JP4057867B2 - ケリーバ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削バケットを下端に装着したケリーバを通し、そのケリーバを介して回転力と押し込み力を伝達して縦穴を掘削するケリーバ駆動装置に関するものであり、特に摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバの使い分けを可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
アースドリルは、例えば図４に示すように自走式のクローラクレーン１をベースマシンとし、そのブーム２先端に軸着されたシーブ３にウインチから繰り出されたワイヤロープ４が掛けられ、ケリーバ５がスイベルジョイントを介して吊り下げられている。そして、ブーム２には起伏可能なフロントフレーム６が設けられ、そこにケリーバ駆動装置３０が取り付けられている。ケリーバ５は、中空軸をなすケリーバ駆動装置３０のドライブシャフトに嵌挿され、その出力によって下端に連結された掘削バケット７に回転を伝える他、ケリーバ駆動装置３０を下降させるスラスタシリンダの伸長作動による押し込み力を伝えるようにしている。フロントフレーム６は、支持シリンダ８によってブーム２に支持され、調整シリンダ９を作動させてケリーバ３が垂直になるようにフロントフレーム６の傾きが調整できるようになっている。
【０００３】
ケリーバ駆動装置３０の回転力及び押し込み力を掘削バケット７に伝達するケリーバ５は、多重管からなる伸縮可能な構造をしたものである。掘削バケット７による地盤の掘削は、掘削バケット７が掘削した土砂を内部に収納しているため、ある程度掘削したところで一旦ケリーバ５が縮められ、その掘削バケット７が地上まで持ち上げられて排土される。そして、再びケリーバ５が伸ばされて、更に深い位置での掘削と排土が繰り返され、縦穴が形成されていく。こうしたアースドリル１を構成するケリーバ５は、前述したように掘削バケット７に対して回転力と押し込み力の伝達が必要であるが、そのための構造として摩擦式とロッキング式とがある。
【０００４】
摩擦式ケリーバは、例えば図５に示すように内側からインナケリーバ５１、セカンドケリーバ５２、サードケリーバ５３、そしてアウタケリーバ５４が重ねられ、各々が軸方向に形成されたキー及びキー溝によって互いに噛み合っている。すなわち、ケリーバ５１，５２，５３，５４の外周面にはそれぞれキー５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａが円周方向に１２０度の間隔で突設され、インナーケリーバ５１を除くその他のケリーバ５２，５３，５４には内周面に同じく１２０度の間隔で不図示のキー溝が軸方向に形成されている。
【０００５】
そして図６に示すように、摩擦式ケリーバ（アウタケリーバ５４のみを示している）は、ケリーバ駆動装置３０のドライブシャフト３１を軸方向に貫通し、アウタケリーバ５４に形成されたキー５４ａがそのドライブシャフト３１に形成されたキー溝３１ｂに噛み合っている。従って、ドライブシャフト３１が回転すれば、キー５４ａがキー溝３１ｂに対して回転方向に押し付けられ、摩擦式ケリーバ５０に回転が与えられる。
【０００６】
摩擦式ケリーバ５０自身も、インナケリーバ５１、セカンドケリーバ５２、サードケリーバ５３、そしてアウタケリーバ５４が、それぞれのキーが噛み合った各キー溝に円周方向に強く押し付けられ回転が伝達される。そして、スラスタシリンダによる押し込み力は、こうして押し付け合っているキーとキー溝との摩擦抵抗によって、伸長した摩擦ケリーバ５０が押し縮められることなく掘削バケット７に伝えられる。
【０００７】
一方、図７に示すロッキング式ケリーバ６０は、インナケリーバ６１、セカンドケリーバ６２、サードケリーバ６３、そしてアウタケリーバ６４が重ねられ、摩擦式と同様に各々が軸方向に形成されたキー及びキー溝によって噛み合っている。すなわちケリーバ６１，６２，６３，６４の外周面にはキー６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａが１２０度の間隔で突設され、インナーケリーバ６１を除くその他のケリーバ６２，６３，６４には内周面に１２０度の間隔でキー溝が軸方向に形成されている。
【０００８】
ただし、ロッキング式ケリーバ６０にはこうしたキー６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａの隣りに、軸方向に所定の間隔でロック部材６５，６５…が複数設けられている。従って、ロッキング式ケリーバ６０及びケリーバ駆動装置のドライブシャフトに形成されたキー溝は、キー６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ及びロック部材６５，６５…が通るよう、例えば図８に示すドライブシャフト４１のキー溝４１ｂのように、図６に示す摩擦式ケリーバのキー溝３１ｂに比べて幅広に形成されている。
【０００９】
ここで図９は、図７のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面そしてＣ−Ｃ断面を図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）にそれぞれ示したものである。ロッキング式ケリーバ６０は、図９（Ａ）に示す薄肉部分と、図９（Ｂ）に示す先端（図面下方）の厚肉部分とから構成され、厚肉部分に形成されたキー溝６３ｂにキー６２ａが通っている。例えば、このセカンドケリーバ６２とサードケリーバ６３との間でロッキング式ケリーバ６０が図７に示すように伸ばされた場合、セカンドケリーバ６２がサードケリーバ６３から引き出され、所定のロック部材６５がサードケリーバ６２下端のＣ−Ｃ断面部分に位置する。
【００１０】
そこでケリーバ駆動装置から回転が出力されると、セカンドケリーバ６２のロック部材６５はキー溝６３ｂから外れており、回転したセカンドケリーバ６２はキー６２ａがキー溝６３ｂに当たり、摩擦式と同様に回転力が伝達される。一方、スラスタシリンダによる下降が行われると、図９（Ｃ）に示すロック部材６５に図９（Ｂ）に示すサードケリーバ６３下端の厚肉部分が押し当てられ、サードケリーバ６３に作用した押し込み力がセカンドケリーバ６２に伝えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、摩擦式ケリーバ５０を使用した施工の場合、十分な押し込み力を発揮することができないという問題があった。硬質地盤の施工を行う場合、摩擦抵抗を超えて作用する押し込み力によって伸長したケリーバに軸方向の滑りが生じ、押し込み力が適切に伝えられないことがあるからである。これに対し、ロッキング式ケリーバ６０を使用した施工では、ロック部材６５に押し当てて軸方向の力を伝えるため、硬質地盤でも大きな力を加えることができる。しかし、そうしたロッキング式ケリーバ６０でも、ロックの時やロックを解除する時に幅広のキー溝を回転方向に移動して衝突するキーとキー溝との衝撃音が大きく、現場周辺における騒音問題があった。また、収縮時にはその都度ロックを解除しなければならないため、排土効率も摩擦式ケリーバに比べて悪かった。
【００１２】
従って、表層から中間層の軟弱な地盤の掘削には摩擦式ケリーバを使用し、支持層や硬質地盤ではロッキング式ケリーバを使用するのが好ましい。しかし、そのためには各タイプのケリーバをもった作業機を施工現場に搬入することが必要になり、広い現場に限られること、無駄なコストが発生すること、更には作業機同士の衝突の危険があることなどの問題があった。一方、ケリーバ駆動装置が摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバの両方に対応することができれば、１台の作業機で施工が可能となる。
【００１３】
ところが、それに対してもケリーバ駆動装置の構造の違いによる問題があった。すなわち、摩擦式に対応したケリーバ駆動装置にはロッキング式ケリーバを通すことはできないため、ロッキング式のケリーバ駆動装置に摩擦式ケリーバを通すことが考えられる。しかしそれではドライブシャフトのキー溝の幅が大きいため、摩擦式ケリーバでも大きな衝撃音が発生して騒音の問題が生じてしまう。そこで次に、脱着可能なスペーサ等を取り付けて溝幅を一時的に狭くして摩擦式ケリーバを使用することが考えられるが、そうした部材の追加は大きなトルクが作用する作業では、取り付けがあまい場合に破損の危険があるなど細心の注意を要し、あまり好ましい手段ではなかった。
【００１４】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバの差し替えによる作業変更が可能なケリーバ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベースマシンに対して昇降可能に装着され、油圧モータの駆動によってドライブシャフトから回転を出力するものであって、そのドライブシャフトに嵌挿されたケリーバを介して回転力と押し込み力を掘削手段に伝達して地盤の掘削を行うケリーバ駆動装置において、前記ドライブシャフトの貫通孔内周面に、摩擦式ケリーバ用のキー溝とロッキング式ケリーバ用のキー溝とが形成されたものであることを特徴とする。
【００１６】
よって本発明によれば、１台のアースドリルや杭打機などのベースマシンで摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバによる施工が可能になり、狭い施工現場に２台の掘削機を入れる必要がなくなり、無駄なコストをかけずに効率よくかつ安全に掘削作業を行うことができる。そして、騒音が小さく排土効率の良い摩擦式ケリーバと、大きな押し込み力の伝達が可能なロッキング式ケリーバによるそれぞれの利点を活かし欠点を補った施工を行うことが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係るケリーバ駆動装置は、前記ロッキング式ケリーバ用キー溝は、ロッキング式ケリーバに形成されたキーとロック部材とが通る広さの溝幅をもったものであり、前記摩擦式ケリーバ用のキー溝は、摩擦式ケリーバに形成されたキーが通る前記ロッキング式ケリーバ用キー溝よりも狭い溝幅をもったものであることが望ましい。
よって本発明によれば、摩擦式ケリーバのキーは溝幅の狭いキー溝を通るため、ドライブシャフトが回転してキーとキー溝とが衝突してもガタが少ない分、ロッキング式ケリーバのように大きな衝撃音を発生させることなく作業を行うことができる。
【００１８】
更に、本発明に係るケリーバ駆動装置は、前記摩擦式ケリーバ用のキー溝とロッキング式ケリーバ用のキー溝とは、円周方向に交互にかつ均等間隔で形成されたものであることが望ましい。
よって本発明によれば、ケリーバから力を受ける溝同士の間に形成された突起部の強度が等しくなり、摩擦式ケリーバ及びロッキング式ケリーバのいずれを使用する場合にも同じ大きさの回転トルクを伝えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るケリーバ駆動装置について、その一実施形態をアースドリルの図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ケリーバ駆動装置の一実施形態を示した正面図であり、図２は、その断面図である。ケリーバ駆動装置１０は、例えば図４に示したものと同様にクローラクレーン１をベースマシーンとし、そのブーム２に対して起伏可能に設けられたフロントフレーム７に装着される。なお、このケリーバ駆動装置１０は、クローラクレーン１以外にもベースマシンとして杭打機を使用し、そのリーダに沿って昇降させるようにしてもよい。
【００２０】
ケリーバ駆動装置１０は、油圧モータ１１の回転軸１２に固定されたピニオンギヤ１３と、ドライブシャフト１５に固定されたギヤ１６とが噛合し、油圧モータ１１の駆動によってドライブシャフト１５から回転を出力するように構成されたものである。その油圧モータ１１は、クローラクレーン１の油圧ユニットから供給される作動油によって駆動するように不図示の油圧ホースが接続され、ドライブシャフト１５は中空軸をなし、軸受１７，１７によって回動自在に、かつストッパ１８，１８によって軸方向に移動しないよう装置本体１４に支承されている。
【００２１】
ケリーバ駆動装置１０は、図４に示すようにフロントフレーム６に対し、図１に示す左右のスラスタシリンダ１９，１９によってそのストローク分昇降するように取り付けられている。すなわち、ケリーバ駆動装置１０は、装置本体１４を下降させるスラストシリンダ１９，１９の伸長時の出力がケリーバを介して掘削バケットを地盤に押し込む力として作用するよう構成されている。
【００２２】
ケリーバ駆動装置１０は、そのドライブシャフト１５に対し前述した摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバとの両方が嵌挿可能に構成されている。図３は、ドライブシャフト１５の軸方向端面を示した図である。ドライブシャフト１５の貫通孔２０の内周面には、それぞれのアウタケリーバ５４，６４のキー５４ａ，６４ａがはまり込むキー溝が軸方向に形成されており、特に本実施形態では摩擦式ケリーバ用のキー溝２１と、ロッキング式ケリーバ用のキー溝２２の２種類のキー溝が形成されている。
【００２３】
図５及び図７に示した各ケリーバ５０，６０は、いずれも円筒管を重ねた丸ケリーバであり、アウタケリーバ５４，６４に１２０度の間隔でキー５４ａ，６４ａが３つずつ形成されている。本実施形態のケリーバ駆動装置１０は、ドライブシャフト１５の貫通孔２０内にキー５４ａに対応したキー溝２１とキー６４ａに対応したキー溝２２とを３つずつ、合計６つのキー溝が形成され、特に摩擦式ケリーバ用のキー溝２１とロッキング式ケリーバ用のキー溝２２とは、円周方向に６０度の間隔で交互にかつ均等に配置されている。
【００２４】
摩擦式ケリーバ用のキー溝２１は、挿入されたキー５４ａとのガタツキが最小限に抑えられるように溝幅が狭く形成され、キー５４ａとキー溝２１との衝突によって発生する騒音が抑えられるようになっている。これに対してロッキング式ケリーバ用のキー溝２２は、キー６４ａとロック部材６５が通るように溝幅が広く形成されている。
【００２５】
次に、ケリーバ駆動装置１０について、その作用を説明する。ケリーバ駆動装置１０を装着したアースドリルによって掘削作業を行う場合、先ず、表層から中間層までの軟弱地盤に対しては摩擦式ケリーバ５０が使用される。摩擦式ケリーバ５０は、アウターケリーバ５４のキー５４ａが摩擦式ケリーバ用のキー溝２１を通るように、吊り込まれてケリーバ駆動装置１０のドライブシャフト１５内に挿入される。
【００２６】
ドライブシャフト１５を貫通した摩擦式ケリーバ５０には掘削バケットが連結され、ケリーバ駆動装置１０が駆動したその回転出力によって掘削バケットには摩擦式ケリーバ５０を介して回転が伝達される。また、スラスタシリンダ１９，１９が伸長作動することによって装置本体１４が下降し、その際、ドライブシャフト１５とアウタケリーバ５４とは、擦式ケリーバ用のキー溝２１にキー５４ａが回転力によって押し付けられ、軸方向に働く摩擦抵抗によって押し込み力が摩擦式ケリーバ５０に伝えられる。そして、摩擦式ケリーバ５０自体も、インナケリーバ５１、セカンドケリーバ５２、サードケリーバ５３、そしてアウタケリーバ５４の各キーとキー溝とが同じく回転力によって押し付けられ、軸方向に働く摩擦力によって押し込み力が掘削バケットに伝えられる。
【００２７】
摩擦式ケリーバ５０を使用した掘削が支持層近くにまで進み地盤が硬質になると、キーとキー溝との摩擦面に滑りが生じて押し込み力が掘削バケットに伝えられなくなる。そこで、摩擦式ケリーバ５０をケリーバ駆動装置１０から外し、ロッキング式ケリーバ６０への差し替えが行われる。ロッキング式ケリーバ６０は、アウターケリーバ６４のキー６４ａが摩擦式ケリーバ用のキー溝２２を通るように、吊り込まれてケリーバ駆動装置１０のドライブシャフト１５内に挿入される。
【００２８】
そこで、ケリーバ駆動装置１０から回転が出力されると、アウタケリーバ６４のロック部材６５はドライブシャフト１５の下に抜けているため、キー溝２２とは当たらずにキー６４ａがキー溝２２に当たる。そして、スラスタシリンダ１９，１９によってケリーバ駆動装置１０が下降すると、その押し込み力はドライブシャフト１５の下端に当たったロック部材に６５に伝えられる。従って、回転力と押し込み力がそのロッキング式ケリーバ６０に伝えられ、ロッキング式ケリーバ６０自体も、インナケリーバ６１、セカンドケリーバ６２、サードケリーバ６３、そしてアウタケリーバ６４の各キーとキー溝で回転力が、そしてロック部材によって押し込み力が掘削バケットに伝えられる。
【００２９】
よって、本実施形態のケリーバ駆動装置１０によれば、１台のアースドリルで摩擦式ケリーバ５０とロッキング式ケリーバ６０を使用することができ、狭い施工現場に２台の作業機を入れる必要がなくなり、無駄なコストをかけずに効率よくかつ安全に掘削作業を行うことができるようになった。具体的には、軟弱地盤では衝撃音が小さく、排土効率の良い摩擦式ケリーバ５０を使用し、硬質地盤では強い押し付け力の伝達が可能なロッキングケリーバ式６０を使用することで、それぞれの利点を活かし欠点を補った施工を行うことが可能となった。
【００３０】
また本実施形態では、摩擦式ケリーバ用のキー溝２１とロッキング式ケリーバ用のキー溝２２が円周方向に交互にかつ６０度の間隔で均等に形成されているので、キー溝２１，２２間の幅が全て等しくなっている。すなわち、ケリーバから力を受ける突起部２３，２３…が、円周方向にバラツキが生じないように形成されている。従って、突起部２３はどこでも強度が等しく、ケリーバ駆動装置１０は、摩擦式ケリーバ５０及びロッキング式ケリーバ６０のいずれを使用する場合にも同じ大きさの回転トルクを伝えることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、ベースマシンに対して昇降可能に装着され、油圧モータの駆動によってドライブシャフトから回転を出力するものであって、そのドライブシャフトに嵌挿されたケリーバを介して回転力と押し込み力を掘削手段に伝達して地盤の掘削を行うケリーバ駆動装置について、そのドライブシャフトの貫通孔内周面に、摩擦式ケリーバ用のキー溝とロッキング式ケリーバ用のキー溝とを形成したので、摩擦式ケリーバとロッキング式ケリーバの差し替えを可能にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケリーバ駆動装置の一実施形態を示した正面図である。
【図２】ケリーバ駆動装置の一実施形態を示した断面図である。
【図３】ドライブシャフトの軸方向端面を示した図である。
【図４】アースドリルを示した図である。
【図５】摩擦式ケリーバを示した図である。
【図６】摩擦式ケリーバに対応した従来のケリーバ駆動装置を示した図である。
【図７】ロッキング式ケリーバを示した図である。
【図８】ロッキング式ケリーバに対応したケリーバ駆動装置のドライブシャフトの軸方向端面を示した図である。
【図９】図７に示すロッキング式ケリーバのＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面そしてＣ−Ｃ断面を示した図である。
【符号の説明】
１ クローラクレーン
２ ブーム
５ ケリーバ
７ 掘削バケット
１０ ケリーバ駆動装置
１１ 油圧モータ
１５ ドライブシャフト
１９ スラスタシリンダ
２１ 摩擦式ケリーバ用のキー溝
２２ ロッキング式ケリーバ用のキー溝

Claims (3)

1. ベースマシンに対して昇降可能に装着され、油圧モータの駆動によってドライブシャフトから回転を出力するものであって、そのドライブシャフトに嵌挿されたケリーバを介して回転力と押し込み力を掘削手段に伝達して地盤の掘削を行うケリーバ駆動装置において、
   前記ドライブシャフトの貫通孔内周面に、摩擦式ケリーバ用のキー溝とロッキング式ケリーバ用のキー溝とが形成されたものであることを特徴とするケリーバ駆動装置。
2. 請求項１に記載するケリーバ駆動装置において、
   前記ロッキング式ケリーバ用キー溝は、ロッキング式ケリーバに形成されたキーとロック部材とが通る広さの溝幅をもったものであり、
   前記摩擦式ケリーバ用のキー溝は、摩擦式ケリーバに形成されたキーが通る前記ロッキング式ケリーバ用キー溝よりも狭い溝幅をもったものであることを特徴とするケリーバ駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載するケリーバ駆動装置において、
   前記摩擦式ケリーバ用のキー溝とロッキング式ケリーバ用のキー溝とは、円周方向に交互にかつ均等間隔で形成されたものであることを特徴とするケリーバ駆動装置。

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