JP6132557B2 - 杭圧入装置 - Google Patents

Description

本発明は、杭圧入装置に関する。

従来、杭を地盤に打ち込む装置として、既設の杭から反力を取って杭を地中に圧入する杭圧入機が知られている。
杭圧入機は、装置本体と、装置本体の下部に設けられ、既設の杭を掴むクランプ装置と、装置本体の前端部に設けられ、既設の杭に隣接した位置に圧入する杭を挟んで保持するチャック装置とを備えている。この杭圧入機は、クランプ装置で既設杭の上端側を掴み、その既設杭から反力を取った状態で杭を把持するチャック装置を降下させるようにして、杭を地中に圧入するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

そして近時、地盤条件や施工環境に応じた杭圧入工法を実施できるように、各種工法に用いる補助装置を杭圧入機に取り付け、その補助装置との協働によって杭の圧入施工を行うことがある。
また、地盤条件や施工環境に適したサイズの鋼矢板を選択して用いるために、鋼矢板を把持するチャック装置のチャック部などを交換して、杭圧入機を作動させることがある。

特公昭６３−４７８４８号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、各種工法や鋼矢板サイズに対応させて杭圧入機を適切に作動させるために、作業者は杭圧入機の動作条件を設定する必要があるので、工法や鋼矢板サイズを変更する度に煩わしい入力操作を行わなければならなかった。

本発明の目的は、作業者の負担を軽減して操作性を向上させた杭圧入装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
チャック装置により杭を把持して当該杭を地中に圧入する杭圧入装置であって、
当該杭圧入装置に着脱可能に取り付けられた周辺機器の種類を判別する第１判別手段と、
前記チャック装置のタイプを判別する第２判別手段と、
前記第１判別手段及び前記第２判別手段による判別結果に応じて、当該杭圧入装置の動作条件を切り替える動作制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭圧入装置であって、
既設の杭を挟んで支持するクランプ装置のタイプを判別する第３判別手段を備え、
前記動作制御手段は、更に、前記第３判別手段による判別結果に応じて、当該杭圧入装置の動作条件を切り替えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の杭圧入装置であって、
前記第１判別手段及び前記第２判別手段は、ケーブルの接続により周辺機器の種類の判別及び前記チャック装置のタイプの判別を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の杭圧入装置であって、
前記第１判別手段は、周辺機器の取付の有無、及び、ウォータージェットリール又は油圧ホースリールの接続の判別を行うことを特徴とする。

本発明によれば、作業者の負担を軽減して操作性を向上させた杭圧入装置を得ることができる。

本発明に係る杭圧入装置を側方視して示す概略図である。 本発明に係る杭圧入装置を側方視して示す概略図であり、補助装置であるウォータージェットリールが取り付けられている状態を示している。 本発明に係る杭圧入装置を側方視して示す概略図であり、補助装置である油圧ホースリールが取り付けられている状態を示している。 本発明に係る杭圧入装置が周辺機器や構成機器を自動認識して、杭の圧入施工を行う処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る杭圧入装置の実施形態について詳細に説明する。

杭圧入装置１０は、図１に示すように、所定の杭Ｐ（例えば、鋼矢板など）をチャック装置１５で掴んで地中に圧入する杭圧入機であり、既に地中に圧入された既設杭Ｐの上端側を挟んで支持する複数のクランプ装置１１…を備えたサドル１２と、サドル１２に対して前後動可能なスライドベース１３と、スライドベース１３上で左右に旋回可能なリーダーマスト１４と、リーダーマスト１４の前面に昇降可能に取り付けられたチャック装置１５と、リーダーマスト１４に対してチャック装置１５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ１６等を備えている。

クランプ装置１１は、サドル１２の下面に設けられている。このクランプ装置１１は、例えば、先に圧入された既設の杭Ｐである鋼矢板の上端側を挟んだ状態で、図示しない油圧シリンダの駆動によりその鋼矢板の上端部を挟持して掴むことができる。つまり、クランプ装置１１は、既設杭Ｐを掴むことで杭圧入装置１０を既設杭Ｐの上端部に固定する固定手段として機能する。
特に、クランプ装置１１は、掴んで支持した既設杭Ｐから反力を取って、杭圧入装置１０が新たに杭Ｐを圧入することができるように、杭圧入装置１０を既設杭Ｐの上端部に固定し設置するようになっている。

スライドベース１３は、サドル１２に対し前方に移動してチャック装置１５を水平に前側に移動させることにより、サドル１２を移動することなく、先頭のクランプ装置１１が支持している既設杭Ｐの先に、新たな杭を順次圧入することを可能にする。

リーダーマスト１４は、スライドベース１３に対し左右に旋回してチャック装置１５の向きを変えることにより、順次並んで圧入される杭の列の方向を直角に曲げたり、湾曲して曲げたりすることが可能となっている。
このリーダーマスト１４には、杭圧入装置１０の周辺機器であって、杭圧入装置１０による杭Ｐの圧入施工を補助する補助装置を着脱可能に取り付けるための補助装置取付部１４ａが設けられている。つまり、杭圧入装置１０は、リーダーマスト１４上に各種補助装置を交換可能に備えることができる。

チャック装置１５は、その背面側がリーダーマスト１４の前面側に昇降可能に嵌合した状態とされるとともに、リーダーマスト１４とチャック装置１５に接続されたメイン油圧シリンダ１６により昇降駆動されるようになっている。
このチャック装置１５は、杭圧入装置１０に交換可能に備えられており、施工に用いる杭Ｐのサイズや形状に応じて、その杭Ｐを適正に把持することができるチャック装置１５に付け替えることで、杭Ｐを良好に保持することが可能になる。

そして、チャック装置１５が保持した杭Ｐを地中に圧入する際、チャック装置１５の昇降範囲は限られているので、杭Ｐを保持してチャック装置１５を下降させることと、杭Ｐを離してチャック装置１５を上昇させることを繰り返すようになっている。これにより、チャック装置１５が昇降する１ストローク分ずつ杭Ｐを圧入することが繰り返され、チャック装置１５の昇降範囲より深く杭Ｐを地中に圧入することが可能になっている。

上記した杭圧入装置１０は、既設杭Ｐの先に新たな杭Ｐをチャック装置１５で圧入する動作と、クランプ装置１１による既設杭Ｐの上端部の挟持と解除の動作と、サドル１２に対するスライドベース１３の前後動の動作と、を組み合わせることで、既設杭Ｐからなる杭列上を自走し移動することができる。
なお、杭圧入装置１０が杭列上を自走する動作は周知であるので、ここでは詳述しない。

また、杭圧入装置１０は、上記各部を制御する制御部が組み込まれたコントローラー１を備えている。なお、制御部は、例えば、各種の演算処理等を行うＣＰＵと、このＣＰＵのワークエリア等として使用されるＲＡＭと、ＣＰＵにより実行される各種制御プログラム及びデータ等が格納されるＲＯＭ等を備えて構成されている。
コントローラー１は、リーダーマスト１４に取り付けられた補助装置（周辺機器）に接続するための第一ケーブル１ａと、杭圧入装置１０の構成機器であるチャック装置１５に接続するための第二ケーブル１ｂとを備えている。

そして、コントローラー１は、第一ケーブル１ａや第二ケーブル１ｂに構成機器および／もしくは周辺機器が接続されているか否か判断し、第一ケーブル１ａや第二ケーブル１ｂに構成機器および／もしくは周辺機器が接続されていると判断した場合、杭圧入装置１０に取り付けられてケーブルに接続されている構成機器や周辺機器を判別する判別手段として機能し、ケーブルに接続されている構成機器や周辺機器が何であるかを判別する判別処理を実行する。
また、コントローラー１は、その判別処理による判別結果に応じて、杭圧入装置１０の動作条件を切り替える動作制御手段として機能し、杭圧入装置１０の各部の動作条件を切り替える動作制御処理を実行する。

次に、杭圧入装置１０のコントローラー１による判別処理および動作制御処理について具体的に説明する。

杭圧入装置１０に着脱可能に取り付けて使用する周辺機器や構成機器には、その機器を特定するための回路パターンを有する電気回路が搭載されている。
そして、杭圧入装置１０に周辺機器や構成機器を取り付けた際、コントローラー１の第一ケーブル１ａや第二ケーブル１ｂを周辺機器や構成機器に接続することで、杭圧入装置１０のコントローラー１はケーブルに接続されている周辺機器や構成機器を特定し判別することが可能になっている。

例えば、杭圧入装置１０には、４００ｍｍ鋼矢板用のチャック装置１５である「４００Ｐ用チャック」と、５００ｍｍ・６００ｍｍ鋼矢板用のチャック装置１５である「５００・６００Ｐ用チャック」が交換可能に取り付けられる。また、杭圧入装置１０は取り付けられた周辺機器に応じて、「単独圧入」工法、「ウォータージェット併用圧入」工法、「パイルオーガ併用圧入」工法の何れかによる杭圧入施工を行うことができる。
そして、コントローラー１がケーブルに接続されている周辺機器や構成機器を判別すると、表１に示す、構成機器（チャック装置）と周辺機器（補助装置）の組み合わせに対応させて、杭圧入装置１０は各種動作モードに応じた動作条件で杭圧入施工を行うことができる。

具体的に、図１に示すように、リーダーマスト１４の補助装置取付部１４ａに補助装置が取り付けられていない場合、第一ケーブル１ａは未接続状態であるので、コントローラー１は、杭圧入装置１０には補助装置が取り付けられていない状態であると判別する。
また、コントローラー１は第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２のタイプを判別し、例えば、「４００Ｐ用チャック」であるか、「５００・６００Ｐ用チャック」であるか、を判別する。
そして、コントローラー１は、杭圧入装置１０に補助装置を取り付けない「単独圧入」工法が選択されているとの判別結果に応じて、補助装置への信号出力ができない制限をかけるとともに、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「単独モード」に切り替える。
さらに、コントローラー１は、第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２が「５００・６００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「５００・６００Ｐ−単独モード」に対応する出力条件に切り替え、チャック装置１２が「４００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「４００Ｐ−単独モード」に対応する出力条件に切り替える。

また、図２に示すように、リーダーマスト１４の補助装置取付部１４ａに補助装置であるウォータージェットリール２が取り付けられている場合、第一ケーブル１ａはウォータージェットリール２のケーブル２ａに接続されており、コントローラー１は、杭圧入装置１０にウォータージェットリール２が取り付けられていると判別する。
また、コントローラー１は第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２のタイプを判別し、例えば、「４００Ｐ用チャック」であるか、「５００・６００Ｐ用チャック」であるか、を判別する。
そして、コントローラー１は、杭圧入装置１０にウォータージェットリール２を取り付けた「ウォータージェット併用圧入」工法が選択されているとの判別結果に応じて、ウォータージェットリール２によるウォータージェット噴出用ホースの巻き取りや送り出しの操作を可能にする設定を行うとともに、他の補助装置への信号出力ができない制限をかけ、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「ウォータージェット（ＷＪ）併用モード」に切り替える。なお、「ウォータージェット併用圧入」工法は周知であるので、ここでは詳述しない。
さらに、コントローラー１は、第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２が「５００・６００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「５００・６００Ｐ−ＷＪ併用モード」に対応する出力条件に切り替え、チャック装置１２が「４００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「４００Ｐ−ＷＪ併用モード」に対応する出力条件に切り替える。

また、図３に示すように、リーダーマスト１４の補助装置取付部１４ａに補助装置であるオーガ装置駆動用の油圧ホースリール３が取り付けられている場合、第一ケーブル１ａは油圧ホースリール３のケーブル３ａに接続されており、コントローラー１は、杭圧入装置１０にオーガ装置駆動用の油圧ホースリール３が取り付けられていると判別する。
また、コントローラー１は第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２のタイプを判別し、例えば、「４００Ｐ用チャック」であるか、「５００・６００Ｐ用チャック」であるか、を判別する。
そして、コントローラー１は、杭圧入装置１０にオーガ装置駆動用の油圧ホースリール３を取り付けた「パイルオーガ併用圧入」工法が選択されているとの判別結果に応じて、油圧ホースリール３の駆動や、オーガ装置（パイルオーガ）の上下動・回転駆動などに関する操作を可能にする設定を行うとともに、他の補助装置への信号出力ができない制限をかけ、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「パイルオーガ（ＰＡ）併用モード」に切り替える。なお、図示はしないが杭圧入装置１０に油圧ホースリール３を取り付けた後、チャック装置１５にオーガ装置（図示省略）を組み付けている。この「パイルオーガ併用圧入」工法は周知であるので、ここでは詳述しない。
さらに、コントローラー１は、第二ケーブル１ｂに接続されているチャック装置１２が「５００・６００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「５００・６００Ｐ−ＰＡ併用モード」に対応する出力条件に切り替え、チャック装置１２が「４００Ｐ用チャック」であるとの判別結果に応じて、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「４００Ｐ−ＰＡ併用モード」に対応する出力条件に切り替える。

次に、本発明に係る杭圧入装置１０が周辺機器や構成機器を自動認識して、杭の圧入施工を行う処理を、図４に示すフローチャートに基づき説明する。

まず、所定の起動操作によって杭圧入装置１０を起動させる（ステップＳ１０１）。
起動した杭圧入装置１０のコントローラー１は、リーダーマスト１４に取り付けられている補助装置（周辺機器）の識別を行う（ステップＳ１０２）。
例えば、コントローラー１が、リーダーマスト１４に補助装置が取り付けられているか否か判断し、補助装置が取り付けられている場合、その補助装置がウォータージェットリール２であるか、オーガ装置駆動用の油圧ホースリール３であるかを判断する。

ステップＳ１０２における判断によって、コントローラー１が、補助装置（周辺機器）が取り付けられていないと認識し判別すると、杭圧入装置１０に補助装置を取り付けない「単独圧入」工法が選択されていると判別する（ステップＳ１０３）。そして、コントローラー１は、補助装置への信号出力ができない制限をかける。

次いで、コントローラー１は、チャック装置１５のタイプを識別し、圧入施工に用いる鋼矢板のサイズを判別する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４における判断によって、コントローラー１が、「４００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１０５）、「４００Ｐ−単独モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１０６）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。
一方、ステップＳ１０４における判断によって、コントローラー１が、「５００・６００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１０７）、「５００・６００Ｐ−単独モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１０８）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。

ステップＳ１０２における判断によって、コントローラー１が、リーダーマスト１４に取り付けられている補助装置（周辺機器）がウォータージェットリール２であると認識し判別すると、杭圧入装置１０にウォータージェットリール２を取り付けた「ウォータージェット併用圧入」工法が選択されていると判別する（ステップＳ１０９）。そして、コントローラー１は、ウォータージェットリール２以外の補助装置への信号出力ができない制限をかける。

次いで、コントローラー１は、チャック装置１５のタイプを識別し、圧入施工に用いる鋼矢板のサイズを判別する（ステップＳ１１０）。
ステップＳ１１０における判断によって、コントローラー１が、「４００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１１１）、「４００Ｐ−ウォータージェット併用モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１１２）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。
一方、ステップＳ１１０における判断によって、コントローラー１が、「５００・６００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１１３）、「５００・６００Ｐ−ウォータージェット併用モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１１４）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。

ステップＳ１０２における判断によって、コントローラー１が、リーダーマスト１４に取り付けられている補助装置（周辺機器）が油圧ホースリール３であると認識し判別すると、杭圧入装置１０に油圧ホースリール３を取り付けた「パイルオーガ併用圧入」工法が選択されていると判別する（ステップＳ１１５）。そして、コントローラー１は、油圧ホースリール３（オーガ装置）以外の補助装置への信号出力ができない制限をかける。

次いで、コントローラー１は、チャック装置１５のタイプを識別し、圧入施工に用いる鋼矢板のサイズを判別する（ステップＳ１１６）。
ステップＳ１１６における判断によって、コントローラー１が、「４００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１１７）、「４００Ｐ−パイルオーガ併用モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１１８）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。
一方、ステップＳ１１６における判断によって、コントローラー１が、「５００・６００Ｐ用チャック」であると認識し判別すると（ステップＳ１１９）、「５００・６００Ｐ−パイルオーガ併用モード」に切り替え、そのモードに応じた工法による杭の圧入施工を実施する（ステップＳ１２０）。その後、所定の停止操作によって杭圧入装置１０を停止させて、施工作業を終了する。

このように、本発明に係る杭圧入装置１０は、杭圧入装置１０に取り付けられた周辺機器である補助装置（ウォータージェットリール２、油圧ホースリール３）や、構成機器であるチャック装置１５を、コントローラー１によって判別して自動認識することができ、その判別結果に応じて、杭圧入装置１０の動作条件、例えば、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を自動で切り替えて、好適に杭の圧入施工を行うことができる。

例えば、杭圧入装置１０に補助装置が取り付けられておらず、「単独圧入」工法が選択されている場合、自動的に補助装置への信号出力ができない制限をかけるとともに、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「単独圧入」工法に適した「単独モード」に自動で切り替えて、杭圧入装置１０は「単独圧入」工法による杭圧入施工を良好に行うことが可能になる。
また、杭圧入装置１０に補助装置であるウォータージェットリール２が取り付けられて、「ウォータージェット併用圧入」工法が選択されている場合、自動的にウォータージェットリール２に関連する操作を可能にする設定を行うとともに、他の補助装置への信号出力ができない制限をかけ、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「ウォータージェット併用圧入」工法に適した「ウォータージェット併用モード」に自動で切り替えて、杭圧入装置１０は「ウォータージェット併用圧入」工法による杭圧入施工を良好に行うことが可能になる。
また、杭圧入装置１０に補助装置である油圧ホースリール３が取り付けられて、「パイルオーガ併用圧入」工法が選択されている場合、自動的に油圧ホースリール３（オーガ装置）に関連する操作を可能にする設定を行うとともに、他の補助装置への信号出力ができない制限をかけ、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件を「パイルオーガ併用圧入」工法に適した「パイルオーガ併用モード」に自動で切り替えて、杭圧入装置１０は「ウォータージェット併用圧入」工法による杭圧入施工を良好に行うことが可能になる。

以上のように、この杭圧入装置１０は、杭の圧入施工を好適に行うために取り付けられた各種周辺機器や構成機器を自動的に判別して認識することができ、杭圧入装置１０に取り付けられている周辺機器や構成機器を作動させて行う圧入施工に適した動作条件に自動的に切り替えることができる。
つまり、この杭圧入装置１０は、従来のように、杭圧入工法や鋼矢板サイズが変更される度に作業者が動作条件の設定入力を行う必要がない。
従って、本発明に係る杭圧入装置１０であれば、作業者の負担を軽減して操作性を向上させることができる。

なお、以上の実施の形態においては、杭圧入装置１０に取り付けられた周辺機器等の判別結果に応じて切り替える杭圧入装置１０の動作条件として、チャック装置１５による杭の打ち抜き動作条件（モード切替）を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、周辺機器等の判別結果に応じてクランプ装置１１など他の構成に関する動作条件を切り替えたり、複数の構成に関する動作条件を切り替えたりしてもよい。

また、構成機器としてのクランプ装置１１を付け替えた際に、コントローラー１がクランプ装置のタイプ、例えば、４００ｍｍ鋼矢板用クランプ装置であるか、５００ｍｍ鋼矢板用クランプ装置であるか、６００ｍｍ鋼矢板用クランプ装置であるか、を判別し、クランプ装置１１やチャック装置１５の動作条件を切り替えるようにしてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ コントローラー（判別手段、動作制御手段）
２ ウォータージェットリール（周辺機器）
３ 油圧ホースリール（周辺機器）
１０ 杭圧入装置
１４ リーダーマスト
１４ａ 補助装置取付部
１５ チャック装置（構成機器）
Ｐ 杭

Claims (4)

1. チャック装置により杭を把持して当該杭を地中に圧入する杭圧入装置であって、
   当該杭圧入装置に着脱可能に取り付けられた周辺機器の種類を判別する第１判別手段と、
   前記チャック装置のタイプを判別する第２判別手段と、
   前記第１判別手段及び前記第２判別手段による判別結果に応じて、当該杭圧入装置の動作条件を切り替える動作制御手段と、
   を備えたことを特徴とする杭圧入装置。
2. 既設の杭を挟んで支持するクランプ装置のタイプを判別する第３判別手段を備え、
   前記動作制御手段は、更に、前記第３判別手段による判別結果に応じて、当該杭圧入装置の動作条件を切り替えることを特徴とする請求項１記載の杭圧入装置。
3. 前記第１判別手段及び前記第２判別手段は、ケーブルの接続により周辺機器の種類の判別及び前記チャック装置のタイプの判別を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の杭圧入装置。
4. 前記第１判別手段は、周辺機器の取付の有無、及び、ウォータージェットリール又は油圧ホースリールの接続の判別を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の杭圧入装置。

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