JP2017155516A - 鋼管連結治具及び鋼管連結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管同士の連結作業を容易にする。【解決手段】鋼管連結治具１は、第１ピン孔１６の内径と略同じ長さの外径を有する円柱状をなし、施工時に第１ピン孔１６に挿入される主軸部２と、主軸部２よりも小径の曲率であると共に主軸部２の中心軸線Ａ３の方向に延びる円柱であって、主軸部２の外周縁に内接するように主軸部２の端面に固定されたカム軸部３と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼管連結治具及び鋼管連結方法に関する。

特許文献１には、パイプルーフ工法に利用される鋼管の連結工法が記載されている。この連結工法では、鋼管の先端に設けられた継手管同士がピンによって互いに固定される。ピンを利用した固定にあたっては、一方の継手管に設けられたピン孔を、他方の継手管に設けられたピン孔に重複させる。そして、重複した領域にピンを差し込む。

特開２０１２−２１４９７０号公報

特許文献１の工法では、ピンが挿入される孔の中心を一致させるために、カム構造を有する偏心カム軸を利用する。この偏心カム軸は、主軸部と偏心軸部とを有する。主軸部の中心軸線のまわりに偏心カム軸を回転させると、偏心軸部が主軸部の中心軸線のまわりに公転する。この偏心軸部の公転を利用して、一方のピン孔の中心に他方のピン孔の中心を近づける。ピン孔の内周面と接触する偏心軸部の外周面は、互いに異なる曲率を有する曲面を含む。このような偏心軸部を有する偏心カム軸では、偏心カム軸の曲率が変化する箇所がピン孔の内周面を押圧すると、ピン孔の内周面を傷めるおそれがある。従って、偏心カム軸の回転作業には注意を要することがあった。

そこで、本発明は、鋼管同士の連結作業を容易にする鋼管連結治具と、当該鋼管連結治具を利用する鋼管連結方法を提供することを目的とする。

本発明の一形態は、第１鋼管の第１継手部の内側に第２鋼管の第２継手部が差し込まれ、第１継手部に設けられた第１ピン孔と第２継手部に設けられた第２ピン孔とを貫通するピンによって第１鋼管と第２鋼管とを連結する鋼管連結構造を施工するための鋼管連結治具であって、第１ピン孔の内径と略同じ長さの外径を有する円柱状をなし、施工時に第１ピン孔に挿入される主軸部と、主軸部の端面に設けられ、主軸部よりも小径の曲率であると共に主軸部の中心軸線の方向に延びる円柱であって、主軸部の外周縁に内接するように主軸部の端面に固定されたカム軸部と、を備える。

鋼管の連結作業では、鋼管同士をピン接合する作業を行う。ピンは、第１鋼管の第１継手部に設けられた第１ピン孔と、第２鋼管の第２継手部に設けられた第２ピン孔とに差し込まれる。従って、ピンを第１ピン孔と第２ピン孔に差し込めるように、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける必要がある。まず、第１継手部に第２継手部を第１ピン孔と第２ピン孔との連通する領域が形成されるまで差し込む。次に、第１ピン孔に主軸部を配置すると共に第２ピン孔にカム軸部を配置する。次に、主軸部を主軸部の中心軸線のまわりに回転させる。主軸部は、第１ピン孔の外径は第１ピン孔の内径と略同じ長さである。従って、主軸部は第１ピン孔の内周面に倣わせて容易に回転させることができる。主軸部が回転すると、主軸部の先端に設けられたカム軸部は主軸部の中心軸線のまわりに公転する。このカム軸部は第２ピン孔の内周面に接触しているので、カム軸部が公転すると、カム軸部の外周面は、第２ピン孔の内周面を押圧する。ここで主軸部が第１鋼管の第１ピン孔に配置されているので、主軸部が第１鋼管の軸線方向に移動しない限り、第１鋼管がその軸線方向に移動することはない。そうすると、カム軸部の公転によりカム軸部が第２ピン孔の内周面を押圧すると第１鋼管に対して第２鋼管が引き込まれることになる。従って、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とが互いに近づく。そして、円柱状のカム軸部は、円形断面を有するので、カム軸部の外周面が第２ピン孔の内周面に沿って公転するとき、カム軸部から第２ピン孔の内周面に作用する力の方向は連続的に変化する。従って、第２ピン孔の内周面へのダメージが低減される。このため、鋼管連結治具によれば、主軸部を回転させるだけで第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とが互いに近づく。さらに、第２ピン孔の内周面へのダメージが低減される。よって、鋼管連結治具によれば、鋼管同士の連結作業を容易に行うことができる。

カム軸部は、円柱状の本体軸部と、本体軸部の中心軸線と重複する回転軸線を有し、本体軸部の外周面に対して回転軸線のまわりに回転可能に設けられたすべり輪部と、を有することとしてもよい。この構成によれば、カム軸部が第２ピン孔の内周面に沿って公転するときに、本体軸部に対してすべり輪部が回転する。このすべり輪部の回転によれば、カム軸部と第２ピン孔の内周面との間の摩擦力が低減される。従って、鋼管同士の連結作業において、鋼管連結治具を回転させるトルクが低減されるので、連結作業を容易にすることができる。また、摩擦力の低減によれば、第２ピン孔の内周面へのダメージを低減することもできる。

本発明の別の形態は、鋼管連結治具を利用して、第１鋼管の第１継手部に第２鋼管の第２継手部を連結する鋼管連結方法であって、鋼管連結治具を準備する第１工程と、第１継手部に設けられた第１ピン孔と第２継手部に設けられた第２ピン孔とが重複した部分が形成される位置まで第２鋼管を第１鋼管に差し込む第２工程と、鋼管連結治具を利用して、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける第３工程と、を有し、鋼管連結治具は、第１ピン孔の内径と略同じ長さの外径を有する円柱状をなし、第１ピン孔に挿入される主軸部と、主軸部の端面に設けられ、主軸部よりも小径の曲率であると共に主軸部の中心軸線の方向に延びる円柱であって、主軸部の外周縁に内接するように主軸部の端面に固定されたカム軸部と、を含み、第３工程は、第１ピン孔に主軸部が配置されると共に重複する部分にカム軸部が配置された鋼管連結治具を主軸部の中心軸線のまわりに回転させることにより、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程を含む。

この鋼管連結方法は、上述した鋼管連結治具を利用する。従って、主軸部を回転させるだけで第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とが互いに近づく。さらに、第２ピン孔の内周面へのダメージが低減される。よって、鋼管連結方法によれば、鋼管同士の連結作業が容易になる。

第１工程は、カム軸部の外径が互いに異なる複数の鋼管連結治具を準備する工程を含み、第３工程は、鋼管連結治具を利用して、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、カム軸の外径が鋼管連結治具よりも大きい別の鋼管連結治具を配置する工程と、別の鋼管連結治具を利用して、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いにさらに近づける工程と、を含んでもよい。カム軸部が主軸部の中心軸線のまわりに公転していくと、カム軸部と第２ピン孔の内周面との接触部の位置が変化する。この位置が変化すると、カム軸部が第２ピン孔の内周面を押圧する力の方向も変化する。この力の方向は、当初は第２鋼管が差し込まれる方向と一致するが、カム軸部が公転するにつれて第２鋼管が差し込まれる方向からずれる。そうすると、第２鋼管を第１鋼管に向けて差し込む力は第２鋼管が差し込まれる方向と力の角度に対応して減少していく。ここでカム軸部が第２ピン孔の内周面を押圧する力は、カム軸部の外径が大きいほど大きくなる。従って、カム軸部をある程度公転させた後に、別の鋼管連結治具に交換する。この別の鋼管連結治具は、当初の鋼管連結治具よりもカム軸部の外径が大きいので、カム軸部が第２ピン孔の内周面を押圧する力を大きくすることが可能になる。従って、鋼管同士をいっそう容易に連結することができる。

第１継手部は、少なくとも２個の第１ピン孔を有し、第２継手部は、第１ピン孔のそれぞれに対応する少なくとも２個の第２ピン孔を有し、第１工程は、カム軸の外径が同じである２個の鋼管連結治具を準備する工程を含み、第３工程は、カム軸の外径が同じである２個の鋼管連結治具のそれぞれを配置する工程と、鋼管連結治具を主軸部の中心軸線のまわりに互いに逆方向へ回転させることにより、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、を含んでもよい。
鋼管連結治具を回転させたとき、カム軸部は第２ピン孔の内周面を押圧する。この押圧力の方向は、カム軸部の公転位置によって連続的に変化する。従って、第２鋼管の差し込まれる方向を基準としたとき、押圧力は、第２鋼管の差し込まれる方向における第１分力と、当該方向に対して直交する方向における第２分力とに分解できる。ここで、２個の鋼管連結治具を互いに逆方向に回転させると、それぞれのカム軸部における押圧力の第２分力は、互いに逆方向を向く。従って、第２分力は互いに打ち消し合うので、鋼管連結治具を回転させたとき、第１分力のみが残る。従って、この工程によれば、第１鋼管に対して第２鋼管を、第１鋼管又は第２鋼管の中心軸線に沿った方向に直線的に移動させながら差し込むことが可能になる。そして、このような差し込みの形態によれば、差し込み作業に伴う第１継手部及び第２継手部へのダメージを低減させることができる。

第１継手部は、少なくとも２個の第１ピン孔を有し、第２継手部は、第１ピン孔のそれぞれに対応する少なくとも２個の第２ピン孔を有し、第１工程は、カム軸の外径が同じである２個の鋼管連結治具を準備する工程を含み、第３工程は、カム軸の外径が同じである２個の鋼管連結治具のそれぞれを配置する工程と、鋼管連結治具を主軸部の中心軸線のまわりに同じ方向へ回転させることにより、第１ピン孔の中心軸線と第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、を含んでもよい。
２個の鋼管連結治具を同じ方向に回転させると、それぞれのカム軸部における押圧力の第２分力は、互いに同じ方向を向く。従って、鋼管連結治具を回転させたときには、第１分力の力によって第１鋼管に対して第２鋼管が直線的に移動する動きと、第２分力の力によって第１鋼管に対して第２鋼管が第１鋼管又は第２鋼管の中心軸線のまわりに回転する動きとが生じる。ここで、第２鋼管が中心軸線のまわりに回転しつつ移動すると、カム軸部の公転によって変化するカム軸部と第２ピン孔の内周面との接触位置が常に同じ位置に保たれる。従って、鋼管接続治具を回転させたとき、カム軸部から第２ピン孔の内周面へ及ぼされる力の方向を第２鋼管の差し込み方向に維持することが可能になる。よって、鋼管同士をいっそう容易に連結することができる。

本発明に係る鋼管連結治具及び鋼管連結方法によれば、鋼管同士を容易に連結することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る鋼管連結治具及び鋼管連結方法が適用される鋼管連結構造を示す図である。 図２は、鋼管連結方法の主要な工程を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る鋼管連結治具の斜視図である。 図４は、２個の鋼管連結治具を逆方向に回したときの動作を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る鋼管連結方法のフロー図である。 図６は、鋼管連結治具を交換する理由を説明するための図である。 図７は、治具の回転方向を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る鋼管連結方法のフロー図である。 図９は、２個の鋼管連結治具を同じ方向に回したときの動作を示す図である。 図１０は、治具の回転方向を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、連通する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る鋼管連結治具と当該治具を利用した鋼管接続方法について説明する。図１は、本実施形態に係る鋼管連結治具を利用して施工される鋼管連結構造を示す。図１に示されるように、鋼管連結構造は、外鋼管１０（第１鋼管）に内鋼管２０（第２鋼管）が連結される構造である。このような鋼管連結構造は、例えば、パイプルーフ工法などで施工される鋼管構造に利用される。

外鋼管１０は、第１本体部１１と第１継手部１２とを有する。第１継手部１２は、内鋼管２０が差し込まれる部分である。従って、第１継手部１２は、第１本体部１１の端部に形成されると共に第１本体部１１の内径Ｄ１よりも大きい内径Ｄ２を有する。第１本体部１１と第１継手部１２とは内径が異なるので、第１本体部１１の端面の一部は、第１継手部１２の側に露出して第１端面１３を形成する。第１端面１３には、輪状のパッキン１４が配置される。第１継手部１２は、複数の第１ピン孔１６を有する。第１ピン孔１６は、外鋼管１０に差し込まれた内鋼管２０の抜けを防止するためのピン３１が差し込まれる貫通孔である。第１ピン孔１６は、外鋼管１０の中心軸線Ａ１のまわりに例えば６０度の間隔をもって、等間隔に設けられる。

内鋼管２０は、第２本体部２１と第２継手部２２とを有する。第２本体部２１の外径Ｅ２は、外鋼管１０の外径Ｄ３と略同じである。第２継手部２２は、外鋼管１０の第１継手部１２に差し込まれる部分である。従って、第２継手部２２の外径Ｅ１は、内鋼管の第２本体部２１の外径Ｅ２よりも小さい。また、第２継手部２２の外径Ｅ１は、第１継手部１２の内径Ｄ２と略同じである。第２継手部２２の内径Ｅ３は、外鋼管１０の第１本体部１１における内径Ｄ１と略同じである。第２継手部２２の先端面２３は、外鋼管１０の第１端面１３と対面する。従って、外鋼管１０に内鋼管２０が連結された状態では、外鋼管１０の第１端面１３と内鋼管２０の先端面２３とが互いに対面し、それらの面の間において第１パッキン１４が押しつぶされる。第２本体部２１と第２継手部２２とは外径が異なるので、第２本体部２１の端面は、第２継手部２２の側に露出して第２端面２４を形成する。第２継手部２２には輪状の第２パッキン２７が配置される。外鋼管１０に内鋼管２０が連結された状態では、外鋼管１０の先端面１７と内鋼管２０の第２端面２４とが互いに対面し、それらの面の間において第２パッキン２７が押しつぶされる。第２継手部２２は、複数の第２ピン孔２６を有する。第２ピン孔２６は、外鋼管１０に差し込まれた内鋼管２０の抜けを防止するためのピン３１が差し込まれる貫通孔である。第２ピン孔２６は、内鋼管２０の中心軸線Ａ２のまわりに例えば６０度の間隔をもって、等間隔に設けられる。すなわち、第２ピン孔２６は、外鋼管１０の第１ピン孔１６に略対応する位置に設けられる。

ここで、外鋼管１０に内鋼管２０を連結する方法について簡単に説明する。図２の（ａ）部に示されるように、外鋼管１０と内鋼管２０とを同軸上に配置し、外鋼管１０の第１継手部１２と、内鋼管２０の第２継手部２２とを互いに対面させる。次に、図２の（ｂ）部に示されるように、第１ピン孔１６から第２ピン孔２６の一部が見えるまで第１継手部１２の内部に第２継手部２２を挿入する。次に、図２の（ｃ）部に示されるように、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる。この重複は、厳密に重複している必要はなく、ピン３１の軸部３２（図１参照）を差し込み可能な程度に、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とが重なっていればよい。そして、図２の（ｄ）部に示されるように、第１継手部１２の外周側からピン３１を差し込む。以上の工程により、外鋼管１０に内鋼管２０が連結される。

ピン３１を差し込むためには第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる必要があり、例えば、中心軸線Ａ１の方向及び第１継手部１２の円周方向にそれらの位置を微調整する必要がある。ここで、図２の（ｄ）部を参照すると、外鋼管１０に内鋼管２０を連結した状態では、第１パッキン１４と第２パッキン２７とが外鋼管１０の中心軸線Ａ１の方向に押しつぶされている。そうすると、ピン３１を差し込むためには、第１パッキン１４と第２パッキン１４とを押しつぶす程度に第１継手部１２に第２継手部２２を差し込む必要がある。ここで、内鋼管２０を外鋼管１０に引き込むために鋼管の外周面に凹凸部を設け、当該凹凸部を利用して引き込む構造も考えられる。しかし、鋼管の外周面には止水ゴムなどを密着させることがあり、平滑であることが望ましい。そのうえ、第１継手部１２の内径形状と第２継手部２２の外周形状とは理想的には真円であるが、一般にはゆがみを有する。従って、第１継手部１２に第２継手部２２がスムースに挿入されないこともありえる。従って、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる作業には労力を要することが多かった。

本実施形態に係る鋼管連結治具は、上述した第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる作業に用いられるものであり、簡易且つ少ない労力によってピン３１の挿入作業を可能にする。

図３の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、鋼管連結治具１は、外径が互いに異なる２個の円柱状の部材を組み合わせて構成される。鋼管連結治具１は、主軸部２と、カム軸部３と、を有する。主軸部２は、第１ピン孔１６に配置される円柱状の部材である。主軸部２の外径Ｆ１は、第１ピン孔１６の内径と略同じ長さ或いは、第１ピン孔１６の内径よりわずかに小さい。また、主軸部２の中心軸線Ａ３に沿った長さは、第１継手部１２における板厚と略同じである。主軸部２の上端面２ａには、鋼管連結治具１を回転させるレバー（不図示）を取り付けるための突起４が設けられる。

主軸部２の下端面２ｂには、カム軸部３が取り付けられる。カム軸部３は、第２ピン孔２６に配置される円柱状の部材である。カム軸部３の中心軸線Ａ４に沿った長さは、第２継手部２２における板厚と略同じである。カム軸部３の外径Ｆ２は、主軸部２の外径Ｆ１よりも小さい。例えば、カム軸部３の外径Ｆ２は、主軸部２の外径Ｆ１の約１／２である。カム軸部３は、一定の曲率を有する円形断面を有する。カム軸部３は、主軸部２の中心軸線Ａ３の方向から見て、主軸部２の外周縁に内接するように主軸部２に固定される。

また、カム軸部３は、滑り機構５を有する。滑り機構５は、円柱状の本体軸部６と、本体軸部６の中心軸線Ａ４と重複する回転軸線を有するすべり輪部７と、を有する。すべり輪部７は、本体軸部６の外周面に対して回転軸線のまわりに回転可能に設けられる。

次に、この鋼管連結治具１の動作について説明する。

図４の（ａ）部〜（ｅ）部は、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる動作を模式的に示した図である。図４の（ａ）部〜（ｅ）部において、二点鎖線は現在の状態であり、点線はその直前の状態を示す。まず、（ａ）部に示されるように、第１ピン孔１６の中心軸線Ａ３の方向から見て、第１ピン孔１６に第２ピン孔２６の一部を重複させる。この重複した部分は、レンズの断面のような形状を有する。具体的には、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６の重複した部分において中心軸線Ａ１に沿った長さがカム軸部３の外径Ｆ２より大きくなるまで内鋼管２０を外鋼管１０に差し込む。そして、鋼管連結治具１を配置する。主軸部２は、第１ピン孔１６に配置され、カム軸部３は、重複部分に配置される。次に、主軸部２を反時計回りに回転させる。図４の（ｂ）部は、主軸部２を反時計回りに２２．５°だけ回転させた状態を示す。

主軸部２は、第１ピン孔１６に嵌っている。従って、主軸部２に許される運動は、中心軸線Ａ３まわりの回転運動だけである。主軸部２が中心軸線Ａ３のまわりに回転すると、カム軸部３は、中心軸線Ａ３のまわりに公転する。このとき、カム軸部３の外周面は、第２ピン孔２６の内周面に当接しているので、この接触部Ｇ２においてカム軸部３から第２ピン孔２６の内周面へ力Ｈ１が作用する。ここで、図４に示された状態は、カム軸部３と第２ピン孔２６との間に摩擦がないと仮定した場合の状態である。摩擦を考慮する場合には、力Ｈ１の方向は偏向する。この力Ｈ１は、接触部Ｇ２と第２ピン孔２６の中心軸線（カム軸部３の中心軸線Ａ４）とを結んだ方向を有する。そして、力Ｈ１を構成する第１分力Ｈ１ａが内鋼管２０を外鋼管１０側に引き込む動作に寄与する。

従って、図４の（ｃ）部〜（ｅ）部に示されるように、鋼管連結治具１を反時計回りに９０°回転させることにより、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とが重複する。図４の（ｃ）部は、鋼管連結治具１を反時計回りに４５°だけ回転させたときの様子を示し、図４の（ｄ）部は、鋼管連結治具１を反時計回りに６７．５°だけ回転させたときの様子を示し、図４の（ｅ）部は、鋼管連結治具１を反時計回りに９０°だけ回転させたときの様子を示す。ここで、図４の（ｅ）部に示されるように、鋼管連結治具１を反時計回りに９０°だけ回転させた状態では、引き込む動作に寄与する第１分力Ｈ１ａはゼロになる。しかし、鋼管連結治具１をさらに反時計回りに回転させると第１分力Ｈ１ａは徐々に大きくなるので、鋼管連結治具１を１８０°回転させることにより確実に第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させることができる。すなわち、鋼管連結治具１によれば、鋼管連結治具１を回転させるだけで、外鋼管１０に対して内鋼管２０を中心軸線Ａ１に沿って引き込む動作と、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とを重複させる位置合わせ動作とを行うことができる。

次に、より具体的な鋼管連結方法について、図５に示すフロー図を参照しつつ説明する。

まず、複数の鋼管連結治具を準備する（工程Ｓ１、第１工程）。この工程Ｓ１では、４個の治具を準備する。具体的には、カム軸部３が第１の外径である第１鋼管連結治具１Ａを２個準備する。そして、カム軸部３が第２の外径である第２鋼管連結治具１Ｂを２個準備する。第２の外径は、第１の外径よりも大きい。

次に、外鋼管１０に内鋼管２０を差し込む（工程Ｓ２、第２工程）。上述したように、第１ピン孔１６から第２ピン孔２６の一部が見えるまで第１継手部１２の内部に第２継手部２２を挿入する（図２の（ｂ）部参照）。

次に、第１鋼管連結治具１Ａを配置する（工程Ｓ３）。例えば、２個の第１鋼管連結治具１Ａを、外鋼管１０の中心軸線Ａ１を挟んで対向する一対の第１ピン孔１６に配置する。

次に、ハンドルなどを利用して第１鋼管連結治具１Ａを４５°だけ回転させる（工程ＳＳ４、図４の（ｃ）部参照）。第１鋼管連結治具１Ａの回転によりカム軸部３が内鋼管２０の第２ピン孔２６を押圧する方向は、勘合方向（中心軸線Ａ１の方向）とは一致しない。そこで、２個の第１鋼管連結治具１Ａを利用する。そして、回転方向は、それぞれの第１鋼管連結治具１Ａにおいて逆方向とする。この逆方向とは、図７の（ａ）部に示されるように、外鋼管１０を展開した状態における回転方向の関係である。外鋼管１０の外周面１０ａからみて一方のピン孔３１Ａに配置される第１鋼管連結治具１Ａの回転方向Ｒ１を軸線Ａ６まわりの反時計方向とし、他方のピン孔３１Ｂに配置される第１鋼管連結治具１Ａの回転方向Ｒ２を軸線Ａ６のまわりの時計方向とする。一方、図６の（ｂ）部に示されるように、外鋼管１０を立体的にみたときには、回転方向Ｒ１，Ｒ２は同じ方向であるとも言える。このように、第１鋼管連結治具１Ａを互いに異なる方向に回した場合には、内鋼管２０は、外鋼管１０に対して中心軸線Ａ１に沿って直線的に差し込まれていく。

具体的には、図４に示されるように、鋼管連結治具１を回転させたとき、カム軸部３は第２ピン孔２６の内周面を押圧する。この力Ｈ１は、カム軸部３の公転位置によって連続的に変化する。従って、内鋼管２０の差し込まれる方向（中心軸線Ａ１の方向）を基準としたとき、力Ｈ１は、中心軸線Ａ１の方向における第１分力Ｈ１ａと、当該方向に対して直交する方向における第２分力Ｈ１ｂとに分解できる。ここで、２個の第１鋼管連結治具１Ａを互いに逆方向に回転させる。図４の（ｆ）部は、時計方向に４５°だけ第１鋼管連結治具１Ａを回転させたときの様子を示す。反時計方向に４５°だけ第１鋼管連結治具１Ａを回転させたときの様子を示す図４の（ｃ）部と比較すると、それぞれのカム軸部３における力Ｈ１の第２分力Ｈ１ｂは、互いに逆方向を向くことがわかる。従って、第２分力Ｈ１ｂは互いに打ち消し合うので、鋼管連結治具１を回転させたとき、第１分力Ｈ１ａのみが残る。従って、内鋼管２０は、外鋼管１０の中心軸線Ａ１に沿った方向に直線的に移動しながら外鋼管１０に差し込まれる。

ここで、カム軸部３が公転するとき、カム軸部３の外周面は、第２ピン孔２６の内周面に押し付けられているので、接触部Ｇ２における接線方向に摩擦力が作用する。しかし、本実施形態の鋼管連結治具１は、カム軸部３が第２ピン孔２６の内周面に沿って公転するときに、カム軸部３の本体軸部６に対してすべり輪部７が回転する。このすべり輪部７の回転によれば、カム軸部３と第２ピン孔２６の内周面との間の摩擦力が低減される。従って、鋼管同士の連結作業において、鋼管連結治具１を回転させるトルクが低減されるので、連結作業を容易にすることができる。また、摩擦力の低減によれば、第２ピン孔の内周面へのダメージを低減することもできる。

次に、２個の第１鋼管連結治具１Ａを取り外し（工程Ｓ５）、その後、２個の第２鋼管連結治具１Ｂを配置する（工程Ｓ６）。なお、第１鋼管連結治具１Ａを取り外すことなく、第１鋼管連結治具１Ａが配置された第１ピン孔１６とは別の第１ピン孔１６に２個の第２鋼管連結治具１Ｂを配置してもよい。

次に、ハンドルなどを利用して第２鋼管連結治具１Ｂを初期位置から９０°の位置まで回転させる（工程Ｓ７、図６の（ｅ）部参照）、さらに初期位置から１８０°の位置まで回転させる。ここで、回転方向は、工程Ｓ４と同様にそれぞれの第２鋼管連結治具１Ｂにおいて逆方向とする。

ここで、第１鋼管連結治具１Ａから第２鋼管連結治具１Ｂに交換する理由について説明する。図６の（ａ）部〜（ｅ）部に示されるように、カム軸部３が主軸部２の中心軸線Ａ３のまわりに回転していくと、カム軸部３が中心軸線Ａ３のまわりに公転するので、カム軸部３と第２ピン孔２６の内周面との接触部Ｇ２の位置が変化する。接触部Ｇ２の位置が変化すると、カム軸部３が第２ピン孔２６の内周面を押圧する力Ｈ１の方向も変化する。この力Ｈ１の方向は、当初は内鋼管２０が差し込まれる方向と一致するが（図６の（ａ）部参照）、カム軸部３が公転するにつれて内鋼管２０が差し込まれる方向からずれる（図６の（ｂ）部参照）。そうすると、内鋼管２０の差し込みに寄与する力Ｈ１の第１分力Ｈ１ａは内鋼管２０が差し込まれる方向と力Ｈ１の間の角度に対応して減少する。

ここでカム軸部３が第２ピン孔２６の内周面を押圧する力は、カム軸部３の外径Ｆ２が大きいほど大きくなる。従って、カム軸部３をある程度公転させた後に、第２鋼管連結治具１Ｂに交換する（図６の（ｃ）部参照）。第２鋼管連結治具１Ｂは、第１鋼管連結治具１Ａよりもカム軸部３の外径Ｆ２が大きいので、カム軸部３が第２ピン孔２６の内周面を押圧する力Ｈ２を大きくすることが可能になる。さらに、大径のカム軸部３によれば、カム軸部３から第２ピン孔２６の内周面に及ぼされる力Ｈ２の方向が外鋼管１０の中心軸線Ａ１に近づく。従って、主軸部２に加えられる力を効率よく内鋼管２０を差し込む力（第１分力Ｈ１ａ）に変換することが可能になる。

なお、上記工程Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７は、第３工程を構成する。

続いて、複数の第１ピン孔１６及び第２ピン孔２６のうち、第２鋼管連結治具１Ｂが配置されていない箇所について、ピン３１を差し込む（工程Ｓ８）。そして、第２鋼管連結治具１Ｂを取り外し（工程Ｓ９）、第２鋼管連結治具１Ｂが配置されていた第１ピン孔１６及び第２ピン孔２６にもピン３１を差し込む（工程Ｓ１０）。以上の工程Ｓ１からＳ１０により外鋼管１０に内鋼管２０が連結される。

本実施形態に係る鋼管連結治具１及び鋼管連結方法によれば、鋼管連結治具１の主軸部２を回転させるだけで第１ピン孔１６の中心軸線と第２ピン孔２６の中心軸線とを互いに近づけることができる。さらに、第２ピン孔２６の内周面へのダメージが低減される。よって、鋼管同士の連結作業を容易にすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る鋼管連結方法について説明する。図８のフロー図に示されるように、第２実施形態に係る鋼管連結方法は、２個の鋼管連結治具を回転させる工程Ｓ４Ａ、Ｓ７Ａにおいて、互いに逆方向へ回すことなく、同じ方向に回す点で第１実施形態に係る鋼管連結方法と相違する。第２実施形態に係る鋼管連結方法に用いる鋼管連結治具は、第１実施形態に係る鋼管連結治具と同じである。

ここで、２個の鋼管連結治具１を同じ方向に回転させるとは、図１０の（ａ）部に示されるように、外鋼管１０を展開した状態における回転方向の関係である。外鋼管１０の外周面１０ａからみて一方のピン孔３１Ａに配置される第１鋼管連結治具１Ａの回転方向Ｒ１を軸線Ａ６まわりの反時計方向とし、他方のピン孔３１Ｂに配置される第１鋼管連結治具１Ａの回転方向Ｒ３を軸線Ａ６のまわりの反時計方向とする。図１０の（ｂ）部に示されるように、外鋼管１０を立体的にみたときには、回転方向Ｒ１に対して回転方向Ｒ３は逆であるとも言える。

２個の鋼管連結治具１を同じ方向に回転させると、それぞれのカム軸部３における力Ｈ１の第２分力Ｈ１ｂは、互いに同じ方向を向く。従って、鋼管連結治具１を回転させたときには、第１分力Ｈ１ａの力によって外鋼管１０に対して内鋼管２０が直線的に移動する動きと、第２分力Ｈ１ｂの力によって外鋼管１０に対して内鋼管２０が外鋼管１０の中心軸線Ａ１のまわりに回転する動きとが生じる。ここで、図９の（ａ）部〜（ｅ）部に示されるように、内鋼管２０が中心軸線Ａ１のまわりに回転しつつ移動すると、カム軸部３と第２ピン孔２６の内周面上における接触部Ｇ２の位置が常に同じ位置に保たれる。換言すると、鋼管連結治具１を回転させた場合に、カム軸部３と第２ピン孔２６との間の相対的な位置関係は変化しない。従って、鋼管連結治具１を回転させたとき、カム軸部３から及ぼされる力Ｈ１の方向を中心軸線Ａ１の方向（すなわち、内鋼管２０の差し込み方向）に維持することが可能になる。よって、鋼管同士をいっそう容易に連結することができる。

また、第２実施形態に係る鋼管連結方法では、鋼管連結治具１の回転角度が増すに従って、カム軸部３と第２ピン孔２６との接触部Ｇ２が移動し、主軸部２の中心軸線Ａ３から接触部Ｇ２までの距離が増大する。そうすると、引き寄せに起因する反力が増大する傾向にある。そこで、工程Ｓ６において第２鋼管連結治具１Ｂに交換している。

なお、上述した実施形態は本発明に係る鋼管連結治具及び鋼管連結方法の一例を示すものである。本発明に係る鋼管連結治具及び鋼管連結方法は、実施形態に係る鋼管連結治具及び鋼管連結方法に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、変形し又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、鋼管連結治具１を取り外すことなく、ピンとして用いてもよい。この場合には、主軸部２の長さを第１ピン孔１６の深さと第２ピン孔２６の深さの合計長さとする。そして、鋼管連結方法において、工程Ｓ４、Ｓ７を行うときには、主軸部２の一部が第１ピン孔１６に配置され、その他の部分は第１ピン孔１６から突出した状態となる。そして、第１ピン孔１６と第２ピン孔２６とが重複したとき、主軸部２を押し込む。このような構成及び方法とすることにより、鋼管連結治具１をピンとして利用することができる。

１…鋼管連結治具、２…主軸部、３…カム軸部、１０…外鋼管（第１鋼管）、２０…内鋼管（第２鋼管）、１１…第１本体部、１２…第１継手部、１６…第１ピン孔、２１…第２本体部、２２…第２継手部、２６…第２ピン孔、２７…パッキン、３１…ピン。

Claims (6)

1. 第１鋼管の第１継手部の内側に第２鋼管の第２継手部が差し込まれ、前記第１継手部に設けられた第１ピン孔と前記第２継手部に設けられた第２ピン孔とを貫通するピンによって前記第１鋼管と前記第２鋼管とを連結する鋼管連結構造を施工するための鋼管連結治具であって、
   前記第１ピン孔の内径と略同じ長さの外径を有する円柱状をなし、前記施工時に前記第１ピン孔に挿入される主軸部と、
   前記主軸部よりも小径の曲率であると共に前記主軸部の中心軸線の方向に延びる円柱であって、前記主軸部の外周縁に内接するように前記主軸部の端面に設けられたカム軸部と、を備える鋼管連結治具。
2. 前記カム軸部は、円柱状の本体軸部と、前記本体軸部の中心軸線と重複する回転軸線を有し、前記本体軸部の外周面に対して前記回転軸線のまわりに回転可能に設けられたすべり輪部と、を有する、請求項１に記載の鋼管連結治具。
3. 鋼管連結治具を利用して、第１鋼管の第１継手部に第２鋼管の第２継手部を連結する鋼管連結方法であって、
   前記鋼管連結治具を準備する第１工程と、
   前記第１継手部に設けられた第１ピン孔と前記第２継手部に設けられた第２ピン孔とが重複した部分が形成される位置まで前記第２鋼管を前記第１鋼管に差し込む第２工程と、
   前記鋼管連結治具を利用して、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける第３工程と、を有し、
   前記鋼管連結治具は、前記第１ピン孔の内径と略同じ長さの外径を有する円柱状をなし、前記第１ピン孔に挿入される主軸部と、前記主軸部の端面に設けられ、前記主軸部よりも小径の曲率であると共に前記主軸部の中心軸線の方向に延びる円柱であって、前記主軸部の外周縁に内接するように前記主軸部の端面に固定されたカム軸部と、を含み、
   前記第３工程は、前記第１ピン孔に前記主軸部が配置されると共に前記重複する部分に前記カム軸部が配置された前記鋼管連結治具を前記主軸部の中心軸線のまわりに回転させることにより、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程を含む、鋼管連結方法。
4. 前記第１工程は、前記カム軸部の外径が互いに異なる複数の前記鋼管連結治具を準備する工程を含み、
   前記第３工程は、前記鋼管連結治具を利用して、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、前記カム軸の外径が前記鋼管連結治具よりも大きい別の前記鋼管連結治具を配置する工程と、別の前記鋼管連結治具を利用して、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いにさらに近づける工程と、を含む、請求項３に記載の鋼管連結方法。
5. 前記第１継手部は、少なくとも２個の前記第１ピン孔を有し、
   前記第２継手部は、前記第１ピン孔のそれぞれに対応する少なくとも２個の前記第２ピン孔を有し、
   前記第１工程は、前記カム軸の外径が同じである２個の前記鋼管連結治具を準備する工程を含み、
   前記第３工程は、前記カム軸の外径が同じである２個の前記鋼管連結治具のそれぞれを配置する工程と、前記鋼管連結治具を前記主軸部の中心軸線のまわりに互いに逆方向へ回転させることにより、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、を含む、請求項３又は４に記載の鋼管連結方法。
6. 前記第１継手部は、少なくとも２個の前記第１ピン孔を有し、
   前記第２継手部は、前記第１ピン孔のそれぞれに対応する少なくとも２個の前記第２ピン孔を有し、
   前記第１工程は、前記カム軸の外径が同じである２個の前記鋼管連結治具を準備する工程を含み、
   前記第３工程は、
   前記カム軸の外径が同じである２個の前記鋼管連結治具のそれぞれを配置する工程と、前記鋼管連結治具を前記主軸部の中心軸線のまわりに同じ方向へ回転させることにより、前記第１ピン孔の中心軸線と前記第２ピン孔の中心軸線とを互いに近づける工程と、を含む、請求項３又は４に記載の鋼管連結方法。

Images