JP2016094742A - 鋼管杭のチャック補助具 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼管杭回転圧入装置によって、鋼管杭の上端部内周面をチャック部材で把持して地面に回転圧入する際に、チャック部材の把持力によって鋼管杭上端部に生じる変形を防止し、鋼管杭への伝達トルクを高めることのできる鋼管杭のチャック補助具を提供する。【解決手段】 円筒状の上側チャック部材１０及び下側チャック部材１１と、これらのチャック部材の中心軸線に対して外周面の中心軸線の偏心量が可変な円筒状の偏心チャック部材１２を鋼管杭Ｐの上端部内周面に押し当てて鋼管杭Ｐを回転駆動する際に、鋼管杭Ｐの外周面に、チャック補助具１の中空円筒体２６を嵌装し、これらのチャック部材１０、１１、１２の把持力によって鋼管杭Ｐの上端部に生じる変形を当該中空円筒体の内周面で規制する。【選択図】 図２

Description

本発明は、鋼管杭回転圧入装置によって、鋼管杭の上端部内周面をチャック部材で把持して地面に回転圧入する際に、チャック部材の押圧力で鋼管杭の上端部が変形することを防止するためのチャック補助具に関する。

従来、小規模住宅等の基礎の下に設置する杭としては、一般に、小径鋼管からなる鋼管杭が用いられている。この設置作業は、鋼管杭回転圧入装置の駆動ヘッドに設けられた回転駆動軸の下端に鋼管杭の上端部をチャック装置で把持し、前記回転駆動軸を回転させながら駆動ヘッドを下降することで、前記鋼管杭を基礎地盤の中に圧入している。

このような作業で用いられるチャック装置は、例えば、特許文献１に記載されているような、鋼管杭の内周面に放射状に配列された複数のチャック部材を押し付けて把持する構造のものや、特許文献２に記載されているような、回転駆動軸と同軸の円筒状のチャック部材と、このチャック部材に対して偏心した軸回りに、軸孔位置を偏心させて回動可能に取り付けられた円筒状のチャック部材とを組み合わせた構造のものが提案されている。

特開２００４−１００２６０号公報 特許第２６８１２７２号公報

前述した特許文献１に記載されているような、複数のチャック部材を放射状に配列した構造のチャック装置は、チャック部材の開閉機構が複雑で小型化が困難であり、また、小径の鋼管杭に適合するように各チャック部材のサイズを小さくすると、十分な把持力が得られなくなる問題があった。

これに対し、特許文献２に記載されているような、円筒状のチャック部材を偏心させて鋼管杭の内周面を把持する構造のものは、部品点数が少なく機構が簡単であるため、小径の鋼管杭に好適である。

しかしながら、このような円筒状のチャック部材を偏心させて鋼管杭を把持する構造のチャック装置は、チャック部材の外周面の円周方向の一部のみが鋼管杭の内周面を押圧するため、薄肉の鋼管杭は、その上端部の変形によりチャック部材の把持力が低下して、回転駆動軸から鋼管杭への伝達トルクが不足したり、チャック部材を外した後に、鋼管杭の上端部に変形が残ってしまう問題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題を解消し、鋼管杭の上端部内周面にチャック部材を押し付けて鋼管杭を回転駆動する際に、チャック部材の把持力によって鋼管杭上端部に生じる変形を防止し、鋼管杭への伝達トルクを高めることのできる鋼管杭のチャック補助具を提供することを目的とする。

前記目的のために提供される本発明の鋼管杭のチャック補助具は、チャック軸の回転軸線と同軸に配置された、円筒状の上側チャック部材と下側チャック部材の間に、前記回転軸線に対して外周面の中心軸線の偏心量が可変な円筒状の偏心チャック部材を設けたチャック装置により、鋼管杭の上端部を把持して回転駆動する鋼管杭回転圧入装置に用いる鋼管杭のチャック補助具であって、鋼管杭の上端部外径に適合する内径を有して当該鋼管杭の上端部外周面に嵌装される、直径方向に分割された一対の半割円筒部からなる中空円筒体と、
前記一対の半割円筒部どうしを、前記直径方向の一端側で当該中空円筒体の中心軸線と平行な軸線周りに開閉可能に連結するヒンジ機構と、前記直径方向の他端側で前記一対の半割円筒部の円周方向に対向する端面どうしを開かないように保持する開放可能な鎖錠機構を備え、前記チャック装置の把持力によって鋼管杭上端部に生じる変形を、前記中空円筒体の内周面で規制するようにしたことを特徴としている。

本発明のチャック補助具においては、チャック装置の全てのチャック部材が、チャック軸に対して個別に回動可能に装着されていることが望ましい。また、チャック軸の少なくとも上側チャック部材より上方位置で、当該チャック軸の回転軸線回りに回動可能に取り付けられた回動連結部材を有し、当該回動連結部材にはそれぞれの半割円筒部が、半割円筒部どうし開閉可能に連結されていることも望ましい。

また、本発明のチャック補助具においては、鎖錠機構は、中空円筒体の外周面に、中心軸線方向に所定間隔で且つ分割位置を跨ぐように複数交互に配列され、前記外周面と対向する矩形状の切欠部をそれぞれ有する、第１の鉤状保持片及び第２の鉤状保持片と、これらの鉤状保持片の切欠部内を上下方向に貫通する閂部材とを備え、前記第１の鉤状保持片のそれぞれは、中空円筒体を構成する一方の半割円筒部に片持ち状態で固定されて、その切欠部の自由端側の内面は、前記閂部材の一方の縁に形成された上方に向けて当該自由端側に傾斜する楔面と当接する閂部材当接面として構成され、前記第２の鉤状保持片のそれぞれは、中空円筒体の他方の半割円筒部に片持ち状態で固定されて、その切欠部の自由端側の内面は、前記閂部材の他方の縁に形成された上方に向けて当該自由端側に傾斜する楔面と当接する閂部材当接面として構成され、閂部材の自重で当該閂部材の各楔面がそれぞれ対応する閂部材当接面と摩擦係合することにより、一対の半割円筒部の円周方向に対向する端面どうしが開かないように保持され、前記閂部材をこれらの鉤状保持片に対して上方に引き上げることにより、保持状態が開放されることも望ましい。

請求項１に記載された発明に係る鋼管杭のチャック補助具によれば、鋼管杭に内側から作用するチャック部材の押圧力のよって当該鋼管杭の上端部が外側に僅かに変形すると、その外周面がチャック補助具の中空円筒体の内周面に押し当てられ、それ以上の外側への変形が規制されるため、鋼管杭上端部の変形を防止することができる。

また、鋼管杭の外周面が中空円筒体の内周面に当接した後は、チャック部材の押圧力は、鋼管杭の管壁を介して中空円筒体の内周面が受けるため、大きな把持力を維持することができ、チャック部材と鋼管杭内周面間の滑りが防止されて鋼管杭に伝達されるトルクを大きくすることができる。

請求項２に記載された発明に係る鋼管杭のチャック補助具によれば、さらに、チャック装置の全てのチャック部材が、チャック軸に対して個別に回動可能に装着されていることにより、従来の偏心チャック部材のみチャック軸に対して回動可能なチャック装置を用いる場合と比較して、それぞれのチャック部材が鋼管杭の内周面を把持する力を高めることができ、その際、鋼管杭はその外周面を中空円筒体の内周面で保持されているため、肉薄の鋼管杭内周面に大きな把持力が作用しても変形や破損を生じる虞が無く、鋼管杭をより大きなトルクで回転駆動することができる。

請求項３に記載された発明に係る鋼管杭のチャック補助具によれば、さらに、チャック補助具がチャック装置と一体化されるため、鋼管杭へのチャック補助具の装着や取り外し作業を迅速且つ容易に行うことができる。

請求項４に記載された発明に係る鋼管杭のチャック補助具によれば、さらに、鋼管杭の上端部に生じているゆがみ等により、中空円筒体を閉じたままで鋼管杭への装着や取り外しを行うことが困難な場合においても、閂部材を引き上げることによって当該中空円筒体を構成している一対の半割円筒部どうしの対向間隔を簡単に拡げることができるため、チャック補助具の鋼管杭へ着脱作業を容易に行うことができる。

本発明の鋼管杭のチャック補助具の第１の実施形態のものを適用した鋼管杭回転圧入装置の側面である。 本発明のチャック補助具の第１の実施形態のものを、チャック装置で把持された鋼管杭の上端部外周面に装着した状態を示す縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。（各チャック部材は、外周面の輪郭線のみ表示。） チャック装置の斜視図である。 チャック装置の縦断面図である。 チャック装置の分解斜視図である。 図２に示すチャック補助具をヒンジ機構側から見た斜視図である。 図２に示すチャック補助具を鎖錠機構側から見た斜視図である。 図２に示すチャック補助具の分解斜視図である。 図２に示すチャック補助具に用いられている閂部材の斜視図である。 閂部材の働きを説明する図である。 本発明の第２の実施形態におけるチャック補助具の斜視図である。 図１２に示すチャック補助具の縦断面図である。 図１２に示すチャック補助具を一部分解した斜視図である。 図１２に示すチャック補助具に用いられている回動連結部材の平面図である。 図１２に示すチャック補助具に用いられている中空円筒体の平面図である。

以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る鋼管杭のチャック補助具を適用した鋼管杭回転圧入装置の側面図であって、同図に示すように、本発明のチャック補助具１は、鋼管杭回転圧入装置２によって地面に打設される鋼管杭Ｐの上端部の外周に装着して使用される。

前記鋼管杭回転圧入装置２は、作業車３のアーム４に連結して地上に垂直に支持されるガイド柱５を有しており、このガイド柱５には駆動ヘッド６が昇降移動可能に設けられている。駆動ヘッド６は下面から垂直に突出する回転駆動軸７を有していて、その下端には自在継手８を介して、鋼管杭Ｐの上端部内周面を把持するチャック装置９が取り付けられている。なお、前記自在継手８は、回転駆動軸７の回転軸線と鋼管杭Ｐの中心軸線の角度のずれを吸収するために設けられている。

ここで使用している鋼管杭Ｐには、その下端部外周面にスクリューＳが設けられていて、駆動ヘッド６をガイド柱５に沿って下降させながら回転駆動軸７を駆動し、前記スクリューＳを地中で螺進させて鋼管杭Ｐを地盤表面ＧＬから所望の深さまで打設した後は、前記スクリューＳは、鋼管杭Ｐに上方から作用する荷重を地中に分散して、鋼管杭Ｐの沈降を防止する役割を果たしている。なお、鋼管杭Ｐが支持する荷重が小さい場合は、スクリューＳは省略してもよい。

図２は、本発明のチャック補助具１を、チャック装置９で把持された鋼管杭Ｐの上端部外周面に装着した状態を示す縦断面図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は、チャック装置９の斜視図であって、これらの図に示すように、チャック装置９は、前記回転駆動軸７と同軸に設けられた円筒状の上側チャック部材１０と下側チャック部材１１との間に、円筒状の偏心チャック部材１２が組み込まれて構成されている。

なお、図３では、チャック装置９の図示は省略してあり、同図においては、上側チャック部材１０と下側チャック部材１１の外周輪郭を細い実線で、また偏心チャック部材１２の外周輪郭を細い一点鎖線でそれぞれ表示してある。

これらの３つのチャック部材１０、１１、１２は、鋼管杭Ｐの内径より僅かに小径の、互いに等しい外径を有していて、下側チャック部材１１の外周面の下端部分には、鋼管杭Ｐ内への挿入を容易にするために、下方に向けて外径が縮小するテーパ面を形成してある。

このチャック装置９は、中間の偏心チャック部材１２を、上側チャック部材１０と下側チャック部材１１に対して偏心させることで、上側チャック部材１０と下側チャック部材１１の外周面の一部が鋼管杭Ｐの内周面に当接するとともに、偏心チャック部材１２が、これらのチャック部材１０、１１の当接位置と、当該鋼管杭Ｐの直径方向反対側の内周面に当接して、鋼管杭Ｐを内側から把持する。

この際、チャック補助具１は、図２及び図３に示すように、これらのチャック部材１０、１１、１２によって内周面に押圧力を受ける鋼管杭Ｐ上端部の外周面を支持して、薄肉の鋼管杭Ｐが変形することを防止する。なお、チャック補助具１の詳細な構造については後述する。

図５は、チャック装置９の内部構造を示す縦断面図、図６はその分解斜視図であって、これらの図に示すように、前記各チャック部材１０、１１、１２の内側には、チャック軸１３の下方部分が貫通している。

また、これらの図には示していないが、チャック軸１３は、前述した図１に示す自在継手８に連結される連結部を上端に有している。前記連結部の下方には、鋼管杭Ｐの外径より大径の円形の鍔部１４が形成されている。

前記チャック軸１３の鍔部１４の下方部分には、上側チャック部材１０が回動可能に嵌装される円筒状の上側軸部１５が形成されていて、当該上側軸部１５の下方には、偏心チャック部材１２が回動可能に嵌装される円筒状の偏心軸部１６が形成されている。

前記偏心軸部１６は、上側軸部１５よりも小径で且つ、上側軸部１５とは円周方向の一カ所において外周面が軸方向に連続するように、チャック軸１３の回転軸線Ｏ（図５参照）に対して所定量偏心して設けられている。

また、この偏心軸部１６のさらに下方には、下側チャック部材１１が回動可能に嵌装される円筒状の下側軸部１７が形成されている。下側軸部１７は偏心軸部１６よりもさらに小径で、上側軸部１５と同軸に形成されており、且つ偏心軸部１６とは、円周方向の一カ所で外周面が軸方向に連続するように設けられている。

下側軸部１７の下端は、下側チャック部材１１の下端から突出して、エンドピース１８の上面に設けられている円形の凹部１８ａ内に嵌め込まれている。前記エンドピース１８は、下側チャック部材１０の下端部外径と最大径が等しい倒立円錐台状の部品であり、その下面に開口する２つのボルト孔１８ｂをそれぞれ貫通させた２つの固定ボルト１９を、下側軸部１７の下端面に形成された２つのねじ穴１７ａにそれぞれ螺合固定することにより、下側軸部１７に対して取り外し可能に取り付けてある。

なお、エンドピース１８は、前記３つのチャック部材１０、１１、１２がチャック軸１３から下方に脱落しないように保持するとともに、これらのチャック部材１０、１１、１２を鋼管杭Ｐ内へ挿入する際のガイドとしての役割を果たしている。

これらの３つのチャック部材１０、１１、１２の内側にはそれぞれ、対応する上側軸部１５、偏心軸部１６、下側軸部１７の外周面と摺動接触する、中空円筒状の軸受メタル１０ａ、１１ａ、１２ａが組み込まれている。

また、各チャック部材１０、１１、１２の外周面には、前記それぞれの軸受メタル１０ａ、１１ａ、１２ａの内周面と、上側軸部１５、偏心軸部１６、下側軸部１７の外周面との間をそれぞれ潤滑するグリースを給油するための、グリスニップル１０ｂ、１１ｂ、１２ｂが設けられている。

さらに、チャック軸１３の鍔部１４の下面と上側チャック部材１０の上端面との間、上側チャック部材１０の下端面と偏心チャック部材１２の上端面との間、偏心チャック部材１２の下端面と下側チャック部材１１の上端面との間、ならびに、下側チャック部材１１の下端面とエンドピース１８との間にはそれぞれ、これら全てのチャック部材の外周より外側に突出しない外径を有する、扁平な円環状のスラスト受けメタル２０、２１、２２、２３が組み込まれている。

偏心チャック部材１２は、その円筒状の外周面の中心位置が、軸受メタル１２ａの中心位置に対して、前述したチャック軸１３の偏心軸部１６の偏心量と等しい距離だけ偏心している。

そのため、偏心チャック部材１２の偏心の向きが、偏心軸部１６の偏心の向きと反対になっているときは、両者の偏心量は相殺されて、偏心チャック部材１２の外周面は、上側チャック部材１０の外周面と下側チャック部材１２の外周面と同様に、チャック軸１３の回転軸線Ｏ（図５参照）と同軸となり、この状態において、各チャック部材１０、１１、１２は鋼管杭Ｐの上端開口部から挿入可能となる。

また、この位置の偏心チャック部材１２に対して、チャック軸１３を相対的に１８０度回動させた位置では、偏心軸部１６の偏心の向きは、偏心チャック部材１２の偏心の向きと一致するため、両者の偏心量は加算されてこれらの２倍となり、最大偏心量となる。

したがって、鋼管杭Ｐ内にこれらの各チャック部材１０、１１、１２を挿入した状態で、図１に示す回転駆動軸７を駆動し、これに自在継手８を介して連結されたチャック軸１３を正逆何れかの向きに回転させると、上下２つのチャック部材１０、１２に対して偏心チャック部材１２の外周面の相対的な偏心量ｅ（図５参照）が増加して、各チャック部材１０、１１、１２は、鋼管杭Ｐの内周面に押し付けられ、回転駆動軸７の回転トルクが鋼管杭Ｐに伝達される。

なお、図６に示すように、偏心チャック部材１２の外周面の偏心方向外側寄りの部分に複数の縦溝１２ｃを刻設することによって、鋼管杭Ｐの内周面に対する偏心チャック部材１２の外周面の滑りを効果的に防止することができる。

次に、本発明のチャック補助具１の構造について詳細に説明する。図７は、チャック補助具１の斜視図、図８は、図７の反対側から見たチャック補助具１の斜視図、図９は、チャック補助具１の分解斜視図（一部の部品を省略）である。

これらの図に示すように、チャック補助具１は、図２に示す鋼管杭Ｐの上端部外周面に適合する内径を有し、直径方向に分割された一対の半割円筒部２４、２５からなる、中空円筒体２６を備えている。

これらの半割円筒部２４、２５どうしは、図７に示すように、中空円筒体２６の分割位置における、直径方向の一方の端側の外周面に配置されたヒンジ機構２７によって、中空円筒体２６の中心軸線と平行な軸線周りに開閉可能に連結されている。

前記ヒンジ機構２７は、これらの半割円筒部２４、２５の円周方向の一側で対向する端面近傍のそれぞれの外周面に、上下方向（中心軸線方向）に所定間隔で取り付けられた４組のヒンジブラケット２８、２９と、これらのヒンジブラケット２８、２９を上下方向に貫通するヒンジ軸３０から構成されている。

なお、本実施形態のものにおいては、ヒンジ軸３０の抜け落ちを阻止するため、その上端部に、最上部のヒンジブラケット２９の上面に係合する大径部３０ａを形成してある。また図示していないが、これらのヒンジブラケット２８、２９の上方へのヒンジ軸３０の抜け出しは、最下部のヒンジブラケット２９から下方に突出させたヒンジ軸３０の軸端部の周囲に環状溝を形成してそこに止輪を装着したり、前記軸端部の直径方向に割ピンを貫通させる等の適宜手段によって阻止してある。

また、図８に示すように、中空円筒体２６の分割位置における直径方向の反対側の外周面には、半割円筒部２４、２５どうしを前記ヒンジ軸３０回りに開かないように保持しておく鎖錠機構３１が設けられている。

前記鎖錠機構３１は、一方の半割円筒部２４の外周面に、上下方向に複数並べて固定された、鉤状保持片３２（第１の鉤状保持片）と、他方の半割円筒部２５の外周面に、上下方向に複数並べて固定された鉤状保持片３３（第２の鉤状保持片）と、これらの２組の鉤状保持片３２、３３どうしを結合する閂部材３４から構成されている。

図９に示すように、それぞれの鉤状保持片３２は、半割円筒部２４のヒンジブラケット２８が固定されている側とは反対側の円周方向の端面近傍の外周面に、一端が片持ち状態で固定され、その自由端側は、当該端面を越えて円周方向に突出しており、内側に平面視コ字状の切欠部３２ａが形成されている。

切欠部３２ａは、図３に示すように、二つの半割円筒部２４、２５の外周面に跨って設けられ、これらの外周面との間に閂部材３４を保持している。また、鉤状保持片３２の自由端側の切欠部３２ａの内面は、閂部材３４が当接してこの閂部材３４から押圧力を受ける、閂部材当接面３２ｂとなっている。

一方、鉤状保持片３３は図９に示すように、半割円筒部２５のヒンジブラケット２９が固定されている側とは反対側の円周方向の端面近傍の外周面に、一端が片持ち状態で固定され、その自由端側は、当該端面を越えて円周方向に突出しており、前述した半割円筒部２４側に設けられている鉤状保持片３２と同様に、内側に設けられた平面視コ字状の切欠部３３ａを有している。

切欠部３３ａは前記切欠部３２ａと同様に、二つの半割円筒部２４、２５の外周面に跨って設けられ、これらの外周面との間に前記閂部材３４を保持している。また、鉤状保持片３３の自由端側の切欠部３３ａの内面は、閂部材３４が当接してこの閂部材３４から押圧力を受ける、閂部材当接面３３ｂとなっている。

図１０に示すように、閂部材３４の一方の縁には、上方に向けて外側に傾斜する楔面３４ａと、垂直な側面３４ｂとが交互に配列されている。また同様に、当該閂部材３４の他方の縁には、上方に向けて外側に傾斜する楔面３４ｃと、垂直な側面３４ｄとが交互に配列されている。

また、閂部材３４の一方の縁に配列されている各々の楔面３４ａと、他方の縁に配列されている各々の楔面３４ｃとは上下方向に互い違いになっており、一方の縁の各々の楔面３４ａは、他方の縁の各々の側面３４ｄと対応する位置に配置され、また、前記他方の縁の各々の楔面３４ｃは、前記一方の縁の各々の側面３４ｂと対応する位置になるように配置されている。

なお、閂部材３４は、図９に示すように２つの半割円筒部２４、２５を分離した状態で、それぞれの鉤状保持片３２の切欠部３２ａと、鉤状保持片３３の切欠部３３ａの中に嵌入した後、ヒンジ軸３０でこれらの半割円筒部２４、２５どうしを連結することで図８に示す状態に組み付けることができる。

図１１に示すように、閂部材３４の一方の縁に配列されている楔面３４ａは、当該閂部材３４の自重によって、一方の半割円筒部２４側に固定されているそれぞれの鉤状保持片３２の閂部材当接面３２ｂと当接し、これらの鉤状保持片３２を同図の右向きに押圧している。

一方、閂部材３４の長手方向の他方の縁に配列されている楔面３４ｃは、他方の半割円筒部２５側に固定されているそれぞれの鉤状保持片３３の閂部材当接面３３ｂと当接し、これらの鉤状保持片３３を同図左向きに押圧している。

したがって、２つの半割円筒部２４、２５間の閂部材３４側で円周方向に当接する端面間には、これらを常に閉じる向きに付勢する、図１１中に白抜きの矢印で示す力が作用している。

なお、閂部材３４のそれぞれの楔面３４ａ、３４ｃの傾斜角度は、これらが当接する閂部材当接面３２ｂ、３３ｂとの間の静止摩擦角よりも小さく設定しておくことで、半割円筒部２４、２５に開く向きの外力が作用しても、これらを開かないように保持しておくことができる。

また、閂部材３４は、その上端に設けられている把手３４ｅを持って引き上げるか、孔３４ｆに連結したワイヤロープ等を介して引き上げて、これらの楔面３４ａ、３４ｃとそれぞれが対向する閂部材当接面３２ｂ、３３ｂとの間に隙間を空けることにより、前記隙間分を限度として、半割円筒部２４、２５どうしをヒンジ軸３０回りに少しだけ開くことができる。

図８乃至図１０に示されているように、それぞれの半割円筒部２４、２５の上端面の周方向中間位置にはストッパ片３５がそれぞれ固定されている。前記それぞれのストッパ片３５は、これらの半割円筒部２４、２５で構成される中空円筒体２６の上端面から、図２に示す鋼管杭Ｐの上端面に係合可能な必要長だけ、直径方向内側に突出して設けられている。

また、半割円筒部２４、２５のそれぞれのストッパ片３５下方の外周面には、図１に示す回転圧入装置２のチャック装置９等の回転部分から図示しないワイヤで吊り下げるためのワイヤ取付孔３６ａを有する吊り耳３６が取り付けられている。

以下、前述したチャック補助具１の使用方法について説明する。図１に示す回転圧入装置２を用いて鋼管杭Ｐを打設する際には、当該回転圧入装置２の回転駆動軸７に設けた図示しない連結部と前述した一対の吊り耳３６間をワイヤで連結してチャック補助具１を回転駆動軸７から吊り下げ、地面に直立させた鋼管杭Ｐの真上に移動させて、図２に示すように、鋼管杭Ｐの上端部外周面に、チャック補助具１の中空円筒体２６を装着する。

なお、本実施形態のものにおいては、中空円筒体２６の内径は、鋼管杭Ｐの外径よりも僅かに大きく製作されていて、チャック補助具１を下降させることにより、鋼管杭Ｐの上端部は中空円筒体２６の内側へ円滑に挿入され、中空円筒体２６はその上端面両側に取り付けられている一対のストッパ片３５が鋼管杭Ｐの上端面と当接して鋼管杭Ｐの上端部に位置決めされる。

なお、鋼管杭Ｐの上端部にゆがみ等があって、中空円筒体２６を閉じたまま嵌装することが困難である場合には、閂部材３４を引き上げて当該中空円筒体２６を構成している２つの半割円筒部２４、２５どうしが僅かに開かれた状態にして鋼管杭Ｐの上端部に装着すればよい。

その後、図１に示す回転圧入装置２の駆動ヘッド６を下降させて、チャック装置９の３つのチャック部材１０、１１、１２を鋼管杭Ｐの上端部内側に挿入する。
この際、鋼管杭Ｐ内への挿入時に、偏心チャック部材１２の外周面が上下２つのチャック部材１０、１１の外周面に対して偏心して側方へ突出していると、鋼管杭Ｐの上端面と干渉するため、図５に示す、チャック部材１０、１１の中心軸線（チャック軸１３の回転軸線）Ｏに対して偏心チャック部材１２の偏心量ｅが０になるように、チャック軸１３を回動して調整する。

なお、偏心チャック部材１２の外周面の下端部分には、鋼管杭Ｐ内への挿入を容易にするために、下側チャック部材１１と同様に下方に向けて外径が縮小するテーパ面を形成してもよい。

次に回転駆動軸７を駆動してこれに連結されているチャック軸１３を正転方向（鋼管杭Ｐを掘進する回転方向）に回転すると、図５に示す偏心チャック部材１２の外周面の回転軸線Ｏに対する偏心量ｅが増加して、上下のチャック部材１０、１１と偏心チャック部材１２はそれぞれ直径方向で反対側の鋼管杭Ｐの内周面に押し付けられ、鋼管杭Ｐが回転駆動される。

このとき、それぞれのチャック部材１０、１１、１２はチャック軸１３に対して個別に回動することができるため、円滑且つ確実なチャック動作を行うことができるとともに、把持動作の開始時に、これらのチャック部材１０、１１、１２の外周面と鋼管杭Ｐの内周面との間に生じる滑りがほとんど無いため、チャック部材の偏摩耗を低減することができる。

また、鋼管杭Ｐが、内側から作用するこれらのチャック部材１０、１１、１２の押圧力のよって外側に僅かな変形を生じると、その外周面はこれを包囲しているチャック補助具１の中空円筒体２６の内周面に当接し、鋼管杭Ｐのそれ以上の変形は規制される。

そして、鋼管杭Ｐの外周面が中空円筒体２６の内周面に当接した後は、それぞれのチャック部材１０、１１、１２の押圧力は、鋼管杭Ｐの管壁を介して中空円筒体２６の内周面が受けるため大きな把持力を発生することができる。その結果、これらのチャック部材１０、１１、１２と鋼管杭Ｐの内周面間の滑りが防止されるため、鋼管杭Ｐへ伝達可能なトルクを大きくすることができる。

こうして、鋼管杭Ｐを所定深さまで地中に打設した後、回転駆動軸７を僅かに逆転させると、図５に示す偏心量ｅは減少するので、これらのチャック部材１０、１１、１２を鋼管杭Ｐの上方へ抜き出すことができる。

この際、それぞれのチャック部材１０、１１、１２は、鋼管杭Ｐとともに回転を停止した状態で、チャック軸１３のみ前記偏心量ｅを減少する向きに回転させることができるので、鋼管杭Ｐからチャック装置９を容易に分離することができる。

なお、鋼管杭Ｐの外周面がチャック補助具１の中空円筒体２６の内周面に密着したときの鋼管杭Ｐの半径方向外側への変形量が弾性変形の範囲内であれば、これらのチャック部材１０、１１、１２の把持を開放すると同時に、鋼管杭Ｐの外径はもとのサイズに弾性復元するため、チャック補助具１は中空円筒体２６を閉じたまま鋼管杭Ｐの上方に引き抜いて取り外すことが可能である。

しかしながら、鋼管杭Ｐの上端部が変形して中空円筒体２６からの抜き出しが困難な場合には、閂部材３４を上方に引き上げて、２つの半割円筒部２４、２５の保持状態を開放することにより、チャック補助具１を鋼管杭Ｐから簡単に取り外すことができる。

なお、前述した実施形態のものにおいては、２つの半割円筒部２４、２５どうしを閉じた状態に保持する開放可能な鎖錠機構３１を、２組の鉤状保持片３２、３３と閂部材３４によって構成しているが、鎖錠機構はこれに限定するものではなく、２つの半割円筒部の円周方向に対向する端面どうしを開かないように結合するとともに、必要に応じて開放できる構造であればよい。

次に、図１２は、本発明のチャック補助具の第２の実施形態を示す斜視図、図１３は、その縦断面図であって、これらの図に示すチャック補助具１’は、チャック軸１３’に回動可能に取り付けた回動連結部材３７の下面に中空円筒体２６’の上端を連結して、チャック装置９’と一体化したものである。なお、これらの図に示すチャック補助具１’において、先に説明したチャック補助具１と共通の符号で示している箇所については、チャック補助具１と同一構造である。

本実施形態においては、図１３に示すように、チャック装置９’のチャック軸１３’に形成されている上側軸部１５’は、前述した第１の実施形態におけるチャック軸９の上側軸部１５よりも延長されており、当該上側軸部１５’のスラスト受けメタル２０より上方の部分に、円板状の回動連結部材３７が回動可能に嵌装されている。

また、前記上側軸部１５’の上方には、図５に示す鍔部１４に代えて段差部１４’が形成されており、その下面と前記回動連結部材３７の上面との間にスラスト受けメタル３８が組み込まれている。

図１４は、チャック補助具１’を一部分解した斜視図、図１５は回動連結部材３７の平面図であって、これらの図に示すように、回動連結部材３７は、その中心部に図１３に示すチャック軸１３’の上側軸部１５’が貫通するチャック軸孔３７ａが形成されている。

また、前記チャック軸孔３７ａの周囲にはそれぞれ、長孔からなる３つの取付孔３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが形成されている。また、回動連結部材３７の周縁部の、前記取付孔３７ｂと直径方向に対向する位置には、図１２に示すように閂部材３４の上端部が係入する閂部材係入凹部３７ｅが形成されている。

図１６は、中空円筒体２６’の平面図であって、同図及び図１４に示すように、中空円筒体２６’には一対の懸架ブラケット３９、４０が設けられている。これらの一方の懸架ブラケット３９は、中空円筒体２６’を構成している一方の半割円筒部２４’の上端部外周面に、また、他方の懸架ブラケット４０は、他方の半割円筒部２５’の上端部外周面にそれぞれ設けられている。

なお、中空円筒体２６’の外周面最上部で半割円筒部２４’側に取り付けられているヒンジブラケット２８の上端面と、これらの懸架ブラケット３９、４０の上端面はそれぞれ、当該中空円筒体２６’の上端面と同一レベルの平坦面に仕上げられている。

これらの懸架ブラケット３９、４０にはそれぞれ、縦方向（中空円筒体２６’の中心軸線と平行な方向）に貫通するねじ孔３９ａ、４０ａが形成されている。これらのねじ孔３９ａ、４０ａには、中空円筒体２６’の各半割円筒部２４’、２５’をそれぞれ回動連結部材３７の下面に連結するための懸架ボルト４１、４２が螺着される。

図１６に示すように、２つの懸架ブラケット３９、４０の各ねじ孔３９ａ、４０ａの中心位置と、ヒンジブラケット２８’を貫通するヒンジ軸３０’の中心位置は、当該中空円筒体２６’の中心に対して同一円周上に配置され、且つ、これら３つの位置は、正三角形の各頂点となるように配置されている。

図１３及び図１４に示すように、ヒンジ軸３０’は、座金４３とガイドブッシュ４４を大径部３０’ａの首下まで通して、前記ガイドブッシュ４４を回動連結部材３７の取付孔３７ｂ内に配置し、さらに、各ヒンジブラケット２８、２９を貫通して、最下部のヒンジブラケット２９の下面からねじ部３０’ｂが形成されている下端部を突出させ、この部分に座金４５を通して抜け止め用のナット４６を螺着してある。なお、図示していないが、前記ナット４６は振動等で適正な螺合位置がずれないように、ヒンジ軸３０’に対して回り止めされている。

前記取付孔３７ｂは、回動連結部材３７の直径方向に長く形成されており、その円周方向に対向する内面間の幅を、所定の遊びを持たせてガイドブッシュ４４の外径に適合させてある。また、前記ガイドブッシュ４４は、回動連結部材３７の厚さを僅かに超える長さに形成されている。

また、座金４３の外径は、前記取付孔３７ｂの最小幅よりも大きく形成されているため、ガイドブッシュ４４は、取付孔３７Ｂ内に拘束されて、回動連結部材３７に対してその直径方向に変位可能になっている。

また、懸架ボルト４１には、座金４８とガイドブッシュ４９を装着し、このガイドブッシュ４９を回動連結部材３７の取付孔３７ｃ内に配置して、懸架ブラケット３９のねじ孔３９ａに螺着してある。同様に、懸架ボルト４２には、座金５０とガイドブッシュ５１を装着し、このガイドブッシュ５１を取付孔３７ｄ内に配置して、懸架ブラケット４０のねじ孔４０ａに螺着してある。

これらのガイドブッシュ４９、５１は、回動連結部材３７の厚さを僅かに超える、前述のガイドブッシュ４４と同一長さに形成されている。また、前記それぞれの取付孔３７ｃ、３７ｄの内面間の幅は、所定の遊びを持たせて各ガイドブッシュ４９、５１の外径に適合させてある。

また、前記２つの取付孔３７ｃ、３７ｄは、ヒンジ軸３０’回りの２つの半割円筒部２４’２５’の開閉に伴う各ヒンジブラケット３９、４０のねじ孔３９ａ、４０ａの位置の変位に対応させるために、図１５に示すように、取付孔３７ｂと閂部材係入凹部３７ｅを通る回動連結部材３７の直径方向に対して、左右対称に逆ハ字形に向いた長孔で形成されている。

また、前記２つの座金４８、５０の外径は、これらの取付孔３７ｃ、３７ｄの最小幅よりも大きく形成されており、各ガイドブッシュ４９、５１は、取付孔３７ｃ、３７ｄ内にそれぞれ拘束されて、これらの長孔方向に回動連結部材３７に対して変位可能になっている。

本実施形態のチャック補助具１’は、中空円筒体２６’を構成している２つの半割円筒部２４’２５’がそれぞれ回動連結部材３７を介してチャック軸１３’と連結されているため、これらの半割円筒部２４’、２５’どうしをヒンジ軸３０’回りに開閉可能で、且つチャック軸１３’に対して回動可能に取り付けることができ、チャック補助具１’とチャック装置９’を一体化することができる。

以下に、前述したチャック補助具１’の使用方法について説明する。この実施形態におけるチャック補助具１’は、図１３に示すようにチャック装置９’と一体になっているため、先に図１で説明した回転圧入装置２の回転駆動軸７にチャック補助具１’と一体化されたチャック装置９’取り付け、これを、地面に直立させた鋼管杭Ｐの真上に移動する。

次いで、駆動ヘッド６を下降させて、図１３に示すように、チャック装置９’の３つのチャック部材１０、１１、１２を鋼管杭Ｐの上端部内側に挿入する。このとき同時に、チャック補助具１’の中空円筒体２６’が鋼管杭Ｐの上端部外周面に被嵌される。

なお、チャック装置９’は、鋼管杭Ｐ内への挿入時に、偏心チャック部材１２の外周面が上下２つのチャック部材１０、１１の外周面に対して偏心して側方へ突出していると、鋼管杭Ｐの上端面と干渉するため、チャック部材１０、１１の中心軸線に対して偏心チャック部材１２の偏心量が０になるようにその向きを予め調整しておく。

一対の３つのチャック部材１０、１１、１２が鋼管杭Ｐの内側に完全に挿入されると、回動連結部材３７の下面が鋼管杭Ｐの上端面に当接する。本実施形態のものにおいては回動連結部材３７が、前述したチャック補助具１の中空円筒体２６の上端面に設けられている一対のストッパ片３５の役割を兼ねている。

次に、前記回転駆動軸７を駆動してこれに連結されているチャック軸１３’を正転方向（鋼管杭Ｐを掘進する回転方向）に回転させると、回転開始時にチャック軸１３’の回転軸線Ｏに対して、偏心チャック部材１２の外周面の偏心量が増加して、上下のチャック部材１０、１１と偏心チャック部材１２が協働して鋼管杭Ｐの内周面を把持し、鋼管杭Ｐにチャック軸１３’の回転が伝達される。

この際、鋼管杭Ｐがチャック軸１３’の回転に完全に追随するまでは、中空円筒体２６’に連結されている回動連結部材３７を残してチャック軸１３’が回転するため、中空円筒体２６’にチャック軸１３’のトルクが負荷されることはない。

鋼管杭Ｐを所定深さまで地中に打設した後、回転駆動軸７を僅かに逆転させて鋼管杭Ｐからチャック部材１０、１１、１２の把持を開放する。この際、回動連結部材３を残してチャック軸１３’のみが逆転し、鋼管杭Ｐの上端外周面に装着されている中空円筒体２６’にチャック軸１３’から逆転トルクが負荷されることはない。

こうして鋼管杭Ｐの把持を開放した後、駆動ヘッド６を上昇させてチャック装置９’とともにチャック補助具１’を鋼管杭Ｐの上方に引き上げて、３つのチャック部材１０、１１、１２を鋼管杭Ｐの内部から抜き取ると同時に、その外周面に装着されている中空円筒体２６’を上方に抜き取る。

なお、先の実施形態で説明した場合と同様に、鋼管杭Ｐの上端部にゆがみ等があって、中空円筒体２６’を閉じたまま嵌装したり抜き取ることが困難である場合には、閂部材３４を引き上げて当該中空円筒体２６’を構成している２つの半割円筒部２４、２５どうしが僅かに開かれた状態にしてから着脱を行えばよい。

ここで説明したチャック補助具１’においては、回動連結部材３７を上側軸部１５’に取り付けているが、本実施形態に限定するものではなく、回動連結部材３７は少なくとも上側チャック部材１０より上方位置でチャック軸１３に対してその回転軸線回りに回動可能に支持されていればよい。

１、１’ チャック補助具
２ 回転圧入装置
３ 作業車
４ アーム
５ ガイド柱
６ 駆動ヘッド
７ 回転駆動軸
８ 自在継手
９、９’ チャック装置
１０ 上側チャック部材
１１ 下側チャック部材
１２ 偏心チャック部材
１０ａ、１１ａ、１２ａ 軸受メタル
１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ グリスニップル
１２ｃ 縦溝
１３、１３’ チャック軸
１４ 鍔部
１５、１５’ 上側軸部
１６ 偏心軸部
１７ 下側軸部
１７ａ ねじ穴
１８ エンドピース
１８ａ 凹部
１８ｂ ボルト孔
１９ 固定ボルト
２０、２１、２２、２３、３８ スラスト受けメタル
２４、２４’、２５、２５’ 半割円筒部
２６、２６’ 中空円筒体
２７ ２７’ ヒンジ機構
２８、２９ ヒンジブラケット
３０、３０’ ヒンジ軸
３０ａ、３０’ａ 大径部
３０ｂ ねじ部
３１ 鎖錠機構
３２ 鉤状保持片（第１の鉤状保持片）
３２ａ 切欠部
３２ｂ 閂部材当接面
３３ 鉤状保持片（第２の鉤状保持片）
３３ａ 切欠部
３３ｂ 閂部材当接面
３４ 閂部材
３４ａ、３４ｃ 楔面
３４ｂ、３４ｄ 側面
３４ｅ 把手
３４ｆ 孔
３５ ストッパ片
３６ 吊り耳
３６ａ ワイヤ取付孔
３７ 回動連結部材
３７ａ チャック軸孔
３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ 取付孔
３７ｅ 閂部材係入凹部
３９、４０ 懸架ブラケット
３９ａ、４０ａ ねじ孔
４１、４２ 懸架ボルト
４３、４５、４８、５０ 座金
４４、４９、５１ ガイドブッシュ
４６ ナット
Ｐ 鋼管杭
Ｓ スクリュー
ＧＬ 地表面

Claims (4)

1. チャック軸の回転軸線と同軸に配置された、円筒状の上側チャック部材と下側チャック部材の間に、前記回転軸線に対して外周面の中心軸線の偏心量が可変な円筒状の偏心チャック部材を設けたチャック装置により、鋼管杭の上端部を把持して回転駆動する鋼管杭回転圧入装置に用いる鋼管杭のチャック補助具であって、
   鋼管杭の上端部外径に適合する内径を有して当該鋼管杭の上端部外周面に嵌装される、直径方向に分割された一対の半割円筒部からなる中空円筒体と、
   前記一対の半割円筒部どうしを、前記直径方向の一端側で当該中空円筒体の中心軸線と平行な軸線周りに開閉可能に連結するヒンジ機構と、
   前記直径方向の他端側で前記一対の半割円筒部の円周方向に対向する端面どうしを開かないように保持する開放可能な鎖錠機構を備え、
   前記チャック装置の把持力によって鋼管杭上端部に生じる変形を、前記中空円筒体の内周面で規制するようにしたことを特徴とする鋼管杭のチャック補助具。
2. チャック装置の全てのチャック部材がチャック軸に対して個別に回動可能に装着されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭のチャック補助具。
3. チャック軸の少なくとも上側チャック部材より上方位置で、当該チャック軸の回転軸線回りに回動可能に取り付けられた回動連結部材を有し、当該回動連結部材にはそれぞれの半割円筒部が、半割円筒部どうし開閉可能に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管杭のチャック補助具。
4. 鎖錠機構は、中空円筒体の外周面に、中心軸線方向に所定間隔で且つ分割位置を跨ぐように複数交互に配列され、前記外周面と対向する矩形状の切欠部をそれぞれ有する、第１の鉤状保持片及び第２の鉤状保持片と、これらの鉤状保持片の切欠部内を上下方向に貫通する閂部材とを備え、
   前記第１の鉤状保持片のそれぞれは、中空円筒体を構成する一方の半割円筒部に片持ち状態で固定されて、その切欠部の自由端側の内面は、前記閂部材の一方の縁に形成された上方に向けて当該自由端側に傾斜する楔面と当接する閂部材当接面として構成され、
   前記第２の鉤状保持片のそれぞれは、中空円筒体の他方の半割円筒部に片持ち状態で固定されて、その切欠部の自由端側の内面は、前記閂部材の他方の縁に形成された上方に向けて当該自由端側に傾斜する楔面と当接する閂部材当接面として構成され、
   閂部材の自重で当該閂部材の各楔面がそれぞれ対応する閂部材当接面と摩擦係合することにより、一対の半割円筒部の円周方向に対向する端面どうしが開かないように保持され、前記閂部材をこれらの鉤状保持片に対して上方に引き上げることにより、保持状態が開放されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の鋼管杭のチャック補助具。

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