JP5921256B2

JP5921256B2 - 杭打ち装置

Info

Publication number: JP5921256B2
Application number: JP2012042020A
Authority: JP
Inventors: 聡人山口
Original assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Current assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: JP2013177764A

Description

本発明は、杭（支柱を含む）を地中に圧入（打設）する杭打ち装置に係り、特に、太陽電池パネルを設置するための支柱の圧入用として好適な杭打ち装置に関する。

杭を地中に圧入する杭打ち装置としては、例えば特許文献１記載のものが開示されている。
同文献の杭打ち装置は、油圧ショベルを改造した専用機とされている。つまり、油圧ショベルの車体下部からアームを車体前方に向けて設け、このアームと、上方を向くブームとによって長尺なリーダーマストを上下に向けて傾動可能に支持する構成としている。リーダーマストには、油圧ブレーカがリーダーマストに沿って滑動可能な架台を介して取付けられている。油圧ブレーカは、ワイヤロープによってリーダーマスト上端から吊り下げられている。そして、油圧ブレーカは、ワイヤロープの他端をウインチで巻上げ・巻下げすることによってリーダーマストに沿って滑動するようになっている。油圧ブレーカは打撃機構を内蔵しており、油圧ブレーカの先端に「杭」の上端部を装着し、その上端部を油圧ブレーカで打撃することにより、「杭」を地中に圧入可能になっている。

特開昭５７−３９２０号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１記載の杭打ち装置は、上述のアーム、リーダーマスト、架台およびウインチ等を、油圧ショベルを改造して備える専用機とされているので、設備コストが嵩むという問題がある。また、圧入可能な杭の長さは、リーダーマスト上の架台の滑動範囲よりも長くできない。また、リーダーマストは一定の範囲で傾動可能なものの、上記アームとブームとによって上下で支持されるため、傾動範囲の制限も大きい。つまり、圧入可能な杭の長さが架台の滑動範囲によって制限される上、圧入時の杭の姿勢も傾動範囲によって制限されるという問題がある。

さらに、油圧ブレーカがワイヤロープによってリーダーマスト上端から吊り下げられていることから、杭を地中に圧入する力は、杭および油圧ブレーカの自重と油圧ブレーカの打撃力のみとなる。そのため、圧入速度が遅くなり、作業効率を向上させる上で未だ改善の余地がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、設備コストを比較的に抑制しつつ、圧入可能な杭の長さの制限や圧入時の杭の姿勢の制限が比較的に緩やかであり、作業効率を比較的に向上させ得る杭打ち装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る杭打ち装置は、走行台車と、該走行台車上に旋回可能に設けられた旋回台と、該旋回台上に設けられたキャビンおよびブームと、該ブーム先端に枢支されたアームとを備え、前記ブームおよびアームが油圧機構によって起伏可能とされている建設車両を用いており、前記アームの先端に取付けられる油圧ブレーカと、該油圧ブレーカに打撃可能に装着されるとともに自身の軸部先端に球体部を有する圧入用チゼルと、該圧入用チゼルの球体部に当該球体部を囲繞するように装着されて前記建設車両のブームおよびアームのリンクモーションに追従して自身の所定角度の傾動姿勢を修正するリンクモーション追従手段を有する打撃ヘッドとを備え、前記打撃ヘッドは、上下に分割および組み合わせ可能な上部ヘッドと下部ヘッドとを有し、上部ヘッドには、前記油圧ブレーカ側に拡径するとともに前記軸部が所定角度の傾動を許容するように挿通されるテーパ穴が形成され、上部ヘッドと下部ヘッドには、前記テーパ穴に連通するとともに前記球体部の滑動を許容するように収容する凹球面部が各ヘッドの内部に形成され、前記下部ヘッドには、圧入する杭の上端部を杭の軸方向に沿って着脱可能に嵌合させて支持する凹部が前記上部ヘッドとは反対側の面に形成されることで前記リンクモーション追従手段が構成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る杭打ち装置によれば、建設車両を用い、その建設車両のアームの先端に油圧ブレーカが取付けられ、その油圧ブレーカの圧入用チゼルに伝えられた打撃力が打撃ヘッドを介して圧入する杭の上端部に伝えられる構成なので、油圧ブレーカの打撃力によって杭を地中に圧入することができる。
そして、本発明の一態様に係る杭打ち装置によれば、油圧ブレーカの通常のチゼル（打撃用のロッド）に替えて上記圧入用チゼルを装着し、その圧入用チゼルの軸部先端の球体部に上部ヘッドと下部ヘッドを組み合わせた打撃ヘッドを装着するだけで杭打ち作業が可能となるので、例えば上述の特許文献１に記載されるように、専用機とされている杭打ち装置に比べ、設備コストを抑制することができ、また、段取り替えも容易である。

また、本発明の一態様に係る杭打ち装置によれば、上述の特許文献１記載の杭打ち装置に比べ、傾動範囲の制限が大きいリーダーマストのような構成要素を用いておらず、建設車両のブームおよびアームのリンクモーションの範囲で自由に油圧ブレーカの姿勢を設定することができる。そのため、圧入可能な杭の長さの制限や圧入時の杭の姿勢の制限が比較的に緩やかである。

なお、杭を地中に打ち込み始める状態では、建設車両のブームおよびアームのリンクモーションの関係から、油圧ブレーカのチゼルの角度が垂直方向から若干傾く場合もある。
しかし、本発明の一態様に係る杭打ち装置によれば、圧入用チゼルは、自身の軸部先端に球体部を有し、打撃ヘッドは、圧入用チゼルの軸部が所定角度の傾動を許容するように挿通されるテーパ穴と、そのテーパ穴に連通するとともに圧入用チゼルの球体部の滑動を許容するように収容する凹球面部とを有してなるリンクモーション追従手段を備えるので、リンクモーション追従手段により、打撃ヘッド先端部の凹部に支持する杭を、所定角度の傾動範囲内で垂直方向に補正しつつ支持することができる。なお、杭が地中に圧入されていくうちに油圧ブレーカの圧入用チゼルの角度は上記リンクモーションの関係から垂直方向を容易に維持できるようになる。

また、本発明の一態様に係る杭打ち装置によれば、地盤が締まっていて杭を地中に圧入し難い場合や圧入速度を高めたい場合には、油圧ブレーカの打撃力に加えて、建設車両のブームおよびアームを操作して、ブームおよびアーム自体によって油圧ブレーカを下方へと押し付けることができる。そのため、上述の特許文献１記載の杭打ち装置に比べ、打撃の反力を押さえ込むことにより、杭の圧入速度を高め、作業効率を向上させることができる。

ここで、本発明の一態様に係る杭打ち装置において、前記キャビンから重力方向を視認可能なように前記油圧ブレーカまたは前記打撃ヘッドに垂下された重錘を有することは好ましい。この重錘としては、例えばワイヤの先端に分銅を取付けたものとしてもよいし、鎖自体を重錘として油圧ブレーカまたは打撃ヘッドに垂下させてもよい。このような構成を設ければ、杭が垂直に圧入されているか否かをキャビンから容易に確認することができる。

上述のように、本発明によれば、設備コストを比較的に抑制しつつ、圧入可能な杭の長さの制限や圧入時の杭の姿勢の制限が比較的に緩やかであり、作業効率を比較的に向上させ得る杭打ち装置を提供することができる。

本発明の一態様に係る杭打ち装置が装着された建設車両の一実施形態を説明する正面図であり、同図は建設車両のブームおよびアームのリンクモーションの範囲を併せて図示している。本発明の一態様に係る杭打ち装置を構成する油圧ブレーカ（圧入用チゼルを装着した状態）の一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）はその正面図、（ｂ）は同図（ａ）の右側面図である。本発明の一態様に係る杭打ち装置を構成する打撃ヘッドの一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）は正面から見て軸方向に沿った断面を示す図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視図である。図３の打撃ヘッドに対応する杭の一例を説明する図であり、同図（ａ）は杭の一端の正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ矢視図である。図１の建設車両に装着された杭打ち装置で図４の杭を地中に圧入する例（建設車両に最も近い位置で杭を圧入する例）を説明する図であり、同図（ａ）は圧入前の状態を示し、（ｂ）は圧入後の状態を示している。図１の建設車両に装着された杭打ち装置で図４の杭を地中に圧入する例（建設車両から最も遠い位置で杭を圧入する例）を説明する図であり、同図（ａ）は圧入前の状態を示し、（ｂ）は圧入後の状態を示している。

以下、本発明の一態様に係る杭打ち装置を備える建設車両の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この建設車両１０は、下部に走行台車１を備え、走行台車１上には旋回台２が旋回可能に設けられている。旋回台２上には、オペレータの操作室であるキャビン３と、油圧機構であるブームシリンダ６によって起伏可能とされているブーム４とが設けられている。ブーム４の先端にはアーム５が枢支されており、アーム５は、油圧機構であるアームシリンダ７によって起伏可能とされている。

ここで、この建設車両１０には、杭打ち装置として油圧ブレーカ２０がアーム５の先端に装着されている。油圧ブレーカ２０は、ブラケット２２の二箇所がアーム５先端とアーム５先端部のチルト機構８に対して枢支されており、チルト機構８の駆動により、所定の範囲で回動されるようになっている。このチルト機構による所定の範囲で回動構造については、通常の建設車両の装備をそのまま用いている。

油圧ブレーカ２０には、図１（および図２）に示すように、圧入用チゼル２４が油圧ブレーカ２０の打撃機構によって打撃可能に装着されている。この圧入用チゼル２４は、自身の軸部先端に球体部２６を有する。なお、油圧ブレーカ２０のブラケット２２には、図１に示すように、キャビン３から重力方向を視認可能なように重錘として鎖４０が垂下されている。そして、圧入用チゼル２４の球体部２６に、当該球体部２６を囲繞するように打撃ヘッド３０が装着されている。

打撃ヘッド３０は、図３に拡大図示するように、結合ボルト３９によって上下に分割および組み合わせ可能な、上部ヘッド３２および下部ヘッド３６を有して構成されている。上部ヘッド３２および下部ヘッド３６は、円柱状（同図（ｂ）参照）の鋼材からなり、相互の当接部３０ａは、インロー嵌合（この例では、上部ヘッド３２側が凸、下部ヘッド３６側が凹のインロー）とされている。

上部ヘッド３２には、テーパ穴３３が設けられている。このテーパ穴３３は、圧入用チゼル２４側に拡径しており、挿通される圧入用チゼル２４の軸部２４ａが所定角度の傾動（この例では、中心軸に対し軸回り全周に亘ってα＝５°）を許容するように設けられている。そして、上部ヘッド３２と下部ヘッド３６の間には、凹球面部３４，３７が形成されている。上側の凹球面部３４は上記テーパ穴３３に連通しており、凹球面部３４，３７は、挿通される圧入用チゼル２４の球体部２６の滑動を許容するように球体部２６を囲繞して収容するように、各ヘッド３２，３６の内部に形成されている。なお、凹球面部３４，３７の分割位置は、丁度、上部ヘッド３２および下部ヘッド３６の当接部３０ａ（上記インロー嵌合の分割面の位置）とされ、球体部２６の中心Ｏが、当接部３０ａの分割面上に位置している。このような構成により、圧入用チゼル２４の軸部２４ａ側から上部ヘッド３２を挿通し、次いで、圧入用チゼル２４の球体部２６側から下部ヘッド３６を上部ヘッド３２の下面に対向させるようにして組み合わせ、上部ヘッド３２および下部ヘッド３６を複数の結合ボルト３９で結合することにより、圧入用チゼル２４が一体に結合された打撃ヘッド３０を構成することができる。これにより、打撃ヘッド３０は球体部２６まわりに回動自在（圧入用チゼル２４との干渉範囲を除く）とされている。

ここで、本実施形態の例では、杭Ｋは、図４に示すように、中央のウェブ部Ｋａと、このウェブ部Ｋａの両端から同じ側に向けて直角な方向に延びる左右のフランジ部Ｋｂと、各フランジ部Ｋｂの先端から斜め外側に向けて張り出す左右の鍔部Ｋｃとを有する横断面が略コ字状のアルミ合金製の形鋼である。なお、図４に示す端部は上端部であって、反対側の端部は切りっ放しとされている。また、杭Ｋは、全長が３ｍや３．６ｍなど複数の種類があり（質量は全長３．６ｍのもので４０ｋｇ程度）、圧入（打設）する深さは約１．５ｍである。

本実施形態の例では、上述の略コ字状の杭Ｋに整合させて、下部ヘッド３６には、図３（ｂ）に示すように、圧入する杭Ｋの上端部を杭Ｋの軸方向に沿って着脱可能に嵌合させて支持する略コ字状の凹部３８が上部ヘッド３２とは反対側の面（同図（ａ）の下側の面）に形成されている。凹部３８は、平面視（Ａ矢視（同図（ｂ）））で略コ字状の凹部の左右の鍔部Ｋｃの向きに対応する拡幅部分３８ａが鍔部Ｋｃの端部側に向けて拡幅して形成され、また、正面視（同図（ａ））で、凹部３８の入口の左右に、面取り３８ｂを設けることで杭Ｋの挿抜が容易とされている。

次に、上述の杭打ち装置による杭Ｋの圧入作業、および作用・効果について説明する。
上述の杭打ち装置を使用する際は、まず、準備として、圧入用チゼル２４の軸部２４ａ側から上部ヘッド３２を挿通し、次いで、油圧ブレーカ２０に圧入用チゼル２４の軸部２４ａを装着する。次いで、圧入用チゼル２４の球体部２６側から下部ヘッド３６を上部ヘッド３２の下面に対向させるようにして組み合わせ、上部ヘッド３２および下部ヘッド３６を複数の結合ボルト３９で結合して、油圧ブレーカ２０が一体に結合された打撃ヘッド３０を組み立てる。そして、建設車両１０のアーム５の先端にその油圧ブレーカ２０を取付けるだけでよい。

すなわち、この杭打ち装置によれば、油圧ブレーカ２０のチゼルを圧入用チゼル２４に交換し、その圧入用チゼル２４の軸部先端の球体部２６に上部ヘッド３２と下部ヘッド３６を組み合わせた打撃ヘッド３０を装着するだけで杭打ち作業が可能となるので、例えば上述の専用機とされている特許文献１記載の杭打ち装置に比べ、設備コストを抑制することができ、また、段取り替えも容易である。

そして、この杭打ち装置で杭Ｋを圧入するときは、図５（ａ）ないし図６（ａ）に示すように、まず、圧入したい位置で杭Ｋを地面ＧＬ上に直立姿勢で支持する（この直立姿勢は、不図示の支持治具によって仮支え状態を維持する）。なお、上述の杭Ｋは、太陽電池パネルを設置するための支柱であって、この杭Ｋを所定深さまで複数本を圧入後、その上部に太陽電池パネルを装着するためのものである。

次いで、その直立姿勢の杭Ｋの上端部に打撃ヘッド３０の凹部３８を嵌合させるように上方から杭打ち装置全体を地面ＧＬに向けて押し付ける。このとき、建設車両１０のブーム４およびアーム５のリンクモーションの範囲（図１参照）で自由に油圧ブレーカ２０の姿勢を設定することができるので、杭Ｋの嵌合位置への杭打ち装置の誘導が容易である。また、凹部３８には、上記面取り３８ｂや拡幅部分３８ａが設けられているので、杭Ｋの嵌合位置への杭打ち装置の誘導がより容易である。

このように、この杭打ち装置によれば、上述の特許文献１記載の杭打ち装置に比べ、傾動範囲の制限が大きいリーダーマストのような構成要素を用いておらず、建設車両１０のブーム４およびアーム５のリンクモーションの範囲（図１参照）で自由に油圧ブレーカ２０の姿勢を設定することができるので、圧入可能な杭Ｋの長さの制限や圧入時の杭Ｋの姿勢の制限が比較的に緩やかである。

次いで、図５（ｂ）ないし図６（ｂ）に示すように、油圧ブレーカ２０の打撃機構を作動させて杭Ｋを地中に圧入する。つまり、この杭打ち装置によれば、油圧ブレーカ２０が建設車両１０のアーム５の先端に取付けられ、圧入用チゼル２４に伝えられた打撃力が打撃ヘッド３０を介して圧入する杭Ｋの上端部に伝えられる構成なので、油圧ブレーカ２０の打撃力によって杭Ｋを地中に圧入することができる。
ここで、杭Ｋを地中に打ち込み始める状態では、圧入したい位置で杭Ｋを地面ＧＬ上に直立姿勢で支持したときに、建設車両１０のブーム４およびアーム５のリンクモーションの関係から、図１に符号θで示すように、油圧ブレーカ２０のチゼルの角度が垂直方向から若干傾く場合もある。

しかし、この杭打ち装置によれば、圧入用チゼル２４は自身の軸部先端に球体部２６を有し、打撃ヘッド３０は軸部が所定角度の傾動を許容するように挿通されるテーパ穴３３と、該テーパ穴３３に連通して球体部２６を囲繞して滑動を許容するように収容する凹球面部３４，３７とを内部に有するので、打撃ヘッド３０先端部の凹部３８に支持する杭Ｋを、所定角度の傾動範囲内（この例では、中心軸に対し軸回り全周に亘ってα＝５°（＞θ））で垂直方向に補正して支持することができる。なお、杭Ｋが地中に圧入されていくうちに油圧ブレーカ２０のチゼル２４の角度は上記リンクモーションの関係から垂直方向を容易に維持できるようになる。

また、この杭打ち装置によれば、走行台車１を固定したまま旋回台２の旋回機構を用いて複数箇所の杭打ち作業を行う場合、打撃ヘッド３０が球体部２６まわりに回動自在なので、杭（支柱）Ｋの向きを一方向に揃えることが容易にできる。
また、この杭打ち装置によれば、地盤が締まっていて杭Ｋが圧入し難い場合や圧入速度を高めたい場合には、油圧ブレーカ２０の打撃力に加えて、建設車両１０のブーム４およびアーム５を操作して、ブーム４およびアーム５自体によって油圧ブレーカ２０を下方へと押し付けることができる（図５および図６参照）。そのため、上述の特許文献１記載の杭打ち装置に比べ、打撃の反力を押さえ込むことにより、杭Ｋの圧入速度を高め、作業効率を向上させることができる。

また、この杭打ち装置によれば、油圧ブレーカ２０に付設されて、キャビン３から重力方向を視認可能なように垂下された重錘として鎖４０を有するので、杭Ｋが垂直に圧入されているか否かをキャビン３から容易に確認することができる。
なお、本発明に係る杭打ち装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。

例えば、上記実施形態では、杭Ｋは、太陽電池パネルを設置するための支柱であって、横断面が略コ字状のアルミ合金製の形鋼である例で説明したが、これに限定されず、種々の杭に対して本発明を適用可能である。勿論、横断面も略コ字状に限定されず、例えばＨ型、Ｚ型、Ｔ型、Ｉ型等種々の形状に対して用いることができる。この場合に、打撃ヘッド３０先端部の凹部３８の形状は、圧入する杭の上端部を杭の軸方向に沿って着脱可能に嵌合させて支持可能なように、対応した形状とされる。

また、例えば上記実施形態では、油圧ブレーカ２０に、キャビン３から重力方向を視認可能なように垂下された鎖４０が付設された例を説明したが、これに限定されず、鎖４０に替えて、キャビンから重力方向を視認可能に垂下された重錘とされていれば、例えばワイヤの先端に分銅を取付けたものとしてよい。また、油圧ブレーカ２０でなく、例えば打撃ヘッド３０に垂下してもよい。さらに、このような垂下された重錘を設けない構成としてもよい。しかし、杭が垂直に圧入されているか否かをキャビンから容易に確認可能とする上では、垂下された重錘を油圧ブレーカや打撃ヘッドに付設することは好ましい。

１走行台車
２旋回台
３キャビン
４ブーム
５アーム
６ブームシリンダ（油圧機構）
７アームシリンダ（油圧機構）
８チルト機構
１０建設車両
２０油圧ブレーカ
２２（油圧ブレーカの）ブラケット
２３ブレーカ本体
２４圧入用チゼル
２６球体部
３０打撃ヘッド
３２上部ヘッド
３３テーパ穴
３４（上部ヘッド側の）凹球面部
３６下部ヘッド
３７（下部ヘッド側の）凹球面部
３８凹部
３９結合ボルト
４０鎖（垂下された重錘）
Ｋ杭（支柱）

Claims

走行台車と、該走行台車上に旋回可能に設けられた旋回台と、該旋回台上に設けられたキャビンおよびブームと、該ブーム先端に枢支されたアームとを備え、前記ブームおよびアームが油圧機構によって起伏可能とされている建設車両を用いており、
前記アームの先端に取付けられる油圧ブレーカと、該油圧ブレーカに打撃可能に装着されるとともに自身の軸部先端に球体部を有する圧入用チゼルと、該圧入用チゼルの球体部に当該球体部を囲繞するように装着されて前記建設車両のブームおよびアームのリンクモーションに追従して自身の所定角度の傾動姿勢を修正するリンクモーション追従手段を有する打撃ヘッドとを備え、
前記打撃ヘッドは、上下に分割および組み合わせ可能な上部ヘッドと下部ヘッドとを有し、
上部ヘッドには、前記油圧ブレーカ側に拡径するとともに前記軸部が前記所定角度の傾動を許容するように挿通されるテーパ穴が形成され、上部ヘッドと下部ヘッドには、前記テーパ穴に連通するとともに前記球体部の滑動を許容するように収容する凹球面部が各ヘッドの内部に形成され、前記下部ヘッドには、圧入する杭の上端部を杭の軸方向に沿って着脱可能に嵌合させて支持する凹部が前記上部ヘッドとは反対側の面に形成されることで前記リンクモーション追従手段が構成されていることを特徴とする杭打ち装置。
前記キャビンから重力方向を視認可能なように前記油圧ブレーカまたは前記打撃ヘッドに垂下された重錘を有することを特徴とする請求項１に記載の杭打ち装置。