特許 7628917 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】

(24)【登録日】2025-02-03

(45)【発行日】2025-02-12

(54)【発明の名称】杭打機

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/20 20060101AFI20250204BHJP

【ＦＩ】

E02D7/20

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021130825

(22)【出願日】2021-08-10

(65)【公開番号】P2023025526

(43)【公開日】2023-02-22

【審査請求日】2024-07-11

(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】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】武藤 啓志

(72)【発明者】

【氏名】白石 静香

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】実開平０５－０９６１３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１７２８５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５９－２３３０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１９５６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１６８４２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ７／００ － ７／３０

Ｅ０２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースマシンの前部に設けられたリーダブラケットに支持される固定リーダと、該固定リーダ上に同軸で回動可能に立設される回転リーダと、該回転リーダに対して回転力を付与するリーダ回転装置とを備えている杭打機において、
前記リーダ回転装置は、回転機構と、前記固定リーダの内部に縦方向に設けられた一対の油圧シリンダと、該一対の油圧シリンダの往復直線運動を前記回転機構の正逆回転運動に変換するベベルギア機構とを備え、
前記回転機構は、前記固定リーダの上面に取り付けられる固定ベースと、前記回転リーダの下面に取り付けられ、前記固定ベースにベアリングを介して回転自在に支持される回転ベースとを有し、
前記ベベルギア機構は、前記回転ベースに同軸で設けられる傘歯車と、該傘歯車の両側でそれぞれ噛合し、前記固定リーダに設けられた支軸に枢支される一対の扇歯車と、両扇歯車のそれぞれに一体をなして設けられ、前記一対の油圧シリンダの伸縮動作に従って両扇歯車を互いに反対方向に往復回動させる一対のシリンダ連結腕とを有していることを特徴とする杭打機。

【請求項2】

前記支軸は、一本のシャフトからなる共通支軸であり、
前記扇歯車と前記シリンダ連結腕とは、前記共通支軸の軸方向に整合して設けら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】

前記固定リーダの内部は、前記傘歯車及び前記扇歯車の互いに直交する回動軸線上を通る境界面で２つの空間に区画され、
前記一対の油圧シリンダは、前記２つの空間のうちの一方の空間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。

【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、ベースマシンの前部に立設したリーダを回転可能に支持する三点支持式の大型杭打機に関する。

【背景技術】

【0002】

三点支持式の大型杭打機では、掘削位置の変更や掘削装置の切替えのために、リーダを中心軸まわりに回転させる回転リーダを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような回転式のリーダは、リーダブラケットに支持される固定リーダと、該固定リーダ上に回動可能に立設される回転リーダとからなり、回転リーダの上部がホルダを介して後方から２本のバックステーにて支持されている。

【0003】

固定リーダの内部には、駆動用の一対の油圧シリンダが配置され、一方の油圧シリンダを伸長した際に、他方の油圧シリンダを縮小してベベルギアを回転させ、回転リーダを固定リーダに対して、例えば、９０度回動できるようにしている。こうしたリーダ回転装置は、歯車部が露出なく配置できる固定リーダの内部空間を利用してコンパクトに収納され、ベベルギアを構成する１枚の傘歯車と１枚の扇歯車とを噛合させて油圧シリンダの往復直線運動（推力）をリーダの正逆回転運動（回転力）に変換するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平５－９６１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年の大型杭打機では、杭施工の長尺化に伴い、長さが４０ｍ以上の長尺リーダを装着することが行われている。長尺リーダが装着されると、その分、重量が一般的な長さのリーダに比べて増加し、リーダを回転させる際に必要な回転力も大きくなる。しかしながら、従来技術で、より大きな回転力を得ようとした場合、リーダ回転装置の歯車強度が十分に確保できない問題が生じる。そうだからといって、構成部品を大型化するのではスペース的に限界があり、点検や保守を行うための作業条件も厳しくなる。また、リーダの大きさに合わせて歯車の大きさを変えると部品の共通化が出来ずコストアップしてしまう。

【0006】

そこで本発明は、コンパクトな構成でありながら、大きな回転力を得ることができるリーダ回転装置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】

【0007】

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設けられたリーダブラケットに支持される固定リーダと、該固定リーダ上に同軸で回動可能に立設される回転リーダと、該回転リーダに対して回転力を付与するリーダ回転装置とを備えている杭打機において、前記リーダ回転装置は、回転機構と、前記固定リーダの内部に縦方向に設けられた一対の油圧シリンダと、該一対の油圧シリンダの往復直線運動を前記回転機構の正逆回転運動に変換するベベルギア機構とを備え、前記回転機構は、前記固定リーダの上面に取り付けられる固定ベースと、前記回転リーダの下面に取り付けられ、前記固定ベースにベアリングを介して回転自在に支持される回転ベースとを有し、前記ベベルギア機構は、前記回転ベースに同軸で設けられる傘歯車と、該傘歯車の両側でそれぞれ噛合し、前記固定リーダに設けられた支軸に枢支される一対の扇歯車と、両扇歯車のそれぞれに一体をなして設けられ、前記一対の油圧シリンダの伸縮動作に従って両扇歯車を互いに反対方向に往復回動させる一対のシリンダ連結腕とを有していることを特徴としている。

【0008】

また、前記支軸は、一本のシャフトからなる共通支軸であり、前記扇歯車と前記シリンダ連結腕とは、前記共通支軸の軸方向に整合して設けられていることを特徴としている。さらに、前記固定リーダの内部は、前記傘歯車及び前記扇歯車の互いに直交する回動軸線上を通る境界面で２つの空間に区画され、前記一対の油圧シリンダは、前記２つの空間のうちの一方の空間に設けられていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の杭打機によれば、リーダ回転装置に備わるベベルギア機構が、リーダ回転軸と同軸に設けた傘歯車の両側で噛合する一対の扇歯車を有しているので、噛み合い歯面の接触面積を従来品の２倍に増すことが可能となり、より大きな回転力に対して十分な歯車強度を確保することができる。しかも、互いに向き合う扇歯車によって歯車の分離力が相殺され、傘歯車に対して純粋な回転力のみを付与できることから、特別の補強や構造の強化を必要としないコンパクトなリーダ回転装置を達成することができる。

【0010】

また、一本のシャフトからなる共通支軸で一対の扇歯車を枢支しているので、扇歯車の相互間の同軸性が良好に維持され、歯面の噛み合いや、扇歯車と支軸との摺動を適正に保つことができる。すなわち、ベベルギア機構の動力伝達効率を高めることができる。しかも、シャフトを支持する軸受構造が簡単な両端支持になるため、傘歯車に対応して組み込まれる扇歯車を無理なく配置することができる。とりわけ、扇歯車とシリンダ連結腕とを共通支軸の軸方向に整合して設けているので、油圧シリンダの推力を扇歯車に効果的に作用させることができる。

【0011】

さらに、固定リーダの内部をベベルギア機構の直交回動軸線上の境界面で２つの空間に区画し、そのうちの一方の空間に一対の油圧シリンダを設けているので、油圧シリンダの無い他方の空間を点検や保守のためのスペースとして活用することができる。すなわち、固定リーダの下部開口を通じてアクセスすれば、通常外部から視認できない内部構造の点検が容易かつ安全に行え、作業に従事する者の負担軽減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一形態例を示す杭打機の側面図である。

【図2】同じく要部断面側面図である。

【図3】同じく要部平面図である。

【図4】同じく要部底面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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のベースマシン１２は、図１に示すように、クローラを備えた下部走行体１３の上部に、旋回ベアリングを介して上部旋回体１４を旋回可能に設けるとともに、該上部旋回体１４の前部には、リーダ１５及びフロントジャッキ１６，１６が取り付けられるリーダブラケット１７が設けられ、上部旋回体１４の後端部には、リアジャッキ１８，１８が取り付けられるアウトリガボックス１９と、該アウトリガボックス１９上に搭載されるカウンタウエイト２０とが設けられている。さらに、上部旋回体１４には、機体フレーム上に運転室２１と、油圧ポンプなどを搭載する動力部２２とが設けられ、上部旋回体１４の後部上方には、起伏可能なガントリ２３が設けられている。

【0014】

リーダ１５は、リーダブラケット１７に対して軸支される円筒状の固定リーダ２４と、複数のリーダ部材２５ａを連結し、固定リーダ２４上に同軸で回動可能に立設される円筒状の回転リーダ２５とからなり、中間部には回転リーダ２５を回動可能に保持するホルダ２６が設けられ、このホルダ２６の後部にリアジャッキ１８のアーム上面に立設される左右一対のバックステー２７，２７の先端が連結されている。バックステー２７，２７は、それぞれの下端側にステーシリンダ２８，２８を備えており、リーダ１５を後方から支持した状態で、ステーシリンダ２８，２８の伸縮動作によってリーダ１５を前後方向あるいは左右方向（車幅方向）に傾き調整することが可能である。傾きが調整されたリーダ１５は、起立状態となって、その鉛直性が確保される。

【0015】

リーダブラケット１７は、前端部に固定リーダ２４を保持する左右一対のリーダ保持部（図示せず）を有し、図２などに示すように、支持ピン２９によってリーダ保持部と固定リーダ２４のピン孔ブロック３０，３０とが係合状態になっている。また、ピン孔ブロック３０のピン孔３０ａは、固定リーダ２４の軸方向（上下方向）に延びた長孔状に形成されている。これにより、リーダ１５は、支持ピン２９を中心に前後方向に揺動自在に設けられ、さらには、支持ピン２９とピン孔３０ａとの間に設けられた上下方向の隙間によって、そのガタ分だけ左右方向への傾きが許容されている。

【0016】

図２乃至図５は、回転リーダ２５に対して回転力を付与するためのリーダ回転装置３１及びその取付構造を示している。リーダ回転装置３１は、回転機構３２と、固定リーダ２４の内部に縦方向に設けられた一対の油圧シリンダ３３，３３と、該一対の油圧シリンダ３３，３３の往復直線運動を回転機構３２の正逆回転運動に変換するベベルギア機構３４とを備えている。

【0017】

回転機構３２は、入れ子状に組み合わせた内外輪を相対回転可能に保持するベアリング構造を備え、固定リーダ２４のフランジ上面に取り付けられる固定ベース３５と、回転リーダ２５（２５ａ）のフランジ下面に取り付けられ、固定ベース３５にベアリング３６を介して回転自在に支持される回転ベース３７とを有している。

【0018】

固定ベース３５は、図３からも見てとれるように、固定リーダ２４の前部側（図３の左側）に備わる左右一対のガイドパイプ（作業装置案内部）２４ａ，２４ａを避けて扇状のフランジ３５ａが設けられており、該フランジ３５ａには、作業装置（図示せず）が正面を向いた中立位置に対応する１つの係止孔ｈ１と、その両側に４５度間隔で位置した２つの係止孔ｈ２，ｈ３との合計３つの係止孔が設けられている。一方、回転ベース３７は、円板形状の縁部にて、各係止孔ｈ１，ｈ２，ｈ３に対して選択的に合致される係止孔突片３７ａが設けられている。

【0019】

作業装置を正面に装備した状態で、固定ピン（図示せず）を係止孔ｈ１から抜くと、フランジ３５ａと係止孔突片３７ａとの係止状態が解除される。そして、回転機構３２の作動によって、例えば、回転リーダ２５を右４５度回動させた状態で、係止孔ｈ３を使用してピン固定がなされる。こうして、トルク受け片３８の脱着（特許文献１参照）を含む一連の作業を経て、固定リーダ２４と回転リーダ２５との間の位相が所定角度になるように変更される。

【0020】

ベベルギア機構３４は、回転ベース３７の下面側に同軸で設けられる傘歯車３９と、該傘歯車３９の両側でそれぞれ噛合し、固定リーダ２４に設けられた支軸４０に枢支される一対の扇歯車４１，４１と、両扇歯車４１，４１のそれぞれに一体をなして設けられ、一対の油圧シリンダ３３，３３の伸縮動作に従って両扇歯車４１，４１を互いに反対方向に往復回動させる一対のシリンダ連結腕４２，４２とを有している。

【0021】

支軸４０は、図５に示すように、一本の大径シャフトからなる共通支軸４０であり、固定リーダ２４の幅方向（図５の上下方向）の両側部に設けた一対のボス４３，４３に支持されている。共通支軸４０は、互いに向き合う両扇歯車４１，４１の回動基部４１ａ，４１ａを貫通した状態で、ボス４３，４３間において扇歯車４１，４１を前後方向（図５の左右方向）に回動可能に支持している。こうして、対向配置された両扇歯車４１，４１により、図２にも示すように、傘歯車３９との間で、幅方向及び上下方向に整合した噛み合い歯面が形成される。歯車同士の噛み合いは、必要なリーダ回動角の範囲内において、換言すれば、往復回動リンクを構成する油圧シリンダ３３のストローク範囲内において維持されている。

【0022】

シリンダ連結腕４２は、扇歯車４１の回動基部４１ａに固着された二股形状の部材であり、共通支軸４０と同じ高さ位置で前方に向けて延び、その腕の長さは油圧シリンダ３３の推力の作用点として相応の長さを有している。また、固定リーダ２４の内部は、傘歯車３９及び扇歯車４１，４１の互いに直交する回動軸線Ｃｚ，Ｃｙ上を通る境界面で、前部空間ＳＦと後部空間ＳＲとの２つの空間に区画されており、一対のシリンダ連結腕４２，４２が同一向きに配置されることで、これに対応する一対の油圧シリンダ３３，３３は、両方とも前部空間ＳＦに設けられている（図２，図５）。

【0023】

さらに、図５から見てとれるように、扇歯車４１とシリンダ連結腕４２とは、共通支軸４０の軸方向に整合して設けられている。これにより、図２や図４、図５に示すように、油圧シリンダ３３は、チューブ側が固定リーダ２４の底板に設けた二股部４４に、ロッド側がシリンダ連結腕４２に上下の連結ピン４５，４６で連結されると、扇歯車４１を回動させる力を回動基部４１ａに局所的に、すなわち、扇歯車４１とシリンダ連結腕４２との２部材間で直接的に伝達することが可能となる。

【0024】

このように形成された杭打機１１を使用して掘削位置の変更を行うには、一対の油圧シリンダ３３，３３に対して圧油の給排制御を行い、一方の油圧シリンダ３３を伸長した際に、他方の油圧シリンダ３３を縮小し、ベベルギア機構３４を介して回転機構３２を、例えば、左に４５度回動をさせる。このとき、一対の扇歯車４１，４１は、互いに力の大きさが等しく、かつ、反対方向に向いていることから、両扇歯車４１，４１との噛み合いによって傘歯車３９に作用したトルクは、純粋な回転力となる。こうして、重量のある回転リーダ２５が固定リーダ２４上で円滑に回動される。

【0025】

このように、本発明の杭打機１１によれば、リーダ回転装置３１に備わるベベルギア機構３４が、リーダ回転軸と同軸に設けた傘歯車３９の両側で噛合する一対の扇歯車４１，４１を有しているので、噛み合い歯面の接触面積を従来品の２倍に増すことが可能となり、より大きな回転力に対して十分な歯車強度を確保することができる。しかも、互いに向き合う扇歯車４１，４１によって歯車の分離力が相殺され、傘歯車３９に対して純粋な回転力のみを付与できることから、特別の補強や構造の強化を必要としないコンパクトなリーダ回転装置３１を達成することができる。

【0026】

また、一本のシャフトからなる共通支軸４０で一対の扇歯車４１，４１を枢支しているので、扇歯車４１，４１の相互間の同軸性が良好に維持され、歯面の噛み合いや、扇歯車４１，４１と支軸４０との摺動を適正に保つことができる。すなわち、ベベルギア機構３４の動力伝達効率を高めることができる。しかも、シャフトを支持する軸受構造が簡単な両端支持になるため、傘歯車３９に対応して組み込まれる扇歯車４１，４１を無理なく配置することができる。とりわけ、扇歯車４１とシリンダ連結腕４２とを共通支軸４０の軸方向に整合して設けているので、油圧シリンダ３３の推力を扇歯車４１に効果的に作用させることができる。

【0027】

さらに、固定リーダ２４の内部をベベルギア機構３４の直交回動軸線Ｃｚ，Ｃｙ上の境界面で２つの空間に区画し、そのうちの一方の空間に一対の油圧シリンダ３３，３３を設けているので、油圧シリンダ３３の無い他方の空間を点検や保守のためのスペースとして活用することができる。すなわち、固定リーダ２４の下部開口を通じてアクセスすれば、通常外部から視認できない内部構造の点検が容易かつ安全に行え、作業に従事する者の負担軽減を図ることができる。

【0028】

加えて、実施形態のように、一対の油圧シリンダ３３，３３を前部空間ＳＦに配置すれば、図２などからも想像できるように、固定リーダ２４に設けた複数の作業開口のうち、側部作業開口２４ｂ，２４ｃを通じて、例えば、油圧シリンダ３３の脱着や各部の給脂などの作業が容易に行え、後部空間ＳＲの内外を連通する下部作業開口２４ｄを通じて、固定リーダ２４の内部の点検、特に回転機構３２の固定状態（ボルトのゆるみ）の点検をより確実に行うことが可能となり、杭打機１１の信頼性向上に寄与するものである。

【0029】

なお、本発明は、前記形態例に限定されるものではなく、リーダの長さや基本断面の形状、回動角の範囲は杭打機の仕様毎に適宜変更を加えることができる。この場合、リーダ回転装置では、従来から備わるベベルギア機構を巧みに用いたことにより、リーダが大きくなっても歯車の種類を増やさずに要求強度を満足できることから、コストや品質などの面においても有利である。また、スペース的に余裕があれば、２本の油圧シリンダを任意に配置でき、縦型以外の取付態様も考えられる。さらに、ベベルギア機構を構成する扇歯車の支軸についても１本のシャフトでなく、各扇歯車に対応した２本のシャフトで構成することができる。

【符号の説明】

【0030】

１１…杭打機、１２…ベースマシン、１３…下部走行体、１４…上部旋回体、１５…リーダ、１６…フロントジャッキ、１７…リーダブラケット、１８…リアジャッキ、１９…アウトリガボックス、２０…カウンタウエイト、２１…運転室、２２…動力部、２３…ガントリ、２４…固定リーダ、２４ａ…ガイドパイプ、２４ｂ，２４ｃ…側部作業開口、２４ｄ…下部作業開口、２５…回転リーダ、２５ａ…リーダ部材、２６…ホルダ、２７…バックステー、２８…ステーシリンダ、２９…支持ピン、３０…ピン孔ブロック、３０ａ…ピン孔、３１…リーダ回転装置、３２…回転機構、３３…油圧シリンダ、３４…ベベルギア機構、３５…固定ベース、３５ａ…フランジ、３６…ベアリング、３７…回転ベース、３７ａ…係止孔突片、３８…トルク受け片、３９…傘歯車、４０…共通支軸、４１…扇歯車、４１ａ…回動基部、４２…シリンダ連結腕、４３…ボス、４４…二股部、４５，４６…連結ピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】