JP4098100B2

JP4098100B2 - 錘の落下装置およびこれを使用した錘の落下方法

Info

Publication number: JP4098100B2
Application number: JP2003012788A
Authority: JP
Inventors: 久保豊; 皆川恵三; 菅原孝夫; 高野護国; 坂上英二; 藤沢秀樹
Original assignee: System Measure Co., Ltd.
Current assignee: System Measure Co., Ltd.
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP2004225313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、錘の落下装置および錘の落下方法に関し、特に載荷試験や動圧密工法などに適用可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事・建築工事においては、錘ａを所定の高さから自由落下させて、錘ａの落下エネルギーを利用する技術がある。
この技術には、たとえば、重量のある錘ａにより杭頭を打撃し、その際に生じる衝撃波を計測、分析して、杭の支持力を推定、あるいは確認する動的載荷試験や、軟弱地盤に錘ａを落下させて地盤改良を行う動圧密工法などがある。
これらの技術においては、錘ａを吊り上げて自由落下させるために、一般的にクレーンｂが利用されている（図５）。
クレーンｂは、装備するウインチｄのドラムから引き出されたワイヤロープｃを周知の手段でブームの上端にあるトップシーブへと索取りして、トップシーブから垂れ下げる構成である。
錘ａを吊り上げて自由落下させるには、ワイヤロープｃの端部に錘ａを掛止した後、ウインチｄを巻上げて錘ａを地上高く吊り上げ、ウインチｄの拘束を一気に解放する方法によって行われ、この吊り上げおよび自由落下は必要な回数だけ繰り返し行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の錘の落下装置および錘の落下方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞錘が地表面へ衝突した時に、落下による慣性力、ウインチドラムの慣性力などによって、ワイヤロープの空繰り出しやウインチドラムの空転が生じることがある。
この結果、ワイヤロープがウインチに乱巻きされたり、ワイヤロープ自体が縺れるなどして、錘がうまく自由落下しないという問題が生じる。
この作動は反復して行われるため、その分危険の発生する可能性は高く、またこのような事態になれば作業はストップするため作業効率は低下し、さらには自由落下がうまくいかないことによって、装置各部に無理な負荷がかかり故障の原因にも繋がる。
＜ロ＞使用する錘の重量が大きければ大きいほど、巻上げに必要なクレーンに大きな揚重能力が必要となり、大型のクレーンが必要になる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、錘の吊り上げおよび自由落下の作動を繰り返し行っても、装置に問題が生じ難く、ひいては作業効率を害することがなく、さらにはこれが起因となって落下装置に故障をきたす可能性の少ない、錘の落下装置およびこれを使用した錘の落下方法を提供することを目的とする。
さらに、過大な揚重機を必要としない、錘の落下装置およびこれを使用した錘の落下方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の重錘の落下装置は、錘を吊り上げて自由落下させる錘の落下装置において、錘に取り付けて鉛直方向に配置する棒体であって、軸方向に一定の間隔をおいて周面に凹部又は凸部を形成した棒体と、前記棒体を内部に配置して案内挿通する内筒と、前記内筒を嵌合配置し、前記内筒若しくは自体が軸方向に沿って上方へ移動せしめる外筒とから構成するセンターホールジャッキと、前記センターホールジャッキの上方に向けて移動する筒の先端側および移動しない筒の下端側に配置して、前記棒体を把持及び解放自在に構成した把持手段と、からなり、前記把持手段は、前記棒体の周面に接触させる複数の把持部と、前記把持部を前記棒体に向けて移動させる可動部と、からなり、前記把持部の前記棒体との接触面には、前記棒体の凹部又は凸部に噛合わせる嵌合部を形成していることを特徴としたものである。
【０００６】
また、前記した錘の落下装置において、前記把持手段の把持部は、前記棒体の軸方向に沿って二分割しており、前記可動部として、前記棒体に向けて伸縮可能なジャッキを用いたことを特徴とすることを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記した錘の落下装置において、前記把持部と前記可動部との間に弾性体を介在させたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記した錘の落下装置において、下方側に位置する前記把持手段のさらに下方へ、前記棒体を把持及び解放自在に構成した落下手段を配置したことを特徴とするものである。
ここで、落下手段とは、棒体を把持して錘を一定高さに保持させた後、棒体を解放することによって錘を落下させるものである。
【０００９】
錘を吊り上げて自由落下させる錘の落下方法において、前記した錘の落下装置を使用して、錘に前記棒体の一端を取り付け、前記錘の吊り上げ時には、上方側の把持手段を拘束状態とし、下方側の把持手段を解放状態とする工程と、移動可能な筒を上方の把持手段と共にスライド伸張し、前記棒体を介して前記錘を引き上げる工程と、下方の把持手段を拘束状態とし、上方の把持手段を解放する工程と、移動させた前記筒を移動しない筒側に引き戻す工程と、を繰り返し行って錘を吊り上げ、前記錘の自由落下時には、上下の把持手段を解放状態にして前記錘をさせることを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜イ＞全体の構造
図１に錘Ｇへ接続した落下装置１０の一例を示す。
本発明の落下装置１０は、錘Ｇを吊り上げて自由落下させる装置であって、錘Ｇに取り付ける棒体２０と、棒体２０を案内挿通する内筒３１と、内筒３１を嵌合配置して軸方向に沿って上部へスライドさせる外筒３２とから構成するセンターホールジャッキ３０と、センターホールジャッキ３０の内筒３１の先端側と外筒３２の下端側に配置して、棒体２０を把持および解放自在に構成した把持手段４０Ｕ、４０Ｄと、から構成する。
さらに、下方側の把持手段４０Ｄの下方には、棒体２０を把持および解放自在に構成した落下手段６０を設けることもできる。
以下、各部材について詳述する。
【００１２】
＜ロ＞棒体（図１）
棒体２０は片端に錘Ｇを取り付けて、錘Ｇを吊り上げるために使用する棒状の部材である。
そのため、棒体２０は少なくとも錘Ｇを吊り上げるのに充分な所要の耐力を備えた構造とし、棒体２０の長さは少なくとも錘Ｇから空中に配置した把持手段４０Ｕまでの距離以上とする。
棒体２０の表面には、軸方向に一定間隔をおいて凹部２１又は凸部２２を形成する。
凹状の窪み２１または凸状の突起２２は、後述する把持手段４０Ｕ、４０Ｄの把持部４１が嵌合部４３を以って棒体２０を確実に把持するための引っ掛け部となる。そのため、凹部２１または凸部２２を形成する間隔は、少なくとも後述するセンターホールジャッキ３０の内筒３１が移動可能な距離よりも小さく、そして把持手段４０Ｕ、４０Ｄの嵌合部４３と容易に嵌合しあうように小さいピッチに設定する。また、凹部２１または凸部２２の断面形状は、嵌合部４３と容易に嵌合できる形状であればよい。
【００１３】
棒体２０の断面形状は、特に限定されるものではなく、センターホールジャッキ３０による嵌合が容易なものであれば、たとえば、丸形、正六角形、正方形及び長方形などが使用できるが、より好ましくは円形がよい。
例えば、棒体２０には外周面にねじ溝を設けたＰＣ鋼棒が使用できる。直径が２３〜３６ｍｍのＰＣ鋼棒であれば、２０〜８０ｔ程度の錘Ｇを引き上げることができる。
また、棒体２０は、その軸上にカップラー７０などの継手部材を配置して、分断可能な構成としてもよく、本実施の形態１においてはこの形態を用いる。
【００１４】
なお、棒体２０と錘Ｇとの接続は、直接取り合う方法に限定されず、シャックルなど公知の掛止具や、遠隔操作によって両者の切り離しが可能な任意の手段を介在させてもよい。
【００１５】
＜ハ＞センターホールジャッキ（図１）
センターホールジャッキ３０は、内部に既述した棒体２０を案内挿通する中空孔を備えた内筒３１と、内筒３１を棒体２０に沿ってスライド可能せしめる外筒３２と、から構成する。
内筒３１はその全体が外筒３２の中に格納されず、一部が常時露出する形態としてもよい。
センターホールジャッキ３０は、両端側に後述する把持手段４０をそれぞれ配置して、ジャッキ３０の伸張および短縮によって二基の把持手段４０Ｕ、４０Ｄの軸方向の距離間を変化させるものである。
内筒３１の移動には、たとえば外筒３２からオイルを送り込み、油圧によって内筒３１を上部方向へ押し上げる機構などが採用できる。
内筒３１を押し出す力は、錘Ｇを吊り上げることが可能な大きさとする。
【００１６】
内筒３１の中空孔は、棒体２０が容易に挿通可能な大きさに形成し、たとえば棒体２０が表面に凸状の突起２２を備える形態であれば、その突起２２高さを加味した大きさとする。
なお、以上は外筒３２を固定して内筒３１を移動させる形態のセンターホールジャッキ３０を詳述したが、反対に内筒３１を固定して外筒３２が上方に向けて移動するタイプとしてもよい。
【００１７】
＜ニ＞把持手段（図２）
把持手段４０は、既述した棒体２０を把持及び解放自在に構成するものであって、棒体２０の周面に直接接触させる複数の把持部４１と、把持部４１を棒体２０に向けて移動させる可動部４２とから構成する。
【００１８】
把持部４１は、棒体２０の周方向に分割しており、分割数は特に限定されない。
把持部４１の分割数や形状は、棒体２０を把持して錘Ｇを落下させない構成であれば特に限定されるものではなく、たとえば棒体２０を把持した際に隣接する把持部４１間には、隙間が生じる形態としても良い。
把持部４１の棒体２０と接触する面には、棒体２０の凹部又は凸部に噛合わせる嵌合部４３を形成する。
嵌合部４３は、棒体２０の軸方向に沿って一定の間隔をおいて形成されており、その数は少なくとも棒体２０の周面に刻設された凹部２１又は凸部２２の形成ピッチと同等以下とし、嵌合し易いように数多く形成するのが好ましい。
嵌合部４３のピッチが小さければ、凹部２１又は凸部２２との嵌合が容易となり、その分錘Ｇを吊り上げる作業性が向上する。
棒体２０の表面に凹部２１が刻設されている場合、嵌合部４３の形状は、凹部２１に嵌合可能な凸形状を形成し、棒体２０に凸部２２が形成されている場合には、嵌合部４３は凹状の窪み形状を形成する。例えば、棒体２０の表面にねじ溝を設けた場合は、嵌合部４３はその形状に嵌合するねじ溝に形成する。
【００１９】
可動部４２は、把持部４１を棒体２０に向けて移動させるものであれば特に限定されず、たとえば各把持部４１の外側を円状に取り巻き、各把持部４１、４１・・を同時に棒体２０の中心に向けて移動する構成としたり、各把持部４１にそれぞれ配置して各別に移動可能な構成としてもよく、後者の場合には棒体２０に向けて伸縮可能なジャッキなどを採用してもよい。
【００２０】
以上、把持手段４０の構成を、把持部４１と可動部４２とが直接接続した形態としたが、両者４１、４２の間には、たとえばバネ、ゴム等の弾性体５０を介在させてもよい。
これによって、棒体２０へ向けて水平移動した把持部４１は、移動方向に対して弾性体５０の弾性性能に応じた上下左右への移動が許容され、より簡単に嵌合部４３を嵌合させることができ、ひいては錘Ｇを吊り上げる作業性はよくなるため、反復して落下操作を行う場合にあっては、特に大きな作業性の向上が望める。
【００２１】
＜ホ＞落下手段（図１）
落下手段６０は、先述した把持手段４０同様、棒体２０を把持及び解放自在に構成し、主に解放作用によって把持した棒体２０を放し、錘Ｇを落下させるために用いる。
落下手段６０は、たとえば棒体２０の周面に直接接触する把持部と、把持部を棒体２０に向けて移動させる可動部とから構成し、把持部の棒体２０との接触面を、棒体２０周面の凹部又は凸部と噛合うようにして形成する。
ここで、落下手段６０には弾性体５０を設ける必要はない。弾性体５０を介することなく、直接可動部と把持部を接続することで、可動部の移動と同時に棒体２０の拘束を解放することができる。
なお、落下手段６０には、前記した弾性体５０を具備しない形態の把持手段４０を用いてもよい。
【００２２】
【実施例１】
以下、図面を参照しながら、本発明の錘の落下装置および錘の落下方法について説明する。
【００２３】
＜イ＞落下装置の配置
地盤上に載置した所定の錘Ｇへ、任意の方法によって棒体２０の一端を取り付ける。
たとえば、一端を錘Ｇに取り付けた棒体２０と、別の棒体２０とをカップラー７０を介して接続する。
棒体２０は鉛直にセットし、センターホールジャッキ３０および二基の把持手段４０Ｕ、４０Ｄ、落下手段６０を、棒体２０の軸上の所定の高さに位置するように架台９０へ取り付ける。
センターホールジャッキ３０の外筒３２、ジャッキ３０下方に位置する把持手段４０Ｄ、落下手段６０は、上下に移動しないように固定するが、ジャッキ３０の上部に位置する把持手段４０Ｕは、内筒３１に連れて移動するような構成とする。
なお、落下装置１０を錘Ｇにセットした時点では、上部把持手段４０Ｕの上方から棒体２０が突出した状態としておく。これによって、錘Ｇが現状の位置より沈下した場合にも、センターホールジャッキ３０から棒体２０が外れる危険を防止することができる。
【００２４】
＜ロ＞上部把持手段による棒体の把持（図３（Ａ））
センターホールジャッキ３０の上部側に位置する把持手段４０Ｕの可動部４２を伸張して把持部４１を棒体２０に当接し、把持状態とする。
把持部４１の棒体２０との接触面に形成された嵌合部４３を、棒体２０の凸状の突起２２にしっかりと噛合わせて、棒体２０を把持手段４０Ｕに固定する。
【００２５】
＜ハ＞センターホールジャッキの伸張（図３（Ｂ））
上部の把持手段４０Ｕで棒体２０を把持した後、センターホールジャッキ３０の内筒３１を、所要の方法によって、上方すなわち地表面から離れる方向へ移動する。
内筒３１の移動に伴って、棒体２０の下端に連結した錘Ｇは地表面から離れる。
内筒３１を所定の位置までスライドさせた後、内筒３１の移動を停止する。
【００２６】
＜ニ＞把持手段の盛り替え（図３（Ｃ））
次に、センターホールジャッキ３０下端の把持手段４０Ｄで、上部の把持手段４０Ｕと同じ方法により、棒体２０を把持し、拘束する。
下端の把持手段４０Ｄで棒体２０を把持した後、上部の把持手段４０Ｕの可動部４２を縮めて解放状態とする。
これによって、棒体２０の支持が、上部４０Ｕから下部の把持手段４０Ｄへと盛り替えられる。
【００２７】
＜ホ＞センターホールジャッキの短縮（図３（Ｄ））
その後、上方へスライド伸張した内筒３１を外筒３２へ収納して、上部把持手段４０Ｕを元の位置へ戻す。
その後、上部把持手段４０Ｕで棒体２０を拘束して、下部把持手段４０Ｄを解放状態にすれば、最初の行程から錘Ｇだけが、内筒３１のスライドした距離だけ上方へ吊り上げられた状態となる。
上記行程を繰り返し、カップラー７０が落下手段６０を通過する位置まで棒体２０を引き上げる。
かくして、錘Ｇを所定の高さまで上昇させる。
【００２８】
＜ヘ＞錘の落下
その後、落下手段６０でカップラー７０より下方に位置する棒体２０を把持する。
次に、カップラー７０を回転して、棒体２０を分断する。このとき、カップラー７０より上部側に位置する棒体２０を、上部、下部何れかの把持手段４０Ｕ、４０Ｄで把持しておき、カップラー７０の回転に伴って棒体２０が回転するのを防止すると共に、落下しないように固定しておく。
落下手段６０を解放して、錘Ｇを落下させ、所要の目的を果たす。
【００２９】
また、繰り返し錘Ｇを落下させる場合、上方に残置した棒体２０を下方へ下ろして、錘Ｇ側に配置する棒体２０にカップラー７０を介して連結し、上記行程を繰り返し行えばよい。
【００３０】
【実施例２】
錘Ｇを落下させる方法は、棒体２０を途中で分断する方式に限らず、長尺の棒体２０を錘Ｇに取り付けたまま落下させてもよい。この場合は、カップラー７０は必要なく、一本の棒体２０をそのまま使用すればよい。
本形態の場合、棒体２０を把持手段４０の何れか一方または両方を組み合せで保持した後に、解放状態とすることによって錘Ｇを落下させる。
【００３１】
下部へ衝突した錘Ｇは場合によって上部へ跳ね上がることがあるが、本形態の場合、錘Ｇと共に上下する棒体２０が、把持手段４０Ｕ、４０Ｄ若しくは落下手段６０を通過したところを、いずれかの手段４０Ｕ、４０Ｄ、６０、若しくはこれらの組み合せで以ってキャッチすることによって、錘Ｇが繰り返しバウンドするのを停止させることができる。
【００３２】
なお、本実施例では、落下手段６０を備えなくても良い。
この場合は、落下直前の棒体２０を把持手段４０Ｕ、把持手段４０Ｄ又は把持手段４０Ｕ、４０Ｄで保持した後、解放することによって錘Ｇを落下させる。
【００３３】
【発明の実施の形態２】
図４を基に、上記した実施の形態１と異なる落下装置１０を用いた他の実施形態を説明する。
【００３４】
本形態の基本的な落下装置１０の構成は、既述した実施の形態１と同様であるが、分断する棒体２０、２０の連結方法を、棒体２０、２０の間にカップラー７０を介在させ、両方の棒体２０にねじこんで連結する方法とせず、両棒体２０、２０に亘るような長さに形成したカップラー型落下手段８０で、棒体２０、２０の周面を把持して連結する方法である。
【００３５】
カップラー型落下手段８０は、たとえば棒体２０に接触する部分を棒体２０の周方向に複数分割して形成する分割片８１、８１、・・と、各分割片８１、８１・・を棒体２０へ向けて移動可能な移動手段８２、８２、・・とから構成する。移動手段８２には、たとえばジャッキなどを用いることができ、伸縮によって先端に配置した分割片８１を移動させ、棒体２０を把持、解放する。
つまり、カップラー型落下手段８０の軸方向間に、棒体２０ａと２０ｂの端部を配置せしめ、把持することによって分断する棒体２０ａ、２０ｂを接続する。分割片８１の棒体２０と接触する面には、棒体２０の凹部又は凸部に応じた溝を設けるのが好ましい。
【００３６】
以下、この落下装置１０を用いた実施形態を説明する。
【００３７】
地盤上に載置した錘Ｇから鉛直に立ちあがる棒体２０ａと、分断した残りの棒体２０ｂをカップラー型落下手段８０で接続する。
棒体２０ａ、２０ｂを接続させた後、把持手段４０Ｕ、４０Ｄを以って、錘Ｇを引き上げる。カップラー型落下手段８０は、棒体２０ａ、２０ｂの上昇に伴って上昇する。
【００３８】
錘Ｇを所定の高さまで上昇させたところで、棒体２０ｂを把持手段４０Ｕおよび把持手段４０Ｄまたは何れかの把持手段４０Ｕ、４０Ｄで把持し、支持する。カップラー型落下手段８０を解放状態にすると、棒体２０ａ、２０ｂは分断し、錘Ｇと共に棒体２０ｂは落下する。
【００３９】
本形態では、棒体２０の分断が簡単に行えるのみならず、実施形態１の落下手段６０も不要となるため、経済的である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の錘の落下装置およびこれを使用した錘の落下方法は、以上説明したようになるから、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明は、錘を所定の位置まで吊り上げるのに、剛性により一定の姿勢が保持される棒体を利用するため、ワイヤーロープのように絡まるなどして錘が自由落下しないという問題は起こり難く、またこの作動は繰り返し行われてもこの危険率に変化が生じないため、安定した作業効率が保持できる。
殊に、故障も発生し難い。
＜ロ＞本発明は、錘の重量が増しても機材が過度に大型化することはない。そのため、転用に好適な落下装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の錘の落下装置の実施例の説明図。
【図２】棒体と把持手段との取り合い詳細図。
【図３】錘を吊り上げる作業行程図。
【図４】実施の形態２の落下装置を示した図。
【図５】従来の錘の落下装置。
【符号の説明】
１０・・落下装置
２０・・棒体
３０・・センターホールジャッキ
３１・・内筒
３２・・外筒
４０・・把持手段
５０・・弾性体
６０・・落下手段

Claims

錘を吊り上げて自由落下させる錘の落下装置において、
錘に取り付けて鉛直方向に配置する棒体であって、軸方向に一定の間隔をおいて周面に凹部又は凸部を形成した棒体と、
前記棒体を内部に配置して案内挿通する内筒と、前記内筒を嵌合配置し、前記内筒若しくは自体を軸方向に沿って上方へ移動せしめる外筒とから構成するセンターホールジャッキと、
前記センターホールジャッキの上方に向けて移動する筒の先端側および移動しない筒の下端側に配置して、前記棒体を把持及び解放自在に構成した把持手段と、からなり、
前記把持手段は、前記棒体の周面に接触させる複数の把持部と、前記把持部を前記棒体に向けて移動させる可動部と、前記把持部と前記可動部との間に介在させる弾性体と、からなり、
前記把持部の前記棒体との接触面には、前記棒体の凹部又は凸部に噛合わせる嵌合部を形成していることを特徴とする、
錘の落下装置。
錘を吊り上げて自由落下させる錘の落下装置において、
錘に取り付けて鉛直方向に配置する棒体であって、軸方向に一定の間隔をおいて周面に凹部又は凸部を形成した棒体と、
前記棒体を内部に配置して案内挿通する内筒と、前記内筒を嵌合配置し、前記内筒若しくは自体を軸方向に沿って上方へ移動せしめる外筒とから構成するセンターホールジャッキと、
前記センターホールジャッキの上方に向けて移動する筒の先端側および移動しない筒の下端側に配置して、前記棒体を把持及び解放自在に構成した把持手段と、
下方側に位置する前記把持手段のさらに下方へ、前記棒体を把持及び解放自在に構成した落下手段と、からなり、
前記把持手段は、前記棒体の周面に接触させる複数の把持部と、前記把持部を前記棒体に向けて移動させる可動部と、からなり、
前記把持部の前記棒体との接触面には、前記棒体の凹部又は凸部に噛合わせる嵌合部を形成していることを特徴とする、
錘の落下装置。
請求項１又は請求項２記載の錘の落下装置において、
前記把持手段の把持部は、前記棒体の軸方向に沿って二分割しており、
前記可動部として、前記棒体に向けて伸縮可能なジャッキを用いたことを特徴とする、
錘の落下装置。
錘を吊り上げて自由落下させる錘の落下方法において、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載する錘の落下装置を使用して、
錘に前記棒体の一端を取り付け、
前記錘の吊り上げ時には、上方側の把持手段を拘束状態とし、下方側の把持手段を解放状態とする工程と、
移動可能な筒を上方の把持手段と共にスライド伸張し、前記棒体を介して前記錘を引き上げる工程と、
下方の把持手段を拘束状態とし、上方の把持手段を解放する工程と、
移動させた前記筒を移動しない筒側に引き戻す工程と、を繰り返し行って錘を吊り上げ、
前記錘の自由落下時には、上下の把持手段を解放状態にして前記錘を落下させることを特徴とした、
錘の落下方法。