(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンに対して機体前後方向に揺動自在に軸支されたリーダを、機体後方からステーシリンダを備えた伸縮可能な２本のバックステーによって起立させ、ステーシリンダの伸縮作動によってリーダを機体前後方向と機体左右方向にも傾き調節が可能な杭打機において、
前記ステーシリンダのストロークを計測するストロークセンサと、
前記ステーシリンダのストローク差によって前記リーダの機体左右方向の傾きに対応した警報値を設定し、前記ストロークセンサの計測値から前記ステーシリンダのストロークの差をとった値が当該警報値を超えた場合に警報を発し、又は警報手段を動作させる警報装置とを有し、
前記ストロークセンサは、シーブとともにセンサブラケットに取り付けられ、ワイヤリールから送りだされたワイヤがシーブを介して前記ステーシリンダに沿って張り渡されるようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項２】
請求項１に記載する杭打機において、
前記ストロークセンサは、そのワイヤ先端を前記ステーシリンダの可動部に設けられたフックに引っ掛けて連結するようにしたものであることを特徴とする杭打機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する杭打機において、
前記ストロークセンサから得られる計測値に基づいて算出した値が前記警報値を超えた場合にリーダの傾動を停止させる自動停止装置を有するものであることを特徴とする杭打機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する杭打機において、
前記ストロークセンサから得られる左右のストローク差からベースマシーンに対する相対角度を算出し、その値を表示する表示手段を有するものであ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、ベースマシンの前部に軸支したリーダを立設し、そのリーダに沿って昇降可能な作業装置を装着して所定の作業を行う杭打機に関し、特にベースマシンの機体左右方向に傾くリーダの角度を検出し、リーダの軸支部分の破損を防止するようにした杭打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭打機を用いた施工では、ベースマシンの機体前部に起立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、その作業装置に掘削ロッドや鋼管杭などを連結して縦穴掘削や場所打ち杭施工あるいは既設杭の埋設等が行われる。杭打機は、そのリーダが長尺になると、後方から２本のバックステーによって支持する構成がとられる。そして、リーダは、そうしたバックステーシリンダの伸縮によって機体前後方向や機体左右方向の角度について調整が行われる。杭などを垂直に施工するためにはリーダの姿勢を制御する必要があるからである。そこで従来から、リーダには前後および左右方向の傾斜角を検出する角度計が取付けられ、垂線に対するリーダの角度が検出されている。
【０００３】
図９（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ杭打機を簡略化して示す側面図、正面図である。杭打機１００は、ベースマシーン１０１の前部のリーダブラケット１０２にリーダ１０３がピン１０４を介して軸支され、図９（Ａ）に示すように、機体前後方向に揺動自在に取付けられている。また、リーダ１０３は、例えば長穴を通してピン１０４が軸支しているため、図９（Ｂ）に示すように、機体左右方向にも所定角度だけ振れることができるようになっている。こうしたリーダ１０３は、ベースマシーン１０１との間に取付けた左右２本のバックステー１０５によって支持されている。バックステー１０５は、油圧シリンダからなるステーシリンダ１１０が一体に形成され、その伸縮によってバックステー１０５の長さが変えられるようになっている。
【０００４】
従って、左右のバックステー１０５のステーシリンダ１１０が同時に同じだけ伸縮した場合には、リーダ１０３は図９（Ａ）に示すように機体前後方向に振れ、左右のステーシリンダ１１０について伸縮をそれぞれ調整した場合には、リーダ１０３は図９（Ｂ）に示すように機体左右方向に振れることになる。従って、こうした杭打機１００において一般の垂直杭打作業を行う場合には、ステーシリンダ１１０の伸縮によりリーダ４の前後左右の傾斜が調整され、不図示の角度計によってリーダ１０３の傾きが計測され、リーダ１０３が垂直姿勢になるように操作が行われる。例えば、運転室内にいるオペレータは、リーダ傾斜角表示器に表示された値を見て前後左右の傾斜角がゼロとなるように左右のステーシリンダ１１０の伸縮操作を行えばよい。
【特許文献１】特開平８−１７０３３３号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−１９４９号公報（第２−３頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の杭打機は、前述したように角度計の値からリーダの角度を検出して姿勢を垂直にする操作を行う他、その角度計は、所定の角度以上にリーダが傾いた場合には転倒の危険があるため、危険角度を検出して警報を発する安全装置にも利用されている。しかしながら、従来の杭打機は、施工場所が平地であれば問題ないものの、地面が傾斜した場所ではリーダの垂直出しの際に機体左右方向の振れ角が大きくなってしまい、ある限界を超えてしまってリーダの軸支部分やバックステーを破損するおそれがあった。
【０００６】
すなわち、杭打機１００は、図９に示すように、リーダ１０３がリーダブラケット１０２に対してピン結合され、機体左右方向にはピン穴のガタ分だけ振れが許容されているだけなので、その許容分を超えるとピン穴とピンがこじってしまったり、またはリーダ１０３がリーダブラケット１０４に当たってリーダ軸支部分が破損してしまうことがある。更には、リーダ軸支部分が破損しない場合でも、無理にステーシリンダ１１０を伸ばしてしまいバックステー１０５を変形させてしまうことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、リーダの機体左右方向の無理な傾き操作を防止した杭打機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の杭打機は、ベースマシンに対して機体前後方向に揺動自在に軸支されたリーダを、機体後方からステーシリンダを備えた伸縮可能な２本のバックステーによって起立させ、ステーシリンダの伸縮作動によってリーダを機体前後方向と機体左右方向にも傾き調節が可能なものであって、前記ステーシリンダのストロークを計測するストロークセンサと、前記ステーシリンダのストローク差によって前記リーダの機体左右方向の傾きに対応した警報値を設定し、前記ストロークセンサの計測値から前記ステーシリンダのストロークの差をとった値が当該警報値を超えた場合に警報を発し、又は警報手段を動作させる警報装置とを有し、前記ストロークセンサは、シーブとともにセンサブラケットに取り付けられ、ワイヤリールから送りだされたワイヤがシーブを介して前記ステーシリンダに沿って張り渡されるようにしたものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の杭打機は、前記ストロークセンサが、そのワイヤ先端を前記ステーシリンダの可動部に設けられたフックに引っ掛けて連結するようにしたものであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の杭打機は、前記ストロークセンサから得られる計測値に基づいて算出した値が前記警報値を超えた場合にリーダの傾動を停止させる自動停止装置を有するものであることが好ましい。
また、本発明の杭打機は、前記ストロークセンサから得られる左右のストローク差からベースマシーンに対する相対角度を算出し、その値を表示する表示手段を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の杭打機では、リーダを機体左右方向に傾けて調整を行う場合、一方のステーシリンダが伸張作動して他方のステーシリンダが収縮作動するが、その際、それぞれのステーシリンダに設けられたストロークセンサによってストロークが計測される。例えばワイヤ式のストロークセンサでは、一方はステーシリンダの伸張によってワイヤが引き出され、他方はステーシリンダの収縮によって緩められたワイヤがワイヤリールに巻き取られる。そして、ワイヤが引き出され或いは巻き取られてワイヤリールが回転すると、その回転数がポテンションメータなどの信号変換器によって電圧値（計測値）として警報装置へと送られる。警報装置では、ストロークセンサの計測値によって、例えばストローク差をとって警報値との比較を行い、リーダがある値以上に傾いている場合にはブザーなどの警報が発せられ、或いは別途設けられた警報手段の動作が実行される。
【００１２】
よって、本発明の杭打機によれば、ベースマシンに対するリーダの相対的な傾斜角が所定の値以上になった場合にオペレータに警報を発するため、リーダを機体左右方向に傾き可能な許容量を超えて傾けてしまい、リーダ軸支部分などを破損させてしまうことを回避できる。
また、本発明の杭打機では、ワイヤ式のストロークセンサを使用し、そのワイヤをステーシリンダに引っ掛けるだけの簡単な構成で前記効果を達成できる。しかも、杭打機は施工現場への搬送に伴ってリーダやバックステーをベースマシンに対して分解・組立する必要があるが、その際ワイヤをステーシリンダの可動部に設けられたフックに引っ掛けたり、外したりするだけの簡単な組み付けでよい。
更に、本発明の杭打機では、ステーシリンダのストローク差から警報値を求めるようにしたため演算処理が簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る杭打機の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の杭打機を示した側面図である。杭打機１は、下部走行体２と上部旋回体３によってベースマシーンが構成されている。下部走行体２は、クローラによって走行が可能なものであり、上部旋回体３は、その下部走行部２に対して旋回部を介して搭載されている。上部旋回体３には、メインフレーム上に操縦室５と油圧ポンプなどを備える動力部６とが配置され、その機体前部において図示するように垂直に起立するリーダ７が設けられている。
【００１４】
この杭打機１は、リーダ７の長さが比較的長い大型のものであって、そのリーダ７が２本のバックステー８によって機体後方から支持されている。リーダ７は、上部旋回体３の前部中央位置に設けられたリーダブラケット１１に軸着され、この軸を支点として機体前後方向（図面横方向）に揺動可能に取り付けられている。そして、このリーダ７を機体後方から支持するバックステー８は、それぞれ下端側にステーシリンダ（油圧シリンダ）９が設けられ、その伸縮によってリーダ７を機体前後方向に揺動させ、また機体左右方向にも傾きを調節することができるように構成されている。
【００１５】
ここで、図２及び図３は、リーダ７を軸支したリーダ支持部を示した図であって、図２はリーダ支持部の一部断面の平面を示し、図３はリーダ支持部の側面を示している。上部旋回体３の前部には、前方に張り出すようにして一対のリーダブラケット１１が突設され、その間を掛け渡すようにしてリーダ７を軸支する支持ピン１２が、機体横方向に水平に固定されている。一方、リーダ７は、最下端の基本リーダ７Ａと、その上に複数の上部リーダ７Ｂとが連結され一体に構成されている。リーダ７は、その基本リーダ７Ａがリーダブラケット１１の間に配置され、リーダブラケット１１に固定された支持ピン１２によって径方向に貫通されている。
【００１６】
基本リーダ７Ａは、図４に示すように筒状のリーダ本体部２１と作業装置がリーダ７に沿って摺動するようにガイドパイプ２２とを有しており、こうした点は上部リーダ７Ｂについても同様の構成である。ただし、基本リーダ７Ａには、支持ピン１２が貫通するピン穴が形成されている。図２に示すような円筒体のリーダ本体部２１は、ピン穴ブロック２３が一体に形成され、そのピン穴ブロック２３には基本リーダ７Ａの軸方向に（縦に）長い長穴形状のピン穴２４が形成されている。従って、リーダ７は、この支持ピン１２を中心に機体前後方向に揺動自在に設けられ、更に、支持ピン１２とピン穴２４との間には上下方向に隙間が空いているため、そのガタ分だけ機体左右方向への傾きが許容されている。その許容量は、垂直線から機体左右方向に見てそれぞれ１．５°程度である。
【００１７】
リーダ７は、２本のバックステー８におけるステーシリンダ９の伸縮操作によって前後方向と左右方向との傾きが調節できるが、この杭打機１にも従来の杭打機と同様にリーダ７の傾きを検出する不図示の角度計が設けられ、垂直出しなどの角度調節や、傾け過ぎによる転倒防止の確認に使用されている。そして、本実施形態の杭打機１では、従来からある角度計の他に、ステーシリンダ９の伸縮を検出するストロークセンサが設けられている。このストロークセンサは、リーダ７を機体左右方向の許容量を超えて傾けてしまうことにより、リーダ軸支部分などの破損を防止するためのステーストローク検出装置を構成するものである。図５は、杭打機に設けられたステーストローク検出装置３０を示した図である。
【００１８】
ステーストローク検出装置３０は、ステーシリンダ９のストロークを計測するストロークセンサ３１と、杭打機１の操縦室５内に設置された警報手段を備えたアングルボックス３２とから構成されている。アングルボックス３２は、ストロークセンサ３１からの計測値を受けて、ステーシリンダ９のストロークを表示したり、警報値を超えてリーダ７が傾けられた場合に警報を発するようにしたものである。
ここで、図６及び図７は、ステーストローク検出装置３０のストロークセンサ３１を取り付けたストローク検出部を示した図であって、特に図６はストローク検出部の平面を示し、図７はストローク検出部の側面を示している。
【００１９】
このストローク検出部は、上部旋回体３に連結されたバックステー８の下端側連結部分に設けられている。バックステー８は、図１に示すように下方のステーシリンダ９と上方のステー部とが同軸に連結され、そのステーシリンダ９は、ロッド側が下向きになって設けられている。ステーシリンダ９のロッド１９先端には球状部１９ａが形成され、上部旋回体３に設けられた受部１５にその球状部１９ａが嵌り込んで保持されている。従って、バックステー８は、この受け部１５を支点に前後左右のいずれの方向にも自由に振れるように構成されている。こうして取り付けられたステーシリンダ９は、その伸縮作動によってシリンダチューブ１８側が軸方向に移動するようになっている。
【００２０】
ステーストローク検出装置３０を構成するストロークセンサ３１は、ワイヤ式のストロークセンサであって、ワイヤ３３を巻き取るワイヤリールを有し、その巻き取り量を計測するようにしたものである。すなわち、ワイヤリールによるワイヤ３３の巻き取り量は、電気信号に変換する信号変換器(たとえばポテンションメータ)によって計測するように構成されている。
【００２１】
そして、こうしたストロークセンサ３１は、上部旋回体３に固定されたセンサブラケット３５に取り付けられている。そのセンサブラケット３５には、ストロークセンサ３１の他にシーブ３６が軸支され、ストロークセンサ３１から送り出されたワイヤ３３がシーブ３６を介してステーシリンダ９に連結されている。すなわち、ストロークセンサ３１からほぼ水平に送り出されたワイヤ３３は、シーブ３６によって方向が変えられ、ステーシリンダ９のロッド１９に沿って張り渡される。そして、ワイヤ３３シーブ３６が外れないようにシーブ３６に近接して受けパイプ３７が固定されている。
【００２２】
ストロークセンサ３１から送り出されたワイヤ３３の先端は、ステーシリンダ９の可動側であるシリンダチューブ１８に連結される。そこで、シリンダチューブ１８にはそのロッド側端部に連結台３８が固定され、その連結台３８に形成されたフック３９にワイヤ３３先端のリング３４が引っ掛けられるようになっている。ストロークセンサ３１から送り出されてフック３９に引っ掛けられたワイヤ３３は、ワイヤリールによって常に巻き取り方向に引っ張られているため、緩まないように常にテンションがかかった状態になっている。
【００２３】
ストロークセンサ３１の巻き取り量を計測するポテンションメータ４１は、コネクタを介して接続されたケーブル４２によってアングルボックス３２へと接続され、ステーシリンダ９の伸縮に伴うポテンションメータからの計測信号が送られるようになっている。なお、ケーブル４３は不図示の電源に接続されている。
アングルボックス３２は、マイクロプロッセッサを搭載した中央処理装置や、警報処理プログラムが格納されたＲＯＭおよび入力されたデータや処理データを記憶するＲＡＭからなる主記憶装置、更に警報ブザーといった警報手段などが内蔵されている。そして、アングルボックス３２にはタッチパネル式の表示画面が設けられ、ストローク表示や警報表示が行われる他、ストロークのアナログ表示とデジタル表示の切り替えや警報値の入力あるいはベースマシンに対する相対角度の算出・表示などが行えるようになっている。なお、警報手段は、アングルボックス３２に接続可能な外付けの警告灯などであってもよい。また、警報手段とともに、ステーシリンダ９の伸縮を自動停止させる自動停止装置を取り付けてもよい。
【００２４】
続いて本実施形態の杭打機１は、次のようにしてリーダ７の垂直出しが行われ、その際、ステーストローク検出装置３０では、アングルボックス３２のＲＯＭに格納された警報処理プログラムによって、リーダ７の機体左右方向の無理な傾き操作を防止するためのストローク検出が行われる。
リーダ７は、作業に当たって図１に示すように、ベースマシーンの前部にてリーダブラケット１１に軸支され、バックステー８によって支えられて起立している。そして、掘削ロッドや鋼管杭などを使用した縦穴掘削や場所打ち杭施工あるいは既設杭の埋設等では、リーダ７の姿勢を垂直にしなければならので、左右のステーシリンダ９を伸縮させた調整が行われる。
【００２５】
リーダ７が垂直線に対して機体前後方向に傾いている場合には、左右両方のステーシリンダ９を同時に同じストロークだけ伸縮させる。これによってリーダ７は、下端の基本リーダ７Ａを軸支した支持ピン１２を支点に揺動し、機体前後方向の傾きが調整される。リーダ７のこうした傾きは、不図示の角度計によって計測され、操縦席にあるアングルボックス３２とは別のモニタに表示され、オペレータはこの値を確認しながらステーシリンダ９の伸縮操作を行うことになる。
【００２６】
一方、リーダ７が垂直線に対して機体の左右方向に傾いている場合には、左右のステーシリンダ９を所定量のストロークだけそれぞれ伸縮させる。ここで、図８は、機体左右方向の傾き調整を行う場合のリーダ軸支部分を示した断面図であり、図８（Ａ）は支持ピン１２に対してリーダ７が直交する中立状態を示し、図８（Ｂ）はリーダ７を直交方向から傾けた傾斜状態を示した図である。
そこで先ず、左右のステーシリンダ９が同じストロークの場合には、リーダ７は機体左右方向に傾きはなく、支持ピン１２は、図８（Ａ）に示すように長穴形状をしたピン穴２４の上端に当たっている。
【００２７】
そして、施工場所の地面が傾斜しているような場合にリーダ７を垂直にするため機体左右方向への傾け操作が行われる。そこで、左右一方（図８（Ｂ）における左側）のステーシリンダ９を伸張作動させ、逆に反対側のステーシリンダ９を収縮作動させると、リーダ７が図面左側から右側に傾きを生じる。この場合、図８（Ｂ）に示すように、図面右側のピン穴２４を支点にして図面左側のピン穴２４に形成されているガタ分だけリーダ７の図面左側が持ち上げられて傾く。従って、本実施形態の杭打機１では、片方のピン穴２４の下端が支持ピン１２に当たるまでリーダ７をベースマシーンに対して相対的に傾けることができる。よって、これ以上にステーシリンダ９を伸縮させるとリーダ軸支部分やバックステー８に無理な荷重がかかって破損につながる。
【００２８】
リーダ７を機体左右方向に傾けることができる傾きの許容量は、前述したように垂直線からほぼ左右１．５°ずつである。そのため、本実施形態では左右のストローク差からベースマシンに対する相対角度を算出・表示し、機体左右方向の各１．５°以内に警報値を設定し、警報処理プログラムでは、この警報値を超えた場合にアングルボックス３２からブザーがなり、タッチパネルには警告を表示するようにしている。また、警告を表示するとともに自動停止装置によってリーダ７の傾動を自動停止させてもよい。
ところで、傾斜角で警報値を設定すると、本実施形態のステーストローク検出装置３０ではストロークセンサ３１でステーシリンダ９のストロークを計測しているため、この値からリーダ７の左右傾斜角度を求めたのでは演算が煩雑になる。その点、リーダ７の機体左右方向の傾斜角と左右のステーシリンダ９のストローク差とを対応させることができるため、本実施形態ではストローク差に基づいて警報値を設定することとした。その際、リーダが２１〜４５ｍまでの各長さでストローク差をとったところ、１２〜１３ｃｍの範囲内に収まった。そこで本実施形態では、余裕をとって１０ｃｍのストローク差を警報値として設定した。
【００２９】
そこで、前述したようにリーダ７を機体左右方向に傾けた調整を行うと、一方のステーシリンダ９が伸張作動し、シリンダチューブ１８が押し上げられてストロークセンサ３１からのワイヤ３３が引き出される。逆に、他方のステーシリンダ９は収縮作動し、シリンダチューブ１８が下がり、緩められたワイヤ３３がストロークセンサ３１のワイヤリールに巻き取られる。こうしてワイヤ３３が引き出され或いは巻き取られてワイヤリールが回転し、その回転数がポテンションメータによって検出された電圧値としてアングルボックス３２へと送られる。そして、アングルボックス３２では、この電圧値からストローク差が算出され、その値が所定値を超える場合にはブザーがなり、タッチパネルの画面に所定の警報表示が出される。
【００３０】
よって、本実施形態の杭打機１によれば、ステーストローク検出装置３０を設けてオペレータに警告を行うようにしたため、機体左右方向に傾き可能な許容量を超えてリーダ７を傾けてしまい、リーダ軸支部分などを破損させてしまうことが回避できるようなった。
また、本実施形態では、ステーシリンダ９のストローク差から警報値を求めるようにしたため、簡単な構成によってリーダ７の機体左右方向の無理な傾き操作を防止することができるようになった。つまり、従来の杭打機では、リーダとベースマシンに設けられた各角度計の値からリーダのベースマシンに対する相対的な角度を求める必要があったが、それに比べて極めて本実施形態では簡単な演算処理で済むようにできた。
【００３１】
また、本実施形態の杭打機１では、ワイヤ式のストロークセンサ３１を使用し、そのワイヤ３３をステーシリンダ９に引っ掛けるだけの簡単な構成で前記効果を達成できる。しかも、杭打機１は施工現場への搬送に伴ってリーダ７やバックステー５を上部旋回体３に対して分解・組立する必要があるが、その際ワイヤ３３をステーシリンダ９に設けたフック３９に引っ掛けたり、外したりするだけの簡単な組み付けでよい。
【００３２】
以上、本発明に係る杭打機の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態の杭打機では、そのステーストローク検出装置３０を構成するストロークセンサ３１にワイヤ式センサを使用したが、それ以外にもラックギヤ方式のストロークセンサや光学式または電磁式の非接触型のストロークセンサを使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】杭打機の一実施形態を示した側面図である。
【図２】実施形態のリーダ支持部を示した平面図である。
【図３】実施形態のリーダ支持部を一部断面で示した側面図である。
【図４】リーダ下端部分を構成する基本リーダの側面図である。
【図５】実施形態の杭打機に設けられたステーストローク検出装置を示した図である。
【図６】ステーストローク検出装置のストロークセンサを取り付けたストローク検出部を示した平面図である。
【図７】ステーストローク検出装置のストロークセンサを取り付けたストローク検出部を示した側面図である。
【図８】機体左右方向の傾き調整を行う場合のリーダ軸支部分を示した断面図であり、図（Ａ）には支持ピンに対してリーダが直交する中立状態を示し、図（Ｂ）にはリーダを直交方向から傾けた傾斜状態を示している。
【図９】杭打機を簡略化して示す側面図と正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    杭打機
２    下部走行体
３    上部旋回体
７    リーダ
７Ａ  基本リーダ
７Ｂ  上部リーダ
８    バックステー
９    ステーシリンダ
１１  リーダブラケット
１２  支持ピン
２４  ピン穴
３０  ステーストローク検出装置
３１  ストロークセンサ
３２  アングルボックス
３３  ワイヤ
４１  ポテンションメータ
【図１】
0004579076.tif 000002
【図２】
0004579076.tif 000003
【図３】
0004579076.tif 000004
【図４】
0004579076.tif 000005
【図５】
0004579076.tif 000006
【図６】
0004579076.tif 000007
【図７】
0004579076.tif 000008
【図８】
0004579076.tif 000009
【図９】
0004579076.tif 000010