JP6850592B2

JP6850592B2 - 油圧ホース用多連リール

Info

Publication number: JP6850592B2
Application number: JP2016229723A
Authority: JP
Inventors: 進徳永
Original assignee: TOA-TONE BORING CO., LTD.
Current assignee: TOA-TONE BORING CO., LTD.
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2036-11-28
Also published as: JP2018087050A

Description

この発明は、水平多軸掘削機など、複数の油圧利用装置を有する機器に作動油を供給する油圧ホースを巻き取るリールに関する。

油圧を駆動源とする掘削機や駆動伸縮ブームなどでは、油圧源と油圧利用装置の間の距離が稼働中に変化するので、距離の変化に対応するため油圧ホースはリールに巻いてあり、油圧ホースの繰り出しと巻き戻しによって距離の変化に対応させることがおこなわれている。その際、油圧ホースに弛みが生じないようにホースリールは渦巻きバネや油圧モータによって油圧ホースを巻き取る方向に付勢してある。
図１は油圧駆動の掘削機（水平多軸掘削機）を示したものである。掘削の進行に伴って掘削機１は地中に降下していくのでそれに伴って油圧ホース３がリール２から繰り出されて掘削機１と油圧源（図示しない）の間の距離の変化に対応させている。

水平多軸掘削機１にはカッター駆動装置、姿勢制御装置、位置調整装置など（いずれも図示しない）の複数の油圧駆動装置が装備されており、これらの装置に個々に油圧を供給する油圧ホースが複数装備されている。各油圧ホースについて巻取用のリールが必要であるので、従来、図２に示すように、油圧モータ４で回転駆動されるリール軸２１に複数のリール２ａ〜２ｆを並列して固定する多連リール２０が提案されているが、複数のリール２ａ〜２ｆを単純にリール軸２１に固定したものでは、油圧駆動装置の負荷変動による油圧ホース３ａ〜３ｆの伸びに対応することができず、油圧ホース３ａ〜３ｆに過大な張力が発生してダメージを与えることがあり好ましくなかった。
また、油圧ホース３ａ〜３ｆを最初に個々のリール２ａ〜２ｆに取り付ける際、油圧ホース３ａ〜３ｆのリールの軸の周方向の取り付け位置がリール２ａ〜２ｆによってそれぞれ異なっているのでリール２ａ〜２ｆの各取り付け位置と対応する油圧駆動装置の間の距離が異なっており、油圧ホース３ａ〜３ｆの長さの調整が必要となるが、リール２ａ〜２ｆがリール軸２１に固定されているので長さの調整が困難であった。

そこで、図３に示すように、油圧ホース３ａ〜３ｆに作用する張力を緩和するため、油圧モータ４とリール軸の間に摩擦板５０を、また、リール２同士の間に伝達摩擦板５１を設け、油圧ホース３ａ〜３ｆのいずれか、例えば油圧ホース３ｃに過大な引張力が発生し、油圧ホース３ｃが巻かれているリール２ｃに摩擦板５１による摩擦力を超える回転力が作用すると、リール２ｃは伝達摩擦板５１面上を滑って回転し、油圧ホース３ｃがリール２ｃから繰り出されて過大な張力を解消することが提案されている。
この装置では、摩擦力の調整は、伝達摩擦板５１に押圧力を与える皿バネ４０をナット４１の回転によって皿バネの弾発力を調整することによっておこなわれている。しかし、引き出された油圧ホース３ｃに作用する引張力が解消すると、油圧ホース３ｃが引き出された状態でリール２ｃと伝達摩擦板５１間の摩擦力がバランスした状態となるので、リール２ｃのみを巻き戻して油圧ホース３ｃを巻き取ることはできず、巻戻すにはこの多連リールの構造上、油圧ホースリール全体をリセットする必要があった。したがって、油圧駆動装置が水平多軸地中連続壁掘削機の場合は、リセット作業のために掘削作業を中断しなければならないので掘削作業に遅延をもたらし、掘削効率を低下させるので好ましいものではなかった。
また、油圧モータ４の回転駆動力をリール軸に伝達する摩擦板５０が滑ると多連リール２０全体が滑り、リール単体を巻き戻すことができないという欠点を有している。

これらの問題を解消するため、図４に示すように、油圧ホースのリール２ａ〜２ｄを共通のリール軸に固定せず、油圧利用装置ごとに対応する駆動モータ４ａ〜４ｄを具備する独立したリール２ａ〜２ｄを並列させることが試みられたが、個々の独立リール２ａ〜２ｄに油圧モータ４ａ〜４ｄをそれぞれ装備させているので装置全体が大きくなって装置の占有空間が大きくなり、前記の多連型に比較して装備できる油圧ホースの数が少なくなると共にコストがかかり、他の装置の配設に影響がでることがあった。また、複数のリール２ａ〜２ｄを個別に駆動するので油圧回路が複雑となってメンテナンスにコストがかかるという問題も生ずることになる。

特開２０１２−０１２８３９号公報特公平６−９６４３２号公報

本発明は、複数のリールを一つのリール軸に並列させ、摩擦板によってリールに回転駆動力を伝達し、油圧ホースに過大な引張力が作用しないように所定引張力を超えた場合には自動的に油圧ホースがリールから繰り出されるようにすると共に、過大な引張力が解消して定常状態に戻った場合に、繰り出された油圧ホースのリールだけを自動的に巻き戻されるようにするものである。

複数のリールを独立して回転可能に単一のリール軸に並列させ、摩擦板を介してリールに回転駆動力を伝達して油圧ホースを巻き取るものであって、ある油圧ホースに設定値を超えた引張力が作用すると油圧ホースがリールから繰り出され、引張力が設定値を下回ると繰り出されたホースが巻き戻される油圧ホース用多連リールであって、作動油の通路を軸方向に設けたリールの固定軸に油圧モータの回転駆動力が摩擦板を介して伝達されるスリーブが回転可能に嵌装してあり、このスリーブに複数のリールがスリーブに設けた伝達摩擦板を介してスリーブに対して回転可能に取り付けてあり、伝達摩擦板はスリーブに伝達ピンで固定してあり、油圧モータと摩擦板の間にはバネが設置されており、このバネの弾発力を調整することによって摩擦板による摩擦力を調整可能とした油圧ホース用多連リールである。
油圧モータと摩擦板の間に設けたバネは、皿バネであり、弾発力調整用の調整ナットが設けてある油圧ホース用多連リールである。
更に、各リールには制動用ブレーキが設けてあり、任意のリールを独立して制動可能としてある油圧ホース用多連リールである。
更に、各リールの外周部にはブレーキパッドが設けてあってリールを独立して制動可能である油圧ホース用多連リールである。

作動油の通過回路を設けた固定軸に回転スリーブが嵌装してあり、回転スリーブは固定軸に対して水平移動可能としてあり、回転スリーブは皿バネの弾発力によって横方向に付勢されており、皿バネの弾発力を固定軸に取り付けてあるナットによって調整可能としてある。この皿バネの弾発力によって摩擦板を押し付ける力を調整して摩擦板に作用する摩擦力を調整しており、リールに作用する制動力を調整することができる。油圧ホース単体の適正引張力が発生するよう皿バネを圧縮してリールと伝達摩擦板に摩擦力を発生させることができる。

油圧駆動装置（掘削機）の油圧ホース用リールの配置位置の説明図。従来の多連リールの正面断面図。従来の摩擦板を使用した多連リールの正面断面図。従来の油圧ホースリールを並列させた正面図。本発明の多連油圧ホースリールの正面断面図、及び側面図。本発明のリール軸の断面図。本発明のリール軸の固定軸の断面図。本発明のリール軸のスリーブの断面図。伝達摩擦板の正面図及び側面図及び固定用のピンの斜視図。ブレーキの説明図。

図５に示すように、本発明の多連リール２０は、リール軸２１に複数のリール２ａ〜２ｆが並列に取り付けてあり、リール軸２１を回転中心としてリール２ａ〜２ｆが回転するものであり、リール２ａ〜２ｆにはそれぞれ油圧ホース３ａ〜３ｆが巻いてある。
図６〜図８の断面図に示すように、リール軸２１は、固定軸２５とこれに回転可能に嵌装されているスリーブ２６で構成されており、両端部の摩擦板５０及びリール２ａ〜２ｆの間に設けた伝達摩擦板５１の摩擦力によってリール２ａ〜２ｆは、スリーブ２６と共に回転したり、または、回転せずに空転してその位置に留まったりするものである。
摩擦板５０、及び伝達摩擦板５１はクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４４０）等の合金鋼を用いており、軟窒化処理等の表面硬化処理をおこなって耐摩耗性を高めている。
図７に示すように、固定軸２５には、その軸端面から対応するリールの取り付け位置まで油圧作動油の流路５ａ〜５ｆ（５ｃ、５ｅ、５ｆは図示していない）が形成してあり、リール２の取り付け位置の全周に形成した溝６ａ〜６ｆに連通しており、溝６ａ〜６ｆの上部は嵌装されるスリーブ２６の内面で塞がれており、そして、この溝６ａ〜６ｆの両側にはパッキング６１、６１が固定軸の全周に渡って設けてあって溝６ａ〜６ｆからの作動油の漏洩を防止している。
固定軸２５の左右両端部には嵌装されるスリーブ２６の回転を支持する軸受８、８が設けてあり、駆動モータ４が取り付けられる反対側の端部には固定用の固定板９が設けてある。

図８に示すように、スリーブ２６は、固定軸２５に回転可能に嵌装されるものであり、組立てた状態において、固定軸２５の表面の溝６ａ〜６ｆに対応する位置に開口６２ａ〜６２ｆが形成してあり、その開口の６２ａ〜６２ｆの両側の表面にはパッキング６１、６１が全周に渡って設けてあって作動油の漏出を防止している。開口６２ａ〜６２ｆに対応する位置にはリール２ａ〜２ｆが軸方向にスライド可能に取り付けてある。
以上の構成によって作動油は流路５ａ〜５ｆを通ってリール２ａ〜２ｆに連結された油圧ホース３ａ〜３ｆを通じて各油圧機器に供給される。

スリーブ２６の両端部には、油圧モータ４の回転駆動力を伝達する摩擦板５０、５０が設けてあり、皿バネ４０の弾発力によって図の右端の摩擦板５０を左側に押圧して所定の摩擦力をリール２ａ〜２ｆに与えられており、リール２ａ〜２ｆは、スリーブ２６とともに回転するようにしてある。
リール２ａ〜２ｆの側面には図９に示す伝達摩擦板５１がスリーブ２６に軸方向に移動可能に設けてある。伝達摩擦板５１は、リング状の部材であり、リングの内側には頭部が四角形のストップピン５１ｂの頭部が嵌合する凹部５１ａが形成してある。ストップピン５１ｂはスリーブ２６に設けたピン穴５１ｃに挿入され、ストップピン５ｂの頭部がスリーブ２６の表面から突出した状態に取り付けられる。ピン穴５１ｃはリール２の取り付け位置の間に位置するように設けてある。伝達摩擦板５１の凹部５１ａはストップピン５１ｂの四角形にほぼ合致しているので、スリーブ２６の回転は伝達摩擦板５１に伝達されて一緒に回転する。皿バネ４０の弾発力による伝達摩擦板への押圧力を変化させると、伝達摩擦板５１は、スリーブ２６の軸方向にスライドしてリール２の側面への押圧力を変化させて摩擦力が調整される。

伝達摩擦板５１と各リールとの摩擦によって油圧モータ４の回転駆動力が各リール２ａ〜２ｆに伝達されるので、駆動モータ４に必要とされる回転駆動力は、油圧ホース単体の適正引張力×本数で設計する。
皿バネ４０によって設定した伝達摩擦板５１に生ずる摩擦力を超える引張力がいずれかの油圧ホースに生じた場合、その油圧ホースが巻きつけてあるリールが回転を始め、油圧ホースが引張方向に繰り出されるので油圧ホースに作用する引張力が緩和される。

油圧駆動装置である掘削機１が掘削作業中に移動する場合は、駆動モータ４によって全リールを同時に回転させて油圧ホース３に生じる引張力を適切な値に維持しながら繰り出し、または、巻き取りをおこなうことができ、円滑な移動をおこなうことができる。
油圧駆動装置に供給している作動油の圧力変動により設定した適正引張力を超過する引張力が、例えば油圧ホース３ｄに作用すると、伝達摩擦板５１とリール２ｄとの摩擦係合がはずれて滑りだすので、リール２ｄが回転して油圧ホース３ｄがリール２ｄから繰り出される。
油圧ホース３ｄがリール２ｄから繰り出されたことによって油圧ホース３ｄに作用する引張力は減少緩和されて油圧ホース３ｄの設定引張力に等しいか、または僅かに小さくなると、両者間の摩擦係合が回復してリール２ｄの回転が停止する。更に引張力が設定引張力以下に下がると、リール２ｄと伝達摩擦板５１の間の摩擦力が引張力より大きくなると、リール２ｄは駆動モータ４の回転駆動力によって油圧ホースの巻取り方向に回転し、油圧ホース３ｄはリール２ｄに適正引張力に等しくなるまで自動的に巻き取られる。

リール２ｄと伝達摩擦板５１の間の摩擦力が十分でなく油圧ホース３をリール２に巻き取るのに必要な回転力が得られず油圧ホース３が巻き戻されない場合は、図１０に示すブレーキ７を巻き戻すべきリール以外の他のリールに作動させて回転を停止させ、回転駆動力をリール２に集中させてリール２を回転させることによって油圧ホース３を巻き取ることができる。
ブレーキ７の具体例の一つを挙げると、図１０に示すように、リール２のリムに押し当てる形式のものであり、各リール２ａ〜２ｆを独立して個別に制動できるものとしてある。油圧シリンダー７ｂを作動させてブレーキ７のパッド７ａをリール２のリムに押圧し、ブレーキ７を作動させて回転させるべきリール以外のリールが回転しないように固定し、油圧モータ４の回転駆動力を目的の巻き戻すべきリールに集中させることによって油圧ホース３をリール２に巻き取る。
このブレーキ７を作動させる操作を適宜おこなうことによって、油圧機器である掘削機の掘削負荷の増大によって油圧ホース３に作用する引張力が増大するのを緩和させ、掘削負荷が低下して油圧ホースに作用する引張力が小さくなると自動的に油圧ホース３が巻き戻される。

１掘削機
２リール
２０多連リール
２１リール軸
２５固定軸
２６スリーブ
３油圧ホース
４油圧モータ
４０バネ
４１バネ調整用ナット
５０摩擦板
５１伝達摩擦板
５１ａ凹部
５１ｂピン
５１ｃピン穴
６軸受
６ａパッキング
７ブレーキ
７０ブレーキパッド
８軸受
９固定板

Claims

複数のリールを独立して回転可能に単一のリール軸に並列させ、摩擦板を介してリールに回転駆動力を伝達して油圧ホースを巻き取るものであって、ある油圧ホースに設定値を超えた引張力が作用すると油圧ホースがリールから繰り出され、引張力が設定値を下回ると繰り出されたホースが巻き戻される油圧ホース用多連リールであって、作動油の通路を軸方向に設けたリールの固定軸に油圧モータの回転駆動力が摩擦板を介して伝達されるスリーブが回転可能に嵌装してあり、このスリーブに複数のリールがスリーブに設けた伝達摩擦板を介してスリーブに対して回転可能に取り付けてあり、伝達摩擦板はスリーブに伝達ピンで固定してあり、油圧モータと摩擦板の間にはバネが設置されており摩擦板への押圧力が調整可能としてある油圧ホース用多連リール。
請求項１において、油圧モータと摩擦板の間に設けたバネは皿バネであり、弾発力調整用の調整ナットが設けてある油圧ホース用多連リール。
請求項１または２において、各リールには制動用ブレーキが設けてあり、任意のリールを独立して制動可能としてある油圧ホース用多連リール。