JP4833809B2 - 鋼管埋設装置 - Google Patents

Description

この発明は、鋼管埋設装置に関し、さらに詳細には、本設あるいは仮設として設置される鋼管杭や、掘削孔壁を保護するためのケーシングなどとして利用される鋼管を回転させることによって地中に埋設する装置に関する。

鋼管杭の埋設装置として、従来、全回転オールケーシング掘削機が広く利用されている。このオールケーシング掘削機は、図６に符号５０で示されるように、鋼管杭Ｐを把持するための把持機構、回転させるための回転機構、地中に圧入するための圧入機構をフレーム５１の内方に組み込んだものである（例えば特許文献１，２も併せて参照）。

この全回転オールケーシング掘削機５０は鋼管杭Ｐの把持機構が周方向に開閉できないものであるため、鋼管杭Ｐを継ぎ足す際にはフレーム５１の高さをかわして、その上部で接続しなければならない。このため、杭施工位置の上方に構造物５２等がある場合、すなわち空頭制限のある現場においては、接続できる鋼管杭Ｐの長さが制限されてしまう。鋼管杭の長さは継ぎ足し回数に影響し、継ぎ足し回数が多ければ多いほど施工効率が低下する。
特開２０００−９６５６４号公報 特開２００１−９００６９号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、空頭制限のあるような施工現場において、装置の高さに関わりなく、可能な限り長い鋼管を使用できるようにし、その継ぎ足し回数を少なくして施工効率を向上させることができる鋼管埋設装置を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、鋼管に回転力を与えて地中に埋設するための装置であって、
端部に鋼管を受け入れる略Ｕ字形の開放部を有するベースプレートと、
このベースプレートにガイド部材を介して昇降自在に設けられ、端部に鋼管を受け入れる略Ｕ字形の開放部を有する昇降プレートと、
この昇降プレートに少なくとも上昇力を与える給進部材と、
この昇降プレート上に設けられた回転装置とを備え、
前記回転装置は、
前記昇降プレートの前記開放部側に開閉自在かつ回動自在に設けられ、前記開放部に受け入れられた鋼管の外周を把持する把持部材と、
この把持部材に締め付け力を与えるクランプ部材と、
前記把持部材を所定角度ごとに回転させる駆動部材とを備え、
前記把持部材は、前記昇降プレート面に沿って回動自在に支持された第１把持部、及びこの第１把持部の両端部に一端部がそれぞれ枢支され、前記昇降プレート面に沿って回動することにより他端部間が開閉する１対の第２把持部からなり、
前記駆動部材は一端部が前記昇降プレートに、他端部が前記第２把持部のそれぞれに枢支された１対の駆動シリンダからなることを特徴とする鋼管埋設装置にある。

より具体的には、前記昇降プレート及び前記把持部材に、該把持部材の回動を案内するための手段が設けられている。

前記回転装置を有する前記昇降プレートが２段以上の多段に設置されている構成とすることもできる。前記ベースプレートの前記開放部側に該開放部に受け入れられた鋼管の外周を把持する把持部材が設けられている構成とすることもできる。

この発明によれば、空頭制限のある現場条件下でも、装置の高さに関わりなく制限内で最長の鋼管を使用することができ、このため継ぎ足し回数が少なくて施工効率を向上させることができる。また、万一、鋼管のジャーミング事故や装置の故障により通常の施工ができなくなったとしても、把持部材を開放させることで、装置と鋼管を容易にセパレートすることが可能であり、トラブル時にも対処しやすくなる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示す側面図である。この発明による鋼管埋設装置１は、ベースプレート２と、このベースプレート２の後端部に立設されたガイド部材３と、このガイド部材３に案内されてベースプレート２上を昇降する複数の昇降プレート４を備えている。

ガイド部材３は、この実施形態では、鉛直方向に沿うガイド溝６を有する部材として示されている。各昇降プレート４は、その後端部がガイド溝６に嵌入されることにより案内される。ベースプレート２は、図２に示すように、前端部が略Ｕ字形をなし、これにより鋼管を受け入れる開放部７が形成されている。開放部７はＵ字形の基部７ａ、及びこの基部７ａから延びる１対の延出部７ｂ，７ｂによって区画され、各延出部７ｂ，７ｂにはそれらの対向位置に鋼管を把持するための把持シリンダ８が設けられている。

昇降プレート４は、図３に示すように、ベースプレート２と同様の形状をなし、前端部に鋼管を受け入れるための開放部７を有している。開放部７を区画する基部７ａの周縁部には、円弧状のガイド溝５が形成されている。ただし、このガイド溝５は最上段の昇降プレート４には設けられていない。

ベースプレート２及び昇降プレート４における各延出部７ｂ，７ｂの外側部には突出部９がそれぞれ設けられている。昇降プレート４は、図１に示すように、互いに所定間隔を置いて配置され、それらの突出部９に流体圧による１対の給進シリンダ１０のシリンダ部がそれぞれ固定され、またベースプレート２の突出部９に給進シリンダ１０のロッド部が固定されている。

図４に示すように、最上段の昇降プレート４を除く他の昇降プレート４上には回転装置１１が同軸的に設けられている。図５（ａ），（ｂ）は、この回転装置１１のみを示したものである。回転装置１１は、開放部７に受け入れられた鋼管を把持するための把持部材１２と、流体圧による１対の駆動シリンダ１３，１３を備えている。把持部材１２は、第１把持部１２ａと、この第１把持部１２ａの両端部にピン１４を介して回動可能に枢支される１対の第２把持部１２ｂ，１２ｂとからなる。

第１把持部１２ａは昇降プレート４の開放部７を区画する基部７ａ上に配置される。第１把持部１２ａの下面には突起１５が設けられている。この突起１５は基部７ａに設けられたガイド溝５に嵌入され、第１把持部１２ａはガイド溝５に案内されて昇降プレート４面に沿って回動自在である。この第１把持部１２ａの内周は基部７ａの周縁部から幾分か前方に突出するように配置され、この内周には鋼管の外周を把持するための円弧状の凹凸面１６が形成されている。

１対の第２把持部１２ｂ，１２ｂは、昇降プレート４の開放部７を区画する延出部７ｂ，７ｂ上にそれぞれ配置される。これら第２把持部１２ｂ，１２ｂの他端部は自由端部となっていて、図５（ｂ）に示すように第１把持部１２ａに対して回動することにより開閉自在である。これら第２把持部１２ｂ，１２ｂの内周には鋼管の外周を把持するための円弧状の凹凸面１６が形成されている。また、これら第２把持部１２ｂ，１２ｂの自由端部間には流体圧によるクランプシリンダ１７の両端部が枢支され、その一方の端部は取り外し自在なピン１８（図１参照）によって一方の第２把持部１２ｂに取り付けられている。なお、把持部材１２は上下の昇降プレート４，４間に挟まれ、それらの面に沿って摺動する。このため、把持部材１２を構成する第１、第２把持部１２ａ，１２ｂの上下面には、摩擦を低減するためのベアリングプレート２０が設けられている。

回転装置１１を上下に挟む昇降プレート４，４には、それらの後端部間に軸２１が設けられている。１対の駆動シリンダ１３，１３のシリンダ部は、この軸２１を介して昇降プレート４に枢支されている。また、駆動シリンダ１３，１３のロッド部はピン２２を介して第２把持部１２ｂ，１２ｂにそれぞれ枢支されている。把持部材１２を閉じた状態で、駆動シリンダ１３，１３の一方を伸長、他方を収縮作動させることにより、把持部材１２を角度回転させることが可能である。また、クランプシリンダ１７の一端を取り外し、駆動シリンダ１３，１３を双方とも収縮させることにより把持部材１２を開き、あるいは双方とも伸長作動させることにより把持部材１２を閉じることが可能である（図５参照）。

次に、上記のような鋼管埋設装置１の使用態様について説明する。いま、全昇降プレート４（以下、昇降プレート４群という）が、図１に示す上昇位置にあるとする。この上昇位置において、クランプシリンダ１７を一方の第２把持部１２ｂから取り外し、駆動シリンダ１３，１３の双方を収縮作動させることにより、把持部材１２が図５（ｂ）に示すように開放する。これにより、ベースプレート２及び昇降プレート群４の各開放部７に鋼管を進入させることが可能になる。

鋼管は縦向きの状態で横方向に移動させることにより、開放部７に受け入れられる。開放部７に受け入れられた鋼管は、継ぎ足しの場合、先に埋設された鋼管の上端に溶接等により接続される。次に、駆動シリンダ１３，１３を双方とも伸長作動させることにより、把持部材１２を閉じる。そして、クランプシリンダ１７をピン１８により一方の第２把持部１２ｂに取り付け、このクランプシリンダ１７を収縮作動させることにより把持部材１２に締め付け力を与え、鋼管をクランプする。

次に、駆動シリンダ１３，１３の作動により鋼管を角度回転させるのであるが、仮に回転装置１１を１台のみ設けたとして、以下、説明する。すなわち、駆動シリンダ１３，１３の一方を伸長作動、他方を収縮作動させることにより、鋼管を角度回転させる（以下、この回転を正転とする）。このとき、鋼管が自穿孔型のものであれば、給進シリンダ１０をフリーポジションとして鋼管をその自重や昇降プレート４、回転装置１１の自重により下降させることができる。非自穿孔型の鋼管であれば、給進シリンダ１０を伸長作動させ、その押込み力により鋼管を下降させることができる。

次に、駆動シリンダ１３，１３がストロークエンドに達したら、クランプシリンダ１７を伸長作動させて把持部材１２による鋼管のクランプを解放する。そして、駆動シリンダ１３，１３のうち、伸長しているものを収縮作動、また収縮しているものを伸長作動させ、鋼管を伴うことなく把持部材１２のみを逆方向に角度回転させる（以下、この回転を逆転とする）。これにより、把持部材は回転開始位置に復帰し、この回転開始位置で再びクランプシリンダ１７を収縮作動させて把持部材１２に締め付け力を与え、鋼管をクランプする。以下、上記と同様の操作を繰り返して、鋼管を回転させる。

上記のように、回転装置１１が１台の場合には、鋼管の回転は間欠的なものとなる。図示の実施形態のように、回転装置１１を２台以上の多段に設けることにより、見かけ上は連続的な回転とすることができる。すなわち、回転装置１１が２台の場合は上下の回転装置１１，１１の正転動作が交互に行われるようにする。これをクランプ・正転・クランプ解放・逆転の各動作で示すと次のようになる。
回転装置（上段） クランプ 正転 クランプ解放 逆転
回転装置（下段） クランプ解放 逆転 クランプ 正転

また、回転装置１１を３台以上とする場合は、各回転装置の正転動作が順次に行われるようにしてもよいし、上記に示す上段の回転装置と同じ動作をするグループ、下段の回転装置と同じ動作をするグループの２つに分けるようにしてもよい。このように、回転装置を２台以上の多段に設けることにより、鋼管の回転が円滑となり、作業効率を向上させることができる。なお、各シリンダは手動により動作させるようにしてもよいし、シーケンサにより動作を制御するようにしてもよい。

回転装置１１が１台、あるいは複数台いずれの場合も、昇降プレート４が下降位置に達したら、クランプシリンダ１７による全ての把持部材１２のクランプを解放する。このとき、鋼管が自重により沈下しないように、ベースプレート２に設けた把持シリンダ８により鋼管を把持する。そして、給進シリンダ１０の伸長作動により昇降プレート４群を上昇位置まで上昇させる。以下、同様の操作を繰り返して鋼管を地中に埋設する。

鋼管が仮設の場合は、後にこれを引き抜くことになる。この場合も、給進シリンダ１０により昇降プレート４群を上昇させながら、回転装置１１により鋼管を回転させることにより、鋼管を引き抜くことができる。

上記のような鋼管埋設装置によれば、空頭制限のある現場条件下でも、その制限内で最長の鋼管を使用した施工工事をすることができる。図６は、このことを示している。すなわち、鋼管Ｐの長さが同じであるとした場合、高さＨの空頭制限があると、従来の全回転オールケーシング掘削機５０では施工できないが、この発明による装置では施工が可能となる。

また、万一、鋼管のジャーミング事故や装置の故障により通常の施工ができなくなった場合、従来の全回転オールケーシング掘削機では鋼管を完全に抱きかかえているため、現位置からの機械の離脱は困難となる。これに対し、この発明による装置では、把持部材を開放させることで、装置と鋼管を容易にセパレートすることが可能であり、トラブル時にも対処しやすくなる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、把持部材を第１把持部及び１対の把持部の３つの把持部で構成したが
、把持部は２つあるいは４つ以上で構成することもできる。また、ガイド部材もロッド等を用いることもできる。さらに、駆動部材についても、モータとラック・ピニオン機構との組合せによるもの等、他の種々の形式のアクチュエータを選択することができる。

この発明の実施形態を示す側面図である。 ベースプレートを示す平面図である。 昇降プレートを示す平面図である。 昇降プレートに設けられた回転装置を示す平面図である。 回転装置のみを示す平面図である。 従来の全回転オールケーシング掘削機と比較しての本発明装置の効果を説明する図である。

符号の説明

１ 鋼管埋設装置
２ ベースプレート
３ ガイド部材
４ 昇降プレート
５ ガイド溝
６ ガイド溝
７ 開放部
７ａ 基部
７ｂ 延出部
８ 把持シリンダ
１０ 給進シリンダ
１１ 回転装置
１２ 把持部材
１２ａ 第１把持部
１２ｂ 第２把持部
１３ 駆動シリンダ
１５ 突起
１６ 凹凸面
１７ クランプシリンダ
２０ ベアリングプレート
２１ 軸

Claims (4)

1. 鋼管に回転力を与えて地中に埋設するための装置であって、
   端部に鋼管を受け入れる略Ｕ字形の開放部を有するベースプレートと、
   このベースプレートにガイド部材を介して昇降自在に設けられ、端部に鋼管を受け入れる略Ｕ字形の開放部を有する昇降プレートと、
   この昇降プレートに少なくとも上昇力を与える給進部材と、
   この昇降プレート上に設けられた回転装置とを備え、
   前記回転装置は、
   前記昇降プレートの前記開放部側に開閉自在かつ回動自在に設けられ、前記開放部に受け入れられた鋼管の外周を把持する把持部材と、
   この把持部材に締め付け力を与えるクランプ部材と、
   前記把持部材を所定角度ごとに回転させる駆動部材とを備え、
   前記把持部材は、前記昇降プレート面に沿って回動自在に支持された第１把持部、及びこの第１把持部の両端部に一端部がそれぞれ枢支され、前記昇降プレート面に沿って回動することにより他端部間が開閉する１対の第２把持部からなり、
   前記駆動部材は一端部が前記昇降プレートに、他端部が前記第２把持部のそれぞれに枢支された１対の駆動シリンダからなることを特徴とする鋼管埋設装置。
2. 前記昇降プレート及び前記把持部材に、該把持部材の回動を案内するための手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の鋼管埋設装置。
3. 前記回転装置を有する前記昇降プレートが２段以上の多段に設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管埋設装置。
4. 前記ベースプレートの前記開放部側に該開放部に受け入れられた鋼管の外周を把持する把持部材が設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管埋設装置。

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