JP7360321B2

JP7360321B2 - 杭打機

Info

Publication number: JP7360321B2
Application number: JP2019235936A
Authority: JP
Inventors: 智彦吉仲
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021105260A

Description

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、作業装置に装着したロッド又は鋼管杭を支持する振止装置を備えた杭打機に関する。

一般に、小型の杭打機は、地盤改良と鋼管埋設との２種類の作業を１台で行うことができる。地盤改良を目的として使用する場合には施工部材に中空ロッドが使用され、一方、鋼管埋設を目的として使用する場合には施工部材に鋼管杭が使用される。このため、杭打機には、施工中のロッドや鋼管杭が傾斜したり芯ズレしたりしないように、リーダの下部に、これらの振れ止めを図る振止装置が設けられている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２０１６－１２１４６７号公報特開２０１９－１５７４９９号公報

上述の地盤改良用、鋼管埋設用の各振止装置は、施工部材の形状や求める振止性能などに応じて使い分けがなされている。このため、地盤を改良してから鋼管杭を埋設する工法を行う場合、現場で振止装置を組み替える手間がかかり、作業効率が悪いという問題があった。

そこで本発明は、地盤改良から鋼管埋設への作業の移行に伴う段取り替えの負担を低減可能な振止装置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、クローラを備えた下部走行体と、該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体と、該上部旋回体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な作業装置とを備え、前記リーダの前面には、前記作業装置によって回転駆動される施工部材の振れを防止する開閉可能な振止装置が設けられている杭打機において、前記振止装置は、前記施工部材としてロッドを支持するロッド振止部材と、前記施工部材として鋼管杭を支持する鋼管杭振止部材と、前記ロッド振止部材及び前記鋼管杭振止部材が上下方向に並んで設けられるベース部材とを備え、前記作業装置は、前記リーダの前面に設けられたラックギヤに噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤを駆動する作業装置昇降モータとを有する作業装置昇降機構を介して昇降可能に設けられ、前記振止装置は、前記ラックギヤに噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤを駆動する振止装置昇降モータとを有する振止装置昇降機構を介して前記作業装置の高さ位置よりも下方で昇降可能に設けられていることを特徴としている。

さらに、前記ベース部材は、前記振止装置昇降モータが設けられるベース本体と、前記ロッド振止部材及び前記鋼管杭振止部材が設けられるブラケットとを有し、前記ベース本体と前記ブラケットとは、前記ベース本体の前部に備わるブラケット取付腕と、前記ブラケットの後部に備わる連結腕との重合部をピン結合することにより、前後方向に対向配置して分離可能に組み合わされていることを特徴としている。

加えて、前記ブラケット取付腕は、上部取付部及び下部取付部を有し、前記連結腕は、前記上部取付部に対応する上部連結部及び前記下部取付部に対応する下部連結部を有し、前記上部取付部と前記上部連結部との重合部に上部連結ピンを挿通する上部ピン挿通孔が設けられるとともに、前記下部取付部と前記下部連結部との重合部に下部連結ピンを挿通する下部ピン挿通孔が設けられ、対応する各ピン挿通孔を一致させて各連結ピンをそれぞれ抜き差しすることにより、前記ベース本体と前記ブラケットとが分離可能に組み合わされ、前記振止装置昇降モータは、前記上部取付部と前記下部取付部とを上下方向に離間させて形成した空間に配置されていることを特徴としている。

本発明の杭打機によれば、振止装置がロッド振止部材及び鋼管杭振止部材を上下方向に並べて設けたベース部材を備えているので、地盤を改良する際には、鋼管杭振止部材を開いた状態とし、ロッド振止部材を閉じてロッドを支持しながら作業が行える。一方、鋼管杭を埋設する際には、ロッド振止部材を開いた状態とし、鋼管杭振止部材を閉じて鋼管杭を支持しながら作業が行える。すなわち、地盤を改良してから鋼管杭を埋設する工法では、振止装置を組み替える手間がなくなり、段取り替えにかかる時間を短縮することができる。

また、振止装置がラックピニオン式の振止装置昇降機構を備えているので、施工部材の支持位置を上下方向に容易に調節することができる。とりわけ、ラックギヤが作業装置の昇降用の他に振止装置の昇降用として、その用途を兼ねるので、部品共通化による製造コストの低減が図れるだけでなく、既存の杭打機との互換性を確保して振止装置を後付けすることもできる。

本発明の杭打機を地盤改良用とした作業状態の一形態例を示す側面図である。同じく鋼管埋設用とした作業状態の一形態例を示す側面図である。同じく地盤改良用とした作業状態の要部側面図である。図３のＩＶ－ＩＶ矢視図である。同じく鋼管埋設用とした作業状態の要部側面図である。図５のＶＩ－ＶＩ矢視図である。

図１乃至図６は、本発明の杭打機を示す図である。杭打機１１は、図１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リーダサポート１７が設けられ、上部旋回体１３の前部上方には、リーダ１５の後方で配管を支持する配管案内アーム１８が設けられている。さらに、上部旋回体１３の前後左右の４箇所に安定用のジャッキ１９が設けられるとともに、上部旋回体１３の後端部に杭打機１１のバランスをとるためのカウンタウエイト２０が搭載されている。

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連結したもので、前記リーダサポート１７に設けられたベースマシン幅方向の支軸に回動可能に取り付けられた基本リーダ２１と、該基本リーダ２１の上部に連結される上部リーダ２２と、基本リーダ２１の下部に連結される下部リーダ２３とに分割形成され、上部リーダ２２は、更に複数のリーダ部材に分割形成されている。これらの各リーダ部材は、上下端のフランジ部材によって連結され、ボルト・ナットを使用して着脱可能に構成されている。

また、リーダ１５の上端部には、吊上げ用ロープが巻掛けられるトップシーブ２４が、下部前方には、回転駆動される施工部材の振れを防止する開閉可能な振止装置２５がそれぞれ備わっており、リーダ１５の前面中央には、ラックピニオン式昇降機構（作業装置昇降機構）の構成品の一つであるラックギヤ２６が、両側面前端部には、左右一対のガイドパイプ２７，２７が、リーダ１５の全長に亘ってそれぞれ連続的に設けられている。

作業装置の一例であるオーガ２８は、前記ガイドパイプ２７，２７に摺接する左右一対のガイドギブ２８ａ，２８ａが後方に突出して設けられるとともに、前記ラックギヤ２６の両側に設けられている歯列に歯合するピニオンギヤ（図示せず）をオーガ昇降モータ２８ｂで回転駆動することにより、リーダ１５の前面に沿って昇降可能になっている。

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、施工部材として中空ロッドが使用される。中空ロッド２９は、ギヤケース２８ｃを貫通して取り付けた状態で、オーガ駆動モータ２８ｄの駆動を受けて回転され、上端がオーガ２８の上方でスイベル３０と連結されるとともに下端が掘削ヘッド３１と連結される。これにより、中空ロッド２９を回転させながら、中空ロッド２９を通じて掘削ヘッド３１の先端から噴射したセメントミルクなどの地盤改良剤が地盤内に注入される。一方、杭打機１１を鋼管杭の埋設を目的として使用する場合には、施工部材として鋼管杭が使用される。鋼管杭３２は、図２に示すように、ギヤケース２８ｃの中に取り付けたドライブロッド３３の下端にロッドキャップ３４を介して連結され、オーガ駆動モータ２８ｄの駆動を受けて、ロッドキャップ３４を回転させながらオーガ２８を降下させることにより地中に圧入される。

ところで、杭打機１１は、地盤改良と鋼管埋設との２種類の作業を１台で行うことができるが、例えば、地盤を改良してから鋼管杭３２を埋設する工法を行う場合、現場で振止装置を組み替える手間が発生する。そこで、作業の移行に伴う段取り替えの負担をなくすべく、前記振止装置２５は、図３乃至図６に示すように、オーガ２８の昇降と同様にラックピニオン式の振止装置昇降機構を有するとともに、中空ロッド２９の支持機能と鋼管杭３２の支持機能とを選択的に実現可能な構造、すなわち、中空ロッド２９を支持するロッド振止部材３５と、鋼管杭３２を支持する鋼管杭振止部材３６と、これらの振止部材３５，３６が上下方向に並んで設けられるベース部材３７とを備えている。

ベース部材３７は、基板３９ａに振止装置昇降モータ３８が設けられるベース本体３９と、ロッド振止部材３５及び鋼管杭振止部材３６が設けられるブラケット４０とを有して形成され、ベース本体３９とブラケット４０とは、基板３９ａの前面両側部に備わる左右一対のブラケット取付腕４１，４１と、ブラケット４０の両側部に備わる左右一対の連結腕４２，４２との重合部をピン結合することにより、前後方向に対向配置して分離可能に組み合わされている。

具体的には、ブラケット取付腕４１は、その前端部において、上部取付部４１ａ及び下部取付部４１ｂを有し、連結腕４２は、その後端部において、前記上部取付部４１ａに対応する上部連結部４２ａ及び前記下部取付部４１ｂに対応する下部連結部４２ｂを有し、上部連結部４２ａを上部取付部４１ａの二股部に差し込んで形成した重合部に、水平方向の上部連結ピン４３を挿通する上部ピン挿通孔４１ｃ，４２ｃが設けられるとともに、下部連結部４２ｂを下部取付部４１ｂの二股部に差し込んで形成した重合部に水平方向の下部連結ピン４４を挿通する下部ピン挿通孔４１ｄ，４２ｄが設けられ、対応する各ピン挿通孔４１ｃ，４１ｄ，４２ｃ，４２ｄを一致させて各連結ピン４３，４４をそれぞれ抜き差しすることにより、ベース本体３９とブラケット４０とが分離可能に組み合わされている。

また、上部取付部４１ａと下部取付部４１ｂとは、互いに上下方向に離間させることにより、これらの間に振止装置昇降モータ３８を配置可能にする程度の大きさの空間４５が形成されており、該空間４５を利用して左右一対の振止装置昇降モータ３８，３８が基板３９ａにそれぞれ取り付けられている。これにより、左右一対のブラケット取付腕４１，４１の幅（左右方向幅）は、リーダ１５と略同一の幅に揃えられている。さらに、基板３９ａにおける振止装置昇降モータ３８が配置された前面側とは反対の後面側には、リーダ１５のガイドパイプ２７に摺接する左右一対のガイドギブ４６，４６が後方に突出して設けられている。

このようなラックピニオン式の振止装置昇降機構を有した振止装置２５は、ラックギヤ２６の両側に設けられている歯列に歯合する左右一対のピニオンギヤ３８ａ，３８ａを振止装置昇降モータ３８，３８で回転駆動することで、オーガ２８の高さ位置よりも下方において、リーダ１５の前面に沿って昇降可能になっている。

ロッド振止部材３５は、ブラケット４０の前端上部にて、左右一対の開閉フレーム４７，４８の基端部が回動ピン４９，５０で軸支され、閉じた状態で先端部に固定ピン５１が挿入されて一体となるように構成されている。開閉フレーム４７，４８は、互いに内側が開口した箱型状に形成され、上面がブラケット４０の上端と略同一高さに揃えられている。また、閉じた状態で中空ロッド２９の外径よりも広径な円形になるように、内側開口部（ロッド挿通部）には、略半円状の切欠き４７ａ，４８ａが形成されている。さらに、開閉フレーム４７，４８の基端部外側面には、開き状態の開閉フレーム４７，４８を保持するための係止ピン５２，５３が設けられている。

開閉フレーム４７，４８の内部には、図示は省略するが、中空ロッド２９を回転可能かつ摺動可能に支持するロッド振止手段と、中空ロッド２９を把持して固定するロッド固定手段とを上下に隣接させて配置しており、ロッド振止手段を構成する左右一対のロッドガイドブロックと、ロッド固定手段を構成する左右一対のロッドチャックブロックとを上下に重ねてそれぞれ対向配置している。また、開閉フレーム４７，４８の先端部外側面には、ロッドガイドブロック及びロッドチャックブロックを開閉駆動するための油圧シリンダ５４，５５が設けられている。

これにより、ロッド振止部材３５は、ロッド振止手段に対応する油圧シリンダ５４のみを伸長させたときには、ロッドガイドブロックのガイド面同士が接近してロッド挿通部の内側に突出することにより、中空ロッド２９の外周面をガイド面によって回転可能かつ摺動可能に支持して中空ロッド２９の振れを防止する。一方、全ての油圧シリンダ５４，５５を縮小させたときには、ロッドガイドブロック及びロッドチャックブロックが離反してそれぞれロッド挿通部の外側に引き込まれることにより、中空ロッド２９がロッド振止部材３５の部分を通過可能な状態となる。

鋼管杭振止部材３６は、ブラケット４０の前端下部にて、左右一対の開閉アーム５６，５７の基端部が回動ピン５８，５９で軸支され、閉じた状態で先端部に固定ピン６０が挿入されて一体となるように構成されている。開閉アーム５６，５７は、内側部に鋼管杭３２を抱持して振止め可能な円弧状凹部５６ａ，５７ａを有する弓型状に形成され、下面がブラケット４０の下端と略同一高さに揃えられている。また、開閉アーム５６，５７の基端部外側面には、開き状態の開閉アーム５６，５７を保持するための係止ピン６１（反対側は図示せず）が設けられている。

このように形成した杭打機１１を使用して、地盤を改良してから鋼管杭３２を埋設する工法を行うには、まず、オーガ２８に中空ロッド２５を装着するとともに、振止装置２５において、鋼管杭振止部材３６を開いた状態とし、ロッド振止部材３５を閉じて中空ロッド２９を支持した状態とする。すなわち、ロッド振止部材３５の振止手段によって中空ロッド２９を支持する。続いて、中空ロッド２９の下端部に、掘削刃３１ａと撹拌羽根３１ｂとを備えた掘削ヘッド３１を装着するとともに、中空ロッド２９の上端部において、回り止めロッド６２で保持されたスイベル３０に地盤改良剤注入ホース６３を接続する（図１）。

この作業開始状態で、地盤改良剤注入ホース６３から地盤改良剤を注入し、オーガ２８によって中空ロッド２９を回転させながら、オーガ２８をリーダ１５の下方に移動させる。ここで、リーダ１５よりも長いロッドを使用する際には、中空ロッド２９の中間部と上端部とに角軸部を設け、中空ロッド２９の中間角軸部を把持したオーガ２８がリーダ１５の下端部に到達したときに、中間角軸部の把持を解除したオーガ２８を上昇させ、上部角軸部を把持させる掴み替えを行う。このとき、中空ロッド２９をその位置に固定しておくために、ロッド振止部材３５の固定手段によって中空ロッド２９が把持される。

オーガ２８の移動によって中空ロッド２９の支持位置を上部側に切り替えたら、掘削刃３１ａで掘削した土砂と注入された地盤改良剤とを撹拌羽根３１ｂで撹拌混合する。そして、所定深度まで掘削ヘッド３１を降下させた後、逆の手順で掘削ヘッド３１を引上げることによって地盤改良作業が終了する。

続いて、鋼管埋設作業を行うには、振止装置２５にてロッド振止部材３５を開いた状態とし、オーガ２８に装着されている中空ロッド２９をドライブロッド３３に組み替えた後、ロッドキャップ３４の下端に螺旋羽根３２ａを備えた鋼管杭３２を取り付ける。このとき、地上付近に降下させた振止装置２５について、鋼管杭振止部材３６を閉じて鋼管杭３２を支持した状態とする。これにより、オーガ２８を駆動して鋼管杭３２に回転を与えながら押し進めることにより、地盤の深くまで鋼管杭３２が埋め込まれる。

このように、本発明の杭打機１１によれば、振止装置２５がロッド振止部材３５及び鋼管杭振止部材３６を上下方向に並べて設けたベース部材３７を備えているので、地盤を改良する際には、鋼管杭振止部材３６を開いた状態とし、ロッド振止部材３５を閉じて中空ロッド２９を支持しながら作業が行える。一方、鋼管杭３２を埋設する際には、ロッド振止部材３５を開いた状態とし、鋼管杭振止部材３６を閉じて鋼管杭３２を支持しながら作業が行える。すなわち、地盤を改良してから鋼管杭３２を埋設する工法では、振止装置を組み替える手間がなくなり、段取り替えにかかる時間を短縮することができる。

また、振止装置２５がラックピニオン式の振止装置昇降機構を備えているので、中空ロッド２９や鋼管杭３２などの施工部材の支持位置を上下方向に容易に調節することができる。とりわけ、ラックギヤ２６がオーガ２８の昇降用の他に振止装置２５の昇降用として、その用途を兼ねるので、部品共通化による製造コストの低減が図れるだけでなく、既存の杭打機との互換性を確保して振止装置２５を後付けすることもできる。

さらに、ベース部材３７におけるベース本体３９とブラケット４０とが、ベース本体３９の前部に備わるブラケット取付腕４１と、ブラケット４０の後部に備わる連結腕４２との重合部を、簡便なピン結合によって分離可能に組み合わせているので、振止装置昇降モータ３８の組付けや保守が容易に行える。これに加えて、振止装置昇降モータ３８を、ブラケット取付腕４１における上部取付部４１ａ及び下部取付部４１ｂ間に形成した空間４５に配置しているので、ブラケット取付腕４１，４１が左右幅方向に広がってしまう不都合がなくなり、振止装置２５の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、振止装置は、昇降機構を備えたベース部材にロッド振止部材及び鋼管杭振止部材を上下に並べて設けてあればよく、個々の構成についてはロッドや鋼管杭の形状などに応じて適宜に変更することができる。また、近年では、オーガの高出力化のニーズが高まってきており、小型杭打機であっても、比較的に大きなオーガを装着することが想定される。この場合、リーダからオーガの回転軸までの距離が長くなるが、本発明の振止装置であれば、連結腕を伸ばした長さ違いのブラケットを用意するだけの簡単な構成で、仕様別に組み替えが行える。すなわち、杭打機が使用される多様な環境において、その適用の幅を広げることができる。

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…リーダ起伏シリンダ、１７…リーダサポート、１８…配管案内アーム、１９…ジャッキ、２０…カウンタウエイト、２１…基本リーダ、２２…上部リーダ、２３…下部リーダ、２４…トップシーブ、２５…振止装置、２６…ラックギヤ、２７…ガイドパイプ、２８…オーガ、２８ａ…ガイドギブ、２８ｂ…オーガ昇降モータ、２８ｃ…ギヤケース、２８ｄ…オーガ駆動モータ、２９…中空ロッド、３０…スイベル、３１…掘削ヘッド、３１ａ…掘削刃、３１ｂ…撹拌羽根、３２…鋼管杭、３２ａ…螺旋羽根、３３…ドライブロッド、３４…ロッドキャップ、３５…ロッド振止部材、３６…鋼管杭振止部材、３７…ベース部材、３８…振止装置昇降モータ、３８ａ…ピニオンギヤ、３９…ベース本体、３９ａ…基板、４０…ブラケット、４１…ブラケット取付腕、４１ａ…上部取付部、４１ｂ…下部取付部、４１ｃ…上部ピン挿通孔、４１ｄ…下部ピン挿通孔、４２…連結腕、４２ａ…上部連結部、４２ｂ…下部連結部、４２ｃ…上部ピン挿通孔、４２ｄ…下部ピン挿通孔、４３…上部連結ピン、４４…下部連結ピン、４５…空間、４６…ガイドギブ、４７…開閉フレーム、４７ａ…切欠き、４８…開閉フレーム、４８ａ…切欠き、４９，５０…回動ピン、５１…固定ピン、５２，５３…係止ピン、５４，５５…油圧シリンダ、５６…開閉アーム、５６ａ…円弧状凹部、５７…開閉アーム、５７ａ…円弧状凹部、５８，５９…回動ピン、６０…固定ピン、６１…係止ピン、６２…回り止めロッド、６３…地盤改良剤注入ホース

Claims

クローラを備えた下部走行体と、該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体と、該上部旋回体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な作業装置とを備え、前記リーダの前面には、前記作業装置によって回転駆動される施工部材の振れを防止する開閉可能な振止装置が設けられている杭打機において、
前記振止装置は、前記施工部材としてロッドを支持するロッド振止部材と、前記施工部材として鋼管杭を支持する鋼管杭振止部材と、前記ロッド振止部材及び前記鋼管杭振止部材が上下方向に並んで設けられるベース部材とを備え、
前記作業装置は、前記リーダの前面に設けられたラックギヤに噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤを駆動する作業装置昇降モータとを有する作業装置昇降機構を介して昇降可能に設けられ、
前記振止装置は、前記ラックギヤに噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤを駆動する振止装置昇降モータとを有する振止装置昇降機構を介して前記作業装置の高さ位置よりも下方で昇降可能に設けられていることを特徴とする杭打機。
前記ベース部材は、前記振止装置昇降モータが設けられるベース本体と、前記ロッド振止部材及び前記鋼管杭振止部材が設けられるブラケットとを有し、
前記ベース本体と前記ブラケットとは、前記ベース本体の前部に備わるブラケット取付腕と、前記ブラケットの後部に備わる連結腕との重合部をピン結合することにより、前後方向に対向配置して分離可能に組み合わされていることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
前記ブラケット取付腕は、上部取付部及び下部取付部を有し、前記連結腕は、前記上部取付部に対応する上部連結部及び前記下部取付部に対応する下部連結部を有し、
前記上部取付部と前記上部連結部との重合部に上部連結ピンを挿通する上部ピン挿通孔が設けられるとともに、前記下部取付部と前記下部連結部との重合部に下部連結ピンを挿通する下部ピン挿通孔が設けられ、対応する各ピン挿通孔を一致させて各連結ピンをそれぞれ抜き差しすることにより、前記ベース本体と前記ブラケットとが分離可能に組み合わされ、
前記振止装置昇降モータは、前記上部取付部と前記下部取付部とを上下方向に離間させて形成した空間に配置されていることを特徴とする請求項２記載の杭打機。