鋼管の継手構造
【課題】輸送効率のよい小型化された機械式継手を提供し、さらに、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速かつ低コストで実施できる機械式継手を提供する。
【解決手段】２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造を提供する。これにより、ネジ・ボルト等を用いずに、構造が簡単で、コスト削減を図ることが可能となる鋼管の継手構造が提供される。また、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に低コストで実施することができる。
【解決手段】２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造を提供する。これにより、ネジ・ボルト等を用いずに、構造が簡単で、コスト削減を図ることが可能となる鋼管の継手構造が提供される。また、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に低コストで実施することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭などに使用する鋼管を直列に接続する機械式の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼管杭は、建設現場等の施工現場において複数の鋼管を長手方向に直列に接続することにより製造される。この場合、鋼管同士の接続には溶接が利用されている。しかし、施工現場における鋼管の溶接には、火気の使用が制限される施工現場では作業が難しいことや、気象条件や溶接工等の技術者の技能に影響される部分が大きいこと、さらに、溶接作業や溶接後の溶接部分の検査等に多くの手間や時間がかかるという問題があった。
【０００３】
そこで、近年、溶接作業を行うことなく、機械式継手を用いて複数の鋼管同士を接続する方法が実施されている。例えば、特許文献１にはあらかじめ鋼管の端部に取り付けられた継手鋼管と円弧状継手およびボルト等を用いて、機械的に鋼管同士を接続させる鋼管の継手構造が記載されている。また、非特許文献１には、端板、接続プレートおよび接続ボルトを用いたトリプルプレートジョイントが公開されている。さらに、非特許文献２には、油圧ジャッキ、内リングおよび外リングを用いたペアリングジョイント（無溶接継手）が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９１５４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】トリプルプレートジョイント（日本ヒューム株式会社カタログ）
【非特許文献２】ペアリングジョイント（ジャパンパイル株式会社カタログ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された鋼管の継手構造を用いて鋼管を接続する場合、鋼管に取り付けられた継手にボルト用の穴を設け、ボルトを取り付けている。また、上記非特許文献１に記載されたトリプルプレートジョイントを用いて鋼管を接続する場合、接続のためのプレートを鋼管端部の端板に穴をあけて、ボルトによって取り付けている。しかし、これらの継ぎ手構造では、ボルトとボルト穴の位置あわせに手間がかかる。加えて、鋼管接続部に穴を開けることによる鋼管および鋼管接続部の強度の低下が懸念され、さらに、ボルト部分への応力集中による接続後の鋼管の強度の低下が懸念されるといった問題点がある。
【０００７】
また、上記非特許文献２に記載されたペアリングジョイントを用いて鋼管を接続する場合、くさびを油圧ジャッキを用いて押し込み、内リングおよび外リングを固定するため、油圧ジャッキが施工で必要になり、施工に手間がかかるという問題点がある。
【０００８】
さらに、建設現場等において鋼管を直列に接続する場合、継手部で折れ曲がったようになるいわゆる「角折れ」等の発生による鋼管の強度の低下を生じないように、接続後の鋼管にはある程度以上の直線性を保持させる必要がある。そのため、上記特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に記載された鋼管の継手構造では、接続時、鋼管端部の接続用端板（突出部）の製作精度や取り付け精度に高い精度が要求されていた。しかし、接続用端板の製作精度や取り付け精度を上げることは、製作の効率化の妨げとなり、またコスト上昇の原因となるといった問題点がある。
【０００９】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明の目的は、製作・輸送の効率がよく、ネジ・ボルト等を用いない小型化された機械式継手を提供し、さらに、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に実施できる鋼管の継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造が提供される。
【００１１】
前記突出部は、前記鋼管の端部に取り付けられた円盤状部材、リング状部材あるいは円弧状部材により構成されることとしてもよい。
【００１２】
前記複数の接続部材は円弧形状を有しており、各接続部材を組み合わせることにより、鋼管の外周面を囲む円環形状が構成されることとしてもよい。
【００１３】
前記固定部材の上端には、前記突出部に装着された接続部材の上面に当接可能な係止部が設けられていることとしてもよい。
【００１４】
前記一対の突出部の一方の対向面には凸部が設けられ、他方の対向面には前記凸部を受容可能な凹部が設けられていることとしてもよい。
【００１５】
前記固定部材の下端には、前記突出部に装着された接続部材の下面に架け留める突起部が設けられていることとしてもよい。
【００１６】
また、前記一対の突出部の対向面は互いに適合する形状であり、一方の対向面は凹球面形状、他方の対向面は凸球面形状であってもよい。
【００１７】
また、一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する十字型凸部が形成されていてもよい。
【００１８】
また、一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する十字型凸部が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ネジ・ボルト等を用いずに、構造が簡単で、かつ直線性の調整が容易にでき、コスト削減を図ることが可能となる鋼管の継手構造が提供される。本発明によれば、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に低コストで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる継手構造１を斜め上方から見た斜視図である。
【図２】鋼管１０の中央部分における、継手構造１の縦断面図である。
【図３】上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端を突き合わせた状態を示す説明図である。
【図４】上下の突出部１１の外側から接続部材１５を装着した状態を示す説明図である。
【図５】接続部材１５の外側に筒状の固定部材２０を装着した状態を示す説明図である。
【図６】突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材の例を示す説明図である。
【図７】突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材の例を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる鋼管１０の機械式継手１’の継手構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図９】鋼管１０の中央部分における、継手構造１’の縦断面図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’’を斜め上方から見た斜視図である。
【図１１】図１０に示した固定部材２０’のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０に示した鋼管１０に取り付けられた接続部材１５’のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】図１０に示した鋼管１０の中央部分における、継手構造１’’の縦断面図である。
【図１４】第４の実施の形態にかかる継手構造５０の説明図である。
【図１５】第５の実施の形態にかかる継手構造６０の説明図である。
【図１６】第６の実施の形態にかかる継手構造７０の説明図である。
【図１７】第７の実施の形態にかかる継手構造８０の説明図である。
【図１８】第８の実施の形態にかかる継手構造９０の説明図である。
【図１９】第９の実施の形態にかかる継手構造１００の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる継手構造１を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図１は、継手構造１を分解した状態を示している。図２は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１の縦断面図である。図３〜５は、継手構造１によって２つの鋼管１０を接続する工程の説明図であり、図３は、上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端を突き合わせた状態を示し、図４は、上下の突出部１１の外側から接続部材１５を装着した状態を示し、図５は、接続部材１５の外側に筒状の固定部材２０を装着した状態を示している。
【００２３】
上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端には、各鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１が対をなして設けられている。この実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さいリング状部材１２が、上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端にそれぞれ取り付けてあり、これらリング状部材１２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。
【００２４】
これら突出部１１の周りには、４つの接続部材１５が配置される。各接続部材１５は円弧形状を有しており、これら各接続部材１５を組み合わせることにより、鋼管１０の外周面を囲む円環形状を構成することができる。これら各接続部材１５の内周面には、上下一対の突出部１１を重ね合わせた状態で、それら一対の突出部１１を一体的に受容させる溝１６がそれぞれ設けられている。各接続部材１５を組み合わせて鋼管１０の外周面を囲む円環形状を構成した際には、各接続部材１５の内周面に設けられた各溝１６が、一つの環状の溝を形成することとなる。
【００２５】
上に配置された鋼管１０には、円筒状の固定部材２０が、上下動自在に取り付けてある。この固定部材２０の内径は、先に説明した各接続部材１５を組み合わせることにより構成される円環形状の外側に固定部材２０を装着できる大きさを有しており、各接続部材１５により構成された円環形状を、固定部材２０の内部に保持できるようになっている。
【００２６】
固定部材２０の上端には、固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられている。この係止部２１の先端は、先に説明した各接続部材１５を組み合わせることにより構成される円環形状の上面に当接可能な位置まで内側に突出している。
【００２７】
以上のように説明してきた構成要素によって構成される本発明の第１の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１において、先ず、図３に示されるように、上下の鋼管１０の端部同士を突き合わせる。すると、上下の鋼管１０の端部に設けられた突出部１１（リング状部材１２）が一体化させられることとなる。
【００２８】
次に、図４に示されるように、突出部１１の周りに配置された４つの円弧状接続部材１５に設けられた溝１６に、上記一体化させられた突出部１１を受容させるように突出部１１に接続部材１５をかぶせる。すると、一体化させられた突出部１１が溝１６に受容されることによって、鋼管１０長手方向に関して接合されることとなる。
【００２９】
次に、図５に示されるように、上の鋼管１０に上下動自在に取り付けられた筒状の固定部材２０を、突出部１１を一体化させた後の接続部材１５を外側から覆うように装着する。すると、固定部材２０によって、接続部材１５は鋼管１０に固定させられることとなる。このとき、固定部材２０には、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から落下してしまうことはない。
【００３０】
上述した作業の結果、接続部材１５および固定部材２０によって、溶接あるいはネジ等を利用することなく、簡単な構成で上下の鋼管１０の接続が効率的にできる継手構造１が構成されることとなる。
また、鋼管１０の長手方向端部にリング状部材１２が取り付けられた状態で鋼管１０同士が接続部材１５によって接続されるため、鋼管１０端部の潰れが防止され、かつ鋼管長手方向にかかる圧縮力を効率よく伝達することが可能となる。
一方、上下の鋼管１０同士はリング状部材１２が接続部材１５によって一体化され、さらに接続部材１５が固定部材２０により鋼管１０に固定されるため、鋼管長手方向に引張荷重がかかった場合であってもその引張荷重が各鋼管１０に伝達されることとなる。
【００３１】
つまり、実際に施工現場において鋼管１０を用いて作業を行う場合に、本実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１を用いて上下の鋼管１０同士を接続すると、鋼管長手方向にかかる圧縮力および引張荷重を十分に伝達するような鋼管１０の接続がなされ、接続された鋼管１０を杭等として用いることができる。その際、鋼管長手方向にかかる圧縮力および引張荷重を十分に伝達するため、利用する鋼管１０の部材数を削減することができる。さらに、本実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１を用いることで、溶接等と比べ特殊技術を必要とせず、低コストでコンパクトな継手構造により、簡単かつ迅速に鋼管１０同士を接続することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材をリング状であるリング状部材１２として説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。
そこで、図６および図７において、突出部１１として上下の各鋼管１０に設ける部材の例を示す。例えば、突出部１１として上下の各鋼管１０に取り付けられる部材は、図６に示されるような円盤状部材１７や、図７に示されるような円弧状部材１８であってもよい。
また、本実施の形態おいて、接続部材１５の形状として円弧状であるとし、その数は４つであるとして説明してきたが、接続部材１５は上下それぞれの鋼管１０端部の突出部１１を一体化させるような溝１６を有するものであれば良く、その形状は円弧状に限られず、またその数は４つに限定されるものではない。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２の実施の形態にかかる鋼管１０の機械式継手１’の継手構造を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１’により、上下に直列に配置された２つの鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図８は、継手構造１を分解した状態を示している。図９は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１’の縦断面図である。
なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があり、他の部分の部材等は同様であるためそれらの説明については省略する。
【００３４】
接続対象である２つの鋼管１０のうち上の鋼管１０には、凹部２５’を備えた凹付リング状部材２５があらかじめ取り付けられている。また、もう一方の下の鋼管１０には、凸部２６’を備えた凸付リング状部材２６があらかじめ取り付けられている。ここで、凹部２５’は凸部２６’を挿入できる大きさを有している。なお、各リング状部材２５および２６の径方向端部は、上記第１の実施の形態と同様に鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１を有している。
【００３５】
以上のように説明してきた構成要素によって構成される本発明の第２の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凹付リング状部材２５と凸付リング状部材２６が重なり合うように２本の鋼管１０の端部を突き合わせる。その際に、凹部２５’に凸部２６’が受容されるように凹付リング状板２５と凸付リング状部材２６を重ねる。
【００３６】
その後、接続部材１５に設けられた溝１６に凹付リング状部材２５および凸付リング状部材２６の各鋼管１０の外周面からの突出部１１をはめ込み、上下それぞれの鋼管１０に設けられている突出部１１を一体化させる。そして、その後、固定部材２０を接続部材１５の外周を覆うように取り付ける。このとき、固定部材２０には上記第１の実施の形態同様、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、固定部材２０の上端の係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から離隔してしまうことはない。さらに、凹部２５’と凸部２６’が一体的に重なり、かみ合っているため、上の鋼管１０が回転した場合に、下の鋼管１０も回転することとなる。
【００３７】
上述してきた第２の実施の形態にかかる鋼管の継手構造１’を利用し複数の鋼管１０を接続し、施工現場において、杭等としてその接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合がある。このとき、接続した複数の鋼管１０のうちの１本を回転させた場合に、その回転が杭全体（接続された全ての鋼管１０）に伝わることとなり、効率よく杭等を地盤に打ち込むことが可能となる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’’を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１’’により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図１０は、継手構造１’’を分解した状態を示している。
【００３９】
図１１は、図１０に示した固定部材２０’のＡ−Ａ断面図である。固定部材２０’の外周下端部に突起部４１が４箇所設けられ、その突起部４１同士の間隔は均等となっている。
また、図１２は、図１０に示した鋼管１０に取り付けられた接続部材１５’のＢ−Ｂ断面図である。図１２に示すように、４つの接続部材１５’は鋼管１０にスリット４２を設けた状態でリング状部材１２を固定している。このときスリット４２は、図１１に示すように、突起部４１に対応するように、鋼管１０外周部に４箇所、各スリット４２間が均等となるように設けられている。
また、図１３は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１’’の縦断面図である。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、上述した第１および第２の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、共通する各構成等については省略する。ここでは、第３の実施の形態における接続部材１５’および固定部材２０’について説明する。
【００４１】
２本の鋼管１０があらかじめ結合部材として取り付けられたリング状部材１２を重ねた状態になっており、上記第１および第２の実施の形態同様、４つの円弧状である接続部材１５’が、２枚のリング状部材１２を固定する状態となっている。ただし、第３の実施の形態において接続部材１５’は、鋼管１０に取り付けた際に、図１０に示すように、各接続部材１５’同士の間にスリット４２が設けられるような大きさおよび形状となっている。また、上に配置された鋼管１０には、あらかじめ円筒状の固定部材２０’が用意されており、固定部材２０’外周部には、鋼管長手方向および鋼管の径中心方向に突出した突起部４１が設けられている。ここでスリット４２の幅は、突起部４１の幅よりも広くなっている。
【００４２】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態にかかる鋼管の機械式継手１’’の継手構造において、４つの接続部材１５’によって２本の鋼管１０のリング状部材１２が一体的に固定される。そして、固定部材２０’が接続部材１５’を覆うことによって、接続部材１５’が鋼管１０に固定され、鋼管１０同士が接続されることとなる。この固定部材２０’が接続部材１５’を覆う際に、固定部材２０’に設けられた突起部４１をスリット４２に通過させることによって固定部材２０’を接続部材１５’にかぶせることが可能となる。さらに、固定部材２０’を接続部材１５’にかぶせた後に、固定部材２０’を回転させて突起部４１の位置をスリット４２の位置とずらす。これにより、突起部４１が接続部材１５’の下面に架け留めて、接続部材１５’は鋼管１０に固定されることとなる。
【００４３】
その結果、図１３に示されるように、リング状板２０を有する２本の鋼管１０は、接続部材１５’および固定部材２０’を介して接続され、さらに鞘状の固定部材２０’に設けられた係止部２１および突起部４１によって、接続部材１５’が上下から抑えられることにより、鋼管１０接続部に固定され、より外れにくくなる。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態にかかる継手構造５０の説明図である。図１４（ａ）は継手構造５０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造５０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１４（ａ）は、継手構造５０を分解した状態を示している。また、図１４（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造５０の鋼管水平方向断面図であり、図１４（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造５０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１４（ｂ）は図１４（ｃ）におけるＡ−Ａ断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００４５】
上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端には、各鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１が対を成して設けられている。第４の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、接合対象面が球面形状である凸球面円盤５１と凹球面円盤５２が鋼管１０の端部に取り付けられている。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。即ち、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の接合対象面の曲率は等しい。なお、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の曲率は、継手構造５０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。
【００４６】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第４の実施の形態にかかる継手構造５０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸球面円盤５１と凹球面円盤５２が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。
【００４７】
その後、接続部材１５に設けられた溝１６に凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の各鋼管１０の外周面からの突出部１１をはめ込み、上下それぞれの鋼管１０に設けられている突出部１１を一体化させる。そして、固定部材２０を接続部材１５の外周を覆うように取り付ける。このとき、固定部材２０には上記第１の実施の形態同様、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、固定部材２０の上端の係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から離隔してしまうことはない。
【００４８】
また、上述したように接続された継手構造５０においては、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２を重ね合わせて２本の鋼管１０を接続しているため、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹球面円盤５２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。なお、本実施の形態では、上に配置された鋼管１０の下端に凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が取り付けられる事としたが、本発明はこれに限られず、上に配置された鋼管１０の下端に凹球面円盤５２が取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端に凸球面円盤５１が取り付けられてもよい。但し、上下鋼管の角折れが発生した際の矯正作業の容易性から、上に配置された鋼管１０の下端に凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が取り付けられることが好ましい。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図１５は、本発明の第５の実施の形態にかかる継手構造６０の説明図である。図１５（ａ）は継手構造６０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造６０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１５（ａ）は、継手構造６０を分解した状態を示している。また、図１５（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造６０の鋼管水平方向断面図であり、図１５（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造６０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１５（ｂ）は図１５（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面を示し、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）におけるＢ’−Ｂ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５０】
第５の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さく、鋼管接続時に突き合わせる面（接合対象面）が球面形状である凸球面リング６１と凹球面リング６２が鋼管１０の端部に取り付けられている。上に配置された鋼管１０の下端には凸球面リング６１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面リング６２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸球面リング６１と凹球面リング６２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸球面リング６１と凹球面リング６２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸球面リング６１と凹球面リング６２の曲率は、継手構造６０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。
【００５１】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第５の実施の形態にかかる継手構造６０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸球面リング６１と凹球面リング６２が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００５２】
上述したように接続された継手構造６０においては、凸球面リング６１と凹球面リング６２を重ね合わせて２本の鋼管１０を接続しているため、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹球面リング６２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。
【００５３】
（第６の実施の形態）
図１６は、本発明の第６の実施の形態にかかる継手構造７０の説明図である。図１６（ａ）は継手構造７０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造７０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１６（ａ）は、継手構造７０を分解した状態を示している。また、図１６（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造７０の鋼管水平方向断面図であり、図１６（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造７０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１６（ｂ）は図１６（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面を示し、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）におけるＣ’−Ｃ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５４】
第６の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、十字形状の十字形突起７１が形成され、接合対象面が平面である凸十字突起付円盤７２と、十字形状の十字溝７３が形成された平面形状である凹十字溝付円盤７４が鋼管１０の端部に取り付けられている。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸十字突起付円盤７２が、十字形突起７１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹十字溝付円盤７４が、十字溝７３が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。また、凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。ここで、十字形突起７１・十字溝７３の形状は、継手構造７０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では十字形突起７１の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、十字溝７３の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００５５】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第６の実施の形態にかかる継手構造７０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４を、十字形突起７１と十字溝７３が重なり合うように突き合わせる。即ち、図１６（ａ）に示すように、上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、十字形突起７１は十字溝７３にはめ込まれるように凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００５６】
上述したように接続された継手構造７０においては、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、十字形突起７１および十字溝７３の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。また、十字形突起７１と十字溝７３が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００５７】
（第７の実施の形態）
図１７は、本発明の第７の実施の形態にかかる継手構造８０の説明図である。図１７（ａ）は継手構造８０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造８０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１７（ａ）は、継手構造８０を分解した状態を示している。また、図１７（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造８０の鋼管水平方向断面図であり、図１７（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造８０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１７（ｂ）は図１７（ｃ）におけるＤ−Ｄ断面を示し、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）におけるＤ’−Ｄ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５８】
第７の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さい、接合対象面が平面である凸突起付リング８１と凹溝付リング８２が鋼管１０の端部に取り付けられている。凸突起付リング８１には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に突起８３が形成され、凹溝付リング８２には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に溝８４が形成されている。上に配置された鋼管１０の下端には凸突起付リング８１の突起８３が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹溝付リング８２の溝８４が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸突起付リング８１と凹溝付球面リング８２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸突起付リング８１と凹溝付リング８２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸突起付リング８１と凹溝付リング８２の形状・大きさ等は、継手構造８０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では突起８３の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、溝８４の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００５９】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第７の実施の形態にかかる継手構造８０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸突起付リング８１と凹溝付リング８２を付き合わせる。即ち、突起８３と溝８４が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、突起８３は溝８４にはめ込まれるように凸突起付リング８１と凹溝付リング８２は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６０】
上述したように接続された継手構造８０においては、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、突起８３と溝８４の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。また、突起８３と溝８４が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００６１】
（第８の実施の形態）
図１８は、本発明の第８の実施の形態にかかる継手構造９０の説明図である。図１８（ａ）は継手構造９０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造９０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１８（ａ）は、継手構造９０を分解した状態を示している。また、図１８（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造９０の鋼管水平方向断面図であり、図１８（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造９０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１８（ｂ）は図１８（ｃ）におけるＥ−Ｅ断面を示し、図１８（ｃ）は図１８（ｂ）におけるＥ’−Ｅ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００６２】
第８の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、十字形状の十字形突起９１が形成され、接合対象面が球面形状である凸十字突起付球面円盤９２と、十字形状の十字溝９３が形成された球面形状である凹十字溝付球面円盤９４が鋼管１０の端部に取り付けられている。ここで、図１８（ｃ）に示すように、十字形突起９１は鋼管１０の中心に近づくほど高さの上昇する曲線状の勾配を有しており、十字溝９３は鋼管１０の中心に近づくほど高さが低くなるような曲線状の勾配を有している。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸十字突起付球面円盤９２が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹十字溝付球面円盤９４が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸十字突起付球面円盤９２・凹十字溝付球面円盤９４の曲率や、十字形突起９１・十字溝９３の形状は、継手構造９０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では十字形突起９１の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、十字溝９３の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００６３】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第８の実施の形態にかかる継手構造９０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４を、十字形突起９１と十字溝９３が重なり合うように突き合わせる。即ち、図１８（ａ）に示すように、上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、十字形突起９１は十字溝９３にはめ込まれるように凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６４】
上述したように接続された継手構造９０においては、上記第４および第５の実施の形態と同様、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹十字溝付球面円盤９４に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。また、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、十字形突起９１と十字溝９３の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。さらに、十字形突起９１と十字溝９３が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。
【００６５】
（第９の実施の形態）
図１９は、本発明の第９の実施の形態にかかる継手構造１００の説明図である。図１９（ａ）は継手構造１００を斜め上方から見た斜視図である。継手構造１００により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１９（ａ）は、継手構造１００を分解した状態を示している。また、図１９（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造１００の鋼管水平方向断面図であり、図１９（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造１００の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１９（ｂ）は図１９（ｃ）におけるＦ−Ｆ断面を示し、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）におけるＦ’−Ｆ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００６６】
第９の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さく、鋼管接続時に突き合わせる面（接合体正面）が球面形状である凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２が鋼管１０の端部に取り付けられている。凸突起付球面リング１０１には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に球面突起１０３が形成され、凹溝付球面リング１０２には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に球面溝１０４が形成されている。上に配置された鋼管１０の下端には凸突起付球面リング１０１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹溝付球面リング１０２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。また、図１９（ｃ）に示すように、球面突起１０３は鋼管１０の中心に近づくほど高さの上昇する曲線状の勾配を有しており、球面溝１０４は鋼管１０の中心に近づくほど高さが低くなるような曲線状の勾配を有している。なお、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の曲率は、継手構造１００を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。ここで、本実施の形態では球面突起１０３の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される球面形状とし、球面溝１０４の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される球面形状としている。
【００６７】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第９の実施の形態にかかる継手構造１００において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２を付き合わせる。即ち、球面突起１０３と球面溝１０４が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、球面突起１０３は球面溝１０４にはめ込まれるように凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６８】
上述したように接続された継手構造１００においては、上記実施の形態と同様、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹溝付球面リング１０２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。また、球面突起１０３と球面溝１０４が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
例えば、上記第１〜第９の実施の形態において、接続部材１５の形状を円弧状、固定部材２０の形状を鞘状円筒形としたが、それぞれ鋼管１０の外周形状等により適宜変更可能である。また、上記第６の実施の形態〜第９の実施の形態において、一方の突出部に設けられる突起の形状は鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する形状とし、他方の突出部に設けられる溝の形状は鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する形状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、一方の突出部に設けられる突起の形状は鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する形状とし、他方の突出部に設けられる溝の形状は鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する形状としてもよい。
また、上記第２の実施の形態においては、一方の凹付リング状部材２５に凹部２５’および凸付リング状板２６に凸部２６’が設けられることとしているが、凹部２５’および凸部２６’の数は１つに限定されることはなく、複数でもよい。また、その大きさ・形状についても、適宜、好適な大きさ・形状とすればよい。
第３の実施の形態においては、接続部材１５’同士の隙間の４箇所をスリット４２とし、それにあわせて固定部材２０’の下端部に４つの突起部４１を設けることとしたが、この突起部４１およびスリット４２の数は適宜変更可能である。
さらに、第１〜第９の実施の形態を上述してきたが、これらを組み合わせて用いることも当然考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、杭などに使用する鋼管の継手構造に適用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１’、１’’、５０、６０、７０、８０、９０、１００…継手構造
１０…鋼管
１１…突出部
１２…リング状部材
１５、１５’…接続部材
１６…溝
２０、２０’…固定部材
２５…凹付リング状部材
２５’…凹部
２６…凸付リング状部材
２６’…凸部
４１…突起部
４２…スリット
５１…凸球面円盤
５２…凹球面円盤
６１…凸球面リング
６２…凹球面リング
７１…十字形突起
７２…凸十字突起付円盤
７３…十字溝
７４…凹十字溝付円盤
８１…凸突起付リング
８２…凹溝付リング
８３…突起
８４…溝
９１…十字形突起
９２…凸十字突起付球面円盤
９３…十字溝
９４…凹十字溝付球面円盤
１０１…凸突起付球面リング
１０２…凹溝付球面リング
１０３…球面突起
１０４…球面溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭などに使用する鋼管を直列に接続する機械式の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼管杭は、建設現場等の施工現場において複数の鋼管を長手方向に直列に接続することにより製造される。この場合、鋼管同士の接続には溶接が利用されている。しかし、施工現場における鋼管の溶接には、火気の使用が制限される施工現場では作業が難しいことや、気象条件や溶接工等の技術者の技能に影響される部分が大きいこと、さらに、溶接作業や溶接後の溶接部分の検査等に多くの手間や時間がかかるという問題があった。
【０００３】
そこで、近年、溶接作業を行うことなく、機械式継手を用いて複数の鋼管同士を接続する方法が実施されている。例えば、特許文献１にはあらかじめ鋼管の端部に取り付けられた継手鋼管と円弧状継手およびボルト等を用いて、機械的に鋼管同士を接続させる鋼管の継手構造が記載されている。また、非特許文献１には、端板、接続プレートおよび接続ボルトを用いたトリプルプレートジョイントが公開されている。さらに、非特許文献２には、油圧ジャッキ、内リングおよび外リングを用いたペアリングジョイント（無溶接継手）が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９１５４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】トリプルプレートジョイント（日本ヒューム株式会社カタログ）
【非特許文献２】ペアリングジョイント（ジャパンパイル株式会社カタログ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された鋼管の継手構造を用いて鋼管を接続する場合、鋼管に取り付けられた継手にボルト用の穴を設け、ボルトを取り付けている。また、上記非特許文献１に記載されたトリプルプレートジョイントを用いて鋼管を接続する場合、接続のためのプレートを鋼管端部の端板に穴をあけて、ボルトによって取り付けている。しかし、これらの継ぎ手構造では、ボルトとボルト穴の位置あわせに手間がかかる。加えて、鋼管接続部に穴を開けることによる鋼管および鋼管接続部の強度の低下が懸念され、さらに、ボルト部分への応力集中による接続後の鋼管の強度の低下が懸念されるといった問題点がある。
【０００７】
また、上記非特許文献２に記載されたペアリングジョイントを用いて鋼管を接続する場合、くさびを油圧ジャッキを用いて押し込み、内リングおよび外リングを固定するため、油圧ジャッキが施工で必要になり、施工に手間がかかるという問題点がある。
【０００８】
さらに、建設現場等において鋼管を直列に接続する場合、継手部で折れ曲がったようになるいわゆる「角折れ」等の発生による鋼管の強度の低下を生じないように、接続後の鋼管にはある程度以上の直線性を保持させる必要がある。そのため、上記特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に記載された鋼管の継手構造では、接続時、鋼管端部の接続用端板（突出部）の製作精度や取り付け精度に高い精度が要求されていた。しかし、接続用端板の製作精度や取り付け精度を上げることは、製作の効率化の妨げとなり、またコスト上昇の原因となるといった問題点がある。
【０００９】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明の目的は、製作・輸送の効率がよく、ネジ・ボルト等を用いない小型化された機械式継手を提供し、さらに、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に実施できる鋼管の継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造が提供される。
【００１１】
前記突出部は、前記鋼管の端部に取り付けられた円盤状部材、リング状部材あるいは円弧状部材により構成されることとしてもよい。
【００１２】
前記複数の接続部材は円弧形状を有しており、各接続部材を組み合わせることにより、鋼管の外周面を囲む円環形状が構成されることとしてもよい。
【００１３】
前記固定部材の上端には、前記突出部に装着された接続部材の上面に当接可能な係止部が設けられていることとしてもよい。
【００１４】
前記一対の突出部の一方の対向面には凸部が設けられ、他方の対向面には前記凸部を受容可能な凹部が設けられていることとしてもよい。
【００１５】
前記固定部材の下端には、前記突出部に装着された接続部材の下面に架け留める突起部が設けられていることとしてもよい。
【００１６】
また、前記一対の突出部の対向面は互いに適合する形状であり、一方の対向面は凹球面形状、他方の対向面は凸球面形状であってもよい。
【００１７】
また、一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する十字型凸部が形成されていてもよい。
【００１８】
また、一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する十字型凸部が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ネジ・ボルト等を用いずに、構造が簡単で、かつ直線性の調整が容易にでき、コスト削減を図ることが可能となる鋼管の継手構造が提供される。本発明によれば、施工現場における鋼管の接続作業を効率よく迅速に低コストで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる継手構造１を斜め上方から見た斜視図である。
【図２】鋼管１０の中央部分における、継手構造１の縦断面図である。
【図３】上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端を突き合わせた状態を示す説明図である。
【図４】上下の突出部１１の外側から接続部材１５を装着した状態を示す説明図である。
【図５】接続部材１５の外側に筒状の固定部材２０を装着した状態を示す説明図である。
【図６】突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材の例を示す説明図である。
【図７】突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材の例を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる鋼管１０の機械式継手１’の継手構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図９】鋼管１０の中央部分における、継手構造１’の縦断面図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’’を斜め上方から見た斜視図である。
【図１１】図１０に示した固定部材２０’のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０に示した鋼管１０に取り付けられた接続部材１５’のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】図１０に示した鋼管１０の中央部分における、継手構造１’’の縦断面図である。
【図１４】第４の実施の形態にかかる継手構造５０の説明図である。
【図１５】第５の実施の形態にかかる継手構造６０の説明図である。
【図１６】第６の実施の形態にかかる継手構造７０の説明図である。
【図１７】第７の実施の形態にかかる継手構造８０の説明図である。
【図１８】第８の実施の形態にかかる継手構造９０の説明図である。
【図１９】第９の実施の形態にかかる継手構造１００の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる継手構造１を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図１は、継手構造１を分解した状態を示している。図２は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１の縦断面図である。図３〜５は、継手構造１によって２つの鋼管１０を接続する工程の説明図であり、図３は、上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端を突き合わせた状態を示し、図４は、上下の突出部１１の外側から接続部材１５を装着した状態を示し、図５は、接続部材１５の外側に筒状の固定部材２０を装着した状態を示している。
【００２３】
上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端には、各鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１が対をなして設けられている。この実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さいリング状部材１２が、上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端にそれぞれ取り付けてあり、これらリング状部材１２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。
【００２４】
これら突出部１１の周りには、４つの接続部材１５が配置される。各接続部材１５は円弧形状を有しており、これら各接続部材１５を組み合わせることにより、鋼管１０の外周面を囲む円環形状を構成することができる。これら各接続部材１５の内周面には、上下一対の突出部１１を重ね合わせた状態で、それら一対の突出部１１を一体的に受容させる溝１６がそれぞれ設けられている。各接続部材１５を組み合わせて鋼管１０の外周面を囲む円環形状を構成した際には、各接続部材１５の内周面に設けられた各溝１６が、一つの環状の溝を形成することとなる。
【００２５】
上に配置された鋼管１０には、円筒状の固定部材２０が、上下動自在に取り付けてある。この固定部材２０の内径は、先に説明した各接続部材１５を組み合わせることにより構成される円環形状の外側に固定部材２０を装着できる大きさを有しており、各接続部材１５により構成された円環形状を、固定部材２０の内部に保持できるようになっている。
【００２６】
固定部材２０の上端には、固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられている。この係止部２１の先端は、先に説明した各接続部材１５を組み合わせることにより構成される円環形状の上面に当接可能な位置まで内側に突出している。
【００２７】
以上のように説明してきた構成要素によって構成される本発明の第１の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１において、先ず、図３に示されるように、上下の鋼管１０の端部同士を突き合わせる。すると、上下の鋼管１０の端部に設けられた突出部１１（リング状部材１２）が一体化させられることとなる。
【００２８】
次に、図４に示されるように、突出部１１の周りに配置された４つの円弧状接続部材１５に設けられた溝１６に、上記一体化させられた突出部１１を受容させるように突出部１１に接続部材１５をかぶせる。すると、一体化させられた突出部１１が溝１６に受容されることによって、鋼管１０長手方向に関して接合されることとなる。
【００２９】
次に、図５に示されるように、上の鋼管１０に上下動自在に取り付けられた筒状の固定部材２０を、突出部１１を一体化させた後の接続部材１５を外側から覆うように装着する。すると、固定部材２０によって、接続部材１５は鋼管１０に固定させられることとなる。このとき、固定部材２０には、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から落下してしまうことはない。
【００３０】
上述した作業の結果、接続部材１５および固定部材２０によって、溶接あるいはネジ等を利用することなく、簡単な構成で上下の鋼管１０の接続が効率的にできる継手構造１が構成されることとなる。
また、鋼管１０の長手方向端部にリング状部材１２が取り付けられた状態で鋼管１０同士が接続部材１５によって接続されるため、鋼管１０端部の潰れが防止され、かつ鋼管長手方向にかかる圧縮力を効率よく伝達することが可能となる。
一方、上下の鋼管１０同士はリング状部材１２が接続部材１５によって一体化され、さらに接続部材１５が固定部材２０により鋼管１０に固定されるため、鋼管長手方向に引張荷重がかかった場合であってもその引張荷重が各鋼管１０に伝達されることとなる。
【００３１】
つまり、実際に施工現場において鋼管１０を用いて作業を行う場合に、本実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１を用いて上下の鋼管１０同士を接続すると、鋼管長手方向にかかる圧縮力および引張荷重を十分に伝達するような鋼管１０の接続がなされ、接続された鋼管１０を杭等として用いることができる。その際、鋼管長手方向にかかる圧縮力および引張荷重を十分に伝達するため、利用する鋼管１０の部材数を削減することができる。さらに、本実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１を用いることで、溶接等と比べ特殊技術を必要とせず、低コストでコンパクトな継手構造により、簡単かつ迅速に鋼管１０同士を接続することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、突出部１１として上下の各鋼管１０にあらかじめ設ける部材をリング状であるリング状部材１２として説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。
そこで、図６および図７において、突出部１１として上下の各鋼管１０に設ける部材の例を示す。例えば、突出部１１として上下の各鋼管１０に取り付けられる部材は、図６に示されるような円盤状部材１７や、図７に示されるような円弧状部材１８であってもよい。
また、本実施の形態おいて、接続部材１５の形状として円弧状であるとし、その数は４つであるとして説明してきたが、接続部材１５は上下それぞれの鋼管１０端部の突出部１１を一体化させるような溝１６を有するものであれば良く、その形状は円弧状に限られず、またその数は４つに限定されるものではない。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２の実施の形態にかかる鋼管１０の機械式継手１’の継手構造を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１’により、上下に直列に配置された２つの鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図８は、継手構造１を分解した状態を示している。図９は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１’の縦断面図である。
なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があり、他の部分の部材等は同様であるためそれらの説明については省略する。
【００３４】
接続対象である２つの鋼管１０のうち上の鋼管１０には、凹部２５’を備えた凹付リング状部材２５があらかじめ取り付けられている。また、もう一方の下の鋼管１０には、凸部２６’を備えた凸付リング状部材２６があらかじめ取り付けられている。ここで、凹部２５’は凸部２６’を挿入できる大きさを有している。なお、各リング状部材２５および２６の径方向端部は、上記第１の実施の形態と同様に鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１を有している。
【００３５】
以上のように説明してきた構成要素によって構成される本発明の第２の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凹付リング状部材２５と凸付リング状部材２６が重なり合うように２本の鋼管１０の端部を突き合わせる。その際に、凹部２５’に凸部２６’が受容されるように凹付リング状板２５と凸付リング状部材２６を重ねる。
【００３６】
その後、接続部材１５に設けられた溝１６に凹付リング状部材２５および凸付リング状部材２６の各鋼管１０の外周面からの突出部１１をはめ込み、上下それぞれの鋼管１０に設けられている突出部１１を一体化させる。そして、その後、固定部材２０を接続部材１５の外周を覆うように取り付ける。このとき、固定部材２０には上記第１の実施の形態同様、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、固定部材２０の上端の係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から離隔してしまうことはない。さらに、凹部２５’と凸部２６’が一体的に重なり、かみ合っているため、上の鋼管１０が回転した場合に、下の鋼管１０も回転することとなる。
【００３７】
上述してきた第２の実施の形態にかかる鋼管の継手構造１’を利用し複数の鋼管１０を接続し、施工現場において、杭等としてその接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合がある。このとき、接続した複数の鋼管１０のうちの１本を回転させた場合に、その回転が杭全体（接続された全ての鋼管１０）に伝わることとなり、効率よく杭等を地盤に打ち込むことが可能となる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる鋼管１０の継手構造１’’を斜め上方から見た斜視図である。この継手構造１’’により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端）が接続され、図１０は、継手構造１’’を分解した状態を示している。
【００３９】
図１１は、図１０に示した固定部材２０’のＡ−Ａ断面図である。固定部材２０’の外周下端部に突起部４１が４箇所設けられ、その突起部４１同士の間隔は均等となっている。
また、図１２は、図１０に示した鋼管１０に取り付けられた接続部材１５’のＢ−Ｂ断面図である。図１２に示すように、４つの接続部材１５’は鋼管１０にスリット４２を設けた状態でリング状部材１２を固定している。このときスリット４２は、図１１に示すように、突起部４１に対応するように、鋼管１０外周部に４箇所、各スリット４２間が均等となるように設けられている。
また、図１３は、鋼管１０の中央部分における、継手構造１’’の縦断面図である。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、上述した第１および第２の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、共通する各構成等については省略する。ここでは、第３の実施の形態における接続部材１５’および固定部材２０’について説明する。
【００４１】
２本の鋼管１０があらかじめ結合部材として取り付けられたリング状部材１２を重ねた状態になっており、上記第１および第２の実施の形態同様、４つの円弧状である接続部材１５’が、２枚のリング状部材１２を固定する状態となっている。ただし、第３の実施の形態において接続部材１５’は、鋼管１０に取り付けた際に、図１０に示すように、各接続部材１５’同士の間にスリット４２が設けられるような大きさおよび形状となっている。また、上に配置された鋼管１０には、あらかじめ円筒状の固定部材２０’が用意されており、固定部材２０’外周部には、鋼管長手方向および鋼管の径中心方向に突出した突起部４１が設けられている。ここでスリット４２の幅は、突起部４１の幅よりも広くなっている。
【００４２】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態にかかる鋼管の機械式継手１’’の継手構造において、４つの接続部材１５’によって２本の鋼管１０のリング状部材１２が一体的に固定される。そして、固定部材２０’が接続部材１５’を覆うことによって、接続部材１５’が鋼管１０に固定され、鋼管１０同士が接続されることとなる。この固定部材２０’が接続部材１５’を覆う際に、固定部材２０’に設けられた突起部４１をスリット４２に通過させることによって固定部材２０’を接続部材１５’にかぶせることが可能となる。さらに、固定部材２０’を接続部材１５’にかぶせた後に、固定部材２０’を回転させて突起部４１の位置をスリット４２の位置とずらす。これにより、突起部４１が接続部材１５’の下面に架け留めて、接続部材１５’は鋼管１０に固定されることとなる。
【００４３】
その結果、図１３に示されるように、リング状板２０を有する２本の鋼管１０は、接続部材１５’および固定部材２０’を介して接続され、さらに鞘状の固定部材２０’に設けられた係止部２１および突起部４１によって、接続部材１５’が上下から抑えられることにより、鋼管１０接続部に固定され、より外れにくくなる。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態にかかる継手構造５０の説明図である。図１４（ａ）は継手構造５０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造５０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１４（ａ）は、継手構造５０を分解した状態を示している。また、図１４（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造５０の鋼管水平方向断面図であり、図１４（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造５０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１４（ｂ）は図１４（ｃ）におけるＡ−Ａ断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００４５】
上に配置された鋼管１０の下端と下に配置された鋼管１０の上端には、各鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１が対を成して設けられている。第４の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、接合対象面が球面形状である凸球面円盤５１と凹球面円盤５２が鋼管１０の端部に取り付けられている。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。即ち、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の接合対象面の曲率は等しい。なお、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の曲率は、継手構造５０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。
【００４６】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第４の実施の形態にかかる継手構造５０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸球面円盤５１と凹球面円盤５２が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。
【００４７】
その後、接続部材１５に設けられた溝１６に凸球面円盤５１と凹球面円盤５２の各鋼管１０の外周面からの突出部１１をはめ込み、上下それぞれの鋼管１０に設けられている突出部１１を一体化させる。そして、固定部材２０を接続部材１５の外周を覆うように取り付ける。このとき、固定部材２０には上記第１の実施の形態同様、上端に固定部材２０の内面から内方へ突出する係止部２１が設けられているため、固定部材２０の上端の係止部２１が接続部材１５の上端に当接し、固定部材２０が接続部材１５から離隔してしまうことはない。
【００４８】
また、上述したように接続された継手構造５０においては、凸球面円盤５１と凹球面円盤５２を重ね合わせて２本の鋼管１０を接続しているため、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹球面円盤５２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。なお、本実施の形態では、上に配置された鋼管１０の下端に凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が取り付けられる事としたが、本発明はこれに限られず、上に配置された鋼管１０の下端に凹球面円盤５２が取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端に凸球面円盤５１が取り付けられてもよい。但し、上下鋼管の角折れが発生した際の矯正作業の容易性から、上に配置された鋼管１０の下端に凸球面円盤５１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面円盤５２が取り付けられることが好ましい。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図１５は、本発明の第５の実施の形態にかかる継手構造６０の説明図である。図１５（ａ）は継手構造６０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造６０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１５（ａ）は、継手構造６０を分解した状態を示している。また、図１５（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造６０の鋼管水平方向断面図であり、図１５（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造６０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１５（ｂ）は図１５（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面を示し、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）におけるＢ’−Ｂ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５０】
第５の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さく、鋼管接続時に突き合わせる面（接合対象面）が球面形状である凸球面リング６１と凹球面リング６２が鋼管１０の端部に取り付けられている。上に配置された鋼管１０の下端には凸球面リング６１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹球面リング６２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸球面リング６１と凹球面リング６２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸球面リング６１と凹球面リング６２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸球面リング６１と凹球面リング６２の曲率は、継手構造６０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。
【００５１】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第５の実施の形態にかかる継手構造６０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸球面リング６１と凹球面リング６２が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００５２】
上述したように接続された継手構造６０においては、凸球面リング６１と凹球面リング６２を重ね合わせて２本の鋼管１０を接続しているため、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹球面リング６２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。
【００５３】
（第６の実施の形態）
図１６は、本発明の第６の実施の形態にかかる継手構造７０の説明図である。図１６（ａ）は継手構造７０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造７０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１６（ａ）は、継手構造７０を分解した状態を示している。また、図１６（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造７０の鋼管水平方向断面図であり、図１６（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造７０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１６（ｂ）は図１６（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面を示し、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）におけるＣ’−Ｃ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５４】
第６の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、十字形状の十字形突起７１が形成され、接合対象面が平面である凸十字突起付円盤７２と、十字形状の十字溝７３が形成された平面形状である凹十字溝付円盤７４が鋼管１０の端部に取り付けられている。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸十字突起付円盤７２が、十字形突起７１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹十字溝付円盤７４が、十字溝７３が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。また、凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。ここで、十字形突起７１・十字溝７３の形状は、継手構造７０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では十字形突起７１の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、十字溝７３の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００５５】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第６の実施の形態にかかる継手構造７０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４を、十字形突起７１と十字溝７３が重なり合うように突き合わせる。即ち、図１６（ａ）に示すように、上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、十字形突起７１は十字溝７３にはめ込まれるように凸十字突起付円盤７２と凹十字溝付円盤７４は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００５６】
上述したように接続された継手構造７０においては、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、十字形突起７１および十字溝７３の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。また、十字形突起７１と十字溝７３が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００５７】
（第７の実施の形態）
図１７は、本発明の第７の実施の形態にかかる継手構造８０の説明図である。図１７（ａ）は継手構造８０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造８０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１７（ａ）は、継手構造８０を分解した状態を示している。また、図１７（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造８０の鋼管水平方向断面図であり、図１７（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造８０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１７（ｂ）は図１７（ｃ）におけるＤ−Ｄ断面を示し、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）におけるＤ’−Ｄ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００５８】
第７の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さい、接合対象面が平面である凸突起付リング８１と凹溝付リング８２が鋼管１０の端部に取り付けられている。凸突起付リング８１には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に突起８３が形成され、凹溝付リング８２には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に溝８４が形成されている。上に配置された鋼管１０の下端には凸突起付リング８１の突起８３が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹溝付リング８２の溝８４が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸突起付リング８１と凹溝付球面リング８２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸突起付リング８１と凹溝付リング８２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸突起付リング８１と凹溝付リング８２の形状・大きさ等は、継手構造８０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では突起８３の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、溝８４の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００５９】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第７の実施の形態にかかる継手構造８０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸突起付リング８１と凹溝付リング８２を付き合わせる。即ち、突起８３と溝８４が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、突起８３は溝８４にはめ込まれるように凸突起付リング８１と凹溝付リング８２は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６０】
上述したように接続された継手構造８０においては、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、突起８３と溝８４の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。また、突起８３と溝８４が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００６１】
（第８の実施の形態）
図１８は、本発明の第８の実施の形態にかかる継手構造９０の説明図である。図１８（ａ）は継手構造９０を斜め上方から見た斜視図である。継手構造９０により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１８（ａ）は、継手構造９０を分解した状態を示している。また、図１８（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造９０の鋼管水平方向断面図であり、図１８（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造９０の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１８（ｂ）は図１８（ｃ）におけるＥ−Ｅ断面を示し、図１８（ｃ）は図１８（ｂ）におけるＥ’−Ｅ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００６２】
第８の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、十字形状の十字形突起９１が形成され、接合対象面が球面形状である凸十字突起付球面円盤９２と、十字形状の十字溝９３が形成された球面形状である凹十字溝付球面円盤９４が鋼管１０の端部に取り付けられている。ここで、図１８（ｃ）に示すように、十字形突起９１は鋼管１０の中心に近づくほど高さの上昇する曲線状の勾配を有しており、十字溝９３は鋼管１０の中心に近づくほど高さが低くなるような曲線状の勾配を有している。なお、上に配置された鋼管１０の下端には凸十字突起付球面円盤９２が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹十字溝付球面円盤９４が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。なお、凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸十字突起付球面円盤９２・凹十字溝付球面円盤９４の曲率や、十字形突起９１・十字溝９３の形状は、継手構造９０を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。本実施の形態では十字形突起９１の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される形状とし、十字溝９３の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される形状としている。
【００６３】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第８の実施の形態にかかる継手構造９０において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４を、十字形突起９１と十字溝９３が重なり合うように突き合わせる。即ち、図１８（ａ）に示すように、上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、十字形突起９１は十字溝９３にはめ込まれるように凸十字突起付球面円盤９２と凹十字溝付球面円盤９４は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６４】
上述したように接続された継手構造９０においては、上記第４および第５の実施の形態と同様、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹十字溝付球面円盤９４に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。また、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管１０の設置ずれが発生した場合でも、十字形突起９１と十字溝９３の方向に沿って滑らせるように動かすことにより、上下互いの鋼管１０が正しい位置に修正されやすくなる。さらに、十字形突起９１と十字溝９３が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。
【００６５】
（第９の実施の形態）
図１９は、本発明の第９の実施の形態にかかる継手構造１００の説明図である。図１９（ａ）は継手構造１００を斜め上方から見た斜視図である。継手構造１００により、上下に直列に配置された２つの円筒形状の鋼管１０の端部同士（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）が接続される。図１９（ａ）は、継手構造１００を分解した状態を示している。また、図１９（ｂ）は鋼管１０の接続時の継手構造１００の鋼管水平方向断面図であり、図１９（ｃ）は鋼管１０接続時の継手構造１００の鋼管長手方向断面拡大図である。即ち、図１９（ｂ）は図１９（ｃ）におけるＦ−Ｆ断面を示し、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）におけるＦ’−Ｆ’断面を示している。なお、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態での鋼管１０の端部に突出部１１を有する部材として取り付けられたリング状部材１２に相当する部分にのみ上記第１の実施の形態との相違点があるため、他の部材等についての説明は省略する。
【００６６】
第９の実施の形態では、外径が鋼管１０の外径よりも大きく、内径が鋼管１０の内径よりも小さく、鋼管接続時に突き合わせる面（接合体正面）が球面形状である凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２が鋼管１０の端部に取り付けられている。凸突起付球面リング１０１には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に球面突起１０３が形成され、凹溝付球面リング１０２には、接合対象面上の円周方向に９０°間隔で４ヶ所に球面溝１０４が形成されている。上に配置された鋼管１０の下端には凸突起付球面リング１０１が下に凸となるように取り付けられ、下に配置された鋼管１０の上端には凹溝付球面リング１０２が上に凹となるように取り付けられる。ここで、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の形状は、これらを重ね合わせて接合した場合に適合するような形状となっている。また、図１９（ｃ）に示すように、球面突起１０３は鋼管１０の中心に近づくほど高さの上昇する曲線状の勾配を有しており、球面溝１０４は鋼管１０の中心に近づくほど高さが低くなるような曲線状の勾配を有している。なお、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の外側部分が、上下の鋼管１０の外周面よりも外側に突出する突出部１１となっている。また、凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２の曲率は、継手構造１００を構成する鋼管１０の材質や断面積等によって好適なものを適宜定めればよい。ここで、本実施の形態では球面突起１０３の形状は鋼管１０の中心に向かって高くなる勾配が形成される球面形状とし、球面溝１０４の形状は鋼管１０の中心に向かって深くなる勾配が形成される球面形状としている。
【００６７】
以上のように説明した構成要素によって構成される本発明の第９の実施の形態にかかる継手構造１００において、接続対象である２本の鋼管１０の端部にあらかじめ取り付けられた凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２を付き合わせる。即ち、球面突起１０３と球面溝１０４が重なり合うように上下２本の鋼管１０の端部（上に配置された鋼管１０の下端と下に配置した鋼管１０の上端）を突き合わせる。このとき、球面突起１０３は球面溝１０４にはめ込まれるように凸突起付球面リング１０１と凹溝付球面リング１０２は重ね合わされる。なお、その後の鋼管１０同士の接続過程については上記第４の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６８】
上述したように接続された継手構造１００においては、上記実施の形態と同様、接続後の鋼管１０の継手部において上下鋼管の角折れが発生した場合にも、上側の鋼管１０を凹溝付球面リング１０２に沿って滑らせるように動かし、直線性を保持するように簡単に矯正することが可能となる。また、球面突起１０３と球面溝１０４が重なり合うように鋼管１０同士が接続されているため、一方の鋼管１０に加わった回転力が他方の鋼管１０に効率的に伝達されることとなる。そのため、第２の実施の形態と同様、接続した複数の鋼管１０を地盤に回転させながら打ち込んでいく場合に、効率的に杭等（接続された鋼管１０）を打ち込むことができる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
例えば、上記第１〜第９の実施の形態において、接続部材１５の形状を円弧状、固定部材２０の形状を鞘状円筒形としたが、それぞれ鋼管１０の外周形状等により適宜変更可能である。また、上記第６の実施の形態〜第９の実施の形態において、一方の突出部に設けられる突起の形状は鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する形状とし、他方の突出部に設けられる溝の形状は鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する形状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、一方の突出部に設けられる突起の形状は鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する形状とし、他方の突出部に設けられる溝の形状は鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する形状としてもよい。
また、上記第２の実施の形態においては、一方の凹付リング状部材２５に凹部２５’および凸付リング状板２６に凸部２６’が設けられることとしているが、凹部２５’および凸部２６’の数は１つに限定されることはなく、複数でもよい。また、その大きさ・形状についても、適宜、好適な大きさ・形状とすればよい。
第３の実施の形態においては、接続部材１５’同士の隙間の４箇所をスリット４２とし、それにあわせて固定部材２０’の下端部に４つの突起部４１を設けることとしたが、この突起部４１およびスリット４２の数は適宜変更可能である。
さらに、第１〜第９の実施の形態を上述してきたが、これらを組み合わせて用いることも当然考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、杭などに使用する鋼管の継手構造に適用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１’、１’’、５０、６０、７０、８０、９０、１００…継手構造
１０…鋼管
１１…突出部
１２…リング状部材
１５、１５’…接続部材
１６…溝
２０、２０’…固定部材
２５…凹付リング状部材
２５’…凹部
２６…凸付リング状部材
２６’…凸部
４１…突起部
４２…スリット
５１…凸球面円盤
５２…凹球面円盤
６１…凸球面リング
６２…凹球面リング
７１…十字形突起
７２…凸十字突起付円盤
７３…十字溝
７４…凹十字溝付円盤
８１…凸突起付リング
８２…凹溝付リング
８３…突起
８４…溝
９１…十字形突起
９２…凸十字突起付球面円盤
９３…十字溝
９４…凹十字溝付球面円盤
１０１…凸突起付球面リング
１０２…凹溝付球面リング
１０３…球面突起
１０４…球面溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、
２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、
２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、
前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造。
【請求項２】
前記突出部は、前記鋼管の端部に取り付けられた円盤状部材、リング状部材あるいは円弧状部材により構成されることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管の継手構造。
【請求項３】
前記複数の接続部材は円弧形状を有しており、各接続部材を組み合わせることにより、鋼管の外周面を囲む円環形状が構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の鋼管の継手構造。
【請求項４】
前記固定部材の上端には、前記突出部に装着された接続部材の上面に当接可能な係止部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項５】
前記一対の突出部の一方の対向面には凸部が設けられ、他方の対向面には前記凸部を受容可能な凹部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項６】
前記固定部材の下端には、前記突出部に装着された接続部材の下面に架け留める突起部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項７】
前記一対の突出部の対向面は互いに適合する形状であり、一方の対向面は凹球面形状、他方の対向面は凸球面形状であることを特徴とする、請求項１〜６に記載の鋼管の継手構造。
【請求項８】
一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する十字型凸部が形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項９】
一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する十字型凸部が形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項１】
２つの鋼管を直列に接続する継手構造であって、
２つの鋼管の端部にそれぞれ設けられた、鋼管の外周面よりも外側に突出する一対の突出部と、
２つの鋼管の端部同士を突き合わせた状態において、前記一対の突出部の外側から装着され、内周面に前記一対の突出部を受容させる溝が形成された複数の接続部材と、
前記一対の突出部に装着された前記複数の接続部材の外側に装着される筒状の固定部材を備えることを特徴とする、鋼管の継手構造。
【請求項２】
前記突出部は、前記鋼管の端部に取り付けられた円盤状部材、リング状部材あるいは円弧状部材により構成されることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管の継手構造。
【請求項３】
前記複数の接続部材は円弧形状を有しており、各接続部材を組み合わせることにより、鋼管の外周面を囲む円環形状が構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の鋼管の継手構造。
【請求項４】
前記固定部材の上端には、前記突出部に装着された接続部材の上面に当接可能な係止部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項５】
前記一対の突出部の一方の対向面には凸部が設けられ、他方の対向面には前記凸部を受容可能な凹部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項６】
前記固定部材の下端には、前記突出部に装着された接続部材の下面に架け留める突起部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項７】
前記一対の突出部の対向面は互いに適合する形状であり、一方の対向面は凹球面形状、他方の対向面は凸球面形状であることを特徴とする、請求項１〜６に記載の鋼管の継手構造。
【請求項８】
一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって深くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって高くなる勾配を有する十字型凸部が形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項９】
一方の前記突出部の対向面には鋼管の中心に向かって浅くなる勾配を有する十字型形状溝が形成され、他方の前記突出部の対向面には前記十字型形状溝に適合する形状であり、鋼管の中心に向かって低くなる勾配を有する十字型凸部が形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−２７０４２９（Ｐ２００９−２７０４２９Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８７５６（Ｐ２００９−８８７５６）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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