JP5819917B2

JP5819917B2 - 杭圧入引抜機

Info

Publication number: JP5819917B2
Application number: JP2013246977A
Authority: JP
Inventors: 北村　精男; 北村　　精男; 宗大濱口
Original assignee: GIKEN LTD.
Current assignee: GIKEN LTD.
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015105485A

Description

本発明は、杭圧入引抜機に関する。

従来、杭を地盤に打ち込む装置として、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する杭圧入機が知られている。
杭圧入機は、機械本体の下部に設けられ、既設の杭を掴むクランプ装置と、機械本体の前端部に設けられ、既設の杭に隣接した位置に圧入する杭を挟んで保持するチャック装置とを備えている。この杭圧入機は、クランプ装置で既設杭の上端側を掴み、その既設杭から反力を取った状態で、杭を把持するチャック装置を下降させるようにして杭を地中に圧入したり、杭を把持するチャック装置を上昇させるようにして杭を引き抜いたりするようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

杭圧入機５０を用いて杭Ｐの圧入・引抜施工を行う場合、図２（ａ）（ｂ）に示すように、クランプ装置１１とチャック装置１５は前後および上下に離れた配置で動作するので、チャック装置１５に圧入力・引抜力がかかると杭圧入機５０自体に回転モーメントＭが働く。特に、図２（ｂ）に示すように、チャック装置１５が高い位置で杭Ｐを把持しているほど、杭圧入機５０自体へ働く回転モーメントＭの水平方向の分力は大きいものになる。

特公昭６３−４７８４８号公報

上述したように、杭圧入機５０が杭Ｐの圧入・引抜施工を行う際に、杭圧入機５０に作用する回転モーメントＭの水平方向の分力が大きい場合、その分力が負荷となって杭圧入機５０の姿勢が乱れたり、圧入する杭の方向性が悪化したりすることで、杭の施工精度に影響を及ぼしてしまうことがあった。
また、杭圧入機５０へ作用する回転モーメントＭの水平方向の分力（負荷）が大きくなると、装置各部へかかる負担も大きくなるので、摩耗などの劣化が進行し易くなり、部品の寿命が短くなってしまうこともあった。

本発明の目的は、施工時に装置自体に作用する負荷を軽減することができる杭圧入引抜機を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
地中に埋設された既設杭の上端側を支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で把持した杭の圧入または引き抜きを行う杭圧入引抜機であって、
前記チャック装置が昇降する高さ位置に応じて、当該杭圧入引抜装置が前記チャック装置を昇降させる荷重を切り替える荷重制御手段を備え、
前記荷重制御手段は、前記チャック装置が全昇降範囲の中間点より高い位置にある場合に前記荷重を低減することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
地中に埋設された既設杭の上端側を支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で把持した杭の圧入または引き抜きを行う杭圧入引抜機であって、
前記チャック装置が昇降する高さ位置が、前記チャック装置の全昇降範囲の中間点より高い位置にある場合に、当該杭圧入引抜装置が前記チャック装置を昇降させる荷重を低減するように切り替える荷重制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の杭圧入引抜機において、
当該杭圧入引抜機が回転圧入引抜機である場合、
前記荷重制御手段は、前記チャック装置が昇降範囲の最上点近傍にあるとき、そのチャック装置の回転トルクを低減させることを特徴とする。

本発明によれば、杭圧入引抜機による施工時に、装置自体に作用する負荷を軽減することができる。

本発明に係る杭圧入引抜機が杭を圧入している状態を示す説明図であり、チャック装置が低い位置にある場合（ａ）と、チャック装置が高い位置にある場合（ｂ）である。従来の杭圧入機が杭を圧入している状態を示す説明図であり、チャック装置が低い位置にある場合（ａ）と、チャック装置が高い位置にある場合（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る杭圧入引抜機の実施形態について詳細に説明する。

杭圧入引抜機１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、所定の杭Ｐ（例えば、鋼矢板など）をチャック装置１５で掴んで地中に圧入する機械であり、既に地中に埋設された既設杭Ｐの上端側を挟んで支持する複数のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備えている。

クランプ装置１１は、サドル１２の下面に設けられている。このクランプ装置１１は、例えば、先に圧入された既設の杭Ｐである鋼矢板の上端側を挟んだ状態で、図示しない油圧シリンダの駆動によりその鋼矢板の上端部を挟持して掴むことができる。つまり、クランプ装置１１は、既設杭Ｐを掴むことで杭圧入引抜機１０を既設杭Ｐの上端部に固定する固定手段として機能する。
特に、クランプ装置１１は、掴んで支持した既設杭Ｐから反力を取って、杭圧入引抜機１０が新たに杭Ｐを圧入したり、埋設されている杭Ｐを引き抜いたりすることができるように、杭圧入引抜機１０を既設杭Ｐの上端部に固定し設置するようになっている。
なお、クランプ装置１１が備える固定クランプ爪と可動クランプ爪とからなるクランプ爪や、可動クランプ爪を駆動させる油圧シリンダの構成や、クランプ爪が杭Ｐを掴む動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動してチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が支持している既設杭Ｐの先に、新たな杭を順次圧入することを可能にする。

リーダーマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回してチャック装置１５の向きを変えることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角に曲げたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。

チャック装置１５は、その背面側がリーダーマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト１４とチャック装置１５に接続されたメイン油圧シリンダ１６により昇降駆動されるようになっている。例えば、チャック装置１５が昇降する範囲に亘る長さを有する固定レール（図示省略）がリーダーマスト１４に設けられており、その固定レールにチャック装置１５の可動レール（図示省略）が昇降可能に嵌合しており、固定レールに沿ってチャック装置１５が昇降するようになっている。
また、チャック装置１５は、例えば、チャック装置１５に挿通された杭Ｐを、図示しない油圧シリンダの駆動により作動する杭把持部で把持して保持することができる。なお、チャック装置１５が備える杭把持部や、杭把持部を駆動させる油圧シリンダの構成や動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

そして、チャック装置１５が把持した杭Ｐを地中に圧入する際、チャック装置１５の昇降範囲は限られているので、杭Ｐを把持してチャック装置１５を下降させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置１５が昇降する１ストローク分ずつ杭Ｐを圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く杭Ｐを地中に圧入することが可能になっている。
同様に、杭Ｐを把持してチャック装置１５を上昇させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を下降させることを繰り返して、杭Ｐを地中から引き抜くことが可能になっている。

また、チャック装置１５がリーダーマスト１４に昇降可能に嵌合している箇所には、上下に移動するチャック装置１５のストローク位置であって、リーダーマスト１４に対するチャック装置１５の高さ位置を検知するストロークセンサ１４ａ，１５ａが設けられている。
ストロークセンサ１４ａは、リーダーマスト１４に取り付けられたセンサ親機としての磁気センサであり、ストロークセンサ１５ａは、チャック装置１５に取り付けられたセンサ子機としての磁石である。

上記した杭圧入引抜機１０は、既設杭Ｐの先に新たな杭Ｐをチャック装置１５で圧入する動作と、クランプ装置１１による既設杭Ｐの上端部の挟持と解除の動作と、サドル１２に対するスライドベース１３の前後動の動作と、を組み合わせることで、既設杭Ｐからなる杭列上を自走し移動することができる。
なお、杭圧入引抜機１０が杭列上を自走する動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

また、杭圧入引抜機１０は、上記各部を制御する制御部が組み込まれたコントローラー１を備えている。なお、制御部は、例えば、各種の演算処理等を行うＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される各種制御プログラム及びデータ等が格納されるＲＯＭ等を備えて構成されている。
コントローラー１は、リーダーマスト１４に設けられているストロークセンサ１４ａに接続されている。

そして、コントローラー１は、ストロークセンサ１４ａ，１５ａが検知したチャック装置１５の高さ位置に応じて、杭圧入引抜機１０がチャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを切り替える荷重制御手段として機能し、チャック装置１５が高い位置にあるほど荷重Ｋを低減する処理を実行する。
例えば、荷重制御手段としてのコントローラー１による荷重制御処理によって、チャック装置１５が昇降範囲の最下点にあるとき、杭圧入引抜機１０は装置の最大出力の１００％の荷重Ｋでチャック装置１５を昇降させ、チャック装置１５の高さ位置が高くなるほど荷重Ｋを徐々に低減し、チャック装置１５が昇降範囲の最上点にあるとき、杭圧入引抜機１０は装置の最大出力の６０％の荷重Ｋでチャック装置１５を昇降させるようになっている。
つまり、杭圧入引抜機１０は、チャック装置１５が昇降する高さ位置に応じて、チャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを切り替え、装置の最大出力の１００％〜６０％の荷重Ｋでチャック装置１５を昇降させるようになっている。

具体的に、図１（ａ）に示すように、チャック装置１５が昇降範囲の最下点の近傍にあるとき、杭圧入引抜機１０は、装置の最大出力のほぼ１００％の荷重Ｋでチャック装置１５を下降させて、杭Ｐを地中に圧入している。
このとき、チャック装置１５の高さＨ１は比較的低く、クランプ装置１１に対するチャック装置１５の距離Ｌ１や上昇角度θ１も比較的小さいので、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力は小さく、その回転モーメントＭの水平方向の分力によって杭圧入引抜機１０が後方に傾倒するように姿勢が乱れることはない。

また、図１（ｂ）に示すように、チャック装置１５が昇降範囲の最上点にあるとき、杭圧入引抜機１０は、装置の最大出力の６０％の荷重Ｋでチャック装置１５を下降させて、杭Ｐを地中に圧入している。
このとき、チャック装置１５の高さＨ２は比較的高く、クランプ装置１１に対するチャック装置１５の距離Ｌ２や上昇角度θ２も比較的大きいが、チャック装置１５を下降させる荷重Ｋは最大出力の６０％に切り替えられているため、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力は小さく、その回転モーメントＭの水平方向の分力によって杭圧入引抜機１０が後方に傾倒するように姿勢が乱れることはない。

これに対し、図２（ｂ）に示す従来技術の場合、チャック装置１５が昇降範囲の最上点にあるとき、杭圧入機５０は、装置の最大出力の１００％の荷重Ｋでチャック装置１５を下降させて、杭Ｐを地中に圧入しているため、杭圧入機５０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力は大きく、その回転モーメントＭの水平方向の分力によって杭圧入機５０が後方に傾倒するように姿勢が乱されることがあった。そのため、圧入する杭Ｐの方向性が悪化するなどして杭Ｐの施工精度に問題が生じることがあった。

このように、本発明に係る杭圧入引抜機１０であれば、チャック装置１５の昇降範囲の最下点での１００％の出力から最上点での６０％の出力まで、チャック装置１５が昇降する高さ位置に応じてチャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを切り替えることができる。
そして、チャック装置１５の高さが比較的高く、クランプ装置１１に対するチャック装置１５の距離や上昇角度が比較的大きい場合でも、チャック装置１５を昇降させる荷重Ｋをその高さ位置に応じて低減させることで、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力を小さくすることができ、その回転モーメントＭの水平方向の分力によって杭圧入引抜機１０の姿勢が乱れることはない。

以上のように、この杭圧入引抜機１０は、チャック装置１５を昇降させる荷重Ｋをチャック装置１５の高さ位置に応じて低減させることによって、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力を小さくすることができるので、杭圧入引抜機１０による施工時に装置自体に作用する負荷を軽減することができる。
その結果、施工中の杭圧入引抜機１０の姿勢が乱れることはなく、杭Ｐの圧入施工精度を向上させることができ、また、装置各部の部品の摩耗などの劣化を抑えることができる。

なお、上記した実施形態では、ストロークセンサ１４ａ，１５ａが検知したチャック装置１５の高さ位置に応じて、杭圧入引抜機１０がチャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを切り替え、チャック装置１５が高い位置にあるほどチャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを低減する処理を実行するとしたが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、コントローラー１は、ストロークセンサ１４ａ，１５ａが検知したチャック装置１５の高さ位置に基づき、チャック装置１５が所定の高さ以上である場合に、杭圧入引抜機１０がチャック装置１５を昇降させる荷重Ｋを低減するように切り替える荷重制御手段として機能してもよい。
具体的に、チャック装置１５の全昇降範囲中の中間点が所定の高さとされているとき、チャック装置１５が中間点を越え、その中間点以上の高い位置にある場合に、杭圧入引抜機１０は、装置の最大出力の６０％の荷重Ｋでチャック装置１５を昇降させ、チャック装置１５が中間点に至らず、その中間点より低い位置にある場合に、杭圧入引抜機１０は、装置の最大出力の１００％の荷重Ｋでチャック装置１５を昇降させるようにしてもよい。
このようなコントローラー１による荷重制御処理によっても、チャック装置１５の高さが比較的高く、クランプ装置１１に対するチャック装置１５の距離や上昇角度が比較的大きい場合でも、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力を小さくすることができ、その回転モーメントＭの水平方向の分力によって杭圧入引抜機１０の姿勢が乱れることはない。

なお、以上の実施の形態においては、杭Ｐを地中に圧入する場合を例に説明したが、杭Ｐを引き抜く場合も同様である。
例えば、杭Ｐを地中から引き抜く場合には、杭圧入引抜機１０はチャック装置１５を上昇させるように上向きの荷重Ｋをかけるので、回転モーメントＭは圧入する場合の反対向きに作用し、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力は、杭圧入引抜機１０を前方に傾倒させるように作用する。
そして、チャック装置１５が昇降範囲の最上点近傍にあるとき、杭圧入引抜機１０は荷重Ｋを低減し、装置の最大出力のほぼ６０％の荷重Ｋでチャック装置１５を上昇させて、杭Ｐを地中から引き抜くようになっており、杭圧入引抜機１０に働く回転モーメントＭの水平方向の分力を小さくすることができる。この回転モーメントＭの水平方向の分力を小さくすることによって、杭圧入引抜機１０が前方に傾倒する姿勢の乱れを防いだり、装置各部の部品の摩耗などの劣化を抑えたりすることができる。

また、杭圧入引抜機１０が回転圧入引抜機の場合も同様に、チャック装置が昇降範囲の最上点近傍にあるとき、チャック装置の回転トルク（回転荷重）を低減させることによって、回転圧入引抜機が側方に傾倒する姿勢の乱れを防いだり、装置各部の部品の摩耗などの劣化を抑えたりすることができる。

また、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１コントローラー（荷重制御手段）
１０杭圧入引抜機
１１クランプ装置
１２サドル
１３スライドベース
１４リーダーマスト
１４ａストロークセンサ
１５チャック装置
１５ａストロークセンサ
Ｐ杭
Ｍモーメント
Ｋ荷重

Claims

地中に埋設された既設杭の上端側を支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で把持した杭の圧入または引き抜きを行う杭圧入引抜機であって、
前記チャック装置が昇降する高さ位置に応じて、当該杭圧入引抜装置が前記チャック装置を昇降させる荷重を切り替える荷重制御手段を備え、
前記荷重制御手段は、前記チャック装置が全昇降範囲の中間点より高い位置にある場合に前記荷重を低減することを特徴とする杭圧入引抜機。
地中に埋設された既設杭の上端側を支持するクランプ装置によって前記既設杭から反力を取り、昇降可能なチャック装置で把持した杭の圧入または引き抜きを行う杭圧入引抜機であって、
前記チャック装置が昇降する高さ位置が、前記チャック装置の全昇降範囲の中間点より高い位置にある場合に、当該杭圧入引抜装置が前記チャック装置を昇降させる荷重を低減するように切り替える荷重制御手段を備えたことを特徴とする杭圧入引抜機。
当該杭圧入引抜機が回転圧入引抜機である場合、
前記荷重制御手段は、前記チャック装置が昇降範囲の最上点近傍にあるとき、そのチャック装置の回転トルクを低減させることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭圧入引抜機。