JP2009062808A - 土壌内にトレンチを作製する基礎建造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造を有する制御装置を備えるトレンチ作製のための基礎建造装置を提供する。
【解決手段】土壌内でトレンチを作製する基礎建造装置に関し、基礎建造装置は、フレーム１０と、フレーム上に配設される少なくとも一つの土壌除去装置２１と、トレンチ内で基礎建造装置を制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、非動作位置と、トレンチの壁面に当接するための張り出し制御位置との間で位置を調整できる少なくとも一つの制御体１を有する。この制御体は、フレームの第１の側面上の第１張り出し制御位置、または、フレームの前記第１の側面の反対に位置する、フレームの第２の側面上の第２張り出し制御位置に調整されるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文に係る、土壌内にトレンチ（trench）を作製する基礎建造装置に関する。このようなタイプの装置は、フレームと、そのフレームに配設された少なくとも一つの土壌除去装置と、トレンチ内で基礎建造装置を制御する制御装置と共に設計され、前記制御装置は、非動作位置と、トレンチの壁面上に当接するようための張り出し制御位置との間で調整できる少なくとも一つの制御体を備える。

このような基礎建造装置は、ＤＥ４１１９２１２Ａ１（特許文献１）によって知られている。この公開公報は、カッティングフレームの対向する垂直側面に配設された２つの制御フラップを有するトレンチウォールカッタを開示している。液圧システムを利用して、カッティングフレームの外形輪郭の外に制御フラップを移動できるため、制御フラップは、トレンチの壁面で突っ張って留まることができる。その結果、カッティングフレーム上で、所定の方向にトルクを生成することができ、これにより、カッティングフレームの方向制御と、ひいてはカッタの方向制御とを行うことができる。

さらに、ＥＰ１７０３０２３Ａ１（特許文献２）によって、操舵制御装置を用いて土壌内にトレンチを作製する基礎建造装置が知られている。この公開公報も、２つの制御フラップの利用を教示するもので、この２つの制御フラップは、フレーム上で互いに対向して支持される。この例において、制御フラップは、少なくと一つの共通調整シリンダと、レバー機構と、分配装置とを利用して、移動することができる。また、少なくとも一つのガイドホイールを設けることができ、このガイドホイールは、伸縮自在な方式でフレームに設置される。

さらに他の、制御フラップを備えるトレンチウォール装置は、ＪＰ０３−２４１１１８Ａ（特許文献３）、ＪＰ６３−２４７４２５Ａ（特許文献４）、ＪＰ０６−０７３７３５Ａ（特許文献５）により知られている。

ＥＰ１７４６２１３Ａ１（特許文献６）は、トレンチウォールカッタを開示しており、このカッタのフレーム上には、２つの制御フラップが設けられている。この制御フラップは、船のかじ板や「先尾翼飛行機」の昇降舵と同様に機能することを意図して構成されたものである。

ＤＥ４３０９２３３Ｃ１（特許文献７）、ＥＰ０５５３３７８Ａ１（特許文献８）、ＥＰ０５９３３５５Ａ１（特許文献）９には、フレームを基準に土壌除去装置を調節して方向を制御できるトレンチウォール装置が開示されている。

独国特許出願公開第４１１９２１２号明細書 欧州特許出願公開第１７０３０２３号明細書 特開平０３−２４１１１８号公報 特開昭６３−２４７４２５号公報 特開平０６−０７３７３５号公報 欧州特許出願公開第１７４６２１３号明細書 独国特許第４３０９２３３号明細書 欧州特許出願公開第０５５３３７８号明細書 欧州特許出願公開第０５９３３５５号明細書

本発明は、特に単純な構造を有する制御装置を備える、トレンチ作製のための基礎建造装置を提供することを目的とする。

前述の目的は、本発明に従って、請求項１の特徴を持つ基礎建造装置によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載される。

本発明に係る基礎建造装置は、フレームの第１の側面上の第１張り出し制御位置、または、前記フレームの前記第１の側面の反対側に位置する、前記フレームの第２の側面上の第２張り出し制御位置に、制御体を調整できることを特徴とする。

本発明の基本的な概念は、従来知られているものとは異なり、制御体は、カッタを変形させるような、フレームの一方の側面のみの張り出し位置に移動するのではなく、フレームの２つの反対側の側面上で、２つの対向する制御位置いずれにも選択的に移動できるように設計されるという事実において理解することができる。このことから、基礎建造装置は、向かい合って位置するトレンチの内壁を交互に押して進むことができ、その際に必要とされるのは、一体の単独の制御体のみである。したがって、一体の単独の制御体を利用し、フレーム上で、必要に応じて逆向きの制御移動を生成することができる。本発明によれば、制御機能に必要な制御体の数を削減でき、その結果、経済的であると共に極めて単純な構造を持つ基礎建造装置を手に入れることができる。

最適には、制御装置、より詳細にはその制御体は、基礎建造装置のフレームに配設される。非動作位置において、前記制御体は、フレームの断面および土壌除去装置の除去断面の少なくともいずれかに関して、その断面の内部に、後方の位置に設定されることが好ましい。制御位置において、前記制御体は、フレームの断面および土壌除去装置の除去断面の少なくともいずれかを越えて適切に張り出す。この制御体の非動作位置は、２つの制御位置の間と、前記制御位置よりも空間的に低い位置と、のうちの少なくともいずれかに好ましく設定される。

前記制御体は、フレーム上で、旋回軸を中心として旋回可能な方式で支持されると特に有利である。この実施形態によれば、旋回移動は、制御位置と非動作位置との間で制御体を調整するために行われる。この実施形態において、特に信頼性が高く、かつ堅牢な制御装置を取得できる一方で、建造側に関わる費用がさらに削減される。

制御体を旋回可能方式で設計する場合、旋回軸線は、基礎建造装置の進行方向に対して垂直な方向に延びて配置されると特に有利である。これにより、特に小型の基礎建造装置を実現できる。原理的には、たとえば、前記進行方向と平行に旋回軸線を設ける構成も採用できる。この進行方向は、特に、基礎建造装置の懸架装置から土壌除去装置に向かって延びる方向として理解でき、この方向は、前記土壌除去装置の対称軸と平行に延びる方向、および土壌除去装置が土壌内に降下できる方向の少なくともいずれかに一致する。旋回軸線は、フレーム上の所定の位置に適切に配設される。

また、前記制御体は、トレンチの壁面に当接するために、アーチ状の外形輪郭、特に、円弧形状を持つことが好ましい。アーチ状の外形輪郭の設計は、制御体が旋回可能である場合に特に有利であることが判明している。このような場合、アーチ状に設計された輪郭は、旋回角度が変化したときに、制御体がトレンチの壁面に沿って低摩擦で滑るようにするもので、これにより、トレンチの壁面に過度な圧迫力が印加されないように構成できる。最適には、輪郭のアーチ状の設計は、旋回軸線に対して垂直な平面内において実施される。

特に、外形輪郭が円弧形状である場合、旋回軸線は、制御体のアーチ状の外形輪郭に対して偏心して延びると有利である。このようにすることで、事前設定された制御位置においける制御体の可変調整距離を、特に簡単な方法で実現でき、この場合、調整距離は、制御体の旋回角度を変えることによって変更することができる。旋回角度を変えて調整距離を変更できるようにする場合、旋回軸線と外形輪郭との間の可変距離は、アーチ状の外形輪郭に沿って設けることが好適である。

また、さらに単純化された構造を持ち、特に堅牢である制御装置を実現するためには、特にアーチ状の外形輪郭に加えて、制御体は、平坦な支持面を持ち、その支持面においてフレーム上で支持されることが有利である。たとえば、支持面に、支持穴（bearing eye）を設け、その支持穴の中に、フレームに配置される心棒(axle)または軸(shaft)が案内される。最適には、制御体は、旋回軸線の横方向に弓形の部位を持ち、アーチ状の外形輪郭は、その弓形のアーチ上に形成され、平坦な支持面は、弓の翼弦上に形成される。

制御体は、少なくとも非動作位置において、そのアーチ状の外形輪郭が進行方向に面し、平坦な支持面は、特に、フレームの懸架装置に向かう方向に設定されて、進行方向から離れる側を向くように配置されることが望ましい。これにより、掘り下げ時に制御体が動かなくなることを防止できる。旋回軸線が偏心して制御体に配設される場合、制御体は、少なくとも非動作位置にあるとき、旋回軸線よりも進行方向前方に配置されるように構成することが好ましい。

建設側に関連する費用は、制御体の駆動のために、少なくとも一つの液圧シリンダが設けられるという点でさらに削減でき、この液圧シリンダは、一方の側において、フレームに支持され、もう一方の側において、制御体に支持される。液圧シリンダは、制御体の平坦な支持面上で、制御体にヒンジ結合すると好適である。保守作業の量を特に低減するため、液圧シリンダは、フレームの外側に配設することができる。液圧シリンダは、制御体において、基礎建造装置の懸架装置と向き合い、かつ土壌除去装置に対面しない側、または懸架装置と向き合う側もしくは土壌除去装置に対面しない側に設けられると便利である。この場合、制御体は、除去した土壌物質の影響を受けないように液圧シリンダを保護することができる。

特に、フレームの対向する両側面に２つの制御体を設けることで、極めて信頼性の高い制御を実現することができる。フレームの対向する側面に配置することによって、進行方向についてのフレームの方向転換を防止したり、制御装置の駆動時に、選択的にフレームを方向転換させたりできる。この２つの制御体は、共通の旋回軸線を中心として旋回可能に配設されることが好ましく、また、共通の旋回軸線は、特に、進行方向に対して垂直に延びることが好ましい。

２つの制御体は、共通のシャフトに、回転可能な取り付け方式で配設されると特に有用である。これにより、きわめて簡単な方式で、両方の制御体の同期動作を実現できるため、制御体の駆動に必要な作業を、特に低いレベルに維持することができる。シャフトは、フレームを貫いて、特に、進行方向に対して垂直に延びることが好ましい。

特に多目的の動作のために、この２つの制御体は、相対的に旋回するように構成することもできる。このような場合、これらの制御体は、フレームに設けられたジャーナルで支持することができる。これに代えて、制御体をそれぞれ個別のシャフトに設けることもできる。このジャーナルまたはそれぞれ個別のシャフトは、互いに同軸上に配置されると有利であり、好ましくは、進行方向に対して垂直に延びる。

特に高い動作安全性は、制御体に、それぞれ少なくとも一つの液圧シリンダを設けることで達成できる。このような構成は、共通シャフトの場合にも設けることができる。共通シャフトおよび２つの制御体の少なくともいずれかを逆向きに旋回させる動作のために２つの液圧シリンダを設けると有利である。このことは、特に、第１液圧シリンダが伸長したときに、共通シャフトは、第１方向の回転で旋回し、第２液圧シリンダが伸長したときに、共通シャフトは、反対向きの第２方向の回転で旋回するというように理解できる。共通シャフトが設けられる場合、これらの液圧シリンダは、単動シリンダとして設計できるため、極めて費用対効果の高い基礎建造装置が得られる。ただし、特に高度な操作力の提供を実現するために、複動シリンダを設けることもできる。液圧シリンダの代わりに、異なるタイプの直線駆動装置を利用してもよい。

たとえば、大きなトレンチの作製に関しては、土壌除去装置が長方形の除去断面を持つと、とりわけ有利である。特に好ましいのは、長方形除去断面の短辺側の方向に沿って、制御体を調整できることである。短辺方向の制御については、その場合に、本発明に係る制御体を小型に維持できるため、本発明に係る制御体を特に効果的に利用することができる。

土壌除去装置は、たとえば、トレンチウォールグラブを含むことができる。ただし、土壌の地質が変化した場合にも確実に連続動作を行えるようにするために、土壌除去装置が、回転可能に駆動される少なくとも一つの掘削ホイールを備えると特に有利である。最適な構成としては、進行方向前方に配置された少なくとも２組の掘削ホイールペアを、互いに隣接してフレーム上に設け、長方形の掘削断面を実現できるようにする。掘削効率のさらなる改善と、除去した土壌物質に対する追加の攪拌効果の達成との少なくともいずれかを行うために、進行方向後方に配置される２組の追加ホイールペアを、フレーム上、すなわち、フレームの懸架装置の部分に設けることができる。前方および後方に配置される掘削ホイールペアは、少なくとも近似した同様の断面を持つと有利である。掘削ホイールペアの軸は、互いに平行に延びると好適である。

少なくとも一つの掘削ホイールを設ける場合、その掘削ホイールの軸は、長方形の短辺側の方向に伸長することが適している。制御体の旋回軸線は、掘削ホイールの軸に対して垂直に配置されると有利である。

フレームは、少なくとも断面において、除去断面に少なくとも近似的に対応する断面を持つことが好ましく、より好ましくは、土壌除去装置の掘削断面に対応する断面を持つ。その結果、フレームは、土壌除去装置によって作製されるトレンチ内で基礎建造装置を誘導することができる。ただし、基礎建造装置の誘導部が剛体である場合は特に、前記フレームは、土壌除去装置よりも小さい断面を持っていてもよい。制御体は、フレームの一部、すなわち、フレームが先細り形式で設計された部分に適切に配置される。この構成により、非動作位置において、トレンチの壁面と望ましくない接触を行わないように、制御体を保護することができる。制御体は、フレームの外側に適切に配置される。

フレームは、少なくとも部分的に、箱型の形状に設計されると好ましく、特に、外部に対して密封された内部空間を持つことができ、この内部空間には、たとえば、土壌除去装置の駆動要素を配置できる。制御体は、略正方形に形成されたフレーム部分に適切に配置される。

特に信頼性の高い動作のために、この装置は、少なくとも一つのピックアップを備えることができ、ピックアップは、好ましくは、誘導型であり、制御体の位置を検出する機能を担う。このピックアップは、特に、角度検出器であってよい。最も適した構成として、ピックアップは、フレームの内部空間に配置される。この内部空間において、ピックアップは極めて良好に保護される。

本発明は、また、土壌内にトレンチを作製する方法にも関するもので、この方法では、本発明に係る基礎建造装置を土壌内に導入し、トレンチを作製する際に、制御体を駆動して、前記基礎建造装置を制御する。

土壌内への基礎建造装置の導入中に、できるだけ早い時期に、トレンチ内に硬化剤を導入すると有利であり、導入された硬化剤は、トレンチの内部で、特に、掘削ホイールの作用を通じて、土壌除去装置によって除去された土壌物質と混合される。

下記において、付随する図面に模式的に示した好ましい実施形態を用いて、さらに詳細に本発明を説明する。

同一の機能を有する要素は、図面全体を通じて同一の参照符号で示した。

本発明に係る基礎建造装置の第１の実施形態を図１および図２に示す。この基礎建造装置は、トレンチウォールカッタとして設定され、近軸に配置された２つの掘削ホイール２０，２０’を備える土壌除去装置２１を有する。この掘削ホイール２０，２０’は、それぞれが、同軸の２つの個別の掘削ホイールを備えるように設計される。掘削ホイール２０，２０’は、略長方形の除去断面を持つ。

掘削ホイール２０，２０’は、フレーム１０の下側で、回転駆動される方式で支持される。フレームは、掘削ホイール２０，２０’が配置される下側第１フレーム部１１を持ち、下側のフレーム部１１の断面は、上向き、すなわち、進行方向３１とは逆方向の、掘削ホイール２０，２０’との距離が増す方向にテーパが形成される。この先細り形状は、土壌除去装置２１の長方形の除去断面の長辺側に関して採用されるのに対し、土壌除去装置２１の長方形の除去断面の短辺側方向に沿ったフレーム１０の寸法は一定に保持される。

フレーム１０の第１フレーム部１１の上面側、すなわち、進行方向から離れる方を向いた側に、第２フレーム部１２が着脱可能に連結される。この第２フレーム部１２は、略直方体状の設計である。第２フレーム部１２の上面側には、懸架フランジとして設計された懸架装置１３が設けられ、この懸架装置１３を用いて、ドリルロッドにフレーム１０を連結することができ、このドリルロッドは、図示されていないが、懸垂ロープにも連結される。

フレーム１０の第２フレーム部１２には、トレンチ内で基礎建造装置を制御する制御装置が配設される。この制御装置は、２つの弓形の制御体１，１’を有し、制御体１，１’は、フレーム１０の対向するフレーム側面において、旋回軸３０を中心として旋回可能な方式で、フレーム１０の第２フレーム部１２に支持される。

制御体１の例に示すように、弓形の制御体１，１’は、それぞれ、下側、すなわち、進行方向３１における前部に配置されるアーチ状の外形輪郭３と、上面側に配置される平坦な支持面４と、を有する。この支持面４には、支持穴５が設けられており、この支持穴５を利用して、制御体１は、回転可能な取り付け方式で、旋回軸３０と同軸に配置されたシャフト４１によって支持される。第２の制御体１’も同様に設計され、また、回転可能な取り付け方式で、シャフト４１によって支持される。

２つの制御体１，１’の旋回駆動のために、液圧シリンダ２および個別の液圧シリンダ２’が、制御体それぞれに設けられる。液圧シリンダ２，２’は、制御体１，１’の上方に配置され、一方の側において、制御体１および個別の制御体１’それぞれの平坦な支持面４にヒンジ結合され、もう一方の側において、第２のフレーム部１２にヒンジ結合される。トレンチの幅方向、すなわち、除去断面の長方形短辺側方向に沿った変動については、弓形の制御体１を用いて、基礎建造装置を制御することができる。この制御では、隆起した外側輪郭３を備えた制御体１，１’が、トレンチの壁面上で自分自身を支持する。この種の制御は、きわめて小さい空間しか必要とせず、機能的に信頼性の高い方式で実行することができる。特に、トレンチの横断方向における基礎建造装置のずれを補正することができる。

制御体１，１’の寸法は、図１および図２に示すような非動作位置にあるとき、土壌除去装置２１の除去断面内、すなわち、掘削断面内に制御体１，１’が位置するように設定される。液圧シリンダ２，２’の駆動によって、制御体１，１’が共通シャフト４１上で旋回軸３０を中心に旋回すると、当該制御体１，１’は、土壌除去装置２１の除去断面よりも張り出して、トレンチの壁面から離れるように基礎建造装置を押すことができる。

本発明に係る基礎建造装置の他の実施形態を図３に示す。図３の実施形態は、図１および図２の実施形態とは大幅に異なり、図３において、２つの土壌除去装置２１および２１’は、第１の土壌除去装置２１がフレーム１０の下側、すなわち、進行方向３１の前部に位置し、第２の土壌除去装置２１’がフレーム１０の上側、すなわち、進行方向３１の後部に位置するように配設される。図３において、両方の土壌除去装置２１および２１’は、それぞれ、ホイールペアとして設計される２つの掘削ホイール２０，２０”を有し、２つの第２のホイールペアは、第１のホイールペア２０，２０”によって隠されている。

図３の実施形態において、制御体１は、２つの土壌除去装置２１および２１’の間に配置される。

図４および図５に、フレーム１０上で制御体１を支持することに利用できる異なる２つの可能性を示す。図２の実施形態と同様に、図４の実施形態では、共通シャフト４１を設け、その共通シャフト４１において、両方の制御体１が回転可能な取り付け方式で支持される。共通シャフト４１は、フレーム１０を貫いて延びる。回転可能に取り付ける接続を提供するため、制御体１の支持穴５に、溝ナット４３が設けられる。

制御体１の回転角度を検出するため、共通シャフト４１の部分において、誘導性ピックアップ５０がフレーム１０に配設される。

図５の実施形態において、個別の制御体１は、単独でハウジングに支持され、そのため、それぞれ独立して制御体１を駆動することができる。制御体１の支持のために、フレーム１０にジャーナル６１が設けられており、制御体１は、そのジャーナル６１に回転可能に差し込まれる。同様に、図５の実施形態の場合、この例ではジャーナル６１と同軸に延びて設けられたピックアップ５０を設けて、制御体１の角度位置を検出する。

本発明に係る基礎建造装置の第１実施形態を示す斜視図である。 図１の基礎建造装置の長手方向の断面図である。 本発明に係る基礎建造装置のさらに他の実施形態を示す図である。 本発明の基礎建造装置の２つの実施形態に係る、フレーム上の制御体支持部の部分を示した詳細図である。 本発明の基礎建造装置の２つの実施形態に係る、フレーム上の制御体支持部の部分を示した詳細図である。

符号の説明

１，１’ 制御体、２，２’ 液圧シリンダ、３ アーチ状の外形輪郭、４ 支持面、５ 支持穴、１０ フレーム、１１ 第１フレーム部、１２ 第２フレーム部、１３ 懸架装置、２０，２０’ 掘削ホイール、２１，２１’ 土壌除去装置、３０ 旋回軸、３１ 進行方向、４１ シャフト、４３ 溝ナット、５０ ピックアップ、６１ ジャーナル。

Claims (11)

1. 土壌内にトレンチを作製する基礎建造装置であって、
   フレームと、
   前記フレームに配置される少なくとも一つの土壌除去装置と、
   前記トレンチ内で前記基礎建造装置を制御する制御装置と、を含み、
   前記制御装置は、非動作位置と、トレンチの壁面に当接するための張り出し制御位置との間で位置の調整ができる少なくとも一つの制御体を有し、
   前記制御体は、前記フレームの第１の側面上の第１張り出し制御位置、または前記フレームの前記第１の側面の反対に位置する、前記フレームの第２の側面上の第２張り出し制御位置に調整できる、基礎建造装置。
2. 前記制御体は、旋回軸線を中心として旋回可能な方式で前記フレームに支持され、
   前記旋回軸線は、特に、前記基礎建造装置の進行方向に対して垂直に延びる、請求項１に記載の基礎建造装置。
3. 前記制御体は、トレンチの壁面上に当接するための、アーチ状の外形輪郭、特に、円弧状の形状を有する、請求項１に記載の基礎建造装置。
4. 前記旋回軸線は、前記制御体の前記アーチ状の外形輪郭に対して偏心して延びる、請求項２に記載の基礎建造装置。
5. 前記アーチ状の外形輪郭に加え、前記制御体は、平坦な支持面を持ち、この支持面において、前記制御体がフレームに支持される、請求項３に記載の基礎建造装置。
6. 前記制御体の駆動のために、少なくとも一つの液圧シリンダが設けられ、前記液圧シリンダは、その一方の側において、前記フレームに支持され、もう一方の側において、前記制御体に支持される、請求項１に記載の基礎建造装置。
7. 前記フレームの対向する側面に、２つの制御体が配設され、前記制御体それぞれに、少なくとも一つの液圧シリンダが設けられる、請求項１に記載の基礎建造装置。
8. 前記制御体は、回転可能な取り付け方式で、共通のシャフトに配置される、請求項７に記載の基礎建造装置。
9. 前記土壌除去装置は、長方形の除去断面を持ち、前記制御体は、前記長方形の除去断面の短辺側の方向に沿って位置の調整ができる、請求項１に記載の基礎建造装置。
10. 前記土壌除去装置は、回転可能に駆動される少なくとも一つの掘削ホイールを有する構成であることに加え、またはこの構成の代わりに、前記制御体が、前記フレームの一部分に配置され、前記フレームは先細りの形状に設計される、請求項１に記載の基礎建造装置。
11. 土壌内にトレンチを作製する方法であって、請求項１に記載の基礎建造装置を土壌内に導入し、前記トレンチを作製する際に、前記制御体を駆動して、前記基礎建造装置を制御する方法。

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