JP2014014837A - 螺旋体の製造装置、製造方法、及び螺旋体 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋体の外周にガイドとなるパイプ材がなくても軸線が曲がらず均一ピッチの所期形状の螺旋体を容易に製造することができる螺旋体の製造装置と製造方法を提供する。
【解決手段】螺旋体の材料となる形鋼の一端部を固定側チャック１３で回転拘束状態で支持する。当該形鋼の他端部を回転側チャック１４を介して回転駆動手段としてのモータ１５に連結する。モータ１５によって形鋼にねじりを付与し、当該ねじりの付与によって形鋼に発生する軸線方向の張力を所定の大きさに維持した状態で固定側チャック１３と回転側チャック１４を互いに漸次接近させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、螺旋体の製造装置、製造方法、及び螺旋体に関する。

例えば各種支柱、小型建造物、仮設建物、塀などの、比較的小型物件の地盤補強材として、螺旋杭が使用されている。この種の螺旋杭は、通常、圧延平鋼にねじり加工を施して螺旋体に加工した後、用途に応じた必要長（通常約１〜５ｍ）に切断し、この螺旋体の地中に入る一端に杭としての先端加工を施す。また、地上に出る螺旋体の他端に建設物等と連結するための定着金具を取付ける。このようにして螺旋杭を製造する。

螺旋体のねじり加工の程度は、通常ピッチの大きさで表す。この「ピッチ」は「ねじり間隔」とも呼ばれ、平鋼を１８０°ねじった場合の隣接する二つの山と山の間の距離が「ピッチ」である。螺旋杭に適したピッチの大きさは、圧延平鋼の板幅をｗとすると、概ね１．３ｗ〜１．７ｗである。ねじりの程度が弱くピッチが１．７ｗよりも大きくなると、杭の地中支持力が減少して螺旋杭としての耐荷重が不足する。この反対にねじりの程度が強くピッチが１．３ｗより小さくなると、杭の地中支持力は増大するがスムーズな地中圧入が困難となる。このため、螺旋体のピッチは約１．３ｗ〜１．７ｗとするのが望ましいとされている。このピッチの大きさを、螺旋杭の軸線に垂直な平面と螺旋羽根とが成す角（ピッチ角θ）で表すと、θ＝約４０°〜４８°となる。

ところで、平鋼の従来のねじり加工については、例えば特許文献１（特開平１１−３０９５１５号公報）や特許文献２（特開平７−８０５５６号公報）に開示されている。特許文献１の装置は平鋼の一端を固定し反対側の端部をねじり回転するだけである。このようなねじり方であると、平鋼を螺旋体に加工する途中で螺旋体の軸線が直線にならず、軸線の途中がＳ字状または弓状に曲がったり、螺旋体の羽根が外周側で折れ曲がったりして、均一ピッチの正常な螺旋体にならない。このような現象は、螺旋体のねじり加工が進むに従っていっそう顕著になる。これは、平鋼の幅方向中央ではねじり変形が少ないのに対し、幅方向両側ではねじり変形が大きいためであり、このため平鋼を螺旋体に加工すると外周側では引張となるが中心側では圧縮となり、螺旋体の半径方向で圧縮力が作用するからである。また、両固定端の長さ方向の移動を完全に固定すると、ねじり加工が進むにつれて平鋼は縮もうとするため、両固定端には大きな引張力が掛かる。ピッチが１．５ｗになる前に平鋼が破断する確立が高くなる。また、大形の平鋼なら、長いスパンで数十トンから数百トンの張力が掛かるため、設備が巨大化する。

そこで特許文献２のように、平鋼を円筒状のパイプ材の中に挿入した状態で平鋼のみをねじり加工する製造法が提案されている。パイプ材の太さは平鋼が丁度入る程度の太さであり、このパイプ材をガイドとして平鋼の軸線が曲がらないようにねじり加工する。

特開平１１−３０９５１５号公報 特開平７−８０５５６号公報

しかしながら特許文献２の製造法は、螺旋杭が長尺になるとパイプ材もそれに見合うだけの長尺なものを用意し、その中に長い平鋼を入れなければならないので作業性が非常に悪い。平鋼とパイプ材がどちらも誤差が少ない直線状であると比較的スムーズに平鋼を挿入できるが、一方が少しでも曲がっていると平鋼の幅方向両端がパイプ材の内周面と擦れて挿入抵抗が発生し、作業時間が長引くことがある。

また、パイプ材と平鋼の間の隙間は製品の寸法精度との関係で所定の隙間以下に制限する必要があり、材料となる平鋼の幅が変わるとパイプ材も直径の異なるものに取り替えなければならず、このような取り替えのために作業時間が長くなる。さらに、パイプ材の中で平鋼をねじり加工して螺旋体にした後、当該螺旋体をパイプ材から取り出す作業が必要であり、この作業にも時間がかかっていた。

そこで本発明の目的は、ガイドとなるパイプ材がなくても軸線が曲がらず均一ピッチの所期形状の螺旋体を容易に製造することができる装置と方法を提供することにある。

本発明は平鋼をパイプ材に挿入する変わりに、螺旋加工を施す平鋼の長さ方向に当該平鋼の寸法と材質に見合った一定の引張力を負荷しながら、平鋼の幅ｗの例えば約１．３〜１．７倍までねじりを加える方法により、螺旋杭を製造する装置と方法を提供する。平鋼の寸法と材質に見合った負荷張力を与えることにより、螺旋体の軸線がＳ字上または弓状に曲るのを防止することができ、所望の螺旋ピッチで螺旋体を加工することができる。螺旋体の材料としては、平鋼以外の各種形鋼を使用可能であり、複数本の形鋼を組み合わせた組み合わせ形鋼も使用可能である。

すなわち本発明は、螺旋体の材料となる形鋼の一端部を固定側チャックで回転拘束状態で支持すると共に他端部を回転側チャックを介して回転駆動手段に連結し、前記回転駆動手段によって前記形鋼にねじりを付与し、当該ねじりの付与によって前記形鋼に発生する軸線方向の張力を所定の大きさに維持した状態で前記固定側チャックと回転側チャックを互いに漸次接近させることで前記形鋼を螺旋体に加工するようにした螺旋体の製造装置と製造方法である。

本発明は、螺旋体の材料となる形鋼に所定の張力をかけた状態でねじり加工を進めることで、螺旋体のねじり変形が軸線方向にわたって均一化され、所期のピッチで正しい形状の螺旋体を高い歩留まりで得ることができる。また、従来の装置に比べてガイドとなるパイプ材が不要であるため、パイプ材の中に螺旋体の材料を入れる時間と、加工後の螺旋体をパイプ材の中から取り出す時間を短縮することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る螺旋体製造装置の正面図、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る螺旋体製造装置の回転側と固定側のチャックの正面図、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る螺旋体製造装置の回転側と固定側のチャックの変形例の正面図、（ｂ）はその平面図である。 本発明の実施形態に係る螺旋体製造装置の油圧制御回路図である。 図２Ｂのチャックの拡大断面図である。 平鋼のねじり試験の結果を示す図である。 図５の結果をグラフ化した図である。 （ａ）は十字断面の螺旋杭の断面図、（ｂ）はＹ字断面の螺旋杭の断面図である。 （ａ）は十字断面の螺旋杭の側面図、（ｂ）、（ｃ）はその端面図である。 （ａ）は十字断面の螺旋杭のチャックの縦断面図、（ｂ）は十字断面の螺旋杭のチャックの横断面図である。 （ａ）は十字断面の螺旋杭と従来の螺旋杭の撓み量と負荷荷重を比較した表である。（ｂ）は同表をグラフ化した図である。 十字断面の螺旋杭と従来の螺旋杭の粘性地盤での地中支持力を比較した表である。

以下、本発明の実施形態に係る螺旋体製造装置とその製造方法及び螺旋体について、図面を参照して説明する。

図１〜図６は平鋼Ｐ１を材料とする螺旋体Ｐ２の製造装置の実施形態を示している。平鋼Ｐ１以外の形鋼や複数本の形鋼を組み合わせた組み合わせ形鋼を材料とする螺旋体とその製造装置の実施形態は図７〜図１１に示す。

図１の螺旋体製造装置１０は、図１（ａ）（ｂ）のように横長のフレーム１１を有する。図１の（ａ）が正面図で（ｂ）が平面図である。このフレーム１１は、水平方向に延びる上下左右の４本のビーム１１ａを主要構成材とする。これら４本のビーム１１ａによって断面が矩形の枠体を構成している。そして当該枠体の内側に材料となる平鋼Ｐ１を搬入し、この平鋼Ｐ１をねじり加工して螺旋体Ｐ２を製造する。フレーム１１の両端２箇所と中間２箇所に、４本のビーム１１ａを上下左右に連結する連結材１１ｂが配設されている。

図１のフレーム１１の右端外側に、平鋼Ｐ１ないし螺旋体Ｐ２に所定の張力を付与するための油圧シリンダ１２が配設されている。この油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａに、平鋼Ｐ１の端部を連結する固定側チャック１３の後部が連結されている。この固定側チャック１３はフレーム１１の右端内側に位置し、後述するようにフレーム１１の長手方向に移動可能とされている。また、フレーム１１の左端上面に、回転側チャック１４に連結されるモータ１５と減速機１６が配設されている。

固定側チャック１３は、図２Ａの右側に拡大して示すように下板１３ａと上板１３ｂで構成され、これら上下２枚の板１３ａ、１３ｂの間に平鋼Ｐ１の端部を挟み込むようにしている。上下２枚の板１３ａ、１３ｂの水平方向左右両端は、各４本のボルト２０で連結されている。通常の螺旋杭はこれらボルト２０を締め付けることで固定側チャック１３に十分な強度で連結可能である。やや大型の螺旋杭ではボルト２０による締め付け力だけでは不足することもあるので、そのような場合は上下の板１３ａ、１３ｂと平鋼Ｐ１を貫通する連結ピン２１を設ける。そして連結ピン２１の先端に抜止めピン２２を差し込む。

固定側チャック１３の上の板１３ｂの左右両端であって、ボルト２０よりも外側に延びた部分は、フレーム１１に長手方向に固定されたガイド板２３にスライド可能に支持されている。このガイド板２３は、図２Ａ（ｂ）の平面図に示すように、フレーム１１の内側に固定された上下２枚の水平なガイド板２３で構成され、これら上下のガイド板２３の間に、固定側チャック１３の上の板１３ｂの両端がスライド可能に挿入されている。従って、固定側チャック１３はガイド板２３によって回転が拘束されているが、フレーム１１の長手方向には移動可能である。

油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａの先端に、フランジ２４を介して、下板１３ａの後端中央が連結されている。ピストンロッド１２ａは、その軸線が固定側チャック１３の中心線と一直線になるように配置され、ピストンロッド１２ａが伸縮することにより、固定側チャック１３がガイド板２３に沿ってフレーム１１の長手方向に前後動するようになっている。

油圧シリンダ１２は、図３のように、ピストン１２ｂの片側にピストンロッド１２ａが取付けられた形式であり、ピストン１２ｂの後ろ側の油室１２ｃが電磁弁３０を介して油槽３１に連結されている。また、ピストン１２ｂの前側の油室１２ｄが、電磁弁３２と電磁弁３０を介して、電動機付油圧ポンプ３３に接続されている。そして電動機付油圧ポンプ３３によって油槽３１から吸い上げた作動油を電磁弁３０、３２を通して所定圧で油室１２ｄに供給するようにしている。また油圧ポンプ３３の吐出圧は圧力計３３ａで確認することができるようになっている。

油室１２ｄに近い方の電磁弁３２にはリリーフ弁３４が付設され、油室１２ｄ内の圧力が所定圧以上に上昇すると、リリーフ弁３４を通して余分な作動油が油槽３１に戻されるようになっている。これにより、固定側チャック１３で平鋼Ｐ１の一端を回転拘束し、油圧シリンダ１２によって平鋼Ｐ１に一定の張力を付与した状態で、後述する回転側チャック１４で平鋼Ｐ１にねじりをかけていくと、ねじり加工の進行に伴って、固定側チャック１３が図３で左方向、すなわち回転側チャック１４に近づく方向に漸次移動するようになっている。

モータ１５と減速機１６は、モータ１５の回転軸に取付けられたスプロケット４０と、減速機１６の入力軸に取付けられたスプロケット４１と、両スプロケット間に左右方向に張られた無端チェーン４２で連結されている。一方、フレーム１１の左端内側に、モータ１５と減速機１６の下方に位置するように位置回転駆動軸４３が配設されている。この回転駆動軸４３は、二つの軸受４５、４６と、一つのスラスト軸受４７で支持されている。二つの軸受４５、４６はビーム１１ａに固定され、スラスト軸受４７は連結材１１ｂに固定されている。

回転駆動軸４３は、前記スラスト軸受４７に支持された第１軸部４３ａと、この第１軸部４３ａの後方にカップリング４４を介して連結された第２軸部４３ｂで構成されている。第２軸部４３ｂは前記二つの軸受４５、４６で支持され、第２軸部４３ｂの後端部に取付けられたスプロケット４８が、上下方向に張られた無端チェーン５０を介して、減速機１６の出力側スプロケット４９と連結されている。

スラスト軸受４７から図２Ａで右側に延びた回転駆動軸４３の端部に、回転側チャック１４が取付けられている。この回転側チャック１４も、前記固定側チャック１３と同様に、二枚の板１４ａ、１４ｂで構成されている。二枚の板同士は、両端が各６本のボルト２５で連結され、板１４ａと１４ｂの間に平鋼Ｐ１の端部が挟み込まれている。これらボルト２５による締め付け力で不足する場合は、上下の板１４ａ、１４ｂと平鋼Ｐ１を貫通する連結ピン２６を設け、この連結ピン２１の先端に抜止めピン２７を差し込む。

固定側と回転側の各チャック１３、１４の構成は、前述の構成に限らず、他のいろいろな構成が可能である。図２Ｂはそのような変形例の一例であって、固定側と回転側の各チャック５３、５４の本体５３ａ、５４ａの中に、図４のようにテーパ空間５５を形成し、この空間５５内に、一対のテーパブロック５３ｂ、５４ｂを可動に収容している。テーパブロック５３ｂ、５４ｂの互いに対向した面に、平鋼Ｐ１の端部に向かうように傾斜した爪部５６が形成され、この爪部５６で平鋼Ｐ１の端部を把持するようにしている。

平鋼Ｐ１は、テーパブロック５３ｂ、５４ｂに矢印Ａ方向に差し込む時はスムーズに挿入可能であり、この逆方向の矢印Ｂ方向に引張力がかかると、テーパブロック５３ｂ、５４ｂがテーパ面５３ｃ、５４ｃに沿って差し込み口に側に移動して互いに接近し、平鋼Ｐ１をますます強く挟み付ける。平鋼Ｐ１を螺旋体Ｐ２に加工した後に螺旋体Ｐ２の端部をチャック５３、５４から取り外す場合は、螺旋体Ｐ２の端部をいったんテーパブロック５３ｂ、５４ｂの奥側に少し押し込む。これにより一対のテーパブロック５３ｂ、５４ｂが後退して螺旋体Ｐ２の端部を挟みつける力が低下し、螺旋体Ｐ２の端部とテーパブロック５３ｂ、５４ｂとの間に隙間があくので、以後、テーパブロック５３ｂ、５４ｂを接近しないように保持した状態で螺旋体Ｐ２の端部を引き抜く。

螺旋体製造装置１０は以上のように構成され、この製造装置１０による螺旋体Ｐ２の製造は以下のように行われる。まず、材料となる平鋼Ｐ１をフレーム１１の中に搬入して平鋼Ｐ１の一端を固定側チャック１３に連結する。この連結の際、油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａを最も短くするように、油圧ポンプ３３と電磁弁３０、３２を作動させて、油圧シリンダ１２の油室１２ｄに対し作動油を供給する。平鋼Ｐ１の一端を固定側チャック１３に連結したら、次に平鋼Ｐ１の反対側の端部を回転側チャック１４に連結する。この連結の際、必要に応じて油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａの突出長さを調節し、回転側チャック１４に対する平鋼Ｐ１の端部の位置調整を行う。

このようにして平鋼Ｐ１の両端を固定側と回転側の二つのチャック１３、１４に連結した後、油圧ポンプ３３を駆動して油圧シリンダ１２の油室１２ｄに所定の大きさの油圧をかける。これにより、固定側チャック１３に図３で矢印Ａ方向の引張力が作用し、平鋼Ｐ１に対して後述する最低限の引張力ｙを満足する張力が負荷される。そしてこのような最低限の負荷張力状態でモータ１５を回転駆動する。モータ１５が回転駆動すると回転側チャック１４が回転し、平鋼Ｐ１にねじりがかけられる。平鋼Ｐ１にねじりがかかっていくに従って平鋼Ｐ１の全長は徐々に短くなる。この平鋼Ｐ１の長さの短縮によって平鋼Ｐ１の長さ方向で引張力が増大し、この引張力の増大によって油圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが図３で矢印Ｂ方向に引っ張られる。

これにより油圧シリンダ１２の油室１２ｄ内の圧力が高まり、当該圧力が所定値を超えるとリリーフ弁３４が作動し、油室１２ｄ内の作動油の一部が油槽３１に排出される。なお、前記圧力増大を圧力計３２ａで検知し、当該検知結果に基づいてリリーフ弁３４を電磁制御で断続的に放することも可能である。このようなリリーフ弁３４の作動によりピストンロッド１２ａが伸張し、固定側チャック１３が図３で矢印Ｂ方向に移動する。また、油室１２ｄ内の圧力が所定圧に維持され、ピストンロッド１２ａによって螺旋体Ｐ２に負荷される張力が所定の大きさに維持される。従って、平鋼Ｐ１は全長にわたって等しい張力のもとでねじりがかけられるので、所期のピッチが螺旋体Ｐ２の全長にわたって均等に形成され、所期形状の正常な形の螺旋体Ｐ２が得られる。

ここで、油圧シリンダ１２により平鋼Ｐ１（螺旋体Ｐ２）に負荷する張力の大きさについて説明する。平鋼Ｐ１の材質をＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）とした場合、固定側チャック１３にかける最低限の負荷張力（ｋＮ）をｙとすると、ｙ＝１０．７ｘ−４４．３と表すことができる。ｘは平鋼の断面形状（幅ｗ、厚さｔ）によって定まる指標であって、ｘ＝ｗ²／１００ｔである。この関係式から、平鋼Ｐ１の材質と断面形状がわかれば、最低負荷張力が直ちに算出される。

負荷張力が足りない場合、すなわち負荷張力ｙ＜１０．７ｘ−４４．３の場合、少なくとも５本に１本以上の確率で螺旋体Ｐ２の不良品が出ることが確認された。図５と図６は、前述した製造装置１０を使用し、負荷張力が前記最低負荷張力以上か以下かによって、製造される螺旋体Ｐ２がほぼ良品と不良品に分かれることを確認したねじり加工の試験結果を示している。

図５の試験では、平鋼Ｐ１の材料としてＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）を使用した。この材料は、螺旋杭として広く使用されている。試験は、板厚（６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ）と板幅を異ならせた６種類の平鋼で行った。図５の試験結果をグラフ化したものが図６であり、この図６から明らかなように、前記負荷張力の関係式で規定する所定張力よりも小さな張力では５本中１本以上が不良品となり、当該所定張力よりも大きい張力では５本中不良品が出なかった。

なお、図５で「正常作業」とは、ピッチ＝１．５ｗのねじり回転で、折れ曲がり、湾曲、Ｓ字状曲がり等がない場合の作業である。「異常作業」とは、ピッチ＝１．５ｗのねじり回転で、折れ曲がり、湾曲、Ｓ字状曲がり等がある場合の作業である。「正常作業」と「異常作業」の分類基準は、５本の加工でまったく異常が発生しない場合を「正常」とし、１本でも異常があれば「異常」とする。

同図から分るように、負荷張力をｙ≧１０．７ｘ−４４．３にすると正常な螺旋加工が実施できた。但し、ｘ≦５では螺旋加工中にキンクが発生し、正常な加工が出来なかった。また、３８≦ｘとなると負荷張力が大きくなり過ぎ、両端のチャックにおいて平鋼Ｐ１のサイドラインでの局部的なせん断力が大きくなって破断に至り、正常な螺旋加工が出来なかった。また、負荷張力が過大で設備が必要以上に大型化するため経済的でない。従って、負荷張力ｙの前記関係式は５＜ｘ＜３８の範囲で適用するのが実用的かつ経済的である。

以上のように、負荷張力を所定張力以上に維持した状態で螺旋体を加工すると、螺旋体Ｐ２の軸線に曲がりや歪み等がない正常な螺旋体を製造することができる。この理由は、両チャック１３、１４間の負荷張力を前記所定の大きさ以上にすると、平鋼Ｐ１の幅方向中央付近の圧縮力が軽減され、Ｓ字状又は弓状の軸線曲がりが発生するのを防止することができるからである。但し、負荷張力を必要以上に大きくすると設備が大型化するだけであり、経済的な利点は特にない。逆に負荷張力を必要以上に大きくすると、螺旋体Ｐ２の外周部のやせ細りが発生し、また破断等の損傷の確率が増加し、製品の品質劣化、歩留まり低下や作業の安全性等に問題が発生する。

前記実施形態では螺旋体Ｐ２の材料として平鋼Ｐ１を例示したが、螺旋体Ｐ２の材料としては平鋼Ｐ１に限らず、図７（ａ）のように、例えば十字形断面を有する形鋼でもねじり加工により螺旋体とすることが可能である。図８のような十字形断面の螺旋体は強度的に有利であり、押し出し成形等で一体として構成することが可能である。しかし、そのような押出材はコスト的に高くつくので、汎用鋼材である山形鋼Ｐ３ａ−Ｐ３ｄ（Ｌ形鋼）を背中合わせで４本組み合わせた十字形の組み合わせ形鋼Ｐ３にするのがよい。このようにすると、十字形断面の螺旋体を低コストで製造することができる。なお、４本の山形鋼Ｐ３ａ−Ｐ３ｄをねじり加工して螺旋体Ｐ２にした後に、各山形鋼がばらばらにならないためには、螺旋体Ｐ２のピッチ角を例えば約４５度にするとよい。

また、図７（ｂ）のように、Ｙ字状断面の材料をねじり加工して螺旋体にすることも可能である。このようなＹ字状断面の材料は押し出し成形で一体に構成することが可能であるが、前述したように押し出し成形材ではコスト高となるので、への字形の形鋼Ｐ４ａ−Ｐ４ｃを３本背中合わせで組み合わせて組み合わせ形鋼Ｐ４とするのがよい。

図９は、十字形断面の螺旋体の製造装置に使用する固定側と回転側の各チャック６３（６４）である。チャックの向きは回転側チャックとして示しているが、同じ構成のチャックを固定側でも使用する。このチャック６３（６４）は、フランジ６６によって回転駆動軸４３又はピストンロッド１２ａに連結されるチャック本体６３ａ（６４ａ）と、このチャック本体６３ａ（６４ａ）の中のテーパ空間６５に収容された矩形断面の４つのチャックブロック６３ｂ（６４ｂ）で構成され、これら４つのチャックブロック６３ｂ（６４ｂ）で十字形断面の各羽根を上下左右から挟み付けるようにしたものである。チャック６３（６４）に張力がかかるとテーパブロック５３ｂ、５４ｂがテーパ面５３ｃ、５４ｃに沿って差し込み口側に移動して互いに接近し、十字形断面の材料をますます強く挟みつける。

組み合わせ形鋼Ｐ３を螺旋体Ｐ２に加工した後に、チャック６３（６４）から取り外す場合は、螺旋体Ｐ２の端部を一旦テーパブロック５３ｂ、５４ｂの側に押し込む。これにより一対のテーパブロック５３ｂ、５４ｂが後退して螺旋体Ｐ２の端部を挟み付ける力が低下して螺旋体Ｐ２の端部に隙間が空くので、以後、テーパブロック５３ｂ、５４ｂを接近しないように保持した状態で、螺旋体Ｐ２を引き抜く。

図１０は、十字形断面の螺旋体が強度的に優れていることを剛性試験で確認した結果である。３種類の螺旋体（十字形断面）（１）（３）（５）と、３種類の従来品（平鋼）の螺旋体（２）（４）（６）をそれぞれ１．７ｍ切り出した試料で比較した。剛性試験はスパン１ｍ、その中心位置（片端から５０ｃｍ）に荷重を負荷することにより行い、その撓み量で剛性を評価した。図１０（ａ）の試験結果をまとめたのが図１０（ｂ）である。同じ負荷荷重で本発明の螺旋杭と従来の螺旋杭を比較すると、本発明の螺旋杭の方が撓み量が約１／３〜１／５と少ない。このことから、十字形断面の螺旋杭は同程度の外形寸法及びピッチで三倍程度の強度を有することがわかる。

図１１は、十字形断面の螺旋体と平鋼の螺旋体を使用した螺旋杭の地盤支持力を粘性地盤で試験した結果である。この試験で十字形断面の螺旋体は地盤圧入時に特に撓みがなく、順調に杭打ち作業を行うことができた。一週間後に螺旋杭の引き抜き試験を行い、その結果を図１１に示している。この支持力（螺旋杭の先端面積を無視すれば、引抜力と等しい）の比較結果から見て、十字形断面の螺旋杭は、一部例外（螺旋体（４））はあるものの、羽根の数が多い分だけ平鋼の螺旋体よりも地盤支持力が高いことがわかる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では固定チャック１３をフレーム１１の長手方向に移動可能に支持したが、この固定チャック１３をフレーム１１の長手方向に移動できないように固定する代わりに、回転側チャック１４をフレーム１１の長手方向に移動可能にしてもよい。このような変形例は一般的には構造的に複雑化する割に利点が少ないが、回転側チャック１４のスラスト軸受４７に油圧シリンダで負荷張力をかけることで技術的に実現可能である。

１０：螺旋体製造装置
１１：フレーム
１２：油圧シリンダ
１２ａ：ピストンロッド
１２ｂ：ピストン
１３：固定側チャック
１４：回転側チャック
１５：モータ
１６：減速機
４３：回転駆動軸
４４：カップリング
４７：スラスト軸受
Ｐ１:平鋼
Ｐ２：螺旋体

Claims (7)

1. 螺旋体の材料となる形鋼の一端部を固定側チャックで回転拘束状態で支持すると共に他端部を回転側チャックを介して回転駆動手段に連結し、前記回転駆動手段によって前記形鋼にねじりを付与し、当該ねじりの付与によって前記形鋼に発生する軸線方向の張力を所定の大きさに維持した状態で前記固定側チャックと回転側チャックを互いに漸次接近させることで前記形鋼を螺旋体に加工するようにした螺旋体の製造装置。
2. 前記形鋼の両端を連結する固定側チャックと回転側チャックを長手方向両端に配設した横長フレームと、
   前記フレームの一端部に配設され、前記固定側チャックを回転拘束状態で長手方向に移動可能にガイドするガイド部材と、
   前記固定側チャックの後部に連結された油圧シリンダと、
   前記フレームの他端部に配設され、前記回転側チャックに回転駆動力を伝達するモータと、
   を有する請求項１の螺旋体の製造装置。
3. 前記油圧シリンダに接続したリリーフ弁によって前記形鋼に発生する軸線方向の張力を一定に維持するようにした請求項２の螺旋体の製造装置。
4. 螺旋体の材料となる前記形鋼の一端部を固定側チャックで回転拘束状態で支持すると共に他端部を回転側チャックを介して回転駆動手段に連結し、前記回転駆動手段によって前記形鋼にねじりを付与し、当該ねじりの付与によって前記形鋼に発生する軸線方向の張力を所定の大きさに維持した状態で前記固定側チャックと回転側チャックを互いに漸次接近させることで前記形鋼を螺旋体に加工するようにした螺旋体の製造方法。
5. 螺旋体の材料となる前記形鋼が熱間圧延平鋼ＳＳ４００であって、その板幅をｗ、厚さをｔとした場合、下記の関係式（１）から算出される最低張力ｙ（ｋＮ）を当該平鋼に作用させるようにした請求項４の螺旋体の製造方法。
   ｙ＝１０．７ｘ−４４．３ …（１）
   ここでｘは、平鋼の幅ｗ（ｍｍ）と厚さｔ（ｍｍ）からｘ＝ｗ²／１００ｔの式により決まる指標である。
6. 複数本の形鋼を組み合わせた組み合わせ形鋼を請求項４の製造方法で軸線方向に所定の張力をかけた状態でねじり加工して得られた螺旋体。
7. 等辺山形鋼を４本組み合わせて十字形断面にした組み合わせ形鋼をねじり加工して得られた請求項６の螺旋体。

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