JPS60226916A - 打込み及び引抜き装置 - 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（ｒｅａｃ
ｔｉｏｎ　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っ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２，
７３２，９３４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ェイト（ｆｒｙ
ｗｅｉｇｈｔ　）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
動体くハンマーフレーム、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ってしまう。

又、例えば、スイス特許第５９４，１１１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っており、その励起
振動数は作用体の固有振動数にほぼ等し０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（ｓｐｒｉ
ｎｇｍｏｕｎｔ　ｉｎｇ　）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、ばね及びフライウェ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ェイトの回
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、月つ杭と共に
移動する土間も増大する。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、必要動力は故山キロワットにもなり得る。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］ この目的を達成するため、初めに述べた形式の本発明の
打込み及び引抜き装置においては、作用体が駆動シリン
ダ及びばねシリンダを有し、それらへ駆動ピストン及び
ばねピストンが延びており、駆動シリンダをパルセータ
に連結し、ばねシリンダを空気ばねに連結している。

［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τ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、従っ
て撮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
変化さ往て作用体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、制御パルスが発せられて、圧力供給源を短時
間スイッ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の浮遊をモニターする制御装置をスイッチオフし、
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、従ってエネルギ
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１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１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
各接続ライン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１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をショックアブソーバ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−フレーム２全体
は、偏倚させた連結ロッド２１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。

駆動ユニットは、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。圧力媒体フィルタ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ットを
打込み及び引抜き装置に連結し、戻りライン２６にはフ
ィルタ１３を設ける。駆動ユニットは、それ自体の駆動
モータを備えた別個のユニッ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ョ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・ピストンユニット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、各ラインはチェック弁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ェック弁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２
６に連通ずる圧力緩和弁２７を設ける。漏出時は、多く
の圧力媒体がチェック弁２８を介して流れることかでき
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２１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働く。

装置を杭材５上にセットし、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
ユニットへと流し、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
運転状態にセットして圧力媒体の駆動流を流量調整器１
２にプリセットされていたリズム又は拍子（ｃａｄｅｎ
ｃｅ　）に変える。作用体１は、第２のばねの偏倚力が
駆動力と平衡するまで、反対方向に移動する。これは制
御ユニット（図示せず）の所定値を手動で又は例えば貫
入速度等の信号の内勤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。前記所定値を変更覆る時
には、流量調整器１２も所望の振動数を達成するように
再調整づる。同時に、弾性定数も新しい振動数に合わけ
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１５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
。近接スイッチく図示せず）からの信号により制御弁１
５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過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（ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ　ｓｕｒｇｅ）がら保護するため、圧力補償室１１
をパルセータ１ｏ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〜Ｅ
フ習 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、気所望の圧力
変動曲線を得るためには Ｃ＝ＡＰＩＡＶ これに従って偏倚圧力Ｐ。を導入すれば充分である。適
切なシリンダ・ピストンユニットにより振動する作用体
によっ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ットできる。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ｍ−ｍ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６ｄ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。 特　許　出　願　人 ジムソン　ラント　パートナ− 特許出願人代理人 特許出願人代理人 第２図 第４図 （ｂ） （ｄ） 手　続　補　正　倒　（方式） １．事件の表示 昭和５９年特許願第１９６４９３号 ２、発明の名称 打込み及び引抜き装置 ３、補正をづる者 特許出願人 スイス国　８４０４　ウィンターツール（カントン　オ
ブ　チューりじ） リュトルフーディーゼルシュトラーセ　２８ジムソン　
ランｌへ　パートナ− ４、代　理　人 東京都千代田区内神田三丁目５番３号 矢萩第二ビル 昭和６０年１月９日 （発送日　６０・１・２９） （１）法人証明書 （２）図　面 乙補正の内容 （１）法人証明書及びその訳文の補充 （り図面を濃墨を用いて鮮明に描いたものと差換える ８、添付書類の目録 （１）法人証明書及びその訳文　各１通（２）図　面　
１通

Claims (1)

1. 【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を自
   由に動けるように配設され相反側で交互に駆動圧力とば
   ね圧力とを受ける作用体を有する振動装置とを備えた型
   の打込み及び引抜ぎ装置において、前記作用体内に含ま
   れる駆動シリンダ及びはねシリンダと、各々前記駆動シ
   リンダ及びばねシリンダ内に延びる駆動ピストン及びば
   ねピストンと、前記駆動シリンダに連結されるパルセー
   タと、前記ばねシリンダに連結される空気ばねとを備え
   たことを特徴とする打込み及び引抜ぎ装置。 ２）　前記作用体の長手方向軸線に沿って相反２端面に
   夫々シリンダ状内腔を設け、該内腔夫夫に段付き肩部を
   形成し、対応する段部を形成した前記ピストンが前記内
   腔内に延び、前記内腔の前記肩部が夫々前記ばねシリン
   ダ及び前記駆動シリンダを各端に形成し、前記各駆動シ
   リンダを前記パルセータに連結し、前記各ばねシリンダ
   を前記各空気ばねに連結した、特許請求の範囲第１）項
   記載の打込み及び引抜き装置。 ３）　前記各ばねシリンダと前記圧力源との間に配され
   た圧力源連結ラインと前記各連結ラインに挿入された抵
   抗体とを備えた、特許請求の範囲第２）項記載の打込み
   及び引抜き装置。 ４）　円筒形の前記作用体を並置し、それらの軸心４端
   面に夫々３段シリンダ・ピストンユニットを備え、該各
   ユニットが３部分から成る軸心方向段付き内腔を含み、
   対応する肩部を形成したピストンが前記内腔内に延び、
   前記各ピストンを前記作用体を囲む前記ハンマーフレー
   ムに固定し、それにより各々３つのシリンダ室を前記各
   作用体の各側に形成し、そのうち４つの中間シリンダ室
   に関して一方の作用体の一端面の中間シリンダ室を他方
   の作用体の他方端面の中間シリンダ室に連結した、特許
   請求の範囲第２）項記載の打込み引抜き装置。