ハンマーグラブ制御システム
【課題】ハンマーグラブの回転を制御すて、油圧配管チューブ等の捩じれ破損を防止するハンマーグラブ制御システムを提供する。
【解決手段】筒状基枠１０に、地盤中に打ち込まれるケーシングＣの中心部側から半径方向に進退移動可能で、ケーシングＣ内周面に圧接し筒状基枠１０をケーシングＣと一体化するプッシャー３１を有するスタビライザー１３を一体的に設け、スタビライザー１３に一体的に連結する内軸体１４ａと回転可能に外嵌された外筒体１４ｂとからなるスイベル機構１４を有し、スイベル機構１４の外筒体１４ｂに吊り下げ接続部５を設けたハンマーグラブＨ１において、伝動機構を介してスイベル機構１４の外筒体１４ｂを回転駆動するモータ３と、ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、モータ３の回転を制御して外筒体１４ｂをねじれ前の位置に復帰させるモータ制御装置４を有する。
【解決手段】筒状基枠１０に、地盤中に打ち込まれるケーシングＣの中心部側から半径方向に進退移動可能で、ケーシングＣ内周面に圧接し筒状基枠１０をケーシングＣと一体化するプッシャー３１を有するスタビライザー１３を一体的に設け、スタビライザー１３に一体的に連結する内軸体１４ａと回転可能に外嵌された外筒体１４ｂとからなるスイベル機構１４を有し、スイベル機構１４の外筒体１４ｂに吊り下げ接続部５を設けたハンマーグラブＨ１において、伝動機構を介してスイベル機構１４の外筒体１４ｂを回転駆動するモータ３と、ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、モータ３の回転を制御して外筒体１４ｂをねじれ前の位置に復帰させるモータ制御装置４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ち杭工法におけるケーシング内側の岩石や適当な手段で切断又は破砕した既設杭の如き埋入障害物の掴み出し等で使用されるハンマーグラブの回転を制御するハンマーグラブ制御システムに関する。より好ましくは、スイベル機構の外筒体の回転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハンマーグラブとしては、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されているハンマーグラブを図５及び図６に示す。図５は、ハンマーグラブＨの全体を示す縦断面図、図６は、図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【０００３】
ハンマーグラブＨは、筒状基枠１０の下端部にシェル取付枠１１を固定し、このシェル取付枠１１に一対のシェル１２，１２が枢着されている。そして、筒状基枠１０には、スタビライザー１３が一体的に設けられ、このスタビライザー１３にはスイベル機構１４が一体的に連結されている。
【０００４】
筒状基枠１０は、筒状基枠１０内に、シェル開閉駆動用の油圧シリンダ１５を同心状に配置すると共に、筒状基枠１０内の下部に昇降枠１６が昇降可能に取り付けられている。そして、油圧シリンダ１５は、油圧シリンダ本体１５ａと、ピストンロッド１５ｂからなり、このピストンロッド１５ｂが、昇降枠１６と一体的に連結されている。
【０００５】
一方、昇降枠１６の下端部には、ロッド取付部材１７が一体的に設けられ、このロッド取付部材１７の両端部側には一対のコネクティングロッド１８，１８の一端部がピン１９で枢着されている。また、筒状基枠１０の下端部に一体的に取り付け固定されたシェル取付枠１１には、一対のシェル１２，１２が夫々ピン２０で枢着され、両シェル１２，１２の揺動レバー１２ａ，１２ａの夫々先端部と両コネクティングロッド１８，１８の他端部とが夫々ピン２１で枢着されている。なお、ロッド取付部材１７、一対のコネクティングロッド１８，１８、両シェル１２，１２の揺動レバー１２ａ，１２ａ及びピン１９，２０，２１がリンク機構２２を構成している。
【０００６】
スタビライザー１３は、シェル取付枠１１やシェル１２の外径とほぼ同じ外径の周壁３０ａを備えた機枠３０を有する。周壁３０ａには前後左右４つの開口部３８が設けられ、機枠３０内には、図５及び図６から分かるように、下段側と上段側とに夫々両側一対のプッシャー３１，３１が配設されている。そして、下段側２つのプッシャー３１，３１は、スライド部材３３，３３の先端部に夫々取り付けられ、このスライド部材３３，３３は、直径方向に沿うように設けられた下段側ガイド枠３２の両端部側に設けられている。このように構成された下段側２つのプッシャー３１，３１は、両スライド部材３３，３３間に介設された復動形油圧シリンダ３４により同時に進退駆動される。
【０００７】
一方、上段側２つのプッシャー３１，３１は、スライド部材３６，３６の先端部に夫々取り付けられ、このスライド部材３６，３６は、下段側ガイド枠３２と直交するように直径方向に設けられた上段側ガイド枠３５の両端部側に設けられている。このように構成された上段側２つのプッシャー３１，３１は、両スライド部材３６，３６間に介設された復動形油圧シリンダ３７により同時に進退駆動される。
【０００８】
スイベル機構１４は、内軸体１４ａと外筒体１４ｂとからなり、外筒体１４ｂは、内軸体１４ａに軸受（図示せず）を介して相対回転のみ可能に外嵌され、内軸体１４ａは、油圧シリンダ本体１５ａの上端側にスタビライザー１３を介して同軸状に一体的に連結されている。それがために、スタビライザー１３の機枠３０が、筒状基枠１０の上端部に取付枠４０を介して筒状基枠１０に同心状に取付け固定されているから、この機枠３０の上端側中央部に内軸体１４ａが筒状基枠１０と同心状に立設固定されることとなる。
【０００９】
また、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、シェル開閉駆動用油圧シリンダ１５のシリンダ本体１５ａに対する圧力油の給排を行う給排油口４１，４２が設けられ、これら給排油口４１，４２には、内軸体１４ａに設けられた通油路４３，４４が夫々連通されている。そして、これら通油路４３，４４は、図示しない通油管を介して油圧シリンダ本体１５ａの給排油口につながっている。
【００１０】
さらに、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、スタビライザー１３の油圧シリンダ３４，３７に対する圧力油の給排を行う給排油口４５，４６が設けられている。これら給排油口４５，４６は、内軸体１４ａに設けられた通油路（図示せず）に夫々連通され、それらの通油路は通油管を介して油圧シリンダ３４，３７の夫々の給排油口につながっている。
【００１１】
一方、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、吊り下げ接続部５０が設けられている。この吊り下げ接続部５０は、取付リング５０ａ及び複数の支持片５０ｂで構成され、取付リング５０ａは、外筒体１４ｂに同心状に外嵌された状態に固着されると共に、この取付リング５０ａの下面側には複数の支持片５０ｂが垂設された状態で外筒体１４ｂの外周面に周方向一定間隔で固着される。そして、このように形成された吊り下げ接続部５０上には２個のシーブ６０，６０が並設され、両シーブ６０，６０に吊り下げ用ワイヤー６１が掛装されている。しかして、このように、吊り下げ接続部５０上に２個のシーブ６０，６０に吊り下げ用ワイヤー６１を掛装することにより、ハンマーグラブＨの吊り下げ時に吊り下げ接続部５０の回転を阻止して固定状態に保持することができる。
【００１２】
以上のように構成されたハンマーグラブＨを用いて地盤中に埋設されている既設杭を引き抜くには、まず、クレーンのジブ先端から垂下した吊り下げ用ワイヤー６１によりハンマーグラブＨを吊支し、場所打ち杭工法において一般的に使用される全周回転駆動装置を用いて地盤中に貫入されたケーシングＣの内周面に、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２を図５の実線図示のような開放姿勢の状態にしたまま降下させる。そして、ハンマーグラブＨを降下させた後、ケーシングＣの内周面側に存在する地盤中に埋設されている既設杭を掴むために、シェル１２，１２を図５の仮想線図示のような閉鎖姿勢にする。なお、シェル１２，１２を閉鎖姿勢にするには、油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ｂを収縮作動させることによって、昇降枠１６が下限位置から上限位置まで上昇するため、両シェル１２，１２が、上記リンク機構２２によって開放姿勢から閉鎖姿勢となる。
【００１３】
そして次に、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２によって既設杭を掴んだ後、ケーシングＣの内周面にスタビライザー１３のプッシャー３１を圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化した状態で、全周回転駆動装置によりケーシングＣを回転させながら引き抜く。そうすると、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２で掴んだ既設杭を地上へ容易に引き出すことができる。なお、ケーシングＣの内周面にスタビライザー１３のプッシャー３１を圧接させるには、復動形油圧シリンダ３４，３７を外向き半径方向に前進駆動させればよい。そうすると、４つのプッシャー３１・・・が、機枠３０の周壁３０ａに設けられた前後左右４つの開口部３８・・・から突出して、図５及び図６の仮想線図示のようにケーシングＣの内周面に圧接する。それにより機枠３０を介して筒状基枠１０をケーシングＣと一体化させることができる。
【００１４】
また一方で、このハンマーグラブＨによれば、筒状基枠１０とシェル取付枠１１とシェル１２とシェル開閉駆動用油圧シリンダ１５と昇降枠１６とスイベル機構１４の内軸体１４ａとスタビライザー１３とが互いに一体的に連結されていて、これら一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６と、スイベル機構１４の外筒体１４ｂとが相対回転可能であるから、スイベル機構１４の外筒体１４ｂに一体的に設けた吊り下げ接続部５０を固定状態に保持することによって、上記一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６が回転フリーとなる。しかして、このハンマーグラブＨは、シェル取付枠１１やシェル１２が回転するケーシングＣに接触したとしても、上記一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６が共周りするだけで、吊り下げ接続部５０は非回転状態に保持されるから、吊り下げ用ワイヤー６１、油圧配管チューブ、その他のワイヤーが捩じれて破損するおそれがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−１３８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記説明したように、特許文献１に開示されているハンマーグラブは、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できる点でかなり有用なものであった。しかし、このハンマーグラブの吊支には２本以上の吊り下げ用ワイヤーが必要であり、１本の吊り下げ用ワイヤーでは、このハンマーグラブを吊支することができず、それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合に、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できないという問題が生じていた。そのため、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できるようなハンマーグラブの開発が望まれていた。
【００１７】
本発明は、上記のような事情に鑑み開発されたもので、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合であっても、ハンマーグラブの回転、特に、スイベル機構の外筒体の回転を制御することで、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができるハンマーグラブ制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１の発明にかかるハンマーグラブ制御システムは、筒状基枠１０に、地盤中に打ち込まれるケーシングＣの内周面に対し中心部側から外向き半径方向に進退移動可能で前進時にケーシングＣ内周面に圧接して筒状基枠１０をケーシングＣと一体化するためのプッシャー３１を有するスタビライザー１３を一体的に設けてなり、該スタビライザー１３に一体的に連結されてなる内軸体１４ａとこれに回転可能に外嵌された外筒体１４ｂとからなるスイベル機構１４を有し、該スイベル機構１４の外筒体１４ｂに吊り下げ接続部５を設けてなるハンマーグラブＨ１において、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介して前記スイベル機構１４の外筒体１４ｂを回転駆動するモータ３と、前記前記ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する前記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、前記外筒体１４ｂがねじれ前の位置に復帰するよう前記モータ３の回転を制御してなるモータ制御装置４，４´と、を有してなることを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明は、前記請求項１に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記モータ制御装置４は、前記ハンマーグラブＨ１の回転角度変位量を検知する位置センサ４ａと、前記位置センサ４ａで検知した回転角度変位量に応じた前記モータ３の回転量を算出する中央制御部４ｃと、前記中央制御部４ｃで算出したモータ３の回転量に応じて前記モータ３を駆動するモータ駆動部４ｄと、前記中央制御部４ｃを作動させるために、前記筒状基枠１０が、前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部４ｃに送出する圧力スイッチ４ｅと、を有してなることを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は、前記請求項１に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記モータ制御装置４´は、前記モータ３の回転量をあらかじめ設定可能な中央制御部４ｃ´と、前記中央制御部４ｃ´で設定されたモータ３の回転量に応じて前記モータ３を駆動するモータ駆動部４ｄと、前記中央制御部４ｃ´を作動させるために、前記筒状基枠１０が、前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部４ｃ´に送出する圧力スイッチ４ｅと、を有してなることを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明は、前記請求項２に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記位置センサ４ａは、光ファイバジャイロであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかるハンマーグラブ制御システムは、プッシャー３１によって筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化し、筒状基枠１０は、ケーシングＣの回転にともなって回転し、且つ、筒状基枠１０に一体的に設けられているスタビライザー１３及び、そのスタビライザー１３に一体的に連結されているスイベル機構１４の内軸体１４ａも共周りする。一方で、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａと共周りしないように内軸体１４ａに回転可能に外嵌されているものの、内軸体１４ａの回転時にその摩擦抵抗によって回転付勢され回転変位が発生する。その際、上記外筒体１４ｂを回転変位前の位置に戻すために、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介して上記外筒体１４ｂをモータ３によって回転駆動する。これによって、外筒体１４ｂは、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介してモータ３によって回転変位前の位置に回転駆動されることになる。
【００２３】
このモータ３の回転制御は、モータ制御装置４によって制御されている。モータ制御装置４は、ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する上記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角（内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位した際の回転変位角度）を補正し、上記外筒体１４ｂがねじれ前の位置（内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置）に復帰するようにモータ３の回転を制御する。
【００２４】
しかして、上記のようなモータ制御装置４を用いてモータ３を回転駆動することによって、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転付勢された回転力に抗して回転変位前の位置に復帰し、あたかも静止しているかのような状態に保持されることとなる。それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーで吊り下げ接続部５を用いてハンマーグラブＨ１を吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃは、位置センサ４ａを用いて検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量に基づいてモータ３の回転量を算出し、その算出した回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、精度よく、保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をより確実に行うことができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃ´はあらかじめ設定されているモータ３の回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。さらには、部品点数が少ないため、モータ制御装置を安価に製作することができる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、位置センサ４ａは、光ファイバジャイロからなるから、機械的な回転を精度よく検知しえる。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、さらに精度良く保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をさらに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ハンマーグラブ制御システム全体を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図３】ハンマーグラブの回転を制御、すなわち、スイベル機構の外筒体の回転を制御する方法を示すフローチャート図である。
【図４】第２実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図５】従来のハンマーグラブの全体を示す縦断面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るハンマーグラブ制御システムの第１実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明に係るハンマーグラブ制御システム全体を示す縦断面図、図２はモータ制御装置のブロック図である。なお、後述する本発明に係るハンマーグラブＨ１については、ハンマーグラブＨと同一構成については同一符号を付し、その構成についての説明は省略することとする。
【００３０】
ハンマーグラブ制御システムは、図１に示すように、ハンマーグラブＨ１のスイベル機構１４の外筒体１４ａに第１の歯車１が取り付けられ、その第１の歯車１に噛合する第２の歯車２が、モータ３の出力軸３ａに取り付けられている。そして、このモータ３の出力軸３ａはスタビライザー１３の機枠３０に回転可能に取り付けられる。さらに、スタビライザー１３の機枠３０には、上記ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する上記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、上記外筒体１４ｂがねじれ前の位置に復帰するようにモータ３の回転を制御するモータ制御装置４が固定されている。なお、本実施形態においては、伝動機構として歯車機構を例示しているが、これに限定されることはなく、例えば、ベルト機構であってもよい。また、ねじれ角とは、スイベル機構１４の外筒体１４ｂが、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位した際の回転変位角度をいう。
【００３１】
ハンマーグラブＨ１は、上記説明したハンマーグラブＨと略同様の構成であり、吊り下げ用ワイヤーを取り付ける吊り下げ接続部の構造が異なる。ハンマーグラブＨ１の吊り下げ接続部５は、支持片５ａ及び取付リング５ｂとからなり、支持片５ａが、スイベル機構１４の外筒体１４ｂにピン６で固定され、取付リング５ｂは、支持片５ａにボルト・ナット７で固着されている。このように構成されたハンマーグラブＨ１は、吊り下げ接続部５の取付リング５ｂに吊り下げ用ワイヤー（図示せず）が取り付けられることで吊支される。
【００３２】
モータ３は、ＤＣモータからなり、減速機が取り付けられている。このように、モータ３に減速機を取り付ければ、モータ３のトルクが上がり、さらには回転速度を低速に変えることができる。
【００３３】
このように構成されたハンマーグラブ制御システムは、地盤中に埋設されている既設杭を引き抜くにあたって、ハンマーグラブＨ１のシェル１２，１２を用いて既設杭を掴み、ケーシングＣの内周面にハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１を圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化した状態で、全周回転駆動装置を用いてケーシングＣを回転させながら引き抜く。その際、ケーシングＣと筒状基枠１０とは一体化しているため、筒状基枠１０と一体的に連結しているシェル取付枠１１とシェル１２とシェル開閉駆動用油圧シリンダ１５と昇降枠１６とスイベル機構１４の内軸体１４ａとスタビライザー１３も、筒状基枠１０の回転にともない共周りすることとなる。一方で、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａと共周りしないように、内軸体１４ａに軸受（図示せず）を介して相対回転のみ可能に外嵌されているものの、外筒体１４ｂは、上記吊り下げ接続部５で吊り下げられているだけで外力を受けると、回転変位する可能性があるため、外筒体１４ｂは、内筒体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位する。そこで、モータ制御装置４は、外筒体１４ｂの周方向のねじれ角、すなわち、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転した際の回転変位角度を補正するために、モータ３を駆動し、モータ３の出力軸３ａに取り付けられている第２の歯車２を回転させる。これにより、第２の歯車２に噛合する第１の歯車１は、第２の歯車２の回転にともない回転し、それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、第１の歯車１の回転と同方向に回転することになる。
【００３４】
しかして、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、その静止位置、すなわち、内筒体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転付勢されて回転変位する前の位置に、モータ３の回転を、モータ制御装置４を用いて制御することによって復帰させることができる。それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーで吊り下げ接続部５を用いてハンマーグラブＨ１を吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。
【００３５】
次に、モータ３の回転をモータ制御装置４で制御する方法をより具体的に説明する。モータ制御装置４は、図２に示すように、位置センサ４ａ、位置センサ制御部４ｂ、中央制御部４ｃ、モータ駆動部４ｄ、圧力スイッチ４ｅ、バッテリー４ｆ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇで構成される。
【００３６】
位置センサ４ａは、光ファイバジャイロからなり、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化してケーシングＣが回転した際に、ハンマーグラブＨ１がいくら回転したかの回転角度変位量を検知する。なお、光ファイバジャイロとは、光の干渉を利用して機械的な回転を検出するジャイロスコープである。より具体的には、光源から出力される光を、ループ状の光路を構成するセンシングループ（光ファイバをコイル状に巻いたセンサ部）に伝搬させると、ジャイロの回転の際、右回りの光と左回りの光との間に伝搬時間差が生じるというサニャク効果を利用して、回転角速度を検出するというものである。このような光ファイバジャイロとしては、光干渉型光ファイバジャイロや受動型リング共振方式光ファイバジャイロなど各種のものが知られており、いずれの方式のものを用いてもよい。なお、位置センサとしては、光ファイバジャイロを用いるのが好ましい。機械的な回転を検知するのに最適だからである。
【００３７】
位置センサ制御部４ｂは、位置センサ４ａで検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量を受信し、中央制御部４ｃに送信する。また、位置センサ制御部４ｂは、位置センサ４ａをリセットして回転角の初期値をゼロにする制御も行う。
【００３８】
中央制御部４ｃは、ＣＰＵ等からなるもので、位置センサ制御部４ｂから送信された回転角度変位量に基づいて、モータ３の回転量を算出し、その算出した回転量をモータ駆動部４ｃに送信する。また、中央制御部４ｃは、リセット信号を位置センサ制御部４ｂに送信する。このリセット信号は、位置センサ制御部４ｂが位置センサ４ａをリセットするための作動信号である。なお、中央制御部４ｃは、圧力スイッチ４ｅから送信されてくる作動信号によって作動するものである。
【００３９】
モータ駆動部４ｄは、位置センサ制御部４ｂから送信される回転量に応じて、モータ３を駆動する。また、モータ駆動部４ｄは、上記回転量に応じてモータ３を駆動したか否かの信号を中央制御部４ｃへ送信する。
【００４０】
圧力スイッチ４ｅは、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１をケーシングＣの内周面に圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化させたことを検知する。すなわち、圧力スイッチ４ｅは、上記プッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接したことを検知する。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として、中央制御部４ｃに送信する。
【００４１】
バッテリー４ｆは、中央制御部４ｃ、モータ駆動部４ｄ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇの駆動電源を供給する。なお、バッテリーとしては、場所打ち杭工法におけるケーシング内側の岩石や適当な手段で切断又は破砕した既設杭の如き埋入障害物の掴み出し等で使用されるハンマーグラブの回転を制御するという事情に鑑み、８時間〜９時間程度持続的に使用できるものが好ましい。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇは、バッテリー４ｆから供給された電圧を位置センサ制御部４ｂの駆動電源に応じた電源に変換し、その変換した電源を位置センサ制御部４ｂに供給する。
【００４３】
以上のように構成されるモータ制御装置４を用いて、モータ３を駆動し、スイベル機構１４の外筒体１４ｂを、あたかも静止しているかのような状態に保持する方法を図３に基づいて説明する。図３は、ハンマーグラブＨ１の回転を制御、すなわち、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの回転を制御する方法を示すフローチャート図である。
【００４４】
まず、圧力スイッチ４ｅにて、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接し、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化したことを検知する（ステップＳ１）。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として中央制御部４ｃに送信し、中央制御部４ｃは、その作動信号によって動作を開始する（ステップＳ２）。
【００４５】
中央制御部４ｃは、上記作動信号によって動作を開始すると共に、リセット信号を位置センサ制御部４ｂに送信する。すると、位置センサ制御部４ｂは、そのリセット信号に基づいて、位置センサ４ａをリセットし、回転角の初期値をゼロにする（ステップＳ３）。なお、本実施形態に示したように、必ずしも位置センサ制御部４ｂを用いて位置センサ４ａをリセットし、回転角の初期値をゼロにしなくても良いが、回転角の初期値をゼロにした方が好ましい。検知の精度が向上するためである。
【００４６】
回転角の初期値がゼロとなった位置センサ４ａは、全周回転駆動装置によってケーシングＣと共に回転させられているハンマーグラブＨ１が、例えば左に５ｒｐｍ／ｓで回転した際に左に５°回転したという回転角度変位量を検知する（ステップＳ４）。その検知した回転角度変位量は、位置センサ制御部４ｂを介して中央制御部４ｃに送信され、中央制御部４ｃは、その回転角度変位量に応じて、モータ３の回転量を算出する。すなわち、位置センサ４ａで検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量は、左に５°回転した量であるから、中央制御部４ｃは、上記スイベル機構１４の外筒体１４ｂを右に５°回転させるようにモータ３の回転量を算出する（ステップＳ５）。
【００４７】
中央制御部４ｃは、上記算出した回転量を、モータ駆動部４ｄに送信し、モータ駆動部４ｄは、その回転量に応じてモータ３を駆動する。これにより、ケーシングＣと共に回転するスイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって、左に５°回転したハンマーグラブＨ１におけるスイベル機構１４の外筒体１４ｂは、右に５°回転することとなり、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転前の位置に戻ることとなる（ステップＳ６）。しかして、ステップＳ４〜ステップＳ６の動作を繰り返すことにより、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、あたかも静止しているかのような状態に保持されることとなる。
【００４８】
以上説明した本発明の第１実施形態によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃは、位置センサ４ａを用いて検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量に基づいてモータ３の回転量を算出し、その算出した回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、精度よく、保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をより確実に行うことができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
以下に本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明すると、図４は第２実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。第１実施形態に係るハンマーグラブ制御システムと第２実施形態に係るハンマーグラブ制御システムとの相違は、モータ制御装置のみが相違する。そのため、以下、相違点であるモータ制御装置のみについて説明し、それ以外の構成についての説明は省略することとし、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略することとする。
【００５０】
第２実施形態のハンマーグラブ制御システムに係るモータ制御装置４´は、中央制御部４ｃ´、モータ駆動部４ｄ、圧力スイッチ４ｅ、バッテリー４ｆで構成される。
【００５１】
中央制御部４ｃ´は、ＣＰＵ等からなるもので、モータ３の回転量をあらかじめ設定できるようなフラッシュメモリ等からなる記憶装置が内蔵されている。なお、中央制御部４ｃは、圧力スイッチ４ｅから送信されてくる作動信号によって作動する。
【００５２】
以上のように構成されるモータ制御装置４´は、圧力スイッチ４ｅにて、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接し、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化したことを検知する。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として中央制御部４ｃ´に送信し、中央制御部４ｃ´は、その作動信号によって動作を開始する。すると、中央制御部４ｃ´は、あらかじめ設定されているモータ３の回転量（例えば、まず右に５ｒｐｍ／ｓ、次に左に５ｒｐｍ／ｓ、そして次に右に５ｒｐｍ／ｓ等）をモータ駆動部４ｄに送信し、モータ駆動部４ｄは、その回転量に応じて、モータ３を駆動する。しかして、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなる。
【００５３】
以上説明した本発明の第２実施形態によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃ´はあらかじめ設定されているモータ３の回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。さらには、部品点数が少ないため、モータ制御装置を安価に製作することができる。
【００５４】
なお、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態で説明したモータ制御装置４，４´の各ブロックは、本実施形態で説明したように一体的に形成してもよいし、各ブロック毎に別個の装置として形成してもよい。
【００５５】
また、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態のハンマーグラブＨ１では、１本のワイヤーでハンマーグラブＨ１を吊支したものを示したが、勿論２本以上のワイヤーでハンマーグラブを吊支してもよい。
【００５６】
さらに、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態のハンマーグラブ制御システムを、地下水に浸入する場合には、モータ３及びモータ制御装置４，４´に防水カバーを取り付けた方が好ましい。
【符号の説明】
【００５７】
Ｈ１ ハンマーグラブ
Ｃ ケーシング
１ 第１の歯車（伝動機構）
２ 第２の歯車（伝動機構）
３ モータ
４，４´ モータ制御装置
４ａ 位置センサ
４ｂ 位置センサ制御部
４ｃ，４ｃ´ 中央制御部
４ｄ モータ駆動部
４ｅ 圧力スイッチ
５ 吊り下げ接続部
１０ 筒状基枠
１３ スタビライザー
１４ スイベル機構
１４ａ 内軸体
１４ｂ 外筒体
３１ プッシャー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場所打ち杭工法におけるケーシング内側の岩石や適当な手段で切断又は破砕した既設杭の如き埋入障害物の掴み出し等で使用されるハンマーグラブの回転を制御するハンマーグラブ制御システムに関する。より好ましくは、スイベル機構の外筒体の回転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハンマーグラブとしては、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されているハンマーグラブを図５及び図６に示す。図５は、ハンマーグラブＨの全体を示す縦断面図、図６は、図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【０００３】
ハンマーグラブＨは、筒状基枠１０の下端部にシェル取付枠１１を固定し、このシェル取付枠１１に一対のシェル１２，１２が枢着されている。そして、筒状基枠１０には、スタビライザー１３が一体的に設けられ、このスタビライザー１３にはスイベル機構１４が一体的に連結されている。
【０００４】
筒状基枠１０は、筒状基枠１０内に、シェル開閉駆動用の油圧シリンダ１５を同心状に配置すると共に、筒状基枠１０内の下部に昇降枠１６が昇降可能に取り付けられている。そして、油圧シリンダ１５は、油圧シリンダ本体１５ａと、ピストンロッド１５ｂからなり、このピストンロッド１５ｂが、昇降枠１６と一体的に連結されている。
【０００５】
一方、昇降枠１６の下端部には、ロッド取付部材１７が一体的に設けられ、このロッド取付部材１７の両端部側には一対のコネクティングロッド１８，１８の一端部がピン１９で枢着されている。また、筒状基枠１０の下端部に一体的に取り付け固定されたシェル取付枠１１には、一対のシェル１２，１２が夫々ピン２０で枢着され、両シェル１２，１２の揺動レバー１２ａ，１２ａの夫々先端部と両コネクティングロッド１８，１８の他端部とが夫々ピン２１で枢着されている。なお、ロッド取付部材１７、一対のコネクティングロッド１８，１８、両シェル１２，１２の揺動レバー１２ａ，１２ａ及びピン１９，２０，２１がリンク機構２２を構成している。
【０００６】
スタビライザー１３は、シェル取付枠１１やシェル１２の外径とほぼ同じ外径の周壁３０ａを備えた機枠３０を有する。周壁３０ａには前後左右４つの開口部３８が設けられ、機枠３０内には、図５及び図６から分かるように、下段側と上段側とに夫々両側一対のプッシャー３１，３１が配設されている。そして、下段側２つのプッシャー３１，３１は、スライド部材３３，３３の先端部に夫々取り付けられ、このスライド部材３３，３３は、直径方向に沿うように設けられた下段側ガイド枠３２の両端部側に設けられている。このように構成された下段側２つのプッシャー３１，３１は、両スライド部材３３，３３間に介設された復動形油圧シリンダ３４により同時に進退駆動される。
【０００７】
一方、上段側２つのプッシャー３１，３１は、スライド部材３６，３６の先端部に夫々取り付けられ、このスライド部材３６，３６は、下段側ガイド枠３２と直交するように直径方向に設けられた上段側ガイド枠３５の両端部側に設けられている。このように構成された上段側２つのプッシャー３１，３１は、両スライド部材３６，３６間に介設された復動形油圧シリンダ３７により同時に進退駆動される。
【０００８】
スイベル機構１４は、内軸体１４ａと外筒体１４ｂとからなり、外筒体１４ｂは、内軸体１４ａに軸受（図示せず）を介して相対回転のみ可能に外嵌され、内軸体１４ａは、油圧シリンダ本体１５ａの上端側にスタビライザー１３を介して同軸状に一体的に連結されている。それがために、スタビライザー１３の機枠３０が、筒状基枠１０の上端部に取付枠４０を介して筒状基枠１０に同心状に取付け固定されているから、この機枠３０の上端側中央部に内軸体１４ａが筒状基枠１０と同心状に立設固定されることとなる。
【０００９】
また、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、シェル開閉駆動用油圧シリンダ１５のシリンダ本体１５ａに対する圧力油の給排を行う給排油口４１，４２が設けられ、これら給排油口４１，４２には、内軸体１４ａに設けられた通油路４３，４４が夫々連通されている。そして、これら通油路４３，４４は、図示しない通油管を介して油圧シリンダ本体１５ａの給排油口につながっている。
【００１０】
さらに、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、スタビライザー１３の油圧シリンダ３４，３７に対する圧力油の給排を行う給排油口４５，４６が設けられている。これら給排油口４５，４６は、内軸体１４ａに設けられた通油路（図示せず）に夫々連通され、それらの通油路は通油管を介して油圧シリンダ３４，３７の夫々の給排油口につながっている。
【００１１】
一方、スイベル機構１４の外筒体１４ｂには、吊り下げ接続部５０が設けられている。この吊り下げ接続部５０は、取付リング５０ａ及び複数の支持片５０ｂで構成され、取付リング５０ａは、外筒体１４ｂに同心状に外嵌された状態に固着されると共に、この取付リング５０ａの下面側には複数の支持片５０ｂが垂設された状態で外筒体１４ｂの外周面に周方向一定間隔で固着される。そして、このように形成された吊り下げ接続部５０上には２個のシーブ６０，６０が並設され、両シーブ６０，６０に吊り下げ用ワイヤー６１が掛装されている。しかして、このように、吊り下げ接続部５０上に２個のシーブ６０，６０に吊り下げ用ワイヤー６１を掛装することにより、ハンマーグラブＨの吊り下げ時に吊り下げ接続部５０の回転を阻止して固定状態に保持することができる。
【００１２】
以上のように構成されたハンマーグラブＨを用いて地盤中に埋設されている既設杭を引き抜くには、まず、クレーンのジブ先端から垂下した吊り下げ用ワイヤー６１によりハンマーグラブＨを吊支し、場所打ち杭工法において一般的に使用される全周回転駆動装置を用いて地盤中に貫入されたケーシングＣの内周面に、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２を図５の実線図示のような開放姿勢の状態にしたまま降下させる。そして、ハンマーグラブＨを降下させた後、ケーシングＣの内周面側に存在する地盤中に埋設されている既設杭を掴むために、シェル１２，１２を図５の仮想線図示のような閉鎖姿勢にする。なお、シェル１２，１２を閉鎖姿勢にするには、油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ｂを収縮作動させることによって、昇降枠１６が下限位置から上限位置まで上昇するため、両シェル１２，１２が、上記リンク機構２２によって開放姿勢から閉鎖姿勢となる。
【００１３】
そして次に、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２によって既設杭を掴んだ後、ケーシングＣの内周面にスタビライザー１３のプッシャー３１を圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化した状態で、全周回転駆動装置によりケーシングＣを回転させながら引き抜く。そうすると、ハンマーグラブＨのシェル１２，１２で掴んだ既設杭を地上へ容易に引き出すことができる。なお、ケーシングＣの内周面にスタビライザー１３のプッシャー３１を圧接させるには、復動形油圧シリンダ３４，３７を外向き半径方向に前進駆動させればよい。そうすると、４つのプッシャー３１・・・が、機枠３０の周壁３０ａに設けられた前後左右４つの開口部３８・・・から突出して、図５及び図６の仮想線図示のようにケーシングＣの内周面に圧接する。それにより機枠３０を介して筒状基枠１０をケーシングＣと一体化させることができる。
【００１４】
また一方で、このハンマーグラブＨによれば、筒状基枠１０とシェル取付枠１１とシェル１２とシェル開閉駆動用油圧シリンダ１５と昇降枠１６とスイベル機構１４の内軸体１４ａとスタビライザー１３とが互いに一体的に連結されていて、これら一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６と、スイベル機構１４の外筒体１４ｂとが相対回転可能であるから、スイベル機構１４の外筒体１４ｂに一体的に設けた吊り下げ接続部５０を固定状態に保持することによって、上記一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６が回転フリーとなる。しかして、このハンマーグラブＨは、シェル取付枠１１やシェル１２が回転するケーシングＣに接触したとしても、上記一連の部材１０，１１，１２，１３，１４ａ，１５，１６が共周りするだけで、吊り下げ接続部５０は非回転状態に保持されるから、吊り下げ用ワイヤー６１、油圧配管チューブ、その他のワイヤーが捩じれて破損するおそれがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−１３８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記説明したように、特許文献１に開示されているハンマーグラブは、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できる点でかなり有用なものであった。しかし、このハンマーグラブの吊支には２本以上の吊り下げ用ワイヤーが必要であり、１本の吊り下げ用ワイヤーでは、このハンマーグラブを吊支することができず、それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合に、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できないという問題が生じていた。そのため、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止できるようなハンマーグラブの開発が望まれていた。
【００１７】
本発明は、上記のような事情に鑑み開発されたもので、１本の吊り下げ用ワイヤーでハンマーグラブを吊支した場合であっても、ハンマーグラブの回転、特に、スイベル機構の外筒体の回転を制御することで、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができるハンマーグラブ制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１の発明にかかるハンマーグラブ制御システムは、筒状基枠１０に、地盤中に打ち込まれるケーシングＣの内周面に対し中心部側から外向き半径方向に進退移動可能で前進時にケーシングＣ内周面に圧接して筒状基枠１０をケーシングＣと一体化するためのプッシャー３１を有するスタビライザー１３を一体的に設けてなり、該スタビライザー１３に一体的に連結されてなる内軸体１４ａとこれに回転可能に外嵌された外筒体１４ｂとからなるスイベル機構１４を有し、該スイベル機構１４の外筒体１４ｂに吊り下げ接続部５を設けてなるハンマーグラブＨ１において、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介して前記スイベル機構１４の外筒体１４ｂを回転駆動するモータ３と、前記前記ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する前記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、前記外筒体１４ｂがねじれ前の位置に復帰するよう前記モータ３の回転を制御してなるモータ制御装置４，４´と、を有してなることを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明は、前記請求項１に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記モータ制御装置４は、前記ハンマーグラブＨ１の回転角度変位量を検知する位置センサ４ａと、前記位置センサ４ａで検知した回転角度変位量に応じた前記モータ３の回転量を算出する中央制御部４ｃと、前記中央制御部４ｃで算出したモータ３の回転量に応じて前記モータ３を駆動するモータ駆動部４ｄと、前記中央制御部４ｃを作動させるために、前記筒状基枠１０が、前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部４ｃに送出する圧力スイッチ４ｅと、を有してなることを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は、前記請求項１に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記モータ制御装置４´は、前記モータ３の回転量をあらかじめ設定可能な中央制御部４ｃ´と、前記中央制御部４ｃ´で設定されたモータ３の回転量に応じて前記モータ３を駆動するモータ駆動部４ｄと、前記中央制御部４ｃ´を作動させるために、前記筒状基枠１０が、前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部４ｃ´に送出する圧力スイッチ４ｅと、を有してなることを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明は、前記請求項２に記載のハンマーグラブ制御システムにおいて、前記位置センサ４ａは、光ファイバジャイロであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかるハンマーグラブ制御システムは、プッシャー３１によって筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化し、筒状基枠１０は、ケーシングＣの回転にともなって回転し、且つ、筒状基枠１０に一体的に設けられているスタビライザー１３及び、そのスタビライザー１３に一体的に連結されているスイベル機構１４の内軸体１４ａも共周りする。一方で、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａと共周りしないように内軸体１４ａに回転可能に外嵌されているものの、内軸体１４ａの回転時にその摩擦抵抗によって回転付勢され回転変位が発生する。その際、上記外筒体１４ｂを回転変位前の位置に戻すために、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介して上記外筒体１４ｂをモータ３によって回転駆動する。これによって、外筒体１４ｂは、伝動機構（第１の歯車１，第２の歯車２）を介してモータ３によって回転変位前の位置に回転駆動されることになる。
【００２３】
このモータ３の回転制御は、モータ制御装置４によって制御されている。モータ制御装置４は、ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する上記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角（内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位した際の回転変位角度）を補正し、上記外筒体１４ｂがねじれ前の位置（内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置）に復帰するようにモータ３の回転を制御する。
【００２４】
しかして、上記のようなモータ制御装置４を用いてモータ３を回転駆動することによって、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転付勢された回転力に抗して回転変位前の位置に復帰し、あたかも静止しているかのような状態に保持されることとなる。それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーで吊り下げ接続部５を用いてハンマーグラブＨ１を吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃは、位置センサ４ａを用いて検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量に基づいてモータ３の回転量を算出し、その算出した回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、精度よく、保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をより確実に行うことができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃ´はあらかじめ設定されているモータ３の回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。さらには、部品点数が少ないため、モータ制御装置を安価に製作することができる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、位置センサ４ａは、光ファイバジャイロからなるから、機械的な回転を精度よく検知しえる。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、さらに精度良く保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をさらに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ハンマーグラブ制御システム全体を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図３】ハンマーグラブの回転を制御、すなわち、スイベル機構の外筒体の回転を制御する方法を示すフローチャート図である。
【図４】第２実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図５】従来のハンマーグラブの全体を示す縦断面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るハンマーグラブ制御システムの第１実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明に係るハンマーグラブ制御システム全体を示す縦断面図、図２はモータ制御装置のブロック図である。なお、後述する本発明に係るハンマーグラブＨ１については、ハンマーグラブＨと同一構成については同一符号を付し、その構成についての説明は省略することとする。
【００３０】
ハンマーグラブ制御システムは、図１に示すように、ハンマーグラブＨ１のスイベル機構１４の外筒体１４ａに第１の歯車１が取り付けられ、その第１の歯車１に噛合する第２の歯車２が、モータ３の出力軸３ａに取り付けられている。そして、このモータ３の出力軸３ａはスタビライザー１３の機枠３０に回転可能に取り付けられる。さらに、スタビライザー１３の機枠３０には、上記ハンマーグラブＨ１の回転時に発生する上記外筒体１４ｂの周方向のねじれ角を補正し、上記外筒体１４ｂがねじれ前の位置に復帰するようにモータ３の回転を制御するモータ制御装置４が固定されている。なお、本実施形態においては、伝動機構として歯車機構を例示しているが、これに限定されることはなく、例えば、ベルト機構であってもよい。また、ねじれ角とは、スイベル機構１４の外筒体１４ｂが、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位した際の回転変位角度をいう。
【００３１】
ハンマーグラブＨ１は、上記説明したハンマーグラブＨと略同様の構成であり、吊り下げ用ワイヤーを取り付ける吊り下げ接続部の構造が異なる。ハンマーグラブＨ１の吊り下げ接続部５は、支持片５ａ及び取付リング５ｂとからなり、支持片５ａが、スイベル機構１４の外筒体１４ｂにピン６で固定され、取付リング５ｂは、支持片５ａにボルト・ナット７で固着されている。このように構成されたハンマーグラブＨ１は、吊り下げ接続部５の取付リング５ｂに吊り下げ用ワイヤー（図示せず）が取り付けられることで吊支される。
【００３２】
モータ３は、ＤＣモータからなり、減速機が取り付けられている。このように、モータ３に減速機を取り付ければ、モータ３のトルクが上がり、さらには回転速度を低速に変えることができる。
【００３３】
このように構成されたハンマーグラブ制御システムは、地盤中に埋設されている既設杭を引き抜くにあたって、ハンマーグラブＨ１のシェル１２，１２を用いて既設杭を掴み、ケーシングＣの内周面にハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１を圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化した状態で、全周回転駆動装置を用いてケーシングＣを回転させながら引き抜く。その際、ケーシングＣと筒状基枠１０とは一体化しているため、筒状基枠１０と一体的に連結しているシェル取付枠１１とシェル１２とシェル開閉駆動用油圧シリンダ１５と昇降枠１６とスイベル機構１４の内軸体１４ａとスタビライザー１３も、筒状基枠１０の回転にともない共周りすることとなる。一方で、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａと共周りしないように、内軸体１４ａに軸受（図示せず）を介して相対回転のみ可能に外嵌されているものの、外筒体１４ｂは、上記吊り下げ接続部５で吊り下げられているだけで外力を受けると、回転変位する可能性があるため、外筒体１４ｂは、内筒体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転変位する。そこで、モータ制御装置４は、外筒体１４ｂの周方向のねじれ角、すなわち、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転した際の回転変位角度を補正するために、モータ３を駆動し、モータ３の出力軸３ａに取り付けられている第２の歯車２を回転させる。これにより、第２の歯車２に噛合する第１の歯車１は、第２の歯車２の回転にともない回転し、それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、第１の歯車１の回転と同方向に回転することになる。
【００３４】
しかして、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、その静止位置、すなわち、内筒体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転付勢されて回転変位する前の位置に、モータ３の回転を、モータ制御装置４を用いて制御することによって復帰させることができる。それがために、１本の吊り下げ用ワイヤーで吊り下げ接続部５を用いてハンマーグラブＨ１を吊支した場合であっても、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。
【００３５】
次に、モータ３の回転をモータ制御装置４で制御する方法をより具体的に説明する。モータ制御装置４は、図２に示すように、位置センサ４ａ、位置センサ制御部４ｂ、中央制御部４ｃ、モータ駆動部４ｄ、圧力スイッチ４ｅ、バッテリー４ｆ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇで構成される。
【００３６】
位置センサ４ａは、光ファイバジャイロからなり、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化してケーシングＣが回転した際に、ハンマーグラブＨ１がいくら回転したかの回転角度変位量を検知する。なお、光ファイバジャイロとは、光の干渉を利用して機械的な回転を検出するジャイロスコープである。より具体的には、光源から出力される光を、ループ状の光路を構成するセンシングループ（光ファイバをコイル状に巻いたセンサ部）に伝搬させると、ジャイロの回転の際、右回りの光と左回りの光との間に伝搬時間差が生じるというサニャク効果を利用して、回転角速度を検出するというものである。このような光ファイバジャイロとしては、光干渉型光ファイバジャイロや受動型リング共振方式光ファイバジャイロなど各種のものが知られており、いずれの方式のものを用いてもよい。なお、位置センサとしては、光ファイバジャイロを用いるのが好ましい。機械的な回転を検知するのに最適だからである。
【００３７】
位置センサ制御部４ｂは、位置センサ４ａで検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量を受信し、中央制御部４ｃに送信する。また、位置センサ制御部４ｂは、位置センサ４ａをリセットして回転角の初期値をゼロにする制御も行う。
【００３８】
中央制御部４ｃは、ＣＰＵ等からなるもので、位置センサ制御部４ｂから送信された回転角度変位量に基づいて、モータ３の回転量を算出し、その算出した回転量をモータ駆動部４ｃに送信する。また、中央制御部４ｃは、リセット信号を位置センサ制御部４ｂに送信する。このリセット信号は、位置センサ制御部４ｂが位置センサ４ａをリセットするための作動信号である。なお、中央制御部４ｃは、圧力スイッチ４ｅから送信されてくる作動信号によって作動するものである。
【００３９】
モータ駆動部４ｄは、位置センサ制御部４ｂから送信される回転量に応じて、モータ３を駆動する。また、モータ駆動部４ｄは、上記回転量に応じてモータ３を駆動したか否かの信号を中央制御部４ｃへ送信する。
【００４０】
圧力スイッチ４ｅは、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１をケーシングＣの内周面に圧接させて、筒状基枠１０をケーシングＣと一体化させたことを検知する。すなわち、圧力スイッチ４ｅは、上記プッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接したことを検知する。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として、中央制御部４ｃに送信する。
【００４１】
バッテリー４ｆは、中央制御部４ｃ、モータ駆動部４ｄ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇの駆動電源を供給する。なお、バッテリーとしては、場所打ち杭工法におけるケーシング内側の岩石や適当な手段で切断又は破砕した既設杭の如き埋入障害物の掴み出し等で使用されるハンマーグラブの回転を制御するという事情に鑑み、８時間〜９時間程度持続的に使用できるものが好ましい。
【００４２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｇは、バッテリー４ｆから供給された電圧を位置センサ制御部４ｂの駆動電源に応じた電源に変換し、その変換した電源を位置センサ制御部４ｂに供給する。
【００４３】
以上のように構成されるモータ制御装置４を用いて、モータ３を駆動し、スイベル機構１４の外筒体１４ｂを、あたかも静止しているかのような状態に保持する方法を図３に基づいて説明する。図３は、ハンマーグラブＨ１の回転を制御、すなわち、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの回転を制御する方法を示すフローチャート図である。
【００４４】
まず、圧力スイッチ４ｅにて、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接し、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化したことを検知する（ステップＳ１）。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として中央制御部４ｃに送信し、中央制御部４ｃは、その作動信号によって動作を開始する（ステップＳ２）。
【００４５】
中央制御部４ｃは、上記作動信号によって動作を開始すると共に、リセット信号を位置センサ制御部４ｂに送信する。すると、位置センサ制御部４ｂは、そのリセット信号に基づいて、位置センサ４ａをリセットし、回転角の初期値をゼロにする（ステップＳ３）。なお、本実施形態に示したように、必ずしも位置センサ制御部４ｂを用いて位置センサ４ａをリセットし、回転角の初期値をゼロにしなくても良いが、回転角の初期値をゼロにした方が好ましい。検知の精度が向上するためである。
【００４６】
回転角の初期値がゼロとなった位置センサ４ａは、全周回転駆動装置によってケーシングＣと共に回転させられているハンマーグラブＨ１が、例えば左に５ｒｐｍ／ｓで回転した際に左に５°回転したという回転角度変位量を検知する（ステップＳ４）。その検知した回転角度変位量は、位置センサ制御部４ｂを介して中央制御部４ｃに送信され、中央制御部４ｃは、その回転角度変位量に応じて、モータ３の回転量を算出する。すなわち、位置センサ４ａで検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量は、左に５°回転した量であるから、中央制御部４ｃは、上記スイベル機構１４の外筒体１４ｂを右に５°回転させるようにモータ３の回転量を算出する（ステップＳ５）。
【００４７】
中央制御部４ｃは、上記算出した回転量を、モータ駆動部４ｄに送信し、モータ駆動部４ｄは、その回転量に応じてモータ３を駆動する。これにより、ケーシングＣと共に回転するスイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって、左に５°回転したハンマーグラブＨ１におけるスイベル機構１４の外筒体１４ｂは、右に５°回転することとなり、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転前の位置に戻ることとなる（ステップＳ６）。しかして、ステップＳ４〜ステップＳ６の動作を繰り返すことにより、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、あたかも静止しているかのような状態に保持されることとなる。
【００４８】
以上説明した本発明の第１実施形態によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃは、位置センサ４ａを用いて検知したハンマーグラブＨ１の回転角度変位量に基づいてモータ３の回転量を算出し、その算出した回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂは、内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する回転変位前の位置に、精度よく、保持されることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損の防止をより確実に行うことができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
以下に本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明すると、図４は第２実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。第１実施形態に係るハンマーグラブ制御システムと第２実施形態に係るハンマーグラブ制御システムとの相違は、モータ制御装置のみが相違する。そのため、以下、相違点であるモータ制御装置のみについて説明し、それ以外の構成についての説明は省略することとし、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略することとする。
【００５０】
第２実施形態のハンマーグラブ制御システムに係るモータ制御装置４´は、中央制御部４ｃ´、モータ駆動部４ｄ、圧力スイッチ４ｅ、バッテリー４ｆで構成される。
【００５１】
中央制御部４ｃ´は、ＣＰＵ等からなるもので、モータ３の回転量をあらかじめ設定できるようなフラッシュメモリ等からなる記憶装置が内蔵されている。なお、中央制御部４ｃは、圧力スイッチ４ｅから送信されてくる作動信号によって作動する。
【００５２】
以上のように構成されるモータ制御装置４´は、圧力スイッチ４ｅにて、ハンマーグラブＨ１のスタビライザー１３に設けられているプッシャー３１がケーシングＣの内周面に圧接し、筒状基枠１０とケーシングＣとが一体化したことを検知する。そして、圧力スイッチ４ｅは、その検知した信号を作動信号として中央制御部４ｃ´に送信し、中央制御部４ｃ´は、その作動信号によって動作を開始する。すると、中央制御部４ｃ´は、あらかじめ設定されているモータ３の回転量（例えば、まず右に５ｒｐｍ／ｓ、次に左に５ｒｐｍ／ｓ、そして次に右に５ｒｐｍ／ｓ等）をモータ駆動部４ｄに送信し、モータ駆動部４ｄは、その回転量に応じて、モータ３を駆動する。しかして、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなる。
【００５３】
以上説明した本発明の第２実施形態によれば、圧力スイッチ４ｅにて前記プッシャー３１によって前記ケーシングＣと一体化したことを検知し、その検知した信号によって中央制御部４ｃは作動する。そして、その作動後、中央制御部４ｃ´はあらかじめ設定されているモータ３の回転量に応じてモータ駆動部４ｄは、モータ３を駆動している。それがために、スイベル機構１４の外筒体１４ｂの位置は、スイベル機構１４の内軸体１４ａの回転時の摩擦抵抗によって回転する前の位置に限りなく近い位置に戻ることとなるから、吊り下げ用ワイヤー、油圧配管チューブ、その他のワイヤーの捩じれ破損を防止することができる。さらには、部品点数が少ないため、モータ制御装置を安価に製作することができる。
【００５４】
なお、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態で説明したモータ制御装置４，４´の各ブロックは、本実施形態で説明したように一体的に形成してもよいし、各ブロック毎に別個の装置として形成してもよい。
【００５５】
また、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態のハンマーグラブＨ１では、１本のワイヤーでハンマーグラブＨ１を吊支したものを示したが、勿論２本以上のワイヤーでハンマーグラブを吊支してもよい。
【００５６】
さらに、上記説明した第１実施形態及び第２実施形態のハンマーグラブ制御システムを、地下水に浸入する場合には、モータ３及びモータ制御装置４，４´に防水カバーを取り付けた方が好ましい。
【符号の説明】
【００５７】
Ｈ１ ハンマーグラブ
Ｃ ケーシング
１ 第１の歯車（伝動機構）
２ 第２の歯車（伝動機構）
３ モータ
４，４´ モータ制御装置
４ａ 位置センサ
４ｂ 位置センサ制御部
４ｃ，４ｃ´ 中央制御部
４ｄ モータ駆動部
４ｅ 圧力スイッチ
５ 吊り下げ接続部
１０ 筒状基枠
１３ スタビライザー
１４ スイベル機構
１４ａ 内軸体
１４ｂ 外筒体
３１ プッシャー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状基枠に、地盤中に打ち込まれるケーシングの内周面に対し中心部側から外向き半径方向に進退移動可能で前進時にケーシング内周面に圧接して筒状基枠をケーシングと一体化するためのプッシャーを有するスタビライザーを一体的に設けてなり、該スタビライザーに一体的に連結されてなる内軸体とこれに回転可能に外嵌された外筒体とからなるスイベル機構を有し、該スイベル機構の外筒体に吊り下げ接続部を設けてなるハンマーグラブにおいて、
伝動機構を介して前記スイベル機構の外筒体を回転駆動するモータと、
前記ハンマーグラブの回転時に発生する前記外筒体の周方向のねじれ角を補正し、前記外筒体がねじれ前の位置に復帰するよう前記モータの回転を制御してなるモータ制御装置と、
を有してなることを特徴とするハンマーグラブ制御システム。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、
前記ハンマーグラブの回転角度変位量を検知する位置センサと、
前記位置センサで検知した回転角度変位量に応じた前記モータの回転量を算出する中央制御部と、
前記中央制御部で算出したモータの回転量に応じて前記モータを駆動するモータ駆動部と、
前記中央制御部を作動させるために、前記筒状基枠が、前記プッシャーによって前記ケーシングと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部に送出する圧力スイッチと、を有してなる請求項１に記載のハンマーグラブ制御システム。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、
前記モータの回転量をあらかじめ設定可能な中央制御部と、
前記中央制御部で設定されたモータの回転量に応じて前記モータを駆動するモータ駆動部と、
前記中央制御部を作動させるために、前記筒状基枠が、前記プッシャーによって前記ケーシングと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部に送出する圧力スイッチと、を有してなる請求項１に記載のハンマーグラブ制御システム。
【請求項４】
前記位置センサは、光ファイバジャイロである請求項２に記載のハンマーグラブ制御システム。
【請求項１】
筒状基枠に、地盤中に打ち込まれるケーシングの内周面に対し中心部側から外向き半径方向に進退移動可能で前進時にケーシング内周面に圧接して筒状基枠をケーシングと一体化するためのプッシャーを有するスタビライザーを一体的に設けてなり、該スタビライザーに一体的に連結されてなる内軸体とこれに回転可能に外嵌された外筒体とからなるスイベル機構を有し、該スイベル機構の外筒体に吊り下げ接続部を設けてなるハンマーグラブにおいて、
伝動機構を介して前記スイベル機構の外筒体を回転駆動するモータと、
前記ハンマーグラブの回転時に発生する前記外筒体の周方向のねじれ角を補正し、前記外筒体がねじれ前の位置に復帰するよう前記モータの回転を制御してなるモータ制御装置と、
を有してなることを特徴とするハンマーグラブ制御システム。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、
前記ハンマーグラブの回転角度変位量を検知する位置センサと、
前記位置センサで検知した回転角度変位量に応じた前記モータの回転量を算出する中央制御部と、
前記中央制御部で算出したモータの回転量に応じて前記モータを駆動するモータ駆動部と、
前記中央制御部を作動させるために、前記筒状基枠が、前記プッシャーによって前記ケーシングと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部に送出する圧力スイッチと、を有してなる請求項１に記載のハンマーグラブ制御システム。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、
前記モータの回転量をあらかじめ設定可能な中央制御部と、
前記中央制御部で設定されたモータの回転量に応じて前記モータを駆動するモータ駆動部と、
前記中央制御部を作動させるために、前記筒状基枠が、前記プッシャーによって前記ケーシングと一体化したことを検知し、その検知した信号を作動信号として前記中央制御部に送出する圧力スイッチと、を有してなる請求項１に記載のハンマーグラブ制御システム。
【請求項４】
前記位置センサは、光ファイバジャイロである請求項２に記載のハンマーグラブ制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０２４６３（Ｐ２０１１−１０２４６３Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６６９４（Ｐ２００９−２５６６９４）
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（３９００１６４５８）三和機工株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（３９００１６４５８）三和機工株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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