JP4435016B2 - 連結鋼管杭及び連結鋼管矢板の打抜装置 - Google Patents

Description

この発明は、最近開発されて急速に普及しつつある連結鋼管杭や連結鋼管矢板を打ち込んだり引き抜いたりするために、これを把持する装置に関するものである。

杭を打ち込んだり引き抜いたりするには、杭打抜機に設けられているチャックで杭を把持する。図５は公知のチャック機構を説明するために示したものである。
図５（Ａ）は、公知の鋼矢板１ｓをチャック２で把持した状態を模式的に描いた斜視図、（Ｂ）は同じく水平断面図である。
図５（Ｃ）は、代表的な公知例のチャック３の模式的な垂直断面図であって、二又状の本体３ａに油圧シリンダ３ｂが設けられている。３ｃはチャッキングプレートであって、この図には鋸歯状の断面が現れているが、片側の面に滑り止めの凹凸が形成された硬質の部材である。２個のチャッキングプレートの間に杭を挟みつけて把持する構造になっている。
図５（Ｄ）は、上記と異なる代表的な公知例のチャック４の模式図であって、チャック本体と一体に形成された固定アーム４ａに対して可動アーム４ｂが回動可能に軸支され、油圧シリンダ４ｄによって開閉駆動される。４ｅはチャッキングプレートである。
図６は、公知の鋼管杭１ｐをチャック２で把持した状態を模式的に描いた斜視図、（Ｂ）は同じく水平断面図である。
特開平７−１５８０６７号公報

従来の杭打工事に用いられた鋼製の杭は、鋼矢板や鋼管杭が主流であった。しかし、最近、２本の鋼管を平行に配置してこれらの間に細長い鋼材（例えばＨ型鋼）を介装溶接した鋼製の杭ないし芯材が開発されて、公知になっている（例えば特開平１０−２７３９１８号公報）。
この新規な「連結された鋼管から成る杭」は、比較的軽量で剛性が大きく、工業的生産に適している等、多くの長所が有って急速に普及しつつある。
しかし、従来には無かった新規な形状の鋼杭であるため、これを杭打抜機によって把持するに好適なチャックが未だ開発されていないのが現状である。
図７（Ａ）は公知の１例である連結鋼管５を示す端面図である。２本の鋼管５ａを平行に配置して、２枚のつなぎ板５ｂを溶接して一体の構造体が構成されている。上記つなぎ板は細長い長方形の鋼板である。
符号６ｃを付して示したのは杭継手である。

図７（Ｂ）は、前記の連結鋼管５を改良した公知の連結鋼管６の端面図である。前記と異なるところは、２枚のつなぎ板５ｂに代えて１本のＨ型鋼６ｂを用いたことである。これにより、溶接作業が容易となり、剛性がいっそう増大した。
符号６ｅ，６ｄを付して示したのは杭継手である。
厳密に言えば、この杭継手が無いものを連結鋼管杭と呼び、杭継手が有るものを連結鋼管矢板と呼ぶべきであるが、本発明の目的・構成・作用・効果について、杭継手の有無は関係が無いので、以下、紛らわしくない場合は、単に連結鋼管杭と言えば連結鋼管矢板を含むものとする。
図７（Ｃ）は、前掲の（Ｂ）図に示した連結鋼管６をチャックで把持して地中へ打込むための試案に係る未公知の連結鋼管７の端面図であって、チャック２で挟みつけて把持するためのつかみ板７ａ（斑点を付して示す）を溶接してある。
本発明者らの実験によれば、前記つかみ板７ａを予め溶接しておくことによって、この連結鋼管７を杭として用い、杭打抜機によって打込み・引抜きを行ない得ることが確認された。
しかしながら、更に望むらくは前記のつかみ板７ａを溶接する必要なく杭打ちできれば一層好都合である。
さらに、形状，寸法の異なる多種類の連結鋼管杭を同一の杭打抜機で打抜きできることが望ましい。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、連結鋼管に対して杭打抜専用の構成部材を溶接する必要無く、しかも多種類の連結鋼管に順応し得る、結鋼管杭の把持技術を提供しようとするものである。
（図７参照）連結鋼管は、重量を軽減してしかも剛性を上昇せしめ得るという効果を奏するので、杭としても、また芯材その他の構造部材としても重宝される。ただし本発明は、これを杭として用いる場合を適用の対象とする。
そして、この連結鋼管杭に杭継手（６ｄ，６ｅ）を取り付けて連結鋼管矢板（図示せず）とし、隣接する連結鋼管矢板と結合される場合が少なくない。
（図７（Ｃ）参照）杭継手（６ｄ，６ｅ）を設けて他の構造部材と継手結合する場合、鎖線ｐで示した区域が大凡の打設指定席であって、この区域ｐの外には障害物が存在する可能性が有ると考えねばならない。特に、「杭継手によって結合されるべき、隣接する連結鋼管矢板（図示せず）」が、半ば打設されて自立状態に仮設されている場合が有り得る。
このため「杭チャック２を備えた杭打抜機」は、その平面投影における輪郭が前記の区域ｐ（鎖線）内に収まることが望ましい。
本発明は上記の要請を容易にクリアーし得るように考慮を払って創作した。

前記の目的を達成するために創作した本願の請求項１に係る発明の構成は、
２本の鋼管を平行に並べるとともに、該２本の鋼管を細長い鋼材によって一体的に連結してなる連結鋼管杭を打ち込み、および／または引き抜く装置において、
鋼管の中心線に垂直な面を想定し、この面上で２本の鋼管の中心点を結ぶ線をＸ軸とし、
起振機の下方に複数個のチャック（２）が設けられ、該チャック（２）が前記２本の鋼管のそれぞれを、Ｘ軸に関して対称な箇所で把持し得るようになっており、
前記複数個のチャック（２）が起振機に対し、スライド機構（９）を介して接続されていて、
上記スライド機構は、鋼管に直交する仮想の面に沿って相対的にスライドし、または回動し得る機能を有するものであることを特徴とする。
以上に説明した請求項１の発明方法によると、チャックを介して連結鋼管杭に加えられる重力荷重および杭打荷重の合力の作用線が、該連結鋼管杭の中心線と一致する。
このため、連結鋼管杭に対して、その長手方向に、均一な杭打抜力が与えられ、該連結鋼管杭を正しい方向に効率良く打ち込み、または引き抜くことができる。
その上、チャックによる連結鋼管の把持箇所が変わったり、連結鋼管の寸法が変わったりしても該連結鋼管を均一に把持することができる。

請求項２に係る発明の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、前記複数個のチャックが、鋼管の内周面に対応する凸円柱面を有するチャッキングプレート（１０Ａ，１１Ａ）と、鋼管の外周面に対応する凹円柱面を有するチャッキングプレート（１０Ｂ，１１Ｂ）とを備えており、
かつ、これらチャッキングプレートの複数種類が用意されていて、連結鋼管杭の形状，寸法に応じて着脱交換し得る構造であることを特徴とする。
以上に説明した請求項２の発明を適用すると、チャックによる連結鋼管の把持箇所が変わったり該鋼管の直径寸法が変わったりしても、チャックと連結鋼管とが均一に接触し、局部的な高圧で鋼管を傷つけたり曲げたりする虞れが無い。

請求項１の発明によると、チャックを介して連結鋼管杭に加えられる重力荷重および杭打荷重の合力の作用線が、該連結鋼管杭の中心線と一致する。
このため、連結鋼管杭に対して、その長手方向に、均一な杭打抜力が与えられ、該連結鋼管杭を正しい方向に効率良く打ち込み、または引き抜くことができ、
かつ、チャックによる連結鋼管の把持箇所が変わったり該鋼管の直径寸法が変わったりしても、該連結鋼管を均一に把持することができる。
請求項２の発明によると、チャックによる連結鋼管の把持箇所が変わったり該鋼管の直径寸法が変わったりしても、チャックと連結鋼管とが均一に接触し、局部的な高圧で鋼管を傷つけたり曲げたりする虞れが無い。

図１は、本発明の要部を示し、（Ａ）は模式的な底面図、（Ｂ）はその概要的なｂ−ｂ断面矢視図である。
符号８を付して示したのはチャック機構のベース板であって、図外の起振機の下部に固着されている。上記ベース板８の下側（本図（Ａ）において紙面の手前側）に、スライド機構９を介して４組のチャック２Ａ〜２Ｄが配設されている。
上記スライド機構は、ベース板８とチャックとを水平面で当接させ、ボルトナットと長孔（共に図示省略）で締結したものであって、水平面内の移動と回動とを調節できるようになっている。打ち抜き作業の対象である連結鋼管の仕様（形状寸法）が一定の場合は、上記スライド機構９を省略することもできる。
前記４組のチャックは相互に等しい構成機器であるが、説明の便宜上２Ａ〜２Ｄと名付けて区別する。

説明の便宜上、２本の鋼管５ａの中心点を結ぶ線をＸ軸とし、該２本の鋼管の中心点間の中央の点を座標原点０と名付ける。
上記４組のチャックは、平面図形において座標原点に関して対称に配置されている。

チャック２Ａとチャック２Ｄとは座標原点Ｏに関して対称に配設され、
チャック２Ｂとチャック２Ｃとも座標原点Ｏに関して対称に配設されている。本発明を実施する際、少なくとも２組のチャック（例えばチャック２Ａと同２Ｄと）が対称に位置していれば足りる。
本図の例においては、２組のチャック２Ａとチャック２Ｂとを１グループと見、２組のチャック２Ｃとチャック２Ｄとを１グループと見たとき、上記双方のグループが座標原点Ｏに関して対称を成している。本発明を実施する場合、なるべく本例のように対称性を高く構成することが望ましい。
さらに、チャック２Ａ，２Ｃとチャック２Ｂ，２Ｄとは、Ｘ軸に関して対称を成している。
このように各チャックを対称に配置しておくと、これらのチャックを介して連結鋼管６に与えられる振動および打抜力の合力の作用線が中心線と一致する。

図２は、把持装置を各種仕様の連結鋼管に適応させる技術を説明するために示したものである。（Ａ）図に実線で示した鋼管５ａがＨ型鋼６ｂに溶接されている場合、チャック（図示省略）は矢印ｒ，ｒ′のごとく法線方向に該鋼管５ａ（実線）に挟みつけねばならないが、
鎖線で描かれているように大径の鋼管５ｂが溶接されている場合は、チャックによって矢印Ｒ−Ｒ′に挟みつけねばならない。
このような挟みつけ方向の変化に対応する一つの方策として、チャックを垂直軸周りに回動させることも有効である。チャックを垂直軸周りに回動させる手段としては、特開平１０−１４７９３３号に開示された公知の機構を適用することができる。

図２（Ｂ１）および（Ｂ２）は、鋼管の径の大小に対してチャック２を適合させるための、前記と異なる方策の模式図である。
鋼管の内周面の半径がｒ１，外周面の半径がｒ２である場合、半径ｒ１の凸円柱面を有するチャッキングプレート１０Ａと、半径ｒ２の凹円柱面を有するチャッキングプレート１０Ｂとをチャック２の挟みつけ部に装着する。
鋼管の径が大きくなって、内周面の半径がＲ１，外周面の半径がＲ２になると、半径Ｒ１の凸円柱面を有するチャッキングプレート１１Ａ、および半径Ｒ２の凹円柱面を有するチャッキングプレート１１Ｂに交換して装着する。これにより
、鋼管の被把持箇所の曲率の変化、および切線方向の変化に順応することができる。

図３は、本発明を創作する過程における第２の試案を示し、図３（Ａ）は、連結鋼管杭を形成している２本の鋼管５ａを把持するための４組のチャック２を実線で描いてある。
この試案では、Ｈ型鋼６のウェブ６ｂｗに平行な仮想の直径Ｄ−Ｄ上にチャック２が配置されていて、それぞれのチャック２が鋼管５ａを、その直径方向に挟みつけて把持できるようになっている。この第２の試案は、比較的管径の小さい連結鋼管杭の把持に適している。
この図３（Ａ）は、さらに、Ｈ型鋼６を挟みつけて把持するようにした構造のチャック１５を点線で描いてある。本図３（Ａ）に示した１組のチャック１５でＨ型鋼６のウェブ６ｂｗを挟みつけると、連結鋼管杭の打ち抜きに必要な把持力を得るために強い力で挟圧しても該Ｈ型鋼６が充分な剛性を示す。このような把持は、連結鋼管杭を圧入式打抜機で把持する場合に好適である。
その理由は次のとおりである。すなわち、振動式の杭打抜機は杭の上端部を把持して打抜作業を行なうことも、杭の中ほどの箇所を把持して打抜作業を行なうことも比較的容易である。しかし、圧入式の杭打抜機は通常、杭の長手方向に関して中ほどの箇所を該杭の外側から把持することが必要である。こうした観点から、チャックの１部分を連結鋼管の中へ挿入することなく、その外側から把持する構造のチャック１５（点線）は圧入式の杭打抜機に好適である。

前記のチャック１５に対してＨ型鋼６が大きい剛性を示したのは、ウェブ６ｂｗが挟圧力に耐えるための補強材として作用するからである。
同様の観点から、Ｈ型鋼６のフランジ６ｂｆの幅いっぱいに挟みつけたり、フランジ６ｂｆの幅方向の端部（鋼管５ａとの接合部）付近を挟みつけたりすることも推奨される。その理由は、フランジ６ｂｆ鋼管５ａ接されている箇所は、該鋼管５ａによって補強された形になっているからである。
図３（Ｂ）は本発明を創作する過程における第３の試案を示し、実線で描いた２組のチャック２は、Ｈ型鋼６ｂのフランジ６ｂｆの幅方向の端部を把持できるように、中心線（点）Ｏに関して対称に配設されている。
また、図３（Ｂ）に点線で描いたチャック２′は、Ｈ型鋼６ｂのウェブ６ｂｗの中央部を把持できるように、中心線（点）Ｏに関して対称に配設されている。
前記図３（Ｂ）のチャック２のように配設し、またはチャック２′のように配設すると、連結鋼管杭に対して偏ることなく振動および／または打抜方向の力を与えることができる。

（図３（Ａ）参照）前記４組のチャック２は、それぞれ「連結鋼管杭全体の中心点Ｏを通る対称線Ｘ−Ｘに直交する仮想の直径Ｄ−Ｄの両端部」に設けられているが、
鋼管５ａの肉厚寸法誤差や直径寸法の変化に対応できるように、直径Ｄ−Ｄ方向にスライドし得るスライド機構１２が設けられている。
上記スライド機構１２を設けておくと、前記のチャック２で鋼管５ａを把持したとき、該鋼管を直径方向に押圧したり、直径方向に引っ張ったりすることなく正確かつ安定に把持することができる。

図４（Ａ）は、参考例を示す模式的な平面図である。「鋼管５ａが細長い鋼材またはＨ型鋼に接続（溶接）されている箇所」の直近の部分をチャック２で把持する。
この図４（Ａ）の参考例においては、比較的細長い形状のベース板８の両端付近に２個のチャック２が設置されている。これだけでは本発明の特徴を掴みにくいが、ベース板８に対し、スライド機構９を介してチャック２を装着することによって、座標原点Ｏに関して点対称の２箇所を把持できるようになる。
本発明の実施形態においては、図４（Ｂ）に示す如く、追加のベース板８´を設けて２組のチャック２を加えると、連結鋼管の４箇所を対称に把持するので、強い打ち抜き力を均等に与えることができる。

本発明の要部を示し、（Ａ）は模式的な底面図、（Ｂ）はそのｂ−ｂ断面矢視図である。 （Ａ）はチャックによって連結鋼管を均一に把持することの必要性を説明するための平面図、（Ｂ１）および（Ｂ２）は連結鋼管を均一に把持するための構造を説明するための水平断面図であって、請求項２に対応する。 （Ａ）は本発明を創作する過程における第２の試案を示す平面図、（Ｂ）は本発明を創作する過程における第３の試案を示す平面図である。 （Ａ）は本願発明の参考例を説明するために示した模式的な平面図、（Ｂ）は本発明の実施形態を示す平面図である。 公知の杭チャックを説明するために示したものであって、（Ａ）は鋼矢板を把持した状態の模式的な斜視図、（Ｂ）はその水平断面図、（Ｃ）はチャックの１例の断面図、（Ｄ）はこれと異なるチャックの外観図である。 公知のチャックによって鋼管杭を把持した状態を示し、（Ａ）は模式的な斜視図、（Ｂ）は模式的な断面図である。 連結鋼管杭を説明するために示したもので、（Ａ）および（Ｂ）は公知例の平面図、（Ｃ）は試案の連結鋼管杭の模式的な平面図である。

符号の説明

１ｓ…鋼矢板、１ｐ…鋼管杭、２，２′…チャック、３…チャック、３ａ…二又状本体、３ｂ…油圧シリンダ、３ｃ…チャッキングプレート、４…チャック、４ａ…固定アーム、４ｂ…可動アーム、４ｃ…軸、４ｄ…油圧シリンダ、４ｅ…チャッキングプレート、
５…連結鋼管、５ａ…鋼管、５ｂ…つなぎ板、６…連結鋼管、６ａ…鋼管、６ｂ…Ｈ型鋼、６ｂｆ…フランジ、６ｂｗ…ウェブ、６ｃ，６ｄ，６ｅ…杭継手、７…試案の連結鋼管、７ａ…つかみ板、８…チャックのベース板、８′…追加のベース板、９…スライド機構、１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ…チャッキングプレート、１２…スライド、１３…チャック、１４…調節可能なチャック、１５…チャック、１６…作業対象杭。

Claims (2)

1. ２本の鋼管を平行に並べるとともに、該２本の鋼管を細長い鋼材によって一体的に連結してなる連結鋼管杭を打ち込み、および／または引き抜く装置において、
   鋼管の中心線に垂直な面を想定し、この面上で２本の鋼管の中心点を結ぶ線をＸ軸とし、
   起振機の下方に複数個のチャック（２）が設けられ、該複数個のチャック（２）が前記２本の鋼管のそれぞれを、Ｘ軸に関して対称な箇所で把持し得るようになっており、
   前記複数個のチャック（２）が起振機に対し、スライド機構（９）を介して接続されていて、
   上記スライド機構は、鋼管に直交する仮想の面に沿って相対的にスライドし、または回動し得る機能を有するものであることを特徴とする、連結鋼管杭及び連結鋼管矢板の打抜装置。
2. 前記複数個のチャックが、鋼管の内周面に対応する凸円柱面を有するチャッキングプレート（１０Ａ，１１Ａ）と、鋼管の外周面に対応する凹円柱面を有するチャッキングプレート（１０Ｂ，１１Ｂ）とを備えており、
   かつ、これらチャッキングプレートの複数種類が用意されていて、連結鋼管杭の形状，寸法に応じて着脱交換し得る構造であることを特徴とする、請求項１に記載した連結鋼管杭及び連結鋼管矢板の打抜装置。

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