JP3962615B2 - リーダのラック取付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラック式昇降装置をリーダに沿って昇降させるべく、複数の短ラックをリーダに連続して取り付けるリーダのラック取付構造に関し、特にラック式昇降装置が昇降の際にピニオンから受ける駆動力によってずれることのないようにした構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基礎工事では、例えば、図３に示すようにオーガ１１０を一体にした昇降装置１２０を杭打機１００のリーダ１０１に沿って昇降可能に装着し、その昇降装置１２０による下降とともにオーガ１１０から回転を出力して、そのドライブロッド１１１に連結された鋼管杭を回転させながら地盤へ押し込む回転圧入などが行われる。そうした場合、昇降装置１２０をリーダ１０１に沿って昇降させる手段としては、ワイヤロープやチェーンで昇降装置を吊って昇降させるものや、ラック・ピニオンを使用して昇降装置自ら昇降するものがある。
【０００３】
そのうちワイヤロープで吊ったものは、昇降装置１２０を昇降させるためのウインチが必要となり、杭打機本体１０２がウインチ設置のスペースを確保するための制約を受けることになる。また、これによれば大きな引き抜き力は得られるものの、押し込み力を得るには昇降装置を下方へ引っ張るためのウインチを追加しなければならず、杭打機本体１０２のスペースが更に制約を受けるほか、吊り側のウインチとの間でワイヤロープの巻き送り調整が難しく高度なオペレータ操作が要求された。
【０００４】
一方、チェーンをリーダの上下に掛け渡したチェーン方式は、チェーンの回転方向を変えるだけで昇降装置を昇降させ、押し込みと引き抜きを行うことができるが、チェーンの強度により大きな押し込み・引き抜き力を得ることができず、またリーダ１０１の長さを変更した場合にチェーンの長さの調節が必要になって扱いが不便であった。
こうしたものに対し、ラック・ピニオンを使用した昇降装置（以下、「ラック式昇降装置」と記す）の場合、ラックがリーダと一体に構成されているのでリーダ１０１の長さに合わせて容易に調節可能であり、また自ら駆動モータを持って昇降するので押し込み・引き抜きが自由で、操作も極めて簡単である。ところが、ラック式昇降装置は、これまで中型機までの杭打機に使用されているが、大型杭打機への採用は見送られていた。
【０００５】
従来、大型の杭打機に使用されていなかった原因は、押し込み及び引き抜きを行うための十分な駆動力が得られなかったからである。ラック式昇降装置は、図４に示すように一対のピニオン５１，５２がラック５３の両側から噛合し、各ピニオン毎に設けられた不図示の駆動モータから減速機を介して回転が与えられる。そのため、減速比を上げることで駆動力を大きくすることは可能であるが、その一方でラックの強度を上げることができず駆動力を上げることができなかった。つまり、ラック形状にガス切断し、熱処理する時の精度を確保できるかなど製造上の問題があり、ラックの材質を上げることができないからである。
【０００６】
そこで、ラックへかかる応力を抑えながら駆動力を上げる別の解決方法として、ピニオンの数を増やすことが考えられた。先ず、図４に示す一対のピニオンをもった２台の昇降装置を上下に連結させたものを考えたが、昇降装置の寸法が長くなってしまい、同じ長さのリーダの場合、昇降装置の昇降ストロークが短くなってしまうので、施工する鋼管杭などの長さを短くしなければならなかった。そのため、図５に示すように、１台のラック式昇降装置６０に上下２対のピニオン６１〜６４を設け、上下の寸法を短くすることが考えられた。これによれば、ラックにかかる応力が分散されてラックの強度上の問題が解決でき、かつコンパクト化によって昇降ストロークの問題も解決できるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした問題解決に当たって、更にラックをリーダに取り付けるための取付構造に問題が発生した。ここで図６は、リーダを示した側面図であり、図７は、その端面図である。図３に示すリーダ１０１は、こうした図６に示す分割されたリーダ８０が連結されて組み立てられている。そしてリーダ１０１には、寸法の短い（例えば１．５ｍ程）数本の短ラック７０がラック式昇降装置のストローク分だけ連続して固定されているが、このリーダ８０には短ラック７０が２個取り付けられている。短ラック７０は、リーダ８０の軸線に沿って固定された取付座７５に対し数本の取付ボルト７１で取り付けられている。
【０００８】
ところが、こうして取り付けられた短ラック７０は、取付ボルト７１の締め付け力によってもたせているだけなので、位置決めしてもピニオンから受ける駆動力によってずれてしまう。そこで、短ラック７０には上下方向に作用する駆動力の垂直分力を受けるためのノックピン７２が打ち込まれている。しかし、これにしても組立上、上下に位置する短ラック７０，７０とのピッチを合わせるために多少のガタが設けられているため、ノックピン７２が本来の機能を十分に果たせるものではなかった。
【０００９】
そのため、４個のピニオン６１〜６４が一つの短ラック７０全てに噛合して大きな駆動力がかかると、ボルト締めによる摩擦力だけでは支えきれず、短ラック７０にずれが生じてしまう。こうした短ラック７０のずれはピニオンとの噛み合いに不具合を生じさせるため、一つ一つの短ラックがしっかりと位置決めされている必要がある。従って、従来のラックの取付構造では、せっかくラック式昇降装置６０をコンパクト化するにしても、上下に配置されるピニオン６１，６３／６２，６４の間隔を短ラック７０の長さよりも大きくしなければならないという制限が加えられることになる。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ピニオンからの大きな駆動力を受けても短ラックの位置決めがくるわないラックの取付構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリーダのラック取付構造は、複数の短ラックをリーダの軸線方向に連続して取り付けるものであって、前記短ラックが２分割された一対の片歯ラックであり、その一対の片歯ラックをリーダに沿って設けられた取付座に対して左右対称にボルト締めし、上下端を取付座に溶接したストッパによって支持させるようにしたものであることを特徴とする。
【００１２】
よって、本発明のラック取付構造では、一対の片歯ラックを取付座にセットし、ラックピッチを微調整しながら数本のボルトで取付座にボルト締めし、その後、片歯ラックの上下端に密着させた状態のストッパを取付座に溶接すればよい。これによって一つ一つの片歯ラックがストッパによって支持されるので、例えばラック式昇降装置の上下２つのピニオンが同時に噛合しても、その大きな駆動力がストッパで支えられるため、短ラックがずれて位置決めがくるってしまうことがなくなる。
【００１３】
また、本発明に係るリーダのラック取付構造は、前記ストッパが直方体のブロックであって、前記片歯ラックの内側上端に形成された切欠き部に内側と上方側とから当てられ、また前記片歯ラックの内側下端に形成された切欠き部に内側と下方側とから当てられるようにしたものであることを特徴とする。
本発明によれば、ストッパが片歯ラックの切欠きにセットされて内側と上下側から支持するようになるので、短ラック同士の連結に邪魔になることはなく、またラック式昇降装置の昇降時にピニオンから受ける駆動力の垂直分力と水平分力とを支えられる。
【００１４】
更に、本発明に係るリーダのラック取付構造は、前記片歯ラックは、その内側の上端及び下端に形成された切欠き部にそれぞれ前記ストッパが当てられ、また当該上下の切欠き部の間に形成された取付面が前記取付座に形成された凸部の側面に当てられるようにしたものであることを特徴とする。
本発明によれば、２分割した片歯ラックは、その取付面が段部の側面にしっかりと当てられて取り付けられているため、互いの片歯ラックにかかる駆動力の水平分力が当該段部を介して作用し、互いに打ち消し合うことになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るリーダのラック取付構造の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。ここで図１は、リーダ端面を示した図であり、図２は、そのリーダに取り付けられるラックの取付構造を示した図である。本実施形態の短ラック１は、一対の片歯ラック２，３からなるものである。従って、片歯ラック２，３は、左右一方にのみラック歯を有し、他方は直線の取付面２ａ，３ａが形成されている。更に短ラック１には、その上下端にピニオンからの駆動力を受ける位置決めストッパ４，４…が当てられるようになっており、片歯ラック２，３には、そのストッパ４，４…をセットするための切欠き２ｂ，３ｂが形成されている。ストッパ４，４…は、その切欠き２ｂ，３ｂに入る大きさの直方体ブロックである。
【００１６】
一方、この片歯ラック２，３が取り付けられる取付座５は、ラック式昇降装置（図５）が摺動するためのガイドパイプ１２，１２の間にあって、リーダ１０の軸線に沿って設けられている。そうした取付座５は、表面に中央が凸状になる段が長手方向に形成されており、その凸部５ａの両側から片歯ラック２，３を当てて取り付けるべくボルト穴が形成されている。取付座５の凸部５ａは、短ラック２，３の取付面２ａ，３ａにほぼ等しい長さで、短ラック１の取り付け位置毎に形成されている。
リーダ１０は、図１に示す間隔で２本のガイドパイプ１２，１２が平行に固定され、ラック１がそのガイドパイプ１２，１２の間に配置される。取付座５を支える平行な２枚の支持板１３，１３は溶接され、取付座５が支持板１３，１３に対して固定され、この取付座５に短ラック１が取り付けられていく。
【００１７】
リーダ１０のラックは、取付座５に対して一対の片歯ラック２，３からなる短ラック１が一つ一つ順に取り付けられ、１本のものとして構成される。その取り付けの手順としては、先ず取付座５に対して片歯ラック２，３が、その取付面２ａ，３ａを凸部５ａの側面にしっかりと当てられてセットされる。セットされた片歯ラック２，３は、数本のボルトによって取付座２にボルト締めされるが、その際上下方向の微妙な位置合わせが行われる。そしてボルト締めされた後、ストッパ４，４…が片歯ラック２，３両端の切欠き２ｂ，２ｂ，３ｂ，３ｂに当てられ、その片歯ラック２，３の上下及び内側から密着した状態で取付座５に溶接される。
【００１８】
こうして一つの短ラック１の取り付けが終了した後、続く短ラック１も同じようにして取り付けられる。すなわち、一対の片歯ラック２，３が、取付座５の凸部５ａの両側面に取付面２ａ，３ａをしっかりと当てセットされ、先に取り付けた短ラック１とのつなぎ目のラックピッチを微調整しながら数本のボルトによって取付座２にボルト締めされる。ラックピッチの調整は、例えば短ラック１に合わせた歯を持つ治具を使用し、それを上下の短ラック１，１の歯に合わせて行う。そして、位置決めされた片歯ラック２，３は、ストッパ４，４…が両端の切欠き２ｂ，２ｂ，３ｂ，３ｂに当てられ、その片歯ラック２，３の上下及び内側から密着した状態で取付座５に溶接される。その後も順次先に取り付けられた短ラック１とのピッチ調節をし、ボルト締めした後にストッパ４，４…で位置決め固定して行われる。
【００１９】
こうして取り付けられた短ラック１，１…は、一つ一つの片歯ラック２，３がストッパ４，４…によって上下の移動が規制されているので、ラック式昇降装置６０の上下２つのピニオン６１，６３／６２，６４が同時に噛合しても、片歯ラック２，３にかかる駆動力の垂直分力がストッパ４，４…で支えられる。また、この片歯ラック２，３を取り付ける際、微調整した後にストッパ４，４…が溶接して固定されているため、片歯ラック２，３が荷重を受けてその位置からずれることなく、各短ラック１，１…は正確なピッチ状態が保たれる。このことは、ラックの性能を上げると同時に、従来できなかった昇降装置のコンパクト化、ひいてはラック式昇降装置の大型杭打機への使用を可能とした。
【００２０】
そして、従来は荷重を受けるノックピンを決められたピン穴に差し込まなければならないため、ピッチの微調整を行いながらのノックピンのはめ込みが容易に行えなかったが、本実施形態では片歯ラック２，３の微調整を行った後にストッパを溶接して固定するため、取り付け作業が極めて容易になった。
また、片歯ラック２，３のピッチ調整を行う際にストッパの制約を受けないため、短ラック１同士のつなぎ目でラックピッチを正確に合わすことができるようになった。
【００２１】
更に、本実施形態では、短ラック１を２分割して片歯ラック２，３で構成したため、ラック式昇降装置における左右一対のピニオン間の幅に制限がなくなった。これは例えば図５に示すラック式昇降装置６０の場合、ピニオン６１，６２／６３，６４同士の間隔が広くとった方が昇降動作の安定が図れるが、本実施形態では片歯ラック２，３の取り付け幅を広くとることでそれが可能になる。そして、この場合、ラックは肉厚が厚いため従来の両歯の短ラック７０（図６）では真ん中の余分な部分が広くなって重量増が問題となるが、２分割した本実施形態の短ラック１ではそうした問題はない。
【００２２】
なお、ラックがピニオンから受ける駆動力は、一般的にラック歯が対称形に形成されているので、両ラック歯に噛合する対向したピニオンの水平分力が互いに打ち消されて、垂直分力が残る。本実施形態の場合でも短ラック１を片歯ラック２，３に２分割したが、片歯ラック２，３がラック歯を対称にして取付面２ａ，３ａを凸部５ａの側面にしっかりと当てて取り付けられているため、同じように水平分力は打ち消し合う。
【００２３】
以上、ラックの取付構造について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、短ラックが２分割された一対の片歯ラックであり、その一対の片歯ラックをリーダに沿って設けられた取付座に対して左右対称にボルト締めし、上下端を取付座に溶接したストッパによって支持させるようにしたので、ピニオンからの大きな駆動力を受けても短ラックの位置決めがくるわないようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラック取付構造を示したリーダ断面図である。
【図２】ラック取付構造を示した正面図である。
【図３】リーダに昇降装置を装着させた杭打機を示す図である。
【図４】リーダを昇降するラック昇降装置のラック・ピニオンの関係を示した図である。
【図５】２対のピニオンを有するラック昇降装置を示した図である。
【図６】従来のラック取付構造からなるリーダを示した側面図である。
【図７】従来のラック取付構造からなるリーダを示した端面図である。
【符号の説明】
１ 短ラック
２，３ 片歯ラック
４ ストッパ
５ 取付座
１０ リーダ
６０ ラック式昇降装置
６１，６２，６３，６４ ピニオン

Claims (3)

1. 複数の短ラックをリーダの軸線方向に連続して取り付ける当該リーダのラック取付構造において、
   前記短ラックが２分割された一対の片歯ラックであり、その一対の片歯ラックをリーダに沿って設けられた取付座に対して左右対称にボルト締めし、上下端を取付座に溶接したストッパによって支持させるようにしたものであることを特徴とするリーダのラック取付構造。
2. 請求項１に記載するリーダのラック取付構造において、
   前記ストッパは、直方体のブロックであって、前記片歯ラックの内側上端に形成された切欠き部に内側と上方側とから当てられ、また前記片歯ラックの内側下端に形成された切欠き部に内側と下方側とから当てられるようにしたものであることを特徴とするリーダのラック取付構造。
3. 請求項１に記載するリーダのラック取付構造において、
   前記片歯ラックは、その内側の上端及び下端に形成された切欠き部にそれぞれ前記ストッパが当てられ、また当該上下の切欠き部の間に形成された取付面が前記取付座に形成された凸部の側面に当てられるようにしたものであることを特徴とするリーダのラック取付構造。

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