(57)【要約】【課題】  振動杭打抜機用のチャック回転機構に設けられているブレーキ装置を改良して、強い振動を受けても早期に損耗する虞れを無くし、かつ、小形軽量化する。【解決手段】  （Ａ）は模式的な平面図であって、回転軸４ｂにはチャック（図外）が連設されている。該回転軸４ｂに固着されたブレーキ胴１１の周囲を約３等分する位置に、１個の可動シュー１２と、２個の固定シュー１４とを配設する。上記可動シューはブレーキシリンダ１３で駆動され、ブレーキ胴１１に対して前進・押圧したり後退・離間したりする。前記固定シュー１４は、図外のケースに対して固定的に配置されている。前記ブレーキ胴は、（Ｂ），（Ｃ）に示すごとく、その周囲にリング溝状のブレーキ溝（１５ａ，１８ａ）が設けられ、可動シューと固定シューとに対応している。【選択図】図１
2011012528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動杭打抜機の起振機に対して回転可能に装着されたチャックの回転を阻止するブレーキ装置において、
チャックの回転軸に対して円板状のブレーキ胴が装着されていて、
上記円板状ブレーキ胴の外周を三つに区分する位置に、１個の可動シューと２個の固定シューとが配置されていて、
前記の可動シューは、駆動手段によってブレーキ胴に押圧されたり、押圧力を解除されたりする構造であり、
前記の固定シューはブレーキ胴に対する押圧駆動手段を備えていないことを特徴とする杭打抜機チャックのブレーキ装置。
【請求項２】
前記のブレーキ胴が、その外周面にリング溝を有しており、
該ブレーキ胴の回転中心線を含む面による断面形状の外周部が、外側に向けて凹なる輪郭を有するとともに、この外周部に対向する可動シュー及び固定シューが、前記の凹なる輪郭に対応する凸形部分を有していることを特徴とする、請求項１に記載した杭打抜機チャックのブレーキ装置。
【請求項３】
前記ブレーキ胴断面形状外周部の凹なる輪郭が、
円弧、若しくは鈍角の折線、又はこれらの組合せから成っていて、
鋭角や直角を含んでいないことを特徴とする、請求項２に記載した杭打抜機チャックのブレーキ装置。
【請求項４】
振動杭打抜機の起振機に対して回転可能に装着されたチャックの回転を阻止するブレーキ装置において、
チャックの回転軸に対して円板状のブレーキ胴が装着されていて、
上記円板状ブレーキ胴の周囲の半分以内の区域に複数個の固定シューが配置されるとともに、前記ブレーキ胴の周囲の半分以外の区域に、１個若しくは複数個の可動シューが配置されていて、
前記の可動シューは、駆動手段によってブレーキ胴に押圧されたり、押圧力を解除されたりする構造であり、
前記の固定シューはブレーキ胴に対する押圧駆動手段を備えていないことを特徴とする杭打抜機チャックのブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、通常の使用状態において垂直な軸の周りに回転し得るように支持されているチャックの回転を制動するブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  図２は、杭を把持する部材であるチャックを垂直軸周りに回転させることの必要性を説明するための平面図である。
図２（Ａ）は多数の杭１を列設した状態を模式的に描いてある。
各杭には、それぞれ１対の継手１ａが設けられていて、隣接する杭相互の継手を組み合わせて打設される。
この図のように、多数の杭を並べて継手同志を組み合わせるには、（隣接する杭１同志が、その凹凸の向きを異にしていることに留意されたい）これらの杭を把持しているチャック（図外）を垂直軸周りに１８０度回動せしめ得ることが望ましい。
さらに、図２（Ｂ）の場合にはチャックを回動操作することの必要性が大きい。
例えば施工区域の周囲に杭打ちの計画ライン２が設けられている場合、矢印ａ方向に杭を並べて打設してゆき、曲り角ｂに達すると方向変換して矢印ｃのように打ち進む。
そして、地点ｄに到達すると矢印ｅ方向に方向変換する。
このような場合、単に杭の向きを揃えるというだけでなく、積極的に杭の姿勢（垂直軸周りの回転角）を制御しなければならないので、杭を把持するチャックの回動・制動を操作する必要が有る。【０００３】  図３は、チャックの回動・制動操作を行なう装置の公知例を示す垂直断面図である。
起振機３に対し、回転機構５を介してチャック４が回転可能に装着されている。４ａはチャックの把持爪であって、杭１を挟持する。
チャック４の回転軸４ｂはケース５ａに対し、ベアリングＢによってＺ−Ｚ軸周りの回転自在に支持されている。前記のＺ軸は、通常の使用状態では垂直である。
前記回転軸４ｂに、スプライン８を介してドリブン歯車７が装着され、ドライブ歯車９を介して駆動モータＭで回転駆動される。
上記駆動モータＭはＣＰＵ（中央制御機構）から制御信号βを与えられて正，逆転する。
符号Ｊを付して示したのはジャイロ機構であって、ケース５ａに対しスプリング１０によって支持され、前記ＣＰＵに検出信号αを送る。【０００４】  図３について以上に説明した回転機構５に、ブレーキ機構６が設けられている。
前記チャックの回転軸４ｂに、ブレーキ胴６ａが一体的に固着されていて、その両側に固定シュー６ｂと、可動シュー６ｃとが対向して配置されている。
前記固定シュー６ｂはケース５ａに対して固定的に設置されており、可動シュー６ｃはブレーキレバー６ｄを介してブレーキシリンダ６ｅにより前後進駆動される。
該可動シュー６ｃは、前進せしめられるとブレーキ胴６ａに圧接して、その回転を制動し、後退せしめられるとブレーキ胴６ａから離間して制動を解除する。
前記ブレーキレバー６ｄは、制御弁Ｖを介して油圧源に接続されており、該制御弁ＶはＣＰＵから制御信号γを与えられて作動する。【０００５】  図４は、前記と異なる従来例のチャック回動・制動装置の要部を示す平面図である。
回転軸４ｂにブレーキ胴６ａが同心に固着されている。このブレーキ胴６ａを両側から挟むように固定シュー６ｂと可動シュー６ｃとが配置されていて、該可動シュー６ｃはブレーキシリンダ６ｅによって制動・解除の駆動力を与えられる。
ドリブン歯車７は回転軸４ｂに装着されるとともにドライブ歯車９と噛合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  特開２００６−３０７６１３号公報
【特許文献２】  特開平０９−１５８１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  従来のチャック用旋回ブレーキ装置は重量が大きい上に耐久性が不充分であった。
これらの問題は個別に存在するのではなく、相互に関連している。例えば重量を無視して巨大で頑丈なブレーキ装置を作れば耐久性は改善されるし、耐久性を無視すれば軽量に構成することもできる。
しかし、実用性を有する範囲内で、軽量で耐久性を有するチャック用の旋回ブレーキは未だ開発されていない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的は、小形軽量、低コストで、耐久性に優れたチャック用のブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、チャック用の旋回ブレーキに関する技術的問題を総合的に考究した結果、ブレーキの基本的構造に起因するブレーキ効率の悪さと、ブレーキが受ける振動の影響とに着目した。
図４参照、大形部材である固定シュー６ｂと可動シュー６ｃとによってブレーキ胴６ａを挟みつけても、該ブレーキ胴の全周には摩擦力が作用せず、鎖線で囲んで示したｆ部付近とｇ部付近とだけにしか有効な摩擦力が動かない。こうした効率の悪さが、固定シュー６ｂや可動シュー６ｃの形状、重量を徒に大きくしている。【０００９】  図３参照、起振機３で発生した振動エネルギーは、ブレーキ機構６を伝動してチャック４に与えられ、把持した杭１を振動させて地盤（図外）の中へ貫入させる。
ブレーキ機構６は、単にチャック４のＺ軸周り回転を制動するだけでなく、杭打抜き用振動エネルギーの全量を伝達するという重い負荷を、必然的に担わされている。
木発明が前記の目的（小形・耐久）を達成するための手段に関する基本的な理念は、ブレーキ効率を向上させることであり、併せて、振動方向の耐荷重性向上である。
（注）振動杭打抜機用チャックに与えられる振動の方向は「把持すべき杭の長手方向」であり、チャック軸方向に相当する。また、通常の作業状態では垂直方向であって、ブレーキシューの押圧方向に対して直角である。【００１０】  上述の原理に基づいて、請求項１の発明に係る杭打抜機用チャックのブレーキ装置は、
振動杭打抜機の起振機に対して回転可能に装着されたチャックの回転を阻止するブレーキ装置において、
チャックの回転軸に対して円板状のブレーキ胴が装着されていて、
上記円板状ブレーキ胴の外周を三つに区分する位置に、１個の可動シューと２個の固定シューとが配置されていて、
前記の可動シューは、駆動手段によってブレーキ胴に押圧されたり、押圧力を解除されたりする構造であり、
前記の固定シューはブレーキ胴に対する押圧駆動手段を備えていないことを特徴とする。【００１１】  請求項２の発明に係る杭打抜機用チャックのブレーキ装置は、前記請求項１の構成要件に加えて（図１（Ａ），（Ｂ）参照）、
前記のブレーキ胴が、その外周面にリング溝を有しており、
該ブレーキ胴の回転中心線を含む面による断面形状の外周部が、外側に向けて凹なる輪郭を有するとともに、この外周部に対向する可動シュー及び固定シューが、前記の凹なる輪郭に対応する凸形部分を有していることを特徴とする。
また、請求項３の発明に係る杭打抜機用チャックのブレーキ装置は、前記請求項２の構成要件に加えて（図１（Ｂ），（Ｃ）参照）、前記ブレーキ胴断面形状外周部の凹なる輪郭が、
円弧、若しくは鈍角の折線、又はこれらの組合せから成っていて、
鈍角や直角を含んでいないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  請求項１の発明を適用すると、従来例に比して著しく小形のブレーキシューを３個設けるだけで、従来例において２箇所であった有効摩擦箇所（図４におけるｆ部及びｇ部）を３箇所に増やすことができる。
その結果、装置全体が小形軽量化し、しかも摩擦箇所の増加によって振動伝達容量が増大して耐久性が向上する。
その上、１個の可動シューをブレーキ胴に向けて押圧することによって、該１個の可動シュー及び２個の固定シューの計３個のシューが均等な押圧力を受ける。
３箇所締付のブレーキ装置は他にも例が有るが、本請求項１の発明においては、２個を固定シューにしてもチャック回転軸に与える偏荷重が許容範囲内に収まり、チャック軸を支承しているベアリングの耐久性に悪影響を及ぼす虞れが無いという知見に基づいて、従来では想到し得なかった構成（１点駆動・３点挟圧）を採用し、従来技術では達成し得なかった小形・耐久性という効果を奏したものである。
請求項４の発明においても、前記請求項１の発明と同様の作用，効果が得られる。【００１３】  請求項２の発明を適用すると、ブレーキ胴の外周部に形成される摩擦面が、チャック回転軸の中心線と同心の円柱面だけでなく、該中心線に対して傾斜角を有する摩擦面が形成される。
そして、この傾斜を有する摩擦面は楔の原理によって摩擦面の圧力を増加させるとともに、この傾斜摩擦面によって振動を伝達する。
このため、ブレーキ機構による振動の伝達が、単純な摩擦力のみでなく、相互に当接する部材（ブレーキ胴とブレーキシュー）の面圧によって分担されるので、耐振負荷性能が著しく改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は模式的な断面平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ互いに異なる実施形態の模式的な断面側面図である。
【図２】  杭打ち工事を説明するために示したもので、（Ａ）は多数の杭を列設した状態の平面図、（Ｂ）は計画ラインに沿った杭打ち工事のイメージ図である。
【図３】  チャックの回転手段およびブレーキ手段の公知例を説明するための断面側面図である。
【図４】  チャック用ブレーキの公知例を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１（Ａ）は本発明の実施形態を示し、要部を抽出して描いた模式的な平面図である。
チャックの回転軸４ｂにブレーキ胴１１が固着されている。
前記ブレーキ胴の外周を約３等分して、１個の可動シュー１２と２個の固定シュー１４とを配設する。
その結果、計３個のシューがブレーキ胴の中心Ｏを見込む角は約１２０度になる。ただし本発明を実施する際、前記の３等分は厳密に等分しなくても良く、概要的に３等分すれば足りる。従って、ブレーキ胴の中心Ｏを見込む角は、１２０度・１２０度・１２０度でなくても良く、例えば１００度・１００度・１６０度であっても良く、また例えば１４０度・１４０度・８０度であっても良い。
望ましくは、ブレーキ胴１１の中心と可動シュー１２とを結ぶ線Ｘ−Ｘに関して、２個の固定シュー１４を対称に配置する。
【００１６】  図１（Ａ）に示した線Ｘ−Ｘは、可動シュー１２の中心線とブレーキ胴１１の中心とを含む直線である。
該可動シューはブレーキシリンダ１３によって駆動され、ブレーキ胴に接近せしめて押圧されたり、該ブレーキ胴から離れる方向に後退せしめられたりするようになっている。
本図１（Ａ）は模式化して描いてあるので、可動シュー１２がブレーキシリンダ１３のピストンロッドに直結された形になっているが、本発明を実施する場合、可動シューとブレーキシリンダとの間にレバー部材を介装することもできる（レバー部材を介装した実施形態の図示は省略するが、従来例を描いた図３におけるブレーキレバー６ｄと類似の部材である）。
２個の固定シュー１４は、それぞれケース部材（図示省略）に対して固定されていて、ブレーキシリンダを備えていない。
【００１７】  図１（Ａ）のＸ−Ｏ−χ断面を図１（Ｂ）に示す。
ブレーキ胴１５は円板状をなしており、この図１（Ｂ）は該ブレーキ胴の回転中心線を含む面による断面図である。
前記ブレーキ胴の外周部は、外側に向けて凹なる輪郭形状を有しており、可動シュー１６及び固定シュー１７は、前記の凹なる形状に対応する凸なる形状を有している。
本発明において「対応する形状」とは、この図１（Ａ）における角形ブレーキ溝１５ａと可動シュー１６との対偶のように「溝に対し、該溝を鋳型として形成されたシューの形状を」いう。
【００１８】  前記図１（Ｂ）と異なる実施形態を図１（Ｃ）に示す。前記角形ブレーキ溝１５ａの断面形状が凹型の台形に類似していたのに比して、円弧形ブレーキ溝１８ａの断面形状は凹形円弧を有している。可動シュー１９は、該円弧形ブレーキ溝を鋳型として形成されたと同様の凸面を有している（円弧形ブレーキ溝に対応する凸形部を有している）。
本発明を実施する場合、溝の形状は任意に設定することができるが、例えば通常の三角溝と三角シューとのように鋭角をなす面を形成することは避けた方が良い。その理由は応力の集中を生じさせないためである。
こうした考察から、溝の断面形状は、凹なる曲線、若しくは鈍角を為す折線（鈍角に接する２本の線分）、又は、これらの組合せであることが望ましい。
一般的な機械設計技術として鋭角を避けるべきことは周知であるが、本発明におけるブレーキ胴は、シューとの間で、上下方向の激しい振動を伝動しなければならない部材であるから、一般常識とは異なる次元の知見に基づいて、鋭いＶ字溝を禁忌するのである。直角のＶ字溝も好ましくない。
【００１９】  図１（Ｂ）において可動シュー１６は、Ｚ軸方向の激しい振動を与えられ、この振動をブレーキ胴に伝える。この伝動を「Ｚ軸と平行な面の摩擦力」のみに頼っていては、ブレーキ面が過熱して早期に損耗する。
本実施形態のように、可動シュー１６とブレーキ溝１５ａとが、Ｚ軸に対して傾斜した面で当接することによって、前記の激しい振動が摩擦のみでなく面圧によっても伝えられるので、耐久性が向上する。
図１（Ｃ）のように湾曲面で当接しても、前記と同様に原理によって面圧で伝動され、同様の作用・効果（耐久性向上）が得られる。
【００２０】  図１（Ａ）参照、図外のチャックを回転させる際はブレーキを解除する。すなわち、ブレーキシリンダ１３を収縮せしめて、可動シュー１２を後退させる。これにより、可動シュー１２はブレーキ胴１１から離れて、微小な間隙を生じる。
こうしたブレーキ解除状態において、固定シュー１４とブレーキ胴１４との間にも微小な間隙が形成されている。
前記の微小な間隙は、軽く擦れ合う程度であっても良い。そもそもチャックの回転は、図２を参照して先に説明したように１８０度、又はそれ未満の回動であり、回動の頻度が少ない上に回動速度も緩慢である。従って大きいクリアランスを必要としない。
ブレーキ解除時の摩擦面間隔が小さいことは、後述するブレーキ作動時におけるブレーキ胴の偏心と関連するので御記憶願いたい。
【００２１】  ブレーキシリンダ１３を伸長させて可動シュー１２をブレーキ胴１１に圧しつけると、該ブレーキ胴１１を支持している回転軸４ｂが僅かに偏心せしめられて、ブレーキ胴１１も偏心し、図の左方へ移動して固定シュー１４に圧しつけられる。
その結果、ブレーキ胴１１は周囲の３箇所から押圧力を受ける。これら３箇所の押圧力の方向は、いずれも中心点Ｏを通り、３つの力の釣り合いによって静止する。同時に、３個のシュー（１個の可動シュー１２と２個の固定シュー１４）は、ブレーキ胴１１に圧接して、その回転を制動する。
【００２２】  上述の制動作用において、ブレーキ胴１１及び図外のチャックの回転軸４ｂが偏心せしめられる。しかし、先に述べたようにブレーキ胴１１と固定シュー１４との間隙が微小であるから、この微小間隙に因る偏心は、該チャック回転軸４ｂを収縮しているベアリングに悪影響を及ぼす虞れが無い（チャック及びベアリングは図１に描かれていないが、公知例を描いた図３におけるチャック４及び回転軸４ｂ、並びにベアリングＢを参照されたい）。
本発明を実施する際、ブレーキ解除状態におけるブレーキ胴１１と固定シュー１４との間隙寸法を微小に設定する。この場合の微小とは、チャックの回転軸を支承しているベアリングの許容変位量よりも小さい値を意味する。
【００２３】  以上に述べたように、図１（Ａ）に示した実施形態（請求項１に対応）においては、
ブレーキ胴１１の周囲を３等分して１個の可動シュー１２と２個の固定シュー１４とを配設することにより、ブレーキ装置の小形，軽量，低コスト化を達成し、かつ耐久性を向上せしめたが、同様の原理に基づいて次のように構成しても同様の作用，効果が得られる（以下の構成は図１（Ａ）の変形例として理解することもできる）。
図１（Ａ）においては、ブレーキ胴１１の周囲に、角θの区域内に位置せしめて２個の固定シュー１４を配設した。図示を省略するが、この角θの区域内に３個若しくはそれ以上の固定シューを配設することもできる。ただし、この場合、θは１８０度以内であることを要する。
そして、上記の１８０度区域以外の箇所に、１個若しくはそれ以上の可動シュー１２を配設する（この構成は請求項４に対応する）。
【符号の説明】
【００２４】  １…杭
１ａ…継手
３…起振機
４…チャック
４ｂ…回転軸
５…回転機構
５ａ…ケース
６…ブレーキ機構
６ａ…ブレーキ胴
６ｂ…固定シュー
６ｃ…可動シュー
６ｄ…ブレーキレバー
６ｅ…ブレーキシリンダ
７…ドリブン（受動）歯車
８…スプライン
９…ドライブ（駆動）歯車
１０…スプリング
１１…ブレーキ胴
１２…可動シュー
１３…ブレーキシリンダ
１４…固定シュー
１５…ブレーキ胴
１６…可動シュー
１７…固定シュー
１８…ブレーキ胴
１９…可動シュー
２０…固定シュー
ｆ．ｇ…有効な摩擦区域
Ｊ…ジャイロ機構
Ｍ…駆動モータ
【図１】
2011012528.tif 000003
【図２】
2011012528.tif 000004
【図３】
2011012528.tif 000005
【図４】
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