JP3719920B2 - チュービング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、土木等の基礎工事に使用するケーシングや鋼管杭などの圧入や引き抜きを行うためのチュービング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築、土木等の基礎工事では、例えば、土砂を掘削しながら地中に円筒体のケーシングを押し込み、ケーシング内の土砂を排出してその中にコンクリートを打設するオールケーシング工法や、鋼管杭を打ち込んで基礎杭とする鋼管杭回転埋設工法があり、ケーシングや鋼管杭を地中に回転圧入させるためにチュービング装置が使用される。チュービング装置には様々の形態のものがあるが、ケーシングなどを楔形のチャックで把持するようにしたチャック機構を備えたものがある。そこで、チャック機構を備えた従来のチュービング装置について２つのタイプを簡単に説明する。
【０００３】
先ず、図２は、第１従来例を示したチュービング装置の断面図である。このチュービング装置１００は、ベースフレーム１０１に立設された４本のスラストジャッキ１１０，１１０…に昇降フレーム１０２とチャックフレーム１０３とが支持されている。スラストジャッキ１１０は、ベースフレーム１０１に固定されたポスト１１１に第１ガイド筒１１２が、そしてその第１ガイド筒１１２には第２ガイド筒１１３が摺動可能にはめ合わされ、スラストシリンダ１１４の伸縮によって第１ガイド筒１１２が上下に移動するようになっている。
そのため、スラストシリンダ１１４の伸縮により、第１ガイド筒１１２に固定された昇降フレーム１０２が上下動し、その昇降フレーム１０２とチャックシリンダ１２０にて連結されたチャックフレーム１０３も同様に上下動することとなる。
【０００４】
一方、第２ガイド筒１１３に固定されたチャックフレーム１０３は、チャックシリンダ１２０の伸縮によって昇降フレーム１０２に対して上下動し、回転可能に吊設された楔形のチャック１２１を上下させることができる。そこで、下降したチャック１２１は、貫通したケーシングや鋼管など（以下、単に「ケーシング」とする）１と回転円筒体であるコーン１２２との間に差し込まれ、ケーシング１が把持される。また、コーン１２２には、昇降フレーム１０２に設けられたモータ１２３の回転が減速機１２４を介して伝達され、チャック１２１によって把持されたケーシング１に回転が与えられる。チュービング装置１００では、こうしてスラストジャッキ１１０とモータ１２３との駆動により、把持したケーシング１の回転圧入が行われる。
【０００５】
次に、図３は、第２従来例を示したチュービング装置の断面図である。このチュービング装置２００は、ベースフレーム２０１に立設された４本のスラストジャッキ２１０，２１０…に昇降フレーム２０２が支持されている。スラストジャッキ２１０は、ベースフレーム２０１に固定されたポスト２１１にガイド筒２１２が摺動可能にはめ合わされ、スラストシリンダ２１３の伸縮によってガイド筒２１２が上下に移動する。
【０００６】
そのため、スラストシリンダ２１３の伸縮により、ガイド筒２１２に固定された昇降フレーム２０２が昇降し、チャックシリンダ２２０によってその昇降フレーム２０２に吊設されたコーン２２１も同様に昇降することとなる。また、昇降フレーム２０２には、ケーシング１とコーン２２１との間に差し込んだ状態でケーシング１を把持するチャック２２２が回転可能に吊設され、前記コーン２２が上昇することでケーシング１が把持される。そして、そのチャック２２２には、モータ２２３の出力が減速機２２４を介して伝達される。チュービング装置２００では、こうしたスラストジャッキ２１０とモータ２２３との駆動により、把持したケーシング１に回転を与えながら地中へ押し込むことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来のチュービング装置１００，２００にはいずれにも次のような問題があった。
先ず、図２に示した第１例のチュービング装置１００は、把持したケーシング１を解放する場合に差し込まれたチャック１２１が引き抜かれるが、その際チャック１２１につられてケーシング１が持ち上げられることがある。特に、施工初期は、ケーシング１の圧入される量も少なく地盤に十分支持されていため、チャック１２１の引き抜きに伴う上向きの摩擦力によって持ち上げられやすい状態にある。そうして僅かにでも持ち上げられたケーシング１は、解放されて落下し、騒音や振動を発生させることとなる。こうしたケーシング１の把持解放動作は、スラストジャッキ１１０のワンストローク毎に行われるため、騒音や振動が施工初期段階で繰り返し発せられることになると、周辺地域の人に不快感を与えることになる。
【０００８】
次に、図３に示した第２例のチュービング装置２００は、チャック２２２の上下の位置をほとんど変えずにコーン２２１側を下げる構成をとるため第１例のような問題はない。ところが、こうしたチュービング装置２００は、モータ２２３の回転をチャック２２２に伝達してケーシング１に回転を与えるため、その回転反力がチャック２２２に連結された剛性の取り難いリンク２２５やベアリング２２６に働く。そのため、剛性を高めようとすればリンク２２５などの部材を強固なものにする必要があり、装置が大きく、かつ重たくなるという問題があった。更に、スラストジャッキ２１０には、昇降フレーム２０２の固定された上端に回転反力が働くため、スラストジャッキ２１０に作用する曲げモーメントが大きいので、スラストジャッキ２１０の剛性を高める点からも装置が大きく、かつ重たくなるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、こうした課題を解決すべく、ケーシングの解放時の騒音や振動の発生をなくし、剛性アップによる装置の大型化を回避したチュービング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のチュービング装置は、モータの回転を減速機を介して伝達し、円筒状のコーンから高トルクの回転を出力させる回転駆動機構を備えた中間フレームと、コーンを貫通して挿入されたケーシングと当該コーンとの間にチャックを差し込んだ状態でケーシングを把持するチャック機構を備えた昇降フレームとを備え、前記昇降フレームは、スラストジャッキによって昇降可能に支持され、前記中間フレームは、前記昇降フレームの下側でスラストジャッキにスライド自在に支持され、当該中間フレームと昇降フレームとがチャックシリンダによって連結されたものであることを特徴とする。
また、本発明のチュービング装置は、前記中間フレームが、前記スラストジャッキの下側部分をスライドするように取り付けられたものであることが望ましい。
【００１１】
本発明のチュービング装置によれば、ケーシングを把持・解放する場合、チャックシリンダによって中間フレームを昇降させ、チャックに対してコーンを上下させることにより、チャックを上下にほとんど移動させないでケーシングとコーンとの間へ差し込んだ状態にすることで当該３者間の圧接と離反が行われる。従って、チャックによる把持を解放する際、ケーシング等を一緒に持ち上げるつれ上がりがなくなり、騒音や振動の問題が解消された。
また、ケーシングを回転させる回転力は、中間フレームに設けたコーンの回転によって直接チャックに与えられるため、チャックをぶら下げているリンクなどの支持部材にはかからない。従って、剛性を上げるために部材が大きくなってしまい装置が大型化するようなことはない。また、スラストジャッキも、中間フレームから回転反力を受けるため、曲げモーメントが小さくなり、スラストジャッキの剛性アップによる大型化を回避できる。特に、中間フレームが下側に位置するほど曲げモーメントは小さくなるので、スラストジャッキの下側部分をスライドするように取り付けることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るチュービング装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のチュービング装置を示した断面図である。
チュービング装置１０は、ベースフレーム１１に４本のスラストジャッキ２０，２０…が四隅に立設され、それによって上下に重ねて配置された中間フレーム１２及び昇降フレーム１３が昇降可能に取り付けられている。ベースフレーム１１、中間フレーム１２、そして昇降フレーム１３は、いずれもケーシング１が貫通可能な大きさの径で孔が明けられ、スラストジャッキ２０，２０…によってその孔が同軸上に重なるように上下に支持されている。
【００１３】
スラストジャッキ２０は、ポスト２１がベースフレーム１１に固定され、そのポスト２１に対して摺動可能にはめ合わされた第１ガイド筒２２の上端に昇降フレーム１３が固定されている。そして、この第１ガイド筒２２には第２ガイド筒２３が摺動可能にはめ合わされ、その第２ガイド筒２３に中間フレーム１２が固定されている。更に、スラストジャッキ２０は、こうしたガイド部材内に駆動手段としてスラストシリンダ２４が設けられており、そのピストンロッド２４ａがポスト２１に固定された支持ブラケット２１ａにピン結合され、シリンダチューブ２４ｂの蓋体２２ａが第１ガイド筒２２の上部に固定されている。
【００１４】
続いて、中間フレーム１２には、モータ３１が設置され、その孔の周縁に沿って配置されたコーン３２へと、減速機３３からピニオンギヤ３４及びアイドラギヤ３５を介して回転を伝達する回転駆動機構が設けられている。コーン３２は、中間フレーム１２に対しベアリング３６によって回転自在に取り付けられ、そのコーン３２の外周にはギヤ３２ａが形成されてアイドラギヤ３５と噛み合っている。コーン３２は、ケーシング１との間に隙間が空くだけの大きさの径で形成された円筒体であり、その内周面側には下方にかけて径が小さくなるように傾斜したテーパ溝３２ｂが複数形成されている。そして、こうしたテーパ溝３２ｂとケーシング１との間にはまり込むように、チャック４１が同一円周上に複数配置されている。
【００１５】
チャック４１は、テーパ溝３２ｂを直立状態で摺動するように同じ角度の傾斜面をもった楔形をしたものである。そして、このチャック４１は、ケーシング１とコーン３２との間に差し込んだ状態でケーシング１を把持するチャック機構を構成するものであり、ベアリング４２及びリンク４３を介しいて昇降フレーム１３に吊設されている。ベアリング４２は、その外輪が昇降フレーム１３に固定され、回転する内輪側に連結されたリンク４３を介してチャック４１が軸着されている。従って、チャック４１は、ベアリング４２によって回転自在に取り付けられるとともに、リンク４３によって水平方向に変位可能に取り付けられている。
【００１６】
そして、こうして取り付けられたチャック４１を上下させるため、中間フレーム１２と昇降フレーム１３との間には、昇降フレーム１３に対して中間フレーム１２を上下させるためのチャックシリンダ４４が複数連結されている。チャックシリンダ４４は、そのピストンロッド４４ａが中間フレーム１２に、そしてシリンダチューブ４４ｂが昇降フレーム１３にそれぞれ軸着されている。
【００１７】
次に、こうした構成のチュービング装置１０の動作について説明する。
先ず最初に、チュービング装置１０に挿入したケーシング１が把持される。そのためには、施工位置に配置されたチュービング装置１０に対し、ケーシング１が各フレーム１１，１２，１３の孔を貫通するようにして挿入された後、チャックシリンダ４４が駆動して伸びていたピストンロッド４４ａが縮められる。すると、第２ガイド筒２３が第１ガイド筒２２を摺動して中間フレーム１２が引き上げられ、コーン３２の上昇によってチャック４１がテーパ溝３２ｂ内に差し込んだ状態になる。このとき、チャック４１にはコーン３２との間で摺接するテーパ面によって水平分力がケーシング１の軸心方向に作用し、ケーシング１は、複数のチャック４１，４１…に掴まれるようにして把持される。
【００１８】
次に、こうして把持されたケーシング１に対して回転圧入が行われる。
回転は、モータ３１の回転出力が、減速機３３によって減速された回転がピニオンギヤ３４及びアイドラギヤ３５を介してコーン３２に伝達され、コーン３２に高トルクの回転が与えられる。従って、コーン３２が回転すれば、そのテーパ溝３２ｂにはめ込まれたチャック４１を介し、そのチャック３４に把持されたケーシング１に回転が与えられる。
また、圧入は、スラストジャッキ２０の駆動により行われ、スラストシリンダ２４のワンストローク分の動作が複数回繰り返される。そこで、ワンストローク分の圧入動作について説明する。
【００１９】
圧入時、昇降シリンダ２４は、伸びていたピストンロッド２４ａが縮められてシリンダチューブ２４ｂが引き下げられ、シリンダチューブ２４ｂに固定された第１ガイド筒２２がポスト２１を摺動し、その第１ガイド２２に固定された昇降フレーム１３が引き下げられる。そして、把持したケーシング１が地中へと押し込まれる。
従って、ケーシング１の回転圧入時には、そのケーシング１に対してモータ３１から回転が与えられ、昇降シリンダ２４のワンストローク分の縮み動作によってその距離だけ地中へと圧入される。
【００２０】
こうした回転圧入の繰り返しは、昇降シリンダ２４のワンストローク分の縮み動作が終了した後、チャックシリンダ４４がピストンロッド４４ａを伸ば方向に駆動し、それによって中間フレーム１２が押し下げられる。そのためコーン３２が下降し、ほとんど上下しないチャック４１が、コーン３２とケーシング１との間から抜き取られた状態になり、ケーシング１の把持が解除される。
次いで、スラストジャッキ２０では、昇降シリンダ２４のピストンロッド２４ａが伸ばされると、昇降フレーム１３の上昇に伴って、その昇降フレーム１３にチャックシリンダ４４で連結された中間フレーム１２が引き上げられる。
そこで、ケーシング１は、更に上側が再び前述したと同様の動作によって把持されて回転圧入が行われる。
【００２１】
次に、オールケーシング工法では、こうしてケーシング１を圧入させながらケーシング１内部の土砂を排出し、そこに鉄筋を建込み、コンクリートを流し込みながらケーシング１を引き抜いて回収する。そこで、続いてケーシング１の引き抜きについて説明する。
引き抜きも圧入と同様に、昇降シリンダ２４の駆動により行われ、ワンストローク分の動作が複数回繰り返される。そこで、ワンストローク分の引き抜き動作について説明する。
【００２２】
引き抜き時にも、先ずチャックシリンダ４４の駆動によりコーン３２を上昇させ、そのコーン３２とケーシング１との間にチャック３４を差し込んだ状態にすることでケーシング１の把持が行われる。そして、昇降シリンダ２４のピストンロッド２４ａが伸ばされ、シリンダチューブ２４ｂが押し上げられ、第１ガイド筒２２と一体に固定された昇降フレーム１３が上昇する。このとき中間フレーム１２は、チャックシリンダ４４によって昇降フレーム１３に連結された状態になっているので、昇降フレーム１３とともに上昇する。従って、コーン３２とケーシング１との間にチャック４１が差し込まれた把持状態が維持され、昇降シリンダ２４のワンストローク分の伸び動作によってケーシング１がその距離だけ引き抜かれる。
【００２３】
こうした引き抜きの繰り返しは、昇降シリンダ２４のワンストローク分の伸び動作が終了した後、チャックシリンダ４４の駆動によって中間フレーム１２のコーン３２が押し下げられ、それによってコーン３２とケーシング１との間からチャック４１が抜き取られた状態になり、把持が解除される。そして、昇降シリンダ２４のピストンロッド２４ａが縮められ、昇降フレーム１３及びその昇降フレーム１３にチャックシリンダ４４で連結された中間フレーム１２が一緒に下降する。ケーシング１は、再び前述したと同様の動作により更に下側が把持され、引き抜き動作が継続される。
【００２４】
従って、本実施形態のチュービング装置１０によれば、ケーシング１の把持及び解放は、コーン３２を上下させ、ケーシング１に直接接するチャック４１を上下にほとんど移動させないようにしたので、解放時にケーシング１が持ち上げられるようなことがなくなり、つれ上がりによって発生する騒音や振動が解消された。
また、中間フレーム１２にモータ３１を設け、コーン３２へ回転を伝達するようにしたため、剛性が問題となるような部分がなくなり、更に回転反力を受ける中間フレーム１２の位置が低いため、スラストジャッキ２０に作用する曲げモーメントが小さくなり、こうしたことに対する剛性アップが必要でなくなった。その結果、チュービング装置１０自体を小型軽量化することが可能になった。
【００２５】
なお、本発明は、前記実施形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、昇降フレームをスラストジャッキによって昇降可能に支持し、中間フレームを昇降フレームの下側でスラストジャッキにスライド自在に支持して、その中間フレームと昇降フレームとをチャックシリンダによって連結するようにしたので、ケーシングの解放時の騒音や振動の発生をなくし、剛性アップによる装置の大型化などをなくしたチュービング装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチュービング装置の一実施形態を示した断面図である。
【図２】第１従来例を示すチュービング装置の断面図である。
【図３】第２従来例を示すチュービング装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
１０ チュービング装置
１２ 中間フレーム
１３ 昇降フレーム
２０ スラストジャッキ
３１ モータ
３２ コーン
３３ 減速機
４１ チャック
４４ チャックシリンダ

Claims (2)

1. モータの回転を減速機を介して伝達し、円筒状のコーンから高トルクの回転を出力させる回転駆動機構を備えた中間フレームと、コーンを貫通して挿入されたケーシングと当該コーンとの間にチャックを差し込んだ状態でケーシングを把持するチャック機構を備えた昇降フレームとを備え、
   前記昇降フレームは、スラストジャッキによって昇降可能に支持され、前記中間フレームは、前記昇降フレームの下側でスラストジャッキにスライド自在に支持され、当該中間フレームと昇降フレームとがチャックシリンダによって連結されたものであることを特徴とするチュービング装置。
2. 請求項１に記載のチュービング装置において、
   前記中間フレームが、前記スラストジャッキの下側部分をスライドするように取り付けられたものであることを特徴とするチュービング装置。

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