JP7189830B2

JP7189830B2 - 杭打機

Info

Publication number: JP7189830B2
Application number: JP2019077695A
Authority: JP
Inventors: 智彦吉仲; 愛斗山口; 隆明磯貝
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2022-12-14
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: JP2020176392A

Description

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、ベースマシンに装着されているリーダを、標準リーダ（長尺仕様）から短尺リーダ（短尺仕様）へ、あるいはこの逆に組み替え可能な杭打機に関する。

一般に、杭打機は、ベースマシンの前部に設けたリーダを起伏シリンダによって起伏可能に支持し、作業時には起伏シリンダを伸長させてリーダをベースマシンの前部に略鉛直状に起立させた状態とし、リーダの前面に沿って昇降可能に設けたオーガに掘削ロッドや鋼管杭などを連結することにより、各種の杭打ち工法が行えるようになっている。また、比較的に小型の杭打機では、施工現場の状況に応じて、リーダを複数のリーダ部材に分解することで、リーダの長さを長尺仕様と短尺仕様とに組み替えて使用できるものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７－１８２７１６号公報

近年、施工現場の多様化に伴い、従来よりも長尺施工が可能な小型杭打機のニーズが高まってきている。そこで、単純にリーダ部材を継ぎ足せば、簡単にリーダを長尺にすることが可能であるが、これでは、リーダの上部が更に長くなることから、しなりやたわみで施工精度が低下したり、さらには、起伏シリンダの上支点となる部分において剛性や強度が不足したりと、必ずしも十分なリーダ長尺化への対策とはなっていない。そうだからといって、起伏シリンダの上支点を高い位置に設けて、リーダに作用する負荷を軽減させようとすれば、仕様の異なる起伏シリンダに交換する必要が生じ、構成が複雑になるだけでなく、上述したリーダの組み替え作業も煩雑になり、機動力の高い小型杭打機を使用した施工の利点が活かされない。

そこで本発明は、小型でありながら、より長尺なリーダによる施工の求めにも対応可能なリーダ支持構造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起伏可能に設けられたリーダと、該リーダの前面に沿って昇降可能に設けられた作業装置と、前記リーダを後方から支持する起伏シリンダとを備えた杭打機において、前記リーダは、複数のリーダ部材を互いに着脱可能に連結し、隣接するリーダ部材同士のフランジ合わせ面を当接させて形成される複数のフランジ結合部を有するとともに、前記リーダ部材を多数で構成した長尺仕様と少数で構成した短尺仕様とに組み替え可能とし、前記リーダの後面には、前記起伏シリンダのシリンダロッドが接続ピンを介して回動可能に連結されるシリンダブラケットを設けており、該シリンダブラケットは、前記フランジ合わせ面に対応する部分で上下に分割可能な形状をなして、前記接続ピンが挿通可能なピン孔を有する下側ブラケットと、該下側ブラケットに支持される上側ブラケットとで構成され、両ブラケットは、前記隣接するリーダ部材同士をフランジ結合した状態で、互いに当接可能なブラケット合わせ面をそれぞれ有して形成されていることを特徴としている。

また、前記上側ブラケットは、前記起伏シリンダを伸ばして前記リーダを起立させた状態で、該リーダと前記起伏シリンダとの間の挟み角度に対応させた傾斜角度をもって前記リーダの上部側に向けて漸次断面積が小さくなるテーパ形状を有して形成されていることを特徴とし、さらに、前記フランジ合わせ面を板面とする部材の板厚と、前記ブラケット合わせ面を板面とする部材の板厚とは、互いに同一の板厚となるようにそれぞれ形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、リーダの後面に設けたシリンダブラケットが、リーダ部材同士のフランジ合わせ面に対応する部分で分割可能に形成されているので、起伏シリンダを連結するための接続ピンの位置（上支点）をリーダ部材の上端位置に近づけることができる。これにより、リーダを組み替える際に、ブラケット合わせ面を分割面として上部側のリーダ部材を切り離せば、起伏シリンダの交換作業を伴わずに短尺仕様による施工が行える。一方、上側ブラケットを下側ブラケットに当接させるようにしてリーダ部材を連結すれば、下側半体であったシリンダブラケットの嵩上げ分に相当する上側ブラケットによって、実質的に、起伏シリンダによるリーダの支持位置が上がり、リーダ部材をより多く継ぎ足した場合であっても、必要な剛性や強度を確保することが可能となる。すなわち、小型の杭打機を使用した長尺施工のニーズに十分に応えることができる。

本発明の一形態例を示す杭打機（長尺仕様のリーダ）の側面図である。同じく要部側面図である。同じく要部平面図である。短尺仕様のリーダに組み替えた杭打機の要部側面図である。同じく要部平面図である。

図１乃至図５は、本発明の杭打機の一形態例を示すものである。杭打機１１は、図１乃至図３に示すように、クローラ１２ａを備えた下部走行体１２と、該下部走行体１２上に旋回可能に設けられた上部旋回体１３とで構成されたベースマシン１４と、上部旋回体１３の前部に立設したリーダ１５と、該リーダ１５を後方から支持するリーダ用の起伏シリンダ１６とを備えている。また、上部旋回体１３の前部には、リーダ１５を起伏可能に支持するフロントブラケット１７が設けられ、上部旋回体１３の前部上方には、油圧配管を支持する配管支持部材１８が設けられている。さらに、上部旋回体１３の右側部には運転室１９が、左側部にはエンジンや油圧ユニットを収納した機器室２０がそれぞれ設けられている。

リーダ１５は、断面が角筒状に形成された複数のリーダ部材を互いに着脱可能に連結したもので、後面には後述するシリンダブラケット２２を設けており、該シリンダブラケット２２に起伏シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが接続ピン２１を介して回動可能に連結されている。これにより、油圧で起伏シリンダ１６を伸縮作動させて、リーダ１５をベースマシン１４の前部に略鉛直状に起立させた状態（図１）や、リーダ１５を起伏シリンダ１６とともにベースマシン１４上に倒伏させた状態（図示せず）に姿勢を変化させることが可能になっている。また、リーダ１５は、前記フロントブラケット１７に設けられたベースマシン幅方向の支軸２３に回動可能に取り付けられた下部リーダ２４と、該下部リーダ２４の上部に連結される中間リーダ２５と、該中間リーダ２５の上部に連結される上部リーダ２６とに分割形成され、さらに、下部リーダ２４は、下部第１部材２４ａと下部第２部材２４ｂとに分割形成され、中間リーダ２５は、中間第１部材２５ａと中間第２部材２５ｂとに分割形成され、上部リーダ２６は、上部第１部材２６ａと上部第２部材２６ｂと上部第３部材２６ｃとに分割形成されている。

各リーダ部材は、隣接する部分において、フランジ合わせ面２７ａを板面とする部材であるフランジ部材２７ｂ，２７ｂ同士を当接させて形成され、かつ、複数のボルト２８及びナット２９を使用して安定的に結合されるフランジ結合部２７を有して形成されている。また、各フランジ結合部２７は、ボルト孔のサイズ及び配置ピッチを全て共通にして形成されており、ボルト２８及びナット２９を外してフランジ結合を解除することにより、リーダ部材を多数で、例えば、上部リーダ２６について上部第１部材２６ａと上部第２部材２６ｂと上部第３部材２６ｃとの３部材で構成した長尺仕様（図１）と、リーダ部材を少数で、例えば、上部リーダ２６について上部第３部材２６ｃのみで構成した、言い換えると、上部第１部材２６ａ及び上部第２部材２６ｂを除き、更には中間第２部材２５ｂも除いて構成した後述する短尺仕様とに組み替え可能になっている。

また、上部リーダ２６の上端部にはアダプタ３０を介してトップシーブブロック３１が、下部リーダ２４の下部前方には振止部材３２がそれぞれ配置されており、リーダ１５の前面中央には、ラックピニオン式昇降装置の構成品の一つであるラック部材３３が、両側面前端部には、左右一対のガイドパイプ３４が、リーダ１５の全長にわたってそれぞれ連続的に設けられている。

作業装置の一例のオーガ３５は、前記ガイドパイプ３４に摺接する左右一対のガイドギブ３６が後方に突出して設けられるとともに、前記ラック部材３３の両側に設けられているラック３３ａに歯合する左右一対のピニオン（図示せず）を昇降用油圧モータで回転駆動することにより、リーダ１５に沿って昇降する。この杭打機１１を地盤改良を目的として使用する場合には、下端に掘削具３７を備えた掘削ロッド３８をオーガ３５に装着し、該オーガ３５によって掘削ロッド３８を回転駆動するとともに、昇降用油圧モータを作動させてラック部材３３を介してオーガ３５をリーダ１５に沿って下降させながら、掘削ロッド３８の上端に設けたスイベルジョイント３９を介してホース４０からセメントミルクを地中に注入することによって行われる。

前記シリンダブラケット２２は、リーダ１５の長手方向（上下方向）に基本断面が設定されるとともに、中間リーダ２５の後面に上下方向に延びるようにして固着された左右一対の略三角板状のブラケット構造であって、起伏シリンダ１６のシリンダロッド１６ａの先端部を挟み込んで形成された重合部４１において接続ピン２１を抜き差しすることにより、起伏シリンダ１６とリーダ１５との間を着脱可能にしている。また、シリンダブラケット２２は、中間第１部材２５ａ及び中間第２部材２５ｂの互いのフランジ合わせ面２７ａに対応する部分で、言い換えると、互いのフランジ合わせ面２７ａを基準面とする分割面で、上側ブラケット４２と下側ブラケット４３とに上下に分割可能な形状を有して形成されている。すなわち、前記分割面で切り離される上部側の全てのリーダ部材２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃを除いてリーダ１５を組み替えることにより、リーダ１５と起伏シリンダ１６との接続状態を維持しつつ、少数のリーダ部材２４ａ，２４ｂ，２５ａで構成した短尺仕様による施工が行えるように形成されている。

下側ブラケット４３は、上下分割によって形成されるブラケット合わせ面２２ａを板面とする部材である下側当接部材４３ａと、該下側当接部材４３ａの下面において、シリンダロッド１６ａの先端部の幅寸法に対応させて互いに離して設けられた左右一対の下側立板部材４３ｂ，４３ｂとで構成され、前記略三角板状の頂部に、つまり重合部４１にあたる部分に接続ピン２１が挿通可能なピン孔４３ｃを有して形成されている。また、下側当接部材４３ａの板厚は、フランジ部材２７ｂの板厚と同一の板厚、例えば、板厚３６ｍｍとなるように形成されている。さらに、両下側立板部材４３ｂ，４３ｂは同一形状であって、その上端部にはリーダ１５を長尺仕様から短尺仕様に組み替える際に使用されるフランジ結合用のボルト２８及びナット２９を逃がすための切欠き４３ｄを有し、下端部には前記ピン孔４３ｃを備えた重合部４１からリーダ１５の下部側に向けて漸次断面積が小さくなるように円弧状のテーパ形状４３ｅを有して形成されている。また、両下側立板部材４３ｂ，４３ｂの外側面には、中間第１部材２５ａ及び下側当接部材４３ａ間をつなぐとともに、前記切欠き４３ｄの形状に対応するように左右一対の補強板４３ｆ，４３ｆが設けられている。

上側ブラケット４２は、上下分割によって形成されるブラケット合わせ面２２ａを板面とする部材である上側当接部材４２ａと、該上側当接部材４２ａの上面において、下側ブラケット４３の両下側立板部材４３ｂ，４３ｂの位置に対応させて互いに離して設けられた左右一対の上側立板部材４２ｂ，４２ｂとで構成されている。また、上側当接部材４２ａの板厚は、フランジ部材２７ｂの板厚と同一の板厚、例えば、板厚３６ｍｍとなるように形成されている。さらに、両上側立板部材４２ｂ，４２ｂは同一形状であって、起伏シリンダ１６を伸ばしてリーダ１５を起立させた状態で、該リーダ１５と起伏シリンダ１６との間の挟み角度Ａに対応させた傾斜角度Ｂをもって、例えば、起伏シリンダ１６の軸線の延長線上に極力沿わせるように、リーダ１５に対して１０°から３０°の範囲内で所定の傾斜角度をもって、リーダ１５の上部側に向けて漸次断面積が小さくなるように直線状のテーパ形状４２ｃを有して形成されている。また、両上側立板部材４２ｂ，４２ｂの外側面には中間第２部材２５ｂ及び上側当接部材４２ａ間をつなぐとともに、前記テーパ形状４２ｃに対応するように左右一対の補強板４２ｄ，４２ｄが設けられている。

これにより、シリンダブラケット２２を上下一体としてみれば、両ブラケット４２，４３同士が両リーダ部材２５ａ，２５ｂ同士のフランジ結合に伴い、互いのブラケット合わせ面２２ａを当接させる結果、上側ブラケット４２が下側ブラケット４３に支持された状態となり、重合部４１が設けられた略三角板状の頂部から、緩やかな傾斜角度Ｂをもって、リーダ１５の上部側に向けて漸次断面積が小さくなるように直線状のテーパ形状を有して形成されている。そして、両ブラケット４２，４３同士を、両リーダ部材２５ａ，２５ｂ同士のフランジ結合と同様にして、ボルト２８及びナット２９で結合することにより、ボルト本数を、例えば、通常の２４本から２８本に増大させ、長尺施工における曲げ方向の負荷に対して強度を高めている。

ここで、長尺仕様から短尺仕様にリーダ１５を組み替える場合、図４及び図５に示すように、複数のリーダ部材のうちの中間第２部材２５ｂ、上部第１部材２６ａ及び上部第２部材２６ｂの３部材が取り除かれ、上部第３部材２６ｃと中間第１部材２５ａとのフランジ結合がなされる。このとき、中間第２部材２５ｂの分離に伴い、ブラケット２２の上側半体であった上側ブラケット４２がなくなるため、上部第３部材２６ｃ及び中間第１部材２５ａの互いのフランジ部材２７ｂ，２７ｂ同士を当接して形成されたフランジ結合部２７には、例えば、通常の２４本のボルト２８及びナット２９が使用される。

このように、リーダ１５の後面に設けたシリンダブラケット２２が、リーダ部材２５ａ，２５ｂ同士のフランジ合わせ面２７ａに対応する部分で、上側ブラケット４２と下側ブラケット４３とに上下に分割可能に形成されているので、起伏シリンダ１６を連結するための接続ピン２１の位置（上支点）を、例えば、中間リーダ２５において中間第１部材２５ａの上端位置に近づけることができる。これにより、リーダ１５を組み替える際に、ブラケット合わせ面２２ａを分割面として上部側のリーダ部材を、例えば、中間第２部材２５ｂや上部リーダ２６の各リーダ部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを切り離して、中間第１部材２５ａの直上にアダプタ３０を介してトップシーブブロック３１を配置するように組み替えれば、起伏シリンダ１６の交換作業を伴わずに短尺仕様による施工が行える。一方、上側ブラケット４２を下側ブラケット４３に当接させるようにして中間第１部材２５ａ及び中間第２部材２５ｂを互いに連結すれば、下側半体であったシリンダブラケット２２の嵩上げ分に相当する上側ブラケット４２によって、実質的に、起伏シリンダ１６によるリーダ１５の支持位置が上がり、上部リーダ２６を構成するリーダ部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃをより多く継ぎ足した場合であっても、必要な剛性や強度を確保することが可能となる。すなわち、小型の杭打機１１を使用した長尺施工のニーズに十分に応えることができる。

また、上側ブラケット４２が、起伏シリンダ１６を伸ばしてリーダ１５を起立させた状態で、該リーダ１５と起伏シリンダ１６との間の挟み角度Ａに対応させた傾斜角度Ｂをもってリーダ１５の上部側に向けて漸次断面積が小さくなるテーパ形状４２ｃを有して形成されているので、中間第２部材２５ｂと上側ブラケット４２との固着部分において、急激な断面変化に起因して局所的に応力が増大するような応力集中部をなくすことができる。すなわち、たとえ上部リーダ２６を構成する各リーダ部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを全て継ぎ足した長尺仕様で施工を行う場合であっても、リーダ部材（中間第２部材）２５ｂが負荷の繰り返しを受けて破損に至るような不具合を防止することができる。

さらに、フランジ結合部２７を構成するフランジ部材２７ｂの板厚と、シリンダブラケット２２の上側当接部材４２ａ及び下側当接部材４３ａのそれぞれの板厚とが、互いに同一の板厚となるようにそれぞれ形成されているので、例えば、フランジ部材２７ｂと、これに対応する当接部材４２ａ，４２ｂとを一枚の鋼板から切り出して一体的に形成することが可能となり、簡素な構成でフランジ合わせ面２７ａの拡大化を図り、もって、リーダ部材の製作性を向上させることができる。しかも、フランジ合わせ面２７ａとブラケット合わせ面２２ａとが面一に形成されることから、リーダ部材２５ａ，２５ｂの形状に不必要な凹凸の発生を防ぐことができ、リーダ１５の組み替え作業時にシリンダブラケット２２を他所に接触させて破損させることもなくなる。

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものでなく、連結されるリーダ部材の数は任意であり、また、トップシーブブロックはアダプタを介さずに直接にリーダ部材に結合してもよく、必要に応じて適宜に長尺仕様や短尺仕様にリーダを組み替えることができる。とりわけ、本発明は、リーダ支持部において分割構造を簡単な構成で実現させ、小型でありながら、より長尺なリーダによる施工の求めにも対応できる点で利用価値が高いが、短尺仕様による施工には、なんら影響を及ぼすことはない。すなわち、上述したように、上部リーダを中間リーダの部分から切り離して短尺仕様による施工が行えることは勿論、中間リーダを下部リーダの部分から切り離して更に短い短尺仕様による施工も行え、従来と同様に、複数の短尺仕様（バリエーション）に対応した施工を行うことができる。また、分割構造を有するシリンダブラケットは、接続ピンが設けられる位置や、ブラケット合わせ面の大きさ、テーパ形状などを杭打機の形式や構造に応じて適宜に変更することができる。

１１…杭打機、１２…下部走行体、１２ａ…クローラ、１３…上部旋回体、１４…ベースマシン、１５…リーダ、１６…起伏シリンダ、１６ａ…シリンダロッド、１７…フロントブラケット、１８…配管支持部材、１９…運転室、２０…機器室、２１…接続ピン、２２…シリンダブラケット、２２ａ…ブラケット合わせ面、２３…支軸、２４…下部リーダ、２４ａ…下部第１部材、２４ｂ…下部第２部材、２５…中間リーダ、２５ａ…中間第１部材、２５ｂ…中間第２部材、２６…上部リーダ、２６ａ…上部第１部材、２６ｂ…上部第２部材、２６ｃ…上部第３部材、２７…フランジ結合部、２７ａ…フランジ合わせ面、２７ｂ…フランジ部材、２８…ボルト、２９…ナット、３０…アダプタ、３１…トップシーブブロック、３２…振止部材、３３…ラック部材、３３ａ…ラック、３４…ガイドパイプ、３５…オーガ、３６…ガイドギブ、３７…掘削具、３８…掘削ロッド、３９…スイベルジョイント、４０…ホース、４１…重合部、４２…上側ブラケット、４２ａ…上側当接部材、４２ｂ…上側立板部材、４２ｃ…テーパ形状、４２ｄ…補強板、４３…下側ブラケット、４３ａ…下側当接部材、４３ｂ…下側立板部材、４３ｃ…ピン孔、４３ｄ…切欠き、４３ｅ…テーパ形状、４３ｆ…補強板

Claims

ベースマシンの前部に起伏可能に設けられたリーダと、該リーダの前面に沿って昇降可能に設けられた作業装置と、前記リーダを後方から支持する起伏シリンダとを備えた杭打機において、前記リーダは、複数のリーダ部材を互いに着脱可能に連結し、隣接するリーダ部材同士のフランジ合わせ面を当接させて形成される複数のフランジ結合部を有するとともに、前記リーダ部材を多数で構成した長尺仕様と少数で構成した短尺仕様とに組み替え可能とし、前記リーダの後面には、前記起伏シリンダのシリンダロッドが接続ピンを介して回動可能に連結されるシリンダブラケットを設けており、該シリンダブラケットは、前記フランジ合わせ面に対応する部分で上下に分割可能な形状をなして、前記接続ピンが挿通可能なピン孔を有する下側ブラケットと、該下側ブラケットに支持される上側ブラケットとで構成され、両ブラケットは、前記隣接するリーダ部材同士をフランジ結合した状態で、互いに当接可能なブラケット合わせ面をそれぞれ有して形成されていることを特徴とする杭打機。
前記上側ブラケットは、前記起伏シリンダを伸ばして前記リーダを起立させた状態で、該リーダと前記起伏シリンダとの間の挟み角度に対応させた傾斜角度をもって前記リーダの上部側に向けて漸次断面積が小さくなるテーパ形状を有して形成されていることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
前記フランジ合わせ面を板面とする部材の板厚と、前記ブラケット合わせ面を板面とする部材の板厚とは、互いに同一の板厚となるようにそれぞれ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。