特許 5871596 杭打機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871596

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】杭打機

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/16 20060101AFI20160216BHJP

   E21B 7/20 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   E02D7/16

   E21B7/20

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-269799(P2011-269799)

(22)【出願日】2011年12月9日

(65)【公開番号】特開2013-119767(P2013-119767A)

(43)【公開日】2013年6月17日

【審査請求日】2014年10月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(72)【発明者】

【氏名】村手 徳夫

(72)【発明者】

【氏名】那須 英彰

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１１３２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８４８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４０９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ７／１６

Ｅ２１Ｂ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業装置の昇降をガイドする一対のガイドパイプを、該ガイドパイプの軸線方向に設けられる取付部材を介して角筒状のリーダ主材の前面板に接合したリーダ部材を複数連結して形成したリーダの上部をベースマシンから起立したブームの先端で支持した杭打機において、
前記ブームの先端で支持されるリーダ部材の前記リーダ主材は、該リーダ主材の幅寸法が前記取付部材の接合間隔より広く形成されるとともに、該リーダ主材の前面板と、該前面板の両側から屈曲部を介してリーダ後部側に向かって延設された一対の側面板とを有し、前記屈曲部の前面側の始点は、前記前面板に接合される前記取付部材の後端の接合部のリーダ幅方向外側直近に位置していることを特徴とする杭打機。

【請求項2】

前記ブームの先端で支持される前記リーダ部材の上下に連結されるリーダ部材のリーダ主材は、ブームの先端で支持される前記リーダ部材のリーダ主材と同一の断面形状に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。

【請求項3】

前記リーダ主材は、中立軸を境にして分割形成された断面コ字状の前面側部材と後面側部材との開口端同士を接合して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。

【請求項4】

前記屈曲部の前面側が、前面板に接合される前記取付部材の接合部のリーダ幅方向外側に位置し、曲げ半径が前面板の板厚寸法より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の杭打機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭打機に関し、詳しくは、クレーンのブーム先端で角筒状のリーダを支持した懸垂式リーダ構造を有する杭打機に関する。

【背景技術】

【0002】

オーガ等の作業装置をリーダに沿って昇降させ、掘削作業などを行う杭打機として、ベースマシンにクローラクレーンを使用し、クローラクレーンのブームの先端で、角筒状（断面矩形状）のリーダの上部を支持した懸垂式リーダ構造の杭打機（懸垂式杭打機）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

一方、リーダを長くしたり、高トルクの作業装置を用いたりする場合は、リーダ主材の強度を向上させる必要があるだけでなく、リーダ主材の前面に取付部材を介して接合されるガイドパイプの取付強度も向上させる必要がある。このため、リーダ主材が円筒状の場合、リーダ主材におけるガイドパイプ取付部材の接合部に、リーダ主材の外周面又は内周面に合致した断面円弧状の補強板をリーダの長手方向に溶接することにより、ガイドパイプ取付部材の接合部を補強したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１１３２２３号公報

【特許文献2】実開昭５８−１７１９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

リーダの強度向上は、一般的に、リーダ主材の断面形状を大きくしたり、厚肉にしたりすることにより行われている。リーダを自転させることがない懸垂式杭打機では、同程度の太さの円筒状のリーダ主材に比べて断面二次モーメントが大きく、製作も容易な角筒状のリーダ主材を用いることにより、リーダ全体の強度向上を図るとともに、製造コストの低減も図っている。このような角筒状のリーダ主材の場合も、リーダを鉛直方向に立設した状態で、前後方向の寸法や左右方向の寸法（幅寸法）を大きくし、材料となる鋼板の肉厚を厚くすることによって強度を向上させることができる。

【0006】

しかし、オーガのような作業装置は、各種杭打機において作業内容に応じて選択して用いるものであるから、作業装置に設けられている左右一対のガイドギブのピッチ（中心線間隔）は、特殊なものを除いて一定のピッチに設定されており、リーダに設けられている左右一対のガイドパイプのピッチも、ガイドギブのピッチに合わせて設定されている。

【0007】

したがって、リーダの強度を向上させるために角筒状のリーダ主材の幅寸法を広げると、ガイドパイプ取付部材の接合部がリーダ主材の前面部の両側縁から離れた内側に位置する状態となる。作業中に発生する作業装置のトルクは、ガイドギブからガイドパイプに伝わり、さらに、ガイドパイプから取付部材を介してリーダ主材の前面部に作用する。このとき、取付部材の接合部が前面部の両側縁より内側にあると、作業装置のトルクが前面部に対して局部的に作用し、前面部が変形してしまうおそれがある。

【0008】

この対策として、前面部の強度を向上させるためにリーダ主材を厚肉にすると、リーダの重量が増加して杭打機全体の安定性が低下することから、ベースマシンとしてより大型のクローラクレーンが必要となる。また、補強部材を溶接することで前面部を補強することもできるが、取付部材を接合した後に補強部材を溶接すると、溶接時の熱で歪みが発生してガイドパイプの直線性が失われることがあるため、補強部材溶接後に歪み取り作業を行わなければならず、作業工数の増加から製造コストの上昇を招くことになる。

【0009】

そこで、本発明は、構造解析を用いてリーダ構造の最適化を種々検討することにより、リーダを長くしたり、高トルクの作業装置を用いたりした場合でも、ガイドパイプを取り付けるリーダ前面部の剛性を確保することができ、ガイドパイプの直線性を保つことができる構造のリーダを備えた杭打機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の杭打機は、作業装置の昇降をガイドする一対のガイドパイプを、該ガイドパイプの軸線方向に設けられる取付部材を介して角筒状のリーダ主材の前面板に接合したリーダ部材を複数連結して形成したリーダの上部をベースマシンから起立したブームの先端で支持した杭打機において、前記ブームの先端で支持されるリーダ部材の前記リーダ主材は、該リーダ主材の幅寸法が前記取付部材の接合間隔より広く形成されるとともに、該リーダ主材の前面板と、該前面板の両側から屈曲部を介してリーダ後部側に向かって延設された一対の側面板とを有し、前記屈曲部の前面側の始点は、前記前面板に接合される前記取付部材の後端の接合部のリーダ幅方向外側直近に位置していることを特徴としている。

【0011】

さらに、本発明の杭打機は、前記ブームの先端で支持される前記リーダ部材の上下に連結されるリーダ部材のリーダ主材がブームの先端で支持される前記リーダ部材のリーダ主材と同一の断面形状に形成されていること、前記リーダ主材が中立軸を境にして分割形成された断面コ字状の前面側部材と後面側部材との開口端同士を接合して形成されていること、前記屈曲部の前面側が前面板に接合される前記取付部材の接合部のリーダ幅方向外側に位置し、曲げ半径が前面板の板厚寸法より大きいことを特徴としている。

【発明の効果】

【0012】

本発明の杭打機によれば、他のリーダ部材に比べて作業装置のトルクから発生する反力が強いリーダ部材であるブームの先端で支持されるリーダ部材、好ましくは、このリーダ部材の上下に連結されるリーダ部材について、前面板と側面板との屈曲部の前面側を、前面板に接合される前記取付部材の接合部の近傍、好ましくはリーダ幅方向外側に位置させるとともに曲げ半径を前面板の板厚寸法より大きくすることにより、さらに好ましくは、他のリーダ主材より厚肉にすることにより、幅広のリーダ主材でリーダ部材の剛性を確保できるとともに、ガイドパイプの取付部材から前面板に作用する作業装置のトルクを屈曲部を介して前面板と側面板とで受けることができ、前面板の変形を防止してガイドパイプの直線性を保つことができる。また、他のリーダ部材として一般的な角筒状のリーダ主材を用いてもリーダ全体の剛性を十分なものとすることができる。

【0013】

さらに、中立軸を境にして分割形成された前面側部材と後面側部材とを接合してリーダ主材を形成することにより、前記リーダ主材を容易に製作できるとともに、リーダの前後方向に大きな曲げ応力が作用しても、両部材の接合部に大きな力が加わることがなく、リーダ前後方向の曲げ強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の杭打機の一形態例を示す側面図である。

【図2】要部の断面平面図である。

【図3】リーダ部材の斜視図である。

【図4】リーダ主材の前面側部材と後面側部材とを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本形態例に示す杭打機１１のベースマシン１２は、クローラを有する下部走行体１２ａと、該下部走行体１２ａの上に旋回可能に設けられた上部旋回体１２ｂとを備えたクローラクレーンであって、上部旋回体１２ｂの前部には、複数の継ブーム１３ａを長手方向に連結したラチスブーム１３が設けられている。このラチスブーム１３の先端には、リーダ１４の上部を支持する支持ブラケット１５が設けられ、前記上部旋回体１２ｂの前部には、リーダ１４の下部を支持する支持アーム１６が設けられている。ラチスブーム１３は、上部旋回体１２ｂに設けられた起伏用のウインチ１２ｃからガントリ１２ｄを介して掛け渡された起伏用のワイヤロープ１７ａによって起伏し、図１に示すように、ラチスブーム１３を所定角度に引き起こした状態で、リーダ１４を鉛直方向に懸垂した作業状態になるように形成されている。

【0016】

リーダ１４の前面には、作業装置、例えばオーガ１８を昇降可能にガイドするための左右一対のガイドパイプ１９，１９がリーダ全長にわたって設けられ、オーガ１８の後部には、前記ガイドパイプ１９，１９を外側から摺動可能に把持する一対のガイドギブ１８ａ，１８ａが設けられている。オーガ１８は、上部旋回体１２ｂに設けられた昇降用のウインチ１２ｅからトップシーブ２０に掛け渡されたワイヤーロープ１７ｂに吊下げられており、ウインチ１２ｅの巻き上げ操作、巻き下げ操作により、リーダ１４の前面に沿って昇降するように形成されている。

【0017】

リーダ１４は、所定長さの複数のリーダ部材をフランジ結合によって長手方向に連結したもので、リーダ１４の上部には、前記支持ブラケット１５に吊設ピン２１を介して軸着される連結ブラケット２２を備えた第１リーダ部材２３が配置されるとともに、最下部には、前記支持アーム１６の先端に設けられた連結部材１６ａが連結される第２リーダ部材２４が配置されている。第１リーダ部材２３と第２リーダ部材２４との間、及び、第１リーダ部材２３の上部には、複数の中間リーダ部材２５ａ，２５ｂ，２５ｃが連結されている。

【0018】

第１リーダ部材２３は、断面矩形の角筒状に形成されたリーダ主材３１と、該リーダ主材３１の上下両端にそれぞれ設けられた連結用フランジ部材３２と、リーダ主材３１の前面に設けられた左右一対の前記ガイドパイプ１９，１９とで形成されており、リーダ主材３１の前後方向の寸法及び幅方向の寸法は、リーダ１４の全体として十分な剛性を確保できる寸法にそれぞれ設定されている。また、ガイドパイプ１９，１９は、該ガイドパイプ１９，１９の軸線方向にそれぞれ設けられている板状の取付部材１９ａ，１９ａと、両ガイドパイプ１９，１９及び両取付部材１９ａ，１９ａの間を連結する板状の多数の横繋ぎ材１９ｂとを備えている。ガイドパイプ１９，１９のピッチ（中心線間隔）は、各種杭打機で選択使用されるオーガ１８などの各種作業装置に設けられている前記ガイドギブ１８ａ，１８ａのピッチと同じ寸法に設定されており、リーダ主材３１の前面に接合される取付部材１９ａ，１９ａの後端の間隔は、ガイドパイプ１９，１９のピッチと同程度の寸法となっている。

【0019】

前記リーダ主材３１は、中立軸Ｎ−Ｎを境にして分割形成した断面コ字状の前面側部材３３の後端開口縁と、同じく断面コ字状の後面側部材３４の前端開口縁とを接合して形成され、リーダ主材３１の前後方向の寸法は、リーダ前後方向の剛性を確保できる寸法に設定されるとともに、リーダ幅方向の寸法は、前記取付部材１９ａの後端同士の間隔より幅広で、リーダ左右方向の剛性を確保できる寸法に設定されている。前面側部材３３の前面板３３ａと、該前面板３３ａの両側縁部から後面側部材３４に向かって延設された一対の側面板３３ｂ，３３ｂとの間には、リーダ主材３１を形成する板材の板厚より大きな曲げ半径を有する屈曲部３５が設けられている。この屈曲部３５の前面側の始点は、前面板３３ａに接合される前記取付部材１９ａ，１９ａの後端の各接合位置の近傍であって、特に、取付部材１９ａ，１９ａの後端の接合部のリーダ幅方向外側直近に位置していることが好ましい。

【0020】

一方、後面側部材３４における後面板３４ａと、該後面板３４ａの両側縁部から前面側部材３３に向かって延設された一対の側面板３４ｂ，３４ｂとの間の屈曲部３６は、既存の一般的なリーダ部材と同じ半径で曲げ加工されている。

【0021】

このように、リーダ主材３１の幅寸法を、ガイドパイプ１９，１９を取り付ける取付部材１９ａ，１９ａの接合間隔より大きくすることによって第１リーダ部材２３の剛性を確保できるとともに、取付部材１９ａ，１９ａが接合される前面板３３ａと側面板３３ｂとの間に大きな曲げ半径の屈曲部３５を設けることにより、オーガ１８からガイドパイプ１９の取付部材１９ａを介してリーダ主材３１の前面板３３ａに作用するトルクを、屈曲部３５を介して前面側部材３３の前面板３３ａと側面板３３ｂとに分散させることで取付部材接合部周辺の剛性を向上できるので、トルクが前面板３３ａに局部的に作用して前面板３３ａが変形することを防止できる。

【0022】

また、前面側部材３３と後面側部材３４とを中立軸Ｎ−Ｎを境にして分割形成し、両部材３３，３４の開口端同士を溶接して接合することにより、リーダ１４の前後方向に大きな曲げ応力が作用しても、両部材３３，３４の接合部に大きな力が加わることがなく、仮に接合部に溶接欠陥があったとしても、リーダ前後方向の曲げ強度を確保することができる。

【0023】

オーガ１８に装着したケーシング２６をオーガ１８で回転させながら地中に圧入したり、地中から引き抜いたりする際には、ケーシング２６の回転反力がオーガ１８からガイドギブ１８ａ，１８ａ、ガイドパイプ１９，１９、取付部材１９ａ，１９ａを介してリーダ主材３１に作用するが、取付部材１９ａ，１９ａからの応力を、曲げ半径の大きな屈曲部３５を設けたことによって前面板３３ａと側面板３３ｂとに分散させて支持することができるので、前面板３３ａが変形することはなく、ガイドパイプ１９，１９の直線性を維持してオーガ１８を円滑に昇降させることができる。

【0024】

前記前面側部材３３及び前記後面側部材３４は、所定の寸法の鋼板をプレスにて所定の曲げ半径で曲げ加工（ベンダー加工）して溝形にするだけで容易に製作することができ、リーダ主材３１に取付部材１９ａを介してガイドパイプ１９をそれぞれ溶接した後に補強部材を溶接する必要がないので、補強部材溶接後の歪み取り作業も不要となり、リーダ製作コストの低減を図ることができる。

【0025】

また、全てのリーダ部材におけるリーダ主材に前記屈曲部３５を設けることにより、リーダ１４の全長にわたる全ての前面板の変形をより確実に防止することができるが、連結ブラケット２２及び支持ブラケット１５を介してラチスブーム１３の先端に固定された状態の第１リーダ部材２３は、他のリーダ部材に比べてオーガ１８のトルクから発生する反力が強いため、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１のみに前記屈曲部３５を設けるだけでも、リーダ１４の全長にわたる全ての前面板の変形を防止することが可能である。さらに、この第１リーダ部材２３のリーダ主材３１を、他の中間リーダ部材２５ａのリーダ主材に比べて厚肉に形成することにより、前面板３３ａの変形をより確実に防止することができる。

【0026】

また、第１リーダ部材２３の上下にフランジ結合によって連結された中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃは、他の中間リーダ部材２５ａに比べてトルク反力が強い傾向となるので、中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃのリーダ主材にも、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１と同様の曲げ半径の大きな屈曲部を設けたり、他の中間リーダ部材２５ａより厚肉に形成することにより、中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃにおける前面板の変形をより確実に防止することができる。

【0027】

このように、第１リーダ部材２３のリーダ主材３１のみ、あるいは、第１リーダ部材２３及び中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃのリーダ主材を厚肉にしてリーダ前面板を補強することにより、リーダ１４における全てのリーダ主材を厚肉に形成して前面板を補強した場合に比べて、リーダ１４の重量の増加を抑えることができる。

【0028】

また、第１リーダ部材２３や中間リーダ部材２５ｂ，２５ｃにおけるリーダ主材の断面形状を、他の中間リーダ部材２５ａのリーダ主材の断面形状とは異なるものにした場合でも、リーダ主材の両端に設けられる連結用フランジ部材３２を既存のリーダ部材と同じ形状にすることにより、オーガからのトルクをリーダ全体で吸収できる部分の中間リーダ部材２５ａとして既存のリーダ部材を用いることが可能となる。これにより、特殊な断面形状を有するリーダ部材の使用数を最小限にすることができ、リーダ長の変更を、既存のリーダ部材を用いて容易に行うことができる。さらに、後面側部材３４の屈曲部３６を従来と同様の半径で曲げ加工することにより、特別な半径での曲げ加工工数を少なくすることができ、工程の簡略化が図れる。一方、後面側部材３４の屈曲部３６を前面側部材３３の屈曲部３５と同じ形状に形成することにより、リーダ主材３１に前後の方向性が生じないので、ガイドパイプ１９，１９の取り付けを容易に行うことができる。

【0029】

なお、リーダ主材の構造は、上記形態例に限るものではなく、例えば、屈曲部の前端の位置は、屈曲部の曲げ半径や板厚などの条件によって適宜設定することが可能であり、前面側部材と後面側部材とが異なる形状であってもよく、中立軸を境にして前後に分割形成せずに左右に分割形成したり、後面板部分のみ分割形成したりすることも可能である。さらに、ベースマシンの構成も任意であり、ブームもラチスブームに限るものではない。

【符号の説明】

【0030】

１１…杭打機、１２…ベースマシン、１２ａ…下部走行体、１２ｂ…上部旋回体、１２ｃ…ウインチ、１２ｄ…ガントリ、１２ｅ…ウインチ、１３…ラチスブーム、１３ａ…継ブーム、１４…リーダ、１５…支持ブラケット、１６…支持アーム、１６ａ…連結部材、１７ａ…ワイヤロープ、１７ｂ…ワイヤーロープ、１８…オーガ、１８ａ…ガイドギブ、１９…ガイドパイプ、１９ａ…取付部材、１９ｂ…横繋ぎ材、２０…トップシーブ、２１…吊設ピン、２２…連結ブラケット、２３…第１リーダ部材、２４…第２リーダ部材、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…中間リーダ部材、２６…ケーシング、３１…リーダ主材、３２…連結用フランジ部材、３３…前面側部材、３３ａ…前面板、３３ｂ…側面板、３４…後面側部材、３４ａ…後面板、３４ｂ…側面板、３５、３６…屈曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】