JP5469860B2 - ギヤケースにおける出力軸の減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、削岩装置における減衰装置に関するものである。本発明はまた、減衰装置を有するギヤケース及び削岩装置に関する。

最新の削岩装置においては、掘削ブームの位置は、岩盤における正しい位置に発破孔をあけるために、できれば自動制御装置を用いて測定される。発破孔の位置を測定する場合に、掘削ブームの各継手及びこれらブームの入れ子式の動きにおいて角度が測定される。ブームは通常、五個から六個の継手を備えており、そのため、発破孔の掘削される場所を計算できるようにするために測定は非常に高精度に実施されなければならない。

掘削ブームの継手における回転を達成するためにギヤケースを用いることができ、使用するギヤケースとしては、遊びなしの高価な特殊のギヤケースか、或いは遊びありの安価な標準のギヤケースを選択することができる。

ＵＳ５６９０１８４Ａには、削岩装置が開示されている。ＥＰ０５２３２５２Ａ１には、ロボットアームにおける振動の抑制が開示されている。ＥＰ１１７８５８８Ａ２には、ステッピングモータが開示されている。またＧＢ１３０４４４９Ａには、材料の撓み性ウエブに被覆を施す装置が開示されている。

掘削ブームにおける継手に位置決めするために遊びありのギヤケースを使用する際の問題点は、掘削ブームにおける慣性による力によってギヤケース出力軸に作用する掘削ブームからの負荷をギヤケースにおけるギヤ歯フランク間でシフトさせることにある。ギヤ歯フランク間のこの“チャタリング”即ち振動は、特にギヤケースにおける負荷が低い時、すなわち掘削作業を開始する前の掘削ブームの位置決めの際に生じる。そのため、高い精度を必要とする適用では、遊びのないギヤケースを用いる必要があった。その結果、伝達用の標準のギヤケースでは例えば位置決めのために許容できない０．３度台の遊びがあるので、高価なギヤケースを用いることになる。

遊びのあるギヤケースにおいて、出力軸に作用する負荷によって位置決め中にギヤ歯フランク間でシフトするという問題は、本発明によれば、ギヤケースの出力軸に作用しかつ出力軸の動きに対する振動減衰器として機能するブレーキを備えた、位置決めのために用いられるギヤケースの出力軸の減衰装置を提供することにより解決される。

本発明の減衰装置においては、ギヤケースが、削岩装置の回転自由度を回転し、かつ削岩装置を位置決めするために構成され、減衰装置が、ギヤケースの出力軸に作用するブレーキを備え、ブレーキが、出力軸の動きに対する振動減衰器として機能するという特徴を有することによって、位置決めのような高い精度を必要とする適用のために遊びのあるギヤケースを用いることができるという利点が得られ、それにより、発破孔の位置を決めるのに遊びのある安価なギヤケースを使用できる。本減衰装置は、特許請求の範囲の請求項９及び請求項１０に見られるように、好ましくは、削岩装置におけるギヤケースに設けられる。

本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。

以下添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

図１には、削岩装置２を概略的に示し、この削岩装置２は掘削ブーム４、フィーダ６及びカッターヘッド８を備えている。削岩装置２はケーブル（図示していない）を介してオペレーターによって或いは無線手段によって遠隔制御され得るが、しかし削岩装置２における運転室１０内にオペレーターが入って制御してもよい。オペレーターは削岩装置２を手動で、自動的に、或いはまた半自動的に制御することができる。オペレーターが削岩装置２を用いて岩盤１２に孔を開けたい場合に、例えば山にトンネルを掘削する際に行われるように、特に岩盤１２に幾つかの孔を互いに平行に掘削することになる際に、要求された孔を掘削するために、カッターヘッド８すなわちフィーダ６を正しい位置及び岩盤１２に対して正しい角度方向に位置決めできることが重要である。

図２には、図１に示す削岩装置２に置ける掘削ブーム４を概略的に示している。この実施形態によれば、掘削ブーム４は五つの回転自由度Ｚ１、Ｚ２、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、掘削ブーム４の入れ子式部分に一つの往復動自由度Ｚ３、及び可動フィーダ６に対する送り運動や送りの形態の付加的な往復動自由度Ｚ７を備えている。発破孔の位置を決める場合に、一方では、回転自由度Ｚ１、Ｚ２、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６を備えた掘削ブーム４の各継手において、すなわち回転できる各継手において角度が決められ、他方では、掘削ブーム４の往復動すなわち往復動自由度Ｚ３、Ｚ７を備えた掘削ブーム４の部位における全ての往復動が決められる。この実施形態では、ギヤケース１４、１６は、掘削ブーム４の継手の２つ３、５における回転を得るのに、すなわち掘削ブーム４の二つの回転自由度Ｚ４、Ｚ５の角度を調整するのに用いられる。

図３には、本発明による減衰装置１８の第１実施形態を概略的に示している。図３に示すように、ギヤケース１４、１６は、ギヤケースハウジング２０と、ギヤケース１４、１６を駆動するようにされた駆動モータ２２と、ギヤケース１４、１６に対する入力軸２４と、ギヤケース１４、１６に対する出力軸２６とを備えている。この実施形態では、ギヤケース１４、１６は遊星歯車装置であり、内側太陽歯車２８、外側太陽歯車３０、遊星ピニオン３２、３４、及び遊星ピニオン支持体３６も図３に示されている。駆動モータ２２はピストンエンジン例えば流体力エンジンであることができる。コンパクトなピストンエンジンを用いることによって、駆動モータ２２の側方への突起は避けられ、このことは、駆動モータ２２を掘削ブーム４に取り付けることになる場合に有利である。減衰装置１８は、ギヤケース１４、１６の出力軸２６に作用するブレーキ３８を備え、このブレーキ３８は出力軸２６の運動に対する振動減衰器として機能している。ブレーキ３８は好ましくは、ギヤケース１４、１６の出力軸２６を側方へ動かす傾向なしに出力軸２６に作用し、そのために、ギヤケース１４、１６の出力軸２６を制動する際に、出力軸２６の表面に、本質的に大きさが等しくしかも反対方向に対を成して作用する制動力Ａ、Ｂを働かせる少なくとも二つの摩擦要素４０、４２を備えている。ブレーキ３８は少なくとも位置決め中は作動状態にあるが、好ましくは継続的に作動される。ブレーキ３８が継続的に作動されている場合、出力軸２６に働く制動力は適当には、駆動モータ２２が定格出力で作動している際に、ギヤケース１４、１６に対して駆動モータ２２によって発生されるトルクのほぼ３０％までの数％台、好ましくはほぼ１０％であり、それにより、ギヤケース１４、１６の出力軸２６は要求される際に問題なく駆動モータ２２によって回転され得る。ブレーキ３８のこの継続的な作動は例えば、ギヤケース１４、１６の出力軸２６の表面に作用する摩擦要素４０、４２を予め負荷の掛けられたばね４４、４６によって出力軸２６に向って押圧することで達成できる。

図４には、本発明による減衰装置１８の第２実施形態を概略的に示している。図４に示すギヤケース１４、１６は、ギヤケースハウジング２０と、ギヤケース１４、１６を駆動するようにされた駆動モータ２２と、ギヤケース１４、１６に対する入力軸２４と、ギヤケース１４、１６に対する出力軸２６とを備えている。この実施形態では、ギヤケース１４、１６は三段遊星歯車装置であり、内側太陽歯車２８；４８；５０、外側太陽歯車３０、遊星ピニオン３２、３４；５２、５４；５６、５８、及び遊星ピニオン支持体３６；６０；６２も遊星歯車装置における異なった段に対して図４に示されている。駆動モータ２２はピストンエンジンであることができる。コンパクトなピストンエンジンを用いることによって、駆動モータ２２の側方への突起は避けられ、このことは、駆動モータ２２を掘削ブーム４に取り付けることになる場合に有利である。減衰装置１８は、ギヤケース１４、１６の出力軸２６に作用するブレーキ３８を備え、このブレーキ３８は出力軸２６の運動に対する振動減衰器として機能している。ブレーキ３８は好ましくは、ギヤケース１４、１６の出力軸２６を側方へ動かす傾向なしに出力軸２６に作用し、そのために、好ましくは、ギヤケース１４、１６の出力軸２６のまわりに同心的に配列した少なくとも一つの多板摩擦ユニット６４を備えている。各多板摩擦ユニット６４は、ピン６８；７０によってギヤケースハウジング２０に取り付けられるブレーキ板の形態の摩擦要素４０と、ピン７６；７８によってギヤケース１４、１６の出力軸２６に取り付けられるブレーキ板の形態の摩擦要素７２とをそれぞれ備えている。ブレーキ３８は少なくとも位置決め中は作動状態にあるが、好ましくは継続的に作動される。ブレーキ３８が継続的に作動されている場合、出力軸２６に働く制動力は適当には、駆動モータ２２が定格出力で作動している際に、ギヤケース１４、１６に対して駆動モータ２２によって発生されるトルクのほぼ数％から３０％台まで、好ましくはほぼ１０％であり、それにより、ギヤケース１４、１６の出力軸２６は要求される際に問題なく駆動モータ２２によって回転され得る。ブレーキ３８のこの継続的な作動は例えば、ギヤケースハウジングに取り付けられた摩擦要素４０及びギヤケース１４、１６の出力軸２６に取り付けられた摩擦要素７２を備えた多板摩擦ユニット６４を、予め負荷の掛けられたばね４４、４６に互いに押圧することで達成できる。

掘削ブーム４の継手のうちの二つを回転させるのに用いられる、遊びのあるギヤケース１４、１６に対して上記の形式の減衰装置を利用することによって、ギヤケース１４、１６における遊びは、ギヤケース１４、１６の出力軸２６に減衰装置が働いているので、ギヤケース１４、１６の出力軸２６の精度には影響せず、これにより、掘削ブーム４の位置決めに対してこれらの継手において遊びなしの高い精度が得られる。

従って、本発明は、ギヤケース１４、１６における出力軸２６の減衰装置に係るものであり、ギヤケース１４、１６は、削岩装置２において回転自由度Ｚ４、Ｚ５で回転できるように、従って削岩装置２を位置決めできるように構成され、その場合減衰装置１８は、ギヤケース１４、１６の出力軸２６に働くブレーキ３８を備えている。好ましい実施形態では、ブレーキは、ギヤケース１４、１６の出力軸２６すなわち出力軸２６に取り付けられた部品と、ギヤケースハウジング２０すなわちギヤケースハウジング２０に堅固に取り付けられた部品との間にそれぞれ作用する。ブレーキ３８は、出力軸２６の動きに対する振動減衰器として機能し、それにより、位置決め、例えば発破孔の位置を決めるような高い精度を必要とする応用において、遊びありのギヤケース１４、１６を使用できる。

上述のように、本発明はまた、それぞれ減衰装置１８を備えたギヤケース１４、１６並びに削岩装置２にも係るものである。

ブレーキ３８は、削岩装置２における継手３、５において、回転自由度Ｚ４、Ｚ５の動きに対する振動減衰器として機能する。

本発明による減衰装置は、削岩装置における掘削ブームのギヤケースに設けられて例示されているが、同様に正確な動きの要求される他の形式の鉱業及び建設機械にも用いることができる。

減衰装置は、図示したものの代わりに、ギヤケース内に一体化したり、ギヤケース自体の外側に取り付けたり、またギヤケースハウジングに取り付けた削岩装置の部品とギヤケースの出力軸との間に作用するようにしてもよい。

削岩装置の概略斜視図。 図１の削岩装置における掘削ブームの概略斜視図。 本発明による減衰装置の第１実施形態を示す概略図。 本発明による減衰装置の第２実施形態を示す概略図。

Claims (9)

1. 回転できる継手に用いることのできる遊びのあるギヤケース（１４、１６）が、削岩装置（２）において回転自由度（Ｚ４、Ｚ５）で回転し、かつ削岩装置（２）を位置決めするために設けられ、
   ブレーキ（３８）が、出力軸（２６）の動きに対する振動減衰器として機能するように構成され、
   ブレーキ（３８）が、削岩装置（２）のギヤケース（１４、１６）の出力軸（２６）に取り付けられた部品と削岩装置（２）のギヤケースハウジング（２０）に堅固に取り付けられた部品との間に作用するように構成され、
   ブレーキ（３８）が、少なくとも一つの多板摩擦ユニット（６４）を備え、
   各多板摩擦ユニット（６４）が、ギヤケースのハウジング（２０）に取り付けられる摩擦要素（４０）と、ギヤケース（１４、１６）の出力軸（２６）に取り付けられる摩擦要素（７２）とを備えていること
   を特徴とする削岩装置（２）の減衰装置。
2. ブレーキ（３８）が、ギヤケース（１４、１６）の出力軸（２６）を制動する際に、出力軸（２６）の表面に作用する少なくとも二つの摩擦要素（４０、４２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
3. 摩擦要素（４０、４２）が、ギヤケース（１４、１６）の出力軸（２６）を制動する際に、本質的に大きさの等しい制動力（Ａ、Ｂ）を対をなして反対方向に作用させることによって出力軸（２６）の表面に作用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の減衰装置。
4. ブレーキ（３８）の制動力は、ギヤケース（１４、１６）の駆動モータ（２２）が正常な出力で作動している時に、ギヤケース（１４、１６）の駆動モータ（２２）によって発生されるトルクの３％〜３０％であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の減衰装置。
5. ブレーキ（３８）の制動力は、ギヤケース（１４、１６）の駆動モータ（２２）が正常な出力で作動している時に、ギヤケース（１４、１６）の駆動モータ（２２）によって発生されるトルクの１０％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の減衰装置。
6. ブレーキ（３８）が、絶えず作動されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の減衰装置。
7. ブレーキ（３８）の継続的な作動が、予め負荷を掛けたばね（４４、４６）によってブレーキ（３８）を作動することで行われることを特徴とする請求項６に記載の減衰装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の減衰装置（１８）を有することを特徴とするギヤケース。
9. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の減衰装置（１８）を有することを特徴とする削岩装置。

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