JP6515023B2 - バケット - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に装着するバケットに関する。

鋼管杭を用いた杭基礎構造では、基礎スラブや基礎梁に杭頭部を埋め込んだり、柱脚を杭頭部に挿入することにより、上部構造体と杭基礎とを接続するのが一般的である。また、特許文献１には、鋼管杭と柱との間に介設したパイルキャップによって鋼管杭と柱とを接続する接合構造が開示されている。

鋼管杭は、内部に土砂やソイルセメント等が充填されている。そのため、上部構造体と鋼管杭とを接合する際には、杭頭部を地表面から露出させるとともに、杭頭部の鋼管内部を掘削、清掃する必要がある。
鋼管内部の掘削は、人力または小型バックホウにより行うのが一般的である。

特開２００９−１０２８１８号公報

人力による鋼管内部の掘削は、作業に手間がかかる。特に、大規模な構造物等、杭の本数が多数ある場合には、全ての杭に対する掘削作業が完了するまでに多大な時間と手間を要する。
また、小型バックホウを利用した場合であっても、断面円形の鋼管杭の内面と、開口部が矩形状のバケットの外面との間に隙間が形成されるため、鋼管杭の内面に沿って掘削するには手間がかかっていた。

このような観点から、本発明は、管内部の掘削作業の効率化を図るためのバケットを提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、管内の掘削に使用する掘削機用のバケットであって、バケット本体と、前記バケット本体の外面に形成された取付部とを備えており、前記バケット本体は、前記取付部が形成された半円形状の第一鋼板と、球面状の第二鋼板とを組み合わせることにより形成されていて、前記バケット本体の開口部の縁のうち、前記取付部側の縁の形状が直線状を呈しており、前記取付部と反対側の縁の形状が、前記管の内周面に沿って弧状または多角形状を呈していることを特徴としている。
かかるバケットによれば、管の内周面に沿った形状を有しているため、管の内面とバケットの外面との間に形成される隙間が小さくなる。つまり、本発明のバケットによれば、管の内面に沿った掘削が可能となるため、管内の掘削を効率的に行うことができる。

前記開口部の取付部側の縁の中央から前記取付部と反対側の縁の中央までの距離および前記開口部の取付部側の縁の中央から取付部側の縁の両端までの距離が、前記管の内半径の６５〜８５％の範囲内であれば、管の内面に沿った掘削を効率的に行うことができる。

なお、バケットの開口部の縁の形状は半円形状であるのが望ましい。さらに、バケット本体は、取付部側の面が半円形状を呈しており、かつ、側面視扇形状であるのが望ましい。
そして、バケットの前記取付部側の面から前記開口部に至る内角が６５〜８５°の範囲内であれば、１回の掘削により採取できる土量を多くすることができ、掘削作業がより効率的になる。

本発明のバケットによれば、管の内部を効率的に掘削することができる。

本発明の実施形態に係るバックホウを示す側面図である。 図１のバケット部分を示す拡大図である。 （ａ）は図１に示すバックホウの装着されたバケットを上面から望む平面図、（ｂ）は同バケットを断面図である。 （ａ）および（ｂ）はバケットによる掘削状況を示す斜視図である。

本発明の実施形態では、鋼管杭の頭部の内部掘削を、バックホウ（掘削機）１を利用して行う場合について説明する。
バックホウ１は、図１に示すように、掘削機本体１１、走行手段１２、ブーム１３およびアーム１４を備えている。

掘削機本体１１は、オペレータの操作室やエンジンまたはモータ等を備えている。掘削機本体１１は、走行手段１２に上載されているとともに、横方向の回転（走行手段１２に対して垂直な軸を中心とした回転）が可能である。

走行手段１２には、いわゆるクローラ式を採用している。なお、走行手段の形式は限定されるものではなく、例えば、ホイール式であってもよい。
走行手段１２は、掘削機本体１１に設けられたエンジンまたはモータの動力により駆動する。

ブーム１３の基端部は、掘削機本体１１に取り付けられている。ブーム１３の先端部には、アーム１４が取り付けられている。
ブーム１３の基端部は、掘削機本体１１に軸支されている。すなわち、ブーム１３は、基端部を中心にして上下方向に回転（横軸を中心とした回転）が可能である。本実施形態では、く字状のブーム１３を採用するが、ブーム１３の形状は限定されない。

アーム１４は、ブーム１３の先端部に軸支されている。アーム１４は、ブーム１３の先端部を中心にして上下（前後）方向に回転（ブーム１３の回転軸と平行な軸を中心とした回転）が可能である。アーム１４の先端部は、アタッチメントの着脱が可能に構成されている。
アーム１４には、ジャッキ１５が添設されている。ジャッキ１５の基端部はアーム１４の基端部に取り付けられている。ジャッキ１５の先端部はアタッチメントの着脱が可能に構成されている。

アーム１４の先端には、バケット２が取り付けられている。
バケット２は、鋼管杭の内部の土砂を掘削するためのアタッチメントであって、図２に示すように、アーム１４の先端を中心にして上下（前後）方向での回転（アーム１４の回転軸と平行な軸を中心とした回転）が可能である。

バケット２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、バケット本体２１と、取付部２２と、爪２３とを備えている。
バケット本体２１は、開口部２４を有した容器である。
開口部２４は、図３（ａ）に示すように、直線状の縁と弧状の縁とを組み合わせることにより半円形状と呈している。

バケット本体２１は、半円形状の鋼板（第一鋼板２１ａ）と、球面状の鋼板（第二鋼板２１ｂ）とを組み合わせることにより形成されていて、側面視扇状を呈しているとともに、正面視および平面視半円形状を呈している。

第一鋼板２１ａは、開口部２４の平面形状と同形状（半円形状）に形成されていて、バケット本体２１の深さ方向に延在している。第一鋼板２１ａは、開口部２４の直線状の縁を直径とする半円形状である。
また、第二鋼板２１ｂは、バケット本体２１の開口部の弧状の縁（取付部２２と反対側の縁）を形成している。
すなわち、バケット本体２１は、球の中心軸から、所定の内角によって２方向に切り出したような形（くし切状）を有している。

また、バケット本体２１は、内部を２分割するように配設された補強板２１ｃを備えている。なお、補強板２１ｃは、必要に応じて配設すればよく、第一鋼板２１ａおよび第二鋼板２１ｂが十分な耐力を有している場合には省略してもよい。

開口部２４および第一鋼板２１ａは、掘削を行う鋼管杭の内半径の６５〜８５％の範囲内の半径を有する半円形状であることが望ましい。すなわち、第一鋼板２１ａの中心から第二鋼板２１ｂの中央および第二鋼板２１ｂの両端までの距離が、鋼管杭の内半径の６５〜８５％の範囲内であることが望ましい。なお、鋼管杭の内径に対するバケット２の寸法は限定されるものではない。

本実施形態では、内径７７６ｍｍ（内半径３８８ｍｍ）の鋼管杭の内部を掘削するものとし、開口部２４および第一鋼板２１ａの半径を３００ｍｍ（内半径の７７．３％）とする。
また、開口部２４から第一鋼板２１ａに至る内角θは、適宜設定すればよいが、本実施形態では、６５〜８５°の範囲内（例えば、７５°程度）とする。

バケット本体２１の第一鋼板２１ａには、取付部２２が形成されている。
取付部２２は、バケット本体２１をアーム１４に取り付けるためのブラケットであって、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第一鋼板２１ａの外面に突設されている。

本実施形態の取付部２２は、第一鋼板２１ａの外面に立設された２枚の取付板材２２ａ，２２ａにより構成されている。２枚の取付板材２２ａ，２２ａは、アーム１４に取り付けた際に、アーム１４の先端部を挟むように並設されている。

取付板材２２ａには、貫通孔２２ｂが２箇所形成されている。一方の貫通孔２２ｂはアーム１４の先端に軸支され、他方の貫通孔２２ｂはアーム１４に添設されたジャッキ１５の先端に軸支される（図２参照）。すなわちバケット２は、ジャッキ１５の伸縮によって、取付部２２を介してアーム１４の先端を中心に回転する。

バケット本体２１の第二鋼板２１ｂには、爪２３，２３が形成されている。
爪２３，２３は、バケット本体２１の開口部２４の縁から突出するように固定された鋼板からなる。本実施形態では、２枚の鋼板を重ね合わせることにより爪２３が形成されている。また、本実施形態では、爪２３が２箇所に形成されているが、爪２３の数や配置は限定されるものではない。また、爪２３の形状も限定されるものではなく、必ずしも２枚の鋼板により形成する必要はない。さらに、爪２３は必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。

本実施形態のバックホウ１を利用した鋼管杭３の内部の掘削は、まず、図４（ａ）に示すように、バケット２の開口部２４を下向き（鋼管杭３側）にした状態で、鋼管杭３の内部に挿入し、バケット２を鋼管杭３の内部の土砂に当接させる。このとき、開口部２４の
直線状の縁（第一鋼板２１ａの縁）の中点が鋼管杭３の中心付近に位置するようにし、弧状の縁（第二鋼板２１ｂの縁）を鋼管杭３の内周面に沿わせておく。

次に、図４（ｂ）に示すように、バケット２をバックホウ１側に回転させて、鋼管杭３の内部の土砂を切削するとともにバケット２に収容する。バケット２が回転すると、開口部２４が上向きになるとともに、開口部２４の弧状の縁が鋼管杭３の反対側の内周面に沿った状態となる。バケット２を回転させる過程で、開口部２４が側方を向く状態となるが、この状態では、第一鋼板２１ａの円弧状の縁（第一鋼板２１ａと第二鋼板２１ｂとの角部）が鋼管杭３の内周面に沿った状態となる。

そして、バケット２を鋼管杭３から取り出し、バケット２内の土砂を鋼管杭３の外に排出する。
前記の作業を繰り返すことにより、鋼管杭３の内部を、所定の深さ（例えば、１ｍ）まで掘削する。

本実施形態のバケット２によれば、鋼管杭３の内周面の形状に応じた球面状の第二鋼板２１ｂを利用して形成されているため、鋼管杭３の内周面に沿った掘削が可能である。そのため、鋼管杭３の内面とバケット２の外面との間に形成される隙間が小さく、鋼管杭３内の掘削を効率的に行うことができる。

また、バケット２は、開口部２４および第一鋼板２１ａが半円形状で、かつ、側面視扇形状であるため、幅が広く、かつ、深さが深い。そのため、１回の掘削により採取できる土量を多く、掘削作業が効率的である。

鋼管杭３の内部を、掘削機（バックホウ１）を利用して掘削するため、作業性に優れている。そのため、鋼管杭３を多数有する大規模な構造物の施工であっても、鋼管杭３の内部掘削に要する時間の短縮化を図ることができる。

バケット２は、バックホウ１のアームへの着脱が可能なアタッチメントであるため、バケット２のみを輸送することが可能である。そのため、バケット２のみを輸送して、各現場のバックホウ１に装着することで、鋼管内部の掘削が可能となる。そのため、特殊な掘削機を使用する場合に比べて、輸送費の低減化を図ることができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、鋼管杭３の内部を掘削する場合について説明したが、バケット２による掘削の対象物は鋼管杭に限定されるものではなく、他の鋼管の内部掘削に使用してもよい。
また、バケット２による掘削は、鋼管の内部に限定されるものではなく、例えば、コンクリート管の内部の掘削にバケット２を使用してもよい。

また、前記実施形態では、開口部２４の取付部２２と反対側の縁が弧状の場合について説明したが、当該縁は弧状に限定されるものではなく、鋼管の内周面に沿った多角形状であってもよい。
また、開口部２４の形状は必ずしも半円形である必要はなく、例えば、扇状やくし状であってもよい。
また、第一鋼板２１ａは平板である必要はなく、例えば、く字状に曲がっていてもよい。

また、前記実施形態では、バケット本体２１を板状の第一鋼板２１ａおよび第二鋼板２１ｂにより形成する場合について説明したが、バケット本体２１は、複数のスリットを有していてもよいし、複数の貫通孔が形成されていてもよいし、また、格子状であってもよい。また、複数本の鋼棒を組み合わせることによりバケット本体２１の一部または全体を形成してもよい。

１ バックホウ
２ バケット
２１ バケット本体
２２ 取付部
２３ 爪
２４ 開口部
３ 鋼管杭

Claims (5)

1. 管内の掘削に使用する掘削機用のバケットであって、
   バケット本体と、前記バケット本体の外面に形成された取付部と、を備えており、
   前記バケット本体は、前記取付部が形成された半円形状の第一鋼板と、球面状または多面状の第二鋼板とを組み合わせることにより形成されていて、
   前記バケット本体の開口部の縁のうち、前記取付部側の縁の形状が前記第一鋼板により直線状を呈しており、前記取付部と反対側の縁の形状が前記第二鋼板により前記管の内周面に沿って弧状または多角形状を呈していることを特徴とする、バケット。
2. 前記開口部の取付部側の縁の中央から前記取付部と反対側の縁の中央までの距離および前記開口部の取付部側の縁の中央から取付部側の縁の両端までの距離が、前記管の内半径の６５〜８５％の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のバケット。
3. 前記開口部の縁の形状が半円形状であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバケット。
4. 前記バケット本体は、取付部側の面が半円形状を呈しており、かつ、側面視扇形状であることを特徴とする、請求項３に記載のバケット。
5. 前記取付部側の面から前記開口部に至る内角が６５〜８５°の範囲内であることを特徴とする、請求項４に記載のバケット。

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