特許 7532198 ウインチドラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】ウインチドラム

(51)【国際特許分類】

   B66D 1/30 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

B66D1/30 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020174068

(22)【出願日】2020-10-15

(65)【公開番号】P2022065467

(43)【公開日】2022-04-27

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】奥村 高好

【審査官】八板 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０９２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１４１９８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１２３５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０７７４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－００１３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８５２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｄ １／００－ ５／３４

Ｂ６５Ｈ ５７／００－５７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロープを巻き取る巻胴の両側にフランジをそれぞれ有するとともに、各フランジの内面に２層目以降のロープの巻方向をガイドするためのキッカーをそれぞれ有するウインチドラムにおいて、
少なくとも一方の前記キッカーは、前記フランジの半径方向から見た断面形状が台形状に形成され、フランジ内面部を台形における幅広の下底とし、突出端の最高部を上底とした形状を有し、前記突出端の最高部の位置には、着脱可能なキッカー部材を嵌装させるキッカー凹部が設けられ、該キッカー凹部に前記キッカー部材を嵌装してなることを特徴とするウインチドラム。

【請求項2】

前記キッカー部材は、前記キッカー凹部に嵌装した状態で、あらかじめ設定された突出量だけ前記キッカー凹部から突出する突出面を有し、該突出面には、突出方向における面取り量が前記突出量よりも大きい面取り部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のウインチドラム。

【請求項3】

前記キッカー部材の取付面と前記キッカー凹部の底面との間には、前記突出面の突出量を調整するシム板が設けられていることを特徴とする請求項２記載のウインチドラム。

【請求項4】

前記キッカー部材は、前記キッカー凹部の材料よりも摩耗しにくい材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のウインチドラム。

【請求項5】

ロープを巻き取る巻胴の両側にフランジをそれぞれ有するとともに、各フランジの内面に２層目以降のロープの巻方向をガイドするためのキッカーをそれぞれ有するウインチドラムにおいて、
少なくとも一方の前記キッカーは、前記フランジの半径方向から見た断面形状が三角形状に形成され、フランジ内面部を三角形における幅広の底辺とし、突出端の最高部を頂点とした形状を有し、前記突出端の最高部の位置には、着脱可能なキッカー部材を嵌装させるキッカー凹部が設けられ、該キッカー凹部に前記キッカー部材を嵌装してなることを特徴するウインチドラム。

【請求項6】

前記キッカー部材は、前記キッカー凹部に嵌装した状態で、あらかじめ設定された突出量だけ前記キッカー凹部から突出する突出面を有し、該突出面には、突出方向における面取り量が前記突出量よりも大きい面取り部が設けられていることを特徴とする請求項５記載のウインチドラム。

【請求項7】

前記キッカー部材の取付面と前記キッカー凹部の底面との間には、前記突出面の突出量を調整するシム板が設けられていることを特徴とする請求項６記載のウインチドラム。

【請求項8】

前記キッカー部材は、前記キッカー凹部の材料よりも摩耗しにくい材料から形成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載のウインチドラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウインチドラムに関し、詳しくは、クレーンや杭打機、アースドリルなどの建設機械に使用されるロープ巻取用のウインチドラムに関する。

【背景技術】

【0002】

各種建設機械に使用されているロープ巻取用のウインチドラムは、一般に、巻胴の外周面にロープ溝が設けられるとともに、巻胴のフランジ内面に邪魔板と称されるキッカーが突出して設けられることにより、第１層のロープがロープ溝に入り込んで整然と巻き取られ、第２層以上の上層のロープは、このキッカーによりガイドされて下層のロープの上に順に巻き取られていく。キッカーは、その構造上、ロープが通るたびに擦れて摩耗が進みやすく、特に、高負荷（ハイラインプル）でウインチを使用するアースドリルでは、耐摩耗性を向上させた断面台形状のキッカーが開発され、実用化に至っている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６２９０６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された断面台形状のキッカーは、ロープに対して広い接触面を有しているので、キッカーの最高部の摩耗量を減らせるという利点がある。しかし、こうした摩耗の進行を遅らせることが可能なキッカーであっても、いずれは摩耗が進行して耐用年月に達してしまう。この場合、摩耗したキッカーは溶接などで肉盛り補修を行うか、ドラムごと交換する必要があるが、これらの補修や交換は大掛かりな作業となるため、施工現場での作業は難しく、また、コストの高い作業となってしまう。

【0005】

そこで本発明は、優れた摩耗耐久性を有しつつ、保守の際には交換が容易なキッカーの着脱構造を備えたウインチドラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明のウインチドラムは、ロープを巻き取る巻胴の両側にフランジをそれぞれ有するとともに、各フランジの内面に２層目以降のロープの巻方向をガイドするためのキッカーをそれぞれ有するウインチドラムにおいて、少なくとも一方の前記キッカーは、前記フランジの半径方向から見た断面形状が台形状に形成され、フランジ内面部を台形における幅広の下底とし、突出端の最高部を上底とした形状を有し、前記突出端の最高部の位置には、着脱可能なキッカー部材を嵌装させるキッカー凹部が設けられ、該キッカー凹部に前記キッカー部材を嵌装してなることを特徴としている。

【0007】

また、ロープを巻き取る巻胴の両側にフランジをそれぞれ有するとともに、各フランジの内面に２層目以降のロープの巻方向をガイドするためのキッカーをそれぞれ有するウインチドラムにおいて、少なくとも一方の前記キッカーは、前記フランジの半径方向から見た断面形状が三角形状に形成され、フランジ内面部を三角形における幅広の底辺とし、突出端の最高部を頂点とした形状を有し、前記突出端の最高部の位置には、着脱可能なキッカー部材を嵌装させるキッカー凹部が設けられ、該キッカー凹部に前記キッカー部材を嵌装してなることを特徴している。

【0008】

さらに、前記キッカー部材は、前記キッカー凹部に嵌装した状態で、あらかじめ設定された突出量だけ前記キッカー凹部から突出する突出面を有し、該突出面には、突出方向における面取り量が前記突出量よりも大きい面取り部が設けられていることを特徴としている。加えて、前記キッカー部材の取付面と前記キッカー凹部の底面との間には、前記突出面の突出量を調整するシム板が設けられていることを特徴としている。また、前記キッカー部材は、前記キッカー凹部の材料よりも摩耗しにくい材料から形成されていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明のウインチドラムによれば、断面台形状あるいは断面三角形状のキッカーの最高部にキッカー凹部を設けるとともに、該キッカー凹部にキッカーの一部を構成する着脱可能なキッカー部材が嵌装されるので、特許文献１のウインチドラムと同様にキッカーの長寿命化が図れ、さらには、補給部品として扱えるキッカー部材により、ウインチドラムの保守を容易かつ経済的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のウインチドラムの一形態例を示す正面図である。

【図2】同じく断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図３のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】図４のＶＩ－ＶＩ断面図である。

【図7】シム板を用いたキッカー部材の高さ調整方法を示す図である。

【図8】本発明のウインチドラムを適用可能な建設機械の一例を示すアースドリルの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図８は、本発明のウインチドラムを適用可能な建設機械の一例であるアースドリルを示している。このアースドリル１１は、走行装置を備えた下部走行体１２の上に上部旋回体１３を旋回可能に設けたベースマシン１４と、上部旋回体１３の前部に起伏可能に装着されたブーム１５と、上部旋回体１３の後方上部に設けられた折り畳み可能なガントリ１６と、上部旋回体１３の後端部に設けられたカウンタウエイト１７と、上部旋回体１３の幅方向中央に搭載された複数のウインチ１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、上部旋回体１３の右側前端部に設けられた運転室１９とを備えている。

【0012】

ブーム１５の前方には、アースドリル用の機器として、複数のアーム２１ａ及びシリンダ２１ｂを介してケリーバ駆動装置２１が保持され、ブーム１５の上端に設けられたトップシーブブロック２２から垂下する主巻ロープ２３ａには、ケリーバ駆動装置２１を貫通したケリーバ２４が垂下されており、ケリーバ２４の下端には、掘削バケットや拡底バケット２５が取り付けられている。さらに、トップシーブブロック２２からは補巻ロープ２３ｂが垂下しており、ブーム１５の後部側には、ペンダントロープ２６を介して起伏ロープ２３ｃが連結されている。

【0013】

主巻ロープ２３ａ、補巻ロープ２３ｂ及び起伏ロープ２３ｃは、金属製のワイヤロープであって、前記ウインチ１８ａ，１８ｂ，１８ｃにそれぞれ巻回されており、掘削作業は、ケリーバ駆動装置２１によりケリーバ２４を介して掘削バケットや拡底バケット２５を回転させながら、第１のウインチ１８ａを操作して主巻ロープ２３ａにより、ケリーバ２４を介して掘削バケットや拡底バケット２５を昇降させることで行われる。したがって、主巻ロープ２３ａには、掘削した土砂を取り込んだ掘削バケットや拡底バケット２５を上昇させる際に、大きな荷重が作用し、第１のウインチ１８ａは、高負荷での使用状態となる。

【0014】

図１乃至図７は、前述のように高負荷で使用されるアースドリルの第１のウインチ１８ａに用いるウインチドラムとして適した構造を有する本発明のウインチドラムの一形態例を示している。本形態例に示すウインチドラム３１は、基本的に従来のウインチドラムと同様に形成されており、第１層目のロープを整列させるロープ溝３２の一部区間を傾斜状にした、いわゆる平行巻式の巻胴３３と、該巻胴３３の両側にそれぞれ設けられた一対のフランジ３４，３５とを有しており、巻胴３３の一側には、巻回するロープの端部を固定するロープ固定部３３ａが設けられるとともに、一方のフランジ３４の外面側や巻胴３３の内部には、油圧モータなどの駆動源との連結部やブレーキ部などが設けられている。

【0015】

アースドリルの第１のウインチ１８ａに巻回されるロープの長さは、前記ケリーバ２４の昇降に必要な長さだけであることから、通常、ウインチドラム３１の巻胴３３に３層目まで巻回する長さで十分である。この場合、ロープ固定部３３ａから巻胴３３の外周に引き出されたロープは、ロープ溝３２にガイドされて１層目から２層目へと巻回される。具体的には、ロープ溝３２にガイドされたロープは、最後の巻列で巻き取られたロープがあるため押し出されるように２層目に上がる。そして、巻方向が切り替えられた２層目のロープは１層目のロープ間、つまりロープ溝３２を形成する鍔の真上に沿って巻き取られていく。

【0016】

巻胴３３のロープ固定部３３ａ側に位置する一方のフランジ３４の内面には、２層目のロープを３層目にガイドする部分からフランジ外周にわたる部分に、ロープの巻方向を２層目の方向から３層目の方向に切り替えるための台形キッカー（偶数列キッカーとも称する）３６が設けられている。また、第１のウインチ１８ａでは、ロープを多層に巻回しても使用可能な汎用性の高い設計がなされており、具体的には、台形キッカー３６が設けられたフランジ３４とは反対側のフランジ３５の内面に、ロープの巻方向を３層目の方向から４層目の方向に切り替えるための三角形キッカー（奇数列キッカーとも称する）３７が設けられている。これら２箇所のキッカー３６，３７は、ロープの収容性を考慮して、ウインチドラム３１の回転軸に対して１８０度互い違い（対角）に配置されている。

【0017】

台形キッカー３６は、基本的に、巻胴３３やフランジ３４，３５などの各部材とともに高強度の球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）で一体成形されている。球状黒鉛鋳鉄は、ＪＩＳ規格に規定されている記号として、例えばＦＣＤ６００－３が挙げられる。こうした材料からなる台形キッカー３６は、図３や図５などに示すように、断面形状が台形状に形成されたキッカー基部３６ａと、該キッカー基部３６ａに嵌装されて台形キッカー３６の一部をなす台形キッカー部材３８とによって構成され、全体としてフランジ内外方向に延びた形状を有し、ロープの１層目から２層目までの範囲に設けられた断面三角形状の内周側キッカー３９の外周側に連設する形で、ロープの３層目からフランジ外周縁にわたって設けられている。

【0018】

キッカー基部３６ａは、その断面が、フランジ３４の内面部を幅広の下底３６ｂとし、突出端の最高部を上底３６ｃとした台形形状を有しており、ロープを巻胴３３に巻き取る際にロープが接触する側の脚、すなわちロープ巻入れ側斜面３６ｄにおけるフランジ内面に対する斜面角度αは、反対側の脚である巻出し側斜面３６ｅの斜面角度βとは異なる角度、本形態例では、巻出し側斜面３６ｅの斜面角度βより小さな角度で形成されている。キッカー基部３６ａの最高部となる上底３６ｃは、内周側キッカー３９の最高部となる頂点よりも高く形成されており、上底３６ｃのフランジ周方向の寸法は、巻胴３３の直径及びロープの直径に応じて設定された寸法、例えば１００ｍｍ程度に設定されている。

【0019】

キッカー基部３６ａの上底（最高部）３６ｃの位置には、台形キッカー部材３８が着脱可能に嵌装されるキッカー凹部３６ｆが設けられている。キッカー凹部３６ｆは、上底３６ｃのフランジ周方向幅いっぱいに広げられた略矩形状の嵌合凹部であって、フランジ３４まで達する深さの底面には、嵌装した台形キッカー部材３８を六角穴付きボルト（キャップスクリュー）４０で固定するための複数のねじ部３４ａが設けられている。

【0020】

台形キッカー部材３８は、キッカー凹部３６ｆの形状に対応した外形と所定の厚みを有する板片であって、キッカー凹部３６ｆの材料（ダクタイル鋳鉄）よりも摩耗しにくい材料である耐摩耗鋼板から形成されている。耐摩耗鋼板は、例えば、拡底バケット２５の底板など、耐摩耗性が要求される部位に用いられている鋼板であり、合金鋼に焼入などの熱処理を施すことによって得られる高い硬度、例えば、表面のブリネル硬度（ＨＢ）で４００以上となっている。これにより、台形キッカー３６は、ロープが接触する台形キッカー部材３８のある部分が、他の部分よりも２倍以上の硬さとなり、最高部の摩耗量が大幅に低減される。

【0021】

また、台形キッカー部材３８は、ねじ部３４ａに対応した位置にボルト頭嵌入凹部４１ａを備えた複数のボルト孔４１が設けられ、六角穴付きボルト４０を用いてキッカー凹部３６ｆに嵌装固定した状態で、あらかじめ設定された突出量（例えば１ｍｍ）だけキッカー凹部３６ｆの開口から突出する突出面４２を有している。突出面４２は、その周縁部に突出方向における面取り量が前記突出量よりも大きい量（例えば７ｍｍ）の面取り部（略４５度傾斜）４３が設けられている。これにより、ロープ巻入れ側斜面３６ｄと突出面４２と巻出し側斜面３６ｅとは、この順に滑らかに連続するようになっている。

【0022】

三角形キッカー３７は、主にロープの巻方向を３層目の方向から４層目の方向に切り替えるためのもので、基本的に、前記台形キッカー３６と同じ耐摩耗構造を備えており、図４や図６などに示すように、断面形状が略二等辺三角形状に形成されたキッカー基部３７ａと、該キッカー基部３７ａに嵌装されて三角形キッカー３７の一部をなす三角形キッカー部材４４とによって構成され、全体としてフランジ内外方向に延びた形状を有している。キッカー基部３７ａは、その断面が、フランジ３５の内面部を幅広の底辺３７ｂとし、突出端の最高部を頂点３７ｃとした三角形状を有し、該頂点（最高部）３７ｃの位置には、前記三角形キッカー部材４４が着脱可能に嵌装されるキッカー凹部３７ｄが設けられている。キッカー凹部３７ｄは、略ひし形状の嵌合凹部であって、底面には嵌装した三角形キッカー部材４４を六角穴付きボルト４５で固定するための複数のねじ部３５ａが設けられている。

【0023】

三角形キッカー部材４４は、キッカー凹部３７ｄの形状に対応した外形と所定の厚みを有する板片であって、ねじ部３５ａに対応した位置にボルト頭嵌入凹部４６ａを備えた複数のボルト孔４６が設けられ、六角穴付きボルト４５を用いてキッカー凹部３７ｄに嵌装固定した状態で、あらかじめ設定された突出量（例えば１ｍｍ）だけ頂点３７ｃから突出する突出面４７を有している。突出面４７は、その周縁部に突出方向における面取り量が前記突出量よりも大きい量（例えば７ｍｍ）の面取り部（略４５度傾斜）４８が設けられている。これにより、三角形の二等辺であるロープ巻入れ側斜面３７ｅと巻出し側斜面３７ｆとが突出面４７を介して滑らかに連続するようになっている。

【0024】

このように形成されたウインチドラム３１は、長期使用により各キッカー部材３８，４４の摩耗が進行するが、一定量摩耗しても直ちに交換されるものではなく、各キッカー部材３８，４４の取付面とキッカー凹部３６ｆ，３７ｄの底面との間に高さ調整用のシム板（金属板）を挿入して、突出面４２，４７を使用開始時の突出量に回復させることが可能である。以下では、一例として台形キッカー部材３８の高さ調整方法について、図７を参照しながら説明する。

【0025】

まず、使用開始時（新品）において、台形キッカー部材３８は、図７（Ａ）に示すように、キッカー凹部３６ｆに嵌装固定した状態で、設定突出量（例えば１ｍｍ）だけキッカー凹部３６ｆの開口から突出する突出面４２を形成している。突出面４２は、ロープを巻き取る際に台形キッカー３６の最高部となって真っ先に削れていくことから、やがてキッカー凹部３６ｆの開口と面一の高さ位置まで低くなる。ここで、用意したシム板４９を摩耗量（１ｍｍ）に相当する枚数、例えば厚さ１ｍｍのシム板４９を１枚、台形キッカー部材３８の取付面に挿入して突出量を回復させた後、引き続きウインチの使用を継続する。こうして、突出面４２の摩耗が進むたびにシム板４９を追加していくと、最終的には、面取り部４３がキッカー凹部３６ｆから完全に露出した状態、あるいは、図７（Ｂ）に示すように、完全に露出する手前の状態となり、この状態は、台形キッカー部材３８の交換時期の目安とされる。

【0026】

このように、本発明のウインチドラム３１によれば、断面台形状あるいは断面三角形状のキッカー３６，３７の最高部にキッカー凹部３６ｆ，３７ｄを設けるとともに、該キッカー凹部３６ｆ，３７ｄにキッカー３６，３７の一部を構成する着脱可能なキッカー部材３８，４４が嵌装されるので、特許文献１のウインチドラムと同様にキッカーの長寿命化が図れ、さらには、補給部品として扱えるキッカー部材３８，４４により、ウインチドラム３１の保守を容易かつ経済的に行うことができる。

【0027】

また、キッカー部材３８，４４が設定突出量だけキッカー凹部３６ｆ，３７ｄから突出する突出面４２，４７を有し、該突出面４２，４７に設定突出量よりも大きい面取り量の面取り部４３，４８を設けているので、簡単な構成でロープの角当たりを抑えることが可能となり、ロープの円滑な滑りや押付力を容易に得ることができる。しかも、簡便なシム調整により、キッカー凹部３６ｆ，３７ｄから面取り部４３，４８が露出すれば一目で交換時期を把握でき、六角穴付きボルト４０，４５の頭部（工具穴）が削られてしまう不具合も未然に防止できることから、信頼性の高いキッカーの着脱構造を備えたウインチドラム３１が実現される。さらに、キッカー部材３８，４４がキッカー凹部３６ｆ，３７ｄの材料よりも摩耗しにくい材料から形成されているので、キッカーの一層の長寿命化を図ることができる。

【0028】

なお、本発明のウインチドラムは、前記アースドリルに限らず、杭打機やクレーンなど、ウインチを搭載した各種建設機械の各種ウインチに適用可能であり、さらに、単独で使用されるウインチや、ロープ状物を巻き取る各種機器にも適用可能であり、キッカーにおける台形状及び三角形状の各部の寸法や角度は、ウインチの使用目的、ロープの直径、巻胴の直径、巻胴へのロープ巻回数などの条件に応じて適宜に設定することができる。また、キッカー部材は、ロープを損傷させない範囲で硬度の高い耐摩耗鋼板を採用することができ、面取り部の大きさも必要に応じて変更することが可能である。さらに、負荷頻度に応じて台形キッカーのみを着脱式にする構成をとるなど、ウインチの仕様に合わせた各種態様が考えられる。加えて、保守においては面取り部が全て消失した時を交換時期の目安とするなど運用上の変更を行ってもよい。

【符号の説明】

【0029】

１１…アースドリル、１２…下部走行体、１３…上部旋回体、１４…ベースマシン、１５…ブーム、１６…ガントリ、１７…カウンタウエイト、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…ウインチ、１９…運転室、２１…ケリーバ駆動装置、２１ａ…アーム、２１ｂ…シリンダ、２２…トップシーブブロック、２３ａ…主巻ロープ、２３ｂ…補巻ロープ、２３ｃ…起伏ロープ、２４…ケリーバ、２５…拡底バケット、２６…ペンダントロープ、３１…ウインチドラム、３２…ロープ溝、３３…巻胴、３３ａ…ロープ固定部、３４…フランジ、３４ａ…ねじ部、３５…フランジ、３５ａ…ねじ部、３６…台形キッカー、３６ａ…キッカー基部、３６ｂ…下底、３６ｃ…上底、３６ｄ…ロープ巻入れ側斜面、３６ｅ…巻出し側斜面、３６ｆ…キッカー凹部、３７…三角形キッカー、３７ａ…キッカー基部、３７ｂ…底辺、３７ｃ…頂点、３７ｄ…キッカー凹部、３７ｅ…ロープ巻入れ側斜面、３７ｆ…巻出し側斜面、３８…台形キッカー部材、３９…内周側キッカー、４０…六角穴付きボルト、４１…ボルト孔、４１ａ…ボルト頭嵌入凹部、４２…突出面、４３…面取り部、４４…三角形キッカー部材、４５…六角穴付きボルト、４６…ボルト孔、４６ａ…ボルト頭嵌入凹部、４７…突出面、４８…面取り部、４９…シム板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】