JPH0470445B2

JPH0470445B2 -

Info

Publication number: JPH0470445B2
Application number: JP59196493A
Authority: JP
Inventors: Jimuson Deionijii
Original assignee: JIMUSON UNTO PAATONAA
Current assignee: JIMUSON UNTO PAATONAA
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1984-09-19
Publication date: 1992-11-11
Also published as: EP0135479B1; EP0135479A1; US4650008A; ATE31334T1; DE3468051D1; JPS60226916A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は杭等の打込み及び引抜き装置に関し、
特に振動装置を利用し、この振動装置に設けた作
用体（reaction mass）がハンマーフレーム内を
自由に動けるように配置され、相反側で交互に駆
動圧力とばね圧力とを受けようになつている型の
打込み及び引抜き装置に関する。この種の装置は
シートパイル等の杭又は杭様材を、縦方向に周期
的に力を加えることにより地中に打込むのに用い
られる。

［従来の技術］この種の装置は、例えば西独公告公報（DAS）
第2732934号において既に提案されており、電気
的又は油圧により駆動される回転フライウエイト
（fryweight）の遠心力、或いは油圧装置により
駆動される作用体の作用力（reaction force）を
利用している。この種の従来装置の欠点の１つと
しては、各作業サイクルにおいて作用体が圧力媒
体により一旦加速され、次いで制動されることで
ある。その結果、有効出力は推進出力の大きさの
割に小さい。作用体を圧力媒体のみにより駆動す
る場合、即ち、作用体及び受動体（ハンマーフレ
ーム、クランプ装置、杭材及び地面）の固有振動
数を考慮しない場合は、作用体が衝突前に受動体
から反対方向に移動することになる。これは、振
動運動そのものには支障を起さないが、衝突に関
しては衝突エネルギの大部分が無駄になつてしま
う。

又、例えば、スイス特許第594111号に開示され
ている装置においては、作用体がばねに取付けら
れて遠心力により振動させられるようになつてお
り、その励起振動数は作用体の固有振動数にほぼ
等しいか、或いはそれと共振関係を有している。
こうして振動する作用体は杭材に固定された止め
に衝突し、杭はばね台（springmounting）を介
して伝達される振動により動かされると共に、一
方向の打撃により地面へ打込まれ、或いは地面か
ら引抜かれる。この装置の欠点は、衝突振動数を
変えるためには装置を再構成しなければならな
い、即ち、ばね及びフライウエイトを異なる振動
数のものに変更しなければならないという欠点で
ある。別の障害となる要素は、所望振動数がフラ
イウエイトの回転速度の調和振動数でなければな
らないという欠点である。高い調和振動において
は、得られる適合状態は非常に不安定である。打
込み及び引抜き作業において、必要エネルギ量
は、杭材を地中に貫入する深さの関数として変化
する。深さが浅い場合は、高振動数振動で作業す
ることが好ましく、その場合は騒音レベルも低
い。貫入深さが増大すると、杭の側部摩擦も増大
し、且つ杭と共に移動する土量も増大する。この
場合、大きなエネルギ脈動が有効になる。必要な
打込み深さは通常は衝撃を用いないと全く到達不
可能であり、又振動装置がかなり大型になり、必
要動力は数百キロワツトにもなり得る。打込み
は、脆い地面においては振動により、そして固い
地面においては衝撃又は衝撃＋振動により、良好
に実施され得る。動力利用は最適には開発されて
いない。浅い貫入深さで高い振幅の場合は、装置
全体がはずむようになり、貫入量は少しになり、
動力消費量は小さい。貫入深さが大きい場合は、
必要エネルギはしばしば予期した以上に大きくな
り、それにより駆動設備に過負荷が掛り、杭打ち
機の機械構造が損傷することになる。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の目的は、エネルギを大きく節約できる
改良された、杭等の打込み及び引抜き装置を提供
することである。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明の打込み引抜
き装置においては、ハンマーフレームと、該ハン
マーフレーム内に摺動し得るように挿入された作
用体と、該作用体の一端部及び他端部から作用体
の内部へ向つて穿設された第１の外側シリンダ室
及び第２の外側シリンダ室と、前記第１の外側シ
リンダ室の底部から更に作用体の内部へ向つて穿
設された第１の内側シリンダ室と、前記第２の外
側シリンダ室の底部から更に作用体の内部に向つ
て穿設された第２の内側シリンダ室と、前記ハン
マーフレーム内の一端部に設けられ且つ前記第１
の外側シリンダ室に挿入された第１の外側ピスト
ンと、該第１の外側ピストンの先端部に設けられ
且つ前記第１の内側シリンダ室に挿入された第１
の内側ピストンと、前記ハンマーフレーム内の他
端部に設けられ且つ前記第２の外側シリンダ室に
挿入された第２の外側ピストンと、該第２の外側
ピストンの先端部に設けられ且つ前記第２の内側
シリンダ室に挿入された第２の内側ピストンと、
前記第１の外側シリンダあるいは第１の内側シリ
ンダの一方及び第２の外側シリンダあるいは第２
の内側シリンダの一方に接続されたパルセータ
と、前記第１の外側シリンダあるいは第１の内側
シリンダの他方及び第２の外側シリンダあるいは
第２の内側シリンダの他方に接続された空気ばね
とを備えている。

［実施例］本発明の好適実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

本発明の第１実施例において杭材１は適宜な条
件で振動される。出力が一定に維持された状態
で、振動数、従つて振幅は継続的に最適駆動条件
に適合させることができる。これは励起力の脈動
数を支配し、同時に弾性定数を変化させて作用体
１の固有振動数を励起振動数に適合させることに
より行なわれる。

水平以外の位置で作用体１の死重は次のように
して平衡され。即ち、弾性定数和が一様に維持さ
れた状態でばね台の偏倚圧力は作用体１が２つの
止め４の間に浮遊保持されるように分配される。
作用体１が一方の止め４に接近すると、検出器３
３により制御パルスが発せられて、圧力供給源を
短時間スイツチオンすることにより、振動する作
用体１がその止め４から離れる方向に移動する。

打込み抵抗が増大した場合、装置を衝突動作へ
と移し、作用体１を比較的小さい力により２つの
止め４間の浮遊状態から一方の止め４へと押圧す
る。この動作は、作用体１の浮遊をモニターして
いる制御装置である検出器３３をスイツチオフ
し、且つ２つの空気ばね７の偏倚圧力を調整し
て、弾性定数和を同一に維持しながら小さい圧力
差が生じるようにすることにより行なう。このよ
うに構成することにより、出力を同一に維持しな
がら衝突振動数及び衝突エネルギを、意図的に変
化させることができると共に、打込み状態に合わ
せることができる。

この装置の作動は以下の通りである。

作用体１を空気ばね７に取付け、その弾性定数
は作用体１がその固有振動数で振動するよう作用
体１及び励起振動数に合せる。媒体の脈動流の形
で供給されるエネルギは摩擦ロスを除く作用を有
し、振動又は衝突の形で杭材５に伝達される。作
用体１はそれ自体で振動するから、方向変化する
毎に駆動装置から圧力媒体により制動されて次い
で加速されることが不要であり、従つてエネルギ
がかなり節約されることになる。

ばね台により、作用体１は２つの力、即ち駆動
装置からの媒体の圧力及びばね７の偏倚力により
加速される。作用体１が止め４へ向かう時に、ば
ね７の偏倚力は減少し、それが正から負へ変化す
ると駆動圧力に対して反対に作用する。受動体は
衝突と同一方向に加速される。

第２図、第３図に示される実施例の装置はフレ
ーム２を備え、フレーム２は作用体１を全面で包
囲すると共に、両端に止め４を形成している。止
め４上に軸心方向に２つの段付きピストン３を配
置し、ピストン３を通過する角接続ライン２３，
２４により内側シリンダ室３０と制御弁１５とを
連通する。ピストン３は更に２つの圧力媒体導管
２５，２６、即ち供給ライン２５及び戻りライン
２６を含み、外側シリンダ室３１と空気ばね７を
連通する。フレーム２の底部にクランプ装置６を
設け、これにより装置全体を杭材５に固定する。
ハンマーフレーム２の頂部に吊下げ環１９をシヨ
ツクアブソーバ２０と共に設ける。下部止め４と
クランプ装置６の間にパルセータ（脈動機）１０
を配置し、その駆動装置９及び圧力補償室１１を
供給ライン２５に連結する。２つの段付きピスト
ン３（ばねピストン３ａ及び駆動ピストン３ｂ）
には空気ばね７を直接連結する。ばね７の２つの
圧力媒体連結ライン２３，２４には、固定した非
常に狭い絞り８を設ける。積層構造を有するハン
マーフレーム２全体は、偏倚させた連結ロツド２
１により一体にねじ止めする。全ての内部媒体ラ
イン（例えば、ライン２２）は、ハンマーフレー
ム２内に一体に設ける。

ローラ形の作用体１の両端部に軸心方向の段付
き内腔を設ける。これはシリンダ状で摺動案内面
及び２つのシリンダ室３０，３１を形成する。

駆動ユニツトは、圧力及び流量を調整される圧
力供給源１８、パルセータ駆動装置の流量調整器
１２、流量分割器１４、制御弁１５、調整可能な
差圧弁１６、及びばね作用を制御する同様の調整
可能な圧力調節弁１７から構成される。圧力媒体
フイルタ１３及び圧力源１８は一端がタンク３２
に開口する。弾性ラインが駆動ユニツトを打込み
及び引抜き装置に連結し、戻りライン２６にはフ
イルタ１３を設ける。駆動ユニツトは、それ自体
の駆動モータを備えた別個のユニツトとして形成
することもできるが、クレーン又はパワーシヨベ
ルの油圧動力系統に一体に構成することが好まし
い。

第４図は、２つの作用体１を備える装置を示し
ている。これは４つの３段シリンダ・ピストンユ
ニツト３を備えるという点で、１つの作用体１の
みを有する実施例と相異する。２つの作用体１の
追加のシリンダは横に相互に連結されており、各
ラインはチエツク弁２８により圧力媒体供給ライ
ン２５へ連結される。装置を始動させる時、前記
各ラインとシリンダ室にはチエツク弁２８を介し
て圧力媒体を満たす。ライン及びシリンダ室内の
空気を逃がすために、交差ライン２９には夫々、
戻りライン２６に連通する圧力緩和弁２７を設け
る。漏出時は、多くの圧力媒体がチエツク弁２８
を介して流れることができる。同期状態が失われ
ると、余分な油は圧力緩和弁２７を介して交差ラ
イン２９の一方から戻りライン２６内へ圧入され
る。調整されるオーバーフロー圧力は駆動装置の
運転圧力より高く、両圧力緩和弁２７は安全弁と
みなすこともできる。

第２図、第３図に示される装置は以下のように
動く。

装置を杭材５上にセツトし、クランプ装置６に
より杭材５に固定するとすぐに、圧力供給源１８
を作動させることにより圧力媒体流を作用体１内
のシリンダ・ピストンユニツトへと流し、作用体
１の反対側にある空気ばねの逆圧が駆動圧力と等
しくなるまで作用体１が移動する。同時に、第２
の圧力媒体流が流量調整器１２を介してパルセー
タ１０の駆動装置９に流れる。パルセータ１０を
運転状態にセツトして圧力媒体の駆動流を流量調
整器１２にプリセツトされていたリズム又は表拍
子（cadence）に変える。作用体１は、第２のば
ねの偏倚力が駆動と平衡するまで、反対方向に移
動する。これは制御ユニツト（図示せず）の所定
値を手動で又は例えば貫入速度等の信号の自動評
価により或いはプログラムにより変更するまで、
繰返される。前記所定値を変更する時には、流量
調整器１２も所望の振動数を達成するように再調
整する。同時に、弾性定数も新しい振動数に合わ
せる。第３の流れが流量分割器１４を介して制限
されて流れる圧力調節弁１７が圧力を所定値に調
節し、同時に圧力変化を作動位置にある制御弁１
５を介してラインにより両空気ばね７へ送る。固
定した狭い絞り８によりばね７の平均偏倚力をプ
リセット圧力に同化させる。所望条件に到達する
とすぐに、制御弁１５は中間位置に戻り、ライン
を遮断する。振動動作中、制御弁１５は作用体１
が２つの止め４の一方に接近し過ぎると短時間作
動する。近接スイツチ（図示せず）からの信号に
より制御弁１５が作動して、当該側で作用体１が
止め４付近から離れる方向に移動するまで加圧が
短時間供給される。

差圧弁１６はばね７間に圧力差を生じさせる働
きをする。これは杭打ち装置が水平以外の位置に
ある時に必要である。作用体１の重量は平衡しな
ければならない。衝突動作中、作用体１を止め４
へ押圧する力及び衝突の方向は弁１６を介した圧
力差により決められる。

圧力供給源及び供給ラインを圧力サージ
（pressure surge）から保護するため、圧力補償
室１１をパルセータ１０に近接して配置し、高圧
状態にある媒体の圧力脈動を均等化させる役目を
果たさせる。

作用体１の固有振動数ωは、作用体１の寸法ｍ
と作用体１を取付けるばねの弾性定数ｃの関数で
あり、 ω＝√ 所定の作用体１では固有振動数は弾性定数を変
更することにより変更できる。

第６ａ図は関数：ｃ＝ｍ・ω²の曲線を示して
いる。振動数が増大すると、弾性定数が増大す
る。

所定の作用体の振動及び一定の駆動動力におい
ては、作用体の振れ（deflection）は減少する。
この関数の曲線を第６ｂ図に示す。

圧力貯蔵部において、発生する圧力Ｐは、気泡
を減少させる容積Ｖの関数であり、Ｐ＝p₁v₁ ^1.4／v^1.1（第６ｃ図）所望の圧力変動曲線を得るためにはＣ＝ΔP／ΔVこれに従つて偏倚圧力P_oを導入
すれば充分である。適切なシリンダ・ピストンユ
ニツトにより振動する作用体によつて容積変動が
もたらされる場合は、圧力曲線はほぼ所望弾性定
数に対応するようにセツトできる。この関数の曲
線を第６ｄ図に示す。

［発明の効果］以上から明らかなように、本発明の装置によれ
ばエネルギを節約した状態で、杭打ち及び杭抜き
作業を実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略図、第２図は本発
明の第１実施例の垂直断面図、第３図は第２図の
−線断面図、第４図は同期する２つの作用体
を備えた本発明の第２実施例の垂直断面図、第５
図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第６ａ図乃至第６
ｄ図は本発明の理論的な理解に必要な一連のグラ
フ群である。図中、１は作用体、２はハンマーフレーム、３
は駆動及びばねピストン、７は空気ばね、１０は
パルセータを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ハンマーフレームと、該ハンマーフレーム内
に摺動し得るように挿入された作用体と、該作用
体の一端部及び他端部から作用体の内部へ向つて
穿設された第１の外側シリンダ室及び第２の外側
シリンダ室と、前記第１の外側シリンダ室の底部
から更に作用体の内部へ向つて穿設された第１の
内側シリンダ室と、前記第２の外側シリンダ室の
底部から更に作用体の内部に向つて穿設された第
２の内側シリンダ室と、前記ハンマーフレーム内
の一端部に設けられ且つ前記第１の外側シリンダ
室に挿入された第１の外側ピストンと、該第１の
外側ピストンの先端部に設けられ且つ前記第１の
内側シリンダ室に挿入された第１の内側ピストン
と、前記ハンマーフレーム内の他端部に設けられ
且つ前記第２の外側シリンダ室に挿入された第２
の外側ピストンと、該第２の外側ピストンの先端
部に設けられ且つ前記第２の内側シリンダ室に挿
入された第２の内側ピストンと、前記第１の外側
シリンダあるいは第１の内側シリンダの一方及び
第２の外側シリンダあるいは第２の内側シリンダ
の一方に接続されたパルセータと、前記第１の外
側シリンダあるいは第１の内側シリンダの他方及
び第２の外側シリンダあるいは第２の内側シリン
ダの他方に接続された空気ばねとを備えてなるこ
とを特徴とする打込み及び引抜き装置。２ハンマーフレームと、該ハンマーフレーム内
に摺動し得るように挿入された作用体と、該作用
体の一端部及び他端部から作用体の内部へ向つて
穿設された第１の外側シリンダ室及び第２の外側
シリンダ室と、前記第１の外側シリンダ室の底部
から更に作用体の内部へ向つて穿設され且つ第１
の外側シリンダ室よりも小径の第１の内側シリン
ダ室と、前記第２の外側シリンダ室の底部から更
に作用体の内部に向つて穿設され且つ第２の外側
シリンダ室よりも小径の第２の内側シリンダ室
と、前記ハンマーフレーム内の一端部に設けられ
且つ前記第１の外側シリンダ室に挿入された第１
の外側ピストンと、該第１の外側ピストンの先端
部に設けられ且つ前記第１の内側シリンダ室に挿
入された前記第１の外側ピストンよりも小径の第
１の内側ピストンと、前記ハンマーフレーム内の
他端部に設けられ且つ前記第２の外側シリンダ室
に挿入された第２の外側ピストンと、該第２の外
側ピストンの先端部に設けられ且つ前記第２の内
側シリンダ室に挿入された前記第２の外側ピスト
ンよりも小径の第２の内側ピストンと、前記第１
の外側シリンダあるいは第１の内側シリンダの一
方及び第２の外側シリンダあるいは第２の内側シ
リンダの一方に接続されたパルセータと、前記第
１の外側シリンダあるいは第１の内側シリンダの
他方及び第２の外側シリンダあるいは第２の内側
シリンダの他方に接続された空気ばねとを備えて
なることを特徴とする打込み及び引抜き装置。３ハンマーフレームと、該ハンマーフレーム内
に摺動し得るように挿入された作用体と、該作用
体の一端部及び他端部から作用体の内部へ向つて
穿設された第１の外側シリンダ室及び第２の外側
シリンダ室と、前記第１の外側シリンダ室の底部
から更に作用体の内部へ向つて穿設され且つ第１
の外側シリンダ室よりも小径の第１の内側シリン
ダ室と、前記第２の外側シリンダ室の底部から更
に作用体の内部に向つて穿設され且つ第２の外側
シリンダ室よりも小径の第２の内側シリンダ室
と、前記ハンマーフレーム内の一端部に設けられ
且つ前記第１の外側シリンダ室に挿入された第１
の外側ピストンと、該第１の外側ピストンの先端
部に設けられ且つ前記第１の内側シリンダ室に挿
入された前記第１の外側ピストンよりも小径の第
１の内側ピストンと、前記ハンマーフレーム内の
他端部に設けられ且つ前記第２の外側シリンダ室
に挿入された第２の外側ピストンと、該第２の外
側ピストンの先端部に設けられ且つ前記第２の内
側シリンダ室に挿入された前記第２の外側ピスト
ンよりも小径の第２の内側ピストンと、前記第１
の外側シリンダあるいは第１の内側シリンダの一
方及び第２の外側シリンダあるいは第２の内側シ
リンダの一方に接続されたパルセータと、前記第
１の外側シリンダあるいは第１の内側シリンダの
他方及び第２の外側シリンダあるいは第２の内側
シリンダの他方に圧力媒体ラインを介して接続さ
れた空気ばねと、前記圧力媒体ラインに設けた抵
抗体とを備えてなることを特徴とする打込み及び
引抜き装置。４ハンマーフレームと、該ハンマーフレーム内
に摺動し得るように挿入された作用体と、該作用
体の一端部及び他端部から作用体の内部へ向つて
穿設された第１の外側シリンダ室及び第２の外側
シリンダ室と、前記第１の外側シリンダ室の底部
から更に作用体の内部へ向つて穿設され且つ第１
の外側シリンダ室よりも小径の第１の中間シリン
ダ室と、該第１の中間シリンダ室の底部から更に
作用体の内部へ向つて穿設され且つ第１の中間シ
リンダ室よりも小径の第１の内側シリンダ室と、
前記第２の外側シリンダ室の底部から更に作用体
の内部に向つて穿設され且つ第２の外側シリンダ
室よりも小径の第２の中間シリンダ室と、該第２
の中間シリンダ室の底部から更に作用体の内部へ
向つて穿設され且つ第２の中間シリンダ室よりも
小径の第２の内側シリンダ室と、前記ハンマーフ
レーム内の一端部に設けられ且つ前記第１の外側
シリンダ室に挿入された第１の外側ピストンと、
該第１の外側ピストンの先端部に設けられ且つ前
記第１の中間シリンダ室に挿入された第１の外側
ピストンよりも小径の第１の中間ピストンと、該
第１の中間ピストンの先端部に設けられ且つ前記
第１の内側シリンダ室に挿入された第１の中間ピ
ストンよりも小径の第１の内側ピストンと、前記
ハンマーフレーム内の他端部に設けられ且つ前記
第２の外側シリンダ室に挿入された第２の外側ピ
ストンと、該第２の外側ピストンの先端部に設け
られ且つ前記第２の中間シリンダ室に挿入された
第２の外側ピストンよりも小径の第２の中間ピス
トンと、該第２の中間ピストンの先端部に設けら
れ且つ前記第２の内側シリンダ室に挿入された第
２の中間ピストンよりも小径の第２の内側ピスト
ンとを備えた打込み引抜き装置本体を２基並設
し、各打込み引抜き装置本体の第１の外側シリン
ダあるいは第１の内側シリンダの一方及び第２の
外側シリンダあるいは第２の内側シリンダの一方
にパルセータを接続し、各打込み引抜き装置本体
の第１の外側シリンダあるいは第１の内側シリン
ダの他方及び第２の外側シリンダあるいは第２の
内側シリンダの他方に空気ばねを接続し、一方の
打込み引抜き装置本体の第１の中間シリンダ室を
他方の打込み引抜き装置の第２の中間シリンダ室
に接続し、一方の打込み引抜き装置の第２の中間
シリンダ室を他方の第１の中間シリンダ室に接続
したことを特徴とする打込み及び引抜き装置。