JP6709431B2 - 鋼管杭のチャック装置 - Google Patents

Description

本発明は地盤強化のため、回転・圧入装置にチャックされて地中に打ち込まれる鋼管杭のチャック装置に関する。

この種のチャック装置として、特許文献1に示されるチャック装置がある。
このチャック装置は、駆動軸を上面に有しカム軸を下面に有する上部フランジと、該上部フランジに回動可能に連結され上記カム軸の周囲を囲む内筒と鋼管杭の挿入間隙を存して該内筒の外方に設けた外筒を有する下部フランジを具備し、該下部フランジの内筒に窓孔を形成し、上記上部フランジが回転した際上記カム軸のカム面により半径方向に押し出されるよう押圧コマを上記窓孔に挿入した構成が採用されている（請求項１）。

特開２００７−１６９８９０号公報

特許文献１に示される鋼管杭のチャック装置では、上部フランジを回転させるという簡易な操作によって鋼管杭のチャックが行える利点がある。
しかしながら、特許文献１：特開２００７−１６９８９０号公報のチャック装置では、下部フランジに対して上部フランジを回転させる構成、および下部フランジ下面側に外筒と内筒の二重筒を設ける構成を採用し、さらに、内筒に窓孔を設け、この窓孔内に押圧コマを配置する構成となっているので、構造が複雑となり、その製造が厄介で、コスト高となる課題がある。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造のものとすることができ、製造が容易で、コストの低減化が図れる鋼管杭のチャック装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る鋼管杭のチャック装置は、天板を有する筒状をなし、前記天板に透孔を有する受筒と、該受筒の前記天板の透孔を挿通して上下動自在に設けられ、下部に下方に向けてすぼまる錐体部を有し、上部にて、回転・圧入装置に連結可能な拡開部材と、該拡開部材の前記錐体部の壁面たるテーパー面と前記受筒内壁面との間に、前記拡開部材が押し下げられた際、前記テーパー面に押圧されることによって前記受筒の径方向外方に移動可能に配置され、外側面が、前記受筒内壁面との間に先端が挿入されるチャックすべき鋼管杭の内壁面に食い込み可能な凹凸面に形成された複数のクサビ部材と、前記拡開部材の下部に設けられ、前記クサビ部材を下側から保持する保持部材と、前記各クサビ部材を吊り下げ状態に保持すると共に、前記クサビ部材の前記受筒の径方向への移動をガイドするガイド部材と、該ガイド部材と前記受筒の天板下面との間に配設された緩衝部材とを具備することを特徴とする。

前記各クサビ部材に対応する前記錐体部のテーパー面が、前記錐体部の外壁面に溝状に形成し、前記クサビ部材の内側面を、前記拡開部材のテーパー面に対応するテーパー面に形成すると好適である。
前記クサビ部材の外側面を、前記内側面のテーパー面よりも幅広に形成するとチャック力を増大でき好適である。
前記受筒および前記クサビ部材を、チャックすべき鋼管杭の直径に合わせて交換可能に形成できる。

前記緩衝部材をゴム板にすることができる。
前記各クサビ部材の外周に凹溝を形成し、複数の前記クサビ部材の凹溝に亘って、伸縮可能なＯリングを掛け渡すようにすると好適である。
前記受筒の天板の透孔を角孔に形成し、該角孔を挿通する前記拡開部材の部位を角柱に形成することができる。
前記クサビ部材を前記ガイド部材に吊り下げボルトを介して保持するようにすることができる。

本発明によれば、受筒を一重構造にし、かつ回転カム構造を採用せず、単に拡開部材の上下動によるクサビ構造としたので、全体を簡易な構造のものとすることができ、製造が容易で、コストの低減化が図れる鋼管杭のチャック装置を提供できる。
また、部材を交換することで径の異なる鋼管に対応できるので利便性も高い。

鋼管杭チャック前のチャック装置の断面図である。 鋼管杭をチャックした状態のチャック装置の断面図である。 拡開部材の正面図である。 角錐部（錐体部）におけるチャック装置の横断面図である。 拡開部材の角柱部におけるチャック装置の横断面図である。 クサビ部材の平面図である。 ガイド部材の平面図である。 ガイド部材の正面図である。 クサビ部材の組立説明図である。 クサビ部材と緩衝部材の組立説明図である。 受筒と拡開部材の組み付け図である。 クサビ部材の集合物を受筒内に組み込んだ状態の説明図である。 チャック装置の組立完了図である。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施の形態における、鋼管杭チャック前のチャック装置１０の断面図、図２は鋼管杭チャック後のチャック装置１０の断面図である。
図１、図２において、１２は受筒であり、天板１３を有する筒状をなし、天板１３には四角形等の角孔からなる透孔１４が形成されている。
１６は拡開部材であり、角柱状をなし、天板１３の透孔１４を挿通して上下動自在に設けられている。拡開部材１６は、上部は、透孔１４を挿通する角柱部１６ａに形成され、下部に下方に向けてすぼまる角錐部（錐体部）１６ｂを有し、上端部に、チャック装置１０にチャックされた鋼管杭１８を地中に打ち込むための回転・圧入装置（図示せず）のアダプター２０（図２）に連結される連結部（連結フランジ）１６ｃを有する。
なお、拡開部材１６は円柱材を用いても良く、この場合には天板１３の透孔１４を円形孔とすれば同様である。

連結部１６ｃは、円板状をなし、アダプター２０のフランジ部に連結ボルト２１によって取り付けられる。連結部１６ｃの上面には、図３に示すように、回転・圧入装置への位置決め用と、同装置からの回転力伝達用の突起１６ｄが設けられている。なお、回転・圧入装置への取付け構造は上記フランジと連結ボルト２１に限られないことはもちろんである。
図４、図５に示すように、拡開部材１６における角錐部１６は、角柱（四角柱）部材の各壁面を溝状に削ってテーパー面１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）に形成することで角錐台状に形成されている。テーパー面１７のテーパーの角度は図３に示すように５〜１０°程度が好適である。

次に、２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）はクサビ部材である。各クサビ部材２２は、拡開部材１６の角錐部１６ｂの壁面たる各テーパー面１７と、対応する受筒１２内壁面との間に、拡開部材１６が押し下げられた際、各テーパー面１７に押圧されることによって受筒１２の径方向外方に移動可能に配置されている。各クサビ部材２２の、拡開部材１６のテーパー面１７に対向する基部は、溝状のテーパー面１７に嵌り込むようにその幅が設定され、また各基部面（内側面）は、テーパー面１７に対応するテーパー面に形成されている。

このように、クサビ部材２２がその基部において、溝状のテーパー面１７に嵌り込むようにされていることで、拡開部材１６が押し下げられる際、クサビ部材２２と拡開部材１６とが横方向にずれることがない。また、拡開部材１６が押し下げられることによって、クサビ部材２２は、テーパー面１７により押動されて受筒１２の径方向に移動するが、上記のように各基部面（内側面）が、テーパー面１７に対応するテーパー面に形成されていることにより、クサビ部材２２の外側面は、受筒１２の内壁面と平行状態を保ったまま移動する。

クサビ部材２２の外側面は、受筒１２内壁面との間に先端が挿入されるチャックすべき鋼管杭１８の内壁面に沿う円弧面をなすと共に、鋼管杭１８の内壁面に食い込み可能な凹凸面２３（図６）に形成されている。
この凹凸面２３に形成されたクサビ部材２２の外側面を、基部側よりも幅広に形成している。これにより、鋼管杭１８の内壁面に広い範囲で食い込むので、鋼管杭１８のチャック効果が増大する。
クサビ部材２２は、硬質材料（例えばＳＫＤ１１）を用いて、例えばロストワックス鋳造法により製造するのがコスト的に有利である。

クサビ部材２２は、拡開部材１６の下面にボルトナット２４によって固定されたクサビ受け（保持部材）２５によって下側から支持され、上記位置に保持されるようになっている。ボルトナット２４のナットは、ナットおよびボルトを貫通する止めピン２６によって回り止めするようにすると、施工中の衝撃などによって、ナットが回転し、これによりクサビ受け２５が外れてしまうのを防止でき、施工中にクサビの落下を防ぐことができるので安全である。

また、各クサビ部材２２は、円板状をなし、拡開部材１６が挿通するガイド部材３０によって吊り下げ状態に保持されている。
すなわち、各クサビ部材２２上部には、頭部付きボルト３１が固定されると共に、この頭部付きボルト３１のボルト部が、ガイド部材３０の、段付き溝３２内を移動自在に案内されることで、各クサビ部材２２は、ガイド部材３０によって吊り下げ状態に保持されると共に、受筒１２の径方向に移動可能とされている。
なお、頭部付きボルト３１の頭部は、段付き溝３２の段部に支持される。
また、クサビ部材２２は頭部付きボルト３１と一体化した形状で作成されたものでも良い。

また、各クサビ部材２２の外周に凹溝３６が形成され、複数（４個）のクサビ部材２２の凹溝３６に亘って、伸縮可能なＯリング３７が掛け渡されている（図１、図２参照）。このＯリング３７の付勢力によって、常時は、各クサビ部材２２は、中央方向（拡開部材方向）に集合するように付勢され、図１に示すように、受筒１２内壁面と各クサビ部材２２の外側面との間に、鋼管杭１８の先端部を挿入可能な空間Ｓが形成される。

なお、Ｏリング３７は径方向に拡縮性のあるC型リング（図示せず）などを用いても良く、また、必ずしも設けることを要しない。
この場合、例えば、各クサビ部材２２の下部外周部にテーパー部（図示せず）を形成して、鋼管杭１８先端がこのテーパー部に当接してクサビ部材２２を内方に押動することによって、鋼管杭１８を受筒１２内に挿入可能なようにしてもよい。
次に、３４は緩衝部材たるコイルスプリングであり、ガイド部材３０と受筒１２の天板１３下面との間に配設されている。緩衝部材３４は、施工中に回転・圧入装置から衝撃力が加わった場合に、ガイド部材、頭部付きボルト３１への衝撃力を軽減する作用をし、これら部材の破損を防止している。なお、緩衝部材は、ゴム板（図示せず）等の弾性部材を用いることができる。

鋼管杭１８は、現在、外径が、８９．１ｍｍ、１０１．６ｍｍ、１１４．３ｍｍ、１３９．８ｍｍ、１６５．２ｍｍ等の５種類ほどの大きさのものが用意されている。
本実施の形態に係るチャック装置１０では、鋼管杭１８の大きさに合わせて、受筒１２および各クサビ部材２２を５種類用意することで、対応する鋼管杭１８用のチャック装置１０を容易に組み立てて使用することが可能である。

すなわち、まず図９に示すように、用いるクサビ部材２２として所要大きさのクサビ部材２２を選択し、このクサビ部材２２に頭部付きボルト３１を螺着し、この頭部付きボルト３１をガイド部材３０の段付き溝３２に挿入する。
次に、図１０に示すように、４つのクサビ部材２２の凹溝３６にＯリング３７を掛け渡して、４つのクサビ部材２２の集合物を形成する。
一方、図１１に示すように、用いる受筒１２として所要大きさの受筒１２を選択し、この受筒１２に、拡開部材１６を挿通する。

次いで、図１２に示すように、クサビ部材２２の集合物を緩衝部材３４と共に、受筒１２の内壁と拡開部材１６外壁との間の空間に組み込む。
そして、図１３に示すように、拡開部材１６の下部に保持部材２５をボルトナット２４等の固定部材によって取り付けることでチャック装置１０に組み立てることができる。

本実施の形態に係るチャック装置１０は上記のように構成されている。
このチャック装置１０により鋼管杭１８をチャックするには、まず、チャック装置１０をボルト２１等の固定具によって、アダプター２０を介して回転・圧入装置に取り付ける。
次いで、図２に示すように、受筒１２内壁面とクサビ部材２２の外側面との間の間隙Ｓに、鋼管杭１８の先端がガイド部材３０に当接するまで挿入する。
次に、回転・圧入装置の油圧機構（図示せず）によって拡開部材１６を押し下げる。このときガイド部材３０と鋼管杭１８の先端とが当接しているので、クサビ部材の位置が保持されるので拡開部材１６だけが押し込まれることとになり、各テーパー面１７によって、各クサビ部材２２がガイド部材３０によって吊り下げられた状態のまま、受筒１２の径方向外方に押動され、その外側面の凹凸面が鋼管杭１８の内壁面に食い込み、また鋼管杭１８はその状態で受筒１２の内壁面に押圧されることから、鋼管杭１８はチャック装置１０によりチャックされることになる。

なお、拡開部材１６が下降されることにより、クサビ部材２２が若干下降するが、直ちにその外側面が鋼管杭１８の内壁面に当接するからその下降が停止され、さらに拡開部材１６が下降することによって、外方に移動し、その外側面の凹凸面が鋼管杭１８の内壁面に食い込み、鋼管杭１８がチャックされることになる。受筒１２は、クサビ部材２２と共に鋼管杭１８を挟圧すると共に、鋼管杭１８のふくらみを防止する。

上記のように、鋼管杭１８をチャック装置１０によってチャックした後、打撃・回転装置により、チャック装置１０を介して回転力及び圧入力を鋼管杭１８に加えることにより、鋼管杭１８を地中に打ち込むことができる。
作業終了後、鋼管杭１８のチャックを外すには、回転・圧入装置により拡開部材１６を上昇させればよい。これにより、図１に示すように、拡開部材１６からのクサビ部材２２への押動力が解除され、保持部材２５によってクサビ部材２２が受けられ、緩衝部材３４、受筒１２を含むチャック装置１０全体が鋼管杭１８から外れることになる。

１０ チャック装置、１２ 受筒、１３ 天板、１４ 透孔、１６ 拡開部材、１７ テーパー面、１８ 鋼管杭、２１ ボルト、２２ クサビ部材、２４ ボルトナット、２５ 保持部材、２６ 止めピン、３０ ガイド部材、３１ 頭部付きボルト、３２ 段付き溝、３４ 緩衝部材、３６ 凹溝、３７ Ｏリング

Claims (4)

1. 天板を有する筒状をなし、前記天板に透孔を有する受筒と、
   該受筒の前記天板の透孔を挿通して上下動自在に設けられ、下部に下方に向けてすぼまる錐体部を有し、上部にて、回転・圧入装置に連結可能な拡開部材と、
   該拡開部材の前記錐体部の壁面たる各テーパー面と前記受筒内壁面との間に、前記拡開部材が押し下げられた際、前記テーパー面に押圧されることによって前記受筒の径方向外方に移動可能に配置され、外側面が、前記受筒内壁面との間に先端が挿入されるチャックすべき鋼管杭の内壁面に食い込み可能な凹凸面に形成された複数のクサビ部材と、
   前記拡開部材の下部に設けられ、前記クサビ部材を下側から保持する保持部材と、
   前記各クサビ部材を吊り下げ状態に保持すると共に、前記クサビ部材の前記受筒の径方向への移動をガイドするガイド部材と、
   該ガイド部材と前記受筒の天板下面との間に配設された緩衝部材とを具備することを特徴とする鋼管杭のチャック装置。
2. 前記各クサビ部材に対応する前記錐体部のテーパー面が、前記錐体部の外壁面に溝状に形成されており、前記クサビ部材の内側面が、前記拡開部材のテーパー面に対応するテーパー面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭のチャック装置。
3. 前記クサビ部材の外側面が、前記内側面のテーパー面よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項２記載の鋼管杭のチャック装置。
4. 前記受筒および前記クサビ部材が、チャックすべき鋼管杭の直径に合わせて交換可能になっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の鋼管杭のチャック装置。