JP5026308B2

JP5026308B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP5026308B2
Application number: JP2008054355A
Authority: JP
Inventors: 充弘岸田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: JP2009209588A

Description

本発明は、地盤改良機や杭打機などの建設機械に関し、詳しくは、一対の油圧モータにより駆動される２本のチェーンを用いてスクリュー駆動装置やオーガ駆動装置などの作業装置をリーダに沿って昇降させる作業装置昇降手段を備えた建設機械に関する。

地盤改良機や杭打機などの建設機械において、リーダの上部に従動側スプロケットを、下部に油圧モータにより駆動される駆動側スプロケットをそれぞれ設け、前記従動側スプロケットと駆動側スプロケットとに掛け渡したチェーンの両端をスクリュー駆動装置やオーガ駆動装置などの作業装置に連結し、油圧モータによって前記チェーンを駆動することにより、リーダに沿って作業装置を昇降させるチェーン式昇降手段が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、作業装置の昇降位置を計測するための機器としては、前記スプロケットの回転数を検出するロータリーエンコーダが一般的に用いられており（例えば、特許文献２参照。）、通常は、前記油圧モータの出力軸とロータリーエンコーダの検出軸とを接続するようにしている。さらに、油圧モータやチェーンなどの作業装置昇降手段を２組設けて作業装置の昇降力（移動力）を増大させた杭打機も提案されている。（例えば、特許文献３参照。）。
特開平８−２６９９６４号公報特開平８−７４２５１号公報特開２０００−２８２４６４号公報

作業装置の昇降力（移動力）を増大させるために油圧モータやチェーンなどの作業装置昇降手段を２組設ける場合、前記特許文献３に記載された杭打機では、ガイドフレームを門形に形成し、左右の縦フレームの下部に油圧モータをそれぞれ配置するとともに、上部の横フレームに回転自在に設けたスプロケット軸の両端にスプロケットをそれぞれ固設しているため、油圧モータの部分にロータリーエンコーダを容易に組み込むことはできるが、門形のガイドフレームは、通常のリーダに比べて大幅なコストアップとなる。

一方、１本のリーダに２個の油圧モータを設ける際には、作業時の安定性や保守性などを考慮すると、リーダの下部に２個の油圧モータを出力軸同士を対向させた状態で配置することが好ましい。しかし、このように出力軸同士を対向させて２個の油圧モータを配置すると、油圧モータの出力軸とロータリーエンコーダの検出軸とを接続することがスペース的にも困難になるため、リーダ上部の従動側スプロケットの回転数をロータリーエンコーダで検出することになる。

従動側スプロケットの回転数をロータリーエンコーダで検出する場合、従動側スプロケットと一体に回転するスプロケット軸にロータリーエンコーダの検出軸を接続することが考えられるが、前記特許文献３に記載されるように、スプロケット軸に２個の従動側スプロケットを固設して同時に回転するように形成すると、２本のチェーンの長さが不揃いになったときに、短い方のチェーンに過大な負荷が掛かってチェーンが切断してしまうことがある。このため、従動側スプロケットをそれぞれ別のスプロケット軸に設けて両スプロケットが独立して回転できるように形成しなければならない。さらに、スプロケット軸にロータリーエンコーダの検出軸を接続しなければならないが、リーダ上部の限られたスペース内に２本のスプロケット軸やこれらを支持する複数の軸受を設けることは困難であり、リーダの形状や構造を変更する必要が生じたり、リーダと作業装置との組み合わせがアンバランスになったりしてコストアップの要因となる。

そこで本発明は、リーダの限られたスペース内に２個の従動側スプロケットを独立して回転可能に設けるとともに、一方の従動側スプロケットの回転数を検出するロータリーエンコーダもまとめて配置することができる建設機械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、本発明は、作業機のリーダに沿って昇降可能に設けられた作業装置と、該作業装置をチェーンを介して昇降させる作業装置昇降手段とを備えた建設機械において、前記作業装置昇降手段は、前記リーダの一端に出力軸を対向配置した一対の油圧モータと、各油圧モータの各出力軸にそれぞれ結合した一対の駆動側スプロケットと、前記リーダの他端に回転可能に設けられたスプロケット軸と、該スプロケット軸に設けられた一対の従動側スプロケットと、前記各駆動側スプロケットと前記各従動側スプロケットとにそれぞれ掛け渡されるとともに前記作業装置に連結された一対のチェーンと、前記各スプロケットの一つ又は前記スプロケット軸の回転数を検出するロータリーエンコーダとを備え、前記一対の従動側スプロケットは、一方の従動側スプロケットが前記スプロケット軸に固設され、他方の従動側スプロケットが前記スプロケット軸に対して回転可能に設けられていることを特徴とし、前記一方の従動側スプロケットは、キー又はスプラインによって前記スプロケット軸に固定され、前記他方の従動側スプロケットは、ベアリング又はブッシュを介して前記スプロケット軸に取り付けられると好適である。

本発明の建設機械によれば、２個一対の従動側スプロケットが独立して回転可能に設けられているため、一対のチェーンの長さが不揃いになった場合でも、各チェーンに掛かる負荷を均等にすることができる。さらに、一方の従動側スプロケットはスプロケット軸と一体に回転するため、スプロケット軸とロータリーエンコーダの検出軸とを接続することで従動側スプロケットの回転数、すなわち、作業装置の昇降位置を確実に計測することができる。また、スプロケット軸は２個の軸受で回転可能に支持することができるので、リーダ上部の限られたスペース内に容易に配置することができる。

図１乃至図５は建設機械として地盤改良機に本発明を適用した一形態例を示すもので、図１は地盤改良機の要部正面図、図２はリーダ上部側の要部断面図、図３は図２のIII-III断面図、図４は地盤改良機の要部側面図、図５は地盤改良機の側面図である。

地盤改良機１は、作業機２の前部に設けられたフロントブラケット３にリーダ４が起伏可能に装着され、該リーダ４には、該リーダ４に沿って昇降する作業装置であるスクリュー駆動装置５と、該スクリュー駆動装置５を昇降させるための作業装置昇降手段６とが設けられている。さらに、リーダ４の下部にはスクリュー駆動装置５に装着されるスクリューシャフト５ａの下部を保持するスクリューガイド７が、リーダ４の上部にはトップシーブ８がそれぞれ設けられている。

前記作業装置昇降手段６は、前記リーダ４の下部両側面に減速装置からの出力軸同士を一直線上に位置させて対向配置された一対の減速機内蔵式の油圧モータ９，９と、前記各出力軸にそれぞれ結合した一対の駆動側スプロケット１０，１０と、前記リーダ４の上部に配置された一対の従動側スプロケット１１ａ，１１ｂと、各駆動側スプロケット１０，１０と各従動側スプロケット１１ａ，１１ｂとにそれぞれ掛け渡されるとともに、両端がスクリュー駆動装置５に連結された一対のチェーン１２，１２とを備えている。

駆動側スプロケット１０，１０は、各出力軸とそれぞれ一体に回転するように設けられるとともに、両駆動側スプロケット１０，１０同士の間には、駆動側スプロケット１０，１０の抜け止めとなる環状部材１３が回転可能な状態で挟着されている。この駆動側スプロケット１０，１０は、独立して回転可能な状態になっているため、チェーン１２，１２の長さが不揃いになった場合でも、両方のチェーン１２，１２に確実に駆動力を伝達することができる。

従動側スプロケット１１ａ，１１ｂは、リーダ４の上部に設けられた一対の軸受１４，１４にベアリング１５，１５を介して回転可能に支持された１本のスプロケット軸１６に、前記駆動側スプロケット１０，１０と対応する位置にそれぞれ設けられている。

図２において右側に示される一方の従動側スプロケット１１ａは、スプロケット軸１６の大径部１６ａに取り付けられ、該大径部１６ａの外周面と従動側スプロケット１１ａの内周面とにそれぞれ設けられたキー溝１６ｂ，１１ｃにキー１７を挿入することにより、あるいは、両者をセレーション結合させることにより、スプロケット軸１６と一体に回転するように形成されている。図２において左側に示される他方の従動側スプロケット１１ｂは、該従動側スプロケット１１ｂの内周面とスプロケット軸１６の外周面との間にベアリング１８を介装し、スプロケット軸１６に対して回転可能に取り付けられている。また、スプロケット軸１６の外周には、従動側スプロケット１１ａ，１１ｂの軸線方向位置を規制するカラー１９ａ，１９ｂ，１９ｃが設けられ、内部には各ベアリング１５，１５，１８にグリスなどの潤滑剤を注入する注入路１６ｃが設けられている。

さらに、従動側スプロケット１１ａ側の軸受１４の外面には、筒状のブラケット２０を介してスプロケット軸１６の回転数、すなわち、従動側スプロケット１１ａの回転数を検出するためのロータリーエンコーダ２１が設けられており、該ロータリーエンコーダ２１の検出軸２１ａは、スプロケット軸１６の一端から軸線方向に突設した連結軸１６ｄにカップリング２２を介して接続されている。

このように、一方の従動側スプロケット１１ａをスプロケット軸１６に固設して従動側スプロケット１１ａとスプロケット軸１６とが一体に回転するように形成し、他方の従動側スプロケット１１ｂをベアリング１８を介してスプロケット軸１６に対して回転可能に形成するとともに、スプロケット軸１６の一端にロータリーエンコーダ２１を接続したことにより、スプロケット軸１６を２箇所の軸受１４，１４で支持することができ、リーダ４上部の限られたスペース内に従動側スプロケット１１ａ，１１ｂとロータリーエンコーダ２１とをコンパクトに配置することができる。さらに、２本のチェーン１２，１２の長さが不揃いになったときでも、各従動側スプロケット１１ａ，１１ｂが独立して回転することができるので、各油圧モータ９，９から各従動側スプロケット１１ａ，１１ｂを介してスクリュー駆動装置５との連結部に至る両チェーン１２，１２の引張力、負荷を均等にすることができる。

例えば、スクリュー駆動装置５を上昇させる際に、一方の従動側スプロケット１１ａに掛け渡されたチェーン１２の長さに比べて他方の従動側スプロケット１１ｂに掛け渡されたチェーン１２の長さが長くなっていた場合、油圧装置から作動油が供給されて油圧モータ９，９が同時に始動したとき、両油圧モータ９，９が独立して回転可能な状態になっていることから、油圧モータ９，９の各駆動側スプロケット１０，１０から各従動側スプロケット１１ａ，１１ｂまでの間の各チェーン１２，１２は、始動直後に張った状態になる。

また、各従動側スプロケット１１ａ，１１ｂからスクリュー駆動装置５までの間の各チェーン１２，１２においては、前述のように、従動側スプロケット１１ｂに掛け渡されたチェーン１２の長さが長くなっていても、該従動側スプロケット１１ｂが従動側スプロケット１１ａとは別個に回転するので、従動側スプロケット１１ｂからスクリュー駆動装置５までの間のチェーン１２も始動直後に張った状態になる。したがって、両油圧モータ９，９の各駆動側スプロケット１０，１０から各駆動側スプロケット１０，１０を介してスクリュー駆動装置５までの間の両チェーン１２，１２が共に張った状態になり、両チェーン１２，１２の引張力、負荷が均等になる。

一方、従動側スプロケット１１ａ，１１ｂがスプロケット軸１６に固定されて一体に回転するように形成されている場合は、油圧モータ９，９が独立して回転することから、駆動側スプロケット１０，１０から従動側スプロケット１１ａ，１１ｂまでの間のチェーン１２，１２は、前記同様に始動直後に張った状態になるが、従動側スプロケット１１ａ，１１ｂからスクリュー駆動装置５までの間では、従動側スプロケット１１ａ，１１ｂが同時に回転するため、長さが長いチェーン１２のたるみを解消することができない。

したがって、従動側スプロケット１１ａ，１１ｂからスクリュー駆動装置５までの間では、長さが短い一方のチェーン１２が張った状態になった後は、張った状態の一方のチェーン１２のみでスクリュー駆動装置５を上昇させることになる。このため、長さが長い他方のチェーン１２には負荷が掛からず、長さが短い一方のチェーン１２のみに負荷が掛かることになり、この一方のチェーン１２に過大な負荷が作用して切断するおそれがある。

そして、本形態例に示すように、一方の従動側スプロケット１１ａとスプロケット軸１６とを一体に回転するように形成し、このスプロケット軸１６にロータリーエンコーダ２１を接続したことにより、該ロータリーエンコーダ２１によって従動側スプロケット１１ａの回転数を検出することができ、チェーン１２の移動量からスクリュー駆動装置５の昇降位置を計測して施工管理装置に入力することができる。また、スプロケット軸１６へのロータリーエンコーダ２１の接続は、従来の油圧モータの出力軸への接続と同じようにして行うことができるので、接続用の部品を共用することができるとともに、組み付けも容易であり、計測状態の信頼性が低下するおそれはない。

さらに、作業装置昇降手段６の従動側を前述のように形成することにより、リーダ４の下部に２台の油圧モータ９をコンパクトに配置することができるので、スクリュー駆動装置５を昇降させる駆動力を高めるために大型で高価な油圧モータを使用することなく、汎用の安価な油圧モータを使用することができる。また、リーダ４の下部に２台の油圧モータ９を配置していることから、リーダ４の上部に油圧モータを配置した場合に比べて重心を低くでき、安定性を向上できるとともに、油圧配管を長くする必要もない。

なお、本形態例では、スプロケット軸１６とロータリーエンコーダ２１の検出軸２１ａとをカップリング２２により直結しているが、スプロケット軸１６と検出軸２１ａとに互いに歯合する歯車をそれぞれ設け、この歯車を介してスプロケット軸１６と検出軸２１ａとを接続したり、スプロケット軸１６と検出軸２１ａとにチェーンを介して連結されるスプロケットをそれぞれ設け、これらのスプロケット及びチェーンを介してスプロケット軸１６と検出軸２１ａとを接続したりすることもできる。また、スプロケット軸側の歯車やスプロケットは、従動側スプロケットに一体的に設けることもできる。

さらに、本発明は、杭打機に比べて作業装置から受ける回転反力が小さく、リーダ幅が狭い地盤改良機に好適であるが、地盤改良機に限らず、杭打機や掘削機を始めとする各種建設機械に適用することができる。また、スプロケット軸に対して回転可能に取り付けられる他方の従動スプロケットは、チェーン長さの調整分だけ回転すればよいことから、ベアリングではなくブッシュを介装させるようにしてもよい。さらに、リーダの長さなどの条件によっては油圧モータ及び駆動側スプロケットをリーダの上部に、従動側スプロケットをリーダの下部に設けることも可能である。

本発明の一形態例を示す地盤改良機の要部正面図である。同じく地盤改良機のリーダ上部側の要部断面図である。図２のIII-III断面図である。同じく地盤改良機の要部側面図である。同じく地盤改良機の側面図である。

符号の説明

１…地盤改良機、２…作業機、３…フロントブラケット、４…リーダ、５…スクリュー駆動装置、５ａ…スクリューシャフト、６…作業装置昇降手段、７…スクリューガイド、８…トップシーブ、９…油圧モータ、１１ａ，１１ｂ…従動側スプロケット、１１ｃ…キー溝、１２…チェーン、１３…環状部材、１４…軸受、１５，１８…ベアリング、１６…スプロケット軸，１６ａ…大径部、１６ｂ…キー溝、１６ｃ…注入路、１６ｄ…連結軸、１７…キー、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…カラー、２０…ブラケット、２１…ロータリーエンコーダ、２１ａ…検出軸、２２…カップリング

Claims

作業機のリーダに沿って昇降可能に設けられた作業装置と、該作業装置をチェーンを介して昇降させる作業装置昇降手段とを備えた建設機械において、前記作業装置昇降手段は、前記リーダの一端に出力軸を対向配置した一対の油圧モータと、各油圧モータの各出力軸にそれぞれ結合した一対の駆動側スプロケットと、前記リーダの他端に回転可能に設けられたスプロケット軸と、該スプロケット軸に設けられた一対の従動側スプロケットと、前記各駆動側スプロケットと前記各従動側スプロケットとにそれぞれ掛け渡されるとともに前記作業装置に連結された一対のチェーンと、前記各スプロケットの一つ又は前記スプロケット軸の回転数を検出するロータリーエンコーダとを備え、前記一対の従動側スプロケットは、一方の従動側スプロケットが前記スプロケット軸に固設され、他方の従動側スプロケットが前記スプロケット軸に対して回転可能に設けられていることを特徴とする建設機械。
前記一方の従動側スプロケットは、キー又はスプラインによって前記スプロケット軸に固定され、前記他方の従動側スプロケットは、ベアリング又はブッシュを介して前記スプロケット軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の建設機械。