JP2020006423A - 鋼矢板の矯正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼矢板の使用により生じた、反り変形やねじれ変形を矯正することができる鋼矢板の歪み矯正装置を提供する。【解決手段】 ウェブ部とフランジ部を有する鋼矢板の変形箇所を正規形状に矯正する鋼矢板の矯正装置である。矯正装置は、前記鋼矢板の基準位置を決定し、固定する第１金型１５と、前記鋼矢板を固定可能で前記第１金型に対して、搬送方向に沿って既知の位置に配置されている第２金型３３と、第２金型３３を、前記搬送経路における前記鋼矢板の搬送方向に対し直交する上下駆動させる上下駆動機構３１と、前記第２金型３３を、前記第１金型における前記鋼矢板の断面形状の中心位置を通り前記方向に延びる回転軸周りに回転駆動させる回転駆動機構３２とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、主として土木用途に用いられるＵ型鋼矢板の反りや曲がり等の歪みを矯正する鋼矢板の矯正装置に関する。

土木、建築工事に際し、掘削土留め、止水壁などの目的で用いられる鋼矢板１は、図１６に示すように、ウェブ部１０２と該ウェブ部の両端を屈曲して形成された一対のフランジ部１０３とによって断面溝型に形成されている。また、フランジ部の先端には、フック状の継手部１０４が形成されている。鋼矢板１００は、交互に向きを反転させて隣り合う鋼矢板の継手部を互いに係合させることにより幅方向に連結することができるようになっている。

この種の鋼矢板１００では、土中への打ち込みや引き抜きの衝撃等に起因して、ウェブ部１０２とフランジ部１０３との屈曲角が開く方向又は、屈曲角が閉じる方向へ変形する断面方向への変形がある。また、鋼矢板１００が長さ方向に対して交差する方向に反る反り変形や鋼矢板の軸周りにねじれるねじれ変形なども生じることがある。

使用により変形してしまった鋼矢板１００は、歪み矯正装置を用いて正規の形状に矯正して、再利用に供していた。この矯正装置としては、特許文献１（特開２０００−１５３３４号公報）や特許文献２（特開２００７−２９６５４９号公報）等が公知となっている。

特許文献１に開示されている矯正具は、断面方向の変形を矯正する３種類の矯正具を備えており、それぞれが、矢板の変形態様に応じて矯正具を選択し、それぞれ、正規の形に変形することが開示されている。

特許文献２に記載されている矯正装置は、矢板を載置可能な載置台と、上下方向に移動可能な第１進退手段と水平方向に移動可能な第２進退手段によって、ウェブ部とフランジ部に押圧及び引っ張りを与えて、ウェブ部とフランジ部それぞれの歪み、特にフランジ部の屈曲角について、矢板を正規形状に矯正することができるようになっている。

特開２０００−１５３３４号公報 特開２００７−２９６５４９号公報

しかし、上記各特許文献に開示された装置は、鋼矢板の断面方向の変形を矯正する装置であり、反り変形やねじれ変形を矯正することはできない。このため、反り変形やねじれ変形が生じた鋼矢板については、スクラップ処理をせざるを得ず、経済的な損失が生じていることが問題となっている。すなわち、鋼矢板の矯正装置に従来の断面方向の変形の矯正に加え、反り変形やねじれ変形を矯正する機能を備えることで、鋼矢板の使用によって生じる多様な変形のほとんどに対応できるようになり、工事現場で使用された鋼矢板の大部分を再利用することができるようになる。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、鋼矢板の使用により生じた、反り変形やねじれ変形を矯正することができる鋼矢板の歪み矯正装置を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の鋼矢板の矯正装置を提供する。

鋼矢板の矯正装置は、ウェブ部と、前記ウェブ部の幅方向両端からそれぞれ屈曲して伸びる２つのフランジ部とを有する鋼矢板の長手方向に沿って、前記鋼矢板と相対的に移動可能に構成され、前記鋼矢板の変形箇所を正規形状に矯正する鋼矢板の矯正装置であって、
前記鋼矢板の少なくとも前記ウェブ部を支持して前記鋼矢板の基準位置を決定する第１底受け型と、前記第１底受け型に対して離接可能に設けられ、前記ウェブ部を押圧し前記鋼矢板を前記第１底受け型に押しつけて固定可能な第１垂直押圧部と、を有し、前記長手方向に沿った位置に配置されている第１金型と、
前記鋼矢板の少なくとも前記ウェブ部を支持する第２底受け型と、前記第２底受け型に対して離接可能に設けられ、前記ウェブ部を押圧し前記鋼矢板を前記第２底受け型に押しつけて固定可能な第２垂直押圧部と、を有し、前記第１金型に対して前記長手方向に沿った位置に配置されている第２金型と、
前記第１金型及び第２金型の少なくとも一方を、相対的に前記長手方向に対し直交する方向に上下駆動させる上下駆動機構と、
前記第１金型及び第２金型の少なくとも一方を、相対的に前記第１金型における前記鋼矢板の断面形状の中心位置を通る前記長手方向に延びる軸周りに回転駆動させる回転駆動機構と、
を有する。

上記構成において、鋼矢板の矯正装置は、鋼矢板を長手方向に沿って送る搬送部の搬送経路中に設けられていることが好ましい。

上記構成において、前記第１金型及び第２金型の第１底受け型及び第２底受け型の少なくとも一方は、前記鋼矢板の前記ウェブ部と屈曲部分を収容可能な矢板収納凹部を、備えることが好ましい。

上記構成において、前記第２金型は、前記第１金型の下流側の既知の位置に配置されていることが好ましい。

また、前記第１金型から前記移動方向に沿った方向の任意の位置に配置され、前記第１底受け金型における前記鋼矢板の断面形状を基準として、当該位置における鋼矢板の形状を計測する計測ユニットと、
前記計測ユニットにより計測された鋼矢板の形状に基づいて、第２金型の位置における矯正量を演算し、前記矯正量に対応する変位量に基づいて、前記上下駆動機構と回転駆動機構を駆動させる矯正制御部と、
を、さらに備えることが好ましい。

また、前記第１金型から前記搬送方向に既知の位置に配置され、前記第１底受け金型における前記鋼矢板の断面形状を基準として、当該位置における鋼矢板の形状を計測する計測ユニットと、
前記計測ユニットにより計測された鋼矢板の形状に基づいて、第２金型の位置における矯正量を演算し、前記矯正量に対応する変位量に基づいて、前記上下駆動機構と回転駆動機構を駆動させる矯正制御部と、
を、さらに備えることが好ましい。

上記構成において、前記計測ユニットは、前記第２金型の下流側であって、前記第２金型から既知の位置に配置されている。

また、
前記上下駆動機構は、
枠状に構成され、内部を前記鋼矢板が通過可能に配置されるメインフレームをさらに有し、
前記メインフレームに対して上下移動可能に前記メインフレームに取り付けられ、前記第２金型を支持する上下駆動枠と、
前記上下駆動枠を上下移動させる昇降シリンダとを備える構成とすることができる。

上記構成において、前記上下駆動機構は、上面に高さが異なる複数の段差部を有し、前記上下駆動枠の下端に当接する前記段差部が異なるように、複数の位置に移動可能に前記メインフレームに配置され、前記上下駆動枠の下端に当接させる前記段差部を変更させることで前記上下駆動枠の下限位置を切り替え可能な昇降ストッパを有することが好ましい。

また、前記回転駆動機構は、前記第２金型を保持し、前記搬送方向に延びる回転軸周りに回転可能に前記上下駆動枠に取り付けられた回転枠と、
前記回転枠を前記上下駆動枠に対して回転駆動させるねじり矯正シリンダとを備える構成とすることができる。

本発明によれば、連続的に搬送される鋼矢板に対して、第１金型により矯正対象である鋼矢板の基準位置を決定し、第１金型に対し、鋼矢板の長手方向に沿った所定の位置に配置された第２金型を相対的に上下及びねじれ駆動させることにより、反り変形及びねじれ変形を矯正することができる。すなわち、第１金型に固定された基準位置における鋼矢板について、鋼矢板の長手方向に沿った位置にある第２金型の存在位置は、正規形状の鋼矢板の位置に対する鋼矢板の反り及びねじれ変形量としてとらえられる。したがって、上下駆動機構と回転駆動機構により、第２金型を第１金型に対して相対的に上下及び回転駆動させることによって、第１金型の位置を基準として、既知の位置における正規の位置になるように、反り及びねじれ変形を修正することができる。これにより、鋼矢板の反り変形やねじれ変形を矯正することができる。

本発明の実施形態に係る鋼矢板の矯正装置の全体構成を示す側面図である。 鋼矢板の矯正装置に用いられる搬送部の構成を示す側面図である。 図２のIII-III線における搬送部の断面図である。 本発明に係る鋼矢板の矯正部の第１矯正ユニットの構成を示す側方から見た図である。 図４のV-V線における断面図である。 図５の部分拡大図である。 第２矯正ユニットの構成を示す平面図である。 図７のVIII-VIII線における断面図である。 第２矯正ユニットを搬送方向上流側から見た図である。 第２矯正ユニットを搬送方向下流側から見た図である。 計測ユニットのセンサが行う鋼矢板の形状計測の機構を模式的に説明する図である。 回転枠が旋回した状態にある第２矯正ユニットを搬送方向上流側から見た図である。 本実施形態にかかる矯正装置の動作制御を行う機能ブロック図である。 本実施形態にかかる矯正装置により、鋼矢板の変形を矯正する動作の作業フローを示す図である。 第２矯正ユニットで変形を矯正される鋼矢板の搬送方向位置と変形量との関係を模式的に示す図である。 複数が接続された鋼矢板の使用状態について模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る鋼矢板の矯正装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る鋼矢板の矯正装置の全体構成を示す側面図である。本実施形態に係る鋼矢板の矯正装置１は、図１に示すように、２つ搬送部２ａ，２ｂの間に矯正部３が配置された構成となっている。

本実施形態にかかる矯正装置１は、使用によって変形が発生した鋼矢板１００を、正規形状に矯正する。

鋼矢板１００は、図１６に示すように、ウェブ部１０２と該ウェブ部１０２の両端を屈曲して形成された一対のフランジ部１０３とによって断面Ｕの字形に形成されている、一般的にハット型と呼ばれる鋼矢板である。また、フランジ部１０３の先端には、フック状の継手部１０４が形成されている。鋼矢板１００は、交互に向きを反転させて隣り合う鋼矢板の継手部を互いに係合させて幅方向に連結することができる。

一般に、鋼矢板１００の変形は、土中への打ち込みや引き抜きに加わる外力に起因して発生し、ウェブ部１０２とフランジ部１０３との屈曲角が開く方向又は、屈曲角が閉じる方向へ変形する断面方向への変形と、鋼矢板１００が長さ方向に対して交差する方向に反る反り変形や鋼矢板の長さ方向の軸周りにねじれるねじれ変形などを含む。ここで、反り変形は、一般には、ウェブ部１０２の厚み方向に反る上下方向の反りのみが発生する。使用時にウェブ部１０２に幅方向に力が加わった場合は、断面方向の変形として鋼矢板が変形するため、鋼矢板１００が幅方向へ反る幅方向への反り変形は一般に生じない。

矯正部３は、第１矯正ユニット８０及び第２矯正ユニット９０を有する。第１矯正ユニット８０は、搬送部２ａ，２ｂによる鋼矢板１００の搬送方向上流側に配置されており、第２矯正ユニット９０は、第１矯正ユニット８０の搬送方向下流側に所定の既知の位置に配置されている。第１矯正ユニット８０と第２矯正ユニット９０とは、１つの鋼矢板１００の長さより短い間隔で設置されており、後述するように、１つの鋼矢板１００が第１矯正ユニット８０と第２矯正ユニット９０とを跨いだ状態で固定可能となっている。

搬送部２ａ，２ｂと矯正部３は、後述の図１３に示す矯正制御部６０により動作制御されており、後述する鋼矢板の搬送や矯正動作については、矯正制御部６０に格納された動作プログラムにしたがって行われる。

搬送部２ａ，２ｂは、矯正部３を挟んで上流側と下流側にそれぞれ設けられる。上流側と下流側の搬送部２ａ，２ｂは、構成を共通とし、鋼矢板１００をそのウェブ部１０２が下側となる状態で、長手方向に沿った方向に搬送する。

図２、図３に示すように搬送部２ａ，２ｂは、設置ベース４とローラユニット５とで構成されている。設置ベース４は、ローラユニット５の位置を上下方向に変更可能に支持し、搬送面を移動させることができる。

設置ベース４は、ローラユニット５の支持機構として、油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６により回動可能に取り付けられたリンク７とを備える。リンク７は、設置ベース４の両端側に設けられており、２つのリンク７は、連結リンク８により接続されて連動する。リンク７の先端には、ローラユニット５が設けられており、２つのリンク７と連結リンク８とともに４節リンクを構成するため、油圧シリンダ６の伸縮により、一方のリンク７の傾斜角度を異ならせることで、ローラユニット５の高さ位置が上下方向に移動し、ウェブ部１０２が載置される搬送面の高さが変位する。

ローラユニット５は、搬送フレーム９に複数の搬送ローラ１０が設けられており、搬送ローラ１０が駆動することによって、その上に配置された鋼矢板１００を搬送する。図３に示すように、搬送ローラ１０は、鋼矢板のウェブ部１０２を支持する主ローラ１０ａとウェブ部の外側に位置し、斜めに伸びるフランジ部１０３の下側部分を両側から支持するガイドローラ１０ｂとが１つの回動軸１０ｃに設けられている、搬送ローラ１０は、鋼矢板１００の幅方向の位置をある程度の精度で大まかに決定するとともに、搬送中における幅方向への位置ずれを防止する。

搬送ローラ１０を駆動させる駆動手段としては、モータ１１が設けられている。モータ１１とすべての搬送ローラ１０は、チェーン１２で連結されており、モータ１１の回転が搬送ローラ１０に伝達されて、すべての搬送ローラ１０が同じ動作をする。ローラユニット５には、チェーン１２のテンションを調整するために、テンション調整機構１３が設けられている。

第１矯正ユニット８０は、鋼矢板１００の開き変形及び閉じ変形などの断面方向の変形の矯正を行う。また、第２矯正ユニット９０は、反り変形及びねじれ変形の矯正を行う。

（第１矯正ユニット）
図４は、本発明の係る鋼矢板の矯正部の第１矯正ユニットの構成を示す側方から見た図である。第１矯正ユニット８０は、フレーム１４、第１金型１５とを備えている。

フレーム１４は上面から見て格子状に設けられた４つの支柱１４ａと当該支柱１４ａの上端に設けられる天井部１４ｂとで構成される。フレーム１４には、搬送方向両側に設けられる搬送部２ａ，２ｂの搬送経路が通過しており、搬送部２ａ，２ｂにより搬送される鋼矢板１００が通過可能である。

フレーム１４の上流側の支柱１４ａには、搬送部２ａから送られる鋼矢板１００を下支えする前側支持ローラ１６が設けられている。前側支持ローラ１６は、アクチュエータ１６ａに接続されて、上記のローラユニット５の上下動に応じて高さ位置を変更することができる。

また、フレーム１４の下流側端部には、搬送部２ｂに送られる鋼矢板１００を下支えする後側支持ローラ１７が設けられている。後側支持ローラ１７は、図示しないアクチュエータに接続されて、上記のローラユニット５の上下動に応じて高さ位置を変更することができる。

フレーム１４の上流側の支柱１４ａには、幅計測部１８が設けられており、フレーム１４に搬入される鋼矢板１００との距離を測定している。幅計測部１８は、フランジ部１０３の外表面との距離を測定する。なお、距離を測定する機構の構成は特に限定されるものではなく、例えば、光センサなどの各種センサを用いることができる。

フレーム１４と鋼矢板１００との距離を計測することにより、鋼矢板１００のフランジ部１０３の屈曲角を把握することができ、当該鋼矢板１００に対し、矯正が必要な変形箇所と、当該変形が閉じ変形であるのか開き変形であるのかを判断する。

第１金型１５は、搬送方向に所定の長さを有する金型であり、フレーム１４の支持床１４ｃに固定された第１底受け型１９と、第１底受け型１９に対して離接可能に配置された第１垂直押圧部２０とを含む。

第１金型１５の第１垂直押圧部２０は、図４に示すように、フレームの天井部１４ｂに鋼矢板の搬送方向に沿って配設された２つの上下アクチュエータ２１に接続されている。

図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。第１垂直押圧部２０に対向して第１底受け型１９が設けられている。図６は、図５の部分拡大図である。

第１底受け型１９は、鋼矢板１００の搬送方向の全長にわたって矢板収納凹部１９ａが設けられており、鋼矢板１００のウェブ部１０２とフランジ部１０３の下縁部分を支持する。第１底受け型１９は、鋼矢板１００の幅方向及び高さ方向位置の基準となっている。すなわち、第１底受け型１９に固定された鋼矢板１００の位置を基準とし、後述する断面方向の矯正及び、第２矯正ユニット９０による矯正のための反り変形及びねじれ変形の変形量を計測する。

また、図６に示すように、矢板収納凹部１９ａの中央部分はさらに１段低い凹溝１９ｂが設けられている。凹溝１９ｂ、第１垂直押圧型２０によりウェブ部１０２を下向きに押圧した場合にウェブ部１０２の中央部分を下側に撓ませることにより、フランジ部１０３を立ち上げて矯正しやすくすることができる。

また、凹溝１９ｂはウェブ部１０２の弾性ひずみを考慮した深さに設定されていることが好ましく、変形したウェブ部１０２を押圧して中央部分を撓ませることにより、応力解除後に高い精度で正規形状とすることができる。

上下アクチュエータ２１は、油圧シリンダなどで構成されたアクチュエータである。上下アクチュエータのシリンダの下端に連結された自在継手２２を介して、第１ガイド２３が設けられる。第１ガイド２３は、上下アクチュエータ２１によって上下移動し、板状本体２４に挿通されている。

板状本体２４は、フレーム１４の支持床１４ｃの４角に設けられた円柱状のガイドバー２５に案内支持されている。よって、第１垂直押圧部２０の板状本体２４は、ガイドバー２５に沿って平行に上下移動可能であり、上下アクチュエータ２１の動作に伴い上下する第１ガイド２３の動作に応じて上下移動する。

また、第１ガイド２３の下端部には、鋼矢板１００のウェブ部１０２を上側から押圧する第１垂直押圧型２０が連結される。第１垂直押圧型２０は、第１垂直押圧型２０は、鋼矢板１００のウェブ部１０２の幅寸法に合わせて構成され、ウェブ部１０２を下向きに押圧し、第１底受け型１９に押しつけて固定する。

図６に示すように、第１垂直押圧型２０の上端部分は、外側に張り出したフランジ内幅ストッパ２６となっている。フランジ内幅ストッパ２６は、後述するフランジ部１０３の屈曲角矯正において、鋼矢板の正規形状と材料の応力ひずみを考慮して、鋼矢板１００の正規寸法より若干内側となるように設計されている。本実施形態では、図６に示すように、４型の鋼矢板１００の場合、正規寸法位置Ａに対して、フランジ内幅ストッパ２６の端部を１０ｍｍ程度内側に位置させ、フランジ部１０３が当該フランジ内幅ストッパ２６の先端に接触するまで矯正することにより、応力解除後に正規寸法とすることができる。

また、板状本体２４には、押圧矯正部２７が設けられている。押圧矯正部２７は、板状本体２４の下面に沿って水平方向に移動可能に板状本体２４取り付けられており、鋼矢板１００の左右のフランジ部１０３を水平方向に押圧して矯正する。

次に第１矯正ユニット８０の動作について説明する。変形した鋼矢板１００は、上流側の搬送部２ａに載置され、第１矯正ユニット８０方向に搬送される。第１矯正ユニット８０では、断面方向の変形の矯正を行う。

搬送部２ａによる鋼矢板１００の搬送時においては、ローラユニット５、前側支持ローラ１６、後側支持ローラ１７はいずれも上側に位置する搬送位置であり、鋼矢板１００が第１底受け型１９の上方に離れた状態となっている。

鋼矢板１００が矯正ユニット３に搬送されると幅計測部１８により、鋼矢板１００のフランジ部１０３との距離を計測し、フランジ部の変形箇所を特定する。搬送部２ａ，２ｂは、当該変形箇所を第１金型１５に位置するように搬送する。

次いで、上下アクチュエータ２１を下げて、鋼矢板のウェブ部１０２の上面に第１垂直押圧部２０を接触させ、鋼矢板１００を第１底受け型１９に押圧し固定する。この状態で、押圧矯正部２７を動作させてフランジ部１０３の変形を正規形状に矯正する。

具体的には、第１ガイド２３の先端に設けられている第１垂直押圧型２０は、鋼矢板１００のウェブ部１０２を第１底受け型１９に押しつけて固定する。上記のように、第１底受け型１９の矢板収納凹部１９ａには、凹溝１９ｂが設けられているため、第１垂直押圧部２０による押圧により、ウェブ部１０２の中央部分が下側に撓みフランジ部１０３が立ち上がり、フランジ部１０３の開き変形の矯正をしやすくすることができる。また、凹溝１９ｂはウェブ部１０２の弾性ひずみを考慮した深さに設定されていることが好ましく、変形したウェブ部１０２を押圧して中央部分を撓ませることにより、応力解除後に高い精度で正規形状とすることができる。

この状態で、押圧矯正部２７が移動し、フランジ部１０３の変形を矯正する。押圧矯正部２７は、図６に示す例では、本体部２７ａの外側部分に当接部２７ｂが設けられており、当該当接部２７ｂがフランジ部１０３の上端（継手部１０４）に当接して、屈曲角を小さくする方向に鋼矢板を矯正する。なお、上記のように開き変形の矯正幅は、フランジ内幅ストッパ２６にフランジ部１０３が当接することで、一律に決定することができ、当該位置まで押圧矯正部２７を移動させることにより、弾性ひずみを考慮して、応力解除後に鋼矢板を正規形状とすることができる。

開き変形の矯正後、押圧矯正部２７の位置を戻したあと、第１ガイド２３と第１垂直押圧部２０を上昇させ、当該変形箇所の矯正を終了する。

本実施形態に係る第１矯正ユニットによれば、断面方向の変形を有する鋼矢板１００を矯正して正規形状とすることができる。また、弾性ひずみを考慮した位置にフランジ内幅ストッパ２６を設けることで、矯正幅を一律に決定することができるため、高い精度で正規形状への矯正を実現することができる。

（第２矯正ユニット）
図７は、本発明の係る鋼矢板の矯正部の第２矯正ユニットの構成を示す平面図である。図８は、図７のVIII-VIII線における断面図である。図９は、第２矯正ユニットを搬送方向上流側から見た図である。図１０は、第２矯正ユニットを搬送方向下流側から見た図である。

第２矯正ユニット９０は、メインフレーム３０、上下駆動機構３１、回転駆動機構３２、第２金型３３とを備えている。

メインフレーム３０は、地盤上に設置された脚部３４と、脚部３４に立設されたフレーム枠３５とを備えている。脚部３４は、第１金型１５から所定の既知の位置に配置されており、フレーム枠３５を支持する。すなわち、フレーム枠３５の搬送方向の配置位置は、第１金型１５から所定の決められた位置となっており、第１金型１５からの搬送方向距離は既知となっている。

フレーム枠３５は、中央部分に上下駆動機構３１を収納可能な開口３６が設けられている。また、フレーム枠３５の搬送方向下流側には、計測ユニット３７が取り付けられている。

計測ユニット３７は、直下に位置する鋼矢板１００との距離を計測することで、鋼矢板１００の形状を測定する。具体的には、図１０に示すように、計測ユニット３７は、鋼矢板１００の幅方向に延びる案内レール３８と、案内レール３８に沿って幅方向に移動するスライダ３９と、スライダ３９に取り付けられたセンサ４０とを備える。

計測ユニット３７のセンサ４０は、第１金型１５に固定されて位置決めされた鋼矢板１００が、センサ４０の直下位置において、幅方向ごとにその高さ位置を計測する。図１１に示すように、ある特定の幅方向位置Ｗ１において、鎖線で示す正規形状の鋼矢板１００ａでの高さＨ１に比べて、実線で示す鋼矢板１００が正規形状から変形していれば、その高さＨ２が異なる。これにより、鋼矢板１００の各幅方向位置における高さを測定することで、鋼矢板１００が、センサ４０の直下位置において、どのように変形しているかを計測することができる。

なお、第１金型１５からセンサ４０の搬送方向位置は、既知の所定位置に設定されており、第１金型１５に固定された鋼矢板１００について、鋼矢板１００の任意の長手方向位置に対応する変形量を計測する。

上下駆動機構３１は、メインフレームのフレーム枠３５の開口３６内に配置される上下駆動枠４１と、上下駆動枠４１を上下移動させる昇降シリンダ４２とを備える。上下駆動枠４１は、フレーム枠３５の開口３６に上下方向に沿って延びる上下案内ガイド４３に案内されて、フレーム枠３５の開口内を上下に移動可能に取り付けられている。

昇降シリンダ４２は、メインフレームのフレーム枠３５に固定された油圧シリンダであり、フレーム枠３５と上下駆動枠４１とを連結する。昇降シリンダ４２の伸縮に伴い、上下駆動枠４１が、上下案内ガイド４３に案内されて上下に移動し、メインフレーム３０に対する上下方向位置を変更することができる。

なお、上下駆動枠４１の下端には、下方に延びる突き当て部４５が配置されている。突き当て部４５は、上下駆動枠４１のメインフレーム３０に対する下限位置を決定するためのものである。

メインフレーム３０の脚部３４には、突き当て部４５に対応する位置に昇降ストッパ４６が配置されている。昇降ストッパ４６の上面４６ａには、高さの異なる２つの段差部４７ａ，４７ｂが搬送方向に沿って設けられている。昇降ストッパ４６は、昇降ストッパ切り替えシリンダ４８によって、搬送方向に位置変更可能となっている。

昇降ストッパ４６上面の段差部４７ａ，４７ｂは高さが異なるため、突き当て部４５に接触する段差部を切り替えることによって、上下駆動枠４１の下限位置を異ならせることができる。すなわち、矯正対象である鋼矢板１００のサイズに応じて変化する鋼矢板１００の高さに応じて、昇降ストッパ４６の下限位置を切り替えることができる。

上下駆動枠４１は、搬送方向から見て矩形の部材であり、中央に開口を有する枠状の部材である。上下駆動枠４１は、後述するように、回転駆動機構３２を支持する。上下駆動枠４１の搬送方向上流側には、回転駆動機構３２を取り付けるための旋回ベアリング４４が設けられている。旋回ベアリング４４は、搬送方向に沿った回転軸まわりに回転駆動機構３２を回転可能に支持する。すなわち、回転駆動機構３２は、上下駆動枠４１に対して上記回転軸周りに旋回可能となっている。なお、回転駆動機構３２の回転軸は、搬送方向に沿って延びるが、その高さ位置は、上下駆動枠４１の高さ位置に応じて変化する。これにより、後述するように、鋼矢板１００の矯正時においては、上下駆動枠４１の高さ位置を特定の位置に移動させた後、回転駆動機構３２の回転が実行される。

回転駆動機構３２は、上下駆動枠４１に取り付けられた回転枠４９と、回転枠４９を上下駆動枠４１に対して回転駆動させるねじり矯正シリンダ５０とを備える。

回転枠４９は、上記のように上下駆動枠の旋回ベアリング４４に取り付けられた枠状の部材であり、開口内部に第２金型３３を保持する。第２金型３３は、第２底受け型５１と第２垂直押圧部５２とを含む。

第２底受け型５１は、回転枠４９の下側部４９ａの上面に固定される。一方、第２垂直押圧部５２は、回転枠４９の開口内に上下方向に延びる一対のガイドバー５３に沿って上下移動可能に取り付けられる。

第２底受け型５１は、回転枠４９の上側部４９ｂに固定されるクランプシリンダ５４によって上下移動される。

第２底受け型５１は、鋼矢板１００の少なくともウェブ部１０２と屈曲部分を収容可能な矢板収納凹部５１ａを備える。本実施形態にかかる第２底受け型５１は、矢板収納凹部５１ａが深くフランジ部１０３をほぼ収納可能に構成されている。また、第２垂直押圧部５２は、矢板収納凹部５１ａ内の鋼矢板１００を上方から押圧し、第２底受け型５１に固定する。

回転枠４９は、左右方向外側に延びる、アーム５５を有しており、当該アーム５５の先端にねじり矯正シリンダ５０が連結されている。

ねじり矯正シリンダ５０は、一対で構成されており、フレーム枠３５のシリンダ取付部材５６とアーム５５とを連結する。一対のねじり矯正シリンダ５０は、図１２に示すように、伸縮することで、回転枠４９を旋回ベアリング４４の回転軸周りに傾斜させる。

次に本実施形態に係る第２矯正ユニット９０の動作について説明する。第２矯正ユニット９０は、上記の通り、メインフレーム３０に対して、上下駆動枠４１と旋回枠４９が移動することができるように構成されている。

具体的には、上下駆動枠４１は昇降シリンダ４２により上下移動が可能であり、旋回枠４９は、ねじり矯正シリンダ５０により搬送方向に延びる回転軸を中心として、旋回可能に構成されている。

また、回転枠４９には、第２金型３３が取り付けられており、クランプシリンダ５４により、第２垂直押圧部５２を第２底受け型５１に押し付けることで、鋼矢板１００を第２金型３３に固定することができる。

すなわち、第２金型３３に鋼矢板１００を固定した状態で、上下駆動枠４１と旋回枠４９を動作させることにより、鋼矢板１００の反り変形及びねじれ変形を矯正することができる。

搬送部２ａによる鋼矢板１００の搬送時においては、上下駆動枠４１を下方向に移動させる。これにより、鋼矢板１００が第２底受け型５１の上方に離れた状態とすることができ、鋼矢板１００の搬送を容易にすることができる。鋼矢板１００が所定の搬送位置に移動すると、第２底受け型５１により鋼矢板を下支えしてもよい。

搬送された鋼矢板１００は、計測ユニット３７により、その形状が測定される。ここで計測される鋼矢板１００の形状は、第１金型１５により、基準位置に固定された鋼矢板１００の計測ユニット３７の計測位置における正規形状に対する変形量である。すなわち、反り変形又はねじれ変形が存在しない場合は、基準位置に固定された鋼矢板１００の計測位置における断面形状は、正規形状に等しくなる。このため、正規形状との差を測定することにより変形量を求めることができる。

次いで、クランプシリンダ５４を操作して、第２垂直押圧部５２を下げて、鋼矢板１００のウェブ部１０２の上面に第２垂直押圧部５２を接触させ、鋼矢板１００を第２底受け型５１に押圧し固定する。

上記のように、第１金型１５と計測ユニット３７との搬送方向の距離は既知であるため、計測ユニット３７の計測位置における変形量を測定することで、反り変形及びねじれ変形の程度を検知することができる。

この状態で、上下駆動機構３１及び回転駆動機構３２を操作することにより、鋼矢板１００の反り変形及びねじれ変形を矯正することができる。なお、上下駆動機構３１による反り変形の矯正と、回転駆動機構３２によるねじれ変形の動作についての詳細は後述する。

矯正後、上下駆動枠４１及び回転枠４９の位置を戻したあと、第２垂直押圧部５２を上昇させ、鋼矢板１００を開放する。

本実施形態に係る第２矯正ユニットによれば、反り変形とねじれ変形を有する鋼矢板１００を矯正して正規形状とすることができる。

次に本実施形態に係る矯正装置１の動作について説明する。上記のように、本実施形態にかかる鋼矢板の矯正部３は、第１矯正ユニット８０で断面方向の変形の矯正を行ない、第２矯正ユニット９０で反り変形及びねじれ変形の矯正を行う。それぞれの矯正ユニットで行う動作については上述の通りであるので、詳細な説明は省略する。

図１３は、本実施形態にかかる矯正装置の動作制御を行う機能ブロック図である。図１３に示すように、本実施形態にかかる矯正装置１は、搬送部２ａ，２ｂ、第１矯正ユニット８０，第２矯正ユニット９０を動作制御する矯正制御部６０により動作制御される。

図１４は、本実施形態にかかる矯正装置により、鋼矢板の変形を矯正する動作の作業フローを示す図である。矯正対象である鋼矢板１００は、断面方向の変形、反り変形及びねじれ変形を有する。鋼矢板１００は、上記のように搬送部２ａにより、所定送り両ごとに鋼矢板の矯正部３に送られる。なお、１回の送り量は、第１金型１５の搬送方向寸法よりも短いことが好ましい。上流側に配置された第１矯正ユニット８０は、幅計測部１８により特定された変形箇所の部分を第１金型１５により固定し、押圧矯正部２７を動作させることで、断面方向の変形を矯正する（Ｓ１）。

本実施形態では、第１矯正ユニット８０による矯正幅の調整は、上述の通り、フランジ内幅ストッパ２６により一律に決定することができる。すなわち、本実施形態では、矯正制御部６０により、矯正幅の演算を行う必要がない。

第１矯正ユニット８０による断面方向の変形の矯正については、本実施形態では、矢板全長にわたって行い、その後、第２矯正ユニット９０による矯正を行う。

第１矯正ユニット８０により断面方向の形状が正規形状となった鋼矢板１００は、搬送部２ａ，２ｂにより送られて、第２矯正ユニット９０に到達する。第２矯正ユニット９０では、計測ユニット３７により、反り変形及びねじれ変形の有無が計測される（Ｓ２）。なお、計測時には、上述の通り、第１金型１５は、鋼矢板１００を固定し、鋼矢板１００を基準位置に固定する。

計測の動作においては、所定ピッチごとにセンサで鋼矢板１００の高さを測定し、反り、ねじれ状態を判定する。なお、本実施形態では、非接触式のセンサにより計測を行っているが、接触式のセンサなど、種々のセンサを用いることができる。

上記の通り、第１金型１５から計測ユニット３７のセンサ４０までの距離Ｌ１及び第１金型１５から第２金型３３までの距離Ｌ２は既知であるため、図１５に示すように、当該計測位置における、鋼矢板１００の変形量Ｄ１を測定することで、第２金型３３の位置における変形量Ｄ２を演算することができる。

この求められた変形量Ｄ２に基づいて、上下駆動枠４１と旋回枠４９との動作幅を決定することができる。

第１金型１５から計測ユニット３７のセンサ４０までの距離Ｌ１及び第１金型１５から第２金型３３までの距離Ｌ２を任意に設計することにより、矯正の精度を高めることができる。すなわち、これらの距離を短くすると、第１金型１５から計測ユニット３７のセンサ４０までの間に、鋼矢板の変形が一次的な変位と見なせる可能性が高くなるため、上下駆動枠４１と旋回枠４９との動作幅の演算の精度が高くなる。一方で、１つの鋼矢板の矯正に必要な時間が長くなる可能性がある。

本実施形態では、上下駆動枠４１による反り変形の矯正と、旋回枠４９によるねじれ変形の矯正は、それぞれ、独立して行われ、反り変形の矯正（Ｓ３）を先に行う。ただし、矯正の順番は限定されるものではない。

反り変形の矯正は、上記鋼矢板１００の計測データに基づいて、鋼矢板全長にわたり矯正を行う。まずは、搬送部２ａ，２ｂにより、鋼矢板１００を矯正位置に移動させる。次いで、第１金型１５、第２金型３３の順で鋼矢板１００をクランプする。

第２金型３３に鋼矢板を固定させた状態で、上下駆動枠４１を反りと反対側に動作させることにより矯正する。鋼矢板１００の全長にわたって反り変形の矯正が終了すると、次に、ねじれ変形の矯正を行う（Ｓ４）。

ねじれ変形の矯正は、上記鋼矢板１００の計測データに基づいて、鋼矢板全長にわたり矯正を行う。まずは、搬送部２ａ，２ｂにより、鋼矢板１００を矯正位置に移動させる。次いで、第１金型１５、第２金型３３の順で鋼矢板１００をクランプする。

第２金型３３に鋼矢板を固定させた状態で、旋回枠４９をねじれと反対側に動作させることにより矯正する。このときの旋回枠４９の旋回軸は、鋼矢板１００の断面形状の中心位置を通る位置とすることが好ましく、旋回軸の高さ調整のために上下駆動機構の上下駆動枠４１により旋回枠４９の高さを調整する。この鋼矢板１００の断面形状の中心は、矯正対象となる鋼矢板１００のサイズにより一律に決定される。ただし、本実施形態では、ねじれ矯正（Ｓ４）は、反り矯正（Ｓ３）の後で行っている。このため、鋼矢板１００の反りは矯正済みであり、第１金型１５により固定された鋼矢板１００の断面形状の中心と鋼矢板１００の高さに応じた第２金型３３の断面形状の中心との高さ位置が略一致する。すなわち、反り矯正をねじれ矯正に先だって行うことにより、回転枠４９の旋回軸合わせの動作を簡略化することができる。

なお、上記反り変形の矯正（Ｓ３）及びねじれ変形の矯正（Ｓ４）で行われるそれぞれ上下駆動枠４１及び旋回枠４９の動作量については、応力解除後の弾性ひずみ変形を考慮した矯正作業を行う。これらの動作量については、過去に行った矯正前の鋼矢板１００の変形量Ｄ１と動作量の関係履歴を蓄積し、当該蓄積データに基づいて、新たな矯正作業における動作量を決定してもよい。

以上説明したように、本実施形態にかかる鋼矢板の矯正装置によれば、第１矯正ユニットと第２矯正ユニットでそれぞれ鋼矢板の断面方向の変形及び反りねじれ変形についての変形箇所を矯正することで、正規形状とすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。

本実施形態では、第１金型及び第２金型を支持する第１矯正ユニット及び第２矯正ユニットが設置固定され、搬送部により鋼矢板が長手方向に搬送される構成であるが、鋼矢板を停止させ、第１矯正ユニット及び第２矯正ユニットが鋼矢板の長手方向に沿って移動する構成であってもよい。

また、第１金型と第２金型は長手方向に沿って既知の位置関係を有し、第１金型に固定された鋼矢板の第２金型の位置における反り変形の反り量を演算することで矯正量を決定する。しかし、反り及びねじれ変形量に関係なく、正規形状の鋼矢板に基づいて、第１金型に対する第２金型の上下方向及びねじれ方向の相対位置に基づいて、応力ひずみを考慮して矯正幅を決定してもよい。

本実施形態では、反り及びねじれ変形を矯正する第２ユニットは、第１ユニットの下流側に設けられているが、上流側に配置されていてもよい。

また、例えば、計測ユニット３７は、本実施形態では、メインフレーム３０のフレーム枠３５に、第２金型３３に対して搬送方向下流側の位置に取り付けられているが、これに限定されるものではない。例えば、上下駆動枠４１に取り付けてもよいし、第２金型３３の上流側に取り付けてもよい。

なお、第２矯正ユニットに設けられている上下駆動機構３１及び回転駆動機構３２の構成は、本実施形態に限定されるものではなく、第１金型に対して相対的に第２金型を上下移動及び回転駆動できるものであれば、構造は問わない。

また、上記実施形態では、第１矯正ユニットにより、鋼矢板全長に付いて幅方向の変形の矯正を行った後に、第２矯正ユニットにより、反り変形及びねじれ変形の矯正を行うようにしているが、両者を送りピッチごとに順次矯正してもよいし、又は、同時に併用して矯正してもよい。この場合、鋼矢板をリターンさせる必要がなく一回の通過で一連の矯正作業を完了することができるため、処理時間を短縮でき、効率よく作業を行うことができる。

１ 矯正装置
２ａ，２ｂ 搬送部
３矯正部
４ 設置ベース
５ ローラユニット
６ 油圧シリンダ
７ リンク
８ 連結リンク
９ 搬送フレーム
１０ 搬送ローラ
１１ モータ
１２ チェーン
１３ テンション調整機構
１４ フレーム
１４ａ 支柱
１４ｂ 天井部
１４ｃ 支持床
１５ 第１金型
１６ 前側支持ローラ
１７ 後側支持ローラ
１８ 幅計測部
１９ 第１底受け型
１９ａ 矢板収納凹部
１９ｂ 凹溝
２０ 第１垂直押圧部
２１ 上下アクチュエータ
２２ 自在継手
２３ 第１ガイド
２４ 板状本体
２５ ガイドバー
２６ フランジ内幅ストッパ
２７ 押圧矯正部
３０ メインフレーム
３１ 上下駆動機構
３２ 回転駆動機構
３３ 第２金型
３４ 脚部
３５ フレーム枠
３６ 開口
３７ 計測ユニット
３８ 案内レール
３９ スライダ
４０ センサ
４１ 上下駆動枠
４２ 昇降シリンダ
４３ 上下案内ガイド
４４ 旋回ベアリング
４５ 突き当て部
４６ 昇降ストッパ
４７ａ，４７ｂ 段差部
４８ 昇降ストッパ切り替えシリンダ
４９ 回転枠
５０ ねじり矯正シリンダ５０
５１ 第２底受け型
５２ 第２垂直押圧部
５３ ガイドバー
５４ クランプシリンダ
５５ アーム
５６ シリンダ取付部材
６０ 矯正制御部

Claims (10)

1. ウェブ部と、前記ウェブ部の幅方向両端からそれぞれ屈曲して伸びる２つのフランジ部とを有する鋼矢板の長手方向に沿って、前記鋼矢板と相対的に移動可能に構成され、前記鋼矢板の変形箇所を正規形状に矯正する鋼矢板の矯正装置であって、
   前記鋼矢板の少なくとも前記ウェブ部を支持して前記鋼矢板の基準位置を決定する第１底受け型と、前記第１底受け型に対して離接可能に設けられ、前記ウェブ部を押圧し前記鋼矢板を前記第１底受け型に押しつけて固定可能な第１垂直押圧部と、を有し、前記長手方向に沿った位置に配置されている第１金型と、
   前記鋼矢板の少なくとも前記ウェブ部を支持する第２底受け型と、前記第２底受け型に対して離接可能に設けられ、前記ウェブ部を押圧し前記鋼矢板を前記第２底受け型に押しつけて固定可能な第２垂直押圧部と、を有し、前記第１金型に対して前記長手方向に沿った位置に配置されている第２金型と、
   前記第１金型及び第２金型の少なくとも一方を、相対的に前記長手方向に対し直交する方向に上下駆動させる上下駆動機構と、
   前記第１金型及び第２金型の少なくとも一方を、相対的に前記第１金型における前記鋼矢板の断面形状の中心位置を通る前記長手方向に延びる軸周りに回転駆動させる回転駆動機構と、
   を有することを特徴とする、鋼矢板の矯正装置。
2. 鋼矢板の矯正装置は、鋼矢板を長手方向に沿って送る搬送部の搬送経路中に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼矢板の矯正装置。
3. 前記第１金型及び第２金型の第１底受け型及び第２底受け型の少なくとも一方は、前記鋼矢板の前記ウェブ部と屈曲部分を収容可能な矢板収納凹部を、備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼矢板の矯正装置。
4. 前記第２金型は、前記第１金型の下流側の既知の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の鋼矢板の矯正装置。
5. 前記第１金型に固定された前記鋼矢板の正規形状の屈曲角に対して変形した左右のフランジ部を押圧し、前記正規形状に矯正される前記フランジ部を押圧して矯正可能な押圧矯正部を、さらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の鋼矢板の矯正装置。
6. 前記第１金型から前記移動方向に沿った方向の任意の位置に配置され、前記第１底受け金型における前記鋼矢板の断面形状を基準として、当該位置における鋼矢板の形状を計測する計測ユニットと、
   前記計測ユニットにより計測された鋼矢板の形状に基づいて、第２金型の位置における矯正量を演算し、前記矯正量に対応する変位量に基づいて、前記上下駆動機構と回転駆動機構を駆動させる矯正制御部と、
   を、さらに備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の鋼矢板の矯正装置。
7. 前記計測ユニットは、前記第２金型の下流側であって、前記第２金型から既知の位置に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の鋼矢板の矯正装置。
8. 前記上下駆動機構は、
   枠状に構成され、内部を前記鋼矢板が通過可能に配置されるメインフレームをさらに有し、
   前記メインフレームに対して上下移動可能に前記メインフレームに取り付けられ、前記第２金型を支持する上下駆動枠と、
   前記上下駆動枠を上下移動させる昇降シリンダとを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の鋼矢板の矯正装置。
9. 前記上下駆動機構は、
   上面に高さが異なる複数の段差部を有し、前記上下駆動枠の下端に当接する前記段差部が異なるように、複数の位置に移動可能に前記メインフレームに配置され、前記上下駆動枠の下端に当接させる前記段差部を変更させることで前記上下駆動枠の下限位置を切り替え可能な昇降ストッパを有することを特徴とする、請求項８に記載の鋼矢板の矯正装置。
10. 前記回転駆動機構は、前記第２金型を保持し、前記搬送方向に延びる回転軸周りに回転可能に前記上下駆動枠に取り付けられた回転枠と、
    前記回転枠を前記上下駆動枠に対して回転駆動させるねじり矯正シリンダとを備えることを特徴とする、請求項８又は９に記載の鋼矢板の矯正装置。

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