基礎機械および軸体の着脱方法

【課題】上部に障害物がある作業場所で軸体の継ぎ足しあるいは取外しが行なえ、掘削や杭打ち等の作業を能率良く行なうことができる基礎機械と軸体の着脱方法を提供する。
【解決手段】自走式車両に取付けられるリーダ７と、リーダ７に沿って昇降可能に取付けられる昇降枠と、昇降枠に取付けられる縦旋回装置１９と、縦旋回装置１９の旋回体に取付けられ、内部に掘削または建て込み用の軸体を貫挿して回転駆動する中貫型回転駆動装置１６とを備える。回転駆動装置１６を横向きにして杭やスクリューオーガ等の挿入、引き抜きを行なう。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中貫型回転駆動装置の円筒形の駆動軸に杭、スクリューオーガ、ケリーバ等からなる軸体を貫挿してチャック装置により固定し、軸体を回転駆動すると同時に降下させながら掘削あるいは建て込みを行なう基礎機械と軸体の着脱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に用いられる杭打機等の基礎機械においては、リーダに沿って昇降される回転駆動装置の下面にチャック装置を取付け、スクリューオーガ等の掘削具や杭等の軸体の頭部をチャック装置で掴み、回転駆動装置をリーダに沿って下降させると共に軸体を回転させながら掘削や杭打ちを行なっている。しかしながら、高架鉄道や高架橋の下、あるいはトンネル、地下等における低空頭杭打ちや掘削の際には、上部に障害物があるため、短いリーダしか用いることができない。このような状況で一般的な前記構造の基礎機械を使用した場合、リーダの長さから回転駆動装置の上下の幅および作業に必要な余裕分を差し引いた短い軸体しか回転駆動装置に装着することができない。このため、軸体の継ぎ足しあるいは取外しに要するための時間がかかり、作業能率が悪くなる。
【０００３】
このように上部に障害物がある施工場所におけるこのような問題点を解決するには使用する軸体の長さをできるだけ長くして軸体の着脱回数を少なくする必要がある。このため、中貫型回転駆動装置、すなわち軸体を円筒型駆動軸に貫挿しうるタイプのものが用いられる（例えば特許文献１参照）。このような中貫型回転駆動装置を用いた杭打機等においては、ほぼリーダの長さと同程度の長さの軸体を用いることができる。
【０００４】
このような従来の基礎機械においては、軸体を回転駆動装置に貫挿してセットしたり取外す場合、クレーンにより軸体を回転駆動装置の中空の駆動軸に吊り込みあるいは吊り上げて継ぎ足しあるいは取外ししている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５９９８１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように、中貫型回転駆動装置を有する基礎機械において、スクリューオーガ等の掘削具や既成杭等の軸体の継ぎ足し、取外しを行なうためには、この基礎機械を施工場所から一たん離れた場所まで移動し、クレーンにより軸体の吊り込み、吊り上げによる挿着、取外しを行なう必要があり、施工現場とクレーン設置場所まで往復するための作業時間を要する。その上、作業場所に戻って既設の軸体に新たな軸体を継ぎ足すために位置合わせ（芯合わせ）を行なう必要がある。このため、作業能率が悪いという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、上部に障害物がある作業場所で軸体の継ぎ足しあるいは取外しが行なえ、掘削や杭打ち等の作業を能率良く行なうことができる基礎機械および軸体の着脱方法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】
請求項１の基礎機械は、自走式車両に取付けられるリーダと、
前記リーダに沿って昇降可能に取付けられる昇降枠と、
前記昇降枠に取付けられる縦旋回装置と、
前記縦旋回装置の旋回体に取付けられ、内部に掘削または建て込み用の軸体を貫挿して回転駆動する中貫型回転駆動装置とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の軸体の着脱方法は、自走式車両にリーダを取付け、前記リーダに中貫型回転駆動装置を縦旋回可能に取付けておき、
前記回転駆動装置を横向きに旋回させた後、横方向から掘削または建て込み用の軸体を挿入するかあるいは回転駆動装置から引き抜くことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の軸体の着脱方法は、請求項２において、
前記回転駆動装置を横向きに旋回させた後、軸体を挿入する際に、軸体の挿入方向の後部を搬送車に支持させた状態で回転駆動装置に挿入し、軸体の中間部を回転駆動装置に支持し固定した状態で軸体を回転駆動装置と共に縦旋回させて軸体を起立させることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の軸体の着脱方法は、請求項２において、
前記回転駆動装置から軸体を引き抜く際に、軸体の中間部を回転駆動装置に支持させた状態で軸体を回転駆動装置に固定しておき、回転駆動装置と共に軸体を縦旋回させて横向きとし、軸体の引き抜き方向の前部を搬送車に支持させた状態で軸体を回転駆動装置から引き抜くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明においては、中貫型回転駆動装置を縦旋回装置を介して取付けることにより、横向きにすることを可能にしたので、回転駆動装置を横向きにしてその中空駆動軸に軸体を挿入するかあるいは引き抜くことができる。このため、上部に障害物がある施工現場において、掘削や杭打ちの施工場所から移動する必要がなくなり、軸体の着脱が能率よく行なえる。
【００１３】
また、軸体を継ぎ足す際に、機械を移動する必要がない場合もあり、この場合は既設の軸体に新たな軸体の芯合わせを行なう必要がない。このため、上部に障害物がある場合の作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１４】
請求項２の発明においては、中貫型回転駆動装置を横向きにしてその中空駆動軸に軸体を挿入するかあるいは引き抜くようにしたので、上部に障害物がある施工現場において、掘削や杭打ちの施工場所から移動する必要がなくなり、軸体の着脱が能率よく行なえる。
【００１５】
また、軸体を継ぎ足す際に、機械を移動する必要がない場合もあり、この場合は既設の軸体に新たな軸体の芯合わせを行なう必要がない。このため、上部に障害物がある場合の作業能率を大幅に向上させることができる。
【００１６】
請求項３、４の発明によれば、軸体の中間部を回転駆動装置により支持、固定した状態で軸体を縦旋回させるため、軸体が上方の障害物や地面に接触することなく、軸体のセットあるいは引き抜きを容易に行なうことができる。
【００１７】
また、軸体の挿入時、引き抜き時には、それぞれ軸体の挿入方向の後部や引き抜き方向の前部を搬送車に支持させ、縦旋回時には軸体の中間部を回転駆動装置に支持させておくため、軸体の偏荷重による回転駆動装置等への負担が軽減され、装置の損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の基礎機械の一実施の形態を示す側面図、図２はその正面図である。図１、図２において、１は走行体、２はこの走行体１上に旋回装置３を介して設置した旋回体であり、この旋回体２上には運転室４および液圧源や電力源となるパワーユニット５が設置され、これらにより自走式車両を構成する。旋回体２には後部にアウトリガー６が取付けられると共に、リーダ７がバックステーシリンダ８により起伏可能に取付けられる。なお、リーダ７は左右の傾斜を修正して垂直姿勢にするための液圧シリンダが取付けられるが図示を省略している。
【００１９】
リーダ７の下部の左右にはアウトリガー９が取付けられる。１０は昇降枠であり、この昇降枠１０は図３の部分断面側面図と図４の部分断面平面図に示すように、リーダ７に沿って設けたガイドパイプ１１に沿って摺動可能に嵌合するガイドギブ１２を有し、リーダ７に沿って昇降可能に装着される。
【００２０】
リーダ７の下部には昇降枠１０を昇降させるための液圧モータ等の駆動モータにより駆動される駆動スプロケット１３が取付けられ、このスプロケット１３とリーダの頂部に取付けられた従動スプロケット１４にローラーチェーン１５を掛け回し、このローラーチェーン１５を昇降枠１０にチェーンアンカー１８で接続する。このため、駆動スプロケット１３を駆動モータによって回転させることにより、昇降枠１０をリーダ７に沿って昇降させることができる。
【００２１】
１６は中空の駆動軸３０を有する回転駆動装置、１９はこの回転駆動装置１６を昇降枠１０に縦旋回可能に取付ける縦旋回装置である。この縦旋回装置１９は、昇降枠１０に固定した内輪２０と、この内輪２０に軸受２１を介して旋回可能に取付けた外輪２２と、この外輪２２に固定した旋回体２３と、この旋回体２３に取付けた液圧モータ等からなる旋回モータ２４と、その駆動軸に取付けられ、前記内輪２０の内歯歯車２０ａに噛合する出力歯車２５とからなる。
【００２２】
図３、図４および縦断面図である図５に示すように、回転駆動装置１６の枠体１６ａは前記旋回体２３に固定される。回転駆動装置１６は軸体２６（図１１参照）を回転させるための液圧モータ等の駆動モータ２７が取付けられる。３０は回転駆動装置１６の枠体１６ａに軸受２９により回転可能に支持された軸体駆動用の円筒型の駆動軸である。この駆動軸３０の外周にはリング状の外歯歯車３１が設けられている。この外歯歯車３１は、枠体１６ａ上に設置した液圧モータ等でなる２台の駆動モータ２７の出力歯車３３と噛合する。従って駆動モータ２７を作動させることによって駆動軸３０が回転する。
【００２３】
枠体１６ａの下には、軸体２６を駆動軸３０に固定するためのチャック装置３５が設けてある。本実施の形態においては、軸体２６として、鋼管杭を用いた例を示しており、この鋼管杭の場合は、最下端のものの下部に掘削具（図示せず）が取付けられる。軸体２６としては、この他、円筒形の掘削用バケットを下端に取付けるケリーバや、スクリューオーガや、下端に掘削具を取付けるスピンドルや等を用いることができる。図６に示すように、軸体２６には、角形突起であるキー３６を設ける。これらのキー３６は軸体２６の外周の対向する２箇所に設けるものを１対として上下方向に間隔を有して複数対設ける。好ましくは、図９〜図１１に示すように、これらのキー３６を、軸体２６の中間部と上部に設ける。
【００２４】
図５、図６において、３９は前記駆動軸３０の下部に固定する円筒形をなすスリーブである。このスリーブ３９の下部には前記駆動軸３０に固定するためのフランジ４０を有し、このフランジ４０にはボルト挿通孔４１を有する。図７の側面図に示すように、このボルト挿通孔４１にボルト４２を挿通して駆動軸３０に設けたねじ孔にねじ込むことにより、スリーブ３９が駆動軸３０に固定される。
【００２５】
スリーブ３９には、その上下方向の全長にわたり、前記軸体２６のキー３６を上下に移動可能に嵌合することができる縦溝４３を、１８０度隔たる２箇所に設ける（図５、図６参照）。この２箇所に設けられる縦溝４３に対応して、キー３６もそれぞれ軸体２６の１８０度周方向に隔てた箇所に設ける。また、縦溝４３の途中の部分から周方向に、キー３６を移動可能に嵌合することができる横溝４４を、キー３６の横幅よりやや深い深さに設ける。図４、図５に示すように、軸体２６の挿入、引き抜きを可能とするため、駆動軸３０の内面にスリーブ３９の縦溝４３に連続する縦溝３０ａが形成される。
【００２６】
図８は縦溝４３と横溝４４との交差部に挿入する栓体４６の取付け構造を示す底面断面図である。前記スリーブ３９には、縦溝４３の幅とほぼ等しい間隔を有してガイド板４７が固定されている。これらのガイド板４７の間に栓体４６がスリーブ３９の半径方向に摺動可能に嵌合される。
【００２７】
図５にこの栓体４６の取付け構造が示されている。栓体４６の下面には凹部４６ａを有し、前記ガイド板４７に軸４９を中心に回動可能に取付けられたくの字形の駆動体５０の一端を前記凹部４６ａに係合させる。５１は前記駆動体５０の他端を摺動可能に収容して係合させた断面コ字形をなすリングであり、このリング５１は回転駆動装置１６の枠体１６ａに複数本の液圧シリンダ等の上下駆動装置５２により上下動可能に取付けられる。５３は前記スリーブ３９のフランジ４０に設けたばね取付け部であり、このばね取付け部５３に栓体４６を縦溝４３と横溝４４との間の交差部に向けて押圧するばね５４を設ける。
【００２８】
図５の右側および図８は栓体４６を縦溝４３と横溝４４との交差部に挿入した状態（ロック状態）を示し、図５の左側では栓体４６を縦溝４３と横溝４４との交差部から抜き出した状態（ロック解除状態）を示す。なおこのチャック装置を回転駆動装置１６の上部に設ける場合もある。
【００２９】
図１において、５５は軸体２６やエクステンション（最後の杭の地上に出ている部分を地中に埋設させるためのアタッチメント）等を吊り上げるために前記旋回体２上に設置したウインチである。このウインチ５５により巻取り繰り出しされるワイヤロープ５６は、リーダ７の頂部に設けたシーブ５７に掛け回し、フック（図示せず）を垂下している。図２において、５９は作業現場における機械の上部の障害物を示す。
【００３０】
次にこの装置を用いて回転駆動装置１６の駆動軸３０に軸体２６を挿入する作業について説明する。図９に示すように、軸体２６を輸送するトラック等の搬送車６０の荷台上には軸体２６を移動させやすいようにころやローラあるいはコンベア等の移動手段６１を設けておき、軸体２６の装着時にはこの軸体２６をこの移動手段６１に乗せておく。
【００３１】
一方、縦旋回装置１９の旋回モータ２４を作動させて回転駆動装置１６を図９に示すように横向きにする。また、駆動スプロケット１３を作動させて搬送車６０上の軸体２６の高さに回転駆動装置１６の高さを合わせる。そして、軸体２６の中間部のキー３６が回転駆動装置１６の駆動軸３０の縦溝３０ａに嵌まるように回転駆動装置１６に軸体２６を挿入し、さらにキー３６の位置をスリーブ３９の縦溝４３まで入れ、横溝４４の位置に合わせる。この軸体２６の挿入時には、挿入方向の後部（この例では建て込み時の上部）は搬送車６０に支持させる。
【００３２】
次に、駆動モータ２７を正転させてキー３６を横溝４４内に挿入させる。そして図５の右側に示すように、上下駆動装置５２を収縮方向に作動させてリング５１を上げ、駆動体５０をばね５４の力も加勢させることにより回して栓体４６を縦溝４３と横溝４４との交差部に挿入し、キー３６の移動を阻み、軸体２６を回転駆動装置１６に固定する。この時の状態は図１０に示すように軸体２６の中間部が回転駆動装置１６により支持、固定された状態である。
【００３３】
続いて図１１に示すように縦旋回装置１９の旋回モータ２４を前記と逆方向に回して軸体２６を縦向きにする。このとき、軸体２６が最初の軸体であれば、駆動スプロケット１３の作動によりリーダ７に沿って回転駆動装置１６を下降させると同時に軸体２６を回転させて軸体２６を地中に建て込む。既設の軸体２６が地中に埋設されていればその上に軸体２６を載せてボルト等を用いて継ぎ足し、前記と同様に軸体２６を建て込む。
【００３４】
このようにして軸体２６を建て込んだ後、回転駆動装置１６がリーダ７の下限位置まで降りると、栓体４６による軸体２６のロックを解除する。このロック解除状態にするには、ばね５４の力に抗して上下駆動装置５２を伸長方向に作動させ、栓体４６を縦溝４３と横溝４４との交差部より離脱させる。そして回転駆動装置１６を少し逆転させてキー３６を縦溝４３と横溝４４との交差部に位置させる。
【００３５】
続いて回転駆動装置１６を上昇させ、軸体２６の上部のキー３６の位置を縦溝３０ａ、４３を経て横溝４４の位置に合わせる。そして前記のように軸体２６を正転させてキー３６を横溝４４に入れ、栓体４６を縦溝４３と横溝４４の交差部に挿入してロックする。そして前記と同様に建て込みを行なう。回転駆動装置１６がリーダ７の下限位置まで降りると、栓体４６による軸体２６のロックを解除し、回転駆動装置１６を引き上げ、新たな軸体２６を前記作業により回転駆動装置１６に挿入する。
【００３６】
スクリューオーガやケリーバのように回収する軸体を用いる場合には、掘削後、引き抜き作業が必要になるが、この場合は引き抜いた軸体２６を作業場所において搬送車６０の荷台に積み込む。
【００３７】
この引き抜きの場合も軸体２６の中間部を回転駆動装置１６に支持させて固定し、回転駆動装置１６と共に縦旋回により軸体２６を横向きにする。そして、軸体２６の引き抜き方向の前部を搬送車６０に支持させた状態で軸体２６を回転駆動装置から引き抜く。
【００３８】
このように、この基礎機械は、中貫型回転駆動装置１６を縦旋回装置１９を介して取付けたので、回転駆動装置１６を横向きにすることが可能であり、この横向きにした状態で中空の駆動軸３０に軸体を挿入し装着することにより、上部に障害物５９がある施工現場において、掘削や杭打ちの施工場所から移動する必要がなくなり、軸体２６の回転駆動装置１６への着脱が能率よく行なえる。
【００３９】
また、軸体２６を継ぎ足す際に、機械を走行により移動する必要がなく、既設の軸体２６に新たな軸体２６の芯合わせを行なう必要がない。このため、上部に障害物５９がある場合の作業能率を大幅に向上させることができる。
【００４０】
本発明を実施する場合、軸体２６の上部をチャック装置３５によりチャックして回転駆動装置１６への挿入、引き抜きを行なうことも可能であるが、本実施の形態で示したように、軸体２６の中間部を支持し固定した状態で縦旋回させるようにしたので、軸体２６が上方の障害物５９や地面に接触することなく、軸体のセットあるいは引き抜きを容易に行なうことができる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、軸体の挿入時、引き抜き時には、それぞれ軸体２６の挿入方向の後部、引き抜き方向の前部を搬送車６０に支持させ、縦旋回時には軸体２６の中間部を回転駆動装置１６に支持させておくため、軸体２６の偏荷重による回転駆動装置１６等への負担が軽減され、装置の損傷を防止することができる。
【００４２】
本発明は、地中に杭を建て込むと同時に生コンクリートを注入しながら混練して杭を施工する杭施工方法あるいは地盤改良方法にも適用することができる。
【００４３】
また、本発明において、チャック装置としては上記実施の形態で示したキー３６や溝４３、４４を用いたものではなく、軸体２６と駆動軸３０との間に楔を挿入する方式のものや、バンドにより締め付けて軸体を駆動軸３０に固定する方式のもの等、他の方式のものを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の基礎機械の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本実施の形態の縦旋回装置および回転駆動装置の部分断面側面図である。
【図４】本実施の形態の縦旋回装置および回転駆動装置の部分断面平面図である。
【図５】本実施の形態の回転駆動装置およびチャック装置を示す縦断面図である。
【図６】本実施の形態のチャック装置および軸体の斜視図である。
【図７】本実施の形態のチャック装置の一部を示す側面図である。
【図８】本実施の形態のチャック装置の一部を示す底面断面図である。
【図９】本実施の形態において、軸体を回転駆動装置に挿入する前の状態を示す図である。
【図１０】本実施の形態において、軸体を回転駆動装置に挿入した状態を示す図である。
【図１１】本実施の形態において、軸体を回転駆動装置に挿入した後、起立させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：走行体、２：旋回体、３：旋回装置、４：運転室、５：パワーユニット、６、９：アウトリガー、７：リーダ、８：バックステーシリンダ、１０：昇降枠、１１：ガイドパイプ、１２：ガイドギブ、１３：駆動スプロケット、１４：従動スプロケット、１５：ローラーチェーン、１６：回転駆動装置、１６ａ：枠体、１９：縦旋回装置、２０：内輪、２０ａ：内歯歯車、２１：軸受、２２：外輪、２３：旋回体、２４：旋回モータ、２５：出力歯車、２６：軸体、２９：軸受、３０：駆動軸、３０ａ：縦溝、３１：外歯歯車、３３：出力歯車、３５：チャック装置、３６：キー、３９：スリーブ、４０：フランジ、４１：ボルト挿通孔、４２：ボルト、４３：縦溝、４４：横溝、４６：栓体、４７：ガイド板、４９：軸、５０：駆動体、５１：リング、５２：上下駆動装置、５３：ばね取付け部、５４：ばね、５５：ウインチ、５６：ワイヤロープ、５７：シーブ、５９：障害物、６０：搬送車、６１：移動手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式車両に取付けられるリーダと、
前記リーダに沿って昇降可能に取付けられる昇降枠と、
前記昇降枠に取付けられる縦旋回装置と、
前記縦旋回装置の旋回体に取付けられ、内部に掘削または建て込み用の軸体を貫挿して回転駆動する中貫型回転駆動装置とを備えたことを特徴とする基礎機械。
【請求項２】
自走式車両にリーダを取付け、前記リーダに中貫型回転駆動装置を縦旋回可能に取付けておき、
前記回転駆動装置を横向きに旋回させた後、横方向から掘削または建て込み用の軸体を挿入するかあるいは回転駆動装置から引き抜くことを特徴とする軸体の着脱方法。
【請求項３】
請求項２に記載の軸体の着脱方法において、
前記回転駆動装置を横向きに旋回させた後、軸体を挿入する際に、軸体の挿入方向の後部を搬送車に支持させた状態で回転駆動装置に挿入し、軸体の中間部を回転駆動装置に支持し固定した状態で軸体を回転駆動装置と共に縦旋回させて軸体を起立させることを特徴とする軸体の着脱方法。
【請求項４】
請求項２に記載の軸体の着脱方法において、
前記回転駆動装置から軸体を引き抜く際に、軸体の中間部を回転駆動装置に支持させた状態で軸体を回転駆動装置に固定しておき、回転駆動装置と共に軸体を縦旋回させて横向きとし、軸体の引き抜き方向の前部を搬送車に支持させた状態で軸体を回転駆動装置から引き抜くことを特徴とする軸体の着脱方法。

【図１】