JP6147029B2

JP6147029B2 - アースドリル

Info

Publication number: JP6147029B2
Application number: JP2013038483A
Authority: JP
Inventors: 村手　徳夫; 徳夫村手
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JP2014167198A

Description

本発明は、アースドリルに関し、詳しくは、ケリーバを吊持するブームとして伸縮ブームを使用した大型のアースドリルに関する。

テレスコピック式のブームを下方から起伏シリンダで支持する伸縮ブームは、各種移動式クレーンのブームとして広く用いられており、近年は、アースドリルのブームとしても用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−４６８６６号公報

前記伸縮ブームは、一般的なアースドリルに用いられているラチスブームが作業前後にブームの組立分解が必要であるのに対し、作業時にブームを伸縮させることによって各種作業を効率よく行えるという利点を有しており、特に狭隘地での作業性は、ラチスブームに比べて伸縮ブームの方が格段に優れている。

しかし、伸縮ブームの伸縮や起伏に油圧シリンダを用いているため、油圧シリンダに油漏れが発生すると、ブームの起伏角度が小さくなったり、ブームの長さが短くなってしまう。このようなブームの起伏角度や長さの変化は、クレーン作業では殆ど問題にならないが、竪穴の掘削や掘削した土砂の排出を行うアースドリルでは、ブームの起伏角度や長さが変化すると、掘削中の竪穴内での掘削バケットの昇降が困難になったり、掘削する竪穴の芯がずれたりするなどの問題が発生する。このため、アースドリルのブームは、一つの竪穴の掘削開始から終了まで、一定の角度及び長さを保つ必要がある。

そこで本発明は、狭隘地での作業性に優れた伸縮ブームを使用しながら、竪穴掘削中のブームを一定の起伏角度及び長さに保持することができるアースドリルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のアースドリルは、ベースマシンに起伏可能に設けられた、伸縮ブームの先端側から垂下した昇降ロープにケリーバを回転可能に吊持したアースドリルにおいて、前記伸縮ブームは、基端が前記ベースマシンに起伏可能に装着された第１段のロアブームと、該ロアブーム内に伸縮可能に設けられた第２段のセカンドブームと、該セカンドブーム内に伸縮可能に設けられた第３段のアッパーブームとで構成された、少なくとも三段の伸縮段数を有し、前記ロアブームと前記セカンドブームとの間には、前記ロアブームに対して前記セカンドブームを伸縮させる第１の伸縮シリンダが設けられ、前記セカンドブームと前記アッパーブームとの間には、前記セカンドブームに対して前記アッパーブームを伸縮させる第２の伸縮シリンダが設けられ、前記セカンドブームの基端部と前記ロアブームの先端部との部分に、ロアブームに対してセカンドブームを伸長させたときに、ロアブームに対するセカンドブームの伸縮方向の移動を規制する伸縮規制手段が設けられるとともに、前記ベースマシンに設けた起伏用のウインチから巻き出した起伏ロープが、前記セカンドブームの先端部に連結されていることを特徴としている。

また、本発明のアースドリルは、前記ロアブームの基端が前記ベースマシンの前部に装着され、前記起伏ロープが前記ベースマシンの後部に設けたガントリを介して前記セカンドブームの先端部に連結されていること、さらに、前記昇降ロープを巻回した昇降用のウインチ及び前記起伏ロープを巻回した起伏用のウインチは、前記ロアブームと前記ガントリとの間のベースマシン中央部に配置されていることを特徴としている。

本発明のアースドリルによれば、ロアブームに対してセカンドブームを伸長させた状態で伸縮規制手段によってロアブームに対するセカンドブームの伸縮方向の移動を規制することにより、伸縮ブームの長さを一定に保つことができる。また、起伏用のウインチから巻き出されてセカンドブームの先端部に連結した起伏ロープで伸縮ブームを起伏させることにより、起立状態の伸縮ブームをウインチに設けられているブレーキ機構で一定の起立角度に保つことができる。これにより、竪穴掘削中のブームを一定の起伏角度及び長さに保持することができる。

また、ロアブームの基端をベースマシンの前部に装着することにより、ケリーバを回転させるためのケリーバ駆動装置の支持を容易に行うことができ、ベースマシンの後部に設けたガントリを介して起伏ロープをセカンドブームに連結することにより、ブームの起伏操作を容易に行うことができる。さらに、ロアブームの基端をベースマシンの前部に装着することにより、ロアブームの後方に大型のウインチを配置するスペースを得ることができる。

本発明のアースドリルの一形態例を示す側面図である。ベースマシンと伸縮ブームとの関係を示す説明図である。伸縮規制手段の一例を示す断面図である。セカンドブームの伸縮方向の移動を規制した状態を示す伸縮規制手段の要部の断面図である。伸縮規制手段の規制を解除した状態を示す要部の断面図である。伸縮ブームを伸長させる前の状態を示す側面図である。伸縮ブームを伸長させた状態を示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本形態例に示すアースドリル１１におけるベースマシン１２は、クローラ１３ａを備えた下部走行体１３の上部に旋回ベアリング１４を介して上部旋回体１５を回転可能に設けている。上部旋回体１５の前部には、伸縮ブーム１６が起伏可能に設けられており、上部旋回体１５の後部には、折り畳み可能なガントリ１７が設けられている。伸縮ブーム１６とガントリ１７との間の上部旋回体１５の幅方向中央部には、前方から順に、吊り上げ用の昇降ロープである主巻ロープ１８を巻回した第１ウインチ（主巻ドラム）１９及び補巻ロープ２０を巻回した第２ウインチ（補巻ドラム）２１と、ブーム起伏用の起伏ロープ２２を巻回した第３ウインチ（起伏ドラム）２３が配置されており、上部旋回体１５の幅方向中央の前端部には、伸縮ブーム１６を取り付けるためのブームブラケット２４ａが設けられ、上部旋回体１５の後端部には、カウンタウエイト２５が搭載されている。また、上部旋回体１５の右側部には運手席１５ａや機器室１５ｂが設けられ、左側部にはエンジンや油圧ポンプを収納したエンジン室（図示せず）が設けられている。

伸縮ブーム１６は、箱形断面を有する三段式のテレスコピック型であって、基端部に設けた取付ブラケット２４ｂが上部旋回体１５のブームブラケット２４ａにフートピンを介して起伏可能に装着されるロアブーム（ベースブーム）１６ａと、該ロアブーム１６ａ内に伸縮可能に挿入されたセカンドブーム１６ｂと、該セカンドブーム１６ｂ内に伸縮可能に挿入されたアッパーブーム１６ｃとで形成されている。

また、周知の伸縮ブームと同様に、ロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとの間には、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを伸縮させる第１伸縮シリンダ（図示せず）が設けられており、セカンドブーム１６ｂとアッパーブーム１６ｃとの間には、セカンドブーム１６ｂに対してアッパーブーム１６ｃを伸縮させる第２伸縮シリンダ（図示せず）が設けられている。

さらに、ロアブーム１６ａの先端部と、セカンドブーム１６ｂの基端部とには、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを伸長させたときに、ロアブーム１６ａに対するセカンドブーム１６ｂの伸縮方向の移動を規制する伸縮規制手段であるセカンドブーム固定手段２６が設けられており、セカンドブーム１６ｂの先端部には、ブーム起伏用の左右一対のペンダントロープ２２ａの先端が取り付けられている。また、アッパーブーム１６ｃの先端には、吊り上げ用の主巻ロープ１８及び補巻ロープ２０が掛け回されるトップシーブ２７が設けられ、ロアブーム１６ａには、ケリーバ駆動装置（ケリードライブ）２８を支持するためのフロントフレーム２９及び複数のフレームシリンダ３０が取り付けられている。

図３乃至図５に示すように、ブーム両側面に２箇所ずつ設けられたセカンドブーム固定手段２６は、ロアブーム１６ａの先端部に設けられたリング状の第１固定部材３１と、該第１固定部材３１のブーム外側部に設けられた固定ピン収納筒３２と、該固定ピン収納筒３２の外側に連設したピン引抜用油圧シリンダ３３と、セカンドブーム１６ｂの基端部に設けられたリング状の第２固定部材３４とで形成されている。固定ピン収納筒３２の内部には、スプリング３５によって突出方向に付勢された固定ピン３６が軸線方向に移動可能に収納されており、第２固定部材３４のブーム内側部には、固定ピン３６の突出量を規制するストッパ３７と、固定ピン３６の突出状態を検知するためのリミットスイッチ３８とが設けられている。

このセカンドブーム固定手段２６は、図示しない油圧回路から作動油をピン引抜用油圧シリンダ３３のヘッド側に供給してスプリング３５の付勢力と共に、あるいは、ピン引抜用油圧シリンダ３３の圧力を抜いてスプリング３５の付勢力で、固定ピン３６を第１固定部材３１から第２固定部材３４に向けて先端面がストッパ３７に当接するまで突出させることにより、図４に示すように、固定ピン３６が第１固定部材３１と第２固定部材３４とに貫通してロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとを伸縮不能な固定状態とすることができる。この固定状態では、リミットスイッチ３８が固定ピン３６の先端を検知することにより、リミットスイッチ３８からの信号でブームが固定状態になっていることをオペレータに知らせることができる。さらに、スプリング３５によって固定ピン３６が第２固定部材３４から外れることを防止し、作業時の振動などによって固定状態が解除されることがないようにしている。

また、作動油をピン引抜用油圧シリンダ３３のロッド側に供給することにより、図５に示すように、固定ピン３６を固定ピン収納筒３２内に収納した状態とし、固定ピン３６の先端を第２固定部材３４から抜き取って固定状態を解除することができる。これにより、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを伸縮させることが可能となる。このとき、リミットスイッチ３８が復帰することにより、ブームが非固定状態になっていることオペレータに知らせることができる。

セカンドブーム固定手段２６によるロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとの固定は、図６、図７に示す手順で行うことができる。まず、図６に示すように、短縮させて前方に倒した状態の伸縮ブーム１６におけるロアブーム１６ａを、適宜な手段によって支持する。本形態例では、ロアブーム１６ａに設けられているフロントフレーム２９の先端を支持台３９に預けた状態にすることにより、ロアブーム１６ａを略水平方向に倒した状態で支持している。また、ガントリ１７を起立させて起伏ロープ２２を操作可能な状態にする。

この状態で、ロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとの間に設けた第１伸縮シリンダを伸長方向に作動させるとともに、第３ウインチ２３から起伏ロープ２２を巻出し、図７に示すように、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを伸長させた状態にする。そして、ピン引抜用油圧シリンダ３３及びスプリング３５の付勢力、あるいは、スプリング３５の付勢力によって固定ピン３６を第１固定部材３１から第２固定部材３４に向けて突出させ、第１固定部材３１及び第２固定部材３４に挿通した固定ピン３６によってロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとを伸縮不能な固定状態にする。

このとき、第１固定部材３１と第２固定部材３４との位置が合わない場合、伸縮ブーム１６の長さ方向に対しては伸縮シリンダを伸縮させることによって両固定部材３１，３４を合致させることができる。また、左右の第１固定部材３１と第２固定部材３４とで位置が合わない場合は、一方の固定ピン３６を突出させて固定状態にした後、左右いずれか一方のペンダントロープ２２ａを外した状態で起伏ロープ２２を操作し、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを左右方向に傾動させることにより、他方の固定部材３１，３２を合致させて他方の固定ピン３６を突出させることができる。

このようにしてセカンドブーム固定手段２６でロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂと固定した後、第３ウインチ２３で起伏ロープ２２を巻き上げることにより、第３ウインチ２３からの起伏ロープ２２が、上部旋回体１５から上方に立ち上がったガントリシーブ４１を介してミドルシーブ４２を引き寄せる状態になり、ミドルシーブ４２に連結したペンダントロープ２２ａが伸縮ブーム１６を後方からガントリ１７の方向に引き上げてセカンドブーム１６ｂが伸長した状態の伸縮ブーム１６を容易かつ確実に起立させることができる。起立状態の伸縮ブーム１６は、セカンドブーム１６ｂの先端部に連結したペンダントロープ２２ａが、ガントリシーブ４１及びミドルシーブ４２に掛け回された起伏ロープ２２を介して第３ウインチ２３に引っ張られた状態になるので、通常のラチスブームの場合と同様に、第３ウインチ２３に設けられている機械的なブレーキ機構により、作業中の伸縮ブーム１６は、一定の起立角度に保持される。

また、従来のアースドリルと同様に、主巻ロープ１８及び補巻ロープ２０をトップシーブ２７に掛け回し、伸縮ブーム１６やガントリ１７を利用してカウンターウエイト２５を所定位置に設置するとともに、ロアブーム１６ａに取り付けられたフロントフレーム２９やフレームシリンダ３０の先端部にケリーバ駆動装置２８を装着することにより、竪穴掘削用のアースドリル１１の組立が完了する。

図１に示すように、作業中のアースドリル１１における伸縮ブーム１６は、伸長させたロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとをセカンドブーム固定手段２６で固定した状態で、セカンドブーム１６ｂの先端部に連結したブーム起伏用のペンダントロープ２２ａ及び起伏ロープ２２により、上部旋回体１５の前部を中心としてあらかじめ設定された角度に起立させた状態に保持される。

前記第１ウインチ１９からの主巻ロープ１８は、トップシーブ２７に掛け回されて伸縮ブーム１６の先端から垂下し、スイベルジョイント４３を介してケリーバ４４を昇降可能かつ回転可能に吊持する。ケリーバ駆動装置２８の回転駆動部を貫通したケリーバ４４の下端部には、掘削バケットや拡底バケット４５が取り付けられる。また、第２ウインチ２１からの補巻ロープ２０は、使用時以外は、適宜な位置に止着されている。

アースドリル１１によって地中に拡底孔を掘削する際には、まず、ケリーバ４４の先端に円筒状の掘削バケット（図示せず）を装着し、ケリーバ駆動装置２８でケリーバ４４を回転させながら第１ウインチ１９から主巻ロープ１８を繰り出し、回転しながら下降する掘削バケットにより地中に竪穴を掘削する。掘削バケットの大きさに応じて主巻ロープ１８を所定長さ繰り出して掘削バケットによる掘削を行った後、主巻ロープ１８を巻き上げ、バケット内が土砂で満たされた状態の掘削バケットを地中から引き抜いて所定高さまで上昇させ、上部旋回体１５を所定位置に回転させてからバケット内の土砂を排出する。掘削バケットによる掘削作業を所定回数行って所定深さの竪穴を形成した後、掘削バケットを図１に示す拡底バケット４５に交換し、竪穴の底部を拡げる拡底作業を行う。

このように、掘削バケットによる竪穴の掘削作業及び拡底バケット４５による拡底作業では、掘削バケットを地中から引き抜く際に大きな荷重が作用するため、通常のクレーンに比べて大きな能力を有するウインチが必要になるが、前述のように、伸縮ブーム１６を上部旋回体１５の前部に起伏可能に設けるとともに、伸縮ブーム１６の起伏を、起伏シリンダに代えて第３ウインチ２３からの起伏ロープ２２によって行うように形成したことにより、陸上輸送制限を考慮しながら、上部旋回体１５の中央部に大型のウインチを配置するスペースを確保することができ、大きな荷重が作用するアースドリル１１の第１ウインチ１９に十分な吊り上げ能力を有するウインチを使用することができ、竪穴の掘削作業を確実に行うことができる。

さらに、作業時には、ロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとをセカンドブーム固定手段２６で固定しておくことにより、ロアブーム１６ａに対してセカンドブーム１６ｂを伸縮させる伸縮シリンダに作業中の負荷が作用することがなくなるので、ロアブーム１６ａとセカンドブーム１６ｂとの間に設ける伸縮シリンダとして、小型軽量のシリンダを用いることができる。加えて、セカンドブーム１６ｂの先端部がペンダントロープ２２ａによって支持されるため、ロアブーム１６ａ及びセカンドブーム１６ｂには、大きな曲げモーメントが発生せず、圧縮荷重が主となるので、ロアブーム１６ａ及びセカンドブーム１６ｂの剛性を従来のように高める必要がなくなり、ロアブーム１６ａ及びセカンドブーム１６ｂの軽量化を図ることができる。

これにより、伸縮ブーム１６の全体の重量を軽減することが可能となり、上部旋回体１５や、これを支持する旋回ベアリング１４及び下部走行体１３への負荷も軽減することができ、伸縮ブーム１６を含めたベースマシン１２の小型軽量化を図ることができる。さらに、上部旋回体の機器や構成部材の大部分を、従来のラチスブームを用いた上部旋回体のものと共通化とすることも可能となる。

また、伸縮ブーム１６が上部旋回体１５の前部に設けられるとともに、従来の起伏シリンダが存在しないため、フロントフレーム２９やフレームシリンダ３０を短くしながら、フロントフレーム２９の上下方向の移動範囲を大きくすることが可能となる。さらに、フレームシリンダ３０は、フロントフレーム２９を下から支持する状態にできるので、フレームシリンダ３０の耐力を向上させることができる。

なお、伸縮ブームにおける伸縮段数は任意であり、伸長状態で全てのブームを固定することも可能である。また、アースドリルとして使用しないときには、自走式のクレーンとして用いることができ、本形態例に示すように、最上部のアッパーブームを伸縮可能に形成することにより、クレーンとして使用したときのブームの長さ調節を容易に行うことができ、クレーン作業の効率を向上させることができる。さらに、ロアブームの基端をベースマシンの前部に装着しなくてもよく、ガントリを設けなくてもよい。

１１…アースドリル、１２…ベースマシン、１３…下部走行体、１３ａ…クローラ、１４…旋回ベアリング、１５…上部旋回体、１５ａ…運手席、１５ｂ…機器室、１６…伸縮ブーム、１６ａ…ロアブーム、１６ｂ…セカンドブーム、１６ｃ…アッパーブーム、１７…ガントリ、１８…主巻ロープ、１９…第１ウインチ、２０…補巻ロープ、２１…第２ウインチ、２２…起伏ロープ、２２ａ…ペンダントロープ、２３…第３ウインチ、２４ａ…ブームブラケット、２４ｂ…取付ブラケット、２５…カウンタウエイト、２６…セカンドブーム固定手段、２７…トップシーブ、２８…ケリーバ駆動装置、２９…フロントフレーム、３０…フレームシリンダ、３１…第１固定部材、３２…固定ピン収納筒、３３…ピン引抜用油圧シリンダ、３４…第２固定部材、３５…スプリング、３６…固定ピン、３７…ストッパ、３８…リミットスイッチ、３９…支持台、４１…ガントリシーブ、４２…ミドルシーブ、４３…スイベルジョイント、４４…ケリーバ、４５…拡底バケット

Claims

ベースマシンに起伏可能に設けられた、伸縮ブームの先端側から垂下した昇降ロープにケリーバを回転可能に吊持したアースドリルにおいて、
前記伸縮ブームは、基端が前記ベースマシンに起伏可能に装着された第１段のロアブームと、該ロアブーム内に伸縮可能に設けられた第２段のセカンドブームと、該セカンドブーム内に伸縮可能に設けられた第３段のアッパーブームとで構成された、少なくとも三段の伸縮段数を有し、
前記ロアブームと前記セカンドブームとの間には、前記ロアブームに対して前記セカンドブームを伸縮させる第１の伸縮シリンダが設けられ、前記セカンドブームと前記アッパーブームとの間には、前記セカンドブームに対して前記アッパーブームを伸縮させる第２の伸縮シリンダが設けられ、
前記セカンドブームの基端部と前記ロアブームの先端部との部分に、ロアブームに対してセカンドブームを伸長させたときに、ロアブームに対するセカンドブームの伸縮方向の移動を規制する伸縮規制手段が設けられるとともに、
前記ベースマシンに設けた起伏用のウインチから巻き出した起伏ロープが、前記セカンドブームの先端部に連結されている
ことを特徴とするアースドリル。
前記ロアブームの基端は、前記ベースマシンの前部に装着され、前記起伏ロープは、前記ベースマシンの後部に設けたガントリを介して前記セカンドブームの先端部に連結されていることを特徴とする請求項１記載のアースドリル。
前記昇降ロープを巻回した昇降用のウインチ及び前記起伏ロープを巻回した起伏用のウインチは、前記ロアブームと前記ガントリとの間のベースマシン中央部に配置されていることを特徴とする請求項２記載のアースドリル。