鋼管杭チャック装置
【課題】構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置を提供する。
【解決手段】外形が多角面状の軸部１５とその上部にテーパ状受面部１４を有し、駆動装置に連結されるコアシャフト１と、受面部１４に対応したテーパ状押面部３２を上部に有し、軸部１５の各面に対応して配置される複数のクランプピース３と、クランプピース３の上・下部を拡径方向に変位自在に束ね状態で保持する保持リング２及びリテーナ４とを備え、この状態で鋼管杭内に挿入し押面部３２と受面部１４との摺接に伴う楔効果によりクランプピース３の上部を拡径方向に傾けて鋼管杭の内面上端部を保持し、引続きコアシャフトの回転により軸部の多角面の角部１５ｂがクランプピース３を拡径方向に押出し、クランプピース３の外面により鋼管杭を内側からチャッキング保持する。
【解決手段】外形が多角面状の軸部１５とその上部にテーパ状受面部１４を有し、駆動装置に連結されるコアシャフト１と、受面部１４に対応したテーパ状押面部３２を上部に有し、軸部１５の各面に対応して配置される複数のクランプピース３と、クランプピース３の上・下部を拡径方向に変位自在に束ね状態で保持する保持リング２及びリテーナ４とを備え、この状態で鋼管杭内に挿入し押面部３２と受面部１４との摺接に伴う楔効果によりクランプピース３の上部を拡径方向に傾けて鋼管杭の内面上端部を保持し、引続きコアシャフトの回転により軸部の多角面の角部１５ｂがクランプピース３を拡径方向に押出し、クランプピース３の外面により鋼管杭を内側からチャッキング保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガなどの回転力及び推進力を付与する駆動装置の出力軸に連結され、基礎地盤中に回転しながら圧入される鋼管杭を内面側からチャッキングする鋼管杭のチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土建関係の基礎杭として鋼管杭が圧入される鋼管圧入工法において、鋼管杭はオーガの出力軸に連結されて回転駆動されるとともに、杭打機のリーダに沿って昇降することにより地盤に回転圧入され、またはそこからの引き抜きが行われている。この際、オーガの出力軸には鋼管杭を連結させるための鋼管杭チャック装置が装着される。
【０００３】
これまで、実用新案登録第２５３８０３６号公報等に記載されているような比較的大径の鋼管杭に適用される旧来の鋼管杭チャック装置に対して、薄肉小径の鋼管杭にも適用可能なようにチャック力の発生及び保持機構を改良した次のような鋼管チャック装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この鋼管チャック装置は、テーパ面で摺接したスライドブロックから外側に押し出されたチャックブロックによって鋼管を内側からチャッキングするものであって、ケーシングがオーガの出力軸に対し下方に突出して固定され、チャックロッドが軸方向に穿設された軸孔を有する出力軸内からケーシングに差し込まれるように配置され、出力軸上方に非回転状態で吊設されたチャックシリンダに対し軸受けを介して連結されたものであり、チャックブロックとスライドブロックとの摺接するテーパ面が軸方向に複数段設けられた構成である。
【特許文献１】特開２００４−１００２６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の鋼管チャック装置は、オーガの減速ギヤケース側に固定され、中空軸の上方に吊持されている油圧式チャックシリンダによりチャックロッドを介して鋼管杭をチャッキングする駆動操作が行われ、また、回転するチャックロッドが回転拘束されたチャックシリンダに対して軸受けを介して連結され、チャックブロックとスライドブロックとの摺接するテーパ面が軸方向に複数段設けられたチャック機構を有する構成であって、複雑かつ重厚長大な構造となっている。
【０００５】
その上、チャック機構を駆動するための特別な油圧・制御システムの装備が必要となり、それらを含む操作が煩雑となるとともに、製作及びメンテナンス費用も嵩むという問題がある。
【０００６】
これらの問題点を解決すべく、本発明の目的は、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の鋼管杭チャック装置は、外形が多角面に形成された軸部及び軸部の上部に連設されたテーパ状の受面部を有しており、回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフトと、前記受面部に対応したテーパ状の押面部が上部に形成され、前記軸部の各面に対応するように軸部の各面に沿って配置される複数のクランプピースと、
クランプピースの上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの上部を束ねた状態で保持する保持リングと、クランプピースの下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの下部を束ねた状態で保持するリテーナとを備えており、クランプピースの束ね状態で鋼管杭内に挿入して前記押面部と受面部とを摺接させることによりクランプピースの上部を拡径方向に傾け、傾けた楔効果により鋼管杭の内面上端部分を保持し、この保持状態におけるコアシャフトの回転によって前記軸部の多角面の角部がクランプピースを拡径方向に押出し、クランプピースの外面によって鋼管杭を内側からチャッキングして保持することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼管杭チャック装置であって、前記コアシャフトの軸部の外形が断面正六角形であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、従来の前記特許文献１における油圧シリンダ駆動によるチャック機構や実用新案登録第２５３８０３６号公報におけるストッパー及びスプリングによるチャック保持機構等を省き、駆動装置の下方向移動及び回転操作により回転出力軸に直結されたコアシャフトの受面部とクランプピースの押面部との摺接、並びに軸部の多角面角部とクランプピースの内面との当接作用に伴う楔効果により鋼管杭の内面を自動的にチャッキング保持するよう構成したことにより、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置とすることができる。特に、駆動装置を下方向移動及び回転するだけで別途特別なチャッキング操作を行う必要がなく、上記楔効果を生じさせて適宜の長さを有するクランプピースの外面が鋼管杭の内面に全面的に当接されチャッキング保持することから、簡単な操作で鋼管杭へのチャッキング力が強大に保持されるという信頼性を一層確保することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果に加え、コアシャフトの軸部の外形を断面正六角形とすることによって、コアシャフト及びクランプピースの配置構造及び鋼管杭チャッキング力のバランスがよく、部品点数、加工及びコスト面等から見て最適な鋼管杭チャック装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の鋼管杭チャック装置を図示する実施の形態により具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る一実施の形態の鋼管杭チャック装置の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示す。
【００１３】
この実施の形態の鋼管杭チャック装置は、外形が多角面に形成された軸部１５及び軸部１５の上部に連設されたテーパ状の受面部１４を有しており、図示しないオーガなどの回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフト１と、受面部１４に対応したテーパ状の押面部３２が上部に形成され、軸部１５の各面に対応するように軸部１５の各面に沿って配置される複数のクランプピース３と、クランプピース３の上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピース３の上部を束ねた状態で保持する保持リング２と、クランプピース１の下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピース３の下部を束ねた状態で保持するリテーナ４とから構成されている。
【００１４】
そして、先ずクランプピース３の束ね状態で鋼管杭１００内に挿入して押面部３２と受面部１４とを摺接させることによって、図１の右半部の２点鎖線で示すように、クランプピース３の上部を拡径方向に傾け、この傾けた楔効果により鋼管杭１００の内面１０１上端部分を保持する。引続き、この保持状態におけるコアシャフト１の回転によって、図１の左半部に示すように、軸部１５の多角面角部がクランプピース３を拡径方向に押出し、クランプピース３の外面３４全体によって鋼管杭１００を内側からチャッキング保持する。
【００１５】
すなわち、本発明の鋼管杭チャック装置は、追って詳述するが、鋼管杭１００内に挿入されたコアシャフト１の鋼管杭１００に対する上・下（軸）方向の相対移動によって、クランプピース３がコアシャフト１との間で押面部３２と受面部１４との上下方向の摺接によりクランプピース３の上端側が拡径（傾き状態）又は縮径（垂直状態）されるのに伴い、外面３４の上端部分によって鋼管杭１００内面１０１の上端部分を保持又は保持解除し、さらに、前記保持状態でコアシャフト１の回転・停止によって、クランプピース３が軸部１５との間で内面と多角面角部との回転方向の摺接により拡径又は縮径されるのに伴い、クランプピース３の外面３４全体によって鋼管杭１００を内側からチャッキング保持又は解除するよう構成されている。
【００１６】
図２の（ａ）は図１のコアシャフト１の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の上部平面図、（ｃ）は（ａ）の固定ピン取付け孔１１ｂの断面形状図、（ｄ）は（ａ）の下部平面図である。ここで、（ａ）の左半部は平面から見た（ｂ）のＹ−Ｏ断面、右半部は平面から見て９０°ずらしたＸ−Ｏ断面を示しており、この状態は前記図１と同じ対応関係にある。
【００１７】
コアシャフト１は、前記駆動装置の回転出力軸（図示しない）に着脱自在に連結される連結部１１と、連結部１１の下部外面に設けられた大径鍔部１２と、大径鍔部１２の下方の連結部１１下端外面が上拡がりテーパ（円錐面）状に形成された受面部１４と、受面部１４に連接して外形が断面正多角形に形成された軸部１５と、軸部１５の下端先端部に連設された小径軸部１６とから形成されている。軸部１５の外形は、図２（ｄ）に示すように、クランプピース３を含む配置構造及びチャッキング力のバランス、部品点数、加工及びコスト面等から見て最適と考えられる断面正六角形の多角面１５ａに形成されている。同図中の符号１５ｂは、多角面１５ａの角部（稜線部）を示す。
【００１８】
連結部１１は、上端に前記駆動装置の出力軸の形状に合せ回転方向が規制されて軸方向移動自在に係合可能な内面が断面正六角形などの多角形又は非円形の連結孔１１ａが穿設されている。
【００１９】
さらに、連結部１１の外面には、固定ピン（図示しない）が挿通する固定ピン穴１１ｂが貫通して設けられている。この固定ピン穴１１ｂは、図２（ｃ）に示すように、上下方向に長い長孔形に形成されている。駆動装置の出力軸に対して、この固定ピンを着脱することによりコアシャフト１を介し鋼管杭チャック装置が着脱自在に連結される。
【００２０】
そこで、前記固定ピン（図示しない）を円形固定ピンとして、コアシャフト１が円形固定ピンを介して軸方向移動自在に連結可能とすることができる。この場合は、コアシャフト１が前記円形固定ピンを介して長孔形ピン穴１１ｃの下端部に吊り下げられた状態で鋼管杭１００内に挿入される際に、後述するが、クランプピース３を介して鋼管杭１００の上端面１０２への当接による反力により長孔形ピン穴１１ｃの上端部方向すなわち上方にスライドすることによって緩衝機能を備えることができる。この場合、前記円形固定ピンは、いわゆる前記駆動装置の出力軸に対するコアシャフト１の抜け止めの機能を有する。
これに対して、前記固定ピンを長孔形固定ピン穴１１ｂに対応した断面長円形固定ピンとした場合は、コアシャフト１が駆動装置の出力軸に強固に固定することができる。この場合は、特に長円形固定ピンの上下方向の強度が大きいため、チャッキングした鋼管杭の引き抜き又は圧入方向に対する強大な反力に対応することができる。
【００２１】
図３の（ａ）はリング２の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下部平面図である。
【００２２】
リング２は、円板状に形成され、中心にコアシャフト１の大径鍔部１２の下方部の連結部１１外面に外挿される挿通孔２１と、下端面に挿通孔２１と同心円状に鋼管杭１００の外径よりも十分大きい内径の円形逆凹状の上部保持穴２２とが穿設されている。上部保持穴２２は、次に述べる複数（図示では６個）のクランプピース３の上端部が束ねられた状態で上下方向及び径方向への移動（拡・縮径）自在に挿入保持されるようクランプピース３の上端部に対して適宜な上下方向及び径方向の隙間を有する形状となっている。リング２は、挿通孔２１を介して連結部１１下端外面に外挿され固定されてもよく、もしくは、連結部１１下端外面に対して摺動自在に外挿されてもよい。いずれの場合も、大径鍔部１２が、次に述べるクランプピース３を介して上方向への押圧力が作用するリング２の受け止めとなっている。
【００２３】
図４の（ａ）はクランプピース３の立面図で右半部は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの上部平面図、（ｃ）はクランプピース３が縮径状態にあるときの下部平面図、（ｄ）は（ａ）クランプピース３が拡径状態にあるときの下部平面図である。
【００２４】
クランプピース３は、コアシャフト１の軸部１５の多角面１５ａに対応した個数（図示では６個）に分割配置され、上端内面がコアシャフト１の受面部１４に倣い当接するように上拡がりテーパ（円錐面）状に形成された押面部３２と、上端部が全体外形として鋼管杭１００の上端面１０２に当接可能なように少なくとも鋼管杭１００の内径よりも大きい外径の円形鍔状に形成されてリング２の上部保持穴２２に適宜隙間を有して挿入される上端被保持部３３と、上端被保持部３３に連設され鋼管杭１００の内面１０１に挿入されて当接可能なように全体として略円筒形に形成された外面３４と、外面３４の下端部に連設され全体として小径円筒状に形成されて次に述べるリテーナ４の下部保持穴４２（図５）に適宜隙間を有して挿入される下端被保持部３５とから構成されている。
【００２５】
図５の（ａ）はリテーナ４の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２６】
リテーナ４は、鋼管杭１００の内面１０２に適宜隙間を有して挿入可能な略円筒形に形成され、中心にコアシャフト１の小径軸部１６に外挿される挿通孔４１と、上端部に挿通孔４１と同心円形凹状の下部保持穴４２と、側面に小径軸部１６に固定するための固定ピン（図示しない）が挿通される固定ピン孔４４とが穿設されている。下部保持穴４２は、複数（図示では６個）のクランプピース３の下端部３５が束ねられた状態で上下方向及び径方向への移動（拡・縮径）自在に挿入保持されるよう上端部３５に対して適宜な上下方向及び径方向の隙間を有する形状となっている。
【００２７】
また、クランプピース３は、全長が上部保持穴２２の天井面２３と下部保持穴４２の底面４３との間の距離より適宜短く形成されており、上・下部保持穴２２、４２に対して上下方向及び半径方向に移動自在に全体束ねた状態で保持されている。このため、前記駆動装置の出力軸に連結されたコアシャフト１をその下端に固着されたリテーナ４の先端側から鋼管杭１００内に挿入して行くことにより、鋼管杭１００の上端面１０２がクランプピース３の鍔状の上端被保持部３３の下端面に当接してクランプピース３が押し上げられるのに伴いクランプピース３がその上端の押面部３２とコアシャフト１の受面部１４との摺接により拡径され、外面３４が鋼管杭１００の内面１０２に圧接することにより楔効果が生じて鋼管杭１００を保持することができる。この場合、少なくとも押面部３２近傍の上方部側外面３４が先に拡径され、図１の破線で示されるように、クランプピース３が上拡がり状に傾斜した状態で鋼管杭１００の内面１０２上端部を自動的に保持するようになっている。これに引続きコアシャフト１の回転による鋼管杭１００のチャッキング作用については後述する。
【００２８】
ここで、本発明の別の実施の形態の鋼管杭チャック装置について説明する。
【００２９】
図６の（ａ）は本発明の別の実施の形態におけるマスターロッド５の立面図（一部断面図）、（ｂ）は（ａ）の下部平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
この実施の形態の鋼管杭チャック装置は、図示しないが、前記駆動装置の回転出力軸とコアシャフト１との間に所定長さの連結部材５が設けられている点が異なるだけで、その他の構成は前記一実施の形態と全く同じである。この連結部材５を以下、「マスターロッド５」と呼ぶ。
【００３１】
マスターロッド５は、上端部に前記駆動装置の回転出力軸に着脱自在に連結される駆動軸側連結部５１と、下端部にコアシャフト１を着脱自在に連結するコアシャフト側連結部５５と、駆動軸側連結部５１に連接する小径の中空シャフト部５２と、シャフト部５２とコアシャフト側連結部５５との間に連接する大径鍔部５４とからなり、シャフト部５２、大径鍔部５４及びコアシャフト側連結部５５の外径は鋼管杭１００の外径と少なくとも略等しいかもしくは若干細めに形成されている。
【００３２】
したがって、この形態においては、例えば前記クランプピース３が組み込まれたコアシャフト１を地中内の所定深さの鋼管杭１００のチャックする内面まで到達させることができる。すなわち、マスターロッド５は、前記回転出力軸に対する鋼管杭１００上端部までの必要な距離に応じてシャフト部５２の長さを設定する自由度を備えることができる。
【００３３】
次に、本発明の鋼管杭チャック装置の作用及びこれを用いて鋼管杭をチャックする操作方法について説明する。
【００３４】
鋼管杭チャック装置のコアシャフト１を前記駆動装置の回転出力軸に固定ピンを介して連結し、駆動装置を下方向に移動して鋼管杭チャック装置をリテーナ４先端側から鋼管杭１００の上端部内面１０２に挿入して行く。そして、鋼管杭１００の上端面１０２がクランプピース３の上端被保持部３３の下端面に当接してクランプピース３が上方に押し上げられると、クランプピース３の押面部３２がコアシャフト１の受面部１４に倣い摺接して外面３４の少なくとも押面部３２近傍の上方部側が先に拡径されてクランプピース３が上拡がり状に傾斜した状態（図１右半部の破線の状態）で鋼管杭１００の上端部内面１０２に圧接することにより楔効果が生じて鋼管杭１００をチャッキング開始した保持状態となる。
【００３５】
この楔効果発生による鋼管杭１００チャック開始の保持状態でさらに前記回転出力軸をコアシャフト１と共に回転させると、図４の（ｄ）及び図１の左半部に示すように、コアシャフト１の軸部１５の最大外径部である多角面角部（稜線部）１５ｂがクランプピース３の内面３１を全面的に径方向外側に押出し拡径するのに伴って外面３４が鋼管杭１００の内面１０１に全面的に強力に圧接することにより楔効果が増加し鋼管杭１００を強力にチャッキング保持した状態となる。
【００３６】
前記鋼管杭１００強力チャッキング保持の状態で、前記駆動装置を下方向に移動させることにより鋼管杭１００を地盤中に圧入し、一方、前記駆動装置を上方向に移動させることにより鋼管杭１００を地盤中から引き抜くことができる。
【００３７】
前記鋼管杭１００強力チャッキング保持の状態から、前記回転出力軸をコアシャフト１と共に回転停止させた状態で前記駆動装置を引き上げると、クランプピース３が自重により下方向に移動するとともに前記回転方向とは逆回転方向にスライドするのに伴いクランプピース３の押面部３２とコアシャフト１の受面部１４との摺接が離間するとともに軸部１５の多角面角部（稜線部）１５ｂとクランプピース３の内面３１との摺接が離間して楔効果が解除され、図４の（ｃ）に示すように、クランプピース３が縮径されることにより、クランプピース３の外面３４による鋼管杭１００内面１０１のチャッキング保持が解除される。
【００３８】
以上述べた実施の形態では、従来の前記特許文献１における油圧シリンダ駆動によるチャック機構や実用新案登録第２５３８０３６号公報におけるストッパー及びスプリングによるチャック保持機構等を省き、駆動装置の上・下移動及び回転・停止操作を行うだけで、駆動装置の回転出力軸に直結されたコアシャフト１及びクランプピース３を介して（両者間における受面部１４及び押面部３２間の摺接、軸部１５及び内面３１間の摺接作用に伴う楔効果により）鋼管杭１００の内面１０１を自動的にチャッキング保持又はチャッキング解除することができる。これにより、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る一実施の形態の鋼管杭チャック装置の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示している。
【図２】（ａ）は図１のコアシャフト１の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示し、（ｂ）は（ａ）の上部平面図、（ｃ）は（ａ）の固定ピン取付け孔１１ｃの断面形状図、（ｄ）は（ａ）の下部平面図である。
【図３】（ａ）は図１のリング２の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下部平面図である。
【図４】（ａ）は図１のクランプピース３の立面図で右半部は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの上部平面図、（ｃ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの下部平面図、（ｄ）は（ａ）におけるクランプピース３が拡径状態にあるときの下部平面図である。
【図５】（ａ）は図１のリテーナ４の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の別の実施の形態におけるマスターロッド５の立面図（一部断面図）、（ｂ）は（ａ）の下部平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ コアシャフト
２ リング
３ クランプピース
４ リテーナ
５ 連結部材（マスターロッド）
１１ 連結部
１１ａ、５１ｂ 連結穴
１１ｂ、１６ａ、４４、５６ 固定ピン取付け孔
１２、５４ 大径鍔部
１４ 受面部
１５ 軸部
１５ａ 多角面
１５ｂ 角部（稜線部）
１６ 小径軸部
２１、４１ 挿通孔
２２ 上部保持穴
２３ 天井面
３１、１０１ 内面
３２ 押面部
３３ 上端被保持部
３４ 外面
３５ 下端被保持部
４２ 下部保持穴
４３ 底面
５１ 駆動軸側連結部
５２ シャフト部
５５ コアシャフト側連結部
１００ 鋼管杭
１０２ 上端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガなどの回転力及び推進力を付与する駆動装置の出力軸に連結され、基礎地盤中に回転しながら圧入される鋼管杭を内面側からチャッキングする鋼管杭のチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土建関係の基礎杭として鋼管杭が圧入される鋼管圧入工法において、鋼管杭はオーガの出力軸に連結されて回転駆動されるとともに、杭打機のリーダに沿って昇降することにより地盤に回転圧入され、またはそこからの引き抜きが行われている。この際、オーガの出力軸には鋼管杭を連結させるための鋼管杭チャック装置が装着される。
【０００３】
これまで、実用新案登録第２５３８０３６号公報等に記載されているような比較的大径の鋼管杭に適用される旧来の鋼管杭チャック装置に対して、薄肉小径の鋼管杭にも適用可能なようにチャック力の発生及び保持機構を改良した次のような鋼管チャック装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この鋼管チャック装置は、テーパ面で摺接したスライドブロックから外側に押し出されたチャックブロックによって鋼管を内側からチャッキングするものであって、ケーシングがオーガの出力軸に対し下方に突出して固定され、チャックロッドが軸方向に穿設された軸孔を有する出力軸内からケーシングに差し込まれるように配置され、出力軸上方に非回転状態で吊設されたチャックシリンダに対し軸受けを介して連結されたものであり、チャックブロックとスライドブロックとの摺接するテーパ面が軸方向に複数段設けられた構成である。
【特許文献１】特開２００４−１００２６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の鋼管チャック装置は、オーガの減速ギヤケース側に固定され、中空軸の上方に吊持されている油圧式チャックシリンダによりチャックロッドを介して鋼管杭をチャッキングする駆動操作が行われ、また、回転するチャックロッドが回転拘束されたチャックシリンダに対して軸受けを介して連結され、チャックブロックとスライドブロックとの摺接するテーパ面が軸方向に複数段設けられたチャック機構を有する構成であって、複雑かつ重厚長大な構造となっている。
【０００５】
その上、チャック機構を駆動するための特別な油圧・制御システムの装備が必要となり、それらを含む操作が煩雑となるとともに、製作及びメンテナンス費用も嵩むという問題がある。
【０００６】
これらの問題点を解決すべく、本発明の目的は、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の鋼管杭チャック装置は、外形が多角面に形成された軸部及び軸部の上部に連設されたテーパ状の受面部を有しており、回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフトと、前記受面部に対応したテーパ状の押面部が上部に形成され、前記軸部の各面に対応するように軸部の各面に沿って配置される複数のクランプピースと、
クランプピースの上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの上部を束ねた状態で保持する保持リングと、クランプピースの下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの下部を束ねた状態で保持するリテーナとを備えており、クランプピースの束ね状態で鋼管杭内に挿入して前記押面部と受面部とを摺接させることによりクランプピースの上部を拡径方向に傾け、傾けた楔効果により鋼管杭の内面上端部分を保持し、この保持状態におけるコアシャフトの回転によって前記軸部の多角面の角部がクランプピースを拡径方向に押出し、クランプピースの外面によって鋼管杭を内側からチャッキングして保持することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼管杭チャック装置であって、前記コアシャフトの軸部の外形が断面正六角形であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、従来の前記特許文献１における油圧シリンダ駆動によるチャック機構や実用新案登録第２５３８０３６号公報におけるストッパー及びスプリングによるチャック保持機構等を省き、駆動装置の下方向移動及び回転操作により回転出力軸に直結されたコアシャフトの受面部とクランプピースの押面部との摺接、並びに軸部の多角面角部とクランプピースの内面との当接作用に伴う楔効果により鋼管杭の内面を自動的にチャッキング保持するよう構成したことにより、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置とすることができる。特に、駆動装置を下方向移動及び回転するだけで別途特別なチャッキング操作を行う必要がなく、上記楔効果を生じさせて適宜の長さを有するクランプピースの外面が鋼管杭の内面に全面的に当接されチャッキング保持することから、簡単な操作で鋼管杭へのチャッキング力が強大に保持されるという信頼性を一層確保することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果に加え、コアシャフトの軸部の外形を断面正六角形とすることによって、コアシャフト及びクランプピースの配置構造及び鋼管杭チャッキング力のバランスがよく、部品点数、加工及びコスト面等から見て最適な鋼管杭チャック装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の鋼管杭チャック装置を図示する実施の形態により具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る一実施の形態の鋼管杭チャック装置の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示す。
【００１３】
この実施の形態の鋼管杭チャック装置は、外形が多角面に形成された軸部１５及び軸部１５の上部に連設されたテーパ状の受面部１４を有しており、図示しないオーガなどの回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフト１と、受面部１４に対応したテーパ状の押面部３２が上部に形成され、軸部１５の各面に対応するように軸部１５の各面に沿って配置される複数のクランプピース３と、クランプピース３の上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピース３の上部を束ねた状態で保持する保持リング２と、クランプピース１の下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピース３の下部を束ねた状態で保持するリテーナ４とから構成されている。
【００１４】
そして、先ずクランプピース３の束ね状態で鋼管杭１００内に挿入して押面部３２と受面部１４とを摺接させることによって、図１の右半部の２点鎖線で示すように、クランプピース３の上部を拡径方向に傾け、この傾けた楔効果により鋼管杭１００の内面１０１上端部分を保持する。引続き、この保持状態におけるコアシャフト１の回転によって、図１の左半部に示すように、軸部１５の多角面角部がクランプピース３を拡径方向に押出し、クランプピース３の外面３４全体によって鋼管杭１００を内側からチャッキング保持する。
【００１５】
すなわち、本発明の鋼管杭チャック装置は、追って詳述するが、鋼管杭１００内に挿入されたコアシャフト１の鋼管杭１００に対する上・下（軸）方向の相対移動によって、クランプピース３がコアシャフト１との間で押面部３２と受面部１４との上下方向の摺接によりクランプピース３の上端側が拡径（傾き状態）又は縮径（垂直状態）されるのに伴い、外面３４の上端部分によって鋼管杭１００内面１０１の上端部分を保持又は保持解除し、さらに、前記保持状態でコアシャフト１の回転・停止によって、クランプピース３が軸部１５との間で内面と多角面角部との回転方向の摺接により拡径又は縮径されるのに伴い、クランプピース３の外面３４全体によって鋼管杭１００を内側からチャッキング保持又は解除するよう構成されている。
【００１６】
図２の（ａ）は図１のコアシャフト１の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の上部平面図、（ｃ）は（ａ）の固定ピン取付け孔１１ｂの断面形状図、（ｄ）は（ａ）の下部平面図である。ここで、（ａ）の左半部は平面から見た（ｂ）のＹ−Ｏ断面、右半部は平面から見て９０°ずらしたＸ−Ｏ断面を示しており、この状態は前記図１と同じ対応関係にある。
【００１７】
コアシャフト１は、前記駆動装置の回転出力軸（図示しない）に着脱自在に連結される連結部１１と、連結部１１の下部外面に設けられた大径鍔部１２と、大径鍔部１２の下方の連結部１１下端外面が上拡がりテーパ（円錐面）状に形成された受面部１４と、受面部１４に連接して外形が断面正多角形に形成された軸部１５と、軸部１５の下端先端部に連設された小径軸部１６とから形成されている。軸部１５の外形は、図２（ｄ）に示すように、クランプピース３を含む配置構造及びチャッキング力のバランス、部品点数、加工及びコスト面等から見て最適と考えられる断面正六角形の多角面１５ａに形成されている。同図中の符号１５ｂは、多角面１５ａの角部（稜線部）を示す。
【００１８】
連結部１１は、上端に前記駆動装置の出力軸の形状に合せ回転方向が規制されて軸方向移動自在に係合可能な内面が断面正六角形などの多角形又は非円形の連結孔１１ａが穿設されている。
【００１９】
さらに、連結部１１の外面には、固定ピン（図示しない）が挿通する固定ピン穴１１ｂが貫通して設けられている。この固定ピン穴１１ｂは、図２（ｃ）に示すように、上下方向に長い長孔形に形成されている。駆動装置の出力軸に対して、この固定ピンを着脱することによりコアシャフト１を介し鋼管杭チャック装置が着脱自在に連結される。
【００２０】
そこで、前記固定ピン（図示しない）を円形固定ピンとして、コアシャフト１が円形固定ピンを介して軸方向移動自在に連結可能とすることができる。この場合は、コアシャフト１が前記円形固定ピンを介して長孔形ピン穴１１ｃの下端部に吊り下げられた状態で鋼管杭１００内に挿入される際に、後述するが、クランプピース３を介して鋼管杭１００の上端面１０２への当接による反力により長孔形ピン穴１１ｃの上端部方向すなわち上方にスライドすることによって緩衝機能を備えることができる。この場合、前記円形固定ピンは、いわゆる前記駆動装置の出力軸に対するコアシャフト１の抜け止めの機能を有する。
これに対して、前記固定ピンを長孔形固定ピン穴１１ｂに対応した断面長円形固定ピンとした場合は、コアシャフト１が駆動装置の出力軸に強固に固定することができる。この場合は、特に長円形固定ピンの上下方向の強度が大きいため、チャッキングした鋼管杭の引き抜き又は圧入方向に対する強大な反力に対応することができる。
【００２１】
図３の（ａ）はリング２の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下部平面図である。
【００２２】
リング２は、円板状に形成され、中心にコアシャフト１の大径鍔部１２の下方部の連結部１１外面に外挿される挿通孔２１と、下端面に挿通孔２１と同心円状に鋼管杭１００の外径よりも十分大きい内径の円形逆凹状の上部保持穴２２とが穿設されている。上部保持穴２２は、次に述べる複数（図示では６個）のクランプピース３の上端部が束ねられた状態で上下方向及び径方向への移動（拡・縮径）自在に挿入保持されるようクランプピース３の上端部に対して適宜な上下方向及び径方向の隙間を有する形状となっている。リング２は、挿通孔２１を介して連結部１１下端外面に外挿され固定されてもよく、もしくは、連結部１１下端外面に対して摺動自在に外挿されてもよい。いずれの場合も、大径鍔部１２が、次に述べるクランプピース３を介して上方向への押圧力が作用するリング２の受け止めとなっている。
【００２３】
図４の（ａ）はクランプピース３の立面図で右半部は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの上部平面図、（ｃ）はクランプピース３が縮径状態にあるときの下部平面図、（ｄ）は（ａ）クランプピース３が拡径状態にあるときの下部平面図である。
【００２４】
クランプピース３は、コアシャフト１の軸部１５の多角面１５ａに対応した個数（図示では６個）に分割配置され、上端内面がコアシャフト１の受面部１４に倣い当接するように上拡がりテーパ（円錐面）状に形成された押面部３２と、上端部が全体外形として鋼管杭１００の上端面１０２に当接可能なように少なくとも鋼管杭１００の内径よりも大きい外径の円形鍔状に形成されてリング２の上部保持穴２２に適宜隙間を有して挿入される上端被保持部３３と、上端被保持部３３に連設され鋼管杭１００の内面１０１に挿入されて当接可能なように全体として略円筒形に形成された外面３４と、外面３４の下端部に連設され全体として小径円筒状に形成されて次に述べるリテーナ４の下部保持穴４２（図５）に適宜隙間を有して挿入される下端被保持部３５とから構成されている。
【００２５】
図５の（ａ）はリテーナ４の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２６】
リテーナ４は、鋼管杭１００の内面１０２に適宜隙間を有して挿入可能な略円筒形に形成され、中心にコアシャフト１の小径軸部１６に外挿される挿通孔４１と、上端部に挿通孔４１と同心円形凹状の下部保持穴４２と、側面に小径軸部１６に固定するための固定ピン（図示しない）が挿通される固定ピン孔４４とが穿設されている。下部保持穴４２は、複数（図示では６個）のクランプピース３の下端部３５が束ねられた状態で上下方向及び径方向への移動（拡・縮径）自在に挿入保持されるよう上端部３５に対して適宜な上下方向及び径方向の隙間を有する形状となっている。
【００２７】
また、クランプピース３は、全長が上部保持穴２２の天井面２３と下部保持穴４２の底面４３との間の距離より適宜短く形成されており、上・下部保持穴２２、４２に対して上下方向及び半径方向に移動自在に全体束ねた状態で保持されている。このため、前記駆動装置の出力軸に連結されたコアシャフト１をその下端に固着されたリテーナ４の先端側から鋼管杭１００内に挿入して行くことにより、鋼管杭１００の上端面１０２がクランプピース３の鍔状の上端被保持部３３の下端面に当接してクランプピース３が押し上げられるのに伴いクランプピース３がその上端の押面部３２とコアシャフト１の受面部１４との摺接により拡径され、外面３４が鋼管杭１００の内面１０２に圧接することにより楔効果が生じて鋼管杭１００を保持することができる。この場合、少なくとも押面部３２近傍の上方部側外面３４が先に拡径され、図１の破線で示されるように、クランプピース３が上拡がり状に傾斜した状態で鋼管杭１００の内面１０２上端部を自動的に保持するようになっている。これに引続きコアシャフト１の回転による鋼管杭１００のチャッキング作用については後述する。
【００２８】
ここで、本発明の別の実施の形態の鋼管杭チャック装置について説明する。
【００２９】
図６の（ａ）は本発明の別の実施の形態におけるマスターロッド５の立面図（一部断面図）、（ｂ）は（ａ）の下部平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
この実施の形態の鋼管杭チャック装置は、図示しないが、前記駆動装置の回転出力軸とコアシャフト１との間に所定長さの連結部材５が設けられている点が異なるだけで、その他の構成は前記一実施の形態と全く同じである。この連結部材５を以下、「マスターロッド５」と呼ぶ。
【００３１】
マスターロッド５は、上端部に前記駆動装置の回転出力軸に着脱自在に連結される駆動軸側連結部５１と、下端部にコアシャフト１を着脱自在に連結するコアシャフト側連結部５５と、駆動軸側連結部５１に連接する小径の中空シャフト部５２と、シャフト部５２とコアシャフト側連結部５５との間に連接する大径鍔部５４とからなり、シャフト部５２、大径鍔部５４及びコアシャフト側連結部５５の外径は鋼管杭１００の外径と少なくとも略等しいかもしくは若干細めに形成されている。
【００３２】
したがって、この形態においては、例えば前記クランプピース３が組み込まれたコアシャフト１を地中内の所定深さの鋼管杭１００のチャックする内面まで到達させることができる。すなわち、マスターロッド５は、前記回転出力軸に対する鋼管杭１００上端部までの必要な距離に応じてシャフト部５２の長さを設定する自由度を備えることができる。
【００３３】
次に、本発明の鋼管杭チャック装置の作用及びこれを用いて鋼管杭をチャックする操作方法について説明する。
【００３４】
鋼管杭チャック装置のコアシャフト１を前記駆動装置の回転出力軸に固定ピンを介して連結し、駆動装置を下方向に移動して鋼管杭チャック装置をリテーナ４先端側から鋼管杭１００の上端部内面１０２に挿入して行く。そして、鋼管杭１００の上端面１０２がクランプピース３の上端被保持部３３の下端面に当接してクランプピース３が上方に押し上げられると、クランプピース３の押面部３２がコアシャフト１の受面部１４に倣い摺接して外面３４の少なくとも押面部３２近傍の上方部側が先に拡径されてクランプピース３が上拡がり状に傾斜した状態（図１右半部の破線の状態）で鋼管杭１００の上端部内面１０２に圧接することにより楔効果が生じて鋼管杭１００をチャッキング開始した保持状態となる。
【００３５】
この楔効果発生による鋼管杭１００チャック開始の保持状態でさらに前記回転出力軸をコアシャフト１と共に回転させると、図４の（ｄ）及び図１の左半部に示すように、コアシャフト１の軸部１５の最大外径部である多角面角部（稜線部）１５ｂがクランプピース３の内面３１を全面的に径方向外側に押出し拡径するのに伴って外面３４が鋼管杭１００の内面１０１に全面的に強力に圧接することにより楔効果が増加し鋼管杭１００を強力にチャッキング保持した状態となる。
【００３６】
前記鋼管杭１００強力チャッキング保持の状態で、前記駆動装置を下方向に移動させることにより鋼管杭１００を地盤中に圧入し、一方、前記駆動装置を上方向に移動させることにより鋼管杭１００を地盤中から引き抜くことができる。
【００３７】
前記鋼管杭１００強力チャッキング保持の状態から、前記回転出力軸をコアシャフト１と共に回転停止させた状態で前記駆動装置を引き上げると、クランプピース３が自重により下方向に移動するとともに前記回転方向とは逆回転方向にスライドするのに伴いクランプピース３の押面部３２とコアシャフト１の受面部１４との摺接が離間するとともに軸部１５の多角面角部（稜線部）１５ｂとクランプピース３の内面３１との摺接が離間して楔効果が解除され、図４の（ｃ）に示すように、クランプピース３が縮径されることにより、クランプピース３の外面３４による鋼管杭１００内面１０１のチャッキング保持が解除される。
【００３８】
以上述べた実施の形態では、従来の前記特許文献１における油圧シリンダ駆動によるチャック機構や実用新案登録第２５３８０３６号公報におけるストッパー及びスプリングによるチャック保持機構等を省き、駆動装置の上・下移動及び回転・停止操作を行うだけで、駆動装置の回転出力軸に直結されたコアシャフト１及びクランプピース３を介して（両者間における受面部１４及び押面部３２間の摺接、軸部１５及び内面３１間の摺接作用に伴う楔効果により）鋼管杭１００の内面１０１を自動的にチャッキング保持又はチャッキング解除することができる。これにより、構造が簡単かつコンパクトで、操作性、信頼性及び経済性にも優れた鋼管杭チャック装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る一実施の形態の鋼管杭チャック装置の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示している。
【図２】（ａ）は図１のコアシャフト１の縦断面図で、左半部と右半部とは平面から見て９０°ずらした断面を示し、（ｂ）は（ａ）の上部平面図、（ｃ）は（ａ）の固定ピン取付け孔１１ｃの断面形状図、（ｄ）は（ａ）の下部平面図である。
【図３】（ａ）は図１のリング２の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下部平面図である。
【図４】（ａ）は図１のクランプピース３の立面図で右半部は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの上部平面図、（ｃ）は（ａ）におけるクランプピース３が縮径状態にあるときの下部平面図、（ｄ）は（ａ）におけるクランプピース３が拡径状態にあるときの下部平面図である。
【図５】（ａ）は図１のリテーナ４の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の別の実施の形態におけるマスターロッド５の立面図（一部断面図）、（ｂ）は（ａ）の下部平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ コアシャフト
２ リング
３ クランプピース
４ リテーナ
５ 連結部材（マスターロッド）
１１ 連結部
１１ａ、５１ｂ 連結穴
１１ｂ、１６ａ、４４、５６ 固定ピン取付け孔
１２、５４ 大径鍔部
１４ 受面部
１５ 軸部
１５ａ 多角面
１５ｂ 角部（稜線部）
１６ 小径軸部
２１、４１ 挿通孔
２２ 上部保持穴
２３ 天井面
３１、１０１ 内面
３２ 押面部
３３ 上端被保持部
３４ 外面
３５ 下端被保持部
４２ 下部保持穴
４３ 底面
５１ 駆動軸側連結部
５２ シャフト部
５５ コアシャフト側連結部
１００ 鋼管杭
１０２ 上端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が多角面に形成された軸部及び軸部の上部に連設されたテーパ状の受面部を有しており、回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフトと、
前記受面部に対応したテーパ状の押面部が上部に形成され、前記軸部の各面に対応するように軸部の各面に沿って配置される複数のクランプピースと、
クランプピースの上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの上部を束ねた状態で保持する保持リングと、
クランプピースの下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの下部を束ねた状態で保持するリテーナとを備えており、
クランプピースの束ね状態で鋼管杭内に挿入して前記押面部と受面部とを摺接させることによりクランプピースの上部を拡径方向に傾け、傾けた楔効果により鋼管杭の内面上端部分を保持し、この保持状態におけるコアシャフトの回転によって前記軸部の多角面の角部がクランプピースを拡径方向に押出し、クランプピースの外面によって鋼管杭を内側からチャッキングして保持することを特徴とする鋼管杭チャック装置。
【請求項２】
前記コアシャフトの軸部の外形が断面正六角形であることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭チャック装置。
【請求項１】
外形が多角面に形成された軸部及び軸部の上部に連設されたテーパ状の受面部を有しており、回転力及び推進力を付与する駆動装置に着脱自在に取付けられるコアシャフトと、
前記受面部に対応したテーパ状の押面部が上部に形成され、前記軸部の各面に対応するように軸部の各面に沿って配置される複数のクランプピースと、
クランプピースの上部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの上部を束ねた状態で保持する保持リングと、
クランプピースの下部が拡径方向に変位可能なようにクランプピースの下部を束ねた状態で保持するリテーナとを備えており、
クランプピースの束ね状態で鋼管杭内に挿入して前記押面部と受面部とを摺接させることによりクランプピースの上部を拡径方向に傾け、傾けた楔効果により鋼管杭の内面上端部分を保持し、この保持状態におけるコアシャフトの回転によって前記軸部の多角面の角部がクランプピースを拡径方向に押出し、クランプピースの外面によって鋼管杭を内側からチャッキングして保持することを特徴とする鋼管杭チャック装置。
【請求項２】
前記コアシャフトの軸部の外形が断面正六角形であることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭チャック装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２４１９０９（Ｐ２００６−２４１９０９Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１５９４（Ｐ２００５−６１５９４）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１６８５０６）鉱研工業株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１６８５０６）鉱研工業株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
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