JP2019199727A - 鋼管連結機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造によって、荷重伝達キーを跨設位置と格納位置との間において移動させることができる鋼管連結機構を提供する。【解決手段】筒状継手１０と、筒状継手１０に嵌合可能な軸状継手２０と、内向き溝部１５に格納された格納位置と、外向き溝部２５及び内向き溝部１５とに跨った跨設位置と、に位置変更が可能に配置された荷重伝達キー３０と、を有する鋼管連結機構であって、筒状継手１０の外周面と内向き溝部１５とを連通し、その内周面に雌ネジが設けられた貫通孔１６と、貫通孔１６の雌ネジに螺合可能な雄ネジが外周面に設けられた操作部材５０と、が備えられ、操作部材５０に、荷重伝達キー３０を吸着可能な吸着部５３が備えられている。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼管軸心方向に隣り合わされた鋼管の互いに対向する鋼管端部の一方に設けられる筒状継手と、他方の鋼管端部に設けられ、前記筒状継手に嵌合可能な軸状継手と、前記筒状継手の内周面に周方向に沿って設けられた内向き溝部に格納された格納位置と、前記筒状継手と前記軸状継手とが互いに嵌合させられた状態のときに前記内向き溝部に対向するように前記軸状継手の外周面に周方向に沿って設けられた外向き溝部及び前記内向き溝部に跨った跨設位置と、に位置変更が可能に配置された荷重伝達キーと、を有する鋼管連結機構に関する。

鋼管どうしを鋼管軸心方向に連結する鋼管連結機構の一例として、特許文献１には、柱状体Ａ１，Ａ２（本願発明の鋼管に対応する。）の両端部に設けた両接続部Ｂの一方を筒部１（本願発明の筒状継手に対応する。）に形成するとともに、他方を筒部１に内嵌可能な軸部２（本願発明の軸状継手に対応する。）に形成して、筒部１の筒部内周面４に、内向き溝部６を形成するとともに、軸部２の軸部外周面１０に外向き溝部１２を、その軸部外周面１０に嵌合した筒部内周面４の前記内向き溝部６に対向するように形成し、互いに対向する内向き溝部６と外向き溝部１２とに跨る状態に嵌め込んで、互いに嵌合した隣り合う柱状体Ａ１，Ａ２の筒部１と軸部２とを抜け止め状態に接続する円弧キー１８（本願発明の荷重伝達キーに対応する。）を設けた接続機構Ｓが開示されている。なお、各符号は特許文献１におけるものである。

この接続機構Ｓにおいて円弧キー１８は、セットボルト１７を一方向に回転させることによって、内向き溝部６に格納された格納位置から、内向き溝部６と嵌挿部９の外向き溝部１２とに跨る跨設位置まで移動させられ、セットボルト１７を他方向に回転させることによって、跨設位置から格納位置まで移動させられるように構成されている。

しかし、円弧キー１８に、セットボルト１７を螺合させるための穴部及び雌ネジの加工が必要であった。さらに、該穴部の存在により円弧キー１８の強度が弱くなる虞があった。

特開２０００−３１９８７４号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造によって、荷重伝達キーを跨設位置と格納位置との間において移動させることができる鋼管連結機構を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための、本発明の鋼管連結機構の特徴構成は、鋼管軸心方向に隣り合わされた鋼管の互いに対向する鋼管端部の一方に設けられる筒状継手と、他方の鋼管端部に設けられ、前記筒状継手に嵌合可能な軸状継手と、前記筒状継手の内周面に周方向に沿って設けられた内向き溝部に格納された格納位置と、前記筒状継手と前記軸状継手とが互いに嵌合させられた状態のときに前記内向き溝部に対向するように前記軸状継手の外周面に周方向に沿って設けられた外向き溝部及び前記内向き溝部に跨った跨設位置と、に位置変更が可能に配置された荷重伝達キーと、を有する鋼管連結機構であって、前記筒状継手の外周面と前記内向き溝部とを連通し、その内周面に雌ネジが設けられた貫通孔と、前記貫通孔の前記雌ネジに螺合可能な雄ネジが外周面に設けられた操作部材と、が備えられ、前記操作部材に、前記荷重伝達キーを吸着可能な吸着部が備えられている点にある。

上述の構成によると、鋼管どうしの連結時においては、筒状継手の貫通孔に螺合した操作部材を鋼管の径方向内向きに螺進させることによって、荷重伝達キーを格納位置から跨設位置にまで移動させ、その位置においてそのまま固定することができる。

鋼管どうしの分割時においては、筒状継手の貫通孔に螺合した操作部材を鋼管の径方向外向きに螺進させることによって、操作部材の吸着部に吸着されることによって荷重伝達キーは跨設位置から格納位置まで移動させられ、その位置においてそのまま保持することができる。

したがって、従来のように、荷重伝達キーに穴部及び雌ネジの加工が不要となる。したがって、穴部の存在により荷重伝達キーの強度が弱くなる虞もない。なお、吸着部として、永久磁石や電磁石が例示できる。また、吸着部は操作部材とは別体から構成されてもよいし、操作部材そのものであってもよい。

本発明においては、前記吸着部は硬質磁性体から構成され、前記荷重伝達キーは少なくとも一部が前記吸着部が吸着可能な軟質磁性体から構成されていると好適である。

上述の構成によると、吸着部を構成する硬質磁性体が有する磁力によって、荷重伝達キーの軟質磁性体から構成されている部分が吸着させられる。硬質磁性体としては、ネオジウム、アルニコ、フェライト等から構成される永久磁石であり、機械的強度と、吸着力に比較的優れたものが好ましく採用される。軟質磁性体としては、鉄、ないし鉄族遷移金属を含有したものが例示でき、好ましくは荷重伝達キーは軟質磁性体のみから構成されている。荷重伝達キーが硬質磁性体によって構成されていると、鋼管は軟質磁性体から構成されていることから、荷重伝達キーが内向きーキー溝や外向きキー溝に吸着してしまうため、格納位置と跨設位置との間の位置変更作業を円滑に行うことができない虞がある。上述のように荷重伝達キーを軟質磁性体から構成すると、そのような虞がない。

本発明においては、前記吸着部は、前記操作部材の胴部に固定的に取り付けられていると好適である。

吸着部は操作部材の胴部に、例えば接着によって簡単に取り付けることができる。なお、胴部を螺進させる最中に、吸着部と荷重伝達キーとの吸着面は摺動する。

本発明においては、前記吸着部は、前記操作部材の胴部に、該胴部の螺進軸心を中心として相対的に回転可能に取り付けられていると好適である。

吸着部は操作部材の胴部に、例えば吸着部の中心に設けた開口部に遊挿させたビスを操作部材の胴部に螺着するような態様によって簡単に取り付けることができる。なお、胴部を螺進させる最中に、吸着部は胴部に対しては回転するのに対して、吸着部と荷重伝達キーとの吸着面は摺動することがない。なお、この場合は胴部が、吸着部によって吸着されない材質から構成されていることが好ましい。

本発明によると、前記操作部材に係合部が備えられ、前記荷重伝達キーに、前記係合部が係合可能な被係合部が備えられていると好適である。

上述の構成によると、操作部材側に備えられた係合部が、荷重伝達キー側に備えられた被係合部に係合することによって、荷重伝達キーは、跨設位置において周方向の移動することが阻止される。

鋼管連結機構によって連結された鋼管杭を一部切断して示す説明図 鋼管連結機構の説明図 格納位置にある荷重伝達キー及び操作部材の説明図 格納位置にある荷重伝達キー及び操作部材の説明図 跨設位置にある荷重伝達キー及び操作部材の説明図 跨設位置にある荷重伝達キー及び操作部材の説明図 操作部材の抜け止めについての説明図 操作部材による荷重伝達キーの操作についての説明図 別実施形態に係る操作部材の説明図 別実施形態に係る操作部材による荷重伝達キーの操作についての説明図 別実施形態に係る操作部材による荷重伝達キーの操作についての説明図

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、オーガーで掘削しながら地中に回転圧入して沈設する中掘工法に使用される鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）が示されている。

鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）は、スパイラル鋼管等の鋼管Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の一方の端部に筒状継手１０が溶接連結されるともに、他方の端部に軸状継手２０が溶接連結された円筒体である。

鋼管軸心Ｘ方向に隣り合う鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）の互いに対向する鋼管Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の鋼管端部どうしを抜け止め状態で、かつ、回り止め状態で連結するために鋼管連結機構Ｊが設けられている。

図２に示すように、鋼管連結機構Ｊは、筒状継手１０と、軸状継手２０と、荷重伝達キー３０と、回転抑止キー４０とを備えている。

筒状継手１０は、鋼製の筒状体を加工することによって作成される。図２に示すように、筒状継手１０の下端側に突条１１と、周方向に間隔を隔てて複数の筒側切欠凹部１２が備えられている。筒状継手１０の内周面１３の上端側に周溝１４が備えられている。

内周面１３に、周方向に沿って、二条の内向き溝部１５が備えられている。各内向き溝部１５は、後述する荷重伝達キー３０の厚みより深く構成されている。これにより、図３及び図４に示すように、荷重伝達キー３０は、内向き溝部１５に内周面１３よりも内側に入り込んだ格納位置に格納可能となっている。

軸状継手２０は、鋼製の筒状体を加工することによって作成される。図２に示すように、軸状継手２０の上端側に、筒状継手１０に備えられた周溝１４に嵌合可能な突条２１が備えられている。

筒状継手１０と軸状継手２０とが互いに嵌合させられた状態であるときに、筒状継手１０に備えられた筒側切欠凹部１２と対向する位置に軸側切欠凹部２２が備えられている。筒側切欠凹部１２と軸側切欠凹部２２とによって、後述する回転抑止キー４０のためのキー溝４２が構成される。軸側切欠凹部２２の中央部分に、回転抑止キー４０を該キー溝４２に固定するための固定ネジ４１を螺着可能な雌ネジ２６が備えられている（図１参照）。

外周面２３は、鋼管軸心Ｘ方向の長さが筒状継手１０の内周面１３の鋼管軸心Ｘ方向の長さと略同じで、外径が内周面１３に嵌合可能な大きさに構成されている。外周面２３の下端側に、筒状継手１０に備えられた突条１１が嵌合可能な周溝２４が形成されている。

外周面２３に、周方向に沿って、二条の外向き溝部２５が、筒状継手１０と軸状継手２０とが互いに嵌合させられた状態であるときに内向き溝部１５に対向するように備えられている。内向き溝部１５及び外向き溝部２５から荷重伝達キー３０のためのキー溝３２が構成される。

荷重伝達キー３０は、筒状継手１０と軸状継手２０とが互いに嵌合させられた際に、筒状継手１０と軸状継手２０とを抜け止め状態で連結するための部材である。荷重伝達キー３０は、横断面が矩形で、外向き溝部２５の底面に対向するキー内周面が該底面と略同じ曲率を有する円弧形状に構成されている。（図４参照）。本実施形態においては、鋼管軸心Ｘ周りに六個が設けられている。

荷重伝達キー３０は、後述する操作部材５０が有する硬質磁性体である吸着部５３によって吸着可能な軟質磁性体として、鉄、ないし鉄族遷移金属を含有する材料のみから構成されている。なお、荷重伝達キー３０は、吸着部５３によって吸着させる部分のみに、軟質磁性体から構成された部材が設けられた構成であってもよい。

荷重伝達キー３０が、後述する操作部材５０によって、内向き溝部１５に格納された格納位置から、互いに対向する内向き溝部１５と外向き溝部２５とに跨った跨設位置に押し込まれることによって、筒状継手１０と軸状継手２０とは抜け止め状態で連結される。また、荷重伝達キー３０が、操作部材５０によって、跨設位置から格納位置に引き戻されることによって、筒状継手１０と軸状継手２０との連結が解除される。

筒状継手１０に、その外周面から内向き溝部１５内に連通する断面円形の貫通孔１６が、荷重伝達キー３０ごとに対応して周方向に等間隔を隔てた六箇所に設けられている。図３及び図４に示すように、貫通孔１６の内周面に、後述する操作部材５０の外周面に設けられた雄ネジ５２を螺合可能な雌ネジ１８が備えられている。

図３及び図４に示すように、操作部材５０は、円柱状の胴部５１の外周面に、貫通孔１６の雌ネジ１８に螺合可能な雄ネジ５２が備えられたボルト状部材であって、胴部５１の一端側に吸着部５３が備えられ、胴部５１の他端側に貫通孔１６に螺合させた操作部材５０を螺進させるための六角レンチ等の工具が嵌合可能な穴部５４が備えられている。

胴部５１として、例えば、例えば、Ｍ１６程度の寸切ボルトを用いることができる。その長さは、操作部材５０によって荷重伝達キー３０を跨設位置に押し込んだ状態であるときであっても、貫通孔１６に螺合され得る長さであって、操作部材５０によって荷重伝達キー３０を格納位置に保持した状態であるときであっても、筒状継手１０の外周面から突出しない長さに設定される。

吸着部５３は、軟質磁性体から構成されている荷重伝達キー３０に吸着することができるように硬質磁性体から構成されている。本実施形態においては、吸着部５３は、ネオジウムから構成される永久磁石である。吸着部５３は、例えば接着等の手段によって胴部５１に対して固定的に取り付けられている。なお、永久磁石は、アルニコ、フェライト等から構成されていてもよく、機械的強度と、吸着力に比較的優れたものが好ましく採用される。吸着部５３は、厚みが数ｍｍ程度であって、その直径は胴部５１の外径より小さく構成されている。

以上の構成により、鋼管杭Ｐ１と鋼管杭Ｐ２の連結時においては、筒状継手１０の貫通孔１６に螺合した操作部材５０を鋼管の径方向内向きに螺進させることによって、荷重伝達キー３０を格納位置（図３及び図４参照）から跨設位置（図５及び図６参照）にまで移動させ、その位置においてそのまま固定することができる。

図７に示すように、貫通孔１６には、筒状継手１０の外周面に近いところに、スナップリング１９を取り付けるための周溝１７が形成されてもよい。周溝１７に取り付けたスナップリング１９によって、鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）の埋設作業時の振動等によって、操作部材５０が回転したとしても、操作部材５０が貫通孔１６から脱落することが防止され、荷重伝達キー３０は跨設位置に維持されるため、筒状継手１０と軸状継手２０との連結が解除されてしまう虞はない。

図８に示すように、鋼管どうしの分割時においては、筒状継手１０の貫通孔１６に螺合した操作部材５０を鋼管の径方向外向きに螺進させることによって、操作部材５０に吸着されることによって荷重伝達キー３０は跨設位置から格納位置まで移動させられ、その位置においてそのまま保持することができる。吸着部５３は、胴部５１の螺進の最中に荷重伝達キー３０に対して摺動しながら吸着する。

次に、本発明に係る鋼管連結機構の別実施形態について説明する。上述した実施形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図９に示すように、荷重伝達キー３０の長手方向かつ高さ方向の中央位置に窪み３１が設けられてもよい。これに対して、吸着部５３は、窪み３１に係合可能に突出するような形状に構成された突出部５６を備える。操作部材５０側に備えられた突出部５６が、荷重伝達キー３０側に備えられた被係合部である窪み３１に係合することによって、荷重伝達キー３０は、外向き溝部ないし内向き溝部において周方向の移動することが阻止される。したがって、突出部５６が本発明に係る係合部である。

また、図１０及び図１１に示すように、吸着部５３は、胴部５１の一端側に、該吸着部５３を構成する永久磁石の中心に設けた開口部に挿通させたビス５５を胴部５１に螺着するような態様によって胴部５１の軸心を中心として相対的に回転可能に取り付けられている。なお、この場合は胴部５１が及びビス５５は、オーステナイト系のステンレス鋼のように、吸着部５３によって吸着されない材質から構成されていることが好ましい。

以上の構成により、操作部材５０によって荷重伝達キー３０を、格納位置から跨設位置に移動させる際（図１１参照）、及び跨設位置から格納位置に移動させる際（図１０参照）に、すなわち胴部５１の螺進の最中に、吸着部５３は胴部５１に対しては回転するのに対して、吸着部５３と荷重伝達キー３０との吸着面は摺動することがない。

さらに、ビス５５の軸心に沿った方向に吸着部５３が移動し得る態様によって胴部５１に取り付けられていてもよい。

このとき荷重伝達キー３０の長手方向かつ高さ方向の中央位置に窪み３１が設けておき、吸着部５３を胴部５１に対して接触させたときに、ビス５５の頭部５７が吸着部５３の表面から突出するように構成すると、操作部材５０によって荷重伝達キー３０を跨設位置に固定する際（図１１参照）に、このビス５５の頭部５７が荷重伝達キー３０の、被係合部としての窪み３１に係合することによって、荷重伝達キー３０は、外向き溝部ないし内向き溝部において周方向の移動することが阻止される。したがって、頭部５７が本発明に係る係合部である。吸着部５３は、胴部５１に対しては空回するのに対して、荷重伝達キー３０に対しては摺動することなく吸着することができる。

なお、図１０及び図１１に示すような、吸着部５３がビス５５によって胴部５１に取り付けられる態様において、ビス５５の頭部５７が、吸着部５３の表面から突出しないように構成してもよい。この場合は、荷重伝達キー３０に窪み３１を設ける必要はない。

上述の実施形態においては、操作部材５０に取り付けられた吸着部５３が永久磁石である場合について説明したが、これに限らない。吸着部５３は電磁石から構成されていてもよい。少なくとも、荷重伝達キー３０を跨設位置から格納位置に移動させる際に磁力が発生できればよい。

上述した実施形態においては、吸着部５３としての永久磁石が操作部材５０に取り付けられる場合について説明したが、これに限らない。操作部材５０そのものが永久磁石から構成されていてもよい。

鋼管連結機構Ｊによって連結された鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）は、建物支持杭、地滑り抑止用杭、鋼管矢板などの土留め用柱列杭、仕切壁、護岸壁、構造体の柱などの各種用途に使用することができ、中掘工法の他、打撃を加えて行う打込み工法や、既設の掘削孔に挿入するプレボーリング工法、あるいはソイルセメントを造成しながら回転埋設するソイルセメント合成杭工法、あるいは単に回転して圧入（埋設）する回転埋設杭工法等を使用して沈設できる。

鋼管の打込みに回転を伴う工法においては、鋼管杭Ｐ１と鋼管杭Ｐ２との相対的な回転を防止するため、回転抑止キー４０が取り付けられる。図１に示すように、回転抑止キー４０は、筒状継手１０と軸状継手２０とを回り止め状態で連結するための部材であり、互いに対向する筒側切欠凹部１２及び軸側切欠凹部２２により構成されるキー溝４２に対応した形状に構成されている。

筒状継手１０と軸状継手２０とが互いに嵌合させられた状態であるときに、回転抑止キー４０を筒側切欠凹部１２と軸側切欠凹部２２とに亘って跨設することで、互いに連結した鋼管杭Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）どうしの相対回転が防止される。回転抑止キー４０は、固定ネジ４１により軸状継手２０に固定される。

なお、鋼管の打込みに回転を伴わない工法であるときは、鋼管連結機構Ｊに回転抑止キー４０を備えていてなくてもよい。

なお、鋼管連結機構Ｊは、ＵＯ管やベンディング管，遠心鋳造法で鋳造した鋳鋼管などの管端部に、筒状継手１０や軸状継手２０を設けてあってもよい。

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。

１０ ：筒状継手
１５ ：内向き溝部
１６ ：貫通孔
２０ ：軸状継手
２５ ：外向き溝部
３０ ：荷重伝達キー
３１ ：窪み（被係合部）
５０ ：操作部材
５１ ：胴部
５２ ：雄ネジ
５３ ：吸着部
５６ ：先端部（係合部）
５７ ：頭部（係合部）
Ｊ ：鋼管連結機構
Ｓ ：鋼管
Ｘ ：鋼管軸心

Claims (5)

1. 鋼管軸心方向に隣り合わされた鋼管の互いに対向する鋼管端部の一方に設けられる筒状継手と、他方の鋼管端部に設けられ、前記筒状継手に嵌合可能な軸状継手と、
   前記筒状継手の内周面に周方向に沿って設けられた内向き溝部に格納された格納位置と、前記筒状継手と前記軸状継手とが互いに嵌合させられた状態のときに前記内向き溝部に対向するように前記軸状継手の外周面に周方向に沿って設けられた外向き溝部及び前記内向き溝部に跨った跨設位置と、に位置変更が可能に配置された荷重伝達キーと、を有する鋼管連結機構であって、
   前記筒状継手の外周面と前記内向き溝部とを連通し、その内周面に雌ネジが設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔の前記雌ネジに螺合可能な雄ネジが外周面に設けられた操作部材と、が備えられ、
   前記操作部材に、前記荷重伝達キーを吸着可能な吸着部が備えられていることを特徴とする鋼管連結機構。
2. 前記吸着部は硬質磁性体から構成され、前記荷重伝達キーは少なくとも一部が前記吸着部が吸着可能な軟質磁性体から構成されている請求項１に記載の鋼管連結機構。
3. 前記吸着部は、前記操作部材の胴部に固定的に取り付けられている請求項１又は２に記載の鋼管連結機構。
4. 前記吸着部は、前記操作部材の胴部に、該胴部の螺進軸心を中心として相対的に回転可能に取り付けられている請求項１又は２に記載の鋼管連結機構。
5. 前記操作部材に係合部が備えられ、
   前記荷重伝達キーに、前記係合部が係合可能な被係合部が備えられている請求項１から４のいずれか一項に記載の鋼管連結機構。

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