JP2773968B2 - 管切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は鋼管杭或いは鋼管矢板等の鋼管を切断するた
めの管切断装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 河川等に橋梁を架設する際の橋脚工事にあっては、構
築すべき橋脚の周囲に鋼管矢板を打ち込み、この鋼管矢
板によって包囲された部分を排水して橋脚を完成させ、
その後鋼管矢板を所定位置で切断して撤去することが行
われる。

鋼板矢板を切断する場合には、ディスクカッターやダ
イヤモンドカッター等を用いて鋼管矢板の内部から機械
的に切断するのが一般である。然し、鋼管矢板に対する
切断位置が水面下レベルである場合、該矢板に対する切
断の進行に伴って鋼管矢板内に泥水が侵入するため、切
断性能の低下等を免れない。また前記カッターを用いた
切断では、該カッターが磨耗したり作業中に破損する虞
がある。この場合、作業を中断してカッターを交換する
ことが必要となり、カッターに対する監視や交換作業が
煩雑になる虞がある。

一方、超高圧の水ジェット又はこの水ジェットにガー
ネットや珪砂等の研磨材を混入させた所謂アブレーシブ
ジェットを用いて鋼板や鉄筋コンクリートを切断する技
術が開発されている。前記水ジェットにあっては水中で
あっても殆ど切断性能が変化することがない。

本件出願人は上記水ジェット或いはアブレーシブジェ
ットを用いて鋼管杭や鋼管矢板等の管を切断する技術を
開発して既に特許出願している（特願平１−292504
号）。

前記技術によれば、打ち込まれた鋼管杭或いは鋼管矢
板等の管の内部に管切断装置を配設して該装置を所定の
位置で固定し、ノズルから水ジェット或いはアブレーシ
ブジェットを噴射する共に、該ノズルを管切断装置の軸
心を中心として回転させることで、管を切断することが
出来る。

＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明の目的は、上記特願平１−292504号に係る技術
を更に発展させたものであって、鋼管矢板の如く管の外
周に継手部を固着した管であっても容易に且つ円滑に切
断し得る管切断装置を提供せんとするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために本発明に係る管切断装置
は、管の内部に配設されて該管を所定の位置で切断する
ための管切断装置であって、筒状の本体フレームと、前
記本体フレームの外周に回転可能に装着され該本体フレ
ームとの間に室を形成するための拡径部を有する回転フ
レームと、前記本体フレームと回転フレームとで構成す
る室内に配設され該回転フレームを回転させるための駆
動手段と、前記回転フレームの回転に伴って本体フレー
ムの軸心を中心として回転し且つ超高圧水又は高圧水と
研磨材との混合流体を噴射する噴射孔を有する切断手段
と、前記回転フレームの先端外周に固着されたアクチュ
エータからなり前記切断手段を直進移動及び回動させる
ための調整駆動手段と、前記本体フレームの外周に取り
付けられ該本体フレームの軸心を管の軸心と略一致させ
て固定する固定手段と、を有し、前記本体フレームと回
転フレームとを接触摺動させると共に該接触摺動部に流
体継手機構を構成し該流体継手機構を介して前記調整駆
動手段に流体を供給するように構成したものである。

＜作用＞ 上記手段によれば、管切断装置（以下『切断装置』と
いう）を鋼管杭或いは鋼管矢板等（以下『鋼管』とい
う）の内部に挿入し、固定手段によって本体フレームの
軸心を鋼管の軸心と略一致させた状態で該切断装置を鋼
管に固定することが出来る。このとき、回転フレームの
先端外周に固着された調整駆動手段によって、切断手段
を本体フレームの軸心に沿って移動させることで、鋼管
の切断位置に対する微調整を行うことが出来る。そして
駆動手段によって回転フレームを回転させることで切断
手段を本体フレームの軸心を中心として回転させると共
に、切断手段を動作させて超高圧水（1000kgf/cm²以上
の圧力を持った水をいう、以下同じ）又は高圧水と研磨
材との混合流体を噴射することで鋼管を切断することが
出来る。

また鋼管の外周に継手部材が固着されている場合に
は、この継手部分に於いて調整駆動手段を作動させて切
断手段を該調整駆動手段の軸心を中心として首振り回動
させることで、継手部材を容易に切断することが出来
る。

特に、本体フレームと回転フレームを接触摺動させる
と共に該接触摺動部に流体継手機構を構成し、この流体
継手機構を介して調整駆動手段を構成するアクチュエー
タに圧力流体を供給することで、該アクチュエータに対
する圧力流体の供給ホースの接続を簡単な構造とするこ
とが出来る。

＜実施例＞ 以下上記手段を適用した切断装置の一実施例について
図を用いて説明する。

第１図は切断装置の断面説明図、第２図は第１図のII
−II矢視図、第３図は第１図のIII−III矢視図、第４図
は切断手段及び調整駆動手段の説明図、第５図はブロッ
ク説明図、第６図は鋼管を切断する際の説明図である。

本発明に係る切断装置Ａは、鋼管杭（JISA−5525），
鋼管矢板（JISA−5530）等の鋼管Ｂであって、略垂直状
態に地中に打ち込まれた鋼管Ｂの内部に吊り下げられて
挿入され、所定位置に於いて該鋼管Ｂに一体的に固定さ
れて鋼管Ｂを輪切り状に切断するための装置である。

第１図乃至第４図に於いて、切断装置Ａは円筒状の本
体フレーム１、本体フレーム１の外周に回転可能に装着
された回転フレーム２、本体フレーム１と回転フレーム
２とで構成する室３内に配設された駆動手段となる駆動
モーター4a,4b、回転フレーム２の先端外周に固着され
た調整駆動手段となるアクチュエータ５、アクチュエー
タ５に取り付けられた切断手段となるノズル６、本体フ
レーム１の外周に取り付けられた固定手段となる複数の
クランプ装置７とによって構成されている。

本体フレーム１は円筒状に構成されており、該フレー
ム１の前方（第１図に於ける右側、以下同じ）側端部に
は後述する流体継手機構13を構成するために該継手機構
13の長さに応じた寸法を有する分配フレーム1aが一体的
に形成されている。また分配フレーム1aの前方側端部に
はネジ部1bが形成されており、このネジ部1bに支持部材
1cを嵌合してナット1dによって締結することで、後述す
る本体フレーム１のスラスト方向に作用する回転フレー
ム２の重量を支承し得るように構成している。

また本体フレーム１の後方（第１図に於ける左側、以
下同じ）側端部には円板状のプレート1eが溶接等によっ
て固着されており、このプレート1eに吊り部材８が溶接
等によって固着されている。従って、前記吊り部材８に
ワイヤ29を取り付けることで切断装置Ａをクレーンによ
って吊り上げて移動させ、或いは鋼管Ｂに挿入すること
が可能である。

また本体フレーム１の外周所定位置には、駆動モータ
ー4a,4bを取り付けるためのベースプレート，クランプ
装置７を取り付けるためのベースプレート等が設けられ
ており、また回転フレーム２を回転可能に支持するため
のベースリング1fが溶接によって固着されている。

回転フレーム２は、本体フレーム１との間に室３を形
成するための拡径部となる円筒部材2aと、円筒部材2aの
後方側端部を水密性を保持して閉鎖するフランジ部材2b
と、円筒部材2aの前方側端部を閉鎖するためのフランジ
部2cと本体フレーム１の前方側端部に形成した分配フレ
ーム1aと接触摺動する継手部2dとを一体的に形成した継
手フレーム2eと、継手フレーム2eの前方側に配置されて
分配フレーム1aと継手部2dの水密性を保持して閉鎖する
閉鎖部材2fとによって構成されている。

前記円筒部材2a,フランジ部材2b,継手フレーム2e,閉
鎖部材2fは夫々別個に形成されており、切断装置Ａの組
み立てに際し、前記各部材2a〜2fをボルト結合すること
によって回転フレーム２を構成している。

前記円筒部材2aの内径は、本体フレーム1aの外径と駆
動モーター4a,4bの高さ寸法に応じた寸法を有してい
る。また円筒部材2aの両端には、他の部材2b,2eと夫々
結合するためのフランジが設けられている。

フランジ部材2bは、本体フレーム１に固着したベース
リング1fとの間に例えばナイロン樹脂或いはテトラフル
オロエチレン樹脂等によって形成した軸受部材9aと、オ
イルシール等のシール部材10aとを設けて装着されてい
る。従って、フランジ部材2bはベースリング1fに対し回
転可能に、且つ水密性に保持して装着される。

継手フレーム2eのフランジ部2cであって、円筒部材2a
側の面には駆動モーター4a,4bに取り付けたギヤ4cと噛
合する内歯ギヤ11が固着されている。継手フレーム2eの
継手部2dは、後述する流体継手機構13の長さに応じた寸
法を持って形成されている。

継手フレーム2eは分配フレーム1aとの間に軸受部材9
b,9cを設けて装着されている。従って、継手フレーム2e
は分配フレーム1aに対し回転可能に装着されている。

前記軸受部材9cは図に示すようにフランジを有する円
筒状に形成されており、このフランジ部と前述した支持
部材1cとが面接することで、垂直に打ち込まれた鋼管Ｂ
を切断する際に本体フレーム１の軸心に沿って作用する
回転フレーム２の重量を支承すると共に、該重量を本体
フレーム１に伝達している。

閉鎖部材2fは分配フレーム1aとの間にシール部材10b
を設けて装着されている。従って、本体フレーム１の外
周に円筒部材2a,フランジ部材2b,継手フレーム2e,閉鎖
部材2fを夫々配設してボルト結合したとき、構成された
回転フレーム２は本体フレーム１に対し水密性を保持し
た状態で回転可能に構成される。

分配フレーム1aと継手フレーム2eの継手部2dとの間に
構成される流体継手機構13は、分配フレーム1aの軸方向
及び軸と直交方向に複数の孔13aを形成し該孔13aを分配
フレーム1aの外周面に開口させると共に、継手部2dには
内周面の全周にわたって前記孔13aと対向する複数の溝1
3bを形成し、この溝13bと継手部2dの外周との間に通孔1
3cを形成することで構成されている。

前記の如く構成した流体継手機構13にあっては、室３
の内部に図示しない圧力空気に対応するバルブ、及び圧
油に対応するバルブ等を設け、これ等のバルブと所定の
孔13aとを接続すると共に、所定の通孔13cとアクチュエ
ータ５とをホース14aによって接続し、且つ所定の通孔1
3cとノズル６をホース14bによって接続することによっ
て、回転フレーム２の回転に影響されることなく該フレ
ーム２と各機器5,6とを配管することが可能となる。

本体フレーム１と回転フレーム２の円筒部材2aとによ
って形成された室３には、駆動モーター4a,4bが設けら
れている。駆動モーター4aは回転フレーム２を高速回転
させるモーターであり、また駆動モーター4bは回転フレ
ーム２を低速回転させるモーターである。

室３の内部には図示しない圧力空気のバルブ、図示し
ない圧油のマニュホールド及びバルブが設けられてい
る。これ等のバルブに供給される圧力空気及び圧油は、
後述するように地上に設けたコンプレッサー34、油圧ユ
ニット35からホース34a,35aを介して導通され、ベース
リング1fに本体フレーム１の軸方向に沿って穿孔した孔
15に前記ホース34a,35aを接続することによって供給さ
れる。

また室の内部であってベースリング1fには、アクチュ
エータ５の軸方向の移動量を検出するためのセンサー
（図示せず）、及びアクチュエータ５の回動角度を検出
するためのセンサー（図示せず）からの信号を受信する
ためのスリップリング16が設けられており、また円筒部
材2aには前記各センサーと接続された接触子17が設けら
れている。このように、各センサーからの信号をスリッ
プリング16及び接触子17によって伝達することで、各セ
ンサーからの信号線を回転フレーム２の回転に影響され
ることなく配線することが可能となる。

回転フレーム２の前方側端部を子する閉鎖部材2fの外
周には、調整駆動手段となるアクチュエータ５を取り付
けるためのブラケット18が固着されている。アクチュエ
ータ５はケーシング19に内挿され、軸心が本体フレーム
１の軸心と平行となるようにブラケット18に固着されて
いる。

本実施例に於けるアクチュエータ５は、圧油の供給に
よって作動する回動運動部と直進運動部とを備えてお
り、これ等の運動部に同時に或いは選択的に圧油を供給
することによって、軸5aに矢印ａ方向の往復回動及び／
又は矢印ｂ方向の往復直進をさせることが可能である。
そして前記軸5aの回動，直進によってノズル６をアクチ
ュエータ５の軸心を中心として回動させ、或いはノズル
６をアクチュエータ５の軸心に沿って、即ち、本体フレ
ーム１の軸心に沿って直進させることが可能である。

アクチュエータ５の回動角度，直進移動量は、図示し
ないセンサーによって検出されて後述する制御盤36に表
示されるように構成されている。

アクチュエータ５の軸5aにはホルダー20が固着されて
いる。このホルダー20には連結板21に一体的に取り付け
られたノズル６及びガイドローラ22がバネ23を介して取
り付けられている。

即ち、ホルダー20には、バネ23を収容し且つ内周にガ
イド面24aを形成したバネホルダー24が、バネ23の軸心
がアクチュエータ５の軸心と直交するように配置されて
固着されている。前記バネホルダー24にはバネ座25が摺
動可能に嵌合されており、このバネ座25に連結板21が固
着されている。

連結板21の後方側端部にはブラケット22aに回動可能
に取り付けられたガイドローラ22が設けられており、前
方側端部にはノズル６がバネ23の軸心と平行に且つ該連
結板21に対し着脱可能に取り付けられている。ノズル６
が連結板21に取り付けられたとき、該ノズル６の先端が
ガイドローラ22の先端よりも本体フレーム１の軸心方向
に所定距離引っ込むように構成している。また連結板21
の略中央であって、ガイドローラ22側にはゴム板等の遮
蔽材26が取り付けられている。

上記の如く、連結板21に取り付けられたガイドローラ
22及びノズル６はバネ23によって鋼管Ｂの内周面側に付
勢される。従って、鋼管Ｂを切断する際にはガイドロー
ラ22が鋼管Ｂの内周面と当接することによって、ノズル
６の先端と鋼管Ｂの内周面とは予め設定された離隔距離
を保持することが可能となる。

ノズル６は連結板21に着脱可能に取り付けられるノズ
ルホルダー6aと、ノズルホルダー6aに内挿されたノズル
本体6bとによって構成されている。ノズル本体6bの中心
には第１噴射孔となる孔が軸方向に貫通して形成されて
いる。

ノズル本体6bはベアリング6cを介してノズルホルダー
6aに回転可能に嵌合されており、一方の端部に取り付け
たホース6dを介してアブレーシブジェットが供給され
る。ノズルホルダー6aとノズル本体6bとの間に第２噴射
孔となる通孔6eが形成されている。そして通孔6eに圧力
空気を供給することで、ノズル本体6bの先端から噴射さ
れるアブレーシブジェットを圧力空気によって被包し得
るように構成している。

本体フレーム１の後方側の外周には、120度間隔で３
組のクランプ装置７が設けられている。

前記クランプ装置７は、２本のバー7a,7bと、当接板7
cと、駆動シリンダー7dとによって構成されている。

バー7a,7bは、夫々一端が本体フレーム１に固着した
ブラケット7eにピン7fを介して回動可能に取り付けられ
ており、他端にピン7fを介して当接板7cを取り付けると
共に該当接板を介してバー7a,7bを接続することで平行
四辺形のリンクを形成している。また駆動シリンダー7d
はバー7a側のブラケット7e及びバー7bと当接板7cとの接
合点の間に配設されている。

また、当接板7cの表面にはゴム板等の摩擦部材７が固
着されている。

上記の如く構成したクランプ装置７にあっては、駆動
シリンダー7dに圧油を供給することによってバー7a,7b
を起立させて当接板7cを鋼管Ｂの内周面に当接させるこ
とで、切換装置Ａを鋼管Ｂに固定することが可能であ
る。

本実施例では、切断装置Ａを鋼管Ｂ内に挿入する際に
予め２組のクランプ装置７を鋼管Ｂの内径に等しい寸法
に拡開させておき、切断装置Ａが鋼管Ｂに於ける所定の
切断位置に達したとき、残る１組のクランプ装置７に圧
油を供給することで、本体フレーム１の軸心、即ち切断
装置Ａの軸心を鋼管Ｂの軸心と略一致させるようにして
いる。

第５図は切断装置Ａにアブレーシブジェットを供給す
る供給装置のブロック説明図である。

図に於いて、ポンプ31によって高圧ポンプ32に供給さ
れた低圧水は、該ポンプ32によって所定の圧力（約350k
gf/cm²）に昇圧される。また研磨材供給装置33に対しコ
ンプレッサー34から圧力空気が供給され、該供給装置33
から予め流量を設定された珪砂等の研磨材が高圧水中に
混入し、混合流体を形成する。この混合流体はホース6d
によってノズル６に導かれてノズル本体6bからアブレー
シブジェットとして鋼管Ｂに噴射されて、該鋼管Ｂを切
断する。

コンプレッサー34と切断装置Ａの間にホース34aが配
設され、このホース34aによって流体継手機構13を介し
てノズル６にアブレーシブジェットを被包するための圧
力空気が供給される。また油圧ユニット35と切断装置Ａ
との間にホース35aが配設され、このホース35aによって
アクチュエータ５を操作するための圧油、及びクランプ
装置７の駆動シリンダー7dを操作するための圧油が供給
される。

尚、図に於いて36は制御盤であって、ポンプ31,高圧
ポンプ32,研磨材供給装置33,コンプレッサー34,油圧ユ
ニット35等を制御すると共に、切断装置Ａに設けた駆動
モーター4a,4bの駆動、及びアクチュエータ５の回動角
度，直進移動量等の制御を行うものである。

次に上記の如く構成した切断装置Ａによって鋼管Ｂを
切断する際の操作について第６図により説明する。

先ず、鋼管Ｂの頂部に架台27を載置し、この架台27を
油圧シリンダーによって構成した固定装置27aによって
鋼管Ｂに固定する。次に架台27に設けたチェンブロック
等の昇降装置28に取り付けたワイヤ29を介して切断装置
Ａを吊り下げて鋼管Ｂ内を下降させる。切断装置Ａが鋼
管Ｂ内に於ける所定の切断位置の近傍に達したとき、ク
ランプ装置７を操作して鋼管Ｂに固定する。前記固定操
作によってガイドローラ22は鋼管Ｂの内周面と当接し、
同時にノズル６は鋼管Ｂの内周面と所定の離隔距離を持
って対向する。そしてアクチュエータ５を操作してノズ
ル６を直進させ、該ノズル６を所定の切断位置に対向さ
せる。

次いでノズル６にアブレーシブジェットを供給して該
ノズルから鋼管Ｂに噴射すると共に、駆動モーター4aを
駆動して回転フレーム２を高速回転させることで、該鋼
管Ｂに対する切断を実施する。鋼管Ｂが鋼管杭である場
合には、前記操作を継続することで該鋼管杭を切断する
ことが可能である。

また鋼管Ｂが外周に係合部材を有する鋼管矢板である
場合には、ノズル６が係合部材に到ったとき、駆動モー
ター4aの駆動を停止すると共に駆動モーター4bを駆動し
て回転フレーム２を低速回転させ、同時にアクチュエー
タ５を操作してノズル６をアクチュエータ５の軸心を中
心として首振り回動を行わせることで、鋼管の本体を切
断すると共に係合部材を切断することが可能である。

尚、前述の実施例に於いて、アクチュエータ5,クラン
プ装置７の駆動シリンダー7dを圧油の供給によって作動
する油圧機器を用いているが、これ等の機器は圧力エア
によって作動する空圧機器を用いても同様の機能を発揮
させることが可能であることは当然である。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように本発明に係る管切断装置に
よれば、鋼管杭或いは鋼管矢板等の鋼管を内部から輪切
り状に切断することが出来る。

また鋼管矢板の如く外周に他の鋼管矢板と結合するた
めの係合部材を有するものであっても、切断手段に首振
り回動を行わせることで、容易に且つ確実に切断するこ
とが出来る。

また管切断装置に設けた調整駆動手段を操作すること
で、切断手段を軸心に沿って直進移動させ、これにより
鋼管に対する切断位置を正確に設定することが出来る。

また本体フレームと回転フレームと尾接触摺動させ、
この摺動部に流体継手機構を構成することによって、調
整駆動手段として用いるアクチュエータに圧力流体を供
給する供給ホースの捌きを容易とすることが出来る等の
特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は切断装置の断面説明図、第２図は第１図のII−
II矢視図、第３図は第１図のIII−III矢視図、第４図は
切断手段及び調整駆動手段の説明図、第５図はブロック
説明図、第６図は鋼管を切断する際の説明図である。 Ａは切断装置、Ｂは鋼管、１は本体フレーム、1aは分配
フレーム、1cは支持部材、1eはプレート、1fはベースリ
ング、２は回転フレーム、2aは円筒部材、2bはフランジ
部材、2cはフランジ部、2dは継手部、2eは継手フレー
ム、2fは閉鎖部材、３は室、4a,4bは駆動モーター、５
はアクチュエータ、６はノズル、6aはノズルホルダー、
6bはノズル本体、6cはベアリング、6dはホース、７はク
ランプ装置、7a,7bはバー,7cは当接板、7dは駆動シリン
ダー、８は吊り部材、9a〜9cは軸受部材、10a,10bはシ
ール部材、11は内歯ギヤ、13は流体継手機構、13aは
孔、13bは溝、13cは通孔、14a,14bはホース、15は孔、1
6はスリップリング、17は接触子、18はブラケット、19
はケーシング、20はホルダー、21は連結板、22はガイド
ローラ、23はバネ、24はバネホルダー、25はバネ座、26
は遮蔽材、27は架台、28は昇降装置、29はワイヤ、31は
ポンプ31、32は高圧ポンプ、33は研磨材供給装置、34は
コンプレッサー、35は油圧ユニット、36は制御盤であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24C 3/06 B24C 3/16 B26F 3/00 B24C 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管の内部に配設されて該管を所定の位置で
   切断するための管切断装置であって、筒状の本体フレー
   ムと、前記本体フレームの外周に回転可能に装着され該
   本体フレームとの間に室を形成するための拡径部を有す
   る回転フレームと、前記本体フレームと回転フレームと
   で構成する室内に配設され該回転フレームを回転させる
   ための駆動手段と、前記回転フレームの回転に伴って本
   体フレームの軸心を中心として回転し且つ超高圧水又は
   高圧水と研磨材との混合流体を噴射する噴射孔を有する
   切断手段と、前記回転フレームの先端外周に固着された
   アクチュエータからなり前記切断手段を直進移動及び回
   動させるための調整駆動手段と、前記本体フレームの外
   周に取り付けられ該本体フレームの軸心を管の軸心と略
   一致させて固定する固定手段と、を有し、前記本体フレ
   ームと回転フレームとを接触摺動させると共に該接触摺
   動部に流体継手機構を構成し該流体継手機構を介して前
   記調整駆動手段に流体を供給するように構成したことを
   特徴とする管の切断装置。