(57)【要約】【課題】昇降装置駆動用モータの油圧配管に発生する圧損や作業装置の昇降速度の変化にも影響を受けず、正確な押込み力・引抜き力を検出する。【解決手段】ベースマシン２の前部に立設するリーダ３の長手方向にラックギア６をスライド可能に設け、ラックギア６の下端に荷重検出器として剪断型ロードセル１５を取り付け、作業装置５に搭載した昇降装置９のピニオンギア１０，１０をラックギア６に噛合させ、作業装置５の昇降に伴って上下にスライドするラックギア６により、剪断型ロードセル１５に作用する引張荷重又は圧縮荷重を検出する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダの長手方向に設けたラックギアに、作業装置に搭載した昇降装置のピニオンギアを噛合させ、該ピニオンギアの回転により前記作業装置を昇降させて杭を地中に押込み又は引抜く杭打機において、前記ラックギアを前記リーダの長手方向にスライド可能に設け、該ラックギアの上端又は下端のいずれか一方又は双方に荷重検出器を取り付けたことを特徴とする杭打機の押込み力・引抜き力検出装置。
【請求項２】
前記荷重検出器が剪断型ロードセルであることを特徴とする請求項１記載の杭打機の押込み力・引抜き力検出装置。
【請求項３】
前記荷重検出器が引張型ロードセルであることを特徴とする請求項１記載の杭打機の押込み力・引抜き力検出装置。
【請求項４】
前記剪断型ロードセルの検出値に対して、前記作業装置の自重を補正して杭にかかる荷重を測定することを特徴とする請求項２記載の杭打機の押込み力・引抜き力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭打機によって地中に圧入・埋設される杭の押込み力・引抜き力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭打機では、地中に圧入・埋設される杭の支持力を確保するために、杭の押込み力・引抜き力を検出して施工管理を行っている。リーダの長手方向に設けたラックギアに、作業装置に搭載した昇降装置のピニオンギアを噛合させ、該ピニオンギアの回転により前記作業装置を昇降させて杭を地中に押込み又は引抜く杭打機における押込み力・引抜き力の検出として、昇降装置の駆動用モータの油圧回路に、上昇回路と下降回路とにそれぞれ圧力検出器を設け、各圧力検出器により駆動用モータの作動圧力を検出し、検出値から作業装置の昇降力を演算したものを押込み力・引抜き力とするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５１４５５号公報（第４頁、第１０頁、第２１頁、図１９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の駆動用モータの作動圧力変動による検出では、駆動用モータの油圧配管に発生する圧損が検出値に影響を与え、正確な押込み力・引抜き力が検出できない。特に、作業装置に昇降装置を搭載したものでは油圧配管が長くなり、圧損が大きく不利である。また、作業装置の昇降速度の変化も圧損に影響する。さらに、駆動用モータがトルクを出していない、すなわち、実際に押込み力・引抜き力が発生していない状態でも、作業装置の落下保持のために油圧回路に配設されたカウンタバランス弁が開くまでは圧力だけが発生するので、押込み力・引抜き力がでているように表示してしまう。
【０００５】
また、作業装置本体の自重による押込み力を掛けた状態で作業装置の下降を止めると、作業装置の落下保持のために駆動用モータに備えられているネガティブブレーキが作動し、油圧回路上の圧力が抜けてしまい押込み力の表示が０になってしまう。しかも、押込み初期の段階で作業装置本体の自重を杭に掛けて行くときは、圧力がほとんど変化しないので、正確に押込み力を検出できない。
【０００６】
そこで、本発明は、昇降装置駆動用モータの油圧配管に発生する圧損や作業装置の昇降速度の変化にも影響を受けず、正確な押込み力・引抜き力を検出することができる杭打機の押込み力・引抜き力検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の杭打機の押込み力・引抜き力検出装置は、リーダの長手方向に設けたラックギアに、作業装置に搭載した昇降装置のピニオンギアを噛合させ、該ピニオンギアの回転により前記作業装置を昇降させて杭を地中に押込み又は引抜く杭打機において、前記ラックギアを前記リーダの長手方向にスライド可能に設け、該ラックギアの上端又は下端のいずれか一方又は双方に荷重検出器を取り付けたことを特徴している。また、前記荷重検出器が剪断型ロードセル、あるいは、引張型ロードセルであることが好ましい。さらに、剪断型ロードセルを用いた場合は、剪断型ロードセルの検出値に対して、前記作業装置の自重を補正して杭にかかる荷重を測定することことが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。図１乃至図８は本発明の第１実施形態例を示すもので、杭打機１は、ベースマシン２の前部に立設したリーダ３をバックステー４にて後方から支持し、リーダ３の前部に作業装置５を昇降可能に設けている。
【０００９】
リーダ３の前面には、リーダ３の長手方向に沿ってラックギア６が設けられている。前記作業装置５は、リーダ３両側面のガイドパイプ７，７にガイドギブ８，８をそれぞれ摺動可能に係合するとともに、前記ラックギア６の両側面に形成した歯６ａ，６ａに、作業装置５に搭載した昇降装置９の一対のピニオンギア１０，１０を噛合させ、昇降装置９駆動用の油圧モータにてピニオンギア１０，１０を回転させることにより、作業装置５をリーダ３に沿って昇降させる。
【００１０】
前記ラックギア６は、リーダ３の略全長に亘って一体に形成され、リーダ３の長手方向に長い長孔１１を短いピッチで複数個設けている。このラックギア６は、ワッシャー１２と、ラックギア６の車体前後方向の肉厚よりもやや長いカラー１３とを外嵌したボルト１４を前記各長孔１１に挿通してリーダ３の前面に螺着することにより、リーダ３の長手方向にはスライド可能に、かつリーダ３前方への移動を規制されて取り付けられている。
【００１１】
ラックギア６の下端には、荷重検出器として剪断型ロードセル１５が設けられている。この剪断型ロードセル１５は、歯底以下の幅にしたラックギア６の下端にボルト１６にて連結される上部連結板１７と、リーダ３の下部に複数のボルト１８にて取り付けられたブラケット１９にボルト２０にて連結される下部連結板２１との間に水平方向に取り付けられ、押込み力・引抜き力管理装置（図示せず）への配線１５ａ側をリーダ３の内部に収納して、配線１５ａの損傷を防止している。上部連結板１７と下部連結板２１とは、剪断型ロードセル１５と平行な位置で、ボルト２２にて連結されている。なお、作業装置５をリーダ３下部から脱着する場合は、ラックギア６下端のボルト１６からリーダ３のブラケット１９に至る部分を取り外して行う。また、リーダ３下部には、杭２３の振れ止め２４が設けられている。
【００１２】
このように構成することにより、作業装置５にて杭２３を回転しながら、昇降装置９により作業装置５を下降させて杭２３を地中に押込むと、作業装置５の下降に伴うピニオンギア１０，１０の回転でラックギア６は上方へスライドする。これにより、上部連結板１７が持ち上げられて剪断型ロードセル１５にリーダ３と作業装置５間に働く相対的な力、すなわち、ラックギア６に掛かる引張荷重である押込み力が作用する。また、作業装置５を上昇させて杭２３を引抜く場合は、ラックギア６は下方へスライドするから、剪断型ロードセル１５に圧縮荷重である引抜き力が作用する。このとき、ラックギア６には、座屈荷重が作用するが、ラックギア６が短いピッチで、ワッシャー１３によりリーダ３前方への移動を規制されてボルト１４にて取り付けられているので、座屈変形を抑えることができる。
【００１３】
この状態では、剪断型ロードセル１５が検出した数値は、図９に実線Ａで示されるように、作業装置５の自重Ｗが加わった数値であるから、この自重Ｗを差し引くように、押込み力・引抜き力管理装置に演算式を入力しておけば、正確な押込み力・引抜き力Ｂを測定して表示することができる。
【００１４】
すなわち、杭２３を地中に押込む過程で説明するならば、杭２３を押込む前は、作業装置５の自重Ｗが（−）の荷重として剪断型ロードセル１５に作用する。作業装置５を下降させていくと杭２３の頭に作業装置５の自重Ｗがかかり、剪断型ロードセル１５の荷重は減少して０となった時点で作業装置５の自重Ｗが杭２３にかかる。ここから、昇降装置９により作業装置５を下降させていくと、杭２３にかかる荷重は、作業装置５の自重Ｗ＋昇降装置９の押込み力となる。したがって、作業装置５の自重Ｗについての補正をしておけば正確な押込み力が計測できる。なお、ラックギア６の上端に剪断型ロードセル１５を設けてもよい。
【００１５】
図１０乃至図１２は本発明の第２実施形態例を示すもので、以降の実施形態例において前記第１実施形態例と同一要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態例は、リーダ３の長手方向にスライド可能に設けたラックギア６の上端及び下端とリーダ３の上部及び下部のブラケット１９との間に、荷重検出器としてそれぞれ引張型ロードセル３０をピン３１，３２，３３にて取り付けたもので、作業装置５を下降させた場合の押込み力は下端の引張型ロードセル３０が、作業装置５を上昇させた場合の引抜き力は、上端の引張型ロードセル３０がそれぞれ検出するようにしたものである。
【００１６】
図１３は本発明の第３実施形態例を示すもので、本実施形態例の杭打機は、前面に歯４０ａを形成したラックギア４０を、短いピッチで複数個設けた各長孔１１にワッシャー１２とカラー１３とを外嵌したボルト１４を挿通してリーダ３の長手方向にスライド可能に設け、作業装置５に搭載した昇降装置９のピニオンギア４２をラックギア４０の歯４０ａに噛合させてピニオンギア４２を回転させることにより、作業装置５をリーダ３に沿って昇降させるもので、前記第１、２実施形態例と同様に、ラックギア４０に、剪断型ロードセル１５又は引張型ロードセル３０を取り付けることによって、押込み力・引抜き力を測定することができる。
【００１７】
図１４及び図１５は本発明の第４実施形態例を示すもので、前面に歯５０ａを形成したラックギア５０は、歯５０ａ両側のフランジ５０ｂ，５０ｂにそれぞれ長孔１１を短いピッチで複数個設け、各長孔１１にワッシャー１２とカラー１３とを外嵌したボルト１４を挿通してリーダ３の長手方向にスライド可能に設けられている。該ラックギア５０には、２つのスプロケット５１，５１間に掛け渡されたチェーン５２を噛合させた作業装置がリーダ３に沿って昇降可能に設けられている。この構成でも、前記第各実施形態例と同様に、ラックギア５０に、剪断型ロードセル１５又は引張型ロードセル３０を取り付けることによって、押込み力・引抜き力を測定することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の杭打機の押込み力・引抜き力検出装置は、昇降装置駆動用モータの油圧配管に発生する圧損や作業装置の昇降速度の影響を受けることがなく、また、カウンタバランス弁の動作に拘わらず、正確に押込み力・引抜き力を検出できる。さらに、押込み力を掛けた状態で作業装置を止めた場合や、駆動用モータを作動させずに作業装置の自重のみを杭に掛けていく段階でも正確に押込み力を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例の剪断型ロードセルの取付構造を示す拡大正面図
【図２】同じく杭打機の正面図
【図３】同じく杭打機の側面図
【図４】同じくラックギアの取付構造を示す拡大正面図
【図５】同じくラックギアの取付構造を示す拡大断面側面図
【図６】同じく剪断型ロードセルの取付構造を示す拡大断面側面図
【図７】同じくリーダ上部の横断面図
【図８】同じくリーダ下部の横断面図
【図９】ロードセル荷重と押込み力・引抜き力の関係を示すグラフ図
【図１０】第２実施形態例の引張型ロードセルの取付構造を示す拡大正面図
【図１１】同じく引張型ロードセルの取付構造を示す拡大断面側面図
【図１２】同じくリーダ下部の横断面図
【図１３】第３実施形態例の昇降機構を示す一部断面拡大図
【図１４】第４実施形態例の昇降機構を示す一部断面拡大図
【図１５】同じくラックギアの正面図
【符号の説明】
１…杭打機、２…ベースマシン、３…リーダ、５…作業装置、６，４０，５０…ラックギア、９…昇降装置、１０，４２…ピニオンギア、１１…長孔、１２…ワッシャー、１３…カラー、１４…ボルト、１５…剪断型ロードセル、３０…引張型ロードセル
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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