JP2011089326A - 管埋設用溝掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削用オーガ装置と障害物除去用のバックホウフロントを備えた管埋設用溝掘削機において、バックホウフロントによる掘削が溝の形状を損なうことなく能率よく行なえると共に、バックホウフロントを小形に構成できる管埋設用溝掘削機を提供する。
【解決手段】自走式車両１の車体９の前部にリーダ２を取付け、リーダ２にオーガ駆動装置３を上下動可能に装着する。オーガ駆動装置３は、ケーシング２２付きスクリューオーガ２１を有する。スクリューオーガ２１により掘削された土砂を車外に搬送するコンべア４を車体９に搭載する。地中障害物の掘削のため、バックホウバケット４４を多関節アームの先端に取付けたバックホウフロント６を備える。リーダ２の下部に、ケーシング２２付きスクリューオーガ２１を上下動可能に貫通する取付けフレーム３２を設ける。この取付けフレーム３２の前部にバックホウフロント６を取付ける。
【選択図】図９

Description

本発明は、ガス管、水道管、電気配管、光ケーブル等の管を埋設する溝を掘削するための管埋設用溝掘削機に関する。

管埋設用溝を掘削する場合、従来はバックホウバケット等により掘削を行なっていた。しかし、バックホウバケットを使用して溝を掘削する場合、バケットにより埋設管の直径より広幅の溝を掘削する必要があり、残土が必要以上に発生し、残土を再生するための工場への運搬、処理作業の費用、労力が増大するという問題点がある。

この問題点を解決するため、特許文献１には、自走式車両の車体の前部に掘削用オーガ装置を取付けると共に、運転室等の車体の前部に、掘削用オーガ装置の側部に隣接させて多関節アームを取付け、多関節アームの先端にバックホウバケットを取付けた管埋設用溝掘削機が提案されている。ここで、掘削用オーガ装置は、車体の前部に取付けたリーダと、このリーダに沿って上下動可能に装着したオーガ駆動装置と、このオーガ駆動装置に装着されるケーシング付きスクリューオーガとからなり、自走式車両を後進させながら、地中に掘進したスクリューオーガを回転させて溝を連続的に掘削するものである。バックホウバケットは、スクリューオーガによる溝掘削中に岩石等の障害物に遭遇した際に、その障害物を除去する際に用いられる。

特開２００８−２２３２５２号公報

特許文献１に記載のように、バックホウバケットを付けた多関節アームからなるバックホウフロントを運転室の前部等、オーガ駆動装置の側部に位置するように取付けた構成にすると、バケットによる障害物除去のための掘削作業において、バケットの掘削時の動作軌跡が溝の方向に対して斜めとなるため、バケットによって溝を斜めに掘削することとなり、溝の形状が損なわれるという問題点があった。

一方、この溝の形状を損なわないようにするため、バックホウフロントの向きを溝の向きに合わせるためには、掘削機の前進、後進を繰り返して掘削機の左右方向（溝の向きに直角をなす方向）の位置を変更しなければならない。しかし、この位置変更作業にはオペレータの労力と時間を要する。また、掘削機の側方に障害物が存在し、掘削機の側方への位置変更が困難である場合にはバックホウフロントの向きを変更できず、前述したように溝に対してバックホウフロントを斜めにしたままで掘削せざるを得ず、溝の形状を損なうこととなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、掘削用オーガ装置と障害物除去用のバックホウフロントを備えた管埋設用溝掘削機において、バックホウフロントによる掘削が溝の形状を損なうことなく能率よく行なえる管埋設用溝掘削機を提供することを目的とする。

請求項１の管埋設用溝掘削機は、
自走式車両と、
前記自走式車両の車体の前部に取付けられたリーダと、
前記リーダに昇降可能に装着された掘削用オーガ駆動装置と、
前記掘削用オーガ装置に含まれ、下端に掘削用ビットを有し、前記掘削用オーガ装置の回転駆動装置により回転され、その回転と前記自走式車両の走行とにより溝の掘削を可能としたケーシング付きスクリューオーガと、
前記リーダに隣接させて前記自走式車両の車体に搭載され、前記掘削用オーガ装置により掘削された土砂を車外に搬送するコンべアと、
地中障害物の掘削に用いられ、バックホウバケットを多関節アームの先端に取付けたバックホウフロントとを備えた管埋設用溝掘削機において、
前記リーダの下部に、前記ケーシング付きスクリューオーガを上下動可能に貫通する取付けフレームを設け、前記取付けフレームの前部に前記バックホウフロントを取付けたことを特徴とする。

請求項２の管埋設用溝掘削機は、請求項１の管埋設用溝掘削機において、
前記取付けフレームの前部に、駆動装置により水平揺動される揺動ブラケットを取付け、
前記揺動ブラケットに前記バックホウフロントを取付けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、掘削用オーガ装置の前部にバックホウフロントを取付けたので、バックホウフロントによる地中障害物の掘削作業の際に、掘削機の左右方向の位置を変更することなく、バックホウバケットの移動方向、すなわち掘削方向をすでに掘削されている溝の方向に合わせることができる。このため、地中障害物の掘削の際に、すでに掘削されている溝の形状を乱すことなく作業を行うことが可能となる。

また、地中障害物の掘削を行なう際に、掘削機の左右方向の位置を変更する必要がないため、バックホウフロントによる地中障害物の除去作業を能率良く行なえる。

また、溝の向きとバックホウフロントの向きが一致するため、バックホウフロントの基端部とバックホウバケットとの間が近接した構成、すなわち小形のバックホウフロントによる構成が実現できる。

請求項２の発明によれば、曲線状の溝が掘削されている状態において、バケットの位置や向きを曲がった溝に対して良好に追従させることができ、溝の形状を変えることなく、障害物の除去作業が行なえる。

本発明による管埋設用溝掘削機の一実施の形態を示す側面図である。 図１の平面図である。 本実施の形態の管埋設用溝掘削機を走行あるいは輸送状態で示す側面図である。 本実施の形態のバックホウフロントの取付けフレームおよび水平揺動ブラケットの構造を示す平面図である。 本実施の形態のバックホウフロントの取付けフレームおよび水平揺動ブラケットの構造を示す側面図である。 本実施の形態の舗装層掘削装置の配置を示す平面図である。 本実施の形態の舗装層掘削装置を示す側面図である。 本実施の形態の掘削機による溝掘削作業状態を示す側面図である。 本実施の形態の掘削機による地中障害物除去作業状態を示す側面図である。

図１は本発明による管埋設用溝掘削機の一実施の形態を示す側面図、図２はその平面図である。この実施の形態の管埋設用溝掘削機は、自走式車両１と、その車体に取付けられたリーダ２と、このリーダ２に装着された掘削用オーガ装置３と、掘削用オーガ装置３により掘削された土砂を車外に搬送するコンべア４と、道路等の舗装層を掘削する舗装層掘削装置５と、バックホウフロント６とを備える。

自走式車両１は、履帯式下部走行体７上に車体９を設置して構成する。なお、下部走行体７はホイール式に構成してもよい。また、この車体９は旋回装置を介して旋回可能に設置した上部旋回体としてもよい。また、上部旋回体とする場合は、旋回ロック装置により非旋回構造とすることにより、旋回に伴ってコンベア４等が周囲の建物や構築物や人に衝突することを防止し、作業上の安全性を向上させることが好ましい。車体９上にエンジンや油圧ポンプ等を含む油圧パワーユニット１０と、運転室１１と、コントロール弁群（図示せず）等を搭載する。

１３はリーダ２を取付けるために車体９の前部に設けられた取付けフレームである。この取付けフレーム１３は、車体９に設けられたブラケット１４にピン１５，１６により取付ける。リーダ２は、取付けフレーム１３にピン１７を中心として、前後方向に傾動可能に取付ける。１８は取付けフレーム１３とリーダ２との間に取付けられたリーダ傾動用の油圧シリンダである。図１は油圧シリンダ１８を伸長させることによりリーダ２を起立させて溝の掘削作業に望む状態を示す。また、図３は輸送あるいは自走に当たり、油圧シリンダ１８を収縮させることによりリーダ２を後方に倒して総高を低くした状態を示す。

掘削用オーガ装置３は、リーダ２に沿って上下動可能に装着された回転駆動装置２０と、この回転駆動装置２０の下部に設けたチャック装置２３を着脱可能に装着されるスクリュウオーガ２１と、回転駆動装置２０の下面に取付けられ、スクリューオーガ２１に外嵌される非回転のケーシング２２とを備える。スクリュウオーガ２１はその下端に縦穴掘削用の掘削用ビット２１ａを有する。回転駆動装置２０は油圧モータ２０ａを駆動装置に用い、減速機を有するものである。ケーシング２２の下部の背面、すなわち車体９側の面には掘削用開口部２２ａを設けてスクリューオーガ２１を露出させる。これにより自走式車両１の後進に伴う溝掘進を可能とする。

回転駆動装置２０はそのハウジングの左右にガイドギブ２４を有し、これらのガイドギブ２４を、リーダ２の左右に設けたガイド部材２５に摺動可能に嵌合することにより、回転駆動装置２０はリーダ２に沿って上下動可能に装着される。２６はケーシング２２を上下動可能に囲むようにリーダ２の下部に取付けられたケーシングガイドである。

リーダ２の下部側方には回転駆動装置２０を昇降させるための油圧モータ２７を取付けると共に、リーダ２の内部にはこの油圧モータ２７によって回転駆動される駆動スプロケット２８を取付ける。一方リーダ２の上部には従動スプロケット２９を取付ける。そしてこれらのスプロケット２８，２９に掛け回したスプロケットチェーン３０を回転駆動装置２０のハウジングに接続する。したがって油圧モータ２７を正逆に回転させることにより、回転駆動装置２０をリーダ２に沿って昇降させることができる。

３２はバックホウフロント６を取付けるためにリーダ２の下部における前記ケーシングガイド２６よりやや上部位置に取付けた取付けフレームである。この取付けフレーム３２は図４の平面図および図５の側面図に示すようにケーシング２２を上下動可能に囲むように矩形をなし、その基端部をリーダ２に溶接するかまたは図示のようにボルト３１によって固定して取付ける。

３３は取付けフレーム３２に縦軸３４により水平揺動可能に取付けた水平揺動ブラケットである。３５はこの水平揺動ブラケット３３と取付けフレーム３２との間に取付けられ、水平揺動ブラケット３３を揺動させる油圧シリンダである。

図１に示すように、バックホウフロント６は、水平揺動ブラケット３３にピン３６を中心にブームシリンダ３７により俯仰可能に取付けられたブーム３８と、ブーム３８の先端にピン３９を中心にアームシリンダ４０により上下動可能に取付けられたアーム４１と、アーム４１の先端にバケットシリンダ４２によりピン４３を中心に回動可能に取付けられたバックホウバケット４４とからなる。

図１に示すように、コンベア４は、車体９における運転室１１の反対側（この例では図２に示すように運転室１１は左側、コンべア４は右側）に支持フレーム４６により前部より後部が上がるように傾斜した姿勢で取付けられる。このコンべア４は、その前部がケーシング２２に近接させて取付けられている。図１、図２に示すように、ケーシング２２の上部のコンべア側（右側）には排土用開口部２２ｂを設けると共に、その下部に、コンべア４側に突出させてシュート２２ｃを設ける。これにより、スクリューオーガ２１によって掘削されケーシング２２内を持ち上げられた掘削土砂を開口部２２ｂからシュート２２ｃを通してコンべア４に落下させ、コンべア４によって後部に運び、トラック（図示せず）の荷台等に落下させる構成としている。

舗装層掘削装置５は、図６の平面図に示すように、車体９の前後方向に見て掘削用オーガ装置３より後方となる位置に取付けられる。この実施の形態においては、図６、図７（側面図）に示すように、この舗装層掘削装置５を、下部走行体７のセンターフレーム７ａの前部にピン５１を中心に油圧シリンダ５２によって上下動可能に取付けている。この舗装層掘削装置５は垂直に上下動させる構成としてもよい。この舗装層掘削装置５は、油圧モータ５３によって回転される回転ドラム５４ａを有し、この回転ドラム５４ａの周囲に複数の掘削爪５４ｂを取付けて掘削具５４を構成したものである。この掘削具５４の掘削幅は、スクリューオーガ２１による溝５６の掘削幅よりやや広くなるように設定する。なおこの舗装層掘削装置５は、油圧モータ内蔵式に構成してもよい。また、この舗装層掘削装置５は使用期間の経過により交換可能とすることが好ましい。

図８はこの管埋設用溝掘削機を用いて溝を掘削を行なっている状態を示す。溝を掘削する場合は、油圧シリンダ１８を伸長させてリーダ２を立てる。また、舗装層掘削装置５の油圧シリンダ５２を伸長させて掘削具５４をアスファルト層やコンクリート層等の舗装層に押し付け、自走式車両１すなわち掘削機を自走させながら、油圧モータ５３により掘削具５４を回転させて舗装層を剥離する。そして舗装層掘削装置５とスクリューオーガ２１の距離に相当する距離だけ掘削した後、掘削機の走行を一旦停止する。

そして油圧モータ２７を正転させることにより、掘削用オーガ装置３をリーダ２に沿って下降させ、掘削用オーガ装置３の油圧モータ２０ａを作動させてスクリューオーガ２１を回転させることにより、掘削すべき溝５６の深さに縦穴を掘削する。このとき、掘削した土砂および舗装層掘削装置５によって掘削されたアスファルト等の掘削屑は、スクリューオーガ２１によって地上に持ち上げられる。そして地上に持ち上げられた掘削屑や土砂はケーシング２２の上部に設けた開口部２２ｂおよびシュート２２ｃを通してコンべア４上に落下する。コンべア４上に落下した掘削屑や土砂はコンべア４により後方への搬送され、掘削機の後方にて伴走させるトラック（図示せず）に積み込まれる。一旦スクリューオーガ２１による溝の掘削を開始した後は、舗装層掘削装置５による舗装層掘削とスクリューオーガ２１による溝５６の掘削を、自走式車両１（掘削機）を後進させながら同時に行なうことができる。

このように、この掘削機を用いれば、スクリューオーガ２１を回転駆動装置２０により回転させ、かつ自走式車両１を後進させながら溝５６を掘削すると共に、掘削した土砂を車体９に搭載したコンべア４によりトラックに積み込みながら溝掘削を行なうことができる。このため、バックホウバケットを用いる場合のように熟練を要する掘削、排土作業を繰り返すことなく、溝の壁面に凹凸の少ない整然とした崩壊しにくい溝５６を能率良く掘削することができる。

また、スクリューオーガ２１の直径を掘削すべき溝５６の幅に合わせることにより、バックホウバケットによる溝掘削を行なう場合に比較して残土量が少なくなり、残土処理作業も軽減される上、填圧作業は必ずしも必要ではなくなるので、作業能率向上に寄与する。また、この掘削機は舗装層掘削装置５を有しているので、舗装層がある場合にも溝掘削前に舗装層の剥離作業に別の掘削機を準備する必要がなく、１台の掘削機で舗装層の掘削と溝５６の掘削を同時に連続的に行なうことができるので、さらに作業能率を上げることができる。また舗装層掘削用の掘削機が削減されるので、経済化が達成できる。

図９は溝５６を掘削している途中で岩石等の地中障害物５７が溝５６の掘削進路の途中に現れた場合の掘削状態を示す。この場合は、油圧モータ２７の逆転によりオーガ駆動装置３を地上に引き上げ、バックホウフロント６を作動させて地中障害物５７を除去する。

本実施の形態においては、ケーシング２２を上下動可能に通過させる取付けフレーム３２をリーダ２に取付け、この取付けフレーム３２の前部にバックホウフロント６を取付けたので、バックホウフロント６の向きを溝５６の向きに一致させることができる。このため、このため、すでに掘削されている溝５６の形状を乱すことなく、地中障害物５７の除去作業を行うことが可能となる。

また、従来構成において、溝５６の形状を損なうことなくバックホウフロントによる地中障害物５７の掘削を行なおうとすれば、掘削機の左右方向の位置を変更する必要があったが、本実施の形態の掘削機はこの左右方向の位置変更作業を行なう必要がないため、バックホウフロント６による溝内障害物５７の除去作業を能率良く行なえる。

また、本実施の形態においては、バックホウフロント６が水平揺動ブラケット３３を介して取付けられているので、溝５６が曲がって形成される場合であっても、バケット４４の位置や向きを曲がった溝に対して良好に追従させることができ、溝の形状を変えることなく、地上障害物５７の除去作業が行なえる。

１：自走式車両、２：リーダ、３：掘削用オーガ装置、４：コンべア、５：舗装層掘削装置、６：バックホウフロント、７：下部走行体、９：車体、１０：油圧パワーユニット、１１：運転室、１３：リーダ用取付けフレーム、１４：ブラケット、１５，１６，１７：ピン、１８：油圧シリンダ、２０：回転駆動装置，２０ａ：油圧モータ、２１：スクリューオーガ、２１ａ：掘削ビット、２２：ケーシング、２２ａ：掘削用開口部、２２ｂ：排土用開口部、２２ｃ：シュート、２３；チャック装置、２４：ガイドギブ、２５：ガイド部材、２６：ケーシングガイド、２７油圧モータ、２８：駆動スプロケット、２９：従動スプロケット、３０：スプロケットチェーン、３２：バックホウフロント用取付けフレーム、３３：水平揺動ブラケット、３４：縦軸、３５：油圧シリンダ、３６：ピン、３７：ブームシリンダ、３８：ブーム、３９：ピン、４０：アームシリンダ、４１：アーム、４２：バケットシリンダ、４３：ピン、４４：バックホウバケット、４６：支持フレーム、５１：ピン、５２：油圧シリンダ、５３：油圧モータ、５４：掘削具、５４ａ：回転ドラム、５４ｂ：掘削爪、５６：溝、５７：地中障害物

Claims (2)

1. 自走式車両と、
   前記自走式車両の車体の前部に取付けられたリーダと、
   前記リーダに昇降可能に装着された掘削用オーガ駆動装置と、
   前記掘削用オーガ装置に含まれ、下端に掘削用ビットを有し、前記掘削用オーガ装置の回転駆動装置により回転され、その回転と前記自走式車両の走行とにより溝の掘削を可能としたケーシング付きスクリューオーガと、
   前記リーダに隣接させて前記自走式車両の車体に搭載され、前記掘削用オーガ装置により掘削された土砂を車外に搬送するコンべアと、
   地中障害物の掘削に用いられ、バックホウバケットを多関節アームの先端に取付けたバックホウフロントとを備えた管埋設用溝掘削機において、
   前記リーダの下部に、前記ケーシング付きスクリューオーガを上下動可能に貫通する取付けフレームを設け、前記取付けフレームの前部に前記バックホウフロントを取付けたことを特徴とする管埋設用溝掘削機。
2. 請求項１の管埋設用溝掘削機において、
   前記取付けフレームの前部に、駆動装置により水平揺動される揺動ブラケットを取付け、
   前記揺動ブラケットに前記バックホウフロントを取付けたことを特徴とする管埋設用溝掘削機。

Images