特開 2023-146912 杭圧入機及び圧力制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023146912

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】杭圧入機及び圧力制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/20 20060101AFI20231004BHJP

   E02D 13/00 20060101ALI20231004BHJP

【ＦＩ】

E02D7/20

E02D13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022054348

(22)【出願日】2022-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000141521

【氏名又は名称】株式会社技研製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】真田 智之

(72)【発明者】

【氏名】山脇 正浩

(72)【発明者】

【氏名】藤田 知也

【テーマコード（参考）】

2D050

【Ｆターム（参考）】

2D050AA06

2D050AA11

2D050CB22

2D050EE04

(57)【要約】

【課題】装置の小型化や軽量化と併せて、精度良く把持機構における油圧の圧力検知を行い、把持機構を安定的に作動させることが可能な杭圧入機を提供する。
【解決手段】杭を地盤に圧入する杭圧入機であって、複数のシリンダを有する把持機構を備え、前記把持機構に油圧を供給する圧力制御回路と、前記圧力制御回路内の油圧の圧力を検知する圧力検知機構と、前記圧力制御回路から分岐して前記複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路と、を有し、前記複数の分岐回路の一部では圧力保持を行い、残りの分岐回路では前記把持機構を前記シリンダへの油圧の供給に伴う圧力を当該把持機構の弾性変形によって蓄圧する蓄圧機構として用い、前記シリンダへ供給された油圧の一部を前記圧力制御回路に還流させるように構成される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭を地盤に圧入する杭圧入機であって、
複数のシリンダを有する把持機構を備え、
前記把持機構に油圧を供給する圧力制御回路と、
前記圧力制御回路内の油圧の圧力を検知する圧力検知機構と、
前記圧力制御回路から分岐して前記複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路と、を有し、
前記複数の分岐回路の一部では圧力保持を行い、
残りの分岐回路では前記把持機構を前記シリンダへの油圧の供給に伴う圧力を当該把持機構の弾性変形によって蓄圧する蓄圧機構として用い、
前記シリンダへ供給された油圧の一部を前記圧力制御回路に還流させるように構成されることを特徴とする、杭圧入機。

【請求項2】

前記蓄圧機構は、前記把持機構の末端側に位置するシリンダを含むように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の杭圧入機。

【請求項3】

前記複数の分岐回路において、
圧力保持が行われる分岐回路には圧力保持弁が設けられ、
蓄圧機構として用いられる分岐回路には圧力保持弁が設けられていないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の杭圧入機。

【請求項4】

前記複数の分岐回路において、
圧力保持が行われる分岐回路では圧力保持弁により圧力保持が行われ、
蓄圧機構として用いられる分岐回路では圧力保持弁による圧力保持が行われないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の杭圧入機。

【請求項5】

前記把持機構は、既設杭を把持する複数のクランプであり、
複数の前記クランプに接続される分岐回路の少なくとも１以上の分岐回路には、前記圧力保持弁が設けられていないことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の杭圧入機。

【請求項6】

複数の前記クランプは、前記杭圧入機の前方から順に設けられる第１クランプ、第２クランプ、第３クランプ、及び第４クランプであり、
前記第３クランプ及び／又は前記第４クランプのシリンダに接続される分岐回路の少なくとも一部には、前記圧力保持弁が設けられていないことを特徴とする、請求項５に記載の杭圧入機。

【請求項7】

前記複数のクランプはそれぞれ２つのシリンダを有し、
前記分岐回路は、２つの前記シリンダに対し一括して接続されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の杭圧入機。

【請求項8】

前記複数のクランプはそれぞれ２つのシリンダを有し、
前記分岐回路は、２つの前記シリンダに対しそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の杭圧入機。

【請求項9】

複数のシリンダを有する把持機構に油圧を供給する圧力制御回路における圧力制御方法であって、
前記圧力制御回路は、当該圧力制御回路から分岐して前記複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路を有し、
前記複数の分岐回路の一部において圧力保持を行い、残りの分岐回路において前記把持機構を前記シリンダへの油圧の供給に伴う圧力を蓄圧する蓄圧機構として用い、圧力保持を行わないことを特徴とする、圧力制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭を地盤に圧入する杭圧入機及び圧力制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種の鋼管杭や形鋼などの杭を地盤に打ち込んで埋設する方法として、予め地盤に埋め込まれた既設杭の上端をクランプで掴んで反力を取り、杭を把持したチャックを昇降させることにより、既設杭に隣接する位置に新しい杭を順次圧入していく施工技術が知られている。

【0003】

かかる施工に用いられる杭圧入機は、複数のクランプを介して既設杭に固定されるサドルと、サドルに対して前後方向に移動可能なスライドフレームを有しており、スライドフレームにはリーダーマストとチャックフレームを介してチャックが取り付けられている。また、チャックには、圧入する杭を把持するチャック機構が設けられている。そして、圧入する杭をチャック機構で把持し、サドルに対してチャックを所定の位置に位置決めして、リーダーマストに沿ってチャックフレームとチャックを一体的に昇降させて杭を地盤に圧入するようになっている。

【0004】

ところで、既設杭を把持するクランプや杭を把持するチャック等の把持機構は、把持力を油圧により発生させており、その油圧制御として、転倒等の危険を無くした安全なものが求められる。例えば、特許文献１には、杭上作業装置のクランプ機構が開示され、クランプ機構において、把持爪に流体圧シリンダ（油圧シリンダ）を内蔵させ、流体圧回路（油圧回路）からの油圧によりシリンダを作動させ把持力を発生させる構成が記載されている。

【0005】

また、例えば、特許文献２には、アキュムレータを油圧回路に接続させた構成により、既設杭上で杭上移動装置を走行させた際にもサイドローラを杭幅の変化に追従させて把持を行う技術が開示されている。また、例えば、特許文献３には、移動式クレーン等の作業機械において、作業装置を駆動させるためのアクチュエータへの作動油の供給を行う作動油回路内にカウンタウエイトを配することで、他のアクチュエータの駆動にアキュムレータを必要としない技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実公平６－１９６３９号公報

【特許文献2】特開平６－３０６８６３号公報

【特許文献3】特開２０１７－７７９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

例えば、特許文献１に開示されたような、杭圧入機のクランプやチャック等のシリンダを有する把持機構は、油圧出力ユニットから供給された油により、油圧回路を経由してシリンダに油圧を発生させ、その圧力を保持し把持力を継続させている。油圧回路における圧力は、通常、回路内に配置された圧力センサによって検知され、圧力低下が検知された際には表示装置にその旨が通知される。

【0008】

ところで、油圧により作動する把持機構において、時間経過や温度変化に伴う圧力損失は避けられないのが実情である。特に、杭圧入機を寒冷地で使用する場合には、油圧回路内の油（作動油）の体積が収縮し、圧力の低下が懸念される。そこで、例えば、特許文献２ではアキュムレータ（蓄圧機）を用い、また、特許文献３では、カウンタウエイトを配し、油圧回路内の圧力制御を効率的に行っている。

【0009】

しかしながら、アキュムレータやカウンタウエイトといった装置は一般的に大型かつ重量物であり、杭圧入機の小型化や軽量化の障害となる。即ち、杭圧入機の把持機構において、装置の小型化や軽量化と併せて油圧回路内の圧力低下を抑え、圧力保持を効率的に行うことが可能な技術が求められている。

【0010】

また、圧力センサが油圧回路内に配置される場合、把持機構のシリンダ毎にセンサが無いため、圧力センサによるシリンダの圧力検知が精度良く行われず、把持機構での正確な圧力が検知できないことがある。例えば、寒冷地においては、油圧回路を構成するホースの表面積が大きいため周囲温度の影響を受けやすく、油の体積収縮に伴う圧力センサでの圧力低下速度に関する検知が発生しやすい。一方で、把持機構のシリンダは表面積が小さく周囲温度による油温低下が少ないため、同じ環境下であっても、把持機構での圧力低下速度は小さいことがある。このような、圧力センサにおける圧力低下速度に関する検知と、把持機構での実際の圧力低下速度に差異が生じるといった検知精度の低下が問題となる。

【0011】

上記事情に鑑み、本発明の目的は、装置の小型化や軽量化と併せて、精度良く把持機構における油圧の圧力検知を行い、把持機構を安定的に作動させることが可能な杭圧入機及び圧力制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記の目的を達成するため、本発明によれば、杭を地盤に圧入する杭圧入機であって、複数のシリンダを有する把持機構を備え、前記把持機構に油圧を供給する圧力制御回路と、前記圧力制御回路内の油圧の圧力を検知する圧力検知機構と、前記圧力制御回路から分岐して前記複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路と、を有し、前記複数の分岐回路の一部では圧力保持を行い、残りの分岐回路では前記把持機構を前記シリンダへの油圧の供給に伴う圧力を当該把持機構の弾性変形によって蓄圧する蓄圧機構として用い、前記シリンダへ供給された油圧の一部を前記圧力制御回路に還流させるように構成されることを特徴とする、杭圧入機が提供される。

【0013】

前記蓄圧機構は、前記把持機構の末端側に位置するシリンダを含むように構成されても良い。

【0014】

前記複数の分岐回路において、圧力保持が行われる分岐回路には圧力保持弁が設けられ、蓄圧機構として用いられる分岐回路には圧力保持弁が設けられていなくても良い。

【0015】

前記複数の分岐回路において、圧力保持が行われる分岐回路では圧力保持弁により圧力保持が行われ、蓄圧機構として用いられる分岐回路では圧力保持弁による圧力保持が行われなくても良い。

【0016】

前記把持機構は、既設杭を把持する複数のクランプであり、複数の前記クランプに接続される分岐回路の少なくとも１以上の分岐回路には、前記圧力保持弁が設けられていなくても良い。

【0017】

複数の前記クランプは、前記杭圧入機の前方から順に設けられる第１クランプ、第２クランプ、第３クランプ、及び第４クランプであり、前記第３クランプ及び／又は前記第４クランプのシリンダに接続される分岐回路の少なくとも一部には、前記圧力保持弁が設けられていなくても良い。

【0018】

前記複数のクランプはそれぞれ２つのシリンダを有し、前記分岐回路は、２つの前記シリンダに対し一括して接続されても良い。

【0019】

前記複数のクランプはそれぞれ２つのシリンダを有し、前記分岐回路は、２つの前記シリンダに対しそれぞれ接続されても良い。

【0020】

また、別の観点からの本発明によれば、複数のシリンダを有する把持機構に油圧を供給する圧力制御回路における圧力制御方法であって、前記圧力制御回路は、当該圧力制御回路から分岐して前記複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路を有し、前記複数の分岐回路の一部において圧力保持を行い、残りの分岐回路において前記把持機構を前記シリンダへの油圧の供給に伴う圧力を蓄圧する蓄圧機構として用い、圧力保持を行わないことを特徴とする、圧力制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、装置の小型化や軽量化と併せて、精度良く把持機構における油圧の圧力検知を行い、把持機構を安定的に作動させることが可能な杭圧入機及び圧力制御方法が提供される。具体的には、把持機構が弾性変形することで発生する蓄圧効果を利用し、圧力制御回路の圧力低下速度を抑制することで油圧の圧力検知を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る杭圧入機の概略説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上方から見た平面図、（ｄ）はクランプおよびチャックと杭との関係を示す平面図である

【図2】杭圧入機のクランプに係る油圧配管の例を示す概略図である。

【図3】従来のクランプにおける油圧回路の概略説明図である。

【図4】本発明の実施形態に係る油圧回路の概略説明図である。

【図5】クランプの弾性変形についての概略説明図である。

【図6】本発明の他実施形態に係る油圧回路の概略説明図であ

【図7】本発明の実施例に係る圧力変化に関するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、圧入対象の杭としては、鋼管杭、鋼矢板（Ｕ形、ハット形等）、コンクリート杭、各種形鋼等が考えられるが、本実施形態では鋼矢板であるものとして説明する。

【0024】

＜杭圧入機の構成＞
図１は本発明の実施形態に係る杭圧入機１の概略説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は上方から見た平面図、（ｄ）はクランプおよびチャックと杭との関係を示す平面図である。図１に示すように、杭圧入機１は、反力ブロック２、プラットフォーム３、圧入ブロック４を組み合わせることにより構成される。

【0025】

反力ブロック２は、複数のクランプ１１と、これらのクランプ１１を装着したサドル１２とを有している。本実施形態では、サドル１２の前後方向に４つのクランプ１１が装着される。ここでは、前方から順に第１クランプ１１ａ、第２クランプ１１ｂ、第３クランプ１１ｃ、第４クランプ１１ｄとし、これらをまとめてクランプ１１と記載する場合がある。クランプ１１は、油圧により、先に地盤に埋め込まれた既設杭９の上端を掴んでサドル１２を固定し、圧入の反力を取る機能を有している。クランプ１１には複数の油圧シリンダ１６が備えられ、その一部又は全部には、後述する油圧回路を構成する油圧ホース等を介して作動油（以下、単に油とも記載）が送油され、その動作が制御される。油圧シリンダ１６は、例えばクランプ開閉に係るシリンダ１６ａと、クランプ左右動に係るシリンダ１６ｂと、を含む。なお、クランプ１１の把持対象は既設杭９に限定されず、例えば反力を取るための反力架台等であっても良い。

【0026】

本実施形態では、複数のクランプ１１のうち、最も圧入ブロック４に近い位置の第１クランプ１１ａは、サドル１２よりも圧入ブロック４側に突出するように偏芯して設けられ、他のクランプ１１ｂ～１１ｄは、曲がっているものに比べて強度のバランスが良く軽量化が図れるように、上下方向に一直線の形状となっている。各クランプ１１の位置関係は、サドル１２の下面において左右に移動可能となっている。なお、図１に示す複数のクランプ１１の形状や配置構成は一例であり、本発明におけるクランプ１１は図示の形態に限定されるものではない。

【0027】

本明細書において、前方とは、杭圧入機１によって圧入施工を進行していく方向であり、図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）では紙面右側が前方であり、紙面左側が後方である。左右方向は、圧入施工の進行方向を上から見た状態で定められ、図１（ｃ）、（ｄ）では、紙面下側が右側方であり、紙面上側が左側方である。

【0028】

サドル１２の左右両側の上部には、前方側の先端から後方に向けて延びる例えば溝状のスライドガイド１３が設けられている。また、サドル１２の幅方向中央の後方側の端部には、後述するプラットフォーム３に一端が固定された前後シリンダ２３の他端が固定される固定部としてのブラケット１４が設けられている。

【0029】

プラットフォーム３は、サドル１２の上面に取り付けられるスライドフレーム２１と、リーダーマスト２２を有している。スライドフレーム２１は、サドル１２の上面に設置され、スライドガイド１３に沿って摺動する。また、スライドフレーム２１には、前後シリンダ２３の一端が固定されている。前後シリンダ２３の他端に形成された孔２５をピンやチューブ等で止めることにより、前後シリンダ２３を介して反力ブロック２とプラットフォーム３とが連結される。

【0030】

リーダーマスト２２の前方側には、圧入ブロック４の摺動部３６をはめ込む例えば溝状のスライドガイド２６が設けられ、さらにリーダーマスト２２の前方下部の左右両側に、圧入ブロック４を取り付けるためのブラケット２７が設けられている。

【0031】

圧入ブロック４は、新たに打設する（あるいは引き抜く）杭１０を掴むチャック３１と、チャック３１を支持するチャックフレーム３２と、チャックフレーム３２をプラットフォーム３に対して昇降させる昇降シリンダ３３を有している。チャック３１には、杭１０を上下方向に挿通させる開口部３４と、この開口部３４に通された杭１０を把持するチャック機構３５が設けられている。図１（ｃ）に示す実施形態では、チャック機構３５は、杭１０を挟む一対の爪で構成されている。

【0032】

チャックフレーム３２の後方側は、プラットフォーム３のスライドガイド２６にはめ込まれた状態でスライドガイド２６に沿って摺動する摺動部３６を有しているとともに、プラットフォーム３のブラケット２７に先端２８が固定される一対の昇降シリンダ３３を有している。

【0033】

＜杭圧入機の油圧配管の一例＞
図１を参照して説明したように構成される杭圧入機１において、クランプ１１の動作は油圧により制御される。図２は杭圧入機１のクランプに係る油圧配管の例を示す概略図である。

【0034】

図２に示すように、杭圧入機１の外部に設けられた油圧ユニット５に接続された送油配管４１および戻り油配管４２は、リーダーマスト２２内に装備された制御マニホールド４３に接続される。そして、油圧ユニット５から送油された油は、切替バルブ４４によって、クランプ１１側へ送油され、例えばクランプ１１の開閉を制御する。

【0035】

各クランプ１１への配管は、例えば図２に示すように、クランプ開閉用、左右動用、前後動用の各油圧ホース４５、４６、４７が、各々制御マニホールド４３に接続され、分流マニホールド４８、４９から油圧ホースを介して、４つのクランプ１１ａ～１１ｄそれぞれの動作を位置決めする油圧シリンダ１６へ接続される。例えば、油圧ホース４５は、クランプ１１の開閉を制御する油圧シリンダ１６ａに接続され、油圧ホース４６は、クランプ１１の左右動を制御する油圧シリンダ１６ｂに接続される。接続にはカプラ等の接続治具が用いられても良い。

【0036】

なお、図２は、鋼矢板用の配管の例であり、クランプ１１の前後の調整は必要ないため、前後動用の油圧ホース４７の先端は閉じられており、本実施形態ではクランプ１１は前後動しないが、鋼管杭等のように前後方向の位置調整が必要な場合には、同様に接続される。また、図２において、クランプ１１の開閉、左右動を位置決めする油圧ホースの配管はそれぞれ２本ずつであるが、１本として図示している。なお、図２に示すプラットフォーム３は、クランプ１１の開閉、左右動および前後動のための油圧ホース４５、４６、４７が備えられているが、クランプ１１の前後動が不要な杭専用のプラットフォームとする場合、前後動用の油圧ホース４７は無くてもよい。

【0037】

＜クランプにおける従来の油圧回路＞
本発明者らは、図２を参照して上述した油圧配管のうち、特に複数のクランプ１１（第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄ）の開閉を行う油圧回路に関し、従来の回路構成では把持力を安定的に維持するのに問題があることに着目した。以下、その問題点について油圧回路図を参照して説明する。なお、図１及び図２では、複数のクランプ１１が有する複数のシリンダを一括して「油圧シリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）」として図示したが、以下では、個々のクランプ１１ａ～１１ｄが有する開閉用のシリンダに別符号を付して説明する場合がある。

【0038】

図３は、従来のクランプにおける油圧回路Ｓ１の概略説明図であり、図中の矢印は油の流れを示している。図３に示すように、油圧ユニット５に接続された送油配管４１は、制御マニホールド４３（図３では図示せず）及び切替バルブ４４に接続される。クランプ１１側には、送油を行うことでクランプ１１に油圧を供給し、開閉に関する圧力制御を行う圧力制御回路６０が設けられる。圧力制御回路６０には、当該圧力制御回路６０内の油圧の圧力を検知する圧力検知機構としての圧力センサＣ１が設けられる。

【0039】

複数のクランプ１１（第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄ）はそれぞれ２つの開閉用シリンダ（以下、単にシリンダとも記載）を有している。図示のように、第１クランプ１１ａはシリンダ７０ａ、７０ｂを有し、第２クランプ１１ｂはシリンダ７２ａ、７２ｂを有し、第３クランプ１１ｃはシリンダ７４ａ、７４ｂを有し、第４クランプ１１ｄはシリンダ７６ａ、７６ｂを有している。

【0040】

圧力制御回路６０には、当該圧力制御回路６０の下流側（クランプ側）において分岐し、各クランプ１１ａ～１１ｄが有する複数のシリンダに油圧を供給する複数の分岐回路が設けられる。分岐回路の数は任意であり、例えば、図３の構成では、第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄ毎にそれぞれのクランプが有するシリンダに対し一括して油圧を供給する４つの分岐回路８０ａ～８０ｄが設けられる。

【0041】

圧力制御回路６０には、その上流側（例えば、リーダーマスト２２内の切替バルブ４４近傍）に圧力保持弁Ｖ１と圧力センサＣ１が設けられる。そして、複数の分岐回路８０ａ～８０ｄには、上記圧力保持弁Ｖ１とは異なる圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄがそれぞれ設けられる。

【0042】

油圧回路Ｓ１には、各クランプ１１ａ～１１ｄが有する複数のシリンダからの戻り油を上流側に流し、戻り油配管４２を介し油圧ユニット５に戻すための戻り回路９０が設けられる。

【0043】

図３に示した油圧回路Ｓ１においては、圧力制御回路６０及び分岐回路８０ａ～８０ｄによって各クランプ１１ａ～１１ｄが有する複数のシリンダに油圧を供給し、クランプ閉塞が行われる。クランプ閉塞した状態で圧力センサＣ１に基づき所定の圧力まで油圧供給を行った後、油圧の供給を停止した場合でも、圧力保持弁Ｖ１及びＶ２ａ～Ｖ２ｄの機能（油圧保持機能）により供給された油圧が保持され、クランプ閉塞状態が維持される。即ち、このような構成により把持機構としてのクランプ１１の把持力を保持している。圧力制御回路６０に設けられた圧力センサＣ１によって圧力制御回路６０内の圧力を測定し、例えば把持力が保持された状態や、圧力が低下している状態等の複数の状態を検知している。また、圧力センサＣ１では、圧力制御回路６０内の圧力の変動についても検知を行い、例えば、圧力低下速度等の検知も行われる。

【0044】

また、切替バルブ４４を切替え、戻り回路９０から圧力保持弁Ｖ１や圧力保持弁Ｖ２ａ～Ｖ２ｄに油圧を供給することで、圧力保持機能が開放され、圧力制御回路６０を介して戻り油を油圧ユニット５に戻す状態とすることでクランプ開放が行われる。

【0045】

以上説明したように構成される油圧回路Ｓ１においては、圧力保持弁Ｖ１及び圧力保持弁Ｖ２ａ～Ｖ２ｄで油圧を保持させることで、クランプ１１の把持力を保持している。しかしながら、例えば寒冷地等において周囲温度が急激に低下した際に、圧力制御回路６０を構成するホースは油量に対し表面積が大きく、ホース内の油温低下により油の体積収縮に伴う圧力センサＣ１での圧力低下速度に関する検知が発生しやすい。一方で、クランプ１１が有するシリンダやその周辺回路（例えば分岐回路８０ａ～８０ｄの一部）は油量に対し表面積が小さく、内部の油温が周囲温度の影響を受けにくいため、圧力低下は限定的である。

【0046】

換言すると、油圧回路Ｓ１では、寒冷地等において周囲温度が急激に低下した場合に、各クランプのシリンダ７０ａ、７０ｂ、シリンダ７２ａ、７２ｂ、シリンダ７４ａ、７４ｂ、シリンダ７６ａ、７６ｂと、圧力保持弁Ｖ２ａ～Ｖ２ｄと、の間で油圧を保持した状態では、クランプ１１が有するシリンダでは圧力低下が発生しておらず、十分な把持力が保持されている。それにも関わらず、圧力制御回路６０を構成するホース内の油の体積収縮により、圧力保持弁Ｖ１が正常に機能していても、圧力センサＣ１で圧力低下速度が顕著であるとの検知がなされてしまうといった問題点がある。

【0047】

＜本発明の実施形態に係る油圧回路＞
上述した従来の油圧回路Ｓ１における問題点に鑑み、本発明者らは以下に説明する構成の油圧回路Ｓ２により、上記のような問題点が解消されることを見出した。以下、本発明の実施形態に係る油圧回路Ｓ２について図４を参照して説明する。なお、従来の油圧回路Ｓ１と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。

【0048】

図４は、本発明の実施形態に係る油圧回路Ｓ２の概略説明図であり、図中の矢印は油の流れを示している。本実施形態に係る油圧回路Ｓ２においては、圧力制御回路６０の下流側（クランプ側）において分岐する複数の分岐回路の一部には圧力保持弁が設けられ、残りの分岐回路には圧力保持弁が設けられていない。一例として、図４に示すように、分岐回路８０ａ、８０ｂ、８０ｄにはそれぞれ圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｄが設けられ、分岐回路８０ｃには圧力保持弁が設けられていない。なお、圧力保持弁を設けない分岐回路やその数は任意であるが、少なくとも一部の分岐回路には圧力保持弁が設けられることが必要である。

【0049】

また、油圧回路Ｓ２に係る構成では、把持機構としてのクランプ１１を、所定の圧力で閉塞した際に、各クランプが有するシリンダの推力で、構造体として敢えて適度に弾性変形するような剛性でもって構成される。即ち、油圧回路Ｓ２のクランプ１１は、後述のように意図的に弾性変形させることで、油圧回路Ｓ２内の油圧を一部圧力制御回路６０に還流可能なよう弾性変形余分に蓄圧する蓄圧機構として機能することができるよう設計される。

【0050】

図４のように構成される油圧回路Ｓ２においては、圧力保持弁Ｖ１及び圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｄで油圧を保持させることで、クランプ１１の把持力が保持される。本発明者らは、その際にクランプ１１に適度に弾性変形するような鋼材を用いることで、クランプ１１の股部（図５を参照して後述する股部Ｏ）を中心に広がる方向に弾性変形し、特にクランプ１１の末端側に位置するシリンダ周辺の部材（シリンダの伸縮を受け止める部材）が大きく弾性変形することで、当該クランプ１１の末端部に位置するシリンダに、他の位置のシリンダよりも多く油圧が蓄圧されることを発見した。これを利用し、例えば寒冷地等において周囲温度が急激に低下した際には、クランプ１１を弾性変形させた蓄圧効果により、圧力保持弁の設けられていない分岐回路８０ｃから圧力制御回路６０に油が還流し、圧力制御回路６０の圧力低下が抑制され、圧力低下速度が小さく抑えられる。これは、圧力制御回路６０を構成するホースの断面積と、シリンダ（ここでは第３クランプ１１ｃのシリンダ７４ａ、７４ｂ）の断面積が大きく異なること、また、クランプ１１を油圧により弾性変形させ、蓄圧効果を持たせたことに起因する。

【0051】

図５は、クランプの弾性変形についての概略説明図であり、（ａ）は周辺拡大図、（ｂ）はＡ－Ａ断面である。また、図５（ｃ）は従来のクランプＡ－Ａ断面である。図５は一例として第３クランプ１１ｃが既設杭９を把持した状態のシリンダ７４ａ、７４ｂを図示したものである。図５（ａ）に示すように、第３クランプ１１ｃは例えば弾性変形可能な鋼材からなる構造体であり、シリンダ７４ａ、７４ｂに油を供給し、油圧により既設杭９を把持した場合（即ち、クランプ閉の状態）、構造体全体として例えば弾性変形量ｅ１が発生する。図示のように、弾性変形量は各シリンダ位置によって異なり、例えばｅ２、ｅ３となる。

【0052】

ここで、油圧回路Ｓ２を構成するホースの内径φｄとシリンダ７４ａ、７４ｂの内径φＤは大きく異なり、当然、その断面積も大きく異なる。例えば、シリンダ７４ａ、７４ｂの内径断面積ＡＤは、油圧回路Ｓ２を構成するホースの内径断面積Ａｄの３０倍～４００倍程度である。

【0053】

このように、クランプ１１が構造体として弾性変形した状態で、例えば寒冷地等において周囲温度が急激に低下すると、圧力制御回路６０を構成するホース内の油の体積が収縮する。そして、圧力保持弁の設けられていない分岐回路８０ｃにおいてその弾性変形が戻り、蓄圧効果が解放されることで分岐回路８０ｃから圧力制御回路６０に油が還流し、圧力制御回路６０の圧力低下が抑制され、圧力低下速度が小さく抑えられる。還流される油の量は例えば図５に示す例では「シリンダ７４ａ、７４ｂの内径断面積ＡＤ×（ｅ２＋ｅ３）」であり、内径断面積の小さい圧力制御回路６０を構成するホース内の圧力低下を抑制するには十分である。

【0054】

また、図５（ｂ）に示すクランプ断面の構成において、クランプ１１の股部Ｏの上部断面の縦方向長さをｈ、幅方向長さをｂとし、図５（ｂ）の本発明構成の寸法をｈ２×ｂ２、（ｃ）の従来構成の寸法をｈ１×ｂ１とする。クランプ１１の広がり方向の剛性に関わる断面二次モーメントＩｘは長さｈ方向の距離の３乗に比例することが分かっている。よって、ｈ方向長さの寸法を小さくしクランプ１１の股部Ｏの断面積を小さくすることでたわみ易くすることができる。即ち、図５（ｂ）に示す本発明の寸法であるｈ２を、図５（ｃ）に示す従来の寸法であるｈ１に比べ小さく設計し、たわみ易く構成することが好ましい。なお、図５（ａ）に示すＢ－Ｂ断面についても同様である。

【0055】

また、弾性変形量はシリンダ７４ａ、７４ｂのシリンダ推力Ｐ（図５中の矢印参照）や股部Ｏから各シリンダまでの距離Ｌ（図５中のＬ１、Ｌ２）に比例して増加する傾向がある。そのため、クランプ１１及びシリンダ７４ａ、７４ｂの設計においては、上記推力Ｐと距離Ｌを好適に定め、所望の弾性変形量となるように構成することが好ましい。

【0056】

以上説明したように、クランプ１１及びシリンダ７４ａ、７４ｂを、クランプ１１の股部Ｏの縦方向長さｈや、シリンダ７４ａ、７４ｂのシリンダ推力Ｐや股部Ｏから各シリンダまでの距離Ｌを、所望の弾性変形量が達成されるように設計することが好ましい。その際、クランプ１１及びシリンダ７４ａ、７４ｂが機械としてたわみ過多で壊れない範囲での設計を行う必要がある。

【0057】

＜作用効果＞
以上、図４及び図５を参照して説明した本実施形態に係る油圧回路Ｓ２によれば、以下のような作用効果が享受される。圧力保持弁Ｖ１及び圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｄで油圧を保持させ既設杭９を把持している状態（クランプ閉状態）において、圧力制御回路６０を構成するホース内の油の体積が収縮し圧力低下が懸念される場合であっても、シリンダ７４ａ、７４ｂが配置された分岐回路８０ｃから圧力制御回路６０に油が還流し、圧力低下が抑制され、圧力低下速度が小さく抑えられる。即ち、クランプ１１における油圧の圧力検知を精度良く行うことができる。

【0058】

特に、本実施形態のように、油圧回路上流側（即ち、圧力制御回路６０上流側）に圧力センサＣ１が設けられている場合、圧力保持弁Ｖ１及び圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｄで油圧が保持され各クランプ１１ａ～１１ｄにおいて圧力低下が発生しておらず、十分な把持力が保持されているにも関わらず、圧力センサＣ１で圧力低下速度の増加が検出されてしまうといった挙動が回避される。これにより、圧力センサＣ１の検知に基づき、クランプ１１を安定的に作動させることが可能となる。なお、各クランプ１１ａ～１１ｄの圧力検知を確実に行い安定的に作動させるために、各クランプのシリンダ近傍に圧力センサを取り付けることも考え得るが、装置全体の大型化やコスト増が懸念される。

【0059】

また、従来の油圧回路Ｓ１（図３参照）と、本実施形態に係る油圧回路Ｓ２（図４参照）を比較して分かるように、本実施形態に係る構成は、従来の油圧回路Ｓ１において、一部の分岐回路（ここでは分岐回路８０ｃ）に敢えて圧力保持弁Ｖ２ｃを設けない構成としたものである。これにより、追加機器や追加制御等を必要とせず、杭圧入機１の軽量化や小型化が図られる。併せて、クランプ１１における油圧の圧力検知の精度を向上させ、クランプ１１を安定的に作動させることができる。加えて、従来の構成から機器を減ずることができるため、コストの減少が図られる。

【0060】

以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0061】

上記実施形態に係る油圧回路Ｓ２では、分岐回路８０ａ、８０ｂ、８０ｄにそれぞれ圧力保持弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｄが設けられ、分岐回路８０ｃに圧力保持弁が設けられていない構成について図示し説明したが、圧力保持弁の数や配置構成はこれに限られるものではない。即ち、圧力保持弁は複数の分岐回路のうち少なくとも１以上の分岐回路に設けられる必要があり、少なくとも１以上の他の分岐回路に圧力保持弁が設けられず、クランプの弾性変形により発生する蓄圧効果を利用できるような構成であれば良い。ここで、圧力保持弁は、既設杭９を把持するクランプのシリンダに接続された分岐回路に設けられるのが望ましい。これは、圧力制御回路６０と分岐回路の両方に圧力保持弁を設けることで、杭圧入機１の駆動が停止した場合であっても、クランプの把持力を２重に保持することが望ましいからである。

【0062】

例えば、上記実施形態に係る油圧回路Ｓ２では、分岐回路８０ｃにのみ圧力保持弁が設けられない場合を図示したが、分岐回路８０ｂにのみ圧力保持弁が設けられない場合や、分岐回路８０ｂと８０ｃの両方において圧力保持弁が設けられない場合も考え得る。また、分岐回路８０ａや８０ｄに圧力保持弁が設けられない構成も考え得る。複数のクランプを備えた杭圧入機１では、後端の一部のクランプ（例えばクランプ１１ｃ及び／又は１１ｄ）は既設杭９を把持しないことがあるため、クランプを安定的に作動させる観点から、分岐回路８０ａと８０ｂのいずれか一方又は両方において圧力保持弁を設けない構成としても良い。

【0063】

また、上記実施形態では、杭圧入機１のサドル１２には４つのクランプ１１（１１ａ～１１ｄ）が装着される場合を図示し説明したが、クランプ１１の数はこれに限定されるものではない。例えば、杭圧入機の種類によっては、３つのクランプが装着され、その第１クランプ～第３クランプに対し本発明は容易に適用されうる。

【0064】

また、上記実施形態に係る油圧回路Ｓ２では、所定の箇所、例えば分岐回路８０ｃに圧力保持弁が設けない構成について図示し説明したが、所定の箇所において圧力保持弁で油圧を保持させないといった手段を用いても良い。

【0065】

また、本発明の適用範囲として、上記実施形態では複数のクランプ１１（第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄ）の開閉を行う油圧回路に適用する場合を図示して説明したが、本発明は油圧回路から供給される油圧により作動する種々の機構や装置に対し適用可能である。例えば、杭圧入機のチャック、ケーシングチャック、ケーシングロックといった種々の把持機構であり、構造体として弾性変形するいわゆる蓄圧機構として機能するような装置に適用される。

【0066】

＜本発明の他実施形態＞
上記実施形態に係る油圧回路Ｓ２においては、第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄ毎にそれぞれのクランプが有するシリンダに対し一括して油圧を供給する４つの分岐回路８０ａ～８０ｄが設けられる構成を図示したが、本発明に係る油圧回路の構成はこれに限られるものではない。以下、本発明の他実施形態に係る油圧回路Ｓ３について図６を参照して説明する。なお、以下では、上記の油圧回路Ｓ１、Ｓ２と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。

【0067】

図６は本発明の他実施形態に係る油圧回路Ｓ３の概略説明図であり、図中の矢印は油の流れを示している。図６に示すように、他実施形態に係る油圧回路Ｓ３においては、各分岐回路８０ａ～８０ｄが、第１クランプ１１ａ～第４クランプ１１ｄが有する２つのシリンダごとに接続される。換言すると、各分岐回路８０ａ～８０ｄのそれぞれが、一方のシリンダに接続される第１の回路と、他方のシリンダに接続される第２の回路と、を有する構成となっている。例えば、分岐回路８０ａは、一方のシリンダ７０ａに接続される第１の回路８２ａと、他方のシリンダ７０ｂに接続される第２の回路８２ｂを有する。同様に、分岐回路８０ｂは一方のシリンダ７２ａに接続される第１の回路８４ａと、他方のシリンダ７２ｂに接続される第２の回路８４ｂを有し、分岐回路８０ｃは一方のシリンダ７４ａに接続される第１の回路８６ａと、他方のシリンダ７４ｂに接続される第２の回路８６ｂを有し、分岐回路８０ｄは一方のシリンダ７６ａに接続される第１の回路８８ａと、他方のシリンダ７６ｂに接続される第２の回路８８ｂを有する。

【0068】

各分岐回路８０ａ～８０ｄにおいて、第１の回路８２ａ、８４ａ、８６ａ、８８ａには圧力保持弁Ｖ２ａ～Ｖ２ｄが設けられている。一方で、第２の回路８２ｂ、８４ｂ、８６ｂ、８８ｂには圧力保持弁が設けられていない。

【0069】

図６のように構成される油圧回路Ｓ３においては、圧力保持弁Ｖ１及び圧力保持弁Ｖ２ａ～Ｖ２ｄで油圧を保持させることで、各クランプ１１ａ～１１ｄの少なくとも１つずつのシリンダの圧力が保持され、把持力が保持される。この状態で、例えば寒冷地等において周囲温度が急激に低下した際には、圧力保持弁の設けられていない第２の回路８２ｂ、８４ｂ、８６ｂ、８８ｂから、上流側である圧力制御回路６０に油が還流し、圧力制御回路６０の圧力低下が抑制され、圧力低下速度が小さく抑えられる。これは、上記実施形態で説明したように、圧力制御回路６０を構成するホースの断面積と、シリンダ（ここではシリンダ７０ｂ～７６ｂ）の断面積が大きく異なること、また、クランプ１１を油圧により弾性変形させ、蓄圧効果を持たせたことに起因する。

【0070】

なお、図６に示す油圧回路Ｓ３では、分岐回路８０ａ～８０ｄの全てが第１の回路及び第２の回路を有する構成について図示したが、このような回路構成を全ての分岐回路８０ａ～８０ｄに適用しなくても良い。即ち、分岐回路８０ａ～８０ｄの少なくとも１つ以上において、第１の回路と第２の回路を設けた構成にすれば良い。その場合、第１の回路と第２の回路を設けない分岐回路の構成は、従来の油圧回路Ｓ１と同様に、クランプが有するシリンダに対し一括して油圧を供給するような回路構成とすれば良い。

【0071】

第１の回路と第２の回路を設けた構成とする分岐回路やその数は任意であるが、少なくとも一部の分岐回路を当該構成とすることが必要である。複数のクランプを備えた杭圧入機１では、後端の一部のクランプ（例えばクランプ１１ｃ及び／又は１１ｄ）は既設杭９を把持しないことがあるため、クランプを安定的に作動させる観点から、分岐回路８０ａと８０ｂのいずれか一方又は両方において第１の回路と第２の回路を設けた回路構成にすることが望ましい。

【0072】

＜実施例＞
本発明の実施例として、上記実施形態で説明した油圧回路Ｓ２における圧力低下抑制の効果を確認すべく、油温が低下した際の圧力制御回路の圧力変化について検証を行った。具体的には、分岐回路に圧力保持弁を設けた場合の圧力制御回路と、圧力保持弁を設けない場合の圧力制御回路と、で時間経過に応じて油温が低下した際の回路内の圧力変化を測定した。図７は本発明の実施例に係る圧力変化に関するグラフである。

【0073】

図７に示すように、回路内の油温が１０分間の間に３２℃から２１℃まで低下した場合に、圧力保持弁を設けた場合の圧力制御回路内の圧力は、わずか６分間で３４ＭＰａから２０ＭＰａまで低下した。一方、圧力保持弁を設けない場合の圧力制御回路内の圧力は、１０分間で３４ＭＰａから２７ＭＰａに低下するにとどまった。図７に示す結果から、例えば寒冷地等において杭圧入機の周囲温度が急激に低下し、それに伴い圧力制御回路内の油温が低下した場合であっても、分岐回路に圧力保持弁を設けないような回路構成を採ることで圧力センサＣ１において検出される圧力低下速度が小さく抑えられることが分かった。本実施例の結果から、分岐回路に圧力保持弁を敢えて設けず、クランプの構造体としての弾性変形を用い、そこに生じる蓄圧効果を利用することで、圧力センサを圧力制御回路内に設けた場合に、クランプにおける油圧の圧力検知を精度良く行うことができることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明は、杭を地盤に圧入する杭圧入機に適用できる。

【符号の説明】

【0075】

１…杭圧入機
２…反力ブロック
３…プラットフォーム
４…圧入ブロック
５…油圧ユニット
９…既設杭
１０…杭
１１…クランプ
１１ａ…第１クランプ
１１ｂ…第２クランプ
１１ｃ…第３クランプ
１１ｄ…第４クランプ
１２…サドル
１３…スライドガイド
１４…ブラケット
１６…油圧シリンダ
２１…スライドフレーム
２２…リーダーマスト
２３…前後シリンダ
２６…スライドガイド
２７…ブラケット
３１…チャック
３２…チャックフレーム
３３…昇降シリンダ
３５…チャック機構
４１…送油配管
４２…戻り油配管
４３…制御マニホールド
４４…切替バルブ
４５、４６、４７…油圧ホース
６０…圧力制御回路
７０ａ、７０ｂ…（第１クランプの）シリンダ
７２ａ、７２ｂ…（第２クランプの）シリンダ
７４ａ、７４ｂ…（第３クランプの）シリンダ
７６ａ、７６ｂ…（第４クランプの）シリンダ
８０ａ～８０ｄ…分岐回路
９０…戻り回路
Ｃ１…圧力センサ
Ｓ１…（従来の）油圧回路
Ｓ２…（本発明の実施形態に係る）油圧回路
Ｓ３…（本発明の他実施形態に係る）油圧回路
Ｖ１…圧力保持弁
Ｖ２ａ～Ｖ２ｄ…圧力保持弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】