(57)【要約】【課題】空頭制限がある現場にも好適に適用でき、比較的小径の鋼管杭でも変形を抑制し安定した施工をすることができる杭打機を提供する。【解決手段】車体と、車体に連結されたリーダと、鋼管杭を地盤に圧入する回転圧入装置２２とを備え、回転圧入装置２２が、リーダに昇降自在に取り付けたベースフレーム３１と、ベースフレームに対してベアリング３４を介して回転自在に支持され鋼管杭Ｘを内側に通す回転体３３と、回転体を回転させる回転駆動装置３２とを備え、回転体３３が、鋼管杭Ｘの外周部を締め付けて把持するチャック装置４０を備えている杭打機において、鋼管杭Ｘの外周面を把持するチャック装置４０の内周部に、鋼管杭Ｘの外周面に設けた凸部Ｘ１に嵌合する凹部４５を設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、前記車体に連結されたリーダと、鋼管杭を地盤に圧入する回転圧入装置とを備え、前記回転圧入装置が、前記リーダに昇降自在に取り付けたベースフレームと、前記ベースフレームに対してベアリングを介して回転自在に支持され前記鋼管杭を内側に通す回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動装置とを備え、前記回転体が、前記鋼管杭の外周部を締め付けて把持するチャック装置を備えている杭打機において、
前記チャック装置が、前記鋼管杭の外周面を把持する内周部に、前記鋼管杭の外周面に設けた凸部に嵌合する凹部を備えていることを特徴とする杭打機。
【請求項２】
請求項１に記載の杭打機において、前記凹部は前記チャック装置で把持した鋼管杭の延在方向に延び、上端及び下端とも開口したスリットであることを特徴とする杭打機。
【請求項３】
請求項１に記載の杭打機において、前記チャック装置の内周面と前記鋼管杭の外周面との間の隙間を埋めるスペーサを更に備え、前記スペーサが、前記鋼管杭の外周面に設けた凸部に嵌合する凹部を内周部に備えていることを特徴とする杭打機。
【請求項４】
請求項１に記載の杭打機において、前記チャック装置が、固定バンドと、前記固定バンドの両端に回動自在に連結された２つの可動バンドと、前記２つの可動バンドを連結するバンドシリンダとを備えていることを特徴とする杭打機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管杭を施工する杭打機に関し、特に、空頭制限がある現場にも好適に適用でき、比較的小径の鋼管杭でも変形を抑制し安定した施工をすることができる杭打機に係る。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭を地盤に回転圧入する杭打機には、鋼管杭に回転トルクを伝達するトルク伝達キャップを備えたものがある。しかしトルク伝達キャップは一般に鋼管杭の上端に被せられるため、トルク伝達キャップを備えた回転圧入機構は、空頭制限がある場合、鋼管杭の長さによっては適用できない場合がある。
【０００３】
それに対し、鋼管杭の長手方向の中間部の外周部を把持するチャック装置を備え、このチャック装置で鋼管杭を把持して摩擦力で回転させつつ、スラスト力を付加して鋼管杭を地盤に圧入するタイプの杭打機がある。チャック装置としては、楔を用いて鋼管杭の外周部を押圧するものの他（特許文献１等参照）、バンドで鋼管杭の外周部を締め付けるものがある（特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２５１５２０号公報
【０００５】
【特許文献２】実開平０４−１０５１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チャック装置は、ある程度大径（例えば直径１ｍ前後）の鋼管杭に対しては摩擦力で回転トルクを伝達し易い。しかし、鋼管杭の径が小さくなるほど同じ回転トルクを伝達するのに必要な摩擦係数が大きくなるため、施工時に鋼管杭を把持する力を大きくする必要がある。把持力が大きくなれば、それに伴って鋼管杭に発生する応力も大きくなり、応力が過大になると肉厚の薄い鋼管杭は変形して施工できなくなる場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、空頭制限がある現場にも好適に適用でき、比較的小径の鋼管杭でも変形を抑制し安定した施工をすることができる杭打機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る杭打機は、車体と、前記車体に連結されたリーダと、前記鋼管杭を地盤に圧入する回転圧入装置とを備え、前記回転圧入装置が、前記リーダに昇降自在に取り付けたベースフレームと、前記ベースフレームに対してベアリングを介して回転自在に支持され前記鋼管杭を内側に通す回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動装置とを備え、前記回転体が、前記鋼管杭の外周部を締め付けて把持するチャック装置を備えている杭打機において、前記チャック装置が、前記鋼管杭の外周面を把持する内周部に、前記鋼管杭の外周面に設けた凸部に嵌合する凹部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転体に鋼管杭を通し鋼管杭の外周面をチャック装置で把持するので空頭制限がある現場にも好適に適用できる。また、鋼管杭の凸部に嵌合する凹部がチャック装置に備わっているので、凸部に凹部が掛かって鋼管杭に回転力が伝達でき、鋼管杭にスラスト力が伝達できる程度の力までチャック装置が鋼管杭を把持する力を抑制することができる。従って比較的小径の鋼管杭でも変形を抑制し安定した施工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る杭打機の外観構成を示す側面図
【図２】図１に示した杭打機に備えられた回転圧入装置の側面図
【図３】図１に示した杭打機に備えられた回転圧入装置の平面図
【図４】本発明の第２実施形態に係る杭打機に備えられたチャック装置の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
−杭打機−
図１は本発明の第１実施形態に係る杭打機の外観構成を示す側面図である。本実施形態において、図１中における左側及び右側を杭打機の前後、紙面直交方向手前側及び奥側を杭打機の左右とする。同図に示した杭打機は車体Ａ及び杭打作業機Ｂを備えている。車体Ａは油圧ショベルと共通するベースマシンであり、走行体１及び旋回体２０を備えている。
【００１３】
走行体１は、トラックフレーム２及び左右のクローラ３を備えている。左右のクローラ３は、トラックフレーム２の前後に取り付けた従動輪４及び駆動輪５と、これら従動輪４及び駆動輪５に掛け回した履帯６とをそれぞれ備えている。駆動輪５には油圧モータ等の走行モータ（不図示）が連結され、走行モータによりクローラ３をそれぞれ駆動することで杭打機が走行する。但し、走行体１はクローラ式ではなくホイール式であっても良い。
【００１４】
走行体１上に旋回可能に載置された旋回体２０は、旋回フレーム７、運転室８、動力室９及びカウンタウェイト１０を備えている。旋回フレーム７は、走行体１のトラックフレーム２上に旋回装置１１を介して連結されている。運転室８、動力室９及びカウンタウェイト１０は、旋回フレーム７の上部に前側からこの順で搭載されている。動力室９には、エンジンや油圧システム等が収容されている。上記の旋回装置１１には油圧モータ等の旋回モータ（不図示）が設けられており、旋回モータによって走行体１に対して旋回体２０が旋回駆動される。旋回フレーム７の前部にはフロントフレーム１２が連結されており、旋回フレーム７の前方に延在している。このフロントフレーム１２には、前後方向に延在する軸（不図示）を支点としてスイングシリンダ１３により左右に傾動可能なブラケット１４が取り付けられている。スイングシリンダ１３は例えば油圧シリンダである。フロントフレーム１２の前端部における左右方向の位置にはアウトリガー１５が、旋回フレーム７の後端部における左右方向の位置にはアウトリガー１６が、それぞれ設けられている。
【００１５】
−杭打作業機−
杭打作業機Ｂは、フロントフレーム１２に連結されたリーダ２１、リーダ２１に支持された回転圧入装置２２、リーダ２１を前後に傾斜させるバックステーシリンダ２３を含んでいる。
【００１６】
リーダ２１は、回転圧入装置２２を昇降可能に装着するものであり、上下に延在している。このリーダ２１は、左右に延びるピン２４により上下方向の中間部がブラケット１４に連結されることで、車体Ａに連結されている。リーダ２１の背面にはウィンチ２５が取り付けられている。このウィンチ２５は、鋼管杭等を吊り上げるためにリーダ２１の頂部フレーム２６から垂下するワイヤロープ（不図示）の巻取り及び繰出しをするものである。
【００１７】
バックステーシリンダ２３は、リーダ２１を後方に倒した輸送姿勢と鉛直に起立させた起立姿勢との間で起伏させる油圧シリンダである。このバックステーシリンダ２３は、一端がリーダ２１の上部に左右に延びるピン２７により連結され、他端がブラケット１４に左右に延びるピン２８により連結されている。
【００１８】
回転圧入装置２２は、鋼管杭の外周部を把持し、把持した鋼管杭を回転させて地面に圧入することで鋼管杭を施工する装置である。この回転圧入装置２２はガイドギブ２９を介してリーダ２１に装着されている。ガイドギブ２９は、リーダ２１の前面に上下に摺動可能に嵌合されている。回転圧入装置２２を昇降させるスラスト駆動装置３０は本実施形態では油圧モータであり、リーダ２１に取り付けられている。特に図示していないが、スラスト駆動装置３０の出力軸は、リーダ内に配置した駆動スプロケットに連結されている。また、リーダ内には複数の従動スプロケットが設けられており、これら駆動スプロケット及び従動スプロケットに掛け回したチェーンがガイドギブ２９に連結している。これによりスラスト駆動装置３０を駆動するとチェーンが循環駆動され、回転圧入装置２２がリーダ２１に沿って昇降する。
【００１９】
図２は回転圧入装置の側面図、図３は平面図である。これらの図では内部構造を表すために外装カバーを外した状態の回転圧入装置２２を図示している。図２及び図３に示した通り、回転圧入装置２２は、ベースフレーム３１、回転駆動装置３２、回転体３３等を備えている。ベースフレーム３１は回転圧入装置２２の中空の基部構造体であり、鋼管杭Ｘを上下に通す貫通孔（不図示）を中央に備えている。このベースフレーム３１はガイドギブ２９に連結され固定されている。回転駆動装置３２は回転体３３を回転させる例えば油圧モータであり、ベースフレーム３１の上部に支持されている。回転駆動装置３２の出力軸（不図示）は下方に延び、ベースフレーム３１の内部空間に突き出している。本実施形態ではベースフレーム３１の前部及び後部に１つずつ計２つの回転駆動装置３２を設けた構成を例示しているが、回転駆動装置３２の数は限定されない。
【００２０】
回転体３３は鋼管杭Ｘを上下に通し回転方向及びスラスト方向（上下方向）への力を伝達するためのユニットであり、サポートフレーム３５及びチャック装置４０を備えている。サポートフレーム３５は上下から見てドーナツ型に構成された回転体３３の基礎構造体であり、ベアリング３４のインナーレースに支持されている。ベアリング３４のアウターレースはベースフレーム３１に支持されており、回転体３３はベアリング３４を介してベースフレーム３１に対して旋回自在に支持されている。回転体３３は上下に延びる軸を中心に回転する。また鋼管杭Ｘはベアリング３４のインナーレースの内側を通る。サポートフレーム３５の外周部にはギヤ（外歯）３６が設けられており、このギヤ３６が回転駆動装置３２の出力軸に設けたギヤ（ピニオン）３７と噛み合っている。回転駆動装置３２が駆動されると、ギヤ３６，３７により回転動力が伝達されて回転体３３が回転する。
【００２１】
−チャック装置−
チャック装置４０は鋼管杭Ｘの外周部を締め付けて把持する装置であり、固定バンド４１、可動バンド４２及びバンドシリンダ４３を備えている。本実施形態ではバンドで鋼管杭を締め付けて把持するタイプのチャック装置を例に挙げて説明するが、楔を用いて鋼管杭を締め付けて把持するタイプのチャック装置を用いることもできる。楔を用いたチャック装置いついては、特開昭６３−２５１５２０号公報等に詳しく記載されている。
【００２２】
固定バンド４１はサポートフレーム３５に固定されている。サポートフレーム３５を省略してベアリング３４のインナーレースに固定バンド４１を直接固定する構造としても良い。可動バンド４２は２つ（１対）備わっており、平面視において固定バンド４１の両端に上下に延びるピン４４を介してそれぞれ一端側が回動自在に連結されている。各可動バンド４２の他端側はバンドシリンダ４３により連結されている。バンドシリンダ４３の数は限定されないが、本実施形態では上下に２つ備わっている。固定バンド４１、可動バンド４２とも上下から見て弓形の形状をした板状の部材であり、バンドシリンダ４３で連結された状態で上下から見てチャック装置４０は全体としてリング状に構成されている。バンドシリンダ４３が伸縮することで固定バンド４１及び可動バンド４２で構成される環状のバンドの内径が変化する。この内径の変化により、バンドの内側に通した鋼管杭Ｘの外周面を固定バンド４１及び可動バンド４２の内周面で締め付けて把持したり、緩めて鋼管杭Ｘを解放したりできるようになっている。
【００２３】
ここで、チャック装置４０における鋼管杭Ｘの外周面を把持する内周部には上下（つまりチャックした鋼管杭Ｘの延在方向）に延びるスリット状（縦溝状）の凹部４５が設けてある。この凹部４５は鋼管杭Ｘの外周面に設けた凸部Ｘ１に嵌合するように設けたもので、上端及び下端とも開口しており、かつ本実施形態では分岐部分がないように一直線状に形成されている。本実施形態では凹部４５は固定バンド４１や可動バンド４２の上端から下端に亘る高さ方向の全範囲に形成されている。凹部４５、凸部Ｘ１とも平面視で（図３で見て）断面が鋼管杭Ｘ及びチャック装置４０の周方向に長い矩形状となるように構成されている。凹部４５の断面は凸部Ｘ１の断面に比べて鋼管杭Ｘ及びチャック装置４０の周方向及び径方向に僅かに大きい。具体的には、凹部４５の深さは鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１の高さよりも大きく設定してあり、チャック装置４０で鋼管杭Ｘの外周面を締め付けた状態で、凹部４５と凸部Ｘ１の間には径方向に隙間が生じるようになっている。従って、固定バンド４１や可動バンド４２の凹部４５の内周面で鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１以外の外周面が把持される。なお、凹部４５の深さとは、チャック装置４０を円形にした状態でチャック装置４０の中心から採った固定バンド４１や可動バンド４２の内周面における凹部４５とその他の部位との距離差である。また、凸部Ｘ１の高さとは、鋼管杭Ｘの中心から採った鋼管杭Ｘの外周面における凸部Ｘ１とその他の部位との距離差である。
【００２４】
凹部４５の円周方向についての設置数は鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１の数に応じるが、本実施形態では周方向に３つの凹部４５を設けた構成を例示している。本実施形態では、固定バンド４１及び２つの可動バンド４２に各１つの凹部４５が設置されている。凸部Ｘ１の数に応じて、凹部４５が例えば１つ又は２つとなる場合もある。凸部Ｘ１の数に応じて凹部４５が４つ以上になる場合も考えられるが、固定バンド４１及び可動バンド４２の内周面の周長に占める凹部４５の合計周長の割合は多くとも半分には満たないようにすることが望ましい。固定バンド４１と可動バンド４２と鋼管杭Ｘとの接触面積を十分に確保するためである。
【００２５】
−動作−
杭打機を用いて鋼管杭Ｘを施工する場合、まず運転室８で適宜操作装置を操作して走行体１を駆動し、鋼管杭Ｘを打ち込む場所に杭打機を移動させる。所定位置に移動したら適宜操作装置を操作してバックステーシリンダ２３を駆動し、リーダ２１を起立させる。必要であれば走行体１を適宜駆動してリーダ２１の位置合わせを行い、適宜操作装置を操作してアウトリガー１５，１６を伸ばして杭打機を固定する。更にウィンチ２５やスラスト駆動装置３０を駆動して鋼管杭Ｘを回転圧入装置２２に通し、鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１にチャック装置４０の位置が合うように回転圧入装置２２の高さを調整する。その後、適宜操作装置を操作してバンドシリンダ４３を収縮させて凸部Ｘ１と凹部４５を嵌め合わせた状態でチャック装置４０により鋼管杭Ｘの外周面を把持し、バックステーシリンダ２３やスイングシリンダ１３を駆動して鋼管杭Ｘの角度を調整する。以上の手順は適宜順序を入れ換えても良い。ここまでの作業を終えたら、回転駆動装置３２を駆動して回転体３３を旋回させて鋼管杭Ｘを自転させつつスラスト駆動装置３０により回転圧入装置２２を下降させ、地盤に鋼管杭Ｘを圧入していく。
【００２６】
−効果−
（１）本実施形態においては、回転体３３に鋼管杭Ｘを通し、鋼管杭Ｘの外周面をチャック装置４０で把持するので、トルク伝達キャップを鋼管杭Ｘの上端に被せる構成に比べて空頭制限がある現場にも好適に適用できる。また、鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１に嵌合する凹部４５がチャック装置４０に備わっているので、凸部Ｘ１に凹部４５が掛かることで鋼管杭Ｘに対して回転力が伝達できる。チャック装置４０と鋼管杭Ｘとの間で回転滑りが生じず、鋼管杭Ｘに回転力を伝達するための摩擦力を必要としないので、鋼管杭Ｘに摩擦によるスラスト力が伝達できる程度の力までチャック装置４０が鋼管杭Ｘを把持する締め付け力を抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、鋼管杭Ｘに対する回転力の伝達を凸部Ｘ１に対する凹部４５の嵌合構造、スラスト力の伝達をチャック装置４０による締め付け構造で分担することができる。従って鋼管杭Ｘが標準以上の径を持つ場合は勿論のこと、比較的小径の鋼管杭Ｘであっても変形を抑制し安定した施工をすることができる。
【００２７】
また、チャック装置４０による強い締め付け力を必要としないため、バンドシリンダ４３を含めてチャック装置４０をコンパクトに構成することができることもメリットである。チャック装置４０が小型化すれば、それだけ杭打作業機Ｂを軽量化でき、杭打機の機体安定性を向上させることができる。更には、鋼管杭Ｘを地盤に圧入する際に必要な鋼管杭Ｘの締め付け力が低減できるので、所要強度が確保できる範囲で鋼管杭Ｘの薄肉化も可能であり、工事の経済性の向上にも貢献し得る。
【００２８】
（２）凹部４５が上下の端部が開口した直線状のスリットであるため、凹部４５の上下から鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１を抜き差しすることができる。そのため、チャック装置４０の内径（凹部４５を除く部分の内周面の直径）を鋼管杭Ｘの凸部Ｘ１に外接する円より広げなくても、チャック装置４０に対して鋼管杭Ｘを抜き差しすることができ、作業性が良い。またバンドシリンダ４３に長いストロークが必要ないため、バンドシリンダ４３の小型化ひいてはチャック装置４０の小型化にも寄与する。
【００２９】
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態に係る杭打機に備えられたチャック装置の平面図である。同図において第１実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、より小径の鋼管杭Ｘ’を把持する際に用いるスペーサ４６を有する点であり、スペーサ４６が追加された点を除いて本実施形態の杭打機は第１実施形態の杭打機と同様の構成である。
【００３０】
スペーサ４６は、チャック装置４０の内周面と鋼管杭Ｘ’の外周面との間の隙間を埋める部材である。鋼管杭Ｘ’は第１実施形態で施工対象とした鋼管杭Ｘよりも外径が小さく、鋼管杭Ｘ’をそのままチャック装置４０で把持しようとすると、バンドシリンダ４３を最収縮させてもチャック装置４０の内径との間にドーナツ型の隙間が生じる。この隙間を埋めて鋼管杭Ｘ’を確実にチャックするために、本実施形態ではチャック装置４０の内周部にスペーサ４６が装着されている。スペーサ４６は固定バンド４１及び３つの可動バンド４２にそれぞれ１つずつ装着されている。可動バンド４２に装着されたスペーサ４６は可動バンド４２と共にバンドシリンダ４３の伸縮に伴って揺動する。スペーサ４６は平面視で弓形の板状の部材であり、外周部にチャック装置４０の凹部４５に嵌合する凸部４７が設けられている。また各スペーサ４６は固定バンド４１又は可動バンド４２に対して例えばボルト（不図示）で固定されている。
【００３１】
そして、スペーサ４６の内周部には、鋼管杭Ｘ’の外周面に設けた凸部Ｘ１’に嵌合する凹部４８が備わっている。凹部４８はチャック装置４０の内周に設けた凹部４５と同様の特徴及び機能を果たすものであり、鋼管杭Ｘ’及び凹部Ｘ１’に対する凹部４８の構造的関係も鋼管杭Ｘ及び凹部Ｘ１に対する凹部４５の関係と同様である。
【００３２】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得つつ、そのままではチャック装置４０で把持できない小径の鋼管杭Ｘ’を施工することができる。
【符号の説明】
【００３３】
２１…リーダ、２２…回転圧入装置、３１…ベースフレーム、３２…回転駆動装置、３３…回転体、３４…ベアリング、４０…チャック装置、４１…固定バンド、４２…可動バンド、４３…バンドシリンダ、４５…凹部、４６…スペーサ、４８…凹部、Ａ…車体、Ｘ，Ｘ’…鋼管杭、Ｘ１，Ｘ１’…凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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