(57)【要約】      （修正有）【課題】杭打作業の効率を低下させずに、杭の鉛直度の検出精度を向上させることができる傾斜検出部を備えた杭打機を提供する。【解決手段】作業装置によって回転駆動される鋼管杭３５を抱持する振止部材２６に、鋼管杭３５の傾きを検出する傾斜検出部４４が設けられ、該傾斜検出部４４は、鉛直方向に対する傾きを絶対角度として検出する傾斜センサ４５が取り付けられたベース部材４６と、該ベース部材４６と鋼管杭３５との距離を検出する複数の距離センサ４７とを有して構成され、複数の距離センサ４７は、ベース部材４６に互いに上下方向及び左右方向にあらかじめ設定した間隔で離れて配置され、制御部は、上部側の距離センサの出力値と、下部側の距離センサの出力値とに基づいてベース部材４６と鋼管杭３５との相対角度を算出するとともに、傾斜センサ４５の検出により得られた絶対角度と相対角度とに基づいて鋼管杭３５の傾きを算出するように構成される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンの前部に立設したリーダに沿って作業装置を昇降可能に設けるとともに、前記リーダの下部に、前記作業装置によって回転駆動される鋼管杭を抱持する振止部材を設けた杭打機において、前記振止部材に、前記鋼管杭の傾きに対応する信号を検出して制御部に出力する傾斜検出部が設けられ、該傾斜検出部は、鉛直方向に対する傾きを絶対角度として検出する傾斜センサが取り付けられたベース部材と、該ベース部材と前記鋼管杭との距離を検出する複数の距離センサとを有して構成され、前記複数の距離センサは、前記ベース部材に互いに上下方向及び左右方向にあらかじめ設定した間隔で離れて配置され、前記制御部は、上部側の前記距離センサの出力値と、下部側の前記距離センサの出力値とに基づいて前記ベース部材と前記鋼管杭との相対角度を算出するとともに、前記傾斜センサの検出により得られた前記絶対角度と前記相対角度とに基づいて前記鋼管杭の傾きを算出するように構成されていることを特徴とする杭打機。
【請求項２】
前記振止部材は、前記リーダに沿って摺動するブラケットの先端の回動軸を中心として水平方向に回動可能に取り付けられた一対の回動アームを備え、前記一対の回動アームの回動端部に前記一対の回動アームの回動端同士を連結する連結部がそれぞれ設けられ、前記一対の回動アームは、前記連結部を連結ピンで連結して前記鋼管杭を抱持した閉じ状態と、前記連結ピンを外して前記一対の回動アームを開いた開き状態との間で開閉可能に構成され、前記傾斜検出部は、前記閉じ状態で、前記一対の回動アームの回動基部間に配置されていることを特徴とする請求項１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、作業装置に装着した鋼管杭の傾きを検出する角度計を備えた杭打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭打機を用いた施工では、ベースマシンの前部に立設したリーダに対しオーガなどの作業装置が昇降可能に装着され、この作業装置に掘削ロッドや鋼管杭などを連結して既製杭工法や場所打ち杭工法などの各種杭工法が行われている。また、施工中には、杭の鉛直度（傾斜状態）を適正に管理する必要があるため、従来からリーダには前後方向及び左右方向の傾斜角を検出する角度計が取付けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１７０３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の特許文献１に記載された角度計では、その取付構造上、リーダの鉛直度に基づいて杭の鉛直度を推定しているので、杭とリーダとの間の機械的なガタや変形により、杭自体の鉛直度に対して誤差が生じやすいという課題があった。逆に、検出精度を確保するために、角度計を杭の外周面に押し当てて直接に測定しようとすれば、その都度施工を中断しなくてはならず、継続して施工ができない状態が生じてしまう。
【０００５】
そこで本発明は、杭打作業の効率を低下させずに、杭の鉛直度の検出精度を向上させることができる傾斜検出部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】
【０００６】
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立設したリーダに沿って作業装置を昇降可能に設けるとともに、前記リーダの下部に、前記作業装置によって回転駆動される鋼管杭を抱持する振止部材を設けた杭打機において、前記振止部材に、前記鋼管杭の傾きに対応する信号を検出して制御部に出力する傾斜検出部が設けられ、該傾斜検出部は、鉛直方向に対する傾きを絶対角度として検出する傾斜センサが取り付けられたベース部材と、該ベース部材と前記鋼管杭との距離を検出する複数の距離センサとを有して構成され、前記複数の距離センサは、前記ベース部材に互いに上下方向及び左右方向にあらかじめ設定した間隔で離れて配置され、前記制御部は、上部側の前記距離センサの出力値と、下部側の前記距離センサの出力値とに基づいて前記ベース部材と前記鋼管杭との相対角度を算出するとともに、前記傾斜センサの検出により得られた前記絶対角度と前記相対角度とに基づいて前記鋼管杭の傾きを算出するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、前記振止部材は、前記リーダに沿って摺動するブラケットの先端の回動軸を中心として水平方向に回動可能に取り付けられた一対の回動アームを備え、前記一対の回動アームの回動端部に前記一対の回動アームの回動端同士を連結する連結部がそれぞれ設けられ、前記一対の回動アームは、前記連結部を連結ピンで連結して前記鋼管杭を抱持した閉じ状態と、前記連結ピンを外して前記一対の回動アームを開いた開き状態との間で開閉可能に構成され、前記傾斜検出部は、前記閉じ状態で、前記一対の回動アームの回動基部間に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振止部材に鋼管杭の傾きに対応する信号を検出する傾斜検出部が設けられているので、鋼管杭の振れを抑えながら安定した状態で精度よく傾きを検出することが可能となり、杭の鉛直度管理を適切に行うことができる。また、傾斜検出部が傾斜センサと複数の距離センサとの出力値に基づいて演算を行うので、鋼管杭の傾きに関する情報を非接触方式で取得することが可能となり、接触方式を用いた場合に伴うセンサの損傷などの不具合発生がなくなるとともに、鋼管杭の表面に付着した泥土の影響を受け難くなる。さらに、傾斜検出部が振止部材における両回動アームの回動基部間に配置されているので、回動アームの開閉動作に悪影響を及ぼすことなく、より安定した状態で鋼管杭の傾きを検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】同じく正面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】同じく要部側面図である。
【図５】同じく要部正面図である。
【図６】同じく要部平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】同じく距離センサを使用した検出方法の説明図である。
【図９】図８の説明に基づいてベース部材と鋼管杭との相対角度を算出する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１乃至図９は、本発明の杭打機の一形態例を示す図である。この杭打機１１は、図１乃至図３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用の起伏シリンダ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フロントブラケット１７が設けられ、上部旋回体１３の前部上方には、油圧配管を支持する配管支持部材１８が設けられている。さらに、上部旋回体１３の右側部には運転室１９が、左側部にはエンジンや油圧ユニットを収納した機器室２０がそれぞれ設けられている。
【００１１】
リーダ１５は、前記フロントブラケット１７に設けられたベースマシン幅方向の支軸２１に回動可能に取り付けられた下部リーダ２２と、該下部リーダ２２の上部に連結される中間リーダ２３と、該中間リーダ２３の上部に連結される上部リーダ２４とに分割形成され、さらに、下部リーダ２２は、下部第１部材２２ａと下部第２部材２２ｂとに分割形成され、中間リーダ２３は、中間第１部材２３ａと中間第２部材２３ｂとに分割形成され、上部リーダ２４は、上部第１部材２４ａと上部第２部材２４ｂと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。
【００１２】
また、上部リーダ２４の上端部にはトップシーブブロック２５が、下部リーダ２２の下部前方には振止部材２６がそれぞれ配置されており、リーダ１５の前面中央には、ラックピニオン式昇降装置の構成品の一つであるラック部材２７が、両側面前端部には、左右一対のガイドパイプ２８が、リーダ１５の全長にわたってそれぞれ連続的に設けられている。
【００１３】
作業装置であるオーガ２９は、前記ガイドパイプ２８に摺接する左右一対のガイドギブ３０が後方に突出して設けられるとともに、前記ラック部材２７の両側に設けられているラック２７ａに歯合する左右一対のピニオンをオーガ昇降用油圧モータで回転駆動することにより、リーダ１５に沿って昇降する。
【００１４】
また、オーガ２９は、ドライブロッド３１を回転可能かつ軸方向に移動可能に挿通し、ドライブロッド３１の凹溝部をオーガ２９の下側に設けられたチャック装置３２に係合させてドライブロッド３１の軸方向の移動を規制するとともに、角軸部を出力機構３３に係合させた状態で、出力機構３３をオーガ駆動用油圧モータ３４で駆動させることによってドライブロッド３１を回転させる。この杭打機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３５が使用され、鋼管杭３５の上端がドライブロッド３１の下端に設けられたキャップロッド３６を介して連結される。
【００１５】
さらに、図４乃至図７に拡大して示すように、振止部材２６は、リーダ１５に沿って摺動可能に設けられたブラケット３７を介して取り付けられ、ブラケット３７の両側部には、鉛直方向の回動軸３８，３９がそれぞれ設けられるとともに、両回動軸３８，３９に回動アーム４０，４１が回動可能にそれぞれ取り付けられている。また、両回動軸３８，３９は、リーダ１５の幅方向両側縁部前方に配置され、互いの間隔は、鋼管杭３５の外径よりも大きくなっている。
【００１６】
各回動アーム４０，４１は、実質的に左右対称であって、前記回動軸３８，３９にそれぞれ回動可能に連結される回動基部４０ａ，４１ａと、該回動基部４０ａ，４１ａの先端側に形成され、鋼管杭３５の外周面を包持する円弧状凹部４０ｂ，４１ｂをそれぞれ内側に備えた杭抱持部４０ｃ，４１ｃと、該杭抱持部４０ｃ，４１ｃの先端部、つまり各回動アーム４０，４１の回動端部に設けられ、両杭抱持部４０ｃ，４１ｃの回動端同士を連結ピン４２で連結して両円弧状凹部４０ｂ，４１ｂにより鋼管杭３５を抱持した閉じ状態とする連結部４０ｄ，４１ｄとを備えている。
【００１７】
また、連結部４０ｄ，４１ｄを連結して各回動アーム４０，４１を閉じた状態にしたときの両連結部４０ｄ，４１ｄの位置は、鋼管杭３５の中心Ｃ１を挟んでブラケット３７に対向する位置に配置されている。さらに、各回動アーム４０，４１を閉じた状態では、両円弧状凹部４０ｂ，４１ｂの一端４０ｅ，４１ｅは互いに接近した状態になるが、両円弧状凹部４０ｂ，４１ｂの他端４０ｆ，４１ｆは、各回動アーム４０，４１を開閉する際に鋼管杭３５と干渉しないように互いに離間して開口部４３が形成された状態になる。また、各回動アーム４０，４１を閉じた状態において、両回動基部４０ａ，４１ａ間に鋼管杭３５の傾きに対応する信号を検出する傾斜検出部４４が配置されている。
【００１８】
傾斜検出部４４は、鉛直方向に対する傾きを絶対角度として検出する傾斜センサ４５が取り付けられたベース部材４６と、該ベース部材４６と鋼管杭３５との距離を検出する複数の距離センサ４７とを有して構成されている。ベース部材４６は、鋼板を略エ字状に一体に切り出して形成したもので、両端部を略４５度の角度で曲げた上下左右一対の腕部４６ａを有している。また、ベース部材４６は、振止部材２６の両回動軸３８，３９間に架け渡された板状の支持部材４８にボルト４９で固定されている。
【００１９】
ベース部材４６の各腕部４６ａ先端には距離センサ４７がそれぞれ設けられている。距離センサ４７は、図示しない赤外線の発光部と受光部とを備え、発光部から出射されて対向する鋼管杭３５の外周面で反射した赤外線を受光部で検知することで、ベース部材４６と鋼管杭３５との距離を計測する光学式距離センサである。また、左右一対の距離センサ４７は、鋼管杭３５の中心Ｃ１に対して略９０度の開き角度で、それぞれ鋼管杭の外周面に対して赤外線を法線方向に出射可能としている（図６）。さらに、この状態では、ベース部材４６における上部側及び下部側の各腕部４６ａは、各回動アーム４０，４１を挟んで上下方向に互いに離間し、各回動アーム４０，４１の開閉動作に支障のない位置で保持されている（図４）。
【００２０】
さらに、ベース部材４６の中央部前面には、傾斜センサ４５が設けられている。傾斜センサ４５は、重力を利用して傾き角度の検出を行う一般的な角度計であり、鉛直方向に対するベース部材４６の傾きを絶対角度として検出するものである。傾斜センサ４５及び距離センサ４７のそれぞれの出力信号は、運転室１９内に備えた制御部（図示せず）で連続的に処理され、鋼管杭３５の傾きに対応する前後方向及び左右方向の角度値としてディスプレイに表示されるようになっている。
【００２１】
以下では、制御部によるベース部材４６と鋼管杭３５との相対角度を算出する方法及び求めた相対角度に基づいて鋼管杭３５の傾きを算出する方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。まず、鋼管杭３５を抱持した閉じ状態で、施工中に回転する鋼管杭３５が僅かに傾いた場合には、平面視において鋼管杭３５の外周は、下部側の距離センサ４７における検出高さに対応した中心Ｃ１を有する円周（図８の想像線）と、上部側の距離センサ４７における検出高さに対応した中心Ｃ２を有する円周（図８の実線）とで示される。
【００２２】
ここで、説明の理解を容易にするために、ｘ軸方向を左右方向と、ｙ軸方向を前後方向とそれぞれ定義する。また、左側の距離センサ４７における投光の向きをａ方向と、右側の距離センサ４７における投光の向きをｂ方向とそれぞれ定義する。
【００２３】
距離（Ｌａ１）は、左側下部の距離センサ４７の検出によるベース部材４６と鋼管杭３５の外周面との距離である。距離（Ｌａ２）は、左側上部の距離センサ４７の検出によるベース部材４６と鋼管杭３５の外周面との距離である。また、距離（ΔＬａ）は、距離（Ｌａ１）と距離（Ｌａ２）との差分である。さらに、距離（Ｌｂ１）は、右側下部の距離センサ４７の検出によるベース部材４６と鋼管杭３５の外周面との距離である。距離（Ｌｂ２）は、右側上部の距離センサ４７の検出によるベース部材４６と鋼管杭３５の外周面との距離である。また、距離（ΔＬｂ）は、距離（Ｌｂ１）と距離（Ｌｂ２）との差分である。
【００２４】
ベース部材４６と鋼管杭３５との相対角度は、ａ方向の傾斜角度（θａ）及びｂ方向の傾斜角度（θｂ）として、以下の式１及び式２を用いてそれぞれ算出される。距離（Ｌｄ）は、上部及び下部における距離センサ４７同士のスパンである。
【００２５】
θａ＝ａｔａｎ（（Ｌａ２−Ｌａ１）／Ｌｄ）・・・式１
θｂ＝ａｔａｎ（（Ｌｂ２−Ｌｂ１）／Ｌｄ）・・・式２
【００２６】
そして、鋼管杭３５の傾きは、左右方向（ｘ軸方向）の傾斜角度（θｘ）及び前後方向（ｙ軸方向）の傾斜角度（θｙ）として、以下の式３及び式４を用いてそれぞれ算出される。絶対角度（θｘ’）は、傾斜センサ４５の検出により得られた左右方向（ｘ軸方向）の絶対角度であり、絶対角度（θｙ’）は、傾斜センサ４５の検出により得られた前後方向（ｙ軸方向）の絶対角度である。
【００２７】
θｘ＝θｘ’＋√２／２（θａ−θｂ）・・・式３
θｙ＝θｙ’＋√２／２（θａ＋θｂ）・・・式４
【００２８】
これにより、制御部は、上部側の距離センサ４７の出力値と、下部側の距離センサ４７の出力値とに基づいてベース部材４６と鋼管杭３５との相対角度（θａ，θｂ）を算出するとともに、傾斜センサ４５の検出により得られた絶対角度（θｘ’，θｙ’）と前記相対角度とに基づいて実際の鋼管杭３５の傾きを算出し、前後方向及び左右方向の角度値（θｘ，θｙ）としてディスプレイに表示させる。
【００２９】
このように、振止部材２６に鋼管杭３５の傾きに対応する信号を検出する傾斜検出部４４が設けられているので、鋼管杭３５の振れを抑えながら安定した状態で精度よく傾きを検出することが可能となり、杭の鉛直度管理を適切に行うことができる。また、傾斜検出部４４が傾斜センサ４５と複数の距離センサ４７との出力値に基づいて演算を行うので、鋼管杭３５の傾きに関する情報を非接触方式で取得することが可能となり、接触方式を用いた場合に伴うセンサの損傷などの不具合発生がなくなるとともに、鋼管杭の表面に付着した泥土の影響を受け難くなる。さらに、傾斜検出部４４が振止部材２６における両回動アーム４０，４１の回動基部４０ａ，４１ａ間に配置されているので、回動アーム４０，４１の開閉動作に悪影響を及ぼすことなく、より安定した状態で鋼管杭３５の傾きを検出することが可能になる。
【００３０】
なお、本発明は、前記形態例に限定されるものでなく、ベース部材は、鋼管杭の近傍で保持可能な構造であれば、複数の部材を組み合わせた溶接構造にしてもよく、鋼管杭のサイズなどに応じて適宜に形状を変更することができる。また、各センサの種類や取付位置は任意であり、距離センサについては非接触式であれば、光学式に限らず、例えば、超音波式やレーザ光線式として構成されてもよい。この場合、センサの測定可能距離範囲であれば、杭径の変化にも対応可能であるという利点がある。
【符号の説明】
【００３１】
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…起伏シリンダ、１７…フロントブラケット、１８…配管支持部材、１９…運転室、２０…機器室、２１…支軸、２２…下部リーダ、２２ａ…下部第１部材、２２ｂ…下部第２部材、２３…中間リーダ、２３ａ…中間第１部材、２３ｂ…中間第２部材、２４…上部リーダ、２４ａ…上部第１部材、２４ｂ…上部第２部材、２５…トップシーブブロック、２６…振止部材、２７…ラック部材、２７ａ…ラック、２８…ガイドパイプ、２９…オーガ、３０…ガイドギブ、３１…ドライブロッド、３２…チャック装置、３３…出力機構、３４…オーガ駆動用油圧モータ、３５…鋼管杭、３６…キャップロッド、３７…ブラケット、３８，３９…回動軸、４０…回動アーム、４０ａ…回動基部、４０ｂ…円弧状凹部、４０ｃ…杭抱持部、４０ｄ…連結部、４０ｅ…一端、４０ｆ…他端、４１…回動アーム、４１ａ…回動基部、４１ｂ…円弧状凹部、４１ｃ…杭抱持部、４１ｄ…連結部、４１ｅ…一端、４１ｆ…他端、４２…連結ピン、４３…開口部、４４…傾斜検出部、４５…傾斜センサ、４６…ベース部材、４６ａ…腕部、４７…距離センサ、４８…支持部材、４９…ボルト
【図１】
2020012270.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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