JP5929299B2 - 掴持機構及び掴持機構を用いた施工方法並びに杭圧入引抜機 - Google Patents

Description

本発明は、杭あるいは柱、橋脚等の柱状物の掴持機構及びその掴持機構を用いた施工方法並びにその掴持機構を備えた杭圧入引抜機に関するものである。

杭の圧入施工現場において、鋼管杭や柱あるいは橋脚等の柱状物から圧入装置のチャック単体及びクランプを装着したり取り外したりする場合に、柱状物の構造上あるいは長尺杭等の理由で抜き取ることができなかったり、あるいは困難な場合がある。
そのため、従来より特許文献１に示すような、柱状物の掴持機構が提案されていた。

特開平１０−３１７３７９号公報

特許文献１の発明は、中心に鋼管（３）を挿通する開口部を有する昇降枠（５９）に、昇降枠（５９）に取付けられたモータ（８４、８５）により回転される回転輪を取付ける。回転輪に鋼管を把持するチャック装置を取付ける。昇降枠（５９）および回転輪のうち、少なくとも昇降枠を、それぞれ、周方向に複数個に分割された分割体（６０、６１）により構成する。
各分割体（６０、６１）の結合部の少なくとも一部の結合を解いて分割体（６０、６１）間を開くことにより、鋼管（３）を側方から挿入する隙間が分割体（６０、６１）間に形成されるものである。

前記発明によれば、鋼管を横移動によって昇降枠内および回転輪内に入れることが可能となるため、上方に障害物がある場合でも鋼管の下端を低い位置にして昇降枠等の枠内に入れることができるから、鋼管の長さの制限が緩和され、比較的長い鋼管を使用することが可能となる。
従って、作業空間の高さが低い場合においても、継ぎ足しに要する労力および時間を短縮し、鋼管埋設能率を向上させることができるという効果を奏する。

しかしながら、前記特許文献１記載の発明は、昇降枠について周方向に複数分割された分割体から構成されているが、圧入機本体は進行方向に対してチャック装置の後側に配置されているため、同一進行方向のまま連続して鋼管の圧入施工をすることはできないのである。

すなわち、図１１（Ａ）に示すように、一方向開閉可能なフレーム１０１、１０２で柱状物Ｘ、Ｙを連続して掴持する場合には、柱状物Ｘへの施工が終了したのち、ロック手段１０３を解除して開閉手段１０４の回転支点を中心にフレーム１０１、１０２を回転させて掴持状態を解く。
次いで、図１１（Ｂ）に示すように、フレーム１０１、１０２全体を回転させ向きを変えながら次の柱状物Ｙ方向へ前進させて、開閉手段１０４を中心にフレーム１０１、１０２を回転させて柱状物Ｙを掴持する。

このように、一方向開閉可能なフレーム１０１、１０２では、柱状物Ｘの掴持状態を解除した後、柱状物Ｙへ全体を回転しながら移動する必要がある。そのためフレーム全体を回転させるための回転機構が別途必要となるため装置が大掛りとなり、作業工程も増加しコストも高くなるという問題点がある。

図１２に示す他の方法では、柱状物Ｘへの施工が終了したのち、ロック手段１０３を解除して、開閉手段１０４を中心にフレーム１０１、１０２を回転させて掴持状態を解く。
その後、後側へ移動し（矢印ａ）、柱状物Ｘとの干渉を避けるため側方（図中下方）へ移動して（矢印ｂ）から前進する（矢印ｃ）。その後側方（図中上方）へ移動して（矢印ｄ）から、再び前進して（矢印ｅ）開閉手段１０４を中心にフレーム１０１、１０２を回転させて柱状物Ｙを掴持する。

これらの施工方法では、柱状物Ｘへの掴持状態の解除後、フレームをいったん後退させて側方に回避させてから前進させて再び側方に移動させて、柱状物Ｘを迂回するように移動するという複雑な動きが要求される。
そのためフレームの側方への回避をするための操作やそのための装置等が別途必要となるため装置が大掛りとなり、作業工程も増加しコストも高くなるという問題点がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するもので、掴持機構を杭や柱、橋脚等の柱状物の上方から挿入したり抜き上げたりすることができない等、柱状物から掴持機構を取り外すことが困難な施工環境下で、柱状物の圧入進行方向に対して掴持機構の向きを変えずに、かつ側方に迂回することなく、柱状物間を結ぶ直線あるいは曲線の線上に沿って、あたかも柱状物を通過するようにして移動しながら、掴持機構の取り付け及び取り外しを可能にするものである。
この掴持機構は、例えば橋脚部のように一列に並んだ柱状物を補強する工事の際に同一進行のまま施工可能である等、連続した柱状物間の移動の際にその効果が最も得られるものであり、またこの掴持機構を杭圧入引抜機に装備すると効率の良い杭の圧入引抜作業が可能となるのである。

請求項１に記載の発明は、柱状物を掴持する掴持機構であって、進行方向に対して平行に対向して配置された一対の固定フレームと、前記固定フレームに連結された一対の開閉フレームとを備え、前記一対の固定フレームと前記一対の開閉フレームのいずれか一方または両方に、柱状物を掴持するチャック手段を構成し、前記開閉フレームと前記固定フレームは開閉手段によって開閉可能に連結されると共に、ロック手段によってロック可能に連結され、前記ロック手段を解除して開閉フレームを開閉手段によって交互に開いて進行方向に移動することを特徴とする掴持機構である。

請求項２に記載の発明は、柱状物を掴持する掴持機構であって、柱状物を掴持するチャック手段を備えた一対の半円形のフレームと、前記半円形のフレームの両端に配置されたロック手段を備え、前記ロック手段を解除して半円形のフレームを交互に開いて進行方向に移動することを特徴とする掴持機構である。

請求項３に記載の発明は、進行方向に対して平行な柱状物を掴持する一対の固定フレームと、前記固定フレームに開閉手段によって開閉可能に取り付けられると共に、ロック手段によってロック可能に取り付けられた前側の開閉フレームと後側の開閉フレームとからなり、前記一対の固定フレームと一対の開閉フレームのいずれか一方または両方に、柱状物を掴持するチャック手段を構成した掴持機構を用いた施工方法であり、前記前側の開閉フレームを開閉手段によって開いて前方に移動させて柱状物を収容した後ロックしてチャック手段により柱状物を掴持し、その後、チャック手段を解除し、後側の開閉フレームのロック手段を解除して開閉手段によって開いて、掴持機構を前方に移動させて柱状物より離脱し、次いで、前記後側の開閉フレームをロックしてから、前側の開閉フレームを開いて前進させて次の柱状物を収容した後ロックして柱状物を掴持することにより、柱状物の圧入進行方向に対して向きを変えずに移動することを特徴とする掴持機構を用いた施工方法である。

請求項４に記載の発明は、柱状物を掴持するチャック手段を備えた一対の半円形のフレームと、前記半円形のフレームの両端に配置されたロック手段を備えた掴持機構を用いた施工方法であり、前側のロック手段を解除して半円形のフレームを後側のロック手段を中心に開いて前進させて柱状物を収容した後、前側のロック手段をロックしてチャック手段により柱状物を掴持し、次いで、チャック手段を解除して、後側のロック手段を解除して半円形のフレームを前側のロック手段を中心に開いて前進させて柱状物より離脱してから後側のロック手段をロックし、その後、再び前側のロック手段を解除して半円形のフレームを後側のロック手段を中心に開いて前進させて次の柱状物を収容していき、前記と同様に動作を繰り返していくことで、柱状物の圧入進行方向に対して向きを変えずに移動することを特徴とする掴持機構を用いた施工方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の掴持機構を、柱状物を掴持する反力クランプ機構として上方に配置すると共に圧入チャック機構として下方に配置し、前記反力クランプ機構と圧入チャック機構をシリンダで連結した杭圧入引抜機であり、前記圧入チャック機構を圧入杭の上部に固定し、前記反力クランプ機構によって反力を得ながら、前記シリンダを作動して圧入チャック機構を下降して杭を圧入することを特徴とする杭圧入引抜機である。

請求項６に記載の発明は、請求項２記載の掴持機構を、柱状物を掴持する反力クランプ機構として上方に配置すると共に圧入チャック機構として下方に配置し、前記反力クランプ機構と圧入チャック機構をシリンダで連結した杭圧入引抜機であり、前記圧入チャック機構を圧入杭の上部に固定し、前記反力クランプ機構によって反力を得ながら、前記シリンダを作動して圧入チャック機構を下降して杭を圧入することを特徴とする杭圧入引抜機である。

請求項１記載の発明によれば、掴持機構は、一対の固定フレームと、この固定フレームに開閉手段とロック手段によって連結された一対の開閉フレームと、これらのフレームに構成したチャック手段よりなるから、簡易な構成でありながら柱状物を確実に掴持して作業が行えると共に、移動に際しても開閉手段とロック手段を使用して開閉フレームを交互に開閉することで迅速で効率の良い移動ができる。

請求項２記載の発明によれば、掴持機構は、ロック手段によって連結した一対の半円形のフレームと、これらのフレームに構成したチャック手段よりなるから、簡易な構成でありながら柱状物を確実に掴持して作業が行えると共に、移動に際してもロック手段を使用して半円形のフレームを交互に開閉するという簡易な作業で迅速で効率の良い移動ができる。

請求項３記載の発明によれば、一対の固定フレームに開閉手段により回動可能に取り付けた一対の開閉フレームを交互に開閉することにより、掴持機構を進行方向に対して向きを変えずに、かつ側方に迂回することなく柱状物間を結ぶ直線あるいは曲線の線上に沿って、柱状物を通過するように移動しながら掴持機構の取り付け及び取り外しができる。
そのため、柱状物に対して掴持機構の取り付け及び取り外しが困難な施工環境下での掴持機構の移動作業が効率よく行える。

請求項４記載の発明によれば、一対の半円形のフレームをロック手段を交互に開閉して、掴持機構を進行方向に対して向きを変えずに、かつ側方に迂回することなく柱状物間を結ぶ直線あるいは曲線の線上に沿って、柱状物を通過するように移動しながら掴持機構の取り付け及び取り外しができる。
そのため、柱状物から掴持機構を取り外すことが困難な施工環境下での掴持機構の移動作業が効率よく行える。

請求項５及び６記載の杭圧入引抜機は、前記請求項１及び２記載の掴持機構をそれぞれ反力クランプ機構と圧入チャック機構として用い、前記反力クランプ機構と圧入チャック機構をシリンダを介して連結した構成であり、反力クランプ機構で反力を得ながら杭の圧入作業が行え、杭圧入引抜機の移動に際しては、反力クランプ機構の開閉手段を交互に作動させることにより、同一進行方向のまま迅速に移動ができ作業効率が向上する。

本発明の掴持機構の実施形態１の平面図 本発明の掴持機構の実施形態１の作動説明図 本発明の掴持機構の実施形態２の拡大斜視図 本発明の掴持機構の実施形態２の拡大斜視図 本発明の掴持機構の実施形態２の作動説明図 本発明の杭圧入引抜機の側面図 本発明の杭圧入引抜機の斜視図 本発明の杭圧入引抜機の圧入チャック機構の実施例２の斜視図 本発明の杭圧入引抜機の圧入チャック機構の実施例３の斜視図 本発明の杭圧入引抜機の圧入チャック機構の実施例４の斜視図 従来の掴持機構の作動説明図 従来の掴持機構の作動説明図

掴持機構の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。
掴持機構１は、杭の圧入施工等に伴う柱状物の掴持工程における掴持機構１の進行方向に対して平行に一対の固定フレーム１１、１２を対向して配置してなり、一方の固定フレーム１１の一側に後側の開閉フレーム１３を開閉手段１５によって回動可能に取り付け、他側にはロック手段１８を設け前側の開閉フレーム１４の側部をロック可能にした構成である。

前記固定フレーム１２は、固定フレーム１１と同形状であり、一側に前側の開閉フレーム１４を開閉手段１６によって回動可能に取り付け、他側にはロック手段１７を設け、後側の開閉フレーム１３の側部をロック可能にした構成である。

前記開閉フレーム１３、１４は、前記のように固定フレーム１１、１２に、平行して対向に取り付けられている。

前記固定フレーム１１、１２と開閉フレーム１３、１４は同一形状の長方形であるが、形状や大きさはこの実施形態の限定されず任意に決定できる。

図中符号１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、それぞれ固定フレーム１１、１２と開閉フレーム１３、１４内部のシリンダ（図示せず）によって作動し柱状物を押圧して掴持するチャック手段である。
このチャック手段１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａは、図１のように一対の固定フレーム１１、１２と一対の開閉フレーム１３、１４の両方に構成してもよいが、いずれか一方のみの一対のフレームに構成してもよい。

上記のように構成した実施形態１の作用を基づいて説明する。
図２（Ａ）において、矢印で示す進行方向前方に位置する前側の開閉フレーム１４を開閉手段１６によって開いて掴持機構１を前方に移動させて、柱状物Ｘを掴持機構１の内部に収容した後、前側の開閉フレーム１４をロック機構１８で固定フレーム１１にロックして、チャック手段１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａにより柱状物Ｘを掴持して図２（Ｂ）の状態とする。その後柱状物Ｘに対して圧入等の作業を行う。

前記圧入等の作業の終了後、図２（Ｃ）に示すように、チャック手段１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを解除し、後側の開閉フレーム１３を、ロック手段１７を解除して開閉手段１５によって開き、掴持機構１を前方に移動させて柱状物Ｘより離脱させて図２（Ｄ）の状態となる。

その後、前記後側の開閉フレーム１３をロックしてから、前側の開閉フレーム１４を開いて図２（Ａ）の状態に戻り、前方に移動させて次の柱状物Ｙを収容していく。
以後この動作を繰り返していくことで、柱状物Ｘ、Ｙの圧入進行方向に対して向きを変えずに、かつ柱状物Ｘ、Ｙの間を直線状に移動することができる。

掴持機構の実施形態２を図３乃至図５に基づいて説明する。
本実施形態の掴持機構２は、柱状物を掴持する一対の半円形のフレーム２１、２２から構成されている。前記半円形のフレーム２１、２２の両端にはロック手段２３、２４が設けられている。
図中符号２１ａ、２２ａは、半円形のフレーム２１、２２内部のシリンダ（図示せず）によって作動し柱状物を掴持するチャック手段である。

前記ロック手段２３は、半円形のフレーム２１、２２の両端部にそれぞれ穿設した孔２１ｂ、２２ｂと、この孔２１ｂ、２２ｂを貫通して挿入したピン２０によって構成されている。ロック手段２４も同様の構成である。
したがってこのロック手段２３、２４は、ロック機能を有すると共に、半円形のフレーム２１、２２が開閉する際の回転支点の役割を果している。

上記のように構成した実施形態２の作用を説明する。
図５（Ａ）において、矢印で示す進行方向前方に位置する前側のロック手段２４を解除して半円形のフレーム２１、２２を後側のロック手段２３を中心に開いて前進させて、柱状物Ｘを掴持機構２の内部に収容した後、前側のロック手段２４をロックして、チャック手段２１ａ、２２ａにより柱状物Ｘを掴持し、図５（Ｂ）、図４の状態とする。その後柱状物Ｘに対して圧入等の作業を行う。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、チャック手段２１ａ、２２ａを解除して、ロックされている後側のロック手段２３を解除して半円形のフレーム２１、２２を前側のロック手段２４を中心に開き、前進させて柱状物Ｘより離脱させてから後側のロック手段２３をロックして図５（Ｄ）の状態とする。

その後、図５（Ｅ）に示すように再び前側のロック手段２４のロックを解除して半円形のフレーム２１、２２を後側のロック手段２３を中心に開き前進させて、次の柱状物Ｙを収容して図５（Ｆ）の状態とする。
以後前記と同様の動作を繰り返していくことで、柱状物Ｘ、Ｙの圧入進行方向に対して向きを変えずに、かつ柱状物Ｘ、Ｙの間を直線状に移動することができるのである。

本発明の実施形態３は、図６乃至図１０に示すものであり、前記実施形態１の掴持機構１を反力クランプ機構１として使用した杭圧入引抜機３である。そのため反力クランプ機構１の説明は、前記掴持機構１と同じ符号を用いて説明する。

本実施形態は、柱状物である橋脚７１を掴持する反力クランプ機構１の固定フレーム１１、１２にシリンダ４，４を垂設し、前記シリンダ４，４の下端に圧入チャック機構５を固定したものである。
前記圧入チャック機構５は、反力クランプ機構１と同様に、固定フレーム５１、５２と開閉フレーム５３、５４とからなるが、チャック手段１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを備えていない。

圧入チャック機構５の固定フレーム５１、５２は、チャック６，６を備えている。このチャック６はその下端を杭Ｐの天端に固定し杭Ｐを挟持しながら下方に圧入するものである。

上記のように構成した、本実施形態の作用を説明する。
上記掴持機構１と同様の方法で反力クランプ機構１を作動させて橋脚７１を掴持し、同時に下方の圧入チャック機構５も反力クランプ機構１と同様の作動で橋脚７１に配置する。

圧入チャック機構５のチャック６を、圧入する杭Ｐに固定して、シリンダ４を下降させて杭Ｐを圧入する。
このとき、反力クランプ機構１のチャック手段１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａが橋脚７１を挟持することで、圧入に必要な反力が得られる。

杭Ｐの圧入が完了したら、シリンダ４を上昇させて、反力クランプ機構１と圧入チャック機構５を、前述の方法で次の橋脚７２へと移動させていく。
このように本実施形態では、特に橋脚等の柱状物のように、一列に並んだ柱状物を補強する工事の際に、同一進行方向のまま施工可能のため作業効率が向上するのである。

図８に圧入チャック機構５の実施例２を示す。
この実施例では、固定フレーム５１、５２及び開閉フレーム５３、５４の下端に、それぞれ同形状のチャック６ａが固定されている。
このチャック６ａは、その下端を杭Ｐの天端に固定し、内蔵するシリンダ６ｂで杭Ｐの上部を挟持しながら下方に圧入していくのである。

図９に圧入チャック機構５の実施例３を示す。
この実施例では、固定フレーム５１、５２及び開閉フレーム５３、５４の外方に向けて、それぞれ同形状のチャック６ｄを設けた構成である。
この実施例では、前記実施例２よりも大径の杭に適応できる。このチャック６ｄは、表面を杭Ｐの天端の内側に当接させ、内蔵するシリンダ６ｅで杭Ｐの上部を押圧して挟持しながら下方に圧入してくのである。

図１０に圧入チャック機構５の実施例４を示す。
この実施例では、固定フレーム５１、５２及び開閉フレーム５３、５４の中央の内方に向けて、それぞれ同形状のチャック６ｆを設けている。
このチャック６ｆは、杭Ｐの上部を周囲から挟持しながら下方に圧入してくのである。

前記実施形態では、実施形態１の掴持機構１を反力クランプ機構として用いた場合を説明したが、実施形態２の掴持機構２を反力クランプ機構として使用することもできる。

前記実施形態では、橋脚７１の補強作業について説明したがこれに限定されず他の柱状物を使用した作業にも使用できる。
また、杭圧入引抜機の橋脚７１、７２間の移動方法は、橋７０の下部にレール（図示せず）を取り付けて、このレールを介して移動させることができる。なお杭圧入引抜機の移動方法は、前記移動方法に限定されず、他の方法を適宜使用することができる。
本実施形態では、橋脚補強用の杭Ｐは、あらゆる形状のものが対象となる。

１ 掴持機構 ２ 掴持機構
３ 杭圧入引抜機 ４ シリンダ
５ 圧入チャック機構 ６ チャック
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ チャック手段
１１ 固定フレーム １２ 固定フレーム
１３ 開閉フレーム １４ 開閉フレーム
１５ 開閉手段 １６ 開閉手段
１７ ロック手段 １８ ロック手段
２１ 半円形のフレーム ２２ 半円形のフレーム
２３ ロック手段 ２４ ロック手段
Ｘ 柱状物 Ｙ 柱状物
７１ 橋脚

Claims (6)

1. 柱状物を掴持する掴持機構であって、
   進行方向に対して平行に対向して配置された一対の固定フレームと、前記固定フレームに連結された一対の開閉フレームとを備え、前記一対の固定フレームと前記一対の開閉フレームのいずれか一方または両方に、柱状物を掴持するチャック手段を構成し、前記開閉フレームと前記固定フレームは開閉手段によって開閉可能に連結されると共に、ロック手段によってロック可能に連結され、
   前記ロック手段を解除して開閉フレームを開閉手段によって交互に開いて進行方向に移動することを特徴とする掴持機構。
2. 柱状物を掴持する掴持機構であって、
   柱状物を掴持するチャック手段を備えた一対の半円形のフレームと、前記半円形のフレームの両端に配置されたロック手段を備え、
   前記ロック手段を解除して半円形のフレームを交互に開いて進行方向に移動することを特徴とする掴持機構。
3. 進行方向に対して平行な柱状物を掴持する一対の固定フレームと、前記固定フレームに開閉手段によって開閉可能に取り付けられると共に、ロック手段によってロック可能に取り付けられた前側の開閉フレームと後側の開閉フレームとからなり、
   前記一対の固定フレームと一対の開閉フレームのいずれか一方または両方に、柱状物を掴持するチャック手段を構成した掴持機構を用いた施工方法であり、
   前記前側の開閉フレームを開閉手段によって開いて前方に移動させて柱状物を収容した後ロックしてチャック手段により柱状物を掴持し、その後、チャック手段を解除し、後側の開閉フレームのロック手段を解除して開閉手段によって開いて、掴持機構を前方に移動させて柱状物より離脱し、
   次いで、前記後側の開閉フレームをロックしてから、前側の開閉フレームを開いて前進させて次の柱状物を収容した後ロックして柱状物を掴持することにより、柱状物の圧入進行方向に対して向きを変えずに移動することを特徴とする掴持機構を用いた施工方法。
4. 柱状物を掴持するチャック手段を備えた一対の半円形のフレームと、前記半円形のフレームの両端に配置されたロック手段を備えた掴持機構を用いた施工方法であり、
   前側のロック手段を解除して半円形のフレームを後側のロック手段を中心に開いて前進させて柱状物を収容した後、前側のロック手段をロックしてチャック手段により柱状物を掴持し、次いで、チャック手段を解除して、後側のロック手段を解除して半円形のフレームを前側のロック手段を中心に開いて前進させて柱状物より離脱してから後側のロック手段をロックし、
   その後、再び前側のロック手段を解除して半円形のフレームを後側のロック手段を中心に開いて前進させて次の柱状物を収容していき、前記と同様に動作を繰り返していくことで、柱状物の圧入進行方向に対して向きを変えずに移動することを特徴とする掴持機構を用いた施工方法。
5. 請求項１記載の掴持機構を、柱状物を掴持する反力クランプ機構として上方に配置すると共に圧入チャック機構として下方に配置し、前記反力クランプ機構と圧入チャック機構をシリンダで連結した杭圧入引抜機であり、
   前記圧入チャック機構を圧入杭の上部に固定し、前記反力クランプ機構によって反力を得ながら、前記シリンダを作動して圧入チャック機構を下降して杭を圧入することを特徴とする杭圧入引抜機。
6. 請求項２記載の掴持機構を、柱状物を掴持する反力クランプ機構として上方に配置すると共に圧入チャック機構として下方に配置し、前記反力クランプ機構と圧入チャック機構をシリンダで連結した杭圧入引抜機であり、
   前記圧入チャック機構を圧入杭の上部に固定し、前記反力クランプ機構によって反力を得ながら、前記シリンダを作動して圧入チャック機構を下降して杭を圧入することを特徴とする杭圧入引抜機。

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