(57)【要約】【課題】  振動杭打抜機は一般に、杭の上端に装着して該杭に振動を与えて地中へ貫入させる。重量機器である振動杭打抜機を杭の上端に乗せることは不安定であり、安全性に不安が有る。本発明の目的は、地表付近に設置して杭を打ち抜きできる技術を提供することである。【解決手段】  静止部Ｓは、支持ヨーク１０によって地面の上方で一定の位置に保持される。上下動部Ｍは、上記静止部Ｓから、昇降シリンダ９によって吊持され、該昇降シリンダの伸縮により上下に往復する。前記上下動部Ｍには下方チャック１２Ｄが設けられていて、打設すべき杭１を把持したり解放したりする。すなわち、チャックを緩めて上昇し、チャックを締めて下降し、これを繰り返して打設杭１を地中に打ち込む。このようにして本発明に係る振動杭打抜機は地面４の付近に位置して打設杭１を地中に打ち込む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭を貫通せしめ得る中心孔を有し、地面から離れて一定の位置に保持される本体部と、
上記本体部と地面との間に位置し、本体部に対して上下方向に昇降する上下動部と、
該上下動部と前記本体部との間に介装されて、上下動部を昇降させる昇降駆動手段と、を具備しており、
前記上下動部が、前記の杭を貫通せしめ得る構造の起振機と、該起振機を貫通している杭を把持するチャックとを備えていることを特徴とする振動杭打抜機。
【請求項２】
前記の上下動部が、本体部に装着された支持フレームを有するとともに、
前記の起振機が、緩衝部材を介して上記支持フレームに装着されていて、
前記の起振機に対して前記のチャックが固着されていることを特徴とする、請求項１に記載した振動杭打抜機。
【請求項３】
前記の支持フレームが、ベアリングを介して前記本体部に装着されていて、
前記の上下動部が、該上下動部を貫通している杭と同心に回動し得る構造であることを特徴とする、請求項２に記載した振動杭打抜機。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内の何れか一つに記載した振動杭打抜機が、
装軌式建設車両の構成機器であるトラックフレーム、若しくは装輪式の台車に搭載され、
又は、地面に載置される、伸縮脚を備えた設置フレームに搭載されていることを特徴とする振動杭打抜機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は振動杭打抜機に係り、特に、作業状態が安定していて安全であり、かつ、周辺機器の協同必要性が少ないように改良した振動杭打抜機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  既製の杭を打設する機械装置には、大別して振動杭打機と圧入杭打機とが有る。
図６（Ａ）は代表的な振動杭打機の１例である。ただし、杭打機は一般に杭を抜く機能も備えているので、振動杭打抜機と呼ばれている。
打設すべき杭１の頂部を、振動杭打抜機２のチャック２ａで把持し、クレーン３で吊持して該打設（すべき）杭１を地面４上に立てる。
この状態で振動杭打抜機２を作動させて打設杭１に上下方向の振動を与えると、該杭１は振動杭打抜機２の重力荷重と杭１の自重とによって地盤内へ沈下し、打設される。
図６（Ｂ）は代表的な圧入杭打抜機の作業状態を示す。
圧入杭打抜機６は、複数の既設杭５を把持してその上に設置され、チャック６ａで把持した打設杭１を地面４上に立てている。シリンダ６ｂを作動させて打設杭１に下向きの力を与えると、該打設杭１は地盤の中へ貫入して打設される。【０００３】  振動杭打抜機と圧入杭打抜機とにはそれぞれ長短が有り、いずれも既設杭を打設する工事の主力機械として活動している。
両者を比較すると、振動杭打抜機は硬質地盤に対して強力な貫入力を発揮し、圧入杭打抜機は振動・騒音公害が軽度である。
これらについて、短所の面に着目して見れば次のとおりである。
振動杭打抜機も、最近の改良によって相当静粛になっているが、病院の近傍などのように軽微な振動・騒音も許されない作業条件では使用が困難である。
また、圧入杭打抜機も、最近の改良によって杭の貫入力が増加しているが、比較的硬質の地盤に杭を打設しようとすれば、アースオーガーやウォータージェット等の補助機器を協力させなければならず、単独施工は困難である。【０００４】  さらに、諸機材の重量分布や安定性の面から考察すると次のとおりである。
振動杭打抜機にも多種多様な型式が有るので、例外も少なくないが、振動杭打抜機２は図６（Ａ）のように打設杭１の頂部に装着されるので、頭の重い不安定な状態となり、常にクレーンで吊っていないと不安である。
この点、図６（Ｂ）の圧入杭打抜機６は、地面４から遠くない箇所に位置しているので安定性に優れており、打設杭１をクレーンで吊っていなくても、該打設杭が倒れるという危険性は軽微である。
【先行技術文献】
【特許文献１】  特開２０００−２０４５５２号公報
【特許文献２】  特開２００６−２０７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  振動杭打抜機は、圧入杭打抜機と比較しての一般的傾向として、硬質地盤に対する杭の貫入力が大きいという長所を有し、機械装置の地上高が高くて不安定であるという短所を有している。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、振動式の長所である強大な貫入力を損うことなく、圧入式に匹敵する安定性を備えた振動杭打抜機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前記の目的を達成するために創作した請求項１の発明について、その１実施形態に対応する図１を参照して説明すると次のとおりである。
なお、この課題を解決するための手段の欄においては、図面との照合を容易ならしめるため、図面参照符号を括弧書きで付記してあるが、これは参考であって、本発明の技術的範囲を図面どおりに限定するものではない。
杭（１）を貫通せしめ得る中心孔を有し、地面（４）から離れて一定の位置に保持される本体部（１５）と、
上記本体部と地面との間に位置し、本体部に対して上下方向に昇降する上下動部（Ｍ）と、
該上下動部と前記本体部との間に介装されて、上下動部を昇降させる昇降駆動手段（９）と、を具備しており、
前記上下動部が、前記の杭を貫通せしめ得る構造の起振機（１１）と、該起振機を貫通している杭を把持するチャック（１２Ｄ）とを備えていることを特徴とする。【０００７】  請求項２の発明は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、
前記の上下動部（Ｍ）が、本体部（１５）に装着された支持フレーム（１３）を有するとともに、
前記の起振機（１１）が、緩衝部材（１４）を介して上記支持フレームに装着されていて、
前記の起振機に対して前記のチャック（１２Ｄ）が固着されていることを特徴とする。【０００８】  請求項３の発明は、前記請求項２の発明の構成要件に加えて、
前記の支持フレーム（１３）が、ベアリング（１８）を介して前記本体部（１５）に装着されていて、
前記の上下動部（Ｍ）が、該上下動部を貫通している杭（１）と同心に回動し得る構造であることを特徴とする。【０００９】  請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の内の何れか一つに記載した振動杭打抜機が、
装軌式建設車両の構成機器であるトラックフレーム（１９ａ）、若しくは装輪式の台車（図外）に搭載され、
又は、地面に載置される、伸縮脚（２２）を備えた設置フレーム（２１）に搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  請求項１の発明によると、本体部が地面上の一定位置に在り、かつ、最大の重量機器である起振機及びチャックを有する上下動部が前記本体部よりも下方に配置されているから杭打抜機全体としての重心位置が低くて安定である。しかも起振機を備えた振動杭打抜機であるから、打設すべき杭を地盤内へ貫入させる能力が強大である。【００１１】  請求項２の発明によると、起振機と本体部との間に緩衝部材が介装されて、振動的に絶縁されているので、本体部に振動が伝わらず（全く伝わらない訳ではないが、伝達される振動が微弱である）該本体部を一定位置に保持することが容易である。【００１２】  請求項３の発明によると、本体部を一定位置で静止させたままで、杭を把持したチャックを回動させることができるから、杭を列設せしめて打設する場合に打設杭の姿勢（垂直軸周りの角位置）を容易に調節することができ、作業性に優れる。【００１３】  請求項４の発明によると、本体部を安定して保持することができ、しかも本体部を保持している機器によって打設杭の反力の一部分を支承することができるので好都合である。
その上、トラックフレーム若しくは台車に搭載した場合、杭の打設地点から離れた所において打設杭を杭打抜機に吊り込んだ後に走行し得るから、クレーンが進入し得ないトンネル内や高架下の杭打抜作業に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  本発明の１実施形態を示す模式的な断面正面図
【図２】  前記実施形態に適用された公知発明（特開２００６−２０７３５４号公報）に係る、杭挿通孔を有する起振機の模式図
【図３】  本発明の請求項４に対応する実施形態の２例を示す模式図
【図４】  本発明の１実施例に係る振動杭打抜機を用いて杭を打設する作業における１サイクルの前半を描いた工程図
【図５】  前記の杭を打設する作業における１サイクルの後半を描いた工程図
【図６】  杭打抜機に関する公知例を説明するために示したもので、（Ａ）は振動杭打抜機によって杭を打設している状態の正面図、（Ｂ）は圧入杭打抜機によって杭を打設している状態の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１は、本発明に係る振動杭打抜機の１実施形態を描いた模式的な断面図である。
模式化して描いてあるので、写実的な投影図ではない。
概要的に見ると、上半部が静止部Ｓ、下半部が上下動部Ｍであり、打設（すべき）杭１が中央を上下に貫通している。
詳しくは次のとおりである。
本体部１５は直立筒状の部材であり、その中に上方チャック１２Ｕが設けられて静止部Ｓを形成している。この本体部１５は、ショベルカーのフロントアタッチメントである支持ヨーク１０に対して、連結ピン１６によって連結され、図示の位置に保持されている。
後に図４及び図５を参照して杭打設作業の工程を説明するように、基本的な杭打ち作業中、この本体部１５は静止している（応用動作をすれば若干上下に移動する場合も有り得る）。
なお本発明において本体部とは、地面に対して一定の位置に支持される構造体の呼び名であって、必ずしも形状的に大部分を占める部材ではなく、重量的に大部分を占める部材でもない。
【００１６】  上下動部Ｍは、前記静止部Ｓと地面４との間に配置され、次のように構成されている。
前記本体部１５に対して上下摺動可能に案内された昇降フレーム１７を有していて、
該昇降フレーム１７の下端に、ベアリング１８を介して支持フレーム１３が装着され、
上記支持フレーム１３に対し、ゴム製の緩衝部材１４を介して起振機１１が装着され、
上記起振機の下方に、符号１２Ｄを付して示したチャックが固着されている。
このチャック１２Ｄは、前述した上方チャック１２Ｕと区別して下方チャックと呼ぶ。該下方チャック１２Ｄが起振機に固着されているとは、振動が伝達されるように結合していることの意であって、着脱可能であっても、位置調節可能であっても「固着」である。
【００１７】  図１に示されているように、前記静止部Ｓおよび上下動部Ｍの中心線に沿って、打設杭１が貫通している。
すなわち、静止部Ｓおよび上下動部Ｍには、杭を挿通し得る中心孔が設けられている。
起振機の中心に杭を貫通させる技術については、特開２００６−２０７３５４号公報に開示されている「起振力の調節が可能な杭打抜機用起振機」を適用することが望ましい。
図２は上記公報に掲載されている水平断面図であって、左右１対の駆動モータｍによって回転駆動される左側起振機構Ｌと右側起振機構Ｒとが対称に配設されるとともに、タイミングベルト２０によって連動せしめられている。この連動は動力の伝達が目的ではなく位相を合わせるためのものである。
このようにして、起振機ケース７の中央部に杭挿通孔８が設けられている。
この図から理解されるように、前記の杭挿通孔に代えて、仮想線Ｃで示した切り欠きを設けても機構学的に等価（均等）であり、かつ、切り欠きの方が杭の挿脱に便である。
いま水平断面を見て切り欠きＣと呼んだが、立体的に考察すると、紙面と垂直な方向の長さを有する溝である。
上述の構造機能から理解されるように、本発明において杭を挿通する「中心孔」とは、杭を挿通し得る「透孔又は溝」を言い、必ずしも幾何学的に中心を通らなくても、中心付近を通れば足りる。中心付近とは、周辺よりも中心に近い区域を言う。
【００１８】  上述のようにして、上下動部Ｍは下方チャック１２Ｄによって打設杭１を把持することができ、かつ、ベアリング１８の作用によって打設杭１と同心に回動することができる。
この回動は打設杭１の位置・姿勢を合わせるためのものであって、杭の中心線周りの角位置を調節する機能を果たす。
上述のように上下動部Ｍを回動させるためには、前記支持フレーム１３と本体部１５との間にベアリング１８を設ける必要が有る。しかし本実施形態においては支持フレーム１３と昇降フレーム１７との間にベアリング１８を介装し、該昇降フレーム１７を本体部１５に対して摺動可能に連結してある。以上の構造機能から理解されるように本発明において「支持フレームがベアリングを介して本体部に装着される」とは、必ずしも直接的に装着されることを要せず、補助部材を介在させて間接的に装着しても良い。
【００１９】  前記の上下動部Ｍは、昇降シリンダ９によって本体部１５から吊り下げられており、該昇降シリンダが伸長すれば上下動部が下降し、昇降シリンダが収縮すると上下動部が上昇する。図１において、昇降フレーム１７と本体部１５との重なり部分に破線（かくれ線）で描かれているのは上下摺動の案内部である。
前記の上方チャック１２Ｕ、下方チャック１２Ｄ、起振機１１、及び昇降フレーム１７は油圧によって駆動され、図示を省略した油圧配管や弁類を備えている。
また、支持フレーム１３を垂直軸周りに回動させる油圧シリンダ若しくは油圧モータや、その配管や弁類（いずれも図示省略）も設けられている。
【００２０】  前述のごとく、静止部Ｓの主要構成部材である本体部１５は、地面に対して一定の位置に支持される。
図３は、前掲の図１に示した実施形態に係る振動杭打抜機の静止部（本体部）を支持する構造の２例を示す。
図３（Ａ）の例は、建設機械用のクローラ走行機構を利用し、そのトラックフレーム１９ａの上に設置フレーム２１を構築し、この設置フレーム２１に対して静止部Ｓを装着してある。詳しくは、該設置フレーム２１に対して（図１参照）連結ピン１６によって本体部１５を装着した。
図示を省略するが、地面に敷設されたレール上を走行する台車の上に設置フレーム２１を構築することもできる。
このような支持構造によると、静止部Ｓを安定に支持することができ、しかも自走することができるので、トンネル内などのように頭上障害物が有る作業条件においても容易に杭の打ち抜きができる。
（注）例えば、トンネル外でクレーンによって打設杭を振動杭打抜機に吊り込み、自走してトンネル内に入って打設する。
【００２１】  図３（Ｂ）は、同図（Ａ）に示した設置フレーム２１を車載形とせず、地上載置形とした例である。
地表が不斉である場合を慮（おもんばか）って、アウトリガーに類似する伸縮脚２２を設けてある。
本発明の実施例である図３と、従来例である図６（Ａ）とを比較してみれば、杭打抜機の重心位置の高低に因る安定性の差違が容易に理解される。
（図１参照）本体部１５を一定の位置に支持している部材として支持ヨーク１０だけが描かれているが、先に述べたように該支持ヨーク１０はショベルカーのフロントアタッチメントであって、図外のショベルカーのアームによって支持されているから、安定性に不安は無い。
【００２２】  図４および図５は、前掲の図１に示した実施形態に係る振動杭打抜機を用いた杭打設工事の順序を描いた工程図である。図４は１サイクルの前半を、図５は同サイクルの後半を、それぞれ描いてある。
図４（Ａ）の状態は図１の状態とほぼ同じであるが、下方チャック１２Ｄを地面に当接させて載置し、昇降シリンダ９をストローク一杯に伸長させてある。
本体部１５の上下方向の位置を表す目安として連結ピン１６の位置に着目する。この場合、連結ピン１６の地上高寸法はＨであり、打設杭１の打ち込み深さ寸法はＤである。
この状態で上方チャック１２Ｕを締め、下方チャック１２Ｄを開いて、昇降シリンダ９を収縮させると、図４（Ｂ）に描かれているように上下動部Ｍが引き上げられる。
上昇する寸法は、昇降シリンダ９のストローク寸法ｈと同じであり、下方チャック１２Ｄと地面４との間に寸法ｈの隙間が形成される。
【００２３】  この状態で下方チャック１２Ｄを締めると図５（Ｃ）のようになる。
昇降シリンダ９の伸縮をフリーにし、起振機１１を作動させて打設杭１に上下方向の振動を与えると、打設杭１を把持した下方チャック１２Ｄ、該下方チャックを固着された起振機１１，及び該起振機を装着された支持フレーム１３から成る上下動部Ｍが下降して、図５（Ｄ）のように着地して停止する。
この場合の下降寸法は、昇降シリンダ９のストローク寸法ｈと等しい。
このため、図４（Ａ）の工程で寸法Ｄであった打ち込み深さは、図５（Ｄ）の工程ではＤ＋ｈになっている。
この図５（Ｄ）の状態は、杭の打ち込み深さ寸法以外は図４（Ａ）と同じである。
従って、上述の動作を１サイクルとして、これを繰り返すと、１サイクル毎に寸法ｈずつ杭が打ち込まれてゆく。
このようにして１本の杭を打ち込み終えると、これに隣接せしめて次の１本の杭を打設する。この際、次の１本の杭の姿勢（垂直軸周りの回動角位置）を調節しなければならない。この調節は、支持フレーム１３を垂直軸周りに回動させることによって行なうことができる。
【符号の説明】
【００２４】１…打設すべき杭
２…従来例の振動杭打抜機
２ａ…チャック
３…クレーン
４…地面
５…既設杭
６…圧入杭打抜機
７…起振機ケース
８…杭挿通孔
９…昇降シリンダ
１０…支持ヨーク
１１…起振機
１２Ｄ…下方チャック
１２Ｕ…上方チャック
１３…支持フレーム
１４…緩衝部材
１５…本体部
１６…連結ピン
１７…昇降フレーム
１８…ベアリング
１９…クローラ走行機構
２０…タイミングベルト
２１…設置フレーム
２２…伸縮脚
Ｍ…上下動部
Ｓ…静止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010196455.tif 000007
【図６】
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