JP4686557B2 - 土砂除去装置 - Google Patents

Description

本発明は土砂除去装置に関し、より詳しくは、運搬手段に接続可能なベース本体と、地中作業ツールを備え、ベース本体にベアリング手段によって回転可能に支持される作業ユニットと、作業ユニットを、回転軸線を中心としてベース本体に関して回転させるための回転装置とを備える土砂除去装置、例えば地中連続壁の下穴掘削用グラブに関する。

この種の装置は、地中に基礎またはシーリング要素を築造するためにほとんど必ず必要となる地面の陥凹部や溝の掘削に用いられる。グラブバケット（グラブスクープ: grab scoop）を備えるグラブを用いる場合、特に比較的深い地中連続壁を形成する場合、主としてグラフバケット上にグラブの歯が非対称的に分布することに起因する非対称性によって、望まない鉛直線からのずれを引き起こす危険性がある。これを補償するために、グラブバケットを一定間隔、特に毎回のストロークの後に１８０°回動させることが知られている。こうすることにより、歯の非対称な配置による偏位が中立化される。

一般的な土砂除去装置は、例えば、特開昭５５−１５２２２８号公報に開示されている。この周知の装置において、グラブバケットを備える作業ユニットは、入れ子式の伸縮装置上に回動装置によって支持される。回動は、駆動小歯車を有する回転モータと作業ユニットに接続された外部歯車とによって起こされる。回動装置は伸縮装置の下端に取り付けられているため、回転装置はグラブバケットとともに溝や溝孔の中へと移動する。特に溝孔に安定用懸濁液（サポートサスペンション: support suspension）が充填されている場合、これが回転モータや精密な伝動装置の障害となりうる。

この問題を回避するために、例えば、欧州特許第０ ５３３ ５５９ Ｂ１号から、回動装置を運搬手段のブームへの過渡部分にある伸縮ガイドの上端に配置することが知られている。しかしながら、この構成において、回動装置は入れ子式の伸縮ガイド全体も回動させなければならず、そのために力の消費量が増えるだけでなく、回転モータと回転ベアリングの設計も相応に複雑となる。さらに、伸縮ユニットの交換がより困難となり、この交換は、例えば、より深く土砂を除去する必要がある場合等に必要である。

欧州特許第０ ８７２ ５９６ Ｂ１号においては、回転モータが入れ子式の伸縮ガイドの上側セグメントに固定して取り付けられる回転装置が提案されている。作業ユニットに駆動軸が設置され、この駆動軸は、伸縮ガイドが完全に引っ込み、グラブバケットを備える作業ユニットが土面から完全に離れているときだけに連結装置を通じて回転モータと噛合する。作業ユニットが回転モータから外れたときの回転の安全性のために、複雑なブレーキ装置が必要となる。

特開昭５５−１５２２２８号公報 欧州特許第０ ５３３ ５５９号明細書 欧州特許第０ ８７２ ５９６号明細書

本発明は、単純で堅牢な構造を有する作業ユニットを特に信頼性の高い方法で回動させることができる土砂除去装置を提供するという目的に基づいている。

前述の目的は、本発明によれば、特許請求範囲請求項１に記載の特徴を有する土砂除去装置によって解決される。好ましい態様は、特許請求範囲の従属項に明記されている。

本発明による土砂除去装置は、回動装置が少なくともひとつの直線駆動装置とロープまたはチェーン伝動装置を備え、この伝動装置により、直線駆動装置によって起こされた直線運動が回転運動に変換されることを特徴とする。

本発明の基本的アイディアは、回動運動が、比較的複雑な減速ギアユニットを有する回転モータによってではなく、単純で堅牢な直線駆動装置によって発生されるという事実にある。直線駆動装置の運動を回動運動に変換するために、同様に単純な設計のロープまたはチェーン伝動装置が装備される。この種の伝動装置は、ロープまたはチェーンといった可撓性要素を利用する。本発明において、ロープまたはチェーン伝動装置とは、ロープまたはチェーンを可撓性要素として使用するという狭い意味ではなく、ケーブル、バンド、ベルトおよびその他の可撓性要素も含められる意味であると理解すべきである。これらの要素をホイールに単純に巻きつけることによって、直線運動を回動運動に変換することができる。悪環境や、多くの泥が巻き込まれる場合でも、このような可撓性を持ち、偏向可能な要素は高い信頼性で利用でき、メンテナンスもほとんど不要となる。さらに、本発明による用途には、少ない回転数で十分であるが、その限定的な回数の回転のために比較的高いトルクを供給できる。

基本的に、ラックアンドピニオン式駆動装置やボールスピンドル駆動装置等の各種の駆動装置が直線駆動装置として挙げられる。しかしながら、本発明によれば、直線駆動装置はセッティングシリンダ、特に流体圧シリンダ、特に液圧シリンダを有し、そのピストンロッドに伝動装置の可撓性要素が取り付けられていることが特に好ましい。セッティングシリンダ、特に液圧シリンダは非常に小さく、非常に大きな力を供給することができる。さらに、土砂除去装置は通常、すでに多数の液圧シリンダを備える液圧システムを備えている。特に、地中連続壁の下穴掘削用グラブの場合、液圧セッティングシリンダを使って、例えばグラブバケットを作動させる。したがって、本発明による回動装置用の直線駆動装置は、それほどの手間を必要とせずに、既存のシステムに組み入れることが可能である。

本発明は、ひとつまたは複数のセッティングシリンダを使用して実現される。特に、２つの単動セッティングシリンダを配置され、互いに反対方向に動作させることができるものが考えられる。本発明により実現できる特にコンパクトな装置においては、セッティングシリンダが複動セッティングシリンダで、そのシリンダハウジングからピストンロッドが両側に突出し、伝動装置の可撓性要素がピストンロッドの両端に取り付けられている。その結果、規定された回転と逆回転が可能となる。さらに、ひとつまたは複数の可撓性要素は、延伸および引っ込み運動中に常に張力が生じるため、高い信頼性で確実に引っ張られる。

さらに、本発明によれば、ロープまたはチェーン伝動装置がセッティングホイールを備えていると有利であり、このセッティングホイールに、少なくともひとつの可撓性要素が連結され、この可撓性要素がセッティングホイールの周囲の少なくとも一部に巻きつけられている。可撓性要素のセッティングホイールへの連結位置は、ホイールの回動軸線に対し、半径方向に間隔を空けて設定する。この間隔がレバーアームとなり、このアームにより、可撓性要素の直線上に作用張力が作業ユニットを回転させるためのトルクに変換される。セッティングホイール上にロープを固定するには、例えば、ねじ、クランプその他の形状結合的(form-locking)および／または圧入結合的(force-locking)接続方法による周知の方法で実現される。好ましくは、この目的のためにセッティングホイールに保持ボルトを取り付け、そこに可撓性要素の末端に設けた***をひっかけることができる。直線運動の長さに応じて、またセッティングホイールの有効円周に依存して、回転が起こる。

本発明によれば、セッティングホイールがベアリング装置の一部に回転軸と同軸的に配置された、特に堅牢で有効な直接駆動が実現する。セッティングホイールは、ベース本体に固定して配置され、ベース本体自体は運搬手段に関して回転可能に固定されるよう配置されている。したがって、可撓性要素に加えられる張力により、作業ユニットはセッティングホイールとベース本体に関して直接回転する。軸のずれを補償するために用いられる伝動装置、伝達装置は、ここでは不要である。

本発明によりベース本体にセッティングホイールを配置する場合、直線駆動装置は作業ユニットに位置づけられる。作業ユニットのフレーム上には、十分な量の自由空間がある。あるいは、これとは逆に、セッティングホイールを作業ユニットに回動に関して固定する方法で配置でき、その一方で、直線駆動装置がベース本体の上に設置され、作業ユニットとベース本体との間の所望の相対的回動がもたらされる。吊り上げ装置、つまり、例えば伸縮ロッドまたはケリーロッドは、ベアリング装置の上か下に配置できる。セッティングホイールへの張力の伝達は、ロープを部分的または幾重にもに巻きつけることによる摩擦力による手段だけでも実現できる。

回動装置の回動軸線は実質的に、通常鉛直である作業ユニットの投入方向に平行に延びる。各利用目的によっては、数度の角度の特定の偏差は容認できる。

特に信頼性の高い回動のために、本発明によれば、２つの可撓性要素をセッティングホイールに連結し、それを通じてそれぞれ反対の回転運動を起こすことができるような構成が提案される。セッティングホイール上への可撓性要素の配置と巻きつけは、反対方向に行われ、可撓性要素によって張力が要素に加えられると、要素の各々が反対方向への回転運動を起こす。このようにして、信頼性の高い回動と逆回動が確実に行われる。

前述のように、可撓性要素は、直線運動、偏向および巻きつけが同時に可能であるかぎり、チェーン、バンド、ベルト等とすることができる。しかしながら、特に低コストで単純かつ信頼性の高い本発明の実施例は、可撓性要素がスチールロープであるという事実において見られる。スチールロープは地中連続壁用の掘削装置に、例えば吊り上げまたは支持用ロープとして一般的に使用される。安定用懸濁液が投入されている溝孔において直接使用される場合であっても、スチールロープはきわめて堅牢であり、ほとんどメンテナンスが不要である。

本発明によれば、ベアリング装置上に流体圧作動流体用の接続部が設けられた、特に信頼性の高い装置が実現される。作動流体、特に作動液を運搬手段から回動装置を通って作業ユニットへと通過させるために、周知の回転導入機を設置することができる。通常、作業ユニットが１回１８０°回転し、その後逆回転するだけであるため、ベース本体から作業ユニットまでの流体圧ラインの柔軟な連結もまた、可撓性ホースラインによって実現される。

さらに、本発明によれば、ブームを備える運搬手段が提供され、これに回動に関して固定された吊り上げ装置が取り付けられ、その下端に作業ユニットが配置される。通常、運搬手段は上側キャリッジを有する無限軌道付車両であり、上側キャリッジにはロープ作動式マストまたはブームが連結される。吊り上げ装置は、ひとつの鉛直方向に移動可能バーまたはスライドまたは伸縮シリンダまたはロープ作動式ケリーロッドとすることができる。その小型性と堅牢性から、本発明による回動装置は、例えば、ブームと吊り上げ装置との間、または好ましくは吊り上げ装置と作業ユニットの間等、ほとんどどの場所にも配置できる。

土砂除去装置は、好ましくは地中連続壁の下穴掘削用グラブであるが、これに限定されない。原則的に、他のタイプの地中連続壁用の掘削装置、例えば、回転可能に設置された掘削ホイールを有する地中連続壁カッタ等において、特に不規則的な歯の配置が掘削ホイールに用いられている場合、利用できる。

以下、図面に概略が示されている好ましい実施形態によって本発明を説明する。

地中に溝孔５を形成するための本発明による土砂除去装置１０の基本的構造の概略が図１に示されている。マストヘッド１６を有するほぼ鉛直方向を向くマスト１４を備える運搬手段１２の上に、溝孔５を掘削するための作業ユニット２０が、複数の支持ロープを有する吊り上げ装置１８によって鉛直方向に移動可能な方法で配置されている。

図２によれば、地中連続壁の下穴掘削用グラブとして設計された本発明の土砂除去装置１０が示されている。このグラブは、中央に配置された長手方向の縦桁（ガーダ: girder）６０を有するフレーム２４を備え、縦桁６０には、横方向の案内をする案内板６４が横棒６２を介して周知の方法で配置される。縦桁６０の下端には、歯６８を有する２つのグラブバケット６６が土砂除去ツール２２として回動可能に装着されている。縦桁６０の中央に配置された液圧作動シリンダ７０を通じて、グラブバケット６８は作動ロッド７２によって開閉され、周知の方法で土砂を除去し、受け入れる。縦桁６０の上端には、ベアリング装置３０が配置され、これによって作業ユニット２０がベース本体３２の上に、１８０°回動可能に支持される。ベース本体３２は保持装置３１を有し、これを用いて、このグラブを略鉛直に移動するよう吊り上げ装置に取り外し可能に取り付けることができる。

ベース本体３２に対して作業ユニット２０を回動させるために、回動装置４０は、セッティングシリンダとして設計された直線駆動装置４４とロープ伝動装置を持つように考案されている。直線駆動装置４４はシリンダハウジング４６を有し、その両端からそれぞれピストンロッド４７が延びる。ピストンロッド４７が作業ユニット２０の長手方向の軸に沿って配置されており、このピストンロッド４７を移動させることで可撓性要素４５としてのロープを操作することができる。

ロープ伝動装置５０は、下側偏向ローラ５４、２つの上側偏向ローラ５５、セッティングホイール５２を備える。セッティングホイール５２はベース本体３２に回転可能に固定して取り付けられ、下側偏向ローラ５４と上側偏向ローラ５５は、作業ユニット２０のフレーム２４に回転可能に支持される。好ましい実施例において、可撓性要素４５は２本の別々のロープで形成され、その各々が一端でピストンロッド４７に、もう一端でセッティングホイール５２に固定され、部分的にセッティングホイールの周囲に巻きつけられている。この配置によって、閉じた動作循環が形成され、ピストンロッド４７が反対向きに操作されても、可撓性要素４５は常に引っ張られた状態にある。

以下に、作業ユニット２０の支持と回動について、図３を参照しながら説明する。ベース本体３２の上にボルト型の保持装置３１が、また底部にベアリングジャーナル３３が固定して配置される。回動可能に支持するために、ベアリングブッシュ３５、特に摩擦ベアリングがベアリングジャーナル３３の外側に配置され、その外側は軸受スリーブ６３によって保持される。軸受スリーブ６３は、ホルダ６１を介して縦桁６０に固定して接続される。したがって、ベアリングブッシュ３５を介して、軸受スリーブ６３と作業ユニット２０全体がベース本体３２に対して回動するよう支持される。

ホルダ６１の内側には、空洞または空間が形成されており、その中にベアリングジャーナル３３の自由端が突出する。ベアリングジャーナル３３にセッティングホイール５２が固定され、セッティングホイール５２の外側周辺には可撓性要素４５としてのロープを受けるための２つの溝がある。２つの上側偏向ローラ５５はそれぞれベアリングブロック５６を介して作業ユニット２０のホルダ６１の上に回転可能に支持されており、これらのローラ５５によって、鉛直に、そして回動軸線３４に平行に延びる可撓性要素４５がセッティングホイール５２に向かって水平方向に偏向し、ロープがセッティングホイール５２の各々の溝の中に導かれる。セッティングホイール５２は、回動軸線３４に対して同軸に配置され、回動軸線３４は作業ユニット２０の長手方向の軸線と一致する。

ベアリングジャーナル３３の下端には、液圧駆動用の作動液用の接続部３６を持つ接続部品が配置される。ベース本体３２に位置づけられた液圧ライン２６は運搬手段側の液圧供給部につながり、液圧ライン２６を通って、液圧作動液がベアリングジャーナル３３の内部を通過し、接続部３６を介して、可撓性ホースライン３７によって、回動可能な作業ユニット２０に固定して取り付けられた接続ソケット３８に到達する。液圧の供給は特に、グラブバケットおよび回動装置の直線駆動装置の液圧シリンダの供給に役立つ。

図４の側面図によれば、下側偏向ローラ５４は、下側ベアリングブロック５７を介して、除去装置１０の縦桁６０に回転するように支持される。装置の鉛直線と長手方向軸線に平行に配置されたリニアドライブ４４は、縦桁６０に固定されたシリンダハウジング４６を備える。

図４によれば、下側ピストンロッド４７は引っ込められており、その一方で上側ピストンロッド４７は反対方向に延伸し、可撓性要素４５が常に張られた状態とされている。張力調整のために、張力装置４８が可撓性要素４５の自由部分に沿って配置されている。

回動のメカニズムは、特に図５，６から理解できる。第一の可撓性要素４５ａは、末端に***を有するロープであり、第一の上側偏向ローラ５５ａによってセッティングホイール５２に向かうよう偏向される。***を使い、第一の可撓性要素４５ａはセッティングホイール５２の第一の保持ボルト５８に連結され、セッティングホイール５２と作業ユニット２０の間に、回動軸線３４を中心とした反時計回り方向への相対的回転を起こす。図４によれば、第一の可撓性要素４５ａは、反対側の自由端で直線駆動装置４４の下側ピストンロッド４７に接続される。

第二の可撓性要素４５ｂは、一方で***を通じてセッティングホイール５２の第二の保持ボルト５９に接続され、もう一方で、直線駆動装置４４の上側ピストンロッド４７に接続される。上側ピストンロッド４７が引っ込められると、第二の可撓性要素４５ｂは第二の上側偏向ローラ５５ｂを介して引っ込められ、その動作中に、セッティングホイール５２と作業ユニット２０の間に相対的な回動が回動軸線３４を中心として起こされる。同時に、この回動運動により、第一のフレキシブル要素４５ａがセッティングホイール５２の周囲に時計回り方向に巻きなおされ、その結果、後の段階で第一の可撓性要素４５ａとの約１８０°の反時計回りとなる逆回転が可能になる。

本発明に係る運搬手段に搭載された土砂除去装置の側面図である。 本発明に係るグラブバケットを有する土砂除去装置の実施形態を示す図である。 回動装置を示す図２に関する詳細図である。 図２の土砂除去装置の側面図である。 図２の土砂除去装置を上から見た図である。 図２の土砂除去装置を上から見た部分断面図である。

符号の説明

１ 土砂除去装置、２０ 作業ユニット、３２ ベース本体、３４ 回動軸線、４４ 直線駆動装置、４５ 可撓性要素、５０ ロープ伝動装置、５２ セッティングホイール、５４ 下側偏向ローラ、５５ 上側偏向ローラ、６０ 縦桁、６６ グラブバケット。

Claims (9)

1. 土砂除去装置であって、
   運搬手段に接続可能なベース本体と、
   地中作業ツールが装着され、前記ベース本体にベアリング装置によって回転軸線を中心として回動可能に支持される作業ユニットと、
   前記作業ユニットを、前記回動軸線を中心として前記ベース本体に対して回動させるための回動装置と、
   を備え、
   前記回動装置は少なくとも直線駆動装置と、ロープまたはチェーン様の可撓性要素を用いた伝動装置を有し、この伝動装置を介して前記直線駆動装置により発生される直線運動を回動運動に変換し、
   前記伝動装置は、セッティングホイールを備え、かつ前記可撓性要素を二つ有し、これら二つの可撓性要素がそれぞれ前記セッティングホイールの周囲に、少なくとも部分的に巻き付けられて前記セッティングホイールに連結され、これらの二つの可撓性要素は互いに反対向きに前記セッティングホイールに巻き付けられ、これにより可撓性要素の一方に張力が加えられたときと他方に張力が加えられたときとで反対向きの前記回動運動が生じる、
   土砂除去装置。
2. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、
   前記直線駆動装置は流体圧式のセッティングシリンダを備え、このセッティングシリンダのピストンロッドに前記伝動装置の可撓性要素が取り付けられている、
   土砂除去装置。
3. 請求項２に記載の土砂除去装置であって、
   前記セッティングシリンダは複動セッティングシリンダであり、そのシリンダハウジングから前記ピストンロッドが両側に突出し、前記伝動装置の可撓性要素が前記ピストンロッドの両端に取り付けられている、
   土砂除去装置。
4. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、前記セッティングホイールは、前記ベアリング装置の一部に、前記回動軸線と同軸に配置されている、土砂除去装置。
5. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、前記直線駆動装置は前記作業ユニットに配置され、前記セッティングホイールは前記ベース本体に固定して配置されている、土砂除去装置。
6. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、前記可撓性要素はスチールロープである、土砂除去装置。
7. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、前記ベアリング装置に、作業ユニット上に設けられた流体圧シリンダに供給される流体圧用作動流体のための接続部が設けられている、土砂除去手段。
8. 請求項１に記載の土砂除去装置であって、マストを有する運搬手段が設置され、運搬手段に吊り上げ装置が取り付けられ、吊り上げ装置の吊り下げ端に前記作業ユニットが配置されている、土砂除去装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の土砂除去装置であって、当該土砂除去装置は地中連続壁の下穴掘削用グラブである、土砂除去装置。

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