JP7236756B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、杭打機又は杭抜機として使用される建設機械に関する。

杭打機又は杭抜機として使用される建設機械について、種々の技術が開示されている。例えば、特許文献１に係る杭打機（建設機械）は、作業機に立設されたリーダと、リーダに昇降可能に設けられ、鋼管杭を回転駆動するアースオーガと、リーダを回動させるリーダ回動手段と、アースオーガが作業機の近くにあることを検知する検知スイッチと、検知スイッチがアースオーガを検知している時にのみリーダ回動手段の動作を許可する制御装置と、を備える。制御装置は、アースオーガが鋼管杭を回転駆動しながら下降している時に検知スイッチがアースオーガを検知した場合に、アースオーガの下降を停止する。

かかる構成によれば、アースオーガが鋼管杭を回転させながら下降している時に作業者がアースオーガに近寄ることがあった場合でも、作業者がアースオーガに挟まれるのを防止することができる。

特開２０１５－００７３２５号公報

ところで、上記特許文献１に係る建設機械では、アースオーガがリーダに対して振れることがある。このような振れは、杭打作業や杭抜作業を困難にするので、問題である。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、杭打機又は杭抜機として使用される建設機械において、アースオーガのリーダに対する振れを抑制することにある。

本発明に係る建設機械は、杭打機又は杭抜機として使用される建設機械であって、昇降可能なアースオーガと、上記アースオーガの昇降を案内する一対のリーダと、を備え、上記一対のリーダは、上記アースオーガを、昇降方向に直交する第１方向の両側から挟むようにして支持する。

かかる構成によれば、アースオーガは、一対の（２つの）リーダによって第１方向の両側から挟まれるようにして支持されている。このため、アースオーガが、１つのリーダのみによって支持される場合や、複数のリーダによって任意の方向における片側のみから支持される場合に比較して、アースオーガのリーダに対する振れを、抑制することができる。

一実施形態では、各上記リーダには、上記昇降方向及び上記第１方向に直交する第２方向の両側各々に、上記昇降方向に延びるガイド部が設けられており、上記アースオーガには、上記各リーダを上記第２方向の両側から挟むように、上記ガイド部に対応する被ガイド部が設けられており、上記ガイド部は、上記被ガイド部の昇降を案内する。

本発明に係る建設機械は、アースオーガの第１方向における両側に一対のリーダが配置されているので、全体として、第１方向寸法が大きくなりやすい。ここで、仮に各リーダにおける第１方向の内側にガイド部が設けられると、支持剛性を高めるべく各リーダの幅を第１方向に大きくする必要が生じ、建設機械全体として第１方向寸法がさらに大きくなってしまう。そこで、各リーダにおける第２方向の両側にガイド部を設けることによって、各リーダの幅が第２方向に若干大きくなり得るものの、各リーダの幅が第１方向に大きくなることを抑制することができる。これにより、建設機械全体として、第１方向寸法の増大を極力抑制することができる。

一実施形態では、上記ガイド部には、ラックが設けられており、上記被ガイド部には、上記ラックと噛み合うピニオンが設けられており、上記アースオーガは、上記ピニオンを回転させる昇降モータを有する。

かかる構成によれば、リーダに対するアースオーガの昇降にラック・ピニオン機構を採用することによって、ワイヤロープやチェーン等を用いた場合に比較して、より大重量のアースオーガを昇降させることができる。

一実施形態では、上記アースオーガは、その中心軸上にロッドを保持するとともに、上記中心軸回りに上記ロッドを回転可能に構成されており、上記アースオーガは、内周側で上記ロッドが上記昇降方向に位置調整可能に保持される中空の従動部材と、上記従動部材の外周側に配置された回転モータと、上記回転モータの回転軸に結合された駆動部材と、を有し、上記駆動部材と上記従動部材とは、上記駆動部材の回転が上記従動部材に伝達されるように互いに対応しており、上記回転モータは、上記中心軸に対して上記第２方向側に配置されている。

かかる構成によれば、昇降方向におけるロッドの位置を調整することによって、ロッドを所望の長さで、杭打作業や杭抜作業に使用することができる。さらに、回転モータをアースオーガの中心軸に対して第２方向側に配置することによって、回転モータが、アースオーガの中心軸に対して第１方向側に配置されたリーダに干渉することを、抑制することができる。

本発明によれば、杭打機又は杭抜機として使用される建設機械において、アースオーガのリーダに対する振れを抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械を示す側面図である。 図２は、建設機械を前側から見た状態で示す正面図である。 図３は、図１のＩＩＩ矢視における平面図である。 図４は、アースオーガ及び案内部の詳細を上側から見た状態で示す平面図である。 図５は、図２におけるＶ部拡大図である。 図６は、図４のＶＩ―ＶＩ線におけるアースオーガの側面断面図である。 図７は、上側支持部の詳細を上側から見た状態で示す平面図である。 図８は、下側支持部の詳細を上側から見た状態で示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（本実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る建設機械１を示す側面図である。建設機械１は、杭打機として使用される。建設機械１は、地盤に杭Ｐを打ち込むためのものであり、詳細には、地盤を掘削して穴を空けた後に、セメントミルクを掘削穴に注入して混合攪拌することによって、地盤改良杭Ｐを地中に設置する。

図１に示すように、建設機械１は、クローラ式のベースマシン２と、昇降可能なアースオーガ１０と、案内部２０と、ロッド３０（図２参照）と、上側支持部４０と、下側支持部５０と、を備える。

アースオーガ１０の昇降方向は、鉛直方向（図１における上下方向）である。昇降方向に直交する水平方向のうちの左右方向（図１における紙面垂直方向）を、第１方向とする。昇降方向及び第１方向に直交する方向、すなわち昇降方向に直交する水平方向のうちの前後方向（図１における左右方向）を、第２方向とする。第１方向を、単に左右方向といい、Ｘで示す（図２参照）。第２方向を、単に前後方向といい、Ｙで示す。昇降方向を、単に上下方向といい、Ｚで示す。ベースマシン２と案内部２０とは、前後方向に並んでいる。前後方向におけるベースマシン２側（図１における左側）を後側といい、前後方向における案内部２０側（図１における右側）を前側という。

図２は、建設機械１を前側から見た状態で示す正面図である。なお、図２において、ベースマシン２の図示を省略している。図２に示すように、アースオーガ１０は、詳細は後述するが、その中心軸Ｏ上にロッド３０を保持する。アースオーガ１０は、後述する回転モータ１１の駆動によって、中心軸Ｏ回りにロッド３０を回転可能に構成されている。アースオーガ１０がロッド３０を回転させることによって、地盤が掘削される。

図２に示すように、ロッド３０の下端部には、スクリューヘッド３１が回転一体に結合されている。また、ロッド３０の下端部におけるスクリューヘッド３１よりも上側には、２つの攪拌翼３２が回転一体に上下に並んで結合されている。ロッド３０の中心軸Ｏ上には、セメントミルクを掘削穴に注入するための通路（図示せず）が、上下に貫通している。

図２に示すように、案内部２０は、一対の（２本の）リーダ２１，２１で構成されている。一対のリーダ２１，２１は、左右方向に並んで配置されている。各リーダ２１は、上下方向に延びる柱状体である。一対のリーダ２１，２１は、アースオーガ１０を、左右方向の両側から挟むようにして支持している。一対のリーダ２１，２１は、アースオーガ１０の昇降を案内する。

図１に示すように、ベースマシン２の上部からは、起伏ブーム３が上方に延びている。起伏ブーム３は、起伏シリンダ４の駆動によって、その基端部を起点にして前後方向に回動（起伏）する。起伏シリンダ４の駆動時、ロッド４ａが進退する。各リーダ２１は、上側支持部４０を介して、起伏ブーム３に連結されている。具体的には、上側支持部４０は、起伏ブーム３の先端部に設けられたブラケットのピン穴３ａに、起伏ブーム３に対して前後方向に回動可能にピン接合されている。図３は、図１のＩＩＩ矢視における平面図である。上側支持部４０は、各リーダ２１の後面に連結されている。上側支持部４０の詳細については、後述する。

図１に示すように、ベースマシン２の前部からは、キャッチホーク５が前方に延びている。各リーダ２１は、下側支持部５０を介して、キャッチホーク５に連結されている。具体的には、下側支持部５０は、キャッチホーク５の先端部に設けられたピン穴５ａに、キャッチホーク５に対して前後方向に回動可能にピン接合されている。下側支持部５０は、各リーダ２１の後面に連結されている（図８参照）。詳細は後述するが、下側支持部５０には、左右調整シリンダ５２が設けられている。下側支持部５０の詳細については、後述する。

図１，２に示すように、各リーダ２１は、ジャッキ６によって、地盤に対して支持されている。

図４は、アースオーガ１０及び案内部２０の詳細を上側から見た状態で示す平面図である。図５は、図２におけるＶ部拡大図である。図４，５に示すように、アースオーガ１０は、２つの回転モータ１１と、４つの昇降モータ１２と、４つの被ガイド部１３と、２つの駆動部材としての駆動歯車１４と、１つのメインシャフト１５と、１つの従動部材としての従動歯車１６と、を有する。図４に示すように、各リーダ２１には、前後方向の両側各々に、ガイド部２２，２２が設けられている。図５に示すように、各ガイド部２２は、上下方向に延びている。

図４，５に示すように、被ガイド部１３は、ガイド部２２に対応するように、アースオーガ１０に設けられている。図４に示すように、被ガイド部１３は、２つ１組で構成されており、各リーダ２１を前後方向の両側から挟む。ガイド部２２は、被ガイド部１３の昇降を案内する。

各ガイド部２２には、ラック２２ａが設けられている。図５に示すように、各被ガイド部１３には、ピニオン１３ａと、ガイドギブ１３ｂと、が設けられている。ピニオン１３ａは、ラック２２ａと噛み合う。ガイドギブ１３ｂは、ラック２２ａと噛み合わずにガイド部２２に当接する。ピニオン１３ａは、ガイドギブ１３ｂよりも上側に位置する。

昇降モータ１２は、油圧モータで構成されている。図４，５に示すように、昇降モータ１２のシャフト（回転軸）１２ａの先端部には、ピニオン１３ａが回転一体に結合されている。昇降モータ１２は、シャフト１２ａを回転させることによって、ピニオン１３ａを回転させる。昇降モータ１２の駆動によりピニオン１３ａがラック２２ａの上を回転することによって、アースオーガ１０は、リーダ２１に沿って上下方向に昇降する。このとき、ガイドギブ１３ｂは、ガイド部２２に対して上下方向に摺動する。

図６は、図４のＶＩ―ＶＩ線におけるアースオーガ１０の側面断面図である。図４，６に示すように、メインシャフト１５は、アースオーガ１０の中心軸Ｏ回りに回転可能な中空の筒状体で構成されている。メインシャフト１５は、その内周側において、ロッド３０を、上下方向に位置調整可能に保持する。詳細には、メインシャフト１５は、その内周側において、図示しないチャック機構等によってロッド３０を着脱可能に保持（チャック）している。さらに、ロッド３０は、メインシャフト１５の内周側を、上下方向に貫通するとともに、上下方向に進退自在に構成されている。メインシャフト１５がロッド３０を上下方向における所望の位置で保持することによって、メインシャフト１５は、ロッド３０を上下方向に位置調整可能になる。

図４，６に示すように、従動歯車１６は、中空の環状体で構成されており、メインシャフト１５の外周側に、嵌合されている。換言すると、従動歯車１６の内周側には、メインシャフト１５が配置されている。従動歯車１６の外周側には、歯１６ａが設けられている。メインシャフト１５と従動歯車１６との間には、キー材１７が介在している。詳細には、キー材１７は、メインシャフト１５の外周部及び従動歯車１６の内周部に設けられたキー溝に、配置されている。メインシャフト１５及び従動歯車１６は、互いにキー結合されることによって、アースオーガ１０の中心軸Ｏ回りに、一体回転する。

図４，６に示すように、２つの回転モータ１１は、従動歯車１６の外周側に配置されている。さらに、２つの回転モータ１１は、アースオーガ１０の中心軸Ｏに対して前後方向両側に配置されている。回転モータ１１は、油圧モータで構成されている。回転モータ１１のシャフト（回転軸）１１ａの先端部には、駆動歯車１４が回転一体に結合されている。駆動歯車１４と従動歯車１６とは、駆動歯車１４の回転が従動歯車１６に伝達されるように、互いに対応している。詳細には、駆動歯車１４と従動歯車１６とは、互いに噛み合う。

回転モータ１１は、シャフト１１ａを回転させることによって、駆動歯車１４を回転させる。駆動歯車１４が回転すると、駆動歯車１４と噛み合う従動歯車１６が回転する。従動歯車１６が回転すると、キー材１７を介して、メインシャフト１５が回転する。メインシャフト１５が回転すると、メインシャフト１５の内周側に保持されたロッド３０が回転する。

図７は、上側支持部４０の詳細を上側から見た状態で示す平面図である。図７に示すように、上側支持部４０は、平面視で略コ字状のフレーム部４１と、連結部４２と、を有する。フレーム部４１の前端部は、リーダ２１の後面に連結されている。連結部４２は、フレーム部４１の後側に接続されている。連結部４２の左右方向両側には、ピン４２ａが設けられている。ピン４２ａは、起伏ブーム３の先端部におけるピン穴３ａにおいて、前後方向に回動可能に支持されている。図１に示すように、起伏シリンダ４の駆動により起伏ブーム３が前後方向に回動することによって、起伏ブーム３に支持された上側支持部４０に連結されたリーダ２１が、前後方向に回動する。

図７において部分断面で示すように、連結部４２は、前方に延びるシャフト（回転軸）４２ｂを有する。シャフト４２ｂの外周側には、軸受４３が配置されている。軸受４３は、フレーム部４１に固定されている。すなわち、連結部４２のシャフト４２ｂは、フレーム部４１に固定された軸受４３において、左右方向に回動可能に支持されている。換言すると、フレーム部４１に連結されたリーダ２１は、連結部４２のシャフト４２ｂに対して、左右方向に回動可能に支持されている。

図８は、下側支持部５０の詳細を上側から見た状態で示す平面図（図１におけるＶＩＩＩ矢視図）である。図８に示すように、下側支持部５０は、平面視で略コ字状のフレーム部５１と、左右調整シリンダ５２と、を有する。フレーム部５１の前端部は、リーダ２１の後面に連結されている。左右調整シリンダ５２は、フレーム部５１の後側に接続されている。左右調整シリンダ５２は、左右方向に延びており、左右方向に伸縮する。左右調整シリンダ５２を左右方向に伸縮させることによって、下側支持部５０のフレーム部５１に連結されたリーダ２１が、上側支持部４０の連結部４２（シャフト４２ｂ）に対して、左右方向に回動する。

（本実施形態の効果）
アースオーガ１０は、一対の（２つの）リーダ２１によって左右方向の両側から挟まれるようにして支持されている。このため、アースオーガ１０が、１つのリーダのみによって支持される場合や、複数のリーダによって任意の方向における片側のみから支持される場合に比較して、アースオーガ１０のリーダ２１に対する振れを、抑制することができる。

このような振れ抑制効果によって、ロッド３０を長くしたり、ロッド３０を太くしたりする上で有利になる。これにより、地盤を大深度・大口径で掘削する上で有利になる。

本実施形態に係る建設機械１は、アースオーガ１０の左右方向における両側に一対のリーダ２１が配置されているので、全体として、左右方向寸法が大きくなりやすい。ここで、仮に各リーダ２１における左右方向内側にガイド部２２が設けられると、支持剛性を高めるべく各リーダ２１の幅を左右方向に大きくする必要が生じ、建設機械１全体として左右方向寸法がさらに大きくなってしまう。そこで、各リーダ２１における前後方向両側にガイド部２２を設けることによって、各リーダ２１の幅が前後方向に若干大きくなり得るものの、各リーダ２１の幅が左右方向に大きくなることを抑制することができる。これにより、建設機械１全体として、左右方向寸法の増大を極力抑制することができる。

リーダ２１に対するアースオーガ１０の昇降にラック・ピニオン機構を採用することによって、ワイヤロープやチェーン等を用いた場合に比較して、より大重量のアースオーガ１０を昇降させることができる。

上下方向におけるロッド３０の位置を調整することによって、ロッド３０を所望の長さで、杭打作業に使用することができる。さらに、回転モータ１１をアースオーガ１０の中心軸Ｏに対して前後方向両側に配置することによって、回転モータ１１が、アースオーガ１０の中心軸Ｏに対して左右方向両側に配置されたリーダ２１に干渉することを、抑制することができる。

アースオーガ１０を一対のリーダ２１によって左右方向両側から支持することによって、アースオーガ１０の中心軸Ｏとリーダ２１の軸心とを互いに平行な状態に維持することができる。これにより、ガイド部２２や被ガイド部１３（特にガイドギブ１３ｂ）の摩耗を抑制することができる。

リーダ２１をベースマシン２（起伏ブーム３、キャッチホーク５）に対して、上側支持部４０及び下側支持部５０の２つで支持しているので、安定性の上で有利である。さらに、リーダ２１は、起伏シリンダ４及び左右調整シリンダ５２によって、ベースマシン２に対して前後左右に回動可能であるので、リーダ２１の位置や角度の調整が容易である。

（その他の実施形態）
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

回転モータ１１及び昇降モータ１２として、油圧モータの代わりに、電動モータ等を用いてもよい。

アースオーガ１０の昇降方法は、上述した昇降モータ１２を用いたラック・ピニオン機構による昇降に限定されず、例えば、チェーンによる昇降、油圧ウインチを用いたワイヤロープによる昇降等、種々の方法を適用し得る。

回転モータ１１は、アースオーガ１０の中心軸Ｏ上に配置されてもよい。この場合、ロッド３０は、回転モータ１１のシャフト１１ａに直結されてもよい。

メインシャフト１５と従動歯車１６とは、互いに一体形成されてもよい。

駆動歯車１４と従動歯車１６との間に、中間歯車が介在してもよい。すなわち、駆動歯車１４の回転が、中間歯車を介して従動歯車１６に伝達されてもよい。

駆動歯車１４及び従動歯車１６（歯車機構）の代わりに、チェーン・スプロケット機構やベルト・プーリ機構等を用いてもよい。チェーン・スプロケット機構の場合、駆動部材として駆動スプロケットが用いられる一方、従動部材として従動スプロケットが用いられる。駆動スプロケットと従動スプロケットとの間には、チェーンが掛けられる。ベルト・プーリ機構の場合、駆動部材として駆動プーリが用いられる一方、従動部材として従動プーリが用いられる。駆動プーリと従動プーリとの間には、ベルトが掛けられる。

建設機械１は、杭打機として、セメントミルク法による地盤改良杭の設置だけでなく、既成杭や鋼管杭等の打ち込みに使用されてもよい。

建設機械１は、杭打機としてだけでなく、杭抜機として使用されもよい。建設機械１を杭抜機として使用する場合、例えば、ロッド３０の下端部に掘削ケーシングを回転一体に結合する等が考えられる。また、建設機械１は、圧入引抜機に適用されてもよい。

本発明は、建設機械に適用できるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。

Ｘ 左右方向（第１方向）
Ｙ 前後方向（第２方向）
Ｚ 上下方向（昇降方向）
Ｏ 中心軸
Ｐ 杭
１ 建設機械
２ ベースマシン
１０ アースオーガ
１１ 回転モータ
１１ａ シャフト（回転軸）
１２ 昇降モータ
１２ａ シャフト（回転軸）
１３ 被ガイド部
１３ａ ピニオン
１３ｂ ガイドギブ
１４ 駆動歯車（駆動部材）
１５ メインシャフト
１６ 従動歯車（従動部材）
１６ａ 歯
１７ キー材
２０ 案内部
２１ リ―ダ
２２ ガイド部
２２ａ ラック
３０ ロッド

Claims (3)

1. 杭打機又は杭抜機として使用される建設機械であって、
   昇降可能なアースオーガと、
   前記アースオーガの昇降を案内する一対のリーダと、を備え、
   前記一対のリーダは、前記アースオーガを、昇降方向に直交する第１方向の両側から挟むようにして支持しており、
   各前記リーダには、前記昇降方向及び前記第１方向に直交する第２方向の両側各々に、前記昇降方向に延びるガイド部が設けられており、
   前記アースオーガには、前記各リーダを前記第２方向の両側から挟むように、前記ガイド部に対応する被ガイド部が設けられており、
   前記ガイド部は、前記被ガイド部の昇降を案内する、建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記ガイド部には、ラックが設けられており、
   前記被ガイド部には、前記ラックと噛み合うピニオンが設けられており、
   前記アースオーガは、前記ピニオンを回転させる昇降モータを有する、建設機械。
3. 請求項１又は２に記載の建設機械において、
   前記アースオーガは、その中心軸上にロッドを保持するとともに、前記中心軸回りに前記ロッドを回転可能に構成されており、
   前記アースオーガは、
   内周側で前記ロッドが前記昇降方向に位置調整可能に保持される中空の従動部材と、
   前記従動部材の外周側に配置された回転モータと、
   前記回転モータの回転軸に結合された駆動部材と、を有し、
   前記駆動部材と前記従動部材とは、前記駆動部材の回転が前記従動部材に伝達されるように互いに対応しており、
   前記回転モータは、前記中心軸に対して前記第２方向側に配置されている、建設機械。

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