JPS6315407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被打ち込み物体に振動力を作用さ
せ、被打ち込み物体の貫入速度が所定の最低値以
下に降下した際には不連続の行程−時間−関数に
従つて運動する反動質量体が被打ち込み物体に打
撃を作用させるように、力を制御することによ
り、周期的な長手方向で被打ち込み物体に作用す
る力によつて矢板等のような被打ち込み物体の、
打込みや引抜きを行うための方法および装置に関
する。

被打ち込み物体、例えば杭、矢板等をハンマで
打撃により地層内に打ち込むことは知られてい
る。この場合、ハンマは機械的に持ち上げられ、
打撃エネルギーはハンマの落下エネルギーにより
被打ち込み物体上に伝達される。

米国特許明細書外2731796号から公知の打撃お
よび引抜きを行うための装置は特に以下のような
構成から成る、即ちハンマを油圧により持ち上
げ、ハンマ打撃力を達するため圧力下にある液体
媒体を被打ち込み物体方向に加速し、これにより
ハンマの純粋な落下エネルギーに加えて更に、発
生された圧力エネルギーを打撃エネルギーに変換
することが知られている。打撃による打ち込みに
は著しい騒音発生を伴い、従つて防音の点を考慮
して付加的な処置を講じなければならない。その
上打撃周波数も制限され、これに伴い貫入速度も
制限される。

打撃による打込み以外の手段で被打ち込み物体
を地層内に打ち込むことも試みられている。振動
エネルギーは一般に所謂不釣り合い振動により、
または液圧により脈動する加圧媒体流により被打
ち込み物体に伝達される。振動エネルギーを液圧
的に発生させて振動による打込みを行うことは英
国特許公報第1233790号から公知である。被打ち
込み物体の振動貫入は騒音発生が極めて僅かであ
ると言う利点を有してはいるが、しかし一連の欠
点も有している。即ち、例えば打ち込まれる杭は
一定の貫入深度に達した後足ぶみ状態となり、未
だ必要な貫入深度が達せられないのに、周波数お
よび／又は振幅を変えない限りそれ以上杭を貫入
させることは不可能である。このような事態を回
避するために、既にドイツ連邦共和国実用新案第
7214349号において、振動ハンマに貫入速度が最
低貫入速度を下廻つた際に作動される付加的なハ
ンマを設けることが提案されている。このシステ
ムによつては、打ち込み作業中に地層の土質が変
わつた場合にこの状態に適応することは不可能で
ある。

振動による打込みの欠点は、応荷重検証を行わ
なければならない、いわゆる杭打ち基礎打設の際
これを、例えば打撃による打込みによると同様
に、振動打込み装置により行うことは不可能であ
るばかりでなく、付加的な測定装置を設けなけれ
ばならないか、或いは振動ハンマを交換しなけれ
ばならなず、また応荷重性を検証するために貫入
深度の最後の区間を打撃ハンマで作業しなければ
ならない。この欠点は、公知のハンマ装置でも排
除することは不可能である。なぜなら、二つのシ
ステム、即ち振動ハンマと打撃ハンマとを組み合
わせた場合、応荷重検証を実施するには不適なか
つ事実上測定不可能な打撃力伝達が行われるから
である。或る相応する適用ケース場合は応荷重の
検証は特別な試験器或いは引続いて行われる打撃
による打込みによつて行わなければならないこと
すらある。

本発明の根底をなす課題は、唯一つのシステム
で振動作業によつても、また打撃作業によつても
打ち込み作業を行うことを可能にし、かつこの場
合打ち込み工程の最終作業段階において一定の打
撃負荷によつて応荷重検証を行うことを可能にす
る方法を造ることである。

この課題は特許請求の範囲第１項の特徴部に記
載の方法段によつて解決される。

この方法の利点は、被打ち込み物体が未だ著し
い『足ぶみ』状態を起こさない以前に、即ち打ち
込み力に杭する反対方向での力が地層が沈下する
ことによつて打ち込まれるべき被打ち込み物体を
静止させる以前に、実際に運動工程がいまだ連続
している間に被打ち込み物体が打撃により地層内
に打ち込まれ、この場合打撃による作業様式にあ
つて反動質量体に関して予め定め得る行程−時間
−関数（weg−zeit−Funktion）によつてエネル
ギー供給を土質の状態に最適に適合させることが
可能であることである。一般に打撃による作業様
式への移行は予定している貫入深度の最後の区間
で行われるので、同時に、検出された打撃エネル
ギーに関しての応荷重の検証を行うことが可能と
なる。他方同時に使用し得る加圧媒体流によつて
律せられる限界を当該使用ケースにあつて優先す
るパラメータ（振幅或いは周波数）に関して最低
値を予設定することによつて考慮することが可能
である。

本発明による方法の他の構成は特許請求の範囲
第２項に記載した。この構成の利点は、各二打撃
間の時間間隔内で、即ちピストン−シリンダ−ユ
ニツトによる反動質量体の持ち上げの際に加圧媒
体流の持ち上げ運動に重塁する脈動によつて被打
ち込み物体に振動運動が与えられ、この振動運動
が所与の事情のもとでは一般に被打ち込み物体を
それ以上貫入させはしないが、被打ち込み物体、
例えば杭を取り囲んでいる地層を運動状態に保持
するのに充分であり、従つて次の打撃作業段にお
いて克服されなければならない摩擦力が地層内で
の接触によつては増大しないと言うことである。

本発明の他の構成は特許請求の範囲第３項に記
載した。反動質量体の大きさが公知になつている
ので、簡単に反動質量体の打撃エネルギーに変換
される運動エネルギーを決定することが可能であ
る。これは、『打撃ストローク』にあつて反動質
量体の行程−時間−関数を測定し、後方に設けら
れた計算機によつて処理して速度を検出して行つ
てか、或いは反動質量体と結合されている速度計
で直接決定するか、或いは反動質量体と結合され
ている加速計を介して打撃力を直接的に得るよう
にして行われる。打撃により作業の際反動質量体
に関する所定の行程−時間−関数が予め定められ
ている場合加圧媒体流を制御するための制御装置
を設け、この制御装置に適当な関数発生器を設け
た際有利であり、これによつて打撃エネルギーの
ための上記の種々異なる可能な決定作業を簡単な
かつ厳しい現場作業にあつても実際に適用可能な
方法で行うことが可能となる。

本発明の他の構成は特許請求の範囲第４項に記
載した。反動質量体、ピストン面積、摩擦損失等
に関するデータのような機械的に予め与えられて
いるデータにより、打撃運動の間の平均作業圧力
の考慮の下に打撃エネルギーを充分に正確に決定
することが可能である。

本発明は更に、特許請求の範囲第５項の上位概
念に記載した上記の本発明による方法を実施する
ための装置にも関する。

上記の様式のハンマ装置一このハンマ装置と言
う概念は振動によるハンマ装置も、また打撃によ
るハンマ装置も意味する一の根本的な構造はすで
に述べた米国特許公報第2731796号、ドイツ連邦
共和国公開特許公報第1484428号或いは英国特許
公報第1233790号から公知である。しかし、従来
公知のハンマ装置は、純粋に振動による作業様式
のためにのみ、或いは純粋に打撃による作業様式
のために使用するように構成されている。

こう言つた点から本発明の根底をなす課題は、
被打ち込み物体の振動による打ち込みおよび打撃
による打ち込みを可能にし、この場合同じ装置で
純粋な振動による作業および純粋な打撃による作
業を行い得るような方法およびこの方法を行うた
めの装置を造ることである。

特にこのハンマ装置は、両作業方法をその都度
の打ち込み工程に応じて互いに組み合わせて、し
かも先ず振動により作業を行い、次いで被打ち込
み物体に関する最低貫入速度が達せられた際装置
を交換しなくとも直接打撃による作業相に移行で
きかつその際得られた打撃エネルギーを測定する
ことを可能にする。

上記の本発明による課題は、冒頭に記載した様
式の方法にあつて特許請求の範囲第１項に記載の
方法によつて解決される。更にこの方法を実施す
るための装置は特許請求の範囲第５項に記載の構
成によつて解決される。このように構成されたハ
ンマ装置は選択的に振動による作業或いは打撃に
よる作業を許容するのみならず、両作業を互いに
組み合わせることを許容し、この場合信号発生器
を設けることにより振動による作業相から打撃に
よる作業相への移行のための時点を装置を停止さ
せることなく打ち込み作業中に設定することが可
能である。この場合蓄圧器は、この液圧媒体の流
動方向で見て、切り換え制御弁の手前に設けられ
ており、従つてこの蓄圧器は二重の機能、即ち一
方では振動による作業の場合切り換え弁により加
圧媒体供給導管内で発生される加圧媒体脈動を円
滑にし、他方振動による作業の場合高圧下に存在
している短期間に必要とする加圧媒体容量の使用
を可能にし、これにより打撃による作業のための
反動質量体に高い加速が与えられるような機能を
果す。

弾性的な懸吊による特別な構成の利点は、被打
ち込み物体と固く結合されているピストンロツド
の打撃による打ち込みの際に急速に行われる下降
運動が実際に制動されることがなく、また著しい
反作用力を伴うことがないので各々の場合の打撃
時点において不動と見なし得る担持枠によつて妨
げられることがないことである。他方固定は懸吊
部の正確調節された部分に対する全ハンマ装置の
確実な位置ぎめを可能にする。特にこの場合ピス
トンロツドと固く結合されている部分に対する移
送等の場合の担持枠の『傾き』が阻止される。

本発明による装置の他の構成は特許請求の範囲
第６項に記載した。この構成による信号発生器の
位置決めは構成上の理由から構造的に単純である
ばかりでなく、装置の比較的粗雑な使用および妨
げとなるようなことも少ない使用を可能にし、従
つて信号発生器の寿命の増長も達せられる。

本発明によるハンマ装置の他の有利な構成は特
許請求の範囲第７項に記載されている。

本発明の他の構成は特許請求の範囲第８項に記
載されている。この構成によつて、各々のハンマ
装置のためにその使用可能性に関するより大きな
『性能特性』を作成することが可能となる。なぜ
なら、付加的な質量体を設けることによつて、振
動による作業のためであれ、打撃による作業のた
めであれ、使用し得る貫入エネルギーの増大が可
能となるからである。このことは、ハンマ装置を
制御可能な加圧媒体供給部と組み合わせて使用し
た場合特に有利である。振動による打ち込み作業
を時として担持枠と弾性的に結合されている加重
体によつて有利に助勢することが可能である。

本発明によるハンマ装置の他の有利な構成は特
許請求の範囲第９項に記載した。この構成によ
り、反動質量体を適当に長く延ばした際この反動
質量体を、例えば既に矢板壁が打ち込まれている
場合個々の打ち込み矢板をその都度の隣接してい
る打ち込み矢板よりも深く打ち込むことが出来る
ように細身に形成することが可能となる。なぜな
ら、この反動質量体がその幅が細身であることに
より、生じる隙間内で自由に運動することが可能
であるからである。

更に、本発明によるハンマ装置の他の構成は特
許請求の範囲第１０項に記載されている。この構
成によつて反動質量体とピストン部分間の相対運
動の確実な案内が保証され、従つて本発明による
構造様式のハンマ装置を大きい寸法で構成した場
合でも唯一つのピストン−シリンダ−ユニツトで
作業を行うことが可能となる。本発明により、中
空に形成された案内ボルトが同時に行程記録体を
取囲み、このようにしてこの行程記録体を損傷か
ら保護するように構成した場合他の利点が得られ
る。このように構成した際これらの案内ボルトを
介して反動質量体とピストン部分間の相対運動を
直接把握することが可能となる。

以下に添付図面に図示した実施例につき本発明
を詳説する。

ハンマ装置は担持主枠１を備え、この担持主枠
はロツド２，３を介して互いに固く結合し合つて
いる２つの側壁４からできている。この担持主枠
１は適当な固定手段５を介して通常の様式で上昇
および下降可能に保持されている。

ロツド２には、弾性部材７，８の間挿下に担持
副枠６を介してハンマ装置の作業部分が固定され
ている。これらの弾性的な部材、例えばゴム弾性
体は、そのうちの弾性体７が極めて柔軟に適応す
るように構成され、一方横担持体２と結合してい
るゴム弾性体８は剛固に適応するようにかつハン
マ装置の作業部分によつてもたらされる振動が十
分に担持主枠１に伝わらないように働くよう構成
されている。担持枠６は、固定ねじ９を介してゴ
ム弾性体８に対して固定され、一方ゴム弾性体７
は所望の様式で予圧力下に置かれている。

ハンマ装置の作業部分１０はシリンダ１１から
成り、このシリンダ内にはピストン１２が往復動
するように設けられている。ピストン１２は上方
向でピストンロツド１３を備え、下方向でピスト
ンロツド１４を備えている。これらのピストンロ
ツド１３，１４はシリンダ１１の両側方にそれぞ
れ突出している。上方のピストンロツド１３は担
持枠６と固く結合されている、一方下方のピスト
ンロツド１４には被打込み物体１６、例えば矢板
を固定するための押え爪１５が固定されている。
この押え爪１５は公知の構造様式で構成されてい
てもよい。図示の実施形の場合、この押え爪１５
は液圧作動爪として形成されていて、この場合シ
リンダ１７と圧力媒体とを介してピストン１８が
固定されているストツパ１９に押付けられる。

シリンダ１１には反動質量体２０が固定されて
いる。この反動質量体は環状に或るいは有利な実
施形では角材状に形成されている。図示の実施例
の場合、角材状の反動質量体はその縦軸線が、即
ちその最大の延びが図面の面内に存在している。
したがつて図面に対して垂直に存在する横軸線の
方向では反動質量体はその両側で押え爪１５を越
えない。

シリンダ１１の上端部にも、下端部にもストツ
パ部材２１，２２が固定されている。これらのス
トツパ部材には担持枠６の位置と押え爪１５の位
置で相応するストツパ部材２３，２４が所属して
いる。各々１つのジヤバラ２５によつて、ピスト
ンロツド１３，１４のシリンダから突出している
両端部が塵埃が侵入しないように密閉されてい
る。この場合、このジヤバラは打撃による作業の
際の著しい消音作用を行う。

反動質量体の上側には案内ボルト２６が固定さ
れている。この案内ボルトは担持枠６に固定され
ている案内スリーブ２７を貫通している。したが
つてシリンダ１１はそれに固定された反動質量体
２０と共にピストン１２に対して誤つて旋回する
ようなことはない。しかし、往復矢印２８の方向
でのシリンダとピストンとの間の相対運動は可能
である。

矢印２９によつて示されている圧力媒体供給導
管は先ず担持主枠１に固定された油フイルタ３０
内に開口している。この油フイルタ３０の出口側
で、圧力媒体導管が分岐しており、これは横方向
担持体３に固定された通常の構造の蓄圧器３１に
通じている。この蓄圧器は例えば以下のように形
成されている。即ち耐圧容器内にゴムサイフオン
が内蔵されていて、このゴムサイフオンの内室は
圧力媒体導管の分岐導管３２と連通しており、こ
のゴムサイフオンは外側から略図で示した給送管
３３′を介してガス−一般には窒素−で負荷され
ている。したがつてゴムサイフオンの収容能に応
じた容量の圧力媒体−一般には圧油−が上記のガ
スによつて与えられる予圧下に作業準備状態にお
かれる。これに加えて、拡散過程或るいは類似の
現象によつて生じるガス損失が再び補なわれるこ
とが可能である。

フイルタ３０から出ている圧力媒体導管の他の
給送管３３は、制御弁３５に加圧媒体が供給され
る可撓性の導管３４内に開口している。

制御弁３５からピストンロツド１３の軸枠を通
つて略示した導管３６が下方のシリンダ室１０１
に、導管３７が上方のシリンダ室１０１内に通じ
ている。略示した通常の構造の、その制御パル
ス、例えば電気パルスを適当な導線３９を介して
受ける制御駆動部３８を介して、所定の作業プロ
グラムに応じて制御弁３５が制御され、これによ
り下方のシリンダ室１０１も上方のシリンダ室も
圧力媒体によつて負荷される。

案内ボルト２６は図示の実施例の場合部分的に
中空に形成されている。担持枠６と結合されてい
る行程感知体４０はこの案内ボルト２６の孔内に
突出している。容量的に、誘導的に或るいは電位
差で働らく行程感知体４０の可動な部分は、その
感知動作をボルト２６内で行う。ピストンとシリ
ンダ間の相対運動は測定され信号導線４１を介し
て以下に説明する制御装置に与えられる。

第２図に従つて、回路図の様式で圧力供給と制
御装置とを詳しく説明する。この場合、既に第１
図に関して説明した構造部分は第２図において同
一符号で示した。

圧力供給は特に制御可能な圧送ポンプ４２で行
われる。この圧送ポンプにより圧力媒体−一般に
は圧油−はフイルタ３０と導管３３とを経て制御
弁３５に供給される。制御弁３５からの圧力媒体
の流過は圧力媒体貯蔵タンク４４内に開口してい
る導管４３を介して行われる。圧力媒体の供給は
上記の蓄圧器３１もから行われる。

制御弁３５の制御駆動部３８は制御導線３９を
介して制御装置４５と結合されている。この実施
例の場合ピストン１２と反動質量体２０との間の
相対運動を検出するための案内ボルト２６内に設
けられた行程感知体は信号導線４１を介して同様
に制御装置４５と結合されている。

本発明による方法を実施するためハンマ装置を
作動させるためのシリンダ１２の室に対する作業
媒体の供給および導出によるピストン等の運動に
関して説明する。

ポンプ４２を介して導管３３（Ｐ：加圧側）は
制御弁３５と結合されている。従つて制御弁３５
は相当する高圧により絶えず負荷されている。こ
の制御弁が制御駆動部３８を介して周期的に制御
された場合、導管３６と導管３７を介してピスト
ン１２の上方のシリンダ室１００とピストン１２
の下方のシリンダ室１０１が交互に加圧媒体で負
荷される。この際加圧交番は50ヘルツの周波数で
行われる。

加圧交番の周波数が比較的高いので反動質量体
は『足ぶみ』し、従つてその都度上方のシリンダ
室１００に導管３７を介して導入される液圧は反
動質量体の質量担持体の力に抗して直接打撃体を
地山内に打込む。下方のシリンダ室１０１が上記
の作動に直ぐ続いて導管３６を介して加圧負荷さ
れた際、打撃体は僅かに戻され、従つて最後に打
撃体が高い、例えば50ヘルツの脈動周波数で往復
運動を行う。しかしこの際、力および運動が貫入
方向で勝つているので打撃体は地山内で振動によ
り貫入される。

ピストン１２の上方および下方のシリンダ室内
における液圧媒体の供給および導出は、ピストン
１２の中央面のその都度の上方および下方のシリ
ンダ室に対する間隔がほぼ一定の圧力抵抗区間で
あるように、即ちどんな時点でもピストンがシリ
ンダ室に当接しないように行われる。

全装置が振動系に関しているので、振動作業の
際に適用された高い作業周波数にあつて、反動質
量体が内部においてその質量により実際に停止す
ると言う現象、即ち『足ぶみ』現象が生じる。一
方ピストン１２は−室に対して−僅かに上下運動
する。四つの全装置が実際に全重量で負荷されて
いるので、全装置は反動質量体２０をも含めて打
撃体の貫入速度に相応して下方へと降下する。し
かしこの場合反動質量体のその振動するピストン
１２に対する位置は相対的に変わることはない。

ここで全装置を打撃作業のために運動させる場
合、導管３７を介して加圧媒体が、反動質量体２
０がピストン１２に対して殆ど完全に持ち上げら
れるまで、ピストン１２の上方のシリンダ室１０
０内に導入されなければならない。次いで制御弁
３５と供給導管３６とを介して下方のシリンダ室
１０１が高圧の貯蔵容器３０から来る加圧媒体で
満たされる。従つて反動質量体２０は下方へと強
く加速され、次いで高い速度で下方のストツパで
ある打撃体２４上に当たり、その際その運動エネ
ルギーが被打撃体に放出される。引続き再び弁の
切換えが行われ、反動質量体２０が持上げられ
る。この工程は周期的に繰返される。振動作業と
異なり打撃作業にあつては大きな質量体が上下運
動させられなければならないので、この工程は僅
かな周波数で、しかし大きな振幅で行われる。

上記の事柄から振動作業から打撃作用への移行
が中断されることなく行われることが容易に判
る。制御弁３５によつて所定の脈動周波数が低減
され、従つて運動経過が逆転する。即ち、ピスト
ン１２は反動質量体２０内の質量がますます僅か
になるので、不動の部分に対して、上下運動し、
一方質量の上昇と共に反動質量体２０自体が、室
に関して、上下運動し、終いに反動質量体２０の
運動の振幅が、反動質量体がストツパに当接する
ほど大きくなる。打撃の際反動質量体は、これが
上方のストツパ２３に当接せず、しかし下降運動
の際打撃体２４に当接するように、即ちランマが
被打撃体に当たるように案内される。『引抜きの』
際相当して反対の工程が行われる。

この振動作業から打撃作業への移行は、被打撃
体が振動力の作用の下に僅かな速度で地中に進入
し、従つて被打撃体が足ぶみする危険が生じた際
に行われる。

上記の詳しい説明から、シリンダを含む反動質
量体と打撃体と結合されているピストン間の相対
運動のための両パラメータ、即ち周波数と振幅の
値がその都度の土質に適合されていることが明瞭
である。振動作業から打撃作用への『中断』のな
い移行を許容する装置の特別な構成により、上記
両パラメータを『リードパラメータ』として選択
することが可能である。このようにして例えば一
定の周波数で振動作業を行うことが可能であり、
この際変化する貫入速度に対する適応は振幅を変
えることにより、即ちストローク当たりの加圧媒
体のピストン−シリンダ−ユニツトへの供給量を
変えることにより行われる。しかも逆の作業も可
能である。即ち加圧媒体を、ピストンと反動質量
体間の相対運動が一定の振幅で行われるように、
供給することも可能である。貫入速度への必要な
適合は加圧媒体流の脈動周波数を変えることによ
り達せられる。

上記のようなハンマ装置の作業のための液圧構
成の下でハンマ装置は以下のように作動する。

被打込み物体１６、例えば矢板等は押え爪１５
によりしつかりとハンマ装置と結合されて、所定
の位置において地面に置かれる。その後所定の圧
力で導管３３を経て制御弁３５に供給される圧力
媒体が、制御装置４５によつて与えられる周波数
で制御され、これにより下方のシリンダ室１０１
と上方のシリンダ室１００とが交互に圧力負荷さ
れる。シリンダに供給される圧力媒体の脈動はほ
ぼ正弦波曲線に相当する。比較的高い周波数、例
えば50Hzの周波数で行われる脈動により、ピスト
ン１２と反動質量体２０から成る振動系が振動を
始める。この場合一方では地層の順応性により、
他方では反動質量体の大きさにより反動質量体は
静止しているように見える。一方ピストンは脈動
周波数に相応して運動し、これに伴いピストンを
介してこの脈動周波数に相応する振動が縦方向で
被打込み物体１６上に伝達され、これが地層内へ
打込まれるように案内される。全ハンマ装置は打
込み速度に相応して吊下げ手段５（第１図）で結
合されている持上げ機構と共に除々に下方へと降
下される。ピストンと反動質量体との間の相対運
動の振幅は信号発生器４６を介して絶えず監視さ
れる。

貫入深度が増すにつれて、摩擦抵抗の高まりに
応じて一般に打込み速度は減少し、遂に振動が更
に持続しているにも拘らず被打込み物体が『足ぶ
み』し、もはや地層内に貫入しなくなる。既に防
音の理由からできる限り被打込み物体を振動によ
つて打込むことが望まれていることから、周波数
の振動に対する比率を信号発生器で監視し、測定
された振動に依存して周波数を変えるが、或るい
は最低振幅を予め定め、この振幅に達した際相応
して周波数を変え、こうして実際に各時点におい
て周波数と振幅との検出された理想的な比率で作
業することが望まれる。

垂直方向で荷重を加えられない被打込み物体、
例えば矢板等にとつて打込み深さのみが重要であ
る一方、附加的に垂直方向で荷重をかけられる被
打込み物体、例えば杭基礎のシートパイルにあつ
てはパイルは、このパイルが持つ作業荷重よりも
大きな試験荷重を基としてもはや貫入しないほど
地層内に打込まれなければならない。多くの個々
の場合にあつてその都度の場所的な地層の交番す
る土質に相応して、上記の諸要件が純粋な振動に
よる打込み作業では達することが不可能であるこ
とが解つた。このような場合にこそ理想的な結果
を達するため、第２図に関して記載した全装置が
以下のように構成される。即ち、例えば持上げ機
構の降下速度を連続的に測定することによつて行
われる被打込み物体１６の打込み速度の低下の際
或るいは中立の基準点からみて最低打込み速度に
達した際、制御装置４５を介して制御弁３５が制
御され、これにより反動質量体２０がほぼ上方の
ストツパ機構２３の高さまで持上げられ、次いで
切換えの後完全に使用に供される液圧で下方へと
運動され、これに伴つて反動質量体が押え爪１５
の下方のストツパ機構まで高速で、即ち反動質量
体の大きさに相応する大きさの運動エネルギーで
衝き当るように構成される。衝突が終つた後、制
御弁が再び作動され、これにより反動質量体は持
上げられ、上方のストツパ機構に達した時再び全
圧力でストツパ機構２４方向に下方へと運動す
る。このようにして純粋な振動による作業様式か
ら打撃による作業様式への移行が行われる。

振動による作業様式にあつて蓄圧器３１はただ
制御弁３５によつて導管３３内に生じる反動を吸
収し、運動を円滑による機能しか持たないが、打
撃による作業様式にあつてはこの蓄圧器は補助的
な圧力媒体予備部として働らき、したがつて圧送
ポンプ４２の給送導管を介して来る高圧下にある
圧力媒体の使用が可能となる。これによつて、反
動質量体が『打撃ストローク』の際強力に加速さ
れ、高い打撃エネルギーが使用に供される。幾分
緩慢に行われる『戻りストローク』の間蓄圧器３
１は再び一杯となる。したがつて十分な圧力媒体
の予備が如何なる時点にあつても使用することが
できる。分岐導管３２の範囲内に圧力監視装置４
７を設けた場合、『打撃ストローク』に必要な高
圧の圧力媒体の予備が蓄圧器が完全に空らになる
ことによつて低下するのを防ぐことが可能であ
る。即ち、長時間にわたる打撃作業の際蓄圧器が
完全に空らになつたとしたら、分岐導管３２内の
圧力は打撃作業中に圧力媒体容量の欠除により一
定の値以下に低下する。この徴候が制御装置４５
と結合している調節装置４８に与えられると、打
撃周波数は低減する。したがつて戻りストローク
の間蓄圧器の再充填のための十分な時間が得られ
る。

特に杭基礎の場合、適用された打撃エネルギー
の検出が行われなければならないが、本発明によ
り作業中に既に適用された打撃エネルギーの連続
的な監視が可能である。例えば信号発生器４６が
行程感知体として形成されている場合、信号導線
４１を介して印加される信号は小型の計算機４９
により信号発生器４６を介して検出された反動質
量体の行程−時間−関数から直接反動質量体の速
度が導出される。更に附加的に装置の残りのデー
タ、特に反動質量体の大きさが計算機に投入され
ると、表示装置或るいは記録装置を介して打撃エ
ネルギー或るいは打撃力が直接表示される。

更に、信号発生器４６を行程感知体として構成
することにより、ピストン１２の中央位置に対す
る反動質量体の正確な位置を確定できると云う利
点が得られる。これにより、ピストンの中央面に
対する反動質量体２０の零位置を決定することが
可能となり、したがつて例えば振動による打込み
作業の間絶えずこの零位置に関して反動質量体の
位置を監視することができる。ここで振動による
作業の際−シリンダ移動によるピストンロツドの
通過位置における圧力媒体損失に起因して−反動
質量体がゆつくりと降下した際、若干の時間の経
過の後反動質量体は下方のストツパ部材上に載
る。従来公知の液圧振動装置で知られているこの
効果は、この瞬間に振動が完全に止み、したがつ
て被打込み物体が静止するか、或るいは規制し得
ないほどに打撃される。改めて適当な制御開始と
反動質量体の正常作業位置への持上り後作業が再
び始まると、矢板は、間断なく振動が行われてい
て、振動により更に打込みが達せられることがで
きるとしても、既に『足ぶみ』状態が起る。その
際、載置された振動装置はもはや摩擦抵抗を克服
するためおよび杭の地層内へのより以上の打込み
のために必要なエネルギーを増成することは不可
能である。

ここで本発明による装置にあつては反動質量体
の零位置からのどんな偏倚も直ちに検出が可能な
ので、制御ユニツト４５の範囲内における相応す
る制御信号によつて制御弁３５が調整され、上昇
ストロークが行われた際下降ストロークにおける
よりも幾分大きな圧力媒体流が各ストロークの度
毎にシリンダに供給され、生じる漏洩油損失が補
償され、所定の零位置が自動的に再び調節される
ことが可能となる。この利点は、ピストンシリン
ダユニツト、信号発生器および制御ユニツトを、
上記の自動的な複帰を許容する『閉鎖された』調
節回路を形成するように構成することによつて達
せられる。この調節作用の開始は通常の構造の適
当な電子的な或るいは電気的な構造部分によつて
制御装置の枠内において行われるか或るいは“計
算器”と称した附加的な部材４９を介して行われ
る。

この場合、信号発生器４６を誘導的に働く行程
感知体として形成した場合、案内ボルト２６のコ
イル４８内への進入深さにより正確にピストン１
２の相応する中央位置に対する反動質量体２０の
水平な中央位置を確認することが可能である。ピ
ストン１２の相応する中央面が零位置を決定する
ので、振動運動の際零を中心とした振動も、また
反動質量体の零位置に関する推移も検出すること
が可能である。

振動による作業の際ピストンと反動質量体間の
相対運動は、感知された正弦波振動の零位置が例
えば図示した実施例の場合案内ボルト２６と感知
体４０の立体的な配設によつて与えられる所定の
位置に対して振動することによつてほぼ正弦波線
図で経過する。

制御装置４５に、切り換え弁の制御のための電
気的な制御パルス、例えば正弦波形、鋸波形或い
は方形波形パルスを発生させかつその都度の打ち
込み状態に必要な反動質量体とピストン−シリン
ダ−ユニツト間の相対運動の最適な行程−時間−
関数、即ち二つのパラメータ、「振動」と「周波
数」と調節する関数発生器５０を設ける。これを
介して反動質量体２０とピストン１２間の所望の
行程−時間−関数を得るようにするのが有利であ
る。これは例えば振動による作業にあつては相応
する正弦波線図の有利な条件において生じる。こ
の場合関数発生器５０によつて得られる正弦線図
は基準曲線であり、一方行程感知体として形成さ
れた信号発生器４６を介して実測曲線が確認され
る。こうして振幅が低下した際関数発生器を介し
て作業周波数を調節することが可能となる。これ
は自動的に行われるか或るいはいわゆる２位置−
制御によつて行われる。

正弦波線図は他の手段、例えば機械的に回転す
る制御円板によつても得ることができるが、関数
発生器の使用は特に打撃による作業にあつて以下
のような利点を与える。即ち、その都度の地層状
態に適合させるため打撃作用する反動質量体の運
動を制御する理想的な行程−時間−線図を得るこ
とができると云う利点がある。このような線図
は、例えば鋸歯状−或るいは矩形−線図として与
えられる。しかしこの場合、正確な矩形が得られ
た場合ですら反動質量体の実際の運動は克服され
るべき慣性力に基いてほぼ矩形線図に相応すると
云うにすぎない。同様なことは鋸歯状の線図に関
しても云えることである。

関数発生器の使用は更に以下のような利点をも
たらす。即ち、簡単な手段による打撃作用による
作業にあつても圧力媒体流に脈動を発生させるこ
とが可能となり、これにより反動質量体が戻りス
トロークを行つた場合でも打込まれるべき被打込
み体１６が振動力を受け、この時点においても被
打込み体を取巻く地層が静止せず、寸法の小さい
装置にあつてもより深い打込み深さと、例えば基
礎杭としてより高い応荷重性を達することができ
る。圧力媒体の附加的な脈動は制御弁３５を適当
に形成することによつて直接戻し制御弁を介して
得ることができ、したがつて例えば戻りストロー
クの際制御弁の制御ピストンの『開き』の状態に
あつても共振し、圧力媒体の相応する脈動が行わ
れる。

信号発生器にとつてこれを行程感知体として構
成することがたとえ有利な実施形であつたとして
も、ハンマ装置にとつて問題となる点に応じて、
信号発生器を速度測定器として或るいは加速度測
定器として形成することも有利であり、もしくは
このような器機を附加的に設けることも有利であ
る。即ち制御装置と『計算機』４９とを組合せた
場合、得られる信号はいかなる場合でも制御兼調
節装置４５を介して行われる調節に必要な形で使
用可能である。

本発明による方法および装置の枠内において、
制御弁３５を適当に制御した際、この装置は例え
ば矢板の『引抜き』にも使用できる。この場合、
持上げ機構５を介して同時に引抜きを行いながら
先ず打撃作用による作業で作業が行われる。この
場合、制御弁３５は、『打撃ストローク』が上方
に向つて行われるように、即ち反動質量体がスト
ツパ機構２３に当接するように、一方『戻りスト
ローク』が下方向に行われるように、制御され
る。矢板１６が十分にゆるくなつたら、振動作用
による作業に切換え、矢板を持上げ機構５で完全
に引抜く。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるハンマ装置の部分断面
図、第２図は本発明による方法を説明するための
流体および制御回路図。 図中符号は、１……担持枠、１１……シリン
ダ、１２……ピストン、１３……ピストンロツ
ド、２０……反動質量体、２９……導管、３４…
…導管、３５……制御弁、４１……信号出力、４
２……圧力媒体供給部、４５……制御ユニツト、
４６……信号発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被打ち込み物体に振動力を作用させ、被打ち
   込み物体の貫入速度が所定の最低値以下に降下し
   た際には不連続の行程−時間−関数に従つて運動
   する反動質量体が被打ち込み物体に打撃を作用さ
   せるように、力を制御することにより、周期的な
   長手方向で被打ち込み物体に作用する力によつて
   矢板等のような被打ち込み物体の、打込みや引抜
   きを行うための方法において、振動を発生させる
   ために液圧ハンマとこの液圧ハンマの反動質量体
   を使用し、これらを唯一つの往復運動するピスト
   ン−シリンダ−ユニツトを介して負荷により調節
   可能に脈動運動する加圧媒体流によつて往復運動
   させ、この場合反動質量体に対するピストン−シ
   リンダ−ユニツトにおける相対運動を決定するパ
   ラメータとして周波数に関する最低値を予め定め
   た周波数によるほぼ正弦波で脈動運動する加圧媒
   体流を使用して振動作業を行うところの相対運動
   の一つのパラメータと、上記最低値が達せられた
   時に形成された振動エネルギーを検出して制御装
   置を介して制御弁を切換え振幅による打撃作用を
   行うところの相対運動の他のパラメータとに、作
   業中周波数や振幅が変わるように操作することに
   より振動作業様式から打撃作業様式への移行を行
   わせることを特徴とする、上記矢板等のような被
   打ち込み物体の打込みや引抜きを行うための方
   法。 ２ 反動質量体の運動にとつて基準となる不連続
   の行程−時間−関数−による打撃作業の際行程−
   時間−関数の周波数より高い周波数を有する正弦
   波形の関数を加圧媒体の付加的な脈動運動によつ
   て重塁させる、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 被打ち込み物体にその都度導入される打撃エ
   ネルギーをその打撃反跳行われる直前に反動質量
   体の速度を測定することにより決定する、特許請
   求の範囲第１項或いは第２項に記載の方法。 ４ 打撃エネルギーを打撃運動の際に作業シリン
   ダ内において作用する液圧を測定することにより
   間接的に決定する、特許請求の範囲第１項或いは
   第２項に記載の方法。 ５ シリンダから上方へ突出していてかつ担持ア
   ームに弾性的に懸吊されているピストンロツドお
   よびシリンダから突出していてかつ被打ち込み物
   体と結合可能なピストンロツドとを備えており、
   この場合シリンダが反動質量体と結合されてい
   る、クレーンに懸吊可能な担持枠、加圧媒体流供
   給部に接続されているピストン−シリンダ−ユニ
   ツトを備えている、被打ち込み物体、特に矢板等
   の打込みおよび引抜きを行うための装置におい
   て、ピストンロツド１３の懸吊部が弾性的な部材
   ７，８を備えており、この場合被打ち込み物体１
   ６の方向での運動に反作用する弾性体７が柔軟に
   働くように、反対方向での運動に対して反作用す
   る弾性体８が剛固に働くように構成されているこ
   と、およびピストンロツド１３の上方部分が懸吊
   部に剛固に構成されている弾性体８に対して予緊
   張されていること、担持アームに蓄圧器３１が固
   定されており、この蓄圧器が一方において供給導
   管２９を介して加圧媒体供給部４２と、他方の可
   撓性の導管３４を介して切換え弁に結合されてい
   ること、制御弁３５が制御ユニツトと結合されて
   おり、この制御ユニツトが反動質量体２０とピス
   トン１２間の相対運動のための所定の行程−時間
   −関数を発生させるための調節可能な関数発生器
   ５０を備えていること、および反動質量体２０と
   ピストンロツド１３間で作用する行程感知体４０
   が設けられており、この信号発生器の信号出力が
   制御ユニツト４５と結合されていることを特徴と
   する、被打ち込み物体、特に矢板等の打込みや引
   抜きを行うための装置。 ６ 信号発生器４６が行程記録器として形成され
   ている、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７ 信号発生器４６が速度測定計として形成され
   ている、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ８ 担持枠１に付加的な質量体を固定するための
   手段が設けられている、特許請求の範囲第５項か
   ら第７項までのいずれか一つに記載の装置。 ９ 反動質量体２０角材形状で形成されている、
   特許請求の範囲第５項から第７項までのいずれか
   一つに記載の装置。 １０ 反動質量体２０とピストンロツド１３の上
   端部との間にこれらの旋回を阻止する少なくとも
   一つの案内ボルト２６が設けられており、この案
   内ボルトが同時に行程記録体として働く信号発生
   器４６の可動な部分を収容しかつこれを保護する
   ように取り囲んでいる、特許請求の範囲第５項か
   ら第７項までのいずれか一つに記載の装置。