特許 7550345 圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   E02D 7/20 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

E02D7/20

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024541605

(86)(22)【出願日】2024-04-03

(86)【国際出願番号】 JP2024013798

【審査請求日】2024-07-10

(31)【優先権主張番号】P 2023062081

(32)【優先日】2023-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(72)【発明者】

【氏名】八尾 知哉

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３１７７６９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２１－０８５７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１６５５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／２０９６４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭を把持するチャックと、既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、を備える圧入機を用いた圧入施工方法であって、
前記チャックで杭を把持する把持工程と、
前記圧入機から離れて配置された計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の、客観座標系における位置を計測する位置計測工程と、
前記計測管理装置と前記圧入機とが通信を行う通信工程と、
前記位置計測工程によって計測された前記客観座標系における前記杭の第１位置情報と、前記サドルの進行方向を基準とする主観座標系における前記チャックの位置に関する第２位置情報と、を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成する指令生成工程と、
前記圧入機が、前記指令に基づいて動作し、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させる位置決め工程と、
前記位置決め工程後における前記杭の位置において、前記杭を地盤に圧入する圧入工程と、を有し、
前記通信工程では少なくとも前記第１位置情報の通信を行い、
前記主観座標系の原点は、前記マストが前記サドルに対して最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸である、圧入施工方法。

【請求項2】

前記通信工程において、前記計測管理装置は、前記位置計測工程によって計測された前記第１位置情報を前記圧入機に送信し、
前記指令生成工程において、前記圧入機の制御部は、前記第１位置情報および前記第２位置情報を用いて前記指令を生成する、請求項１に記載の圧入施工方法。

【請求項3】

前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の管理角度に対する傾きを計測する傾き計測工程と、
前記傾き計測工程によって計測された前記杭の傾き情報を用いて、前記杭の傾きを補正する傾き補正工程と、を有する、請求項１に記載の圧入施工方法。

【請求項4】

前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の天端高さを計測する天端高さ計測工程を有し、
前記圧入工程において、前記天端高さ計測工程によって計測された前記天端高さ情報を用いて、前記杭を前記地盤の所定の深さまで圧入する、請求項１に記載の圧入施工方法。

【請求項5】

前記位置計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点の位置を測定し、
前記傾き計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点および上部の２点の位置を測定する、請求項３に記載の圧入施工方法。

【請求項6】

前記位置計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点の位置を測定し、
前記天端高さ計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の上方に取り付けられたターゲットの位置を測定する、請求項４に記載の圧入施工方法。

【請求項7】

前記マストの、旋回動作における旋回オーバーラン量および直動動作における直動オーバーラン量を取得する、オーバーラン量取得工程をさらに有し、
前記位置決め工程では、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて算出される前記マストの旋回量から前記旋回オーバーラン量を差し引いた結果と、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて算出される前記マストの直動移動量から前記直動オーバーラン量を差し引いた結果と、を用いて、前記マストの旋回動作および直動動作を行う、請求項１または２に記載の圧入施工方法。

【請求項8】

前記複数のクランプには、最も前方にある第１クランプと、前記第１クランプに隣接する第２クランプと、前記第２クランプに隣接する第３クランプと、が含まれ、
前記圧入工程において前記杭が地盤に所定量圧入された後、前記杭に隣接する第１既設杭を前記圧入機が圧入した際に記憶した前記第１既設杭の位置情報に基づいて前記第１クランプを前記第１既設杭に向けて移動させ、前記第１クランプが前記第１既設杭に隣接する第２既設杭を保持した際に記憶した前記第１クランプの位置情報に基づいて前記第２クランプを前記第２既設杭に向けて移動させ、前記第２クランプが前記第２既設杭に隣接する第３既設杭を保持した際に記憶した前記第２クランプの位置情報に基づいて前記第３クランプを前記第３既設杭に向けて移動させる、請求項１に記載の圧入施工方法。

【請求項9】

圧入機と、
前記圧入機から離れて配置されて前記圧入機と通信を行う計測管理装置と、を備え、
前記圧入機は、
杭を把持するチャックと、
既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、
前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、
前記チャックの位置を検出するセンサと、
前記チャック、前記マスト、および前記サドルの動作を制御する制御部と、を有し、
前記計測管理装置は、前記チャックが把持した前記杭の位置を計測することで、客観座標系における前記杭の第１位置情報を取得し、
前記センサは、前記チャックの位置を検出することで、前記サドルの進行方向を基準とする主観座標系における前記杭の第２位置情報を取得し、
前記制御部または前記計測管理装置は、前記第１位置情報および前記第２位置情報を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成し、
前記圧入機は、前記指令に基づいて動作し、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させ、前記杭を地盤に圧入し、
前記圧入機と前記計測管理装置とは、少なくとも前記第１位置情報の通信を行い、
前記主観座標系の原点は、前記サドルに対して前記マストが最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸である、圧入施工システム。

【請求項10】

杭を把持するチャックと、既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、を有する圧入機および計測管理装置を備えた圧入施工システムに含まれるコンピュータに、
前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した杭の、客観座標系における位置を計測する処理と、
前記計測管理装置と前記圧入機とが、少なくとも、前記客観座標系における前記杭の第１位置情報の通信を行う処理と、
前記第１位置情報と、前記サドルの進行方向を基準とし、前記マストが前記サドルに対して最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸を原点とする主観座標系における前記チャックの位置に関する第２位置情報と、を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成する処理と、
前記圧入機を、前記指令に基づいて動作させ、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させる処理と、
移動後の前記杭の位置において、前記杭を地盤に圧入する処理と、を実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラムに関する。
本願は、２０２３年４月６日に日本に出願された特願２０２３－０６２０８１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

従来から、杭を圧入施工する際の自動化が進められている。例えば特許文献１には、第１の杭の圧入が完了した後、次の第２の杭を圧入する際に、圧入機を自動的に移動（自走）させるための制御方法が開示されている。より具体的に、特許文献１の圧入機は、サドルと、サドルの下部に設けられて既設杭を保持する複数のクランプと、サドルに対して前後移動可能なスライドフレームと、スライドフレームに対して旋回可能なマストと、マストに取り付けられて杭を把持するチャックと、を備える。杭を把持したチャックが上下動することで、杭が地盤に圧入される。特許文献１の制御方法では、クランプやマストの移動量を自動的に算出し、当該移動量に基づいて制御を行うことで、自走を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】日本国特開２０２０－８４６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

杭を圧入施工する際には、目標とする位置まで杭を移動させる必要がある。従来の技術では、目標とする位置まで杭を移動させることについての自動化が実現できていなかった。

【0005】

本開示はこのような事情を考慮してなされ、目標とする位置まで杭を移動させることの自動化を実現できる圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示の態様１に係る圧入施工方法は、杭を把持するチャックと、既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、を備える圧入機を用いた圧入施工方法であって、前記チャックで杭を把持する把持工程と、前記圧入機から離れて配置された計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の、客観座標系における位置を計測する位置計測工程と、前記計測管理装置と前記圧入機とが通信を行う通信工程と、前記位置計測工程によって計測された前記客観座標系における前記杭の第１位置情報と、前記サドルの進行方向を基準とする主観座標系における前記チャックの位置に関する第２位置情報と、を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成する指令生成工程と、前記圧入機が、前記指令に基づいて動作し、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させる位置決め工程と、前記位置決め工程後における前記杭の位置において、前記杭を地盤に圧入する圧入工程と、を有し、前記通信工程では少なくとも前記第１位置情報の通信を行い、前記主観座標系の原点は、前記マストが前記サドルに対して最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸である。

【0007】

本開示の態様２は、態様１に係る圧入施工方法であって、前記通信工程において、前記計測管理装置は、前記位置計測工程によって計測された前記第１位置情報を前記圧入機に送信し、前記指令生成工程において、前記圧入機の制御部は、前記第１位置情報および前記第２位置情報を用いて前記指令を生成する。

【0008】

本開示の態様３は、態様１または２に係る圧入施工方法であって、前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の管理角度に対する傾きを計測する傾き計測工程と、前記傾き計測工程によって計測された前記杭の傾き情報を用いて、前記杭の傾きを補正する傾き補正工程と、を有する。

【0009】

本開示の態様４は、態様１から３のいずれかに係る圧入施工方法であって、前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した前記杭の天端高さを計測する天端高さ計測工程を有し、前記圧入工程において、前記天端高さ計測工程によって計測された前記天端高さ情報を用いて、前記杭を前記地盤の所定の深さまで圧入する。

【0010】

本開示の態様５は、態様３に係る圧入施工方法であって、前記位置計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点の位置を測定し、前記傾き計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点および上部の２点の位置を測定する。

【0011】

本開示の態様６は、態様４に係る圧入施工方法であって、前記位置計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の下部の２点の位置を測定し、前記天端高さ計測工程において、前記計測管理装置は、前記杭の上方に取り付けられたターゲットの位置を測定する。

【0012】

本開示の態様７は、態様１から６のいずれかに係る圧入施工方法であって、前記マストの、旋回動作における旋回オーバーラン量および直動動作における直動オーバーラン量を取得する、オーバーラン量取得工程をさらに有し、前記位置決め工程では、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて算出される前記マストの旋回量から前記旋回オーバーラン量を差し引いた結果と、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて算出される前記マストの直動移動量から前記直動オーバーラン量を差し引いた結果と、を用いて、前記マストの旋回動作および直動動作を行う。

【0013】

本開示の態様８は、態様１から７のいずれかに係る圧入施工方法であって、前記複数のクランプには、最も前方にある第１クランプと、前記第１クランプに隣接する第２クランプと、前記第２クランプに隣接する第３クランプと、が含まれ、前記圧入工程において前記杭が地盤に所定量圧入された後、前記杭に隣接する第１既設杭を前記圧入機が圧入した際に記憶した前記第１既設杭の位置情報に基づいて前記第１クランプを前記第１既設杭に向けて移動させ、前記第１クランプが前記第１既設杭に隣接する第２既設杭を保持した際に記憶した前記第１クランプの位置情報に基づいて前記第２クランプを前記第２既設杭に向けて移動させ、前記第２クランプが前記第２既設杭に隣接する第３既設杭を保持した際に記憶した前記第２クランプの位置情報に基づいて前記第３クランプを前記第３既設杭に向けて移動させる。

【0014】

本開示の態様９に係る圧入施工システムは、圧入機と、前記圧入機から離れて配置されて前記圧入機と通信を行う計測管理装置と、を備え、前記圧入機は、杭を把持するチャックと、既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、前記チャックの位置を検出するセンサと、前記チャック、前記マスト、および前記サドルの動作を制御する制御部と、を有し、前記計測管理装置は、前記チャックが把持した前記杭の位置を計測することで、客観座標系における前記杭の第１位置情報を取得し、前記センサは、前記チャックの位置を検出することで、前記サドルの進行方向を基準とする主観座標系における前記杭の第２位置情報を取得し、前記制御部または前記計測管理装置は、前記第１位置情報および前記第２位置情報を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成し、前記圧入機は、前記指令に基づいて動作し、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させ、前記杭を地盤に圧入し、前記圧入機と前記計測管理装置とは、少なくとも前記第１位置情報の通信を行い、前記主観座標系の原点は、前記サドルに対して前記マストが最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸である。

【0015】

本開示の態様１０に係るプログラムは、杭を把持するチャックと、既設杭を保持して前記既設杭から反力を得る複数のクランプが取り付けられたサドルと、前記サドルに対して前後移動可能であって前記チャックを支持する旋回動作可能なマストと、を有する圧入機および計測管理装置を備えた圧入施工システムに含まれるコンピュータに、前記計測管理装置によって、前記チャックが把持した杭の、客観座標系における位置を計測する処理と、前記計測管理装置と前記圧入機とが、少なくとも、前記客観座標系における前記杭の第１位置情報の通信を行う処理と、前記第１位置情報と、前記サドルの進行方向を基準とし、前記マストが前記サドルに対して最も後方に位置したときの前記マストの旋回中心軸を原点とする主観座標系における前記チャックの位置に関する第２位置情報と、を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成する処理と、前記圧入機を、前記指令に基づいて動作させ、前記チャックが把持した前記杭を前記目標位置に移動させる処理と、移動後の前記杭の位置において、前記杭を地盤に圧入する処理と、を実行させる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の上記態様に係る圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラムによれば、目標とする位置まで杭を移動させることの自動化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る圧入施工システムの概略図である。

【図2】本実施形態に係る圧入機の構成を説明する図である。

【図3】杭に打ち下げ装置が取り付けられた状態を示す図である。

【図4】本実施形態に係る圧入施工方法を説明する図である。

【図5】図４に続く工程を説明する図である。

【図6】圧入機を上方から見た図であって、（ａ）は主観座標系を示し、（ｂ）は客観座標系を示す。

【図7】客観座標系の位置情報を主観座標系に変換するための圧入機の動作を説明する図である。

【図8】本実施形態の圧入施工方法における位置決め工程を説明するフローチャートである。

【図9】本実施形態の圧入施工方法における圧入工程を説明するフローチャートである。

【図10】オーバーラン量について説明する図である。

【図11】本実施形態の圧入施工方法におけるオーバーラン量取得工程を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本実施形態の圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラムについて図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧入施工システムＳは、圧入機１（圧入引抜機）と、計測管理装置２と、を備える。圧入機１は、杭を地盤に圧入したり、杭を地盤から引き抜いたりすることが可能である。ただし、圧入機１は杭を地盤から引き抜く機能を有していなくてもよい。

【0019】

本実施形態では、内側から保持可能な杭を圧入施工する圧入機１を例として説明する。内側から保持可能な杭としては、例えば、鋼管杭、鋼管矢板、コンクリート杭などが挙げられる。図１等では、杭の一例として、鋼管杭を表示している。ただし、圧入施工の対象となる杭の種類は、鋼管杭に限らず、特に限定されない。外側から保持可能な杭を、圧入施工の対象としてもよい。

【0020】

計測管理装置２は、計測部３と、管理部４と、を有する。計測部３は、例えばトータルステーションである。計測部３は、杭の位置を測定することが可能である。管理部４は、例えばノートパソコン等である。管理部４は、計測部３と通信を行う。また、計測管理装置２は、圧入機１と通信を行う。計測部３および管理部４のうち、一方が圧入機１と通信してもよいし、両方が圧入機１と通信してもよい。本明細書において、「通信」の具体的方法は特に限定されないが、無線通信（例えばBluetooth（登録商標））が好適である。本実施形態の「通信」が、有線通信によって行われてもよい。

【0021】

図２に示すように、圧入機１は、マスト２０と、スライドフレーム１２と、サドル１０と、複数のクランプ１１と、チャック２５と、シリンダ３０と、マスト前後センサ５０と、マスト旋回センサ５１と、チャック上下センサ５２と、チャック回転センサ５３と、第１クランプ前後センサ５４Ａと、第２クランプ前後センサ５４Ｂと、第３クランプ前後センサ５４Ｃと、第１クランプ左右センサ５５Ａと、第２クランプ左右センサ５５Ｂと、第３クランプ左右センサ５５Ｃと、制御部６０と、を備えている。

【0022】

（方向定義）
本明細書における圧入機の「前方」とは、施工を進める方向を示す。図１、図２、図４等では、右側が圧入機１の前方であり、左側が圧入機１の後方である。本実施形態の圧入機１において、マスト２０が設けられている側を上側と称し、サドル１０が設けられている側を下側と称する。前後方向および上下方向の双方に直交する方向を、左右方向と称する。なお、圧入機１の「前進」の方向は、左右方向（図１の紙面に直交する方向）の成分を含んでいてもよい。また、本明細書において、「サドル１０の進行方向」とは、圧入施工を進めるうえでの計画法線の方向を意味する。本実施形態における上下方向は、鉛直方向（重力方向）と平行であってもよいし、鉛直方向に対して傾いていてもよい。

【0023】

複数のクランプ１１は、サドル１０の下部に設けられている。圧入機１が備えるクランプ１１の数は、２以上の任意の数とすることができる。複数のクランプ１１は、前後方向に間隔を空けて配置されている。クランプ１１は、既に地盤Ｇに圧入されている杭の上端部を保持することで、サドル１０を杭（地盤Ｇ）に固定している。以下、既設の杭（既に地盤Ｇに圧入されている杭）を「既設杭」と称する場合がある。本実施形態のクランプ１１は、既設杭の内側に挿入されて拡径し、既設杭の内面に押しつけられることで、既設杭を内側から保持する。ただし、クランプ１１が既設杭を保持するための構造は特に限定されない。

【0024】

本明細書では、複数のクランプ１１を、圧入機１の移動方向の前から後に（図１において右から左に）、第１クランプ１１Ａ、第２クランプ１１Ｂ、および第３クランプ１１Ｃと称する場合がある。第１クランプ１１Ａは、複数のクランプ１１のうち最も前方にあるクランプ１１である。第２クランプ１１Ｂは、第１クランプ１１Ａの後方に隣り合う。第３クランプ１１Ｃは、第２クランプ１１Ｂの後方に隣り合う。図２は、３本の既設杭の上端部をクランプ１１Ａ～１１Ｃで保持してサドル１０を固定し、それら３本の既設杭の前方に、新たな１本の杭を圧入し終えた状態を示している。

【0025】

複数のクランプ１１は、サドル１０に対して、水平面に沿う任意の方向に移動可能である。例えば、クランプ１１は、サドル１０に対して前後方向に移動することもできるし、左右方向に移動することもできる。クランプ１１は、前後方向と左右方向を組み合わせた方向に移動することもできる。本実施形態の圧入機１では、複数のクランプ１１は互いに独立して動作（移動）できる。ただし、複数のクランプ１１の一部のクランプが、サドル１０に対して固定されていてもよい。

【0026】

スライドフレーム１２は、サドル１０の上部に、サドル１０に対して相対的に前後方向にスライド移動自在に設けられている。そのため、サドル１０は、スライドフレーム１２およびマスト２０に対して前後方向にスライド移動可能である。クランプ１１が既設杭を把持し、かつ、サドル１０に対するクランプ１１の位置が固定されている状態で、サドル１０をスライド移動させると、マスト２０およびチャック２５を既設杭に対して相対的に移動させることができる。このようにマスト２０およびチャック２５を移動させることを、以下では「直動」という。

【0027】

マスト２０は、スライドフレーム１２の上に設けられている。マスト２０は、スライドフレーム１２の中央部に設けられた回転軸２２を中心として、スライドフレーム１２に対して旋回することができる。マスト２０の旋回動作は、例えば、マスト２０の下方に設けられたモータなどの回転駆動源（図示せず）によって行われる。

【0028】

チャック２５は、マスト２０の前方に設けられている。チャック２５は、シリンダ３０の伸縮動作によって、マスト２０に対して昇降可能である。チャック２５は、チャックフレーム２６と、チャック把持部２７とを備える。チャックフレーム２６はマスト２０に対して昇降可能であり、チャック把持部２７はチャックフレーム２６に装着されている。本実施形態のチャック把持部２７は、杭を外側から把持可能である。

【0029】

チャック把持部２７は、チャックフレーム２６に対して、回転自在に装着されている。チャック把持部２７は、上下方向に延びる軸回りに回転可能である。これにより、チャック２５は、マスト２０に対して回転可能となる。チャック２５が杭を把持して回転させながら、シリンダ３０の動作によってチャック２５を下降させることで、杭を地盤に回転圧入することができる。ただし、圧入機１は杭を回転させずに圧入するものであってもよい。

【0030】

マスト前後センサ５０は、サドル１０とスライドフレーム１２との境界近傍に配置される。マスト前後センサ５０は、サドル１０とマスト２０との相対的な位置関係を検出する。マスト前後センサ５０は、スライドフレーム１２でのスライドに応じて、マスト２０の前後方向への移動量や移動方向を検出することができる。マスト旋回センサ５１は、マスト２０内に設けられ、回転軸２２を中心とするマスト２０の旋回角度を検出する。マスト前後センサ５０やマスト旋回センサ５１等は、チャック２５の位置、あるいはチャック２５によって把持された杭Ｐ（図１参照）の位置を、間接的に検出することができる。これらのセンサによって検出される位置は、主観座標系（詳細は後述）における数値である。

【0031】

チャック上下センサ５２は、マスト２０の前部に配置される。チャック上下センサ５２は、マスト２０とチャック２５の相対的な位置関係（上下位置関係）を検出する。チャック上下センサ５２は、チャック２５の上下方向への昇降量（移動量）や昇降方向を検出することができる。チャック回転センサ５３は、チャックフレーム２６近傍に配置され、チャック２５の回転角度を検出する。

【0032】

第１クランプ前後センサ５４Ａは、サドル１０と第１クランプ１１Ａとの境界近傍に配置される。第１クランプ前後センサ５４Ａは、第１クランプ１１Ａの前後方向位置を検出する。第１クランプ前後センサ５４Ａは、第１クランプ１１Ａの前後移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。第１クランプ左右センサ５５Ａは、サドル１０と第１クランプ１１Ａとの境界近傍に配置され、第１クランプ１１Ａの左右方向位置を検出する。第１クランプ左右センサ５５Ａは、第１クランプ１１Ａの左右移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。

【0033】

第２クランプ前後センサ５４Ｂは、サドル１０と第２クランプ１１Ｂとの境界近傍に配置される。第２クランプ前後センサ５４Ｂは、第２クランプ１１Ｂの前後方向位置を検出する。第２クランプ前後センサ５４Ｂは、第２クランプ１１Ｂの前後移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。第２クランプ左右センサ５５Ｂは、サドル１０と第２クランプ１１Ｂとの境界近傍に配置され、第２クランプ１１Ｂの左右方向位置を検出する。第２クランプ左右センサ５５Ｂは、第２クランプ１１Ｂの左右移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。

【0034】

第３クランプ前後センサ５４Ｃは、サドル１０と第３クランプ１１Ｃとの境界近傍に配置される。第３クランプ前後センサ５４Ｃは、第３クランプ１１Ｃの前後方向位置を検出する。第３クランプ前後センサ５４Ｃは、第３クランプ１１Ｃの前後移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。第３クランプ左右センサ５５Ｃは、サドル１０と第３クランプ１１Ｃとの境界近傍に配置され、第３クランプ１１Ｃの左右方向位置を検出する。第３クランプ左右センサ５５Ｃは、第３クランプ１１Ｃの左右移動およびそれに伴う保持可能位置の検出を行う。

【0035】

マスト前後センサ５０、マスト旋回センサ５１、チャック上下センサ５２、チャック回転センサ５３、クランプ前後センサ５４Ａ～５４Ｃ、クランプ左右センサ５５Ａ～５５Ｃとしては、公知のセンサを使用できる。例えば、ストロークセンサ、近接スイッチ、リミットスイッチ、圧力センサ等を適宜選択して使用できる。

【0036】

制御部６０は、マスト２０内に設けられている。制御部６０は、センサ５０～５３，５４Ａ～５４Ｃ，５５Ａ～５５Ｃに電気的に接続されている。制御部６０は、計測管理装置２との通信結果、各センサ５０～５３，５４Ａ～５４Ｃ，５５Ａ～５５Ｃによる検出結果、等に基づいて演算を行う。その演算結果に基づき、制御部６０は、圧入機１の各部の動作を制御する。

【0037】

図１に示すように、計測部３は、チャック２５によって把持された杭Ｐについて、位置、傾き、および天端高さ（上端高さ）を計測することができる。ここで、計測部３によって計測される杭Ｐの位置は、客観座標系における位置である。客観座標系とは、圧入機１の外部から客観的に観察した場合の座標系である。客観座標系の具体例としては、例えば、公共座標（平面直角座標系）、ＩＴＲＦ（国際地球基準座標系）、日本測地系２０１１、あるいはこれらに準拠した座標系が挙げられる。これに対して、圧入機１から主観的に観察した場合の座標系を、主観座標系という。

【0038】

図３を用いて、計測部３による計測について説明する。計測部３が杭Ｐの位置を計測する場合、具体的には、杭Ｐの下部に位置する２つの測定点（下部測定点ＭＬ）の位置を取得する。下部測定点ＭＬは、例えば、円筒状の杭Ｐの表面の位置である。計測部３は、２つの下部測定点ＭＬの位置に関する情報を、管理部４に送信する。管理部４は、この情報に基づき、客観座標系における杭Ｐの中心位置を演算する。

【0039】

計測部３が杭Ｐの傾きを計測する場合、２つの下部測定点ＭＬに加えて、杭Ｐの上部に位置する２つの測定点（上部測定点ＭＵ）の位置を取得する。つまり、傾きを計測する場合には、計測部３は合計で４点（２つの下部測定点ＭＬ，２つの上部測定点ＭＵ）の位置を取得する。上部測定点ＭＵは、例えば、円筒状の杭Ｐの表面の位置である。計測部３は、これらの４点の位置に関する情報を、管理部４に送信する。管理部４は、２つの下部測定点ＭＬに関する情報に基づき、杭Ｐの下部の中心位置を演算し、２つの上部測定点ＭＵに関する情報に基づき、杭Ｐの上部の中心位置を演算する。言い換えれば、２つの下部測定点ＭＬは、杭Ｐの下部の、水平方向における中心位置を演算可能な位置であり、２つの上部測定点ＭＵは、杭Ｐの上部の、水平方向における中心位置を演算可能な位置である。そして管理部４は、杭Ｐの上部の中心位置および下部の中心位置に基づき、杭Ｐの傾きを演算する。なお、圧入施工の進行に伴って杭Ｐは地盤Ｇ内に進入する。このため、下部測定点ＭＬの位置は、時間の経過とともに上方に移り変わる。実際の測定の一例として、下部測定点ＭＬは、チャック２５より下方かつ地面あるいは水面よりも上方の位置とされ、上部測定点ＭＵはチャック２５よりも上方の位置とされてもよい。

【0040】

図３に示すように、杭Ｐの上端には、打下装置５が取り付けられる場合がある。また、打下装置５には、測定用のプリズムなどのターゲットＭＴが取り付けられる場合がある。計測部３が杭Ｐの天端高さを計測する場合、ターゲットＭＴの位置を取得する。計測部３は、ターゲットＭＴの位置に関する情報を、管理部４に送信する。管理部４は、この情報に基づき演算を行い、天端高さ情報を生成する。例えば、杭Ｐの天端からターゲットＭＴまでの距離を、計測されたターゲットＭＴの高さ位置から差し引くことで、天端高さ情報が得られる。なお、ターゲットＭＴは、杭Ｐに直接取り付けられていてもよい。あるいは、打ち下げ装置ではない部材を介して、ターゲットＭＴが杭Ｐに間接的に取り付けられてもよい。つまり、ターゲットＭＴは、間接的又は直接的に杭Ｐの上方に取り付けられていれば、杭Ｐの天端高さを計測することができる。

【0041】

次に、図４、図５を用いて、本実施形態における圧入施工方法の概略について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、杭Ｐの上端に、ターゲットＭＴを備えた打下装置５を取り付ける。
次に、図４（ｂ）に示すように、複数の既設杭をクランプ１１によって保持した状態で、チャック２５に杭Ｐを把持させる（把持工程）。具体例として、杭Ｐをクレーンなどで吊下げて、チャック２５の上方から、チャック２５の内側に向けて杭Ｐを下降させてもよい。なお、既設杭をクランプ１１によって保持した状態にするまでの工程は、従来技術と同様であるため、説明を省略する。図４（ｂ）において、３つのクランプ１１によって各々保持されている３つの既設杭の前方には、別の既設杭が１つ配置されている。

【0042】

次に、図４（ｃ）に示すように、マスト２０を直動させたり旋回させたりすることで、チャック２５によって把持された杭Ｐの位置を、目標位置Ｏ３（図６、７参照）に移動させる（位置決め工程）。目標位置Ｏ３とは、圧入対象である杭Ｐの、工事計画上の設計座標である。詳細は後述するが、本実施形態では、この位置決め工程の自動化を実現する。
次に、図４（ｄ）に示すように、チャック２５によって把持された杭Ｐを地盤に圧入する（圧入工程）。本実施形態では、杭Ｐを回転させながら圧入するが、回転させずに圧入してもよい。チャック２５の位置が下限に到達した場合、いわゆる「掴みかえ」を行う。すなわち、チャック２５による杭Ｐの把持を解除し、図４（ｅ）に示すようにチャック２５を上方に移動させたあとで、再びチャック２５によって杭Ｐを把持し、圧入を継続する。

【0043】

圧入の継続により、地盤による杭Ｐの支持力が増加する。圧入機１の自重を支持可能な杭Ｐの支持力が得られた後、図５（ａ）に示すように、クランプ１１による既設杭の保持を解除し、圧入機１を上昇させる。具体的には、チャック２５によって杭Ｐを把持した状態で、マスト２０に対してチャック２５を下降させる。これにより、マスト２０等が上昇し、クランプ１１が既設杭から上方に離脱する。

【0044】

次いで、図５（ｂ）に示すように、サドル１０を前進させた後、圧入機１を下降させる。このとき、各クランプ１１は、図４（ｅ）において各自保持していた既設杭の前方に隣接した既設杭をそれぞれ保持する。本実施形態では、図４（ｅ）、図５（ａ）、（ｂ）に示す工程の自動化（すなわち圧入機１の自走）を実現している。

【0045】

ここで、圧入機１の自走について説明する。図４（ｅ）において、圧入中の杭Ｐに隣接する、圧入済みの杭を、第１既設杭Ｐ１と称する。また、第１クランプ１１Ａ～第３クランプ１１Ｃによって保持される圧入済みの杭を、それぞれ第２既設杭Ｐ２、第３既設杭Ｐ３、第４既設杭Ｐ４と称する。第１既設杭Ｐ１は、図４に示す工程の前に、圧入機１によって圧入された杭である。したがって、圧入機１は、第１既設杭Ｐ１の位置に関する情報を記憶している。また、圧入機１は、図４（ｅ）における第１クランプ１１Ａ、第２クランプ１１Ｂ、および第３クランプ１１Ｃの位置に関する情報も記憶している。これらの情報は、例えば、制御部６０が備えるメモリ（記憶領域）に記憶される。なお、これらの情報は、圧入機１が備える各センサ５０～５３，５４Ａ～５４Ｃ，５５Ａ～５５Ｃによる検出結果に基づいて生成される。

【0046】

自走を行う際、第１クランプ１１Ａは、第２既設杭Ｐ２から第１既設杭Ｐ１へと移動する。このとき、圧入機１が記憶する、第１既設杭Ｐ１の位置に関する情報が用いられる。また、第２クランプ１１Ｂは、第３既設杭Ｐ３から第２既設杭Ｐ２へと移動する。このとき、圧入機１が記憶する、第２既設杭Ｐ２を保持していた第１クランプ１１Ａの位置に関する情報が用いられる。同様に、第３クランプ１１Ｃは、第４既設杭Ｐ４から第３既設杭Ｐ３へと移動する。このとき、圧入機１が記憶する、第３既設杭Ｐ３を保持していた第２クランプ１１Ｂの位置に関する情報が用いられる。これにより、自走を行うことができる。

【0047】

次に、図５（ｃ）に示すように、チャック２５による杭Ｐの圧入を再開する。杭Ｐを圧入している間、適宜、杭Ｐの天端高さを計測する工程（天端高さ計測工程）が行われる。天端高さ計測工程では、先述の通り計測部３がターゲットＭＴの位置を取得し、その結果に基づき、管理部４が天端高さを演算する。演算結果は、圧入機１に送信されてもよい。

【0048】

図５（ｄ）に示すように、杭Ｐの天端高さが目標値に到達した場合、図５（ｅ）に示すように、打下装置５を撤去する。これにより、杭Ｐの圧入施工が完了する。その後、圧入が完了した杭Ｐを既設杭として用いてもよい。図４、図５の工程を繰り返すことで、順次、複数の杭が圧入施工される。

【0049】

次に、位置決め工程を自動化するための方法について説明する。まず、主観座標系および客観座標系の違いについて説明する。図６は圧入機１および杭Ｐを上方から見た図であり、（ａ）は主観座標系を示し、（ｂ）は客観座標系を示している。図６（ａ）に示すように、主観座標系は、圧入機１が備える構造物を基準とした座標系である。本実施形態では、主観座標系をα－β軸によって表している。α軸はサドル１０の長手方向（サドル１０とマスト２０とが相対移動する方向）に一致する。β軸は、平面視において、α軸に直交する。α軸とβ軸との交点（主観座標系の原点Ｏ１）は、マスト２０を最もサドル１０に対して後退させたときの、マスト２０の旋回中心軸（センターピンの中心軸）の位置である。

【0050】

図６（ｂ）に示すように、客観座標系は、主観座標系とは異なる座標系である。本実施形態では、客観座標系をＸ－Ｙ軸によって表している。図６（ｂ）の例において、Ｘ軸は、１つ前に圧入した杭（第１既設杭Ｐ１）の中心位置Ｏ２と、次の杭Ｐを圧入する工事計画上の目標位置Ｏ３と、を結んだ軸である。Ｙ軸は、平面視において、Ｘ軸に直交する。ここで、圧入機１を動作させるためには、主観座標系における指令値を生成する必要がある。その一方で、計測管理装置２が設定する目標位置Ｏ３は、客観座標系の値である。そこで、チャック２５に把持された杭Ｐを、目標位置Ｏ３に適切に移動させるためには、目標位置Ｏ３を主観座標系の数値に変換する。この変換は幾何学上の演算によって行われる。本実施形態では、計測管理装置２が客観座標系における目標位置Ｏ３等を制御部６０に入力し、制御部６０が目標位置Ｏ３を主観座標系の数値に変換する演算を実行する。

【0051】

以下、杭Ｐを位置決めするための具体的な方法について説明する。図７は、圧入機１を上方から見た図であり、位置決め工程における圧入機１の動作を示す概略図である。図７において、点Ａは位置決め工程の開始時における、チャック２５によって把持された杭Ｐの中心位置である。圧入機１は、マスト２０を前進させることで、杭Ｐの中心を点Ａから点Ｂに移動させる。その後、圧入機１は、マスト２０を移動（直動および旋回の一方または両方）させることで、杭Ｐの中心を点Ｂから目標位置Ｏ３へと移動させる。

【0052】

図８は、位置決め工程を説明するためのフローであり、図７に対応している。
図８に示すように、位置決め工程では、まず、ステップＳ１において点Ａにおける測定が行われる。ステップＳ１では、計測管理装置２が客観座標系における点Ａの測定を行い、かつ、圧入機１が主観座標系における点Ａの測定を行う。なお、主観座標系における測定は、マスト前後センサ５０やマスト旋回センサ５１等による検出結果に基づき、制御部６０が行う。

【0053】

次に、ステップＳ２において、マスト２０を前進させる。前進の距離は任意であり、例えば１００ｍｍである。なお、ステップＳ２において、マスト２０を前進ではなく後退させてもよい。ステップＳ２により、杭Ｐの中心の位置は、点Ａから点Ｂへと移動する。

【0054】

次に、ステップＳ３では、計測管理装置２が客観座標系における点Ｂの測定を行い、かつ、圧入機１が主観座標系における点Ｂの測定を行う。次に、ステップＳ４において、目標位置Ｏ３を、α－β座標系（主観座標系）の値に変換する演算を行う。この演算には、客観座標系での点Ａ、Ｂの位置に関する情報と、主観座標系での点Ａ、Ｂの位置に関する情報と、が用いられる。このように、目標位置Ｏ３とは異なる２つの点Ａ，Ｂについての情報が、主観座標系および客観座標系の両方で取得されていれば、目標位置Ｏ３を客観座標系から主観座標系に変換することは幾何学的に可能である。

【0055】

次に、ステップＳ５において、主観座標系における目標位置Ｏ３に向けて、杭Ｐを移動させる。具体的には、圧入機１のマスト２０を動作させるための指令を生成し、その指令に従ってマスト２０を動作させる。マスト２０の動作には、直動および旋回の一方または両方が含まれる。本実施形態では、マスト２０を動作させるための指令を、制御部６０が生成する。ただし、計測管理装置２が指令を生成し、制御部６０に入力することで、圧入機１を動作させてもよい。

【0056】

次に、ステップＳ６において、チャック２５によって把持された杭Ｐの位置を確認する。具体的には、計測管理装置２が杭Ｐの位置を計測し、目標位置Ｏ３と一致しているか否かを判定する。一致している場合、位置決め工程を終了し、図９に示す圧入工程に進む。一致していない場合、位置決め工程を再度行ってもよい。

【0057】

次に、図９を用いて、圧入工程について説明する。
まず、ステップＳ１１において天端高さの計測が行われる。具体的には、計測管理装置２がターゲットＭＴの位置を計測し、その結果に基づいて杭Ｐの天端高さが演算される。
次に、ステップＳ１２において圧入を開始する。具体的には、シリンダ３０の伸縮動作によってチャック２５を下降させる。圧入開始後、所定の間隔を空けて、ステップＳ１３における杭の傾き計測工程が行われる。杭の傾きは、計測管理装置２が４つの点（２つの下部測定点ＭＬ，２つの上部測定点ＭＵ）を計測した結果に基づいて算出される。傾き計測工程の結果、杭Ｐが管理角度に対して所定量を超えて傾いている場合、杭Ｐの傾きを補正する傾き補正工程が行われる。なお、工事計画上、杭Ｐは鉛直方向に対して意図的に傾けた状態で圧入される場合がある。つまり、杭Ｐを圧入する際の管理角度は、鉛直方向に平行であってもよいし、鉛直方向に対して傾斜してもよい。

【0058】

ステップＳ１３の後、ステップＳ１４において、圧入を継続する。次いで、ステップＳ１５において、天端高さの推測値が設定値に到達したか否かが判定される。天端高さの推測値は、ステップＳ１１における計測結果である天端高さ情報から、杭Ｐの圧入量（下降量）を差し引くことで得られる。天端高さの推測値が設定値に到達していない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１６において、チャック２５が下限に到達したか否かが判定される。チャック２５が下限に到達していない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１４に戻る。チャック２５が下限に到達している場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７において天端高さを計測し、ステップＳ１８において杭の掴みかえを行う。ステップＳ１５において、天端高さの推定値が設定値に到達した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１９において天端高さの計測を行い、圧入が完了する。

【0059】

次に、マスト２０の動作の精度をより向上させる方法について説明する。先述の通り、マスト２０は、回転軸２２を中心として旋回可能である。また、スライドフレーム１２がサドル１０に対して移動することで、マスト２０は直動することが可能である。図１０に、マスト２０を動作させるための信号と、実際のマスト２０の動作と、の関係を示す。図１０において、（ａ）が信号を示し（ｂ）が動作を示す。図１０（ｂ）の縦軸は移動量であり、横軸は時間である。ここでいう「動作」は、旋回であってもよいし、直動であってもよい。

【0060】

図１０に示すように、時刻ｔ１においてマスト２０を動作させるための信号がＯＦＦからＯＮとなることで、マスト２０の動作が開始される。時刻ｔ２において、マスト２０を動作させるための信号がＯＮからＯＦＦに切り替わっているが、マスト２０が有する慣性などの影響で、時刻ｔ３まで移動量が増加している。つまり、時刻ｔ２からｔ３までの間の移動量は、本来は予定されていない「オーバーラン量」である。オーバーラン量は、例えばアクチュエータ（油圧、電動等）を駆動させる際に発生する。このオーバーラン量を加味してマスト２０を動作させることで、動作の精度を向上させることができる。本実施形態では、杭Ｐの圧入施工を精度よく行うために、ミリ単位でオーバーラン量を制御する。

【0061】

そこで本実施形態では、図１１に示すフローにより、各種のオーバーラン量を把握する。
具体的には、ステップＳ２１において、マスト２０を前進させる。ステップＳ２２において、マスト２０に指示した前進量が、目標値に到達したか否かを判定する。到達していない場合はステップＳ２１に戻る。到達した場合は、マスト前後センサ５０によって計測された実際のマスト２０の前進量と、マスト２０に指示した前進量と、の差分を演算する。この差分を、「前進オーバーラン量」として、制御部６０が備えるメモリに記憶された値を更新する。

【0062】

以降、マスト２０の後退、左旋回、および右旋回の各動作についても、同様にオーバーラン量の更新を行う。すなわち、マスト２０を後退させ（ステップＳ２４）、マスト２０に指示した後退量が目標値に到達した場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、マスト前後センサ５０によって計測された実際のマスト２０の後退量と、マスト２０に指示した後退量と、の差分を「後退オーバーラン量」として、制御部６０が備えるメモリに記憶された値を更新する。

【0063】

また、マスト２０を左旋回させ（ステップＳ２７）、マスト２０に指示した左旋回量が目標値に到達した場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、マスト旋回センサ５１によって計測された実際のマスト２０の左旋回量と、マスト２０に指示した左旋回量と、の差分を「左旋回オーバーラン量」として、制御部６０が備えるメモリに記憶された値を更新する。

【0064】

また、マスト２０を右旋回させ（ステップＳ３０）、マスト２０に指示した右旋回量が目標値に到達した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、マスト旋回センサ５１によって計測された実際のマスト２０の右旋回量と、マスト２０に指示した右旋回量と、の差分を「右旋回オーバーラン量」として、制御部６０が備えるメモリに記憶された値を更新する。

【0065】

以上のようにして得られた各種のオーバーラン量を、次回のマスト２０の動作において指示する移動量から差し引く。これにより、精度よくマスト２０を動作させることが可能となる。

【0066】

なお、上記した制御部６０および計測管理装置２の機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、制御部６０等の機能のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め制御部６０等のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで、制御部６０および計測管理装置２のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

【0067】

以上説明したように、本実施形態の圧入施工方法は、圧入機１のチャック２５で杭Ｐを把持する把持工程と、圧入機１から離れて配置された計測管理装置２によって、チャック２５が把持した杭Ｐの、客観座標系における位置を計測する位置計測工程と、計測管理装置２と圧入機１とが通信を行う通信工程と、位置計測工程によって計測された客観座標系における杭Ｐの第１位置情報（点Ａ，Ｂの位置情報）と、圧入機１のサドル１０の進行方向を基準とする主観座標系におけるチャック２５の位置に関する第２位置情報（点Ａ，Ｂの位置情報）と、を用いて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成する指令生成工程と、圧入機１が、指令に基づいて動作し、チャック２５が把持した杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させる位置決め工程と、位置決め工程後における杭Ｐの位置において、杭Ｐを地盤Ｇに圧入する圧入工程と、を有し、通信工程では少なくとも第１位置情報の通信を行い、主観座標系の原点は、チャック２５を支持するマスト２０がサドル１０に対して最も後方に位置したときのマスト２０の旋回中心軸である。

【0068】

また、本実施形態の圧入施工システムＳは、圧入機１と、圧入機１から離れて配置されて圧入機１と通信を行う計測管理装置２と、を備え、圧入機１は、杭Ｐを把持するチャック２５と、既設杭を保持して既設杭から反力を得る複数のクランプ１１が取り付けられたサドル１０と、サドル１０に対して前後移動可能であってチャック２５を支持する旋回動作可能なマスト２０と、チャック２５の位置を検出するセンサ（マスト前後センサ５０、マスト旋回センサ５１、等）と、チャック２５、マスト２０、およびサドル１０の動作を制御する制御部６０と、を有し、計測管理装置２は、チャック２５が把持した杭Ｐの位置を計測することで、客観座標系における杭Ｐの第１位置情報を取得し、センサは、チャック２５の位置を検出することで、サドル１０の進行方向を基準とする主観座標系における杭Ｐの第２位置情報を取得し、制御部６０または計測管理装置２は、第１位置情報および第２位置情報を用いて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成し、圧入機１は、指令に基づいて動作し、チャック２５が把持した杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させ、杭Ｐを地盤Ｇに圧入し、圧入機１と計測管理装置２とは、少なくとも第１位置情報の通信を行い、主観座標系の原点は、サドル１０に対してマスト２０が最も後方に位置したときのマスト２０の旋回中心軸である。

【0069】

また、本実施形態のプログラムは、圧入機１および計測管理装置２を備えた圧入施工システムＳに含まれるコンピュータに、計測管理装置２によって、チャック２５が把持した杭Ｐの客観座標系における位置を計測する処理と、計測管理装置２と圧入機１とが、少なくとも、客観座標系における杭Ｐの第１位置情報の通信を行う処理と、第１位置情報と、圧入機１のサドル１０の進行方向を基準とし、チャック２５を支持するマスト２０がサドル１０に対して最も後方に位置したときのマスト２０の旋回中心軸を原点とする主観座標系におけるチャック２５の位置に関する第２位置情報と、を用いて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成する処理と、圧入機１を、指令に基づいて動作させ、チャック２５が把持した杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させる処理と、移動後の杭Ｐの位置において、杭Ｐを地盤Ｇに圧入する処理と、を実行させる。

【0070】

これらの圧入施工方法、圧入施工システム、およびプログラムによれば、目標とする位置まで杭Ｐを移動させて圧入することの自動化を実現できる。

【0071】

また、通信工程において、計測管理装置２は、位置計測工程によって計測された第１位置情報を圧入機１に送信し、指令生成工程において、圧入機１の制御部６０は、第１位置情報および第２位置情報を用いて指令を生成してもよい。このように、圧入機１が主体となって指令を生成することで、圧入機１と計測管理装置２との間で通信される情報量が低減する。したがって、指令の生成処理を高速化することができる。

【0072】

また、本実施形態の圧入施工方法は、計測管理装置２によって、チャック２５が把持した杭Ｐの管理角度に対する傾きを計測する傾き計測工程と、傾き計測工程によって計測された杭Ｐの傾き情報を用いて、杭Ｐの傾きを補正する傾き補正工程と、を有する。これにより、圧入される杭Ｐの傾きを抑制することができる。

【0073】

また、本実施形態の圧入施工方法は、計測管理装置２によって、チャック２５が把持した杭Ｐの天端高さを計測する天端高さ計測工程を有し、圧入工程において、天端高さ計測工程によって計測された天端高さ情報を用いて、杭Ｐを地盤の所定の深さまで圧入する。

【0074】

また、位置計測工程において、計測管理装置２は、杭Ｐの下部の２点ＭＬの位置を測定し、傾き計測工程において、計測管理装置２は、杭Ｐの下部の２点ＭＬおよび上部の２点ＭＵの位置を測定し、天端高さ計測工程において、計測管理装置２は、杭Ｐの上方に取り付けられたターゲットＭＴの位置を測定する。このように、計測の目的に応じて測定箇所の数を変更することで、計測に要する時間を短縮することが可能となる。

【0075】

また、本実施形態の圧入施工方法は、チャック２５を支持するマスト２０の、旋回動作における旋回オーバーラン量（右旋回オーバーラン量および左旋回オーバーラン量のうち少なくとも一方）および直動動作における直動オーバーラン量（前進オーバーラン量および後退オーバーラン量のうち少なくとも一方）を取得する、オーバーラン量取得工程をさらに有し、位置決め工程では、第１位置情報および第２位置情報に基づいて算出されるマスト２０の旋回量から旋回オーバーラン量を差し引いた結果と、第１位置情報および第２位置情報に基づいて算出されるマストの直動移動量から直動オーバーラン量を差し引いた結果と、を用いて、マスト２０の旋回動作および直動動作を行う。このように、各種のオーバーラン量を考慮してマスト２０を動作させることで、より精度よく杭Ｐの位置を決めることができる。

【0076】

また、圧入機１は、チャック２５を支持して旋回動作が可能なマスト２０と、マスト２０に対して前後移動可能なサドル１０と、サドル１０に移動可能に取り付けられ、既設杭を内側から保持する複数のクランプ１１と、有し、複数のクランプ１１には、最も前方にある第１クランプ１１Ａと、第１クランプ１１Ａに隣接する第２クランプ１１Ｂと、第２クランプ１１Ｂに隣接する第３クランプ１１Ｃと、が含まれ、圧入工程において杭Ｐが地盤Ｇに所定量圧入された後、杭Ｐに隣接する第１既設杭Ｐ１を圧入機１が圧入した際に記憶した第１既設杭Ｐ１の位置情報に基づいて第１クランプ１１Ａを第１既設杭Ｐ１に向けて移動させ、第１クランプ１１Ａが第１既設杭Ｐ１に隣接する第２既設杭Ｐ２を保持した際に記憶した第１クランプ１１Ａの位置情報に基づいて第２クランプ１１Ｂを第２既設杭Ｐ２に向けて移動させ、第２クランプ１１Ｂが第２既設杭Ｐ２に隣接する第３既設杭Ｐ３を保持した際に記憶した第２クランプ１１Ｂの位置情報に基づいて第３クランプ１１Ｃを第３既設杭Ｐ３に向けて移動させる。このような制御により、圧入機１の自走を実現することができる。なお、ここでいう「所定量」とは、圧入機１を自走させるため、すなわち圧入機１の自重などを支持可能とするために、杭Ｐが地盤Ｇから充分な支持反力を得られる圧入量である。

【0077】

なお、本開示の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0078】

例えば、前記実施形態の計測管理装置２は、独立した計測部３および管理部４を備えており、計測部３と管理部４とが通信を行った。しかしながら、計測部３と管理部４とが一体化されて一つの装置となっていてもよい。

【0079】

また、前記実施形態の圧入施工システムＳでは、杭Ｐの位置決めおよび圧入機１の移動（自走）が自動化されていた。しかしながら、圧入機１を自走させず、杭Ｐの位置決めのみを自動化してもよい。

【0080】

前記実施形態では、計測管理装置２が、客観座標系における杭Ｐの第１位置情報を圧入機１に送信し、圧入機１の制御部６０が、計測管理装置２から受信した第１位置情報と、センサ（マスト前後センサ５０、マスト旋回センサ５１、等）が取得した主観座標系における杭Ｐの第２位置情報とを用いて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成している。
一方、計測管理装置２が、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成する場合は、例えば以下のようにして指令を生成してもよい。
まず、計測管理装置２が、客観座標系における杭Ｐの第１位置情報を圧入機１に送信する。この第１位置情報の送信により、圧入機１の制御部６０は、杭Ｐの移動目標である目標位置Ｏ３を認識し、その後、制御部６０は、センサが取得した主観座標系における杭Ｐの第２位置情報を計測管理装置２に送信する。計測管理装置２は、第１位置情報と、圧入機１から受信した第２位置情報とを用いて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成する。計測管理装置２は、生成した指令を圧入機１の制御部６０に送信し、圧入機１は、受信した指令に基づいて、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させる。
この場合、計測管理装置２が、杭Ｐを目標位置Ｏ３に移動させるための圧入機１の動作に関する指令を生成するので、例えば指令演算の量が多い場合、圧入機１の制御部６０の演算に掛かる負担を軽減することができる。また、制御部６０による圧入機１の動作に対する制御と、計測管理装置２における指令の演算とを並行して行うことができ、杭の圧入作業を効率よく進めることができる。

【0081】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…圧入機 ２…計測管理装置 １０…サドル 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 ２０…マスト ２５…チャック ５０～５３，５４Ａ～５４Ｃ，５５Ａ～５５Ｃ…センサ ６０…制御部 Ｇ…地盤 Ｏ３…目標位置 Ｐ…杭 Ｐ１…第１既設杭 Ｐ２…第２既設杭 Ｐ３…第３既設杭 Ｓ…圧入施工システム

【要約】

圧入施工方法は、把持工程と、圧入機から離れて配置された計測管理装置によって、杭の客観座標系における位置を計測する位置計測工程と、前記位置計測工程によって計測された前記客観座標系における前記杭の第１位置情報と、前記圧入機のサドルの進行方向を基準とする主観座標系における前記チャックの位置に関する第２位置情報と、を用いて、前記杭を目標位置に移動させるための前記圧入機の動作に関する指令を生成する指令生成工程と、前記杭を前記目標位置に移動させる位置決め工程と、前記杭を地盤に圧入する圧入工程と、を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】