拡径掘削用バケット
【課題】高拡径率で機械高さを低くできる拡径掘削用バケットを得る。
【解決手段】昇降する昇降フレーム４０に、油圧シリンダ７２が揺動可能に設けられており、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０と開閉リンク６８の回転量が、下部アーム５０と開閉リンク６８とで増幅され、昇降フレーム４０の上下方向及び拡翼１６の拡径方向の移動量に変換されるため、ピストンロッド８０の伸縮量以上に昇降フレーム４０及び拡翼１６を大きく移動させることができる。このため、拡径率を大きくすることができ、拡径バケット１０の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【解決手段】昇降する昇降フレーム４０に、油圧シリンダ７２が揺動可能に設けられており、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０と開閉リンク６８の回転量が、下部アーム５０と開閉リンク６８とで増幅され、昇降フレーム４０の上下方向及び拡翼１６の拡径方向の移動量に変換されるため、ピストンロッド８０の伸縮量以上に昇降フレーム４０及び拡翼１６を大きく移動させることができる。このため、拡径率を大きくすることができ、拡径バケット１０の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎となる場所打ちコンクリート拡底杭の施工に用いる拡径掘削用バケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造物の大型化、高層化に伴い、基礎杭には高い鉛直支持性能及び引抜抵抗性能が要求されており、大口径の拡底杭が用いられている。
【０００３】
拡底杭の施工には、鉛直方向に掘削された軸穴において、回転しながら軸半径方向に拡径して掘削を行う拡径掘削用バケットが用いられており、各種構成が開示されている。
【０００４】
ここで、鉛直方向に掘削された軸穴の面積と、拡径された拡底穴の面積との比で拡径率が定義されており、拡径掘削用バケットの性能を示すパラメータの一つとして用いられている。拡径率が大きいということは、大径の拡底穴を掘削するための軸穴の内径を小さくできるということを示している。
【０００５】
拡径掘削用バケットの第１例として、複数枚の拡底翼がドリルパイプの下端のフランジ部に枢着され、且つリンクを介してスライダに連結され、油圧シリンダがドリルパイプの軸方向に伸縮することによりスライダが昇降して拡底翼の開閉を行う拡底掘削機が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、第１例の拡底掘削機においては、拡底翼がフランジ部を支点として開閉するため、拡径率を大きくするには拡底翼の長さを長くする必要があり、また、油圧シリンダの伸縮長さも長くする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【０００６】
拡径掘削用バケットの第２例として、外筒と内筒内に油圧シリンダを設け、外筒と複数のカッターユニットを平行リンクで連結し、油圧シリンダの伸縮によってカッターユニットを放射方向に移動させて拡径する分割バケット型回転掘削装置が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
しかしながら、第２例の分割バケット型回転掘削装置においては、油圧シリンダが外筒と内筒内にあり、外筒及び内筒の軸方向にシリンダが伸びる構成のため、拡径率を大きくするには、軸方向のシリンダの伸縮量を大きくする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【０００７】
拡径掘削用バケットの第３例として、外方に拡縮可能な斜面部拡幅ブレードと、回転中心軸であるシャフトの中間に固定したブラケットとを油圧シリンダで直結し、油圧シリンダの伸縮により斜面部拡幅ブレードを開閉して拡径掘削を行う先端拡幅用掘削機が開示されている。（例えば、特許文献３参照）
しかしながら、第３例の先端拡幅用掘削機においては、油圧シリンダが固定されたブラケットに直結されているため、斜面部拡幅ブレードの拡径率を大きくするには、シリンダの伸縮量を大きくする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【特許文献１】特開昭６３−１８４６１２
【特許文献２】特開昭６０−２４２２９２
【特許文献３】特開平３−４７３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、高拡径率で機械高さを低くできる拡径掘削用バケットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、掘削機本体に懸架され回転する回転軸の外周側に設けられ、前記回転軸と一体回転するとともに前記回転軸の軸方向に移動可能な支持体と、一端が前記支持体に回転可能に連結され、他端が孔壁を掘削する拡翼部に回転可能に連結されたリンク部材と、一端が前記リンク部材に回転可能に連結され、他端が前記回転軸の下端部に回転可能に連結された支持リンク部材と、前記リンク部材に固定された伝達部材と、前記伝達部材の前記支持リンク部材の連結箇所より前記支持体側で、ロッドが回転可能に連結され、前記ロッドが伸縮自在に収容されたシリンダ部が支持体に揺動可能に連結されたシリンダと、を備え、前記ロッドの伸長状態で、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動し、前記リンク部材と前記支持リンク部材が前記回転軸側へ倒れることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、上下に移動する支持体にシリンダのシリンダ部が揺動可能に設けられており、ロッドの伸縮によって回転する伝達部材と支持リンク部材の回転量が、リンク部材と支持リンク部材で構成されたリンク機構で増幅して支持体の上下方向の移動量に変換されるため、ロッドの伸縮量以上に支持体を大きく移動させることができる。このため、拡径率が大きくなり、シリンダを回転軸に沿って設けたものに比べて掘削機本体の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【００１１】
また、ロッドが長く伸びることによりリンク部材の移動量を十分確保できるので、拡翼部を閉じたときのバケットの径が小さくても、大きな拡径穴を掘削することができ、穴の軸部の径を小さくすることができる。これにより、排土量、安定液の使用量、及びコンクリートの使用量を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記シリンダが伸びるときに、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、土砂を掻き集めるため、拡翼部が拡径するときよりも縮径するときの方が大きな力を必要とするが、シリンダが伸びるときに、支持体が回転軸の下端部より上方へ移動し、リンク部材に連結された拡翼部が縮径するようになっており、また、シリンダは、伸びるときの方が縮むときよりも大きな出力となるので、シリンダの力を最大限に利用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記シリンダが前記ロッドのストローク長を検知する検知センサを備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、ロッドのストローク長から拡翼部の拡径長が求められ、掘削中の拡径穴の拡径長が分かるので、所望の幅の拡径穴が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材を前記回転軸に設けたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、回転軸中心位置が掘削した穴の中心位置からずれた場合、回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材が掘削した穴と接触することにより反力を受け、回転軸中心位置が掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記回転軸の下端部に開閉可能に設けられ、縮径した拡翼部が形成する下部開口を塞ぐ蓋体を備えたことを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、拡翼部に底が不要となるので、拡翼部の重量を減らしてシリンダへの負荷を低減することができる。また、蓋体が開放されることにより、拡翼部を広げなくても土砂を廃棄できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、上記構成としたので、拡径率を大きくし、機械高さを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１及び図３に示すように、掘削機２７は、クレーン２８と、旋回装置３０と、位置決めアーム３２とにより構成されている。
【００２３】
クレーン２８は、ケリーバ１２を吊り下げ、矢印ＵＰ、ＤＯＷＮ方向に昇降させる。また、クレーン２８から張り出した位置決めアーム３２の先端に、旋回装置３０が取付けられている。
【００２４】
旋回装置３０は、ケリーバ１２をグリップして矢印Ｒの方向に旋回させる。
【００２５】
ケリーバ１２の下端部には、拡径バケット１０の固定ポスト３６の上端部に設けられた連結ブラケット１４が、ピンで連結されている。
【００２６】
この拡径バケット１０は、縮径された状態で、予め、他の掘削手段を用いて地盤２５を鉛直方向に掘削して形成された軸部２２の底部へ挿入される。軸部２２には、ベントナイト等の安定液Ｌが図示しない補給管から注入されており、孔壁の倒壊を防止している。
【００２７】
次に、拡径バケット１０について説明する。
【００２８】
図２及び図３は、拡径バケット１０の縮径時又は拡径時における側面図及び底面図である。なお、左右対称であるので、装置構成が理解し易いように、紙面の手前側及び奥側の構造部品の図示を省略している。
【００２９】
図２及び図３に示すように、固定ポスト３６は、四角柱の柱である。
【００３０】
固定ポスト３６の側面からそれぞれブラケット７１が張出している。ブラケット７１に形成された連結孔には、ピン７０が挿入されている。
【００３１】
ピン７０には、開閉リンク６８の一端が回転可能に連結されている。開閉リンク６８の他端は、ピン６６で、下部アーム５０の中央及び補助リンク６３の下端へ回転可能に連結されている。
【００３２】
下部アーム５０の一端部は、ピン４６で昇降フレーム４０に回転可能に連結されている。
【００３３】
昇降フレーム４０は、固定ポスト３６の外形よりも大きい内形を有する箱状の挿通部４２と、挿通部４２から固定ポスト３６の側面と平行に張り出されたブラケット４１とにより構成されている。
【００３４】
一方、下部アーム５０の他端部は、ピン５４でブラケット５８に回転可能に連結されている。
【００３５】
ブラケット５８の下部アーム５０が連結された位置の上方には、ピン５６で上部アーム５２の一端部が回転可能に連結されている。また、上部アーム５２の他端部は、ピン４８で昇降フレーム４０に回転可能に連結され、下部アーム５０と上部アーム５２は平行リンクとなっている。
【００３６】
上部アーム５２の中央には、ピン６４で補助リンク６３の上端が回転可能に連結されている。
【００３７】
また、上部アーム５２及び下部アーム５０がピン４６、ピン４８を中心に回転することにより、昇降フレーム４０は、固定ポスト３６の外周に沿って軸方向に移動可能となっている。
【００３８】
このようにして、開閉リンク６８、上部アーム５２、下部アーム５０、及び補助リンク６３により、リンク機構が形成されている。
【００３９】
一方、ブラケット５８の外面には、拡翼１６が溶接等により固定されており、下部アーム５０及び上部アーム５２の回転動作により拡翼１６が拡縮するようになっている。
【００４０】
図３ｂに示すように、拡翼１６は、ベース９７と、側面壁９８と、掘削ビット９９とにより構成されている。
【００４１】
ベース９７は、ブラケット５８と同様の材質からなり、ブラケット５８と略直角方向に溶接により固定されている。側面壁９８は、中空円筒を軸方向に４分割した形状で、ベース９７の一端部に溶接により固定されている。
【００４２】
掘削ビット９９は、ベース９７の外方側面に上下方向に複数固定されている。また、掘削ビット９９は、旋回装置３０（図１参照）がケリーバ１２（図１参照）を旋回させると、固定ポスト３６と一体に旋回して、拡径量に応じて軸部２２の内周壁を掘削する。
【００４３】
また、拡翼１６は、縮径したときに４つの側面壁９８が組合い、下部開口１０２が形成された略円筒となる。
【００４４】
ここで、昇降フレーム４０の上部には、ブラケット４４が設けられている。ブラケット４４は、上方から見てコの字形状に形成されており、側面には挿通孔４５を有している。
【００４５】
挿通孔４５には、油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４から突設された支持ピン７６が軸支され、挿通孔４５を支点として油圧シリンダ７２が揺動可能となっている。
【００４６】
なお、ブラケット４４は、対面して一対設けられており、挿通孔４５から支持ピン７６が抜けないように保持している。
【００４７】
油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４には、油を供給するためのチューブ８８が接続されている。ピストンとシリンダ本体７４の間に油圧をかけることで、ピストンロッド８０が伸縮する構成である。
【００４８】
また、油圧シリンダ７２の内部には、ピストンロッド８０の伸縮状態を検知してストローク長を測定する磁歪式の変位センサが設けられており、ピストンロッド８０のストローク長のデータが、図示しない送信ケーブルを通って、掘削機２７（図１参照）に送信されるようになっている。
【００４９】
掘削機２７では、予め求められたピストンロッド８０のストローク長と、拡翼１６の拡縮径距離との関係式に上記のデータが入力されることにより、拡翼１６の拡縮径距離が求められるようになっている。
【００５０】
また、油圧シリンダ７２のピストンロッド８０の先端には、下部アーム５０に溶接された伝達部材６０が、ピン６２で回転可能に連結されている。
【００５１】
伝達部材６０は、拡翼１６が最大に拡径したとき、ピストンロッド８０を縮ませるような形状とされている。
【００５２】
ここで、拡翼１６の拡縮動作について説明する。なお、左右対称なので、右側の拡翼１６を例に採って説明する。
【００５３】
図４は、図３ａにおけるピン６２（Ａ）、６６（Ｂ）、５４（Ｃ）、４６（Ｄ）、７０（Ｅ）、及び支持ピン７６（Ｅ）の位置関係及び移動状態を、点Ａ〜点Ｆ及びこれらを結ぶ線分で模式的に表したものである。
【００５４】
まず、拡翼１６の縮径動作について説明する。
【００５５】
図３ａ及び図４に示すように、点Ｄと点Ｆは昇降フレーム４０上にあり、距離ＤＦは一定である。このため、油圧シリンダ７２を動作させピストンロッド８０が伸びると、油圧シリンダ７２は、点Ｆを支点として反時計回りに揺動し、点Ａは点Ａ’の方向へ移動を始める。
【００５６】
一方、伝達部材６０及び下部アーム５０は、時計回りに回転を始める。
【００５７】
ここで、点Ｅが固定された不動点であり、また、開閉リンク６８の長さＢＥが一定であるため、開閉リンク６８は点Ｅを支点として反時計回りに回転し、点Ｂは、支点Ｅを中心とする半径ＢＥの円周上に沿ってＢ’の方向へ回転移動する。 このように、下部アーム５０及び開閉リンク６８は、固定ポスト３６側へ倒れるように回転する。
【００５８】
ここで、点Ｄは昇降フレーム４０上にあるため、点Ｄの移動方向は、固定ポスト３６の軸方向、即ち、鉛直方向に限定され、点ＤはＤ’の方向へ上昇する。また、点Ｄと点Ｆは、いずれも昇降フレーム４０に設けられているので、点Ｄが点Ｄ’に上昇移動したとき、点Ｆは点Ｆ’に上昇移動する。
【００５９】
このように、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０、開閉リンク６８の回転量が、開閉リンク６８及び下部アーム５０からなるリンク機構により増幅されるとともに、昇降フレーム４０の上下方向の移動量（線分ＤＤ’）に変換されるようになっており、ピストンロッド８０の伸縮量＝（線分Ａ’Ｆ’−線分ＡＦ）以上に昇降フレーム４０を大きく移動させることができる。
【００６０】
また、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄは下部アーム５０及び伝達部材６０上にあり、一体となっているので、点Ａ、点Ｂ、点Ｄが上記のように移動することにより、点Ｃが点Ｃ’の方向へ移動することになる。
【００６１】
ここで、予めＢＥ＝ＢＣ及びＢ’Ｅ＝Ｂ’Ｃ’となるように長さを設定してあるので、点Ｃは点Ｃ’の方向へ水平移動する。
【００６２】
また、前述のリンク機構により、点Ｃから点Ｃ’への移動量（線分ＣＣ’）についても増幅されているので、ピストンロッド８０の伸縮量が小さい場合でも、拡翼１６を大きく拡径することができるようになっている。
【００６３】
このように、ピストンロッド８０の伸長により、点Ｃが点Ｃ’へ水平移動し、拡翼１６の縮径動作が行われる。
【００６４】
次に、拡翼１６の拡径動作について説明する。
【００６５】
拡径動作は、縮径動作の逆の動作が行われる。油圧シリンダ７２を動作させてピストンロッド８０が縮むと、点Ａ’は反時計回りに移動を始め、点Ａの方向に移動する。このとき、点Ｂ’は点Ｂに、点Ｄ’は点Ｄに移動するので、点Ｃ’は点Ｃに水平移動する。
【００６６】
このように、ピストンロッド８０が縮むことにより、拡翼１６の拡径動作が行われる。
【００６７】
一方、図５に示すように、固定ポスト３６の上方には、軸部材８４が固定ボルト８６によって固定されている。なお、装置構成が理解し易いように、紙面の手前側及び奥側の構成部品の図示を省略している。
【００６８】
軸部材８４の側面の略直角方向には、支持部材１０８が張り出している。
【００６９】
支持部材１０８は、軸部材８４に溶接された外筒１０９と、外筒１０９の内部を図示しないモータ等の駆動手段により駆動され移動スライドする内筒１１１とにより構成されている。また、内筒１１１の一端には、スタビライザ８２が固定ボルト１１０により固定されており、内筒１１１及びスタビライザ８２が一体となって移動するようになっている。
【００７０】
スタビライザ８２は、円弧状の側面を有しており、４方向のスタビライザ８２の側面を結んで形成される円の径は、支持部材１０８の伸縮により所定の大きさに設定可能となっている。
【００７１】
外筒１０９の下部と軸部材８４の下部との間には、補助フレーム１１２が張架されている。補助フレーム１１２により外筒１０９の倒れが防止されている。また、隣接する２つの外筒１０９の間には、補助フレーム１１４が張架されている。
【００７２】
補助フレーム１１４には、円筒中空形状のチューブガード９０が立設されており、油圧シリンダ７２のチューブ８８が、チューブガード９０を挿通され、地上方向へ伸びている。
【００７３】
なお、油圧シリンダ７２を駆動する図示しない駆動部は、ケリーバ１２の回転と同期して回転するように設置されており、ケリーバ１２の回転によりチューブ８８がからまるのを防止している。
【００７４】
ここで、スタビライザ８２により形成される円の径を、軸部２２（図１参照）の径に近い大きさとすることにより、ケリーバ１２及び固定ポスト３６の中心位置がずれることがあっても、スタビライザ８２の側面が軸部２２の内壁と接触して反力を受け、掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００７５】
次に、図２及び図３に示すように、固定ポスト３６には、略水平方向に伸びる底蓋支持フレーム９２から立設したポスト９１が、ボルト及びナット又は溶接により固定されている。底蓋支持フレーム９２の一端には、ヒンジ９４が設けられている。
【００７６】
底蓋支持フレーム９２の下方側には、下方に凸の略円盤形状の底蓋９６が設けられている。底蓋９６は、底蓋９６の外周縁の位置で、ヒンジ９４によって、底蓋支持フレーム９２に回転可能に連結されている。
【００７７】
これにより、底蓋９６は、下方に向けて開閉可能となっており、拡翼１６で構成された前述の下部開口１０２を塞ぐようになっている。底蓋９６の閉止は、図示しないロック機構により行われる。
【００７８】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００７９】
図６ａに示すように、予め、他の掘削手段を用いて地盤２５の鉛直方向に軸部２２を掘削する。軸部２２には、ベントナイト等の安定液Ｌが補給されており、孔壁の倒壊を防止している。
【００８０】
次に、図１及び図６ｂに示すように、クレーン２８がケリーバ１２を矢印ｄｏｗｎ方向へ降下させ、縮径した状態の拡径バケット１０が、軸部２２の拡底部１８に降下する。
【００８１】
次に、図１及び図６ｃに示すように、旋回装置３０が駆動され、ケリーバ１２が矢印Ｒ方向に旋回する。
【００８２】
次に、図３及び図６ｃに示すように、油圧シリンダ７２をピストンロッド８０が縮小する方向に動作させ、ピストンロッド８０の長さが縮まると、伝達部材６０、下部アーム５０、開閉リンク６８の回転量がリンク機構により増幅され、昇降フレーム４０は下降し、拡翼１６の拡径が行われる。
【００８３】
拡翼１６は、旋回しながら拡径し、掘削ビット９９によって軸部２２の内壁が掘削され、拡径孔１００が形成される。軸部２２と拡径孔１００により、杭孔２４が構成されている。
【００８４】
ここで、油圧シリンダ７２の内部に設けられた変位センサにより、ピストンロッド８０のストローク長が測定されており、事前に求められたピストンロッド８０のストローク長と拡径孔１００の径との関係式に入力され、掘削途中の拡径孔１００の内径が求められる。
【００８５】
スタビライザ８２は、軸部２２に位置しており、ケリーバ１２及び固定ポスト３６の軸中心は、杭孔２４の中心から大きくずれることはない。
【００８６】
拡径孔１００の内径が所定量になると、拡径バケット１０が旋回しながら油圧シリンダ７２をピストンロッド８０が伸長する方向に動作させ、ピストンロッド８０が伸びると、拡翼１６は、縮径しながら掘削により発生した土砂Ｍを回収する。縮径した拡翼１６の下部には、底蓋９６があるので、回収した土砂Ｍが拡径バケット１０の内部に貯留される。
【００８７】
次に、図６及び図６ｄに示すように、縮径が終わった拡径バケット１０は、クレーン２８（図１参照）により引き上げられた後、杭孔２４から離れた場所に移動する。
【００８８】
ここで、作業者が図示しないロックレバーを回すと、底蓋９６が拡径バケット１０の下方側に開放される。これにより、拡径バケット１０内に貯留していた土砂Ｍが、拡径バケット１０の外へ排出される。
【００８９】
次に、土砂Ｍが排出された後、底蓋９６を閉じる方向に拡径バケット１０を水平移動させ、又は底蓋９６を地面に押し当て閉止方向に回転させて、図示しないロック機構により底蓋９６がロックされる。
【００９０】
このあと、図示しない円筒形状の鉄筋籠が杭孔２４の内部に挿入され、トレミー管によって杭孔２４の底部から徐々にコンクリートが満たされるとともに、ポンプ等により安定液Ｌが杭孔２４から排出され、コンクリート拡底杭が完成する。
【００９１】
以上説明したように、本発明の実施形態においては、昇降する昇降フレーム４０に、油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４が揺動可能に設けられており、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０と開閉リンク６８の回転量が、下部アーム５０と開閉リンク６８とで構成されたリンク機構で増幅され、昇降フレーム４０の上下方向及び拡翼１６の拡径方向の移動量に変換されるため、ピストンロッド８０の伸縮量以上に昇降フレーム４０及び拡翼１６を大きく移動させることができる。
【００９２】
このため、拡径率を大きくすることができ、油圧シリンダ７２を固定ポスト３６に沿って設けたものに比べて、拡径バケット１０の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【００９３】
また、ピストンロッド８０が長く伸びることにより上部アーム５２、下部アーム５０、及び開閉リンク６８の移動量を十分確保できるので、拡翼１６を閉じたときの拡径バケット１０の径が小さくても、大きな拡径穴１００を掘削することができ、穴の軸部２２の径を小さくすることができる。これにより、排土量、安定液Ｌの使用量、及びコンクリートの使用量を低減することができる。
【００９４】
さらに、土砂を掻き集めるため、拡翼１６が拡径するときよりも縮径するときの方が大きな力を必要とするが、油圧シリンダ７２のピストンロッド８０が伸びるときに、昇降フレーム４０が固定ポスト３６の下端部より上方へ移動し、上部アーム５２及び下部アーム５０に連結された拡翼１６が縮径するようになっており、また、油圧シリンダ７２は、伸びるときの方が縮むときよりも大きな出力となるので、油圧シリンダ７２の力を最大限に利用することができる。
【００９５】
また、ピストンロッド８０のストローク長から拡翼１６の拡径長が求められ、掘削中の拡径穴の拡径長が分かるので、所望の長さの拡径穴が得られる。
【００９６】
さらに、固定ポスト３６の中心位置が掘削した穴の中心位置からずれた場合、固定ポスト３６の外周から半径方向に突出したスタビライザ８２が、掘削した穴と接触することにより反力を受け、固定ポスト３６の中心位置が掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００９７】
また、底蓋９６により拡翼１６に底が不要となるので、拡翼１６の重量を減らして油圧シリンダ７２への負荷を低減することができる。また、底蓋９６が開放されることにより、拡翼１６を広げなくても土砂を廃棄できる。
【００９８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００９９】
安定液Ｌは、ベントナイト以外に泥水を用いてもよい。
【０１００】
変位センサ８１は、磁歪式以外に光学式等の各種変位センサを用いてもよい。
【０１０１】
拡翼１６は４分割のものでなくともよく、２分割以上の複数分割されたものでもよい。また、拡翼１６の分割数に合わせて、拡径バケット１０の各構成部材の数を増減してもよい。
【０１０２】
伝達部材６０は、上部アーム５２に溶接してもよい。
【０１０３】
底蓋９６に穴部及び刃部を設け、掘削しながら土砂を収容し、杭孔２４の掘削を行えるようにしてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態の底蓋の開閉機構は、拡底部の掘削のみならず、中間拡径の掘削にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施形態に係る場所打ちコンクリート杭を施工する際に使用される装置の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る拡径バケットの縮径状態における側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る拡径バケットの拡径状態における側面図及び底面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る拡径バケットの拡縮状態を模式化した模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスタビライザの側面図及び平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る拡径掘削の施工手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 拡径バケット（拡径掘削用バケット）
１６ 拡翼（拡翼部）
２７ 掘削機（掘削機本体）
３６ 固定ポスト（回転軸）
４０ 昇降フレーム（支持体）
５０ 下部アーム（リンク部材）
６０ 伝達部材（伝達部材）
６８ 開閉リンク（支持リンク部材）
７２ 油圧シリンダ（シリンダ）
７４ シリンダ本体（シリンダ部）
８０ ピストンロッド（ロッド）
８１ 変位センサ（検知センサ）
８２ スタビライザ（補助部材）
９６ 底蓋（蓋体）
１０２ 下部開口（下部開口）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎となる場所打ちコンクリート拡底杭の施工に用いる拡径掘削用バケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造物の大型化、高層化に伴い、基礎杭には高い鉛直支持性能及び引抜抵抗性能が要求されており、大口径の拡底杭が用いられている。
【０００３】
拡底杭の施工には、鉛直方向に掘削された軸穴において、回転しながら軸半径方向に拡径して掘削を行う拡径掘削用バケットが用いられており、各種構成が開示されている。
【０００４】
ここで、鉛直方向に掘削された軸穴の面積と、拡径された拡底穴の面積との比で拡径率が定義されており、拡径掘削用バケットの性能を示すパラメータの一つとして用いられている。拡径率が大きいということは、大径の拡底穴を掘削するための軸穴の内径を小さくできるということを示している。
【０００５】
拡径掘削用バケットの第１例として、複数枚の拡底翼がドリルパイプの下端のフランジ部に枢着され、且つリンクを介してスライダに連結され、油圧シリンダがドリルパイプの軸方向に伸縮することによりスライダが昇降して拡底翼の開閉を行う拡底掘削機が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、第１例の拡底掘削機においては、拡底翼がフランジ部を支点として開閉するため、拡径率を大きくするには拡底翼の長さを長くする必要があり、また、油圧シリンダの伸縮長さも長くする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【０００６】
拡径掘削用バケットの第２例として、外筒と内筒内に油圧シリンダを設け、外筒と複数のカッターユニットを平行リンクで連結し、油圧シリンダの伸縮によってカッターユニットを放射方向に移動させて拡径する分割バケット型回転掘削装置が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
しかしながら、第２例の分割バケット型回転掘削装置においては、油圧シリンダが外筒と内筒内にあり、外筒及び内筒の軸方向にシリンダが伸びる構成のため、拡径率を大きくするには、軸方向のシリンダの伸縮量を大きくする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【０００７】
拡径掘削用バケットの第３例として、外方に拡縮可能な斜面部拡幅ブレードと、回転中心軸であるシャフトの中間に固定したブラケットとを油圧シリンダで直結し、油圧シリンダの伸縮により斜面部拡幅ブレードを開閉して拡径掘削を行う先端拡幅用掘削機が開示されている。（例えば、特許文献３参照）
しかしながら、第３例の先端拡幅用掘削機においては、油圧シリンダが固定されたブラケットに直結されているため、斜面部拡幅ブレードの拡径率を大きくするには、シリンダの伸縮量を大きくする必要がある。このため、拡底掘削機の機械高さが高くなり、既往の掘削機本体に取付けることができない。
【特許文献１】特開昭６３−１８４６１２
【特許文献２】特開昭６０−２４２２９２
【特許文献３】特開平３−４７３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、高拡径率で機械高さを低くできる拡径掘削用バケットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、掘削機本体に懸架され回転する回転軸の外周側に設けられ、前記回転軸と一体回転するとともに前記回転軸の軸方向に移動可能な支持体と、一端が前記支持体に回転可能に連結され、他端が孔壁を掘削する拡翼部に回転可能に連結されたリンク部材と、一端が前記リンク部材に回転可能に連結され、他端が前記回転軸の下端部に回転可能に連結された支持リンク部材と、前記リンク部材に固定された伝達部材と、前記伝達部材の前記支持リンク部材の連結箇所より前記支持体側で、ロッドが回転可能に連結され、前記ロッドが伸縮自在に収容されたシリンダ部が支持体に揺動可能に連結されたシリンダと、を備え、前記ロッドの伸長状態で、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動し、前記リンク部材と前記支持リンク部材が前記回転軸側へ倒れることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、上下に移動する支持体にシリンダのシリンダ部が揺動可能に設けられており、ロッドの伸縮によって回転する伝達部材と支持リンク部材の回転量が、リンク部材と支持リンク部材で構成されたリンク機構で増幅して支持体の上下方向の移動量に変換されるため、ロッドの伸縮量以上に支持体を大きく移動させることができる。このため、拡径率が大きくなり、シリンダを回転軸に沿って設けたものに比べて掘削機本体の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【００１１】
また、ロッドが長く伸びることによりリンク部材の移動量を十分確保できるので、拡翼部を閉じたときのバケットの径が小さくても、大きな拡径穴を掘削することができ、穴の軸部の径を小さくすることができる。これにより、排土量、安定液の使用量、及びコンクリートの使用量を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記シリンダが伸びるときに、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、土砂を掻き集めるため、拡翼部が拡径するときよりも縮径するときの方が大きな力を必要とするが、シリンダが伸びるときに、支持体が回転軸の下端部より上方へ移動し、リンク部材に連結された拡翼部が縮径するようになっており、また、シリンダは、伸びるときの方が縮むときよりも大きな出力となるので、シリンダの力を最大限に利用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記シリンダが前記ロッドのストローク長を検知する検知センサを備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、ロッドのストローク長から拡翼部の拡径長が求められ、掘削中の拡径穴の拡径長が分かるので、所望の幅の拡径穴が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材を前記回転軸に設けたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、回転軸中心位置が掘削した穴の中心位置からずれた場合、回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材が掘削した穴と接触することにより反力を受け、回転軸中心位置が掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記回転軸の下端部に開閉可能に設けられ、縮径した拡翼部が形成する下部開口を塞ぐ蓋体を備えたことを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、拡翼部に底が不要となるので、拡翼部の重量を減らしてシリンダへの負荷を低減することができる。また、蓋体が開放されることにより、拡翼部を広げなくても土砂を廃棄できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、上記構成としたので、拡径率を大きくし、機械高さを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１及び図３に示すように、掘削機２７は、クレーン２８と、旋回装置３０と、位置決めアーム３２とにより構成されている。
【００２３】
クレーン２８は、ケリーバ１２を吊り下げ、矢印ＵＰ、ＤＯＷＮ方向に昇降させる。また、クレーン２８から張り出した位置決めアーム３２の先端に、旋回装置３０が取付けられている。
【００２４】
旋回装置３０は、ケリーバ１２をグリップして矢印Ｒの方向に旋回させる。
【００２５】
ケリーバ１２の下端部には、拡径バケット１０の固定ポスト３６の上端部に設けられた連結ブラケット１４が、ピンで連結されている。
【００２６】
この拡径バケット１０は、縮径された状態で、予め、他の掘削手段を用いて地盤２５を鉛直方向に掘削して形成された軸部２２の底部へ挿入される。軸部２２には、ベントナイト等の安定液Ｌが図示しない補給管から注入されており、孔壁の倒壊を防止している。
【００２７】
次に、拡径バケット１０について説明する。
【００２８】
図２及び図３は、拡径バケット１０の縮径時又は拡径時における側面図及び底面図である。なお、左右対称であるので、装置構成が理解し易いように、紙面の手前側及び奥側の構造部品の図示を省略している。
【００２９】
図２及び図３に示すように、固定ポスト３６は、四角柱の柱である。
【００３０】
固定ポスト３６の側面からそれぞれブラケット７１が張出している。ブラケット７１に形成された連結孔には、ピン７０が挿入されている。
【００３１】
ピン７０には、開閉リンク６８の一端が回転可能に連結されている。開閉リンク６８の他端は、ピン６６で、下部アーム５０の中央及び補助リンク６３の下端へ回転可能に連結されている。
【００３２】
下部アーム５０の一端部は、ピン４６で昇降フレーム４０に回転可能に連結されている。
【００３３】
昇降フレーム４０は、固定ポスト３６の外形よりも大きい内形を有する箱状の挿通部４２と、挿通部４２から固定ポスト３６の側面と平行に張り出されたブラケット４１とにより構成されている。
【００３４】
一方、下部アーム５０の他端部は、ピン５４でブラケット５８に回転可能に連結されている。
【００３５】
ブラケット５８の下部アーム５０が連結された位置の上方には、ピン５６で上部アーム５２の一端部が回転可能に連結されている。また、上部アーム５２の他端部は、ピン４８で昇降フレーム４０に回転可能に連結され、下部アーム５０と上部アーム５２は平行リンクとなっている。
【００３６】
上部アーム５２の中央には、ピン６４で補助リンク６３の上端が回転可能に連結されている。
【００３７】
また、上部アーム５２及び下部アーム５０がピン４６、ピン４８を中心に回転することにより、昇降フレーム４０は、固定ポスト３６の外周に沿って軸方向に移動可能となっている。
【００３８】
このようにして、開閉リンク６８、上部アーム５２、下部アーム５０、及び補助リンク６３により、リンク機構が形成されている。
【００３９】
一方、ブラケット５８の外面には、拡翼１６が溶接等により固定されており、下部アーム５０及び上部アーム５２の回転動作により拡翼１６が拡縮するようになっている。
【００４０】
図３ｂに示すように、拡翼１６は、ベース９７と、側面壁９８と、掘削ビット９９とにより構成されている。
【００４１】
ベース９７は、ブラケット５８と同様の材質からなり、ブラケット５８と略直角方向に溶接により固定されている。側面壁９８は、中空円筒を軸方向に４分割した形状で、ベース９７の一端部に溶接により固定されている。
【００４２】
掘削ビット９９は、ベース９７の外方側面に上下方向に複数固定されている。また、掘削ビット９９は、旋回装置３０（図１参照）がケリーバ１２（図１参照）を旋回させると、固定ポスト３６と一体に旋回して、拡径量に応じて軸部２２の内周壁を掘削する。
【００４３】
また、拡翼１６は、縮径したときに４つの側面壁９８が組合い、下部開口１０２が形成された略円筒となる。
【００４４】
ここで、昇降フレーム４０の上部には、ブラケット４４が設けられている。ブラケット４４は、上方から見てコの字形状に形成されており、側面には挿通孔４５を有している。
【００４５】
挿通孔４５には、油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４から突設された支持ピン７６が軸支され、挿通孔４５を支点として油圧シリンダ７２が揺動可能となっている。
【００４６】
なお、ブラケット４４は、対面して一対設けられており、挿通孔４５から支持ピン７６が抜けないように保持している。
【００４７】
油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４には、油を供給するためのチューブ８８が接続されている。ピストンとシリンダ本体７４の間に油圧をかけることで、ピストンロッド８０が伸縮する構成である。
【００４８】
また、油圧シリンダ７２の内部には、ピストンロッド８０の伸縮状態を検知してストローク長を測定する磁歪式の変位センサが設けられており、ピストンロッド８０のストローク長のデータが、図示しない送信ケーブルを通って、掘削機２７（図１参照）に送信されるようになっている。
【００４９】
掘削機２７では、予め求められたピストンロッド８０のストローク長と、拡翼１６の拡縮径距離との関係式に上記のデータが入力されることにより、拡翼１６の拡縮径距離が求められるようになっている。
【００５０】
また、油圧シリンダ７２のピストンロッド８０の先端には、下部アーム５０に溶接された伝達部材６０が、ピン６２で回転可能に連結されている。
【００５１】
伝達部材６０は、拡翼１６が最大に拡径したとき、ピストンロッド８０を縮ませるような形状とされている。
【００５２】
ここで、拡翼１６の拡縮動作について説明する。なお、左右対称なので、右側の拡翼１６を例に採って説明する。
【００５３】
図４は、図３ａにおけるピン６２（Ａ）、６６（Ｂ）、５４（Ｃ）、４６（Ｄ）、７０（Ｅ）、及び支持ピン７６（Ｅ）の位置関係及び移動状態を、点Ａ〜点Ｆ及びこれらを結ぶ線分で模式的に表したものである。
【００５４】
まず、拡翼１６の縮径動作について説明する。
【００５５】
図３ａ及び図４に示すように、点Ｄと点Ｆは昇降フレーム４０上にあり、距離ＤＦは一定である。このため、油圧シリンダ７２を動作させピストンロッド８０が伸びると、油圧シリンダ７２は、点Ｆを支点として反時計回りに揺動し、点Ａは点Ａ’の方向へ移動を始める。
【００５６】
一方、伝達部材６０及び下部アーム５０は、時計回りに回転を始める。
【００５７】
ここで、点Ｅが固定された不動点であり、また、開閉リンク６８の長さＢＥが一定であるため、開閉リンク６８は点Ｅを支点として反時計回りに回転し、点Ｂは、支点Ｅを中心とする半径ＢＥの円周上に沿ってＢ’の方向へ回転移動する。 このように、下部アーム５０及び開閉リンク６８は、固定ポスト３６側へ倒れるように回転する。
【００５８】
ここで、点Ｄは昇降フレーム４０上にあるため、点Ｄの移動方向は、固定ポスト３６の軸方向、即ち、鉛直方向に限定され、点ＤはＤ’の方向へ上昇する。また、点Ｄと点Ｆは、いずれも昇降フレーム４０に設けられているので、点Ｄが点Ｄ’に上昇移動したとき、点Ｆは点Ｆ’に上昇移動する。
【００５９】
このように、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０、開閉リンク６８の回転量が、開閉リンク６８及び下部アーム５０からなるリンク機構により増幅されるとともに、昇降フレーム４０の上下方向の移動量（線分ＤＤ’）に変換されるようになっており、ピストンロッド８０の伸縮量＝（線分Ａ’Ｆ’−線分ＡＦ）以上に昇降フレーム４０を大きく移動させることができる。
【００６０】
また、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄは下部アーム５０及び伝達部材６０上にあり、一体となっているので、点Ａ、点Ｂ、点Ｄが上記のように移動することにより、点Ｃが点Ｃ’の方向へ移動することになる。
【００６１】
ここで、予めＢＥ＝ＢＣ及びＢ’Ｅ＝Ｂ’Ｃ’となるように長さを設定してあるので、点Ｃは点Ｃ’の方向へ水平移動する。
【００６２】
また、前述のリンク機構により、点Ｃから点Ｃ’への移動量（線分ＣＣ’）についても増幅されているので、ピストンロッド８０の伸縮量が小さい場合でも、拡翼１６を大きく拡径することができるようになっている。
【００６３】
このように、ピストンロッド８０の伸長により、点Ｃが点Ｃ’へ水平移動し、拡翼１６の縮径動作が行われる。
【００６４】
次に、拡翼１６の拡径動作について説明する。
【００６５】
拡径動作は、縮径動作の逆の動作が行われる。油圧シリンダ７２を動作させてピストンロッド８０が縮むと、点Ａ’は反時計回りに移動を始め、点Ａの方向に移動する。このとき、点Ｂ’は点Ｂに、点Ｄ’は点Ｄに移動するので、点Ｃ’は点Ｃに水平移動する。
【００６６】
このように、ピストンロッド８０が縮むことにより、拡翼１６の拡径動作が行われる。
【００６７】
一方、図５に示すように、固定ポスト３６の上方には、軸部材８４が固定ボルト８６によって固定されている。なお、装置構成が理解し易いように、紙面の手前側及び奥側の構成部品の図示を省略している。
【００６８】
軸部材８４の側面の略直角方向には、支持部材１０８が張り出している。
【００６９】
支持部材１０８は、軸部材８４に溶接された外筒１０９と、外筒１０９の内部を図示しないモータ等の駆動手段により駆動され移動スライドする内筒１１１とにより構成されている。また、内筒１１１の一端には、スタビライザ８２が固定ボルト１１０により固定されており、内筒１１１及びスタビライザ８２が一体となって移動するようになっている。
【００７０】
スタビライザ８２は、円弧状の側面を有しており、４方向のスタビライザ８２の側面を結んで形成される円の径は、支持部材１０８の伸縮により所定の大きさに設定可能となっている。
【００７１】
外筒１０９の下部と軸部材８４の下部との間には、補助フレーム１１２が張架されている。補助フレーム１１２により外筒１０９の倒れが防止されている。また、隣接する２つの外筒１０９の間には、補助フレーム１１４が張架されている。
【００７２】
補助フレーム１１４には、円筒中空形状のチューブガード９０が立設されており、油圧シリンダ７２のチューブ８８が、チューブガード９０を挿通され、地上方向へ伸びている。
【００７３】
なお、油圧シリンダ７２を駆動する図示しない駆動部は、ケリーバ１２の回転と同期して回転するように設置されており、ケリーバ１２の回転によりチューブ８８がからまるのを防止している。
【００７４】
ここで、スタビライザ８２により形成される円の径を、軸部２２（図１参照）の径に近い大きさとすることにより、ケリーバ１２及び固定ポスト３６の中心位置がずれることがあっても、スタビライザ８２の側面が軸部２２の内壁と接触して反力を受け、掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００７５】
次に、図２及び図３に示すように、固定ポスト３６には、略水平方向に伸びる底蓋支持フレーム９２から立設したポスト９１が、ボルト及びナット又は溶接により固定されている。底蓋支持フレーム９２の一端には、ヒンジ９４が設けられている。
【００７６】
底蓋支持フレーム９２の下方側には、下方に凸の略円盤形状の底蓋９６が設けられている。底蓋９６は、底蓋９６の外周縁の位置で、ヒンジ９４によって、底蓋支持フレーム９２に回転可能に連結されている。
【００７７】
これにより、底蓋９６は、下方に向けて開閉可能となっており、拡翼１６で構成された前述の下部開口１０２を塞ぐようになっている。底蓋９６の閉止は、図示しないロック機構により行われる。
【００７８】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
【００７９】
図６ａに示すように、予め、他の掘削手段を用いて地盤２５の鉛直方向に軸部２２を掘削する。軸部２２には、ベントナイト等の安定液Ｌが補給されており、孔壁の倒壊を防止している。
【００８０】
次に、図１及び図６ｂに示すように、クレーン２８がケリーバ１２を矢印ｄｏｗｎ方向へ降下させ、縮径した状態の拡径バケット１０が、軸部２２の拡底部１８に降下する。
【００８１】
次に、図１及び図６ｃに示すように、旋回装置３０が駆動され、ケリーバ１２が矢印Ｒ方向に旋回する。
【００８２】
次に、図３及び図６ｃに示すように、油圧シリンダ７２をピストンロッド８０が縮小する方向に動作させ、ピストンロッド８０の長さが縮まると、伝達部材６０、下部アーム５０、開閉リンク６８の回転量がリンク機構により増幅され、昇降フレーム４０は下降し、拡翼１６の拡径が行われる。
【００８３】
拡翼１６は、旋回しながら拡径し、掘削ビット９９によって軸部２２の内壁が掘削され、拡径孔１００が形成される。軸部２２と拡径孔１００により、杭孔２４が構成されている。
【００８４】
ここで、油圧シリンダ７２の内部に設けられた変位センサにより、ピストンロッド８０のストローク長が測定されており、事前に求められたピストンロッド８０のストローク長と拡径孔１００の径との関係式に入力され、掘削途中の拡径孔１００の内径が求められる。
【００８５】
スタビライザ８２は、軸部２２に位置しており、ケリーバ１２及び固定ポスト３６の軸中心は、杭孔２４の中心から大きくずれることはない。
【００８６】
拡径孔１００の内径が所定量になると、拡径バケット１０が旋回しながら油圧シリンダ７２をピストンロッド８０が伸長する方向に動作させ、ピストンロッド８０が伸びると、拡翼１６は、縮径しながら掘削により発生した土砂Ｍを回収する。縮径した拡翼１６の下部には、底蓋９６があるので、回収した土砂Ｍが拡径バケット１０の内部に貯留される。
【００８７】
次に、図６及び図６ｄに示すように、縮径が終わった拡径バケット１０は、クレーン２８（図１参照）により引き上げられた後、杭孔２４から離れた場所に移動する。
【００８８】
ここで、作業者が図示しないロックレバーを回すと、底蓋９６が拡径バケット１０の下方側に開放される。これにより、拡径バケット１０内に貯留していた土砂Ｍが、拡径バケット１０の外へ排出される。
【００８９】
次に、土砂Ｍが排出された後、底蓋９６を閉じる方向に拡径バケット１０を水平移動させ、又は底蓋９６を地面に押し当て閉止方向に回転させて、図示しないロック機構により底蓋９６がロックされる。
【００９０】
このあと、図示しない円筒形状の鉄筋籠が杭孔２４の内部に挿入され、トレミー管によって杭孔２４の底部から徐々にコンクリートが満たされるとともに、ポンプ等により安定液Ｌが杭孔２４から排出され、コンクリート拡底杭が完成する。
【００９１】
以上説明したように、本発明の実施形態においては、昇降する昇降フレーム４０に、油圧シリンダ７２のシリンダ本体７４が揺動可能に設けられており、ピストンロッド８０の伸縮によって回転する伝達部材６０と開閉リンク６８の回転量が、下部アーム５０と開閉リンク６８とで構成されたリンク機構で増幅され、昇降フレーム４０の上下方向及び拡翼１６の拡径方向の移動量に変換されるため、ピストンロッド８０の伸縮量以上に昇降フレーム４０及び拡翼１６を大きく移動させることができる。
【００９２】
このため、拡径率を大きくすることができ、油圧シリンダ７２を固定ポスト３６に沿って設けたものに比べて、拡径バケット１０の先端部を地上面に引き上げるための機械高さを小さくすることができる。
【００９３】
また、ピストンロッド８０が長く伸びることにより上部アーム５２、下部アーム５０、及び開閉リンク６８の移動量を十分確保できるので、拡翼１６を閉じたときの拡径バケット１０の径が小さくても、大きな拡径穴１００を掘削することができ、穴の軸部２２の径を小さくすることができる。これにより、排土量、安定液Ｌの使用量、及びコンクリートの使用量を低減することができる。
【００９４】
さらに、土砂を掻き集めるため、拡翼１６が拡径するときよりも縮径するときの方が大きな力を必要とするが、油圧シリンダ７２のピストンロッド８０が伸びるときに、昇降フレーム４０が固定ポスト３６の下端部より上方へ移動し、上部アーム５２及び下部アーム５０に連結された拡翼１６が縮径するようになっており、また、油圧シリンダ７２は、伸びるときの方が縮むときよりも大きな出力となるので、油圧シリンダ７２の力を最大限に利用することができる。
【００９５】
また、ピストンロッド８０のストローク長から拡翼１６の拡径長が求められ、掘削中の拡径穴の拡径長が分かるので、所望の長さの拡径穴が得られる。
【００９６】
さらに、固定ポスト３６の中心位置が掘削した穴の中心位置からずれた場合、固定ポスト３６の外周から半径方向に突出したスタビライザ８２が、掘削した穴と接触することにより反力を受け、固定ポスト３６の中心位置が掘削した穴の中心位置に戻されるので、掘削される穴の径が必要以上に拡大されない。
【００９７】
また、底蓋９６により拡翼１６に底が不要となるので、拡翼１６の重量を減らして油圧シリンダ７２への負荷を低減することができる。また、底蓋９６が開放されることにより、拡翼１６を広げなくても土砂を廃棄できる。
【００９８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００９９】
安定液Ｌは、ベントナイト以外に泥水を用いてもよい。
【０１００】
変位センサ８１は、磁歪式以外に光学式等の各種変位センサを用いてもよい。
【０１０１】
拡翼１６は４分割のものでなくともよく、２分割以上の複数分割されたものでもよい。また、拡翼１６の分割数に合わせて、拡径バケット１０の各構成部材の数を増減してもよい。
【０１０２】
伝達部材６０は、上部アーム５２に溶接してもよい。
【０１０３】
底蓋９６に穴部及び刃部を設け、掘削しながら土砂を収容し、杭孔２４の掘削を行えるようにしてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態の底蓋の開閉機構は、拡底部の掘削のみならず、中間拡径の掘削にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施形態に係る場所打ちコンクリート杭を施工する際に使用される装置の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る拡径バケットの縮径状態における側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る拡径バケットの拡径状態における側面図及び底面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る拡径バケットの拡縮状態を模式化した模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスタビライザの側面図及び平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る拡径掘削の施工手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 拡径バケット（拡径掘削用バケット）
１６ 拡翼（拡翼部）
２７ 掘削機（掘削機本体）
３６ 固定ポスト（回転軸）
４０ 昇降フレーム（支持体）
５０ 下部アーム（リンク部材）
６０ 伝達部材（伝達部材）
６８ 開閉リンク（支持リンク部材）
７２ 油圧シリンダ（シリンダ）
７４ シリンダ本体（シリンダ部）
８０ ピストンロッド（ロッド）
８１ 変位センサ（検知センサ）
８２ スタビライザ（補助部材）
９６ 底蓋（蓋体）
１０２ 下部開口（下部開口）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体に懸架され回転する回転軸の外周側に設けられ、前記回転軸と一体回転するとともに前記回転軸の軸方向に移動可能な支持体と、
一端が前記支持体に回転可能に連結され、他端が孔壁を掘削する拡翼部に回転可能に連結されたリンク部材と、
一端が前記リンク部材に回転可能に連結され、他端が前記回転軸の下端部に回転可能に連結された支持リンク部材と、
前記リンク部材に固定された伝達部材と、
前記伝達部材の前記支持リンク部材の連結箇所より前記支持体側で、ロッドが回転可能に連結され、前記ロッドが伸縮自在に収容されたシリンダ部が支持体に揺動可能に連結されたシリンダと、を備え、
前記ロッドの伸長状態で、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動し、前記リンク部材と前記支持リンク部材が前記回転軸側へ倒れることを特徴とする拡径掘削用バケット。
【請求項２】
前記シリンダが伸びるときに、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動することを特徴とする請求項１に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項３】
前記シリンダが前記ロッドのストローク長を検知する検知センサを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項４】
前記回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材を前記回転軸に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項５】
前記回転軸の下端部に開閉可能に設けられ、縮径した拡翼部が形成する下部開口を塞ぐ蓋体を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項１】
掘削機本体に懸架され回転する回転軸の外周側に設けられ、前記回転軸と一体回転するとともに前記回転軸の軸方向に移動可能な支持体と、
一端が前記支持体に回転可能に連結され、他端が孔壁を掘削する拡翼部に回転可能に連結されたリンク部材と、
一端が前記リンク部材に回転可能に連結され、他端が前記回転軸の下端部に回転可能に連結された支持リンク部材と、
前記リンク部材に固定された伝達部材と、
前記伝達部材の前記支持リンク部材の連結箇所より前記支持体側で、ロッドが回転可能に連結され、前記ロッドが伸縮自在に収容されたシリンダ部が支持体に揺動可能に連結されたシリンダと、を備え、
前記ロッドの伸長状態で、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動し、前記リンク部材と前記支持リンク部材が前記回転軸側へ倒れることを特徴とする拡径掘削用バケット。
【請求項２】
前記シリンダが伸びるときに、前記支持体が前記回転軸の下端部より上方へ移動することを特徴とする請求項１に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項３】
前記シリンダが前記ロッドのストローク長を検知する検知センサを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項４】
前記回転軸の外周から半径方向に突出した補助部材を前記回転軸に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の拡径掘削用バケット。
【請求項５】
前記回転軸の下端部に開閉可能に設けられ、縮径した拡翼部が形成する下部開口を塞ぐ蓋体を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の拡径掘削用バケット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−８０８５（Ｐ２００８−８０８５Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８１３４３（Ｐ２００６−１８１３４３）
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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