JP4977584B2

JP4977584B2 - 杭打機

Info

Publication number: JP4977584B2
Application number: JP2007305598A
Authority: JP
Inventors: 茂光吉田; 庸公冨田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: US20090133891A1; US7870911B2; JP2009127356A

Description

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、回転式リーダを備えた杭打機におけるリーダを回転駆動する機構を内蔵したリーダ支持装置、いわゆるリーダリボルバの構造に関する。

オーガ・ハンマの併用作業や、シート・多軸工法作業を行うため、リーダを軸芯回りに回動可能に支持した回転式リーダを備えた杭打機が知られている。リーダを回動可能に支持し、かつ、リーダを回動させる構造として、リーダを上下に分割し、上リーダを回動させるために上下リーダ相互間に油圧アクチュエータを設けることが行われている。下リーダによって上リーダを回動可能に支持する方式として、単に両リーダを玉軸受を介して連結したり、減速機を内蔵した油圧モータのケーシングフランジ（固定フランジ）を下リーダの上部に、回転ケースフランジ（可動フランジ）を上リーダの下部に、それぞれ連結したりする方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ベースマシンの前部にサブリーダを設け、このサブリーダの上下に設けたリーダホルダにて主リーダを回動可能に支持し、下部のリーダホルダにリーダ回動装置を組み込んだものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭５８−１９５６２４号公報実開昭６１−８９０４０号公報

リーダの中心から偏心したリーダ支持方式では、リーダに大きな曲げモーメントが加わったときに、玉軸受や油圧モータのフランジに過大な負荷が作用してこれらの機能が損なわれたり、破損したりするおそれがあった。また、減速機を内蔵した油圧モータの上下各フランジを上下各リーダにそれぞれ連結したものでは、一般的な油圧モータの強度で上リーダに加わる大きな曲げモーメントに耐えることは極めて困難であり、汎用の油圧モータを使用することができず、特殊で高価な油圧モータを使用しなければならなかった。例えば、上リーダを強固に保持しながら回動させるための手段として、ベーン式油圧モータを使用することも行われているが、大型のベーン式油圧モータは、精度を確保するための研磨に多大な手間が掛かるなどの問題があり、この場合もコスト高は避けられなかった。

そこで本発明は、リーダを回動可能な状態で強固に保持できるとともに、油圧モータにはリーダからの曲げモーメントが作用せず、汎用の安価な油圧モータを用いてリーダを確実に回動させることができるリーダの回動保持機構を備えた杭打機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の杭打機は、ベースマシンの前部にリーダを軸芯回りに回動可能に保持した杭打機において、前記ベースマシンに、前記リーダを回動可能に保持するとともにリーダを回動させる回動手段を備えたリーダリボルバを設け、該リーダリボルバは、前記ベースマシン側に連結される固定側外筒と、該固定側外筒内の上下２箇所に設けられた一対の軸受、好ましくは円錐ころ軸受を介して同心状に配置された回動側内筒とを備え、前記固定側外筒の上端開口から上方に突出した回動側内筒の上部に前記リーダの下部を一体回動可能に連結し、前記リーダリボルバの下部に油圧モータ、好ましくはケーシング内に減速機を内蔵した油圧モータを配置し、該油圧モータの固定フランジと可動フランジのいずれか一方のフランジを前記回動側内筒の下部に連結し、他方のフランジを前記固定側外筒の下部に連結したことを特徴としている。

さらに、本発明の杭打機は、前記固定側外筒の下部に軸受部材を介して下リーダを軸芯回りに回動可能に保持する下リーダ保持部材を設けるとともに、前記リーダと前記下リーダ保持部材とをガイドパイプで一体回動可能に連結したことを特徴としている。

また、前記下リーダ保持部材に、該下リーダ保持部材と一体に回動するディスクを設けるとともに、前記固定側外筒の下部に、前記ディスクを挟持して回り止めするロック手段を設けたことを特徴としている。さらに、前記固定側外筒の下部と前記油圧モータのフランジとの連結は、周方向に設けた複数の凹凸部による凹凸係合であることを特徴とし、また、前記油圧モータはネガティブブレーキを備えていることを特徴としている。

本発明の杭打機によれば、リーダは、固定側外筒と回動側内筒とを一対の軸受を介して回動可能に形成したリーダリボルバの回動側内筒の上部に一体的に連結されているので、リーダに大きな曲げモーメントが加わっても、リーダリボルバによって回動可能な状態で確実に保持される。また、リーダリボルバの下部に配置した油圧モータの固定フランジに、周方向に設けた複数の凹凸部による凹凸係合に隙間を設けることにより、リーダからの曲げモーメントが作用しないので、汎用の安価な油圧モータを使用することができる。また、油圧モータに大きな荷重が作用しないため、長期にわたって安定した作動を期待できる。したがって、製造コストの削減、保守、点検コストの削減を図ることができる。

図１は本発明の杭打機の一形態例を示すリーダーホルダの一部断面側面図、図２はリーダ下端部を示す要部の側面図、図３は杭打機の概略側面図、図４は図１のIV−IV断面図、図５は図１のＶ−Ｖ断面図、図６は図１のVI−VI断面図、図７は図２のVII−VII断面図である。

本形態例に示す杭打機１１は、クローラを備えた走行部１２と、該走行部１２上に旋回可能に設けられたベースマシン１３と、該ベースマシン１３の前部に起伏可能に設けられたサブリーダ１４と、該サブリーダ１４に支持された下部のリーダリボルバ１５及び上部のリーダホルダ１６を介して設けられたリーダ１７と、前記サブリーダ１４を後方から支持する左右一対の起伏シリンダ１８とを備えており、ベースマシン１３の前部には、サブリーダ１４の下部を支持するリーダ支持リンク１９が設けられ、ベースマシン１３の後部にはリーダ１７に装着されたオーガなどの作業装置２０を駆動したり、油圧モータや油圧シリンダを駆動するための油圧ユニットが設けられている。

前記リーダ１７は、リーダ回動機構を内蔵したリーダリボルバ１５を境にして上リーダ１７ａと下リーダ１７ｂとに分割されおり、上リーダ１７ａは、上部のリーダホルダ１６を小径部が貫通して回動可能な状態で上方に延びている。また、リーダ１７の前面には作業装置２０をガイドするためのガイド部材２１がリーダ１７の全長にわたって設けられており、リーダ１７の頂部には油圧ユニットのウインチから繰り出されるワイヤー２２をガイドするためのトップシーブ２３が設けられている。さらに、上リーダ１７ａの両側面には、リーダ１７をサブリーダ１４に対して軸線方向に移動可能にガイドするための左右一対のガイドバー２４がそれぞれ設けられている。また、サブリーダ１４の下方には、油圧ホース２５が配置されている。

リーダリボルバ１５は、ベースマシン１３側にサブリーダ１４を介して連結される固定側外筒３１と、該固定側外筒３１内に同心状に配置された回動側内筒３２と、リーダリボルバ１５の下部に配置された油圧モータ３３と、リーダ１７を回り止めするためのロック手段３４とを備えている。固定側外筒３１と回動側内筒３２との間には、両筒を回動可能に保持する軸受として、回動側内筒３２に加わる荷重を受けることができる一対の円錐ころ軸受３５，３６が上下２箇所に設けられている。

固定側外筒３１は、上部の円錐ころ軸受３５の外周側に位置する上部リング部材３７と、下部の円錐ころ軸受３６の外周側に位置する下部リング部材３８と、両リング部材３７，３８の間に位置する外側円筒部材３９と、下部リング部材３８の下方に位置するリング状のモータ係合部材４０と、該モータ係合部材４０の下方に設けられた下軸受保持部材４１と、外側円筒部材３９の背面側に支持板４２を介して突設したブラケット４３と、リーダ１７の前記ガイドバー２４に対応したガイドバー兼支持部材４４とを有しており、このガイドバー兼支持部材４４に前記サブリーダ１４から前方に突設した左右一対のガイドギブ４５がそれぞれ係合して軸芯回りに回動しない状態で、かつ、軸方向に摺動可能な状態に保持され、前記ブラケット４３に、前記サブリーダ１４との間に配設された摺動用シリンダー４６の一端が取り付けられて軸線方向が位置決めされている。さらに、前記下軸受保持部材４１の下部には、軸受部材であるラジアル玉軸受４７を介して円筒状の下リーダ保持部材４８が軸芯回りに回動可能に設けられている。

回動側内筒３２は、上部の円錐ころ軸受３５の内周側に位置する筒状の上部回動部材５１と、下部の円錐ころ軸受３６の内周側に位置する下部回動部材５２と、両回動部材５１，５２の間に位置する内側円筒部材５３とを有しており、固定側外筒３１の上部リング部材３７の内周から上方に突出した上部回動部材５１の上部外周には、セレーション結合部５４によって一体回転するように連結された上リーダ連結部材５５が設けられ、押さえ板５６で固定されている。

上リーダ１７ａの下部には、前記上リーダ連結部材５５の連結フランジ５５ａにボルト結合される下部フランジ部材５７が取り付けられており、上リーダ連結部材５５の前面には、前記ガイド部材２１に対応するガイド連結部材５８の上端部５８ａが連結板５８ｂを介して固着され、ガイド連結部材５８の下端部５８ｃは、前記下リーダ保持部材４８の前面に固着されている。また、下リーダ１７ｂの上部には、前記下リーダ保持部材４８の下端部に設けられた連結フランジ４８ａに取り付けられる上部フランジ部材５９が設けられている。

前記油圧モータ３３は、減速機及びネガティブブレーキを内蔵した汎用の油圧モータであって、外周にはケーシングフランジ（固定フランジ）６１と回転ケースフランジ（可動フランジ）６２とを有しており、油圧回路３３ａから供給される油圧によって固定フランジ６１と可動フランジ６２とが相対的に逆方向に回転するように形成されている。本形態例では、固定フランジ６１を前記回動側内筒３２の下部回動部材５２にボルト結合によって一体的に連結し、可動フランジ６２を前記固定側外筒３１のモータ係合部材４０に凹凸係合により連結している。

すなわち、図６に示すように、リング状のモータ係合部材４０の内周には、９０度間隔の４箇所に係合凹部４０ａが設けられるとともに、油圧モータ３３の可動フランジ６２の外周には、前記係合凹部４０ａに対応する係合突部６２ａが４箇所設けられており、モータ係合部材４０の係合凹部４０ａに可動フランジ６２の係合突部６２ａがそれぞれ僅かな隙間を空けて係合することにより、軸方向は自由な状態で回転方向のみを規制した状態で回動側内筒３２と油圧モータ３３とを連結している。

前記ロック手段３４は、前記下リーダ保持部材４８の背面側に半円形に張り出した張出部４８ｂに固定された扇形のディスク６３と、固定側外筒３１の背面側に突設した補強板６４ａを有するロック用ブラケット６４に、回動軸６５ａで軸着された一対のチャック６５と、ディスク６３を基準位置に固定するためのロックシリンダ６６とを備えている。このロックシリンダ６６は、リーダ１７が正面を向いた定位置のとき、すなわち、ガイド部材２１がリーダ１７の起立状態で前方、倒伏状態で上方を向いた状態でシリンダロッドを張出部４８ｂ及びディスク６３に設けた係合孔（図示せず）に係合させてリーダ１７が回動しないように固定するためのものである。

チャック６５は、先端のディスク挟持部６５ｂを開閉するためのリボルバクランプ用シリンダ６７と開放用バネ６８とを有しており、リボルバクランプ用シリンダ６７の非作動時（短縮時）には、開放用バネ６８の縮み方向への復元力によりディスク挟持部６５ｂが開いてディスク６３を回動可能な状態とし、リボルバクランプ用シリンダ６７を作動させて伸張させることにより、ディスク挟持部６５ｂが閉じてディスク６３を挟持し、ディスク６３を回り止めした状態となり、これによってリーダ１７の回動を任意の位置で規制することができる。

また、前記張出部４８ｂの周方向両端部には、前記ロック用ブラケット６４の下部に設けた当接部６９に当接して下リーダ保持部材４８、即ちリーダ１７の回動範囲を規制するためのストッパ部材７０が当接ボルト７０ａの突出量を微調整可能な状態でそれぞれ設けられている。

このように形成されたリーダリボルバ１５は、サブリーダ１４のガイドギブ４５に回動不能な状態で保持された固定側外筒３１の内周に、上下一対の円錐ころ軸受３５，３６を介して回動側内筒３２を回動可能に配置し、この回動側内筒３２にてリーダ１７（上リーダ１７ａ）を支持するように形成しているので、リーダ１７から加わるモーメント荷重を円錐ころ軸受３５，３６によって受けることができ、リーダリボルバ１５によってリーダ１７を回動可能な状態で確実に保持することができる。

また、回動側内筒３２に固定された状態となっている油圧モータ３３は、固定側外筒３１に対しては、固定側外筒３１のモータ係合部材４０と、油圧モータ３３の可動フランジ６２とを凹凸係合させ、可動フランジ６２とモータ係合部材４０とを軸方向に自由な状態で連結しているので、リーダ１７から回動側内筒３２に大きなモーメント荷重が掛かり、モーメント荷重によって回動側内筒３２が傾斜するようなことがあったとしても、可動フランジ６２がモータ係合部材４０に対して自由に傾斜できるので、油圧モータ３３の固定フランジ６１と可動フランジ６２との間にモーメント荷重が作用することがなく、油圧モータ３３として特別な強度を必要とせず、汎用の油圧モータを使用することが可能となる。

リーダ１７を回動させる際には、ロックシリンダ６６及びリボルバクランプ用シリンダ６７を非作動状態としてリーダ１７を回動可能な状態とし、油圧モータ３３に油圧を作動させて所定の方向に回転させると、可動フランジ６２が固定側外筒３１に回動を規制された状態で保持されているので、可動フランジ６２に対して固定フランジ６１が相対的に回動し、固定フランジ６１が固定された下部回動部材５２を介して回動側内筒３２が回動し、この回動側内筒３２にセレーション結合部５４で一体回動する状態に連結された下部フランジ部材５７を介して上リーダ１７ａが固定フランジ６１及び回動側内筒３２と共に所定の方向に回動する。さらに、上リーダ連結部材５５の前面に固着されたガイド連結部材５８が上リーダ１７ａの回動と共に回動し、ガイド連結部材５８に連結された下リーダ保持部材４８がラジアル玉軸受４７を介して回動し、これに伴って下リーダ１７ｂも同じ方向に回動する。

したがって、油圧モータ３３によって回動側内筒３２を回動させることにより、上リーダ１７ａ及び下リーダ１７ｂを所定の方向に回動させることができ、ガイド部材２１及びガイド連結部材５８も同時に回動するので、リーダ１７の回動角度にかかわらず、上リーダ１７ａ、下リーダ１７ｂ及びリーダリボルバ１５の前面にガイド部材２１が連続することになり、リーダ１７の全長にわたって作業装置２０を昇降させることができる。

また、任意の回動角度で油圧モータ３３への油圧の作動を停止すると、油圧モータ３３に内蔵されたネガティブブレーキが作動して油圧モータ３３の回動を規制する。さらに、リボルバクランプ用シリンダ６７を作動させてチャック６５でディスク６３を挟持し、下リーダ保持部材４８の回動を規制することにより、作業装置２０などからリーダ１７に回転トルクが作用してもリーダ１７が回動することを防止できる。特に、一般的なネガティブブレーキを内蔵した油圧モータ３３を併用することにより、このようなロック手段のみでリーダ１７の回動を規制するのに比べて小さな力でリーダ１７の回動を規制することができ、チャック６５によるディスク６３の挟持力を小さくすることができるので、ロック手段３４の簡略及び小型化を図ることができる。

杭打機１１の輸送のためにリーダ１７を倒伏させる際には、前述のように油圧モータ３３を作動させてリーダ１７の向きを定位置とした状態で、前記ロックシリンダ６６を作動させてリーダ１７を回動不能な状態に固定する。この固定状態では、ガイドバー兼支持部材４４とガイドバー２４とが一直線状になり、ガイドギブ４５がガイドバー兼支持部材４４とガイドバー２４とに移動可能な状態となる。したがって、摺動用シリンダー４６を作動させてガイドギブ４５をガイドバー兼支持部材４４からガイドバー２４へ摺動させてリーダ１７を軸方向に移動させることにより、輸送時におけるリーダ１７の重量や長さをバランスさせることができる。

このように、サブリーダ１４を介してリーダ１７を軸方向に移動可能に装着した大型の杭打機１１では、作業中の作業装置２０からリーダ１７に作用する反力がリーダリボルバ１５に曲げモーメントとして大きく作用するので、リーダリボルバ１５を前述の構造とすることによってリーダ１７を軸芯回りに回動可能な状態で確実に保持できるとともに、油圧モータ３３にモーメント荷重が作用しないので油圧モータ３３を保護することができる。

なお、リーダリボルバ１５の各部は、製造性や組立性を考慮して複数の部材に分割形成され、組立、分解が不要な部分は溶接による接合、組立、分解が必要な部分はボルトを用いた着脱可能な接合を採用し、必要に応じて補強部材を設けているが、各部材の形状や配置は、リーダリボルバ１５の大きさや必要な強度に応じて適宜選択されるものであり、本形態例に限定されるものではない。

また、リーダ１７に回転トルクが作用しない場合は、油圧モータ３３に内蔵したネガティブブレーキでリーダ１７の回動を抑えることができるので、前述のロック手段３４を省略することができる。さらに、リーダ１７は、下リーダ１７ｂを省略してリーダリボルバ１５より上方の上リーダ１７ａのみとすることも可能である。また、油圧モータ３３は、例えば天地を逆にするなどして固定フランジ６１を固定側外筒３１に連結し、可動フランジ６２を回動側内筒３２に連結することもできる。

さらに、本発明は、前記形態例で示したように、サブリーダ１４を介してリーダ１７を支持する杭打機１１に限らず、図８の概略側面図及び図９の要部の側面図に示すように、リーダ８１の背面側に設けられた主軸８２がベースマシン８３にアーム８４によって連結支持された杭打機８５のように、リーダ８１に取り付けられる作業装置からのモーメント荷重がリーダリボルバ８６に作用するような杭打機８５にも適用することができる。

本発明の杭打機の一形態例を示すリーダーホルダの一部断面側面図である。リーダ下端部を示す要部の側面図である。杭打機の概略側面図である。図１のIV−IV断面図である。図１のＶ−Ｖ断面図である。図１のVI−VI断面図である。図２のVII−VII断面図である。杭打機の他の形態例を示す概略側面図である。同じく要部の側面図である。

符号の説明

１１…杭打機、１２…走行部、１３…ベースマシン、１４…サブリーダ、１５…リーダリボルバ、１６…リーダホルダ、１７…リーダ、１７ａ…上リーダ、１７ｂ…下リーダ、１８…起伏シリンダ、１９…リーダ支持リンク、２０…作業装置、２１…ガイド部材、２２…ワイヤー、２３…トップシーブ、２４…ガイドバー、２５…油圧ホース、３１…固定側外筒、３２…回動側内筒、３３…油圧モータ、３３ａ…油圧回路、３４…ロック手段、３５，３６…円錐ころ軸受、３７…上部リング部材、３８…下部リング部材、３９…外側円筒部材、４０…モータ係合部材、４０ａ…係合凹部、４１…下軸受保持部材、４２…支持板、４３…ブラケット、４４…ガイドバー兼支持部材、４５…ガイドギブ、４６…摺動用シリンダー、４７…ラジアル玉軸受、４８…下リーダ保持部材、４８ａ…連結フランジ、４８ｂ…張出部、５１…上部回動部材、５２…下部回動部材、５３…内側円筒部材、５４…セレーション結合部、５５…上リーダ連結部材、５５ａ…連結フランジ、５６…押さえ板、５７…下部フランジ部材、５８…ガイド連結部材、５８ａ…上端部、５８ｂ…連結板、５８ｃ…下端部、５９…上部フランジ部材、６１…ケーシングフランジ（固定フランジ）、６２…回転ケースフランジ（可動フランジ）、６２ａ…係合突部、６３…ディスク、６４…ロック用ブラケット、６４ａ…補強板、６５…チャック、６５ａ…回動軸、６５ｂ…ディスク挟持部、６６…ロックシリンダ、６７…リボルバクランプ用シリンダ、６８…開放用バネ、６９…当接部、７０…ストッパ部材、７０ａ…当接ボルト

Claims

ベースマシンの前部にリーダを軸芯回りに回動可能に保持した杭打機において、前記ベースマシンに、前記リーダを回動可能に保持するとともにリーダを回動させる回動手段を備えたリーダリボルバを設け、該リーダリボルバは、前記ベースマシン側に連結される固定側外筒と、該固定側外筒内の上下２箇所に設けられた一対の軸受を介して同心上に配置された回動側内筒とを備え、前記固定側外筒の上端開口から上方に突出した回動側内筒の上部に前記リーダの下部を一体回動可能に連結し、前記リーダリボルバの下部に油圧モータを配置し、該油圧モータの固定フランジと可動フランジのいずれか一方のフランジを前記回動側内筒の下部に連結し、他方のフランジを前記固定側外筒の下部に連結したことを特徴とする杭打機。
前記固定側外筒の下部に軸受部材を介して下リーダを軸芯回りに回動可能に保持する下リーダ保持部材を設けるとともに、前記リーダと前記下リーダ保持部材とをガイドパイプで一体回動可能に連結したことを特徴とする請求項１記載の杭打機。
前記下リーダ保持部材に、該下リーダ保持部材と一体に回動するディスクを設けるとともに、前記固定側外筒の下部に、前記ディスクを挟持して回り止めするロック手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の杭打機。
前記前記固定側外筒の下部と前記油圧モータのフランジとの連結は、周方向に設けた複数の凹凸部による凹凸係合であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の杭打機。
前記油圧モータはネガティブブレーキを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の杭打機。
前記リーダリボルバは、リーダのベースマシン側に平行に設けられたサブリーダによってベースマシンに支持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の杭打機。
前記リーダリボルバは、リーダ背面側に設けた主軸が、前記ベースマシンに設けたアームによって支持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の杭打機。