JP3916621B2

JP3916621B2 - 広幅鋼矢板のチャック方法、及び同装置

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Publication number: JP3916621B2
Application number: JP2004164871A
Authority: JP
Inventors: 勇吉鈴木; 博康横山
Original assignee: Chowa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Chowa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: JP2005344361A

Description

本発明は広幅鋼矢板（別名ハット形鋼矢板）を打ち込み、および，または引き抜くためにチャックする技術に関するものである。

鋼矢板の形状寸法はＪＩＳで規定されている。図４（Ａ）は、その代表的な例の概要的な断面図である。
断面形状において中央部に位置する平板状の部分３ａはウェブと呼ばれる。
その両側に位置してテーパ状に対向する一対の平板状の部分３ｂは、それぞれアームと呼ばれる。
さらに、その両側に位置する、ウェブ３ａに平行な一対の平板状の部分はそれぞれフランジと呼ばれる。
両端の３ｄは継手である。
ただし、上記のアームとフランジとを入れ替えて呼ばれることも有る。本発明においては、中央の平板状部分をウェブと呼び、該ウェブの両側に一体連設された計２枚の平板状部分をアームと呼び、上記アームの両側にウェブと平行に一体連設された計２枚の平板状部分をフランジと呼ぶ。
ウェブとアームとの間、およびアームとフランジとの間には外見的に明瞭な折れ目が有る。

広幅鋼矢板を地中に打ち込み、または地中から引き抜くために該広幅鋼矢板をチャック（把持）するには、通常、図４（Ｂ）のようにチャック４でウェブ３ａを把持する。
図４（Ｃ）のようにフランジ３ｃを把持する例も有る（特開平１１−３３６０７６号公報に記載されたハット型土留鋼材の把持装置および同方法）。なお、この公知例においてはウェブ、アーム、フランジについて、更に異なる呼称を付していおり、本発明におけるフランジを両側平板状部と名付けてこの部分をチャックで把持している。
図４（Ｄ）は、Ｚ矢板と呼ばれるもので、ヨーロッパでは一般に用いられるが日本では特殊矢板に属する。
多数のＺ矢板５を図のように鏡像対称に列設するとともに相互に溶接６して一体に結合して組杭７が形成される。このような組杭は、アームに相当する箇所をチャック４で把持される。

本邦においては、組杭７のような特殊杭の場合を除き、単杭のアームを把持することは行われていない。
その理由はつぎのとおりである。
鋼矢板には多くの型式が有って、（図４（Ａ）参照）一対のアーム３ｂの成す角度θが一定でないから、従来技術においては一対のアームのそれぞれを把持することが容易でなか
った
特開２００１−３１７０５２号公報

図５は、鋼矢板を地中に打ち込む場合に掛かる力を説明するために示した模式的な断面図である。
鋼矢板３を地中へ貫入させようとすると、その底面３ｅに上向きの抵抗力ｒが作用するとともに、その側面に上向きの摩擦力Ｒが働く。これらの合力である貫入抵抗力Ｕはほぼ真上向きであり、かつ、鋼矢板３の重心Ｇの付近を通る。
こうした知見を前提として、鋼矢板のウェブ３ａを把持したチャック４によって下向きの打ち込み力Ｐｗを加えた場合を考えてみると、貫入抵抗力Ｕの作用線Ｌａと打込力Ｐｗとの間隔寸法Ｌｗのために回転モーメントを生じる。
また、鋼矢板のフランジ３ｃを把持したチャック４によって下向きの打ち込み力Ｐｆを加えると、貫入抵抗力Ｕの作用線Ｌａと打込力Ｐｆとの間隔寸法Ｌｆのために回転モーメントを生じる。

要するに、ウェブ３ａを把持して打ち込もうとしても、フランジ３ｃを把持して打ち込もうとしても、回転モーメントを生じる。その結果、鋼矢板３が真っすぐ下方に貫入せず、斜めにまがってしまう。
既設の鋼矢板に対して、継手３ｄ（図４（Ａ）参照）を係合して新たな鋼矢板を打ち込む場合は、該新たな鋼矢板が曲がろうとする力は継手相互の摩擦抵抗を増大させるので、打ち込みが妨げられる。
こうした不具合は、広幅鋼矢板の場合に著しく現れる。
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、
曲げモーメントを生じさせることなく打ち抜き力を与え得る、鋼矢板把持技術を提供するにある。

請求項１の発明に係る広幅鋼矢板のチャック方法の構成は、単杭の広幅鋼矢板を打ち抜くために把持する方法であって、
１枚の平板状ウェブと、上記ウェブの両側を折り曲げた形に一体連設された計２枚の平板状アームと、上記アームの両側をウェブと平行に折り曲げた形に一体連設された計２枚のフランジとからなる広幅鋼矢板を打ち抜くために把持する方法であって、
広幅鋼矢板の２枚のアームのそれぞれを、広幅鋼矢板の垂直断面における対称中心線に関して対称に、かつ該広幅鋼矢板の重心を通る仮想の線がアームと交わる２箇所を、それぞれ把持することを特徴とする。
ただし前記の「垂直断面」とは、矢板の長手方向に対して直角な面による断面の意である。

以上に説明した請求項１の発明方法によると、２個のアームのそれぞれを、「重心を通る線上」において把持するので、把持した２箇所に加えられた打ち抜き力の合力は鋼矢板の重心付近を通る。すなわち該鋼矢板に作用する抵抗力の作用線とほぼ一致した反対方向の力を加えることができる。
このため、打ち抜き力と抵抗力とによって形成されるモーメントの腕の長さがほぼゼロとなり、鋼矢板が曲げられたり傾けられたりする虞れが無い。

請求項２の発明に係る広幅鋼矢板のチャック装置の構成は、１枚の平板状ウェブと、上記ウェブの両側を折り曲げた形に一体連設された計２枚の平板状アームと、上記アームの両側をウェブと平行に折り曲げた形に一体連設された計２枚のフランジと、からなる広幅鋼矢板を打ち抜くために把持する装置であって、
固定爪と可動爪とを有するチャックの２組を具備しており、
該２組のチャックの把持面が相互に交わる角度をアーム角に等しからしめるように調節し得る構造であり、
かつ、前記２組のチャックそれぞれの固定爪が、相互に蝶着されていることを特徴とする。

以上に説明した請求項２の発明装置によると、２組のチャックの把持面相互が成す角をアーム角に等しからしめることができるので、それぞれの平板状アームを均一な圧力分布で把持することができる。
しかも、２個の固定爪が互いに蝶着されて相対的に回動できるので、双方のチャックの矢板保持面相互の成す角を任意に調節することができ、各種仕様の広幅鋼矢板を正確に把持することができる。
その上、固定爪が広幅鋼矢板から受ける力を蝶着部材がバックアップするので、該固定爪の曲げ応力を蝶着部材によって緩和するという派生効果も有る。

請求項１の発明方法によると、２個のアームのそれぞれを、「重心を通る線上」において把持するので、把持した２箇所に加えられた打ち抜き力の合力は鋼矢板の重心付近を通る。すなわち該鋼矢板に作用する抵抗力の作用線とほぼ一致した反対方向の打ち抜き力を加えることができる。
このため、打ち抜き力と抵抗力とによって形成されるモーメントの腕の長さがほぼゼロとなり、鋼矢板が曲げられたり傾けられたりする虞れが無い。

請求項２の発明装置によると、２組のチャックの把持面相互が成す角をアーム角に等しからしめることができるので、それぞれのチャックの把持面によって平板状アームを均一な圧力分布で把持することができる。
しかも、２個の固定爪が互いに蝶着されて相対的に回動できるので、双方のチャックの矢板保持面相互の成す角を任意に調節することができ、各種仕様の広幅鋼矢板に順応することができる。
その上、固定爪が広幅鋼矢板から受ける力を蝶着部材がバックアップするので、該固定爪の曲げ応力を蝶着部材によって緩和するという派生効果も有る。

図１は、本発明方法を実施するために創作した本発明装置の１実施形態を示し、模式的に描いた平面図である。
チャック・甲８は固定爪８ａと可動爪８ｂとから成り、チャック・乙９は固定爪９ａと可動爪９ｂとから成っている。双方の固定爪８ａ、８ｂは連結ピン１０で回動自在に蝶着されている。
このため、鋼矢板３の一対のアーム３ｂが成す角θに対して容易に順応することができる。なお説明の便宜上、上記の角θをアーム角と呼ぶことにする。このアーム角は広幅鋼矢板の各型式ごとに固有の値である。

上記の順応作用について詳細に考察すると次のごとくである。
図示のｙは、説明の便宜上記入したもので、２組のチャックそれぞれの中心線を表している。双方のチャックの開き角をφとする。
鋼矢板３の一対のアーム３ｂの成す角θと、前記チャックの開き角φとは互いに補角の関係にある。
従って、各種鋼矢板のアームが成す角θが如何に変化しても、チャックの開き角φを変えることによって迅速かつ容易に順応することができる。

前掲の図１においては、主として本発明の作用原理を説明したが、これを実施するためには２組みのチャックを強固にかつ調節可能に支持しなければならない。
図２は、前掲の図１に示した実施形態のチャック装置における支持調節機構を説明するために示したもので、（Ａ）はチャックを起振機に装着するための取付フランジの平面図、（Ｂ）はチャックに設けられた取り付けボルト孔の位置を描いた平面図、（Ｃ）は上記のチャックでアーム角の小さい鋼矢板を把持した状態の平面図、（Ｄ）は同じくアーム角の大きい鋼矢板を把持した状態の平面図である。

（図２（Ａ）参照）取付フランジ１２は、チャックを起振機（図示省略）に装着するためのアダプタとして機能する平板状の部材であって、多数の取付ボルト孔１２ａが穿たれている。
（図２（Ｂ）参照）チャック・甲８とチャック・乙９とは、連結ピン１０で蝶着され、
かつ、それぞれ多数の取付ボルト孔８ｃ，９ｃが設けられている。
（図２（Ｃ）参照）符号１２ａを付して示したのは、（Ａ）図について説明した取付ボルト孔である。これと同じ大きさの黒丸印で表したん１３は、「取付フランジ１２のボルト孔とチャックのボルト孔とに挿通して締結した連結ボルトを表している。この（Ｃ）図は、アーム角θｎが比較的小さい鋼矢板３Ａを把持した状態を描いてある。

アーム角θｈが比較的大きい鋼矢板３Ｂを把持すると（Ｄ）図のようになる。
（Ｃ）、（Ｄ）両図とも、白丸で表した１２ａはボルトを挿通されていない（いわゆる遊んでいる）ボルト孔であり、黒丸で表した１３は締結されている連結ボルトである。
本実施形態の取付フランジ１２は、前記鋼矢板３Ａ（アーム角小）と鋼矢板３Ｂ（アーム角大）とに適合させるよう、設計的に予め多数の連結ボルト孔１２ａを配列してある。
この実施形態によると、アーム角θｎの鋼矢板とアーム角θｈの鋼矢板とに対して迅速かつ容易に適合することができる。しかし、アーム角がθｎとθｈとの中間の値である鋼矢板（図示せず）には対応できない。最大アーム角と最小アーム角との間で任意のアーム角に適合するには、次に示す実施形態が好適である。

図３は、所定のアーム角範囲内で複数型式の鋼矢板に適合し得るように構成された実施形態を示し、（Ａ）は一般的な構造を説明するために示した平面図、（Ｂ）はアーム角の小さい鋼矢板を把持した状態の平面図、（Ｃ）はアーム角の大きい鋼矢板を把持した状態の平面図である。
前掲の図２の実施形態では、チャックが取付フランジ１２に対して移動可能（調節作用として）であったのに比して、本実施形態ではチャックと取付フランジ１１とが相対的に固定されている。

（図３（Ａ）参照）チャック・乙９は取付フランジ１１に対して固着されている。
符号Ｏを付して示したのは、「上記取付フランジ１１の、図示しない起振機に対する回動中心」である。この中心の位置を設定する方法については（Ｂ）図を参照して後に詳しく述べる。
取付フランジ１１には、前記回動中心０と同心の、直系Ｄ１の円弧に沿って３個の円弧状長孔１１ａが穿たれるとともに、同じく回動中心０と同心の、直系Ｄ２の円弧に沿って３個の円弧状長孔１１ｂが穿たれている。
この（Ａ）図はチャック・乙９を描いてあるが、チャック・甲８についてはこれと鏡像対称である。

アーム角θｎが比較的小さい鋼矢板３Ａを把持する際は、図３（Ｂ）のようにチャック・甲８を図において右回り（時計方向）に、チャック・乙９を左回り（反時計方向）に、それぞれ回動させる。図示しない起振機に植設されている連結ボルト１３は、（Ａ）図について説明した円弧状長孔１１ａ、円弧状長孔１１ｂの中で一番端に寄せられる。
すなわち、チャック・甲８が右回りに回されると連結ボルト１３は円弧状長孔１１ａの中で左回り方向の端に寄せられてストッパとして作用し、
チャック・乙９が左回りに回されると連結ボルト１３は円弧状長孔１１ｂの中で右回り方向の端に寄せられてストッパとして作用する。
具体的には、連結ボルト１３を緩めておいてチャック・甲８を右回りに、チャック・乙９を左回りに一杯に回して、連結ボルト１３を締め込むと、鋼矢板３Ａに適合する調節状態になる。
連結ボルト１３に代えてスタッドボルトとナットとを用いても同様の作用効果が得られる。

アーム角θｈの大きい鋼矢板３Ｂを把持する場合は、連結ボルト１３を緩めておいて、チャック・甲８を左回りに、チャック・乙９を右回りに、それぞれ回すと（Ｃ）図に示したように連結ボルト１３が円弧状長孔の端に寄ってストッパとなり、鋼矢板３Ｂに適合する調節状態になる。
図３の（Ａ）、（Ｂ）両図を対比して理解されるように。回動中心０はチャックの把持面の中央付近に位置していることが望ましい。この回動中心０に、回転軸を設けて回動を案内する。ただし、この回動軸は突起と窪みとの対偶であってもよい。
この図３の実施形態は、最大アーム角θｈと最小アーム角θｎとの間のあらゆるアーム角に対応することができる。

本発明方法を実施するために創作した本発明装置の１実施形態を示し、模式的に描いた平面図。前掲の図１に示した実施形態のチャック装置における支持調節機構を説明するために示したもので、（Ａ）はチャックを起振機に装着するための取付フランジの平面図、（Ｂ）はチャックに設けられた取り付けボルト孔の位置を描いた平面図、（Ｃ）は上記のチャックでアーム角の小さい鋼矢板を把持した状態の平面図、（Ｄ）は同じくアーム角の大きい鋼矢板を把持した状態の平面図。所定のアーム角範囲内で複数型式の鋼矢板に適合し得るように構成された実施形態を示し、（Ａ）は一般的な構造を説明するために示した平面図、（Ｂ）はアーム角の小さい鋼矢板を把持した状態の平面図、（Ｃ）はアーム角の大きい鋼矢板を把持した状態の平面図。鋼矢板に関する公知技術を説明するために示したもので、（Ａ）は典型的な鋼矢板の模式的な断面図、（Ｂ）は鋼矢板のウェブをチャックで把持した状態の模式図、（Ｃ）は同じくフランジをチャックで把持した状態の模式図、（Ｄ）はＺ形矢板の模式的な断面図。鋼矢板を地中に打ち込む場合に掛かる力を説明するために示した模式的な断面図。

符号の説明

３…鋼矢板
３ａ…ウェブ
３ｂ…アーム（フランジと呼ばれることも有る）
３ｃ…フランジ（アームと呼ばれることも有る）
３ｄ…継手
３ｅ…底面
４…チャック
４ａ…固定爪
４ｂ…可動爪
５…Ｚ矢板
６…溶接
７…組杭
８…チャック・甲
８ａ…固定爪
８ｂ…可動爪
８ｃ…ボルト孔
９…チャック・乙
９ａ…固定爪
９ｂ…可動爪
９ｃ…ボルト孔
１０…連結ピン
１１…取付フランジ
１１ａ…円弧状長孔
１１ｂ…円弧状長孔
１２…取付フランジ
１２ａ…連結ボルト孔
１３…連結ボルト
Ｏ…回動中心
θ…アーム角
φ…アーム角の補角
ｙ，ｙ′…チャックの中心線

Claims

１枚の平板状ウェブと、
上記ウェブの両側を折り曲げた形に一体連設された計２枚の平板状アームと、
上記アームの両側をウェブと平行に折り曲げた形に一体連設された計２枚のフランジと、からなる広幅鋼矢板を打ち抜くために把持する方法であって、
広幅鋼矢板の２枚のアームのそれぞれを、広幅鋼矢板の垂直断面における対称中心線に関して対称に、かつ該広幅鋼矢板の重心を通る仮想の線がアームと交わる２箇所を把持することを特徴とする、広幅鋼矢板のチャック方法。
１枚の平板状ウェブと、
上記ウェブの両側を折り曲げた形に一体連設された計２枚の平板状アームと、
上記アームの両側をウェブと平行に折り曲げた形に一体連設された計２枚のフランジと、からなる広幅鋼矢板を打ち抜くために把持する装置であって、
固定爪と可動爪とを有するチャックの２組を具備しており、
該２組のチャックの把持面が相互に交わる角度をアーム角に等しからしめるように調節
し得る構造であり、
かつ、前記２組のチャックそれぞれの固定爪が、相互に蝶着されていることを特徴とす
る、広幅鋼矢板のチャック装置。