JP2004143855A - 管下掘削装置の制御装置およびモニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管下掘削装置の誤操作、誤作動を防止することにより、装置破損等の発生を防ぎ、作業効率を向上させる。
【解決手段】旋回ロックスイッチ８１が上部旋回体の旋回ロック位置にあり、設置・作業切換えスイッチ８２が作業位置にあり、管下掘削装置の本体フレームが既設管に固定されていることを検知する圧力センサ８９がクランプ圧ＯＫの位置にあり、かつカッタ閉じ近接スイッチ８７により回転カッタが閉じ位置にあることが検知されたときに、カッタモータ回転切換えスイッチ８６の操作を有効にする。
【選択図】　　　　　図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置の制御装置およびモニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、天然ガスや石油等を輸送するのに、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプラインを埋設することが行われている。このパイプラインは、管肌の損傷・腐食防止や、寒冷地での輸送流体の凍結防止のために、管の外周面に合成テープが巻き付けられた状態で埋設されている。
【０００３】
ところで、この種パイプラインは、長年使用していると、外周面に巻き付けられたテープが損傷することにより管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。このように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を来たすだけでなく、その輸送流体の漏れによって思わぬ事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り返して地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテープを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換したりする補修作業が必要となってくる。
【０００４】
このパイプラインの補修のための既設管周りの土を掘削する従来装置として、特許文献１および特許文献２に開示されるものがある。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５，６０１，３８３号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，１５４，９８８号明細書
【０００６】
これら各特許文献に開示された管下掘削装置においては、当該管下掘削装置自身に駆動源および操縦装置を備え、オペレータがその管下掘削装置に搭乗・操作して掘削作業を行うように構成されているために、装置の全体重量が重くならざるを得ず、しかも既設管を跨ぐようにその装置を配置するか、あるいは既設管上に装置を載置する必要があることから、既設管に損傷を与える可能性が極めて高いといった問題点がある。
【０００７】
このような問題点を解消するために、本出願人は、油圧ショベルに搭載された油圧源および操縦装置によって操作され、かつ既設管を把持するとともに、所謂尺取運動によってその既設管に沿って移動するように構成された管下掘削装置を、先願発明として既に提案している（特願２００１−３６７２６９号）。この先願発明は、より具体的には、本体フレームと、この本体フレームに対し相対移動可能なカッタ支持フレームとを設け、本体フレームを既設管に固定した状態でカッタ支持フレームを推進させて掘削を行い、１ストローク分の推進が終わると、今度はカッタ支持フレームを既設管に固定した状態で本体フレームを推進させる（引き寄せる）ように構成されたものである。この先願発明によれば、装置重量の軽量化を図ることができ、既設管の外表面に傷を付けることなく管下掘削を効率的に行うことができるという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記先願発明に記載された管下掘削装置においては、地上に設置された油圧ショベルとの間を油圧ホース等で繋がれていることから、この管下掘削装置による掘削作業中に油圧ショベルが不用意な旋回動作を行った場合には、両者を繋いでいる油圧ホース等に思わぬ張力が加わり、場合によっては切断する恐れがある。
【０００９】
また、前記先願発明においては、１）管下掘削装置の既設管上への設置、２）管下掘削装置の本体フレームの既設管への固定、３）一対の回転カッタの掘削作業位置への閉作動、４）回転カッタの回転動作といった一連の操作手続を経て掘削作業が実施される必要があり、これらの操作手続が順序良く行われない場合に、誤作動による装置破損等の思わぬ事態が発生する恐れがあり、また作業効率が損なわれるという問題点がある。このため、このような事態の発生を未然に防ぐシステムの提供が望まれている。さらに、この管下掘削装置の操作は、その掘削作業位置から少し離れた油圧ショベルの運転室内のオペレータにより行われることから、オペレータは掘削作業中の各機器の動作状態を運転室に居ながらにして明確に把握できるようにするシステムの提供も望まれている。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、管下掘削装置の誤操作、誤作動を防止することにより、装置破損等の発生を防ぎ、作業効率を向上させることのできる管下掘削装置の制御装置を提供し、併せて運転室にいるオペレータが管下掘削装置の動作状態を明確に把握することのできる管下掘削装置のモニタ装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による管下掘削装置の制御装置は、
地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置の制御装置であって、
（ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
（ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段および
（ｃ）前記旋回ロック検知手段および作業モード検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあり、かつ前記管下掘削装置が作業モードにあるときに、前記管下掘削装置に付設の回転カッタが回転可能となるようにその回転カッタを制御する回転カッタ制御手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明においては、旋回ロック検知手段により建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることが検知され、かつ作業モード検知手段により管下掘削装置が作業モードにあることが検知されたときに、回転カッタ制御手段により回転カッタが回転可能となるように制御される。こうして、管下掘削装置による掘削作業中に上部旋回体が旋回動作を行って、この上部旋回体と管下掘削装置とを繋いでいる油圧ホース等が不用な張力を受けることがなく、また、管下掘削装置が作業モードに入る前に回転カッタが回転するという誤操作、誤作動を防止することができる。この結果、装置破損等の発生を防ぐとともに、掘削作業を効率的に行うことができる。
【００１３】
また、第２発明による管下掘削装置の制御装置は、
地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置の制御装置であって、
（ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
（ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段、
（ｃ）前記管下掘削装置の本体フレームが前記既設管に固定されたことを検知する固定状態検知手段、
（ｄ）前記管下掘削装置に付設の一対の回転カッタが前記既設管の下方で互いに近接する閉じ位置に作動されたことを検知する閉作動検知手段および
（ｅ）前記旋回ロック検知手段、作業モード検知手段、閉作動検知手段および固定状態検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあり、前記管下掘削装置が作業モードにあり、前記本体フレームが固定状態にあり、かつ前記回転カッタが閉じ位置にあるときに、前記回転カッタが回転可能となるようにその回転カッタを制御する回転カッタ制御手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、旋回ロック検知手段により建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることが検知され、作業モード検知手段により管下掘削装置が作業モードにあることが検知され、固定状態検知手段により本体フレームが既設管に固定されたことが検知され、かつ閉作動検知手段により回転カッタが閉じ位置にあることが検知されたときに、回転カッタ制御手段により回転カッタが回転可能となるように制御される。こうして、前記第１発明における判定条件に加えて、固定状態検知手段および閉作動検知手段による判定がなされるので、より確実に装置の誤操作、誤作動を防止することができて、装置破損等の発生を防ぐことができるとともに、掘削作業をより効率的に行うことができる。
【００１５】
次に、第３発明による管下掘削装置のモニタ装置は、
地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置のモニタ装置であって、
（ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
（ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段および
（ｃ）前記旋回ロック検知手段および作業モード検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあるか否かおよび、前記管下掘削装置が作業モードにあるか否かを表示する表示手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明においては、旋回ロック検知手段により建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあるか否かが検知され、また作業モード検知手段により管下掘削装置が作業モードにあるか否かが検知され、これら検知結果が表示手段に表示される。こうして、オペレータが管下掘削装置と離れた地上の建設機械の運転室内でその管下掘削装置の操作をしていても、掘削作業中の管下掘削装置の各機器の動作状態を容易にかつ明確に把握することができ、掘削作業の作業効率を向上させることができ、また機械トラブルが発生した場合にも迅速に対応することができる。
【００１７】
また、第４発明による管下掘削装置のモニタ装置は、
地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置のモニタ装置であって、
（ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
（ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段、
（ｃ）前記管下掘削装置の本体フレームが前記既設管に固定されたことを検知する固定状態検知手段、
（ｄ）前記管下掘削装置に付設の一対の回転カッタが前記既設管の下方で互いに近接する閉じ位置に作動されたことを検知する閉作動検知手段および
（ｅ）前記旋回ロック検知手段、作業モード検知手段、閉作動検知手段および固定状態検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあるか否か、前記管下掘削装置が作業モードにあるか否か、前記本体フレームが固定状態にあるか否かおよび、前記回転カッタが閉じ位置にあるか否かを表示する表示手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明においては、前記第３発明に加えて、固定状態検知手段により本体フレームが既設管に固定されたか否かが検知され、また閉作動検知手段により回転カッタが閉じ位置にあるか否かが検知され、これら検知結果が表示手段に表示される。こうして、第３発明に対して更に表示項目が多くなるので、掘削作業中の各機器の動作状態をより詳細にオペレータに報知することができ、掘削作業の作業効率をより向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による管下掘削装置の制御装置およびモニタ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１には、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で表す背面図が示され、図２には、同管下掘削装置を作業状態で表す背面図が示されている。また、図３（ａ）には図１の側面図が、図３（ｂ）には図２の側面図がそれぞれ示されている。
【００２１】
本実施形態において、既設管（埋設管）１は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表２から１ｍ程度の深さの位置に埋設されている。この既設管１の補修作業を実行するに際しては、主要機械として油圧ショベル３が用いられ、この油圧ショベル３を含む各重機等が既設管１に平行に進行していくようにされている。また、基本的にその進行方向に向かって既設管１の右方は重機および資材運搬車両等の進行スペースとされ、左方は掘削された土の盛土スペースとされている。ここで、掘削土（盛土）は、既設管１の上方の土（表土）とその下層土とに分離するために、前記盛土スペースのうち進行方向に向かって左側が表土スペース、右側が下層土スペースとされている。また、その補修工程は主として次の９工程からなっている。
（１）第１工程：表土剥ぎ
（２）第２工程：右側側溝掘削
（３）第３工程：左側側溝掘削
（４）第４工程：管下掘削
（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄
（６）第６工程：再テーピング
（７）第７工程：下層土埋め戻し
（８）第８工程：管下土締め固め
（９）第９工程：表土埋め戻し
【００２２】
本実施形態において用いられる管下掘削装置４は、前記第１工程（表土剥ぎ）、第２工程（右側側溝掘削）および第３工程（左側側溝掘削）における各作業が終了した後に、前記第４工程（管下掘削）において用いられる。
【００２３】
この管下掘削工程においては、前記第３工程における左側側溝掘削が完了した後方部位において、左右の各側溝５，６の下部を既設管１の下方で相互に連結するように掘削するものである。この管下掘削は、通常タイプの油圧ショベル３を、既設管１の右方に設けられた重機等の進行スペースにその履帯が既設管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態にし、この油圧ショベル３のアーム３ａの先端に取り付けたフック７にてワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、後述するカッタドラム６１，６２を開いた状態で既設管１上にその管下掘削装置４が載置されてその作業を行うように構成されている。なお、ワイヤロープ８の下端部は後述する各ローラフレーム４２，４３に取着される。
【００２４】
前記管下掘削装置４は、後述するように自走機能を有しており、その作業時にワイヤロープ（命綱）９によって油圧ショベル３の作業機の所要部に結合されるとともに、油圧ショベル３側から多数本の油圧ホース１０を介して油圧動力が供給されるように構成されている。
【００２５】
次に、前記管下掘削装置４の詳細構造について説明する。図４には本実施形態の管下掘削装置の平面図が、図５には側面図が、図６には正面図がそれぞれ示されている。また、図７には図５のＺ矢視図が、図８には図５のＡ−Ａ断面図が、図９には図５のＢ−Ｂ断面図が、図１０には図５のＣ−Ｃ断面図が、図１１には図９のＤ−Ｄ断面図がそれぞれ示されている。
【００２６】
図示のように、本実施形態の管下掘削装置４は、既設管１上に載置される本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に支持され、下端部に後述するカッタドラム６１，６２を有するカッタ支持フレーム（以下、「ミドルサドル」と称する。）１２とを備えて構成されている。
【００２７】
前記本体フレーム１１は、進行方向の前端部に配され、既設管１を跨ぐ門型形状のフロントサドル１３と、このフロントサドル１３の後方に配され、やはり既設管１を跨ぐ門型形状のリヤサドル１４と、これらフロントサドル１３およびリヤサドル１４の各左右上端部同士を連結するように前後方向に延設されるＩ型断面の左レール１５および右レール１６とを備えて構成されている。
【００２８】
前記フロントサドル１３は、図７に示されているように、フロントサドル本体１７と、このフロントサドル本体１７に対し中間部をピン１８，１９にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー２０および右クランプレバー２１を備えている。そして、各クランプレバー２０，２１の下端部にはピン２２，２３によってフート（第１の把持部）２４，２５が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー２０，２１の上端部間は開閉用油圧シリンダ（フロントクランプシリンダ）２６にて連結され、このフロントクランプシリンダ２６の伸縮により各フート２４，２５が既設管１に対して接離できるようにされている。また、前記フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の曲率と略同曲率の円弧面に形成され、その中央部下面には既設管１の頂面に接当する接当片２７が取着されて構成されている。こうして、フロントクランプシリンダ２６を収縮状態にしてフロントサドル本体１７を既設管１上に載置すると、接当片２７が既設管１の頂面に接当されることによりそのフロントサドル本体１７が既設管１に対して位置決めされる。この状態でフロントクランプシリンダ２６を伸長させると、各クランプレバー２０，２１がピン１８，１９周りに回動されてそれらクランプレバー２０，２１先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押し付けられ、既設管１に対してフロントサドル１３が位置決めされることになる。
【００２９】
一方、リヤサドル１４は、図１０に示されているように、リヤサドル本体２８と、このリヤサドル本体２８の下端部に中間部をピン２９，３０にて支持されて回動される略三角形形状の左クランプレバー３１および右クランプレバー３２を備えている。そして、各クランプレバー３１，３２の内端部にはピン３３，３４によってフート（第１の把持部）３５，３６が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー３１，３２の外端部とリヤサドル本体２８上部との間は開閉用油圧シリンダ（リヤクランプシリンダ）３７，３８にて連結され、これらリヤクランプシリンダ３７，３８の伸縮により各フート３５，３６が既設管１に対して接離できるようにされている。また、前記リヤサドル本体２８は、下面側の内面が既設管１の外面に近接する形状に形成され、その左右の下面には既設管１の上面に接当する接当片３９，４０がそれぞれ取着されて構成されている。こうして、各リヤクランプシリンダ３７，３８を収縮状態にしてリヤサドル本体２８を既設管１上に載置すると、接当片３９，４０が既設管１の上面に接当されることによりそのリヤサドル本体２８が既設管１に対して位置決めされる。この状態で各リヤクランプシリンダ３７，３８を伸長させると、各クランプレバー３１，３２がピン２９，３０周りに回動されてそれらクランプレバー３１，３２先端のフート３５，３６が既設管１の左右下部側面に押し付けられて、既設管１に対してリヤサドル１４が位置決めされることになる。
【００３０】
また、前記ミドルサドル１２は、図８、図９に示されているように、ミドルサドル本体４１と、このミドルサドル本体４１に対しボルト締結により固着される左ローラフレーム４２および右ローラフレーム４３を備え、各ローラフレーム４２，４３に、左右のレール１５，１６を上下から挟み込むように複数のローラ４４が装着されて構成されている。そして、各ローラ４４にはそのローラ４４の転動面から側方に突出するように鍔部（フランジ部）４４ａが設けられ、この鍔部４４ａによってローラ４４の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。こうして、各ローラ４４がレール１５，１６に沿って転動することで、このローラ４４の鍔部４４ａがレール１５，１６の側面に接触して案内され、ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して前後方向に相対移動される。
【００３１】
図４、図５に示されるように、前記ローラフレーム４２，４３の前部および後部には、前記ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して相対移動する際に、レール１５，１６上に堆積した異物を除去するスクレーパ４２Ａ，４３Ａが取り付けられている。このスクレーパ４２Ａ，４３Ａは、上部が前記ローラフレーム４２，４３の端面にボルト締結されるとともに、下部がそのローラフレーム４２，４３の外方へ向けて側面視略くの字状に屈曲形成されてなり、上部のボルト締結部に長孔が形成されることによってその上下位置が調節できるようにされている。なお、このスクレーパ４２Ａ，４３Ａの左右方向の幅はレール１５，１６の幅よりも若干広めにされている。このようなスクレーパ４２Ａ，４３Ａを設けることで、ミドルサドル１２が前後方向に移動する際に、レール１５，１６上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ４４とレール１５，１６との間に噛み込むことによる不具合の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００３２】
図８に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の前部には、このミドルサドル本体４１の下端部に中間部をピン４５，４６にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー４７および右クランプレバー４８が設けられている。そして、各クランプレバー４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート（第２の把持部）５１，５２が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー４７，４８の上端部間は開閉用油圧シリンダ（ミドルクランプシリンダ）５３にて連結され、このミドルクランプシリンダ５３の伸縮により各フート５１，５２が既設管１に対して接離できるようにされている。なお、前記フロントサドル１３およびリヤサドル１４が既設管１上に載置された状態では、ミドルサドル本体４１の円弧状の下面は既設管１の外周面には接当せず、その外周面に対して近接した位置にある。こうして、ミドルクランプシリンダ５３を収縮状態から伸長方向に作動させると、各クランプレバー４７，４８がピン４５，４６周りに回動されてそれらクランプレバー４７，４８先端のフート５１，５２が既設管１の左右側面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。
【００３３】
また、図９に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の後部には、このミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されて回動されるカッタ装置（回転カッタ）５６，５７が設けられている。そして、各カッタ装置５６，５７の上端部とミドルサドル本体４１とは開閉用油圧シリンダ（カッタ開閉シリンダ）５８，５９にて連結され、各カッタ装置５６，５７は各カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周りに回動されるようになっている。
【００３４】
各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ（カッタモータ）６０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケット）５６ａ，５７ａと、この支持ハウジング５６ａ，５７ａの下端部に装着され、前記カッタモータ６０の出力軸６０ａに駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動されるカッタドラム６１，６２を備えて構成されている。また、前記各カッタ装置５６，５７の既設管１に面する側には管保護部材６３，６４が配されており、カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸長時にそれら管保護部材６３，６４が既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接する位置）まで移動するようにされている。ここで、これら管保護部材６３，６４は、図１１に示されるように、前記支持ハウジング５６ａ，５７ａの後面に一体に設けられて内方へ向けて張り出す平面視略Ｌ字形のアーム部６３ａ，６４ａと、このアーム部６３ａ，６４ａの先端に取着されて既設管１の外表面に沿う曲面形状の管保護片６３ｂ，６４ｂとにより構成されている。これら管保護部材６３，６４は、カッタドラム６１，６２が予期せぬ外力によって突き上げられた場合、もしくはクランプレバー２０，２１；３１，３２による既設管１の把持力の弛みが生じた場合等に、その管保護片６３ｂ，６４ｂが既設管１の外表面に接当することによって、カッタドラム６１，６２が既設管１に直接接当するのを防止する役目をする。こうして、掘削作業時に既設管１が不用意に損傷するのを防止するようにされている。
【００３５】
前記カッタドラム６１，６２は、外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビットが螺旋状に配されてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部を外方へ向けて突出させた形状にされている。より具体的には、カッタドラム６１，６２の軸心に沿う方向でそのカッタドラム６１，６２の上端縁から全長の約１／３の距離に至るまでは次第に大径になるようにされ、この最大径の位置からカッタドラム６１，６２の下端部に至るまでは次第に小径になるようにされている。また、前記最大径位置より上方側の径の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくなるようにされている。さらに、このカッタビット先端の包絡面形状は、カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸長時に、言い換えればカッタ装置５６，５７の作動時に、カッタドラム６１，６２の中央部より上方部分の包絡面ｐが既設管１の外周面に沿うとともに、この中央部より下方部分の包絡面ｑが対向するカッタドラムの包絡面ｑに近接するようにその形状が設定されている。こうすることで、既設管１の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することが可能である。
【００３６】
また、図４、図５および図１０に示されているように、前記リヤサドル本体２８の左右下部位置には、筒状部材６５，６６が前部を開放するようにして配され、この筒状部材６５，６６の底部（後端部）と前記ミドルサドル本体４１の後端部との間には推進用油圧シリンダ６７，６８がそのロッド６７ａ，６８ａを後方側にして配されている。こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させると、リヤサドル１４とミドルサドル１２との相互間の距離が離れ、推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させると、それら両者の相互間の距離が接近する。なお、前記筒状部材６３，６４は、推進用油圧シリンダ６５，６６のストロークを確保する役目をするとともに、それら推進用油圧シリンダ６５，６６のロッド６５ａ，６６ａの外面を覆う役目をする。
【００３７】
図１２には、管下掘削装置４に搭載された各アクチュエータである、ミドルクランプシリンダ５３、フロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８、推進用油圧シリンダ６７，６８、カッタ開閉シリンダ５８，５９、カッタドラム６１，６２を回転させるカッタモータ６０のほか、油圧ショベル３に搭載されてその油圧ショベル３の上部旋回体を下部走行体に対して旋回させる旋回モータ７０の作動を制御する制御回路構成図が示されている。
【００３８】
図示のように、前記各シリンダ５３；２６；３７，３８；６７，６８；５８，５９および油圧モータ６０，７０は、油圧ショベル３に搭載される油圧ポンプ７１より供給される圧油がそれぞれ、電磁式の、ミドルクランプシリンダ５３用のクランプ切換え主操作弁（Ｍクランプ主操作弁）７２、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８用のクランプ切換え主操作弁（ＦＲクランプ主操作弁）７３、推進シリンダ主操作弁７４、カッタ開閉主操作弁７５、カッタモータ主操作弁７６および旋回モータ主操作弁７７を介して供給されることで、その作動が制御される。そして、各主操作弁７２〜７７はコントローラ７８からの制御信号によってその開閉動作が制御される。
【００３９】
また、前記旋回モータ７０には旋回軸ブレーキ７９が付設されるとともに、この旋回軸ブレーキ７９に対してブレーキ開放油圧を差し向ける電磁式のブレーキ操作弁８０が設けられ、コントローラ７８からの制御信号によってそのブレーキ操作弁８０が操作されたときに旋回軸ブレーキ７９が開放されるように構成されている。
【００４０】
前記各主操作弁７２〜７７およびブレーキ操作弁８０を制御するために、前記コントローラ７８には、旋回ロックスイッチ８１からの旋回モータ７０の旋回ロックＯＮ指示信号、設置・作業切換えスイッチ８２からの設置モードもしくは作業モードの切換え指示信号、クランプ開閉切換えスイッチ８３からのＦＲクランプ閉じ（Ｍクランプ開き）、Ｍクランプ閉じ（ＦＲクランプ開き）およびクランプ切換え停止のいずれかのクランプ開閉指示信号、カッタ開閉スイッチ８４からのカッタ装置５６，５７の開き、閉じもしくは停止指示信号、電気レバーよりなる推進レバー８５のレバー位置を表わす推進レバー位置指示信号、カッタモータ回転切換えスイッチ８６からのカッタモータ６０の正転、停止もしくは逆転指示信号が入力される。また、このコントローラ７８には、カッタ装置５６，５７が閉位置（作業位置）にセットされたことを検知するカッタ閉じ近接スイッチ８７からのカッタ閉じ信号、ミドルクランプシリンダ５３のボトム圧を検知する圧力センサ８８からのクランプ完了信号およびフロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８のボトム圧を検知する圧力センサ８９からのクランプ完了信号も入力される。ここで、前記カッタ閉じ近接スイッチ８７は、図６に示されるように、各カッタ装置５６，５７が閉じ位置に回動されたときに接当するストッパ内に埋設されている。
【００４１】
次に、この管下掘削装置４を用いる掘削作業について説明する。まず、作業に先立って、油圧ショベル３のアーム３ａの先端にフック７を取り付け、このフック７にワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げて既設管１上へ設置する。このとき、設置・作業切換えスイッチ８２は設置モード側に操作されており、コントローラ７８からの制御信号によってＭクランプ主操作弁７２が作動されて油圧ポンプ７１からの圧油はミドルクランプシリンダ５３のヘッド側油室に供給されてそのミドルクランプシリンダ５３が収縮方向に作動され、かつＦＲクランプ主操作弁７３が作動されて油圧ポンプ７１からの圧油はフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８の各ヘッド側油室に供給されてそれらフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が収縮方向に作動され、これによりフロントサドル１３のフート２４，２５、リヤサドル１４のフート３５，３６およびミドルサドル１２のフート５１，５２は開いた状態にある。また、カッタ開閉スイッチ８４の操作によりカッタ開閉主操作弁７５を介してカッタ開閉シリンダ５８，５９が作動されてカッタ装置５６，５７は開いた状態にある。さらに、推進レバー８５の操作により推進シリンダ主操作弁７４を介して推進用油圧シリンダ６７，６８は収縮した状態（図５の二点鎖線参照）にある。なお、この設置作業に先立って予め管下掘削装置４をセットする部分の管下部の土砂は排除されている。
【００４２】
こうして、管下掘削装置４を既設管１上に設置した後、設置・作業切換えスイッチ８２を作業モード側に切換え操作し、クランプ開閉切換えスイッチ８３をＦＲクランプ閉じ側に操作すると、ＦＲクランプ主操作弁７３が作動されてフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が伸長され、各フート２４，２５；３５，３６が既設管１の外面に押し付けられ、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１が既設管１に固定される。これと同時に、カッタ開閉スイッチ８４をカッタ閉じ側に操作すると、カッタ開閉主操作弁７５を介してミドルサドル１２におけるカッタ開閉シリンダ５８，５９が伸長されて、カッタドラム６１，６２が相互に接近することによりそれらカッタドラム６１，６２およびガイド部材６３，６４が所定位置にセットされる。
【００４３】
次いで、このセット状態でカッタモータ回転切換えスイッチ８６を正転側に操作すると、カッタドラム６１，６２がカッタモータ６０により回転され、既設管１の下方の土（下層土）が掘削されるとともに、推進レバー８５の操作により推進シリンダ主操作弁７４を介して推進用油圧シリンダ６７，６８が伸長されて掘削作業が行われていく。このとき、ミドルサドル１２は左右のレール１５，１６に沿って案内されて既設管１に対して回転することなく推進されていく。なお、カッタドラム６１，６２の回転により掘削された土は、カッタドラム６１，６２の支持軸に略直交する方向である外側の斜め下方に排出される。
【００４４】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が伸びきって１ストローク分の推進が終わると、推進レバー８５を戻すとともにクランプ開閉切換えスイッチ８３をＭクランプ閉じ側に操作すると、Ｍクランプ主操作弁７２を介してミドルクランプシリンダ５３が伸長されて各フート５１，５２が既設管１の外面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。これと同時に、ＦＲクランプ主操作弁７３が作動されてフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が収縮され、既設管１を把持していた各フート２４，２５；３５，３６がフリーになる。この状態で推進レバー８５の操作により推進シリンダ主操作弁７４を介して推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させることで本体フレーム１１が前方へ引き寄せられる。
【００４５】
こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８がストロークエンドまで収縮すると、再度各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定するとともに、フート５１，５２の押し付け状態を解除する。そして、再度カッタドラム６１，６２を回転させるとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸張させて掘削作業を順次行っていく。なお、この掘削作業中ワイヤロープ９を緩めておくことにより作業が妨げられることはない。また、油圧ショベル３は掘削作業の進展に合わせて移動させていく。
【００４６】
本実施形態では、前述のような掘削作業において、各種スイッチ等の操作手続を円滑に行い、その操作手続抜けによる誤操作、誤作動を防止することを目的として、図１３に示されるような制御ロジック（回転カッタ制御手段）によりカッタモータ６０が制御されるように構成されている。すなわち、図示のように、電源９４とカッタモータ回転切換えスイッチ８６とを接続する回路上には、旋回ロックリレー９０、設置・作業切換えリレー９１、カッタ閉じリレー９２およびクランプ圧ＯＫリレー９３がそれぞれ直列に設けられるとともに、各リレー９０〜９３のリレーコイル９０ａ，９１ａ，９２ａ，９３ａが旋回ロックスイッチ（旋回ロック検知手段）８１、設置・作業切換えスイッチ（作業モード検知手段）８２、カッタ閉じ近接スイッチ（閉作動検知手段）８７およびフロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８用の圧力センサ（固定状態検知手段）８９にそれぞれ接続されている。
【００４７】
ここで、各リレー９０〜９３はそれぞれ、リレーコイル９０ａ〜９３ａによって切換え操作されるリレー接点９０ｂ〜９３ｂを有し、このリレー接点９０ｂ〜９３ｂがリレーコイル９０ａ〜９３ａの励磁時に常閉側端子９０ｃ〜９３ｃから常開側端子９０ｄ〜９３ｄに切換え操作されるように構成されている。
【００４８】
このように構成されている回路において、前記旋回ロックリレー９０は、旋回ロックスイッチ８１が旋回ロック側（実線位置）にあるとき、言い換えれば旋回軸ブレーキ７９によって旋回モータ７０がロックされているときに導通状態となる。また、前記設置・作業切換えリレー９１は、設置・作業切換えスイッチ８２が作業側（破線位置）に切換えられたときに導通状態となる。さらに、カッタ閉じリレー９２は、カッタ閉じ近接スイッチ８７がカッタの閉作動状態（破線位置）を検知したときに導通状態となる。また、クランプ圧ＯＫリレー９３は、フロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８のボトム圧を検知する圧力センサ８９からのクランプ完了信号（破線位置）を検知したときに導通状態となる。したがって、旋回モータ７０がロックされており、設置・作業切換えスイッチ８２が作業側に切換えられており、カッタ装置５６，５７が閉作動状態にあり、かつフロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８が既設管１に固定されているときに、初めてカッタモータ回転切換えスイッチ８６に電流が流れ、カッタモータ６０に正転指示もしくは逆転指示の駆動信号を発することが可能となる。
【００４９】
こうして、管下掘削装置４による掘削作業中に油圧ショベル３の上部旋回体が旋回動作を行って、この上部旋回体と管下掘削装置４とを繋いでいる油圧ホース１０等に不用な張力が加わるのを確実に防止することができる。また、管下掘削装置４が作業モードに入る前にカッタモータ６０が回転したり、本体フレーム１１が既設管１に固定される前にカッタモータ６０が回転したり、カッタ装置５６，５７が閉じ位置に回動される前にカッタモータ６０が回転するといった誤操作、誤作動を確実に防止することができる。この結果、装置破損等の発生を防ぐことができ、掘削作業を効率的に行うことが可能となる。
【００５０】
また、前記回路においては、旋回ロックスイッチ８１が旋回ロック側にあるとき、設置・作業切換えスイッチ８２が作業側にあるとき、カッタ閉じ近接スイッチ８７がカッタの閉作動状態を検知したとき、圧力センサ８９がクランプ完了信号を検知したときには、油圧ショベル３の運転室に配されたモニタ装置９５（図１４参照）にその電気信号が送信されるようになっている。このモニタ装置９５は、旋回ロック時に点灯する旋回ロック表示灯９６と、管下掘削装置４の作業時に点灯する設置・作業表示灯９７と、カッタ閉じ時に点灯するカッタ閉じ表示灯９８と、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８による本体フレーム１１のクランプ時に点灯するＦＲクランプ表示灯９９と、ミドルクランプシリンダ５３によるミドルサドル１２のクランプ時に点灯するＭクランプ表示灯１００を備え、さらに本実施形態においては詳細に説明していないが、自動運転・マニュアル運転の別、推進・停止・後進の別を表示する表示灯１０１と、自動運転時においてＦＲクランプ・Ｍクランプの状態および推進シリンダの状態を表示する表示灯１０２を備えている。ここで、前記Ｍクランプ表示灯１００は、ミドルクランプシリンダ５３のボトム圧を検知する圧力センサ８８からのクランプ完了信号にて点灯される。
【００５１】
このように構成されているので、油圧ショベル３の運転室にいるオペレータは、掘削作業中の管下掘削装置４の各機器の動作状態を容易にかつ明確に把握することができる。したがって、掘削作業の作業効率を向上させることができるとともに、機械トラブルが発生した場合にも迅速に対応することができる。
【００５２】
本実施形態においては、旋回ロックスイッチ８１、設置・作業切換えスイッチ８２、カッタ閉じ近接スイッチ８７および圧力センサ８９の４つの検知手段が所要の判定条件を満足したときに、カッタモータ６０の駆動を許容するようにしたものについて説明したが、少なくとも旋回ロックスイッチ８１および設置・作業切換えスイッチ８２が所要の判定条件を満足したときにカッタモータ６０の駆動を許容するようにする実施形態も可能である。また、その場合にはモニタ装置９５には、旋回ロック表示灯９６および設置・作業表示灯９７のみを設けるだけで良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図である。
【図２】図２は、管下掘削装置を作業状態で示す背面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の側面図、図３（ｂ）は図２の側面図である。
【図４】図４は、管下掘削装置の平面図である。
【図５】図５は、管下掘削装置の側面図である。
【図６】図６は、管下掘削装置の正面図である。
【図７】図７は、図５のＺ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の制御回路構成図である。
【図１３】図１３は、回転カッタ制御ロジックを示す回路図である。
【図１４】図１４は、モニタ装置の正面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　既設管（埋設管）
２　　　　　　　　　　　地表
３　　　　　　　　　　　油圧ショベル
４　　　　　　　　　　　管下掘削装置
１１　　　　　　　　　　本体フレーム
１２　　　　　　　　　　ミドルサドル（カッタ支持フレーム）
１３　　　　　　　　　　フロントサドル
１４　　　　　　　　　　リヤサドル
２４，２５，３５，３６　フート（第１の把持部）
２６　　　　　　　　　　フロントクランプシリンダ
３７，３８　　　　　　　リヤクランプシリンダ
５１，５２　　　　　　　フート（第２の把持部）
５３　　　　　　　　　　ミドルクランプシリンダ
５８，５９　　　　　　　カッタ開閉シリンダ
５６，５７　　　　　　　カッタ装置（回転カッタ）
６０　　　　　　　　　　油圧モータ（カッタモータ）
６１，６２　　　　　　　カッタドラム
６７，６８　　　　　　　推進用油圧シリンダ
７０　　　　　　　　　　旋回モータ
７８　　　　　　　　　　コントローラ
８１　　　　　　　　　　旋回ロックスイッチ
８２　　　　　　　　　　設置・作業切換えスイッチ
８３　　　　　　　　　　クランプ開閉切換えスイッチ
８４　　　　　　　　　　カッタ開閉スイッチ
８６　　　　　　　　　　カッタモータ回転切換えスイッチ
８７　　　　　　　　　　カッタ閉じ近接スイッチ
８８，８９　　　　　　　圧力センサ
９０　　　　　　　　　　旋回ロックリレー
９１　　　　　　　　　　設置・作業切換えリレー
９２　　　　　　　　　　カッタ閉じリレー
９３　　　　　　　　　　クランプ圧ＯＫリレー

Claims (4)

1. 地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置の制御装置であって、
   （ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
   （ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段および
   （ｃ）前記旋回ロック検知手段および作業モード検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあり、かつ前記管下掘削装置が作業モードにあるときに、前記管下掘削装置に付設の回転カッタが回転可能となるようにその回転カッタを制御する回転カッタ制御手段
   を備えることを特徴とする管下掘削装置の制御装置。
2. 地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置の制御装置であって、
   （ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
   （ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段、
   （ｃ）前記管下掘削装置の本体フレームが前記既設管に固定されたことを検知する固定状態検知手段、
   （ｄ）前記管下掘削装置に付設の一対の回転カッタが前記既設管の下方で互いに近接する閉じ位置に作動されたことを検知する閉作動検知手段および
   （ｅ）前記旋回ロック検知手段、作業モード検知手段、閉作動検知手段および固定状態検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあり、前記管下掘削装置が作業モードにあり、前記本体フレームが固定状態にあり、かつ前記回転カッタが閉じ位置にあるときに、前記回転カッタが回転可能となるようにその回転カッタを制御する回転カッタ制御手段
   を備えることを特徴とする管下掘削装置の制御装置。
3. 地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置のモニタ装置であって、
   （ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
   （ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段および
   （ｃ）前記旋回ロック検知手段および作業モード検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあるか否かおよび、前記管下掘削装置が作業モードにあるか否かを表示する表示手段
   を備えることを特徴とする管下掘削装置のモニタ装置。
4. 地上に配される建設機械によって操作され、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置のモニタ装置であって、（ａ）前記建設機械の上部旋回体が旋回ロック状態にあることを検知する旋回ロック検知手段、
   （ｂ）当該管下掘削装置が前記既設管上に設置されて掘削作業が開始できる作業モードにあることを検知する作業モード検知手段、
   （ｃ）前記管下掘削装置の本体フレームが前記既設管に固定されたことを検知する固定状態検知手段、
   （ｄ）前記管下掘削装置に付設の一対の回転カッタが前記既設管の下方で互いに近接する閉じ位置に作動されたことを検知する閉作動検知手段および
   （ｅ）前記旋回ロック検知手段、作業モード検知手段、閉作動検知手段および固定状態検知手段からの各出力に基づき、前記上部旋回体が旋回ロック状態にあるか否か、前記管下掘削装置が作業モードにあるか否か、前記本体フレームが固定状態にあるか否かおよび、前記回転カッタが閉じ位置にあるか否かを表示する表示手段
   を備えることを特徴とする管下掘削装置のモニタ装置。

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