(57)【要約】【課題】地盤を円滑に掘削することができる掘削バケットを提供すること。【解決手段】本発明では、掘削装置のケリーバに接続される中空状のバケット本体（３）の下端に掘削刃（２０）を設けるとともに、バケット本体（３）にバケット爪（３１）をバケット本体（３）の内側に向けて開閉可能に設けた掘削バケット（１）において、掘削刃（２０）で掘削した地盤を切断するための切断手段（６）を有することにした。また、前記切断手段（６）は、ケリーバの押圧動作又は引張動作に連動して切断刃（２１）をバケット本体（３）の中心側に向けて移動可能とすることにした。そして、掘削刃（２０）で地盤を掘削した後に、掘削した地盤を切断刃（２１）で切断し、その後、切断した地盤をバケット爪（３１）で保持し、地上に排出することにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置のケリーバに接続される中空状のバケット本体の下端に掘削刃を設けるとともに、バケット本体にバケット爪をバケット本体の内側に向けて開閉可能に設けた掘削バケットにおいて、
掘削刃で掘削した地盤を切断するための切断手段を有することを特徴とする掘削バケット。
【請求項２】
前記切断手段は、ケリーバの押圧動作又は引張動作に連動して切断刃をバケット本体の中心側に向けて移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の掘削バケット。
【請求項３】
掘削装置のケリーバに接続したバケット本体の下端に設けた掘削刃で地盤を掘削した後に、バケット本体に開閉可能に設けたバケット爪で掘削した地盤を保持し、地上に排出する掘削方法において、
掘削刃で地盤を掘削した後に、掘削刃で掘削した地盤をバケット本体に設けられた切断刃で切断することを特徴とする掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削する掘削装置で使用される掘削バケット及び掘削バケットを用いた掘削方法に関するものであり、特に、掘削装置のケリーバに接続される中空状のバケット本体の下端に掘削刃を設けるとともに、バケット本体にバケット爪をバケット本体の内側に向けて開閉可能に設けた掘削バケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、場所打ち杭工法などにおいては、アースドリル機等の掘削装置の回転駆動軸（ケリーバ）の下端に掘削バケットを着脱自在に装着し、掘削バケットを用いて地盤の掘削を行っている。
【０００３】
この掘削バケットとしては、中空円筒状のバケット本体の下端に掘削刃を設けるとともに、バケット本体にバケット爪をバケット本体の内側に向けて開閉可能に設けた構成のものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、従来においては、回転駆動軸を回転させることで掘削バケットの掘削刃で地盤を円筒状に掘削し、その後、バケット爪をバケット本体の内側に向けて閉塞することで円筒状に掘削した地盤をバケット本体の内側で保持し、その後、掘削バケットを地上に引き上げ、バケット爪を開放して掘削した地盤を排出する。これを繰り返し行うことで、地盤を所定深さまで掘削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６０１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の掘削バケットでは、掘削バケットの掘削刃で円筒状に掘削するために、掘削した地盤が水平方向に分断されておらず、バケット爪を閉塞させても掘削した地盤を良好に保持して引き上げることが困難であった。
【０００７】
そのため、従来の掘削バケットを用いた掘削方法では、地盤を円滑に掘削することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、請求項１に係る本発明では、掘削装置のケリーバに接続される中空状のバケット本体の下端に掘削刃を設けるとともに、バケット本体にバケット爪をバケット本体の内側に向けて開閉可能に設けた掘削バケットにおいて、掘削刃で掘削した地盤を切断するための切断手段を有することにした。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記切断手段は、ケリーバの押圧動作又は引張動作に連動して切断刃をバケット本体の中心側に向けて移動可能とすることにした。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明では、掘削装置のケリーバに接続したバケット本体の下端に設けた掘削刃で地盤を掘削した後に、バケット本体に開閉可能に設けたバケット爪で掘削した地盤を保持し、地上に排出する掘削方法において、掘削刃で地盤を掘削した後に、掘削刃で掘削した地盤をバケット本体に設けられた切断刃で切断することにした。
【発明の効果】
【００１１】
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
【００１２】
すなわち、本発明では、掘削装置のケリーバに接続される中空状のバケット本体の下端に掘削刃を設けるとともに、バケット本体にバケット爪をバケット本体の内側に向けて開閉可能に設けた掘削バケットにおいて、掘削刃で掘削した地盤を切断するための切断手段を有することにしているために、切断手段を用いて地盤を切断することで掘削した地盤をバケット爪で良好に保持して引き上げることができ、地盤を円滑に掘削することができる。
【００１３】
特に、ケリーバの押圧動作又は引張動作に連動して切断刃をバケット本体の中心側に向けて移動可能とした場合には、掘削装置が配置される地上と掘削バケットが配置される地中との間で切断刃を移動させるための油圧回路などを設ける必要が無くなり、故障等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る掘削バケットを示す平面図。
【図２】同側面図。
【図３】同平面断面図。
【図４】同側面断面図。
【図５】同動作説明図（ケリーバ押圧動作時、（ａ）平面断面図、（ｂ）側面断面図）。
【図６】同動作説明図（ケリーバ引張動作時）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る掘削バケットの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る掘削バケットは、従来より公知の場所打ち杭工法などにおいて用いられるアースドリル機等の掘削装置のケリーバ（回転駆動軸）の下端に着脱自在に装着されるものであり、ケリーバの回転とともに掘削バケットを回転させて地盤を掘削するものである。
【００１６】
図１〜図４に示すように、掘削バケット１は、正転（平面視で右回り）及び逆転（平面視で左回り）可能かつ押圧（下降）及び引張（上昇）可能なケリーバに接続される角柱状の駆動軸２に中空円筒状のバケット本体３を連動機構４を介して接続し、バケット本体３に地盤を掘削するための掘削手段５と掘削した地盤を切断する切断手段６と切断した地盤を保持する保持手段７とを設けている。
【００１７】
バケット本体３は、中空円筒状の胴体８の上部開口に円環板状の蓋体９を取付けている。胴体８には、下部に複数個（ここでは、４個）の内外に貫通する開口10を円周方向に間隔をあけて形成するとともに、下端部に掘削手段５を設けている。蓋体９には、上部に連動機構４を設けている。なお、バケット本体３は、掘削手段５で掘削した地盤を中空部に収容するようになっている。
【００１８】
連動機構４は、駆動軸２の下端部に水平方向へ向けて張り出した円板状の押圧板11を取付けるとともに、駆動軸２の下端部に円柱状の内軸12を押圧板11を介して取付けている。また、連動機構４は、内軸12の外周部に円筒状の中軸13を回動及び昇降可能に設け、中軸13の外周部に円筒状の外軸14を回動及び昇降可能に設けている。押圧板11には、切断手段６が連動連結されている。内軸12及び中軸13は、バケット本体３の円環状の蓋体９の中心部に貫通させている。中軸13の下端部には、バケット本体３の内周部に沿って昇降する円板状の昇降板15が取付けられている。外軸14の下端部には、バケット本体３の蓋体９の上部が取付けられている。
【００１９】
この連動機構４は、掘削時にバケット本体３が地中で静止している状態において、駆動軸２（ケリーバ）の回転（正転又は逆転）及び昇降（押圧又は引張）に連動して、次のように内軸12や中軸13や外軸14を動作させるように構成している。
【００２０】
すなわち、連動機構４は、駆動軸２の正転に伴って内軸12を正転させた場合、内軸12の正転に連動して中軸13及び外軸14も正転し、外軸14の正転に伴ってバケット本体３が正転するようにしている。
【００２１】
一方、連動機構４は、駆動軸２の逆転に伴って内軸12を逆転させた場合、内軸12が基準となる角度から第１の所定角度（たとえば、０度〜３０度）まで逆転する間では、駆動軸２の押圧又は引張に連動して内軸12と中軸13と外軸14とが一体となって下降又は上昇し、それに伴ってバケット本体３も下降又は上昇するようにしている。また、内軸12が第１の所定角度から第２の所定角度（たとえば、３０度〜６０度）まで逆転する間では、駆動軸２の引張に連動して内軸12と中軸13と外軸14とが一体となって上昇し、それに伴ってバケット本体３も上昇するようにしているが、駆動軸２の押圧に連動して内軸12だけが下降し、それに伴って押圧板11が静止状態のバケット本体３に対して下降するようにしている。この駆動軸２を押圧した状態では、駆動軸２の正転又は逆転に連動して内軸12と中軸13と外軸14が正転又は逆転し、バケット本体３が正転又は逆転するようにしている。さらに、内軸12が第２の所定角度から第３の所定角度（たとえば、６０度〜９０度）まで（押圧も引張もされない状態で）逆転する間では、駆動軸２の引張に連動して内軸12と中軸13だけが上昇し、それに伴って昇降板15が静止状態のバケット本体３に対して上昇するようにしている。なお、内軸12が第２の所定角度から第３の所定角度まで逆転する間では、駆動軸２の上昇に連動して、内軸12だけが下降するようにしてもよく、また、内軸12と中軸13と外軸14とが一体となって下降するようにしてもよい。内軸12を第３の所定角度以上に逆転させた場合には、内軸12の逆転に連動して中軸13及び外軸14も逆転し、外軸14の逆転に伴ってバケット本体３が逆転するようにしている。上記の説明において、バケット本体３を下降させた場合、地中においてバケット本体３に上向きの反力がかかるために実際にはバケット本体３が地中で下降していくわけではなく地中でバケット本体３が下降する方向に力が作用するだけで静止した状態が保持される。
【００２２】
この連動機構４は、たとえば、内軸12の外周部に設けた矩形凸状のキー16を中軸13の内周部に形成した所定凹形状のキー溝17に収容して内軸12と中軸13とをキー嵌合させるとともに、中軸13の外周部に設けた矩形凸状のキー18を外軸14の内周部に形成した所定凹形状のキー溝19に収容して中軸13と外軸14とをキー嵌合させることで適宜形成することができる。
【００２３】
掘削手段５は、バケット本体３の胴体８の下端部に複数個（ここでは、２４個）の掘削刃20を円周方向に間隔をあけて取付けている。掘削刃20は、胴体８の外周端縁から中心部に向けて半径方向（逆向き）に張り出させている。掘削手段５は、掘削刃20で地盤を円筒状に掘削する。掘削刃20で周囲が掘削された円柱状の地盤は、バケット本体３の中空部に収容される。
【００２４】
切断手段６は、バケット本体３の胴体８の下端内周部に胴体８の内周面に沿った円弧形状の切断刃21をバケット本体３の中心部へ向けて移動（回動）自在に配設している。この切断刃21は、押圧板11に駆動機構22を介して連動連結されている。
【００２５】
駆動機構22は、バケット本体３の蓋体９の上部に上下に伸延する油圧式の駆動ピストン23を取付けている。この駆動ピストン23は、上下に昇降するピストンロッド24の上端を押圧板11の下面に接離自在に当接させ、スプリング25で上方に付勢させている。これにより、押圧板11の下降に伴ってピストンロッド24が下降して作動油を押圧し、その後、押圧板11の上昇に伴ってピストンロッド24が上昇（所定位置まで復帰）して作動油を引張する。この駆動ピストン23には、蓋体９の上部に基端部を回動自在に取付けた左右に伸延する油圧式のシリンダー26が油圧ホース等を介して接続されている。このシリンダー26は、駆動ピストン23で押圧又は引張される作動油で伸縮動作する。シリンダー26の左右に伸縮するシリンダーロッド27の先端には、バケット本体３の胴体８に中空状のカバー28で回動自在に支持される駆動軸29の上端部がアーム30を介して接続されている。また、駆動軸29の下端部には、切断刃21の基端部が接続されている。これにより、図５に示すように、駆動ピストン23でシリンダー26を伸長させると、駆動軸29が回転して切断刃21の先端をバケット本体３の中心部へ向けて移動させ、一方、駆動ピストン23でシリンダー26を収縮させると、駆動軸29が逆向きに回転して切断刃21の先端をバケット本体３の中心部から内周部へ向けて移動させる。なお、切断刃21や駆動軸29は、胴体８の外周端縁から中心部に向けて半径方向（逆向き）に張り出させた掘削刃20の範囲内において胴体８の内周部に収容しており、掘削時に地盤が直接衝突して破損するのを防止している。
【００２６】
切断手段６は、バケット本体３を回転させるとともに切断刃21の先端をバケット本体３の中心部へ向けて移動させることによって、掘削刃20で周囲が掘削された円柱状の地盤を切断刃21によって水平に切断することができる。
【００２７】
保持手段７は、バケット本体３の胴体８に形成した各開口10にバケット爪31の上端部を回動自在に取付けている。このバケット爪31は、昇降板15に駆動機構32を介して連動連結されている。
【００２８】
駆動機構32は、昇降板15の下面外周部に駆動ロッド33の上端部を回動自在に取付けるとともに、駆動ロッド33の下端部をバケット爪31の内周先端部に回動自在に取付けている。これにより、図６に示すように、昇降板15の昇降に伴って駆動ロッド33が昇降することで、各バケット爪31がバケット本体３の内側に開閉するようにしている。なお、閉塞状態においてバケット爪31や駆動ロッド33は、胴体８の外周端縁から中心部に向けて半径方向（逆向き）に張り出させた掘削刃20の範囲内において胴体８の内周部に収容しており、掘削時に地盤が直接衝突して破損するのを防止している。
【００２９】
保持手段７は、バケット爪31をバケット本体３の内側へ向けて閉塞させることによって、掘削刃20で周囲が掘削された円柱状の地盤の外周をバケット爪31で保持することができる。
【００３０】
掘削バケット１は、以上に説明したように構成しており、以下に説明するようにして地盤を掘削する。
【００３１】
まず、掘削装置を用いてケリーバを正転させることによって掘削バケット１を正転させる。これにより、所定の深さまで掘削バケット１の掘削刃20で地盤を円筒状に掘削する。
【００３２】
その後、ケリーバを上記第１の所定角度から第２の所定角度までの範囲に逆転させる。その状態で、ケリーバを押圧（下降）させながら正転させる。これにより、ケリーバの押圧に伴って押圧板11が下降して、切断刃21がバケット本体３の中心部へ向けて移動するとともに、ケリーバの正転に伴ってバケット本体３が正転する。このように、バケット本体３を回転させるとともに切断刃21の先端をバケット本体３の中心部へ向けて移動させることによって、掘削刃20で周囲が掘削された円柱状の地盤を切断刃21によって水平に切断する。
【００３３】
その後、ケリーバを上記第２の所定角度から第３の所定角度までの範囲に逆転させる。その状態でケリーバを引張（上昇）させながら逆転させる。これにより、ケリーバの引張に伴って昇降板15が上昇して、バケット爪31がバケット本体３の内側に向けて閉塞する。このように、バケット爪31をバケット本体３の内側へ向けて閉塞させることによって、掘削刃20で周囲が掘削された後に切断刃21で水平に切断された円柱状の地盤をバケット本体３の中空部内においてバケット爪31で保持する。そして、ケリーバを逆転しながら上昇させることで、バケット爪31で保持した地盤を地上に排出する。
【００３４】
以上の作業を繰り返して行うことで、掘削バケット１を用いて地盤を所定の深さまで掘削することができる。
【００３５】
なお、掘削バケット１の下端部に従来のドリリングバケットの円錐状の掘削部を着脱自在に装着できるようにして、土砂等からなる比較的軟弱な地盤は掘削バケット１の下端に取付けた円錐状の掘削部で掘削しながらバケット本体３の中空部に収容するようにし、岩盤等からなる比較的強固な地盤は上述したように掘削バケット１で掘削するようにしてもよい。
【００３６】
以上に説明したように、上記掘削バケット１では、掘削刃20で掘削した地盤を切断するための切断手段６を有しているために、切断手段６を用いて地盤を切断することで掘削した地盤をバケット爪31で良好に保持して引き上げることができ、地盤を円滑に掘削することができる。
【００３７】
また、上記掘削バケット１では、ケリーバの押圧動作又は引張動作に連動して切断刃21をバケット本体３の中心側に向けて移動可能としているために、掘削装置が配置される地上と掘削バケット１が配置される地中との間で切断刃21を移動させるための油圧回路などを設ける必要が無くなり、故障等の発生を防止することができる。
【００３８】
なお、上記掘削バケット１では、保持手段７とは別個に切断手段６を設ける構成としているが、これに限られず、保持手段７のバケット爪31をバケット本体３の中心部に向けて水平に閉塞するようにし、バケット爪31の先端部に切断刃21を形成して、地盤を水平に切断できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  掘削バケット                      ２  駆動軸
３  バケット本体                      ４  連動機構
５  掘削手段                          ６  切断手段
７  保持手段                          ８  胴体
９  蓋体                              10  開口
11  押圧板                            12  内軸
13  中軸                              14  外軸
15  昇降板                            16  キー
17  キー溝                            18  キー
19  キー溝                            20  掘削刃
21  切断刃                            22  駆動機構
23  駆動ピストン                      24  ピストンロッド
25  スプリング                        26  シリンダー
27  シリンダーロッド                  28  カバー
29  駆動軸                            30  アーム
31  バケット爪                        32  駆動機構
33  駆動ロッド
【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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