JP7055352B2 - バケット - Google Patents

Description

この発明は、地盤中の障害物の撤去に用い得るバケットに関する。

従来、杭の撤去や、コンクリート、礫、石等の障害物の撤去を行う際に、鋼管等よりなる筒状のケーシングを回転掘進させて地盤に建て込むと共に、クレーン等で吊持したハンマーグラブによってケーシング内の土砂を除去したり、岩石や切断された既成杭の塊や、コンクリート構造物の塊などの障害物を除去したりする場合があった。また、アースドリルのケリーバの先端に取り付けたバケットによって地盤を掘削したり、地盤中の障害物を除去したりする場合があった。

特許文献１に記載のハンマーグラブは、上部に配置された油圧シリンダを伸縮させることで下部のシェルを開閉する構成を採用している。
特許文献２に記載のバケット装置は、円筒状のケーシング部と、ケーシング部の内部で開閉可能に支持される一対のシェル部と、ケリーバに連結される連結部と、連結部を上下方向に移動可能に収容するガイド部と、連結部とシェル部とを接続するアーム部とを備え、連結部がガイド部の下方に位置するときにはシェル部が開放され、連結部がガイド部の上方に位置するときにはシェル部が閉鎖されるように構成されている。

特許第４６３８８９８号 特開２０１５－２２４４６１号公報

特許文献１のハンマーグラブはシェルの開閉のために油圧シリンダを用いるため装置構成が複雑となり、装置コストおよび施工コストが高騰する問題がある。
特許文献２のバケット装置は、シェル部を閉じて障害物を掬い上げる際に、連結部をガイド部に対して上方へ移動させるものである。すなわち、シェル部を下方から上方へ引き上げながら障害物を掬い取るものであるため、シェル部は掬い取るべき障害物から離れて行きながら障害物を掬い上げることとなり、シェル部を閉じる動作一回当たりの障害物の取りこぼし量が多く、障害物を掬い取る効率が悪いという問題がある。特許文献１の技術にもこれと同じ問題がある。

そこで本発明は、地盤中の障害物の撤去に用い得るバケットであって、装置構成が簡素で、かつ、取りこぼしの少ないバケットを提供することをその目的の一つとする。

本発明の第１の局面によるバケットは、下部が開放された筒状のケーシングと、ケーシングの上部に一体的に設置されるガイドと、ガイドに挿通されるシャフトと、シャフトの下部に対して回動可能に連結される一対のアームと、一対のアームのシャフトに対して回動可能に連結される部分とは反対側の部分に対してそれぞれ回動可能に連結される一対のシェルと、を備え、一対のシェルはケーシングの内面に対して回動可能に連結され、シャフトはガイドに対して上方から下方へ相対的に移動することで一対のアームを介して一対のシェルを開状態から閉状態へ変化させ、シャフトはガイドに対して下方から上方へ相対的に移動することで一対のアームを介して一対のシェルを閉状態から開状態へ変化させる、バケットである。

上記局面によるバケットによれば、ケリーバ等によりシャフトをガイドに対して上下方向に相対移動させることで一対のシェルを開閉できるため、一対のシェルを開閉させるための油圧シリンダ等の機構を別途用いる必要がなく、全体として簡素な装置構成となる。また、シャフトをガイドに対して上方から下方へ相対的に移動させることで一対のアームを介して一対のシェルを開状態から閉状態へ変化させるものであるため、一対のシェルを地盤に押さえつける方向の力を一対のシェルに対して付与しながら障害物を掬い取ることができる。その結果、一対のシェルを閉じる動作一回あたりの取りこぼし量を少なくすることができ、障害物を効率良く掬い取ることができる。

また、本発明の第２の局面によれば、上記のバケットにおいて、シャフトは周面から突出する係合突起を有し、ガイドには係合突起が挿通される係合溝が形成され、係合溝はシェル閉溝とシェル開溝を有し、係合突起がシェル閉溝に係合するとき、シャフトとガイドとは一対のシェルを閉状態とする相対的な位置関係に保持され、係合突起がシェル開溝に係合するとき、シャフトとガイドとは一対のシェルを開状態とする相対的な位置関係に保持される。
これによれば、係合突起をシェル開溝またはシェル閉溝に対して係合させることで、一対のシェルを開状態または閉状態に安定的に維持することができる。その結果、障害物を効率良く掬い取ることができる。

また、本発明の第３の局面によれば、第２の局面によるバケットにおいて、一対のシェルの開度を段階的に調節するための複数のシェル開溝を有する。このような構成によれば、例えば一対のシェルの間に礫等が挟まって一対のシェルが完全に閉じることができない場合であっても、係合突起を複数のシェル開溝のいずれかに係合させることで、一対のシェルを所定程度開いた状態に安定的に維持することができる。
また、本発明の第４の局面によれば、第２の局面によるバケットにおいて、シェル開溝は階段状に形成されることで一対のシェルの開度を段階的に調節可能である。これによれば、第３の局面と同様の効果が得られる。

図１は本発明の一実施形態に係るバケットの前方斜視図である。 図２は一実施形態に係るバケットの別の前方斜視図である。 図３は図１のバケットを横方向から見た図である。 図４は図１のバケットの部分透視図である。 図５は図２のバケットの部分透視図である。 図６は図１のバケットの部分切断図である。 図７は図２のバケットの部分切断図である。 図８は図１のバケットの切断図である。 図９は図２のバケットの切断図である。 図１０は本発明の変形例に係るバケットのガイドおよびシャフトの一部を取り出して示す図である。 図１１は本発明の別の変形例に係るバケットのガイドおよびシャフトの一部を取り出して示す図である。

図１は本発明の一実施形態に係るバケット１の前方斜視図である。本実施形態のバケット１は、アースドリルのケリーバ等の回転体の下端に取り付けて地盤中の杭や、コンクリート構造物、礫、石等の障害物を撤去するのに用いることができる。
バケット１は、筒状（図示例では円筒状）のケーシング１０と、ケーシング１０の上部に一体的に設置される円筒状の内周面を有するガイド２０と、ガイド２０に挿通される略円筒状のシャフト３０とを有する。ガイド２０はケーシング１０上面の中心の孔に挿通されている。ケーシング１０の上面とガイド２０の周面の間には複数（図示例では４つ）の補強板２１が差し渡して取り付けてある。シャフト３０はその上端において、例えばアースドリルのケリーバ等の回転体に対して同軸状に取り付けることが可能である。ガイド２０とシャフト３０とは軸方向および回転方向の各所定範囲内で相対移動可能である。図１はシャフト３０がガイド２０に対して最も上の位置にある状態を示している。図２はバケット１の別の前方斜視図であり、シャフト３０がガイド２０に対して最も下の位置にある状態を示している。図３は図１のバケットを横方向から見た図である。

図４は図１のバケット１のケーシング１０の前方の半分を透過的に示す部分透視図であり、図６は図１のバケット１のケーシング１０の前方の半分を切断して示す部分切断図であり、図８は図３のバケット１のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ切断図である。図５は図２のバケット１のケーシング１０の前方の半分を透過的に示す部分透視図であり、図７は図２のバケット１のケーシング１０の前方の半分を切断して示す部分切断図であり、図９は図８のバケット１のシャフト３０を最も下の位置まで下げた場合の切断図である。なお、図８、９の切断図においてアーム４１は表れないため、バケット１の前後方向に射影したアーム４１の輪郭の位置を破線により示す。
これらの図に示す様に、ケーシング１０の下部は開放されており、ケーシング１０の内部には一対のアーム４１、４２と一対のシェル５１、５２が備えられる。図８、９に示す様に、シャフト３０の下端付近にはその直径方向に１本のピン３１が差し渡してあり、一対のアーム４１、４２のそれぞれの上端側である第１端部付近に設けられた第１孔４１Ａ、４２Ａがシャフト３０の内側でピン３１に遊嵌されることで、一対のアーム４１、４２はシャフト３０の下部に対して回動可能に連結されている。一対のアーム４１、４２の第１端部とは反対の第２端部付近にはそれぞれ第２孔４１Ｂ、４２Ｂが設けられ、一対のシェル５１、５２のそれぞれの上縁部（すなわち、上側の縁部）付近に設けられたピン５１Ａ、５２Ａのそれぞれに対して遊嵌されている。これにより、一対のアーム４１、４２の第２端部は一対のシェル５１、５２の上縁部付近に対してそれぞれ回動可能に連結される。ピン５１Ａ、５２Ａは一対のシェル５１、５２のそれぞれの内周面に立設された板状部材に固定されている。

シャフト３０の上端付近の外周にはガイド２０の内径より大径のフランジ状の上部ストッパーＳ１が設けられている。シャフト３０の下端付近の外周にはガイド２０の内径より大径のフランジ状の下部ストッパーＳ２が設けられている。これらの上部ストッパーＳ１および下部ストッパーＳ２により、ガイド２０に対するシャフト３０の軸方向における相対的な移動可能範囲が規定される。

一対のシェル５１、５２のそれぞれは概ね、１／４球面状に形成されている。一対のシェル５１、５２のそれぞれは、長手方向の両端部にそれぞれ孔を有する。ケーシング１０は内周面から内側に突出し水平に対向し合う２本の支持突起１１を有する。一方の支持突起１１は一対のシェル５１、５２の一端側の孔の両方に挿入されており、他方の支持突起１１は一対のシェル５１、５２の他端側の孔の両方に挿入されている。これにより一対のシェル５１、５２は、２本の支持突起１１を支点として回動可能である。一対のアーム４１、４２がシャフト３０のピン３１周りを回動する軸と、一対のアーム４１、４２がシェル５１、５２のピン５１Ａ、５２Ａ周りを回動する軸と、一対のシェル５１、５２が２本の支持突起１１周りを回動する軸は、図１～９に示す状態において互いに略平行である。

シャフト３０が、その上端に取り付けられたケリーバ等によってガイド２０に対して相対的に引き上げられるとき、一対のアーム４１、４２は上昇するとともに互いの間の角度が狭まり、一対のシェル５１、５２の上縁部同士を引き寄せるように動作する。そうすると、一対のシェル５１、５２は支持突起１１を支点に回動し下縁部（すなわち、下側の縁部）同士が遠ざかるため、一対のシェル５１、５２の下縁部間は開くこととなる。一対のシェル５１、５２の下縁部同士が離れて開いている状態を、一対のシェル５１、５２の開状態と呼ぶこととし、特に図４、６、８に示す様に一対のシェル５１、５２の上縁部同士が接している状態を、一対のシェル５１、５２の全開状態と呼ぶこととする。

反対に、シャフト３０がケリーバ等によってガイド２０に対して押し下げられるとき、一対のアーム４１、４２は下降するとともに互いの間の角度が広がり、一対のシェル５１、５２の上縁部同士を遠ざけるように動作する。そうすると、一対のシェル５１、５２は下縁部同士が接近するように回動し、図５、７、９に示す様に一対のシェル５１、５２の下縁部同士は最終的には互いに接触して閉じることとなる。このように一対のシェル５１、５２の下縁部同士が互いに接触して閉じている状態を、一対のシェル５１、５２の閉状態と呼ぶこととする。

図１～９、特に図６、７に示す様に、シャフト３０はその周面から外側に突出する係合突起３２を有する。一方、ガイド２０にはその周面を貫通する係合溝２２が形成され、係合突起３２は係合溝２２に挿通されている。係合溝２２はガイド２０の軸方向に延びる軸方向溝２２ａと、軸方向溝２２ａの下端からガイド２０の周方向一方側（例えば、上から見た場合の時計回りの方向）に伸びるシェル閉溝２２ｂと、軸方向溝２２ａの上端からガイド２０の周方向一方側に伸びるシェル開溝２２ｃを有する。シャフト３０がガイド２０に対して軸方向に相対移動するとき、係合突起３２は軸方向溝２２ａ内を軸方向に移動する。係合突起３２が軸方向溝２２ａの下端位置にあるときにシャフト３０がケリーバ等によってガイド２０に対して周方向一方側に所定程度（例えば、数度～十数度程度）回転させられると、係合突起３２はシェル閉溝２２ｂ内に進入してこれと係合する。これにより、シャフト３０とガイド２０とは一対のシェル５１、５２を閉状態とする相対的な軸方向位置関係に保持される。係合突起３２が軸方向溝２２ａの上端位置にあるときにシャフト３０がケリーバ等によってガイド２０に対して周方向一方側に所定程度（例えば、数度～十数度程度）回転させられると、係合突起３２はシェル開溝２２ｃ内に進入しこれと係合する。これにより、シャフト３０とガイド２０とは一対のシェル５１、５２を全開状態とする相対的な軸方向位置関係に保持される。シェル閉溝２２ｂまたはシェル開溝２２ｃと係合突起３２との係合を解消するには、ケリーバ等によってシャフト３０をガイド２０に対して周方向他方側（例えば、上から見た場合の反時計回りの方向）に回転させればよい。なお、上述した「周方向一方側」を、バケット１を上から見た場合の反時計回りの方向とし、「周方向他方側」を、バケット１を上から見た場合の時計回りの方向としてもよい。

なお、一対のシェル５１、５２はケーシング１０に軸支されており、ケーシング１０に対して周方向には実質的に相対回転できない。そのため、シャフト３０がガイド２０に対して相対回転すると、シャフト３０と一対のシェル５１、５２との間で捻りが生じることとなる。この点、一対のアーム４１、４２はシャフト３０のピン３１およびシェル５１、５２のピン５１Ａ、５２Ａに対して遊嵌されているため、上記のような捻りを実現できる。なお、一対のシェル５１、５２とケーシング１０との間で周方向に相対回転可能な構成としてもよい。

次に、本実施形態に係るバケット１を用いて掘削孔中の障害物を撤去する方法の例を主に図６、７に基づき説明する。ここでは、シャフト３０の上端にアースドリルのケリーバが同軸状に取り付けられているものとして説明する。
掘削孔にバケット１を投入して内部の障害物を撤去する際には、まず、地上でケリーバによりシャフト３０を引き上げて一対のシェル５１、５２を全開とする。そしてシャフト３０をガイド２０に対して周方向一方側に相対回転させ、係合突起３２をシェル開溝２２ｃに係合させ、一対のシェル５１、５２を全開状態に維持する。

次に、ケリーバによりバケット１を持ち上げて、掘削孔内に降下させる。ケーシング１０が障害物に貫入しケーシング１０の内部に障害物が入ったときに降下を停止し、ケリーバにより周方向他方側へシャフト３０を若干回転させ、係合突起３２とシェル開溝２２ｃとの係合を解消する。次に、ケリーバを降下させてシャフト３０をガイド２０に対して相対的に軸方向下方へ押し下げる。そのとき、係合突起３２は軸方向溝２２ａを軸方向に下降する。そうすると、シャフト３０の動きが一対のアーム４１、４２によって一対のシェル５１、５２に伝えられ、一対のシェル５１、５２は全開状態から閉じる方向へ支持突起１１周りを回動する。こうして、一対のシェル５１、５２は、ケーシング１０内の障害物を掬い取る。

シャフト３０の押し下げによって、最終的には図７に示す様に一対のシェル５１、５２は閉状態となる。このとき、一対のシェル５１、５２によって掬われた障害物は一対のシェル５１、５２とケーシング１０とが形成する空間内に保持される。その状態でケリーバを周方向一方側へ所定程度回転させることで、係合突起３２とシェル閉溝２２ｂとを係合させる。その状態でケリーバを上昇させ、バケット１を地上まで持ち上げる。地上では、ケーシング１０の底部を地表等に触れさせて、シャフト３０をガイド２０に対して周方向他方側へ回転させて係合突起３２とシェル閉溝２２ｂとの係合を解消する。ケリーバによりシャフト３０を持ち上げることで一対のシェル５１、５２は開状態となり、内部に保持していた障害物はケーシング１０の下方から排出される。そして、以上の一連の動作を繰り返し行う。

本実施形態のバケット１によれば、一対のシェル５１、５２を全開とすると、一対のシェル５１、５２は支持突起１１よりも上側に位置し、内周面を下方に向けた状態となるので、それらの下側に大きなケーシング１０の内部空間を画定することができる。そのため、その状態でケーシング１０を下方に押し込むことで、下方から大量の土砂や障害物片を受け入れることができる。また、一対のシェル５１、５２に対して一対のアーム４１、４２により上方向から力を加えることで一対のシェル５１、５２を閉じる方向へ作動させるため、一対のシェル５１、５２は掬い取る対象の土砂や障害物片に向かって行きながらそれらを掬い取ることとなる。更には、土砂や障害物片を掬った状態で、一対のシェル５１、５２を閉じた状態に保持することができる。以上により、一回当たり土砂の掘削や障害物の撤去における取りこぼし量が少なく、土砂の掘削や障害物の除去を効率的に行うことができる。

本実施形態のバケット１においては、一対のシェル５１、５２が支持突起１１を介してケーシング１０に軸支されている。そのため、一対のシェル５１、５２がケーシング１０内で宙吊りにされる構成に比べて、一対のシェル５１、５２の姿勢が安定する。また、係合突起３２がシェル閉溝２２ｂまたはシェル開溝２２ｃと係合しているときにケリーバからシャフト３０に加えられる力が、一対のアーム４１、４２だけでなく、ケーシング１０および支持突起１１を介しても一対のシェル５１、５２に対して伝達される。そのため、ケリーバからの力が一対のシェル５１、５２に伝わり易く、しかも、一対のアーム４１、４２に要求される機械的強度を低減することができる。

（変形例）
図１０は本発明の変形例に係るバケットのガイド２０’およびシャフト３０の一部を取り出して示す図である。図１０に示す様に、係合溝２２は、一実施形態のシェル開溝２２ｃに加えて、別のシェル開溝２２ｄを有する。別のシェル開溝２２ｄは、シェル閉溝２２ｂとシェル開溝２２ｃの間で、軸方向溝２２ａから周方向一方側へ伸びるものとすることができる。
このような構成によれば、例えば一対のシェル５１、５２の間に礫等が挟まった場合に一対のシェル５１、５２が完全に閉じることができずに所定程度開いた状態であっても、係合突起３２を別のシェル開溝２２ｄに係合させることで、一対のシェル５１、５２を所定程度開いた状態に安定的に維持することができる。シェル開溝の個数は図示のような２個に限らず、それ以上でもよい。

（別の変形例）
図１１は本発明の別の変形例に係るバケットのガイド２０”およびシャフト３０の一部を取り出して示す図である。図１１に示す様に、一実施形態のシェル開溝２２ｃに加えて、シェル閉溝２２ｂと一体的に階段状の溝を形成する別のシェル開溝２２ｅを備える。
このような構成によれば、例えば一対のシェル５１、５２の間に礫等が挟まった場合に一対のシェル５１、５２が完全に閉じることができずに所定程度開いた状態であっても、係合突起３２を別のシェル開溝２２ｅに係合させることで、一対のシェル５１、５２を所定程度開いた状態に安定的に維持することができる。別のシェル開溝２２ｅは更に階段状に形成されていてもよい。

この発明は、上記発明の実施形態および変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１ バケット
１０ ケーシング
１１ 支持突起
２０、２０’、２０” ガイド
２１ 補強板
２２ 係合溝
２２ａ 軸方向溝
２２ｂ シェル閉溝
２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ シェル開溝
３０ シャフト
３１ ピン
３２ 係合突起
４１、４２ 一対のアーム
４１Ａ、４２Ａ 第１孔
４１Ｂ、４２Ｂ 第２孔
５１、５２ 一対のシェル
５１Ａ、５２Ａ ピン
Ｓ１ 上部ストッパー
Ｓ２ 下部ストッパー

Claims (3)

1. 下部が開放された筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの上部に一体的に設置されるガイドと、
   前記ガイドに挿通されるシャフトと、
   前記シャフトの下部に対して回動可能に連結される一対のアームと、
   前記一対のアームの前記シャフトに対して回動可能に連結される部分とは反対側の部分に対してそれぞれ回動可能に連結される一対のシェルと、を備え、
   前記一対のシェルは前記ケーシングの内面に対して回動可能に連結され、
   前記シャフトは前記ガイドに対して上方から下方へ相対的に移動することで前記一対のアームを介して前記一対のシェルを開状態から閉状態へ変化させ、
   前記シャフトは前記ガイドに対して下方から上方へ相対的に移動することで前記一対のアームを介して前記一対のシェルを閉状態から開状態へ変化させるバケットであって、
   前記シャフトは周面から突出する係合突起を有し、
   前記ガイドには前記係合突起が挿通される係合溝が形成され、
   前記係合溝はシェル閉溝とシェル開溝を有し、
   前記係合突起が前記シェル閉溝に係合するとき、前記シャフトと前記ガイドとは前記一対のシェルを閉状態とする相対的な位置関係に保持され、
   前記係合突起が前記シェル開溝に係合するとき、前記シャフトと前記ガイドとは前記一対のシェルを開状態とする相対的な位置関係に保持される、バケット。
2. 前記係合溝は、前記一対のシェルの開度を段階的に調節するための複数のシェル開溝を有する、請求項１に記載のバケット。
3. 前記シェル開溝は階段状に形成されることで前記一対のシェルの開度を段階的に調節可能である、請求項１に記載のバケット。

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