(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結すべき一方の鋼管の端部に固着される円筒状の外継手と、他方の鋼管の端部に固着される円筒状の内継手とから成り、
前記外継手の内周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、第１の円弧状板状体より上部の位置で第１の円弧状板状体と同幅かそれよりも狭い幅を有する回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第１の円弧状板状体と縦方向に位置整合して仮止めされており、
前記内継手の外周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が、第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さに固着されており、
第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１及び第２の円弧状板状体を挿通可能な縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手を相対回転したとき、第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、
前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、仮止めが解除された回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が前記縦連通路内で第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手。
【請求項２】
連結すべき一方の鋼管の端部に固着される円筒状の外継手と、他方の鋼管の端部に固着される円筒状の内継手とから成り、
前記外継手の内周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、第４の複数の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さで固着されており、
隣接する前記第３の円弧状板状体間に、回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が仮止めされており、前記内継手の外周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着され、第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１の円弧状板状体が挿通可能な縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手を相対回転したとき、第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、
前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、仮止めが解除された回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が前記縦連通路内で第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手。
【請求項３】
連結すべき一方の鋼管の端部に固着され前記鋼管と同径の円筒状の内継手と、他方の鋼管の端部に固着され前記鋼管の外径よりも大径の内径を有する円筒状の外継手と、から成り、
前記外継手の内周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着され、前記内継手の外周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に整合した位置に等間隔で同じ高さに固着されており、
第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれ隣接の縁間に第１の円弧状板状体及び回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が挿通可能な間隔の縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体の間に、前記内外継手を相対回転したとき第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、
前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、外部から前記縦連通路内に挿入される回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手。
【請求項４】
連結すべき一方の鋼管の端部に固着され前記鋼管と同径の円筒状の内継手と、他方の鋼管の端部に固着され、前記鋼管の外径よりも大径の内径を有する円筒状の外継手と、から成り、
前記外継手の内周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さに固着されており、
前記内継手の外周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されており、
第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１の円弧状板状体及び回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が挿通可能な間隔の縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手が相対回転したとき第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成されており、
前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、外部から前記縦連通路内に挿入される回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事に用いる鋼管、例えば下鋼管及び上鋼管を接続する機械式継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤を補強するため、鋼管杭が建築土木工事に多く用いられている。その鋼管杭を構成する下鋼管と上鋼管用の継手、つまり鋼管同士を連結する接合継手として一般に溶接式継手が多く採用されている。しかし、溶接式継手は、鋼管の肉厚と鋼管径が大きくなるに従い溶接に長時間を要し、その間の施工機械損料と作業者人件費が加算されコストが掛かり、また、接合箇所は鋼管本体強度と同じ強度が要求されるが、溶接作業条件は天候により大きく左右され、長時間にわたり均一に溶接を行うことは困難である。
【０００３】
そこで、本出願人は先に、鋼管の肉厚及び鋼管径に関わらず溶接によらず簡易な構成で、従って低コストでかつ天候等に左右されず常に確実に鋼管を接続できる継手として、生産工場屋内で鋼管に接続手段を取り付けて、施工現場ではセットするだけで上・下の鋼管を無溶接で接続できる機械式継手を提案した（特許文献１参照）。
【０００４】
先の出願に係る鋼管の機械式継手は、図１７に示すように、鋼管下杭１の頭部内に、Ｌ字型係止溝４を複数備えた短管３を溶接し、上杭２の下部の内面に前記係止溝４に嵌合する係止駒６を設けると共に、該係止駒６を前記係止溝４に係止するための楔板７を備えた鋼管の接合継手であって、前記係止溝４は上部が開放した縦溝４ａと該縦溝４ａの下部から周方向に延びる横溝４ｂを備え、前記係止駒６は前記縦溝４ａから上杭２の回転に伴って前記横溝４ｂに移動し、かつ前記楔板７は前記係止駒６上に載置され、かつ前記係止駒６の前記横溝４ｂへの移動に伴って前記係止駒６から外れて縦溝４ａ内を落下して前記横溝４ｂを塞ぎ、前記係止駒６を前記横溝４ｂ内に係止して上・下の杭１、２を接続固定するものである。
したがって、施工現場における溶接を要することなく鋼管同士を接続することができる。
しかし、なお以下の解決を要する課題があることが分かった。
即ち、接合した鋼管を回転貫入する方式では、鋼管に回転トルクを作用させて鋼管を堅い（硬い）地盤に貫入させるが、鋼管に正回転と逆回転を反復させる際に、後述するように、楔となる楔板７（第２の円弧状矩形体に相当する）が変形しながら上方に移動して、やがてその楔係合が外れてしまうことがある。
また、上鋼管そのものの下端に係止駒６を設けるため、上鋼管の厚さが継手として必要な厚さを下回る場合があり、継手の曲げ耐力が不足する場合が生じる。
加えて、上鋼管は一般に継手部に比べると非常に長尺（例えば６ｍ）であり、工場でその端部に継手用の係止手段（円弧状矩形板）を設ける作業は、能率を向上させるのが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の機械式継手における課題を解決するためになされたものであって、その目的は、機械式継手において、鋼管と継手部分を別体に構成することで、鋼管に正回転と逆回転を交互に与えつつ鋼管を地盤中に貫入させる際に回転時に楔となる円弧状板状体に発生するせん断応力を軽減し、かつ円弧状板状体が従来のように変形して継手から外れることがなく、しかも、その構造は簡易であるため低コストで得られ、継手の接合も極短時間で行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、連結すべき一方の鋼管の端部に固着される円筒状の外継手と、他方の鋼管の端部に固着される円筒状の内継手とから成り、前記外継手の内周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、第１の円弧状板状体より上部の位置で第１の円弧状板状体と同幅かそれよりも狭い幅を有する回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第１の円弧状板状体と縦方向に位置整合して仮止めされており、前記内継手の外周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が、第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さに固着されており、第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１及び第２の円弧状板状体を挿通可能な縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手を相対回転したとき、第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、仮止めが解除された回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が前記縦連通路内で第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手である。
請求項２の発明は、連結すべき一方の鋼管の端部に固着される円筒状の外継手と、他方の鋼管の端部に固着される円筒状の内継手とから成り、前記外継手の内周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、第４の複数の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さで固着されており、隣接する前記第３の円弧状板状体間に、回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が仮止めされており、前記内継手の外周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着され、第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１の円弧状板状体が挿通可能な縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手を相対回転したとき、第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、仮止めが解除された回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が前記縦連通路内で第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手である。
請求項３の発明は、連結すべき一方の鋼管の端部に固着され前記鋼管と同径の円筒状の内継手と、他方の鋼管の端部に固着され前記鋼管の外径よりも大径の内径を有する円筒状の外継手と、から成り、前記外継手の内周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着され、前記内継手の外周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に整合した位置に等間隔で同じ高さに固着されており、第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれ隣接の縁間に第１の円弧状板状体及び回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が挿通可能な間隔の縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体の間に、前記内外継手を相対回転したとき第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成され、前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、外部から前記縦連通路内に挿入される回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手である。
請求項４の発明は、連結すべき一方の鋼管の端部に固着され前記鋼管と同径の円筒状の内継手と、他方の鋼管の端部に固着され、前記鋼管の外径よりも大径の内径を有する円筒状の外継手と、から成り、前記外継手の内周面には、複数の第３の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されていると共に、複数の第４の円弧状板状体が第３の円弧状板状体の下方に所定間隔を置いて、前記第３の円弧状板状体と縦方向に位置整合して等間隔で同じ高さに固着されており、前記内継手の外周面には、複数の第１の円弧状板状体が同じ高さで等間隔に固着されており、第３及び第４の円弧状板状体のそれぞれの隣接縁間に、第１の円弧状板状体及び回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が挿通可能な間隔の縦連通路が形成され、かつ、第３と第４の円弧状板状体間に、前記内外継手が相対回転したとき第１の円弧状板状体が挿通可能な横連通路が形成されており、前記内外継手の係合状態では、第１の円弧状板状体が前記横連通路に挿通され、かつ、外部から前記縦連通路内に挿入される回転止めの楔となる第２の円弧状板状体が第３及び第４の円弧状板状体に当接可能に延在して、第１の円弧状板状体の横連通路を塞ぐことを特徴とする機械式継手である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機械式継手において、鋼管と継手部分を別体に構成することで、正回転と逆回転を交互に与えつつ鋼管を地盤中に貫入させる際に回転時に作用する曲げ応力の鋼管に与える影響を軽減でき、かつ、楔となる円弧状板状体が従来のように変形して継手から外れることがなく、しかも、その構造は簡易であるため低コストで得られ、継手の接合も極短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の鋼管の継手を示す斜視図である。
【図２】第２の円弧状矩形体を相互に連結した状態を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態の機械式継手の円弧状矩形体の溶接による固着を説明するための図であり、図３Ａは円弧状矩形体の平面図、図３Ｂはそのｃ−ｃ’断面図である。
【図４】第１の実施形態の円環体の溶接例を示す断面図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｄは第１の実施形態の機械式継手の接合順序を示す図である。
【図６】第１の実施形態の機械式継手の平断面図である。
【図７】第１の実施形態の機械式継手の縦断面図である。
【図８】第２の実施形態の機械式継手の斜視図である。
【図９】第２の実施形態の継手部分の縦断面図である。
【図１０】第３の実施形態の機械式継手の斜視図である。
【図１１】第３の実施形態の機械式継手の断面図である。
【図１２】第４の実施形態の機械式継手の斜視図である。
【図１３】第４の実施形態の機械式継手の断面図である。
【図１４】本発明の各実施形態における円弧状矩形体間のトルクの伝達を説明する図である。
【図１５】従来の機械式継手における円弧状矩形体間のトルクの伝達を説明する図である。
【図１６】従来の機械式継手における第２の円弧状矩形体が変形して抜け上がる状態を説明する図である。
【図１７】従来の機械式継手の継手部分を一部断面で示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る継手の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の鋼管の機械式継手の接合前における継手部分の近傍を示す斜視図、図２は、第２の円弧状矩形体を相互に連結した状態を示す斜視図、図３は、第１の実施形態の機械式継手の円弧状矩形体の溶接による固着を説明するための図であり、図３Ａは円弧状矩形体の平面図、図３Ｂはそのｃ−ｃ’断面図である。図４は、第１の実施形態の円環体の溶接例を示す断面図である。
【００１１】
本発明の第１の実施形態の鋼管の機械式継手は、図１に示すように、上鋼管１０と、上鋼管１０の下端に溶接等で一体に連結された円筒状の外継手１２と、外継手１２の内周面の上下方向の中央付近に同じ高さで等間隔に溶接等で固着された第１の円弧状板状体（本実施形態では円弧状矩形体）１４と、第１の円弧状矩形体１４の上に、例えばボルトＢで仮止めされ第１の円弧状矩形体１４とほぼ同じ幅を有する第２の円弧状板状体（本実施形態では円弧状矩形体）１６と、下鋼管２０の上端に一体に連結された円環体２１と、円環体２１の上面に一体に連結された内継手２２と、内継手２２の外周面に同じ高さで等間隔に縦方向に整列して固着された上側の第３の円弧状板状体（本実施形態では円弧状矩形体）２４と、下側の第４の円弧状板状体（本実施形態では円弧状矩形体）２６とから成っている。
【００１２】
外継手１２は、上鋼管１０と同じ外径の短尺鋼管であり、上鋼管１０の下端部に溶着されている。外継手１２の厚さは上鋼管１０と同じ厚さであってもそれよりも厚くてもよく、上鋼管１０の厚さに関わらず設計上適宜決定することができる。
第１の円弧状矩形体１４の外径は外継手１２の内径とほぼ同じであり、その内径は内継手２２の外径よりも僅かに大きく形成されている。
【００１３】
円環体２１は、極短尺の鋼製リングであり、下鋼管２０と内継手２２を接続する機能を有する。円環体２１の外径は下鋼管２０の外径とほぼ同じで、内径は内継手２２の内径とほぼ同じである。
【００１４】
内継手２２の上部外面には、第１の円弧状矩形体１４と同数の第３の円弧状矩形体２４が、その下部外面には同じく同数の第４の円弧状矩形体２６が、既に述べたように縦方向に整列して固着されている。
第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６の内径は内継手２２の外径とほぼ同じであり、厚さと幅は第１の円弧状矩形体１４とほぼ同じである。また、第３の円弧状矩形体２４と第４の円弧状矩形体２６は、その縦方向間隔が第１の円弧状矩形体１４の高さよりも僅かに大きくなるように配置される。
上記外継手１２と内継手２２を位置合わせしたとき、第３、第４の円弧状矩形体２４、２６のそれぞれ隣接した端部間の間隙で構成される縦連通路３０が形成され、また、上記外継手１２と内継手２２を嵌合した状態では、第３の円弧状矩形体２４の下縁と第４の円弧状矩形体２６の上縁間の間隙で構成される横連通路３２と第１の円弧状矩形体１４が横方向に位置整合するよう、第１の円弧状矩形体１４と第３、第４の円弧状矩形体２４、２６が相対的に位置決めされている。
【００１５】
第２の円弧状矩形体１６の厚さは、第１の円弧状矩形体１４とほぼ同じである。その幅は、上記縦連通路３０よりも僅かに小さく設定されており、上記外継手１２を内継手２２に被せた（嵌合させた）とき、第１の円弧状矩形板１２と共に上記縦連通路３０に嵌挿できるようになっている。
第２の円弧状矩形体１６の高さは、第３の円弧状矩形体２４の下端から第４の円弧状矩形体２６の上端までの長さよりも大きく形成されており、上記外継手１２と内継手２２とが嵌合された状態では、第２の円弧状矩形体１６が第３及び第４の円弧上板状体２４、２６の側縁に同時に当接可能な配置とすることで、トルク作用時に第２の円弧状矩形体１６と、第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６の間でトルクが確実に伝達できるようになっている。
ここで、継手接合前の第２の円弧状矩形体１６は、外継手１２にネジ孔を設けて外継手の外周面側からボルトＢ（又はピンでもよい）で、第１の円弧状矩形体１４の上端面上で仮止めされている。
【００１６】
図２は、第２の円弧状矩形体を相互に連結した状態を示す斜視図である。
第２の円弧状矩形体１６は、外継手１２に固着されていないため、個々バラバラの状態では、その位置や方向がずれる虞がある。そこで、図２に示すように、その内周面にリング１５を介して相互に連結しておくのが好ましい。リング１５と個々の第２の円弧状矩形体１６の連結は溶接で固定してもよいし、ボルトやピンで連結してもよい。また、上記ボルトＢにより仮止めすることで、相互に連結された第２の円弧状矩形体１６が運搬中や杭建て込み中に移動することが防止できる。
【００１７】
第１〜第４の円弧状矩形体１４、１６、２４、２６は、所定の外径と厚さを備えた鋼管を、例えば、バンドソー、レーザ切断機、ガス切断器等で所定寸法に切断して形成することができる。他方、円環体２１は、肉厚の鋼管を短尺切断するか、厚板をリング状にガス切断して製作する。第１、第３、第４の円弧状矩形体１４、２４、２６の外継手１２の内周面及び内継手２２の外周面への固着は、強力な接着材で接着しても或いは溶接によってもよい。
【００１８】
溶接の場合は、第１、第３、第４の円弧状矩形体１４、２４、２６の端面を溶接すると溶接ビードが邪魔して隣接する他の円弧状矩形体との力の伝達がスムーズに行われない。そのため、例えば、図３Ａに示すように、第１、第３、第４の円弧状矩形体１４、２４、２６の板状体面を平面視矩形に切り抜き、形成した穴の内周面を利用して、つまり内周面に開先を形成して、図３Ｂの断面図に示すように溶接するのが好ましい。
なお、切り抜き穴の形状はどのような形状でもよく、また、下鋼管２０と円環体２１、円環体２１と内継手２２の固着は、図４に示すように、それぞれいずれか一方に開先を設けて溶接で結合して行う。その場合、どちらの側に開先を設けるかは、溶接機械やコストを考慮して適宜決定すればよい。
【００１９】
次に、以上で説明した機械式継手の現場における接合手順について説明する。
図５Ａ〜５Ｄは、第１の実施形態の機械式継手の接合順序を示す図である。ここでは、機械式継手の各円弧状矩形体１４、１６、２４、２６の接合の原理を理解し易くするために、外継手１２と内継手２２を除いて、第１〜４の円弧状矩形体１４、１６、２４、２６のみを表示している。
【００２０】
即ち、図５Ａは、先に地中に埋設した下鋼管２０の上から上鋼管１０を吊り降ろしている状態を示す図である。
この状態では、既に述べたように、上鋼管１０の下端に連結された外継手１２の内周面には、第１の円弧状矩形体１４と第２の円弧状矩形体１６が縦方向に整列した状態で配置されている。第１の円弧状矩形体１４は、上述のように外継手１２の内周面に溶接などにより固着されており、第２の円弧状矩形体１６は、例えば外継手１２の外周側から挿入したボルトＢで第１の円弧状矩形体１４の上側に仮止めされている。
【００２１】
図５Ｂは、下鋼管２０上端部の内継手２２に、上鋼管１０の下端部の外継手１２を被せ、かつ第２の円弧状矩形体１６の仮止めを外した状態を示す。
この状態では、外継手１２の第１、第２の円弧状矩形体１４、１６は、内継手２２の上下に縦方向に整列して配置された第３、第４の円弧状矩形体２４、２６の側縁間の縦連通路３０に挿入され、かつ第１の円弧状矩形体１４は、第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６の上下端縁間に形成された横連通路３２の位置で停止させている。
【００２２】
図５Ｃは、上鋼管１０を図５Ｂの状態から、ここでは反時計方向に回転させて、第１の円弧状矩形体１４を、第３、第４の円弧状矩形体２４、２６間の上記横連通路３２中に進入させつつある状態を示す。この状態では、仮止めボルトＢの仮止めを外した第２の円弧状矩形体１６は、第１の円弧状矩形体１４と共に回転しようとするが、図示のように、第３の円弧状矩形体２４の側辺に当接するためその回転が妨げられる。その結果、第１の円弧状矩形体１４のみが矢印の方向、即ち、円周方向の連通路３２中に進入していく。
図５Ｃの状態から、上鋼管１０をさらに回転し、それに伴って、第１の円弧状矩形体１４が完全に横連通路３２中に入り込むと、第２の円弧状矩形体１６は下方の支えを失い縦連通路３０中を落下し、図５Ｄの状態に至る。
【００２３】
即ち、図５Ｄは、第１の円弧状矩形体１４が円周方向の横連通路３２中に完全に入りきった状態で、第２の円弧状矩形体１６が縦連通路３０中を自重で落下して円環体２１に当接して停止した状態を示す。
この状態では、第２の円弧状矩形体１６は図示のように横連通路３２を塞いでいる。したがって、上鋼管１０を回転させようとしても、横連通路３２中の第１の円弧状矩形体１４の側辺が第２の円弧状矩形体１６の側辺に当接し、その移動が妨げられるため回転不能になる。
つまり、第２の円弧状矩形体１６は上下鋼管１０、２０の回転止めの楔として、また、第１の円弧状矩形体１４は、上下鋼管の抜け止め用の楔として機能し、内外継手２２、１２、したがって地中に埋設した下鋼管２０に対して上鋼管１０を相対移動不能に一体に連結することができる。
【００２４】
図６は図５Ｄの状態における機械式継手の断面図であり、図７は、それぞれａ−ｂ及びｂ−ｃに沿った縦断面を一図にまとめた図である。
図示のように、第１〜第４の円弧状矩形体１４、１６、２４、２６は互いに係合した状態で楔結合している。ここでは第１〜第４の円弧状矩形体１４、１６、２４、２６はそれぞれ４枚からなるが、その数に限定されず任意の複数枚数でよい。
【００２５】
上記第１の実施形態の鋼管用機械式継手によれば、内外継手２２、１２を結合して上鋼管１０を回転させたとき、後述するように、楔となる第２の円弧状矩形体１６は、その回転方向に関係なく、第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６にその反対側縁部で当接するため、反復繰り返しのトルクを受けても、従来の機械式継手のようにその楔板（第２の円弧状矩形体に相当）が抜けることがなく、安定したトルク伝達が可能である。
また、本実施形態の鋼管用機械式継手によれば、上下の鋼管１０、２０と内外継手２２、１２を別体に構成したため、従来のように鋼管の厚みを掘削トルクを考慮して設定する必要がなく、更に、内外継手２２、１２は鋼管の長さに比べるとごく短尺であるため、工場内において円弧状矩形体を固着する等の加工はスペースをとらず、容易に行うことができる。そのため、加工コストも低減することができる。
【００２６】
次に、鋼管用機械式継手の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図８は第２の実施形態の機械式継手部分を示す斜視図であり、図９はその縦断面図である。なお、図９中、ａ−ｂ、ｂ−ｃは、図６に示すａ−ｂ、ｂ−ｃと同じ箇所での縦断面図であることを表す。
第２の実施形態の機械式継手は、図８に示すように外継手１２の内周面に第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６が形成されており、内継手２２の外周面に第１の円弧状矩形体１４が形成されている。また、第２の円弧状矩形体１６は、第１の実施形態と同様に外継手１２の内周面に例えば仮止め用のボルトＢで仮止めされるが、この場合は、隣接する第３の円弧状矩形体２４間に、しかもその下端が第３の円弧状矩形体２４の下端と同一かそれよりわずかに上方になるように配置されている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２７】
第２の実施形態において、下鋼管２０上端の内継手２２に、上鋼管１０下端の外継手１２を被せて仮止めした状態では、外継手１２の第２の円弧状矩形体１６は、内継手２２の第１の円弧状矩形体１４上に配置される。その後の操作は第１の実施形態と同じである。
つまり、第２の円弧状矩形体１６の仮止めを外して、上鋼管１０を回転させると、第１の円弧状矩形体１４が第３、第４の円弧状矩形体２４、２６間の横連通路３２に挿入され、同時に第２の円弧状矩形体１６が縦連通路３０中を落下して、第１〜第４の円弧状矩形体１４、１６、２４、２６が楔係合する。
第２の実施形態の機械式継手の作用効果は、第１の実施形態の記載式継手のそれと同様である。
【００２８】
次に第３の実施形態の記載式継手について説明する。
図１０は第３の実施形態の機械式継手を概略的に示した斜視図であり、図１１はその断面図である。なお、図１１中、ａ−ｂ、ｂ−ｃは、図６に示すａ−ｂ、ｂ−ｃと同じ箇所での縦断面図であることを表す。
上記実施形態１及び２の機械式継手では継手部分の外径を鋼管本体と同径にしたのに対し、本実施形態の機械式継手では、継手部分の外径を鋼管よりも大きくしたものである。
【００２９】
上鋼管１０の下端に固着された内継手２２の外径は上鋼管１０と同径とし、下鋼管２０の上端に円環体２１を介して固着された外継手１２の内径は上下鋼管１０、２０の外径よりも大きくしている。外継手１２と内継手２２に挟まれた空間には、実施形態１と同様に第１、第３、第４の円弧状矩形体１４、２４、２６が配置されている。また、本実施形態では、第２の円弧状矩形体１６は、内継手２２に仮固定されておらず、外継手１２を内継手２２に被せ、続いて上記各実施形態と同様に、上鋼管１０を回転させて、外継手１２に固着した第１の円弧状矩形体１４を、内継手２２の外周面に固着した上下二段の第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６間に挿嵌させた状態で、第２の円弧状矩形体１６を第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６の側縁間に形成された縦連通路３０に落とし込むことで内外継手を楔係合する。なお、本実施形態の鋼管用機械式継手は、その他の点では実施形態１と同様である。
【００３０】
本実施形態の鋼管用機械式継手は、第１、第２の実施形態と同様の作用効果を有すると共に、さらに以下の作用効果も有する。
（１）外継手部分１２の外径を鋼管１０、２０よりも大きくしたため、継手部分の曲げ耐力を大きくすることができる。外継手１２、内継手２２の断面係数が大きくなるため、接合された継手としての曲げ耐力も大きくなる。
（２）第２の円弧状矩形体１６を予め内継手２２に仮固定する必要がない。外継手１２と内継手２２を係合して第１の円弧状矩形体１４と第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６の円周方向位置を合致させた後、第３及び第４の円弧状矩形体２４、２６間の縦連通路３０に、第２の円弧状矩形体１６を外から差し込むことができる。
（３）鋼管を仮設ケーシングとして用いる場合、使用後引き抜く際に第２の円弧状矩形体１６を継手から引き抜いて継手接合を解除することができるため、繰り返し使用することができる。
【００３１】
図１２は、第４の実施形態の機械式継手を概略的に示した斜視図であり、図１３はその断面図である。なお、図１３中、ａ−ｂ、ｂ−ｃは、図６に示すａ−ｂ、ｂ−ｃと同じ箇所での縦断面図であることを表す。
本実施形態の機械式継手は、第３の実施形態の機械式継手と同様に継手部分の外径を鋼管よりも大きくしたものである。ただ、実施形態３と異なり、第１の円弧状矩形体１４を内継手１２に、第３、第４の円弧状矩形体２４、２６を外継手２２に固着したものである。継手の基本的な機能や作用効果は第３の実施形態の機械式継手と同じである。
【００３２】
最後に、継手部にトルク（ねじり剪断力）が作用したときの第２の円弧状矩形体１６について特許文献１に記載された従来の機械式継手と対比して説明する。
本実施形態の機械式継手では、第１の円弧状矩形体１４は、第３、第４の円弧状矩形体２４、２６によりその上下部分が挟まれているが、特許文献１の機械式継手では第３の円弧状矩形体２４に相当する部材が存在しない。
【００３３】
図１４、図１５は、それぞれ本発明の実施形態による継手と、例えば特許文献１に記載された従来の継手の二つの機械式継手にトルクが作用したとき、第２の円弧状矩形体１６が他の円弧状矩形体から受ける力と、そのときの剪断力の分布を示す図である。
トルク量が同じ場合、第２の円弧状矩形体１６が受ける剪断力の合計値は両者とも同じであるが、最大剪断力は、本実施形態に係る機械式継手では、図１４で示すように、トルクを第３、第４の円弧状矩形体２４、２６で受け止めるため、第４の円弧状矩形体２６のみで受け止める特許文献１に記載された機械式継手の約半分である。このため、本発明においては第２の円弧状矩形体１６は特許文献１に記載された機械式継手に比べて変形し難いことが分かる。
【００３４】
また、特許文献１に記載された機械式継手では、上下対称ではないため、第２の円弧状矩形体１６が変形すると、上下方向に移動し易くなり、反復繰り返しのトルクを受けると抜け上がることが起こる。
実験の結果、本発明による機械式継手は、反復繰り返しのトルクを受けても機械式継手は安定して上鋼管から下鋼管にトルクが伝達するが、特許文献１の機械式継手は図１６に示すように大きく変形すると共に、繰り返しに伴い徐々に抜け上がってしまい、最終的にはトルクの伝達が不能になった。
【００３５】
以上説明した本実施形態に係る鋼管用の機械式継手によれば、継手を構成する外継手、内継手、円環体、及び４種の円弧状矩形体は、適切な外径と厚さをもつ鋼管を切断すれば製作することができるため、機械切削加工を殆ど必要としない。また、内継手の製作に肉厚の鋼管を必要としない。このため、鋼管用の機械式継手を安いコストで製作することができる。
また、鋼管に係止手段を設ける特許文献１に記載された従来の機械式継手と異なり、継手と鋼管本体を分離、つまり独立した構成としたため、設計上必要な厚さを有する外継手あるいは内継手を容易に得ることができるともに、長尺の鋼管に、継手の手段である突起等を固着する必要がないため、能率よく継手を製造することができる。
【００３６】
また、外継手と内継手の間のトルク伝達の機能をもつ第２の円弧状矩形体は、トルクが作用したとき下部の第４の円弧状矩形体と上部の第３の円弧状矩形体から均等な力を受けるために、大きな剪断力や曲げモーメントが作用しない。
このため、正逆反復の繰り返しトルクが作用した場合でも、第２の円弧状矩形体１６は変形し難いと共に、特許文献１に記載された従来の機械式継手にように、第２の円弧状矩形体が上方にずり上がり、ついには外れるような現象が生じる虞はない。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・上鋼管、１２・・・外継手、１４・・・第１の円弧状矩形体、１５・・・リング、１６・・・第２の円弧状矩形体、２０・・・下鋼管、２１・・・円環体、２２・・・内継手、２４・・・第３の円弧状矩形体、２６・・・第４の円弧状矩形体、３０・・・縦連通路、３２・・・横連通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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