JP2008184874A - 杭打機 - Google Patents

Abstract

【課題】フロント装置を軽量化して、安定性を確保することができる杭打機を提供すること。
【解決手段】杭打機１によれば、オーガ３０が鋼管杭に与える回転力の回転反力を下部リーダ体９０等によって支えることができる。よって、上部リーダ体５０は、オーガ３０の回転反力を支える必要がなく、剛性の確保が不要となるので、その分、軽量化を図ることができる。その結果、車体前方部分に配設されるフロント装置の軽量化を図ることができ、輸送時や杭埋設施工時の安定性を確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、杭打機に関し、特に、フロント装置を軽量化して、安定性を確保することができる杭打機に関するものである。

従来より、鋼管杭やコンクリート杭などを地盤に埋設するための建設機械として杭打機が知られている。杭打機は、一般に、車体と、その車体の前方部分に立設されるリーダと、そのリーダに支持される作業装置とを主に備えて構成されている。

ところで、杭を地盤に埋設するための施工法の１つとして、オーガ等の作業装置によって杭に回転力を与え、その回転力によって杭を回転させつつ地盤に埋設する施工法がある。この施工法を用いて杭を地盤に埋設する杭打機においては、杭に与える回転力を確保するために作業装置を高出力化しなければならないので、その分、作業装置の重量増加を招いていた。また、作業装置を支持するリーダは、作業装置が杭に与える回転力の回転反力を支えなければならないので、作業装置の高出力化に伴う回転反力の増加に対応して剛性を強化しなければならず、その分、リーダの重量増加を招いていた。その結果、車体前方部分に配設されるフロント装置の重量が増加して、輸送時や杭埋設施工時における杭打機の安定性を低下させる要因となっていた。

そこで、例えば、特許文献１には、リーダを車体に着脱可能に構成することで、リーダの取り外しを可能として、輸送時の安定性を確保することができる杭打機が開示されている。
特開２００６−２７４６６９号公報

しかしながら、特許文献１における抗打機では、輸送時の安定性は確保できるが、フロント装置を軽量化するものではないので、依然としてフロント装置の重量が重く、杭埋設施工時の安定性は低いままであるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、フロント装置を軽量化して、安定性を確保することができる抗打機を提供することを目的としている。

この目的を解決するために請求項１記載の杭打機は、車体と、その車体に立設されるリーダと、そのリーダに昇降可能に支持される作業装置とを備えるものであって、前記リーダは、前記車体に対する立設方向の最上部に配設される上部リーダ体と、その上部リーダ体に連結され、上部リーダ体より前記立設方向の下方に配設される１又は複数の下部リーダ体とを備え、前記上部リーダ体の前記立設方向への長さは、前記リーダに支持される前記作業装置の前記立設方向への支持長さより短く構成されている。

請求項２記載の杭打機は、請求項１記載の杭打機において、前記上部リーダ体および下部リーダ体は板材からそれぞれ形成され、前記上部リーダ体の板厚は前記下部リーダ体の板厚より薄く軽量化して構成されている。

請求項３記載の杭打機は、請求項１又は２に記載の杭打機において、前記上部リーダ体は、前記下部リーダ体より機械的性質の低い材質から構成されている。

請求項１記載の杭打機によれば、リーダは車体に立設され、そのリーダには作業装置が昇降可能に支持される。また、リーダは、車体に対する立設方向の最上部に上部リーダ体が配設されると共に、その上部リーダ体より立設方向の下方に１又は複数の下部リーダ体が配設される。更に、上部リーダ体の立設方向への長さは、リーダに支持される作業装置の立設方向への支持長さよりも短く構成されている。

よって、オーガ等の作業装置によって杭に回転力を与え、その回転力によって杭を回転させつつ地盤に埋設する場合には、作業装置が杭に与える回転力の回転反力を下部リーダ体によって支えることができる。即ち、リーダは車体に立設され、立設方向下方において車体に固定されているので、作業装置の回転反力がリーダに作用する範囲は、作業装置を支持する部分よりも立設方向下方の範囲となる。このため、請求項１のように、上部リーダ体を立設方向の最上部に配設し、且つ、上部リーダ体の立設方向への長さを作業装置の立設方向への支持長さより短くすることで、作業装置の昇降位置に関わらず、作業装置の回転反力を下部リーダ体に作用させることができ、かかる回転反力を下部リーダ体によって支えることができる。

従って、上部リーダ体は、作業装置の回転反力を支える必要がなく、剛性の確保が不要となるので、その分、軽量化を図ることができる。その結果、車体前方部分に配設されるフロント装置の軽量化を図ることができ、輸送時や杭埋設施工時の安定性を確保することができるという効果がある。

請求項２記載の杭打機によれば、請求項１記載の杭打機の奏する効果に加え、上部リーダ体および下部リーダ体は板材からそれぞれ形成され、上部リーダ体の板厚は下部リーダ体の板厚より薄く軽量化して構成されているので、容易かつ低コストでフロント装置の軽量化を図ることができるという効果がある。

請求項３記載の杭打機によれば、請求項１又は２に記載の杭打機の奏する効果に加え、上部リーダ体は下部リーダ体より機械的性質の低い材質から構成されているので、上部リーダ体の材料コストを下部リーダ体の材料コストより低く抑えることができ、上部リーダ体を安価に製造することができるという効果がある。即ち、構造物の変形および破壊に寄与する機械的性質、例えば、引張強さ、硬さ、或いは、疲れ強さ等の高い材料は、機械的性質の低い材料に比べ、一般的に、材料コストが嵩むので、請求項３のように、上部リーダ体を下部リーダ体より機械的性質の低い材質から構成することで、上部リーダ体を下部リーダ体より安価に製造することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、杭打機１の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態における杭打機１の側面図である。なお、図１の矢印Ｕ−Ｄ，Ｌ−Ｒ，Ｆ−Ｂは、杭打機１の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。また、図１では、杭打機１によって鋼管杭Ｓを地盤に埋設する様子を示している。

図１に示すように、杭打機１は、車体１０と、その車体１０の前方（矢印Ｆ方向）部分に立設されるリーダ２０と、そのリーダ２０に支持されるオーガ３０とを主に備え、オーガ３０の回転駆動装置（図示せず）によって鋼管杭Ｓに回転力を与え、その回転力によって鋼管杭Ｓを回転させつつ地盤に埋設することができるように構成されている。

車体１０は、走行装置としての下部走行体１１と、その下部走行体１１上に配設される上部旋回体１２とを主に備えている。なお、本実施形態では、下部走行体１１がクローラ式の走行装置として構成されている。上部旋回体１２は、オーガ３０の駆動源となるパワーユニット１３や運転室１４などが配設される杭打機１の本体部であり、旋回装置（図示せず）を介して下部走行体１１に旋回可能に支持されている。

リーダ２０は、オーガ３０を支持するためのものであり、支持軸２１によって支持フレーム４０に軸支され、その支持フレーム４０を介して上部旋回体１２に連結されると共に、バックステーシリンダ２２によって車体１０後方（矢印Ｂ方向）側から支持されている。バックステーシリンダ２２は、リーダ２０を起伏させるためのアクチュエータであり、上端側（ロッド側）がリーダ２０に軸支されると共に、下端側（本体部側）が支持フレーム４０に軸支されている。これにより、リーダ２０は、バックステーシリンダ２２が伸長駆動すると、車体１０に対して起立する一方、バックステーシリンダ２２が短縮駆動すると、支持軸２１を中心として車体１０後方（矢印Ｂ方向）側へ倒伏する。

オーガ３０は、上述したように、鋼管杭Ｓを地盤に埋設するための作業装置であり、回転駆動装置（図示せず）を有する本体部３０ａと、その本体部３０ａに固定され、後述するガイドパイプ９０に係合する支持部３０ｂとを備え、その支持部３０ｂを介してリーダ２０に支持されている。また、支持部３０ｂの全長（矢印Ｕ−Ｄ方向の長さ）は略１ｍに構成され、オーガ３０がリーダ２０に支持された状態において、リーダ２０の立設方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）へのオーガ３０の支持長さＸが略１ｍとされている。

また、オーガ３０は、昇降駆動装置３１によってリーダ２０の立設方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）へ昇降可能に構成されている。昇降駆動装置３１は、オーガ３０を昇降させるための装置であり、リーダ２０の下方（矢印D方向）部分に配設される駆動モータ３１aと、リーダ２０の上方（矢印Ｕ方向）部分に配設されるプーリ３１ｂと、そのプーリ３１ｂと駆動モータ３１ａとに掛架され、駆動モータ３１ａの駆動力をオーガ３０の支持部３０ｂに伝達するチェーン３１ｃとを主に備えて構成されている。これにより、オーガ３０は、駆動モータ３１ａが上昇駆動すると、駆動モータ３１ａの回転力がチェーン３１ｃを介して支持部３０ｂに伝達され、ガイドパイプ９０に沿ってリーダ２０上方（矢印Ｕ方向）側へ上昇する一方、駆動モータ３１ａが下降駆動すると、ガイドパイプ９０に沿ってリーダ２０下方（矢印Ｄ方向）側へ下降する。

ところで、鋼管杭Ｓを埋設する施工現場の高さに制約があり、リーダ２０の全長（矢印U−D方向の長さ）が制約条件より長い場合には、鋼管杭Ｓの埋設を正常に行うことができない。また、要求される鋼管杭Ｓの埋設深さが深く、リーダ２０の全長が鋼管杭Ｓより短い場合においても、鋼管杭Ｓの埋設を正常に行うことができない。

そこで、リーダ２０は、上部リーダ体５０と、その上部リーダ体５０に直列に連結される３個の下部リーダ体６０，７０，８０とを備え、下部リーダ体６０，７０を取り付け又は取り外すことで、全長を変更可能に構成されている。

上部リーダ体５０は、リーダ２０が車体１０に立設された状態において、立設方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）の最上部に配設されるものであり、上方（矢印Ｕ方向）部分には、上述した昇降駆動装置３１のプーリ３１ｂが配設されている。ここで、図２を参照して、上部リーダ体５０の詳細構成について説明する。

図２は上部リーダ体５０の外観図であり、図２（ａ）は上部リーダ体５０の側面図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における上部リーダ体５０の正面図を、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の矢印ＩＩｃ方向視における上部リーダ体５０の下面図を、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のＩＩｄ−ＩＩｄ方向視における上部リーダ体５０の断面図を、それぞれ示している。

図２に示すように、上部リーダ体５０は、略矩形平板状の一対の第１壁部５０ａと、その第１壁部５０ａの短辺両縁部分に固定される略矩形平板状の一対の第２壁部５０ｂとを備え、断面矩形枠状に形成されている。また、上部リーダ体５０は下部リーダ体６０，７０，８０より機械的性質（本実施形態では引張強さ）の低い材質から構成されると共に、各壁部５０ａ，５０ｂの板厚はそれぞれ略６ｍｍに構成されている。なお、各壁部５０ａ，５０ｂには、１又は複数の補強部材５１がそれぞれ配設されており、この補強部材５１によって、上部リーダ体５０の剛性が強化されている。

矩形枠状の各開口部分には、フランジ部材５２がそれぞれ覆設されている。フランジ部材５２は、上部リーダ体５０と下部リーダ体６０とを連結するため、或いは、上部リーダ体５０に昇降駆動装置３１のプーリ３１ｂを固定するためのものであり、複数の貫通孔５２ａが穿設されている。この貫通孔５２ａには、ボルトがそれぞれ挿通される。これにより、上部リーダ体５０と下部リーダ体６０とが連結されると共に、上部リーダ体５０に昇降駆動装置３１のプーリ３１ｂが固定される（図１参照）。また、フランジ部材５２には貫通孔５２ｂが貫通形成されており、この貫通孔５２ｂを通じて、プーリ３１ｂに支持されたチェーン３１ｃが駆動モータ３１ａへ導かれる（図３参照）。

また、各第２壁部５０ｂには、ガイドパイプ９０がそれぞれ配設されている。ガイドパイプ９０は、上述したように、オーガ３０の支持部３０ｂが係合してオーガ３０の昇降をガイドするためのものであり、断面矩形枠状に形成され、フランジ部材５２が対向する方向（図２（ａ）及び図２（ｂ）上下方向）へ延設されている。なお、ガイドパイプ９０の一端側には、ピン９１が内設されており、上部リーダ体５０と下部リーダ体６０とを連結する場合には、このピン９１によって、各リーダ体５０，６０の相対位置が位置決めされる。

上記のように構成される上部リーダ体５０は、全長Ｌ（図２（ａ）及び図２（ｂ）上下方向の長さ）が略０．３ｍとされ、オーガ３０の支持部３０ｂの全長より短く構成されている。これにより、上部リーダ体５０の全長Ｌは、オーガ３０がリーダ２０に支持された状態において、オーガ３０の支持長さＸより短くなる（図１参照）。

図１に戻って説明する。図１に示すように、下部リーダ体６０，７０，８０は、リーダ２０が車体１０に立設された状態において、上部リーダ体５０よりも立設方向の下方（矢印Ｄ方向）に配設されるものであり、上部リーダ体５０に下部リーダ体６０が、その下部リーダ体６０に下部リーダ体７０が、その下部リーダ体７０に下部リーダ体８０が、それぞれ連結されている。なお、下部リーダ体６０，７０，８０は、それぞれ上部リーダ体５０と略同一に構成されるため、詳細構成については説明を省略する。但し、下部リーダ体６０，７０，８０の各全長（矢印Ｕ−Ｄ方向の長さ）は、上部リーダ体５０の全長Ｌより長く構成され、それぞれ異なる長さとされている。また、下部リーダ体６０，７０，８０を構成する各壁部の板厚は全て略９ｍｍに構成されている。

次に、図３を参照して、上述のように構成された杭打機１によって鋼管杭Ｓを地盤に埋設する場合の作用について説明する。図３（ａ）は、図１のＡで示す部分を拡大した杭打機１の拡大側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ方向視における杭打機１の拡大正面図である。なお、図３の矢印Ｕ−Ｄ，Ｌ−Ｒ，Ｆ−Ｂは、杭打機１の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。また、図３（ｂ）では、発明の理解を容易とするために、オーガ３０の本体部３０ａを省略して示している。

オーガ３０の回転駆動装置（図示せず）によって鋼管杭Ｓに回転力を与え、その回転力によって鋼管杭Ｓを回転させつつ地盤に埋設する場合には、オーガ３０が鋼管杭Ｓに与える回転力の回転反力をリーダ２０によって支えるため、リーダ２０にはオーガ３０の回転反力が作用する。

ここで、上述したように、杭打機１は、上部リーダ体５０がリーダ２０の立設方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）の最上部に配設され、且つ、上部リーダ体５０の全長Ｌがオーガ３０の支持長さＸより短く構成されているので、かかる回転反力を下部リーダ体６０，７０，８０によって支えることができる。つまり、リーダ２０は車体１０に立設され、立設方向下方（矢印Ｄ方向）において車体１０に固定されているので、オーガ３０の回転反力がリーダ２０に作用する範囲は、オーガ３０を支持する部分、即ち、オーガ３０の支持部３０ｂの位置よりも立設方向下方（矢印Ｄ方向）の範囲となる。このため、本実施形態における杭打機１のように、上部リーダ体５０をリーダ２０の立設方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）の最上部に配設し、且つ、上部リーダ体５０の全長Ｌをオーガ３０の支持長さＸより短くすることで、オーガ３０の昇降位置に関わらず、オーガ３０の回転反力を下部リーダ体６０，７０，８０に作用させることができ、かかる回転反力を下部リーダ体６０，７０，８０によって支えることができる。

上述したように、本実施形態における杭打機１によれば、オーガ３０が鋼管杭Ｓに与える回転力の回転反力を下部リーダ体７０，８０，９０によって支えることができる。よって、上部リーダ体５０は、オーガ３０の回転反力を支える必要がなく、剛性の確保が不要となるので、その分、軽量化を図ることができる。その結果、車体１０前方部分に配設されるフロント装置の軽量化を図ることができ、輸送時や杭埋設施工時の安定性を確保することができる。

また、上部リーダ体５０の各壁部５０ａ，５０ｂの板厚は下部リーダ体６０，７０，８０の各壁部の板厚より薄く軽量化して構成されているので、容易かつ低コストでフロント装置の軽量化を図ることができる。なお、本実施形態における杭打機１では、上部リーダ体５０の各壁部５０ａ，５０ｂの板厚が下部リーダ体６０，７０，８０の各壁部の板厚と同じである場合に比べ、略３０ｋｇの軽量化を図ることができた。

また、上部リーダ体５０は下部リーダ体６０，７０，８０より機械的性質（本実施形態では引張強さ）の低い材質から構成されているので、上部リーダ体５０の材料コストを下部リーダ体６０，７０，８０の材料コストより低く抑えることができ、上部リーダ体５０を安価に製造することができる。即ち、構造物の変形および破壊に寄与する機械的性質の高い材料は、機械的性質の低い材料に比べ、一般的に、材料コストが嵩むので、上部リーダ体５０を下部リーダ体６０，７０，８０より機械的性質の低い材質から構成することで、上部リーダ体５０を下部リーダ体６０，７０，８０より安価に製造することができる。なお、機械的性質は引張強さに限られるものではなく、例えば、硬さ、或いは、疲れ強さ等が例示される。

更に、上部リーダ体５０の全長を略０．３mに構成した場合には、フロント装置の軽量化と利便性の向上との両立を図ることができる。即ち、上部リーダ体５０の全長が略０．３ｍより短い場合には、上部リーダ体５０自体のサイズが小さくなるので、軽量化による重量の軽減量が少ないところ、かかる全長を略０．３ｍとすることで、軽量化によって重量を大幅に軽減することができる。一方、上部リーダ体５０の全長が略０．３ｍより長い場合には、リーダ２０の全長が長くなり、鋼管杭Ｓを埋設する施工現場の制約などによって杭打機１の使用が制限されるところ、かかる全長を略０．３ｍとすることで、リーダ２０の全長が長くなることを回避して、施工現場の制約に柔軟に対応することができる。

なお、本実施形態において、請求項１記載の上部リーダ体の立設方向への長さとは、上部リーダ体５０の全長Ｌが該当し、請求項１記載のオーガの立設方向への支持長さとは、オーガ３０の支持長さＸが該当する。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

また、上記実施形態では、３個の下部リーダ体６０，７０，８０で構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、１個または２個、或いは、４個以上で構成しても良い。

また、上記実施形態では、上部リーダ体５０が断面矩形枠状に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、断面筒状に形成しても良く、或いは、中実に形成しても良い。

本発明の一実施形態における杭打機の側面図である。 上部リーダ体の外観図であり、（ａ）は上部リーダ体の側面図を、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向視における上部リーダ体の正面図を、（ｃ）は、図２（ｂ）の矢印ＩＩｃ方向視における上部リーダ体の下面図を、（ｄ）は、図２（ｂ）のＩＩｄ−ＩＩｄ方向視における上部リーダ体の断面図を、それぞれ示している。 （ａ）は、図１のＡで示す部分を拡大した杭打機の拡大側面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ方向視における杭打機の拡大正面図である。

符号の説明

１ 杭打機
１０ 車体
１２ 上部旋回体（車体の一部）
２０ リーダ
３０ オーガ（作業装置）
３０ｂ 支持部（作業装置の一部）
５０ 上部リーダ体
６０，７０，８０ 下部リーダ体

Claims (3)

1. 車体と、その車体に立設されるリーダと、そのリーダに昇降可能に支持される作業装置とを備えた杭打機において、
   前記リーダは、
   前記車体に対する立設方向の最上部に配設される上部リーダ体と、
   その上部リーダ体に連結され、上部リーダ体より前記立設方向の下方に配設される１又は複数の下部リーダ体とを備え、
   前記上部リーダ体の前記立設方向への長さは、前記リーダに支持される前記作業装置の前記立設方向への支持長さより短く構成されていることを特徴とする杭打機。
2. 前記上部リーダ体および下部リーダ体は板材からそれぞれ形成され、
   前記上部リーダ体の板厚は前記下部リーダ体の板厚より薄く軽量化して構成されていることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
3. 前記上部リーダ体は、前記下部リーダ体より機械的性質の低い材質から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭打機。

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