JP3922435B2 - アースドリル用掘削バケット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、転石層の掘削に好適なアースドリル用掘削バケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の掘削方法として、円錐状の底蓋を有する掘削バケットをケリーバの下端に固定し、掘削バケットを下方へ押圧しながら回転させ、底蓋に設けた掘削刃で縦穴の底面を掘削しながら、底蓋の開口部から掘削バケット内へ掘削土砂を取り込んで、地盤を順次掘削するアースドリル工法が広く採用されている。
【０００３】
しかし、このアースドリル工法では、玉石や転石等を底蓋の開口部から掘削バケット内へ取り込むことができないことから、このような玉石や転石等を含む転石層を掘削する際には、ハンマグラブバケットなどへの段取り替え作業が必要となりその作業が煩雑であった。
【０００４】
そこで、このような段取り替え作業を簡略にするため、特開２００１−９０４６５公報に記載のように、ケリーバの下端に着脱自在に取付けられるアースドリル用掘削バケットであって、下端に掘削刃を有する下面開口の略円筒状のバケット本体と、バケット本体内に収容されて、掘削刃により掘削されてバケット本体内に収容された掘削物を掴む開閉式のバケット爪と、このバケット爪を開閉させる油圧シリンダとを備えたものが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に記載のアースドリル用掘削バケットによれば、転石層を掘削する際には、ケリーバの下端に従来の掘削バケットに代えてこの掘削バケットを取り付けて掘削できるので、段取り替えを比較的容易に行えるが、油圧シリンダにより開閉式バケットを開閉駆動させており、しかもこの油圧シリンダは掘削バケットとともに回転するので、掘削バケットの構造が複雑になり、その製作コストが高くなるとともに、掘削バケットの交換に際しては、油圧系をも接続し直す必要があり、掘削バケットの交換作業が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、安価に製作可能で、しかもケリーバに対する取付けが容易なアースドリル用掘削バケットを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用】
本発明に係るアースドリル用掘削バケットは、下面を開口した円筒状のバケット本体と、前記バケット本体の下端に周方向に間隔をあけて取り付けた複数の掘削刃と、前記バケット本体の周面に沿った開放位置と、バケット本体の下面側を閉鎖した閉鎖位置とにわたって開閉可能にバケット本体に設けたバケット爪と、ケリーバの回転力及び押圧力をバケット本体に伝達する、バケット本体に同軸状に設けた軸部材であって、バケット本体に対して上下方向に一定距離だけ相対移動可能となした軸部材と、前記バケット本体に対する軸部材の上方への相対移動によりバケット爪を閉鎖位置に操作し、下方への相対移動によりバケット爪を開放位置へ操作する操作部材と、前記軸部材をバケット本体に対して上方へ付勢する付勢手段と、前記バケット爪を開放位置において開閉不能にロック可能なロック手段とを備えたものである。
【０００８】
地盤を掘削する際には、先ず地盤の掘削位置にケーシング圧入装置を設置して、ケーシング圧入装置にケーシングチューブを縦向き姿勢にセットし、ケーシング圧入装置によりケーシングチューブを地盤に圧入する。次に、ドリルユニットのケリーバの下端に円錐状の底蓋を有する周知の構成の掘削バケットを取り付けて、移動式クレーンでドリルユニットを吊り上げ、掘削バケットをケーシングチューブに装着するとともに、ドリルユニットのチャッキング手段でケーシングチューブの上端を保持して、ドリルユニットをケーシングチューブに組み付け、ドリルユニットによりケリーバを介して掘削バケットを回転させながら下方へ移動させ、掘削バケットにより地盤を掘削する。そして、掘削バケットが土砂で一杯になったときに、掘削バケットをドリルユニットとともにクレーンで上方へ移動させて、ケーシングチューブから抜き取り、所定の排砂エリアにおいて底蓋を開放して掘削バケット内の土砂を排出することになる。
【０００９】
このようにしてケーシングチューブを順次圧入しながら掘削バケットにより地盤を掘り進み、掘削バケットの下端が転石層に至ると、バッケト及びドリルユニットをケーシングチューブから抜き取って、掘削バケットに代えて本発明に係る掘削バケットをケリーバの下端に取付けてから、掘削バケットをケーシングチューブに挿入して、ドリルユニットをケーシングチューブに固定し、バケット本体を回転させながら下方へ移動させ、バケット本体の下端に設けた掘削刃により地盤を掘削することになる。より具体的には、バケット本体が回転しながら下方へ移動してその下端が地盤に押し当てられると、付勢手段の付勢力に抗して軸部材がバケット本体に対して相対的に下方へ移動し、操作部材を介してバケット爪が開放位置に操作され、ロック手段によりバケット爪が開放位置において開閉不能にロックされる。こうしてバケット爪を開放位置にロックした状態で、掘削刃により転石層の掘削を行い、掘削した玉石や転石をバケット本体内に収容する。尚、バケット爪を開放位置にロックしていないと、掘削爪に引っ掛かった玉石や転石等をバケット本体内へ誘導するため、バケット本体を上下動させたときにバケット本体の上方への移動によりバケット爪が閉鎖位置側へ回動し、下方への移動時にバケット爪に玉石や転石等が引っ掛かって、バケット爪が破損することがあるので、開放位置にロックすることになる。
【００１０】
そして、バケット本体内が掘削した玉石や転石などで一杯になってから、ロック手段を解除して、ケリーバとともに軸部材を上方へ移動させると、掘削孔の内面とバケット本体の周面との摩擦抵抗と付勢手段の付勢力とバケット本体の自重とにより、軸部材だけがバケット本体と相対的に上方へ移動し、バケット爪が閉鎖されて、掘削した玉石や転石が下方へ脱落しないようにバケット本体内に保持され、更に軸部材を上方へ移動させると、玉石や転石を保持した状態でバケット本体が軸部材とともに上方へ移動する。こうして、バケット本体を吊り上げてこれを現場の排砂エリアに載置すると、ケリーバ及びその回転装置や押圧装置などの自重により、軸部材がバケット本体に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪が開放され、バケット本体内に収容されていた掘削土砂が外部へ排出されることになる。
【００１１】
このように、このアースドリル用掘削バケットでは、アースドリルのバケットに代えてこの掘削バケットをケリーバに組み付けることで、下面の大きな開口部から玉石や転石をバケット本体内へ導入して外部へ排出できるので、アースドリルをハンマグラブバケットなどに交換して掘削する場合のように、煩雑な段取り替え作業を行うことなく容易に転石層を掘削できる。しかも、バケット本体に対する軸部材の上下方向への相対移動を利用してバケット爪を開閉できるので、油圧シリンダを用いて開閉する場合と比較して、掘削バケットの構成を格段に簡略でき、その製作コストを低減できるとともに、油圧系の接続が不要となるので、掘削バケットをケリーバに対して容易に組み付けることが可能となる。
【００１２】
ここで、前記軸部材とバケット本体とを一定角度の範囲内において相対回転可能となし、ロック手段として、軸部材を掘削方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の下方への相対移動を規制して、バケット爪を開放位置において開閉不能にロックし、軸部材を掘削方向とは逆方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の軸方向への相対移動を許容して、開放位置に対するバケット爪のロックを解除する、ロック操作部をバケット本体と軸部材とに形成することが好ましい。このように構成すると、ケリーバの回転力を有効活用して、バケット爪を開放位置にロックしたり、開放位置におけるバケット爪のロックを解除することができるので、ロック手段の製作コストを低減できる。
【００１３】
前記バケット本体の周壁部に開口部を形成し、開放位置においてこの開口部を閉鎖するようにバケット爪を設けてもよい。このように構成すると、バケット本体に開口部を形成するために切り抜いた端材を利用してバケット爪を製作できるので、掘削バケットの製作コストを低減できる。しかも、バケット爪をバケット本体の板厚内に配置できるので、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００１４】
前記バケット本体の外周面に開口部からのバケット爪の突出を規制する規制部材を設けてもよい。このように構成すると、バケット爪の下端部がバケット本体外へ突出することを確実に防止して、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００１５】
前記軸部材とバケット本体間における回転力伝達部とロック手段とをバケット本体の上壁部よりも上側に設けてもよい。この場合には、回転力伝達部間やロック手段への砂や石の噛み込みを防止して、該部分の破損を防止でき掘削バケットの作動の安定性を向上できる。また、ロック手段をバケット本体の上壁部よりも上側に配置すると、ロック手段の作動を目で確認することが可能となり、掘削バケットによる作業性を向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、地盤掘削設備１は、地盤の掘削位置にケーシングチューブ２を順次圧入するケーシング圧入装置３と、下端に掘削用のアタッチメントとして掘削バケット４を着脱自在に取り付けたドリルユニット５とを備えている。
【００１７】
ケーシング圧入装置３はケーシングチューブ２を旋回させながら地盤に対して圧入する周知の構成のものであり、ドリルユニット５は、ケーシングチューブ２の上端部を保持するチャッキング手段６と、ケーシングチューブ２と同軸状に配置されるケリーバ７と、ケリーバ７を正方向と逆方向とに切り換え可能に回転駆動する回転駆動手段と、ケリーバ７を上下駆動する圧入引抜手段とを備えた周知の構成のものである。
【００１８】
この地盤掘削設備１により地盤を掘削する際には、図７に示すように、ケリーバ７の下端にアタッチメントとして、下端に円錐状の底蓋８を有し、底蓋８に掘削刃を設けるとともに掘削した土砂を内部へ導入するための開口部を形成した、周知の構成の円筒状の掘削バケット９を取り付けて、ケーシングチューブ２を順次圧入しながら掘削バケット９で掘削を行い、掘削バケット９が玉石や転石等を含む転石層Ｔにまで至って掘削バケット９による掘削が困難になったときには、図１に示すように、アタッチメントとして掘削バケット９に代えて本発明に係る掘削バケット４を取り付けて掘り進むことになる。
【００１９】
掘削バケット４は、図２〜図４に示すように、下面を開口した円筒状のバケット本体１０と、バケット本体１０の下端に周方向に間隔をあけて取り付けた複数の掘削刃１１と、バケット本体１０に開閉自在に設けたバケット爪１２と、バケット本体１０に同軸状に設けられて、ケリーバ７の回転力及び押圧力をバケット本体１０に伝達する軸部材１３であって、バケット本体１０に対して上下方向に一定距離だけ相対移動可能となした軸部材１３と、バケット本体１０に対する軸部材１３の上下方向への相対移動によりバケット爪１２を開閉操作する操作部材１４と、軸部材１３をバケット本体１０に対して上方へ付勢する圧縮コイルバネからなる付勢手段１５と、バケット爪１２を開放位置において開閉不能にロック可能なロック手段１６とを備えている。
【００２０】
バケット本体１０の上壁部には扇状の４つの開口部１７が形成され、この開口部１７からバケット本体１０内の空気や水を排出できるように構成されている。但し、開口部１７の形状や個数は任意に設定可能である。
【００２１】
バケット本体１０の上壁部の下面側には補強フレーム１８が略十文字状に設けられ、補強フレーム１８及び上壁部の中央部にはガイドボス１９が挿通固定され、ガイドボス１９の上側にはスペーサプレート２０が固定され、スペーサプレート２０の上側にはロックプレート２１が固定されている。
【００２２】
バケット本体１０の周壁部にはバケット爪１２よりもやや大きなサイズの２つの開口部２２が形成され、バケット爪１２は周壁部に沿うように開口部２２に嵌め込また図３に図示の開放位置と、バケット本体１０の下面側を閉鎖するように下端を内側に回動させた図４に図示の閉鎖位置とにわたって、開口部２２の上縁部に設けた枢支ピン２３に開閉自在に支持されている。但し、開口部２２を省略してバケット本体１０の周壁部の内側にバケット爪１２を開閉自在に枢支してもよい。また、バケット爪１２は、操作性や強度を十分に確保するため２つだけ設けたが、強度的に許すならば２つ以外の個数設けることも可能である。更に、バケット爪１２の厚さは、開放位置において玉石や転石等がバケット爪１２の下端に引っ掛からないようにするため、バケット本体１０の厚さの範囲内に設定することが好ましい。更にまた、資源を有効活用するため、バケット本体１０に開口部２２を形成したときに発生する端材を利用してバケット爪１２を構成することが好ましい。
【００２３】
バケット本体１０の下端部には、円周一定間隔おきに複数の掘削刃１１が下方へ突出状に設けられ、この掘削刃１１により、転石層Ｔが掘削されることになる。掘削刃１１の形状や個数は任意に設定可能であるが、摩耗や破損時には交換できるように着脱可能の取付けることが好ましい。
【００２４】
軸部材１３は、ロックプレート２１とスペーサプレート２０とガイドボス１９とを挿通して設けられ、軸部材１３の上端部には角筒状の嵌合部２５が形成され、軸部材１３は嵌合部２５をケリーバ７の下端に嵌合させてピン部材を装着することで、ケリーバ７に対して相対回転不能でしかも軸方向に相対移動不能に連結されている。
【００２５】
操作部材１４について説明すると、軸部材１３の下端部にはバケット本体１０内において側方へ略水平に延びる１対のレバー部材２６が設けられ、レバー部材２６の外端部には下方へ延びるリンクロッド２７が回動自在に連結され、リンクロッド２７の下端部はバケット爪１２の枢支ピン２３からバケット本体１０の中央部側へ延びる連結リンク２８の端部に回動自在に連結され、軸部材１３がバケット本体１０に対して上方へ相対移動すると、バケット爪１２が閉鎖位置側へ回動し、軸部材１３がバケット本体１０に対して下方へ相対移動すると、バケット爪１２が開放位置側へ回動するように構成されている。尚、操作部材１４としては、軸部材１３の上下方向の移動に連動させてバケット爪１２を開閉操作可能なものであれば、上述した以外の任意の構成のリンク機構やそのたの機構を用いたものを採用してもよい。
【００２６】
軸部材１３の上端近傍部には鍔部２９ａが形成され、鍔部２９ａとロックプレート２１間には圧縮コイルバネからなる付勢手段１５が設けられ、この付勢手段１５により、軸部材１３はバケット本体１０に対して常時上方へ付勢され、バケット爪１２は操作部材１４を介して閉鎖位置側へ常時付勢されている。
【００２７】
軸部材１３の下端近傍部には鍔部２９ｂが形成され、この鍔部２９ｂがガイドボス１９の下面に当接することで、バケット本体１０に対する軸部材１３の上方への移動が規制され、鍔部２９ｂがガイドボス１９の下面に当接した状態で、バケット爪１２が閉鎖位置に保持されるように構成されている。
【００２８】
軸部材１３とバケット本体１０間において回転力を伝達する回転力伝達部について説明すると、図３〜図６に示すように、軸部材１３の途中部には上下方向に延びる１対の突条３０が軸部材１３の中心を挟んで対称的に設けられ、ガイドボス１９及びスペーサプレート２０の内周部には突条３０が挿通する１対の回転許容溝３２が周方向に一定角度α１の範囲に形成され、軸部材１３は回転許容溝３２の形成角度α１から突条３０の形成角度γ１を差し引いた角度α２の範囲内においてバケット本体１０と相対回転できるように構成され、それ以上に大きく相対回転したときには、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａ又は他端部３２ｂに当接して規制され、軸部材１３とバケット本体１０とが一体的に回転するように構成されている。但し、ガイドボス１９又はスペーサプレート２０の一方に関しては、回転許容溝３２を省略し、その内径を突条３０の外径よりも大径に構成してもよい。また、突条３０の本数は任意に設定可能であるが、突条３０の本数と同じ個数だけ回転許容溝３２を形成する必要があるので、回転許容溝の形成範囲を十分に確保するため、突条３０の本数は１〜４本に設定することが好ましい。更に、突条３０の形成角度γ１は、突条の強度を十分に確保するため、２０°以上に設定することが好ましい。
【００２９】
ロック手段１６について説明すると、図３〜図６に示すように、突条３０の途中部にはロックプレート２１が挿通可能な切欠部３１が形成され、この切欠部３１は、軸部材１３をバケット本体１０とは相対的に下方へ移動させて、バケット爪１２を開放位置に位置させた状態で、ロックプレート２１の内周面に対面するように配置されている。
【００３０】
ロックプレート２１の内周部には突条３０が挿通するロック解除溝３３が、回転許容溝３２の形成角度α１から突条３０の形成角度γ１を差し引いた角度α２と略同じ角度β１の範囲に形成され、また角度α２、β１は突条３０の形成角度γ１よりも大きく設定されている。ガイドボス１９とロックプレート２１との周方向の位置関係は、図５に示すように、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａに当接しているときには、突条３０の切欠部３１内にロックプレート２１のロック部３４が挿入され、図６に示すように、突条３０が回転許容溝３２の他端部３２ｂに当接しているときには、ロックプレート２１のロック解除溝３３内に突条３０が位置するように設定されている。尚、突条３０とロックプレート２１がロック操作部に相当する。また、スペーサプレート２０は、ロックプレート２１の高さ位置と切欠部３１の高さ位置とを適正に設定するために設けたものであるが、ガイドボス１９によりロックプレート２１の高さ位置を適正に設定できる場合には省略してもよい。
【００３１】
このロック手段１６では、掘削のためバケット本体１０を回転させながら地盤に圧接させると、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放位置に保持され、ロックプレート２１の内周面が突条３０の切欠部３１に対面するとともに、図５に示すように、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａに当接するまで、軸部材１３がロックプレート２１と相対的に矢印で示す掘削方向（右回り）に回転し、図３、図５に示すように、突条３０の切欠部３１内にロックプレート２１のロック部３４が挿入され、軸部材１３とバケット本体１０との上下方向への相対移動が規制されて、バケット爪１２が開放位置に保持される。
【００３２】
一方、軸部材１３を先とは反対回り（左回り）に回転させると、図４、図６に示すように、突条３０の切欠部３１がロックプレート２１のロック部３４から離脱して、突条３０がロック解除溝３３内に移動し、軸部材１３のロックが解除されてバケット爪１２が開閉自在な状態となる。つまり、軸部材１３が左回りに回転操作されるまでロック状態を維持して、バケット爪１２を開放位置に保持するので、掘削途中において掘削刃１１に引っ掛かった玉石や転石等をバケット本体１０内へ誘導するため、バケット本体１０を上下動させたときに、バケット本体１０の上方への移動によりバケット爪１２が閉鎖位置側へ回動し、下方への移動時にバケット爪１２に玉石や転石等が引っ掛かって、バケット爪１２が破損するという不具合を防止できる。
【００３３】
但し、回転許容溝３２及びロック解除溝３３の形成範囲は、掘削方向への回転時における軸部材１３とバケット本体１０との相対回転により、軸部材１３とバケット本体１０との軸方向への相対移動を規制したロック状態となり、逆方向への回転時における軸部材１３とバケット本体１０との相対回転によりロックが解除されるように構成されていれば、任意の角度に設定できる。
【００３４】
次に、前記地盤掘削設備１を用いた掘削方法について説明する。
この地盤掘削設備１を用いて地盤を掘削する際には、図７に示すように、先ず地盤の掘削位置にケーシング圧入装置３を設置して、ケーシング圧入装置３にケーシングチューブ２を縦向き姿勢にセットし、ケーシング圧入装置３によりケーシングチューブ２を地盤に圧入する。次に、ドリルユニット５のケリーバ７の下端に円錐状の底蓋８を有する周知の構成の掘削バケット９を取り付けて、移動式クレーン４０でドリルユニット５を吊り上げ、掘削バケット９をケーシングチューブ２に装着するとともに、ドリルユニット５のチャッキング手段６でケーシングチューブ２の上端を保持して、ドリルユニット５をケーシングチューブ２に組み付け、ドリルユニット５によりケリーバ７を介して掘削バケット９を回転させながら下方へ移動させ、掘削バケット９により地盤を掘削する。そして、掘削バケット９が土砂で一杯になったときに、掘削バケット９をドリルユニット５とともにクレーン４０で上方へ移動させて、ケーシングチューブ２から抜き取り、所定の排砂エリアに掘削バケット９内の土砂を排出することになる。
【００３５】
このようにしてケーシングチューブ２を順次圧入しながら掘削バケット９により地盤を掘り進み、掘削バケット９の下端が転石層Ｔに至ると、掘削バケット９及びドリルユニット５をケーシングチューブ２から抜き取って、図１に示すように、掘削バケット９に代えて掘削バケット４をケリーバ７の下端に取付けてから、掘削バケット４をケーシングチューブ２に挿入して、ドリルユニット５をケーシングチューブ２に固定し、バケット本体１０を回転させながら下方へ移動させ、バケット本体１０の下端に設けた掘削刃１１により地盤を掘削することになる。より具体的には、バケット本体１０が回転しながら下方へ移動してその下端が地盤に押し当てられると、付勢手段１５の付勢力に抗して軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動し、操作部材１４を介してバケット爪１２が開放位置に操作され、開放位置においてバケット爪１２がロック手段１６により開閉不能にロックされる。こうしてバケット爪１２を開放位置にロックした状態で、掘削刃１１により転石層Ｔの掘削を行い、掘削した玉石や転石をバケット本体１０内に収容することになる。
【００３６】
そして、バケット本体１０内が掘削した玉石や転石などで一杯になってから、軸部材１３を掘削方法とは逆方向に回転させて、ロック手段１６のロックを解除してから、ケリーバ７とともに軸部材１３を上方へ移動させると、掘削孔の内面とバケット本体１０の周面との摩擦抵抗と付勢手段１５の付勢力とバケット本体１０の自重とにより、軸部材１３だけがバケット本体１０と相対的に上方へ移動し、バケット爪１２が閉鎖されて、掘削した玉石や転石が下方へ脱落しないようにバケット本体１０内に保持され、更に軸部材１３を上方へ移動させると、玉石や転石を保持した状態でバケット本体１０が軸部材１３とともに上方へ移動する。こうして、バケット本体１０を吊り上げてこれを現場の排砂エリアに載置すると、ケリーバ７及びそのドリルユニット５などの自重により、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放され、バケット本体１０内に収容されていた掘削土砂が外部へ排出されることになる。
【００３７】
次に、前記掘削バケット４の構成を部分的に変更した他の実施例について、図８〜図１１を参照しながら説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
この掘削バケット５０は、基本的には、前記実施例における掘削バケット４の軸部材１３とバケット本体１０間における回転力伝達部とロック手段１６の構成を変更したもので、次のように構成されている。
【００３８】
図９、図１０に示すように、軸部材１３の外周に固定した突条３０が省略されるとともにロックプレート２１が省略され、軸部材１３はスペーサプレート２０及びガイドボス１９に上下移動自在で且つ回転自在に装着されている。
【００３９】
軸部材１３の上端近傍部に設けた鍔部２９ａとスペーサプレート２０間において軸部材１３にはスリーブ５１が外嵌装着され、圧縮バネからなる付勢手段１５は鍔部２９ａとスペーサプレート２０間においてスリーブ５１に外嵌装着されている。軸部材１３は、付勢手段１５により常時上方へ付勢されるとともに、スリーブ５１が鍔部２９ａとスペーサプレート２０間に挟持された図１０に実線で図示の下降位置と、軸部材１３の下端に固定したレバー部材２６がガイドボス１９の下端に当接した、図１０に仮想線で図示の上昇位置とに、バケット本体１０に対して上下方向に相対移動自在に設けられている。
【００４０】
軸部材１３とバケット本体１０間において回転力を伝達する回転力伝達部について説明すると、図８〜図１１に示すように、鍔部２９ｂの外周部には角度α３の間隔をあけて１対の係合鍔部５２が形成され、バケット本体１０の上壁部には上方へ延びる１対のブラケット部材５３が軸部材１３を挟んでその両側に設けられ、両ブラケット部材５３の互いに対面する縦壁部５４は係合鍔部５２の外径よりもやや大きな内径の円弧状に形成され、縦壁部５４の一側には係合鍔部５２に当接可能な上下方向に延びる係止ブロック５５が軸部材１３側へ向けて突出状に固定されている。そして、図１１（ａ）に示す状態から軸部材１３を左回りに回転させると、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ｂに当接して、軸部材１３とバケット本体１０とが一体的に回転し、右回りに回転させると、係合鍔部５２が係止ブロック５５の反対側の側部５５ａに当接するまでの角度α４だけ軸部材１３がバケット本体１０とは相対回転し、図１１（ｂ）に示すように、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ａに当接すると、軸部材１３がバケット本体１０と一体的に回転するように構成されている。
【００４１】
ロック手段１６に代えて設けられるロック手段５６について説明すると、両ブラケット部材５３の上端部には軸部材１３側へ延びる係止爪５７が形成され、この係止爪５７は、軸部材１３を下降位置へ移動させた状態、つまりバケット爪１２を開放位置に位置させた状態で、係合鍔部５２よりもやや上側に配置されるように構成されている。
【００４２】
このロック手段５６では、掘削のためバケット本体１０を回転させながら地盤に圧接させると、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放位置に保持され、係合鍔部５２が係止爪５７よりも下側に移動するとともに、図１１（ｂ）に示すように、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ａに当接するまで、係合鍔部５２が係止爪５７と相対的に掘削方向（右回り）に回転して係止爪５７の下側へ移動し、軸部材１３とバケット本体１０との上下方向への相対移動が規制されて、バケット爪１２が開放位置に保持される。一方、軸部材１３を先とは反対回り（左回り）に回転させると、図１１（ａ）に示すように、係合鍔部５２が係止爪５７の下側から離脱して、係合鍔部５２が両係止爪５７間へ移動し、軸部材１３のロックが解除されてバケット爪１２が開閉自在な状態となる。
【００４３】
上述のようにこの掘削バケット５０では、軸部材１３とバケット本体１０間における回転力伝達部やロック手段５６が、バケット本体１０の上側に配置され、バケット本体１０内に露出していないので、これらの部分に対する砂や石の噛み込みを防止してその破損を防止できるとともに、掘削バケット５０の作動の安定性を向上できる。また、ロック手段５６をバケット本体１０の上側に配置すると、係合鍔部５２の位置を目で確認することで、ロック手段５６の作動状態を把握することが可能となり、掘削バケット５０による作業性を向上できる。尚、係合鍔部５２に塗装を施すなどして、その位置を確認し易くしてもよい。
【００４４】
尚、本実施例では、ロック手段１６、５６によりバケット爪１２を開放位置に保持したが、バケット爪１２が開放位置よりも大きく開くと、バケット爪１２が破損することがあるので、例えば図４に仮想線で示すように、バケット本体１０の外周面に開口部２２からのバケット爪１２の突出を規制する規制部材３５を設けてもよい。
【００４５】
また、ロック手段１６、５６としては、掘削時にバケット爪１２を開放位置に保持でるものであれば、任意の構成のものを採用でき、例えば本実施例では、ロック手段１６、５６を極力簡略に構成するため、バケット本体１０と軸部材１３との相対回転を利用して、バケット爪１２を開放位置にロックするように構成したが、エアシリンダや電磁ソレノイドなどのアクチュエータを用いて、バケット爪１２を開放位置にロックしてもよい。また、回転力伝達部に関しても、軸部材１３の回転力をバケット本体１０に対して伝達できるものであれば、任意の構成のものを採用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係るアースドリル用掘削バケットによれば、アースドリルのバケットに代えてこの掘削バケットをケリーバに組み付けることで、下面の大きな開口部から玉石や転石をバケット本体内へ導入して外部へ排出できるので、アースドリルをハンマグラブバケットなどに交換して掘削する場合のように、煩雑な段取り替え作業を行うことなく容易に転石層を掘削できる。しかも、バケット本体に対する軸部材の上下方向への相対移動を利用してバケット爪を開閉できるので、油圧シリンダを用いて開閉する場合と比較して、掘削バケットの構成を格段に簡略でき、その製作コストを低減できるとともに、油圧系の接続が不要となるので、掘削バケットをケリーバに対して容易に組み付けることが可能となる。
【００４７】
ここで、前記軸部材とバケット本体とを一定角度の範囲内において相対回転可能となし、ロック手段としてロック操作部をバケット本体と軸部材とに形成すると、ロック手段の製作コストを低減できる。
【００４８】
バケット本体の周壁部に開口部を形成し、開放位置においてこの開口部を閉鎖するようにバケット爪を設けると、バケット本体に開口部を形成するために切り抜いた端材を利用してバケット爪を製作できるので、掘削バケットの製作コストを低減できる。しかも、バケット爪をバケット本体の板厚内に配置できるので、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００４９】
バケット本体の外周面に開口部からのバケット爪の突出を規制する規制部材を設けると、バケット爪の下端部がバケット本体外へ突出することを確実に防止して、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００５０】
軸部材とバケット本体間における回転力伝達部と、前記ロック手段とをバケット本体の上壁部よりも上側に設けると、回転力伝達部やロック手段への砂や石の噛み込みを防止して、該部分の破損を防止でき掘削バケットの作動の安定性を向上できる。また、ロック手段をバケット本体の上側に配置すると、ロック手段の作動を目で確認することが可能となり、掘削バケットによる作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 地盤掘削設備の説明図
【図２】 掘削バケットの斜視図
【図３】 バケット爪の開放状態における掘削バケットの縦断面図
【図４】 バケット爪の閉鎖状態における掘削バケットの縦断面図
【図５】 （ａ）は図３のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図３のｂ−ｂ線断面図
【図６】 （ａ）は図４のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図４のｂ−ｂ線断面図
【図７】 転石層までの地盤掘削方法の説明図
【図８】 他の実施例に係る掘削バケットの平面図
【図９】 同掘削バケットの正面図
【図１０】 同掘削バケットの縦断正面図
【図１１】 （ａ）（ｂ）は同掘削バケットの作動を説明する図１０のXI-XI線断面図
【符号の説明】
１ 地盤掘削設備 ２ ケーシングチューブ
３ ケーシング圧入装置 ４ 掘削バケット
５ ドリルユニット ６ チャッキング手段
７ ケリーバ ８ 底蓋
９ 掘削バケット １０ バケット本体
１１ 掘削刃 １２ バケット爪
１３ 軸部材 １４ 操作部材
１５ 付勢手段 １６ ロック手段
１７ 開口部 １８ 補強フレーム
１９ ガイドボス ２０ スペーサプレート
２１ ロックプレート ２２ 開口部
２３ 枢支ピン ２５ 嵌合部
２６ レバー部材 ２７ リンクロッド
２８ 連結リンク ２９ａ 鍔部
２９ｂ 鍔部
３０ 突条 ３１ 切欠部
３２ 回転許容溝 ３３ ロック解除溝
３４ ロック部 ３５ 規制部材
４０ 移動式クレーン１
５０ 掘削バケット ５１ スリーブ
５２ 突部 ５３ ブラケット部材
５４ 縦壁部 ５５ａ 側部
５５ｂ 側部 ５５ 係止ブロック
５６ ロック手段 ５７ 係止爪
【発明が属する技術分野】
本発明は、転石層の掘削に好適なアースドリル用掘削バケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の掘削方法として、円錐状の底蓋を有する掘削バケットをケリーバの下端に固定し、掘削バケットを下方へ押圧しながら回転させ、底蓋に設けた掘削刃で縦穴の底面を掘削しながら、底蓋の開口部から掘削バケット内へ掘削土砂を取り込んで、地盤を順次掘削するアースドリル工法が広く採用されている。
【０００３】
しかし、このアースドリル工法では、玉石や転石等を底蓋の開口部から掘削バケット内へ取り込むことができないことから、このような玉石や転石等を含む転石層を掘削する際には、ハンマグラブバケットなどへの段取り替え作業が必要となりその作業が煩雑であった。
【０００４】
そこで、このような段取り替え作業を簡略にするため、特開２００１−９０４６５公報に記載のように、ケリーバの下端に着脱自在に取付けられるアースドリル用掘削バケットであって、下端に掘削刃を有する下面開口の略円筒状のバケット本体と、バケット本体内に収容されて、掘削刃により掘削されてバケット本体内に収容された掘削物を掴む開閉式のバケット爪と、このバケット爪を開閉させる油圧シリンダとを備えたものが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に記載のアースドリル用掘削バケットによれば、転石層を掘削する際には、ケリーバの下端に従来の掘削バケットに代えてこの掘削バケットを取り付けて掘削できるので、段取り替えを比較的容易に行えるが、油圧シリンダにより開閉式バケットを開閉駆動させており、しかもこの油圧シリンダは掘削バケットとともに回転するので、掘削バケットの構造が複雑になり、その製作コストが高くなるとともに、掘削バケットの交換に際しては、油圧系をも接続し直す必要があり、掘削バケットの交換作業が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、安価に製作可能で、しかもケリーバに対する取付けが容易なアースドリル用掘削バケットを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用】
本発明に係るアースドリル用掘削バケットは、下面を開口した円筒状のバケット本体と、前記バケット本体の下端に周方向に間隔をあけて取り付けた複数の掘削刃と、前記バケット本体の周面に沿った開放位置と、バケット本体の下面側を閉鎖した閉鎖位置とにわたって開閉可能にバケット本体に設けたバケット爪と、ケリーバの回転力及び押圧力をバケット本体に伝達する、バケット本体に同軸状に設けた軸部材であって、バケット本体に対して上下方向に一定距離だけ相対移動可能となした軸部材と、前記バケット本体に対する軸部材の上方への相対移動によりバケット爪を閉鎖位置に操作し、下方への相対移動によりバケット爪を開放位置へ操作する操作部材と、前記軸部材をバケット本体に対して上方へ付勢する付勢手段と、前記バケット爪を開放位置において開閉不能にロック可能なロック手段とを備えたものである。
【０００８】
地盤を掘削する際には、先ず地盤の掘削位置にケーシング圧入装置を設置して、ケーシング圧入装置にケーシングチューブを縦向き姿勢にセットし、ケーシング圧入装置によりケーシングチューブを地盤に圧入する。次に、ドリルユニットのケリーバの下端に円錐状の底蓋を有する周知の構成の掘削バケットを取り付けて、移動式クレーンでドリルユニットを吊り上げ、掘削バケットをケーシングチューブに装着するとともに、ドリルユニットのチャッキング手段でケーシングチューブの上端を保持して、ドリルユニットをケーシングチューブに組み付け、ドリルユニットによりケリーバを介して掘削バケットを回転させながら下方へ移動させ、掘削バケットにより地盤を掘削する。そして、掘削バケットが土砂で一杯になったときに、掘削バケットをドリルユニットとともにクレーンで上方へ移動させて、ケーシングチューブから抜き取り、所定の排砂エリアにおいて底蓋を開放して掘削バケット内の土砂を排出することになる。
【０００９】
このようにしてケーシングチューブを順次圧入しながら掘削バケットにより地盤を掘り進み、掘削バケットの下端が転石層に至ると、バッケト及びドリルユニットをケーシングチューブから抜き取って、掘削バケットに代えて本発明に係る掘削バケットをケリーバの下端に取付けてから、掘削バケットをケーシングチューブに挿入して、ドリルユニットをケーシングチューブに固定し、バケット本体を回転させながら下方へ移動させ、バケット本体の下端に設けた掘削刃により地盤を掘削することになる。より具体的には、バケット本体が回転しながら下方へ移動してその下端が地盤に押し当てられると、付勢手段の付勢力に抗して軸部材がバケット本体に対して相対的に下方へ移動し、操作部材を介してバケット爪が開放位置に操作され、ロック手段によりバケット爪が開放位置において開閉不能にロックされる。こうしてバケット爪を開放位置にロックした状態で、掘削刃により転石層の掘削を行い、掘削した玉石や転石をバケット本体内に収容する。尚、バケット爪を開放位置にロックしていないと、掘削爪に引っ掛かった玉石や転石等をバケット本体内へ誘導するため、バケット本体を上下動させたときにバケット本体の上方への移動によりバケット爪が閉鎖位置側へ回動し、下方への移動時にバケット爪に玉石や転石等が引っ掛かって、バケット爪が破損することがあるので、開放位置にロックすることになる。
【００１０】
そして、バケット本体内が掘削した玉石や転石などで一杯になってから、ロック手段を解除して、ケリーバとともに軸部材を上方へ移動させると、掘削孔の内面とバケット本体の周面との摩擦抵抗と付勢手段の付勢力とバケット本体の自重とにより、軸部材だけがバケット本体と相対的に上方へ移動し、バケット爪が閉鎖されて、掘削した玉石や転石が下方へ脱落しないようにバケット本体内に保持され、更に軸部材を上方へ移動させると、玉石や転石を保持した状態でバケット本体が軸部材とともに上方へ移動する。こうして、バケット本体を吊り上げてこれを現場の排砂エリアに載置すると、ケリーバ及びその回転装置や押圧装置などの自重により、軸部材がバケット本体に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪が開放され、バケット本体内に収容されていた掘削土砂が外部へ排出されることになる。
【００１１】
このように、このアースドリル用掘削バケットでは、アースドリルのバケットに代えてこの掘削バケットをケリーバに組み付けることで、下面の大きな開口部から玉石や転石をバケット本体内へ導入して外部へ排出できるので、アースドリルをハンマグラブバケットなどに交換して掘削する場合のように、煩雑な段取り替え作業を行うことなく容易に転石層を掘削できる。しかも、バケット本体に対する軸部材の上下方向への相対移動を利用してバケット爪を開閉できるので、油圧シリンダを用いて開閉する場合と比較して、掘削バケットの構成を格段に簡略でき、その製作コストを低減できるとともに、油圧系の接続が不要となるので、掘削バケットをケリーバに対して容易に組み付けることが可能となる。
【００１２】
ここで、前記軸部材とバケット本体とを一定角度の範囲内において相対回転可能となし、ロック手段として、軸部材を掘削方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の下方への相対移動を規制して、バケット爪を開放位置において開閉不能にロックし、軸部材を掘削方向とは逆方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の軸方向への相対移動を許容して、開放位置に対するバケット爪のロックを解除する、ロック操作部をバケット本体と軸部材とに形成することが好ましい。このように構成すると、ケリーバの回転力を有効活用して、バケット爪を開放位置にロックしたり、開放位置におけるバケット爪のロックを解除することができるので、ロック手段の製作コストを低減できる。
【００１３】
前記バケット本体の周壁部に開口部を形成し、開放位置においてこの開口部を閉鎖するようにバケット爪を設けてもよい。このように構成すると、バケット本体に開口部を形成するために切り抜いた端材を利用してバケット爪を製作できるので、掘削バケットの製作コストを低減できる。しかも、バケット爪をバケット本体の板厚内に配置できるので、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００１４】
前記バケット本体の外周面に開口部からのバケット爪の突出を規制する規制部材を設けてもよい。このように構成すると、バケット爪の下端部がバケット本体外へ突出することを確実に防止して、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００１５】
前記軸部材とバケット本体間における回転力伝達部とロック手段とをバケット本体の上壁部よりも上側に設けてもよい。この場合には、回転力伝達部間やロック手段への砂や石の噛み込みを防止して、該部分の破損を防止でき掘削バケットの作動の安定性を向上できる。また、ロック手段をバケット本体の上壁部よりも上側に配置すると、ロック手段の作動を目で確認することが可能となり、掘削バケットによる作業性を向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、地盤掘削設備１は、地盤の掘削位置にケーシングチューブ２を順次圧入するケーシング圧入装置３と、下端に掘削用のアタッチメントとして掘削バケット４を着脱自在に取り付けたドリルユニット５とを備えている。
【００１７】
ケーシング圧入装置３はケーシングチューブ２を旋回させながら地盤に対して圧入する周知の構成のものであり、ドリルユニット５は、ケーシングチューブ２の上端部を保持するチャッキング手段６と、ケーシングチューブ２と同軸状に配置されるケリーバ７と、ケリーバ７を正方向と逆方向とに切り換え可能に回転駆動する回転駆動手段と、ケリーバ７を上下駆動する圧入引抜手段とを備えた周知の構成のものである。
【００１８】
この地盤掘削設備１により地盤を掘削する際には、図７に示すように、ケリーバ７の下端にアタッチメントとして、下端に円錐状の底蓋８を有し、底蓋８に掘削刃を設けるとともに掘削した土砂を内部へ導入するための開口部を形成した、周知の構成の円筒状の掘削バケット９を取り付けて、ケーシングチューブ２を順次圧入しながら掘削バケット９で掘削を行い、掘削バケット９が玉石や転石等を含む転石層Ｔにまで至って掘削バケット９による掘削が困難になったときには、図１に示すように、アタッチメントとして掘削バケット９に代えて本発明に係る掘削バケット４を取り付けて掘り進むことになる。
【００１９】
掘削バケット４は、図２〜図４に示すように、下面を開口した円筒状のバケット本体１０と、バケット本体１０の下端に周方向に間隔をあけて取り付けた複数の掘削刃１１と、バケット本体１０に開閉自在に設けたバケット爪１２と、バケット本体１０に同軸状に設けられて、ケリーバ７の回転力及び押圧力をバケット本体１０に伝達する軸部材１３であって、バケット本体１０に対して上下方向に一定距離だけ相対移動可能となした軸部材１３と、バケット本体１０に対する軸部材１３の上下方向への相対移動によりバケット爪１２を開閉操作する操作部材１４と、軸部材１３をバケット本体１０に対して上方へ付勢する圧縮コイルバネからなる付勢手段１５と、バケット爪１２を開放位置において開閉不能にロック可能なロック手段１６とを備えている。
【００２０】
バケット本体１０の上壁部には扇状の４つの開口部１７が形成され、この開口部１７からバケット本体１０内の空気や水を排出できるように構成されている。但し、開口部１７の形状や個数は任意に設定可能である。
【００２１】
バケット本体１０の上壁部の下面側には補強フレーム１８が略十文字状に設けられ、補強フレーム１８及び上壁部の中央部にはガイドボス１９が挿通固定され、ガイドボス１９の上側にはスペーサプレート２０が固定され、スペーサプレート２０の上側にはロックプレート２１が固定されている。
【００２２】
バケット本体１０の周壁部にはバケット爪１２よりもやや大きなサイズの２つの開口部２２が形成され、バケット爪１２は周壁部に沿うように開口部２２に嵌め込また図３に図示の開放位置と、バケット本体１０の下面側を閉鎖するように下端を内側に回動させた図４に図示の閉鎖位置とにわたって、開口部２２の上縁部に設けた枢支ピン２３に開閉自在に支持されている。但し、開口部２２を省略してバケット本体１０の周壁部の内側にバケット爪１２を開閉自在に枢支してもよい。また、バケット爪１２は、操作性や強度を十分に確保するため２つだけ設けたが、強度的に許すならば２つ以外の個数設けることも可能である。更に、バケット爪１２の厚さは、開放位置において玉石や転石等がバケット爪１２の下端に引っ掛からないようにするため、バケット本体１０の厚さの範囲内に設定することが好ましい。更にまた、資源を有効活用するため、バケット本体１０に開口部２２を形成したときに発生する端材を利用してバケット爪１２を構成することが好ましい。
【００２３】
バケット本体１０の下端部には、円周一定間隔おきに複数の掘削刃１１が下方へ突出状に設けられ、この掘削刃１１により、転石層Ｔが掘削されることになる。掘削刃１１の形状や個数は任意に設定可能であるが、摩耗や破損時には交換できるように着脱可能の取付けることが好ましい。
【００２４】
軸部材１３は、ロックプレート２１とスペーサプレート２０とガイドボス１９とを挿通して設けられ、軸部材１３の上端部には角筒状の嵌合部２５が形成され、軸部材１３は嵌合部２５をケリーバ７の下端に嵌合させてピン部材を装着することで、ケリーバ７に対して相対回転不能でしかも軸方向に相対移動不能に連結されている。
【００２５】
操作部材１４について説明すると、軸部材１３の下端部にはバケット本体１０内において側方へ略水平に延びる１対のレバー部材２６が設けられ、レバー部材２６の外端部には下方へ延びるリンクロッド２７が回動自在に連結され、リンクロッド２７の下端部はバケット爪１２の枢支ピン２３からバケット本体１０の中央部側へ延びる連結リンク２８の端部に回動自在に連結され、軸部材１３がバケット本体１０に対して上方へ相対移動すると、バケット爪１２が閉鎖位置側へ回動し、軸部材１３がバケット本体１０に対して下方へ相対移動すると、バケット爪１２が開放位置側へ回動するように構成されている。尚、操作部材１４としては、軸部材１３の上下方向の移動に連動させてバケット爪１２を開閉操作可能なものであれば、上述した以外の任意の構成のリンク機構やそのたの機構を用いたものを採用してもよい。
【００２６】
軸部材１３の上端近傍部には鍔部２９ａが形成され、鍔部２９ａとロックプレート２１間には圧縮コイルバネからなる付勢手段１５が設けられ、この付勢手段１５により、軸部材１３はバケット本体１０に対して常時上方へ付勢され、バケット爪１２は操作部材１４を介して閉鎖位置側へ常時付勢されている。
【００２７】
軸部材１３の下端近傍部には鍔部２９ｂが形成され、この鍔部２９ｂがガイドボス１９の下面に当接することで、バケット本体１０に対する軸部材１３の上方への移動が規制され、鍔部２９ｂがガイドボス１９の下面に当接した状態で、バケット爪１２が閉鎖位置に保持されるように構成されている。
【００２８】
軸部材１３とバケット本体１０間において回転力を伝達する回転力伝達部について説明すると、図３〜図６に示すように、軸部材１３の途中部には上下方向に延びる１対の突条３０が軸部材１３の中心を挟んで対称的に設けられ、ガイドボス１９及びスペーサプレート２０の内周部には突条３０が挿通する１対の回転許容溝３２が周方向に一定角度α１の範囲に形成され、軸部材１３は回転許容溝３２の形成角度α１から突条３０の形成角度γ１を差し引いた角度α２の範囲内においてバケット本体１０と相対回転できるように構成され、それ以上に大きく相対回転したときには、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａ又は他端部３２ｂに当接して規制され、軸部材１３とバケット本体１０とが一体的に回転するように構成されている。但し、ガイドボス１９又はスペーサプレート２０の一方に関しては、回転許容溝３２を省略し、その内径を突条３０の外径よりも大径に構成してもよい。また、突条３０の本数は任意に設定可能であるが、突条３０の本数と同じ個数だけ回転許容溝３２を形成する必要があるので、回転許容溝の形成範囲を十分に確保するため、突条３０の本数は１〜４本に設定することが好ましい。更に、突条３０の形成角度γ１は、突条の強度を十分に確保するため、２０°以上に設定することが好ましい。
【００２９】
ロック手段１６について説明すると、図３〜図６に示すように、突条３０の途中部にはロックプレート２１が挿通可能な切欠部３１が形成され、この切欠部３１は、軸部材１３をバケット本体１０とは相対的に下方へ移動させて、バケット爪１２を開放位置に位置させた状態で、ロックプレート２１の内周面に対面するように配置されている。
【００３０】
ロックプレート２１の内周部には突条３０が挿通するロック解除溝３３が、回転許容溝３２の形成角度α１から突条３０の形成角度γ１を差し引いた角度α２と略同じ角度β１の範囲に形成され、また角度α２、β１は突条３０の形成角度γ１よりも大きく設定されている。ガイドボス１９とロックプレート２１との周方向の位置関係は、図５に示すように、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａに当接しているときには、突条３０の切欠部３１内にロックプレート２１のロック部３４が挿入され、図６に示すように、突条３０が回転許容溝３２の他端部３２ｂに当接しているときには、ロックプレート２１のロック解除溝３３内に突条３０が位置するように設定されている。尚、突条３０とロックプレート２１がロック操作部に相当する。また、スペーサプレート２０は、ロックプレート２１の高さ位置と切欠部３１の高さ位置とを適正に設定するために設けたものであるが、ガイドボス１９によりロックプレート２１の高さ位置を適正に設定できる場合には省略してもよい。
【００３１】
このロック手段１６では、掘削のためバケット本体１０を回転させながら地盤に圧接させると、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放位置に保持され、ロックプレート２１の内周面が突条３０の切欠部３１に対面するとともに、図５に示すように、突条３０が回転許容溝３２の一端部３２ａに当接するまで、軸部材１３がロックプレート２１と相対的に矢印で示す掘削方向（右回り）に回転し、図３、図５に示すように、突条３０の切欠部３１内にロックプレート２１のロック部３４が挿入され、軸部材１３とバケット本体１０との上下方向への相対移動が規制されて、バケット爪１２が開放位置に保持される。
【００３２】
一方、軸部材１３を先とは反対回り（左回り）に回転させると、図４、図６に示すように、突条３０の切欠部３１がロックプレート２１のロック部３４から離脱して、突条３０がロック解除溝３３内に移動し、軸部材１３のロックが解除されてバケット爪１２が開閉自在な状態となる。つまり、軸部材１３が左回りに回転操作されるまでロック状態を維持して、バケット爪１２を開放位置に保持するので、掘削途中において掘削刃１１に引っ掛かった玉石や転石等をバケット本体１０内へ誘導するため、バケット本体１０を上下動させたときに、バケット本体１０の上方への移動によりバケット爪１２が閉鎖位置側へ回動し、下方への移動時にバケット爪１２に玉石や転石等が引っ掛かって、バケット爪１２が破損するという不具合を防止できる。
【００３３】
但し、回転許容溝３２及びロック解除溝３３の形成範囲は、掘削方向への回転時における軸部材１３とバケット本体１０との相対回転により、軸部材１３とバケット本体１０との軸方向への相対移動を規制したロック状態となり、逆方向への回転時における軸部材１３とバケット本体１０との相対回転によりロックが解除されるように構成されていれば、任意の角度に設定できる。
【００３４】
次に、前記地盤掘削設備１を用いた掘削方法について説明する。
この地盤掘削設備１を用いて地盤を掘削する際には、図７に示すように、先ず地盤の掘削位置にケーシング圧入装置３を設置して、ケーシング圧入装置３にケーシングチューブ２を縦向き姿勢にセットし、ケーシング圧入装置３によりケーシングチューブ２を地盤に圧入する。次に、ドリルユニット５のケリーバ７の下端に円錐状の底蓋８を有する周知の構成の掘削バケット９を取り付けて、移動式クレーン４０でドリルユニット５を吊り上げ、掘削バケット９をケーシングチューブ２に装着するとともに、ドリルユニット５のチャッキング手段６でケーシングチューブ２の上端を保持して、ドリルユニット５をケーシングチューブ２に組み付け、ドリルユニット５によりケリーバ７を介して掘削バケット９を回転させながら下方へ移動させ、掘削バケット９により地盤を掘削する。そして、掘削バケット９が土砂で一杯になったときに、掘削バケット９をドリルユニット５とともにクレーン４０で上方へ移動させて、ケーシングチューブ２から抜き取り、所定の排砂エリアに掘削バケット９内の土砂を排出することになる。
【００３５】
このようにしてケーシングチューブ２を順次圧入しながら掘削バケット９により地盤を掘り進み、掘削バケット９の下端が転石層Ｔに至ると、掘削バケット９及びドリルユニット５をケーシングチューブ２から抜き取って、図１に示すように、掘削バケット９に代えて掘削バケット４をケリーバ７の下端に取付けてから、掘削バケット４をケーシングチューブ２に挿入して、ドリルユニット５をケーシングチューブ２に固定し、バケット本体１０を回転させながら下方へ移動させ、バケット本体１０の下端に設けた掘削刃１１により地盤を掘削することになる。より具体的には、バケット本体１０が回転しながら下方へ移動してその下端が地盤に押し当てられると、付勢手段１５の付勢力に抗して軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動し、操作部材１４を介してバケット爪１２が開放位置に操作され、開放位置においてバケット爪１２がロック手段１６により開閉不能にロックされる。こうしてバケット爪１２を開放位置にロックした状態で、掘削刃１１により転石層Ｔの掘削を行い、掘削した玉石や転石をバケット本体１０内に収容することになる。
【００３６】
そして、バケット本体１０内が掘削した玉石や転石などで一杯になってから、軸部材１３を掘削方法とは逆方向に回転させて、ロック手段１６のロックを解除してから、ケリーバ７とともに軸部材１３を上方へ移動させると、掘削孔の内面とバケット本体１０の周面との摩擦抵抗と付勢手段１５の付勢力とバケット本体１０の自重とにより、軸部材１３だけがバケット本体１０と相対的に上方へ移動し、バケット爪１２が閉鎖されて、掘削した玉石や転石が下方へ脱落しないようにバケット本体１０内に保持され、更に軸部材１３を上方へ移動させると、玉石や転石を保持した状態でバケット本体１０が軸部材１３とともに上方へ移動する。こうして、バケット本体１０を吊り上げてこれを現場の排砂エリアに載置すると、ケリーバ７及びそのドリルユニット５などの自重により、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放され、バケット本体１０内に収容されていた掘削土砂が外部へ排出されることになる。
【００３７】
次に、前記掘削バケット４の構成を部分的に変更した他の実施例について、図８〜図１１を参照しながら説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
この掘削バケット５０は、基本的には、前記実施例における掘削バケット４の軸部材１３とバケット本体１０間における回転力伝達部とロック手段１６の構成を変更したもので、次のように構成されている。
【００３８】
図９、図１０に示すように、軸部材１３の外周に固定した突条３０が省略されるとともにロックプレート２１が省略され、軸部材１３はスペーサプレート２０及びガイドボス１９に上下移動自在で且つ回転自在に装着されている。
【００３９】
軸部材１３の上端近傍部に設けた鍔部２９ａとスペーサプレート２０間において軸部材１３にはスリーブ５１が外嵌装着され、圧縮バネからなる付勢手段１５は鍔部２９ａとスペーサプレート２０間においてスリーブ５１に外嵌装着されている。軸部材１３は、付勢手段１５により常時上方へ付勢されるとともに、スリーブ５１が鍔部２９ａとスペーサプレート２０間に挟持された図１０に実線で図示の下降位置と、軸部材１３の下端に固定したレバー部材２６がガイドボス１９の下端に当接した、図１０に仮想線で図示の上昇位置とに、バケット本体１０に対して上下方向に相対移動自在に設けられている。
【００４０】
軸部材１３とバケット本体１０間において回転力を伝達する回転力伝達部について説明すると、図８〜図１１に示すように、鍔部２９ｂの外周部には角度α３の間隔をあけて１対の係合鍔部５２が形成され、バケット本体１０の上壁部には上方へ延びる１対のブラケット部材５３が軸部材１３を挟んでその両側に設けられ、両ブラケット部材５３の互いに対面する縦壁部５４は係合鍔部５２の外径よりもやや大きな内径の円弧状に形成され、縦壁部５４の一側には係合鍔部５２に当接可能な上下方向に延びる係止ブロック５５が軸部材１３側へ向けて突出状に固定されている。そして、図１１（ａ）に示す状態から軸部材１３を左回りに回転させると、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ｂに当接して、軸部材１３とバケット本体１０とが一体的に回転し、右回りに回転させると、係合鍔部５２が係止ブロック５５の反対側の側部５５ａに当接するまでの角度α４だけ軸部材１３がバケット本体１０とは相対回転し、図１１（ｂ）に示すように、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ａに当接すると、軸部材１３がバケット本体１０と一体的に回転するように構成されている。
【００４１】
ロック手段１６に代えて設けられるロック手段５６について説明すると、両ブラケット部材５３の上端部には軸部材１３側へ延びる係止爪５７が形成され、この係止爪５７は、軸部材１３を下降位置へ移動させた状態、つまりバケット爪１２を開放位置に位置させた状態で、係合鍔部５２よりもやや上側に配置されるように構成されている。
【００４２】
このロック手段５６では、掘削のためバケット本体１０を回転させながら地盤に圧接させると、軸部材１３がバケット本体１０に対して相対的に下方へ移動して、バケット爪１２が開放位置に保持され、係合鍔部５２が係止爪５７よりも下側に移動するとともに、図１１（ｂ）に示すように、係合鍔部５２が係止ブロック５５の側部５５ａに当接するまで、係合鍔部５２が係止爪５７と相対的に掘削方向（右回り）に回転して係止爪５７の下側へ移動し、軸部材１３とバケット本体１０との上下方向への相対移動が規制されて、バケット爪１２が開放位置に保持される。一方、軸部材１３を先とは反対回り（左回り）に回転させると、図１１（ａ）に示すように、係合鍔部５２が係止爪５７の下側から離脱して、係合鍔部５２が両係止爪５７間へ移動し、軸部材１３のロックが解除されてバケット爪１２が開閉自在な状態となる。
【００４３】
上述のようにこの掘削バケット５０では、軸部材１３とバケット本体１０間における回転力伝達部やロック手段５６が、バケット本体１０の上側に配置され、バケット本体１０内に露出していないので、これらの部分に対する砂や石の噛み込みを防止してその破損を防止できるとともに、掘削バケット５０の作動の安定性を向上できる。また、ロック手段５６をバケット本体１０の上側に配置すると、係合鍔部５２の位置を目で確認することで、ロック手段５６の作動状態を把握することが可能となり、掘削バケット５０による作業性を向上できる。尚、係合鍔部５２に塗装を施すなどして、その位置を確認し易くしてもよい。
【００４４】
尚、本実施例では、ロック手段１６、５６によりバケット爪１２を開放位置に保持したが、バケット爪１２が開放位置よりも大きく開くと、バケット爪１２が破損することがあるので、例えば図４に仮想線で示すように、バケット本体１０の外周面に開口部２２からのバケット爪１２の突出を規制する規制部材３５を設けてもよい。
【００４５】
また、ロック手段１６、５６としては、掘削時にバケット爪１２を開放位置に保持でるものであれば、任意の構成のものを採用でき、例えば本実施例では、ロック手段１６、５６を極力簡略に構成するため、バケット本体１０と軸部材１３との相対回転を利用して、バケット爪１２を開放位置にロックするように構成したが、エアシリンダや電磁ソレノイドなどのアクチュエータを用いて、バケット爪１２を開放位置にロックしてもよい。また、回転力伝達部に関しても、軸部材１３の回転力をバケット本体１０に対して伝達できるものであれば、任意の構成のものを採用できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係るアースドリル用掘削バケットによれば、アースドリルのバケットに代えてこの掘削バケットをケリーバに組み付けることで、下面の大きな開口部から玉石や転石をバケット本体内へ導入して外部へ排出できるので、アースドリルをハンマグラブバケットなどに交換して掘削する場合のように、煩雑な段取り替え作業を行うことなく容易に転石層を掘削できる。しかも、バケット本体に対する軸部材の上下方向への相対移動を利用してバケット爪を開閉できるので、油圧シリンダを用いて開閉する場合と比較して、掘削バケットの構成を格段に簡略でき、その製作コストを低減できるとともに、油圧系の接続が不要となるので、掘削バケットをケリーバに対して容易に組み付けることが可能となる。
【００４７】
ここで、前記軸部材とバケット本体とを一定角度の範囲内において相対回転可能となし、ロック手段としてロック操作部をバケット本体と軸部材とに形成すると、ロック手段の製作コストを低減できる。
【００４８】
バケット本体の周壁部に開口部を形成し、開放位置においてこの開口部を閉鎖するようにバケット爪を設けると、バケット本体に開口部を形成するために切り抜いた端材を利用してバケット爪を製作できるので、掘削バケットの製作コストを低減できる。しかも、バケット爪をバケット本体の板厚内に配置できるので、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００４９】
バケット本体の外周面に開口部からのバケット爪の突出を規制する規制部材を設けると、バケット爪の下端部がバケット本体外へ突出することを確実に防止して、掘削時にバケット爪の下端が地盤に引っ掛かって、バケット爪が破損したりするという不具合を効果的に防止できる。
【００５０】
軸部材とバケット本体間における回転力伝達部と、前記ロック手段とをバケット本体の上壁部よりも上側に設けると、回転力伝達部やロック手段への砂や石の噛み込みを防止して、該部分の破損を防止でき掘削バケットの作動の安定性を向上できる。また、ロック手段をバケット本体の上側に配置すると、ロック手段の作動を目で確認することが可能となり、掘削バケットによる作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 地盤掘削設備の説明図
【図２】 掘削バケットの斜視図
【図３】 バケット爪の開放状態における掘削バケットの縦断面図
【図４】 バケット爪の閉鎖状態における掘削バケットの縦断面図
【図５】 （ａ）は図３のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図３のｂ−ｂ線断面図
【図６】 （ａ）は図４のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図４のｂ−ｂ線断面図
【図７】 転石層までの地盤掘削方法の説明図
【図８】 他の実施例に係る掘削バケットの平面図
【図９】 同掘削バケットの正面図
【図１０】 同掘削バケットの縦断正面図
【図１１】 （ａ）（ｂ）は同掘削バケットの作動を説明する図１０のXI-XI線断面図
【符号の説明】
１ 地盤掘削設備 ２ ケーシングチューブ
３ ケーシング圧入装置 ４ 掘削バケット
５ ドリルユニット ６ チャッキング手段
７ ケリーバ ８ 底蓋
９ 掘削バケット １０ バケット本体
１１ 掘削刃 １２ バケット爪
１３ 軸部材 １４ 操作部材
１５ 付勢手段 １６ ロック手段
１７ 開口部 １８ 補強フレーム
１９ ガイドボス ２０ スペーサプレート
２１ ロックプレート ２２ 開口部
２３ 枢支ピン ２５ 嵌合部
２６ レバー部材 ２７ リンクロッド
２８ 連結リンク ２９ａ 鍔部
２９ｂ 鍔部
３０ 突条 ３１ 切欠部
３２ 回転許容溝 ３３ ロック解除溝
３４ ロック部 ３５ 規制部材
４０ 移動式クレーン１
５０ 掘削バケット ５１ スリーブ
５２ 突部 ５３ ブラケット部材
５４ 縦壁部 ５５ａ 側部
５５ｂ 側部 ５５ 係止ブロック
５６ ロック手段 ５７ 係止爪
Claims (5)
- 下面を開口した円筒状のバケット本体と、
前記バケット本体の下端に周方向に間隔をあけて取り付けた複数の掘削刃と、
前記バケット本体の周面に沿った開放位置と、バケット本体の下面側を閉鎖した閉鎖位置とにわたって開閉可能にバケット本体に設けたバケット爪と、
ケリーバの回転力及び押圧力をバケット本体に伝達する、バケット本体に同軸状に設けた軸部材であって、バケット本体に対して上下方向に一定距離だけ相対移動可能となした軸部材と、
前記バケット本体に対する軸部材の上方への相対移動によりバケット爪を閉鎖位置に操作し、下方への相対移動によりバケット爪を開放位置へ操作する操作部材と、
前記軸部材をバケット本体に対して上方へ付勢する付勢手段と、
前記バケット爪を開放位置において開閉不能にロック可能なロック手段と、
を備えたことを特徴とするアースドリル用掘削バケット。 - 前記軸部材とバケット本体とを一定角度の範囲内において相対回転可能となし、ロック手段として、軸部材を掘削方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の下方への相対移動を規制して、バケット爪を開放位置において開閉不能にロックし、軸部材を掘削方向とは逆方向に回転させて軸部材をバケット本体に対して相対回転させたときに、バケット本体に対する軸部材の軸方向への相対移動を許容して、開放位置に対するバケット爪のロックを解除する、ロック操作部をバケット本体と軸部材とに形成した請求項１記載のアースドリル用掘削バケット。
- 前記バケット本体の周壁部に開口部を形成し、開放位置においてこの開口部を閉鎖するようにバケット爪を設けた請求項１記載のアースドリル用掘削バケット。
- 前記バケット本体の外周面に開口部からのバケット爪の突出を規制する規制部材を設けた請求項３記載のアースドリル用掘削バケット。
- 前記軸部材とバケット本体間における回転力伝達部とロック手段とをバケット本体の上壁部よりも上側に設けた請求項１〜４のいずれか１項記載のアースドリル用掘削バケット。
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