JP4997507B2 - 杭打抜機用チャックのアタッチメント - Google Patents

Description

本発明は、単一の杭打抜機によって複数型式の杭を容易に打設し得るように改良した治具に関するものである。

杭打ち工事においては、複数種類の杭を打設しなければならない場合が、しばしば発生する。水底地盤または軟弱地盤に対して、多数の矢板を正確に配列して打設する場合も、その１例である。
図５は、杭を正確に列設する工事を説明するために示した模式的な平面図である。
図５（Ａ）は、多数の鋼矢板１が、継手を組み合わせて列設されている。その整列を規制するため導枠２が用いられている。
図５（Ｂ）は、ハット形矢板３が配列されている例であって、その整列を導枠４で規制されている。

平坦な通常地盤に杭を打設する場合、前記の導枠は地面の上に置きさえすれば良いのであるが、水底地盤に杭を打設する場合、および非常に軟弱な地盤に杭を打設する場合は、何らかの手段で導枠を支持しなければならない。
なお、矢板とは板状の杭をいい、単に杭という場合は矢板を含む概念である。

図６は、水底地盤に杭を打設する場合、導枠を水面上に支持する手段を説明するために描いた模式図である。
符号４を付して示したのは導枠であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
導枠４を水面上に支持するため、導杭５と呼ばれる専用の杭が打設され、２本の導杭５，導杭５の上に導枠４が架け渡されている。

図６（Ｃ）は前記導杭を描いた外観斜視図である。Ｈ型鋼杭部５ｂの上端部に、１対のアーム状部５ａが溶接された構造である。
本例以外の構造の導杭も考えられるが、導枠によって規制される矢板（図５において符号１，３）と、導枠を支持する部材の支柱部分とは、互いに異なる型式の杭部材である。

導枠の支持に関しては、特許文献１として挙げた特開平８−２０９６５２号「桟橋の施工方法」が公知である。
この発明は、跳ねだし架台と定規（導枠と同意）との干渉を防止するための施工手順に関するものであって、水面上に定規（導枠）を設置する点で本願発明に類似しているが、杭を打設するという構成は含まれていない。
特開平８−２０９６５２号公報

図６（Ｃ）に示した導杭５も、図５に示した鋼矢板１およびハット形矢板３も、共に杭であって、杭打抜機（図示せず）のチャックで把持して地盤に打入される。
ところか、鋼矢板１，ハット形矢板３と、Ｈ型鋼杭部５ｂとは、杭材として異なる型式であるから同一のチャックで把持することができない。
そこで従来、一般には２台の杭打抜機（図示省略）を用い、その内の１台はＨ型鋼杭用のチャックを備えたものとし、他の１台は鋼矢板用またはハット形矢板用のチャックを備えたものとした。
（注）図示の鋼矢板１はＪＩＳに規定されており、詳しくはＵ形鋼矢板であるが、業界の通例として単に鋼矢板と言えばＵ形鋼矢板を意味する。

２台の杭打抜機を準備して交互に使用することは工事の経費を増加させる。
施工者がリース機を用いる場合はリース料金が高額となり、施工者が所有機を投入する場合は所有機械の稼働率が下がる。
こうした不具合を解消するため、杭打抜機の本体部分１個と、矢板用チャック１個と、Ｈ型鋼用チャック１個とを用いることも試みられた。即ち、１個の本体部分に対して２種類のチャックを着脱交換する工法である。
しかし、チャックの着脱交換を行なっている間、当該杭打抜機は作業を休止する。このため、杭の列設工事全体として工期が遅れてしまい、より多大な経済的損失を招いてしまうことになる。

以上の考察から『各種型式の杭を把持して打ち抜きすることのできるチャック装置』の開発が要望されているのであるが、杭の種類が非常に多く、種類によって把持態様が異なるので、汎用性の有るチャック装置の開発は著しく困難である。以下に、杭の主要な種類を説明する。
図７は、主要な杭の断面図である。（Ａ）はＵ形鋼矢板（略称：鋼矢板）１を示す。この種の杭は、固定爪７ａと可動爪７ｂとによってウェブを挟みつけて把持される。
図７（Ｂ）はＨ型鋼杭６を示す。Ｕ形鋼矢板と同様にしてウェブを挟みつけて把持される。
ところが、Ｕ形鋼矢板やＨ型鋼杭には大小各種の型式が有るので、その大きさに適合するチャックを用いなければならない。

図７（Ｃ）及び（Ｄ）はハット形鋼矢板を示す。
ハット形鋼矢板の形状寸法はＪＩＳ規格によって定められており、（Ｃ）図に示した１０Ｈと（Ｄ）図に示した２５Ｈとが有る。ただし、大小の種別は無く、杭継手間隔９００ミリメートルに統一されている。
ハット形鋼矢板をチャックで把持する場合は、図のように２箇所のフランジ部をそれぞれ挟みつける。
固定爪７ａと可動爪７ｂとを何れの側にしても良いのであるが、空間的余裕の少ない内側に固定爪７ａを位置させるのが通例である。

図８は各種の杭（矢板）把持形態を描いた説明図である。
（Ａ）図のようにＨ型鋼杭を打ち抜きするには、起振機ＶにＨ型鋼用チャック８を装着しなければならない。
（Ｂ）図のようにハット形鋼矢板３を打ち抜きするには、起振機Ｖにハット形鋼矢板用チャック９を装着しなければならない。
先に図６を参照して説明したような事情、その他の事情によって、「Ｈ型鋼杭やＵ字形鋼矢板」と、ハット形鋼矢板とを交互に打ち抜きしなければならない場合、起振機Ｖに対してＨ型鋼用チャック８とハット形鋼矢板用チャック９とを着脱交換するには多大の時間と労力とを要し、著しく不経済である。
（注）（図７参照）Ｕ形鋼矢板の把持とＨ型鋼杭の把持とは同じチャック装置を兼用で きるが、ハット形鋼矢板はフランジの２箇所を把持しなければならないので、ハッ ト形専用のチャック装置を用いなければならない。

さらに、図７（Ｃ），（Ｄ）に示したように、ハット形鋼矢板には１０Ｈ（浅形）と２５Ｈ（深形）との差が有り、「１対のフランジの成す角度」が異なっている。
このため、図８（Ｃ）に示したように、同じハット形鋼矢板であっても、深いハット形鋼矢板２５Ｈを打ち抜く際と、浅いハット形鋼矢板１０Ｈを打ち抜く際とではチャック装置を着脱交換しなければならないという困難が有る。
チャック装置の着脱作業を免れるために２台の起振機Ｖを使用することは甚だ不経済である。
特開平８−２０９６５２号

本発明は前述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は、
１台の起振機に対して、「Ｕ形鋼矢板及び又はＨ型鋼杭」と「浅いハット形鋼矢板（１０Ｈ）又は深いハット形鋼矢板（２５Ｈ）」とを交互に、かつ迅速容易に着脱交換し得る技術を提供するにある。

具体的には、ＪＩＳ規格ＳＰ−１０Ｈハット形鋼矢板専用のチャック装置を装着してＳＰ−１０Ｈハット形鋼矢板を打ち抜きしている起振機であっても、
ＪＩＳ規格ＳＰ−２５Ｈハット形鋼矢板専用のチャック装着を装着してＳＰ−２５Ｈハット形鋼矢板を打ち抜きしている起振機であっても、
起振機に対してチャック装置を着脱交換することなく、迅速容易にＵ形鋼矢板又はＨ型鋼杭を把持して打ち抜きすることができる、杭打抜機用チャックのアタッチメントを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために創作した本発明の核心は『１０Ｈハット形鋼矢板専用チャック装置によってでも、２５Ｈハット形鋼矢板専用チャック装置によってでも、自在に挟みつけ得る構造物』を作ることである。
後に詳しく説明するが、図１０（Ｂ）に示した構造物は、１０Ｈ専用チャックによってでも、２５Ｈ専用チャックによってでも任意に挟みつけることができる。実際には、この図１０（Ｂ）の構造物は如何にも弱々しいので補強リブを付して、図１０（Ｃ）のような構造物として実用に供することとなる。

前記図１０（Ｂ）の構造物を模式的に描いた平面図は図１１の如くであって、
実線で描いた１対のチャック（９Ａ，９Ａ）によっても、鎖線で描いた１対のチャック（９Ｂ，９Ｂ）によっても、任意に把持したり解放したりすることができる。
図１０（Ｂ）に描かれている垂直な４枚の板状部材は、図１１において斑点を付して描かれている。説明の便宜上、これら４枚の垂直板をエレメント板と呼ぶ。
垂直とは、正常な使用状態における基準姿勢が地球に対して垂直であることを意味している。

前述の原理に基づく具体的な構成として、請求項１に係る発明のアタッチメントは、
杭用のチャックに対して着脱可能なベース部材の上に、フランジ連設体が固着されており、
上記のフランジ連設体は、垂直な４枚のエレメント板を有していて、次のように構成されていることを特徴とする。
すなわち、特定の型式のハット形鋼矢板（Ｈ１０）を、２メートル以下の長さに切断して、ベース部材上に立てた状態を想定し、該ハット形鋼矢板の１対のフランジを抽出して、これら２枚のフランジに対応する２枚の垂直板を２枚のエレメント板とし、
前記と異なる型式のハット形鋼矢板（Ｈ２５）を、２メートル以下の長さに切断して、ベース部材上に立てた状態を想定し、該ハット形鋼矢板の１対のフランジを抽出して、これら２枚のフランジに対応する２枚の垂直板を２枚のエレメント板とし、
上記計４枚のエレメント板によってフランジ連設体を構成する。

請求項２の発明に係るアタッチメントの構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、
前記のフランジ連設体は、フランジに対応する４枚のエレメントに補強リブを設けて成り、
上記の補強リブが次のように構成されていることを特徴とする。
片方の型式のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメント板のそれぞれを、チャックの固定爪と可動爪とによって挟みつけた状態、および、他方の型式のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメント板を挟みつけた状態を想定し、何れの場合にもチャックの固定爪や可動爪と干渉しないように補強リブの形状寸法を設定する。

請求項３の発明に係るアタッチメントの構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、
前記各２枚のエレメント板は、それぞれ、杭用チャックの中心線を含む仮想の面に関して対称であることを特徴とする。
上記の対称とは、いわゆる鏡像対称を意味するものである。

請求項１に発明に係るアタッチメントを適用すると、
ベース部材の上に固着されている特定の型式（例えば１０Ｈ）のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメント板からなるフランジ連設体は、これを特定の型式（１０Ｈ）のハット形鋼矢板専用のチャック装着によって把持することができ、
かつ、前記ベース部材の上に固着されている他型式（例えば２５Ｈ）のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメントから成るフランジ連設体は、これを他型式（２５Ｈ）のハット形鋼矢板専用のチャック装着によって把持することができる。
しかも、前記のベース部材は杭用チャックに対して着脱可能であり、この杭用チャックはＵ形鋼矢板用のチャックとすることができる。（注）Ｕ形鋼矢板用チャックは、ほぼ同じ大きさのＨ型鋼杭を把持することができる。
そこで、予め、本発明アタッチメントのベース部材をＵ形鋼矢板用のチャックに装着しておいて、
起振機に装着されてハット形鋼矢板を把持し、打ち抜きしているハット形鋼矢板専用チャックの把持を解除し、本発明アタッチメントのフランジ連設体に持ち替えると、起振機を交換することなく、Ｕ形鋼矢板またはＨ型鋼杭を把持して打ち抜くことができる。
上述の作業の間に、起振機に対してチャック装置を着脱交換する操作を必要としない。

以上に述べた請求項１の発明に係るアタッチメントに対して請求項２の発明を併せて適用すると、
請求項１を適用して設けたエレメント板を、その把持操作の邪魔にならないように補強することができる。

請求項３の発明を、前記請求項１の発明に係るアタッチメントに対し併せて適用すると、
フランジ連設体を把持したハット形鋼矢板専用チャックの中心線と、本発明に係るアタッチメントを介して杭用チャックに把持されたＵ形鋼矢板またはＨ型鋼杭の中心線とが同心に揃えられる。
このため、寸法的に正確であり、かつエネルギー効率の良い杭打抜作業を行なうことができる。

先ず、本発明を創作するに至った思考過程について説明する。
図９は、設計的に想定した仮想の平面図であって、符号１１を付して示したのはベース部材である。このベース部材上に、浅いハット形鋼矢板１０Ｈと、深いハット形鋼矢板２５Ｈとを、それぞれ垂直に立てた状態を想定する。
鎖線で描いた浅いハット形鋼矢板１０Ｈは、ウェブ１０ＨＷの両側にフランジ１０ＨＦが、更にその両側にアーム１０ＨＡが、一体に連設されている。
符号Ｈａを付して示したのは、前記ベース部材１１の中心を通り、該ベース部材に垂直な仮想の面である。
前記の浅いハット形鋼矢板を、前記仮想の垂直面Ｈａに関して対称に配置する。

同様に、実線で描いた深いハット形鋼矢板２５Ｈは、ウェブ２５Ｈの両側にフランジ２５Ｈが、更にその両側にアーム２５ＨＡが、一体に連設されて成り、前記と異なる仮想の垂直面Ｈｂに関して対称に配置する。
一つの垂直線を通る垂直面は無数に存在するが、本発明を実施する際、前記仮想の垂直面Ｈａ，Ｈｂは任意に設定することができる。
ただし本発明者らの実験的研究によれば、本例のように、相互に６０度前後で交差するように垂直２面を設定すると好都合である（好都合ということの具体的な意味については図１０（Ｃ）を参照して後に説明する）。

先に述べたように図９においては、設計的に仮想しているのであるが、
浅いハット形鋼矢板１０Ｈを実体の部材としてベース部材１１の上に直立させて固定すると、浅いハット形鋼矢板専用のチャック（図示省略）によってこれを把持することができる。この場合、十数メートルの長尺の鋼矢板を用いる必要は無いので、適宜の長さに切り用いれば良い。その長さ寸法は、要するに、チャックで把持するに必要で充分な程度であるが、いくら長くても２メートルは必要としない（ハット形鋼矢板の全幅寸法が９００ミリメートルであるから、これと大差の無い長さが適当である）。

同様に、深いハット形鋼矢板２５Ｈを適宜の長さに切り縮めてベース部材１１の上に直立させて固定すれば、深いハット形鋼矢板用のチャック（図示省略）によってこれを把持することができる。
ところが、浅いハット形鋼矢板１０Ｈと、深いハット形鋼矢板との両方をベース部材１１の上に立設することができないという問題に直面する。
その理由は、浅いハット形鋼矢板用のチャック（図示省略）によって浅いハット形鋼矢板１０Ｈを把持しようとすると、併設されている深いハット形鋼矢板が邪魔になって把持できない（その反対に、深いハット形鋼矢板２５Ｈを把持しようとすると、今度は浅いハット形鋼矢板１０Ｈが邪魔になって把持できない）からである。

このように、浅いハット形鋼矢板と深いハット形鋼矢板とが互いに邪魔し合う問題を如何にして解決するかという処から本発明が生まれた。
図９において、浅いハット形鋼矢板１０Ｈを把持するために必要なのは、その内で１対のフランジ１０ＨＦだけである。この、把持に必要な部分に斑点を付して示した。
同様に、深いハット形鋼矢板２５Ｈを把持するに必要な部分は、その内で１対のフランジ２５ＨＦだけである。この、把持に必要な部分に斑点を付して示した。
上述のようにして斑点を付した部分をエレメント板と名付ける。
このエレメント板は、ハット形鋼矢板のフランジに対応する板状の部分であり、
また、ハット形鋼矢板用のチャック（図示省略）で把持するについての必要かつ充分な部分である。

図９に描いた２個のハット形鋼矢板の中から、把持に関与しないウェブとアームとを取り除くと図１０（Ａ）のようになる。
ハッチングを付して示した部材はフランジに対応するエレメント板である。
この部材は図９において符号１０ＨＦ，２５ＨＦを付した構成部分に相当しているが、鋼矢板の一部分ではなくて単品の板状部材であることを表して、１０ＨＦ′，２５ＨＦ′というようにダッシを付した。
符号１２を付して示したのは、エレメント板を固着されたベース部材１１を図外のＨ型鋼用チャック（図２を参照して後述）に装着するための継手フランジである。
図１０（Ａ）において、エレメント板１０ＨＦ′と同２５ＨＦ′とを同一平面上に揃えて配置すると見掛け上はエレメント板の数が減少する。しかし、機能的に２枚のエレメント板と等価であるから、本発明においては、これを２枚のエレメント板と見做す。

図１０（Ａ）の構成を斜視図として描くと図１０（Ｂ）のごとくである。４個のエレメント板の上下方向の長さ寸法は約１メートルに設定し、大きくても２メートルを越えない。
このように４枚の、フランジに対応するエレメント板１０ＨＦ′，２５ＨＦ′を設けると（図１１参照）実線で描かれた１対の深ハット形鋼矢板用チャック９Ａ，９Ａでエレメント板２５ＨＦ′，２５ＨＦ′を把持することもでき、
鎖線で描かれた１対の浅ハット形鋼矢板用チャック９Ｂ，９Ｂによってエレメント板１０ＨＦ′１０ＨＦ′を把持することもできる。，
ただし、深ハット形鋼矢板用チャックと浅ハット形鋼矢板用チャックとは交互に交替してエレメント板を把持するのであって、同時に両方で把持することはできず、又、その必要も無い。

以上の考察により、図１０（Ｂ）の構成で所望の機能が果たされることを確認したが、
この状態は構造力学的に不安である。すなわち、エレメント板の上端付近に、板面と直交する方向の外力を受けると、付根付近（下端部）に大きい曲げ応力を生じて、変形したり破断したりする虞れが大きい。
そこで、適宜に補強リブを付して図１０（Ｃ）のようなフランジ連設体１４Ａ，１４Ｂを構成する。この状態の平面図を図１０（Ｄ）に示す。
符号１３を付して示したのは補強リブである。本実施形態においては２個のエレメント板が補強リブ１３で連結されて、２個のフランジ連設体１４Ａ，１４Ｂが形成されている。
このようにして２個のフランジ連設体を形成するについて、図９に示した２面の垂直面Ｈａ，Ｈｂの交角を約６０度に設定すると好都合である。

図１は本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は前掲の図１０（Ｄ）の詳細図である。
図の左上部に描かれているエレメント板１０ＨＦ′と同２５ＨＦ′とが補強リブ１３で連結され、さらに両端付近に補強リブ１３を付してフランジ連設体１４Ａが構成されている。
図の右下部に描かれているエレメント板１０ＨＦ′とエレメント板２５ＨＦ′とが補強リブ１３で連結され、さらに両端付近に補強リブ１３を付してフランジ連設体１４Ｂが構成されている。
図１（Ｂ）は、前述の（Ａ）図に描かれた実施形態に係る構造体の斜視図である。
継手フランジ１２はベース部材１１に溶接されていて、図外のＨ型鋼用チャックに装着するための部材であり、取付ボルト用のボルト孔１２ａが穿たれている。

図１（Ｂ）に示した実施形態の構造物（アタッチメント）の使用状態を図２に示す。
前記の継手フランジ１２が、Ｈ型鋼用チャック８のチャック側フランジ８ａに結合されている。
フランジ連結体１４Ａ，及び同１４Ｂを利用すると、深いハット形鋼矢板用チャックでこれを把持することもでき、浅いハット形鋼矢板用チャックで把持することもできる。
一方、Ｈ型鋼用チャック８は、導杭５を形成するＨ型鋼杭部５ｂを把持することができる。また、図外のＵ形鋼矢板を把持することもできる。

図３は、前掲の図１と異なる実施形態を示す。
前記実施形態と異なるところは、ベース部材１１と継手フランジ１２とを別体に構成することなく、円形ベース部材１１にボルト孔１１ａを設けたことである。
これにより、図４に示したように、前記円形のベース部材１１をチャック側フランジ８ａに当接させてボルト１５で結合することができる。

本発明の実施形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。 上記実施形態の使用状態を描いた斜視図である。 前記と異なる実施形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図である。 図３に示した実施形態の使用状態を描いた斜視図である。 矢板を列設するために用いられる公知の導枠の平面図である。 前記公知の導枠を説明するために示したもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は部分斜視図である。 公知の各種矢板およびＨ型鋼杭を示す平面図にチャックを付記した図である。 各種の杭を把持するための各種の公知のチャックを描いた斜視図である。 本発明を創作するに至った思考過程を説明するために示したもので、２種類のハット形鋼矢板を描いた仮想の平面図である。 本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は必要最小限の構成部材を描いた平面図。（Ｂ）はその斜視図、（Ｃ）は補強した状態の斜視図、（Ｄ）は同じく平面図である。 前掲の図１０（Ａ）に示した最小限の構成部材の作用効果を説明するための模式的な平面図である。

符号の説明

５…導杭
５ａ…アーム状部
５ｂ…Ｈ型鋼杭部
８…Ｈ型鋼用チャック
８ａ…チャック側フランジ
１０Ｈ…浅いハット形鋼矢板
１０ＨＡ…アーム
１０ＨＦ…フランジ
１０ＨＦ′…フランジに対応するエレメント板（略称：エレメント板）
１０ＨＷ…ウェブ
１１…ベース部材
１１ａ…ボルト孔
１１Ｒ…円形ベース部材
１２…継手フランジ
１２ａ…ボルト孔
１３…補強リブ
１４Ａ，１４Ｂ…フランジ連設体
１５…ボルト
２５Ｈ…フランジ
２５ＨＡ…アーム
２５ＨＦ…フランジ
２５ＨＦ′…フランジに対応するエレメント板（略称：エレメント板）
２５ＨＷ…ウェブ

Claims (3)

1. 杭用のチャックに対して着脱可能なベース部材の上に、フランジ連設体が固着されており、
   上記のフランジ連設体は、垂直な４枚のエレメント板を有していて、次のように構成されていることを特徴とする、杭打抜機用チャックのアタッチメント。
   特定の型式のハット形鋼矢板を、２メートル以下の長さに切断して、ベース部材上に立てた状態を想定し、該ハット形鋼矢板の１対のフランジを抽出して、これら２枚のフランジに対応する２枚の垂直板を２枚のエレメント板とし、
   前記と異なる型式のハット形鋼矢板を、２メートル以下の長さに切断して、ベース部材上に立てた状態を想定し、該ハット形鋼矢板の１対のフランジを抽出して、これら２枚のフランジに対応する２枚の垂直板を２枚のエレメント板とし、
   上記計４枚のエレメント板によってフランジ連設体を構成する。
2. 前記のフランジ連設体は、フランジに対応する４枚のエレメントに補強リブを設けて成り、
   上記の補強リブが次のように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載した杭打抜機用チャックのアタッチメント。
   片方の型式のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメント板のそれぞれを、チャックの固定爪と可動爪とによって挟みつけた状態、および、他方の型式のハット形鋼矢板のフランジに対応する２枚のエレメント板を挟みつけた状態を想定し、何れの場合にもチャックの固定爪や可動爪と干渉しないように補強リブの形状寸法を設定する。
3. 前記各２枚のエレメント板は、それぞれ、杭用チャックの中心線を含む仮想の面に関して対称であることを特徴とする、請求項１に記載した杭打抜機用チャックのアタッチメント。

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