JP4560473B2 - 懸垂式杭打機 - Google Patents

Description

本発明は、ベースマシンに対して起伏可能なラチスブームの先端にリーダを取り付けて垂直状態で支持し、そのリーダに対して昇降可能に作業装置を装着する懸垂式杭打機に関し、特にラチスブームとリーダとをベースマシンの前方にリーダを下にして倒した場合に、ラチスブームがリーダと干渉しないようにした懸垂式杭打機に関する。

建築・土木作業などに使用される懸垂式杭打機は、図６に示すように、クローラによって走行可能な下部走行体１０１に対して操縦席や油圧ユニット、或いはウインチなどを備えた上部旋回体１０２が旋回可能に設けられている。下部走行体１０１と上部旋回体１０２からなるベースマシンには、その上部旋回体１０２の前方にラチスブーム１０３が起伏可能に取り付けられている。ラチスブーム１０３は、トラス構造をして組まれた継ブームが複数連結され一体に組み立てられたものであり、ガントリ１０４を介して掛け渡されたウインチ１１１からのワイヤロープ１０５によって図示するように後方から引き起こされるようになっている。

ラチスブーム１０３の先端には、リーダ１０６が吊設ピン１０９によって軸着して吊り下げられている。更に、リーダ１０６は、その下端側が上部旋回体１０２から前方に突き出されたアーム１０７に連結され、垂直に起立した状態で支持されている。そうしたリーダ１０６には、作業装置であるオーガ８０などが昇降可能に装着され、トップシーブ１０８を介して掛け渡されたワイヤロープ１１０によって吊り下げられている。ワイヤロープ１１０は上部旋回体１０２のウインチ１１２から送り出されたものであり、そのウインチ１１２の巻出し及び巻戻しによってオーガ８０がリーダ１０６に沿って昇降するようになっている。更に、そうしたオーガ８０にはケーシング９０や掘削ロッドなどが連結され、オーガ８０からの回転出力を受けてケーシング９０が地盤に回転圧入され、或いは掘削ロッドによって地盤の掘削作業などが行われる。

ところで、こうした懸垂式杭打機１００は、図７に示すようにラチスブーム１０３及びリーダ１０６を倒した状態で組み立てられ、その後ラチスブーム１０３が引き起こされて図６に示すように起立した作業状態にセッティングされる。そのためラチスブーム１０３は、上部旋回体１０２の前部にブームフットピン１２０によって軸支されており、ベースマシンの前後方向に揺動できるように構成されている。一方、リーダ１０６はオーガ８０の昇降ストロークを大きくするため、図６に示すようにラチスブーム１０３の先端から上方に突き出した状態で吊設ピン１０９によって連結されている。そして、図７に示すように倒された場合、リーダ１０６はラチスブーム１０３の下に配置され、アーム１０７が外された下端側は下部走行体１０１内に入り込んでいる。
特開平４−２２８７２２号公報

懸垂式杭打機１００の吊下げ能力を大きくする場合、ラチスブーム１０３は、それ自身の重量を軽くしつつ、断面二次モーメントを大きくして剛性を高めることが要求される。そのため、吊下げ能力を上げるのに比例してラチスブーム１０３の断面形状が大きくなってしまう。また、ラチスブーム１０３の剛性を上げて高い吊下げ能力によって作業を行う場合には、リーダ１０６側の剛性も高める必要があり、同様に断面二次モーメントを大きくすることになってリーダ１０６の断面形状も大きくなってしまう。

ところで、下部走行体１０１や上部旋回体１０２からなるベースマシンは、施工現場までトレーラに搭載した陸上輸送が行われるため全高が制限を受ける。その結果、ラチスブーム１０３を軸支するブームフットピン１２０の高さも自由に上げることができず、一定の限界があった。従って、ブームフットピン１２０の地上高さがあまり高くならないままラチスブーム１０３やリーダ１０６の断面形状が大きくなってしまうと、図７に示すようにラチスブーム１０３とリーダ１０６が倒れた状態では、ラチスブーム１０３がその下にあるリーダ１０６に当たってしまう。図８は、ラチスブーム１０３とリーダ１０６との干渉部分Ｐを示した拡大図である。ここでは、リーダ１０６を構成するリーダ部材１０６ａ同士の継ぎ目部分に接合用フランジ１３０が突設されており、それがラチスブーム１０３と重なってしまう干渉部分Ｋが生じる。

こうして、ラチスブーム１０３が上下に配置されたリーダ１０６と干渉すると、横にした状態で行うラチスブーム１０３とリーダ１０６との組み立てができなくなってしまう。そのため、横に倒した状態でもラチスブーム１０３とリーダ１０６が干渉しないように離す必要がある。その対策としては、ベースマシンを高くすることが考えられる。すなわち、下部走行体１０１の下に足場用の台を敷くことでブームフットピン１２０の位置を高くすることによりラチスブーム１０３の位置を上げて干渉を防ぐ。また、逆にリーダ１０６の位置を下げることも考えられる。すなわち、リーダ１０６が接地する部分に対応して穴を掘り、リーダ１０６の位置を下げてラチスブーム１０３との干渉を防ぐ。

しかし、こうした対策は現実的ではなかった。台を用いる方法は、その台が高価な装置となってしまうばかりでなく、輸送時にも余分な輸送費が発生してしまう。更に、組み立て時に移動する必要がある場合には、台の上では制限があるほか、組み立て作業後には大きな段差を下りて移動しなければならないため、ラチスブーム１０３とリーダ１０６とを起立させた不安定な状態では移動が困難である。
一方、穴を掘る場合は、掘り起こすことのできない施工現場では対処することができず、可能な場所であっても掘削するためのコストが必要であって、しかも組み立て毎に発生することになる。そして、ラチスブーム１０３及びリーダ１０６の組み立て後は、その掘削穴を埋め立てしなければならず、手間の掛かる作業になってしまう。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ラチスブームとリーダとが倒れた状態で干渉しない懸垂式杭打機を提供することを目的とする。

本発明に係る懸垂式杭打機は、ベースマシンの前後方向に揺動可能に軸支されたラチスブームと、そのラチスブームに対して軸着され、ラチスブームを立ち上げた状態でベースマシンからの支持部材によって垂直に支持されるリーダとを有し、ベースマシンのウインチから送り出されたワイヤロープの巻き出し及び巻き戻しによってリーダに装着された作業装置を昇降させるものであって、前記リーダは、倒したときに前記ラチスブームと干渉し得る干渉部分のある背面側を変化させることにより、長手方向に見た前記干渉部分の断面形状が、当該リーダを起立したときに前記干渉部分よりも上方に位置する上方部分の断面形状より小さくなるように形成されたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る懸垂式杭打機は、リーダ下端から前記干渉部分までの下方部分の断面形状が、前記上方部分の断面形状よりも小さく形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る懸垂式杭打機は、起立したリーダの前面側が長手方向に揃うように形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る懸垂式杭打機は、リーダが複数のリーダ部材が連結されてなるものであって、前記干渉部分から下のリーダ部材が、その干渉部分より上のリーダ部材より断面形状を小さくして形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る懸垂式杭打機は、リーダの下方側から上方側にかけて断面形状が連続的に又は段階的に大きくなるように形成されたものであることが好ましい。

よって、本発明の懸垂式杭打機によれば、下方側の断面形状を小さくしたことにより、リーダにかかる曲げモーメントや軸力に対する剛性を確保しながら、ブームフットピンの地上高さがあまり高くならない状態でラチスブームやリーダの断面形状が大きくなっても、ラチスブームとリーダを倒した場合に生じ得る両者の干渉を防止することができる。

次に、本発明に係る懸垂式杭打機の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、懸垂式杭打機の一実施形態について示した図である。
この懸垂式杭打機１は、従来例のものと同様に、クローラによって走行可能な下部走行体２に対して操縦席や油圧ユニット、或いはウインチなどを備えた上部旋回体３が旋回可能に設けられている。下部走行体２と上部旋回体３からなるベースマシンには、その上部旋回体３の前方に作業装置を吊設するためのラチスブーム４が起伏可能に取り付けられている。

ラチスブーム４は、下ブーム４ａが上部旋回体３の前方にブームフットピン１０によって軸支され、ベースマシンの前後方向に揺動可能に設けられている。その下ブーム４ａには複数の継ブームが長手方向に連結され、図示するように一体のラチスブーム４として組み立てられている。ラチスブーム４は、倒された状態で組み立てられ、ガントリ５を介して掛け渡されたウインチ３２からのワイヤロープ１１によって後方に引き起こされて図示するように起立する。そうしたラチスブーム４の上端には支持ブラケット１２が設けられており、その支持ブラケット１２とリーダ６の上部途中に固定された連結ブラケット１３とが吊設ピン１４によって軸着されている。リーダ６は、こうしてラチスブーム４に吊り下げられるように取り付けられ、垂直姿勢を保つため上部旋回体３から前方に延びたアーム７によって下方部分が支えられる。

リーダ６は、長手方向に所定長さのリーダ部材（６ａ〜６ｈ）が図示するように複数連結されて１本のものとして構成されている。そして、リーダ６は、前方側（図面左側）の左右にガイドパイプ１５を有し、それにオーガ８０などの作業装置が昇降可能に装着される。オーガ８０にはガイドギブ８３が設けられ、リーダ６のガイドパイプ１５を左右両側から把持し、摺動可能に装着される。そうしたオーガ８０は、リーダ６のトップシーブ８を介して掛け渡されたワイヤロープ１６によって吊り下げられている。そして、上部旋回体３に設けられたウインチ３１によるワイヤロープ１６の巻き出し、或いは巻き戻しにより、オーガ８０がリーダ６に沿って上下に移動するようになっている。

ウインチ３１から送り出されたワイヤロープ１６は、リーダ６の後方ではガイドシーブ２１，２２を通ってトップシーブ８のリヤシーブ２５に送られ、そこからリーダ６前方側のフロントシーブ２６へと渡ってオーガ８０のオーガシーブ８１に掛け渡される。
トップシーブ８は、リーダ６上端に設けられ、リーダ６の前後に突き出した位置にフロントシーブ２６とリヤシーブ２５が複数取り付けられている。また、リーダ６の連結ブラケット１３にシーブブラケット１７が一体に形成され、そこに複数のガイドシーブ２２が設けられている。更に、ラチスブーム４の先端部後方にはシーブブラケット１８が固定され、そこにガイドシーブ２１が軸支されている。

従って、ウインチ３１から送り出されたワイヤロープ１６は、ラチスブーム４先端部後方のガイドシーブ２１からガイドシーブ２２へと送られ、そのガイドシーブ２２とトップシーブ８のリヤシーブ２５との間でワイヤロープ１６が往復して掛け渡される。その後、ワイヤロープ１６はフロントシーブ２６へと送られ、そのフロントシーブ２６とオーガ８０のオーガシーブ８１との間でも往復して掛け渡される。
そして、本実施形態では、リーダ６に装着されワイヤロープ１６によって昇降可能なオーガ８０に対し、図示するようにケーシング９０などが連結されて所定の作業が行われる。例えば、このケーシング９０が地中に所定の深さまで打ち込まれ、その中を掘削した後に鉄筋籠が入れられ、セメントミルクによって固められた基礎杭が造成される。ケーシング９０は、その後引き抜かれて回収される。

ケーシング９０を地中に打ち込む場合は、オーガ８０からケーシング９０に回転が与えられると、ケーシング８０の下端部に設けられた不図示の螺旋翼によって発生する推進力、オーガ８０やケーシング９０の自重によって地中へと打ち込まれる。このときリーダ６は、地中を回転圧入していくケーシング９０の回転反力をオーガ８０を介して受けることになる。一方、ケーシング９０を引き抜く場合には、ケーシング９０にはオーガ８０から逆回転が与えられ、更にリーダ６のトップシーブ８を介して掛け渡されたワイヤロープ１６がウインチ３１によって巻き戻され、オーガ８０がワイヤロープ１６によって上方に引張り上げられる。

ここで図３は、本実施形態の懸垂式杭打機１について、リーダに作用する荷重（Ａ）と、リーダに作用する曲げモーメント（Ｂ）を示した図である。図３（Ａ）に示すように、リーダ６の中心線を示す軸線Ｇ１は、ラチスブーム４に軸着された吊設ピン１４から支持軸線Ｂ１によってｐから離れた位置にある。リーダ軸線Ｇ１と支持軸線Ｂ１との交点ｑとする。トップシーブ８のフロントシーブ２６とリヤシーブ２５とを結んだ線を示す横軸線Ｙ１は、リーダ軸線Ｇ１との交点ｒとする。そして、ここでは交点ｒからワイヤロープ１６による前後の引張り荷重Ｆ１，Ｆ２の作用点までの距離は等しいものとする。

引張り荷重Ｆ１，Ｆ２は、上下に往復する掛け本数によって異なり、掛け本数の多いＦ１の引張り荷重の方が大きい。従って、トップシーブ８では、引張り荷重Ｆ１による図面左回りの曲げモーメントＭ1lと、引張り荷重Ｆ２による図面右回りの曲げモーメントＭ1rによって交点ｒ回りの曲げモーメントＭ１が作用する。また、吊設ピン１４によるラチスブーム４とリーダ６との連結部分には、リーダ６を支えることによる反力Ｎが作用している。従って、支持軸線Ｂ１の部材には交点ｑ回りの曲げモーメントＭ２が作用している。

このことから、本実施形態のリーダ６では、図３（Ｂ）に示すように、交点ｒから交点ｑまでのリーダ部材６ａ，６ｂには曲げモーメントＭ１が作用し、交点ｑからリーダ８がアーム７に連結された交点ｓまでは、交点ｑで曲げモーメントがＭ１にＭ２が加えられた最大値Ｍ３をとり、下端の交点ｓでゼロになるように減少していくことが分かる。一方、リーダ６にかかる軸力は、交点ｑｒ間では、ワイヤロープ１６による引張り荷重Ｆ１，Ｆ２と、そのリーダ上部６ａ部分の自重ｗを加算したものになる。しかし、そうした交点ｑｒ間のリーダ上部６ａにかかる荷重は、ラチスブーム４によって支えられることになる。そのため、連結ブラケット１３の下側においてかかる軸力はリーダ６の自重のみとなる。

懸垂式杭打機１のラチスブーム４やリーダ６は、なるべく重量を重くしないで吊下げ能力を上げるようにしながら、断面二次モーメントを大きくした構造になっている。そのため断面形状が大きくなってしまい、従来の課題でも述べたように両者が干渉する問題が生じる。しかし、本実施形態ではこの点を改善すべく、図１に示すようにリーダ６の下方側において断面形状が小さくなるように形成されている。これは、先に検討したように、リーダ６にかかる曲げモーメントが下端にかけてゼロになるように小さくなるからである。また、リーダ６にかかる軸力も連結ブラケット１３の下側では自重のみであって小さいからである。

従って、リーダ６の下方側に位置するリーダ部材６ｆ〜６ｈは、そうした値の小さい曲げモーメントと軸力、それにケーシング９０を回転させることによってオーガ８０の回転反力を受けることができる程度で足りることになる。一方、図７に示すよう、ラチスブーム１０３とリーダ１０６が干渉する部分は、主に下ブーム１０３ａと継ぎブーム１０３ｂとの接合部分である。そこで、リーダ６では、それに対応して下２段のリーダ部材６ｇ，６ｈの断面形状を小さくし、その上の連続して断面形状を変形させたリーダ部材６ｆを介して、吊下げ能力を上げるべく断面形状を大きくしたリーダ部材６ａ〜６ｅが順次連結されている。

ところで、リーダ６は、ガイドパイプ１５を把持したオーガ８０が長手方向の全長に亘って昇降するので、前面側（図面左側）を揃うように形成する必要がある。そのため、リーダ６の断面形状を変化させるには背面側（図面右側）を変化させる必要があるが、それはまさにラチスブーム４が干渉する部分になる。従って、本実施形態でも下３段のリーダ部材６ｆ，６ｇ，６ｈは、その他のリーダ部材６ａ〜６ｅと前面側が揃うように形成され、背面側は厚みが小さくなるように断面形状が変形して形成されている。

ここで、図４及び図５は、各々異なるリーダの断面を示した図である。そして、両図面とも（Ａ）は断面形状が大きいリーダ部材６ａ〜６ｅ（まとめて「リーダ部材６m1，６m2」とする）を示し、（Ｂ）は断面形状を小さくしたリーダ部材６ｇ，６ｈ（まとめて「リーダ部材６n1，６n2」とする）を示したものである。いずれの断面形状のものであっても十分な曲げ剛性を有している。ただ、断面二次モーメントは図４に示す矩形のリーダ部材６m1，６n1が大きいため好ましいが、図５に示す円形（楕円形）のリーダ部材６m2，６n2や、その他の断面形状であっても剛性が確保できるものであればよい。そして、ガイドパイプが形成された前面６１や６２は、断面の形状が異なるリーダ部材６m1，６n1や６m2，６n2において揃うように形成されている。

そこで、本実施形態の懸垂式杭打機１によれば、ラチスブーム４とリーダ６が倒れた場合も、図２に示すように両者の干渉を防止することが可能になった。すなわち、この懸垂式杭打機１は、ブームフットピン１０の地上高さがあまり高くならないままラチスブーム４やリーダ６の断面形状が大きくなったものである。しかし、リーダ６の下方側において背面側を削るように断面形状を小さくしてリーダ部材６ｆ〜６ｇを形成したので、突設されたリーダ部材６ｈ，６ｇの間の接合用フランジ２０がラチスブーム４と当たることがなくなった。そして、リーダ６の断面形状を小さくした場合でも、下方側のリーダ部材６ｆ〜６ｇでは曲げモーメントや軸力が小さいため、十分な断面二次モーメントを確保することができる。

なお、懸垂式杭打機について実施形態を示して説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではリーダ下方側の断面形状をリーダ部材６ｆ〜６ｈに限って小さく、しかもリーダ部材６ｇ，６ｈは断面形状を一定にしているが、更に範囲を広げて断面形状を連続的に変化させるようにしたり、段階的に変化させるようにしてもよい。そうすれば、図３に示す曲げモーメントに対応した十分な剛性を得ることができるとともに、リーダ全体の軽量化にもなる。

懸垂式杭打機の一実施形態について作業状態を示した図である。 懸垂式杭打機の一実施形態についてラチスブームとリーダとが倒れた状態を示した図である。 実施形態の懸垂式杭打機について、リーダに作用する荷重と（Ａ）と、リーダに作用する曲げモーメント（Ｂ）を示した図である。 断面形状を変化させた矩形のリーダ断面を示した図である。 断面形状を変化させた円形のリーダ断面を示した図である。 従来の懸垂式杭打機について作業状態を示した図である。 従来の懸垂式杭打機についてラチスブームとリーダとが倒れた状態を示した図である。 ラチスブームとリーダとの干渉部分を示した拡大図である。

１ 懸垂式杭打機
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ラチスブーム
６ リーダ
７ アーム
６ａ〜６ｈ リーダ部材
１０ ブームフットピン
１４ 吊設ピン
１５ ワイヤロープ
３１ ウインチ
８０ オーガ

Claims (5)

1. ベースマシンの前後方向に揺動可能に軸支されたラチスブームと、そのラチスブームに対して軸着され、ラチスブームを立ち上げた状態でベースマシンからの支持部材によって垂直に支持されるリーダとを有し、ベースマシンのウインチから送り出されたワイヤロープの巻き出し及び巻き戻しによってリーダに装着された作業装置を昇降させる懸垂式杭打機において、
   前記リーダは、倒したときに前記ラチスブームと干渉し得る干渉部分のある背面側を変化させることにより、長手方向に見た前記干渉部分の断面形状が、当該リーダを起立したときに前記干渉部分よりも上方に位置する上方部分の断面形状より小さくなるように形成されたものであることを特徴とする懸垂式杭打機。
2. 請求項１に記載する懸垂式杭打機において、
   前記リーダは、下端から前記干渉部分までの下方部分の断面形状が、前記上方部分の断面形状よりも小さく形成されたものであることを特徴とする懸垂式杭打機。
3. 請求項１又は請求項２に記載する懸垂式杭打機において、
   前記リーダは、起立した場合の前面側が長手方向に揃うように形成されたものであることを特徴とする懸垂式杭打機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する懸垂式杭打機において、
   前記リーダは、複数のリーダ部材が連結されてなるものであって、前記干渉部分から下のリーダ部材が、その干渉部分より上のリーダ部材より断面形状を小さくして形成されたものであることを特徴とする懸垂式杭打機。
5. 請求項１に記載する懸垂式杭打機において、
   前記リーダは、下方側から上方側にかけて断面形状が連続的に又は段階的に大きくなるように形成されたものであることを特徴とする懸垂式杭打機。

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