JP3748159B2

JP3748159B2 - アースドリルのクラッチ装置

Info

Publication number: JP3748159B2
Application number: JP06236898A
Authority: JP
Inventors: 明夫木植
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH11256973A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケリーバに軸掘バケットと拡底バケットとを付け替え可能に取付けられ、ケリードライブ装置の下部にホース類を巻くリールを搭載したリールテーブルをセンタジョイントを介して設けたアースドリルにおいて、センタジョイントのインナハウジングのケリーバとの同時回転あるいは停止を制御するクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はアースドリルの概略を示し、５０は自走式本体、５１は自走式本体に俯仰自在に取付けられたブーム、５２はウインチ、５３はウインチから繰り出されるワイヤロープ、５４は本体５０の前面に装着されたフロントフレームである。ワイヤロープ５３の先端からはスイベルジョイントを介してケリーバ１が垂下され、フロントフレーム５４の上端にはケリードライブ装置２が取付けられる。ケリーバ１はケリードライブ装置２の回転駆動板の孔に上下動自在に挿通され、その下端に掘削バケット５６が取付けられる。ケリードライブ装置２が起動されると、ケリーバ１が軸線回りに回転駆動され、その回転が掘削バケット５６に伝達される。この状態でワイヤロープ５３が繰り出されて掘削バケット５６により軸掘削が行われる。軸掘削の終了後は、軸掘バケットとしての掘削バケット５６を取外し、代わりに拡底用バケット（図示せず）をケリーバ１に取付けて拡底掘削を行う。
【０００３】
前記拡底掘削を行う拡底用バケットは、油圧駆動式に拡底翼を油圧装置により開閉する方式であるため、拡底掘削時には地中で回転する掘削装置に圧油を供給するための油圧ホースを接続する必要がある。拡底翼の拡底量をポテンショメータにより測定する方式を採用する場合には、前記掘削装置にさらに電気ケーブルを接続する必要がある。
【０００４】
そこで、従来は、図５に示すように、相対回転可能な一対の部材間における油圧接続や電気的接続を可能とするセンタジョイント３をケリードライブ装置２の下部に配設し、センタジョイント３の回転側にリールテーブル４を結合し、このリールテーブル４に前記油圧ホースや電気ケーブルが巻き付けられたリール４ａ、４ｂを搭載し、そこからホース類を地中の掘削装置に接続している。
【０００５】
前記センタジョイント３には、油圧シールが内蔵されており、その摩耗の進行を抑えるにはホース類の接続が不要な掘削バケット５６の装着時（軸掘削時）にはリールテーブル４を停止させてセンタジョイント３の回転を防ぐことが望ましい。このため、従来はリールテーブル４とケリーバ１との間にクラッチ装置を設けている。
【０００６】
図６は、上述したクラッチ装置の一例として特開平６−１５８９７４号公報に開示されたものである。図６において、３ａ、３ｂはそれぞれセンタジョイント３のアウタハウジングおよびインナハウジングであり、インナハウジング３ｂの下端に前記リールテーブル４が取付けられている。インナハウジング３ｂの上端にはクラッチプレート６０が取付けられ、その外周にクラッチレバー６１が紙面に垂直方向に延びる支点軸を中心として回転自在に装着されている。ケリードライブ装置２のフレーム２ａにはケリーバ１を軸方向に案内するガイド筒６２が取付けられ、このガイド筒６２は軸受６３で支持されてケリーバ１と一体に回転可能である。ガイド筒６２の下端にクラッチプレート６４が取付けられ、その外周にクラッチレバー６１の爪６１ａと噛み合う切欠溝６４ａが形成されている。クラッチプレート６０、６４は軸受６５を介して互いに回転自在に連結されている。
【０００７】
クラッチレバー６１は、その爪６１ａが切欠溝６４ａに噛み合うようにばね等の付勢部材６６で付勢されている。この状態では、ガイド筒６２の回転がクラッチプレート６４、クラッチレバー６１、クラッチプレート６０、インナハウジング３ｂの順に伝わって図５に示したリールテーブル４がケリーバ１と一体に回転する。クラッチレバー６１に対向配置された油圧シリンダ６７が伸長されると、ロッド６７ａが降下してクラッチレバー６１が押圧され、爪６１ａが切欠溝６４ａから外れるようにクラッチレバー６１が回動する。これにより、クラッチプレート６０、６４間の接続が絶たれてリールテーブル４が静止する。
【０００８】
上記の装置において付勢部材６６によりクラッチレバー６１をクラッチプレート６４と噛み合う方向に付勢し、噛み合い解除を油圧シリンダ６７で行なうのは以下の理由による。すなわち、油圧シリンダ６７の推力でロッド６７ａを押圧してクラッチレバー６１を噛み合い位置に拘束した場合には、拡底掘削中に油圧シリンダ６７の推力が失われるとクラッチの噛み合いが外れてリールテーブル４が停止し、ホース類が巻き付く不都合が生じるからである。
【０００９】
このような噛み合い解除（クラッチ解除）を行うためには、前記切欠溝６４ａがクラッチプレート６４の円周上の特定位置にあるため、切欠溝６４ａの位置をセンサ（例えば近接スイッチ）により検出し、特定位置にあるときには作業者がクラッチ投入を指令するスイッチを操作して油圧シリンダ６７を伸長させてクラッチ解除を行う。
【００１０】
また、安全のため、センサにより、クラッチレバー６１が油圧シリンダ６７の対応位置にないことが検出されると、作業者がクラッチの噛み合い解除の指令スイッチを操作しても、油圧シリンダ６７が伸長せず、また仮に伸長状態にあるときは、強制的に油圧シリンダ６７を収縮させて噛み合いがなされるように構成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したクラッチ装置においては、前記安全対策がとられるため、次のような不都合が生じる。すなわち軸掘時において、油圧シリンダ６７を伸長させてクラッチレバー６１を押し、クラッチの噛み合いを外してリールテーブル４を静止した状態で礫層等の掘削振動の大きい地層を掘削したとき、リールテーブル４が振動で回転して上述したクラッチ解除操作を許容する特定位置から外れると、前記センサにより、この位置ずれが検出されるので、油圧シリンダ６７が自動的に収縮してクラッチレバー６１が噛み合い側に駆動され、リールテーブル４がケリーバ１と共に回転するため、軸堀時にはリールテーブル４を静止させておくという本来の目的が達成されない。
【００１２】
また、クラッチ解除操作を行う場合、ケリードライブ装置２を作動させてケリーバ１を介してクラッチプレート６４と共にクラッチレバー６１を回転させることにより、クラッチレバー６１を油圧シリンダ６７の対応位置に合わせる必要があり、面倒である。
【００１３】
本発明は、上述のような問題点に鑑み、リールテーブルが不用意に回転してもクラッチが解除状態から噛み合い側へ駆動されることがなく、また、クラッチ解除のための位置合わせ作業も不要となるアースドリルのクラッチ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、クラッチ部材やそのクラッチ駆動手段の取付け、構成が容易となり、クラッチ解除あるいはクラッチか噛み合いのための位置合わせ作業も不要となるアースドリルのクラッチ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、アースドリルのケリーバと一体に回転するように設けられ、第１の回転部材と、
前記第 1 の回転部材の下側に前記第 1 の回転部材に対して相対的に回転可能に設けられ、アースドリルのリールテーブルと一体に回転するように設けられた第２の回転部材と、
前記第１の回転部材に取付けられたクラッチプレートと、前記第２の回転部材に取付けられたクラッチ部材とを備えたアースドリルのクラッチ装置において、
前記クラッチプレートはその周方向の一部に前記クラッチ部材の係合爪に係合してクラッチ伝達状態となる係合溝を有し、
前記クラッチプレートに対して前記クラッチ部材が上にある状態がクラッチ解除状態であり、前記クラッチ部材の下降により前記クラッチ伝達状態となる構成を有し、
前記クラッチ部材に、油圧シリンダの作動によりクラッチ解除方向の力を受ける円環状の接触部を設けた
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のアースドリルのクラッチ装置において、
前記クラッチ部材を前記クラッチ解除状態からクラッチ伝達状態へ付勢する手段としてばねをさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、クラッチを解除側に駆動するクラッチ駆動手段よりクラッチ部材がクラッチ解除位置に駆動された状態において、クラッチ部材が振動により回転しても、クラッチ部材の接触部が円環状をなすので、クラッチ駆動手段との係合状態を保ち、クラッチ解除状態からクラッチ噛み合い側に駆動されることがない。また、クラッチ部材の接触部が円環状をなすので、クラッチ解除位置も特定されないため、クラッチ解除のための位置合わせも不要となる。
【００１７】
また、クラッチ部材の自重がクラッチを伝達状態にするための付勢力として利用される。また、ばねは振動による噛み合いの外れを防止する。
【００１８】
【発明の実施の態様】
図１は本発明のクラッチ装置の一実施の形態を示す縦断面図であり、クラッチ装置の半分の部分を示す。図２（Ａ）は図１の要部拡大図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図、図３はクラッチ装置をケリードライブ装置やリールテーブルと共に示す部分断面正面図である。
【００１９】
図３に示すように、ケリードライブ装置２は、フレーム２ａに対し、昇降装置（図示せず）により昇降されるように装着される。フレーム２ａの下部には、ベアリング１０を介して円筒状をなすガイド筒（第１の回転部材）８が回転自在に取付けられる。該ガイド筒８とケリードライブ装置２にはケリーバ１が上下動自在に貫挿され、ガイド筒８はケリードライブ装置２との間でケリーバ１を保持することにより、ケリーバ１を垂直に保持する役目を果たす。ガイド筒８の上部には、ケリーバ１の上下動を円滑に行わせるガイドローラ７を有するガイドフレーム６が固定される。ガイド筒８はケリーバ１は一体に回転する。
【００２０】
フレーム２ａの下面には支持部材１１を介して、非回転部と回転部との間の油圧回路を接続するためのセンタジョイント３が支持される。センタジョイント３はアウタハウジング３ａとインナハウジング（第２の回転部材）３ｂとからなる。インナハウジング３ｂに前記ホース類を巻き付けるリール４ａ、４ｂを搭載したリールテーブル４が結合される。
【００２１】
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記ガイド筒８の下端には、ボルト１２によりリング状のクラッチプレート１３が固定される。一方、インナハウジング３ｂの上端にはボルト１４によりリング状のプレート１５が固定され、該プレート１５にボルト１６およびナット１７によりリング状のプレート１９が固定される。該プレート１９と前記クラッチプレート１３との間にベアリング２０が設けられる。
【００２２】
前記インナハウジング３ｂ側のプレート１９上には、円筒形のリング２２がボルト２３（図２（Ｂ）参照）により固定される。該リング２２の円周上の一部に上方より切欠溝２４が設けられ、該切欠溝２４に沿って上下動自在にクラッチ部材２５が装着される。該クラッチ部材２５は係止爪２９とクラッチ駆動手段との接触部３０とからなり、上下動により、係合爪２９が前記ガイド筒８の下端のクラッチプレート１３に設けた係合部となる係合溝２６に係合、脱離するものである。２７は該クラッチ部材２５を下方に押圧してクラッチの噛み合い状態が振動により外れることを防止する押圧スプリングである。
【００２３】
前記接触部３０は円環状をなすクラッチリングであり、該クラッチリング３０はボルト３１によりクラッチ爪２９に取付けられ、かつ前記リング２２の外周に上下動自在に嵌合される。該クラッチリング３０は、ロッド２８に掛けるための外側への突起部３０ａを全周に有する。
【００２４】
３３はケリードライブ装置２のフレーム２ａに取付けられたブラケット、３４は該ブラケット３３に取付けられたクラッチ操作用油圧シリンダであり、該油圧シリンダのピストンロッドに前記ロッド２８が連結される。該ロッド２８は、ブラケット３３に取付けられたガイド筒３５に上下動自在に貫挿され、その下端は、クラッチリング３０に係止可能となるように曲成された形状を有する。
【００２５】
この構成において、ケリードライブ装置２の回転力は、図１に示すケリーバガイドフレーム６、ガイド筒８を介してクラッチプレート１３に伝達される。図１および図２（Ｂ）に示すように、クラッチ部材２５の係合爪２９がガイド筒８の係合溝２６に係合した状態においては、クラッチプレート１３、クラッチ部材２５、プレート１９、１５を介してガイド筒８の回転力がインナハウジング３ｂに伝達され、ケリーバ１と共にインナハウジング１ｂが回転する。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、油圧シリンダ３４を収縮させると、ロッド２８が突起部３０ａに掛かり、ロッド２８の上昇に伴ってクラッチリング３０が上方に引き上げられ、クラッチ部材２５の係合爪２９がクラッチプレート１３の係合溝２６から外れるため、ケリーバ１の回転力がインナハウジング３ｂに伝達されず、ベアリング２０のクラッチプレート１３が回転しても、下側のプレート１９は静止したままである。
【００２７】
この状態からクラッチ部材２５の係合爪２９をクラッチプレート１３の係合溝２６に噛み合わせる場合は、油圧シリンダ３４を伸長させてロッド２８によるクラッチリング３０の係止を解く。これによりクラッチリング３０とクラッチ部材２５は自重およびスプリング２７の力で下がり、クラッチ部材２５の係合爪２９がクラッチプレート１３の上面に接触する。この状態でケリードライブ装置２によりケリーバ１を回転させると、係合爪２９の位置にクラッチプレート１３の係合溝２６が合ったところでクラッチ部材２５の自重およびスプリング２７の力で係合爪２９が係合溝２６に落し込まれて噛み合う。
【００２８】
このように、クラッチリング３０の全周でロッド２８による接触、駆動が可能となるようにしたので、クラッチリング３０が引き上げられたクラッチ解除状態において、振動の生じ易い地盤で掘削を行う際に、リールテーブル４の振動がインナハウジング３ｂを介してクラッチリング３０に伝達されて回転しても、ロッド２８がクラッチリング３０から外れることがなく、クラッチの解除状態から噛み合い側に切り換ることがない。また、クラッチ解除位置も特定する必要がないため、クラッチ解除に当たり、位置合わせの必要もない。
【００２９】
また、本発明は、通常はクラッチ解除状態であって、クラッチ駆動手段によりクラッチを噛み合い側に駆動する構成として実現することもできるが、本実施の形態のように、クラッチ噛み合い状態、すなわち第２の回転部材３ｂ側が回転している状態ではクラッチ駆動手段である油圧シリンダ３４はクラッチ部材２５を駆動せず、付勢手段であるスプリング２７により第１の回転部材８側にクラッチ部材２５を付勢し、クラッチ駆動手段の駆動によりクラッチ解除となる構成とすることにより、その逆の構成とする場合のように、クラッチ駆動手段にクラッチリング３０との滑動のためのローラを必要とすることがなく、構成がより簡単となる。
【００３０】
また、クラッチリング３０の自重をクラッチ噛み合いへの付勢手段として利用しているので、スプリング２７等を小型のものとすることができる。スプリング２７は、振動によってクラッチが外れることを防止する役目を果たす。
【００３１】
また、クラッチ部材２５が第２の回転部材３ｂ、すなわち被回転側に設けられ、係合溝２６を第１の回転部材８側に設けたので、クラッチ部材２５やそのクラッチ駆動手段の取付け、構成が容易となる。また、油圧シリンダ３４への圧油の供給がなくなった場合にはクラッチ伝達側に維持されるため、ホール類の巻きつきの心配もない。
【００３２】
図４は本発明の他の実施の形態を示す断面図であり、クラッチ解除用の油圧シリンダ３９を、アウタハウジング３ａ側に取付けたものである。すなわち、アウタハウジング３ａの外側に取付けたブラケット３７に、油圧シリンダ３９をそのピストンロッド側を上向きにして取付け、該ピストンロッドに前記クラッチリング３０の突起部３０ａを押し上げるためのロッド４０を、ブラケット３７に設けたガイド４１に摺動自在に嵌合して取付けたものである。
【００３３】
上記実施の形態に限らず、クラッチリング３０の上下動機構については、種々の変更が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、前記クラッチ駆動手段でクラッチ解除位置へ駆動されるクラッチ部材のクラッチ駆動手段との接触部の形状をケリーバを中心とした円環状にしたので、クラッチ部材はクラッチ解除状態ではクラッチプレートの係合溝の回転位置に係わり無く、接触部は、クラッチ解除状態からクラッチ噛み合い状態に駆動されることがない。また、クラッチ部材のクラッチ駆動手段との接触部が円環状をなすので、クラッチ解除位置も特定されないため、クラッチ解除のための位置合わせも不要となる。
【００３５】
また、クラッチ部材の自重がクラッチ噛み合いのための付勢力として利用されるため、請求項２のように付勢手段としてのばねを用いる場合、これを小型化できる。また、請求項２においてはクラッチ部材を噛み合い側に付勢するばねを設けたことにより、振動による噛み合いの外れが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチ装置の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の要部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施の形態のクラッチ装置をケリードライブ装置やリールテーブルと共に示す部分断面正面図である。
【図４】本発明のクラッチ装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図５】従来のアースドリルの側面図である。
【図６】従来のアースドリルのクラッチ装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：ケリーバ、２：ケリードライブ装置、２ａ：ケリードライブ装置のフレーム、３：センタジョイント、３ａ：アウタハウジング、３ｂ：インナハウジング（第２の回転部材）、４：リールテーブル、８：ガイド筒（第１の回転部材）、１０、２０：ベアリング、１３：クラッチプレート、１５、１９：プレート、２２：リング、２４：切欠溝、２５：クラッチ部材、２６：係合溝（係合部）、２７：スプリング、２８、４０：ロッド、２９：係合爪、３０：クラッチリング（接触部）、３４、３９：油圧シリンダ、３７：ブラケット

Claims

アースドリルのケリーバと一体に回転するように設けられ、第１の回転部材と、
前記第 1 の回転部材の下側に前記第 1 の回転部材に対して相対的に回転可能に設けられ、アースドリルのリールテーブルと一体に回転するように設けられた第２の回転部材と、
前記第１の回転部材に取付けられたクラッチプレートと、前記第２の回転部材に取付けられたクラッチ部材とを備えたアースドリルのクラッチ装置において、
前記クラッチプレートはその周方向の一部に前記クラッチ部材の係合爪に係合してクラッチ伝達状態となる係合溝を有し、
前記クラッチプレートに対して前記クラッチ部材が上にある状態がクラッチ解除状態であり、前記クラッチ部材の下降により前記クラッチ伝達状態となる構成を有し、
前記クラッチ部材に、油圧シリンダの作動によりクラッチ解除方向の力を受ける円環状の接触部を設けた
ことを特徴とするアースドリルのクラッチ装置。
請求項１に記載のアースドリルのクラッチ装置において、
前記クラッチ部材を前記クラッチ解除状態からクラッチ伝達状態へ付勢する手段としてばねをさらに備えたことを特徴とするアースドリルのクラッチ装置。