基礎杭溶接方法、基礎杭溶接装置、及び基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー
【課題】基礎杭溶接作業を比較的簡易に行い得る基礎杭溶接方法と、それに用いる基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーを提供する。
【解決手段】アースオーガー１で地盤Ｇに穴Ｈを掘削した後、穴Ｈに下杭６１を挿入し、その下杭６１を、ガイドリーダー９に取り付けた基礎杭ホルダー３０で支持する。基礎杭ホルダー３０は基礎杭チャック装置４０を備えた水平回転フレーム３３を有し、下杭６１と、その上に重ねた上杭６２を同時に回転させる。そして固定位置に設置した溶接トーチ５２により、下杭６１の上端と上杭６２の下端を溶接する。基礎杭チャック装置４０は、水平回転フレーム３３に支持された固定ジョー４１と、油圧シリンダー４３により固定ジョー４１との距離を変える可動ジョー４２を備える。
【解決手段】アースオーガー１で地盤Ｇに穴Ｈを掘削した後、穴Ｈに下杭６１を挿入し、その下杭６１を、ガイドリーダー９に取り付けた基礎杭ホルダー３０で支持する。基礎杭ホルダー３０は基礎杭チャック装置４０を備えた水平回転フレーム３３を有し、下杭６１と、その上に重ねた上杭６２を同時に回転させる。そして固定位置に設置した溶接トーチ５２により、下杭６１の上端と上杭６２の下端を溶接する。基礎杭チャック装置４０は、水平回転フレーム３３に支持された固定ジョー４１と、油圧シリンダー４３により固定ジョー４１との距離を変える可動ジョー４２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭の溶接方法及びその溶接作業に用いる基礎杭ホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の基礎杭は、工業生産される既製杭にあっては、トレーラーで輸送可能な７ｍから１５ｍといった長さとするのが普通である。ところがこの程度の長さでは地下の支持層には届かないケースがある。そのような場合には基礎杭を継ぎ足して必要な長さの延伸基礎杭を形成する。
【０００３】
コンクリート製の基礎杭の端の部分には鋼鉄製のリングが取り付けてあり、このリング同士を連結して継ぎ足しを行う。連結には溶接継手、無溶接継手、ボルト継手などが用いられる。溶接継手の場合、地盤に掘削した建て込み穴または仮穴の中に下側の基礎杭を玉掛けなどにより保持しておき、その上にクレーンで支持した上側の基礎杭を重ねて溶接する。このような溶接作業の例を特許文献１に見ることができる。
【０００４】
基礎杭の溶接継手溶接作業を自動化することについても種々の提案がなされている。その例を特許文献２−４に見ることができる。
【０００５】
特許文献２記載の溶接装置は、杭頭溶接部に近接してガイド用環体を設置し、このガイド用環体に自走溶接機を架設し、溶接棒を所定位置に支持しつつ繰り出して電気溶接を行う。
【０００６】
特許文献３記載の溶接装置は、杭打機のリーダに開閉可能に支持され、鋼管杭を支持し得る支持アームと、この支持アームにそって鋼管杭の周囲を旋回自在に設けられたトーチ旋回装置と、この旋回装置に等間隔に配置された複数個のトーチとを具備し、トーチからワイヤを繰り出して電気溶接を行う。
【０００７】
特許文献４記載の溶接装置は、鋼管類圧入引抜き装置に設けたチャック部で下方の鋼管類と上方の鋼管類を一体的に回転させ、不動位置に設けた溶接装置で下方及び上方の鋼管類を溶接する。
【０００８】
また特許文献５には、リーダーの異なる側面を利用して複数種類の地盤加工具を装着した基礎工事機械が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２７８２５０号公報
【特許文献２】特開平８−２８１４８３号公報
【特許文献３】特開平７−１１２８号公報
【特許文献４】特開２００３−３１３８６８号公報
【特許文献５】特開平６−３０６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の基礎杭溶接装置には次のような問題があった。すなわち特許文献２記載の溶接装置の場合、自走する溶接機に溶接棒や給電ケーブルを追随させるのが大変である。特許文献３記載の溶接装置にも同様の問題がある。特許文献４記載の溶接装置は、溶接機が不動位置にあるため溶接棒や電力を供給する上での問題はないが、鋼管類圧入引抜き装置と一体化されているため、装置が大型で高価なものとなり、作業場所への設置にも多大の労力を要する。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、基礎杭溶接作業を比較的簡易に行い得る基礎杭溶接方法を提供することを目的とする。また、それに用いる基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー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】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために本発明は、地盤に基礎杭建て込み穴または仮穴を掘削する工程と、前記建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を、アースオーガーのガイドリーダーに取り付けた基礎杭ホルダーで支持する工程と、前記下杭の上端に上杭の下端を重ねる工程と、前記基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で前記下杭と上杭を回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接する工程と、を順次遂行する基礎杭溶接方法であることを特徴としている。
【００１２】
この方法によると、基礎杭建て込み工事に欠くことのできないアースオーガーを利用して基礎杭ホルダーを設置し、建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を前記基礎杭ホルダーで支持するものであるから、基礎杭溶接作業の段取りを簡便に行うことができる。そして下杭及びその上に重ねた上杭を基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接するものであるから、溶接棒や電力の供給が容易である。
【００１３】
（２）また本発明は、上記基礎杭溶接方法において、前記基礎杭ホルダーを取り付けるアースオーガーは、前記基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーであることを特徴としている。
【００１４】
この方法によると、基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーをそのまま基礎杭溶接作業に用いるから、作業の流れに無駄がない。
【００１５】
（３）また本発明は、上記基礎杭溶接方法において、前記基礎杭ホルダーをオーガースクリューホルダーに兼用することを特徴としている。
【００１６】
この方法によると、オーガースクリューホルダーとして使用していたものをそのまま基礎杭ホルダーに転用できるから、オーガースクリューホルダーを基礎杭ホルダーに交換する手間が不要となる。
【００１７】
（４）また本発明は、アースオーガーのガイドリーダーへの取付装置を備えたベースと、前記ベースに回転可能に取り付けられた水平回転フレームと、前記水平回転フレームを前記ベースに対し相対回転させる動力源と、前記水平回転フレームに設けられた基礎杭チャック装置とを備えた基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーであることを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、アースオーガーのガイドリーダーを利用して下杭を支え、且つ下杭を上杭と共に回転させて溶接を行う基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーを得ることができる。
【００１９】
（５）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーにおいて、前記基礎杭チャック装置は、前記水平回転フレームに支持された固定ジョーと、同じく前記水平回転フレームに支持され、アクチュエーターにより前記固定ジョーとの距離を変える可動ジョーを備え、前記ベースは基礎杭ガイドリングを備え、前記固定ジョーから離れた位置に移動せしめられた前記可動ジョーは、前記基礎杭ガイドリングの内径延長ラインの外側に位置することを特徴としている。
【００２０】
この構成によると、可動ジョーを固定ジョーから離しておけば可動ジョーは基礎杭ガイドリング内の基礎杭またはスクリューに接触することがなく、基礎杭またはスクリューが可動ジョーに破壊的な力を与えるといった事態を回避できる。
【００２１】
（６）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーにおいて、前記ベースは溶接トーチ保持部を備えることを特徴としている。
【００２２】
この構成によると、溶接トーチの取付場所を簡便に確保し、溶接箇所の位置取りも正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、アースオーガーを利用して下杭と上杭の溶接作業を行うことができる。回転させるのは下杭及び上杭の方であり、溶接トーチは固定位置にあるので、溶接棒や電力の供給に頭を悩ます必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図１−５に示す。図１は地盤掘削用のセッティングにしたアースオーガーの側面図、図２は基礎杭溶接用のセッティングにしたアースオーガーの側面図、図３は基礎杭ホルダーの平面図、図４は基礎杭ホルダーの正面図、図５は基礎杭ホルダーの側面図である。
【００２５】
アースオーガー１はキャタピラー（またはクローラー）３を移動手段とする台車２を有する。台車２は旋回台４を介して作業プラットホーム５を支持する。作業プラットホーム５はエンジン、発電機、油圧ポンプといった動力源を内蔵し、またオペレーターが乗り込んで操作を行うキャビン６を備えている。作業プラットホーム５の後部には、キャタピラー３よりも広い正面幅で地盤Ｇに接地し、オーガー１の安定性を高めるアウトリガー７が設けられている。作業プラットホーム５の前端からはブラケット８が突出し、その先端にガイドリーダー９が立設される。ガイドリーダー９の上寄りの部分と作業プラットホーム５の後部を伸縮可能なステイ１０が連結する。ステイ１０は左右一対設けられており、左右の伸縮調整でガイドリーダー９を鉛直に維持する。
【００２６】
図３に見られるように、ガイドリーダー９は断面円形のパイプで構成されるものであり、側面円周上の９０°隔たった位置に、断面円形のパイプ２本ずつによって構成されるガイドレール１１、１２を支持している。ガイドレール１１、１２はガイドリーダー９のほぼ全長にわたり鉛直に延びる。ガイドレール１１、１２をそれぞれ正面から見た場合、ガイドレール１１の方がガイドレール１２よりも左右の幅が広い。ガイドリーダー９は鉛直軸まわりに回動可能であり、向きを変えてガイドレール１１側とガイドレール１２側を使い分ける。
【００２７】
ガイドレール１１はオーガースクリュー１３の回転駆動装置１４を支持する。ガイドレール１１を外側から抱きかかえるアーム１５が回転駆動装置１４のガイドレール１１への取付装置を構成する。回転駆動装置１４はアーム１５によって鉛直方向にスライド可能に、且つ水平面内で回転しないようにガイドリーダー９に連結される。回転駆動装置１４の重量は、ガイドリーダー９の上端から繰り出され、回転駆動装置１３の上面の動滑車１６に巻き掛けられる懸垂ケーブル１７で支えられる。懸垂ケーブル１７の繰り出し量を多くすれば回転駆動装置１４は下降し、懸垂ケーブル１７の繰り出し量を少なくすれば回転駆動装置１４は上昇する。
【００２８】
オーガースクリュー１３は回転駆動装置１４と共に昇降する。ガイドレール１１の中間部にはオーガースクリュー１３の中間部を案内するガイド１８が取り付けられ、ガイドレール１１の下部にはオーガースクリュー１３の下部を位置決めするオーガースクリューホルダー１９が取り付けられている。オーガースクリューホルダー１９はパイプ状の部材であり、オーガースクリュー１２の螺旋を２巻き以上、所定の隙間を存して受け入れる軸線方向長さ及び内径を備える。ガイド１８もオーガースクリューホルダー１９もガイドレール１１を外側から抱きかかえるアームを有し、ボルト等の固定手段でガイドレール１１の任意の高さに固定される。
【００２９】
ガイドレール１２の側にはホイスト２０が設けられる。ホイスト２０は、物品懸垂用のフック２１と、スイベル２２を介してフック２１に連結した動滑車２３と、ガイドリーダー９の上端から繰り出されて動滑車２３に巻き掛けられる懸垂ケーブル２４からなる。懸垂ケーブル２４の繰り出し量を多くすればフック２１は下降し、懸垂ケーブル２４の繰り出し量を少なくすればフック２１は上昇する。
【００３０】
ガイドレール１２の下部には基礎杭ホルダー３０が取り付けられる。以下、基礎杭ホルダー３０の構造を図３以下の図を参照しつつ説明する。
【００３１】
基礎杭ホルダー３０は次の構成要素を備える。すなわちベース３１、ベース３１の上に配置される旋回ベアリング３２、及び旋回ベアリング３２の上に配置される水平回転フレーム３３である。ベース３１と水平回転フレーム３３は形鋼や鋼板を曲げたり溶接したりして構成されるものであり、強度を持たせるため、断面形状はコ字状（図５参照）とされ、そのコ字状断面の適所に垂直な腹板３４が配されている。
【００３２】
ベース３１は、ガイドレール１２への取付装置として、ガイドレール１２を外側から抱きかかえるアーム３５を有し、ボルト等の固定手段でガイドレール１２の任意の高さに水平に固定される。この仕組みはガイド１８やオーガースクリューホルダー１９と同様である。
【００３３】
ベース３１はブラケット３６の上に基礎杭ガイドリング３７を置き、両者をボルト締めや溶接で固定したものである。ブラケット３６は、基礎杭ガイドリング３７と同一内径の半円部と、半円の両端に設けられた平行延長部を備え、全体の平面形状がＵ字形あるいは馬蹄形となっている。ブラケット３６は断面コ字形の梁を２本上下に重ねた形のフレーム３８に固定される。フレーム３８のブラケット取付面と反対側の面からアーム３５が突き出す。
【００３４】
旋回ベアリング３２はローラーベアリングまたはボールベアリングであり、内輪３２ａは基礎杭ガイドリング３７にボルト３８で固定され、外輪３２ｂは水平回転フレーム３３にボルト３９で固定される。これにより、水平回転フレーム３３のベース３１に対する相対回転が可能となる。水平回転フレーム３３の内径は基礎杭ガイドリング３７の内径より大きい。旋回ベアリング３２の内輪３２ａの内径も基礎杭ガイドリング３７の内径より大きい。
【００３５】
水平回転フレーム３３には基礎杭チャック装置４０が設けられる。基礎杭チャック装置４０は水平回転フレーム３３の内面に９０°間隔で４個のジョーを備える。４個のジョーのうち２個は、ボルト等で水平回転フレーム３３に固定される固定ジョー４１である。残り２個のジョーは、アクチュエーターにより固定ジョー４１との距離を変える可動ジョー４２である。本実施形態では油圧シリンダー４３がアクチュエーターを構成する。可動ジョー４２は、固定ジョー４１から最も離れた位置に移動せしめられたとき、基礎杭ガイドリング３７の内径を上方に延長した内径延長ラインの外側に位置する。
【００３６】
水平回転フレーム３３には、それを鉛直軸まわりに回転させる動力源が設けられる。本実施形態では油圧モーター４５が動力源となる。油圧モーター４５はベース３１の基礎杭ガイドリング３７の側面から水平に突出するブラケット４６に軸線を鉛直にする形で取り付けられており、出力軸に小歯車４７を固定している。小歯車４７は旋回ベアリング３２の外輪３２ｂに形成された大歯車４８にかみ合う。大歯車４８は、外輪３２ｂに歯形を直接刻んでもよく、別部品を外輪３２ｂに固定して形成してもよい。
【００３７】
油圧モーター４５を駆動すると旋回ベアリング３２の外輪３２ｂが回転し、外輪３２ｂに固定された水平回転フレーム３３も回転し、水平回転フレーム３３に支持された基礎杭チャック装置４０も回転する。これらの構成要素が基礎杭回転装置を構成する。
【００３８】
ベース３１は溶接トーチ保持部５０を備える。溶接トーチ保持部５０は図４に示すように正面形状がコ字形のステイ５１を有する。ステイ５１の一端は基礎杭ガイドリング３７の側面に固定される。ステイ５１の他端（上端）は、基礎杭チャック装置４０に保持される基礎杭の側面に、厳密に言うと下杭６１の上に重ねられる上杭６２（図４ではこれらの杭を仮想線で表示する）の側面に対峙する。なお下杭６１も上杭６２も同一種類のコンクリート既製杭（長さは違うことがあり得る）であって、下に位置することとなったものを下杭、上に位置することとなったものを上杭と呼称する。下杭６１も上杭６２も両端に溶接用の鋼鉄リングを有する。
【００３９】
ステイ５１の上端には溶接トーチ５２が上方から吊り下げられる形で支持される。溶接トーチ５２は、市販の自動溶接機の一部分をなすものであり、図示しない自動溶接機本体が、溶接ワイヤの自動繰り出しと、溶接電流の供給を行う。
【００４０】
続いて基礎杭の溶接工程を説明する。まず、図１のようにキャビン６から見てオーガースクリュー１３がガイドリーダー９の向こう側になるようにし、その向きでガイドリーダー９をブラケット８に固定する。これが地盤掘削用のセッティングになる。オーガースクリュー１３の先端を地盤Ｇの所定箇所に合わせ、回転駆動装置１４でオーガースクリュー１３を回転させつつ回転駆動装置１４を下げて行き、地盤Ｇを掘削する。この時掘削するのは基礎杭の建て込みを行う建て込み穴であってもよく、溶接作業後は埋めてしまう仮穴であってもよい。
【００４１】
図２のように地盤Ｇに穴Ｈを掘削したら、回転駆動装置１４を引き上げてオーガースクリュー１３を穴Ｈから抜き、ガイドリーダー９の向きを９０°変え、基礎杭ホルダー３０を穴Ｈに整列させる。こうしておいて、下杭６１を玉掛けし、ホイスト２０で吊り上げる。玉掛けには天秤７０とワイヤーロープ７１を用いる。
【００４２】
下杭６１の下端を基礎杭ホルダー３０に通してホイスト２０を下げ、下杭６１を穴Ｈに挿入する。下杭６１の上端の鋼鉄リングの高さが溶接トーチ５２の高さに大体一致したところでホイスト２０の下降を止め、基礎杭チャック装置４０で下杭６１をつかむ。すなわち油圧シリンダー４３で可動ジョー４２を押し出し、固定ジョー４１と可動ジョー４２により下杭６１を挟みつける。
【００４３】
基礎杭チャック装置４０で下杭６１を支持したら、下杭６１の玉掛けを外す。そして今度は上杭６２に玉掛けして上杭６２を吊り上げ、下杭６１の上端に上杭６２の下端を重ねる。図２に示すのが丁度この状態である。
【００４４】
溶接ライン（下杭６１の上端の鋼鉄リングと、上杭６２の下端の鋼鉄リングの合わせ目）に溶接ワイヤの先端高さが一致するように、また溶接ワイヤの先端から溶接箇所までの距離が所定値になるように、溶接トーチ５２の取付位置を調節する。調節を完了したら油圧モーター４５を駆動し、また自動溶接機をＯＮにし、溶接作業を開始する。
【００４５】
油圧モーター４５は水平回転フレーム３３を所定速度で回転させる。基礎杭チャック装置４０で支持された下杭６１と、その上に載置された上杭６２も回転する。固定位置にある溶接トーチ５２はその前を通過する溶接ラインに沿って溶接を行う。
【００４６】
溶接ラインの全周にわたり下杭６１と上杭６２の溶接をなし終えたら次の作業に移る。穴Ｈが仮穴の場合は、下杭６１と上杭６２を継ぎ足した延伸基礎杭を穴Ｈから引き抜き、別の場所に掘削した建て込み穴に運んで建て込みを行う。穴Ｈが建て込み穴の場合は延伸基礎杭をそのまま建て込む。あるいは、延伸基礎杭にさらに別の基礎杭を溶接し、所望の長さの延伸基礎杭が得られたところで建て込みを行う。
【００４７】
これまでの説明では、基礎杭ホルダー３０に下杭６１を支持させる作業と、基礎杭ホルダー３０に支持された下杭６１の上に上杭６２を重ねる作業を、基礎杭ホルダー３０を取り付けたアースオーガー１自身の備える装置（ホイスト２０）で行うものとしたが、これらの作業の一方または両方をクレーン等の相伴機を用いて行うこととしてもよい。延伸基礎杭を仮穴から抜いて建て込み穴に移す作業についても同じである。
【００４８】
穴Ｈが建て込み穴であれば、ガイドレール１２に建て込みユニットを取り付け、この建て込みユニットで延伸基礎杭の建て込みを行うことができる。この場合、建て込みユニットが延伸基礎杭の頭部をつかむまで、基礎杭ホルダー３０で延伸基礎杭を支持しておくことができる。
【００４９】
基礎杭ホルダー３０をオーガースクリューホルダーに兼用してもよい。そうすれば、ガイドリーダー９に２種類のホルダーを取り付けずに済む。この場合は、アーム３５の間隔をガイドレール１１の左右幅に合わせることになる。
【００５０】
基礎杭ホルダー３０に下杭６１またはオーガースクリュー１３を通すときは、可動ジョー４２は固定ジョー４１から最も離れた位置に退避させておく。こうしておけば、可動ジョー４２は基礎杭ガイドリング３７の内径延長ラインの外側に位置することになり、基礎杭ガイドリング３７内の下杭６１またはオーガースクリュー１３とは接触しなくなる。そのため、下杭６１またはオーガースクリュー１３が可動ジョー４２に破壊的な力を与えるといった事態を回避できる。可動ジョー４２のようにアクチュエーターに連結されている訳ではない固定ジョー４１については、下杭６１またはオーガースクリュー１３との接触をそれほど気に掛ける必要はない。
【００５１】
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭を継ぎ足す溶接作業を行う際に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】地盤掘削用のセッティングにしたアースオーガーの側面図
【図２】基礎杭溶接用のセッティングにしたアースオーガーの側面図
【図３】基礎杭ホルダーの平面図
【図４】基礎杭ホルダーの正面図
【図５】基礎杭ホルダーの側面図
【符号の説明】
【００５４】
１ アースオーガー
９ ガイドリーダー
１１、１２ ガイドレール
１３ オーガースクリュー
１９ オーガースクリューホルダー
３０ 基礎杭ホルダー
３２ 旋回ベアリング
３３ 水平回転フレーム
３５ アーム
３７ 基礎杭ガイドリング
４０ 基礎杭チャック装置
４１ 固定ジョー
４２ 可動ジョー
４３ 油圧シリンダー
４５ 油圧モーター
４７ 小歯車
４８ 大歯車
５０ 溶接トーチ保持部
５２ 溶接トーチ
６１ 下杭
６２ 上杭
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭の溶接方法及びその溶接作業に用いる基礎杭ホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の基礎杭は、工業生産される既製杭にあっては、トレーラーで輸送可能な７ｍから１５ｍといった長さとするのが普通である。ところがこの程度の長さでは地下の支持層には届かないケースがある。そのような場合には基礎杭を継ぎ足して必要な長さの延伸基礎杭を形成する。
【０００３】
コンクリート製の基礎杭の端の部分には鋼鉄製のリングが取り付けてあり、このリング同士を連結して継ぎ足しを行う。連結には溶接継手、無溶接継手、ボルト継手などが用いられる。溶接継手の場合、地盤に掘削した建て込み穴または仮穴の中に下側の基礎杭を玉掛けなどにより保持しておき、その上にクレーンで支持した上側の基礎杭を重ねて溶接する。このような溶接作業の例を特許文献１に見ることができる。
【０００４】
基礎杭の溶接継手溶接作業を自動化することについても種々の提案がなされている。その例を特許文献２−４に見ることができる。
【０００５】
特許文献２記載の溶接装置は、杭頭溶接部に近接してガイド用環体を設置し、このガイド用環体に自走溶接機を架設し、溶接棒を所定位置に支持しつつ繰り出して電気溶接を行う。
【０００６】
特許文献３記載の溶接装置は、杭打機のリーダに開閉可能に支持され、鋼管杭を支持し得る支持アームと、この支持アームにそって鋼管杭の周囲を旋回自在に設けられたトーチ旋回装置と、この旋回装置に等間隔に配置された複数個のトーチとを具備し、トーチからワイヤを繰り出して電気溶接を行う。
【０００７】
特許文献４記載の溶接装置は、鋼管類圧入引抜き装置に設けたチャック部で下方の鋼管類と上方の鋼管類を一体的に回転させ、不動位置に設けた溶接装置で下方及び上方の鋼管類を溶接する。
【０００８】
また特許文献５には、リーダーの異なる側面を利用して複数種類の地盤加工具を装着した基礎工事機械が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２７８２５０号公報
【特許文献２】特開平８−２８１４８３号公報
【特許文献３】特開平７−１１２８号公報
【特許文献４】特開２００３−３１３８６８号公報
【特許文献５】特開平６−３０６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の基礎杭溶接装置には次のような問題があった。すなわち特許文献２記載の溶接装置の場合、自走する溶接機に溶接棒や給電ケーブルを追随させるのが大変である。特許文献３記載の溶接装置にも同様の問題がある。特許文献４記載の溶接装置は、溶接機が不動位置にあるため溶接棒や電力を供給する上での問題はないが、鋼管類圧入引抜き装置と一体化されているため、装置が大型で高価なものとなり、作業場所への設置にも多大の労力を要する。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、基礎杭溶接作業を比較的簡易に行い得る基礎杭溶接方法を提供することを目的とする。また、それに用いる基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー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】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために本発明は、地盤に基礎杭建て込み穴または仮穴を掘削する工程と、前記建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を、アースオーガーのガイドリーダーに取り付けた基礎杭ホルダーで支持する工程と、前記下杭の上端に上杭の下端を重ねる工程と、前記基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で前記下杭と上杭を回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接する工程と、を順次遂行する基礎杭溶接方法であることを特徴としている。
【００１２】
この方法によると、基礎杭建て込み工事に欠くことのできないアースオーガーを利用して基礎杭ホルダーを設置し、建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を前記基礎杭ホルダーで支持するものであるから、基礎杭溶接作業の段取りを簡便に行うことができる。そして下杭及びその上に重ねた上杭を基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接するものであるから、溶接棒や電力の供給が容易である。
【００１３】
（２）また本発明は、上記基礎杭溶接方法において、前記基礎杭ホルダーを取り付けるアースオーガーは、前記基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーであることを特徴としている。
【００１４】
この方法によると、基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーをそのまま基礎杭溶接作業に用いるから、作業の流れに無駄がない。
【００１５】
（３）また本発明は、上記基礎杭溶接方法において、前記基礎杭ホルダーをオーガースクリューホルダーに兼用することを特徴としている。
【００１６】
この方法によると、オーガースクリューホルダーとして使用していたものをそのまま基礎杭ホルダーに転用できるから、オーガースクリューホルダーを基礎杭ホルダーに交換する手間が不要となる。
【００１７】
（４）また本発明は、アースオーガーのガイドリーダーへの取付装置を備えたベースと、前記ベースに回転可能に取り付けられた水平回転フレームと、前記水平回転フレームを前記ベースに対し相対回転させる動力源と、前記水平回転フレームに設けられた基礎杭チャック装置とを備えた基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーであることを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、アースオーガーのガイドリーダーを利用して下杭を支え、且つ下杭を上杭と共に回転させて溶接を行う基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーを得ることができる。
【００１９】
（５）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーにおいて、前記基礎杭チャック装置は、前記水平回転フレームに支持された固定ジョーと、同じく前記水平回転フレームに支持され、アクチュエーターにより前記固定ジョーとの距離を変える可動ジョーを備え、前記ベースは基礎杭ガイドリングを備え、前記固定ジョーから離れた位置に移動せしめられた前記可動ジョーは、前記基礎杭ガイドリングの内径延長ラインの外側に位置することを特徴としている。
【００２０】
この構成によると、可動ジョーを固定ジョーから離しておけば可動ジョーは基礎杭ガイドリング内の基礎杭またはスクリューに接触することがなく、基礎杭またはスクリューが可動ジョーに破壊的な力を与えるといった事態を回避できる。
【００２１】
（６）また本発明は、上記構成の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダーにおいて、前記ベースは溶接トーチ保持部を備えることを特徴としている。
【００２２】
この構成によると、溶接トーチの取付場所を簡便に確保し、溶接箇所の位置取りも正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、アースオーガーを利用して下杭と上杭の溶接作業を行うことができる。回転させるのは下杭及び上杭の方であり、溶接トーチは固定位置にあるので、溶接棒や電力の供給に頭を悩ます必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図１−５に示す。図１は地盤掘削用のセッティングにしたアースオーガーの側面図、図２は基礎杭溶接用のセッティングにしたアースオーガーの側面図、図３は基礎杭ホルダーの平面図、図４は基礎杭ホルダーの正面図、図５は基礎杭ホルダーの側面図である。
【００２５】
アースオーガー１はキャタピラー（またはクローラー）３を移動手段とする台車２を有する。台車２は旋回台４を介して作業プラットホーム５を支持する。作業プラットホーム５はエンジン、発電機、油圧ポンプといった動力源を内蔵し、またオペレーターが乗り込んで操作を行うキャビン６を備えている。作業プラットホーム５の後部には、キャタピラー３よりも広い正面幅で地盤Ｇに接地し、オーガー１の安定性を高めるアウトリガー７が設けられている。作業プラットホーム５の前端からはブラケット８が突出し、その先端にガイドリーダー９が立設される。ガイドリーダー９の上寄りの部分と作業プラットホーム５の後部を伸縮可能なステイ１０が連結する。ステイ１０は左右一対設けられており、左右の伸縮調整でガイドリーダー９を鉛直に維持する。
【００２６】
図３に見られるように、ガイドリーダー９は断面円形のパイプで構成されるものであり、側面円周上の９０°隔たった位置に、断面円形のパイプ２本ずつによって構成されるガイドレール１１、１２を支持している。ガイドレール１１、１２はガイドリーダー９のほぼ全長にわたり鉛直に延びる。ガイドレール１１、１２をそれぞれ正面から見た場合、ガイドレール１１の方がガイドレール１２よりも左右の幅が広い。ガイドリーダー９は鉛直軸まわりに回動可能であり、向きを変えてガイドレール１１側とガイドレール１２側を使い分ける。
【００２７】
ガイドレール１１はオーガースクリュー１３の回転駆動装置１４を支持する。ガイドレール１１を外側から抱きかかえるアーム１５が回転駆動装置１４のガイドレール１１への取付装置を構成する。回転駆動装置１４はアーム１５によって鉛直方向にスライド可能に、且つ水平面内で回転しないようにガイドリーダー９に連結される。回転駆動装置１４の重量は、ガイドリーダー９の上端から繰り出され、回転駆動装置１３の上面の動滑車１６に巻き掛けられる懸垂ケーブル１７で支えられる。懸垂ケーブル１７の繰り出し量を多くすれば回転駆動装置１４は下降し、懸垂ケーブル１７の繰り出し量を少なくすれば回転駆動装置１４は上昇する。
【００２８】
オーガースクリュー１３は回転駆動装置１４と共に昇降する。ガイドレール１１の中間部にはオーガースクリュー１３の中間部を案内するガイド１８が取り付けられ、ガイドレール１１の下部にはオーガースクリュー１３の下部を位置決めするオーガースクリューホルダー１９が取り付けられている。オーガースクリューホルダー１９はパイプ状の部材であり、オーガースクリュー１２の螺旋を２巻き以上、所定の隙間を存して受け入れる軸線方向長さ及び内径を備える。ガイド１８もオーガースクリューホルダー１９もガイドレール１１を外側から抱きかかえるアームを有し、ボルト等の固定手段でガイドレール１１の任意の高さに固定される。
【００２９】
ガイドレール１２の側にはホイスト２０が設けられる。ホイスト２０は、物品懸垂用のフック２１と、スイベル２２を介してフック２１に連結した動滑車２３と、ガイドリーダー９の上端から繰り出されて動滑車２３に巻き掛けられる懸垂ケーブル２４からなる。懸垂ケーブル２４の繰り出し量を多くすればフック２１は下降し、懸垂ケーブル２４の繰り出し量を少なくすればフック２１は上昇する。
【００３０】
ガイドレール１２の下部には基礎杭ホルダー３０が取り付けられる。以下、基礎杭ホルダー３０の構造を図３以下の図を参照しつつ説明する。
【００３１】
基礎杭ホルダー３０は次の構成要素を備える。すなわちベース３１、ベース３１の上に配置される旋回ベアリング３２、及び旋回ベアリング３２の上に配置される水平回転フレーム３３である。ベース３１と水平回転フレーム３３は形鋼や鋼板を曲げたり溶接したりして構成されるものであり、強度を持たせるため、断面形状はコ字状（図５参照）とされ、そのコ字状断面の適所に垂直な腹板３４が配されている。
【００３２】
ベース３１は、ガイドレール１２への取付装置として、ガイドレール１２を外側から抱きかかえるアーム３５を有し、ボルト等の固定手段でガイドレール１２の任意の高さに水平に固定される。この仕組みはガイド１８やオーガースクリューホルダー１９と同様である。
【００３３】
ベース３１はブラケット３６の上に基礎杭ガイドリング３７を置き、両者をボルト締めや溶接で固定したものである。ブラケット３６は、基礎杭ガイドリング３７と同一内径の半円部と、半円の両端に設けられた平行延長部を備え、全体の平面形状がＵ字形あるいは馬蹄形となっている。ブラケット３６は断面コ字形の梁を２本上下に重ねた形のフレーム３８に固定される。フレーム３８のブラケット取付面と反対側の面からアーム３５が突き出す。
【００３４】
旋回ベアリング３２はローラーベアリングまたはボールベアリングであり、内輪３２ａは基礎杭ガイドリング３７にボルト３８で固定され、外輪３２ｂは水平回転フレーム３３にボルト３９で固定される。これにより、水平回転フレーム３３のベース３１に対する相対回転が可能となる。水平回転フレーム３３の内径は基礎杭ガイドリング３７の内径より大きい。旋回ベアリング３２の内輪３２ａの内径も基礎杭ガイドリング３７の内径より大きい。
【００３５】
水平回転フレーム３３には基礎杭チャック装置４０が設けられる。基礎杭チャック装置４０は水平回転フレーム３３の内面に９０°間隔で４個のジョーを備える。４個のジョーのうち２個は、ボルト等で水平回転フレーム３３に固定される固定ジョー４１である。残り２個のジョーは、アクチュエーターにより固定ジョー４１との距離を変える可動ジョー４２である。本実施形態では油圧シリンダー４３がアクチュエーターを構成する。可動ジョー４２は、固定ジョー４１から最も離れた位置に移動せしめられたとき、基礎杭ガイドリング３７の内径を上方に延長した内径延長ラインの外側に位置する。
【００３６】
水平回転フレーム３３には、それを鉛直軸まわりに回転させる動力源が設けられる。本実施形態では油圧モーター４５が動力源となる。油圧モーター４５はベース３１の基礎杭ガイドリング３７の側面から水平に突出するブラケット４６に軸線を鉛直にする形で取り付けられており、出力軸に小歯車４７を固定している。小歯車４７は旋回ベアリング３２の外輪３２ｂに形成された大歯車４８にかみ合う。大歯車４８は、外輪３２ｂに歯形を直接刻んでもよく、別部品を外輪３２ｂに固定して形成してもよい。
【００３７】
油圧モーター４５を駆動すると旋回ベアリング３２の外輪３２ｂが回転し、外輪３２ｂに固定された水平回転フレーム３３も回転し、水平回転フレーム３３に支持された基礎杭チャック装置４０も回転する。これらの構成要素が基礎杭回転装置を構成する。
【００３８】
ベース３１は溶接トーチ保持部５０を備える。溶接トーチ保持部５０は図４に示すように正面形状がコ字形のステイ５１を有する。ステイ５１の一端は基礎杭ガイドリング３７の側面に固定される。ステイ５１の他端（上端）は、基礎杭チャック装置４０に保持される基礎杭の側面に、厳密に言うと下杭６１の上に重ねられる上杭６２（図４ではこれらの杭を仮想線で表示する）の側面に対峙する。なお下杭６１も上杭６２も同一種類のコンクリート既製杭（長さは違うことがあり得る）であって、下に位置することとなったものを下杭、上に位置することとなったものを上杭と呼称する。下杭６１も上杭６２も両端に溶接用の鋼鉄リングを有する。
【００３９】
ステイ５１の上端には溶接トーチ５２が上方から吊り下げられる形で支持される。溶接トーチ５２は、市販の自動溶接機の一部分をなすものであり、図示しない自動溶接機本体が、溶接ワイヤの自動繰り出しと、溶接電流の供給を行う。
【００４０】
続いて基礎杭の溶接工程を説明する。まず、図１のようにキャビン６から見てオーガースクリュー１３がガイドリーダー９の向こう側になるようにし、その向きでガイドリーダー９をブラケット８に固定する。これが地盤掘削用のセッティングになる。オーガースクリュー１３の先端を地盤Ｇの所定箇所に合わせ、回転駆動装置１４でオーガースクリュー１３を回転させつつ回転駆動装置１４を下げて行き、地盤Ｇを掘削する。この時掘削するのは基礎杭の建て込みを行う建て込み穴であってもよく、溶接作業後は埋めてしまう仮穴であってもよい。
【００４１】
図２のように地盤Ｇに穴Ｈを掘削したら、回転駆動装置１４を引き上げてオーガースクリュー１３を穴Ｈから抜き、ガイドリーダー９の向きを９０°変え、基礎杭ホルダー３０を穴Ｈに整列させる。こうしておいて、下杭６１を玉掛けし、ホイスト２０で吊り上げる。玉掛けには天秤７０とワイヤーロープ７１を用いる。
【００４２】
下杭６１の下端を基礎杭ホルダー３０に通してホイスト２０を下げ、下杭６１を穴Ｈに挿入する。下杭６１の上端の鋼鉄リングの高さが溶接トーチ５２の高さに大体一致したところでホイスト２０の下降を止め、基礎杭チャック装置４０で下杭６１をつかむ。すなわち油圧シリンダー４３で可動ジョー４２を押し出し、固定ジョー４１と可動ジョー４２により下杭６１を挟みつける。
【００４３】
基礎杭チャック装置４０で下杭６１を支持したら、下杭６１の玉掛けを外す。そして今度は上杭６２に玉掛けして上杭６２を吊り上げ、下杭６１の上端に上杭６２の下端を重ねる。図２に示すのが丁度この状態である。
【００４４】
溶接ライン（下杭６１の上端の鋼鉄リングと、上杭６２の下端の鋼鉄リングの合わせ目）に溶接ワイヤの先端高さが一致するように、また溶接ワイヤの先端から溶接箇所までの距離が所定値になるように、溶接トーチ５２の取付位置を調節する。調節を完了したら油圧モーター４５を駆動し、また自動溶接機をＯＮにし、溶接作業を開始する。
【００４５】
油圧モーター４５は水平回転フレーム３３を所定速度で回転させる。基礎杭チャック装置４０で支持された下杭６１と、その上に載置された上杭６２も回転する。固定位置にある溶接トーチ５２はその前を通過する溶接ラインに沿って溶接を行う。
【００４６】
溶接ラインの全周にわたり下杭６１と上杭６２の溶接をなし終えたら次の作業に移る。穴Ｈが仮穴の場合は、下杭６１と上杭６２を継ぎ足した延伸基礎杭を穴Ｈから引き抜き、別の場所に掘削した建て込み穴に運んで建て込みを行う。穴Ｈが建て込み穴の場合は延伸基礎杭をそのまま建て込む。あるいは、延伸基礎杭にさらに別の基礎杭を溶接し、所望の長さの延伸基礎杭が得られたところで建て込みを行う。
【００４７】
これまでの説明では、基礎杭ホルダー３０に下杭６１を支持させる作業と、基礎杭ホルダー３０に支持された下杭６１の上に上杭６２を重ねる作業を、基礎杭ホルダー３０を取り付けたアースオーガー１自身の備える装置（ホイスト２０）で行うものとしたが、これらの作業の一方または両方をクレーン等の相伴機を用いて行うこととしてもよい。延伸基礎杭を仮穴から抜いて建て込み穴に移す作業についても同じである。
【００４８】
穴Ｈが建て込み穴であれば、ガイドレール１２に建て込みユニットを取り付け、この建て込みユニットで延伸基礎杭の建て込みを行うことができる。この場合、建て込みユニットが延伸基礎杭の頭部をつかむまで、基礎杭ホルダー３０で延伸基礎杭を支持しておくことができる。
【００４９】
基礎杭ホルダー３０をオーガースクリューホルダーに兼用してもよい。そうすれば、ガイドリーダー９に２種類のホルダーを取り付けずに済む。この場合は、アーム３５の間隔をガイドレール１１の左右幅に合わせることになる。
【００５０】
基礎杭ホルダー３０に下杭６１またはオーガースクリュー１３を通すときは、可動ジョー４２は固定ジョー４１から最も離れた位置に退避させておく。こうしておけば、可動ジョー４２は基礎杭ガイドリング３７の内径延長ラインの外側に位置することになり、基礎杭ガイドリング３７内の下杭６１またはオーガースクリュー１３とは接触しなくなる。そのため、下杭６１またはオーガースクリュー１３が可動ジョー４２に破壊的な力を与えるといった事態を回避できる。可動ジョー４２のようにアクチュエーターに連結されている訳ではない固定ジョー４１については、下杭６１またはオーガースクリュー１３との接触をそれほど気に掛ける必要はない。
【００５１】
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明はコンクリート杭や鋼管杭などの基礎杭を継ぎ足す溶接作業を行う際に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】地盤掘削用のセッティングにしたアースオーガーの側面図
【図２】基礎杭溶接用のセッティングにしたアースオーガーの側面図
【図３】基礎杭ホルダーの平面図
【図４】基礎杭ホルダーの正面図
【図５】基礎杭ホルダーの側面図
【符号の説明】
【００５４】
１ アースオーガー
９ ガイドリーダー
１１、１２ ガイドレール
１３ オーガースクリュー
１９ オーガースクリューホルダー
３０ 基礎杭ホルダー
３２ 旋回ベアリング
３３ 水平回転フレーム
３５ アーム
３７ 基礎杭ガイドリング
４０ 基礎杭チャック装置
４１ 固定ジョー
４２ 可動ジョー
４３ 油圧シリンダー
４５ 油圧モーター
４７ 小歯車
４８ 大歯車
５０ 溶接トーチ保持部
５２ 溶接トーチ
６１ 下杭
６２ 上杭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に基礎杭建て込み穴または仮穴を掘削する工程と、
前記建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を、アースオーガーのガイドリーダーに取り付けた基礎杭ホルダーで支持する工程と、
前記下杭の上端に上杭の下端を重ねる工程と、
前記基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で前記下杭と上杭を回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接する工程と、
を順次遂行することを特徴とする基礎杭溶接方法。
【請求項２】
前記基礎杭ホルダーを取り付けるアースオーガーは、前記基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーであることを特徴とする請求項１に記載の基礎杭溶接方法。
【請求項３】
前記基礎杭ホルダーをオーガースクリューホルダーに兼用することを特徴とする請求項２に記載の基礎杭溶接方法。
【請求項４】
アースオーガーのガイドリーダーへの取付装置を備えたベースと、前記ベースに回転可能に取り付けられた水平回転フレームと、前記水平回転フレームを前記ベースに対し相対回転させる動力源と、前記水平回転フレームに設けられた基礎杭チャック装置とを備えることを特徴とする基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【請求項５】
前記基礎杭チャック装置は、前記水平回転フレームに支持された固定ジョーと、同じく前記水平回転フレームに支持され、アクチュエーターにより前記固定ジョーとの距離を変える可動ジョーを備え、前記ベースは基礎杭ガイドリングを備え、前記固定ジョーから離れた位置に移動せしめられた前記可動ジョーは、前記基礎杭ガイドリングの内径延長ラインの外側に位置することを特徴とする請求項４に記載の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【請求項６】
前記ベースは溶接トーチ保持部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【請求項１】
地盤に基礎杭建て込み穴または仮穴を掘削する工程と、
前記建て込み穴または仮穴に挿入した下杭を、アースオーガーのガイドリーダーに取り付けた基礎杭ホルダーで支持する工程と、
前記下杭の上端に上杭の下端を重ねる工程と、
前記基礎杭ホルダーに設けた基礎杭回転装置で前記下杭と上杭を回転させつつ、固定位置に設置した溶接トーチで下杭上端と上杭下端を溶接する工程と、
を順次遂行することを特徴とする基礎杭溶接方法。
【請求項２】
前記基礎杭ホルダーを取り付けるアースオーガーは、前記基礎杭建て込み穴または仮穴の掘削に用いたアースオーガーであることを特徴とする請求項１に記載の基礎杭溶接方法。
【請求項３】
前記基礎杭ホルダーをオーガースクリューホルダーに兼用することを特徴とする請求項２に記載の基礎杭溶接方法。
【請求項４】
アースオーガーのガイドリーダーへの取付装置を備えたベースと、前記ベースに回転可能に取り付けられた水平回転フレームと、前記水平回転フレームを前記ベースに対し相対回転させる動力源と、前記水平回転フレームに設けられた基礎杭チャック装置とを備えることを特徴とする基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【請求項５】
前記基礎杭チャック装置は、前記水平回転フレームに支持された固定ジョーと、同じく前記水平回転フレームに支持され、アクチュエーターにより前記固定ジョーとの距離を変える可動ジョーを備え、前記ベースは基礎杭ガイドリングを備え、前記固定ジョーから離れた位置に移動せしめられた前記可動ジョーは、前記基礎杭ガイドリングの内径延長ラインの外側に位置することを特徴とする請求項４に記載の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【請求項６】
前記ベースは溶接トーチ保持部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の基礎杭溶接作業用基礎杭ホルダー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１９９９（Ｐ２００９−１９９９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６２２３９（Ｐ２００７−１６２２３９）
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【特許番号】特許第４０７３４７４号（Ｐ４０７３４７４）
【特許公報発行日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（５０５４０４４７１）美和産業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２０日（２００７．６．２０）
【特許番号】特許第４０７３４７４号（Ｐ４０７３４７４）
【特許公報発行日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（５０５４０４４７１）美和産業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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