(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸の外周に設けられ回転軸の半径方向に押出し作用する摺接面を持つカムと、該カムによって回転軸の半径方向に押し出されて回転力伝達作用する遊動部材とを少なくとも有してなり、
前記遊動部材が前記回転軸の周囲方向に複数の分割体にして設けられるとともに、その内側壁面において内部に向かって三角形状にえぐられた溝が設けられ、
前記カムは三角形状に形成され、該三角形状の斜行した上下２面が前記遊動部材における三角形状の溝の内側壁面にそれぞれ摺接面として摺接して内包され、更に、当該カムの内側壁面と前記回転軸の外周面とがネジ対偶になされて設けられ、該回転軸の軸心方向に沿って上下に移動されるものであり、
前記カムは、三角形状の摺接面によって回転軸の時計方向と反時計方向のいずれの回転でも回転軸の半径方向に押出し作用し、
前記カムによって前記遊動部材が管材の内周壁面に当接せしめられて、前記回転軸とともに管材が回転されるものであること、
を特徴とする管材用保持装置。
【請求項２】
遊動部材の上下面には、当該遊動部材を回転軸の半径方向に移動するようにガイドするガイド溝が、上下対称にして設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の管材用保持装置。
【請求項３】
地盤に貫入させる管材に対してその外径よりも若干大きな外径の補強管が、前記管材の頭部外周を囲繞するように設けられていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の管材用保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管（パイプ）を保持するとともに回転駆動源の回転力を伝達するもので、例えば、杭工事，井戸掘り，地質調査工事等の工事で管材を地中に貫入させる工事において使用される管材用保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、鋼管杭を地盤に貫入させるには、杭施工機を所定の場所に設置し、該杭施工機のタワーに鋼管を運んできて沿わせて立設し、タワー上部のモータ等の回転駆動装置を保持装置（チャック）を介して鋼管頭部にセットし、該回転駆動装置を回転させることで、前記保持装置を介して鋼管が回転され、地盤に鋼管が貫入されるものである。
【０００３】
前記鋼管の頭部には、該頭部外周に装着される保持装置との回転伝達のため、水平方向に穴を開けて鉄棒を挿通させたり、切り欠き部を施工したり、突起状物を溶接等の手段で突設させたり、油圧やチェーン等で締め付けたりと、鋼管を回転させる種々の回転伝達手段が施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の保持装置は、チャック部が上下方向（鉛直方法）に長いので必然的に杭施工機のタワーの長さも長くなって、杭施工機の大型化・重量化という問題がある。また、鋼管の外周部を把持する保持装置であるため、偏芯量が大きく鋼管を回転させる際にぶれたり振動したりして危険性が伴うものである。更に、回転させるために鋼管頭部を加工するのは、複雑化して手間が掛かると共に該頭部の破壊が多く、保持装置との接続の障害となる問題がある。
【０００５】
このほか、杭を大鋼管にしたり、回転駆動部の動力を大きくすると、保持装置が巨大化して重装置となり、鋼管頭部の修理が必要な場合にも高所作業となって危険である、等の問題点がある。このように、従来の保持装置には、小型化・軽量化、作業容易性と杭の品質性等に解決すべき課題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る管材用保持装置の上記課題を解決するための要旨は、回転軸と、該回転軸の外周に設けられ回転軸の半径方向に押出し作用する摺接面を持つカムと、該カムによって回転軸の半径方向に押し出されて回転力伝達作用する遊動部材とを少なくとも有してなり、前記遊動部材が前記回転軸の周囲方向に複数の分割体にして設けられるとともに、その内側壁面において内部に向かって三角形状にえぐられた溝が設けられ、前記カムは三角形状に形成され、該三角形状の斜行した上下２面が前記遊動部材における三角形状の溝の内側壁面にそれぞれ摺接面として摺接して内包され、更に、当該カムの内側壁面と前記回転軸の外周面とがネジ対偶になされて設けられ、該回転軸の軸心方向に沿って上下に移動されるものであり、前記カムは、三角形状の摺接面によって回転軸の時計方向と反時計方向のいずれの回転でも回転軸の半径方向に押出し作用し、前記カムによって前記遊動部材が管材の内周壁面に当接せしめられて、前記回転軸とともに管材が回転されるものであることである。
【０００７】
前記遊動部材の上下面には、当該遊動部材を回転軸の半径方向に移動するようにガイドするガイド溝が、上下対称にして設けられていること、；
地盤に貫入させる管材に対してその外径よりも若干大きな外径の補強管が、前記管材の頭部外周を囲繞するように設けられていることを含むものである。
【０００８】
本発明に係る管材用保持装置によれば、例えば、地盤に貫入させる鋼管等の管材に対して、その頭部の内部空間に内装され、回転軸を回転させるだけで遊動部材を介して管材が回転されるようになり、管材用保持装置が管材に装着された状態で管材頭部の端面から突出する長さが従来よりも短くなり、全体の小型化・軽量化が達成される。
【０００９】
また、管材の内部から遊動部材で保持して回転させるので、管材頭部の種々の加工が不要となり、手間が省けて工期短縮となるばかりでなく、管材頭部の破壊・変形が生じなく管材の品質維持に貢献することになる。更に、管材に大きな回転力を伝達力させることができて、かつ、装置全体もそれにより大きくする必要もない。
【００１０】
カムは、回転軸のいずれの方向の回転でも、遊動部材を半径方向に押し出す作用をするので便宜である。更に、管材用保持装置の操作性や経済性も従来のものよりも向上する。また、補強管により、鋼管を地盤に貫入させる際に、前記補強管が鋼管の頭部外周を囲繞し、当該鋼管を強く保持すると共に鋼管の変形に対する補強材となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１実施例に係る管材用保持装置１について図面を参照して説明する。図１は管材用保持装置１の縦断面図であって、油圧モータ等の回転駆動源に連結される回転軸２と、回転軸２の先端（図では下部）に固定される支持部材３と、該支持部材３の上に載置され前記回転軸２を貫通孔に回転自在に挿通させている全体円形状の下部固定部材４と、該下部固定部材４とは下端面で固定されるとともに図２に示すように回転軸２の周囲に略半円周に亘って囲繞し鋼管６内周壁面に沿った外面形状の垂直固定部材５と、該垂直固定部材５の上部と固定され前記回転軸２を回転自在に挿通させ共に鋼管６の頭部の端面上に載置される保護円盤７と、前記下部固定部材４と保護円盤７との間で回転軸２の半径方向に摺動自在な遊動部材８と、前記保護円盤７の上位置において回転軸２に固定される蓋部材９と、から概ね構成されている。
【００１２】
上記各構成物品をその順に更に詳細に説明する。
前記回転軸２は、後端部２ａが断面形状を六角形状にされ、回転駆動源とのアタッチメント部となっていて、連結させた場合の抜落ち防止用にピンを差し込むピン穴２ｂが水平方向に穿孔されている。
【００１３】
そして、回転軸２の外周に、図１乃至図２に示すように、当該回転軸２の半径方向に押出し作用する摺接面２ｃを両側に有するカム２ｄが、３個設けられている。
【００１４】
このカム２ｄは、その摺接面２ｃを一例として緩やかな円弧状の曲面にしてスムーズな動作を確保しているが、これに限らず前記半径方向に押出し作用するものであれば、他の曲率の曲面または平面に形成してあっても良いものである。
【００１５】
更に、１個のカム２ｄにおいて、２つの摺接面２ｃ，２ｃを持つことで、回転軸２の時計方向の回転と反時計方向の回転とのいずれにおいても、前記半径方向の押出し作用をするように形成されている。
【００１６】
また、このカム２ｄは、回転軸２に対して一体に形成しても、別体のものを溶接等で固着してもよく、特に限定するものではない。
【００１７】
カム２ｄの前記半径方向の高さ（ストローク）は、適宜、管材である鋼管６の内径寸法との兼ね合いで設定されるものである。
【００１８】
次に、前記支持部材３は、下部固定部材４・垂直固定部材５・保護円盤７・遊動部材８が、回転軸２の先端部側から抜け出さないように支持しているものである。逆に、回転軸２の後端部２ａ側へ抜け出さないように、蓋部材９が回転軸２に固定されているものである。
【００１９】
次に、下部固定部材４は、その中央部の貫通孔４ａに回転軸２が回転自在にして挿通され、更に、円形状の外周端に、図１と図３に示すように、上方向に突出して遊動部材８の半径方向への移動をガイドし、かつ、周方向への移動を阻止するガイド部材４ｂが、各遊動部材８に設けられるガイド溝８ａに対応して設けられている。
【００２０】
次に、垂直固定部材５は、その外周面５ａが鋼管６の内周壁面６ａの曲面に沿った形状となっており、また、その内周面５ｂが前記カム２ｄと衝突しないように外側に後退した半円形状の曲面となっている。そして、保護円盤７と下部固定部材４とを連結して、これらを一体的に構成するものである。
【００２１】
次に、保護円盤７は、管材である鋼管６頭部に当該管材用保持装置１をセットした際に、該頭部の端面上に載置されるものである。この保護円盤７は、通常鋼管６が円形なので円形状に形成されるが、特に限定されるものでなく、矩形状でも良い。また、上面には、油止め部材７ｂが周方向に全周設けられ、蓋部材９の下面と保護円盤７の上面との間に注油される油の漏出を防止する。
【００２２】
次に、遊動部材８は、図２に示すように、内側壁面８ｂが前記カム２ｄの摺接面２ｃに対応した曲面に形成されていて、外周面８ｃが鋼管６の内周壁面６ａに沿った曲面に形成されいる。また、２個の分割体にしてあるが、これに限られず、１個でも、３個以上（４個の場合は次の第２実施例で示す）でも良く、前記カム２ｄの個数と対応して設けられるものである。
【００２３】
そして、この各遊動部材８の下部には、図３に示すように、前記ガイド部材４ｂを受け入れるガイド溝８ａが、半径方向に向けて設けられている。このガイド溝８ａと前記ガイド部材４ｂとの係合により、下部固定部材４に対して遊動部材８が半径方向に移動可能となり、周方向には移動しないものである。
【００２４】
また、遊動部材８の上部は、半径方向に移動された後に、保護円盤７の内周壁面７ａに衝突しないように切り欠部８ｄが設けられている。
【００２５】
このようにして、管材用保持装置１は、構成物品のうち前記回転軸２や垂直固定部材５，遊動部材８が鋼管６の頭部に内装されるものである。これにより、鋼管６の上部から突出する管材用保持装置１の長さが従来よりも短くなり、小型化されて杭施工機のタワーも短くすることができる。
【００２６】
以上のようにしてなる管材用保持装置１を使用するには、杭施工機のタワーに沿って地盤に立設された鋼管６の頭部に設置した後に、回転軸の後端部２ａに油圧モータ等の回転駆動源の軸をピン穴２ｂにピンを差し込む等して連結する。
【００２７】
そして、回転駆動源によって回転軸２を回転させる。該回転軸２とともに支持部材３と蓋部材９とが同方向に回転する。一方、鋼管６の頭部の上端面に載置された保護円盤７は、回転駆動源の荷重が蓋部材９を介して加わり鋼管６端面に押しつけられるので回転しない。よって、保護円盤７に固定されている垂直固定部材５及び下部固定部材４も回転しない。また、遊動部材８も下部固定部材４のガイド部材４ｂで規制されて周方向に回転しない。
【００２８】
そして、回転軸２が例えば時計方向に回転すると、カム２ｄが同方向に回転し、カム２ｄの摺接面２ｃが遊動部材８の内側壁面８ｂに当接して、更に、カム２ｄが回転することで、遊動部材８がガイド部材４ｂにガイドされながら半径方向に移動する。
【００２９】
更に、カム２ｄの回転により、前記遊動部材８の外周面８ｃが鋼管６の内周壁面６ａに当接する。こうして、回転軸２の回転により、遊動部材８が半径方向に移動され、鋼管６の内周壁面６ａを押圧して突っ張るようになって、鋼管６の頭部が保持される。その結果、外周面８ｃと内周壁面６ａとの摩擦力の増大により、鋼管６が回転軸２及びカム８とともに同方向に回転されるようになる。
【００３０】
前記鋼管６が回転されると、それまで回転しなかった保護円盤７が鋼管６と共に回転され、同時に、該保護円盤７と一体的になっている垂直固定部材５及び下部固定部材４も同方向に回転される。
【００３１】
こうして、カム２ｄの半径方向の押出し作用によって、管材用保持装置１の各構成部材が一体的となって鋼管６とともに回転し、鋼管６は地盤に貫入されることになる。
【００３２】
なお、鋼管６の地盤貫入に障害が生じた際には、回転軸２を逆方向に回転させることで、カム２ｄの半径方向への押出し作用が無くなって、遊動部材８と鋼管６との係合関係を解除することが出来る。それによって、管材用保持装置１を鋼管６の頭部から取り外すこともできる。以上の説明は、回転軸２を反時計方向に回転させた場合にも同様である。
【００３３】
本発明の第２実施例に係る管材用保持装置１ａは、図４に示すように、回転軸２の先端に支持部材３が固定されており、後端側には蓋部材９が固定されている。前記支持部材３と蓋部材９との間に、図５に示すように、遊動部材１０が、回転軸２の周囲に４個の扇状の分割体にされ、回転軸２の半径方向に移動可能に設けられている。
【００３４】
そして、各遊動部材１０の内側壁面１０ａにおいて、内部に向かって三角形状にえぐられた所要幅の溝１０ｂが設けられている。該溝１０ｂの上下斜めに斜行する面が、後述のカム１１との摺接用の内側壁面１０ｃ，１０ｄとなる。
【００３５】
図４乃至図５に示すように、前記各溝１０ｂに、三角形状のカム１１がそれぞれ内包されて回転軸２の周囲に設けられている。該カム１１における２辺の斜行した上下２面が、前記内側壁面１０ｃ，１０ｄと傾きを同じにした摺接面１１ａ，１１ｂとなる。また、カム１１の内側壁面と回転軸２の外周面とに、ネジ溝がそれぞれ歯合するように設けられ、当該カム１１が回転軸２にネジ対偶にして構成されている。
【００３６】
また、前記各遊動部材１０の上面には、図６に示すように、当該遊動部材を回転軸２の半径方向に移動すよるうにガイドするガイド溝１０ｅがそれぞれ設けられている。なお、遊動部材１０の下面にもガイド溝１０ｅが設けられているのは、当該遊動部材１０を上下対称にして形成し、管材用保持装置１の組立時の容易化のために設けたものである。
【００３７】
前記ガイド溝１０ｅには、遊動部材１０と蓋部材９との間に設けられる保護円盤１２の下面から垂設されたガイド部材１２ａが内包される。
【００３８】
前記保護円盤１２は、管材用保持装置１を鋼管６の頭部に載置された際に、鋼管６の上端面に乗せられるものである。また、前記蓋部材９は、図７に示すように、補強部材９ａが設けられている。
【００３９】
この第２実施例に係る管材用保持装置１ａによれば、回転軸２と各遊動部材１０とを鋼管６の頭部に内装し、保護円盤１２を鋼管上端面に乗せて、回転駆動源により回転軸２の後端部２ａに連結して、回転軸２を時計方向又は反時計方向に回転させる。
【００４０】
すると、回転軸２と支持部材３と蓋部材９とが同時・同方向に回転し、一方、蓋部材１２と、ガイド部材１２ａで周方向の移動が規制される各遊動部材１０と、及び、溝１０ｂで規制される各カム１１とは回転しない。
【００４１】
それにより、回転軸２の回転によりカム１１が、図４に示すように、上方向または下方向に移動して、摺接面１１ａまたは摺接面１１ｂが遊動部材１０の摺接面１０ｃまたは摺接面１０ｄに当接して、更に遊動部材１０を半径方向に押し出す。
【００４２】
こうして、４個の各遊動部材１０が半径方向に略均等に押し出され、鋼管６の内周壁面６ａに当接し、鋼管６の頭部を内側から強く保持することになる。そして、当該遊動部材１０の外周面１０ｆと前記内周壁面６ａとの摩擦力が増大して、回転軸２の回転とともに、前記カム１１，遊動部材１０，鋼管６及び保護円盤１２が一体的に回転する。
【００４３】
このように、第２実施例に係る管材用保持装置１ａも前記第１実施例に係る管材用保持装置１と同様の作用・効果が得られる。更に、遊動部材１０が４個の分割体で半径方向に均等に押し出しされるので、鋼管６が偏心することなく地盤に貫入されるものである
【００４４】
本発明の第３実施例に係る管材用保持装置１ｂは、図８に示すように、地盤に貫入させる鋼管６に対してその外径よりも若干大きな外径の補強管１３が設けられたものである。これにより、鋼管６を地盤に貫入させる際に、補強管１３が鋼管６の頭部外周を囲繞し、当該鋼管６を強く保持すると共に鋼管６の変形に対する補強材とすることが出来る。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る管材用保持装置は、回転軸と、該回転軸の外周に設けられ回転軸の半径方向に押出し作用する摺接面を持つカムと、該カムによって回転軸の半径方向に押し出されて回転力伝達作用する遊動部材とを少なくとも有してなり、前記遊動部材が前記回転軸の周囲方向に複数の分割体にして設けられるとともに、その内側壁面において内部に向かって三角形状にえぐられた溝が設けられ、前記カムは三角形状に形成され、該三角形状の斜行した上下２面が前記遊動部材における三角形状の溝の内側壁面にそれぞれ摺接面として摺接して内包され、更に、当該カムの内側壁面と前記回転軸の外周面とがネジ対偶になされて設けられ、該回転軸の軸心方向に沿って上下に移動されるものであり、前記カムは、三角形状の摺接面によって回転軸の時計方向と反時計方向のいずれの回転でも回転軸の半径方向に押出し作用し、前記カムによって前記遊動部材が管材の内周壁面に当接せしめられて、前記回転軸とともに管材が回転されるものであるので、管材をその内側から強く保持できて大きな回転伝達力が得られるとともに、装置が小型化されたことに伴って杭施工機も小型化され作業能率が向上し、高所作業に伴う危険性も緩和されるという優れた効果を奏するものである。また、管材である鋼管等の頭部処理も不要となって品質維持されるとともに工期短縮となるという優れた効果を奏するものである。
【００４６】
前記回転軸と遊動部材とは、管材頭部に内装されるので、管材から上部に突出する部分が短くなって杭施工機のタワーを短くすることが可能となり、当該杭施工機が小型化され、杭の設置が容易となって安全性も向上するという優れた効果を奏するものである。
【００４７】
前記カムは、回転軸の時計方向と反時計方向のいずれの回転でも回転軸の半径方向に押出し作用する摺接面を持っているので、施工が容易となり、更に、カムは、回転軸とネジ対偶になされて設けられ、該回転軸の軸心方向に沿って移動されるものとすることでも管材を保持することが出来る。前記遊動部材は、回転軸の周方向に複数に分割されていることで、管材を内側から均等な押圧力で保持することが出来て、管材を偏心させることなく回転させることが出来るという優れた効果を奏するものである。また、補強管により、鋼管を地盤に貫入させる際に、前記補強管が鋼管の頭部外周を囲繞し、当該鋼管を強く保持すると共に鋼管の変形に対する補強材となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の管材用保持装置の断面図である。
【図２】同図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】同図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る管材用保持装置の断面図である。
【図５】同図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】同図４のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図７】同第２実施例に係る管材用保持装置の平面図である。
【図８】同第３実施例に係る管材用保持装置の正面図である。
【符号の説明】
１，１ａ  管材用保持装置、２  回転軸、２ａ  後端部、２ｃ  摺接面、
２ｄ  カム、３  支持部材、４  下部固定部材、４ａ  貫通孔、
４ｂ  ガイド部材、５  垂直固定部材、５ａ  外周面、
６  管材としての鋼管、６ａ  内周壁面、７  保護円盤、８  誘導部材、
８ａ  ガイド溝、８ｂ  内側壁面、８ｃ  外周面、８ｄ  切り欠部、
９  蓋部材、１０  誘導部材、１０ａ，１０ｃ，１０ｄ  内側壁面、
１０ｂ  溝、１１  カム、１１ａ，１１ｂ  摺接面、１２  蓋部材、
１２ａ  ガイド部材、１３  補強管。
【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】
0004000216.tif 000008
【図８】
0004000216.tif 000009