(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を併用して杭を地盤内に圧入・引抜する杭圧入引抜機であって、作業形態や作業負荷に応じて杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段に対する油圧出力を分配することによって、作業効率を向上させた杭圧入引抜機を提供する。【解決手段】杭圧入引抜手段４０の動力源としての油圧を供給するエンジン１０によって駆動する第１油圧ポンプ２０と、オーガ掘削手段５０の動力源としての油圧を供給するエンジン１０によって駆動する第２油圧ポンプ３０を装備し、杭圧入引抜手段４０の単独作動時には、第１油圧ポンプ２０と第２油圧ポンプ３０から出力する油圧の合計出力を杭圧入引抜手段４０の動力源として使用可能とするとともに、同時作動時には、第１油圧ポンプ２０から出力する油圧を杭圧入引抜手段４０の動力源として、第２油圧ポンプ３０から出力する油圧をオーガ掘削手段５０の動力源として使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を有する杭圧入引抜機において、
杭圧入引抜手段の動力源としての油圧を供給するエンジンによって駆動する第１油圧ポンプと、オーガ掘削手段の動力源としての油圧を供給するエンジンによって駆動する第２油圧ポンプを装備し、杭圧入引抜手段の単独作動時には、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプから出力する油圧の合計出力を杭圧入引抜手段の動力源として使用可能とするとともに、杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段の同時作動時には、第１油圧ポンプから出力する油圧を杭圧入引抜手段の動力源として、第２油圧ポンプから出力する油圧をオーガ掘削手段の動力源として使用することを特徴とする杭圧入引抜機。
【請求項２】
第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプへのエンジンの出力割合を、エンジンの最大出力範囲内で変更制御する請求項１記載の杭圧入引抜機。
【請求項３】
第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプとして、可変容量油圧ポンプを用いた請求項１又は２記載の杭圧入引抜機。
【請求項４】
第１油圧ポンプと第２油圧ポンプ間の油圧を合流又は遮断可能とした請求項１，２又は３記載の杭圧入引抜機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設杭上に定置されて、油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を併用して杭を地盤内に圧入・引抜する杭圧入引抜機であって、作業形態や作業負荷に応じて杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段に対する油圧出力を分配することによってその能力を最大限に発揮させて、作業効率を向上させた杭圧入引抜機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種土木基礎工事等における鋼矢板の圧入・引抜工事においては、振動，騒音の発生が少ない静荷重型の杭圧入引抜機が採用されている。この杭圧入引抜機は、特許文献１に示すように、既設のＵ型の鋼矢板上に定置された台座の下方に複数のクランプ部材からなるクランプ装置を設けて、このクランプ装置により既設の鋼矢板をクランプすることによって反力を得て、チャック装置によりチャックした鋼矢板を杭圧入引抜シリンダによって地盤に圧入・引抜している。
【０００３】
そのため、硬質地盤等において、鋼矢板を圧入するために必要とする杭圧入引抜手段による圧入力が、既設杭から得られる反力を上回ったときには（圧入力＞既設杭からの反力）、鋼矢板を圧入できないこととなる。このような場合には、杭圧入引抜手段による鋼矢板の圧入と同時に、オーガ掘削手段による圧入地盤の掘削を併用することによって、土圧による圧入抵抗を軽減して、既設杭から得られる反力以下の圧入力で鋼矢板の圧入を可能としている。鋼矢板圧入時におけるオーガ掘削手段による同時掘削は、Ｕ型の鋼矢板の凹部に中空筒状のオーガケーシングを抱持した状態で、鋼矢板とオーガケーシングをチャック装置でチャックするとともに、オーガケーシングの先端と鋼矢板の先端を係合し、オーガケーシング内に挿通したスクリューロッドの先端に装着したオーガ（オーガヘッド）によって圧入地盤の掘削を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４６０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のオーガによる掘削を併用した杭圧入引抜機において、杭圧入引抜手段とオーガ掘削手段は、油圧ユニットに装備した１台のエンジンによって駆動する独立した複数の油圧ポンプから、それぞれ供給される油圧を動力源としている。即ち、図６に示すように、油圧ユニット８０に装備したエンジン８１の出力によって第１油圧ポンプ８４と第２油圧ポンプ８５を駆動し、第１油圧ポンプ８４からの油圧を、杭圧入引抜機９０の杭圧入引抜手段９１に、第２油圧ポンプ８５からの油圧をオーガ掘削手段９２にそれぞれ供給している。そして、エンジン８１の出力は、所定の割合で第１油圧ポンプ８４専用の第１油圧ポンプ用出力領域８２と、第２油圧ポンプ８５専用の第２油圧ポンプ用出力領域８３とに分けられており、両者の合計がエンジン８１の最大出力の範囲となっている。
【０００６】
即ち、従来は杭圧入引抜手段９１及びオーガ掘削手段９２において、それぞれ第１油圧ポンプ用出力領域８２と第２油圧ポンプ用出力領域８３という専用のエンジン出力領域を必ず確保しておくことを前提としていた。そのため、杭圧入引抜手段９１又はオーガ掘削手段９２の一方のエンジン出力が不要、或いは余裕がある場合であっても、そのエンジン出力を他方のエンジン出力として転用して利用することはできなかった。また、杭圧入引抜手段９１の第１油圧ポンプ８４及びオーガ掘削手段９２の第２油圧ポンプ８５もそれぞれ専用の独立した油圧ポンプであったため、第１油圧ポンプ８４又は第２油圧ポンプ８５の一方の油圧出力が不要、或いは余裕がある場合であっても、その油圧出力を他方のために転用して利用することはできなかった。
【０００７】
従来は、地盤状況や作業目的に応じて、オーガ掘削手段９２を使用することなく、杭圧入引抜手段９１を単独で使用する場合、或いはオーガ掘削手段９２のみを用いて先行掘削をする場合等の作業形態や、杭圧入引抜手段９１とオーガ掘削手段９２を併用する場合であっても、両者の作業負荷が異なる場合等に、負荷の少ない手段側のエンジン出力や油圧出力を負荷の多い手段のエンジン出力や油圧出力として転用することはできなかった。
【０００８】
そこで、本発明は作業効率を向上させるために、エンジンや油圧ポンプの出力を作業形態や作業負荷に応じて有効利用するという新たな課題を設定し、既設杭上に定置されて、油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を併用して杭を地盤内に圧入・引抜する杭圧入引抜機であって、作業形態や作業負荷に応じて杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段に対する油圧出力を分配することにより、作業効率を向上させたオーガによる掘削を併用した杭圧入引抜機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を有する杭圧入引抜機において、杭圧入引抜手段の動力源としての油圧を供給するエンジンによって駆動する第１油圧ポンプと、オーガ掘削手段の動力源としての油圧を供給するエンジンによって駆動する第２油圧ポンプを装備し、杭圧入引抜手段の単独作動時には、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプから出力する油圧の合計出力を杭圧入引抜手段の動力源として使用可能とするとともに、杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段の同時作動時には、第１油圧ポンプから出力する油圧を杭圧入引抜手段の動力源として、第２油圧ポンプから出力する油圧をオーガ掘削手段の動力源として使用する杭圧入引抜機を基本として提供する。
【００１０】
そして、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプへのエンジンの出力割合を、エンジンの最大出力範囲内で変更制御する構成、及び第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプとして、可変容量油圧ポンプを用いた構成、並びに第１油圧ポンプと第２油圧ポンプ間の油圧を合流又は遮断可能とした構成を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるオーガによる掘削を併用した杭圧入引抜機によれば、作業形態や作業負荷に応じて、可変容量油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプの動力源としてのエンジンの出力割合を、その最大出力の範囲内において、変更して制御することができる。即ち、杭圧入引抜手段とオーガ掘削手段へのエンジンの出力割合をエンジンの最大出力範囲内で自由に変更制御することが可能である。そのため、杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段の双方においてエンジンの出力を効率的に、かつ、最大限活用できる。更に、オーガ掘削手段の動力源として第２油圧ポンプから出力される油圧を、必要に応じて、杭圧入引抜手段の動力源としての第１油圧ポンプから出力される油圧に合流させて使用することができるため、杭圧入引抜手段の能力を最大限に発揮させて、杭圧入引抜機の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる杭圧入引抜機における油圧供給を示すチャート図。
【図２】本発明にかかる杭圧入引抜機の側面図。
【図３】本発明にかかる杭圧入引抜機の油圧回路図。
【図４】油圧ポンプの制御手段の一例を示す特性図。
【図５】油圧ポンプの制御手段の他例を示す特性図。
【図６】従来の杭圧入引抜機における油圧供給を示すチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面に基づいて本発明にかかるオーガによる掘削を併用した杭圧入引抜機の実施形態を説明する。本発明にかかる杭圧入引抜機は、油圧によって駆動する杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段を有して、オーガによる掘削を併用して、或いは鋼矢板を地中に圧入できる構成であれば、特に限定はなく、公知の静荷重型の杭圧入引抜機を使用することができる。その基本構成の一例を図２に基づいて説明する。
【００１４】
図２は、オーガケーシング５１と鋼矢板６９の装着状態を示す杭圧入引抜機６０の側面図である。図において、６０は杭圧入引抜機であって、６１は台座、６２はクランプ装置であり、台座６１の下部に配設されて、既設の鋼矢板６８をクランプして杭圧入引抜機６０を定置するとともに、既設の鋼矢板６８から反力を得ている。図示例では、３本のクランプ装置６２を台座６１の下面に形成されたクランプガイドに沿って幅方向に摺動自在に装備している。
【００１５】
Ｆは杭圧入引抜機６０の進行方向を示す。台座６１には杭圧入引抜機６０の直進方向Ｆに沿ってスライドベース６３が、圧入する鋼矢板６９の継手ピッチ以上の距離を摺動自在に配備されている。このスライドベース６３上にはターンテーブル６４が垂直軸（図示略）を中心として回動自在に配備され、ターンテーブル６４上には、その先端に設けた軸受部６５に軸支された支持アーム６６を介してガイドフレーム６７が立設されている。このガイドフレーム６７は、一端が支持アーム６６に軸支された傾動シリンダ（図示略）の伸縮によって軸受部６５の水平軸を中心として傾動可能となっている。
【００１６】
ガイドフレーム６７には昇降体４１が昇降自在に装着されている。昇降体４１の両側には左右一対の杭圧入引抜シリンダ４２が取り付けられていて、この杭圧入引抜シリンダ４２の一端が軸受部６５に軸支されており、昇降体４１を上下方向に昇降駆動するように構成されている。昇降体４１の下方にはチャックフレーム４３が形成されており、このチャックフレーム４３内に、鋼矢板６９及びオーガケーシング５１を、それぞれ挿通孔（図示略）内に挿通して一体にチャック可能なチャック装置４４を着脱自在に装備する。上記した昇降体４１，杭圧入引抜シリンダ４２，チャックフレーム４３，チャック装置４４等によって杭圧入引抜手段４０（図１参照）が構成され、油圧によって杭圧入引抜シリンダ４２を昇降させることにより、鋼矢板６９を地中に圧入する。
【００１７】
オーガケーシング５１の上端部にはオーガ掘削機５２が装着されるとともに、その内部にはオーガ掘削機５２に連結されたスクリューロッド５３が挿通され、その先端にオーガ５４が回転自在に、かつ、回転方向切換自在に装着されている。オーガ５４の回転駆動は、オーガ掘削機５２に内蔵されているオーガ駆動用油圧モータ５５によって行う。また、オーガケーシング５１の上昇及び下降手段はオーガ掘削機５２に内蔵されているシリンダーの上下動若しくはオーガケーシング５１を掴んだ杭圧入引抜機６０の昇降体４１の上下動で行う。上記したオーガ掘削機５２，オーガケーシング５１，スクリューロッド５３，オーガ５４，オーガ駆動用油圧モータ５５等によってオーガ掘削手段５０（図１参照）が構成され、油圧によってオーガ掘削機５２を駆動する。なお、５６はオーガ掘削機５２へ動力源としての油圧を供給するための油圧ホース巻取機である。
【００１８】
本発明は、前記した杭圧入引抜手段４０及びオーガ掘削手段５０の動力源としての油圧を供給する構成に特徴を有する。その構成を図１に示す本発明の油圧供給を示すチャート図に基づき説明する。本発明においても油圧ユニット１に装備したエンジン１０の出力によって第１油圧ポンプ２０と第２油圧ポンプ３０を駆動し、第１油圧ポンプ２０からの油圧を杭圧入引抜手段４０に、第２油圧ポンプ３０からの油圧をオーガ掘削手段５０にそれぞれ供給することは従来と同様である。
【００１９】
本発明の特徴的構成の第１は、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０として、それぞれ可変容量油圧ポンプを採用するとともに、エンジン１０における第１油圧ポンプ用出力領域１１と第２油圧ポンプ用出力領域１２を専用の領域として区別することなく、両者への出力の合計がエンジン１０の最大出力の範囲内であれば、第１油圧ポンプ２０又は第２油圧ポンプ３０への出力の最大をエンジン１０の最大出力の範囲内で自由に変化させて設定できることにある。よって、第１油圧ポンプ２０又は第２油圧ポンプ３０を不使用の場合、或いは使用する油圧量が少なくて済む場合は、エンジン１０の不使用分の出力を、それぞれ第２油圧ポンプ３０又は第１油圧ポンプ２０の駆動力として出力することができる。即ち、杭圧入引抜手段４０とオーガ掘削手段５０へのエンジン１０の出力割合をエンジン１０の最大出力の範囲内で自由に変更制御することができる。
【００２０】
本発明の特徴的構成の第２は、第１油圧ポンプ２０と第２油圧ポンプ３０間の油圧を合流又は遮断可能に構成していることである。そのため、杭圧入引抜手段４０又はオーガ掘削手段５０の単独作動時には、複数の可変容量油圧ポンプである第１油圧ポンプ２０と第２油圧ポンプ３０から出力される油圧を合流させて、その合計出力を杭圧入引抜手段４０又はオーガ掘削手段５０の動力源として使用することができる。また、杭圧入引抜手段４０及びオーガ掘削手段５０の同時作動時には、複数の可変容量油圧ポンプである第１油圧ポンプ２０と第２油圧ポンプ３０間の油圧の出力を遮断し、それぞれ杭圧入引抜手段４０及びオーガ掘削手段５０の動力源として使用することができる。
【００２１】
次に上記構成を実現するための油圧回路の一例について、図３に基づいて説明する。図において、４２は杭圧入引抜シリンダであって、杭圧入引抜手段４０を構成している。５５はオーガ駆動用油圧モータであって、オーガ掘削手段５０を構成している。エンジン１０によって駆動され、可変容量油圧ポンプから構成される第１油圧ポンプ２０から供給される油圧をＰ１とし、同様にエンジン１０によって駆動され、可変容量油圧ポンプから構成される第２油圧ポンプ３０から供給される油圧をＰ２とする。
【００２２】
２１はチェック弁であり、第２油圧ポンプ３０からの油圧Ｐ２を、第１油圧ポンプ２０からの油圧Ｐ１に合流させる。２２は方向切換弁であって、通電時に油圧Ｐ２を油圧Ｐ１に合流させる。２３はシャトルブロックであって、油圧Ｐ１と油圧Ｐ２を分離して使用する場合に油圧Ｐ１から油圧Ｐ２への逆流を防止する。５７は回転方向切換弁であり、オーガ駆動用油圧モータ５５の正転又は逆転を切り換えることによって、その回転方向を設定する。４５は上下動切換弁であり、杭圧入引抜シリンダ４２の上昇又は下降を切り換えることによって、その移動方向を設定する。２４は電磁ソレノイドであって、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０に装着されて、その出力を調節する。２５はコントローラであって、油圧回路を制御するための各種の設定を行う。２６は油タンクである。
【００２３】
［杭圧入引抜手段４０とオーガ掘削手段５０を同時に駆動する場合］
杭圧入引抜手段４０を構成する杭圧入引抜シリンダ４２と、オーガ掘削手段５０を構成するオーガ駆動用油圧モータ５５を同時に駆動させることによって、オーガ５４による掘削を併用して鋼矢板６９を杭圧入引抜シリンダ４２によって地中に圧入する同時作業においては、コントローラ２５からの通電によって、方向切換弁２２を閉弁して、油圧Ｐ２から油圧Ｐ１への合流が遮断された状態に切換設定する。その状態で、コントローラ２５から回転方向切換弁５７に通電してオーガ駆動用油圧モータ５５の回転方向を選択するとともに、同様にコントローラ２５から上下動切換弁４５に通電して杭圧入引抜シリンダ４２の上昇又は下降を選択する。
【００２４】
上記設定により、第１油圧ポンプ２０からの油圧Ｐ１によって杭圧入引抜シリンダ４２が駆動され、第２油圧ポンプ３０からの油圧Ｐ２によって、オーガ駆動用油圧モータ５５が回転し、オーガ５４が回転することにより、オーガ５４による同時掘削を併用して、杭圧入引抜シリンダ４２によって鋼矢板６９を地中に圧入することができる。このとき、エンジン１０の出力は、その最大出力の範囲内において、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０への出力を自由に変更制御することができる。
【００２５】
［杭圧入引抜手段４０を単独で駆動する場合］
オーガ掘削手段５０を使用せずに、杭圧入引抜手段４０としての杭圧入引抜シリンダ４２を単独で駆動する場合には、コントローラ２５からの通電によって、オーガ駆動用油圧モータ５５の回転方向切換弁５７を閉弁するとともに、方向切換弁２２を開弁して油圧Ｐ２から油圧Ｐ１への合流が可能な状態に切換設定する。その状態で、コントローラ２５から上下動切換弁４５に通電して杭圧入引抜シリンダ４２の上昇又は下降を選択する。
【００２６】
上記設定により、第１油圧ポンプ２０からの油圧Ｐ１に、第２油圧ポンプ３０からの油圧Ｐ２がチェック弁２１を通過し、方向切換弁２２を介して油圧Ｐ２が合流する。よって、エンジン１０の最大出力の範囲内において、「油圧Ｐ１＋油圧Ｐ２」が合わさって合力された油圧によって、杭圧入引抜シリンダ４２を動作させることが可能となる。
【００２７】
図４は、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０の制御方法の一例を示す特性図である。図において、１３は、エンジン１０の最大馬力曲線、１４は、その最小馬力曲線であって、この最大馬力曲線１３と最小馬力曲線１４の間の出力制御範囲１５を電磁ソレノイド２４の制御電流値を変更制御することにより、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０の油圧Ｐ１，Ｐ２の吐出圧力と吐出量を出力制御範囲１５の範囲内において比例制御することができる。
【００２８】
図５は、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０の制御方法の他例を示す特性図である。エンジン１０の定馬力線２７に基づいて、電磁ソレノイド２４の制御電流値を目的とする吐出圧力と吐出量を得るための設定位置２８に変更制御することにより、第１油圧ポンプ２０及び第２油圧ポンプ３０の油圧Ｐ１，Ｐ２の吐出圧力と吐出量を増減させることができる。
【００２９】
なお、上記した油圧回路では、第２油圧ポンプ３０の油圧Ｐ２を第１油圧ポンプ２０の油圧Ｐ１に合流させる例を示したが、同様にして第１油圧ポンプ２０の油圧Ｐ１を第２油圧ポンプ３０の油圧Ｐ２に合流させるようにすることも可能である。
【００３０】
本発明にかかるオーガによる掘削を併用した杭圧入引抜機によれば、作業形態や作業負荷に応じて、可変容量油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプの動力源としてのエンジンの出力割合を、その最大出力の範囲内において、変更して制御することができる。即ち、杭圧入引抜手段とオーガ掘削手段へのエンジンの出力割合をエンジンの最大出力範囲内で自由に変更制御することが可能である。そのため、杭圧入引抜手段及びオーガ掘削手段の双方においてエンジンの出力を効率的に、かつ、最大限活用できる。更に、オーガ掘削手段の動力源として第２油圧ポンプから出力される油圧を、必要に応じて、杭圧入引抜手段の動力源としての第１油圧ポンプから出力される油圧に合流させて使用することができるため、杭圧入引抜手段の能力を最大限に発揮させて、杭圧入引抜機の作業効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，８０…油圧ユニット
１０，８１…エンジン
１１，８２…第１油圧ポンプ用出力領域
１２，８３…第２油圧ポンプ用出力領域
１３…最大馬力曲線
１４…最小馬力曲線
１５…出力制御範囲
２０，８４…第１油圧ポンプ
２１…チェック弁
２２…方向切換弁
２３…シャトルブロック
２４…電磁ソレノイド
２５…コントローラ
２６…油タンク
２７…定馬力線
２８…設定位置
３０，８５…第２油圧ポンプ
４０，９１…杭圧入引抜手段
４１…昇降体
４２…杭圧入引抜シリンダ
４３…チャックフレーム
４４…チャック装置
４５…上下動切換弁
５０，９２…オーガ掘削手段
５１…オーガケーシング
５２…オーガ掘削機
５３…スクリューロッド
５４…オーガ
５５…オーガ駆動用油圧モータ
５６…油圧ホース巻取機
５７…回転方向切換弁
６０，９０…杭圧入引抜機
６１…台座
６２…クランプ装置
６３…スライドベース
６４…ターンテーブル
６５…軸受部
６６…支持アーム
６７…ガイドフレーム
６８…既設の鋼矢板
６９…鋼矢板
Ｐ１，Ｐ２…油圧
【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】
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【図６】
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