JP2016094805A - 杭圧入引抜機 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼矢板等の各種杭の圧入精度を向上させるために、杭掴み装置を作動させる油圧モータそのものに、圧入時の反力等による杭の作業姿勢の変化を防止して、作業姿勢を一定に保持するための機構を装備した杭圧入引抜機を提供することを目的とする。
【解決手段】油圧モータ１７によって、縦軸２３を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在な杭掴み装置１０を有する杭圧入引抜機１であって、前記油圧モータ１７にブレーキ装置３０を装備し、該ブレーキ装置３０によって油圧モータ１７の停止時における油圧モータ１７の回転駆動軸１８を制動することにより、杭掴み装置１０からの逆回転トルクによる杭掴み装置１０の回動及び／又は旋回を阻止する。
【選択図】図７

Description

本発明は、鋼矢板等の各種杭の圧入精度を向上させるために、圧入時の反力による杭の作業姿勢の変化を防止して、作業姿勢を一定に保持するための杭圧入引抜機に関するものである。

各種土木基礎工事等における鋼矢板や鋼管杭等の各種杭の圧入・引抜工事においては、振動，騒音の発生が少ない静荷重型の杭圧入引抜機が採用されている。この静荷重型の杭圧入引抜機は、既設杭上に定置された台座の下方に複数の反力掴み装置（クランプ装置）を設けて、この反力掴み装置により既設杭をクランプすることによって反力を得て、杭掴み装置により掴んだ各種杭を地盤に圧入している。

また、硬質地盤等において、杭掴み装置による圧入力（圧入するために必要な力）が、既設杭から得られる反力を上回ったときには（反力＜圧入力）、鋼矢板を圧入できない場合がある。このような場合、杭の圧入と同時にオーガによる圧入地盤の掘削を併用し、圧入地盤の土圧を軽減することによって杭の圧入を可能としている。

杭圧入引抜機においては、台座を既設杭に定置した状態で、杭掴み装置が圧入位置に移動し、かつ、圧入する杭を掴む位置決めのために、油圧モータによって縦軸を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在に構成されている。そのため、既設杭から反力を得る静荷重型の杭圧入引抜機では、圧入時の反力によって圧入する杭を掴んでいる杭掴み装置や杭掴み装置を保持している部材の位置が変化してしまい、その結果、圧入する杭の作業姿勢も変化してしまうことがある。特に、オーガによる掘削を併用した杭圧入作業では、オーガによる回転掘削の反力によって、その畏れが高くなる。圧入時の杭の作業姿勢の変化は、直接的に圧入精度に影響を与えるため、作業姿勢を精確に保つことが求められている。

そこで、従来、杭圧入力やオーガの回転、或いは鋼管杭の回転等による反力が加わっても、杭掴み装置等の回転部が所定の位置から動かないように固定して圧入精度を向上させるために、シリンダ装置のロッドを伸縮動作させることによって回転部の固定と解除を制御する規制手段が提供されている（特許文献１）。また、杭掴み装置の位置決めを行う油圧モータの駆動圧油出入口を切換弁で閉鎖することによって、杭掴み装置の位置を保持する手段も知られている。

特開２００５−１２７０５４号公報

しかしながら、特許文献１に示す規制手段は、回転機能に不必要な構成部材及びスペースを必要とし、徒に杭圧入引抜機の大型化を招いてしまう。また、油圧モータの駆動圧油出入口を切換弁で閉鎖する手段も、切換弁のリークや油圧モータに作用する外部力によって油圧モータの入出力に発生した差圧により、油圧モータ内部のリークが起こり、長時間保持していると回転移動してしまい、杭掴み装置の位置を保持することが困難である。

そこで本発明は、このような従来の課題を解決し、鋼矢板等の各種杭の圧入精度を向上させるために、杭掴み装置を作動させる油圧モータそのものに、圧入時の反力等による杭の作業姿勢の変化を防止して、作業姿勢を一定に保持するための機構を装備した杭圧入引抜機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、油圧モータによって、縦軸を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在な杭掴み装置を有する杭圧入引抜機であって、前記油圧モータにブレーキ装置を装備し、該ブレーキ装置によって油圧モータの停止時における油圧モータの回転駆動軸を制動することにより、杭掴み装置からの逆回転トルクによる杭掴み装置の回動及び／又は旋回を阻止する杭圧入引抜機を基本として提供する。そして、前記杭圧入引抜機は、下方に反力掴み装置を配設して既設の鋼矢板上に定置される台座と、該台座上にスライド自在に配備されたスライドベースと、スライドベースの上方にあって縦軸を中心として回動自在に立設されたガイドフレームと、該ガイドフレームに昇降自在に装着されて杭圧入引抜シリンダが取り付けられた昇降体と、昇降体の下方に配備された旋回自在な杭掴み装置とを具備しており、又前記杭圧入引抜機は、オーガケーシングと、オーガケーシング内に挿通されたオーガと、オーガを回転駆動するオーガ掘削機を具備している。

また、前記油圧モータは、杭掴み装置を旋回させる第１油圧モータと、ガイドフレームを回動させる第２油圧モータから構成されており、ブレーキ装置は、油圧モータの回転駆動軸にスプライン結合したロータディスクと、シリンダに摺動可能に連結したテンションピンと、テンションピンに一定間隔で固定されてロータディスク間に介在させた摩擦板と、摩擦板をロータディスクに圧接・離反可能にシリンダを伸縮させるシリンダ伸縮手段とから構成されている。

そして、油圧モータの停止時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板をロータディスクに圧接させ、油圧モータの駆動時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板をロータディスクから離反させる。シリンダ伸縮手段は、テンションピンを摺動させて摩擦板をロータディスクに圧接するようにシリンダを付勢するシリンダ付勢手段と、テンションピンを摺動させて摩擦板をロータディスクから離反するようシリンダを押圧するシリンダ押圧手段とからなり、シリンダ付勢手段として、シリンダを伸長方向に付勢するスプリングを使用し、シリンダ押圧手段として、油圧モータの駆動に連動してシリンダを、シリンダ付勢手段に抗してシリンダを圧縮方向に押圧する圧油を使用する。

以上記載した本発明によれば、既設杭から反力を得る静荷重型の杭圧入引抜機における、縦軸を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在な杭掴み装置を駆動するための油圧モータの停止時において、油圧モータの回転駆動軸を常時制動状態に保持することができる。そのため、圧入時の反力によって圧入する杭を掴んでいる杭掴み装置や杭掴み装置を保持している部材の位置が変化することがなく、作業姿勢を一定に保持することができるため、圧入時の作業姿勢を精確に保つことができる。一方、油圧モータの駆動時には、油圧モータに供給される圧油によってブレーキ装置が解除されるため、杭掴み装置は油圧モータによって、縦軸を中心として一定半径で回動し、かつ、現位置で旋回することができる。よって、杭圧入引抜シリンダによる圧入反力及びオーガによる回転反力等の外部からの負荷力が加わった場合でも、杭の圧入引抜姿勢を一定に保持することが可能となり、硬質地盤でのオーガによる掘削と杭圧入引抜シリンダの併用による仮設及び永久支持杭の施工として、広く利用することができる。

本発明にかかる杭圧入引抜機の一例を示す側面図。 図１の平面図。 本発明にかかる杭圧入引抜機の他例を示す側面図。 杭掴み装置の旋回駆動機構を示す要部側断面図。 ガイドフレームの回転駆動機構を示す要部側断面図。 ブレーキ装置の平面図。 ブレーキ装置の制動時の要部側断面図。 図７の要部拡大側断面図。 ブレーキ装置の解除時の要部側断面図。 油圧モータ及びブレーキ装置の油圧回路図。

以下図面に基づいて本発明にかかる杭圧入引抜機の実施形態を説明する。以下の説明では、断面Ｕ型の鋼矢板を圧入引抜する杭圧入引抜機を例として説明するが、圧入引抜する杭に限定はなく、断面Ｕ型の鋼矢板に限らず、ハット型の鋼矢板や鋼管杭等の各種杭を対象としている。図１は本発明にかかる杭圧入引抜機の一例を示す側面図、図２はその平面図である。図において、１は断面Ｕ型の鋼矢板を圧入するための杭圧入引抜機であって、２は台座、３は台座２の下部に配設されて既設杭をクランプする反力掴み装置である。Ｆは杭圧入引抜機１の進行方向を示す。台座２には杭圧入引抜機１の進行方向Ｆに沿って、圧入する杭の幅寸法以上の距離を摺動自在にスライドベース４が配備されている。スライドベース４上には、縦軸２３（図５参照）を中心として回転自在なターンテーブル５が配備されるとともに、ターンテーブル５の前部に形成した軸受部６を介してガイドフレーム７が立設されている。ガイドフレーム７は、一端がガイドフレーム７に軸支された傾動シリンダ（図示略）の伸縮によって軸受部６を中心として前後方向に傾動可能となっている。よって、ガイドフレーム７は、スライドベース４の上方にあって縦軸２３（図５参照）を中心として回動自在に立設されている。

ガイドフレーム７には昇降体８が昇降自在に装着され、その両側には左右一対の杭圧入引抜シリンダ９が取り付けられるとともに、その一端が軸受部６に軸支されており、昇降体８を上下駆動するように構成されている。１０は杭掴み装置であり、昇降体８の下方にあって昇降体８に対して現位置で旋回自在に配備されている。杭掴み装置１０は挿通孔１１を有する環状体であり、挿通孔１１に挿通した杭を掴む鋼矢板掴み手段としての固定爪１２及び可動爪１３を有している。よって、杭掴み装置１０は、ターンテーブル５の縦軸２３を中心とし、ターンテーブル５の縦軸２３と杭掴み装置１０の中心を半径として回動自在に構成されている。即ち、杭掴み装置１０は、縦軸２３を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在である。

図３は本発明にかかる杭圧入引抜機の他例を示す側面図であり、オーガによる掘削を併用して杭を圧入施工する際の状態を示している。図３において、１４はオーガケーシングであり、図２に示す挿通孔１１に挿通し、杭掴み装置１０によって、杭とともに又は単独で掴むように構成されている。１５はオーガであって、オーガケーシング１４内に挿通されている。１６はオーガ掘削機であって、オーガケーシング１４の上部に取り付けられ、オーガ１５を回転駆動させて地盤の掘削を行う。図１〜図３に示す杭圧入引抜機１の基本構成は公知の杭圧入引抜機と同様である。

上記した杭圧入引抜機１における杭掴み装置１０を現位置で旋回させるための構成について図４，図６〜図９に基づき説明する。図４において、１７ａは第１油圧モータであり、杭掴み装置１０を旋回させるための動力源として昇降体８に装備されている。第１油圧モータ１７ａの回転駆動軸１８ａにはモータピニオンギア１９が直結されており、モータピニオンギア１９はアイドルギア２０の一端部に噛合し、アイドルギア２０の他端部に噛合したドラムピニオンギア２１に第１油圧モータ１７ａの回転力を伝達している。そして、ドラムピニオンギア２１は、杭掴み装置１０に取り付けられたチャックシリンダギア２２と噛合している。よって、第１油圧モータ１７ａを回転駆動させることにより、その回転力は回転駆動軸１８ａからモータピニオンギア１９，アイドルギア２０，ドラムピニオンギア２１を介してチャックシリンダギア２２に伝達されることによって、杭掴み装置１０は現位置で左右方向に旋回自在に構成されている。

次に、杭掴み装置１０を縦軸２３を中心として一定半径で回動させるために、ターンテーブル５を縦軸２３を中心として回動させるための構成について図５，図６〜図９に基づき説明する。図５において、１７ｂは第２油圧モータであり、ターンテーブル５を回動させるための動力源としてターンテーブル５に装備されている。第２油圧モータ１７ｂの回転駆動軸１８ｂにはモータピニオンギア２４が直結されており、モータピニオンギア２４はリングピニオンギア２５の一端部に噛合し、リングピニオンギア２５の他端部に噛合してスライドベース４に取り付けられたターンテーブルギア２６に第２油圧モータ１７ｂの回転力を伝達している。よって、第２油圧モータ１７ｂを回転駆動させることにより、その回転力は回転駆動軸１８ｂからモータピニオンギア２４，リングピニオンギア２５を介してターンテーブルギア２６に伝達されることによって、ターンテーブル５は縦軸２３を中心として左右方向に回動自在に構成されている。その結果、ターンテーブル５に軸受部６を介して立設されたガイドフレーム７及びガイドフレーム７に装着された昇降体８及び昇降体８に装備された杭掴み装置１０が縦軸２３を中心として回動自在に構成されている。

上記したように、杭掴み装置１０は、圧入位置に移動し、かつ、圧入する杭を掴む位置決めのため、第２油圧モータ１７ｂによって縦軸２３を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、第１油圧モータ１７ａによって現位置で旋回自在に構成されている。そのため、杭を掴んでいる杭掴み装置１０やターンテーブル５の位置が、圧入時の反力によって変化してしまうことがあり、その結果、杭の作業姿勢も変化してしまうことがある。特に、オーガ１５による掘削を併用した杭圧入作業では、オーガ１５による回転掘削の反力によって、その畏れが高くなる。かかる圧入時の作業杭の作業姿勢の変化，ずれは、直接的に圧入精度に影響を与えることとなる。そこで、本発明では、第１油圧モータ１７ａ及び第２油圧モータ１７ｂにブレーキ装置３０を装備することによって、第１油圧モータ１７ａ及び第２油圧モータ１７ｂの停止時における回転駆動軸１８ａ，１８ｂを制動することにより、杭掴み装置１０からの反力による逆回転トルクに起因する杭掴み装置１０の回動及び／又は旋回を阻止するようにした。即ち、第１油圧モータ１７ａ及び第２油圧モータ１７ｂは、停止時はブレーキ装置３０によって常時制動された状態に保持されている。

第１油圧モータ１７ａと第２油圧モータ１７ｂは同一の構成であって、又ブレーキ装置３０の構成も共通である。更に、回転駆動軸１８ａ，１８ｂも同一の構成である。そのため、以下の説明では、第１油圧モータ１７ａ及び第２油圧モータ１７ｂをまとめて油圧モータ１７といい、回転駆動軸１８ａ，１８ｂをまとめて回転駆動軸１８という。

図６はブレーキ装置３０の平面図、図７はブレーキ装置の制動時の要部側断面図、図８は図７の要部拡大側断面図、図９はブレーキ装置の解除時の要部側断面図である。ブレーキ装置３０は油圧モータ１７の回転駆動軸１８を制動するように油圧モータ１７に一体として組み込まれている。３１はロータディスクで回転駆動軸１８にスプライン結合されている。３２は複数の摩擦板でブレーキ装置３０に固定されたシリンダ３３に基端が支持されたテンションピン３５の胴部に結合され、ロータディスク３１の間に介挿され、ロータディスク３１と交互に重ねられている。そして、油圧モータ１７の停止時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板３２をロータディスク３１に圧接させ、油圧モータ１７の駆動時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板３２をロータディスク３１から離反させるように構成している。テンションピン３５の先端はブレーキ装置３０の筐体内部に穿設された凹部３７に挿通されて支持されている。よって、テンションピン３５はシリンダ３３の伸縮動作によって凹部３７に先端部が進退動作することによって摺動自在である。

そして、シリンダ伸縮手段は、テンションピン３５を摺動させて摩擦板３２をロータディスク３１に圧接するようにシリンダ３３を付勢するシリンダ付勢手段と、テンションピン３５を摺動させて摩擦板３２をロータディスク３１から離反するようシリンダ３３を押圧するシリンダ押圧手段とから構成している。シリンダ付勢手段として、シリンダ３３を伸長方向に付勢するスプリング３４を使用し、スプリング３４がテンションピン３５を介して摩擦板３２をロータディスク３１に押圧して密着させることによって、回転駆動軸１８を緊締するブレーキトルクを発生させている。

また、シリンダ押圧手段として、油圧モータ１７の駆動に連動してシリンダ３３を、シリンダ付勢手段としてのスプリング３４に抗してシリンダ３３を圧縮方向に押圧する圧油を使用する。即ち、油圧モータ１７の駆動を開始すると、連動して図９に示すように、外部パイロットポート３６に圧油が供給される。なお、図９において、塗りつぶし部は外部パイロットポート３６から供給される圧油の流路を示している。この外部パイロットポート３６からの圧油による油圧力によって、シリンダ３３が左方向に移動し、シリンダ３３に連結されているテンションピン３５が、ロータディスク３１に押しつけていた摩擦板３２をローターディスク３１から離反する方向へ移動させ、ロータディスク３１との間に僅かな隙間を発生させるため、摩擦板３２による制動が解除され、回転駆動軸１８が回転駆動を開始する。

一方、油圧モータ１７の駆動を停止すると、連動して図８に示すように、外部パイロットポート３６から圧油が排出される。そのため、外部パイロットポート３６からの圧油による圧力が消滅するため、スプリング３４が反発作用により伸長し、シリンダ３３が右側へ移動させられることによって、シリンダ３３に連結されたテンションピン３５もシリンダ３３に応動して右側に移動することとなり、摩擦板３２がロータディスク３１に押圧されて密着し、摩擦板３２とロータディスク３１との間に摩擦抵抗が発生し、回転駆動軸１８が制動された状態となる。

図１０は本発明にかかる油圧モータ１７及びブレーキ装置３０の油圧回路図である。４０は油圧ポンプであり、リリーフ弁４１により圧力設定された圧油Ｐを発生させ、各装置からの戻り油はラインＴを経て作動油タンク４２に戻される。４３は３ポジション電磁切換弁で中立位置（回転駆動停止時）でＰラインはブロックされ、油圧モータ１７の駆動ライン１Ａ，１ＢはＴラインとなり、同圧力で回転は停止する。４４は２ポジション油圧パイロット切換弁、４５がシャトル弁でライン１Ａと１Ｂが同圧力の場合ブレーキ装置３０の外部パイロットポート３６はドレンポート４６（他の動作に関係なく直接タンクに戻る圧力が発生しないライン）に接続され、ブレーキ装置３０にブレーキトルクが発生する。回転操作で３ポジション電磁切換弁４３でラインＡ１又はラインＢ１を操作し、ライン１Ａ又はライン１Ｂに圧力が発生しＴラインより高くなると、シャトル弁４５を経由し、自動的に２ポジション油圧パイロット切換弁４４が切り換わり、ライン１Ａ又はライン１Ｂの圧力が外部パイロットポート３６に加わり、ブレーキトルクが解除される。

以上記載した本発明によれば、既設杭から反力を得る静荷重型の杭圧入引抜機における、縦軸を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在な杭掴み装置を駆動するための油圧モータの停止時において、油圧モータの回転駆動軸を常時制動状態に保持することができる。そのため、圧入時の反力によって圧入する杭を掴んでいる杭掴み装置や杭掴み装置を保持している部材の位置が変化することがなく、作業姿勢を一定に保持することができるため、圧入時の作業姿勢を精確に保つことができる。一方、油圧モータの駆動時には、油圧モータに供給される圧油によってブレーキ装置が解除されるため、杭掴み装置は油圧モータによって、縦軸を中心として一定半径で回動し、かつ、現位置で旋回することができる。杭圧入引抜シリンダによる圧入反力及びオーガによる回転反力等の外部からの負荷力が加わった場合でも、杭の圧入引抜姿勢を一定に保持することが可能となり、硬質地盤でのオーガによる掘削と杭圧入引抜シリンダの併用による仮設及び永久支持杭の施工として、広く利用することができる。

１…杭圧入引抜機
２…台座
３…反力掴み装置
４…スライドベース
５…ターンテーブル
６…軸受部
７…ガイドフレーム
８…昇降体
９…杭圧入引抜シリンダ
１０…杭掴み装置
１１…挿通孔
１２…固定爪
１３…可動爪
１４…オーガケーシング
１５…オーガ
１６…オーガ掘削機
１７…油圧モータ
１７ａ…第１油圧モータ
１７ｂ…第２油圧モータ
１８，１８ａ，１８ｂ…回転駆動軸
１９，２４…モータピニオンギア
２０…アイドルギア
２１…ドラムピニオンギア
２２…チャックシリンダギア
２３…縦軸
２５…リングピニオンギア
２６…ターンテーブルギア
３０…ブレーキ装置
３１…ロータディスク
３２…摩擦板
３３…シリンダ
３４…スプリング
３５…テンションピン
３６…外部パイロットポート
３７…凹部
４０…油圧ポンプ
４１…リリーフ弁
４２…作動油タンク
４３…３ポジション電磁切換弁
４４…２ポジション油圧パイロット切換弁
４５…シャトル弁
４６…ドレンポート

Claims (10)

1. 油圧モータによって、縦軸を中心として一定半径で回動自在であり、かつ、現位置で旋回自在な杭掴み装置を有する杭圧入引抜機であって、
   前記油圧モータにブレーキ装置を装備し、該ブレーキ装置によって油圧モータの停止時における油圧モータの回転駆動軸を制動することにより、杭掴み装置からの逆回転トルクによる杭掴み装置の回動及び／又は旋回を阻止することを特徴とする杭圧入引抜機。
2. 前記杭圧入引抜機は、下方に反力掴み装置を配設して既設の鋼矢板上に定置される台座と、該台座上にスライド自在に配備されたスライドベースと、スライドベースの上方にあって縦軸を中心として回動自在に立設されたガイドフレームと、該ガイドフレームに昇降自在に装着されて杭圧入引抜シリンダが取り付けられた昇降体と、昇降体の下方に配備された旋回自在な杭掴み装置とを具備している請求項１記載の杭圧入引抜機。
3. 前記杭圧入引抜機は、オーガケーシングと、オーガケーシング内に挿通されたオーガと、オーガを回転駆動するオーガ掘削機を具備する請求項２記載の杭圧入引抜機。
4. 前記油圧モータは、杭掴み装置を旋回させる第１油圧モータと、ガイドフレームを回動させる第２油圧モータから構成されている請求項２又は３記載の杭圧入引抜機。
5. ブレーキ装置は、油圧モータの回転駆動軸にスプライン結合したロータディスクと、シリンダに摺動可能に連結したテンションピンと、テンションピンに一定間隔で固定されてロータディスク間に介在させた摩擦板と、摩擦板をロータディスクに圧接・離反可能にシリンダを伸縮させるシリンダ伸縮手段とからなる請求項１，２，３又は４記載の杭圧入引抜機。
6. 油圧モータの停止時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板をロータディスクに圧接させる請求項５記載の杭圧入引抜機。
7. 油圧モータの駆動時には、シリンダ伸縮手段によって摩擦板をロータディスクから離反させる請求項５又は６記載の杭圧入引抜機。
8. シリンダ伸縮手段は、テンションピンを摺動させて摩擦板をロータディスクに圧接するようにシリンダを付勢するシリンダ付勢手段と、テンションピンを摺動させて摩擦板をロータディスクから離反するようシリンダを押圧するシリンダ押圧手段とからなる請求項５，６又は７記載の杭圧入引抜機。
9. シリンダ付勢手段として、シリンダを伸長方向に付勢するスプリングを使用する請求項８記載の杭圧入引抜機。
10. シリンダ押圧手段として、油圧モータの駆動に連動してシリンダを、シリンダ付勢手段に抗してシリンダを圧縮方向に押圧する圧油を使用する請求項８又は９記載の杭圧入引抜機。

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