JPS6030812B2 - 杭打装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はラム形式あるし、は落錘形式のハンマーの打撃
によって杭を打つための杭打装置に関する。

我々のイギリス特許第１１服５４７明細書は杭頭部則ち
杭頭部のアンビル（金床）を介してハンマーの打撃によ
る衝撃を杭に伝達するためにハンマーの移動経路内に弾
性手段を有する杭打装置について述べている。

弾性手段は閉鎖したチャンバー中に予め圧縮されたガス
から成り、ハンマーの打撃エネルギーはこのガスと杭の
打撃頭部を介して杭に伝達され、この打撃頭部はチャン
バー内に支持されかつこれから突出している。予め圧縮
されたガスは衝撃を受けてさらに圧縮され、杭の貫入に
杭して生ずる大地からの抵抗に打勝つに必要な最小限の
力を衝撃を受けると直ちに与えるとともに、その最大衝
撃力が杭を破損せしめる力を超えないうにピーク力をな
らしてしまう。本発明はイギリス特許明細書第１１６８
５４７号に開示された型式の杭打装置から成り、この杭
打装置ではガスの圧力及び／または各部の構成はハンマ
ーがチャンバを形成する壁部材及び／または打撃ピスト
ンを介して剛なあるいは非弾性的な打撃を各衝撃打中に
与えるようになっている。

例えば、ガスの圧力あるいは打撃ピストンの軸長さは杭
を直接打撃するハンマー、あるいはチャンバーの壁を介
してもしくはチャンバーの壁を打撃する打撃ピストンを
介して杭を打撃するハンマーによって非弾性的な衝撃が
与えられるように選択することができる。このようにし
て瞬間ピーク力が各衝撃中にハンマーによって与えられ
る。

本発明によって、杭は必要に応じて特定の時間の間ピー
ク力を受けることができ、また打撃ピストンが比較的低
い衝撃力で杭を打っている間の弾性的な衝撃によって杭
打装置の可動部分と杭の頂部とが互にゆるやかに引寄せ
られて、非弾性的な打撃をする前に杭の非直線性を減少
せしめることが可能となるので、非弾性的な衝撃のさら
に高いピーク力による杭への損傷を最小ならしめるか又
は防止することができる。

チャンバーの壁部材あるいはこれと打撃ピストンとの組
合せは衝撃阻止手段を構成し、これによって非弾性的な
打撃を与えて所定の時間間隔が経過すると衝撃力に対す
る弾性手段の影響が遮断される。

前述のイギリス特許明細書に述べたように、予め圧縮し
た弾性手段をハンマー自身にあるいは別個の本体に組込
んでもよい。

本発明は各衝撃後杭の底部から反ね返される波動力であ
る一般に“反動”現象として周知のものにも関する。

重量型の杭打ち、例えば非常に大きな径の円筒状の杭を
海底に打込むために大装置を使用する沖合の杭打ちの場
合、反動力は非常に大きく杭頂部に乗っている杭打装置
に損傷を生ぜしめることがある。

弾性手段に対して適当なガス圧を選ぶことによって、我
々のイギリス特許明細書第１１６８５４７号に述べた型
式の杭打装置をハンマーを損傷させることなく比較的短
い杭を打つために使用することができる。

というのは、ハンマーは反ね返された波動力が杭の頂部
に達した瞬間にはまだ杭の腹部に積極的に働いており、
従って弾性手段がその反動力を吸収することができるか
らである。しかし沖合の工事に使用される非常に長い杭
の場合は、反ね返された波動力が杭の頂部に達すまでに
ハンマーはもはや杭の頂部に積極的に働いておらず、そ
のため反動力がハンマーのハウジングを損傷することに
なる。従って、他面本発明は、杭打ち作業中に杭頂部に
あるハウジングを有する杭打装置において、ハンマーと
は別個に、そしてハウジングと杭頂部との間に挿遣した
緩衝装置を備えたことから成る。

これによって、非常に長い杭に発生する反動力を吸収す
ることができ、ハンマーのハウジングに対する損傷を最
小に又は防止することができる。本発明はまた、杭頂部
に達する反動力をこのような緩衝装置によって吸収する
とともに、この緩衝装置がハンマーによって与えられる
衝撃力の大きさよりも小さな、衝撃力に抵抗しつ）これ
を吸収する力を与える杭打方法から成る。この緩衝装置
はイギリス特許明細書１１６８５４７号に述べたような
弾性手段によって構成してもよい。

この弾性手段は少なくとも反動時間中はハンマーのハウ
ジングを支持している別個の本体に組込み、ガス圧はこ
の反動力を吸収するように選定する。充分な打込み力を
杭に対して与えるためには、ガス圧及び／または各部の
構成は、ハンマーが各衝撃打をしている間、例えば上記
のいずれかの方法によって、チャンバーの壁及び／また
は打撃頭部を介して剛な打撃をも与えるようにすればよ
い。これに代わる方法として、あるいはさらにこれに加
えて、緩衝装置はハウジングと該別個の本体との間に挿
層した弾性手段としてもよい。

別の実施例では、緩衝装置は複数個の緩衝器より成り、
それぞれハウジング下端に圧縮保持された弾性材料より
成っている。以下に本発明の好ましい実施例について添
付図を参照しながら詳細に説明する。

第１図は我々のイギリス特許明細書１１６８５４７号に
述べた杭打装置の単純化した型式の落下錘形のハンマー
を示す。

この落下錘の部分２に予め圧縮された弾性手段が組込ま
れており、この弾性手段は杭頂部のアンビル（金床）７
を介して杭４に衝撃を与える打撃ピストン３ａによりそ
の下端を閉鎖されたチャンバー（室）３内に圧縮された
ガスから成る。打撃ピストン３ａは普通はチャンバー３
の底壁上の段部３ｂに当っている。第２図は打撃ピスト
ン３ａを介して杭４に衝撃を与えた後の落下錘１の位置
を示し、これにより落下鐘の部分２の突出下端５はアン
ビル７と接触していないことがわかる。第１図及び２図
に示す杭打装置の打撃線図は第３図の如く図示すること
ができる。

Ｔ，の瞬間に落下錘１‘ま杭、即ちアンビルを打ち、直
ちに打撃ピストンを介して予め圧縮されたガスによって
与えられた力Ｆ，が杭に積極的に作用する。落下錘の部
分２は第４図に示す如くその落下運動を続け、ついにそ
の速度は線図の時間Ｔ２においてゼロに達するが、こ）
では力は数値Ｆ２に除々に増加するだけである。落下錘
の部分２は次にチャンバ−３内のガス圧により再び上昇
する。Ｔ３の瞬間に“緩衝器が閉鎖する”、即ち打撃ピ
ストンが第１図に示す位置に戻り、力は急に杭からなく
なってしまう。上記イギリス特許明細書に述べた如く、
ガスは衝撃の際に受ける大地からの抵抗を超えた最小限
の力が直ちに得られる程度に予め圧縮しておくものとす
る。このようにすればガス圧は大地からの抵抗と同程度
とすることができる。第３図は第４図に示す時間／打撃
に関する全衝撃力線図の一部と実際上見なすことができ
、力がゼロで圧縮量もゼロとなるゼロ点から弾性曲線が
始まるスプリングの力／圧縮グラフと似ている。こ）で
は簡単にするために直線で示してあるが、この曲線はス
プリングの弾性曲線を表している。スプリングは予め圧
縮されているので、このことは第４図の０−Ｔ，の部分
が作動しないままであることを意味している。上記イギ
リス特許明細書からわかる通り、チャンバ−３内のガス
圧の程度あるいは数値は第２図に示す如くハンマーの部
分２の錘の組合せがアンビル７あるいは杭４に接触しな
い程度に選ぶものとする。本発明の一面において、落下
錘の落下速度がゼロに達する前に落下錘の部分２はその
下端５で鍵と鋼を当てるようにしてアンビル７則ち杭４
を打撃し、各衝撃打撃中に該下端５を介して剛なもしく
は非弾性的な打撃を与える。

本発明の特徴によると、これは打撃ピストン３ａに対し
短い軸長さ６（第５図参照）を選ぶか、又はチャンバー
３内のガス圧を下げるかのいずれかによって得られる。

この場合時間／衝撃力線図は第３図のものとは異なり第
６図に図示する如くになる。第６図においてもＴ，の瞬
間に力Ｆ，は直ちに杭の頂部に働く。Ｔ，からｔまでス
プリングの弾性曲線が続いている。落下錘の部分２の落
下運動中、その下端５は時間Ｔ４でアンビル７を打ち、
大きさＦ４の何ら制約も受けない鋼を鋼に当てた衝撃ピ
ーク力を生ぜしめる。このピーク力は公の時Ｆ３のレベ
ルまで急速に落ちる。そしてＴ５からＴ６までは第３図
に示す弾性曲線に従った後九において“緩衝器が閉じる
”。ピーク力は瞬時的であるから、杭の損傷は最小或は
避けられる。第６図の線図は第７図に示す力／打撃につ
いての全衝撃力線図の一部をなし、ゼロは時間ゼロにお
いて力ゼロであることを表す（チヤンバー３のガス予圧
ゼロに等しい）。第８〜１１図は予め圧縮した弾性手段
が落下錘とは別個の本体８に組込まれた実施例を示し、
これは単純な固形体２‘とすることができる。

第８図及び第９図では、別個の本体８は杭４の頂郡上に
直接配置され、従ってァンビル７の役目をしている。別
個の本体８は第５図の実施例の落下鐘の部分２の下端５
と同様に、チャンバー３の頂壁上で上方への突出部分５
′を有し、チャンバ−３のガス圧は、落下錘の部分２′
が部分５′を鋼と鋼が当たる形で打撃し、これによって
杭に対し剛なもしくは非弾性的な打撃を与えるような数
値とする。第８図及び第９図の実施例の打撃線図は第６
図に示すものと同一である。第１０図及び第１１図に示
す変更例が第８図及び第９図と相違する点は、鋼を鋼に
当てた時の衝撃が部分５′に生ぜず、チャンバー３の底
壁上の下方に突出した内方部分１０に生ずることである
。

この場合そして第１０図からも明かな如く、打撃ピスト
ン３ａの髄長さ６′は増大されており、その長さは落下
鐘の部分２′が本体８の頂壁１１に絶対に接触できない
程度とする。打撃線図はこれも第６図及び第７図に示す
ものと同様である。第１２図に示す実施例も又別個の本
体８′より成るが、第８図乃至第１１図の別個の本体８
とは反対に別個の本体８′はハンマー２′のハウジング
（図示省略）の下方に延びる円筒状の延長部１２の上端
に組込まれ、杭４の頂部にァンビル７を必要とする如く
逆になっている。

杭頭部即ちアンビル７が拘束保持されている凹部をもっ
たこの延長部１２は又円筒状案内部分即ち杭スリーブ１
２ａを備え、これが何ら他の支持手段あるいは案内手段
も必要とすることなく杭打ち装置を杭上に案内すると共
に杭頂部を受入れる役目をする。図示の如くハンマー２
′は本体８′の頂壁１３に対し、従って打撃ピストン３
ａを介してアンビル７に対し最初の衝撃を与える。さら
に高いピーク力の衝撃は、チャンバー３内のガス圧ある
いは打撃ピストン３ａの軸長さを、別個の本体８′の部
分５″がアンビル７を銅と鋼を当てる形で打撃するよう
に調節することによって得られる。これに代わる方法と
して、この高いピーク力の衝撃は、打撃ピストン３ａの
軸長さを増大し、チャンバ−３の内壁に第１０図及び第
１１図の実施例と同様に突出部１０′を設け「該ピスト
ンが突出部を打つようにすることによって得ることがで
きる。第１２図の構造の欠点は、衝撃力が予じめ圧縮さ
れた弾性手段を組込んだ別個の本体８′以外の装置の部
分に直接伝達されることにある。

この欠点は第１３図の実施例では除かれており、別個の
本体８′は構造の他の部分に影響を与えることなく杭に
衝撃を与えている間力を伝達するという目的を果してい
る。

落下錘２′はハウジング１４内を移動し、その底部から
下方に向って円筒部が延びており、その凹部１５にアン
ビル７を拘束保持し、装置を杭上に案内するとともにそ
の頂部を受入れる杭スリーブを備えている。本体８′は
凹部１５内を自由に移動することができる。ハウジング
ならびに落下錘は本体８′の頂壁１３とともに落下錘の
衝撃から生ずる衝撃力を全く受けない。

チャンバー３内のガス圧及び／または各部の構成は、第
１３図に関して前述した方法のいずれかによって瞬間ピ
ーク力が与えられるようにすればよい。上記実施例は全
く別の目的に供することができる。

重量杭打ち、例えば大型ハンマーと非常に長い大直径の
杭を使用する沖合作業においてよく知られている点は所
謂“反動”である。衝撃によって波動力は杭内に伝わる
。杭の脚部でこの波動力の一部は杭に逆入する。杭の頂
部でこの波動力はハンマーの下部を打撃し、予防手段を
講じていないと屡々ハンマーに損傷を生じる。この逆進
する波動力が杭の頂部に達する瞬間に、前記組込式弾性
手段を有するハンマーがなお積極的に作動してる限り、
本体８′の弾性手段がこの“反動”力を適当に受入れて
ハンマーの損傷を防止する。しかしながら、沖合作業で
は杭が非常に長いため、“反動”力が杭の頂部に働く瞬
間にはも早や落下錘は働いておらず、予圧数値如何によ
っては弾性装置８′は必らずしも正しく作動するとは限
らない。イギリス特許明細書１１６８５４７号において
、弾性の数値が杭を地中に貫入せしめるという目的にそ
うため大地からの抵抗と同程度である場合、ハンマーに
おいて補正すべき反動力はハンマーの全重量に関係する
が、一般に大地からの抵抗力の何分の一にしか過ぎない
。

例えば１打撃当り１００メトリックトンの正味エネルギ
ーを有する大型沖合ハンマーに対しては、この力はそれ
ぞれ４０００トン及び２００トン程度である。第１３図
の構造は両目的に使うことができる。

チャンバー３内のガス圧を別個の本体８′が反動力（低
い方の大きさ）を吸収するような数値に選んだ場合、そ
れは落下錘２′が打つ瞬間に衝撃力を伝達するという目
的にも沿うことができる。なぜならば、ガス圧は部分５
″がアンビル７を銅と鋼を当てるように打撃し、剛なあ
るいは非弾性的な打撃を杭に与えることができるような
ものだからである。この場合の打撃線図は第６図の如く
である。チャンバー３内の低圧によって反動力を完全に
確実に吸収せしめるためには、衝撃効果を第６図及び第
７図の打撃線図の通りに与えればよいことがわかる。上
記により明瞭な通り、原則としてチヤンバー３内のガス
圧は最初はゼロ（即ちガスの予圧ゼロ）とし、例えば第
７図の打撃線図となるようにすればよい。

この原則は第１４図に具体化されており、逆止弁１７を
介してガスが流入することのできるチヤンバー３の側壁
に開ロー６ａを有する別個の本体８″が示されている。
たとえ打撃ピストン３ａのシール１８が充分に気密でな
くとも、圧力低下やキヤビテーション（空洞化）を発生
することはない。というのは、打撃ピストン３ａの頭部
とチャンバー３の頂壁間に挿層したスプリング１９が次
の打撃をする前に打撃ピストン３ａを図示の位置に戻す
とともに本体８″を開始位置に戻し、それによって外気
が逆止弁１７と開口１６ａを介して流入するからである
。別の方法として、閉口１６ａと逆止弁をガス容器ある
いはポンプに接続してガス又は空気をチャンバー３に供
給してもよい。別個の本体８″を落下錘に組込むかある
いはそのまま弾性手段として使用するかは、杭打ちの場
合高くなる毎分当りの打撃周期とガスの圧縮率とによっ
て大きく左右される。従って、別個の本体８″の方が反
動力を吸収するための使用に適している。本発明の特徴
によると、多数のこれら別個の本体８″の、緩衝装置と
して働き反動力を吸収するように杭打装置内に設けるこ
とができる。例えば第１３図の実施例において、複数個
の別個の本体８″を２０のところで円形状に配置しても
よく、この場合ガス圧及び／または各部の構成は別個の
本体８′が杭に対して全衝撃力を与えるようなものとす
る。かかる構造は互に独立して衝撃力を与え、反動力を
吸収することを可能とすることがわかる。反動力の吸収
と衝撃力の伝達が別個に達成される杭打装置が第１５図
及び第１６図に示されており、何らかの適当な性質の弾
性緩衝装置２１がハウジング１４の底部の凹部２川こ円
形状に配置されている。

リング２２が凹部を閉鎖し、図示のボルト２３によって
弾性緩衝装置２１を圧縮状態に保持している。これら緩
衝装置２１の圧縮値は、、理想的には反動力を吸収し従
ってラム又は落下錘２のハウジング１４に全部は伝達さ
れない程度とする。通常、杭打ちを行っていない時ある
いは連続杭打ちの打撃の間は、ハウジング１４はリング
２２と一体又は固定された突部２４を通じ、アンビル７
を介して杭４の上に載っている。杭打ち中、反動力は杭
４からァンビル７を通じて突部２４に導かれ、ここで緩
衝装置に吸収される。緩衝装置は、例えばガムのブロッ
クあるいは第１４図に示す如きハウジング１４のプレー
ト２５（第１６図）に接続された多数の別個の本体８″
としてもよい。

別個の本体８″が緩衝装置２１を形成する場合は、リン
グ２２及びボルト２３は省略することができる。本発明
の範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができ
ることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はイギリス特許明細書１１６８５４７号に記載の
弾性手段を組込み、杭頂部にこれを位置せしめた杭打装
置の単純化した型式の一部断面図、第２図は第１図と同
様であるが異つた位置のハンマーの一部を示す図、第３
図は第１図の装置を使用した場合に得られる時間／衝撃
力線図、第４図は時間／衝撃力の全体線図であって、第
３図はその一部をなすもの、第５図はハンマーに組込ま
れた弾性手段をもっとともに杭の頂部に位置せしめた本
発明の杭打装置の単純化した型式の一部断面図、第６図
は第５図の装置を使用して得られた時間／衝撃力線図、
第７図は時間／衝撃力の全体線図であり第６図の線図は
その一部をなす、第８図及び第９図は他の実施例の断面
図であってそれぞれ二つの位置におけるハンマーを示し
弾性手段は別個の本体に組込まれており、第１０図及び
第１１図は第８図及び第９図の実施例の変更例の断面図
、第１２図及び第１３図は他の実施例の断面図、第１４
図は弾性手段の他の型式の断面図、第１５図は緩衝装置
を組込んだ杭打装置の断面図「第１６図は第１５図の装
置の拡大断片図である。 １・・・・・・落下錘、２，２′・・・・・・落下鐘の
部分、３．．・．．・チャンバー、３ａ…・・・打撃ピ
ストン、４．．．．．．杭、５……下端、７……アンビ
ル、８，８′，８″・・・・・・本体、１０′・・・・
・・突出部、１１，１３・・・・・・頂壁、１２ａ・・
・・・・杭スリーブ、１４・・・・・・ハウジング「
２１・・・…緩衝装置。 ＦＩｇ．ｌ Ｆｉｇ．２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉｇ．４ Ｆｉｇ．Ｓ Ｆｉｇ．８ ＦＩｇ．６ Ｆｉｇ．７ Ｆｉｇ．９ Ｆｉｇ．１０ Ｆｉｇ．ｎ Ｆｉｇ．１２ ［ｉ９．１３ Ｆｉｇ．１４ Ｆｉｇ．ｌ６ Ｆｉｇ．ｌ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に往復運動するためハウジング内で案内され
   るハンマーと、限定された軸方向への移動のため前記ハ
   ウジング内を案内されかつハンマーから打ち込もうとす
   る杭に衝撃力を緩衝伝達する弾性緩衝手段から成る衝撃
   伝達部材とを備えた杭打装置において、前記緩衝手段に
   予め所定の圧縮をかける予圧手段を設け、さらに所定の
   時間間隔の後ハンマーが衝撃を受ける間に前記弾性緩衝
   手段の緩衝効果を遮断してハンマーが衝撃を受ける間ご
   とに緩衝されない鋼と鋼同士の衝撃を杭に伝達する剛な
   停止手段を前記衝撃伝達部材に備えたことを特徴とする
   杭打装置。 ２ 前記衝撃伝達部材が、剛性の側壁と、閉鎖された軸
   方向の第一端壁と、前記穴用の締め付け肩部を形成した
   軸方向の第二端壁とで形成された軸方向に開放状の穴及
   び前記肩部に当接する一番外の位置と内に向つて引込ん
   だ位置との間を限定された軸方向に移動するために前記
   穴内を案内されるピストンを備えた剛性部材であり、こ
   のピストンは、前記穴の開放端部を貫通して前記最も外
   側の位置で外に突出しかつ打撃されてピストンを内方向
   に引込めると作動する外端面を有し、さらに前記ピスト
   ンにより密閉された前記穴に形成された内チヤンバと、
   このチヤンバ内の気体と、前記ピストンを所定の力で前
   記肩部に当接せしめかつハンマーの衝撃力を緩衝せしめ
   るため気体を予圧する手段とを備え、前記軸方向の第二
   端壁は外に衝撃面を有し、この衝撃面はピストンがその
   衝撃面を越えない位置まで引込むと直接打撃されて鋼と
   鋼同士の形でハンマーの打撃力を伝達し、衝撃伝達部材
   の前記剛性側壁を介して緩衝されていないピーク力を杭
   に伝達し、圧縮された気体が杭に弾性打撃力を維持する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の杭打装
   置。 ３ 衝撃伝達部材が、剛性の側壁と、閉じた軸方向の第
   １端壁と、前記穴用の絞られた肩部を形成する軸方向の
   第２端壁とにより形成された軸方向に開放状の穴及び前
   記肩部に当接する一番外の位置と内に向つて引込んだ位
   置との間を限定された軸方向に移動するために前記穴内
   を案内されるピストンを備えた剛性部材であり、前記ピ
   ストンは前記穴の開端部を貫通して前記最も外側の位置
   で外に突出しかつ打撃されてピストンを内方向に引込め
   ると作動する外端面を有し、さらに前記ピストンと前記
   剛性部材の側壁との間のシールと、前記ピストンにより
   閉鎖された前記穴に形成された内チヤンバと、このチヤ
   ンバー内のピストンと閉鎖された第一端壁との間に配設
   された気体と、所定の力で前記肩部に向つて前記ピスト
   ンを当接せしめかつハンマーの打撃を緩衝せしめるため
   気体を予圧する手段とを備え、前記チヤンバ内の閉鎖さ
   れた前記軸方向の第一端壁に配設された剛性のある内突
   出部が設けられ、この内突出部は衝撃面を有しこれがピ
   ストンが所定の通りに引込むとそのピストンによつてス
   チール同士の打ち合いように直接打たれて前記剛性のあ
   る内突出物を介して吸収されなかつた力ピークを杭に伝
   達し、圧縮気体が杭に弾性打力を維持することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の杭打装置。 ４ 軸方向に往復運動を行うためにハウジング内で案内
   されるハンマーと、限定された軸方向への移動のための
   前記ハウジング内で案内され、かつハンマーから打ち込
   もうとする杭に衝撃力を伝達する衝撃伝達部材とを備え
   、前記ハウジングが前記衝撃伝達部材に直接または間接
   にその作動状態にある杭打装置において、ａ 前記衝撃
   伝達部材の半径方向の外部分と、前記ハウジングの内フ
   ランジとの間にそれぞれ別体の弾性緩衝装置を挿置し、
   ｂ ハンマーの衝撃後杭から上方に反動された反動力を
   効果的に吸収するのに十分な所定の予圧を前記緩衝装置
   にかけるための予圧手段を設けたことを特徴とする杭打
   装置。 ５ 前記緩衝手段が、ボルトによりハウジングの前記内
   フランジに固定されたプレート部材により機械的に予圧
   される複数のエラストマー材で作つたブロツクから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の杭打装
   置。