JP4360978B2 - 鋼管推進機 - Google Patents

Description

この発明は、鋼管推進機に属し、建築・土木工事において穴内や開削溝内に設置されて鋼管を地中の水平方向に圧入させ、あるいは地中より引き抜くために好適に利用される。

鋼管を穴内の所定位置より水平方向に圧入させる場合、狭い穴内では作業空間が極めて制限されていることから、要求される圧入長さよりも短い鋼管を１本ずつ穴内に運び、１本圧入した後に次の鋼管を運んで継ぎ足していくという手法が採られている。即ち、鋼管を穴内で回転させて前方を掘削しながら圧入した後、次の鋼管を穴に入れて先の鋼管の後部に溶接し、再び回転させて圧入するという操作を繰り返しながら、水平方向の奥深くまで圧入するのである。

このように鋼管を圧入する装置として、特許文献１に記載の鋼管類圧入引き抜き装置が提案されている。この装置は、ベースと、ベース上で駆動装置にて横方向に進退可能に配置された枠体と、枠体の軸方向両側に枠体に対して定位置にて回転可能に設けられて各々が開閉可能な２つのＣ形バンドと、各Ｃ形バンドを開閉させる油圧シリンダとを備えている。特許文献１によれば、この装置は油圧シリンダを働かせることにより鋼管をＣ形バンドに固定することができ、ボルト等にて固定する従来装置よりも作業が迅速になるという効果を有している。
特許第２８８０４５１号

しかし、特許文献１に記載の装置は、枠体を左右のベースの上面に平面接触させることにより枠体を支持しているので、左右のベースの上面同士が面一でなかったり、ベースの上面と対向する枠体の下面同士が面一でなかったりすると、枠体が進退時に蛇行し、圧入削孔時に芯振れして孔径の精度が悪くなるばかりか、動力伝達系統に過大の負荷がかかって早期の破損や摩耗を生じる。かといって、完全に面一をだそうとすると製造コストが著しく増す。
それ故、この発明の課題は、鋼管を高精度に圧入することができ、耐久性の良い鋼管推進機を提供することにある。

その課題を解決するために、この発明の鋼管推進機は、
鋼管を軸方向に推進させるものにおいて、
鋼管と同心の円弧状の内周面を有する固定バンドと、その内周面と同心の内周面を有し固定バンドにヒンジで結合された揺動バンドとを備え、鋼管の外周面を把持しうるチャックと、
軸方向に貫く断面円形のガイド孔を有するとともに、鋼管の軸線を回転中心としてチャックを回転可能に支持するフレームと、
ガイド孔と嵌合してフレームを支持するとともに、フレームの移動を軸方向に規制するレールと
を備えることを特徴とする。

この鋼管推進機によれば、鋼管をチャックで把持し、チャックとともに鋼管を回転させながらフレームを移動させることで、鋼管の圧入又は引き抜きを行うことができる。フレームは、ガイド孔の内周面がレールの外周面と線接触することにより、レールに支持されているので、進退時に蛇行することはなく高精度に移動し、レールとの摩擦も少ない。
この鋼管推進機において、前記チャックとして好ましいのは、固定バンド及び揺動バンドの各内周面に周方向に多数の突起が形成されているものである。鋼管とチャックとの接触が、突起の先端を介しての多数の点もしくは線接触となり、鋼管を強く把持することができるからである。

また、前記チャックは、前記固定バンド及び揺動バンドの各々の内周面に鋼管の外径に応じて着脱自在に取り付けられて鋼管の外周面との間隔を補正する補助ライナーを有するのが好ましい。外径の異なる鋼管にも鋼管推進機を適用できるからである。
また、前記フレームとして好ましいのは、チャックの一部を囲み更にチャックよりも軸方向の一方に長く延びて鋼管の外周面と対向する円筒部を備え、その円筒部に径方向にネジ嵌合して鋼管の外周面に達しうる押さえボルトが取り付けられているものである。押さえボルトで鋼管の外周面を押さえることにより、鋼管の軸線が揺れにくくなり、圧入がより容易となるからである。

鋼管推進機の更に好ましい構成は、前記チャックが、鋼管を内側に嵌合する円筒状のボスと、ボスの前端より径方向に広がり周縁部が肉厚の環状の大歯車とを備え、前記固定バンドは、ボス及び／又は大歯車の前端面に固定され、
前記フレームが、鋼管と同心の円筒部を備え、その円筒部の内周面が前記ボスの外周面と液密に嵌合し、外周面が軸受けを介して前記大歯車の周縁部を支持することにより前記チャックが回転可能とされているものである。

鋼管を直接把持する固定バンドが、ボス及び／又は大歯車の前端面に固定され、これらのボス及び／又は大歯車をフレームが支持しているので、圧入時にはフレームがボス及び／又は大歯車を押し、ボス及び／又は大歯車が固定バンドを押す形となり、フレームがチャックを引っ張る構成と異なり、フレーム−チャック間で破損が生じにくい。また、フレームが軸受けを介してチャックを支持しており、その軸受け部の液密性が保たれているので、チャックの回転が安定する。

以上のように、この発明の鋼管推進機は、フレームが進退時に蛇行することはなく、レールとの摩擦も少ないので、芯振れもなく鋼管を速やかに高精度に圧入することができる。また、耐久性にも優れる。

この発明の鋼管推進機の実施形態を図面とともに説明する。図１は実施形態の鋼管推進機を示す平面図、図２は同じく正面図、図３は同じく右側面図である。
鋼管推進機１は、縦穴Ｈ（図１にのみ示す）の底に固定されたベース２と、ベース２上に配置されたフレーム３と、フレーム３の前面に配置されたチャック５とを備える。ベース２の前後には、半円状の上面を有するブラケット２ａ、２ｂが固定されている。そして、これらのブラケット２ａ、２ｂに２本のレール４、４及び１本のレール８が、レール４、４はブラケット２ａ、２ｂ間の左右に位置するように、レール８はブラケット２ａ、２ｂ間の中央下端部に位置するように各々水平に取り付けられている。

フレーム３は、図４にフレーム３及びチャック５を鉛直方向断面図として示すように、鋼管Ｗと同心の円筒部３ａと円筒部３ａより径方向に張り出したフランジ部３ｂとからなる。フランジ部３ｂには、円筒部３ａと同心環状の玉軸受けの内輪が取り付けられている。また、フランジ部３ｂの下端両側には各々モータ７が固定され、モータ７のやや上方外側の位置にガイド孔が形成されている。モータ７の出力軸にはピニオン歯車７ａが取り付けられている。円筒部３ａの内側には鋼管が余裕をもって通され、２つのガイド孔にはフレーム３の下半部及びベース２を鉛直方向断面図として図５に示すように各々中空管状のレール４がモータ７と干渉しないように通されている。また、フレーム３の下端中央にはレール８を走行する摺動板３ｄが取り付けられている。即ち、フレーム３は、３本のレール４、４、８を介して軸方向に移動可能にベース２に固定されている。フレーム３には各レール４の少し上方位置に各々油圧シリンダ６が取り付けられ、そのピストンロッドの端部は後部ブラケット２ｂに固定されている。従って、油圧シリンダ６内におけるピストンヘッドの後方に油を注入すると油圧シリンダ６がフレーム３を伴って後退し、ピストンヘッドの前方に油を注入すると前進する。尚、円筒部３ａには径方向にねじ嵌合する３本の押さえボルト３ｃが、周方向に等間隔に取り付けられている。

チャック５は、鋼管を内側に嵌合する円筒状のボス５１と、ボス５１の前端より径方向に広がり周縁部が肉厚の環状の大歯車５２と、大歯車５２の前端面に配置された固定バンド５３と、２つの揺動バンド５４とを備える。ボス５１は、フレーム３の円筒部３ａの内側に嵌合されている。大歯車５２の内周面には上記フランジ部３ｂの内輪と多数の玉を介して対向する外輪が形成され、大歯車５２の外周面には前記ピニオン歯車７ａと噛み合う多数の歯が形成されている。固定バンド５３及び２つの揺動バンド５４は、いずれも中心角１２０°の円弧状空間を形成する三面からなり、ほぼ同形で周方向に等間隔に配置され、これら３つのバンドの内周面が鋼管と同心円をなす。固定バンド５３は、大歯車５２にボルトにて固定され、その両端にヒンジピン５５を介して揺動バンド５４、５４の各一端が結合されている。そして、正面視で左側の揺動バンド５４の前記円弧状空間内における他端には油圧シリンダ５６が固定され、右側の揺動バンド５４の他端にはそのピストンロッドが固定されている。従って、モータ７の駆動とともに、その回転力がピニオン歯車７ａ及び大歯車５２を介してチャック５に伝えられて、チャック５がフレーム３に対して定位置で軸回りに回転する。

３つのバンド５３、５４、５４の各内周面には軸方向に延びる突起５ａ、５ａ・・・５ａが周方向に多数形成されている。揺動バンド５４、５４は、油圧シリンダ５６の作用により開閉自在で、鋼管を内側に通す際に開け、閉じると上記突起５ａの先端が鋼管の外周面に接触することにより３つのバンド５３、５４、５４で鋼管を締め付けて把持することができる。従って、把持した状態でモータ７を駆動すると、鋼管はチャック５に伴われて回転する。
ベース２の四隅外面には反力受け用の座板９、９・・・９が固着され、また下端にアジャストボルト１０、１０・・・１０が取り付けられている。

この鋼管推進機１を用いて鋼管を圧入する方法は以下の通りである。
フレーム３上部に設けた吊り孔１１に図略のチェーンを通してクレーンで吊し、鋼管推進機１を縦穴Ｈ等の底に設置し、先ずアジャストボルト１０で鋼管推進機１をできるだけ水平に保つ。そして、鋼管圧入位置を計測して位置決めし、鋼管製縦杭又はライナープレートと座板９との間にスペーサＰ、Ｐ・・Ｐを配置して、それぞれを溶接する。
圧入すべき鋼管Ｗを縦穴Ｈ（図１）内に降ろし、鋼管推進機１上で宙に浮かせる。油圧シリンダ６によってフレーム３及びチャック５を図３の想像線で示すように後退させ、鋼管Ｗの外側に嵌合する。油圧シリンダ５６によって揺動バンド５４、５４を閉じることにより、鋼管Ｗを把持する。押さえボルト３ｃを先端が鋼管Ｗの外周面に達するまで回す。油圧シリンダ６によってフレーム３とともに鋼管Ｗを少し前進させて、その前端面を先に圧入した鋼管の後端面に溶接する。モータ７を駆動してチャック５を鋼管Ｗとともに回転させながら、油圧シリンダ６でフレーム３を前進させる。

鋼管Ｗは前方の鋼管を伴って回転しながら圧入されていく。前方の岩石から反力を受けるが、３本のバンドが内周面の突起５ａでしっかりと鋼管Ｗを把持しているので、鋼管Ｗが後ろに擦り抜けることはない。また、チャック５を後方から軸受けを介してフレーム３で支持し、且つボス５１の外周面が円筒部３ａの内周面とＯ−リングを介して嵌合しているので、フレーム３に対するチャック５の回転が安定している。フレーム３は、管状のレール４に案内されて進退し、推進機１全体が座板９を介して強く固定されているので、掘削時の反力に対して進退時に機械の位置がずれない。

鋼管Ｗの外径が３つのバンド５３、５４、５４の内径よりも小さいときは、図６に正面図として示すように、各バンド５３、５４、５４の内周側にバンドと同様に内周面に突起を有する補助ライナー５８、５８、５８を用いる。補助ライナー５８は、バンドの軸方向幅と相補する内幅の三面からなる円弧状の空間を有し、バンド５３、５４、５４に対してボルト５７で着脱自在に固定することができる。そして、補助ライナーとして円弧状空間の深さの異なるものを複数組備えることで、外径の異なる複数の鋼管を１つの推進機１で圧入することができる。

実施形態の鋼管推進機を示す平面図である。 同じく正面図である。 同じく右側面図である。 上記鋼管推進機におけるフレーム及びチャックを示す鉛直方向断面図である。 同じくフレームの下半部とレールと油圧シリンダとの関係を示す鉛直方向断面図である。 補助ライナーを取り付けた状態のチャックを示す正面図である。

符号の説明

１ 鋼管推進機
２ ベース
３ フレーム
３ａ 円筒部
３ｂ 軸受け部
３ｃ 押さえボルト
４ レール
５ チャック
５１ ボス
５２ 大歯車
５３ 固定バンド
５４ 揺動バンド
５５ ヒンジピン
５６ 油圧シリンダ
５８ 補助ライナー
６ 油圧シリンダ
７ モータ
８ レール
９ 座板
１０ アジャストボルト

Claims (5)

1. 鋼管を軸方向に推進させるものにおいて、
   鋼管と同心の円弧状の内周面を有する固定バンドと、その内周面と同心の内周面を有し固定バンドにヒンジで結合された揺動バンドとを備え、鋼管の外周面を把持しうるチャックと、
   軸方向に貫く断面円形のガイド孔を有するとともに、鋼管の軸線を回転中心としてチャックを回転可能に支持するフレームと、
   ガイド孔と嵌合してフレームを支持するとともに、フレームの移動を軸方向に規制するレールと
   を備えることを特徴とする鋼管推進機。
2. 前記チャックは、固定バンド及び揺動バンドの各内周面に周方向に多数の突起が形成されている請求項１に記載の鋼管推進機。
3. 前記チャックは、前記固定バンド及び揺動バンドの各々の内周面に鋼管の外径に応じて着脱自在に取り付けられて鋼管の外周面との間隔を補正する補助ライナーを有する請求項２に記載の鋼管推進機。
4. 前記フレームは、チャックの一部を囲み更にチャックよりも軸方向の一方に長く延びて鋼管の外周面と対向する円筒部を備え、その円筒部に径方向にネジ嵌合して鋼管の外周面に達しうる押さえボルトが取り付けられている請求項１に記載の鋼管推進機。
5. 前記チャックは、鋼管を内側に嵌合する円筒状のボスと、ボスの前端より径方向に広がり周縁部が肉厚の環状の大歯車とを備え、前記固定バンドは、ボス及び／又は大歯車の前端面に固定され、
   前記フレームは、鋼管と同心の円筒部を備え、その円筒部の内周面が前記ボスの外周面と液密に嵌合し、外周面が軸受けを介して前記大歯車の周縁部を支持することにより前記チャックが回転可能とされている請求項１に記載の鋼管推進機。

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