加わり、掘削ビット７２の破損を有効に防止できない場
合がある。

【００２９】グリップ機構１５と掘削バケット６８との
間に設けることにより、トルクが増加したときには、グ
リップ機構１５の回転トルクを掘削バケット６８に伝達
しないので、回転伝達機構２８の慣性の影響を受けるこ
となく、掘削バケット６８の回転が停止し、掘削ビット
７２等を破損から有効に防止することができる。

【００３０】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の建設機械用
トルクリミッタは、トルクが増加すると、かみ合い機構
によりピストンとの係合が解除されて、回転伝達機構の
回転が工具に伝達されなくなるので、回転伝達機構の慣
性が大きくても、工具を破損から有効に防止することが
できる。また、かみ合い機構がかみ合い溝と転動体とを
有するものでは、トルクが減少したときには、転動体が
再びかみ合い溝に入り込み、係合が自動的に復帰される
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての建設機械用トルクリ
ミッタの断面図である。

【図２】本実施例の建設機械用トルクリミッタを用いた
建設機械の断面図である。

【図３】図１のＡＡ断面図である。

【符号の説明】

１…回転押込機構８…油圧モータ１０…
ケーシングチューブ１５…グリップ機構２８…回転伝達機構３０…
ケース部材３４…摺接面３６…本体部材４４…
ピストン５８，６０…かみ合い溝６２…転動体６３…
かみ合い機構６８…掘削バケット７２…掘削ビット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−293167（ＪＰ，Ａ) 実開平２−5484（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−180586（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−696（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−104485（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−43090（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 3/02 E21B 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源の回転を回転伝達機構を介して工
具に伝達する建設機械の前記工具と前記回転伝達機構と
を回転可能に連結すると共に、前記工具又は前記回転伝
達機構の一方に、付勢部材により付勢され摺動可能に支
持されたピストンを設け、該ピストンと前記工具又は前
記回転伝達機構の他方とを、トルクの増加により前記ピ
ストンを前記付勢部材の付勢力に抗して摺動して前記ピ
ストンとの係合を解除可能なかみ合い機構を介して連結
することを特徴とする建設機械用トルクリミッタ。
【請求項２】前記かみ合い機構は、前記ピストンの先
端と、前記他方に形成された回転中心を中心とする円筒
状の摺接面とにそれぞれ形成したかみ合い溝に挿入され
た転動体を有し、トルクの増加により前記ピストンを前
記付勢部材の付勢力に抗して摺動させて前記転動体が一
方のかみ合い溝から離脱可能に形成されたことを特徴と
する請求項１記載の建設機械用トルクリミッタ。
【請求項３】前記回転伝達機構は、ケーシングチュー
ブと、該ケーシングチューブ内に吊下げられて拡開し前
記ケーシングチューブ内壁に一体回転可能に係合するグ
リップ機構とを備え、前記グリップ機構に前記工具を回
転可能に支持したことを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の建設機械用トルクリミッタ。