JP2003020647A - 回転杭貫入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貫入する鋼管杭または、先端に掘削羽根が付
いている鋼管杭の外形のサイズが種々変わった時でもク
ランプ部材を交換することなく、簡単な機構によって一
定のクランプ力を保持でき、貫入作業を円滑に実施可能
な回転杭貫入装置を提供する。 【解決手段】 下外輪５の内周に下旋回ベアリング１３
を介して下内輪６を設けてなる下リングフレーム２と、
下リングフレーム２の上方に、上外輪３の内周に上旋回
ベアリング１２を介して上内輪４を設けてなる上リング
フレーム１と、下外輪と上外輪との間に複数の昇降手段
９を設け、昇降手段により上リングフレーム１の上外輪
を昇降自在に軸支し、上内輪の内周に複数のリンク１４
の一端部を、リンク１４の他端部にクランプ部材１６
を、それぞれ揺動自在に設け、上内輪の昇降によりクラ
ンプ部材が下内輪の上面を鋼管杭２０の径方向に摺動自
在に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、建築や土木における基
礎工事において使用する鋼管杭を回転させながら押込
み、引き抜きを行う回転杭貫入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転杭貫入装置における鋼管杭ク
ランプ部として、例えば図１２に示す構造のものが知ら
れている。この技術の概要は、図１２に示すとおりクラ
ンプシリンダー９の伸縮により昇降するリング状の昇降
フレーム２７に、複数の楔状のクランプ部材１６及びチ
ャックカラー２８が吊持されており、該昇降フレーム２
７を昇降させることにより楔状のクランプ部材１６及び
チャックカラー２８が昇降し、それにより該チャックカ
ラー２８間の内径が拡縮され鋼管杭２０をクランプ又
は、アンクランプすることができる回転杭貫入装置であ
る。

【０００３】また、一般に基礎工事等に使用されている
鋼管杭の種類としては、前記の鋼管杭２０の他に、鋼管
杭の先端部外周に螺旋状の掘削羽根を備えた鋼管杭が、
最近使用され始めている。このような構造の鋼管杭用の
回転杭貫入装置における鋼管杭クランプ部の構造とし
て、例えば特開２０００−２４８５４９号公報に開示さ
れている。この技術の概要は、図１３に示すとおりクラ
ンプシリンダー９の伸縮により昇降するリング状の昇降
フレーム２７に、複数の楔状のクランプ部材１６が吊持
されており、該昇降フレーム２７を昇降させることによ
り楔状のクランプ部材１６が昇降し、それにより該クラ
ンプ部材１６間の内径が拡縮され鋼管杭２０をクランプ
又は、アンクランプすることができる。また、クランプ
部材１６の内方側面部には、チャックカラー２８が設け
られており、該チャックカラー２８の内周面には、螺旋
状の凹溝２８ａが形成されている。

【０００４】以上の構成、即ち螺旋状の凹溝２８ａを形
成しているため該鋼管杭２０の回転・降下により掘削羽
根２９が凹溝２８ａを通過して該チャックカラー２８の
下方に移動するため、掘削羽根２９付きの鋼管杭２０を
回転杭貫入装置に容易に装着することができ、作業工程
が簡略となり効率のよい施工ができる回転杭貫入装置で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回転杭貫入装置におい
て、適用する鋼管杭２０のサイズは、例えば実際の建築
や土木における基礎工事において必要とされる基礎の強
度により異なる。また同一地域の基礎工事においても対
象地盤の性状・軟弱性等が異なるため結果的には、鋼管
杭サイズが種々、例えば外径が６００〜２０００ミリ程
度の範囲の広いものが使い分けられている。

【０００６】このような現状の基礎工事において、前記
図１２に示されている技術のものでは以下のとおりの課
題を有している。

【０００７】即ち前記の理由により種々異なる鋼管杭２
０のサイズに対応し、該鋼管杭２０を確実にクランプす
るためには、前記楔状のクランプ部材１６の内方に着脱
自在に設けられているチャックカラー２８を、貫入する
鋼管杭２０のサイズ毎に合うように、人手によって取り
替えることが必要であり、鋼管杭打ち作業が非効率であ
ると共にチャックカラー２８は重量が大きく、且つ限ら
れた場所での交換作業は、安全上の課題も有する。ま
た、該チャックカラー２８を、種々異なる鋼管杭のサイ
ズ分だけ備える必要がありその分設備費が高価となる。

【０００８】この人手によるチャックカラー２８の交換
作業を無くすためには、例えば前記の楔状のクランプ部
材１６を長くすることも考えられるが、この場合、クラ
ンプシリンダー９、貫入装置の架構等が格段に大きくな
り設備費が大となると共に、貫入装置の重量が著しく大
きくなり、該装置の移動・また他の貫入場所への輸送時
の課題も生ずる。

【０００９】一方、前記特開２０００−２４８５４９号
公報に開示されている回転杭貫入装置においても前記の
如く、適用する鋼管杭のサイズが外径６００〜２０００
ミリ等の広い範囲の場合、前記図１２を使用して説明し
たと同じ課題を生ずる。

【００１０】本発明はかかる課題を解決することをその
目的とし、より具体的には、貫入する鋼管杭または、先
端に掘削羽根が付いている鋼管杭の外形のサイズが種々
変わった時でもチャックカラー等のクランプ部材を交換
することなく、簡単な機構によって一定のクランプ力を
保持でき、貫入作業を円滑に実施可能な回転杭貫入装置
を提供することをその目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本願発明は、 鋼管杭をクランプ後、該鋼管杭を回
転させ軸心方向へ移動させる回転杭貫入装置であって、
昇降自在な下外輪の内周に下旋回ベアリングを介して下
内輪を設け、前記下外輪に下内輪を旋回せる旋回手段を
設けてなる下リングフレームと、前記下リングフレーム
の上方に、上外輪の内周に上旋回ベアリングを介して上
内輪を設けてなる上リングフレームと、前記下リングフ
レームの下外輪と前記上リングフレームの上外輪との間
に複数の昇降手段を設け、該昇降手段により前記上リン
グフレームの上外輪を昇降自在に軸支し、前記上リング
フレームの上内輪の内周に複数のリンクの一端部を、該
リンクの他端部にクランプ部材を、それぞれ揺動自在に
設け、前記上リングフレームの上内輪の昇降により、前
記クランプ部材が、下内輪の上面を鋼管杭の径方向に摺
動自在に構成した回転杭貫入装置であり、また前記上リ
ングフレームの上内輪の昇降により、前記クランプ部材
が、下内輪の上面を鋼管杭の径方向に摺動自在に構成す
ると共に、該下内輪の上方で揺動する如くなした前記回
転杭貫入装置であり、更に、上リングフレームの上外輪
を昇降させる手段を、油圧ポンプにより駆動するクラン
プシリンダーとし、該クランプシリンダーの油圧駆動回
路に、貫入する鋼管杭のサイズに応じて供給油圧を制御
するリリーフ弁を設けた回転杭貫入装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面に従っ
て詳細に説明する。

【００１３】

【実施例１】図１は、本発明の第１の実施例を示した回
転杭貫入装置の全体図である。まず、同図を用いて、本
実施例の回転杭貫入装置の全体構成を説明する。

【００１４】昇降自在な下外輪５の内周に下旋回ベアリ
ング１３を介して下内輪６を設けてなる下リングフレー
ム２及び該下リングフレーム２の上方に、上外輪３の内
周に上旋回ベアリング１２を介して上内輪４を設けてな
る上リングフレーム１とは、周方向、複数箇所に配置し
た昇降手段１１により昇降させることができる。

【００１５】また、前記下リングフレーム２の下外輪５
と前記上リングフレームの上外輪３との間には、周方向
に複数の昇降手段であるクランプシリンダー９を設け、
該クランプシリンダー９により前記上リングフレーム１
の上外輪３を昇降自在に軸支している。下内輪６は、回
転駆動用ギヤ７を装備しており、複数箇所に配置した回
転モータ１０およびピニオン８の回転によって、内輪
側、すなわち上内輪４および下内輪６を一体的に回転さ
せる構成としている。また、本装置では上リングフレー
ム１を昇降させるクランプシリンダー９を下リングフレ
ーム２である固定側に装備しているため、該クランプシ
リンダー９への油圧ホースの着脱作業を不要とすること
ができる。

【００１６】続いて、図１及び図２を用いて本発明のク
ランプ締結部の機構ついて説明する。図２は図１におけ
るＡ−Ａ断面図を示す。また、図１は、鋼管杭２０をク
ランプしている状態を示している。

【００１７】図１及び図２において、上リングフレーム
１の上内輪４の内周には、複数のリンク１４の一端部を
ピン２６ａにより軸支し、また該リンク１４の他端部に
は、ピン２６ｂによりクランプ部材１６を軸支してお
り、これによってリンク１４とクランプ部材１６とがそ
れぞれ揺動自在に設けられている。また、該クランプ部
材１６の両側面には、凸部３０が形成されている。

【００１８】下内輪６の上面には、ガイド部材３２が形
成されており、前記ガイド部材３２の上部・両側にＬ字
部３３が形成されており、鋼管杭２０の貫入時、前記ク
ランプ部材１６の両側面に形成されている凸部３０の上
面とＬ字部３３の下面とが係合することにより該クラン
プ部材１６を下内輪６上に堅固に固定することができ
る。また、前記クランプ部材１６の両側面に設けられて
いる凸部３０の側面とガイド部材１に設けられているＬ
字部３３の側面とが係合することにより、クランプ部材
１６が、下内輪６の上面を鋼管杭２０の径方向に摺動す
る場合のガイドの作用を有する。

【００１９】以上の構成を有する本発明の回転杭貫入装
置の作動状況について、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３
（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、
共に大口径のサイズの鋼管杭２０を配置〜クランプする
場合の作動状態を示す。また図３（ｃ）は、小口径のサ
イズの鋼管杭２０をクランプした状態を示す。

【００２０】図３（ｂ）は、前記図３（ａ）の状態か
ら、クランプシリンダー９を縮めることにより、クラン
プ部材１６を図中左方向に、下内輪６の上面を摺動させ
たものであり、これにより、該クランプ部材１６によ
り、鋼管杭２０を確実にクランプしている。尚、この場
合、クランプ部材１６は、クランプ部材１６に形成され
ている凸部３０の上面とガイド部材３２に形成されてい
るＬ字部３３の下面との係合により、下内輪６の上面に
確実に固定されているため鋼管杭２０の貫入時の反力等
により該クランプ部材１６が図中上方に移動することは
ない。

【００２１】図３（ｃ）は、前記図３（ｂ）と同様な動
作にて、小口径のサイズの鋼管杭２０をクランプした状
態を示すものであって、図３（ｂ）の状態から更にクラ
ンプシリンダー９を縮めてクランプ部材１６を図中左方
向に摺動させてクランプしている。

【００２２】

【実施例２】図４は、本発明の第２の実施例を示した回
転杭貫入装置の全体図である。まず、同図を用いて、本
実施例の回転杭貫入装置の全体構成を説明する。

【００２３】昇降自在な下外輪５の内周に下旋回ベアリ
ング１３を介して下内輪６を設けてなる下リングフレー
ム２及び該下リングフレーム２の上方に、上外輪３の内
周に上旋回ベアリング１２を介して上内輪４を設けてな
る上リングフレーム１とは、周方向、複数箇所に配置し
た昇降手段１１により昇降させることができる。

【００２４】また、前記下リングフレーム２の下外輪５
と前記上リングフレームの上外輪３との間には、周方向
に複数の昇降手段であるクランプシリンダー９を設け、
該クランプシリンダー９により前記上リングフレーム１
の上外輪３を昇降自在に軸支している。下内輪６は、回
転駆動用ギヤ７を装備しており、複数箇所に配置した回
転モータ１０およびピニオン８の回転によって、内輪
側、すなわち上内輪４および下内輪６を一体的に回転さ
せる構成としている。

【００２５】続いて、前記図４及び図５、図６、図７を
用いて本実施例のクランプ締結部の機構ついて説明す
る。図５は図４におけるＡ−Ａ断面図、図６は図４にお
けるＢ−Ｂ断面図、図７は図４におけるＣ−Ｃ断面図を
それぞれ示す。また、図４は、鋼管杭２０をクランプし
ている状態を示している。

【００２６】以上の各図において、上リングフレーム１
の上内輪４の内周には、複数のリンク１４の一端部をピ
ン２６ａにより軸支し、また該リンク１４の他端部に
は、ピン２６ｂによりクランプ部材１６を軸支してお
り、これによってリンク１４とクランプ部材１６とがそ
れぞれ揺動自在に設けられている。また、該クランプ部
材１６の両側面には、凸部３０が形成されている。

【００２７】下内輪６の上面には、第１ガイド部材１７
と第２ガイド部材１８とが形成されており、第１ガイド
部材１７の上部・両側にＬ字部が形成されており、鋼管
杭２０の貫入時、前記クランプ部材１６の両側面に形成
されている凸部３０の上面とＬ字部の下面とが係合する
ことにより該クランプ部材１６を下内輪６上に堅固に固
定することができる。また、前記クランプ部材１６の両
側面に設けられている凸部３０の側面と第１ガイド部材
１７に設けられているＬ字部の側面とが係合することに
より、クランプ部材１６が、下内輪６の上面を鋼管杭２
０の径方向に摺動する場合のガイドの作用を有する。

【００２８】また、第２ガイド部材１８には、クランプ
部材１６に設けられているスライド部材１９をガイドす
る凹部３１が形成されており、これによりクランプ部材
１６が、下内輪６の上面を鋼管杭２０の径方向に摺動す
る場合ガイドの作用を有する。尚スライド部材１９は、
クランプ部材１６を貫通して設けられているが別の構造
として、クランプ部材１６に一体的に凸部を形成しても
よい。また、図４に示す状態において、リンク１４に引
張力が作用した場合、クランプ部材１６が、鋼管杭２０
より離れる方向に下内輪６の上面を摺動し、第２ガイド
部材１８の最端部の凹部３１にスライド部材１６が到達
する。この状態で更にリンク１４に引張力が作用する
と、クランプ部材１６は、後述する図８（ａ）に示すと
おり、該下内輪６の上方で、該最端部の凹部３１を中心
として、揺動することが可能である。

【００２９】以上の構成を有する本発明の回転杭貫入装
置の作動状況について、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８
（ｃ）、及び図９を用いて説明する。図８（ａ）、図８
（ｂ）、図８（ｃ）は、共に大口径のサイズの鋼管杭２
０を配置〜クランプする場合の作動状態を示す。また図
９は、小口径のサイズの鋼管杭２０をクランプした状態
を示す。

【００３０】図８（ａ）は、先端部外周に、螺旋状の掘
削羽根２９を備えた鋼管杭２０を回転杭貫入装置にセッ
トした後の状態を示す。同図に示すとおり、クランプシ
リンダー９の作用により、クランプ部材１６は、上方に
揺動・退避しており、従って鋼管杭２０を回転杭貫入装
置にセットする場合、該鋼管杭２０の掘削羽根２９の移
動軌跡は、図中２点鎖線に示すとおりであって、掘削羽
根２９とクランプ部材１６とが干渉することがない。

【００３１】図８（ｂ）は、前記図８（ａ）の状態か
ら、クランプシリンダー９を縮めることにより、クラン
プ部材１６を図中左回りに旋回させたものであり、この
場合、下内輪６の上面に形成されている第１ガイド部材
１７と第２ガイド部材１８との間において、クランプ部
材１６に形成されている凸部３０が干渉することなく載
置され、それにより該クランプ部材１６は、下内輪６の
上面に載置される。

【００３２】図８（ｃ）は、前記図８（ｂ）の状態か
ら、クランプシリンダー９を更に縮めることにより、ク
ランプ部材１６を図中左方向に、下内輪６の上面を摺動
させたものであり、これにより、該クランプ部材１６に
より、鋼管杭２０を確実にクランプしている。尚、この
場合、クランプ部材１６は、クランプ部材１６に形成さ
れている凸部３０の上面と第１ガイド部材１７に形成さ
れているＬ字部の下面との係合更に、クランプ部材１６
に形成されているスライド部材１９と第２ガイド部材１
８に形成されている凹部３１との係合により、下内輪６
の上面に確実に固定されているため鋼管杭の貫入時の反
力等により該クランプ部材１６が図中上方に移動するこ
とはない。

【００３３】図９は、前記図８（ｃ）と同様な動作に
て、小口径のサイズの鋼管杭２０をクランプした状態を
示すものであって、図８（ｃ）の状態から更にクランプ
シリンダー９を縮めてクランプ部材１６を図中左方向に
摺動させてクランプしている。

【００３４】また、図８（ｂ）に示すクランプ部材１６
に形成する凸部３０の長さＬに応じて、クランプ部材１
６における鋼管杭２０の径方向の移動量を確保できる。
即ちこれにより、鋼管杭２０のサイズが大きく異なる場
合においても同一のクランプ部材１６により、鋼管杭２
０を確実にクランプすることが可能である。

【００３５】更に前記第１の実施例である図３（ｂ）お
よび図３（ｃ）又は、本第２の実施例である図８（ｃ）
および図９で示すように、本発明の回転杭貫入装置にお
いては、各図に示すとおり、クランプ時のリンク１４と
水平線とのなす角度、即ちリンク１４の傾斜角度θがそ
れぞれ鋼管杭の径により異なってくる。それにより鋼管
杭のクランプ時に、クランプシリンダー９に作用する油
圧の圧力を一定にすると図１１の曲線Ａ（実線）に示す
ように口径の異なる各鋼管杭に作用するクランプ部材１
６でのクランプ力（押圧力）は、それぞれ異なったもの
となる。一方実際の施工における各鋼管杭に必要な前記
クランプ力（押圧力）は、同図の曲線Ｂ（二点鎖線）の
とおりで両曲線は、相反している。 従って本発明の回
転杭貫入装置においては、以下に述べるクランプ方法に
よりこれを克服している。

【００３６】図１０を使用して、本発明の回転杭貫入装
置のクランプ方法について更に説明する。図１０は、本
発明の回転杭の貫入装置におけるクランプ手段の駆動力
となるクランプシリンダー９を駆動する油圧駆動手段の
機器配置図である。同図において、２１は油圧ポンプで
あり、２２は油圧ポンプからの油をクランプシリンダー
９に送給する時の方向切替弁であり、２３はリリーフ弁
で、２４は制御部であり、同図では、鋼管杭２０をクラ
ンプしている状態を示している。前記の構成を有する油
圧駆動手段において、予め鋼管杭２０のサイズによって
必要なクランプ力を、リリーフ弁２３による油圧力とし
て設定しておく。これにより、鋼管杭２０のサイズ毎に
必要且つ適切なクランプ力を確保することが可能とな
り、クランプ力の不足による鋼管杭２０の貫入が不可と
なること、またクランプ力の過大による鋼管杭２０の損
傷を防止することができる。また前記リリーフ弁２３の
設定圧力は、制御部にて電気的の遠隔操作することもで
きる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の回転杭貫入装置によると、鋼管
杭または、先端に掘削羽根が付いている鋼管杭の外径の
サイズが種々変わった場合でも常時、同一の回転杭貫入
装置においてクランプ部材を取り替えることなくクラン
プすることができ、貫入作業を円滑に実施することがで
きるので作業効率が向上する。またクランプ部材の退避
手段を形成しているため同一の回転杭貫入装置において
螺旋状の凹溝を形成しているチャックカラーからなるク
ランプ部材を必要としなくその分設備費が安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回転杭貫入装置
の全体図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】第１の実施例の回転杭貫入装置の作動状況を示
す図である。

【図４】本発明の第２の実施例における回転杭貫入装置
の全体図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】第２の実施例の回転杭貫入装置を大径の鋼管杭
に適用した場合の作動状況を示す図である。

【図９】第２の実施例の回転杭貫入装置を小径の鋼管杭
に適用した場合の作動状況を示す図である。

【図１０】本発明のクランプシリンダーを駆動する油圧
駆動手段の機器配置図である。

【図１１】本発明の回転杭貫入装置における鋼管杭のサ
イズとクランプ部材のクランプ力との相関を示す図であ
る。

【図１２】従来技術の回転杭貫入装置全体図である。

【図１３】従来技術の回転杭貫入装置全体図である。

【符号の説明】

１：上リングフレーム ２：下リングフレーム
３：上外輪 ４：上内輪 ５：下外輪 ６：下内輪 ７：回転
駆動用ギヤ ８：ピニオン ９：クランプシリンダー １０：回
転モータ １１：昇降手段 １２：上旋回ベアリング １３：
下旋回ベアリング １４：リンク １６：クランプ部材 １７： 第１
ガイド部材 １８：第２ガイド部材 １９：スライド部材 ２
０：鋼管杭 ２１：油圧ポンプ ２２：方向切替弁 ２３：リ
リーフ弁 ２４：制御部 ２６ａ、２６ｂ：ピン ２７：昇
降フレーム ２８．チャックカラー ２８ａ：凹溝 ２９：掘削
羽根 ３０：凸部 ３１：凹部 ３２：ガイド部材 ３
３：Ｌ字部

フロントページの続き (72)発明者 明石 徹志 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 (72)発明者 阿南 哲治 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 Ｆターム(参考） 2D050 CB22 CB23 DB02 DB03 EE04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管杭をクランプ後、該鋼管杭を回転さ
   せ軸心方向へ移動させる回転杭貫入装置であって、 昇降自在な下外輪の内周に下旋回ベアリングを介して下
   内輪を設け、前記下外輪に下内輪を旋回せる旋回手段を
   設けてなる下リングフレームと、 前記下リングフレームの上方に、上外輪の内周に上旋回
   ベアリングを介して上内輪を設けてなる上リングフレー
   ムと、 前記下リングフレームの下外輪と前記上リングフレーム
   の上外輪との間に複数の昇降手段を設け、該昇降手段に
   より前記上リングフレームの上外輪を昇降自在に軸支
   し、 前記上リングフレームの上内輪の内周に複数のリンクの
   一端部を、該リンクの他端部にクランプ部材を、それぞ
   れ揺動自在に設け、 前記上リングフレームの上内輪の昇降により、前記クラ
   ンプ部材が、下内輪の上面を鋼管杭の径方向に摺動自在
   に構成したことを特徴とする回転杭貫入装置。
2. 【請求項２】 前記上リングフレームの上内輪の昇降に
   より、前記クランプ部材が、下内輪の上面を鋼管杭の径
   方向に摺動自在に構成すると共に、該下内輪の上方で揺
   動する如くなしたことを特徴とする請求項１記載の回転
   杭貫入装置。
3. 【請求項３】 上リングフレームの上外輪を昇降させる
   手段を、油圧ポンプにより駆動するクランプシリンダー
   とし、該クランプシリンダーの油圧駆動回路に、貫入す
   る鋼管杭のサイズに応じて供給油圧を制御するリリーフ
   弁を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回
   転杭貫入装置。