(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能に設けた杭駆動装置に備えられた減速機の出力軸に支持された杭を、前記出力軸にギア接続されている油圧モータにて前記杭を回転させるとともに前記杭駆動装置にて地中に押し込んで前記杭を建て込む回転圧入杭の駆動装置において、前記油圧モータとして、制御流路に設けた電磁制御弁からの制御圧に応じて押しのけ容積が可変で、かつ、仕様が同じ油圧モータを油圧ポンプから切換弁を介して並列に少なくとも２個設け、一方の油圧モータと他方の油圧モータの圧油の供給路と排出路が連通する流路に、他方の油圧モータへの供給路と排出路を遮断するとともに他方の油圧モータの供給路と排出路を連通するように切り換える循環バルブを設け、該循環バルブが、一方の油圧モータと他方の油圧モータの供給路と排出路を連通しているときは、各油圧モータの電磁制御弁には同時に同じ値が指令され、減速機を介して一方の油圧モータと他方の油圧モータとで前記杭を回転し、前記循環バルブの切り換えで、他方の油圧モータの供給路と排出路が連通したときは、他方の油圧モータの電磁制御弁への指令により、他方の油圧モータの押しのけ容積が最小となるように制御して、減速機を介して一方の油圧モータで前記杭を回転することを特徴とする回転圧入杭の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昇降可能に設けた駆動装置で鋼管杭やケーシングを回転させて地中に建て込む回転圧入杭の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の実施の形態である図３に示すように、従来から自走可能な施工機本体１の前部にリーダ２を立設し、これに付設したガイドレール２ａに係合させて杭駆動装置３を昇降可能に設け、鋼管杭を回転させながら地中に押し込んで建て込む杭施工機が知られている。
【０００３】
鋼管杭の回転駆動は油圧モータによっており、杭が支持地盤に達したときは杭径などにより予め設定した所定の回転トルクで建て込まれる必要があるので、通常、油圧モータの出力トルクを監視するトルク管理装置（例えば、特開平１０−２８０４０９号）を設けている。
【０００４】
油圧モータの油圧回路は、特開平１０−２８０４０９号公報では図４に示すように、制御圧に応じて押しのけ容積が可変な油圧モータ６を油圧ポンプ１０から切換弁１１を介して接続している。
そして、供給圧センサ１７および制御圧センサ１６の検知信号を取り入れて設定トルク（杭が支持地盤に達し杭を回転させて建て込むときの値）と出力トルクを演算して表示するとともに油圧モータの押しのけ容積を変える電磁制御弁１５へ信号を送る管理制御装置１４を設けて、要求される回転トルクになるように管理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
油圧モータの出力トルクＴは、供給圧をＰ3、油圧モータの１回転当たりの押しのけ容積をＶとすると、Ｔ＝Ｖ×Ｐ3／２πで表される。また、押しのけ容積Ｖは斜板の角度を変える制御圧Ｐ2に比例するので、Ｔ＝α×Ｐ2×Ｐ3／２πと直すことができる。
【０００６】
したがって、出力トルク（Ｔ）は、制御圧（Ｐ2）と油圧モータへの供給圧（Ｐ3）を検知すれば演算して求めることができ、また、設定トルクは、Ｐ3の代わりに油圧モータへの供給路に設けたリリーフ弁の設定圧力Ｐ1を代入することによって求めることができる。なお、αは比例定数である。
【０００７】
ところで、回転圧入時の出力トルクは変動が大きく、小型の杭施工機では油圧モータの回転トルクが不足する場合がしばしば起こり、回転トルクの大きな駆動装置が要望されている。
出力トルクを上げるには押しのけ容積の大きな油圧モータを使用すればよいが、一般に、油圧モータの押しのけ容積の可変範囲は、容積比が３：１程度となっており、回転トルクの調整はこの範囲でしかできないので、押しのけ容積の大きな油圧モータを使用すると回転トルクの上限値は高くできるが、下限値も上がることになる。
【０００８】
このため、例えば小径などの設定トルクの低い杭を施工する場合には出力トルクが設定トルクを超えてしまうことが多くなり、トルク管理ができないこととなったり、場合によっては杭が破損してしまう虞れがある。
そこで、本発明は、高い回転トルクで杭を駆動でき、必要に応じて低い回転トルクにすることができる回転圧入杭の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では次の手段を採った。即ち、昇降可能に設けた杭駆動装置に備えられた減速機の出力軸に支持された杭を、前記出力軸にギア接続されている油圧モータにて前記杭を回転させるとともに前記杭駆動装置にて地中に押し込んで前記杭を建て込む回転圧入杭の駆動装置において、前記油圧モータとして、制御流路に設けた電磁制御弁からの制御圧に応じて押しのけ容積が可変で、かつ、仕様が同じ油圧モータを油圧ポンプから切換弁を介して並列に少なくとも２個設け、一方の油圧モータと他方の油圧モータの圧油の供給路と排出路が連通する流路に、他方の油圧モータへの供給路と排出路を遮断するとともに他方の油圧モータの供給路と排出路を連通するように切り換える循環バルブを設け、該循環バルブが、一方の油圧モータと他方の油圧モータの供給路と排出路を連通しているときは、各油圧モータの電磁制御弁には同時に同じ値が指令され、減速機を介して一方の油圧モータと他方の油圧モータとで前記杭を回転し、前記循環バルブの切り換えで、他方の油圧モータの供給路と排出路が連通したときは、他方の油圧モータの電磁制御弁への指令により、他方の油圧モータの押しのけ容積が最小となるように制御して、減速機を介して一方の油圧モータで前記杭を回転することを特徴としている。
【００１０】
この発明は、回転圧入杭の回転駆動を行う可変吐出型の油圧モータを複数個並列に設けて、高い回転トルクで杭を駆動できるようにするとともに、低い回転トルクが必要とされる場合に杭を駆動する油圧モータの数を制限するようにしたものである。
【００１１】
ここで、回転圧入杭は鋼管杭やケーシングを意味し、これの施工機は、自走できる施工機本体の前部にリーダを立設し、リーダに付設したガイドレールに杭駆動装置を案内昇降させるようにしたものが一般的であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えばケーシングを把持して回転するとともに地中へ押し込む場所打ち杭工法で使用されるケーシングドライバなども含まれる。また、回転圧入杭の地中への押込み手段はどんなものでもよく、例えば動力を備えず装置の重量を利用するものも含まれる。
【００１２】
油圧モータの個数は要求される回転トルクに基づいて決めればよいが、油圧モータの仕様は同じものを使用し、制御を簡素にする。また、循環バルブの切り換えによって油が循環するときは、油が循環する油圧モータの押しのけ容積が最小となるように制御すれば、循環に費やされる動力を少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記説明した従来例（図４）に示す機器や部材が同じであるものは同一符号で示している。杭施工機は図３に示すように、自走可能な施工機本体１の前部にリーダ２を立設し、これに付設したガイドレール２ａに係合させて杭駆動装置３を昇降可能に設けている。
【００１４】
杭駆動装置３にはリーダ２の上下両端に設けたスプロケット４に張設されたチェーン５の両端が連結されており、該スプロケット４を図示しない別途設けた駆動装置で駆動することにより、杭駆動装置３がガイドレール２ａに案内されて昇降するように構成されている。
【００１５】
杭駆動装置３は２個の油圧モータ２１，２２とこれに接続された減速機２０を備え、減速機２０の出力軸には杭９を支持する杭支持金具８が設けられている。
この油圧モータ２１，２２の油圧回路は図１に示すように、油圧ポンプ１０から切換弁１１を介して接続され、切換弁１１と油圧モータ２１とは流路２５と２６によって接続され、油圧モータ２２は流路２５と流路２６から分岐した流路２７、２８によってそれぞれ接続されている。そして、流路２７および流路２８には循環バルブ２３が設けられている。
【００１６】
この循環バルブ２３は流路２５および流路２６を流路２７および流路２８と連通するポジションと、流路２５および流路２６を流路２７および流路２８と遮断し、流路２７と流路２８を連通するポジションの２つがあり、ソレノイドを励磁することによって切り換えられる。なお、この切換スイッチ４１は管理制御装置４０に設けられている。
【００１７】
また、油圧モータ２１と油圧モータ２２とは流路３３と流路３４で連通されておりこの流路にはチェック弁３１、３２が設けられている。なお、１２はリリーフ弁で、１７は供給圧センサである。
油圧モータ２１と油圧モータ２２は同じもので、斜板の傾きによって押しのけ容積が変わり、斜板の傾きは斜板制御部２１ａ，２２ａに制御圧Ｐ2 を供給することによって変えている。
【００１８】
油圧モータ２１，２２の斜板制御部２１ａ，２２ａへ送る制御圧は別途設けた制御ポンプから制御流路１９、１９ａを通し、電磁制御弁１５，１５ａを介してそれぞれ供給される。
電磁制御弁１５，１５ａはここでは電磁比例減圧弁を用いており入力される指令信号に応じて制御流路１９，１９ａから導入される制御圧を減圧して斜板制御部２１ａ，２２ａに導いている。電磁制御弁１５，１５ａは制御流路１９，１９ａの圧力の変動にかかわらず二次圧が一定となるように、二次圧と電磁力との釣合により弁開度が決定されるものである。また、制御流路１９には斜板制御部２１ａへの制御圧Ｐ2（電磁制御弁１５の二次側）を検知する制御圧センサ１６が設けられている。
【００１９】
一方、運転室には、制御圧Ｐ2を設定するための設定ダイヤル４２と上記循環バルブ２３の切換スイッチ４１と、設定トルクＴｓおよび出力トルクＴを演算して表示する管理制御装置４０が設けられている。
設定ダイヤル４２は、これを回すことにより制御流路１９，１９ａの電磁制御弁１５，１５ａへの指令信号を任意に変えることができ、したがって、油圧モータ２１，２２の押しのけ容積を変更できる。なお、電磁制御弁１５と電磁制御弁１５ａへは同時に同じ値が指令される。また、循環バルブ２３のソレノイドがＯＮのとき、すなわち、油圧モータ２２の供給側と吐出側が連通された時は電磁制御弁１５ａへの指令は油圧モータ２２の押しのけ容積が最小になるように最小の値となるようにしている。
【００２０】
杭径や地盤により高い出力トルクを必要とするときは圧油が油圧モータ２２にも供給されるように循環バルブ２３が連通したポジション（図１の状態）にする。そして、切換弁１１を操作すれば、油圧ポンプ１０からの圧油は油圧モータ２１に供給されるとともに循環バルブ２３を通って油圧モータ２２に供給され、２個の油圧モータ２１，２２によって杭を回転させる。
【００２１】
一方、杭径が小さいときには切換スイッチ４１を操作して循環バルブ２３を図２の状態にする。そして、切換弁１１を操作すれば、油圧ポンプ１０からの圧油は矢印で示すように、流路２５から油圧モータ２１へ供給され、流路２６から切換弁１１を介してタンクへ排出される。このとき、油圧モータ２２へは油圧ポンプ１０からの圧油は供給されないが、杭の回転により油圧モータ２２の出力軸が回転することになるので、流路２７，２８内にある油は矢印で示すように循環バルブ２３と油圧モータ２２間で循環する。
【００２２】
なお、このとき、油圧モータ２２の押しのけ容積は最小となっているので、使用される動力は小さなものである。また、循環内の油が不足するときは流路３４から補充される。
油圧モータ２１，２２に供給される供給圧Ｐ3は、杭９の回転抵抗に応じて変化する。供給圧センサ１７はこの供給圧Ｐ3を検出して管理制御装置４０に送出し、この供給圧Ｐ3と制御圧Ｐ2とに基づいて出力トルクＴを算出し表示されるので、作業者はこの出力トルクＴを監視しながら作業する。
【００２３】
杭９が支持地盤に到達したときには回転抵抗が増加し、出力トルクＴが設定トルクＴs に達する。作業者は切換弁１１を操作して、油圧モータへの作動油の供給を停止すればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の回転圧入杭の駆動装置は、制御圧に応じて押しのけ容積が可変な油圧モータを油圧ポンプから切換弁を介して並列に少なくとも２個設け、一方の油圧モータと他方の油圧モータの圧油の供給路と排出路が連通する流路に、他方の油圧モータへの供給路と排出路を遮断するとともに他方の油圧モータの供給路と排出路を連通するように切り換える循環バルブを設けたので、高い回転トルクが必要とされるときは複数の油圧モータで杭を駆動し、回転トルクを低く押さえたいときには、杭を駆動させる油圧モータを制限すればよく、杭径や地盤などにより必要とされる出力トルクが種々のものに対して適切に杭を駆動することができ、施工範囲が広くなる。
【００２５】
また、従来の施工機に循環バルブと油圧モータを追加するだけで簡便に本発明の駆動装置にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての回転圧入杭の駆動装置の油圧回路図である。
【図２】同  油圧モータ２２を循環させたときの作動を示す油圧回路図である。
【図３】本実施形態の杭施工機の正面図である。
【図４】従来の回転圧入杭の駆動装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１…杭施工機本体          ２…リーダ
２ａ…ガイドレール        ３…杭駆動装置
４…スプロケット          ５…チェーン
８…杭支持金具            ９…杭
１０…油圧ポンプ          １１…切換弁
１２…リリーフ弁          １４…管理制御装置
１５，１５ａ…電磁制御弁  １６…制御圧センサ
１７…供給圧センサ        １８…供給流路
１９,１９ａ…制御流路     ２０…減速機
２１，２２…油圧モータ    ２１ａ，２２ａ…斜板制御部
２１…電磁比例リリーフ弁  ２２…管理制御装置
２３…循環バルブ          ２５，２６…流路
２７，２８，２９…流路    ３１，３２…チェック弁
３３，３４…流路          ３５ａ…切換制御部
４０…管理制御装置        ４１…切換スイッチ
４２…設定ダイヤル
【図１】
0004472204.tif 000002
【図２】
0004472204.tif 000003
【図３】
0004472204.tif 000004
【図４】
0004472204.tif 000005