JP5822650B2 - 杭打機及び杭打機の安定度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭打機及び杭打機の安定度測定方法に関し、詳しくは、施工条件や施工方法に応じてリーダや作業装置、カウンタウエイトなどの各種機器を適宜選択して装着する杭打機及び各種機器を装着した作業状態の杭打機の安定度を測定する方法に関する。

下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して上部旋回体を旋回可能に設けた杭打機では、施工条件や施工方法によって上部旋回体の前部に装着するリーダの長さやリーダに装着する作業装置を適宜選択することから、上部旋回体の前部に加わる荷重が変化する。ｓらに、上部旋回体の後部に装着するカウンタウエイトも、組み合わせにより重量を変えることができるようになっている。

また、電動式の作業装置を使用する場合には、上部旋回体の後部に、発電機を載置する発電機架台を設けるようにしている。このため、上部旋回体に装着する各種機器の装着状態によって杭打機全体の重量や重心位置が変化することになり、前後左右の荷重のバランスによっては杭打機の安定度が低下して転倒するおそれがある。また、上部旋回体の後部の荷重が大きすぎると、旋回ベアリングに大きな負荷がかかり、旋回ベアリングの寿命を縮めてしまう。

このようなことから、各種機器を装着した実際の作業状態における杭打機の安定度を求める必要があり、従来は、ベースマシンや各種機器の重量などをパソコンに入力して計算によって求めていた。また、作業状態における杭打機の安定度を直接的に測定する方法として、上部旋回体に設けられているフロントジャッキ及びリアジャッキ（アウトリガジャッキ）を所定の順序でそれぞれ作動させて杭打機を傾斜させ、各傾斜状態で各ジャッキに加わる荷重をそれぞれ検出し、検出した各荷重に基づいて杭打機の重量や重心位置を算出するとともに、杭打機の安定度を算出するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１８５２０４号公報

上述の特許文献１のものは、荷重や傾斜角度を検出するセンサを用意することにより、装置の装着状態が異なる各種杭打機の安定度を正確に求めることはできるが、各種センサを用意した状態でフロントジャッキ及びリアジャッキを所定の順序で作動させる必要があり、安定度の算出に手間がかかるという問題があった。

そこで本発明は、杭打機自体に荷重を検出するセンサを組み込むことにより、簡単な構造で、かつ、容易に重心や安定度を測定することができる杭打機及び杭打機の安定度測定方法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、クローラを備えた下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンにおける前記上部旋回体の前部にリーダブラケット連結部材を介して取り付けられるリーダブラケットを設けるとともに、前記上部旋回体の後部にアウトリガボックス連結部材を介して取り付けられるアウトリガボックスを設けた杭打機において、前記リーダブラケット連結部材として、前記リーダブラケットに加わるリーダ及び作業装置を含む荷重をフロント荷重として検出するピン型ロードセルを用いるとともに、前記アウトリガボックス連結部材として、前記アウトリガボックスに加わるカウンタウエイトを含む荷重をリア荷重として検出するピン型ロードセルを用い、前記リーダブラケットに設けられたフロントジャッキのシリンダの伸び側と、前記アウトリガボックスに設けられたリアジャッキのシリンダの伸び側とに、シリンダの伸び側の圧力上昇を検出したときに前記ピン型ロードセルによる荷重の検出を停止させる圧力センサをそれぞれ設けたことを特徴としている。また、前記アウトリガボックスに、発電機を載置する発電機架台が取り付けられ、前記リア荷重は、発電機及び発電機架台を含む荷重であっても良く、前記リーダブラケット連結部材及び前記アウトリガボックス連結部材は、上下左右の４箇所にそれぞれ設けられていると好ましい。
さらに、前記リーダブラケットに設けられたフロントジャッキのシリンダの伸び側と、前記アウトリガボックスに設けられたリアジャッキのシリンダの伸び側とに、シリンダの伸び側の圧力上昇を検出したときに前記ピン型ロードセルによる荷重の検出を停止させる圧力センサをそれぞれ設けると好適である。

また、本発明の杭打機の安定度測定方法は、クローラを備えた下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンにおける前記上部旋回体の前部にリーダブラケット連結部材を介して取り付けられるリーダブラケットを設けるとともに、前記上部旋回体の後部にアウトリガボックス連結部材を介して取り付けられるアウトリガボックスを設けた杭打機の安定度を検出する方法において、前記リーダブラケット連結部材としてピン型ロードセルを用い、該ピン型ロードセルにて前記リーダブラケットに加わるリーダ及び作業装置を含む荷重をフロント荷重として検出し、前記アウトリガボックス連結部材としてピン型ロードセルを用い、該ピン型ロードセルにて前記アウトリガボックスに加わるカウンタウエイトを含む荷重をリア荷重として検出するとともに、検出した前記フロント荷重及び前記リア荷重と，あらかじめ求めた前記ベースマシンの重量及び重心位置とに基づいて、作業状態における杭打機の重量及び重心位置を算出し、前記リーダブラケットに設けられたフロントジャッキのシリンダの伸び側の圧力を検出するとともに、前記アウトリガボックスに設けられたリアジャッキのシリンダの伸び側の圧力を検出し、各シリンダの伸び側の圧力が上昇したときに、前記ピン型ロードセルによる荷重の検出又は重量及び重心位置の算出を停止することを特徴としている。また、前記アウトリガボックスに、発電機を載置する発電機架台が取り付けられ、前記リア荷重は、発電機及び発電機架台を含む荷重であっても良く、さらに、算出した前記重量があらかじめ設定された最大重量を超えたとき、あるいは、算出した前記重心位置があらかじめ設定された基準重心範囲を外れたときに、警報を発したり、杭打機を停止させたりすると好適である。

本発明によれば、リーダブラケット連結部材及びアウトリガボックス連結部材として用いたピン型ロードセルによって上部旋回体に加わるフロント荷重及びリア荷重を検出することができるので、上部旋回体の前後に加わる荷重の状態を容易かつ確実に知ることができる。さらに、検出したフロント荷重及びリア荷重と、あらかじめ求めたベースマシンの重量及び重心位置とに基づいて重量や重心位置を算出することにより、各種機器を装着した実際の作業状態における杭打機の安定度を求めることができる。これにより、杭打機が転倒する危険性の有無を判定することができるので、転倒の危険性がある際には、警告灯や警報音を発してオペレータに警告したり、杭打機の作動を自動的に停止させたりすることにより、作業中の杭打機が転倒することを確実に防止できる。

また、フロントジャッキやリアジャッキ（アウトリガジャッキ）のシリンダの伸び側の圧力が上昇したとき、すなわち、シリンダのロッドが伸長して各ジャッキが作動した状態では、荷重の検出や重量及び重心位置の算出を停止することにより、不正確な荷重データで杭打機の重量や重心位置を算出してしまうことを防止できる。

本発明の一形態例を示す杭打機のリーダブラケットの要部側面図である。 同じくリーダブラケットの要部平面図である。 図４のIII-III断面図である。 同じくアウトリガボックスの要部平面図である。 同じく杭打機の平面図である。 同じく杭打機の側面図である。

図１乃至図６は本発明の杭打機の一形態例を示す図で、この杭打機１１のベースマシン１２は、クローラ１３ａを備えた下部走行体１３の上部に、旋回ベアリング１４を介して上部旋回体１５を旋回可能に設けるとともに、該上部旋回体１５の前部には、リーダ１６及びフロントジャッキ１７が取り付けられるリーダブラケット１８が設けられ、上部旋回体１５の後部には、リアジャッキ（アウトリガジャッキ）１９，１９と、カウンタウエイト２０と、発電機載置台２１を取り付けるアウトリガボックス２２とが設けられている。

リーダブラケット１８は、後端部から上部旋回体１５の方向に突設した左右一対の連結腕１８ａ，１８ａと、前端部に設けられたリーダ保持部１８ｂと、上面に設けられたシーブブラケット１８ｃと、両側面にそれぞれ設けられた前記フロントジャッキ１７，１７とを備えている。連結腕１８ａ，１８ａの上端部及び下端部は、上部旋回体１５の前方に突設した左右一対のリーダブラケット取付腕１５ａ，１５ａの上下に形成された二股部にそれぞれ差し込まれ、両者の重合部に形成された上下左右４箇所の通孔に、リーダブラケット連結部材となる４本の第１ピン型ロードセル２３を挿通することにより連結され、リーダブラケット１８が４本の第１ピン型ロードセル２３を介して上部旋回体１５の前部に取り付けられた状態となる。

リーダ保持部１８ｂは、リーダ１６の後方及び両側方を囲繞する前方が開口した平面視Ｕ字状のブラケット部１８ｄを備えており、リーダ１６の下端部を左右方向に貫通したリーダ取付軸２４の両端部がブラケット部１８ｄに取り付けられている。また、シーブブラケット１８ｃには、上部旋回体１５に設けられたウインチから巻出されたワイヤロープが掛け回される複数のガイドシーブ１８ｅが回転可能に取り付けられている。前記フロントジャッキ１７は、リーダブラケット１８の中央部左右両側部に回動ピン１７ａを介してそれぞれ水平方向に回動可能に取り付けられる回動腕１７ｂの先端部にジャッキシリンダ１７ｃをそれぞれ設けたものであって、ジャッキシリンダ１７ｃの下端から下方に突出したシリンダロッド１７ｄの下端には接地板１７ｅが設けられている。また、各回動腕１７ｂの外側面には、回動腕１７ｂを開いた状態で固定するための固定部材１７ｆがそれぞれ設けられている。

前記リーダ１６は、前記リーダ取付軸２４によってリーダブラケット１８に対して前後左右に傾動可能に取り付けられるリーダ基部材１６ａの上部に、複数のリーダ部材１６ｂ、１６ｂを連結したものであって、リーダ１６の中間部には、リーダ１６を回動可能に保持するリーダホルダ２５が設けられている。このリーダホルダ２５の後部には、前記リアジャッキ１９，１９の先端部上面に立設される左右一対のバックステー２６，２６の先端が連結され、該バックステー２６，２６によってリーダ１６が後方から支持されている。

また、リーダ基部材１６ａの上に連結されるリーダ部材１６ｂには、リーダ基部材１６ａの外周に設けられた突片を把持してリーダ１６の回動を防止する回り止め部材２７が設けられ、リーダ１６の頂部には、ワイヤロープが掛け回される複数のガイドシーブを回転可能に設けたトップシーブブロック２８が設けられている。さらに、リーダ１６の前面には、各種作業装置、例えば、オーガを駆動するオーガ駆動装置２９がリーダ１６に沿って昇降可能に設けられ、トップシーブブロック２８から垂下したワイヤロープ３０にて吊持され、上部旋回体１５との間には、図示しない油圧配管あるいは電源ケーブルが接続されている。

一方、前記アウトリガボックス２２は、前端部両側から上部旋回体１５の方向に突設した左右一対の連結腕２２ａ，２２ａと、両側部にそれぞれ設けられた前記リアジャッキ１９，１９と、上面に設けられたカウンタウエイト載置部２２ｂと、後部側に設けられた発電機載置台２１の取付部とを備えている。連結腕２２ａの上端部及び下端部は、上部旋回体１５の後部から突設した左右一対のアウトリガボックス連結腕１５ｂ，１５ｂの上下に形成された二股部にそれぞれ差し込まれ、両者の重合部に形成された上下左右４箇所の通孔に、アウトリガボックス連結部材となる４本の第２ピン型ロードセル３１を挿通することにより連結され、アウトリガボックス２２が４本の第２ピン型ロードセル３１を介して上部旋回体１５の後部に取り付けられた状態となる。

カウンタウエイト載置部２２ｂは、前記カウンタウエイト２０を載置するもので、発電機載置台２１は、前記オーガ駆動装置２９が電動式の場合に、電源となる発電機３２を載置するために設けられ、オーガ駆動装置２９が油圧式の場合には、発電機載置台２１はアウトリガボックス２２から取り外される。

リアジャッキ１９は、アウトリガボックス２２の両側部に回動ピン１９ａを介してそれぞれ水平方向に回動可能に取り付けられる回動腕１９ｂと、該回動腕１９ｂの中間部に設けられたジャッキシリンダ１９ｃと、回動腕１９ｂの先端上面に設けられたバックステー連結部１９ｄとを備えている。前記ジャッキシリンダ１９ｃの下端から下方に突出したシリンダロッド１９ｅの下端には接地板１９ｆが設けられており、回動腕１９ｂの後部側面には、輸送時にリアジャッキ１９を収納位置に移動させて固定するためのシリンダ１９ｇが設けられている。また、前記バックステー連結部１９ｄには、前記バックステー２６の下端部となるロッドの先端が連結される。

リーダブラケット１８やアウトリガボックス２２を上部旋回体１５に取り付けるための連結部材となる第１ピン型ロードセル２３及び第２ピン型ロードセル３１は、リーダブラケット取付腕１５ａ及びアウトリガボックス連結腕１５ｂの各二股部に両端が保持され、各二股部に差し込まれた連結腕１８ａ，２２ａから加わる荷重を中間部で検出する周知のピン型ロードセルであって、４本の第１ピン型ロードセル２３によってリーダブラケット１８に加わるリーダ１６やオーガ駆動装置２９、フロントジャッキ１７などからの荷重をフロント荷重として検出し、４本の第２ピン型ロードセル３１によってアウトリガボックス２２に加わるカウンタウエイト２０や発電機載置台２１、発電機３２、リアジャッキ１９などからの荷重をリア荷重として検出する。

このように形成された杭打機１１は、施工条件や施工方法に応じて、リーダブラケット１８には、掘削深さに対応した長さ（高さ）を有するリーダ１６が取り付けられるとともに、リーダ１６には、一軸型や二軸型、電動式や油圧式のオーガ駆動装置（作業装置）２９が選択して取り付けられ、さらに、リーダ１６の長さに対応したバックステー２６が取り付けられる。また、アウトリガボックス２２には、カウンタウエイト２０が載置され、オーガ駆動装置２９が電動式の場合には発電機３２を載置する発電機載置台２１が取り付けられる。

リーダブラケット１８及びアウトリガボックス２２に前記各種機器を取り付けた作業状態で、前記第１ピン型ロードセル２３によってフロント荷重が検出され、前記第２ピン型ロードセル３１によってリア荷重が検出される。この状態で、検出したフロント荷重及びリア荷重をそれぞれ表示することにより、オペレータがフロント荷重及びリア荷重を確認することができ、あらかじめ設定された最大フロント荷重や最大リア荷重との比較や、前後の荷重バランスが適切か否かを判断することができる。

これにより、各荷重や荷重バランスが不適切であるとオペレータが判断した場合には、作業開始前に対応することができ、過大なリア荷重による旋回ベアリング１４への悪影響も回避することができる。また、同様に、各４本の第１ピン型ロードセル２３や第２ピン型ロードセル３１のそれぞれの荷重バランスを比較することにより、フロント荷重やリア荷重における前後左右方向のバランスを算出して表示することも可能である。

さらに、あらかじめ前記各種機器を取り付けていない状態で計算あるいは実測にて求めた前記ベースマシン１２の重量及び重心位置と、検出したフロント荷重及びリア荷重とに基づいて、作業状態における杭打機１１の重量や重心位置を算出することにより、重量が杭打機１１に設定されている最大重量を超えているが否か、重心位置があらかじめ設定された基準重心範囲内にあるか否かを判定することで作業状態における杭打機１１の安定度を求めることができ、作業状態の杭打機１１の重量が最大重量を超えている場合や重心位置が基準重心範囲内から外れて安定度が低下している場合には、警告灯や警報音などの警報を発してオペレータに通知したり、下部走行体１３による走行や上部旋回体１５の旋回を含む杭打機１１の各種動作を自動的に停止させることができる。これにより、杭打ち作業中の杭打機１１を保護できるとともに、杭打機１１が転倒する危険性も回避することができる。

一方、フロントジャッキ１７やリアジャッキ１９が作動している場合、すなわち、ジャッキシリンダ１７ｃ，１９ｃの伸び側に作動油を供給してシリンダロッド１７ｄ、１９ｅを伸長させ、接地板１７ｅ、１９ｆを接地させた状態では、各ジャッキ１７，１９によってリーダブラケット１８やアウトリガボックス２２が支持された状態になり、リーダ１６やカウンタウエイト２０などの荷重の一部を各ジャッキ１７，１９が負担し、各ピン型ロードセル２３，３１で検出した荷重データが変化して正確な荷重を検出できなくなるため、ジャッキシリンダ１７ｃ，１９ｃの伸び側に作動油を供給する経路の任意の位置に圧力センサを設け、該圧力センサが圧力上昇を検出したときに、各ピン型ロードセル２３，３１での荷重の検出を停止したり、重量や重心位置の算出を停止したりすることにより、誤った荷重データに基づいた誤判定を回避することができる。

このように、施工条件や施工方法によって上部旋回体の前部に装着するリーダの長さやリーダに装着する作業装置を変更しても、杭打機１１の重量や重心位置から安定度を容易に求めることができるので、転倒などの事故発生を防止して杭打機１１による杭打ち作業を安全かつ確実に行うことができる。

なお、重量や重心位置の算出は、従来のパソコンによる計算と同様にして行うことができ、簡単な演算装置を用いることによって容易に算出することが可能である。また、オーガ駆動装置の代わりに油圧ハンマを用い、発電機の代わりにハンマ用油圧ユニットを発電機載置台に載置することもできる。

１１…杭打機、１２…ベースマシン、１３…下部走行体、１３ａ…クローラ、１４…旋回ベアリング、１５…上部旋回体、１５ａ…リーダブラケット取付腕、１５ｂ…アウトリガボックス連結腕、１６…リーダ、１６ａ…リーダ基部材、１６ｂ…リーダ部材、１７…フロントジャッキ、１７ａ…回動ピン、１７ｂ…回動腕、１７ｃ…ジャッキシリンダ、１７ｄ…シリンダロッド、１７ｅ…接地板、１７ｆ…固定部材、１８…リーダブラケット、１８ａ…連結腕、１８ｂ…リーダ保持部、１８ｃ…シーブブラケット、１８ｄ…ブラケット部、１８ｅ…ガイドシーブ、１９…リアジャッキ、１９ａ…回動ピン、１９ｂ…回動腕、１９ｃ…ジャッキシリンダ、１９ｄ…バックステー連結部、１９ｅ…シリンダロッド、１９ｆ…接地板、１９ｇ…シリンダ、２０…カウンタウエイト、２１…発電機載置台、２２…アウトリガボックス、２２ａ…連結腕、２３…第１ピン型ロードセル、２４…リーダ取付軸、２５…リーダホルダ、２６…バックステー、２７…回り止め部材、２８…トップシーブブロック、２９…オーガ駆動装置、３０…ワイヤロープ、３１…第２ピン型ロードセル、３２…発電機

Claims (7)

1. クローラを備えた下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンにおける前記上部旋回体の前部にリーダブラケット連結部材を介して取り付けられるリーダブラケットを設けるとともに、前記上部旋回体の後部にアウトリガボックス連結部材を介して取り付けられるアウトリガボックスを設けた杭打機において、前記リーダブラケット連結部材として、前記リーダブラケットに加わるリーダ及び作業装置を含む荷重をフロント荷重として検出するピン型ロードセルを用いるとともに、前記アウトリガボックス連結部材として、前記アウトリガボックスに加わるカウンタウエイトを含む荷重をリア荷重として検出するピン型ロードセルを用い、前記リーダブラケットに設けられたフロントジャッキのシリンダの伸び側と、前記アウトリガボックスに設けられたリアジャッキのシリンダの伸び側とに、シリンダの伸び側の圧力上昇を検出したときに前記ピン型ロードセルによる荷重の検出を停止させる圧力センサをそれぞれ設けたことを特徴とする杭打機。
2. 前記アウトリガボックスに、発電機を載置する発電機架台が取り付けられ、前記リア荷重は、発電機及び発電機架台を含む荷重であることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
3. 前記リーダブラケット連結部材及び前記アウトリガボックス連結部材は、上下左右の４箇所にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の杭打機。
4. クローラを備えた下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して上部旋回体を旋回可能に設けたベースマシンにおける前記上部旋回体の前部にリーダブラケット連結部材を介して取り付けられるリーダブラケットを設けるとともに、前記上部旋回体の後部にアウトリガボックス連結部材を介して取り付けられるアウトリガボックスを設けた杭打機の安定度を検出する方法において、前記リーダブラケット連結部材としてピン型ロードセルを用い、該ピン型ロードセルにて前記リーダブラケットに加わるリーダ及び作業装置を含む荷重をフロント荷重として検出し、前記アウトリガボックス連結部材としてピン型ロードセルを用い、該ピン型ロードセルにて前記アウトリガボックスに加わるカウンタウエイトを含む荷重をリア荷重として検出するとともに、検出した前記フロント荷重及び前記リア荷重と，あらかじめ求めた前記ベースマシンの重量及び重心位置とに基づいて、作業状態における杭打機の重量及び重心位置を算出し、前記リーダブラケットに設けられたフロントジャッキのシリンダの伸び側の圧力を検出するとともに、前記アウトリガボックスに設けられたリアジャッキのシリンダの伸び側の圧力を検出し、各シリンダの伸び側の圧力が上昇したときに、前記ピン型ロードセルによる荷重の検出又は重量及び重心位置の算出を停止することを特徴とする杭打機の安定度測定方法。
5. 前記アウトリガボックスに、発電機を載置する発電機架台が取り付けられ、前記リア荷重は、発電機及び発電機架台を含む荷重であることを特徴とする請求項４記載の杭打機の安定度測定方法。
6. 算出した前記重量があらかじめ設定された最大重量を超えたとき、あるいは、算出した前記重心位置があらかじめ設定された基準重心範囲を外れたときに、警報を発することを特徴とする請求項４又は５記載の杭打機の安定度測定方法。
7. 算出した前記重量があらかじめ設定された最大重量を超えたとき、あるいは、算出した前記重心位置があらかじめ設定された基準重心範囲を外れたときに、杭打機を停止させることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の杭打機の安定度測定方法。

Images