JPH0414517A - 杭打工法および杭打機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、既製杭を打設する工法および杭打機に関する
。

（従来の技術） 既製杭の打設は、従来、第１６図に示すように、杭打＠
１のリーダ２に添設したガイド３に沿ってラム昇降式の
杭打装置４をウィンチ５により昇降されるようにし、杭
打時には杭打装置４の巻上ローブ６をたるませ、杭打装
置４に備えた油圧シリンダ等のアクチュエータによりラ
ムの引上げ、落下を繰り返してキャップ７を介して杭８
を打設していた。

（発明か解決しようとする課題） 上記従来技術には、次のような問題点がある。

（１）杭８をリーダ２に近接して保持しなければ杭８の
打設か行なえないため、各杭８ごとに杭打機ｌを移動さ
せて杭打を行なわなければならない。

また、移動の度毎に整地して杭打機ｌを水平地面上に設
置しなければならない、このため、第１７図に示すよう
に、線９で囲まれた狭い敷地に多数の杭８を打設する場
合には、杭打を開始するまでの準備に時間かかかり、非
能率的である。

（２）リーダ２の近傍部分しか杭８を打設することかで
きないため、第１６図に示すように、障害物ｌＯや段差
１１ａ、ｌｌｂか存在する場合、これらの障害物ｌＯや
段差１１ａ、ｌｌｂの前方に杭８を打設することかてき
ない。

（３）第１６図に示すように、施工場所に近接して電線
１２等が存在する場合、移動中にリーダ２か電線１２に
かかるため、電線１２等のある鉄道等の内における杭打
か不可能である。

（４）杭打機ｌの前方にしか杭打かてきないため、地下
鉄工事等の場合、杭打機１か搭載される架台の下の杭打
を行なうことができない。

本発明は、上述のような問題点に鑑み、杭打を能率良く
行なえると共に、障害物等か存在する場合にも杭打が可
能となる杭打工法および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） この目的を達成するため、本発明の杭打工法は、自走式
作業機に、先端が垂直に昇降できかつ先端の水平方向の
到達位置が変えられるフロントアタッチメントを取付け
、該フロントアタッチメントの先端に、昇降ガイドを機
械的に連結して垂下し、該昇降ガイドに沿って昇降自在
にラム昇降式杭打装置を装着し、自走式作業機本体また
はフロントアタッチメントの全体あるいは一部の旋回動
作および下降動作により、杭の頭部にキャップを介して
杭打装置を載置し、杭打装置の姿勢を垂直に保持しなが
らフロントアタッチメントの先端を垂直に下げることに
より、昇降ガイドを杭打装置に対して相対的に下げ、ラ
ムの引上げと落下を繰り返して杭打を行ない、昇降ガイ
ドに対して前記昇降式杭打装置か相対的に下降したら、
再びフロントアタッチメントの先端を垂直に下げること
により昇降ガイドを下げて前記杭打動作を行なうという
動作を繰り返すことを特徴とする。

また、本発明による杭打機は、自走式作業機に、先端が
垂直に昇降できかつ先端の水平方向の到達位置が変えら
れるフロントアタッチメントを、作業機本体の旋回装置
またはフロントアタッチメントの全体あるいは一部を旋
回させる旋回装置により先端の水平方向の向きが変えら
れるように取付け、該フロントアタッチメントの先端に
昇降ガイドを機械的に連結して垂下し、該昇降ガイドに
沿って昇降自在にラム昇降式杭打装置を装着したことを
特徴とする。

本発明において、前記フロントアタッチメントとしては
、多関節アーム、起伏式伸縮アーム、あるいは多関節ア
ームの一部を伸縮アームとしたもの等が用いられる。

（作用） 本発明の杭打方法を実施する場合、杭打装置は、フロン
トアタッチメントの先端に機械的に連結されて垂下され
る昇降ガイドに沿って昇降自在に装着されるので、杭打
装置を垂下しただけで杭打装置は垂直姿勢がとれる。従
って、縦穴に杭の一部を埋設して建込んでおき、杭の頭
部にキャップを介して杭打装置を載せるだけで杭打装置
の垂直姿勢が保持される。杭打に当たり、昇降ガイドを
下げる際には、アーム等の角度変更や伸縮によリ、昇降
ガイドをフロントアタッチメントに機械的に連結してい
る部分を垂直に降下させる。このような位置決め制御に
より従来必要としたり−ダか不要となるのてあり、杭打
装置のり−ダによる水平位置の拘束から解放されるので
ある。

本発明の杭打機としてフロントアタッチメントに多関節
アームを用いたものは、関節部の角度制御により、杭打
装置の水平位置の位置設定と、垂直降下か行なわれる。

本発明の杭打機としてフロントアタッチメントに起伏式
伸縮アームを用いたものは、アームの伸縮量と起伏角度
の制御により、杭打装置の水平位置の位置設定と、垂直
降下か行なわれる。

本発明の杭打機としてフロントアタッチメントに多関節
アームを用い、かつアームの一部を伸縮アームとしたも
のは、関節部の角度制御と伸縮アームの伸縮量により、
杭打装置の水平位置の位置設定と、垂直降下か行なわれ
る。

また、作業機本体の旋回装置またはフロントアタッチメ
ントの旋回装置の動作によりフロントアタッチメンとの
向きの変更か行なわれる。

（実施例） 以下本発明の詳細を図面により説明する。第１図は本発
明による杭打工法を実施する杭打機の一実施例を作業状
態で示す側面図である。第２図は該実施例の杭打機２０
のフロントアタッチメントである多関節アーム２３の先
端に垂下する杭打装Ｍ２１を拡大して示す図、第３図は
第２図のＡ−Ａｌｉ面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ断面
図である。

第１図に示すように、杭打機２０は、下部走行体２２に
旋回装Ｍ２４を介して上部旋回体２５を取付け、上部旋
回体２５に前記多関節アーム２３を取付けだものて、多
関節アーム２３は、第１ないし第３アーム１３〜１５を
、関節部のピン３０〜３２を介して、地面に鉛直な面に
沿って回動自在に取付けると共に、第３アーム１５の先
端にピン３３を介してブラケット１６を上下方向に回動
自在に取付けだものて、これらのアーム１３〜１５およ
びブラケット１６は、第１ないしｔＪＩ、４シリンタ３
６〜３９の伸縮によって回動する。各ピン３０〜３３て
なる関節部には、垂直制御のための角度計１７〜１９．
２６か設けられている。

杭打装置２１は第２図ないし第４図に示すように、ラム
４１を昇降させてキャップ６４を介して杭８を打つラム
昇降式の杭打装置である。４３は昇降ガイドてあり、昇
降ガイド４３は、ピン４８により、前記ブラケット１６
に連結され、垂下されている。該昇降ガイド４３は、左
右２本のロット４４を有する門形ななすものて、左右の
ロット４４を、杭打装置４０のケーシング４７の両側に
固着した円筒４５に摺動自在に嵌合し、該各ロット４４
の下端には、抜は止め用ストッパ４６を設けている。

４９はラム４１を昇降させる油圧シリンダてあり、その
ボトム側をケーシング４７の下部にピン５０により連結
し、ピストンロッド５１を２個のシーブ５２を回転自在
に嵌合した軸５４に連結し、該軸５４の両端をケーシン
グ４７に縦に設けたガイド板５５の縦溝５６に摺動自在
に嵌合している。ケーシング４７の上部に固着したブラ
ケット５７には前記シーブ５２に対応する２個のシーブ
５８を回転目在に嵌合した軸５９およびこれらのシーブ
に隣接した２個のガイドシーブ６０を回転自在に嵌合し
た軸６１を取付け、一端を一方のガイド板５５に接続し
たワイヤロープ６２を前記各シーブ５２．５８．６０お
よびラム４１の上部のシーブ６３に掛は回して他端を他
方のガイド板５５に連結してなり、オペレータのコント
ロール弁切換え操作により油圧シリンダ４９を収縮させ
るとラム４１か引き上げられ、コントロール弁操作によ
り油圧シリンダ４９のボトム室、ロット室を短絡させる
と、ラム４１か自由落下する構成となっている。なお、
この油圧回路の構成としてはこの他に種々のものか考え
られる。また、ラム４１を昇降させる昇降装置としては
、ケーシング４７内に内蔵させる油圧シリンダや、ケー
シング４７内または外に取付けるウィンチを用いること
も可能である。杭８の頭部に被せるキャップ６４はその
上面に木材等の緩衝材６６を有し、ケーシンク４７の下
端開口部に所定の範囲にわたって上下動可能に嵌合され
ている。また、該キャップ６４はケーシング４７に対し
て抜は止めされるか。

図示を省略している。

第５図は油圧回路および制御系を示す。第１図における
多関節アーム２３の関節部に設けた角度計１７〜１９．
２６は、第６図に示すように、第１アーム１３の地面に
対する角度α、第１アーム１３と第２アーム１４との相
対角度β、第２アーム１４と第３アーム１５との相対角
度γ、第３アーム１５とブラケット１６との相対角度ε
を検出するものである。６５はアーム等の長さａ〜ｄを
設定するアーム表等設定器、６７は速度制御用操作レバ
ー６８の操作量に応した作業速度て杭打装置２１を同一
作業半径のままで昇降させる速度信号設定装置であり、
これらの信号は、演算制御回路６９に入力される。演算
制御回路６９は、杭打装置２１を垂下しているピン４８
の軌跡が作業半径Ｒか一定となるような軌跡制御を行な
う。すなわち、杭打装置２１が垂直に降下するように、
第２、第３シリンダ３７，３Ｂの伸縮量を演算し、各油
圧シリンダ３７．３８の電磁比例弁７０．７１に駆動信
号１１．１２を出力する。この電磁比例弁７０．７１は
、油圧シリンダ３７．３８と油圧源７２との間に設けら
れ、入力される駆動信号１１．１２に応した切換位置お
よび開口面積か設定される。第１シリンタ３６、第３シ
リンダ３８および第４シリンタ３９は、それぞれパイロ
ット式方向切換弁７２．７３．７４を介してコントロー
ルされる。そして、操作レバー７８．７９．８０をそれ
ぞれ有するパイロット弁７５．７６．７７を操作して前
記方向切換弁７２．７３．７４を切換え、シリンダ３６
．３８．３９を伸縮てきる。

第２シリンタ３７についても、操作レバー６８を所定の
方向（前後方向が軌跡制御用であれば、左右方向）に操
作して電磁比例弁７０を切換えることにより、単独で駆
動することか可能である。

この回路において、操作レバー６８．７８〜８０の操作
により所望の作業半径Ｒを得、かつ既にオーガによ掘削
した穴に一部埋設して建込んである杭８の上にキャップ
６４を介して杭打装！ｉ２１を載置する。この時、杭打
装置２１は垂下されているのて、杭打装置２１が垂直姿
勢となり、従って、杭打装置２１を杭８上に載置した状
態でも垂直姿勢となる。この状態では、第１図に示すよ
うに、昇降ガイド４３のロット４４の下端のスト・ンパ
４６か円筒４５の下面に接触した状態にある０次いで軌
跡制御用操作レバー６８を例えば前後方向に操作すれば
、操作開始時の作業半径Ｒか次の式のように設定される
。

Ｒ＝ａ　ｃｏｓａ＋ｂ　　ｃｏｓｃａ−β）＋ａｃｏｓ
（α−β−γ） ＋ａｃｏｓ（α−β−γ−ε） 軌跡制御用操作レバー６８を操作すると、上述のように
作業半径Ｒが設定されると共に、速度信号設定器６７は
、レバー６８の操作量に応した速度で杭打装置２１を降
下させるべく速度信号Ｖを設定して演算制御回路６９に
出力する。演算制御回路６９は、角度計１７〜１９．２
６からの入力信号と前記アーム表等設定器６５からの入
力信号により、前記式に基づき、作業半径Ｒと、ピン４
８の座標Ａ（Ｒ，Ｈａ）を算出する。次に、昇降ガイド
４３に対して杭打装置２１か昇降できる量旧（第３図参
照）よりやや小さい高低差（Ｈａ−Ｈｂ）の座標Ｂ　（
Ｒ，）Ｉｂ）　、すなわちピン４８の降下予定の座標を
算出する。また、第２アーム１４の先端（ピン３２）の
、昇降ガイド４３か降下する前の座標Ａ　（Ｒ，Ｈａ）
に対応する座標Ｄ　（Ｒａ、　ｌ□と、降下予定のピン
４８の座標Ｂ（Ｒ，Ｈｂ）に対応する第２アーム１４の
先端の座標Ｅ　（Ｒｂ、　Ｈｄ）を算出する。

このＢ、Ｈに関する演算結果と、速度指令信号Ｖとから
、第２、第３シリンダ３７．３８の伸縮量を演算し、そ
の結果に基づいて電磁比例弁７０．７１に駆動信号１１
．１２を出力する。電磁比例弁７０．７１は、駆動信号
１１．１２に応して所定位置に切換ねり、油圧源７２か
らの圧油か電磁比例弁７０．７１を介して各シリンダ３
７．３８にそれぞれ供給されることにより、各シリンダ
３７．３８は所望の速度で伸縮し、その先端かそれぞれ
Ｂ、Ｅ位置に移動する。その結果、ピン４８の位置か垂
直にほぼ前記昇降註容量旧よりやや小さい高低差たけ降
下する。

このように、他関節アーム２３の先端を降下させた状態
を第７図（Ａ）に示す。この状態ては、昇降ガイド４３
か杭打装置２１に対して相対的にほぼ下限位置にあり、
反対に、杭打装置２１は昇降ガイド４３に対してほぼ上
限位置にある。この状態から油圧シリンダ４９の収縮と
、そのボトム室、ロット室の短絡によるラム４１の自由
落下（ボトム室への圧油供給により強制落下を行なうよ
うにしても良い）により、杭８をキャップ６４を介して
打つという動作を繰り返すことにより、第７図（Ａ）に
示すように、昇降ガイド４３のロット４４にケーシング
４７の両端の円筒４５か摺動しながら、杭８の降下に伴
ない、杭打装置２１は少しずつ（Δｈずつ）降下する。

このような杭打装置２１の降下により、第７図（Ｂ）に
示すように、昇降ガイド４３のロット４４の下端のスト
ッパ４６に円筒４５の下端かΔＨて示すように近接した
状態になったことをオペレータか目視すると、オペレー
タは油圧シリンダ４９の伸縮による杭打動作を停止し、
杭打装置２１の前回高さと今回高さの高低差Ｈ２に相当
する分たけブラケット１６を第７図（Ｂ）の実線位置か
ら２点鎖線て示す位置まで、前述した軌跡制御動作によ
り垂直降下させる。なお、この高低差Ｈ３は、予め概略
値を設定しておいて、その設定値に基づいて目標とする
座標値を求めるか、あるいは第３図に示した伸縮量旧を
数分の１に細分した陣下量ずつ降下目標値を設定してオ
ペレータの操作によりその単位降下を積み重ねて降下さ
せる。その後、再び油圧シリンダ４９の作動により杭打
を行なうという作業を繰り返すことにより、杭８を所望
の深さに打込む。

このようなう打込み動作により、作業機本体に対して任
意に設定された作業半径て杭打ができるから、予めブラ
ケット１６にオーガを取付けて複数の穴をあけておき、
その穴にそれぞれ同じ作業機に搭載したウィンチ（図示
せず）、あるいはクレーン等を利用して第８図のように
杭８を建込んておき、杭打機２０を杭８の近傍に水平に
設置した後、下部走行体２２の位置は固定しておき、旋
回装置２４を作動させて多関節アーム２３の向きをそれ
ぞれ杭８に向け、オペレータの操作により杭８上に杭打
装置２１を載置し、軌跡制御により昇降ガイド４３を垂
直に降下させて杭打を行なうことかできる。従って、従
来のリーダ式杭打機のように、杭を打つ毎に杭打機を移
動させて整地し、杭打機を水平に設置するという時間の
かかる段取り作業か不要となり、非常に能率良く作業を
行なうことかできる。また、何らかの障害物ｌＯか存在
する場合にも、障害物ｌＯを越えて多関節アーム２３を
伸ばして杭ｌＯの打設を行なうことか可能となる。

また、第９図あるいは第１Ｏ図に示すように、段差１１
ａ、ｌｌｂかある場合においても、杭打機２０を段差１
１ａ、ｌｌｂの手前に設置したままで多関節アーム２３
を伸ばすことにより、段差１１ａ、ｌｌｂを越えた地面
に杭８の打設が可能である。また、電線１２か存在する
場合に３いても、電線１２をくぐるように多関節アーム
２３を伸ばして杭８の打設を行なうことかでき、リーダ
式杭打機によれば不可能てあった線路内の杭打等を行な
うことか可能となる。

さらに第１１図に示すように、地下鉄工事等において、
架台８１の下の地面８２の杭８を打つことかてきる。

上記実施例は、３本のアームでなる多関節アーム２３に
ついて、軌跡制御を行なう例について説明したか、軌跡
制御を行なわず、オペレータのレバー操作て細心の注意
をはらいながら、第２、第３アーム１４．１５の角度変
更を行なうことにより、昇降ガイド４３を垂直に降下さ
せて杭打を行なうことも可能であり、フロントアタッチ
メントとしては、第１２図に示すように、一般に掘削機
として使用される油圧ショベル、すなわち、上部旋回体
２５にブームシリンダ８５によりブーム８３を起伏自在
に取付け、ブーム８３にアーム８４をアームシリンダ８
６により回動自在に取付けたものにおいて、バケットの
代わりに昇降ガイド４３ないし杭打装置２１を前記同様
に取付けた構成としても良い。また、アーム８４の先端
に第１図に示したブラケット１６等を介して昇降ガイド
４３を連結、垂下しても良い。

このような一般的な油圧ショベルをベースマシンとして
用いた場合においても、第１３図に示すように、地下鉄
工事等におい、て、架台８１の下の地面８２の杭８を打
つことかてきる。

第１４図は本発明による杭打機の他の実施例てあり、本
実施例は、フロントアタッチメントの一部に伸縮アーム
を備えたものである。すなわち、ブーム８３の先端に取
付けたアーム８４に沿って油圧シリンダ８７によりスラ
イドするスライドアーム８８を取付け、該スライドアー
ム８８に油圧シリンダ８９により回動されるブラケット
１６を取付け、該ブラケット１６に前記同様に昇降ガイ
ド４３を介して杭打装置２１を垂下したものである０本
実施例によれば、杭打装置２１の到達範囲が広がる。

第１５図は本発明による杭打機のさらに他の実施例を示
すものて、上部旋回体２５に油圧シリンタ内蔵の伸縮ア
ーム９０を、油圧シリンダ９１により起伏自在に取付け
、該伸縮アーム９０の頂部にブラケット９２を取付け、
該ブラケット９２に前記同様に杭打装［２１を取付けた
ものである。

本実施例の場合は、伸縮アーム９０を収縮させ、かつ倒
しなから杭打装置２１を垂直に降下させる。

以上の各実施例においてはいずれも、オペレータによる
操作のみならず、演算制御回路を用いた軌跡制御によっ
ても昇降ガイド４３の垂直降下か可能てあり、また、フ
ロントアタッチメントの上方から見た向きの変更は、作
業機本体の旋回装置２４による上部旋回体２５の旋回の
みならず、フロントアタッチメント全体を上部旋回体２
５（または下部走行体２２に対して非旋回式の車体）に
対して旋回装置を介して取付けるか、あるいは−部のア
ームを隣接する下部のアームに対して旋回可能に取付け
ることにより、行なうようにしても良い。

その他、詳細については、種々の変更、付加か可能であ
ることはいうまてもない。

（発明の効果） 請求項１によれば、フロントアタッチメントの先端に機
械的に連結されて垂下される昇降ガイドに沿って杭打装
置を昇降自在に装着したのて、杭打装置を垂下したたけ
て杭打装置は垂直姿勢かとれるので、杭の頭部にキャッ
プを介して杭打装置を載せた状態て垂直姿勢かとれ、杭
打に当たり、昇降ガイドを下げる際には、アーム等の角
度変更や伸縮により、昇降ガイドをフロントアタッチメ
ントに機械的に連結している部分を垂直に降下させよう
にしたので、従来必要としたリークか不要となり、杭打
装置のソーダによる水平位置の拘束から解放され、これ
により次の効果を奏することができる。

（１）杭と杭打機本体との間隔を任意に選定できるので
、複数の杭を打設する場合、６杭の一部を埋設して建込
んておき、杭打機本体を固定したままて複数の杭を順次
打設することかてきる。このため、杭打機の移動や整地
の手間か著しく簡略化され、杭打作業を能率良く行なう
ことかてきる。

（２）杭打機本体から離れた部分にフロントアタッチメ
ントを伸ばして杭打を行なうことかできるから、障害物
や段差か存在する場合、これらの障害物や段差部を越え
て杭を打設することかてき、現場における施工の融通性
か非常に拡大され、施工か容易となる。

（３）施工場所に近接して電線等か存在する場合、フロ
ントアタッチメントを電線等にくぐらせて伸長させるこ
とかてきるため、空中や上部に障害物かある線路内等に
おける杭打か可能となる。

請求項２によれば、多関節アームによりフロントアタッ
チメントを構成したのて、請求項１の効果か奏しつる杭
打機か提供できる他、地下鉄工事のように、杭打機か搭
載される架台の下の杭打を行なうことが可能となる。

請求項３によれば、請求項２の効果に加え、さらに作業
範囲を広げることかできるという効果かある。

請求項４によれば、請求項１の効果を奏しうる杭打機か
提供てきる上、比較的長い杭の打設か可能となるという
効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による杭打工法を実施する杭打機の一実
施例を作業状態て示す側面図、第２図は該実施例の杭打
装置を拡大して示す図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図
、８４図は第３図のＢ−Ｂ断面図、第５図は該実施例に
おいて用いられる油圧回路および制御系の構成図、第６
区は該実施例の寸法関係図、第７図（Ａ）　、　（Ｂ）
は該実施例の杭打動作を説明する杭打装置の側面図、第
８図ないし第１１図は該実施例の作業状態を示す側面図
、第１２図は本発明による杭打機の他の実施例を示す側
面図、第１３図は該実施例の作業状態を示す側面図、第
１４図並びに第１５図は本発明による杭打機の他の実施
例を示す側面図、第１６図は従来の杭打機を示す側面図
、第１７図は杭の配設例を示す平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自走式作業機に、先端が垂直に昇降できかつ先端の
   水平方向の到達位置が変えられるフロントアタッチメン
   トを取付け、該フロントアタッチメントの先端に、昇降
   ガイドを機械的に連結して垂下し、該昇降ガイドに沿っ
   て昇降自在にラム昇降式杭打装置を装着し、自走式作業
   機本体またはフロントアタッチメントの全体あるいは一
   部の旋回動作および下降動作により、杭の頭部にキャッ
   プを介して杭打装置を載置し、杭打装置の姿勢を垂直に
   保持しながらフロントアタッチメントの先端を垂直に下
   げることにより、昇降ガイドを杭打装置に対して相対的
   に下げ、ラムの引上げと落下を繰り返して杭打を行ない
   、昇降ガイドに対して前記昇降式杭打装置が相対的に下
   降したら、再びフロントアタッチメントの先端を垂直に
   下げることにより昇降ガイドを下げて前記杭打動作を行
   なうという動作を繰り返すことを特徴とする杭打工法。 ２、自走式作業機に、先端が垂直に昇降できかつ先端の
   水平方向の到達位置が変えられるフロントアタッチメン
   トを、作業機本体の旋回装置またはフロントアタッチメ
   ントの全体あるいは一部を旋回させる旋回装置により先
   端の水平方向の向きが変えられるように取付け、該フロ
   ントアタッチメントの先端に昇降ガイドを機械的に連結
   して垂下し、該昇降ガイドに沿って昇降自在にラム昇降
   式杭打装置を装着したことを特徴とする杭打機。 ３、請求項２のフロントアタッチメントが多関節アーム
   であることを特徴とする杭打機。４、請求項２のフロン
   トアタッチメントが起状式伸縮アームであることを特徴
   とする杭打機。 ５、請求項３のフロントアタッチメントの多関節アーム
   の一部が伸縮アームであることを特徴とする杭打機。