JP7602431B2 - 杭打機 - Google Patents

Description

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、接地して車体姿勢を安定させるアウトリガジャッキを備えた杭打機に関する。

杭打機は、一般に、安定度の確保に優れたクローラ式の走行体と、施工中に生じる横揺れや、杭の押込・引抜時の前後傾斜を防止する４つのアウトリガジャッキとを備えている。アウトリガジャッキは、油圧式のジャッキシリンダからなり、施工の際に軽く接地させて使用する他に、狭隘地などでは車体を浮かせて走行体の方向を変え、杭打機を方向転換させるといった使用も可能である。こうしたアウトリガジャッキでは、施工前において中間伸長状態を作り出すための微妙な位置決め操作が求められている。そこで、杭打機には、作業効率の観点から、接地による圧力上昇を捉えてアウトリガジャッキの伸長を自動停止させる油圧回路が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５－２０３２４４号公報

ところで、杭打機としての機能を最大限発揮させるためには、クローラとアウトリガジャッキとの互いの接地面圧を釣り合わせて負荷を均等にするのが好ましい。しかしながら、地面の状態は様々であり、４つのアウトリガジャッキを順次接地させていくやり方では、開始から接地完了状態に遷移するまでの間に接地面圧のバランスが崩れてしまうという事態が起こりうる。こうした場合に、圧力スイッチを用いた従来の油圧制御方式では、検知された油圧がアウトリガジャッキの接地状態を的確に反映しているとは言いがたい。

そこで本発明は、簡単な構造で接地状態を直接的に検知し、接地面圧のバランスを保つことが可能な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、該上部旋回体に設けられた運転室と、前記上部旋回体の前後左右にそれぞれ設けられたアウトリガジャッキとを備えている杭打機において、前記アウトリガジャッキは、伸縮可能なジャッキシリンダと、該ジャッキシリンダの下端部に設けられた接地板と、該接地板の下面に対して出没自在に突出して設けられた接地フロートと、該接地フロートの前記接地板に対する相対移動を検知するスイッチとを備え、前記接地フロートは、前記接地板の接地面積よりも狭い接地面積と、前記クローラの接地面圧と等しい接地面圧を得ることが可能な質量とを有し、前記運転室には、前記スイッチの検知結果に基づいて点灯する接地確認灯が設けられていることを特徴としている。

また、前記接地フロートは、前記接地板の上面に載置されるフロート本体と、該フロート本体の下面から突出して前記接地板に設けられた貫通孔に挿通される接地突部とを有し、前記フロート本体は、その重心が前記貫通孔の延長上に位置していることを特徴としている。さらに、前記接地板は、前記ジャッキシリンダの下端部に着脱可能に設けら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、接地板の下面から出没自在に突出して設けた接地フロートが、接地板の接地面積よりも狭い接地面積と、クローラの接地面圧と等しい接地面圧を得ることが可能な質量とを有しているので、接地フロート自体の小型・軽量化を図りつつ、接地動作において、クローラとアウトリガジャッキとの互いの接地面圧が釣り合う最適時に接地フロートを浮き上がらせることができる。これにより、検知用のスイッチを組み込むだけの簡単な回路構成で接地確認灯を点灯させることが可能となり、アウトリガジャッキの確実かつ適切な接地を運転者単独で行うことができる。

本発明の一形態例を示す杭打機の側面図である。 同じく要部平面図である。 同じく要部側面図である。 同じく検知用スイッチの動作説明図である。

図１乃至図４は、本発明を小型の杭打機に適用した一形態例を示すものである。杭打機１１は、図１に示すように、クローラ１２を備えた下部走行体１３の上部に、上部旋回体１４が旋回可能に設けられており、上部旋回体１４の前部中央には、リーダ１５や該リーダ１５の前面に沿って昇降するオーガ（回転駆動装置）１６などの杭打用の作業装置が設けられている。また、上部旋回体１４のフレーム上には、右側部に運転室１７が、左側部にエンジンや油圧ポンプを収納したエンジン室１８がそれぞれ設けられている。さらに、上部旋回体１４の前後左右の４箇所に安定用のアウトリガジャッキ１９が設けられるとともに、上部旋回体１４の後端部には機体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。

杭打機１１を鋼管杭の埋設を目的として使用する場合は、運転室１７にある操作手段（スイッチ、レバーなど）を操作することにより、４本のアウトリガジャッキ１９を伸長させて全て接地するとともに、リーダ１５を起立させた杭打ち作業姿勢で、オーガ１６から駆動力を得て地中に鋼管杭（図示せず）を回転圧入させる。こうした杭打ち作業は、回転する杭の推進力を受けてリーダ１５に軸方向（上下方向）の引張と捩りとの複合的な荷重が加わり、その荷重はメインフレームを伝わって左右のクローラ１２を装着したトラックフレーム２１や、各アウトリガジャッキ１９に対して作用する。

アウトリガジャッキ１９の接地状態は、油圧でジャッキシリンダを伸長して作られるが、地面への張りが強いとクローラ１２の接地面圧を低下させてしまい、一方で、張りが弱いと機体の支持機能を十分に果たすことができない。したがって、杭打ち機能を最大限発揮させるためには、あらかじめクローラ１２とアウトリガジャッキ１９との互いの接地面圧を釣り合わせておくことが求められる。しかしながら、アウトリガジャッキ１９の操作は、中間伸長位置で停止させる微妙な操作を要し、たとえ監視員を置いて運用する場合であっても、接地状態において適切な接地面圧が得られているかの判断を行うのは難しい。

そこで、杭打機１１には、運転者に対してアウトリガジャッキ１９の接地状態を知らせるための接地確認灯及びこれを最適条件で機能させるための検知機構が備わっている。

接地確認灯は、アウトリガジャッキ１９が所定の接地面圧に達したことの機械的な検知結果に基づいて点灯する表示灯（ＬＥＤ）であり、図示は省略するが、運転室１７の適宜な位置、例えば、アウトリガジャッキ１９の操作スイッチの並びに対応して４つ設けられている。

検知機構は、図２乃至図４に示すように、アウトリガジャッキ１９の接地板２２に配され、主に、接地板２２の下面（接地面）に対して出没自在に突出して設けられた接地フロート２３と、該接地フロート２３の接地板２２に対する上下方向の相対移動を検知するスイッチ２４とを有している。

接地板２２は、ジャッキシリンダ１９ａの下端部に揺動可能に軸支されている。本実施形態では、アタッチメントとして着脱可能な大型の接地板（ジャッキプレート）２２を例に挙げて説明する。この接地板２２は、厚肉な円板の上面に位置決め機能を兼ねた複数の取付部材２２ａを設けており、一回り小さい標準接地板１９ｂの下面に横からスライド装着した後、ピン状の固定具２５を用いてジャッキシリンダ１９ａからの脱落防止を図っている。また、接地板２２の周縁部には、接地フロート２３の配置に合わせた円形の貫通孔２２ｂと、運搬用の吊り具を取り付けるための一対の吊り耳２２ｃ，２２ｃとが設けられている。

接地フロート２３は、図４などにも示すように、接地板２２の上面に載置される直方体状のフロート本体２３ａと、該フロート本体２３ａの下面中央から真下に突出して接地板２２の貫通孔２２ｂに挿通される円柱状の接地突部２３ｂとを有している。こうした接地板２２に配される接地フロート２３は、図３からも見てとれるように、接地突部２３ｂの接地面積Ａ１が接地板２２の接地面積Ａ２よりもひときわ狭く、例えば、Ａ１がＡ２の１／４０で構成されている。これは、同一の接地面圧を得るためにＡ１に作用させる荷重が、Ａ２に作用させる荷重の１／４０で済むことを意味している。

フロート本体２３ａは、接地フロート２３の接地面圧を得るためのウエイト機能を備え、これと一体をなす接地突部２３ｂを貫通孔２２ｂに挿通係合させた載置状態で、その重心が貫通孔２２ｂの延長上（軸線上）に位置している。接地突部２３ｂは、接地板２２の厚みよりも長く形成されているが、接地板２２の下面からの最大突出量は、出没動作に伴う接地フロート２３の可動範囲を考慮し、例えば５ｍｍ程度に小さく設定されている。

以下では、接地フロート２３の動作について、図４を参照しながら説明する。全縮状態にあるアウトリガジャッキ１９を伸長させていくと、図４（ａ）に示すように、接地フロート２３の接地突部２３ｂが接地板２２に先行して地面Ｇに接する。しかし、地面Ｇの表層は比較的に柔らかいことから、軽く接した状態では、未だ接地フロート２３の全重量が接地板２２に預けられており、接地フロート２３の接地面圧は発生していない。

そして、下方移動する接地板２２と接地フロート２３とで地面Ｇが締固められると、図４（ｂ）に示すように、地面Ｇの反発力によって接地突部２３ｂが接地板２２の貫通孔２２ｂに没し、接地板２２の上面からフロート本体２３ａが浮き上がった状態となる。この結果、接地フロート２３には、その重量（荷重）を接地面積Ａ１で除して得られる単位接地面積当たりの接地面圧が発生する。

ここで、接地フロート２３の質量は、クローラ１２とアウトリガジャッキ１９との互いの接地面圧を釣り合わせる目的から、クローラ１２の接地面圧と等しい接地面圧を得ることが可能な重量に設定されている。クローラ１２の接地面圧は、杭打機１１の全装備重量（荷重）を左右のクローラ１２の接地面積で除して得られる単位接地面積当たりの接地面圧である。この場合、クローラ１２の接地面積は、履帯幅と軸距（駆動輪と従動輪との軸間距離）とから概略画定される平面視矩形状の面積に相当する。

一例として、クローラ１２の接地面圧を７５ｋＰａ（７６０ｇｆ／ｃｍ^２）、接地フロート２３の接地面積Ａ１を０．７８５４ｃｍ^２（直径１０ｍｍ相当）とすれば、必要な接地フロート２３の質量は、７６０（ｇｆ／ｃｍ^２）×０．７８５４（ｃｍ^２）＝５９６．９ｇである。すなわち、鋼製の接地フロート２３を用いれば、そのフロート本体２３ａの外寸（高さ×幅×厚み）は５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ程度の大きさで済む。

こうして得られる接地フロート２３の接地面圧は、軽い接地状態（図４（ａ））からフロート本体２３ａが浮き上がる状態（図４（ｂ））までの僅かの間に上昇し、最大となる。換言すれば、フロート本体２３ａが浮き上がるタイミングで、接地板２２の接地面圧はクローラ１２に発生している接地面圧と等しく釣り合いのとれた状態となる。

以下では、検知機構に組み込まれるスイッチ２４と、この検知結果に基づいて接地確認灯を点灯させる杭打機１１の操作支援機能について、図２乃至図４を参照しながら説明する。

スイッチ２４は、接地確認灯の電気回路に有線接続されたリミットスイッチであり、プッシュプランジャ形の作動部２４ａに作用する外部からの力や動きを内蔵スイッチに伝達する。このスイッチ２４は、接地フロート２３を収納するケース２６の上板２６ａに組み付けられ、下向きの作動部２４ａをケース２６内に突出させている。作動部２４ａは、接地突部２３ｂの鉛直上方（真上）に配置され、フロート本体２３ａの上面が当接すると上動して回路接点を閉状態（ＯＮ）にする。これにより、接地フロート２３と接地板２２との上下方向の相対移動に基づいて、接地確認灯の点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）との切替動作が行われる。

このように形成された杭打機１１を使用して杭施工を行う場合、事前に４本のアウトリガジャッキ１９のそれぞれに接地板２２を装着し、下部走行体１３を駆動させて杭打機１１の位置及び方向を調整した後、アウトリガジャッキ１９を順次接地させていく。このとき、下方移動する接地板２２と接地フロート２３とで地面Ｇが締固められると、接地面圧がそれぞれ上昇し始める。そして、図４（ｂ）に示すような、接地板２２の上面からフロート本体２３ａが浮き上がったタイミングで、接地板２２にはクローラ１２の接地面圧と等しい接地面圧が発生する。

接地フロート２３の上動によってスイッチ２４の接点が閉じ、対応する接地確認灯が点灯すると、これにより接地状況を把握した運転者は、例えば、操作スイッチを中立に戻すなどのアウトリガジャッキ１９の停止操作が行えるようになる。こうして、全てのアウトリガジャッキ１９を接地させると、クローラ１２とその前後左右のアウトリガジャッキ１９との互いの接地面圧が等しく釣り合い、杭打ち機能を効果的に発揮できる状態となる。

ところで、杭の押込や引抜時に作業負荷がかかると、アウトリガジャッキ１９の接地面圧は負荷に応じて増減するため、減少した箇所の接地確認灯が消灯することも起こりうる。運転者はこうした状況下において、再点灯（復帰）すれば、運転を継続してよいと判断できる。一方で、負荷がなくなった後も消灯状態が続くようならば、運転を一時的に中断して該当箇所のアウトリガジャッキ１９を接地し直せばよいと判断できる。すなわち、接地状況の把握やそれに対して取るべき対策の適切な判断が行えるようになる。

このように、本発明の杭打機１１によれば、接地板２２の下面から出没自在に突出して設けた接地フロート２３が、接地板２２の接地面積Ａ２よりも狭い接地面積Ａ１と、クローラ１２の接地面圧と等しい接地面圧を得ることが可能な質量とを有しているので、接地フロート２３自体の小型・軽量化を図りつつ、接地動作において、クローラ１２とアウトリガジャッキ１９との互いの接地面圧が釣り合う最適時に接地フロート２３を浮き上がらせることができる。これにより、検知用のスイッチ２４を組み込むだけの簡単な回路構成で接地確認灯を点灯させることが可能となり、アウトリガジャッキ１９の確実かつ適切な接地を運転者単独で行うことができる。

また、接地フロート２３において、ウエイトを担うフロート本体２３ａと、接地板２２の貫通孔２２ｂに挿通される接地突部２３ｂとを一体的に備え、フロート本体２３ａの重心を貫通孔２２ｂの延長上に位置させているので、接地板２２に対する接地フロート２３の相対移動（上下動）が円滑に行え、スイッチ２４の検知精度の向上に寄与するものである。

さらに、接地板２２をジャッキシリンダ１９ａの下端部に着脱可能に設けているので、既存の杭打機１１にも後付けで装着でき、その取付方法は専用工具を必要としない簡便なスライド装着（ピン固定）によって達成できる。とりわけ、実施形態のように、標準接地板１９ｂよりも一回り大きい接地板２２を装着することで、接地動作や作業負荷による沈下を効果的に防止できることから、接地面圧のバランスを保つ上で優れたものになる。

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、接地面圧を検知する機構は、大型の接地板だけでなく標準サイズの接地板に設けてもよく、接地フロートの形状や大きさ、配置なども杭打機の仕様に応じて適宜変更することができる。また、検知結果をアウトリガジャッキの作動停止信号として用いればより安定した操作が行え、さらに、検知用のスイッチを無線式のものにすれば断線の心配もないことから、杭打機の使用される環境に広く適用することができる。

１１…杭打機、１２…クローラ、１３…下部走行体、１４…上部旋回体、１５…リーダ、１６…オーガ、１７…運転室、１８…エンジン室、１９…アウトリガジャッキ、１９ａ…ジャッキシリンダ、１９ｂ…標準接地板、２０…カウンタウエイト、２１…トラックフレーム、２２…接地板、２２ａ…取付部材、２２ｂ…貫通孔、２２ｃ…吊り耳、２３…接地フロート、２３ａ…フロート本体、２３ｂ…接地突部、２４…スイッチ、２４ａ…作動部、２５…固定具、２６…ケース、２６ａ…上板

Claims (3)

1. 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、該上部旋回体に設けられた運転室と、前記上部旋回体の前後左右にそれぞれ設けられたアウトリガジャッキとを備えている杭打機において、
   前記アウトリガジャッキは、伸縮可能なジャッキシリンダと、該ジャッキシリンダの下端部に設けられた接地板と、該接地板の下面に対して出没自在に突出して設けられた接地フロートと、該接地フロートの前記接地板に対する相対移動を検知するスイッチとを備え、
   前記接地フロートは、前記接地板の接地面積よりも狭い接地面積と、前記クローラの接地面圧と等しい接地面圧を得ることが可能な質量とを有し、
   前記運転室には、前記スイッチの検知結果に基づいて点灯する接地確認灯が設けられていることを特徴とする杭打機。
2. 前記接地フロートは、前記接地板の上面に載置されるフロート本体と、該フロート本体の下面から突出して前記接地板に設けられた貫通孔に挿通される接地突部とを有し、
   前記フロート本体は、その重心が前記貫通孔の延長上に位置していることを特徴とする請求項１記載の杭打機。
3. 前記接地板は、前記ジャッキシリンダの下端部に着脱可能に設けら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。

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