(57)【要約】【課題】杭の周囲を掘り下げる必要がないとともに、より簡便に杭を一定深さにて切断できる杭切断装置を提供すること。【解決手段】杭９０の内部を所定の公転半径にて公転できる１以上の切断カッター２６をもつ切断手段と、切断カッター２６を公転させる公転手段２０などと、切断カッター２６の公転半径を変化させ杭９０の内周面に内接する方向に切断カッター９０を漸次移動する移動手段２３、２４、２９などと、所定位置に切断カッター２６を位置決めする切断カッター位置決め手段３０などとを有することを特徴とする。つまり、切断カッターを徐々に杭の内周面方向に移動する移動手段を設けることで、切断カッターを徐々に杭の内周面に内接させることができる。その結果、切断カッターは徐々に杭を内周面側から切断するので杭の切断に必要以上に大きな力を要しない。例えば、人力によっても地中に埋設されるなどした杭を切断できる。【選択図】  図１
2005068826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の杭の内部を所定の公転半径にて公転できる１以上の切断カッターをもつ切断手段と、
該切断カッターを公転させる公転手段と、
該切断カッターの公転半径を変化させ該杭の内周面に内接する方向に該切断カッターを漸次移動する移動手段と、
該杭の長さ方向の所定位置に該切断カッターを位置決めする切断カッター位置決め手段とを有することを特徴とする杭切断装置。
【請求項２】
前記公転手段は回転運動を前記切断手段の公転運動に変換する手段であり、
前記移動手段は該公転手段の回転運動に協動して前記切断カッターを前記杭の内周面方向に移動する手段である請求項１に記載の杭切断装置。
【請求項３】
前記切断カッターは外周に切断刃が形成され且つ円の中心が軸支されている円盤状の部材であり、
前記移動手段は該切断カッターの中心軸を移動する手段である請求項１又は２に記載の杭切断装置。
【請求項４】
前記移動手段は前記切断カッターの公転に伴い公転半径を拡大する手段である請求項１〜３のいずれかに記載の杭切断装置。
【請求項５】
前記移動手段は、
長さ方向に径が漸次変化する棒状の部材であり、前記切断カッターの公転により長さ方向に移動し且つ前記杭の中心軸に配設された公転半径調節部材と、
一端部が該切断カッターの該杭の半径方向の動きを規制し、他端部が該公転半径調節部材の該外周面に当接し、該杭の長さ方向の所定位置に配設される切断カッター規制部と、をもつ請求項４に記載の杭切断装置。
【請求項６】
前記移動手段は、
長さ方向に径が漸次変化する棒状の部材であり、前記公転手段の回転により長さ方向に移動し且つ前記杭の中心軸に配設された公転半径調節部材と、
一端部が該切断カッターの該杭の半径方向の動きを規制し、他端部が該公転半径調節部材の該外周面に当接し、該杭の長さ方向の所定位置に配設される切断カッター規制部と、をもつ請求項４に記載の杭切断装置。
【請求項７】
前記公転半径調節部材は、長さ方向に垂直な断面が円形乃至は正多角形である請求項５又は６に記載の杭切断装置。
【請求項８】
前記公転半径調節部材は、回転により長さ方向に移動するとともに、長さ方向に垂直な断面が多角形であり、
前記切断カッター規制部は、当接する該公転半径調節部材の前記外周面の多角形の辺の一部乃至全部に噛み合って該公転半径調節部材に伴い回転する手段である請求項５〜７のいずれかに記載の杭切断装置。
【請求項９】
前記切断カッターは複数あり、前記公転半径調節部材の回転軸を軸とした回転に対して対称性をもつ位置に配設される請求項５〜８のいずれかに記載の杭切断装置。
【請求項１０】
管状の杭の内部を公転でき且つ該杭の内周面から該杭を切断できる１以上の切断カッターを該杭の長さ方向の所定位置に固定しながら公転させるとともに、該切断カッターの公転に合わせて該切断カッターを該杭の内周面方向に漸次移動する工程を有することを特徴とする杭切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状の杭を長さ方向の任意の位置にて切断できる杭切断装置及び杭切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物が地盤沈下などによって傾くおそれがある場合に、建物の基礎を支持するための鋼管杭を打ち込む必要がある。この場合に、設計通りの深さまで杭を貫入されればよいが、実際の施工現場においては予期せぬ事情や機械による制限などで設計通りに杭を貫入できない場合も多い。その後、地面に打ち込まれた杭はその先端を揃える目的で一定の深さにて切断される。この杭の切断は杭の周囲を掘り下げた後にガスなどにより切断されている。
【０００３】
しかしながら、杭のそれぞれに対して地面を掘り下げるのは煩雑であり従来技術では管状の杭の内部から杭を切断する装置が提案されている（特許文献１及び２）。
【特許文献１】特開２００２−３０２９５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１０６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記実情に鑑み本発明では、杭の周囲を掘り下げる必要がないとともに、より簡便に杭を一定深さにて切断できる杭切断装置及び杭切断方法を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の杭切断装置は、管状の杭の内部を所定の公転半径にて公転できる１以上の切断カッターをもつ切断手段と、該切断カッターを公転させる公転手段と、該切断カッターの公転半径を変化させ該杭の内周面に内接する方向に該切断カッターを漸次移動する移動手段と、該杭の長さ方向の所定位置に該切断カッターを位置決めする切断カッター位置決め手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
つまり、切断カッターを徐々に杭の内周面方向に漸次移動する移動手段を設けることで、切断カッターを徐々に杭の内周面に内接させることができる。その結果、切断カッターは徐々に杭を内周面側から切断するので杭の切断に必要以上に大きな力を要しない。例えば、人力によっても地中に埋設されるなどした杭を容易に切断できる。
【０００７】
そして、前記公転手段は回転運動を前記切断手段の公転運動に変換する手段であり、前記移動手段は該公転手段の回転運動に協動して前記切断カッターを前記杭の内周面方向に移動する手段であることが好ましい。公転手段に従って移動手段を作動することで、切断カッターの公転に従って切断カッターを杭の内周面に当接することができる。つまり、杭は切断カッターの公転に従い徐々に切断される。
【０００８】
ここで、前記切断カッターは外周に切断刃が形成され且つ円の中心が軸支されている円盤状の部材であり、前記移動手段は該切断カッターの中心軸を移動する手段であることが好ましい。切断カッターは公転に伴い回転する。切断カッターは回転することで外周に形成された切断刃により杭を切断する。
【０００９】
また、前記移動手段は前記切断カッターの公転に伴い公転半径を拡大する手段であることが好ましい。切断カッターの公転半径はどのように変化させてもよいが、徐々に拡大させることで徐々に杭を切断できる。
【００１０】
具体的に好ましい構成を挙げると、前記移動手段は、(1)長さ方向に径が漸次変化する棒状の部材であり、前記切断カッターの公転により長さ方向に移動し且つ前記杭の中心軸に配設された公転半径調節部材と、(2)一端部が該切断カッターの該杭の半径方向の動きを規制し、他端部が該公転半径調節部材の該外周面に当接し、該杭の長さ方向の所定位置に配設される切断カッター規制部と、をもつことが好ましい。公転半径調節部材はその外面における外周の径の大きさで切断カッターの公転半径を規制する。公転半径調節部材は、切断カッターの公転に伴い長さ方向に移動することで公転半径を規制する径の大きさが変化する。
【００１１】
更に前述した(1)の公転半径調節部材は切断カッターの公転により長さ方向に移動する代わりに、公転手段の回転により長さ方向に移動することもできる。そして前記公転半径調節部材は、長さ方向に垂直な断面が円形乃至は正多角形にできる。
【００１２】
特に、前記公転半径調節部材は、回転により長さ方向に移動するとともに、長さ方向に垂直な断面が多角形であり、前記切断カッター規制部は、当接する該公転半径調節部材の前記外周面の多角形の辺の一部乃至全部に噛み合って該公転半径調節部材に伴い回転する手段であることが好ましい。
【００１３】
そして、前記切断カッターは複数あり、前記公転半径調節部材の回転軸を軸とした回転に対して対称性をもつ位置に配設されることが好ましい。回転対称の位置に複数の切断カッターを配設することで本装置の耐久性を向上できる。
【００１４】
更に上記課題を解決する本発明の杭切断方法は、管状の杭の内部を公転でき且つ該杭の内周面から該杭を切断できる１以上の切断カッターを該杭の長さ方向の所定位置に固定しながら公転させるとともに、該切断カッターの公転に合わせて該切断カッターを該杭の内周面方向に移動する工程を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の杭切断装置及び杭切断方法は管状の杭を所定の位置で切断するものである。杭は建造物の基礎などの目的で地中に埋設されている。本発明の杭切断装置及び杭切断方法は杭の地中に隠れている部分についても周囲の地面を掘り起こすことなく任意の位置で切断できるものである。
【００１６】
（杭切断装置）
本発明の杭切断装置について実施形態に基づき以下詳細に説明する。本実施形態の杭切断装置は、切断手段と公転手段と移動手段と切断カッター位置決め手段とを有する。切断手段は１つ以上の切断カッターをもつ。切断カッターは杭の内部を公転できるように配設されている。切断カッターとしては外周に切断刃が形成され且つ円の中心が軸支されている円板状の部材とすることが好ましい。円板状の切断カッターは軸支部分を中心に回転し外周面の切断刃で杭を内周面から切断する部材である。切断刃は杭の内周面を塑性変形させたり、削り取ったりすることで杭を切断する部材である。なお、「公転」とは管状の杭の内部にて杭の長さ方向に垂直な面に概ね平行な公転面で公転することをいう。
【００１７】
移動手段は、切断カッターの公転半径を変化させる手段である。切断カッターの公転半径を変化させることで、杭の内周面に内接する方向に切断カッターを漸次移動する手段である。杭の内周面に内接する方向に切断カッターを漸次移動するために、切断カッターの公転半径を漸次変化することもできる。
【００１８】
移動手段の具体的な構成としてはバネなどの弾性体により切断カッターを単純に付勢することで移動する構成や、公転手段及び／又は切断カッター（以下、適宜「公転手段等」と略す）の回転（公転）運動に協動して切断カッターを杭の内周面方向に移動する手段とすることもできる。公転手段や切断カッターの回転（公転）運動に協働して切断カッターを杭の内周面に移動させる方法としては特に限定しないが、公転手段等の回転（公転）運動を歯車などにより杭の内周面方向の直線運動に変化することで行う方法が例示できる。歯車としては、ウォームギヤ（雌ねじ及び雄ねじ）、ラック及びピニオン、傘歯歯車、これらの組み合わせなどが例示できる。特にウォームギヤ（又は類似する部材である雌ねじ及び雄ねじの組み合わせ）を用いて公転手段等の回転（公転）運動を切断カッターの移動に変換すると小さな力でも大きな力を発揮できる。特に雌ねじ及び雄ねじは、両者の間に相対的な回転運動を公転手段などにより付与することで両者の間に軸方向のずれ（直線運動）が発生する。この直線運動により切断カッターを移動する。
【００１９】
更に移動手段は、公転半径調節部材と切断カッター規制部とから構成されることが好ましい。公転半径調節部材は、長さ方向に径が漸次変化する棒状の部材であり、公転手段等の回転（公転）により長さ方向に移動し且つ杭の中心軸に配設された部材である。切断カッター規制部は、一端部が切断カッターの杭の半径方向の動きを規制し、他端部が公転半径調節部材の外周面に当接し、杭の長さ方向の所定位置に配設される部材である。公転半径調節部材は公転手段等の公転（回転）により長さ方向に移動すると、長さ方向における所定の位置での外径が変化し、その外周面に当接している切断カッター規制部、そして切断カッターを移動することになる。
【００２０】
更に、公転半径調節部材としては、回転により長さ方向に移動するとともに、長さ方向に垂直な断面が多角形であることが好ましい。また、切断カッター規制部は、当接する公転半径調節部材の外周面の多角形の辺の一部乃至全部に噛み合って公転半径調節部材に伴い回転すること、又は切断カッター規制部に伴い公転半径調節部材が回転することが好ましい。
【００２１】
なお、前述の切断カッターを複数設ける場合には移動手段を中心に対称（回転対称、点対称など）の位置に配置することで本杭切断装置の耐久性を向上できる。
【００２２】
公転手段は切断カッターを公転させる手段である。自在に回転可能なハンドルなどをもち、そのハンドルを人力などで回転し、その回転運動を切断カッターに伝達して公転させる。また、人力の代わりに電動機や発動機などにより回転運動を発生させ、その回転運動を適正に減速などして切断カッターを公転することができる。
【００２３】
切断カッター位置決め手段は、杭の長さ方向の所定位置に切断カッターを位置決めする手段である。例えば、杭の端部や、杭の内周面に固定することで、切断カッターの位置決めを行う手段が採用できる。
【００２４】
（杭切断方法）
本実施形態の杭切断方法は、管状の杭の内部を公転でき且つ杭の内周面から杭を切断できる１以上の切断カッターを杭の長さ方向の所定位置に固定しながら公転させるとともに、切断カッターの公転に合わせて切断カッターを杭の内周面方向に漸次移動する工程を有する。好ましくは前述した本実施形態の杭切断装置を用いて本方法を行う。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明の杭切断装置及び杭切断方法について図に基づいて更に詳細に説明する。なお、図面については必ずしも正確なものではなく、説明の都合上、縮尺の不一致や細部の省略などがなされている。
【００２６】
（実施例）
（構成）
本実施例の杭切断装置について杭の内部に挿入した使用状態を図１及び２に示す。本実施例の杭切断装置１は、切断手段と公転手段と移動手段と切断カッター位置決め手段とを有しており、管状の杭９０の内部に挿入して使用する。
【００２７】
切断手段は、３つの切断カッター２６をもつ。切断カッター２６は、図３に示すように、外周に切断刃２６１が形成され且つ円の中心軸２６２が軸支されている円盤状の部材である。切断カッター２６は、後述する切断カッター規制部２３及び２４に中心軸２６２が切断カッター２６が自由回転可能に配設される。
【００２８】
公転手段は、人力により回転されるハンドル２０と、切断カッター規制部２３及び２４をはさみこんでその動きを杭の半径方向に制限する切断カッター規制部ガイド２２及び２５と、一端がハンドル２０に固定され他端が切断カッター規制部ガイド２２に固定されているパイプ２１と、切断カッター規制部ガイド２５に一端部が固定され他端部が円盤状の部材２８に固定されているパイプ２７と、円盤状の部材２８とをもつ。切断カッター規制部ガイド２２及び２５は３つの接続部材２２２にて接続される。これらの部材はハンドル２０の回転運動に従い、同様に回転運動する。
【００２９】
移動手段は、公転半径調節部材２９と、切断カッター規制部２３及び２４と、軸１１とをもつ。公転半径調節部材２９は、長さ方向で外径が異なる正六角形の断面をもつ棒状の部材であり、中心に軸１１が貫通可能な雌ねじが形成されている。図１及び２では公転半径調節部材２９が長さ方向にて移動した前後の状態が左右に分けて記載してある（左：切断前、右：切断後）。
【００３０】
軸１１は外周に雄ねじが形成されている。公転半径調節部材２９及び軸１１は螺合している。軸１１は一端にハンドル１０が固定され、他端に固定手段１３、１５及び１６が固定されている。
軸１１は、固定手段１３、１４、１５及び１６近傍にて、前述の円盤状の部材２８の中心部を自由回転可能に貫通接続している。円盤状の部材２８と固定手段１４との間は管状のパイプ１２にて接続されている。パイプ１２及び円盤状の部材２８とは相対的な回転方向を一方向に規制するワンウェイクラッチを介して接続される。軸１１は長さ方向の所定範囲でのみ公転半径調節部材２９が移動可能なようにストッパー（図略）をもつ。
【００３１】
固定手段１３、１４、１５及び１６は杭の内周面に軸１１を固定する手段である。固定手段１４及び１５は、円盤状の部材であり、外周面がそれぞれ形の小さい側が向き合うようなテーパ状になっている。固定手段１４の中心部には突起（図略）があり、その突起は固定手段１５の中心部に螺合している。固定手段１４及び１５は相対回転することでエラストマー製のリング（固定手段）１６を狭持していき、リング１６は外周方向に押し出されることで固定部材１４及び１５と杭９０の内周面とを固定できる。
【００３２】
切断カッター規制部２３及び２４は切断カッター２６の軸２６２を軸支するとともに挟み込んで切断カッター２６を固定する。切断カッター規制部２３及び２４は切断カッター２６の動きを規制する手段である。切断カッター規制部２３及び２４は、切断カッター２６の位置を図示しない付勢手段にて常時公転半径が小さくなる方向に付勢され、公転半径調節部材２９に一端部がかみ合うように当接する。公転半径調節部材２９は、切断カッター規制部２３及び２４の公転に伴い回転する。
【００３３】
切断カッター位置決め手段は、杭９０の先端に当接する鍔部３１と、鍔部３１の一面側に一体的に形成され外径が杭９０の内径より僅かに小さく杭９０の先端に嵌合できる嵌合部３２と、鍔部３１の他面側に形成され内径がパイプ２１の外径よりも僅かに小さい位置決め部３０とをもつ。位置決め部３０には位置決め部３０とパイプ２１との間を固定する固定用ねじ３３が螺合できる固定用穴（図略）が形成されている。
【００３４】
（作用効果）
以下に本実施例の杭切断装置１について作用効果を説明する。杭切断装置１は、杭９０の内部に挿入する前に、公転半径調節部材２９の長さ方向での位置の調整と、パイプ２１に対する切断カッター位置決め手段の位置の固定とを行う。公転半径調節部材２９の長さ方向での位置の調整は、ハンドル１０及び２０を相対的に回転することで行う。公転半径調節部材２９の位置は図１及び２における左方の状態にする。切断カッター位置決め手段の位置の固定は固定用ねじ３３にて行う。鍔部３１から切断カッター２６の切断刃２６１までの長さで杭９０が先端部から切断される。一般的に切断された杭９０の先端が同一面になるように杭９０の切断長さは決定される。本装置１の先端（固定手段側）を杭９０の内部に挿入する。
【００３５】
杭９０内部に挿入後、ハンドル１０及び２０を所定方向に相対回転させて固定手段１４及び１５によりリング１６を狭持して固定手段１４及び１５と杭９０の内周面との間を固定する。ハンドル１０及び２０を回転する所定方向は、円盤状の部材２８とパイプ１２とがワンウェイクラッチにより相対回転できない方向である。つまり、ハンドル１０は軸１１を介して固定手段１５を回転し、ハンドル２０は円盤状の部材２８及びパイプ１２を介して固定手段１４を回転することでリング１６を狭持できる。
【００３６】
その後、ハンドル１０は回転させずに、ハンドル２０を先述の所定方向と反対方向に回転させる。ハンドル２０から加えられた回転運動は、パイプ２１を介して切断カッター規制部ガイド２２及び２５に公転運動として伝達され、その後、切断カッター規制部２３及び２４を介して切断カッター２６の公転運動となる。切断カッター２６の公転半径は切断カッター規制部２３及び２４が公転半径調節部材２９に当接する部分の外径によって決定される。公転半径調節部材２９は切断カッター規制部２３及び２４にかみ合っており、切断カッター規制部２３及び２４の公転により公転半径調節部材２９は回転する。公転半径調節部材２９の回転により軸１１との間で相対回転が進行し、両者の間に形成されたねじにより公転半径調節部材２９は徐々に図面下方向に移動していき、切断カッター規制部２３及び２４に当接する外周面の外径も徐々に大きくなる。
【００３７】
外径が徐々に大きくなると、切断カッター規制部２３及び２４は徐々に杭９０の内周面方向に移動していくので切断カッター２６の公転半径は徐々に大きくなる。すると、切断カッター２６の切断刃２６１が杭９０の内周面に当接しながら公転するようになる。切断カッター２６は公転に伴い自転し杭９０を内周面側から切断していく。切断カッター２６の公転半径は切断カッター２６の公転に伴い、徐々に大きくなるので、ハンドル２０を回転する力は小さいもので充分である。なお、切断カッター２６の杭９０内での長さ方向での位置は固定手段１４、１５及び１６と切断カッター位置決め手段によって完全に固定されているので杭９０の切断位置は正確であるとともに、杭９０の切断面は平坦にすることができる。
【００３８】
本装置１を杭９０の内部に挿入した当初は図３−ａに示すように、公転半径調節部材２９が切断カッター規制部２３及び２４に接する部分の外径は小さいので、切断カッター２６の公転半径も小さい。最終的には公転半径調節部材２９が図１及び２における図面下方にまで移動すると、図３−ｂに示すように、切断カッター規制部２３及び２４に当接する外径も大きくなって切断カッター２６の公転半径が大きくなる。
【００３９】
切断カッター２６の切断刃２６１が杭９０の内周面を完全に切断したら、ハンドル１０を最初と反対方向に回転することで本装置１が杭９０内部を移動可能になる程度にまでリング１６をゆるませることができ、切断した杭９０の先端部とともに本装置１を杭９０内部から取り出すことができる。その他に、リング１６をゆるませる前にハンドル２０を反対方向に回転して切断カッター２６の公転半径を小さくすることで、切断した杭９０の先端部とは別個に本装置１のみを取り出すこともできる。本装置１のみを取り出した場合には、その後、切断した杭９０の先端部を地面から引き抜く。
【００４０】
以上、本実施例の杭切断装置によると、杭の周囲を掘り下げる必要がないとともに、より簡便に杭を一定深さにて切断できるという効果をもつ。
【００４１】
（変形例）
本変形例の杭切断装置は、切断カッター規制部ガイド及び切断カッター規制部が異なる以外は実施例の杭切断装置とほぼ同様の構成をもつ。すなわち、本変形例の杭切断装置は、図４に示すように、切断カッター規制部２３ｂが一端が切断カッター２６が半径方向に揺動可能な状態で固定されている。切断カッター規制部２３ｂは図示しない切断カッター規制部ガイド２２及び２５に固定されている。切断カッター規制部ガイド２２及び２５は円盤状の部材であり、切断カッター規制部２３ｂを狭持するとともに、切断カッター規制部２３ｂが揺動しない部分にて一体化されている。
【００４２】
（その他の変形例）
上述の実施例及び変形例ではハンドルの回転を人力にて行っていたが、その他の動力にて行うこともできる。そして、外部から入力された回転運動は切断カッターを介して公転半径調節部材を回転させていたが、反対に外部から入力された回転運動により公転半径調節部材を回転させ、その回転運動を切断カッターに伝達することもできる。また、切断カッターとして外周に切断刃が形成された円盤状の部材に代えて一般的な刃が採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例の杭切断装置の断面模式図である。
【図２】図１に示した実施例の杭切断装置の断面模式図の一部拡大図である。
【図３−ａ】実施例の杭切断装置の断面模式図である。
【図３−ｂ】実施例の杭切断装置の断面模式図である。
【図４−ａ】変形例の杭切断装置の断面模式図である。
【図４−ｂ】変形例の杭切断装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ハンドル    １１…軸    １２…パイプ    １４、１５…固定手段    １６…固定手段（リング）
２０…ハンドル    ２１…パイプ    ２２、２５…切断カッター規制部ガイド    ２３、２３ｂ、２４…切断カッター規制部    ２６…切断カッター    ２６１…切断刃    ２９…公転半径調節部材
３０…位置決め部    ３１…鍔部    ３２…嵌合部    ３３…固定用ねじ
９０…杭
【図１】
2005068826.tif 000003
【図２】
2005068826.tif 000004
【図３−ａ】
2005068826.tif 000005
【図３−ｂ】
2005068826.tif 000006
【図４−ａ】
2005068826.tif 000007
【図４−ｂ】
2005068826.tif 000008