JP4634895B2 - ドリルヘッドの昇降装置 - Google Patents

Description

この発明は、ドリルヘッドの昇降装置に関し、さらに詳細には、杭施工機械やボーリング機械において、ガイドセルに搭載されるドリルヘッドの昇降装置に関する。

杭施工機械やボーリング機械において、ドリルヘッドを昇降させる方式としては、チェーンフィード方式のほか、ワイヤフィード方式が知られている。さらに、後者のワイヤフィード方式の場合、油圧シリンダとワイヤとを組み合わせたものや、前進用ウィンチと後退用ウィンチとの２台のウィンチを備えたもの（例えば特許文献１参照）がある。

しかしながら、これら従来のワイヤフィード方式昇降装置の場合、フィード力の調整は油圧シリンダの出力やウィンチの巻き上げ力を変化させることにより可能であるが、ワイヤは１本であるために、これにかかる負荷が大きくなるうえ、ワイヤ強度の限界までしか調整することができない。また、装置を簡素化することができないという難点もある。
特開平１０−６８２８３号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、装置の全体構造を簡素化することができ、しかもワイヤロープの強度を上げることなく、フィード力を上げることができるドリルヘッドの昇降装置を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、前面にガイド面が形成された断面略四角形のガイドセルに、キャリッジを介して前記ガイド面に沿って移動自在に搭載されるドリルヘッドの昇降装置であって、
前記ガイドセルの上下端部両側面にそれぞれ設けられた１対の定滑車と、
前記キャリッジの上下側に設けられ、該キャリッジの移動に伴って前記ガイド面に沿って移動する２つの動滑車と、
前記ガイドセルの背面に設けられたウィンチと、
このウィンチのドラムに中間部が巻き付けられて前記ガイドセルの上下端部側への２つの繰り出しロープ部分を有するワイヤロープとを備え、
前記２つの繰り出しロープ部分は、前記１対の定滑車の一方、前記２つの動滑車の各々、及び前記１対の定滑車の他方の順にそれぞれ巻き掛けられたうえ、各端部が前記ガイドセルに固定され、
前記２つの動滑車は、前記キャリッジを跨いで配置されたブラケットの上下端部にそれぞれ取り付けられ、該ブラケットは前記キャリッジに設けられたピン型ロードセルであって、ピン軸線が前記キャリッジの移動方向と直交する方向に設けられたピン型ロードセルに支持されていることを特徴とするドリルヘッドの昇降装置にある。

より具体的には、前記１対の定滑車の一方は、前記ガイドセルに設けられたテンションシリンダに連結されている。

さらに、前記ガイドセルの上下端部前面に定滑車がそれぞれ設けられ、前記動滑車の各々に巻き掛けられた前記２つの繰り出しロープ部分は、このガイドセル前面の定滑車に巻き掛けられたうえ、再度前記動滑車の各々に巻き掛けられている構成とすることもできる。

この発明によれば、１台のウィンチでドリルヘッドを昇降させるようにしたので、全体構造を簡素化することができる。また、ドリルヘッドのフィード力は少なくとも２本のワイヤで受け持つこととなるので、ウィンチの出力やワイヤロープの強度を上げることなくフィード力を上げることができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示す全体側面図である。この実施形態は、自走式クローラタイプの杭施工機械（又はボーリング機械）に、この発明を適用した例である。ガイドセル１はクローラ走行体２に一端が枢支されたブラケット３の他端にピン４を介して枢支され、油圧シリンダ５により鉛直方向に回動することが可能である。また、ガイドセル１は、油圧シリンダ６によりブラケット３が鉛直方向に回動することにより、昇降することが可能である。ガイドセル１は、長尺の中間部１ａ、及び短尺の上下部１ｂ，１ｃの３つに分割され、上下部１ｂ，１ｃはそれぞれピン４，７を支点として中間部１ａに対して折り畳み可能となっている。符号１０，１１は、それぞれドリルヘッド及びウィンチを示している。

図２は、ドリルヘッド１０を昇降させる装置の詳細を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図である。ガイドセル１の前面１２ａは、ドリルヘッド１０のガイド面を形成する面であり、この前面１２ａにはドリルヘッド１０を搭載するためのキャリッジ１３がガイド面に沿って移動自在に設けられている。ガイドセル１の両側面１２ｂの上下端部、すなわち上下分割部１ｂ，１ｃの両側面には１対の定滑車１４，１４，１５，１５がそれぞれ設けられている。これらの各１対の定滑車１４，１４，１５，１５のうち、各一方の定滑車１４，１５は、上下分割部１ｂ，１ｃの側面に設けられたテンションシリンダ１６のロッド先端に滑車軸が取り付けられ、ガイドセル１の長さ方向に移動可能となっている。

キャリッジ１３の上下側には、キャリッジ１３の移動に伴ってガイド面に沿って移動する２つの動滑車１７，１８が設けられている。２つの動滑車１７，１８は、図３に拡大して示すように、キャリッジ１３を上下に跨ぐように配置されたブラケット１９に取り付けられている。ブラケット１９は、２つの動滑車１７，１８の滑車軸がそれぞれ取り付けられる２つの支持ブラケット２０，２０と、これらの支持ブラケット２０，２０を連結する２枚の連結ブラケット２１，２１とからなっている。

キャリッジ１３には支持ブラケット２２が起立して設けられ、この支持ブラケット２２を挟むようにして連結ブラケット２１，２１が配置される。そして、これらの連結ブラケット２１，２１は、キャリッジ１３の移動方向と直交する方向に設けられたピン２３を介して支持ブラケット２２に支持されている。このピン２３はロードセルが内蔵されたピン型ロードセルであり、動滑車１７，１８に作用する荷重を測定することができる。

再び図２を参照して、ガイドセル１の中間部１ａの背面１２ｃには、１台のウィンチ１１が設けられている。このウィンチ１１のドラム２４にはワイヤロープ２６の中間部が巻き付けられている。ワイヤロープ２６はガイドセル１の上下端部側へ繰り出された２つの繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂを有し、これらの繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂは次のようにして各滑車に巻き掛けられている。

すなわち、ガイドセル１の上端部側への繰り出しロープ部分２６ａは、矯正ローラ２７を通って、上端部の１対の定滑車１４，１４の一方に巻き掛けられる。繰り出しロープ部分２６ａは、定滑車１４で反転させられて下方に延び、キャリッジ１３の上側動滑車１７に巻き掛けられる。上側動滑車１７で反転させられた繰り出しロープ部分２６ａは、上方に延び、１対の定滑車１４，１４の他方に巻き掛けられる。そして、定滑車１４で反転させられた繰り出しロープ部分２６ａは、下方に延びてガイドセル１の上端部の固定部２８で端部が固定される。

ガイドセル１の下端部側への繰り出しロープ部分２６ｂも向きが異なるだけで、滑車への巻き掛け態様は繰り出しロープ部分２６ａと全く同様である。すなわち、繰り出しロープ部分２６ｂは、矯正ローラ２７を通って、下端部の１対の定滑車１５，１５の一方に巻き掛けられる。繰り出しロープ部分２６ｂは、定滑車１５で反転させられて上方に延び、キャリッジ１３の下側動滑車１８に巻き掛けられる。下側動滑車１８で反転させられた繰り出しロープ部分２６ｂは、下方に延び、１対の定滑車１５，１５の他方に巻き掛けられる。そして、定滑車１５で反転させられた繰り出しロープ部分２６ｂは、上方に延びてガイドセル１の下端部の固定部２８で端部が固定される。

上記のような昇降装置において、例えば杭施工時には、ドリルヘッド１０に杭体が把持され、ドリルヘッド１０を下降させる。このとき、ウィンチ１１のドラム２４の回転により繰り出しロープ部分２６ｂはドラム２４に巻き取られる一方、繰り出しロープ部分２６ａはさらに繰り出される。これとは逆に、ドリルヘッド１０を上昇させるときは、ウィンチのドラム２４の逆回転により繰り出しロープ部分２６ａはドラム２４に巻き取られる一方、繰り出しロープ部分２６ｂはさらに繰り出される。

ドリルヘッド１０の上昇及び下降時において、動滑車１７，１８に作用する荷重、すなわち繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂに作用する荷重は、図３に示したピン型ロードセル２３により常時測定される。この測定値に基いてテンションシリンダ１６のストロークが調整され、ワイヤロープ２６には適切な張力が与えられる。したがって、ワイヤロープ２６が弛むことがなく、ドラム２４での巻き取り動作がスリップ等を生じることなく円滑になされる。なお、装置の運搬時にはガイドセル１を水平向きにするが、その際テンションシリンダ１６を縮めることにより、ワイヤロープ２６に弛みを与えることができるので、ガイドセル１の上下分割部１ｂ，１ｃを中間部１ａに対して折り畳むことができる。

上記のような昇降装置によれば、１台のウィンチでドリルヘッド１０を昇降させるようにしたので、全体構造を簡素化することができる。また、ドリルヘッド１０のフィード力は２本のワイヤで受け持つこととなるので、ウィンチの出力やワイヤロープの強度を上げることなくフィード力を上げることができる。

さらに、同等のフィード力を発生するチェーンなどに比べて、全体重量を格段に軽量化できるため、ロングフィードの場合には特に有効である。例えば、最大許容張力を 10000kgf とした場合、単位メートル当たりの質量はチェーンが 17.5kg であるのに対し、ワイヤロープの場合は 2.73kg である。また、このように軽量化・簡素化できることから、ロングフィードになった場合には、転倒角度などの面で安全性が向上する。

図４は、別の実施形態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図である。この実施形態では、上記実施形態のものに加えて、さらにガイドセル１の上下端部前面に定滑車３０，３１がそれぞれ設けられている。また、動滑車１７，１８は、滑車を同軸２枚重ねしたものからなっている。ガイドセル側面の一方の定滑車１４，１５に巻き掛けられた２つの繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂは、動滑車１７，１８に巻き掛けられたうえ、ガイドセル前面の定滑車３０，３１に巻き掛けられる。そして、２つの繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂは、動滑車１７，１８に再度巻き掛けられて、ガイドセル側面の他方の定滑車１４，１５に巻き掛けられている。

この実施形態の場合、動滑車１７，１８に作用する荷重を４本のワイヤロープ部分で受け持つことになる。したがって、ウィンチの出力やワイヤロープの強度を上げることなく、フィード力を上記実施形態のものの２倍にすることができる。定滑車３０，３１も滑車が同軸２枚重ねのものとし、動滑車１７，１８を滑車が同軸３枚重ねのものとすることによりフィード力をさらに上げることができる。すなわち、動滑車１７，１８と定滑車３０，３１との間で繰り出しロープ部分２６ａ，２６ｂを多段に巻き掛けることにより、その巻き掛け段数に応じてフィード力を上げることができる。この場合、各動滑車及び定滑車を複数枚同軸に重ねた滑車で構成してもよいし、ワイヤロープを掛けるための溝を１つの滑車に複数設ける構成としてもよい。

この発明の実施形態を示す全体側面図である。 昇降装置の詳細を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図である。 動滑車の取付け構造を示す正面図である。 別の実施形態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図である。

符号の説明

１ ガイドセル
１ａ 中間部
１ｂ，１ｃ 上下分割部
２ クローラ走行体
１０ ドリルヘッド
１１ ウィンチ
１２ａ 前面
１２ｂ 両側面
１２ｃ 背面
１３ キャリッジ
１４，１５ 定滑車
１６ テンションシリンダ
１６ ワイヤロープ
１７ 上側動滑車
１８ 下側動滑車
１９ ブラケット
２０ 支持ブラケット
２１ 連結ブラケット
２２ 支持ブラケット
２３ ピン（ピン型ロードセル）
２４ ドラム
２６ ワイヤロープ
２６ａ，２６ｂ 繰り出しロープ部分
３０，３１ 定滑車

Claims (3)

1. 前面にガイド面が形成された断面略四角形のガイドセルに、キャリッジを介して前記ガイド面に沿って移動自在に搭載されるドリルヘッドの昇降装置であって、
   前記ガイドセルの上下端部両側面にそれぞれ設けられた１対の定滑車と、
   前記キャリッジの上下側に設けられ、該キャリッジの移動に伴って前記ガイド面に沿って移動する２つの動滑車と、
   前記ガイドセルの背面に設けられたウィンチと、
   このウィンチのドラムに中間部が巻き付けられて前記ガイドセルの上下端部側への２つの繰り出しロープ部分を有するワイヤロープとを備え、
   前記２つの繰り出しロープ部分は、前記１対の定滑車の一方、前記２つの動滑車の各々、及び前記１対の定滑車の他方の順にそれぞれ巻き掛けられたうえ、各端部が前記ガイドセルに固定され、
   前記２つの動滑車は、前記キャリッジを跨いで配置されたブラケットの上下端部にそれぞれ取り付けられ、該ブラケットは前記キャリッジに設けられたピン型ロードセルであって、ピン軸線が前記キャリッジの移動方向と直交する方向に設けられたピン型ロードセルに支持されていることを特徴とするドリルヘッドの昇降装置。
2. 前記１対の定滑車の一方は、前記ガイドセルに設けられたテンションシリンダに連結されていることを特徴とする請求項１記載のドリルヘッドの昇降装置。
3. 前記ガイドセルの上下端部前面に定滑車がそれぞれ設けられ、前記動滑車の各々に巻き掛けられた前記２つの繰り出しロープ部分は、このガイドセル前面の定滑車に巻き掛けられたうえ、再度前記動滑車の各々に巻き掛けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のドリルヘッドの昇降装置。

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