(57)【要約】【課題】  拡底率の大きな杭孔を掘削することが可能で、かつ上下方向の長さを短くすることが可能な拡底掘削用バケットを提供する。【解決手段】平行移動リンク機構４０の平行移動リンク部４０Ｌの下側リンク部材４３を第二の連結リンク部材４１を介して第二の昇降フレーム３０に連結することにより、油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量に対して第一の昇降フレーム２０の上下方向の移動量を大とする。【選択図】  図１
2010281125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延び軸心回りに回転可能なポストと、
前記ポストの外周に取付けられ前記ポストと軸心回りに係合した状態で前記ポストの軸方向に移動可能な第一の昇降フレームと、
前記第一の昇降フレームの外周に取付けられ前記第一の昇降フレームに軸心回りに係合した状態で前記ポストの軸方向に移動可能な第二の昇降フレームと、
前記第一の昇降フレームと前記第二の昇降フレームとに連結され上下方向の伸縮により前記第一の昇降フレームに対して前記第二の昇降フレームを昇降させる油圧シリンダと、
前記ポストを中心として半径方向に平行移動可能な平行移動リンク部が前記第一の昇降フレーム側に連結され、前記平行移動リンク部の下側リンク部材が第一の連結リンク部材を介して前記ポストに連結されるとともに該下側リンク部材が第二の連結リンク部材を介して前記第二の昇降フレームに連結され、前記油圧シリンダの上下方向の伸縮量に対して前記第一の昇降フレームの上下方向の移動量を大とする平行移動リンク機構と、
前記平行移動リンク部の外端部に取付けられ、前記平行移動リンク部によって前記ポストに対して半径方向に平行移動可能な掘削用バケット本体と、
を備えたことを特徴とする拡底掘削用バケット。
【請求項２】
前記平行移動リンク部の下側リンク部材は、前記油圧シリンダの最大伸長時に半径方向内方へ作用する荷重が最大となるように前記第二の連結リンク部材との連結位置が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の拡底掘削用バケット。
【請求項３】
前記平行移動リンク部を構成する上側リンク部材には上下方向に貫通する空間部が形成されており、該空間部には前記第二の連結リンク部材が揺動可能に挿通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の拡底掘削用バケット。
【請求項４】
前記掘削用バケット本体は、掘削した土砂を受け止めるための水平方向に延びる受け板を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の拡底掘削用バケット。
【請求項５】
請求項１の拡底掘削用バケットを用いた杭孔の拡底部施工方法あって、前記掘削用バケット本体の外径を前記杭孔の軸部の内径よりも縮小させた状態で前記拡底掘削用バケットを前記杭孔の底部に向けて移動させ、その後、前記拡底掘削用バケットの掘削用バケット本体を半径方向外方に移動させた状態で前記拡底掘削用バケットを上方または下方に移動させることにより前記軸部の内径よりも大きな内径を有する拡底部を形成することを特徴とする拡底部施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物の基礎杭を打設するための杭孔を形成するのに用いられる拡底掘削用バケットおよびこの拡底掘削用バケットを使用した杭孔の拡底部施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物の高層化や耐震性の強化が求められており、基礎杭には鉛直支持性能および引抜抵抗性能などの優れた大口径の拡底杭が用いられている。
【０００３】
拡底杭は鉄筋で補強されたコンクリートからなり、軸部とその最下部に位置する拡底部とから構成される。拡底杭の性能を示すパラメータの一つとして拡底率があり、この拡底率は拡底部の外径から１００ｍｍを減じた径の面積を軸部径の面積で除すことにより示される。拡底率が大きいことは、軸部に対して拡底部が大きくなり、拡底杭の性能アップに寄与する。この拡底杭を打設するための杭孔は、例えばアースドリル機に取付けられたドリリングバケットで地中を掘削して軸部を形成し、その後、付け替えた拡底掘削用バケットで軸部の最下部を半径方向外方に掘削することにより拡底部が形成される。
【０００４】
従来から、杭孔の拡底部を形成するための装置として種々の拡底掘削用バケットが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。これらの拡底掘削用バケットでは、油圧シリンダを用いて拡底バケット本体の外径を拡径または縮径させており、拡底率を大きくするためには、油圧シリンダの伸縮量を大に確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−２２２２８７号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４２２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、アースドリル機などの掘削機は、その機種によりドリリングバケットや拡底掘削用バケットを地表から吊上げることができる高さが決まっているが、拡底率の大きな拡底杭を打設する場合は、大型の拡底掘削用バケットを使用することが必要であり、拡底掘削用バケットの丈が高くなり、吊上げ高さが低い機種の掘削機は使用できないという問題がある。
【０００７】
特許文献１の拡底掘削用バケットにおいては、リンク機構の上端部に、油圧シリンダが上方に向かって延びるように配置されているので、上下方向の長さが長くなるという問題がある。特許文献２の拡底掘削用バケットにおいては、油圧シリンダが外筒および内筒の内部に配置されており、油圧シリンダが外筒および内筒の軸方向に伸長するようになっているので、拡底率を大きくするには、油圧シリンダの長さを長くする必要がある。そのため、特許文献１と同様に上下方向の長さが長く、吊上げ高さが低い機種の掘削機が使用できないという問題がある。
【０００８】
したがって、拡底率の大きな杭孔を掘削することが可能で、しかも上下方向の長さを短くできる拡底掘削用バケットを開発することができれば、吊上げ高さが低い機種の掘削機であっても支障なく使用することができ、掘削機の有効利用が図れる。
【０００９】
そこでこの発明は、拡底率の大きな杭孔を掘削することが可能で、しかも上下方向の長さを短くすることが可能な拡底掘削用バケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、上下方向に延び軸心回りに回転可能なポストと、前記ポストの外周に取付けられ前記ポストと軸心回りに係合した状態で前記ポストの軸方向に移動可能な第一の昇降フレームと、前記第一の昇降フレームの外周に取付けられ前記第一の昇降フレームに軸心回りに係合した状態で前記ポストの軸方向に移動可能な第二の昇降フレームと、前記第一の昇降フレームと前記第二の昇降フレームとに連結され上下方向の伸縮により前記第一の昇降フレームに対して前記第二の昇降フレームを昇降させる油圧シリンダと、前記ポストを中心として半径方向に平行移動可能な平行移動リンク部が前記第一の昇降フレーム側に連結され、前記平行移動リンク部の下側リンク部材が第一の連結リンク部材を介して前記ポストに連結されるとともに該下側リンク部材が第二の連結リンク部材を介して前記第二の昇降フレームに連結され、前記油圧シリンダの上下方向の伸縮量に対して前記第一の昇降フレームの上下方向の移動量を大とする平行移動リンク機構と、前記平行移動リンク部の外端部に取付けられ、前記平行移動リンク部によって前記ポストに対して半径方向に平行移動可能な掘削用バケット本体と、を備えたことを特徴とする拡底掘削用バケットである。
【００１１】
この発明によれば、油圧シリンダの上下方向の伸縮量に対して第一の昇降フレームの上下方向の移動量を大としているので、油圧シリンダの上下方向の長さを短くしても、第一の昇降フレームの移動による掘削用バケット本体の半径方向の移動量を大に確保することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の拡底掘削用バケットにおいて、前記平行移動リンク部の下側リンク部材は、前記油圧シリンダの最大伸長時に半径方向内方へ作用する荷重が最大となるように前記第二の連結リンク部材との連結位置が設定されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の拡底掘削用バケットにおいて、前記平行移動リンク部を構成する上側リンク部材には上下方向に貫通する空間部が形成されており、該空間部には前記第二の連結リンク部材が揺動可能に挿通されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の拡底掘削用バケットにおいて、前記掘削用バケット本体は、掘削した土砂を受け止めるための水平方向に延びる受け板を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１の拡底掘削用バケットを用いた杭孔の拡底部施工方法あって、前記掘削用バケット本体の外径を前記杭孔の軸部の内径よりも縮小させた状態で前記拡底掘削用バケットを前記杭孔の底部に向けて移動させ、その後、前記拡底掘削用バケットの掘削用バケット本体を半径方向外方に移動させた状態で前記拡底掘削用バケットを上方または下方に移動させることにより前記軸部の内径よりも大きな内径を有する拡底部を形成することを特徴とする拡底部施工方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１および５に記載の発明によれば、掘削用バケット本体の半径方向の移動量を大に確保しつつ、拡底掘削用バケットの上下方向の高さを低くすることが可能となるので、吊上げ高さが低い機種の掘削機であっても拡底率の大きな杭孔を掘削する性能を有する拡底掘削用バケットを使用することができる。これにより、杭孔の掘削作業に関する制約条件を緩和することができるとともに、吊上げ高さが低い機種の掘削機の利用価値を高めることができる。
【００１７】
また、油圧シリンダは、第一の昇降フレームと第二の昇降フレームとに連結されるので、油圧シリンダはポストの軸心に対して平行に伸縮することになり、ポストに対して半径方向に揺動することはない。したがって、油圧シリンダの姿勢は、平行移動リンク機構の動きに影響されず、油圧シリンダと杭孔の軸部との干渉を確実に防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、平行移動リンク部の下側リンク部材は、油圧シリンダの最大伸長時に半径方向内方へ作用する荷重が最大となるように第二の連結リンク部材との連結位置が設定されているので、掘削用バケット本体の内側に取り込まれた土砂を大きな荷重をもって圧縮することができる。ここで、油圧シリンダは、伸長時にはピストンの全面に油圧が作用することになるので、伸長時には収縮時よりも駆動力も大とすることができる。その結果、掘削による土砂を掘削用バケット本体の内側により多く取り込んでも、拡底掘削用バケットを杭孔の軸部の内径よりも確実に縮径することが可能となり、拡底部に位置する拡底掘削用バケットを杭孔の軸部を介して地上側に引き上げることが可能となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、上側リンク部材の上下方向に貫通する空間部に、板状の第二の連結リンク部材が揺動可能に挿通されるので、平行移動リンク部をコンパクト化することが可能となる。これにより、拡底掘削用バケットの軽量化が図れるとともに、拡底掘削用バケットによる掘削後の土砂の取り込み量を増加させることが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、掘削用バケット本体は、掘削した土砂を受け止めるための水平方向に延びる受け板を有しているので、従来技術のように土砂を受け止める開閉可能な底蓋を設ける必要がなく、掘削機の吊上げ高さを低くすることに寄与できる。すなわち、受け板によって受け止められた土砂を拡底掘削用バケットの軸心回りの回転による遠心力によって外方に放出することができるので、開閉可能な底蓋を設けることなく掘削用バケット本体からの土砂の排出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる拡底掘削用バケットの動作状態を示す透視正面図であって、左側は縮径状態を示し右側は拡径状態を示す透視正面図である。
【図２】図１の拡底掘削用バケットを用いた杭孔の拡底部の掘削状態を示す断面図である。
【図３】図１の拡底掘削用バケットの縮径状態を示す透視正面図である。
【図４】図１の拡底掘削用バケットの拡径状態を示す透視正面図である。
【図５】図３のＷ−Ｗ線に沿う断面図である。
【図６】図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図７】図３のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図８】図１の平行移動リンク機構における上側リンク部材の拡大平面図である。
【図９】図８の上側リンク部材の正面図である。
【図１０】図８の上側リンク部材の断面図である。
【図１１】図１における第二の昇降フレームの平面図である。
【図１２】図１における掘削用バケット本体の正面図である。
【図１３】図１の油圧シリンダの取付け状態を示す正面図である。
【図１４】図３の拡底掘削用バケットの縮径状態を示す平面図である。
【図１５】図４の拡底掘削用バケットの拡径状態を示す平面図である。
【図１６】図１の平行移動リンク機構におけるリンク部材の動きを示す模式図である。
【図１７】図１の平行移動リンク機構における下側リンク部材と第二の連結リンク部材との動作関係を示す模式図である。
【図１８】図１の平行移動リンク機構の動作の推移を示す正面図であって、（ａ）〜（ｅ）は縮径状態から拡径状態までの推移を示す正面図である。
【図１９】図１の杭孔を形成する過程を示す断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は杭孔の拡底部が形成されるまでの推移を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００２３】
図１ないし図１８は、この発明の実施の形態を示している。図２は、掘削機としてのアースドリル機１による杭孔１００の掘削状況を示している。アースドリル機１は、走行部２と、ブーム３と、支持ビーム４と、回転駆動部５と、ケリーバ（回転駆動軸）６などを有している。走行部２は、地表Ｇを走行可能となっており、斜め上方に延びるブーム３の下端部を支持している。ケリーバ６は、ブーム３の先端部から下方に延びるロープ８を介して吊下げられている。ケリーバ６は、走行部２側に設けられたドラム（図示略）によるロープ８の巻き取りまたは巻き戻しにより上下方向に移動可能となっている。走行部２と連結される支持ビーム４の先端部には、ケリーバ６を軸心回りに回転駆動させる回転駆動部５が設けられている。回転駆動部５の下側近傍には、油圧ホースや電気制御ケーブルなどを巻き取るための複数のリール７が設けられている。ケリーバ６の下端部には、杭孔１００の底部に拡底部１０２を形成するための拡底掘削用バケット１０が取付けられている。
【００２４】
図１は、図２の拡底掘削用バケット１０の詳細を示している。拡底掘削用バケット１０は、ポスト１１と、第一の昇降フレーム２０と、第二の昇降フレーム３０と、平行移動リンク機構４０と、油圧シリンダ６０と、掘削用バケット本体７０、スタビライザ８０とを主として備えている。ポスト１１は、上下方向に延びており、上端部がケリーバ６の下端部と連結可能となっている。ポスト１１は、ケリーバ６の下降により杭孔１００内に進入可能となっている。ポスト１１は、図５および図１１に示すように、４枚の帯状の鋼板を溶接によって接合することにより、全長にわたり断面形状が四角形のパイプ状に形成されている。ポスト１１の外周面は、機械加工などによって滑らかな平坦面に形成されている。ポスト１１の断面形状を四角形としているのは、第一の昇降フレーム２０をポスト１１に対して軸心Ｐ回りに係合させるためである。ポスト１１の下端部には、拡底部１０２の底面を掘削するための中央底面掘削板１２が固定されている。中央底面掘削板１２は、図１５に示すように、平面形状がポスト１１の軸心Ｐを中心として外方に延びる長方形状に形成されている。ポスト１１の中央底面掘削板１２の直上には、平行移動リンク機構４０の第一の連結リンク部材４６の一端部が連結されるブラケット１３が固定されている。
【００２５】
ポスト１１の外周には、第一の昇降フレーム２０が取付けられている。第一の昇降フレーム２０は、ポスト１１と軸心Ｐ回りに係合した状態でポスト１１の軸方向に移動可能となっている。第一の昇降フレーム２０は、図５および図１１に示すように、同様に４枚の帯状の鋼板を溶接によって接合することにより、全長にわたり断面形状が四角形のパイプ状に形成されたフレーム本体２１を有している。フレーム本体２１の軸方向の長さは、ポスト１１の全長に対して短くなっている。フレーム本体２１の内周面側には、ポスト１１の外周面と摺接可能なライナ２２が取付けられている。フレーム本体２１の断面形状を四角形としているのは、上述と同様に第二の昇降フレーム３０を第一の昇降フレーム２０に対して軸心Ｐ回りに係合させるためである。フレーム本体２１の下部には、リンク保持部２５が固定されている。リンク保持部２５は、平行移動リンク機構４０の平行移動リンク部４０Ｌを構成する下側リンク部材４３および上側リンク部材４４を揺動可能に支持する機能を有する。
【００２６】
図１１に示すように、第一の昇降フレーム２０の外周には、第二の昇降フレーム３０が取付けられている。第二の昇降フレーム３０は、断面形状が四角形の筒状金属部材３１を有している。また、第二の昇降フレーム３０は、筒状金属部材３１を固定する平面形状が８角形の金属ベース３３を有している。図６および図１１に示すように、筒状金属部材３１と８角形の金属板３３は、軸心Ｐを通る線上を境として２分割されている。２分割された筒状金属部材３１と８角形の金属ベース３３は、第一の昇降フレーム２０を外側から挟み込むように締結部３３ａと締結部３３ｂをボルト３３ｃによって締結することにより、一体化されている。これにより、第二の昇降フレーム３０は、第一の昇降フレーム２０に軸心Ｐ回りに係合した状態で第一の昇降フレーム２０に対して軸方向に移動可能となっている。図１１に示すように、筒状金属部材３１の内周面側には、第一の昇降フレーム２０におけるフレーム本体２１の外周面と摺接可能なライナ３２が取付けられている。
【００２７】
第一の昇降フレーム２０のフレーム本体２１の上端部には、支持金具２３が固定されている。支持金具２３には、４つの油圧シリンダ６０が保持されている。図１３に示すように、油圧シリンダ６０は、支点部６０ｂがシリンダ本体６０ａの軸方向のほぼ中央に位置するトラニオン型の油圧シリンダから構成されている。油圧シリンダ６０の支点部６０ｂは、支持金具２３を介して第一の昇降フレーム２０のフレーム本体２１に固定されている。油圧シリンダ６０は、図１３に示すように、シリンダ本体６０ａ内にピストン６１を有しており、アースドリル機１側から供給される作動油の圧力によってピストン６１が軸方向に移動可能となっている。ピストン６１の一方には、軸方向に延びるロッド６２が連結されている。ロッド６２は、シリンダ本体６０ａから突出しており、ロッド６２の先端部には連結具６３が取付けられている。
【００２８】
油圧シリンダ６０は、配管６３ａに作動油が圧送される際はロッド６２が伸長し、配管６３ｂに作動油が圧送される際はロッド６２が収縮するように構成されている。各連結具６３は、第二の昇降フレーム３０の金属ベース３３に固定された支持フレーム３４と連結されている。各油圧シリンダ６０は、ピストン６１の移動に伴うロッド６２の伸縮により、第一の昇降フレーム２０に対して第二の昇降フレーム３０を昇降させる機能を有している。油圧シリンダ６０は、ピストン６１の移動量を検出する位置センサ６４を有している。この実施の形態では、位置センサ６４からの電気信号により、間接的に掘削用バケット本体７０の水平方向の移動量（拡縮量）を測定することが可能となっている。
【００２９】
第一の昇降フレーム２０の外周には、４組の平行移動リンク機構４０が配置されている。各平行移動リンク機構４０は、図１に示すように、第一の昇降フレーム２０のリンク保持部２５に連結されポスト１１を中心として半径方向に平行移動可能な平行移動リンク部４０Ｌを有している。平行移動リンク部４０Ｌは、下側リンク部材４３と、上側リンク部材４４と、連結リンク部材４５とから構成されている。下側リンク部材４３は、一方がリンク保持部２５の連結部Ｄと連結されている。上側リンク部材４４は、下側リンク部材４３の上方に位置し、一方がリンク保持部２５の連結部Ｉと連結されている。連結リンク部材４５は、下側リンク部材４３と上側リンク部材４３が平行となるように、下側リンク部材４３の連結部Ｂと上側リンク部材４３の連結部Ｋとを連結する部材である。これにより、平行移動リンク部４０Ｌにおける各連結部Ｂ、Ｋ、Ｉ、Ｄを結ぶ線は、平行移動のための平行四辺形を構成する。
【００３０】
平行移動リンク部４０Ｌの下側リンク部材４３の連結部Ｂは、第一の連結リンク部材４６を介してポスト１１の下部に固定された保持ブラケット１３の連結部Ｅに連結されている。下側リンク部材４３には、連結ブラケット４２が固定されており、連結ブラケット４２の上部には連結部Ａが形成されている。連結ブラケット４２の連結部Ａは、第二の連結リンク部材４１を介して第二の昇降フレーム３０の金属ベース３３の連結部Ｈに連結されている。この実施の形態においては、平行移動リンク部４０Ｌにおける下側リンク部材４３に固定される連結ブラケット４２を第二の連結リンク部材４１を介して第二の昇降フレーム３０に連結することにより、第一の昇降フレーム２０の上下方向の移動量を油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量に対して大としている。このように、平行移動リンク機構４０は、油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量（ストローク）を短く設定しても、掘削用バケット本体７０のポスト１１に対する半径方向の移動量を大に確保することが可能となるように構成されている。
【００３１】
また、図１７に示すように、平行移動リンク部４０Ｌの下側リンク部材４３は、油圧シリンダ６０の最大伸長時に半径方向内方へ作用する荷重Ｐ１が最大となるように第二の連結リンク部材４１との連結部Ａの位置が設定されている。すなわち、油圧シリンダ６０が最も収縮した状態では、支点として機能する連結部Ｄと力点として機能する連結部Ａとの距離がＬ２に設定されており、油圧シリンダ６０が最も伸長した状態では、支点として機能する連結部Ｄと力点として機能する連結部Ａとの距離がＬ１に設定されている。ここで、距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも大となるので、油圧シリンダ６０が最も伸長した状態における下側リンク部材４３の連結部Ｃに作用する荷重Ｐ１のほうが、油圧シリンダ６０が最も収縮した状態における連結部Ｃに作用する荷重Ｐ２よりも大となる。
【００３２】
図８ないし図１０は、上側リンク部材４４の詳細を示している。図８に示すように、上側リンク部材４４は、金属製の板状部材４４ａを２枚有しており、各板状部材４４ａは、所定の間隔をもって配置されている。各板状部材４４ａは、一方の端部に連結部Ｊを構成する連結孔４４ｈを有しており、他方の端部に連結部Ｉを構成する連結孔４４ｇを有している。各板状部材４４ａの内面側には、補強材として機能するスペーサ４４ｄ、４４ｅ、４４ｆが設けられている。スペーサ４４ｄは、板状部材４４ａの連結部Ｊの近傍に配置されている。スペーサ４４ｅは、上面が板状部材４４ａの上面と一致するように配置されており、一端部がスペーサ４４ｄに接触している。スペーサ４４ｆは、スペーサ４４ｄの下端部とスペーサ４４ｅの他端部を連結するように斜めに配置されている。対向する各板状部材４４ａは、スペーサ４４ｄ、４４ｅ、４４ｆを介して溶接により連結されている。
【００３３】
各板状部材４４ａの長手方向のほぼ中央には、固定孔４４ｉが形成されており、固定孔４４ｉには外方に突出する連結ピン４４ｂが挿入されている。連結ピン４４ｂは、溶接によって板状部材４４に固定されている。上側リンク部材４４には、各板状部材４４ａの間に設けられたスペーサ４４ｄ、４４ｅ、４４ｆによって上下方向に貫通する空間部Ｓが形成されている。上側リンク部材４４の空間部Ｓには、第二の連結リンク部材４１が揺動可能に挿通されている。図１に示すように、第二の連結リンク部材４１は、上側リンク部材４４の空間部Ｓに挿通された状態で上端部の連結部Ｈが第二の昇降フレーム３０の金属ベース３３に連結され、下端部の連結部Ａが下側リンク部材４３に固定された連結ブラケット４２に連結されている。
【００３４】
図１４および図１５に示すように、拡底掘削用バケット１０は２組の第一の掘削用バケット本体７０および２組の第二の掘削用バケット本体７０´を有している。一方の第一の掘削用バケット本体７０と他方の第一の掘削用バケット本体７０は、軸心Ｐを中心として互いに対向するように配置されている。同様に、第二の掘削用バケット本体７０´も軸心Ｐを中心として互いに対向するように配置されている。第一の掘削用バケット本体７０と第二の掘削用バケット本体７０´の相違は、拡底部１０２の底面を掘削するための底面掘削具７６の有無であり、第一の掘削用バケット本体７０にのみ底面掘削具７６が取付けられている。
【００３５】
各掘削用バケット本体７０、７０´は、ポスト１１を中心として配置される各平行移動リンク機構４０に連結されている。図１に示すように、平行移動リンク機構４０における下側リンク部材４３の連結部Ｃは、掘削用バケット本体７０の掘削具保持板７１の内面に設けられた下部ブラケット７１ａに連結されている。同様に、平行移動リンク機構４０における上側リンク部材４４の連結部Ｊは、掘削用バケット本体７０の掘削具保持板７１の内面に設けられた上部ブラケット７１ｂに連結されている。図１２に示すように、掘削具保持板７１の上部には第二の連結リンク部材４１および連結ブラケット４２との干渉を回避するための切欠部７１ａが形成されている。
【００３６】
図１４および図１５に示すように、掘削用バケット本体７０の掘削具保持板７１の先端部には、内面掘削具７３が取付けられている。掘削用バケット本体７０には、掘削具保持板７１から円弧状に延びる円弧壁７２が形成されている。円弧壁７２の終端には、軸心Ｐ側に延びる端壁７５が接続されている。掘削用バケット本体７０の下方には、掘削した土砂を受け止めるための水平方向に延びる受け板７４が配置されており、受け板７４は掘削具保持板７１と円弧壁７２と端壁７５の下端部に固定されている。受け板７４における回転方向の先端部には、複数の底面掘削具７６が一列に所定の間隔をもって取付けられている。ポスト１１の軸心Ｐを通る直線に対する底面掘削具７６の角度θ１は、３０度に設定されている。
【００３７】
第二の掘削用バケット本体７０´は、図１５に示すように、受け板７４´が第一の掘削用バケット本体７０の受け板７４よりも面積が若干小に形成されている。これは、図１４に示すように、拡底掘削用バケット１０が縮径した際に、中央底面掘削板１２との干渉を回避するためである。また、第二の掘削用バケット本体７０´には、第一の掘削用バケット本体７０と同様に円弧壁７２´と端壁７５´とが形成されている。第二の掘削用バケット本体７０´においては、受け板７４´の面積が小に形成されていることから、円弧壁７２´の一部が受け板７４´の端部よりも後方に突出している。
【００３８】
図１５に示す中央底面掘削板１２は、上述したようにポスト１１の下端部に固定されており、ポスト１１と一体で軸心Ｐ回りに回転可能となっている。中央底面掘削板１２は、複数の中央底面掘削具１２ａが取付けられている。中央底面掘削具１２ａは、中央底面掘削板１２のうち掘削方向Ｆ１に対して先頭部となる端面側にのみ取付けられている。各掘削具１２ａ、７３、７６は、拡底部１０２の内面全体が均一に掘削できるように、半径方向の位置および上下方向の位置が調整されている。
【００３９】
図４に示すように、ポスト１１の上端部にはスタビライザ８０が設けられている。スタビライザ８０は、杭孔１００の軸部１０１の内径Ｄ１とほぼ同じとなるように外周面の径が調整可能となっている。スタビライザ８０は、掘削機としてのアースドリル機１によってポスト１１が軸心Ｐ回りに回転駆動される際のポスト１１の芯振れを抑制するものであり、杭孔１００の軸部１０１に対して同心状に拡底部１０２を掘削することが可能となる。スタビライザ８０は、ポスト１１に圧入された連結ピン８０ｃを介してポスト１１と連結されている。スタビライザ８０の上面板８０ｂには、アースドリル機１のケリーバ６の先端部６ａが嵌合可能な筒状の連結部８０ａが取付けられている。アースドリル機１のケリーバ６の下端側には、スタビライザ８０の上面板８０ｂと連結可能な鎖状の連結部材６ｂが設けられている。ここで、拡底掘削用バケット１０の上下方向の高さＨ２とは、中央底面掘削板１２の底面からスタビライザ８０の連結部８０ａの上端面までの距離を意味している。
【００４０】
この実施の形態におけるアースドリル機１では、拡底掘削用バケット１０の深度測定と掘削用バケット本体７０の外径測定を行うことが可能となっており、測定深度データと外径測定データとに基づき杭孔１００の任意の位置に任意の大きさの拡底部１０２を形成することが可能となっている。掘削用バケット本体７０の半径方向の移動量測定は、上述の油圧シリンダ６０の伸縮量を検出する位置センサ６４によって間接的に行われる。また、拡底掘削用バケット１０の深度測定は、例えばケリーバ６を吊り下げるロープ８の巻き取り量を検出する回転量検出センサ（図示略）によって行われる。測定深度データと外径測定データは、アースドリル機１の運転室に設けられたコンピュータ（図示略）によって画像処理され、運転室内で掘削状況を把握することが可能となっている。これにより、アースドリル機１の操作者は、運転室内のコンピュータに表示された現在の掘削状態を示す画面を見ながら杭孔１００の掘削が可能となっている。
【００４１】
つぎに、拡底掘削用バケット１０を用いた杭孔１００の掘削手順について説明する。
【００４２】
図１９（ａ）に示すように、掘削機としてのアースドリル機１に取付けられたドリリングバケット９０を軸心回りに回転させ、ドリリングバケット９０を地表Ｇから地中に向けて移動させることにより杭孔１００の掘削を行う。そして、地表Ｇから所定の深さだけ進んだ位置でドリリングバケット９０による掘削を終了する。この状態では、掘削された杭孔１００の軸部１０１の内径はＤ１となる。ここで、軸部１０１の掘削開始前には、杭孔１００における掘削土砂の搬出促進、地下水の噴出防止、杭孔壁の崩壊防止などのために、安定液Ｗを地表Ｇ側から杭孔１００内に投入する。つぎに、図１９（ｂ）示すように、ドリリングバケット９０を取り外し、拡底掘削用バケット１０に交換する。そして、拡底掘削用バケット１０による杭孔１００の底部の掘削を行う。
【００４３】
図１９（ｃ）は、杭孔１００の底部に拡底部１０２を形成する状態を示している。拡底掘削用バケット１０を杭孔１００に入れる際には、縮径により拡底掘削用バケット１０の外径をＤ３とする。ここで、外径Ｄ３は、軸部１０１の内径よりも若干小に設定されている。つぎに、拡底掘削用バケット１０の外径をＤ３とした状態で、拡底掘削用バケット１０を杭孔１００の軸部１０１に沿って降下させ、拡底掘削用バケット１０を杭孔１００の底部に着地させる。その後、図１４に示すように、拡底掘削用バケット１０を軸心Ｐとして掘削方向Ｆ１に回転させ、拡底部１０２の掘削を開始する。そして、掘削開始後は、油圧シリンダ６０の収縮動作により拡底掘削用バケット１０を徐々に拡径させていく。
【００４４】
図１８の（ａ）〜（ｅ）は、拡底掘削用バケット１０が縮径状態から拡径状態に移行する様子を示している。拡底掘削用バケット１０を拡径する際には、油圧シリンダ６０のシリンダ本体６０ａ内に作動油が配管６３ｂを介して圧送される。これにより、ロッド６２の先端部に取付けられた連結具６３がシリンダ本体６０側に移動し、油圧シリンダ６０は収縮した状態となる。連結具６３は、第二の昇降フレーム３０の金属ベース３３と連結されているので、油圧シリンダ６０は収縮により、ロッド６２の先端部に取付けられた連結具６３の連結部Ｇと油圧シリンダ６０の支点部Ｆは、互いに接近することになる。これにより、第二の連結リンク部材４１は押し下げられ、平行移動リンク部４０Ｌを構成する下側リンク部材４３と上側リンク部材４４はリンク保持部２５に対して外側に向けて揺動する。その結果、下側リンク部材４３と上側リンク部材４４に連結される掘削用バケット本体７０は、半径方向外方に移動する。
【００４５】
図１５は、拡径状態の拡底掘削用バケット１０による拡底部１０２の掘削状態を示している。掘削用バケット本体７０には、内面掘削具７３および底面掘削具７６が設けられているので、拡底部１０２は内面と底面とが同時に掘削される。また、拡底部１０２の底面の中央部は、中央底面掘削板１２に取付けられた掘削具１２ａによって掘削される。これにより、杭孔１００の底部には内径Ｄ２を有する拡底部１０２が形成される。拡底杭の性能を示すパラメータの一つとして拡底率があり、この拡底率は拡底部１０２の外径Ｄ２から１００ｍｍを減じた径の面積を軸部１０１の径Ｄ１の面積で除すことにより示される。拡底率が大きいことは、軸部１０１に対して拡底部１０２が大きくなり、拡底杭の性能アップにつながる。
【００４６】
この実施の形態においては、杭孔１００の底部に位置する拡径状態の拡底掘削用バケット１０を掘削方向Ｆ１に回転させながら、上方に徐々に移動させることにより、任意の大きさの拡底部１０２を形成することが可能となる。すなわち、アースドリル機１の操作者は、測定深度データと外径測定データに基づく画像を見ながら掘削できるので、拡底掘削用バケット１０の上下方向の位置と掘削用バケット本体７０の半径方向の位置を調整することにより、任意の大きさの拡底部１０２を形成することが可能となる。
【００４７】
拡底部１０２の掘削が完了すると、拡底掘削用バケット１０の油圧シリンダ６０の配管６３ａには、作動油が圧送され、掘削用バケット本体７０は半径方向内方に移動を開始する。すなわち、油圧シリンダ６０の配管６３ａには、拡底掘削用バケット１０が図１８（ｅ）の拡径状態から図１８（ａ）の縮径状態になるまで、作動油が圧送される。油圧シリンダ６０の位置センサ６４からの電気信号に基づき、拡底掘削用バケット１０が完全に縮径して外径Ｄ３に到達したと判断された場合は、拡底掘削用バケット１０が杭孔１００から地表Ｇ側に引き上げられる。
【００４８】
図１９（ｄ）は、拡底掘削用バケット１０が杭孔１００から地表Ｇ側に引き上げら状態を示している。拡底掘削用バケット１０が地表Ｇ側に引き上げられると、油圧シリンダ６０の配管６３ｂに作動油が圧送され、拡底掘削用バケット１０は再び拡径する。拡底掘削用バケット１０は掘削した土砂１１０を把持しているので、拡底掘削用バケット１０の拡径に伴い把持されていた土砂１１０が地表Ｇ側に排出される。拡底掘削用バケット１０を拡径させた状態では、掘削用バケット本体７０の受け板７４には土砂１１０が残存しているので、拡底掘削用バケット１０を掘削方向Ｆ１に対して反対方向に回転させることにより、受け板７４の上面に残存している土砂１１０は遠心力によって外部に放出することができる。
【００４９】
図１６は、平行移動リンク機構４０における各リンク部材の連結部Ａ〜Ｆの動きを示している。図１６に示すように、油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量（線分Ｇ´Ｆ´−線分ＧＦ）に対する第一の昇降フレーム２０の上下方向の移動量（線分ＤＤ´）について比較すると、油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量に対して第一の昇降フレーム２０の上下方向の移動量が大となることが判る。また、油圧シリンダ６０の動きを示す線分Ｆ−Ｆ´および線分Ｇ−Ｇ´は、軸心Ｐに対して平行状態を保つので、油圧シリンダ６０の姿勢は、平行移動リンク機構４０の動きに影響されず、油圧シリンダ６０と杭孔１００の軸部１０１との干渉を確実に防止することができる。
【００５０】
図１７は、平行移動リンク機構４０における下側リンク部材４３と第二の連結リンク部材４１との動作関係を示している。油圧シリンダ６０が最も収縮した状態（拡底掘削用バケット１０の拡径状態）では、下側リンク部材４３の支点として機能する連結部Ｄと力点として機能する連結部Ａとの距離はＬ２となっている。また、油圧シリンダ６０が最も伸長した状態（拡底掘削用バケット１０の縮径状態）では、下側リンク部材４３の支点として機能する連結部Ｄと力点として機能する連結部Ａとの距離はＬ１となっている。距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも大となるので、拡底掘削用バケット１０の縮径状態において下側リンク部材４３の連結部Ｃに作用する荷重Ｐ１のほうが、拡径状態における連結部Ｃに作用する荷重Ｐ２よりも大となる。
【００５１】
このように、平行移動リンク機構４０に図１７の構造を採用することすることにより、掘削用バケット本体７０の内側に取り込まれた土砂１１０を大きな荷重Ｐ１をもって圧縮することができる。また、油圧シリンダ６０は、伸長時にはピストン６１の全面に油圧が作用することになるので、伸長時は収縮時よりも大きな駆動力を得ることができる。その結果、拡底部１０２の掘削により生じた土砂１１０を掘削用バケット本体７０の内側により多く取り込んでも、掘削用バケット本体７０の外径Ｄ３は杭孔１００の軸部１０１の内径Ｄ１よりも縮径することが可能となり、拡底部１０２に位置する拡底掘削用バケット１０を杭孔１００の軸部１０１を介して地上側に確実に引き上げることが可能となる。
【００５２】
また、掘削用バケット本体７０の内側に取り込まれた土砂１１０の地上側への排出は、複数回にわたって行われるが、拡底掘削用バケット１０の縮径力の増大により、従来よりも一回当たりの土砂１１０の取り込み量を多くできるので、地上側への土砂１１０の排出回数を低減することができる。さらに、上側リンク部材４４の上下方向に貫通する空間部Ｓに、板状の第二の連結リンク部材４１が揺動可能に挿通されるので、平行移動リンク部４０Ｌをコンパクト化することが可能となる。これにより、拡底掘削用バケット１０の軽量化が図れるとともに、拡底掘削用バケット１０による掘削後の土砂の取り込み量をさらに増加させることが可能となる。
【００５３】
この実施の形態においては、拡底掘削用バケット１０においては、第一の昇降フレーム２０の上下方向の移動量が油圧シリンダ６０の上下方向の伸縮量よりも大となるので、油圧シリンダ６０を伸縮量を短く設定しても、掘削用バケット本体７０のポール１１に対する半径方向の移動量を大に確保することができる。油圧シリンダ６０の伸縮量を短く設定できるということは、拡底掘削用バケット１０の上下方向の高さＨ２を低くできることを意味する。したがって、拡底掘削用バケット１０は、拡底率の大きな杭孔を掘削する性能を維持しつつ、上下方向の高さＨ２を低くすることが可能となり、吊上げ高さが低い機種の掘削機であっても拡底掘削用バケット１０を使用することができる。これにより、杭孔１００の掘削作業に関する制約条件を緩和することができるとともに、吊上げ高さが低い機種の掘削機の利用価値を高めることができる。
【００５４】
杭孔１００が所定の形状に施工された後は、図１９（ｄ）に示す杭孔１００への生コンクリート打設が行われ、生コンクリートは杭孔１００の拡底部１０２から所定の高さになるまで供給される。生コンクリート打設が終了すると、杭孔１００の開口部は土砂１１０により埋め戻される。また、拡底掘削用バケット１０は、高さが低くできることにより、掘削機としてのアースドリル機１は、拡底掘削用バケット１０を高さＨ１に積み上げられた土砂１１０の上方に位置させることも可能となる。
【００５５】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、拡底掘削用バケット１０を杭孔１００の軸部１０１の内径よりも縮径した状態で杭孔１００の底部に移動させた後、拡底掘削用バケット１０を拡径させた状態で拡底掘削用バケット１０を上方に移動させて拡底部１０２を所定の形状にしているが、拡底掘削用バケット１０を杭孔１００の底部の上方で拡径させた後、拡底掘削用バケット１０を下方に移動させて所定の形状の拡底部１０２を形成するようにしてもよい。
【００５６】
また、この実施の形態においては、１本の油圧シリンダ６０によって１組の平行移動リンク機構４０を駆動する構成としているが、１本の油圧シリンダ６０を用いて複数の平行移動リンク機構４０を駆動する構成とすることも可能である。
【００５７】
さらに、この実施の形態においては、下側リンク部材４３と連結ブラケット４２は、別部材から構成され、溶接によって一体化するようにしているが、下側リンク部材４３を連結ブラケット４２の形状を含む一つの部材から構成し、上部に連結部Ａを形成する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１              アースドリル機（掘削機）
１０            拡底掘削用バケット
１１            ポスト
２０            第一の昇降フレーム
３０            第二の昇降フレーム
４０            平行移動リンク機構
４０Ｌ          平行移動リンク部
４１            第二の連結リンク部材
４３            下側リンク部材
４４            上側リンク部材
６０            油圧シリンダ
７０            掘削用バケット本体
８０            スタビライザ
１００          杭孔
１０１          軸部
１０２          拡底部
【図１】
2010281125.tif 000003
【図２】
2010281125.tif 000004
【図３】
2010281125.tif 000005
【図４】
2010281125.tif 000006
【図５】
2010281125.tif 000007
【図６】
2010281125.tif 000008
【図７】
2010281125.tif 000009
【図８】
2010281125.tif 000010
【図９】
2010281125.tif 000011
【図１０】
2010281125.tif 000012
【図１１】
2010281125.tif 000013
【図１２】
2010281125.tif 000014
【図１３】
2010281125.tif 000015
【図１４】
2010281125.tif 000016
【図１５】
2010281125.tif 000017
【図１６】
2010281125.tif 000018
【図１７】
2010281125.tif 000019
【図１８】
2010281125.tif 000020
【図１９】
2010281125.tif 000021