JP4642056B2

JP4642056B2 - 杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置

Info

Publication number: JP4642056B2
Application number: JP2007265862A
Authority: JP
Inventors: 隆幸江口; 敦小原; 健治和田; 和樹境
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: JP2009091858A

Description

本発明は、地中掘削具あるいは掘削機能を有する杭を回転させて埋設する杭打用アタッチメントにおいて、掘削トルクを計測するトルク計測器の校正のために用いられるトルク計測器用校正装置に関する。

建築物の基礎杭を施工するため、掘削機の杭打用アタッチメントにスクリューオーガを装着して縦孔を掘削し、その縦孔に場所打ち杭や既設杭を埋設することが行なわれる。また、鋼管状の杭に掘削機能を持たせて杭を回転させることにより杭を埋設し、中掘りを行なった後、コンクリートを杭の内部に充填する方法も採用される。また、掘削と同時にコンクリートミルクを掘削具により注入し、場所打ち杭を施工する場合もある。また、リバース工法においては、縦孔の内壁の崩壊を防ぐ安定液を循環させながら安定液と共に排土し、掘削を行ない、縦孔の掘削を行なう。

このような杭施工の際に、スクリューオーガ等掘削具あるいは掘削機能を有する杭の下端が所望の支持力が得られる程度の強度の層に達したか否かを確認するため、掘削トルクを計測することが行なわれる。油圧モータにより掘削具を回転させる掘削用アタッチメントの場合、掘削時に油圧モータに供給される油圧の変化を読みとる圧力計の検出値から演算により掘削トルクを算出し、チャートにより出力する（特許文献１、段落０００４参照）。

また、特許文献１等には、駆動モータの回転反力を計測するロードセルを設けたものが記載されている。しかしながら、いずれの場合も、掘削作業機自体が過酷な場所で使用されるため、使用期間の経過に伴い、トルクを発生させる駆動モータや減速機の効率が低下あるいはトルク検出装置の精度低下は避けられず、正確な掘削トルクが得られなくなることがある。

このように、これらのトルク計測装置においては、いずれも使用期間の経過により、計測値が正常値からずれてしまい、過剰掘削あるいは掘削不足を起こしてしまうおそれがある。このような理由から、駆動モータとして油圧モータを用い、掘削トルクの検出に圧力計を用いる場合は、現場にコンクリート基盤等を反力受けとして構築して校正用トルク計測装置の検出値と比較を行ない、校正を行なっていた。また、杭打用アタッチメントにロードセルからなるトルク検出装置を組み込んでいる場合は、トルク検出装置を杭打用アタッチメントから取り外し、トルク計測設備のある工場に単品でトルク検出装置を持ち込み、校正を実施している。

また、基礎機械において、掘削用アタッチメントの出力トルクを直接確認する方法として、鋼管でなる杭の頭部の側面に歪ゲージを貼り付けて杭外周の作用力を測定し、トルク換算することが行なわれている。

特開２００４-１４３８９８号公報

従来のトルク計測装置において、現場において反力受けを構築する場合には、構築とその撤去に時間、手間を要するという問題点がある。また、トルク計測装置を単品として工場等に持ち込んで校正作業を行なう場合は、杭打用の掘削作業機の作業停止が必要となり、掘削作業機の稼働率が低下する上、トルク計測装置の分解、組立に時間、工数を要するという問題点がある。
一方、鋼管でなる杭頭部に歪ゲージを貼り付けてトルクを直接検出する方法では、測定の都度歪ゲージを貼る煩雑さがある上、歪ゲージの経年変化も問題となる。

本発明は、歪ゲージを貼り付ける必要の無いトルク計測装置の校正を行なう装置として、現場において反力受けを構築する必要なく、また、トルク計測装置を分離して工場等に搬入する必要がなく、現場において簡単に校正作業が行なえる杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置を提供することを目的とする。

請求項１の杭打用アタッチメントの校正用トルク計測装置は、杭打用アタッチメントの掘削トルクを計測するトルク計測器を校正するトルク計測器用校正装置において、
前記杭打用アタッチメントの駆動軸に着脱可能に結合される結合部およびこの結合部から前記駆動軸の半径方向に延出させたアーム部を有する計測器バーと、
地面に載置され、反力受け荷重としてウエイトを用いる反力ブラケットと、
前記計測器バーと前記反力ブラケットとの間に設けられる校正用ロードセルと、
この校正用ロードセルにより計測される出力信号からトルクを演算し出力する表示装置とを備えると共に、
前記結合部は、杭打用アタッチメントの前記駆動軸に設けるチャッキング装置に掘削具または杭の代わりに取付けられる構造を有することを特徴とする。

請求項２の杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置は、請求項１において、
前記反力ブラケットは横板部と縦板部とを有し、前記横板部を前記杭打用アタッチメントを装着する掘削作業機以外の作業機の走行体に敷き、かつ前記走行体の外面に前記縦板部を当接させ、この縦板部と前記計測器バーとの間で前記校正用ロードセルを挟持してトルクを計測する構造を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、杭打用アタッチメントの駆動軸に計測器バーの結合部を結合し、地面に反力ブラケットを載置し、反力受け荷重としてウエイトを用い、計測器バーと反力ブラケットとの間に校正用ロードセルを設け、杭打用アタッチメントを駆動して、ロードセルにより計測される検出信号から演算により求められるトルクを表示装置によって出力し、掘削作業機に備えた表示装置による出力値と比較することにより、現場において反力受け地盤を構築することなく、容易にトルク計測器の校正を行なうことができる。また、トルク計測器の分解、組立およびトルク計測器の工場への搬入が不要となり、掘削作業機の作業停止時間が短縮され、掘削作業機の稼働率が向上すると共に、輸送に要する費用や時間の節約も可能となる。

また、前記結合部は、杭打用アタッチメントのチャッキング装置に掘削具や杭の代わりに計測器バーが取付けられる構造を有するため、杭打用アタッチメントに対する計測器バーの着脱が容易となる。

請求項２の発明によれば、反力ブラケットは、前記ウエイト用作業機の走行体に当接させて配置される縦板部を有し、この縦板部と前記計測器バーとの間で前記校正用ロードセルを挟持してトルクを計測する構造としたので、現場に通常並存する作業機を利用して、校正用ロードセルによるトルク計測のための装置をより簡単に組み立てることができる。

図１は本発明のトルク計測器用校正装置を適用する杭打用掘削作業機の一例を示す側面図、図２はその平面図である。この掘削作業機７０は、走行体１上に旋回装置２を介して旋回体３を設置し、旋回体３上に油圧パワーユニット４や運転室５等を搭載する。また、旋回体４の前部に下記の構成のリーダ取付け装置を介してリーダ６が左右位置、左右傾斜角、前後傾斜角調整可能に取付けられる。

すなわち、左右位置調整用の油圧シリンダ７により平行リンク機構８を介して第１のフレーム９を水平揺動可能に取付け、この第１のフレーム９に、左右の傾斜角調整用の油圧シリンダ１０により左右揺動可能に第２のフレーム１１を取付け、この第２のフレーム１１にリーダ６をピン１３を中心に油圧シリンダ１４により前後傾斜角調整可能に取付ける。旋回体３の後端部の左右と、第１のフレーム９の左右に、アウトリガー１５を取付ける。これらのアウトリガー１５は、油圧シリンダの伸長により着地板を地面に圧接させて掘削反力や機械の荷重の一部を受けて機械の安定化を図るものである。

リーダ６には、一対のガイド部材１６をリーダ６の全長にわたって設け、杭打用アタッチメント１９のガイドギブ１７をこのガイド部材１６に沿って摺動可能に係合させて杭打用アタッチメント１９をリーダ６に装着する。この杭打用アタッチメント１９は、油圧モータでなる駆動モータ２０を有し、下部にスクリュウオーガ等の掘削具２１や鋼管杭を装着するチャッキング装置２２を設ける。

この杭打用アタッチメント１９の昇降装置としては、例えばリーダ６の下部に設けた駆動スプロケット２３と上部に設けた従動スプロケット２４にスプロケットチェーン（図示せず）を掛け回し、このスプロケットチェーンに杭打用アタッチメント１９を連結し、駆動スプロケットを駆動モータにより回転させてスプロケットチェーンを回すことによって杭打用アタッチメント１９を昇降させるものがある。

杭施工用アタッチメント１９を昇降させる他の例としては、杭打用アタッチメント１９に昇降用の駆動モータとこの昇降用駆動モータにより回転されるスプロケットを取付け、このスプロケットを、リーダ６の全長にわたり固定したスプロケットチェーンに噛合させ、昇降用駆動モータを駆動してスプロケットを回転させることにより、杭打用アタッチメント１９を昇降させるもの等もあり、さらにその他の構成も採用できる。

２５は旋回体３に搭載した補助作業用のウインチであり、このウインチ２５により巻取り繰出しされるワイヤロープ２６は、リーダ６の背面や頂部のシーブ２７ａ〜２７ｃに掛け回されてリーダ６の頂部から垂下され、先端には吊荷用のフック２８を取付けてなり、杭の吊り込みや各種資材等の荷役を行なう。リーダ６は伸縮式に構成することもあり、低空頭用として短尺に構成されるものもある。

図３はこの掘削作業機７０のトルク計測装置の構成例を示す図である。２０は前記杭打用アタッチメント１９の掘削具や鋼管杭を回転駆動する駆動モータである。３０は前記油圧パワーユニット４に備える油圧ポンプ、３１はコントロール弁、３２は掘削時に駆動モータ２０に作動油が供給される側の回路３３の油圧を検出する圧力計、３４は圧力計３２の出力をトルクとして算出する演算機能を有し、トルクの演算結果を表示、出力する表示装置であり、トルクデータを書き込んだチャートを出力するものである。

次に本発明によるトルク計測器用校正装置を説明する。図４はトルク計測器用校正装置の一実施の形態を計測状態で示す側面図、図５はその平面図である。また、図６はこの実施の形態のトルク計測器用校正装置の平面図、図７はその側面図である。このトルク計測器用校正装置は、計測器バー３６と、反力ブラケット３７と、反力ブラケット３７と計測器バー３６との間に設ける校正用ロードセル３８と、表示装置３９とを備える。

計測器バー３６は、杭打用アタッチメント１９の駆動軸４１にチャッキング装置２２を介して着脱可能に取付ける断面円形の結合部４２と、この結合部４２から半径方向に延出させて設けられたアーム部４３とを有する。結合部４２はアーム部４３を固着した円筒部４２ａの下面中央に軸４２ｂを有し、この軸４２ｂを、反力ブラケット３７の上にボルト４４ａにより固定した軸受４４に回動可能に嵌合する。

アーム部４３は、地面（工事用敷板を含む。）に載置する横板部４３ａと、その両側面部および上下面中央に溶接したリブ４３ｂとを有する。また、アーム部４３の先端部の両側には、結合部４２の中心から半径方向に同距離となる位置にロードセル３８を押圧する押圧部４５ａ，４５ｂを有する。また、アーム部４３の下面には、アーム部４３の回動に要するトルクを杭施工用アタッチメント１９の掘削トルクとして検出されないようにするため、反力ブラケット３７の横板部３７ａ上を転動させるローラ４６を設ける。

反力ブラケット３７は、横板部３７ａ上に溶接して立設された縦板部３７ｂを有し、この縦板部３７ｂにロードセル３８をボルト４７により着脱可能に取付ける。この反力ブラケット３７には、ウエイト４８を載置するためのプレート４９を溶接により一体に、または図示のようにボルト５０により着脱可能に取付ける。この例においては、工事現場の立地条件に見合うプレート４９やロードセル３８の配置が可能となるように、プレート４９は図６の実線で示す側と、二点鎖線で示す位置に付け替え可能とし、ロードセル３８も縦板部３７ｂの両面に取付け可能に構成している。

表示装置３９は、ロードセル３８の検出信号を受け、演算によりトルクを算出し、表示すると共に、演算により求められたトルクをチャートにより出力するものである。

図８〜図１０は本実施の形態において結合部４２を駆動モータ２０に着脱可能に取付ける構造を示す図である。結合部４２には複数（図示例は２つ）の突条４２ｃを外周に設ける。この結合部４２に、チャッキング装置２２に適合するためのキャップ５２を着脱可能に、かつ相対回転不能に装着する。すなわちキャップ５２に結合部４２を嵌合するために嵌合穴を有し、その嵌合穴の内周に設けた溝（図示せず）を結合部４２の外周の突条４２ｃに嵌合して結合する。このキャップ５２の上部中央に円筒状の結合部５２ａを設け、この結合部５２ａの複数箇所（図示例は２箇所）に突条５２ｂを設ける。

チャッキング装置２２は、図１０に示すようにキャップ５２の上部の結合部５２ａを内嵌する円筒部２２ａを有し、この円筒部２２ａに、キャップ５２の突条５２ｂを挿入し吊り上げ可能に係止可能な切欠部でなる突条係止部２２ｂを、前記キャップ５２の突条５２ｂに対応して２ヶ所に設ける。また、このチャッキング装置２２の上部に駆動軸４１との結合軸２２ｃを設ける。この結合軸２２ｃに互いに反対側となる側面にそれぞれ平面部２２ｄを設け、この平面部２２ｄに抜け止めピン５５嵌合用の断面半円状の溝２２ｅを設ける。

一方、駆動軸４１には前記結合軸２２ｃと同じ断面形状の嵌合穴４１ａを有する。すなわち、嵌合穴４１ａの内面には対応する２ヶ所に平面部を有する。また、この駆動軸４１には、外部から接線方向に２本の抜け止めピン５５を挿着するピン孔４１ｂを有し、このピン孔４１ｂは前記嵌合穴４１ａの平面部に設けた溝（図示せず）と連通する。

このトルク計測器用校正装置を用いて杭施工用アタッチメント１９のトルク校正を行なう場合は、作業現場等において、杭打用アタッチメント１９を有する掘削作業機７０の前部の地面に反力ブラケット３７およびこの反力ブラケット３７に結合したプレート４９を置き、このプレート４９上にウエイト４８を載置して反力受けとする。

一方、杭打用アタッチメント１９の駆動軸４１の嵌合穴４１ａにチャッキング装置２２の結合軸２２ｃを嵌合し、結合軸２２ｃの溝２２ｅとこの溝２２ｅに対面するように設けられた駆動軸４１の内面の溝にピン孔４１ｂより抜け止めピン５５を挿着して抜け止めする。このように駆動軸４１にチャッキング装置２２を取付けておき、掘削作業機の走行、旋回、リーダ６の左右位置、傾斜姿勢の調整により杭打用アタッチメント１９のチャッキング装置２２を結合部４２の真上に位置させる。そして杭打用アタッチメント１９と共にチャッキング装置２２を降下させ、その円筒部２２ａを、予め計測器バー３６の結合部４２に嵌合したキャップ５２の結合部５２ａに嵌合し、この結合部５２ａに設けた突条５２ｂを円筒部２２ａに設けた突条係止部２２ｂ内に収容する。これによりチャッキング装置２２と結合部４２とが相対回転不能（ただし突条５２ｂと突条係止部２２ｂとの間では若干の相対回転が可能である。）に嵌合される。

この状態で杭打用アタッチメント１９の駆動モータ２０を駆動して計測器バー３６を回動させ、反力ブラケット３７の縦板部３７ｂに取付けたロードセル３８に、アーム部４３の先端の押圧部４５ａを押圧させ、その検出出力が表示装置３９においてトルクとして演算により求められ、表示されると共に、チャートに出力される。この表示装置３９により出力されたトルクを、図３に示した実機の表示装置３４の出力値と突き合せ、校正用の表示装置３９の値に実機の表示装置３４が一致するように校正する。この校正の方法としては、表示装置３９に備える演算部における圧力値に対するトルクの換算における係数を例えばダイヤル操作やキー入力によって変更する等の方法がある。

このように、杭打用アタッチメント１９の駆動軸４１に計測器バー３６の結合部４２を結合し、地面に反力ブラケット３７を載置し、反力受け荷重としてウエイト４８を用い、計測器バー３６と反力ブラケット３７との間に校正用ロードセル３８を設け、杭打用アタッチメント１９を駆動して、ロードセル３８により計測されるトルクを表示装置３９によって表示し、掘削作業機に備えた表示装置３４による表示値と比較することにより、現場においてトルク計測器の校正を行なうことができる。このため、現場での反力受け用の装置を構築することなく、また、トルク計測装置を分解して工場への搬入し計測、校正する必要がなくなり、掘削作業機の稼働率が上がる上、輸送に要する費用や時間の節約が可能となる。

また、前記結合部４２は、杭打用アタッチメント１９のチャッキング装置２２にスクリューオーガ等の掘削具や鋼管杭の代わりに取付けられる構造を有するため、杭打用アタッチメント１９に対する計測器バー３６の着脱が容易となる。

また、本実施の形態においては、ロードセル３８を表示装置３９と分離可能に構成しているので、このこれらのロードセル３８の校正や不具合時の修理が容易にできる。

図１１は本発明の他の実施の形態を示す側面図、図１２はその平面図、図１３は図１１の要部拡大図である。この実施の形態の反力ブラケット６０以外の計測器バー３６、ロードセル３８及び表示装置３９の構成は前記実施の形態と同様である。この実施の形態の反力ブラケット６０は横板部６０ａと縦板部６０ｂとを有し、縦板部６０ｂに校正用ロードセル３８を前記実施の形態と同様にボルトにより取付ける。また、この実施の形態においては、軸受４４を地面上あるいは敷板（図示せず）上に置いて計測を実施する。

トルク校正の際には、横板部６０ａを掘削作業機７０以外のウエイト用作業機７１の走行体７１ａに敷き、かつ走行体７１ａの外面に前記縦板部６０ｂを当接させ、この縦板部６０ｂと前記計測器バー３６との間で前記ロードセル３８を挟持してトルクを計測する。すなわちこの実施の形態は、反力ブラケット６０を計測器バー３６から分離し、反力ブラケット６０は、杭打用アタッチメント１９を装着する掘削作業機７０以外の別の作業機７１を反力受け荷重として利用可能としたものである。ただし、反力ブラケット６０を前記反力ブラケット３７と同様に構成し、ウエイト４８の代わりに作業機７１を用いてもよい。

この実施の形態においては、現場に通常並存する別の作業機７１を反力受けに利用するので、ウエイト４８を運搬、セットすることなく、校正用ロードセル３８によるトルク計測のための装置を簡単に組み立てることができる。なお、本発明において、ウエイト４８と作業機７１とを併用して反力受けとして利用することもできる。

本発明の適用対象となる掘削作業機の一例を示す側面図である。図１の平面図である。掘削作業機に備えるトルク計測装置の構成の一例図である。本発明の一実施の形態のトルク計測装置を、トルク計測、校正作業を行なっている状態で示す側面図である。図４の平面図である。本発明のトルク計測装置の一実施の形態を示す平面図である。図６の側面図である。この実施の形態のトルク計測装置の杭施工用アタッチメントとの結合構造を示す分解側面図である。この実施の形態のトルク計測装置の杭施工用アタッチメントとの結合構造を示す側面図である。（Ａ）はこの実施の形態のチャッキング装置の側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である。本発明の他の実施の形態のトルク計測装置を、トルク計測、校正作業を行なっている状態で示す側面図である。図１１の平面図である。図１１の要部拡大図である。

１：走行体、２：旋回装置、３：旋回体、４：油圧パワーユニット、５：運転室、６：リーダ、７：油圧シリンダ、８：平行リンク、９：第１のフレーム、１０：油圧シリンダ、１１：第２のフレーム、１３：ピン、１４：油圧シリンダ、１５：アウトリガー、１６：ガイド部材、１７：ガイドギブ、１９：杭打用アタッチメント、２０：駆動モータ、２１：掘削具、２２：チャッキング装置、２２ａ：円筒部、２２ｂ：突条係止部、２２ｃ：結合軸、２２ｄ：平面部、２２ｅ：溝、２３：駆動スプロケット、２４：従動スプロケット、２５：ウインチ、２６：ワイヤロープ、２７ａ〜２７ｃ：シーブ、２８：フック、３０：油圧ポンプ、３１：コントロール弁、３２：圧力計、３４：表示装置、３６：計測器バー、３７：反力ブラケット、３７ａ：横板部、３７ｂ：縦板部、３８：ロードセル、３９：表示装置、４１：駆動軸、４１ａ：嵌合穴、４１ｂ：ピン孔、４２：結合部、４２ａ：円筒部、４２ｂ：軸、４２ｃ：突条、４３：アーム部、４３ａ：横板部、４３ｂ：リブ、４４：軸受、４４ａ：ボルト、４５ａ，４５ｂ：押圧部、４６：ローラ、４７：ボルト、４８：ウエイト、４９：プレート、５０：ボルト、５２：キャップ、５２ａ：結合部、５２ｂ：突条、５５：抜け止めピン、６０：反力ブラケット、６０ａ：横板部、６０ｂ：縦板部、７０：掘削作業機、７１：作業機、７１ａ：走行体

Claims

杭打用アタッチメントの掘削トルクを計測するトルク計測器を校正するトルク計測器用校正装置において、
前記杭打用アタッチメントの駆動軸に着脱可能に結合される結合部およびこの結合部から前記駆動軸の半径方向に延出させたアーム部を有する計測器バーと、
地面に載置され、反力受け荷重としてウエイトを用いる反力ブラケットと、
前記計測器バーと前記反力ブラケットとの間に設けられる校正用ロードセルと、
この校正用ロードセルにより計測される出力信号からトルクを演算し出力する表示装置とを備えると共に、
前記結合部は、杭打用アタッチメントの前記駆動軸に設けるチャッキング装置に掘削具または杭の代わりに取付けられる構造を有することを特徴とする杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置。
請求項１に記載の杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置において、
前記反力ブラケットは横板部と縦板部とを有し、前記横板部を前記杭打用アタッチメントを装着する掘削作業機以外の作業機の走行体に敷き、かつ前記走行体の外面に前記縦板部を当接させ、この縦板部と前記計測器バーとの間で前記校正用ロードセルを挟持してトルクを計測する構造を有することを特徴とする杭打用アタッチメントのトルク計測器用校正装置。