JP2015113668A - 杭打ち機 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち込み方向が異なるアンカー用の鋼管杭などを、リーダマストを備えた建設車両を利用して土中に規定された角度で斜めに４本同時に効率良く打ち込めるようにすること課題としている。【解決手段】ブーム４に起立姿勢に支持されるリーダマスト５を備えた建設車両２と、リーダマストに取り付けた４本の補助マスト６と、補助マスト６の各々に昇降可能に取り付けたキャリア１０、各キャリアに装着された振動ハンマー１１及びモータ駆動のキャリア推進装置１２を組み合わせた圧入機構９と、振動ハンマー１１によって打撃される杭２０をスライド自在、かつ、振れ止め状態に支える圧入ガイド１３を備えさせ、地中に打ち込む杭２０の上端を振動ハンマー１１のハンマーヘッドに連結具１６を用いて連結し、４本の杭２０を振動ハンマー１１で同時に傾斜状態に地中に打ち込むように構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、油圧ショベルやバックホーなどの建設車両を用いて鋼管杭などの杭を土中に規定された角度で４本同時に、しかも、斜めに効率良く打ち込むことを可能にした杭打ち機に関する。

前記杭打ち機の従来例として、例えば、下記特許文献１、２などに記載されたものがある。特許文献１の杭打ち機は、建設車両のブームに支えられたリーダマストに油圧ブレーカを上下動可能に懸吊し、その油圧ブレーカのフロントヘッドに杭に圧入力を伝える圧入装置と杭を引き抜く引抜装置を選択的に装着するようにしている。

また、特許文献２の杭打ち機は、建設車両のブームの先端部やブーム先端に取り付けられたバケットアームの先端部に逆Ｌ字状のアームを取り付け、そのアームの先端部に杭に回転力を加えるモータを取り付けている。

この特許文献２の杭打ち機は、土中に打ち込む杭を、その杭の上端近くをウインチに巻き取られるワイヤーで引くことによって起立させ、その杭の上端にモータを押し付けて打ち込み作業を行う。

特開昭５７−３９２０号公報 特開２００６−９５３４号公報

特許文献１に記載された杭打ち機は、油圧ブレーカとそれに装着した圧入装置の自重を圧入力として働かせて杭を打ち込む。このため、杭に強い圧入力を加えるのが難しい。特に、杭を斜めに打ち込む要求がある場合、油圧ブレーカと圧入装置の自重が限られている上にリーダマストを傾斜させることで杭に対する自重の伝達ロスも生じるため、作業効率を高め難い。

特許文献２の杭打ち機は、用途が垂直杭の打ち込みに限定される。杭の上端に当接させた油圧モータを介して建設車両の自重を杭に加えることが可能になっているが、杭を斜めに打ち込む用途では杭に建設車両の自重を作用させるのは難しく、杭の打ち込みがまともになされない。

近年、太陽光発電設備の普及が目覚しく、広大な敷地に大規模な発電設備を設置することもなされ出している。その太陽光発電設備を地上に設置する場合、架台を設けてその架台で太陽光発電パネルを支持する方法が採られている。

この場合、架台は、土中にアンカー用の杭を打ち込み、その杭で支える構造が工期の短縮や設置コストの面で有利なことから、その方法が多用される傾向にある。

この方法での杭による架台の支持は、図１２に示すように、所定の角度で傾けた４本の杭２０を、２本を対にして２組に分け、一方の組の２本が平行、かつ、逆向きとなり、さらに、他方の組の２本も同様に平行、かつ、逆向きとなり、一方の組と他方の組の杭２０は９０°向きが異なる配置にして架台２１に設けた４箇所の杭係合穴２１ａに通し、これらの杭２０を必要深さまで打ち込んで、その杭で架台２１を支持する方法が採られている。

このような斜め配置の杭の打ち込みは、油圧ハンマーを作業者が手で抱えて操作し、他の作業者が斜めに支えた杭を抱かかえた油圧ハンマーで打ち込むと言う、作業者の負担が大きくて効率も極めて悪い方法でなされていた。

これは、特許文献１，２に記載されたような従来の杭打ち機では効率的な斜め打ち込みが行えず、杭打ち機を利用するメリットが無かったからにほかならない。

この発明は、アンカー用の鋼管杭などを、リーダマストを備えた建設車両を利用して土中に規定された角度で斜めに４本同時に効率良く打ち込めるようにすること課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明は、以下の杭打ち機を提供する。
その杭打ち機は、ブームに起立姿勢に支持されるリーダマストを備えた建設車両と、前記リーダマストに取り付けた４本の補助マストと、その補助マストの各々に昇降可能に取り付けたキャリア、各キャリアに装着された振動ハンマー及びその振動ハンマーをキャリアと共に補助マストに沿って移動させるモータ駆動のキャリア推進装置を組み合わせた４組の圧入機構と、各補助マストの下端側に設置されて前記振動ハンマーによって打撃される杭をスライド自在、かつ、振れ止め状態に支える圧入ガイドを有し、
前記補助マストが平面視で９０°ピッチをずらして配置され、さらに、平面視で平行配置の２本の補助マストと、同じく平面視で平行配置の他の２本の補助マストがそれぞれ相反する向き、かつ、下端が前記リーダマストに連結される方向に傾斜して配置されており、その補助マストの各々に前記４組の圧入機構が個別に設置され、
地中に方向を異ならせて打ち込む４本の杭の上端を各圧入機構の振動ハンマーのハンマーヘッドに連結具を用いて連結し、この４本の杭を各圧入機構の振動ハンマーで同時に傾斜状態に地中に打ち込むように構成されたものである。

各補助マストは、リーダマストとの間に傾斜角調整機構を設けて傾斜角可変にするのが好ましい。
傾斜角調整機構は、補助マストの長手途中をリーダマストに回動可能に連結し、連結点からずれた位置をリーダマストに支持される油圧シリンダなどで押し引きするようなものでよい。

また、建設車両のブームによるリーダマストの支持（ブームに対するリーダマストの取り付け）は、ブームと前記リーダマストとの間に、ブームに対するリーダマストの連結位置と連結姿勢を変動させる調整機構を設けてリーダマストがブームに対して数十ｍｍの範囲で横移動でき、さらに、垂直軸を支点にして数度の範囲で回転することができ、連結点も１５０〜２００ｍｍ程度上下に変動させられるようにしておくのがよい。

このほか、キャリア推進装置は、前記補助マストに沿わせてその補助マストの下部に一端を、上部に他端をそれぞれ接続したチェーンと、そのチェーンに噛合させたスプロケットと、前記キャリアに取り付けられて前記スプロケットを回転させる油圧モータと、前記スプロケットとチェーンの噛合状態を保持するアイドルスプロケットを組み合わせたものが好ましい。

また、前記キャリアは補助マストに案内されるガイドローラを含ませたものが好ましく、前記圧入ガイドを半割ブラケットで構成したものも好ましい。

この発明の杭打ち機は、４本の補助マストに昇降可能に取り付けたキャリアをモータに駆動されるキャリア推進装置によって推進させ、そのキャリアに装着した振動ハンマーで杭を打つようにしたので、リーダマストが傾斜していても強い圧入力を杭に加えることができる。

また、打ち込み方向の異なる４本の傾斜杭に対応させた補助マストを４本設け、各補助マストに圧入機構を設置したので、打ち込み方向の異なる４本の傾斜杭を同時に土中に打ち込むことができ、斜め杭打ちの作業効率を著しく向上させることができる。

さらに、建設車両のブームに対してリーダマストを、横移動可能、回転可能、連結点の上下動が可能となるように連結したものは、杭に対する建設車両の位置のずれをブームに対するリーダマストの連結点を変動させて修正することができ、杭打ち機の位置の微調整が不要となって杭打ち機セッティングの作業性が向上する。

このほか、チェーン、スプロケット、油圧モータ及びアイドルスプロケットを組み合わせたキャリア推進装置を設けたものは、前記チェーンを補助マストの上端から下端に至らせることによってキャリアを補助マストのほぼ全長にわたって移動させることができる。推進源としてストロークの長いシリンダなどを使用する必要がないため、杭打ち機の複雑化や大型化を招かずに長尺杭についてもその杭の打ち込みに対応することが可能になる。

また、前記キャリアが補助マストに案内されるガイドローラを含んでいるとキャリアの移動が円滑に安定してなされる。

さらに、前記圧入ガイドを半割ブラケットで構成したものは、杭に対する杭打ち機のセッティングがし易い。

この発明の杭打ち機の一例を示す側面図である。 図１の杭打ち機を建設車両の一部を省いて示す平面図である。 相対位置調整機構の詳細を示す側面図である。 相対位置調整機構の詳細を示す正面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図１の杭打ち機の補助マストに取り付けたキャリアとキャリア推進装置と振動ハンマーの側面図である。 図１の杭打ち機の補助マストに取り付けたキャリアとキャリア推進装置と振動ハンマーを正面側から見た図である。 図１の杭打ち機の補助マストに取り付けたキャリアと振動ハンマーを補助マストの底面側から図６のVIII−VIII線に沿って見た図である。 図１の杭打ち機の補助マストの下端部に取り付けた圧入ガイドの端面図である。 架台を仮固定する押え具の斜視図である。 この発明の杭打ち機のリーダマストで架台を押え具と共に仮固定した状態を示す要部の側面図である。 太陽光発電設備の架台をアンカー用の杭で支持した状態を示す斜視図である。

以下、この発明の杭打ち機の実施の形態を添付図面の図１〜図１１に基づいて説明する。図１に示した杭打ち機１は、リーダマスト５を有する建設車両２と、リーダマストに支持される計４本の補助マスト６と、各補助マストに具備させる圧入機構９と圧入ガイド１３を組み合わせたものになっている。

図示した建設車両２は、ミニ油圧ショベル機のショベルとアームを取り外し、油圧シリンダ３で起伏させるブーム４の先端に油圧ショベルのアームに替えてリーダマスト５を取り付け、さらに、そのリーダマスト５に４本の補助マスト６を取り付けている。

ブーム４に対するリーダマスト５の取り付けは、両者の相対位置と連結姿勢を変動させる相対位置調整機構７を設けて行われている。

相対位置調整機構７は、ブーム４の先端に回動可能に取り付けた連結具７ａと、その連結具７ａを傾かせる油圧シリンダ７ｂと、連結具７ａにブーム長手方向と直交する向きに取り付けたスライドガイド７ｃと、そのスライドガイドに設けた長孔に案内されるスライドピン７ｄ（図５参照）と、連結具７ａに固定された油圧シリンダ７ｅと、リーダマスト５の長さと向きを変化させるための構造を組み合わせて構成されている。

スライドピン７ｄは、リーダマスト５に固定されている。油圧シリンダ７ｅは、出力ロッドがリーダマスト５に連結されており、この油圧シリンダ７ｅを作動させることで、リーダマスト５をスライドピン７ｄと共にスライドガイド７ｃに沿ってブーム４に対し、数十ｍｍ（好ましくは、５０ｍｍ程度）の範囲で図２の矢視Ａ、Ｂ方向に横移動させることができる。

また、リーダマスト５の長さと向きを変化させるためにリーダマスト５を角パイプで構成した主マスト５ａとその主マストに上下スライド可能、かつ、回転可能に挿入した円筒の副マスト５ｂの２者で構成しており、ブーム４に連結される副マスト５ｂに対して主マスト５ａを垂直軸を支点にして数度（例えば図２のθ＝１０°、θ／２＝５°程度）の範囲で回転させることができる。

例示の杭打ち機１は、主マスト５ａの副マスト５ｂに対する回転は、作業者が手動で行うようになっている。また、主マスト５ａと副マスト５ｂの相対回転位置は、ラッチ（図示省略）などを設けて保持できるようにしている。

さらに、副マスト５ｂをスライドさせてブーム４に対する連結点も１５０〜２００ｍｍ程度上下に移動させられるようにしている。なお、副マスト５ｂをスライドさせて許容上限まで上向きに引き上げると、以後は主マスト５ａも一緒になって持ち上げられるようになっている。

４本の補助マスト６は、平面視でピッチを９０°ずらして配置している。また、平面視で平行配置の２本の補助マスト６，６と、同じく平面視で平行配置の他の２本の補助マスト６，６を、それぞれ相反する向き、かつ、下端がリーダマスト５に連結される方向に傾斜させて配置している。

また、その４本の補助マスト６は、リーダマスト５との間に傾斜角調整機構８を設けて傾斜角を調整できるようにしている。図示の傾斜角調整機構８は、各補助マスト６の下端をリーダマスト５に水平支軸８ａを用いて回動自在に連結し、さらに、リーダマスト５に油圧シリンダ８ｂを取り付け、その油圧シリンダ８ｂの出力ロッドを補助マスト６の長手途中に連結して構成されており、油圧シリンダ８ｂで出力ロッドの連結部を押し引きすることで補助マスト６の傾斜角を変化させるものになっている。

その４本の補助マスト６対して、杭２０に対して押し込み力を加えながらその杭２０を土中に打ち込む圧入機構９が個別に設置されている。

各圧入機構９は、図６、図７に詳細に示すように、補助マスト６に昇降可能に取り付けられたキャリア１０と、そのキャリアに装着した振動ハンマー１１と、キャリア１０を各補助マスト６に沿ってリーダマスト５の長手方向に移動させるモータ駆動のキャリア推進装置１２を組み合わせて構成されている。

この圧入機構９のキャリア１０は、ガイドローラ１０ａを有するものが設けられており、そのガイドローラ１０ａが補助マスト６の両側部のガイド溝６ａに案内されてキャリア１０が安定して円滑に移動できるようになっている。

振動ハンマー１１は油圧作動の市販のハンマーである。例示の杭打ち機１は、その振動ハンマーとして丸善工業社製のＫＨ−２４０Ｖを採用したが、これに限定されるものではない。

キャリア推進装置１２は、チェーン１２ａ、スプロケット１２ｂ、油圧モータ１２ｃ及びアイドルスプロケット１２ｄを組み合わせたもの（図６、図７参照）を設けている。

チェーン１２ａは、補助マスト６の上端から下端までの範囲に配置されている。そのチェーン１２ａの上端は、補助マスト６に設けた繋留具１４（図６，図７参照）に接続され、下端は補助マスト６の下部に設置した張力調整具１５（同じく図６，図７参照）に接続されている。

スプロケット１２ｂは、キャリア１０に取り付けられた油圧モータ１２ｃの出力軸に固定されており、そのスプロケット１２ｂをチェーン１２ａに噛合させている。そして、スプロケット１２ｂの上下（チェーン長手方向の前後）に配置したアイドルスプロケット１２ｄでスプロケット１２ｂに対するチェーン１２ａの噛合い位置と噛合い角を保持するようにしている。

このように構成した圧入機構９は、油圧モータ１２ｃを駆動するとチェーン１２ａに対するスプロケット１２ｂの噛合い位置が変動し、キャリア１０が補助マスト６に沿って移動する。

キャリア１０の駆動源が油圧モータであるので、キャリア１０を強い力で推進させることができ、その力を圧入力として働かせて平面視で９０°ピッチで配置される４本の傾斜した杭２０を同時に効果的に土中に打ち込むことができる。

キャリア１０の駆動源は、電動ギヤードモータなどに置き換えてもよいが、減速用のギヤボックス無しでも高い出力を得ることができる例示の油圧モータが好ましい。

圧入ガイド１３は、振動ハンマー１１によって打撃される杭２０をスライド自在、かつ、振れ止め状態に支えるためのものであって、図示のそれは半割ブラケッで構成されている。

半割ブラケットは、図９に示すように、２個の半円環１３ａ、１３ｂの片端をピンで回動可能に連結し、半円環の他端側をボルトで切り離し可能に結合させるようにした周知の軸保持具であって、半円環１３ａを開かせて打ち込み対象の杭２０を内側にセットすることができる。

図６〜図８の１６は、振動ハンマー１１の打撃ヘッドに取り付けた連結具（カップリング）である。この連結具１６によって杭２０の上端が振動ハンマー１１の打撃ヘッドに連結される。

以上の如く構成した例示の杭打ち機１は、リーダマスト５を垂直姿勢にして定位置にセットし、そのリーダマストで支えた補助マスト６を所定の角度で傾け、振動ハンマー１１の打撃ヘッドに杭２０の上端を連結する。

また、その杭２０の長手途中を圧入ガイド１３でスライド自在に支持し、圧入機構９によりキャリア１０に下向きの推進力を加えながら振動ハンマー１１を作動させて４本の杭２０を同時に土中に打ち込む。

先に述べた、太陽光発電設備用の架台を支持するアンカー用の杭（鋼管杭）は、５０°の角度で傾斜させて土中に打ち込まれる。このような傾きが付与された杭であっても、この発明の杭打ち機を用いれば、強い圧入力を加えて４本を同時に正確に効率良く作業を進行させることができる。

なお、この発明の杭打ち機１を使用して定位置に固定する太陽光発電設備用の架台２１は、図１０に示すような押え具２２を用いて位置決め点に固定し、その状況下で４本の杭の同時杭打ちを実行するのがよい。

押え具２２は、２枚の門型プレート２２ａを９０°向きを変えて組み合わせたものであって、図１１に示すように、架台２１を跨がせたその押え具２２の上部にリーダマスト５の下端を被せてリーダマスト５で押え具２２を位置決め点に固定する。

上述したように、建設車両のブーム４に対してリーダマスト５を横移動可能、回転可能、連結点の上下動が可能となるように連結したものは、杭に対する建設車両の位置のずれを、建設車両の位置を微調整せずに修正することができるため、このときの作業性（杭打ち機セッティングの作業性）に優れる。

このようにして杭打ち機１を位置決めしたら、図１の位置からリーダマスト５を降下させて押え具２２に嵌合させ、各補助マスト６に予めセットした杭２０を架台２１の杭係合穴２１ａに挿入し、圧入機構９を作動させて杭打ちを実施する。

１ 杭打ち機
２ 建設車両
３ 油圧シリンダ
４ ブーム
５ リーダマスト
５ａ 主マスト
５ｂ 副マスト
６ 補助マスト
６ａ ガイド溝
７ 相対位置調整機構
７ａ 連結具
７ｂ，７ｅ 油圧シリンダ
７ｃ スライドガイド
７ｄ スライドピン
８ 傾斜角調整機構
８ａ 水平支軸
８ｂ 油圧シリンダ
９ 圧入機構
１０ キャリア
１０ａ ガイドローラ
１１ 振動ハンマー
１２ キャリア推進装置
１２ａ チェーン
１２ｂ スプロケット
１２ｃ 油圧モータ
１２ｄ アイドルスプロケット
１３ 圧入ガイド
１３ａ，１３ｂ 半円環
１４ 繋留具
１５ 張力調整具
１６ 連結具
２０ 杭
２１ 架台
２１ａ 杭係合穴
２２ 押え具

Claims (6)

1. ブーム（４）に起立姿勢に支持されるリーダマスト（５）を備えた建設車両（２）と、前記リーダマストに取り付けた４本の補助マスト（６）と、その補助マストの各々に昇降可能に取り付けたキャリア（１０）、各キャリアに装着された振動ハンマー（１１）及びその振動ハンマーをキャリアと共に前記補助マスト（６）に沿って移動させるモータ駆動のキャリア推進装置（１２）を組み合わせた４組の圧入機構（９）と、各補助マスト（６）の下端側に設置されて前記振動ハンマー（１１）によって打撃される杭をスライド自在、かつ、振れ止め状態に支える圧入ガイド（１３）を有し、
   前記補助マスト（６）が平面視で９０°ピッチをずらして配置され、さらに、平面視で平行配置の２本の補助マスト（６）と、同じく平面視で平行配置の他の２本の補助マスト（６）がそれぞれ相反する向き、かつ、下端が前記リーダマスト（５）に連結される方向に傾斜して配置されており、その補助マスト（６）の各々に前記４組の圧入機構（９）が個別に設置され、
   地中に方向を異ならせて打ち込む４本の杭の上端を各圧入機構の振動ハンマー（１１）のハンマーヘッドに連結具（１６）を用いて連結し、その４本の杭を各圧入機構の振動ハンマー（１１）で同時に傾斜状態に地中に打ち込むように構成された杭打ち機。
2. 前記補助マスト（６）の各々と、前記リーダマスト（５）との間に傾斜角調整機構（８）を設けて前記補助マスト（６）を傾斜角可変にした請求項１に記載の杭打ち機。
3. 前記建設車両のブーム（４）と前記リーダマスト（５）との間に、ブームに対するリーダマストの連結位置と連結姿勢を変動させる相対位置調整機構（７）を設置した請求項１又は請求項２に記載の杭打ち機。
4. 前記キャリア推進装置（１２）を、前記補助マスト（６）に沿わせてその補助マストの下部に一端を、上部に他端をそれぞれ固定したチェーン（１２ａ）と、そのチェーンに噛合させたスプロケット（１２ｂ）と、前記キャリア（１０）に取り付けられて前記スプロケットを回転させる油圧モータ（１２ｃ）と、前記スプロケット（１２ｂ）とチェーン（１２ａ）の噛合状態を保持するアイドルスプロケット（１２ｄ）を組み合わせて構成した請求項１又は２に記載の杭打ち機。
5. 前記キャリア（１０）に、前記補助マスト（６）に案内されるガイドローラ（１０ａ）を含ませた請求項１〜請求項４のいずれかに記載の杭打ち機。
6. 前記圧入ガイド（１３）を、半割ブラケットで構成した請求項１〜請求項５のいずれかに記載の杭打ち機。

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