JP5871595B2

JP5871595B2 - 杭打機

Info

Publication number: JP5871595B2
Application number: JP2011269798A
Authority: JP
Inventors: 村手　徳夫; 徳夫村手; 英彰那須
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: JP2013119766A

Description

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、クレーンのブーム先端で角筒状のリーダを支持した懸垂式リーダ構造を有する杭打機に関する。

オーガ等の作業装置をリーダに沿って昇降させ、掘削作業などを行う杭打機として、ベースマシンにクローラクレーンを使用し、クローラクレーンのブームの先端で、角筒状（断面矩形状）のリーダの上部を支持した懸垂式リーダ構造の杭打機（懸垂式杭打機）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、リーダを長くしたり、高トルクの作業装置を用いたりする場合は、リーダ主材の強度を向上させる必要があるだけでなく、リーダ主材の前面に取付部材を介して接合されるガイドパイプの取付強度も向上させる必要がある。このため、リーダ主材が円筒状の場合、リーダ主材におけるガイドパイプ取付部材の接合部に、リーダ主材の外周面又は内周面に合致した断面円弧状の補強板をリーダの長手方向に溶接することにより、ガイドパイプ取付部材の接合部を補強したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−１１３２２３号公報実開昭５８−１７１９２８号公報

リーダの強度向上は、一般的に、リーダ主材の断面形状を大きくしたり、厚肉にしたりすることにより行われている。リーダを自転させることがない懸垂式杭打機では、同程度の太さの円筒状のリーダ主材に比べて断面二次モーメントが大きく、製作も容易な角筒状のリーダ主材を用いることにより、リーダ全体の強度向上を図るとともに、製造コストの低減も図っている。このような角筒状のリーダ主材の場合も、リーダを鉛直方向に立設した状態で、前後方向の寸法や左右方向の寸法（幅寸法）を大きくし、材料となる鋼板の肉厚を厚くすることによって強度を向上させることができる。

しかし、オーガのような作業装置は、各種杭打機において作業内容に応じて選択して用いるものであるから、作業装置に設けられている左右一対のガイドギブのピッチ（中心線間隔）は、特殊なものを除いて一定のピッチに設定されており、リーダに設けられている左右一対のガイドパイプのピッチも、ガイドギブのピッチに合わせて設定されている。

したがって、リーダの強度を向上させるために角筒状のリーダ主材の幅寸法を広げると、ガイドパイプ取付部材の接合部がリーダ主材の前面部の両側縁から離れた内側に位置する状態となる。作業中に発生する作業装置のトルクは、ガイドギブからガイドパイプに伝わり、さらに、ガイドパイプから取付部材を介してリーダ主材の前面部に作用する。このとき、取付部材の接合部が前面部の両側縁より内側にあると、作業装置のトルクが前面部に対して局部的に作用し、前面部が変形してしまうおそれがある。

この対策として、前面部の強度を向上させるためにリーダ主材を厚肉にすると、リーダの重量が増加して杭打機全体の安定性が低下することから、ベースマシンとしてより大型のクローラクレーンが必要となる。また、補強部材を溶接することで前面部を補強することもできるが、取付部材を接合した後に補強部材を溶接すると、溶接時の熱で歪みが発生してガイドパイプの直線性が失われることがあるため、補強部材溶接後に歪み取り作業を行わなければならず、作業工数の増加から製造コストの上昇を招くことになる。

そこで、本発明は、構造解析を用いてリーダ構造の最適化を種々検討することにより、リーダを長くしたり、高トルクの作業装置を用いたりした場合でも、ガイドパイプを取り付けるリーダ前面部の剛性を確保することができ、ガイドパイプの直線性を保つことができる構造のリーダ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、作業装置の昇降をガイドする一対のガイドパイプを、該ガイドパイプの軸線方向に設けられている取付部材を介して角筒状のリーダ主材の前面板の表面に接合したリーダ部材を複数連結して形成したリーダの上部をベースマシンから起立したブームの先端で支持した杭打機において、前記ブームの先端で支持されるリーダ部材の前記リーダ主材は、前記前面板の幅寸法が前記取付部材の接合間隔より広く形成され、前記前面板と該前面板の側縁部からリーダ後部側に向かって延設された一対の側面板との間の各内側隅部に配置される細幅の鋼板からなる補強部材の前端を前記前面板の裏面に接合するとともに後端を前記側面板の裏面に接合して、前記補強部材を前記前面板と前記側面板との間に設け、前記補強部材の前端の接合位置を、前面板の表面に接合される前記取付部材後端の接合位置に対応させたことを特徴としている。

さらに、本発明の杭打機は、前記ブームの先端で支持される前記リーダ部材の上下に連結されるリーダ部材のリーダ主材がブームの先端で支持される前記リーダ部材のリーダ主材と同一の前記補強部材を備えていること、前記リーダ主材は、中立軸を境にして分割形成された断面コ字状の前面側部材と後面側部材との開口端同士を接合して形成されていること、前記補強部材を備えた前記リーダ主材が他のリーダ部材のリーダ主材に比べて厚肉であることを特徴
としている。

本発明の杭打機によれば、他のリーダ部材に比べて作業装置のトルクから発生する反力が強いリーダ部材であるブームの先端で支持されるリーダ部材、好ましくは、このリーダ部材の上下に連結されるリーダ部材について、リーダ主材の幅寸法を取付部材の接合間隔より広く形成することにより、さらに好ましくは、他のリーダ主材より厚肉にすることにより、幅広のリーダ主材でリーダ部材の剛性を確保できるとともに、前面板と側面板との間の内側隅部に、前端が前面板の表面に接合される取付部材の接合位置に対応した裏面に補強部材を接合したことにより、ガイドパイプの取付部材から前面板に作用する作業装置のトルクを、補強部材を介して前面板と側面板とで受けることができ、前面板の変形を防止してガイドパイプの直線性を保つことができる。また、他のリーダ部材として一般的な角筒状のリーダ主材を用いてもリーダ全体の剛性を十分なものとすることができる。

さらに、中立軸を境にして分割形成された断面コ字状の前面側部材と後面側部材とを接合してリーダ主材を形成することにより、前記リーダ主材を容易に製作できるとともに、リーダの前後方向に大きな曲げ応力が作用しても、両部材の接合部に大きな力が加わることがなく、リーダ前後方向の曲げ強度を確保することができる。

本発明の杭打機の一形態例を示す側面図である。要部の断面平面図である。リーダ部材の斜視図である。リーダ主材の前面側部材と後面側部材とを示す断面図である。

本形態例に示す杭打機１１のベースマシン１２は、クローラを有する下部走行体１２ａと、該下部走行体１２ａの上に旋回可能に設けられた上部旋回体１２ｂとを備えたクローラクレーンであって、上部旋回体１２ｂの前部には、複数の継ブーム１３ａを長手方向に連結したラチスブーム１３が設けられている。このラチスブーム１３の先端には、リーダ１４の上部を支持する支持ブラケット１５が設けられ、前記上部旋回体１２ｂの前部には、リーダ１４の下部を支持する支持アーム１６が設けられている。ラチスブーム１３は、上部旋回体１２ｂに設けられた起伏用のウインチ１２ｃからガントリ１２ｄを介して掛け渡された起伏用のワイヤロープ１７ａによって起伏し、図１に示すように、ラチスブーム１３を所定角度に引き起こした状態で、リーダ１４を鉛直方向に懸垂した作業状態になるように形成されている。

リーダ１４の前面には、作業装置、例えばオーガ１８を昇降可能にガイドするための左右一対のガイドパイプ１９，１９がリーダ全長にわたって設けられ、オーガ１８の後部には、前記ガイドパイプ１９，１９を外側から摺動可能に把持する一対のガイドギブ１８ａ，１８ａが設けられている。オーガ１８は、上部旋回体１２ｂに設けられた昇降用のウインチ１２ｅからトップシーブ２０に掛け渡されたワイヤーロープ１７ｂに吊下げられており、ウインチ１２ｅの巻き上げ操作、巻き下げ操作により、リーダ１４の前面に沿って昇降するように形成されている。

リーダ１４は、所定長さの複数のリーダ部材をフランジ結合によって長手方向に連結したもので、リーダ１４の上部には、前記支持ブラケット１５に吊設ピン２１を介して軸着される連結ブラケット２２を備えた第１リーダ部材２３が配置されるとともに、最下部には、前記支持アーム１６の先端に設けられた連結部材１６ａが連結される第２リーダ部材２４が配置されている。第１リーダ部材２３と第２リーダ部材２４との間、及び、第１リーダ部材２３の上部には、複数の中間リーダ部材２５ａ，２５ｂ，２５ｃが連結されている。

第１リーダ部材２３は、断面矩形の角筒状に形成されたリーダ主材３１と、該リーダ主材３１の上下両端にそれぞれ設けられた連結用フランジ部材３２と、リーダ主材３１の前面に設けられた左右一対の前記ガイドパイプ１９，１９とで形成されており、リーダ主材３１の前後方向の寸法及び幅方向の寸法は、リーダ１４の全体として十分な剛性を確保できる寸法にそれぞれ設定されている。また、ガイドパイプ１９，１９は、該ガイドパイプ１９，１９の軸線方向にそれぞれ設けられている板状の取付部材１９ａ，１９ａと、両ガイドパイプ１９，１９及び両取付部材１９ａ，１９ａの間を連結する板状の多数の横繋ぎ材１９ｂとを備えている。ガイドパイプ１９，１９のピッチ（中心線間隔）は、各種杭打機で選択使用されるオーガ１８などの各種作業装置に設けられている前記ガイドギブ１８ａ，１８ａのピッチと同じ寸法に設定されており、リーダ主材３１の前面に接合される取付部材１９ａ，１９ａの後端の間隔は、ガイドパイプ１９，１９のピッチと同程度の寸法となっている。

前記リーダ主材３１は、中立軸Ｎ−Ｎを境にして分割形成した断面コ字状の前面側部材３３の後端開口縁と、同じく断面コ字状の後面側部材３４の前端開口縁とを接合して形成され、リーダ主材３１の前後方向の寸法は、リーダ前後方向の剛性を確保できる寸法に設定されるとともに、リーダ幅方向の寸法は、前記取付部材１９ａの後端同士の間隔より幅広で、リーダ左右方向の剛性を確保できる寸法に設定されている。前面側部材３３の前面板３３ａと、該前面板３３ａの側縁部から後面側部材３４に向かって延設された一対の側面板３３ｂ，３３ｂとの間の内側隅部には、前面板３３ａを補強するための補強部材３５が設けられている。この補強部材３５は、幅狭の鋼板を前面板３３ａ及び側面板３３ｂに対して約４５度の角度で配置し、前面側部材３３の全長にわたって接合したものであって、補強部材３５の前端は、前面板３３ａの表面に接合される前記取付部材１９ａ，１９ａの後端の各接合位置に対応した前面板３３ａの裏面にそれぞれ位置させている。

このように、リーダ主材３１の幅寸法を、ガイドパイプ１９，１９を取り付ける取付部材１９ａ，１９ａの接合間隔より大きくすることによって第１リーダ部材２３の剛性を確保できるとともに、取付部材１９ａ，１９ａが接合される前面板３３ａと側面板３３ｂとの間に補強部材３５を設けることにより、オーガ１８からガイドパイプ１９の取付部材１９ａを介してリーダ主材３１の前面板３３ａに作用するトルクを、補強部材３５を介して前面板３３ａと側面板３３ｂとに分散させることで取付部材接合部周辺の剛性を向上できるので、トルクが前面板３３ａに局部的に作用して前面板３３ａが変形することを防止できる。

また、前面側部材３３と後面側部材３４とを中立軸Ｎ−Ｎを境にして分割形成し、両部材３３，３４の開口端同士を溶接して接合することにより、リーダ１４の前後方向に大きな曲げ応力が作用しても、両部材３３，３４の接合部に大きな力が加わることがなく、仮に接合部に溶接欠陥があったとしても、リーダ前後方向の曲げ強度を確保することができる。

オーガ１８に装着したケーシング２６をオーガ１８で回転させながら地中に圧入したり、地中から引き抜いたりする際には、ケーシング２６の回転反力がオーガ１８からガイドギブ１８ａ，１８ａ、ガイドパイプ１９，１９、取付部材１９ａ，１９ａを介してリーダ主材３１に作用するが、取付部材１９ａ，１９ａからの応力を、補強部材３５によって前面板３３ａと側面板３３ｂとに分散させて支持することができるので、前面板３３ａが変形することはなく、ガイドパイプ１９，１９の直線性を維持してオーガ１８を円滑に昇降させることができる。

前記前面側部材３３及び前記後面側部材３４は、所定の寸法の鋼板をプレスにて所定角度に曲げ加工（ベンダー加工）して溝形にするだけで容易に製作することができ、前面側部材３３と前記後面側部材３４とを接合する前に、前面側部材３３の内側所定位置に補強部材３５を容易に接合することができる。また、リーダ主材にガイドパイプを取り付けた後に補強部材を溶接する従来の場合に比べて、ガイドパイプ１９，１９を接合する前に補強部材３５を溶接するので、前面側部材３３に補強部材３５を溶接する際に熱歪みを生じても容易に修正することができ、後から取り付けるガイドパイプ１９，１９の直線性に影響を与えることはない。

また、全てのリーダ部材におけるリーダ主材に前記補強部材３５を設けることにより、リーダ１４の全長にわたる全ての前面板の変形をより確実に防止することができるが、連結ブラケット２２及び支持ブラケット１５を介してラチスブーム１３の先端に固定された状態の第１リーダ部材２３は、他のリーダ部材に比べてオーガ１８のトルクから発生する反力が強いため、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１のみに前記補強部材３５を設けるだけでも、リーダ１４の全長にわたる全ての前面板の変形を防止することが可能である。さらに、この第１リーダ部材２３のリーダ主材３１を、他の中間リーダ部材２５ａのリーダ主材に比べて厚肉に形成することにより、前面板３３ａの変形をより確実に防止することができる。

また、第１リーダ部材２３の上下にフランジ結合によって連結された中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃは、他の中間リーダ部材２５ａに比べてトルク反力が強い傾向となるので、中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃのリーダ主材にも、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１と同様の補強部材を設けたり、他の中間リーダ部材２５ａより厚肉に形成することにより、中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃにおける前面板の変形をより確実に防止することができる。

このように、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１のみ、あるいは、第１リーダ部材２３及び中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃのリーダ主材を厚肉にしてリーダ前面板を補強することにより、リーダ１４における全てのリーダ主材を厚肉に形成して前面板を補強した場合に比べて、リーダ１４の重量の増加を抑えることができる。

また、第１リーダ部材２３や中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃにおけるリーダ主材の構造を、他の中間リーダ部材２５ａのリーダ主材の構造とは異なるものにした場合でも、リーダ主材の両端に設けられる連結用フランジ部材３２を既存のリーダ部材と同じ形状にすることにより、オーガからのトルクをリーダ全体で吸収できる部分の中間リーダ部材２５ａとして既存のリーダ部材を用いることが可能となる。これにより、特殊な構造を有するリーダ部材の使用数を最小限にすることができ、リーダ長の変更を、既存のリーダ部材を用いて容易に行うことができる。

なお、リーダ主材の構造は、上記形態例に限るものではなく、例えば、補強部材の前端の位置は、取付部材の接合位置の裏面に厳密に一致させる必要はなく、僅かに中央側や側縁側にずれた位置であってもよく、前面板及び側面板に対して４５度で交わるように配置しなくてもよい。また、中立軸を境にして前後に分割形成せずに左右に分割形成したり、後面板部分のみ分割形成したりすることも可能である。さらに、ベースマシンの構成も任意であり、ブームもラチスブームに限るものではない。

１１…杭打機、１２…ベースマシン、１２ａ…下部走行体、１２ｂ…上部旋回体、１２ｃ…ウインチ、１２ｄ…ガントリ、１２ｅ…ウインチ、１３…ラチスブーム、１３ａ…継ブーム、１４…リーダ、１５…支持ブラケット、１６…支持アーム、１６ａ…連結部材、１７ａ…ワイヤロープ、１７ｂ…ワイヤーロープ、１８…オーガ、１８ａ…ガイドギブ、１９…ガイドパイプ、１９ａ…取付部材、１９ｂ…横繋ぎ材、２０…トップシーブ、２１…吊設ピン、２２…連結ブラケット、２３…第１リーダ部材、２４…第２リーダ部材、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…中間リーダ部材、２６…ケーシング、３１…リーダ主材、３２…連結用フランジ部材、３３…前面側部材、３３ａ…前面板、３３ｂ…側面板、３４…後面側部材、３４ａ…側面板、３５…補強部材

Claims

作業装置の昇降をガイドする一対のガイドパイプを、該ガイドパイプの軸線方向に設けられている取付部材を介して角筒状のリーダ主材の前面板の表面に接合したリーダ部材を複数連結して形成したリーダの上部をベースマシンから起立したブームの先端で支持した杭打機において、
前記ブームの先端で支持されるリーダ部材の前記リーダ主材は、前記前面板の幅寸法が前記取付部材の接合間隔より広く形成され、前記前面板と該前面板の側縁部からリーダ後部側に向かって延設された一対の側面板との間の各内側隅部に配置される細幅の鋼板からなる補強部材の前端を前記前面板の裏面に接合するとともに後端を前記側面板の裏面に接合して、前記補強部材を前記前面板と前記側面板との間に設け、前記補強部材の前端の接合位置を、前面板の表面に接合される前記取付部材後端の接合位置に対応させたことを特徴とする杭打機。
前記ブームの先端で支持される前記リーダ部材の上下に連結されるリーダ部材のリーダ主材は、ブームの先端で支持される前記リーダ部材のリーダ主材と同一の前記補強部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
前記リーダ主材は、中立軸を境にして分割形成された断面コ字状の前面側部材と後面側部材との開口端同士を接合して形成さ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。
前記補強部材を備えた前記リーダ主材は、他のリーダ部材のリーダ主材に比べて厚肉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。