(57)【要約】【課題】外部駆動源から伝達される回転力を契機としてチャック機構を作動させ、鋼管の外周面を把持又は開放可能な鋼管のチャック装置を提供する。【解決手段】チャック機構は、両端開放の正六角柱形状の空間であって、各角部のＶ溝と各辺部のカム面で構成した作動空間３１を内側に形成した外枠体３と、作動空間の内面壁から所定間隔をもって同軸配置したホルダ体４と、ホルダ体の各角部に対応した位置にて内外周面に露出、かつ回動自在に保持した円柱状のチャックピン５と、チャックピンを保持したホルダ体を軸転可能にすると共に、鋼管Ｐを貫通させる貫通口２１、７１を有して外枠体の両端開放部にそれぞれ嵌合させた支持基台２と抑止板７と、から成り、チャックピンの軸径をホルダ体に貫入状態の鋼管外周面と作動空間の各角部のＶ溝との間隔より小さく、かつ各Ｖ溝から連なるカム面との間隔距離より大きく形成する。【選択図】図１
2019173308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開放した正多角柱形状の空間であって、各角部のＶ溝と各辺部のカム面で構成した作動空間を内側に形成した筒状の外枠体と、
該外枠体の作動空間の内面壁から所定間隔をもって同軸配置した円筒状のホルダ体と、
該ホルダ体の前記正多角の各角部に対応した位置に、内外周面に露出した状態でかつ回動自在にして軸に沿って保持した所定長さの円柱状のチャックピンと、
該チャックピンを保持したホルダ体を軸転可能にすると共に鋼管を貫通させる貫通口を有して前記外枠体の両端開放部にそれぞれ嵌合させた支持基台と抑止板と、
から成り、
前記チャックピンの軸径を、前記ホルダ体に貫入させた状態の鋼管の外周面と前記作動空間の各角部のＶ溝との間隔距離より小さく、かつ前記各Ｖ溝から連なるカム面との間隔距離より大きく形成したことを特徴とする鋼管のチャック装置。
【請求項２】
前記ホルダ体に、
上記チャックピンをホルダ体の内周面から露出状態に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の鋼管のチャック装置。
【請求項３】
前記付勢手段の構成において、
ホルダ体の外周面から露出した各チャックピンを巻回させた伸縮帯であることを特徴とする請求項２記載の鋼管のチャック装置。
【請求項４】
前記伸縮帯を、
ホルダ体の外周面の全周及び露出するチャックピンの一部外形と共に巻回するガータースプリングとすると共に、
外枠体の内周側面にガータースプリングの退避用の溝を形成したことを特徴とする請求項３記載の鋼管のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に係る発明（以下、「本願発明」）は、構造物の基礎杭又は地中熱交換井として地中に埋設する鋼管に回転力及び埋設方向への推進力を伝達するための鋼管用のチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼管を主構成とする鋼管杭を建築物の基礎杭として用いる回転杭工法があった。この工法は、昇降可能な回転駆動源から成る埋設装置にチャック装置を介して鋼管杭を把持させて行っていた。このようなチャック装置は、鋼管杭を把持すると共に回転力及び埋設方向への推進力を伝達するものであった。
【０００３】
かかるチャック装置の構成例として、特許文献１には、鋼管杭の上端開口から挿入して用いるカム軸に内筒を設けると共に内筒に窓孔を形成し、窓孔に配置した押圧コマをカム軸の回転に伴って半径方向に押し出して鋼管杭内面を圧着する鋼管杭のチャック装置が開示されている。
【０００４】
一方で、鋼管杭の外周側を把持する装置もあった。例えば、特許文献２には、カム面の移動とローラの回転によって円周等分された狭着ライナーを縮径させて鋼管杭の外周面を把持する円柱体の把持装置が開示されていた。
【０００５】
また、特許文献３には、回転伝達機構と鋼管杭との間にクラッチ保持部とクラッチ片を有してクラッチ機構を構成すると共に、モータ駆動時にはクラッチ保持部のカム形成部を時計方向に回転させ、クラッチ片のレバー部を鋼管杭の外周面に接触させて回転させる鋼管杭回転伝達装置が開示されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６９８９０号公報
【特許文献２】特開平０４−４９１９４号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献における鋼管杭用のチャック装置等では、以下の問題点があった。
【０００８】
まず、特許文献１のチャック装置は、埋設する鋼管杭の上端開口部から装置の一部を挿入した後に鋼管杭内周面を把持して回転力を伝達する構成であるため、鋼管杭の上方にてチャック装置を安定して保持及び回転駆動させる必要があった。このため、チャック装置は、駆動源を含めた埋設装置全体が高さ方向に大型化し、高さが制限された場所や埋設装置の配置が難しい狭小敷地内での埋設作業が困難となっていた。特許文献２の円柱体の把持装置は、鋼管杭の外周側を把持する構成であるものの、鋼管杭の上端部に配置する点で特許文献１のチャック装置と同様の問題があった。
【０００９】
その一方、特許文献３の鋼管杭回転伝達装置は、鋼管杭の外周側を把持すると共に鋼管杭の上端部に配置する構成ではないため、埋設装置全体が大型化しない有利な点があった。しかし、当該装置はその主構成であるクラッチ機構、このクラッチ機構の機素である大小のギア、カム、ピン、複雑形状のクラッチ片、等を組み立て配置する必要があるため、構造が複雑であると共に故障のおそれが大きいものであった。
【００１０】
そこで、本願発明は、これらの課題の解決を目的として発明されたものであり、外部駆動源から伝達される回転力を契機として、自動的にチャック機構を作動させて鋼管杭や地中熱交換井に用いる鋼管を把持又はその開放を目的としたチャック装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本願発明に係る鋼管のチャック装置（以下、「チャック装置」と称する。）は、以下のように構成している。
【００１２】
すなわち、両端が開放した正多角柱形状の空間であって、各角部のＶ溝と各辺部のカム面で構成した作動空間を内側に形成した筒状の外枠体と、該外枠体の作動空間の内面壁から所定間隔をもって同軸配置した円筒状のホルダ体と、該ホルダ体の前記正多角の各角部に対応した位置に、内外周面に露出した状態でかつ回動自在にして軸に沿って保持した所定長さの円柱状のチャックピンと、該チャックピンを保持したホルダ体を軸転可能にすると共に鋼管を貫通させる貫通口を有して前記外枠体の両端開放部にそれぞれ嵌合させた支持基台と抑止板と、から成り、前記チャックピンの軸径を、前記ホルダ体に貫入させた状態の鋼管の外周面と前記作動空間の各角部のＶ溝との間隔距離より小さく、かつ前記各Ｖ溝から連なるカム面との間隔距離より大きく形成したことを特徴としている。
【００１３】
上記構成のチャック装置は、鋼管の外周側の任意の位置に配置して使用するものである。チャック装置による鋼管の把持は、外枠体に対してホルダ体を所定角度だけ回転させることによって行う。詳述すると、チャック装置全体を外部駆動源によって軸回転させると、鋼管の外周面とチャックピンとの接触面に摩擦力が生じ、これによってチャックピンを保持するホルダ体が外枠体に対して相対的に軸回転する。このホルダ体の相対回転にしたがってチャックピンが作動空間の各角部のＶ溝からこれに連なるカム面に移動する。この時、チャックピンの軸径は、鋼管の外側面と前記カム面との間隔距離より大きいため、ホルダ体の軸回転にしたがって鋼管の外周面と作動空間のカム面とによって挟持されたチャックピンとの接触面圧が増大する。これが抵抗となってホルダ体の相対回転は停止し、チャック装置が鋼管と一体となって回転することとなる。これにより、チャック装置を介して外部駆動源からの回転力が直結的に鋼管に伝達される。このチャックピンは、言わば「楔（くさび）」として機能するものということができる。
【００１４】
ここで、外枠体の作動空間を成す正多角形の角数は限定するものではないが、円筒断面の鋼管の把持安定性とホルダ体への保持を考慮すると正六角形、又は正八角形が好ましい。
【００１５】
また、前記ホルダ体には、上記チャックピンをホルダ体の内周面から露出状態に付勢する付勢手段を設けても良い。これにより、チャックピンと鋼管の外周面との接触を確実にすることかできる。
【００１６】
ところで、付勢手段の機能としては、鋼管の外周面に対してチャックピンを軸中心方向に移動させて常に接触状態とし、外枠体の回転開始時にホルダ体及び鋼管の相対的な軸回転開始を円滑にする切っ掛けとなることである。例えば、チャックピンが外枠体の作動空間のＶ溝に位置して鋼管の外周面と無接触の状態であれば、外枠体が軸回転してもチャックピンを保持するホルダ体の回転開始が遅れることがあり、作用的に不安定となる場合がある。
【００１７】
したがって、上述のような付勢手段に変えて、チャックピンを鋼管の外周面に予め接触させておき、ホルダ体の外枠体に対する相対回転を促す切っ掛けとなる手段を配置しても良い。この切っ掛け手段としては、例えば、ホルダ体を外枠体に対して所定角度にて予め回転させるようなレバーをホルダ体に配設し、必要により上記レバーと外枠体や抑止板との干渉を回避する構成としても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明のチャック装置は、上記のように構成することにより、以下の効果を奏する。
【００１９】
連結した外部駆動源によるチャック装置の回転起動を契機として環装した鋼管を自動的に強固に把持することができ、そのまま連続してチャック装置を介して回転力や埋設方向への推進力を鋼管に伝達することができる。また、外部駆動源を停止させた後に、逆転又は手動逆転により鋼管の把持解除を容易に行うことができる。
【００２０】
また、鋼管への回転力等の伝達を、チャック装置を鋼管外周側へ環装することによって行っているため、伝達作用位置を鋼管の適宜の高さ位置で行うことができ、かつこの作用位置を逐次容易に変更すること、さらには鋼管上端からの離脱も速やかにできる効果を有する。
【００２１】
さらに、鋼管の外周側であればチャック位置に制限がないため、鋼管上端側を把持していた従来装置よりも高さ方向を含めた埋設装置全体を小型化できる他、既存の小型埋設装置も使用できることとなり、高さが制限された場所や狭小敷地内での鋼管の効率的な埋設作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施例のチャック装置の概観を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】本実施例のチャック装置の縦断面図である。
【図３】図２のＡＡ線断面図である。
【図４】本実施例のチャック装置の一部切り欠き組立図である。
【図５】本実施例のチャック装置の作用説明図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図６】本実施例のチャック装置を用いた鋼管杭の埋設状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本願発明に係るチャック装置の最良の実施例を、図面に基づき詳細に説明する。なお、本実施例としては、チャック装置の把持対象を鋼管杭として説明する。
【００２４】
図１の図符号１は、本実施例に係るチャック装置である。このチャック装置１の全体を支持する支持基台２は、被回転対象物である鋼管杭Ｐを貫通させる貫通口２１を中央部に開設した肉厚円環状に形成している。この貫通口２１の縁部周囲には、円環上の上面から一段低い段差位置となるように所定幅の摺動面２２を形成している。なお、本実施例の支持基台２は装置全体の支持部材である他、回転力や埋設方向への推進力を発生させる外部駆動源との接続部材でもある。
【００２５】
上記支持基台２の摺動面２２には、下端面を適合させて筒状の外枠体３を配置して固定している。この外枠体３は、中央部に上下開放させた正多角柱形状の作動空間３１を形成しており、外周部を摺動面２２の段差に内篏状態で収まる円形に形成している。この支持基台２に対する外枠体３の固定配置によって、外枠体３と支持基台２の同軸位置決めと取り付け安定性を確保している。
【００２６】
外枠体３の作動空間３１は、正六角柱形状の空間形状を成し、その内側面には各角部の位置に軸方向上下に連続したＶ溝３１ａの部分と、各辺部に位置するＶ溝３１ａと連続した面のカム面３１ｂを形成している。このカム面３１ｂは、平面又は軸側に僅かに進出した凸曲面としても良い。また、作動空間３１の若干の下方位置には、後述するガータースプリング６を収納するための一連の溝３２を周回状に形成している。
【００２７】
なお、本実施例の作動空間３１は、正六角柱形状としているが、これに限定するものではなく、所定の把持力の確保とホルダ体４への収納性を考慮すると、正八角柱形状までが好適である。
【００２８】
外枠体３には、作動空間３１に内側面から所定間隔、かつ同軸をもってほぼ内接するように外枠体３と高さ寸法を同じとする円筒状のホルダ体４を配置している。このホルダ体４は、その外径の外周側面が作動空間３１のカム面３１ｂに近接する程度の外径寸法を有し、またその内径が外枠体３の貫通口２１と略同寸となるように形成され、その下端面を前記外枠体３の摺動面２２に摺動可能にして載置している。
【００２９】
また、ホルダ体４は、その下端側の端面から７割程軸方向に切欠いたスリット４１を円周６等分位置に形成している。このスリット４１には、その開口部から所定長さの円柱状を成し、かつ上下端部にテーパー面５１を形成したチャックピン５をそれぞれに収納している。
【００３０】
このチャックピン５は、高さ寸法を上述のようにホルダ体４の全高の７割程とする一方、軸径寸法はホルダ体４に貫入させた状態の鋼管杭Ｐの外側面と外枠体３の作動空間３１のＶ溝３１ａとの間隔距離より小さく、かつカム面３１ｂとの間隔距離より大きく設定している。
【００３１】
ここで、上記スリット４１の形状は、チャックピン５の軸転を可能としながらも、ホルダ体４の内側へ脱落しないように、チャックピン５の軸径より内側の幅を小さくし、外側を大きくなるように形成している。スリット４１に収まった状態のチャックピン５は、その下端面の頂部が支持基台２の摺動面２２に当接した状態となっている。
【００３２】
かかるチャックピン５のホルダ体４への収納構成により、チャックピン５はホルダ体４の内側面及び外側面からその側面の一部がそれぞれ露出した状態となる。
【００３３】
上記チャックピン５を保持したホルダ体４には、チャックピン５をホルダ体４の内周面から軸方向への移動を付勢する付勢手段を設けている。この付勢手段は、ホルダ体４に収納した６本のチャックピン５を束ねるように一周巻回させたガータースプリング６である。このガータースプリング６は、チャックピン５をスリット４１からホルダ体４の内側に収縮付勢力による弾力をもって露出した状態とさせている。
【００３４】
さらに、この巻回させたガータースプリング６に対応した外枠体３の内周側面には、ガータースプリング６を収納し得る深さの溝３２を形成している。
【００３５】
次に、ホルダ体４を内蔵した外枠体３の上端側には、抑止板７を配置している。この抑止板７は、中央に支持基台２の貫通口２１及びホルダ体４の内径と同寸径の挿通口７１を形成した肉厚円環状を呈している。この挿通口７１は、支持基台２の貫通口２１と同様に鋼管杭Ｐを通過させる同じ機能を有し、さらに鋼管杭Ｐを通過させ易いようにテーパー部７２を形成している。
【００３６】
また、抑止板７は、外枠体３の上端面に固定する一方、ホルダ体４の上端面に接しているだけの配置としている。このため、ホルダ体４が外枠体３に対して軸方向へ移動（位置ズレ）することが防止されている。
［作用］
【００３７】
次に、本実施例のチャック装置１の作用について、図５及び図６に基づき、以下に説明する。
【００３８】
まず、チャック装置１に所定の鋼管杭Ｐを貫通させた状態で、その外周側の任意の位置に配置する。なお、本実施例のチャック装置１は鋼管杭Ｐの外周側を把持対象とするため、従来のチャック装置のように鋼管杭上端部へ配置する必要はない。
【００３９】
次に、外部駆動源を介しこれに接続した支持基台２を軸回転（矢印ｒ）させる。この軸回転の開始直後には、支持基台２に固定された外枠体３が回転し始める一方、その作動空間３１に内接するホルダ体４は、その位置に留まろうとする慣性が作用する鋼管杭Ｐの外周面とチャックピン５との接触面に摩擦力が生じるため、相対的に逆方向に一時的に軸回転（矢印ｓ）することになる。
【００４０】
この相対回転によって、各チャックピン５は作動空間３１の各角部のＶ溝３１ａからこれに連なるカム面３１ｂへ移動しつつ鋼管杭Ｐの外周面に接触する状態となる。この時の接触面圧（矢印ｔ）は、チャックピン５の軸径が鋼管杭Ｐの外周面とカム面３１ｂとの間隔距離より大きいため、外枠体３の軸回転角度が大きくなるに比例して増大する。これが抵抗となってホルダ体４の相対回転は停止すると共に、チャックピン５が鋼管杭外周面と作動空間３１のカム面３１ｂに打ち込まれた言わば「楔（くさび）」として機能する。そして、複数のチャックピン５による同じ作用が重なって鋼管杭Ｐの外周面の強固な把持が可能となる。
【００４１】
かかる把持状態となると、ホルダ体４は外枠体３に固定された状態となり、外部駆動力の回転力が鋼管杭Ｐに伝達できることとなる。また、この状態では、複数のチャックピン５がテーパー面５１を除いた母線部分で鋼管杭Ｐに接触しているため、回転力だけでなくスラスト方向（埋設方向）への推進力の伝達も可能となっている。
【００４２】
本実施例のチャック装置１は、上記作用によって外部駆動源による回転力とスラスト方向への推進力を鋼管杭Ｐに伝達でき、鋼管杭Ｐの先端側にスクリュー羽根Ｐｓがある場合、その効果とも相まって円滑な埋設施工が可能となる。
【００４３】
一方、本実施例のチャック装置１は外部駆動源による軸回転力を付加し続けなければ、チャックピン５が上述のように楔として機能しないため十分な把持力は発揮できず、回転力も推進力も鋼管杭に伝達できなくなる。
【００４４】
しかし、この性質を利用すれば、外部駆動源を停止させて又は逆転や手動逆転を行えばチャック装置１の鋼管杭Ｐに対する把持解除が容易に可能になる。このため、鋼管杭Ｐの任意の位置を把持して所定長さに渡って埋設し、把持解除後にチャック装置１を上昇（矢印ｕ）させ、その位置で再度把持して埋設作業を行うことが可能となる。つまり、このように作用位置を逐次容易に変更できるため、ある程度長い鋼管杭Ｐであっても昇降機構が小型化した埋設装置での施工が可能となる。
【００４５】
また、本実施例のチャック装置１は、上述のように鋼管杭Ｐの外周側を把持対象とすると共に把持位置も任意であるため、外形が円形であれば円筒状の鋼管杭Ｐに限定されるものではなく、円柱状の適宜な回転杭にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  チャック装置
２  支持基台
２１  貫通口
２２  摺動面
３  外枠体
３１  作動空間
３１ａ  Ｖ溝
３１ｂ  カム面
３２  溝
４  ホルダ体
４１  スリット
５  チャックピン
５１  テーパー面
６  ガータースプリング
７  抑止板
７１  挿通口
７２  テーパー部
Ｐ  鋼管杭
Ｐｓ  スクリュー羽根
【図１】
2019173308.tif 000003
【図２】
2019173308.tif 000004
【図３】
2019173308.tif 000005
【図４】
2019173308.tif 000006
【図５】
2019173308.tif 000007
【図６】
2019173308.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月6日(2018.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
両端が開放した正多角柱形状の空間であって、該両端方向に沿って各角部のＶ溝と該Ｖ溝から連なる各辺部のカム面で構成した作動空間を内側に形成した筒状の外枠体と、
該外枠体の作動空間内に、その内面壁から所定間隔をもって回動自在にして同軸配置した両端開放の円筒状のホルダ体と、
該ホルダ体の前記各角部に対応した位置であって、内外周面から露出させた状態でホルダ体の軸方向に沿って軸回動自在に保持した所定長さの円柱状のチャックピンと、
前記ホルダ体への鋼管の貫入のための開口を有して前記外枠体の両端開放部にそれぞれ嵌合させた支持基台と抑止板と、
から成り、
前記チャックピンの軸径を、前記ホルダ体へ同軸上に貫入させた状態の鋼管の外周面と前記Ｖ溝との間隔距離よりも小さく形成すると共に、前記カム面との間隔距離よりも大きく形成したことを特徴とする鋼管のチャック装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記ホルダ体に、
上記チャックピンをホルダ体の内側へ付勢させる付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の鋼管のチャック装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
すなわち、両端が開放した正多角柱形状の空間であって、該両端方向に沿って各角部のＶ溝と該Ｖ溝から連なる各辺部のカム面で構成した作動空間を内側に形成した筒状の外枠体と、該外枠体の作動空間内に、その内面壁から所定間隔をもって回動自在にして同軸配置した両端開放の円筒状のホルダ体と、該ホルダ体の前記正多角の各角部に対応した位置であって、内外周面から露出させた状態でホルダ体の軸方向に沿って軸回動自在に保持した所定長さの円柱状のチャックピンと、前記ホルダ体への鋼管の貫入のための開口を有して前記外枠体の両端開放部にそれぞれ嵌合させた支持基台と抑止板と、から成り、前記チャックピンの軸径を、前記ホルダ体へ同軸上に貫入させた状態の鋼管の外周面と前記作動空間の各角部のＶ溝との間隔距離よりも小さく形成すると共に、かつ前記カム面との間隔距離よりも大きく形成したことを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、前記ホルダ体には、上記チャックピンをホルダ体の内側へ付勢させる付勢手段を設けても良い。これにより、チャックピンと鋼管の外周面との接触を確実にすることかできる。