JP4098199B2

JP4098199B2 - 錘の切り放し装置、錘の落下装置及び錘の落下方法

Info

Publication number: JP4098199B2
Application number: JP2003312778A
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: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: JP2005082974A

Description

本発明は、錘の切り放し装置、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。

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。
この技術としては、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り、錘ａを自由落下させる場合、ワイヤロープｃの端部に錘ａを掛止し、ウインチｄを巻上げて錘ａを地上高く吊り上げた後、ウインチｄの拘束を一気に解放する方法によって行っていた。そして、この諸作業は必要に応じて繰り返し行われ、所要のデータ、地盤などを得ていた。

前記した従来の錘の切り放し装置、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。
＜１＞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ことによって錘がうまく自由落下しないという問題が生じていた。
この作動を反復して行う場合には、それだけ危険の発生する可能性は高くなり、またこのような自体になれば作業はストップするため後工程の作業にも影響を及ぼし、さらには自由落下がうまくいかないことによって、クレーンの装置各部に無理な負荷がかかり故障の原因にも繋がっていた。
＜２＞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。

上記のような課題を解決するために、本発明の錘の切り放し装置は、吊下げた錘を解放して、落下自在に構成する錘の切り放し装置であって、錘の上部に鉛直方向に配置した懸吊棒と、前記懸吊棒より突設する懸吊部と、前記懸吊部を掛止する複数のクランプと前記クランプを前記懸吊棒に向けて移動させる移動部とからなる落下手段と、前記落下手段を配置する外殻と、から構成しており、前記懸吊部を掛止した前記クランプを、前記懸吊棒から離間させる方向に移動させることによって、掛止状態を解放して錘を落下させることを特徴とする。

また、本発明の錘の切り放し装置は、前記した錘の切り放し装置において、前記落下手段のクランプを、前記懸吊棒の軸方向に沿って二分割したことを特徴とする。

また、本発明の錘の切り放し装置は、前記した切り放し装置において、前記懸吊部を下方に向けて先細に形成したことを特徴とする。

また、本発明の錘の落下装置は、錘を吊上げて自由落下させる錘の落下装置において、錘と、前記した何れかに記載の錘の切り放し装置と、前記切り放し装置より鉛直方向に立ち上げた棒体と、前記棒体に一定の間隔をおいて配置する掛止部材と、前記掛止部材に掛止させつつ前記棒体を通じて前記切り放し装置を上方へ移動せしめる吊上げ機構と、から構成していることを特徴とする。

また、本発明の錘の落下装置は、前記した錘の落下装置において、前記吊上げ機構は、前記棒体を内部に挿通する内筒と、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、上方に向けて移動する何れかの筒の上端側および移動しない筒の下端側に配置して、前記棒体に配置した前記掛止部材を掛止および解放自在に構成する掛止手段と、から構成していることを特徴とする。

また、本発明の錘の落下方法は、前記した錘の落下装置を使用し、錘を吊上げて自由落下させる錘の落下方法において、前記錘を前記切り放し装置で掛止し、前記吊上げ機構にて、前記掛止部材を掛止しつつ前記棒体を通じて前記切り放し装置を上方へ移動させ、所要の高さに前記切り放し装置を位置させた後、前記切り放し装置を解放して前記錘を落下させることを特徴としたものである。

また、本発明の錘の落下方法は、前記した錘の落下装置を使用し、錘を吊上げて自由落下させる錘の落下方法において、前記錘の上部に設けた懸吊部を前記落下手段で掛止し、前記吊上げ機構の上方側に備える掛止手段で掛止部材を掛止すると共に、下方側の掛止手段を解放状態とする工程と、前工程で作動させた掛止手段を備える筒を上方に向けてスライド伸張させて、前記切り放し装置を引き上げる工程と、下方の掛止手段で掛止部材を掛止し、上方に位置する掛止部材の掛止を解放する工程と、移動させた前記筒を移動しない筒側に引き戻す工程と、を繰り返し行い、所要の高さに前記切り放し装置を位置させた後、前記懸吊部の掛止を解放して前記錘を落下させることを特徴としたものである。

本発明の錘の切り放し装置、錘の落下装置および錘の落下方法は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞本発明は、錘を所定の位置まで吊上げるのに、一定の姿勢が保持可能な剛性を有する棒体を利用するため、ワイヤロープのように絡まって錘が自由落下しないという問題は起こり難く、またこの作動を繰り返し行っても、かかる問題は生じないため、安定した作業を行うことができる。
殊に、故障も生じ難い。
＜２＞本発明は、錘の重量が増しても機材が過度に大型化する必要はない。そのため、転用にも優れている。

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。

＜１＞全体の構造
図１に本発明の落下装置１０の一例を示す。
本発明の落下装置１０は、錘Ｇを吊上げて自由落下させる装置であって、錘Ｇと、錘Ｇを懸吊すると共に錘Ｇの吊下げ状態を解放自在に構成する切り放し装置２０と、切り放し装置２０から鉛直方向に立ち上げた棒体３０と、棒体３０に一定の間隔をおいて配置する複数の掛止部材４０、４０・・と、この掛止部材４０に掛止させつつ棒体３０を通じて切り放し装置２０を上方へ移動させる吊上げ機構５０とから構成している。
本例では錘Ｇの上部に、先端部に懸吊部２２を取りつけた懸吊棒２３を鉛直方向に配置しておき、この懸吊部２２を切り放し装置２０に備える落下手段２１で掛止して懸吊する形態とする。
なお、本例では懸吊部２２の形状を、円筒と半球との組み合わせからなる形態とするが、この形態に必ずしも限定されるものではない。

以下、各部材について詳述する。

＜２＞切り放し装置
切り放し装置２０は、錘Ｇを吊下げると共に、この吊下げ状態を自在に解放して錘Ｇを落下可能に構成する装置である。
切り放し装置２０は、たとえば錘Ｇの掛止および解放を自在に構成する落下手段２１と、この落下手段２１を内部に配置せしめ、後述する棒体３０を上部に配置する外殻２４とより構成することができる（図１）。外殻２４には、たとえばコ字型の構造体を使用することができ、この場合構造体の開口部を下方に向けて、この間に錘Ｇを配置して懸吊する。

錘Ｇを懸吊する落下手段２１には、たとえば懸吊部２２を掛止するクランプ２１１と、クランプ２１１を懸吊棒２３に向けて移動させる移動部２１２とから構成することができる。
クランプ２１１、２１１には、たとえば懸吊棒２３の周囲を囲み、懸吊棒２３の軸方向に二分割したものが使用できる。この場合には、各クランプ２１１、２１１にそれぞれ一基づつの移動部２１２、２１２を配置した落下手段２１１が採用できる。
クランプ２１１の分割数や形状は、懸吊部２２を掛止して錘Ｇを落下させなければ特に限定されるものではなく、たとえば先述したようにクランプ２１１を二分割する構成では、クランプ２１１、２１１の合わせ面に一定の隙間を設けても良い。

またクランプ２１１の懸吊部２２との接触部２１３には、懸吊部２２が嵌る凹部を形成しても良い。たとえば図２に示すように、懸吊部２２の下部を半球状に形成する場合、凹面を半球形に形成する。かかる形態では、錘Ｇをスムーズに落下させることができる。たとえば、クランプ２１１および懸吊部２２の接触部２１３をそれぞれ平面で形成し、当接面を水平方向に設定した場合、クランプ２１１の移動には大きな摩擦力が伴う。しかし、当接面を下方に向けて先細に形成する場合には、解放に際し両者の間には大きな摩擦力が生じず、また相互が引っ掛かかることなく摺動できるので、自然に錘Ｇを落下することができる。また、これによって両者には無理な力がかからないため、耐消耗性の面においても優れた効果を奏する。
このようにクランプ２１１に凹部を形成する場合には、凹面を縁取る隅部を面取りして、より引っ掛かる部分を取り除くと共にクランプ２１１の欠損を防止するのが好ましい。

また、落下手段２１には、図４に示すようにクランプ２１１とクランプ２１１の間に弾性体２５を介在させても良い。これによってクランプ２１１の移動には移動部２１２による力だけではなく、弾性体２５からも両クランプ２１１、２１１を離間させようとする力がかかるため、移動部２１２におよぶ負担は小さくでき、スムーズに行うことができる。弾性体２５には、たとえばバネ、ゴムなど弾性性能に富んだ材料が使用するのが好ましい。
弾性体２５は、対峙するクランプ２１１、２１１の合わせ面にそれぞれ有底孔２１３、２１３を設けて、ここに弾性体２５を縮めた状態で配置する。
弾性体２５は、縣吊部２３を中心とした両側に配置するのが好ましい。

＜３＞棒体
棒体３０は、下端に切り放し装置２０を配置し、切り放し装置２０の吊上げに用いる棒材である（図１）。棒体３０は少なくとも切り放し装置２０およびそれに配置する錘Ｇを吊上げるのに充分な耐力を備えた構造とし、棒体３０の長さは少なくとも地上に配置した切り放し装置２０から空中に位置する吊上げ機構５０までの距離以上とする。

棒体３０には、表面にねじ溝を有する棒材を用いても良い。この場合、掛止部材４０に公知のナットを使用し、棒体３０に順次螺着していくだけで、棒体３０上に一定の間隔をおいて掛止部材４０、４０・・を配置することができる。
なお、棒体３０の形状は特に限定されるものではなく、たとえば丸形、正六角形、正方形および長方形などが使用できるが、円形を呈するものがより好ましい。
また、棒体３０と切り放し装置２０との接続は、直接取り合うほか、シャックルなど公知の掛止具を介して連結しても良い。
なお、棒体３０は切り放し装置２０の吊上げ時のみならず、錘Ｇを落下させた後の切り放し装置２０の降下時にも利用できる。

＜４＞掛止部材
掛止部材４０は、棒体３０に一定の間隔をおいて配置される部材であって、棒体３０およびその下方に配置する切り放し装置２０を吊上げる際の引掛け部として用いられる（図１）。
掛止部材４０は、吊上げ機構５０に備える掛止手段５１で掛止できる形状であれば特に制限を受けるものではない。掛止部材４０には、たとえば外形がテーパ状を呈する公知のナットが使用できる。かかる掛止部材４０を用いる場合、掛止部材４０の拡底側を棒体３０の下方、すなわち切り放し装置２０に向けて配置するのが好ましい。これによって、掛止手段５１と掛止部材４０との接触面積は大きくなり、それだけ掛止作業および盛り替え時に高い安全性を確保することができる。また上方が尖端形状であるため、掛止部材４０が掛止手段５１、５１の間を上方に通過し易く、また尖端部が掛止手段４０を通過しさえすれば、万一両者の位置がずれていたとしても、棒体３０が掛止手段５１によってセンターに位置決めするように案内されながら通過できる。

＜５＞吊上げ機構
吊上げ機構５０は、棒体３０に配置した掛止部材４０を順次掛止しつつ、棒体３０を介して切り放し装置２０を上方へ移動させるものである。
吊上げ機構５０は、たとえば内部に棒体３０、掛止部材４０を挿通可能な中空孔を有する内筒５２と、内筒５２を棒体３０に沿って上方へスライドさせる外筒５３と、内筒５２の上端側および外筒５３の下端側に配置する掛止部材４０を掛止、解放自在に構成する二基の掛止手段５１Ｕ、５１Ｄとから構成することができる。この内筒５２と外筒５３には、公知のセンターホールジャッキを使用することができる。

センターホールジャッキは、ジャッキの伸張により両端に位置する二基の把持手段５１Ｕ、５１Ｄの距離間を変えることができる。
内筒５２の移動には、たとえば外筒５３からオイルを送り込んで、内筒５２を上部へ押し上げる機構が採用できる。
なお、上記した吊上げ機構５０は外筒５３を固定して内筒５２を上方へ移動させる形態であるが、反対に内筒５２を固定しておき、外筒５３を上方に移動させる構成とできることは勿論である。

掛止手段５１は、既述した棒体３０の掛止部材４０を掛止および解放自在に構成するものであって、たとえば掛止部材４０に直接当接し掛止する掛着部５１１と、掛着部５１１を棒体３０に向けて移動させる可動部５１２とから構成する。
掛着部５１１は、掛止部材４０を掛止可能な形状であれば、特に制限を受けないが、本形態では棒体３０の周方向に沿って二分割し、両掛着部５１１、５１１の間に棒体３０が挿通できる溝を形成した部材を使用する。棒体３０に断面円形の鋼材を使用する場合、掛着部５１１に設ける溝の形状も同じく丸形に形成する。このとき、両掛着部５１１、５１１の合わせ面には、隙間が生じるように形成するのが好ましい。

可動部５１２は、掛着部５１１を棒体３０に向けて移動させるものであれば特に限定されるものではなく、たとえば各掛着部５１１の外側を包囲するように取り巻いて配置し、各掛着部５１１を同時に棒体３０の中心に向けて移動する構成としたり、各掛着部５１１に各別に配置して、それぞれの掛着部５１１を独立して移動可能な構成としてもよく、後者の場合には伸縮可能なジャッキなどを採用することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の錘の落下装置を用いて、錘を落下させる方法について説明する。

＜１＞落下装置の配置
錘Ｇの上部に、先端部に懸吊部２２を配置した懸吊棒２３を鉛直方向に取りつける。
懸吊棒２３の上部に切り放し装置２０を被せて、懸吊部２２を落下手段２１で掛止する。

次に、センターホールジャッキおよび二基の掛止手段５１Ｕ、５１Ｄを、切り放し装置２０の上部に鉛直に配置した棒体３０の所定高さにセットする。棒体３０上には一定の間隔をおいて掛止部材４０が配置されており、この掛止部材４０の間隔は吊上げ機構５０の筒の移動可能な範囲よりも小さく設定しておく。
センターホールジャッキの外筒５３および外筒５３の下側に位置する掛止手段５１Ｄは、上下に移動しないように支柱などに固定し、内筒５２は上方へ向けて上方の掛止手段５１Ｕと共に移動可能なようにセットする。
なお、落下装置１０をセットする際には、掛止手段５１Ｕの上方へ棒体３０が突出するようにする。これによって、錘Ｇが現状の位置より沈下した場合でも、センターホールジャッキから棒体３０が外れることなく、繰り返し錘Ｇを掛止して落下作業を行うことができる。

＜２＞上部掛止手段による棒体の把持（図３（Ａ））
センターホールジャッキの上部側に位置する掛止手段５１Ｕの可動部５１２Ｕを伸張して、掛着部５１１Ｕを棒体３０に向けて移動させる。掛止部材４０は、掛着部５１１Ｕに当たらないように配置しておく。
掛着部５１１Ｕを掛止部材４０の下部に移動せしめ、掛止部材４０に掛止する。このとき、掛着部５１１Ｕは必ずしも棒体３０および掛止部材４０に当接している必要はなく、内筒５２の上方への移動に伴って掛着部５１１Ｕが掛止部材４０に当接し、掛止部材４０に引っ掛かる位置にあればよい。

＜３＞センターホールジャッキの伸張（図３（Ｂ））
次に、センターホールジャッキの内筒５２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させる。内筒５２の移動に伴い、掛止部材４０および棒体３０を介して下端に連結された切り放し装置２０および錘Ｇが地表面から離れる。
内筒５２を所定の位置までスライドさせた後、停止する。

＜４＞掛止手段の盛り替え（図３（Ｃ））
次に、センターホールジャッキの下端に位置する掛止手段５１Ｄで、他の掛止部材４０を掛止する。
下端の掛止手段５１Ｄで掛止部材４０を掛止した後、上部側の掛止手段５１Ｕは可動部５１２Ｕを縮めて掛止状態を解放する。
これによって、棒体３０の支持が上部から下部の掛止手段（５１Ｕ→５１Ｄ）へと盛り替えられる。

＜５＞センターホールジャッキの短縮（図３（Ｃ））
その後、上方へスライドした状態にある内筒５２を外筒５３内へ収納し、上部の掛止手段５１Ｕを元の位置へ戻す。
そして、今度は前の工程（図３（ａ）の工程）で掛止した掛止部材４０より下方に位置する掛止部材４０を掛止する。
その後、下部掛止手段５１Ｄを解放状態にすれば、最初の行程から切り放し装置２０と錘Ｇが、内筒５２のスライド量だけ上方へ吊上げられた状態となる。
上記行程を繰り返し行い、切り放し手段２０および錘Ｇを所定の高さまで上昇させる。

＜６＞錘の落下（図３（Ｄ））
所定の高さまで錘Ｇを位置させた後、錘Ｇを掛止する落下手段２１を短縮させる。移動部２１２の短縮に伴いクランプ２１１が懸吊棒２３から離間するように移動し、懸吊部２２がクランプ２１１から外れて、錘Ｇが落下する。

錘Ｇの落下を繰り返し行う場合には、空中に位置する切り放し装置２０を、吊上げ機構５０を用いて錘Ｇの位置まで降下させて、再度懸吊部２２を掛止し上記工程を繰り返し行えば良い。

以上は、切り放し装置２０を、吊上げ機構５０を用いて所要の高さに吊上げる形態について説明したが、切り放し装置２０の吊上げにはクレーンなどの起重機を使用しても良い（図示せず）。かかる形態では、吊上げ機構５０の設置準備や組立てが不要となり、また現場への運搬も切り放し装置２０だけであるため、運搬性の面においても優れる。
本例では、従来のようにクレーンを用いるが、錘Ｇの落下に伴いワイヤーが繰り出されることはないので、乱巻きするなどの危険はない。

本発明の錘の落下装置の実施例の説明図。錘を懸吊する落下手段箇所の拡大説明図。錘を吊上げる作業行程図。他の形態の落下手段の拡大説明図。従来の錘の落下装置。

符号の説明

１０・・・落下装置
２０・・・切り放し装置
２１・・・落下手段
２１１・・クランプ
２１２・・移動部
２１３・・接触部
２２・・・懸吊部
２３・・・懸吊棒
２４・・・外殻
３０・・・棒体
４０・・・掛止手段
５０・・・吊上げ機構
Ｇ・・・・錘

Claims

吊下げた錘を解放して、落下自在に構成する錘の切り放し装置であって、
錘の上部に鉛直方向に配置した懸吊棒と、
前記懸吊棒より突設する下方に向けて先細に形成された懸吊部と、
前記懸吊部を掛止する複数のクランプと前記クランプを前記懸吊棒に向けて移動させる移動部とからなる落下手段と、
前記落下手段を配置する外殻と、から構成しており、
前記懸吊部を掛止した前記クランプを、前記懸吊棒から離間させる方向に移動させることによって、掛止状態を解放して錘を落下させることを特徴とした、
錘の切り放し装置。
請求項１に記載する錘の切り放し装置において、
前記落下手段のクランプを、前記懸吊棒の軸方向に沿って二分割したことを特徴とする、
錘の切り放し装置。
請求項１又は請求項２に記載の錘の切り放し装置において、
前記落下手段のクランプ間に弾性体を介在させたことを特徴とする、
錘の切り放し装置。
錘を吊上げて自由落下させる錘の落下装置において、
錘と、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の錘の切り放し装置と、
前記切り放し装置より鉛直方向に立ち上げた棒体と、
前記棒体に一定の間隔をおいて配置する掛止部材と、
前記掛止部材に掛止させつつ前記棒体を通じて前記切り放し装置を上方へ移動せしめる吊上げ機構と、から構成していることを特徴とする、
錘の落下装置。
請求項４に記載の錘の落下装置において、
前記吊上げ機構は、前記棒体を内部に挿通する内筒と、
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、
上方に向けて移動する何れかの筒の上端側および移動しない筒の下端側に配置して、前記棒体に配置した前記掛止部材を掛止および解放自在に構成する掛止手段と、から構成していることを特徴とする、
錘の落下装置。
請求項４に記載する錘の落下装置を使用し、錘を吊上げて自由落下させる錘の落下方法において、
前記錘を前記切り放し装置で掛止し、
前記吊上げ機構にて、前記掛止部材を掛止しつつ前記棒体を通じて前記切り放し装置を上方へ移動させ、
所要の高さに前記切り放し装置を位置させた後、前記切り放し装置を解放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。
請求項５に記載する錘の落下装置を使用し、錘を吊上げて自由落下させる錘の落下方法において、
前記錘の上部に設けた懸吊部を前記落下手段で掛止し、
前記吊上げ機構の上方側に備える掛止手段で掛止部材を掛止すると共に、下方側の掛止手段を解放状態とする工程と、
前工程で作動させた掛止手段を備える筒を上方に向けてスライド伸張させて、前記切り放し装置を引き上げる工程と、
下方の掛止手段で掛止部材を掛止し、上方に位置する掛止部材の掛止を解放する工程と、
移動させた前記筒を移動しない筒側に引き戻す工程と、を繰り返し行い、
所要の高さに前記切り放し装置を位置させた後、前記懸吊部の掛止を解放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。