説明

チュービング装置

【課題】 工法に応じて昇降シリンダのスピードを変化させるチュービング装置を提供すること。
【解決手段】 チャック機構によって把持したケーシング等を、複数本の昇降シリンダを伸縮させることによって上下させるとともに、回転を与えて地盤への押込みや引抜きを行うものであって、昇降シリンダ19は、そのロッド室191とヘッド室192に対して作動油が供給或いは排出されることよって伸縮する油圧シリンダであって、各昇降シリンダ19のロッド室はロッド側ライン31に、各昇降シリンダのヘッド室はヘッド側ライン32にそれぞれ接続され、その複数の昇降シリンダのうち少なくとも1本を残した他の昇降シリンダ19b,19cは、ロッド側ラインに接続されたロッド室が切換手段35によって当該昇降シリンダのヘッド室との接続に切り換えられるようにしたチュービング装置10。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オールケーシング工法や鋼管杭の回転埋設工法に使用する全回転式のチュービング装置に関し、特に、工法に応じて昇降シリンダのスピードを変化させることができる昇降シリンダ回路を備えるチュービング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
建築、土木等の基礎工事では、例えばケーシングを回転させながら地盤に圧入し、内部の土を取り出してコンクリートを流し込んで杭にする場所打ち杭工法といわれる工事が行われる。こうした場所打ち杭工法では、ケーシングの圧入及び引き抜きを行うため、高トルクの回転を発生させるチュービング装置が使用される。
【0003】
チュービング装置は、フレーム中心の貫通孔を通したケーシングがチャックによって把持され、地盤へ回転しながらの押込みや引き抜きが行われる。ケーシングを押込みする場合には、チャックシリンダの収縮作動によってチャックフレームが下降し、そのチャックフレームに設けられたチャック部材を介してギヤフレームとの間でケーシングがチャックされ、昇降シリンダの降下によってチャックフレームとギヤフレームがケーシングと一緒に下降する。そして、ギヤフレームに設けられた油圧モータからは高トルクの回転がケーシングに伝達されるため、ケーシングは回転しながら地盤に対して圧入される。一方、ケーシングを引き抜く場合には、昇降シリンダが逆に伸張作動し、ケーシングが引き抜かれる。
【0004】
ところで、最近では基礎工事の工法に関しても環境問題が考慮されてきており、掘削残土を出さない工法として鋼管杭回転埋設工法が普及してきている。鋼管杭回転埋設工法には、先端に螺旋羽根を持った鋼管を地盤に回転させながら埋設するものなどがあって、螺旋羽根による推力が発生するが大きな回転トルクが必要であることから、チュービング装置が使用されることも多い。従って、チュービング装置は、それ一台によってオールケーシング工法や鋼管杭回転埋設工法が行われている。
【特許文献1】特開2002−70007号公報(第4−6頁、図2)
【特許文献2】特開2004−278306号公報(第7−8頁、図32、図33)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来のチュービング装置は、それをオールケーシング工法と鋼管杭回転埋設工法に兼用する場合には、両工法の違いによって十分な効果を上げることができなかった。ケーシングや鋼管杭の圧入や引き抜きは、昇降シリンダが伸縮してワンストローク毎にチャック部材による掴み換えが繰り返される。そして、オールケーシング工法ではケーシングを回収する必要があり大きな引き抜き力を必要とする一方、鋼管杭回転埋設工法は鋼管杭を回収することがほとんどないため大きな引き抜き力が不要である。反面、杭単価の高い鋼管杭回転埋設工法では、掴み換えの速度を上げて作業効率を上げることが施工費を下げるためにも好ましい。
【0006】
掴み換え速度を上げるには、チャックによる把持を解放した後の昇降シリンダの作動速度を上げることが必要になるが、それには例えば、昇降シリンダの径を小さくして小型化すること(改良1)、油圧ユニットのポンプを大型化すること(改良2)、油圧ユニットの昇降シリンダ用ポンプに他のアクチュエータ用ポンプを合流させること(改良3)が考えられる。しかし、オールケーシング工法と兼用するためには、改良1の場合には引き抜き力が十分得られない問題があり、改良2,3の場合には油圧ユニットに大幅な改造が必要となって構造が複雑になりコストアップにもなる。
【0007】
よって、本発明は、かかる課題を解決すべく、工法に応じて昇降シリンダのスピードを変化させるチュービング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るチュービング装置は、チャック機構によって把持したケーシング等を、複数本の昇降シリンダを伸縮させることによって上下させるとともに、回転を与えて地盤への押込みや引抜きを行うものであって、前記昇降シリンダは、そのロッド室とヘッド室に対して作動油が供給或いは排出されることによって伸縮する油圧シリンダであって、各昇降シリンダのロッド室はロッド側ラインに、各昇降シリンダのヘッド室はヘッド側ラインにそれぞれ接続され、その複数の昇降シリンダのうち少なくとも1本を残した他の昇降シリンダは、ロッド側ラインに接続されたロッド室が切換手段によって当該昇降シリンダのヘッド室との接続に切り換えられるようにしたものであることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係るチュービング装置は、前記他の昇降シリンダが、そのヘッド室が前記ヘッド側ラインから分岐したヘッド側分岐ラインにそれぞれ接続され、そのロッド室は、前記ロッド側ラインから分岐したロッド側分岐ラインとロッド室同士を接続する接続ラインとの間に1つの切換手段があって、その切換手段によって接続ラインがヘッド側分岐ラインとロッド側分岐ラインとの間で接続切り換えされるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係るチュービング装置は、前記切換手段が、セルフシールカップリング又は方向切換弁を使用したものであることが好ましい。
また、本発明に係るチュービング装置は、複数設けられた前記他の昇降シリンダが、回転中心に対して点対称、または回転中心を通る縦線若しくは横線に対して線対称に配置されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
よって、本発明に係るチュービング装置は、セルフシールカップリングや方向切換弁の切換手段によって、複数ある昇降シリンダのうち少なくとも1本を残した他の昇降シリンダについて、そのロッド室をロッド側ラインに接続するタイプと、ロッド側ラインから切り離してヘッド室へ接続するタイプとに変更することができる。
そこで、他の昇降シリンダのロッド室をロッド側ラインに接続するタイプでは、従来のものと同様に油圧ポンプから送られた作動油が全ての昇降シリンダに供給され、収縮作動してケーシング等の押込み力を発生し、伸張作動して引抜き力を発生させる。
【0011】
一方、他の昇降シリンダのロッド室をヘッド室へ接続するタイプでは、油圧ポンプからロッド側ラインへ送られた作動油は、他の昇降シリンダを除く昇降シリンダにのみ供給され、そこで螺旋羽根付き鋼管杭などの押込み力を発生させる。そして、油圧ポンプからヘッド側ラインへ送られた作動油は、全ての昇降シリンダのヘッド室へ供給されるが、他の昇降シリンダに関しては切換手段によってロッド室と接続されているため、ロッド室側からも作動油が供給される。
【0012】
従って、本発明に係るチュービング装置では、後者のタイプに切り換えることによって、伸縮時の押込み力や引抜き力は低下するものの、特にヘッド室へ作動油を供給して伸張作動させる場合に、他の昇降シリンダのロッド室側からの作動油分、流量を増加させることになるので、昇降シリンダの伸張作動のスピードを上げることが可能となる。そして、このことによって掴み換えの動作速度を上げることができ、その結果、鋼管杭回転埋設工法での施工時間を短縮して工費を抑えることが可能になる。また、従来からある昇降シリンダ回路に切換手段を加えるだけの簡易な改良で上記効果を奏することができる。
また、本発明に係るチュービング装置では、他の昇降シリンダが回転中心に対して点対称、または回転中心を通る縦線若しくは横線に対して線対称に配置されているため、他の昇降シリンダ単体の押込み力や引抜き力が低下していても、全体としての押込み引抜きのバランスに悪影響を与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
次に、本発明に係るチュービング装置の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。ここで、図1乃至図4は、本実施形態のチュービング装置を示した図である。そして、特に図1及び図2は、オールケーシング工法を実行する場合の平面図と断面図であり、図3及び図4は鋼管杭回転埋設工法を実行する場合の平面図と断面図である。
チュービング装置10は、ロアフレーム11に4本の昇降機15が四隅に設けられ、それによって上下に重ねて配置されたギヤフレーム12及びチャックフレーム13が昇降可能に構成されている。ロアフレーム11、ギヤフレーム12、そしてチャックフレーム13は、いずれもケーシング1が貫通可能な大きさの径で中央に貫通孔が明けられ、昇降機15によってその貫通孔が同軸上に重なるように上下に支持されている。
【0014】
昇降機15は、ポスト16がロアフレーム11に固定され、そのポスト16に対して第1ガイド筒17が摺動可能にはめ合わされている。ギヤフレーム12は、この第1ガイド筒17と一体に固定され、第1ガイド筒17がポスト16を摺動することによって昇降するよう構成されている。また、第1ガイド筒17には、その上部に第2ガイド筒18が摺動可能にはめ合わされ、チャックフレーム13は、この第2ガイド筒18と一体に固定され、第2ガイド筒18が第1ガイド筒17を摺動することによってギヤフレーム12に対して昇降するよう構成されている。
【0015】
昇降機15は、こうしたガイド部材内に昇降シリンダ19(19a,19b,19c,19d)が下向きに設けられ、ピストンロッドの先端がポスト16側にピン結合され、シリンダチューブ上端が第1ガイド筒17に固定されている。従って、昇降シリンダ19は、伸縮作動によってシリンダチューブが上下するようになっている。なお、この昇降シリンダ19は、外部の油圧ユニットから供給される作動油によって伸縮する油圧シリンダである。
一方、ギヤフレーム12には、上面に油圧モータ20が設置され、内部には貫通孔の周縁を形成するコーン25へと回転を伝達するギヤ機構が構成されている。コーン25は、外側面にリングギヤが形成され、ベアリング24によって回転自在に取り付けられている。そして、油圧モータ20のモータ軸にはモータギヤ21が固定され、それがアイドラギヤ22と噛合し、そのアイドラギヤ22がコーン25のリングギヤとが噛合している。
【0016】
円筒体をしたコーン25は、その内周面側にテーパ溝25aが等間隔で複数形成されている。そして、そのテーパ溝25aに対応するようにケーシング1を把持するためのチャック26が設けられている。チャック26は、テーパ溝25aを摺動する同じ角度のテーパ面をもった楔形をしたものである。チャック26は、リンク27を介してチャックフレーム13に吊設され、そのリンク27とチャックフレーム13との間にはベアリング28が設けられている。従って、チャック26は、ベアリング28によってチャックフレーム13に対して回転自在であって、リンク27によって垂直な姿勢が保たれるようになっている。そして、ギヤフレーム12とチャックフレーム13との間には、コーン25に対してチャック26を上下させるためのチャックシリンダ29が連結されている。
【0017】
次に、昇降シリンダ19の伸縮を作動させる昇降シリンダ回路について説明する。ここで、図8は、従来のチュービング装置100の昇降シリンダ回路を示した回路図である。4本の昇降シリンダ19(19a,19b,19c,19d)には、そのロッド室191とヘッド室192とに作動油を送り込むためのロッド側ライン31とヘッド側ライン32とが接続されている。チュービング装置10には、そのロッド側ライン31とヘッド側ライン32との外部接続部33にはセルフシールカップリングが設けられ、油圧ユニット110との間で油圧ホース121,122によって連結されている。油圧ユニット110は、タンク101内のオイルを圧送する油圧ポンプ102を有し、リリーフ弁103を設けて切換弁105が接続されている。切換弁105は、押込み指令と引抜き指令とによってAポートとBポートとにそれぞれ切り換えられるようになっている。
【0018】
一方、本実施形態のチュービング装置10には、図5に示す昇降シリンダ回路が構成されている。すなわち、4本の昇降シリンダ19のうち、対角線上にある2本の昇降シリンダ19a,19dは、図8に示す従来のものと同様に、ロッド室191とヘッド側192とに作動油を送り込むためのロッド側ライン31とヘッド側ライン32とが直接接続されている。しかし、残る2本の昇降シリンダ19b,19cは、ヘッド室192がヘッド側ライン32に従来通り直接接続される一方、ロッド室191は、セルフシールカップリング35を設けてロッド側ライン31とヘッド室192との接続が、そのつなぎ換えによって切り換えられるようになっている。こうして本実施形態のチュービング装置10は、セルフシールカップリング35のつなぎ換えによって、図5(a)に示す場合をオールケーシング工法タイプとし、図5(b)に示す場合を鋼管杭回転埋設工法タイプとしている。
【0019】
続いて、本実施形態のチュービング装置10の動作について説明する。このチュービング装置10では、前述したように図5(a),(b)に示すように昇降シリンダ回路を各タイプに切り換えてオールケーシング工法と鋼管杭回転埋設工法とが行われる。ただし、チャック26の把持径に対して鋼管杭2の径が小さいと、そのままでは小径の鋼管杭2をチャックによって把持することができない。そのため、小径の鋼管杭2の回転埋設を行う場合には、図3及び図4に示すようにチャック26に対してチャックカラー30が固定され、把持位置の調整が行われる。もちろん、小径のケーシングによるオールケーシング工法を行う場合も同様に、チャックカラーによって把持位置の調整が行われる。
【0020】
先ず、オールケーシング工法を行う場合のチュービング装置10について説明する。施工位置に配置されたチュービング装置10では、図2に示すようにケーシング1が各フレーム11,12,13の貫通孔を通して挿入され、複数のチャック26が押さえ付けられて把持される。それには、チャックシリンダ29が収縮作動してチャックフレーム13が下降し、一緒にチャック26が下がってコーン25のテーパ溝25aを滑り、コーン25とケーシング1との間に強く差し込まれる。垂直に押し下げられたチャック26は、コーン25との間で摺接するテーパ面によって水平分力がケーシング1の軸心方向に作用し、ケーシング1は、周りが複数のチャック26によって掴まれるようにして把持される。
【0021】
そして、ケーシング1を地盤に回転させながら押込む場合には、昇降機15の収縮とともに油圧モータ20の駆動が同期して行われる。回転圧入時には、伸張状態にあった昇降シリンダ19が図2に示す状態に収縮するまでシリンダチューブが引き下げられる。そうした昇降シリンダ19の収縮は、第1ガイド筒17を介してギヤフレーム12を下降させ、チャック26によって把持されコーン25との間で一体になっているケーシング1を押し下げることになる。同時に、このとき油圧モータ20の回転がモータギヤ21からアイドラギヤ22を介して伝達され、コーン25とともにケーシング1にも回転が生じる。
【0022】
チュービング装置10では、昇降シリンダ19の収縮によるワンストローク分の回転圧入が繰り返し行われる。こうした圧入の繰り返しは、昇降シリンダ19の収縮が終了した後、チャックシリンダ29の伸張作動によりチャックフレーム13が押し上げられ、それによりチャック26がケーシング1とコーン25との間から引き抜かれる。そして、昇降シリンダ19が伸張作動することにより第1ガイド筒17が上昇し、これによってギヤフレーム12とチャックフレーム13とが上昇する。そこで、再びケーシング1の上部を把持して同じようにして回転圧入が行われる。
【0023】
オールケーシング工法による場所打ち杭の施工は、ケーシング1の回転圧入と同時にケーシング1内の土砂を別途方法により排出しながら進められ、こうして地盤に所定の深さまでケーシング1が回転圧入された後、そこに鉄筋籠が入れられコンクリートを流し込みながらケーシング1は地中から引き抜かれて回収され杭が造られる。引抜き時には、同じようにチャック26でケーシング1が把持され、昇降シリンダ19によって上方に引き上げられる。すなわち、昇降シリンダ19は伸張作動してシリンダチューブが上昇し、第1ガイド筒17を介してギヤフレーム12を上昇させ、チャック26に把持されコーン25との間で一体になっているケーシング1を押し上げる。そして、このときも昇降シリンダ19の伸張によるワンストローク分の引抜きが繰り返し行われる。その際、ケーシング1の回転は、鉄筋籠の共回りを発生させないために、行わないことが多い。
【0024】
一方、鋼管杭回転埋設工法を行う場合には、チュービング装置10のチャック26にチャックカラー30が取り付けられ、そのチャックカラー30を介して鋼管杭2の把持が行われる。鋼管杭2の押込みは前述したオールケーシング工法の場合と同様に行われる。すなわち、伸張状態にあった昇降シリンダ19が図4に示す状態に収縮するまでシリンダチューブが引き下げられる。それによってギヤフレーム12が下降し、チャック26及びチャックカラー30でコーン25と一体になっている鋼管杭2が押し下げられる。このとき油圧モータ20の回転がコーン25を介して鋼管杭2にも伝達され、下端の螺旋羽根3によって発生する推力も加わって地盤に押込まれる。そして、昇降シリンダ19の収縮によるワンストローク分の押込みが繰り返し行われ、鋼管杭2は、所定の深さまで埋設され引抜かれることなく回転埋設が終了する。
【0025】
以上のように、チュービング装置10は、オールケーシング工法と鋼管杭回転埋設工法とで同じように昇降シリンダ19の伸縮を繰り返して押込みや引抜きが行われる。しかし、本実施形態では、その昇降シリンダ19の作動油を流す昇降シリンダ回路の接続が、両工法で異なる形態に切り換えられている。具体的には、オールケーシング工法の場合には、昇降シリンダ19b,19cのセルフシールカップリング35が図5(a)に示すようにつなぎ換えられ、そのシリンダのロッド室191がロッド側ライン31に接続される。これは、図8に示した従来の昇降シリンダ回路と同じ接続状態である。一方、鋼管杭回転埋設工法の場合には、昇降シリンダ19b,19cのセルフシールカップリング35が図5(b)に示すようにつなぎ換えられる。
【0026】
そこで、先ず図5(a)に示す昇降シリンダ回路では、次のようにして昇降シリンダ19の伸縮が行われる。
ケーシング1の押込み時は、油圧ユニット110(以下、適宜に図8参照)において切換弁105に押込み指令が入り、接続がAポートに切り換えられる。すると、油圧ポンプ102の駆動によってタンク101から圧送された作動油は、ポンプ側ライン111から押込み側ライン113を流れ、チュービング装置10のロッド側ライン31に流れる。そのため、ロッド側ライン31に接続されたロッド室191に作動油が供給され、各昇降シリンダ19が収縮作動する。このとき昇降シリンダ19内では、ピストンの移動によってヘッド室192内の作動油が押し出されてヘッド側ライン32に流れ出る。その作動油は、油圧ユニット110の引抜き側ライン114からタンク側ライン112へと流れてタンク101へと戻される。
【0027】
一方、ケーシング1の引抜き時には、油圧ユニット110において切換弁105に引抜き指令が入り、接続がBポートに切り換えられる。すると、油圧ポンプ102の駆動によってタンク101から圧送された作動油は、ポンプ側ライン111から引抜き側ライン114を流れ、チュービング装置10のヘッド側ライン32に流れる。そのため、ヘッド側ライン32に接続されたヘッド室192に作動油が供給され、各昇降シリンダ19が伸張作動する。このとき昇降シリンダ19内では、ピストンの移動によってロッド室191内の作動油が押し出されてロッド側ライン31に流れ出る。その作動油は、油圧ユニット110の押込み側ライン113からタンク側ライン112へと流れてタンク101へと戻される。
【0028】
このようにして行われる昇降シリンダ19の伸縮作動は、ケーシング1を押込み或いは引き抜く場合の他、ワンストローク毎の掴み換えの際にも同様にして行われる。そのため、従来と同じ構成をした図5(a)のオールケーシング工法タイプの接続では、大きな押込み力や引抜き力は得られるものの速度が遅いため、杭の回収がほとんどなく大きな引抜き力を不要とする鋼管杭回転埋設工法の場合、掴み換えの際の時間のロスが作業効率向上への障害となった。そこで、本実施形態では、鋼管杭回転埋設工法を行う場合には、昇降シリンダ19b,19cに対して設けられたセルフシールカップリング35が図5(b)に示すようにつなぎ換えられる。すなわち、昇降シリンダ19b,19cのロッド室191がロッド側ライン31から切り離され、ヘッド室192へと接続される。
【0029】
そこで、鋼管杭2を回転埋設する場合には、次のようにして昇降シリンダ19の伸縮が行われる。
鋼管杭2の押込み時は、油圧ユニット110において切換弁105に押込み指令が入り、接続がAポートに切り換えられる。すると、油圧ポンプ102の駆動によってタンク101から圧送された作動油は、ポンプ側ライン111から押込み側ライン113を流れ、チュービング装置10のロッド側ライン31に流れる。しかし、その作動油は、ロッド側ライン31に接続された昇降シリンダ19a,19dのロッド室191にのみ供給される。これによって昇降シリンダ19a,19dが収縮作動し、残る昇降シリンダ19b,19cは、ギヤフレーム12を介して昇降シリンダ19a,19dと連結されているため、その押込み力によって同様に収縮する。その収縮にともない、昇降シリンダ19b,19cでは、ヘッド室192内の作動油の一部はロッド室191へ流れ、他はヘッド側ライン32へと流れる。ヘッド側ライン32の作動油は、油圧ユニット110の引抜き側ライン114からタンク側ライン112へと流れてタンク101へと戻される。
【0030】
一方、掴み換えを行う場合には、油圧ユニット110において切換弁105に引抜き指令が入り、接続がBポートに切り換えられる。すると、油圧ポンプ102の駆動によってタンク101から圧送された作動油は、ポンプ側ライン111から引抜き側ライン114を流れ、チュービング装置10のヘッド側ライン32に流れる。そして、ヘッド側ライン32に接続された各昇降シリンダ19のヘッド室192に作動油が供給され、昇降シリンダ19自身が伸張作動する。そして、このとき昇降シリンダ19b,19cでは、縮小するロッド室191から押し出された作動油がセルフシールカップリング35を介してヘッド室192へと供給される。
【0031】
本実施形態のチュービング装置10では、こうして4本ある昇降シリンダ19のうち2本の昇降シリンダ19b,19cについて、ロッド側ライン31から切り離し、ロッド室191とヘッド室192とを接続することにより、油圧ポンプ102から供給される油量を他の昇降シリンダ19a,19dよりも減少させている。従って、昇降シリンダ19b,19cは、特に掴み換えのため伸張作動する場合、ロッド室191からヘッド室192へと作動油が流れ込むので、ロッドによる体積差の油量だけを油圧ポンプ102によって供給すれば足りる構成となっている。本実施形態のチュービング装置10では、こうして必要とする油量を減少させることによって昇降シリンダ19の伸張作動のスピードを上げることが可能となった。そして、このことによって掴み換えの動作速度を上げることができ、その結果、施工時間を短縮して工費を抑えることが可能になる。
【0032】
また、鋼管杭2を回転埋設する場合でも、4本のうち2本分の昇降シリンダ19b,19cへ作動油を供給するようにしているため、同じく必要とする油量を減少させて昇降シリンダ19の収縮作動のスピードを上げることが可能となった。ところで、本実施形態では、昇降シリンダ19の伸縮作動に対する作動油の必要油量を減らすことでスピードアップを図ることはできるが、押込み力と引抜き力を低下させてしまっている。しかし、鋼管杭回転埋設工法では杭の回収はほとんどなく強力な引抜き力は必要なく、回転埋設についても鋼管杭2には螺旋羽根3があって推力を発生させているため、それほど大きな押込み力を必要としない場合が多い。
【0033】
ここで、図5(a)に示すオールケーシング工法タイプ(従来タイプ)と、図5(b)に示す鋼管杭回転埋設工法タイプとの動作速度を比較してみる。昇降シリンダ19のヘッド側受圧面積をA、ロッド側受圧面積をB、シリンダストロークをL、そしてポンプ流量をQとする。すると、オールケーシング工法タイプでの収縮作動時のワンストロークにかかる時間Thと、伸張作動時のワンストロークにかかる時間Toとは次のようになる。
Th=4AL/Q …(1)
To=4BL/Q …(2)
また、鋼管杭回転埋設工法タイプでの収縮作動時のワンストロークにかかる時間thと、伸張作動時のワンストロークにかかる時間toとは次のようになる。
th={2AL+(2AL−2BL)}/Q
=(4AL−2BL)/Q …(3)
to=2BL/Q …(4)
【0034】
従って、式(1),(3)から伸張作動時の時間短縮率を、式(2),(4)から収縮作動時の時間短縮率をそれぞれ求めると次のようになる。
th/Th=(2A−B)/2A …(5)
to/To=1/2 …(6)
よって、式(5)から昇降シリンダ19が伸張作動するケーシング1や鋼管杭2の圧入作業時の掴み換え時には、鋼管杭回転埋設工法タイプがオールケーシング工法タイプよりも動作スピードが速いことが分かる。そして、例えば、A:B=2:1の場合には、時間をth/Th=3/4に短縮することができる。
【0035】
また、式(6)から昇降シリンダ19が収縮作動するケーシング1や鋼管杭2の引抜き作業時の掴み換え時には、鋼管杭回転埋設工法タイプがオールケーシング工法タイプよりも時間を半分にできることがわかった。
よって、本実施形態のチュービング装置10によれば、オールケーシング工法において十分な引抜き力(押込み力)を発揮しながら、鋼管杭回転埋設工法では、特に掴み換えの動作スピードをアップさせて施工時間の短縮を図ることができた。しかも、複雑な改良を加えることなく簡易な昇降シリンダ回路の改良によってコストをかけることなくその効果を達成することができた。
【0036】
次に、チュービング装置の第2実施形態について説明する。図6は、チュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図であって、図6(a)にはオールケーシング工法時の接続状態を示し、図6(b)に鋼管杭回転埋設工法時の接続状態を示している。本実施形態では、第1実施形態の昇降シリンダ回路のうち、セルフシールカップリング35を方向切換弁36にした構成をしている。具体的には、本実施形態でも4本の昇降シリンダ19のうち、対角線上にある2本の昇降シリンダ19a,19dが、図8に示す従来のものと同様に、ロッド室191とヘッド側192がそれぞれロッド側ライン31とヘッド側ライン32とに直接接続されている。そして、残る2本の昇降シリンダ19b,19cは、ヘッド室192がヘッド側ライン32に直接接続される一方、ロッド室191は、方向切換弁36を設けてロッド側ライン31とヘッド室192との接続の切り換えが行えるようになっている。
【0037】
よって、図6(b)に示す場合には、方向切換弁36によって前記第1実施形態と同様に接続の切り換えを行い、4本ある昇降シリンダ19のうち、2本の昇降シリンダ19b,19cについて油圧ポンプ102から供給される油量を他の昇降シリンダ19a,19dよりも減少させている。従って、昇降シリンダ19b,19cでは、掴み換えのため伸張作動する場合、ロッド室191からヘッド室192へと作動油が流れ込むので、ロッドによる体積差の油量だけを油圧ポンプ102によって供給すればよい。本実施形態のチュービング装置でも、こうして必要とする油量を減少させることによって昇降シリンダ19の伸張作動のスピードを上げることが可能となった。そして、このことによって掴み換えの動作速度を上げることができ、その結果、施工時間を短縮して工費を抑えることが可能になる。
【0038】
次に、チュービング装置の第3実施形態について説明する。図7は、チュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図であって、図7(a)にはオールケーシング工法時の接続状態を示し、図7(b)に鋼管杭回転埋設工法時の接続状態を示している。本実施形態でも4本の昇降シリンダ19のうち、対角線上にある2本の昇降シリンダ19a,19dは、ロッド室191とヘッド側192とに作動油を送り込むためのロッド側ライン31とヘッド側ライン32とが直接接続されている。
【0039】
そして、残る2本の昇降シリンダ19b,19cは、ヘッド室192が分岐ライン32aを介してヘッド側ライン32に接続されている。一方、昇降シリンダ19b,19cのロッド室191同士は、接続ライン31aによって互いが接続され、その接続ライン31aとロッド側ライン31から分岐した分岐ライン31bとが方向切換弁37を介して接続されている。この方向切換弁37は、更に分岐ライン32a側に接続されている。従って、本実施形態では、1つの方向切換弁37の切り換えによって昇降シリンダ19b,19cのロッド室191が、ロッド側ライン31とヘッド室192との接続を切り換えられるようになっている。
【0040】
そこで、オールケーシング工法にて昇降シリンダ19を図7(a)に示す状態で押込み動作を行う場合、油圧ポンプ102からロッド側ライン31に送られた作動油は、昇降シリンダ19a,19dのロッド室191にそのまま供給され、昇降シリンダ19b,19cには、分岐ライン31b、方向切換弁37そして接続ライン31aを介してロッド室191へ作動油が供給される。
一方、鋼管杭回転埋設工法にて昇降シリンダ19を図7(b)に示す状態で押込み動作させる場合、油圧ポンプ102からロッド側ライン31に送られた作動油は、昇降シリンダ19a,19dのロッド室191にはそのまま供給されるが、方向切換弁37によって遮断された昇降シリンダ19b,19cのロッド室191には供給されない。
【0041】
次に、オールケーシング工法にて昇降シリンダ19を図7(a)に示す状態で引抜き動作を行う場合、油圧ポンプ102からヘッド側ライン32に送られた作動油は、昇降シリンダ19a,19dのヘッド室192に供給され、昇降シリンダ19b,19cのヘッド室192にも分岐ライン32aを介して供給される。
一方、鋼管杭回転埋設工法にて昇降シリンダ19を図7(b)に示す状態で掴み換え動作させる場合、油圧ポンプ102からロッド側ライン31に送られた作動油は、昇降シリンダ19a,19dのヘッド室192に供給され、昇降シリンダ19b,19cのヘッド室192にも分岐ライン32aを介して供給される。ただし、昇降シリンダ19b,19cは、方向切換弁37によってロッド室191とヘッド室192が接続されているため、ロッド室191から押し出された作動流体は分岐ライン31a、方向切換弁37、分岐ライン32aを介してそれぞれのヘッド室192へと送り込まれる。
【0042】
よって、図7(b)に示す場合には、方向切換弁37を使用して接続の切り換えを行い、4本ある昇降シリンダ19のうち、2本の昇降シリンダ19b,19cについて油圧ポンプ102から供給される油量を他の昇降シリンダ19a,19dよりも減少させている。従って、昇降シリンダ19b,19cでは、掴み換えのため伸張作動する場合、ロッド室191からヘッド室192へと作動油が流れ込むので、ロッドによる体積差の油量だけを油圧ポンプ102によって供給すればよい。本実施形態のチュービング装置10でも、こうして必要とする油量を減少させることによって昇降シリンダ19の伸張作動のスピードを上げることが可能になった。そして、このことによって掴み換えの動作速度を上げることができ、その結果、施工時間を短縮して工費を抑えることが可能になる。そして、こうした効果を1つの方向切換弁37としたより簡素な構成によって達成している。
【0043】
ところで、第1、第2、第3実施形態のチュービング装置では、鋼管杭回転埋設工法タイプに切り換えた場合、4本ある昇降シリンダのうち、昇降シリンダ19b,19cの各単体の押込み力や引抜き力が、昇降シリンダ19a,19dの各単体の押込み力や引抜き力に対して低下してしまう。しかし、昇降シリンダ19は、ギヤフレーム12を介して4本とも連結されており、しかも図3に示すように回転中心に対して点対称に配置され、昇降シリンダ19b,19cが対角線上(点対称)に配置されているので、全体として押込み引抜きのバランスに悪影響を与えることはない。
【0044】
以上、本発明に係るチュービング装置について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図7に示した第3実施形態では1つの方向切換弁37によって回路の切り換えを行うようにしたが、この方向切換弁37に換えて図5に示したセルフシールカップリング35にしてもよい。
また、前記実施形態のチュービング装置は、昇降機15がフレーム11〜13の四隅に設けられ、4本の昇降シリンダ19を伸縮作動させるものであったが、昇降機は更に多くを用いたものであってもよく、そして、流路の切り換え対象となる昇降シリンダの位置や数も任意に設定することができる。例えば、流路の切り換え対象となる昇降シリンダを19a,19bとしてもよい。
【0045】
また、流路の切換手段としてセルフシールカップリング35や方向切換弁36,37を用いたが、この他のものを使用してもよい。
更に、オールケーシング工法や鋼管杭回転埋設工法に関わらず、圧入作業や引抜き作業の掴み換え時のみ連動して切換弁を鋼管杭回転埋設工法タイプにするようにすれば、鋼管杭回転埋設工法では押込み力(引抜き力)を低下させることなく掴み換えの動作速度を上げることができ、オールケーシング工法においても、引抜き力(押込み力)を低下させることなく掴み換えの動作速度を上げることができ、施工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】オールケーシング工法を実行する場合のチュービング装置を示した平面図である。
【図2】オールケーシング工法を実行する場合のチュービング装置を示した断面図である。
【図3】鋼管杭回転埋設工法を実行する場合のチュービング装置を示した平面図である。
【図4】鋼管杭回転埋設工法を実行する場合のチュービング装置を示した断面図である。
【図5】第1実施形態のチュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図であって、図(a)にはオールケーシング工法時の接続状態を示し、図(b)に鋼管杭回転埋設工法時の接続状態を示している。
【図6】第2実施形態のチュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図であって、図(a)にはオールケーシング工法時の接続状態を示し、図(b)に鋼管杭回転埋設工法時の接続状態を示している。
【図7】第3実施形態のチュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図であって、図(a)にはオールケーシング工法時の接続状態を示し、図(b)に鋼管杭回転埋設工法時の接続状態を示している。
【図8】従来のチュービング装置において、その昇降シリンダ回路を示した回路図である。
【符号の説明】
【0047】
1 ケーシング
2 鋼管杭
10 チュービング装置
19(19a,19b,19c,19d) 昇降シリンダ
20 駆動モータ
25 コーン
26 チャック
31 ロッド側ライン
32 ヘッド側ライン
191 ロッド室
192 ヘッド室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャック機構によって把持したケーシング等を、複数本の昇降シリンダを伸縮させることによって上下させるとともに、回転を与えて地盤への押込みや引抜きを行うチュービング装置において、
前記昇降シリンダは、そのロッド室とヘッド室に対して作動油が供給或いは排出されることよって伸縮する油圧シリンダであって、各昇降シリンダのロッド室はロッド側ラインに、各昇降シリンダのヘッド室はヘッド側ラインにそれぞれ接続され、
その複数の昇降シリンダのうち少なくとも1本を残した他の昇降シリンダは、ロッド側ラインに接続されたロッド室が切換手段によって当該昇降シリンダのヘッド室との接続に切り換えられるようにしたものであることを特徴とするチュービング装置。
【請求項2】
請求項1に記載するチュービング装置において、
前記他の昇降シリンダは、そのヘッド室が前記ヘッド側ラインから分岐したヘッド側分岐ラインにそれぞれ接続され、そのロッド室は、前記ロッド側ラインから分岐したロッド側分岐ラインとロッド室同士を接続する接続ラインとの間に1つの切換手段があって、その切換手段によって接続ラインがヘッド側分岐ラインとロッド側分岐ラインとの間で接続切り換えされるようにしたものであることを特徴とするチュービング装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載するチュービング装置において、
前記切換手段は、セルフシールカップリング又は方向切換弁を使用したものであることを特徴とするチュービング装置。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載するチュービング装置において、
複数設けられた前記他の昇降シリンダは、回転中心に対して点対称、または回転中心を通る縦線若しくは横線に対して線対称に配置されたものであることを特徴とするチュービング装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2006−348565(P2006−348565A)
【公開日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−175280(P2005−175280)
【出願日】平成17年6月15日(2005.6.15)
【出願人】(000004617)日本車輌製造株式会社 (722)
【Fターム(参考)】