JP6400646B2 - 起振機連動式バイブロハンマ及び杭の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の起振機を連動させる起振機連動式バイブロハンマ及びこれを用いた杭の施工方法に関する。

バイブロハンマは、主要な構成要素として起振機、ベース及びチャックを有する。起振機はベース上に設置される。チャックはベース下面に取り付けられ、杭を把持する爪を具備する。土木工事又は建築工事における下部工としてバイブロハンマにより杭を施工する場合、対象の地盤強度を考慮して、杭直径、杭長及び杭の根入れ長等に応じた機種が選定される。選定された機種の能力を補う補助工法として、オーガー先行削孔やウォータージェット併用があるが、前者は排土工法であるため杭の支持力が低下する欠点があり、後者は周辺地盤をジェット効果により乱すという欠点がある。従って、これらの補助工法を用いることなく、選定された機種のバイブロハンマのみで杭の施工を行うことが理想的である。

１台の起振機の構成として、２軸１段、２軸２段、４軸２段等、多段多軸の種々の構成が知られている。杭の天端に設置される起振機が１台の場合、一般的に、杭の重心（通常、杭中心）の位置に起振機の起振中心線（通常、平面視にてｘｙ方向における起振機の略二等分線）が合致するように、ベース上に起振機を配置する。また、起振機の偏心モーメントを変化させるべく偏心重錘の位相を変更するための位相変換器の構成も知られている。

さらに、杭を打設するバイブロハンマの能力を確保するために、経済性・施工性を考慮して、１つのベース上に１台の起振機を配置する替わりに複数の起振機を配置し、複数の起振機が同位相で同期回転するように連動させる方式がある。この方式のバイブロハンマを、本明細書では「起振機連動式バイブロハンマ」と称する。これらの公知技術は、例えば特許文献１〜３等に開示されている。

特開２０１２−７３１５号公報 特開２０１２−２３７１７４号公報 特開２０１４−３９９０７号公報

杭の打設において、起振機を１台とするか複数台を連動させるかの境界は、管状杭の場合、一般的に杭直径が２．０ｍ、杭長４０〜５０ｍとされている。なお、杭直径が１．２ｍを超え３．０ｍ程度の場合も、複数の起振機を連動させる場合がある。起振機を複数台連動させる場合、連結部材としてユニバーサルジョイント又はタイヤカップリング等を使用した機械的連動方式が採られる。杭直径が２０ｍを超える場合は、ベース上に複数の起振機を例えば環状に配置し、ユニバーサルジョイントを用いて連結することは容易である。

杭直径が１．２ｍ〜２０ｍの場合、特に３ｍ〜１０ｍの場合は、杭の天端に必要な複数台の起振機を集結させて、ユニバーサルジョイント又はタイヤカップリングにより連結することが容易でないことが多い。例えば、ユニバーサルジョイントでは角度的に、タイヤカップリングでは距離的に連結が難しくなる場合が生じ易いため、各起振機の配置を合理的に設定することが困難となる。複数台の起振機の合理的配置とは、各起振機の起振中心線がベース上にバランス良く配置され、それによりバイブロハンマ全体として起振力が杭に対して均等かつ安定に伝達されるような配置である。

また、起振機により発生する起振力を損失無く杭に伝達するためには、チャックの把持性能が良く、かつベースの質量は軽い方が好ましく、そのためにはベースがコンパクトであることが望ましい。さらに、ベースは、その機能上、分割・組立式の構造とすることができず、一体物として製造する必要がある。従って、運搬及び設置等の問題からも、ベースの寸法及び質量をできるだけコンパクトとしたい要望がある。

以上に鑑み、本発明は、杭直径が１．２ｍ〜２０ｍの杭の施工のために複数台の起振機を連動させる起振機連動式バイブロハンマであって、各起振機の配置を合理的に設定可能とすることを目的とする。また、そのバイブロハンマを用いた杭の施工方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面の符号であり、参考のために付する。

・ 本発明の一態様は、連動される２台の起振機（1A,1B）と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V1）において、
２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置され、
前記２台の起振機（1A,1B）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されており、かつ、
前記２台の起振機（1A,1B）の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、該２台の起振機（1A,1B）の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることを特徴とする。
・ 本発明の別の態様は、連動される３台（1A,1B,1C）の起振機と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V2）において、
２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、かつ、
前記２台の起振機（1A,1B）以外の別の１台の起振機（1C）が、前記直径（D2）上に配置されると共に、前記２台の起振機及び前記別の１台の起振機（1C）のそれぞれの筐体長さの略二等分線が前記直径（D2）に垂直な別の直径（D1）上に位置しており、かつ、
前記別の１台の起振機（1C）の軸の一方の側が、前記２台の起振機（1A,1B）のうち一方の起振機（1A）の軸と連結部材を用いて直接連結されていると共に、
前記別の１台の起振機（1C）の軸の他方の側が、前記２台の起振機（1A,1B）のうち他方の起振機（1B）の軸と連結部材を用いて直接連結されていることを特徴とする。
・ 本発明の別の態様は、連動される４台の起振機（1A,1B,1C,1D）と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V3）において、
２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、かつ、
前記２台の起振機（1A,1B）以外の別の２台の起振機（1C,1D）が、該別の２台の起振機（1C,1D）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行であって前記直径（D2）に垂直な別の直径（D1）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、かつ、
前記２台の起振機（1A,1B）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されていると共に、前記別の２台の起振機（1C,1D）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されていることを特徴とする。
・ 本発明の別の態様は、連動される６台の起振機と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V4）において、
各組２台からなる４台の起振機（1A,1B,1C,1D）の、各組における２台の起振機（1A,1B/1C,1D）が、該２台の起振機（1A,1B/1C,1D）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置され、
前記４台の起振機（1A,1B,1C,1D）以外の別の２台の起振機（1E,1F）が、前記直径（D2）の略両端に配置されており、かつ、
２台の前記起振機の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、２台の該起振機の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることを特徴とする。
・ 上記態様において、前記４台の起振機の連結部材の一部としてマイタ歯車が用いられることが、好適である。
・ 上記態様において、２台の前記起振機の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、２台の該起振機の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることが、好適である。
・ 上記態様において、前記ストッパ（9）が剛体で形成され、互いに溶接された受容側棒体（91）と挿入側棒体（92）とを有することが、好適である。
・ 上記態様において、前記ストッパ（9）が一対の剛体の棒体（95,95）と、それらの間に介在する圧縮型防振ゴム（96）とを有することが、好適である。
・ 本発明の別の態様は、上記いずれかの態様の起振機連動式バイブロハンマを用いて、杭の打込み又は引抜きを行うことを特徴とする杭の施工方法である。

本発明のバイブロハンマは、杭直径が１．２ｍ〜２０ｍの杭の施工のために複数台の起振機を連動させるバイブロハンマであって、各起振機の配置を、杭の断面半円の重心に基づいた計算式により合理的に設定することができる。これにより、タイヤカップリング又はユニバーサルジョイントを用いて連結可能な距離に各起振機が配置されると共に、各起振機の起振中心線がバランス良く配置されることになり、杭に対して振動を均等かつ安定に伝達することができる。加えて、ベースの寸法及び質量を可能な限りコンパクトとして、必要な打設性能を低下させずに確保することができる。

図１は、本発明のバイブロハンマを適用される杭の重心の算出方法を説明する図である。 図２は、第１の実施形態に係るバイブロハンマの概略的な平面図である。 図３は、図２のバイブロハンマの概略的な正面図である。 図４は、第２の実施形態に係るバイブロハンマの概略的な平面図である。 図５は、図４のバイブロハンマの概略的な正面図である。 図６（ａ）（ｂ）は、第３の実施形態に係るバイブロハンマの上段及び下段の概略的な平面図である。 図７（ａ）（ｂ）は、第４の実施形態に係るバイブロハンマの上段及び下段の概略的な平面図である。 図８（ａ）（ｂ）は、本発明のバイブロハンマにおける起振機の好適な構成例を、上段と下段に分離してそれぞれ概略的かつ模式的に示した平断面図である。 図９は、図８の起振機の要部を概略的かつ模式的に示した側面図である。 図１０は、上述したバイブロハンマの各実施形態で示したベースを杭と共に示した概略的な底面図である。 図１１は、起振機に生じる揺動を説明するための正面図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、図１１に示したバイブロハンマの揺動現象を抑制するためのストッパを設けたバイブロハンマの例を概略的に示す正面図である。 図１３は、図１２（ａ）の２台連動の場合の概略平面図であり、（ａ）は上段を、（ｂ）は下段を示している。 図１４（ａ）（ｂ）は、ストッパ９の構成例を示す図である。

以下、実施例を示す図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明による起振機連動式バイブロハンマ（以下、「バイブロハンマ」と称する）は、２台以上の起振機を連動させるものである。本発明のバイブロハンマは、断面円形の杭、好適には鋼管杭の打込又は引抜の施工に適用される。適用される杭直径は、１．２ｍ〜２０ｍであり、好適には３ｍ〜１０ｍである。

（１）杭の重心の算出方法
本発明の原理を説明する前に、図１を参照して本発明のバイブロハンマを適用される杭の重心の算出方法について説明する。本明細書における「杭の重心」とは、杭の断面半円の重心の意味である。従って、１つの断面円に２つの重心が存在する。

図１（ａ）は、杭Ｐの板厚ｔを考慮する場合の重心Ｇの位置を示す。杭Ｐの中心Ｃと重心Ｇの間の距離Ｙ_Ｇは以下の式１で表される。
Ｙ_Ｇ＝（３／８）・（Ｒ^４−ｒ^４）／（Ｒ^３−ｒ^３） （式１）
Ｒ：杭の外半径
ｒ：杭の内半径
なお、杭の板厚ｔはＲ−ｒである。

図１（ｂ）は、杭Ｐの板厚を無視できる場合の重心Ｇの位置を示す。杭直径に対して杭の板厚が０．１％未満であれば板厚を無視できる。断面が扇形の場合、杭Ｐの中心Ｃと重心Ｇの間の距離Ｙ_Ｇは以下の式２で表される。
Ｙ_Ｇ＝（２／３）・（Ｒsinα°／α°）・（１８０°／π） （式２）
Ｒ ：杭の半径
２α°：中心角
半円（２α°＝１８０°）の場合、Ｙ_Ｇは式３で表される。
Ｙ_Ｇ＝０．４２４６Ｒ （式３）

（２）本発明の各実施形態
（２−１）第１の実施形態 ＜２台連動＞
図２は、第１の実施形態に係るバイブロハンマＶ１の概略的な平面図であり、図３は、概略的な正面図である。第１の実施形態では、２台の起振機１Ａ、１Ｂを連動させている。

図２に例示したバイブロハンマＶ１は、異なる直径の杭に適用可能であり、図２では、現在適用されている杭Ｐを実線で示している。バイブロハンマＶ１は、さらに大きい直径の点線で示した杭Ｐ’にも適用できる。一例として、杭Ｐが直径４．５ｍであり、杭Ｐ’が直径６．０ｍである。このため、ベース３は、最大杭直径に適用可能な大きさを有する。しかしながら、異なる直径の杭に適用可能な構成自体は、本発明のバイブロハンマの特徴ではない。別の例として、バイブロハンマＶ１を杭Ｐのみに適用する場合、ベース３をさらに小型にすることができる。

図３には、ベース３の下面に取り付けられ、杭Ｐの天端を把持している４組のチャック４のうち、２組のチャック４の可動爪４１と固定爪４２を示している。

２台の起振機１Ａ、１Ｂは、ベース３上の所定の位置に設置されている。各起振機は、略直方体の筐体を有する。図２に示すように、平面視にて筐体は長手方向とそれより短い幅方向を有する。幅方向が起振機の軸方向である。さらに各起振機１Ａ、１Ｂは、長手方向に平行な起振中心線ｃ、ｃをそれぞれ有する。起振中心線ｃは、筐体幅の略二等分線に一致する。これを実現するように、起振機全体の重量バランスが設計されている。

各起振機１Ａ、１Ｂは、杭Ｐの１つの直径Ｄ１について対称に配置されている。すなわち各起振機の筐体長さの略二等分線が直径Ｄ１上に位置する。

各起振機１Ａ、１Ｂの起振中心線ｃ、ｃは、杭Ｐの直径Ｄ１に垂直な別の直径Ｄ２からそれぞれ反対側の等距離に位置している。この直径Ｄ２は、起振中心線ｃ、ｃに平行な直径である。

杭Ｐにおける直径Ｄ２で分割された２つの半円断面の各重心Ｇ、Ｇの位置は、上記の式１又は式３により算出される。杭Ｐの中心Ｏと各重心Ｇ、Ｇ間の距離がＹ_Ｇであり、各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯは２Ｙ_Ｇである（Ｙ_ＧＯ＝２Ｙ_Ｇ）。

さらに、各起振機１Ａ、１Ｂの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯは、各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯの１．５〜２倍の範囲内となるように設定されている（Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）。

起振中心線ｃ、ｃの位置をこのように設定することで、各起振機１Ａ、１Ｂをベース３上に好適に配置することができる。すなわち、２つの起振中心線ｃ、ｃがバランスよく配置されることにより、杭に対する起振力の均等かつ安定な伝達を実現できる。

加えて、このような起振機の配置設定方式には、以下の利点もある。
仮に直径Ｄ２で分割された２つの半円断面の各重心Ｇ、Ｇに、第２の起振中心線ｃ２、ｃ２を合致させて配置しようとすると、起振機１Ａと起振機１Ｂの距離が近すぎてタイヤカップリングでも連結することができない。そこで、起振機１Ａと起振機１Ｂを互いに離していくと、タイヤカップリングで連結可能な距離となる。しかしながら、起振機１Ａと起振機１Ｂの距離が長くなるほど、ベース３を大きくする必要がある。ベース３が大きくなるとその質量も増大するため、起振機の発生する起振力がベース３の質量によって損失を生じる（振幅が小さくなる）こととなる。またベース３は、その機能上、分割・組立方式の構造とすることができず、一体物として製造されるが、寸法及び質量が過大となると、運搬や設置作業に支障を生じる。

このような事情から、起振機１Ａと起振機１Ｂは、これらを連結可能とするために重心Ｇ、Ｇの位置よりも互いに離間させなければならないが、できるだけ離間させる距離を小さく留めることが好ましい。上記の通り、起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯを、Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯの範囲内とすることで、２台の起振機１Ａ、１Ｂの好適な配置を設定できる。

図２及び図３に示した２台連動のバイブロハンマＶ１の配置例を示す。
・杭直径：４．５ｍ
・板厚 ：０．０５５ｍ
・Ｌ_ＰＯ ：３．５ｍ

上記の配置例における起振中心線間の距離Ｌ_ＰＯの決定は、以下の各距離の算出結果に基づいて行ったものである。
・Ｙ_Ｇ ：１．１１１ｍ （式１より）
・Ｙ_ＧＯ ：２．２２２ｍ （Ｙ_ＧＯ＝２Ｙ_Ｇ）
・Ｌ_ＰＯ ：３．３３４〜４．４４５ｍ （Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）
Ｌ_ＰＯの算出結果を基に、３．３３４＜Ｌ_ＰＯ＜４．４４５を満たす位置３．５ｍを決定した。

（２−２）第２の実施形態 ＜３台連動＞
図４は、第２の実施形態に係るバイブロハンマＶ２の概略的な平面図であり、図５は、概略的な正面図である。第２の実施形態では、３台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを直線状に連結し、連動させている。

各起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、杭Ｐ’の１つの直径Ｄ１について対称に配置されている。すなわち各起振機の筐体長さの略二等分線が直径Ｄ１上に位置する。

さらに中央の起振機１Ｃは、起振中心線ｃが直径Ｄ１に垂直な別の直径Ｄ２上に位置するように配置されている。

３台連動の場合は、左右の２台の起振機１Ａ、１Ｂに対して、上述した第１の実施形態の２台連動と同じ配置設定方式を適用する。よって起振機１Ａ、１Ｂの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯは、直径Ｄ２で分割された半円断面の各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯの１．５〜２倍の範囲内となるように設定されている（Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）。

図４及び図５に示した３台連動のバイブロハンマＶ２の配置例を示す。
・杭直径：６．０ｍ
・板厚 ：０．０５５ｍ
・Ｌ_ＰＯ ：５．０ｍ

上記の配置例における起振中心線間の距離Ｌ_ＰＯの決定は、以下の各距離の算出結果に基づいて行ったものである。
・Ｙ_Ｇ ：１．４８６ｍ （式１より）
・Ｙ_ＧＯ ：２．９７３ｍ （Ｙ_ＧＯ＝２Ｙ_Ｇ）
・Ｌ_ＰＯ ：４．４５９〜５．９４５ｍ （Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）
Ｌ_ＰＯの算出結果を基に、４．４５９＜Ｌ_ＰＯ＜５．９４５を満たす位置５．０ｍを決定した。

（２−３）第３の実施形態 ＜４台連動＞
図６は、第３の実施形態に係るバイブロハンマＶ３の概略的な平面図である。第３の実施形態では、４台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを連動させている。図６の例では、各起振機が２段構成であるため、図６（ａ）に起振機の上段を、（ｂ）に起振機の下段を、分離して示している。起振機の好適な構成例は、後述する図８及び図９で説明する。

先ず、起振機１Ａと起振機１Ｂの組に対して、上述した第１の実施形態と同様の配置設定方式を適用する。起振機１Ａと起振機１Ｂは、それぞれ杭Ｐの断面円の１つの直径Ｄ１に対称に配置されている。すなわち各起振機の筐体長さの略二等分線が直径Ｄ１上に位置する。

さらに、起振機１Ａと起振機１Ｂの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯは、直径Ｄ１に垂直な別の直径Ｄ２で分割された半円断面の各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯの１．５〜２倍の範囲内となるように設定されている（Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）。

同様に、起振機１Ｃと起振機１Ｄの組に対して、上述した第１の実施形態と同様の配置設定方式を適用する。起振機１Ｃと起振機１Ｄの組は、起振機１Ａと起振機１Ｂの組の位置を９０°回転した位置に配置される。従って、起振機１Ｃと起振機１Ｄは、直径Ｄ２に対称に配置されている。すなわち各起振機の筐体長さの略二等分線が直径Ｄ２上に位置する。

さらに図６（ａ）には示していないが、起振機１Ｃと起振機１Ｄの起振中心線ｃ、ｃ間の距離もまた、直径Ｄ１で分割された半円断面の各重心間の距離の１．５〜２倍の範囲内であり、起振機１Ａと起振機１Ｂの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯと等しくなるように設定されている。

このように配置された４台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの連結は、下段で行うことが好ましい。この場合、２本の直線状の連結が必要となりかつそれらが交差するので、図６（ｂ）に示すように、マイタ歯車８を交点に配置し、マイタ歯車８から四方に延在するユニバーサルジョイント７により各起振機と連結している。距離の短い箇所は，ユニバーサルジョイント７に替えてタイヤカップリングでもよい。

（２−４）第４の実施形態 ＜６台連動＞
図７は、第４の実施形態に係るバイブロハンマＶ４の概略的な平面図である。第４の実施形態では、６台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆを連動させている。図７の例では、各起振機が２段構成であるため、図７（ａ）に起振機の上段を、（ｂ）に起振機の下段を、分離して示している。起振機の好適な構成例は、後述する図８及び図９で説明する。

第４の実施形態では、全ての起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆの長手方向が平行となるように配置されている。６台のうち２台の起振機１Ｅ、１Ｆは、杭Ｐの断面円の１つの直径Ｄ１の両端又は両端近傍（「略両端」と称する）に配置され、それらの起振中心線ｃは、直径Ｄ１の両端における断面円の接線と平行である。

図７（ａ）に示すように、第４の実施形態における残りの４台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄについては、直径Ｄ１について対称に配置されかつ直径Ｄ１に垂直な別の直径Ｄ２についても対称に配置されている。

これら４台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄのうち、起振機１Ａと起振機１Ｂからなる第１の組、並びに、起振機１Ｃと起振機１Ｄからなる第２の組のそれぞれに対して、上述した第１の実施形態と同様の配置設定方式を適用する。

起振機１Ａと起振機１Ｂの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯは、直径Ｄ２で分割された半円断面の各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯの１．５〜２倍の範囲内となるように設定されている（Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）。

同じく、起振機１Ｃと起振機１Ｄの起振中心線ｃ、ｃ間の距離Ｌ_ＰＯもまた、直径Ｄ２で分割された各重心Ｇ、Ｇ間の距離Ｙ_ＧＯの１．５〜２倍の範囲内となるように設定されている（Ｌ_ＰＯ＝１．５Ｙ_ＧＯ〜２Ｙ_ＧＯ）。

このように配置された６台の起振機１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆの連結は下段で行うことが好ましい。連結部材として、距離の短い箇所はタイヤカップリング５を、距離の長い箇所はユニバーサルジョイント７を用いている。この連結形状は、全体として１Ａ−１Ｅ−１Ｃ−１Ｄ−１Ｆ−１Ｂの略Ｃ字状となる。

（３）起振機の構成例
（３−１）起振機の基本構成
図８は、本発明のバイブロハンマにおける起振機の好適な構成例を、上段と下段に分離してそれぞれ概略的かつ模式的に示した平断面図である。

図８に示す起振機１は、平面視にて縦が横に比べて比較的長い略矩形の外郭形状をもつ筐体１９を有する。筐体１９の内部は上下２段構成となっている。図８（ａ）は上段１Ｕの構成を、（ｂ）は下段１Ｌの構成を示す。

起振機１の起振中心線ｃは、筐体１９の長手方向に平行な略二等分線である。起振機１は、６軸２段の起振機である。筐体１９内の上段１Ｕには１つの駆動軸１５１Ｕと一対の重錘回転軸１３Ｕ、１４Ｕとを備え、下段１Ｌにも１つの駆動軸１５１Ｌと一対の重錘回転軸１３Ｌ、１４Ｌとを備えている。これらの軸は幅方向に平行である。上下各段の駆動軸１５１Ｕと１５１Ｌは、筐体１９の長手方向の一方の端部に設けられている。

上段の駆動軸１５１Ｕの左端は筐体１９の左側壁により回転可能に支持され、右端には駆動軸１５１Ｕを回転駆動する第１駆動装置１５Ｕが取り付けられている。また、下段の駆動軸１５１Ｌの右端は筐体７の右側壁により回転可能に支持され、左端には駆動軸１５１Ｌを回転駆動する第２駆動装置１５Ｌが取り付けられている。第１駆動装置１５Ｕと第２駆動装置１５Ｌは、平面視にて筐体１９の起振中心線ｃに対して対称に配置されている。

第１及び第２駆動装置１５Ｕ、１５Ｌは、電動モータ又は油圧モータである。これらを起振中心線ｃに対して対称に配置することにより、起振機１の幅方向の均等な重量バランスに寄与する。

また、上段の駆動軸１５１Ｕの左端近傍には、円板状の第１駆動歯車１５２Ｕが取り付けられ、下段の駆動軸１５１Ｌの右端近傍には、円板状の第２駆動歯車１５２Ｌが取り付けられている。第１駆動歯車１５２Ｕと第２駆動歯車１５２Ｌは、筐体１９の幅方向において互いに反対側の端部に位置する。このことも、起振機１の幅方向の均等な重量バランスに寄与する。第１及び第２駆動歯車１５２Ｕ、１５２Ｌは、外周に歯を具備する平歯車である。

上段１Ｕの一対の重錘回転軸１３Ｕ、１４Ｕの両端は、筐体１９の両側壁により回転可能に支持され、これらの軸と共に回転する一対の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕがそれぞれ固定されている。偏心重錘１１Ｕと偏心重錘１２Ｕは、同じ略扇形の断面形状及び質量を有し、筐体長さの略中央に対して対称に配置されている。このことは、起振機１の長手方向の均等な重量バランスに寄与する。

偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕの各々における幅方向左端の外周には、互いに噛み合う外歯１５３Ｕと外歯１５４Ｕがそれぞれ形成されている。また、外歯１５３Ｕは第１駆動歯車１５２Ｕと噛み合っている。これにより、偏心重錘１１Ｕと偏心重錘１２Ｕが第１駆動装置１５Ｕにより回転駆動され、偏心重錘１１Ｕと偏心重錘１２Ｕが同期回転する。起振機１では、偏心重錘の外周上に外歯が形成されていることにより、偏心重錘に隣接する円板状歯車を別途設ける構成に比べて、起振機の幅を小さくすることができる。

同様に、下段１Ｌの一対の重錘回転軸１３Ｌ、１４Ｌの両端は、筐体１９の両側壁により回転可能に支持され、これらの軸と共に回転する一対の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌがそれぞれ固定されている。偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌの各々における幅方向右端の外周には、互いに噛み合う外歯１５３Ｌと外歯１５４Ｌがそれぞれ形成されている。また、外歯１５３Ｌは第２駆動歯車１５２Ｌと噛み合っている。これにより、偏心重錘１１Ｌと偏心重錘１２Ｌが第２駆動装置１５Ｌにより回転駆動され、偏心重錘１１Ｌと偏心重錘１２Ｌが同期回転する。

上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕの外歯１５３Ｕ、１５４Ｕと、下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌの外歯１５３Ｌ、１５４Ｌが、平面視にて幅方向における互いに反対側の端部にそれぞれ形成されていることは、起振機１の幅方向の重量バランスに寄与する。

このように起振機１では、上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕと下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌが、独立した２つの駆動装置１５Ｕと１５Ｌにより別個に回転駆動される。これにより、回転駆動力の伝達が各段において効率的に行われる。また、比較的出力の小さい２つの駆動装置を対称的に設けることにより、起振機１をコンパクトにすることができる。なお、２つの駆動装置１５Ｕ、１５Ｌは、同じ回転数で同期回転するように制御される。

（３−２）起振機の位相変換器
起振機１は、上段の一対の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕと、下段の一対の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌの、互いの回転位相差を調整するための１つの位相変換器１８を有する。図９は、図８の起振機１の要部を概略的かつ模式的に示した側面図である。図８も参照しつつ、位相変換器１８について説明する。

図８に示すように、位相変換器１８は、筐体１９の内部に配置されたアクチュエータ部１６と、筐体１９の外部に配置された制御部１７とを具備する。アクチュエータ部１６は、筐体１９の長手方向において、駆動軸１５１Ｕ、１５１Ｌ（すなわち第１及び第２駆動装置１５Ｕ、１５Ｌ）とは反対側の端部に設けられている。このことは、起振機１の長手方向の均等な重量バランスに寄与する。

なお、図８では起振機１を、（ａ）上段と（ｂ）下段に分離して示しているので、アクチュエータ部１６の構成要素のうち、上段・下段の各々と動作的に直接関係する部分をそれぞれの図に実線で示し、直接関係しない部分を点線で示している。図示の例では、アクチュエータ部１６のうち、ケーシング１６１とシュー１６２が上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕと一体的に回転し、アクチュエータ軸１６３とベーン１６４が下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌと一体的に回転する。

図８に示すように、アクチュエータ部１６のケーシング１６１は、幅方向の左端側に円板状の第１位相伝達歯車１５５Ｕを一体的に取り付けられている。第１位相伝達歯車１５５Ｕは、上段の偏心重錘１２Ｕの外歯１５４Ｕと噛み合う。また、アクチュエータ部１６のアクチュエータ軸１６３は、幅方向の右端側に円板状の第２位相伝達歯車１５５Ｌを一体的に取り付けられている。第２位相伝達歯車１５５Ｌは、下段の偏心重錘１２Ｌの外歯１５４Ｌと噛み合う。

なお、図示の例とは逆に、アクチュエータ部１６のケーシング１６１が下段の偏心重錘と、アクチュエータ軸１６３が上段の偏心重錘と連動してもよい。

位相変換器１８の制御部１７は、アクチュエータ部１６に対する給油を制御するとともにアクチュエータ部１６からの排油を油圧源タンクに戻すための構成を備えている。制御部１７は、回転要素であるアクチュエータ部１６に対して外部から給排油を行うためにロータリージョイント１７１を備えている。

図９（ａ）に示すように、アクチュエータ部１６は、シングルベーン形の揺動アクチュエータとして構成されている。アクチュエータ部１６は、ケーシング１６１内に設けたアクチュエータ軸１６３と、アクチュエータ軸１６３から径方向外方に延びる１つのベーン１６４と、アクチュエータ軸周りの圧油漏れを防ぎかつベーン１６４のストッパとしてケーシング１６１から径方向内方に延びる１つのシュー１６２とを具備する。シングルベーン形は、上段と下段の偏心重錘の位相差として０°〜１８０°を確保できる。

アクチュエータ軸１６３には、軸方向に油路１６５、１６６が内設されている。油路１６５はＡ室に開口し、油路１６６はＢ室に開口する。油路１６５、１６６は、図８に示す制御部１７に繋がっており、制御部１７から油路１６５、１６６を通して作動油が流入・排出される。

ケーシング１６１がアクチュエータ軸１６３に対して相対的に静止しているとき、ケーシング１６１とアクチュエータ軸１６３の位相差は一定に保持される。ケーシング１６１とアクチュエータ軸１６３の位相差は、上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕと下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌとの位相差（相対角度）である。ケーシング１６１とアクチュエータ軸１６３の位相差が変化すると、上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕと下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌの位相差が変化し、すなわち起振機１の偏心モーメントが変化することとなる。

図９（ａ）に示すように、例えば、油路１６５からＡ室に給油されるとＡ室が拡張し、Ｂ室から油路１６６に排油されることによりＢ室が縮小する。この結果、ケーシング１６１がアクチュエータ軸２３に対して白抜き矢印の方に回動する。これに連動して、上段の偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕが下段の偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌに対して回動し、これらの位相差が変化する。油路１６５、１６６の給排油を逆転させると、逆方向に回動する。この動作は、起振機１の稼働中すなわち各偏心重錘の回転中にも行うことができる。

図９（ｂ）は、図８の起振機１の上段の第１駆動装置１５Ｕ及び偏心重錘１１Ｕ、１２Ｕ、下段の第１駆動装置１５Ｌ及び偏心重錘１１Ｌ、１２Ｌ、並びに位相変換器のアクチュエータ部１６の位置関係を示すための側面から視た模式図である。図９（ｂ）は、偏心モーメント最大の状態を示している。

なお、別の構成例として、図８及び図９に示した起振機１において、位相変換器１８を省いた形態とすることができる。

（３−３）起振機の連結方法
図８及び図９に示した起振機１を、別の１台又は２台の起振機１と連動させる場合、下段１Ｌにおける１本又は２本の軸の一端又は両端を用いて連結することが好適である。例えば下段の重錘回転軸１３Ｌ及び／又は１４Ｌについては、各々の一端又は両端を用いて連結することができる。あるいは、下段の駆動軸１５１Ｌについては、空いている一端を用いて連結することができる。さらにまた、アクチュエータ軸１６３の空いている一端を用いて連結することもできる。

別の構成例として、上段１Ｕの軸を用いて別の起振機と連結してもよい。さらに別の構成例として、下段１Ｌと上段１Ｕの双方の軸を用いて別の起振機と連結してもよい。

（４）ベースの構成例
図１０は、上述したバイブロハンマの各実施形態で示したベース３を杭Ｐ、Ｐ’と共に示した概略的かつ模式的な底面図である。

図１０では、右半図が杭Ｐを把持している状態を示し、左半図が杭Ｐ’を把持している状態を示す。各チャック４は、把持対象の杭Ｐ、Ｐ’の大きさに応じて変位する。このために各チャック４は、レール機構（図示せず）や固定位置の異なるボルト孔（図示せず）等により、ベース３の底面に沿って直線的に位置を変更可能である（白抜き矢印参照）。

各チャック４は、可動爪４１と固定爪４２を有する。杭Ｐ、Ｐ’の直径の両端に位置する対向するチャック４同士は、一方が杭外に可動爪４１を、杭内に固定爪４２を配置し，他方が杭内に可動爪４１を、杭外に固定爪４２を配置している。これにより、杭Ｐ、Ｐ’に歪みを生じること無く把持することができる。

（５）ストッパの構成例
起振機は、図８及び図９に示した通り、平面視にて幅方向（軸方向）が短く、長手方向（軸に垂直な方向）に長い形状が好適である。これは、バイブロハンマの偏心重錘の運動特性及びそれによる杭の打設特性の観点から、このような形状が有利であることによる。

しかしながらこのような起振機形状は、図１１に両矢印点線で示すように、起振機の軸方向の前後揺動を生じやすい。この現象は、起振機１Ａと起振機１Ｂをタイヤカップリング５で連結した場合に顕著に現れ、バイブロハンマの稼働中に大きな揺動となることがある。これは、タイヤカップリング５が、接続点間の偏角、偏心、位置ずれ等を許容するために大きな可撓性を有することに起因する。起振機の大きな揺動が生じると、起振中心線が移動することになり、連結軸系統及びベースに負荷がかかり損傷を与える可能性もある。さらに、連動によりバイブロハンマの能力を増強させたにも拘わらず、予定していた能力が低下するおそれもある。

図１２は、図１１に示したバイブロハンマの揺動現象を抑制するためのストッパを設けたバイブロハンマの例を概略的に示す正面図である。図１２（ａ）は２台連動の場合を、（ｂ）は３台連動の場合を示している。図１３は、図１２（ａ）の２台連動の場合の模式的な概略平面図であり、（ａ）は上段を、（ｂ）は下段を示している。なお図示の例では、タイヤカップリング５により起振機同士を下段のみでなく上段でも連結している。

図１２（ａ）に示すように、起振機１Ａと起振機１Ｂの筐体同士を連結するストッパ９を設けている。図１２（ｂ）では、起振機１Ａと起振機１Ｃの間、及び起振機１Ｃと起振機１Ｂの間にストッパ９を設けている。さらに図１３に示すように、ストッパ９は、同じ高さにおいて、起振機の長手方向の両端近傍の２箇所にそれぞれ設けることが好適である。

このストッパ９により、図１１に示した起振機の揺動現象を抑制することができる。ストッパ９は、略棒状部材であり、起振機筐体の上半部に取り付けることが好適である。さらに、上半部の中でも上端に近い位置に取り付けることが効果的である。これは、起振機の揺動が、上方に行くほど大きくなるためである。

図１４は、ストッパ９の具体的な構成例を示す図である。ストッパ９は、隣り合う２つの起振機の各々の筐体１９の外面上に、ボルト止め等により着脱可能に固定される。

図１４（ａ）の断面図に示すストッパ９Ａは、受容側棒体９１と挿入側棒体９２とを有し、全体が剛体で形成されている。受容側棒体９１は、筐体１９への固定部から延びる棒状部の先端部に凹部９３が形成されている。挿入側棒体９２は、筐体１９への固定部から延びる棒状部を具備し、棒状部は受容側棒体９２の凹部９３に対して嵌合可能である。取付けの際は、受容側棒体９１に挿入側棒体９２を挿入する。固定状態において凹部９３に若干の空間が残るように長さが設定されている。ストッパ９Ａの両端を双方の起振機の筐体１９に固定した後、受容側棒体９１と挿入側棒体９２を溶接（符号９４）する。

図１４（ｂ）の側面図に示すストッパ９Ｂは、双方の起振機の筐体１９にそれぞれ固定される一対の剛体の棒体９５、９５の間に圧縮型防振ゴム９６を介在させた構成である。

（６）杭の施工方法
本発明による杭の施工方法は、上述した本発明のバイブロハンマを用いて行うものである。バイブロハンマのチャックにより杭の天端を把持し、起振機を稼動させて打ち込み又は引き抜きを行う。位相変換器を備えている場合、打ち込み又は引き抜きの工程において、地盤状況などの施工条件に応じて適切な起振力が得られるように位相変換器による偏心モーメントの制御を行う。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 起振機
３ ベース
４ チャック
５ タイヤカップリング
７ ユニバーサルジョイント
９ ストッパ
１Ｕ 上段
１Ｌ 下段
１１Ｕ、１２Ｕ 上段の偏心重錘
１１Ｌ、１２Ｌ 下段の偏心重錘
１５Ｕ 第１駆動装置
１５Ｌ 第２駆動装置
１５１Ｕ、１５１Ｌ 駆動軸
１６ アクチュエータ部
１６１ ケーシング
１６２ シュー
１６３ アクチュエータ軸
１６４ ベーン
１６５、１６６ 油路
１７ 制御部
１７１ ロータリージョイント
１８ 位相変換器
１９ 筐体
Ｏ 中心
Ｇ 重心
ｃ 起振中心線

Claims (9)

1. 連動される２台の起振機（1A,1B）と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V1）において、
   ２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置され、
   前記２台の起振機（1A,1B）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されており、かつ、
   前記２台の起振機（1A,1B）の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、該２台の起振機（1A,1B）の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることを特徴とする
   起振機連動式バイブロハンマ。
2. 連動される３台（1A,1B,1C）の起振機と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V2）において、
   ２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、
   前記２台の起振機（1A,1B）以外の別の１台の起振機（1C）が、前記直径（D2）上に配置されると共に、前記２台の起振機及び前記別の１台の起振機（1C）のそれぞれの筐体長さの略二等分線が前記直径（D2）に垂直な別の直径（D1）上に位置しており、かつ、
   前記別の１台の起振機（1C）の軸の一方の側が、前記２台の起振機（1A,1B）のうち一方の起振機（1A）の軸と連結部材を用いて直接連結されていると共に、
   前記別の１台の起振機（1C）の軸の他方の側が、前記２台の起振機（1A,1B）のうち他方の起振機（1B）の軸と連結部材を用いて直接連結されていることを特徴とする
   起振機連動式バイブロハンマ。
3. 連動される４台の起振機（1A,1B,1C,1D）と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V3）において、
   ２台の起振機（1A,1B）が、該２台の起振機（1A,1B）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、かつ、
   前記２台の起振機（1A,1B）以外の別の２台の起振機（1C,1D）が、該別の２台の起振機（1C,1D）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行であって前記直径（D2）に垂直な別の直径（D1）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置されており、かつ、
   前記２台の起振機（1A,1B）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されていると共に、前記別の２台の起振機（1C,1D）の互いの軸同士が連結部材を用いて直接連結されていることを特徴とする
   起振機連動式バイブロハンマ。
4. 連動される６台の起振機と、前記起振機を設置するベース（3）と、前記ベース（3）の下面に取り付けられたチャック（4）とを有する起振機連動式バイブロハンマ（V4）において、
   各組２台からなる４台の起振機（1A,1B,1C,1D）の、各組における２台の起振機（1A,1B/1C,1D）が、該２台の起振機（1A,1B/1C,1D）の起振中心線（c,c）間の距離（L_ＰＯ）が該起振中心線（c,c）に平行な直径（D2）で分割された杭（P）の２つの半円断面の各重心（G,G）間の距離（Y_ＧＯ）の１．５〜２倍となるように、前記ベース（3）上に配置され、
   前記４台の起振機（1A,1B,1C,1D）以外の別の２台の起振機（1E,1F）が、前記直径（D2）の略両端に配置されており、かつ、
   ２台の前記起振機の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、２台の該起振機の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることを特徴とする
   起振機連動式バイブロハンマ。
5. 前記４台の起振機の連結部材の一部としてマイタ歯車が用いられることを特徴とする請求項３に記載の起振機連動式バイブロハンマ。
6. ２台の前記起振機の連結部材としてタイヤカップリングを用いた場合、２台の該起振機の筐体間に該タイヤカップリングと平行に棒状部材のストッパ（9）が設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の起振機連動式バイブロハンマ。
7. 前記ストッパ（9）が剛体で形成され、互いに溶接された受容側棒体（91）と挿入側棒体（92）とを有することを特徴とする請求項１、４又は６に記載の起振機連動式バイブロハンマ。
8. 前記ストッパ（9）が一対の剛体の棒体（95,95）と、それらの間に介在する圧縮型防振ゴム（96）とを有することを特徴とする請求項１、４又は６に記載の起振機連動式バイブロハンマ。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の起振機連動式バイブロハンマを用いて、杭の打込み又は引抜きを行うことを特徴とする杭の施工方法。

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