JP2015108244A

JP2015108244A - 掘削機

Info

Publication number: JP2015108244A
Application number: JP2013251232A
Authority: JP
Inventors: 哲也小陽; Tetsuya Koharu; 俊宏近藤; Toshihiro Kondo; 福田　淳二; Junji Fukuda; 淳二福田; 義英島田; Yoshihide Shimada; 裕二柳沢; Yuji Yanagisawa; 岳彦大澤; Takehiko Osawa
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd; Oriental Shiraishi Corp
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd; Oriental Shiraishi Corp
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: JP6203021B2

Abstract

【課題】作業室内での組立および分解作業を簡単に短時間で行うことができる掘削機を提供する。
【解決手段】電動モータ１６１により駆動される油圧ポンプ１６２から作動油の供給を受けて作動するクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を掘削機自体に備え、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を所定の位置関係に設定し、電気接続を行って電動モータ１６１および油圧ポンプ１６２を作動させ、油圧ポンプ１６２からの作動油供給によりクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を作動させて走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を組み立てられるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業室の天井部に設けられた走行レールに沿って走行移動し、作業室床部の地面の掘削作業を行う掘削機に関する。

橋梁や建物の基礎、シールドトンネルの発進立坑などの地下構造物を構築する工法として、ニューマチックケーソン工法が知られている。ニューマチックケーソン工法は、鉄筋コンクリート製の函（ケーソン）を地上で構築し、ケーソン底部に気密な作業室を設け、この作業室内に地下水圧に見合った圧縮空気を送り込むことにより、作業室への地下水の侵入を防ぐようになっている。そして、その状態において、作業室床部の地面を掘削し、掘削した土砂を外部に排出しながらケーソンを地中に沈下させていくことにより、橋梁や建物の基礎などの地下構造物を構築する工法である。このようなニューマチックケーソン工法では、パワーショベル等の掘削機を作業室内に運び入れ、その掘削機を用いて掘削作業が行われている。このような掘削機は、作業室床部が地下水等を多く含んだ地面であり履帯等では走行することが難しいため、作業室の天井部に走行レールを設け、その走行レールに沿って走行移動し、作業室床部の地面の掘削作業を行うように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６‐２９１７０４号公報

上記のようなニューマチックケーソン工法では、空気圧がかかっている作業室への出入りのため、地上と作業室を繋ぐ円形シャフトが設けられ、この円形シャフトには、地上の大気圧と作業室内の圧力差を調節するためのエアロックが設けられている。掘削機は、上記円形シャフトを通ることができるように複数の構成装置に分解され、上記円形シャフトから作業室内に運び入れられる。そして、作業室の天井部に設けられた走行レールに取り付けられ、それぞれの構成装置が組み立てられて掘削機が作業室内に設置される。このような掘削機の組み立て設置作業は、数人の作業者によって数時間ほどかかる重労働である。大型のケーソンの場合には、作業室内に数十台の掘削機が設置されるため、掘削機の組み立て設置作業だけでも大変大きな労力が必要である。また、ケーソンを目標の深度まで沈下させた後には、作業室内に設置されている掘削機は、分解されるとともに走行レールから取り外され、上記円形シャフトから地上に運び出される。このとき、作業室内は高気圧状態となっているため、高気圧障害（減圧症）のリスクがあり、作業者は作業室内において長時間の作業を行うことができない。そのため、この掘削機の分解搬出作業は、上述の組み立て設置作業以上に大変大きな労力が必要である。さらに、ケーソンが目標の深度に到達するまでの途中においても、例えば掘削機が故障したときには、掘削機を分解して故障箇所の構成装置ごと交換する場合もある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、作業室内での組立および分解作業を簡単に短時間で行うことができる掘削機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る掘削機は、作業室の天井部に設けられた走行レールに取り付けられ、前記走行レールに沿って走行移動する走行体と、前記走行体の旋回部（例えば、実施形態における旋回フレーム１２１）に起伏可能に設けられる伸縮可能なブームと、前記ブームの先端部に設けられ、前記作業室床部の地面を掘削する掘削アタッチメント（例えば、実施形態におけるバケットアタッチメント１５０）と、外部から電力供給を受けて作動し、前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントに動力を供給するパワーユニット（例えば、実施形態における電動モータ１６１および油圧ポンプ１６２）とを備えて構成される。その上で、前記作業室に繋がる搬入通路を通る大きさとなるように前記走行体、前ブームおよび前記掘削アタッチメントに分解可能に構成され、前記パワーユニットからの動力供給を受けて作動し、分解された前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントをそれぞれ組み付ける組付機構（例えば、実施形態におけるクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１）を備える。そして、前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントを所定の位置関係に設定し、電気接続を行って前記パワーユニットを作動させ、前記パワーユニットからの動力供給により前記組付機構を作動させて前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントが掘削機として組み立てられるように構成される。

なお、上記構成の掘削機において、前記パワーユニットは、作動油を吐出する油圧ポンプを有し、前記走行体および前記ブームのそれぞれに、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて作動し、それぞれの作動を行うための油圧アクチュエータ、および、その油圧アクチュエータへの作動油の供給制御を行う制御バルブが設けられて構成されることが好ましい。

また、上記構成の掘削機において、前記走行体は、前記走行レールに取り付けられる車輪（例えば、実施形態における走行ローラ１１３）の間隔を拡張および縮小させる拡縮機構（例えば、実施形態における拡縮シリンダ１１７）を有し、前記拡縮機構によって前記車輪の間隔を拡張および縮小させることにより前記走行レールに着脱されるように構成されることが好ましい。また、前記拡縮機構は、前記パワーユニットからの動力を受けて作動し、前記車輪の間隔を拡張および縮小させるように構成されることが好ましい。

本発明によれば、外部給電を受けて作動するパワーユニットと、パワーユニットからの動力供給を受けて作動する組付機構とを掘削機自体に備え、走行体、ブームおよび掘削アタッチメントを所定の位置関係に設定し、電気接続を行ってパワーユニットを作動させ、パワーユニットからの動力供給により組付機構を作動させて走行体、ブームおよび掘削アタッチメントが掘削機として組み立てられるように構成される。そのため、従来では作業者自身によって組み付けピンを差し込むなどして掘削機の組み立てが行われていたのに対し、組み立て作業時間および工数を大幅に削減させることができる。また、組付機構を作動させて走行体、ブームおよび掘削アタッチメントに分解させることもできるため、分解作業時間および工数も大幅に削減することができる。

また、走行体およびブームのそれぞれに、それぞれの作動を行うための油圧アクチュエータ、および、その油圧アクチュエータへの作動油の供給制御を行う制御バルブが設けられる構成とすれば、掘削機を組み立てるおよび分解するときの油圧ラインの連通および切断箇所の数を少なくすることができる。従って、掘削機の組立および分解作業時間を短縮させることができる。

また、走行体が、車輪の間隔を拡張および縮小させる拡縮機構を有し、この拡縮機構によって車輪の間隔を拡張および縮小させることにより走行レールに着脱される構成とすれば、従来では走行レールの一部を天井部から取り外し、その部分から掘削機を走行レールに取り付けていたのに対し、掘削機（走行体）を走行レールに取り付ける作業が格段に簡単となり、作業時間の短縮を図ることができる。

ニューマチックケーソン工法の主要設備を示す縦断面図である。本発明に係る掘削機の側面図である。本発明に係る掘削機の背面図である。本発明に係る掘削機を構成する走行体の側面図である。本発明に係る掘削機を構成する走行体の底面図である。上記走行体を構成する走行フレームの底面図および背面図であり、(ａ)は左右の走行ローラの間隔を縮小させた状態、(ｂ)は左右の走行ローラの間隔を拡張させた状態である。上記走行体を構成する旋回フレームを示す図であり、(ａ)は旋回フレームの側面図、(ｂ)は旋回フレームの平面図である。本発明に係る掘削機を構成するブームの縦断面図である。上記ブームを構成する基端ブームの平面図である。本発明に係る掘削機を構成するバケットアタッチメントを示す図であり、(ａ)はバケットアタッチメントの側面図、(ｂ)はバケットアタッチメントの平面図である。本発明に係る掘削機を構成するバケットアタッチメントを示す図１０(ａ)と反対側の側面図である。本発明に係る掘削機における油圧回路図である。上記旋回フレームおよび基端ブームの側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明に係る掘削機が使用されるニューマチックケーソン工法の主要設備について図１を用いて説明する。ニューマチックケーソン工法は、掘削設備Ｅ１、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３、送気設備Ｅ４および予備・安全設備Ｅ５を用いて、鉄筋コンクリート製のケーソン１を地中に沈下させていくことにより、地下構造物を構築するように構成されている。

掘削設備Ｅ１は、ケーソン１の底部に設けられた作業室２内に設置される掘削機１００（以下、ケーソンショベル１００と称する）と、ケーソンショベル１００により掘削された土砂を円筒状のアースバケット３１に積み込む土砂自動積込装置１１と、ケーソンショベル１００の作動を地上から遠隔操作する遠隔操作装置１２を備える地上遠隔操作室１３とを有して構成されている。なお、掘削設備Ｅ１は、発電装置（図示せず）から電力の供給を受けて作動するようになっている。この発電装置からの電力は、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３および送気設備Ｅ４にも供給されている。

艤装設備Ｅ２は、作業者が作業室２へ出入りするために地上と作業室２とを繋ぐ円筒状のマンシャフト２１と、マンシャフト２１に設けられ地上の大気圧と作業室２内の圧力差を調節するマンロック２２（エアロック）と、土砂自動積込装置１１により土砂が積み込まれたアースバケット３１を地上に運び出すために地上と作業室２とを繋ぐ円筒状のマテリアルシャフト２３と、マテリアルシャフト２３に設けられ地上の大気圧と作業室２内の圧力差を調節するマテリアルロック２４（エアロック）とを有して構成されている。マンシャフト２１内には、螺旋階段２５が設けられており、この螺旋階段２５を用いて作業者は地上と作業室２とを行き来することができるようになっている。マンロック２２およびマテリアルロック２４はそれぞれ二重扉構造となっており、作業室２内の気圧が変化することを抑えて作業者やアースバケット３１を作業室２へ出入りさせることができるように構成されている。

排土設備Ｅ３は、ケーソンショベル１００により掘削された土砂が積み込まれるアースバケット３１と、このアースバケット３１をマテリアルシャフト２３を介して地上まで引き上げて運び出すキャリア装置３２と、アースバケット３１およびキャリア装置３２により地上に運び出された土砂を一時的に貯めておく土砂ホッパー３３とを有して構成されている。

送気設備Ｅ４は、送気管４１およびケーソン１に形成された送気路３を介して作業室２内に圧縮空気を送る空気圧縮機４２と、空気圧縮機４２により送り込む圧縮空気を浄化する空気清浄装置４３と、作業室２内の気圧が地下水圧と略等しくなるように空気圧縮機４２から作業室２内へ送る圧縮空気の量（圧力）を調整する送気圧力調整装置４４と、マンロック２２内の気圧を減圧する自動減圧装置４５とを有して構成されている。

予備・安全設備Ｅ５は、空気圧縮機４２の故障や点検などの時に空気圧縮機４２に代わって作業室２内に圧縮空気を送ることが可能な非常用空気圧縮機５１と、上記発電装置に代わって掘削設備Ｅ１、艤装設備Ｅ２、排土設備Ｅ３および送気設備Ｅ４に電力を供給することが可能な非常用発電機（図示せず）と、作業室２内で作業を行った作業者が入り、当該作業者の身体を徐々に大気圧に慣らしていくためのホスピタルロック５３（減圧室）とを有して構成されている。

次に、本発明に係るケーソンショベル１００について図２〜図１３を用いて説明する。ケーソンショベル１００は、図２および図３に示すように、作業室２の天井部に設けられた走行レール４に取り付けられ、走行レール４に沿って走行移動する走行体１１０と、走行体１１０の旋回フレーム１２１に起伏可能に取り付けられるブーム１３０と、ブーム１３０の先端部に取り付けられるバケットアタッチメント１５０とを有して構成されている。ケーソンショベル１００は、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に分解および組立可能に構成されている。分解された走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０はそれぞれ、マテリアルシャフト２３を通る大きさとなり、分解された状態でマテリアルシャフト２３を通して作業室２内に運び入れたり、作業室２から運び出したりすることができるように構成されている。作業室２の天井部には、二本の走行レール４が左右に所定間隔を有して平行に延びるように設けられている。

走行体１１０は、図４〜図７にも示すように、左右の走行レール４に取り付けられる四つの走行ローラ１１３（車輪）を備える走行フレーム１１１と、走行フレーム１１１に旋回自在に設けられた旋回フレーム１２１とを有して構成されている。走行フレーム１１１には左右二つの走行モータ１１４が設けられている。走行モータ１１４，１１４は、不図示の変速機を介して左側もしくは右側の二つの走行ローラ１１３を回転駆動させることができるように構成されている。走行体１１０は、左右の走行モータ１１４により四つの走行ローラ１１３を回転駆動させて左右の走行レール４に沿って走行移動するように構成されている。

また、走行フレーム１１１には六つのブレーキシリンダ１１５およびブレーキプレート１１６が設けられている。それぞれのブレーキプレート１１６は、ブレーキシリンダ１１５のピストンロッド１１５ａの先端部と走行レール４を挟んで対向する位置に設けられている。走行体１１０は、六つのブレーキシリンダ１１５を伸長させることにより、走行体１１０を走行レール４に対して上方に持ち上げて４つの走行ローラ１１３を左右の走行レール４から離し、それぞれのピストンロッド１１５ａとブレーキプレート１１６により走行レール４を挟んで走行制動を行うように構成されている。

走行フレーム１１１の前後にはそれぞれ拡縮シリンダ１１７が設けられている。走行フレーム１１１は、前後の拡縮シリンダ１１７を伸縮させることにより、左右の走行ローラ１１３の間隔を拡張および縮小させることができるように構成されている。走行体１１０は、前後の拡縮シリンダ１１７によって走行フレーム１１１における左右の走行ローラ１１３の間隔を拡張および縮小させることにより、左右の走行レール４に着脱させることができるように構成されている（図６を参照）。

走行フレーム１１１の略中央部には、旋回ベアリング１２２を介して旋回フレーム１２１が旋回自在に取り付けられている。旋回フレーム１２１には旋回モータ１２３が設けられている。旋回モータ１２３の駆動軸は旋回ベアリング１２２の内側まで延びており、この駆動軸には旋回ベアリング１２２の内歯ギヤと噛み合うピニオンが取り付けられている。旋回モータ１２３を回転駆動させると、上記ピニオンおよび内歯ギヤの噛み合いから発生する反力が旋回モータ１２３を介して旋回フレーム１２１に伝達される。これにより旋回フレーム１２１が走行フレーム１１１に対して旋回するように構成されている。

旋回フレーム１２１の略中央部には、側面視において逆Ｌ字状の（下方に開口して上下方向に延びるとともに上部が前後方向に屈曲した）ブーム取付凹部１２４がブーム１３０を旋回フレーム１２１に取り付けるために形成されている。ブーム取付凹部１２４の開口端部には、下方に徐々に拡がるテーパー部１２４ａが形成されており、このテーパー部１２４ａによりブーム１３０の取付ロッド１３５（図９を参照）を下方からブーム取付凹部１２４内に挿入し易くなるように構成されている。

また、旋回フレーム１２１には、ブーム１３０を旋回フレーム１２１に取り付けるためのブームクランプ１２５およびクランプシリンダ１２６が設けられている。ブームクランプ１２５の基端部はピン１２５ａにより旋回フレーム１２１に対して上下方向に回動自在に取り付けられている。ブームクランプ１２５の先端部には、側面視において逆Ｕ字状の（下方および左右方向に開口した）ブーム係合凹部１２５ｂが形成されている。ブームクランプ１２５は、クランプシリンダ１２６を伸縮させることにより、ピン１２５ａを中心としてブーム係合凹部１２５ｂが形成された先端部が上下に揺動されるように構成されている。ブームクランプ１２５の先端部が下方に揺動されると、ブーム係合凹部１２５ｂが旋回フレーム１２１に形成されたブーム取付凹部１２４の先端部（突当り部）に側面視において重なる位置となるように構成されている。

また、旋回フレーム１２１には、ブーム１３０に設けられた二つの起伏シリンダ１３４のピストンロッド１３４ａ（以下、起伏ロッド１３４ａと称する）の先端部をそれぞれ旋回フレーム１２１に取り付けるための二つのピン挿抜シリンダ１２７が設けられている。ピン挿抜シリンダ１２７のピストンロッドの先端部には、起伏ロッド１３４ａの先端部に形成された取付孔１３４ｂ（図９を参照）に挿入可能な係合ピン１２８が取り付けられている。さらに、旋回フレーム１２１にはガイドプレート１２９が設けられており、このガイドプレート１２９に起伏ロッド１３４ａの先端部を当接させた状態で起伏シリンダ１３４を伸長させると、起伏ロッド１３４ａの先端部を取付孔１３４ｂと係合ピン１２８とが整合する位置（取付孔１３４ｂに係合ピン１２８を挿入可能な位置）まで案内することができるように構成されている。

ブーム１３０は、図８および図９にも示すように、旋回フレーム１２１に取り付けられる基端ブーム１３１と、基端ブーム１３１に入れ子式に組み合わされた先端ブーム１３２とを有して構成されている。基端ブーム１３１内には伸縮シリンダ１３３が設けられている。伸縮シリンダ１３３を伸縮させると、基端ブーム１３１に対して先端ブーム１３２が長手方向に移動し、これによりブーム１３０が伸縮するように構成されている。また、基端ブーム１３１には左右二つの起伏シリンダ１３４が設けられている。二つの起伏シリンダ１３４の基端部はピン１３４ｃ（図２を参照）により基端ブーム１３１の左右側部にそれぞれ回動自在に取り付けられている。基端ブーム１３１の基端側上部には、上方に延びる左右の支持板１３１ａが形成されており、その左右の支持板１３１ａの間に左右方向に延びる取付ロッド１３５が設けられている。取付ロッド１３５が、旋回フレーム１２１のブーム取付凹部１２４に挿入されるとともに、ブームクランプ１２５のブーム係合凹部１２５ｂと係合されることにより、ブーム１３０が旋回フレーム１２１に起伏自在に取り付けられるように構成されている。

先端ブーム１３２の先端部には、バケットアタッチメント１５０をブーム１３０に取り付けるためのクイックヒッチ機構１４０が設けられている。クイックヒッチ機構１４０は、クイックヒッチシリンダ１４１と、クイックヒッチシリンダ１４１のピストンロッドの先端部に取り付けられた係止ピン１４２と、先端ブーム１３２の先端部に設けられた先端プレート１４３とを有して構成されている。係止ピン１４２は、円柱の先端側を斜めに切断したような形状に形成されており、クイックヒッチシリンダ１４１によりブーム１３０の伸縮方向と略直交する方向（上下方向）に移動されるように構成されている。先端プレート１４３は、先端ブーム１３２の先端部においてブーム１３０の伸縮方向と略直交するように設けられ、下部が基端ブーム１３１側に斜めに屈曲している。先端プレート１４３の屈曲した部分には、係止ピン１４２が通過可能な貫通孔１４３ａが形成されている。

バケットアタッチメント１５０は、図１０および図１１にも示すように、先端ブーム１３２に取り付けられるベース部材１５１と、ベース部材１５１の先端部にピン１５２ａにより揺動自在に取り付けられたバケット１５２と、ベース部材１５１に対してバケット１５２を揺動させるバケットシリンダ１５３とを有して構成されている。ベース部材１５１の基端部には、上下および左右方向延びるとともに下部が外側に斜めに屈曲した接合プレート１５４が設けられている。接合プレート１５４の屈曲した部分には、クイックヒッチ機構１４０の係止ピン１４２が挿入可能な係止孔１５４ａが形成されている。接合プレート１５４の上部には、クイックヒッチ機構１４０の先端プレート１４３の上端部と係合する係合片１５４ｂが設けられている。バケットシリンダ１５３の基端部はピン１５３ａによりバケット１５２に回動自在に取り付けられており、バケットシリンダ１５３のピストンロッドの先端部はピン１５３ｂによりベース部材１５１に回動自在に取り付けられている。

図２に示すように、旋回フレーム１２１の後部（ブーム１３０が伸びる方向の反対側）には、掘削作業時にケーソンショベル１００の車両バランスを安定させるためのカウンターウエイト１５８が設けられている。また、ケーソンショベル１００には、二つの走行モータ１１４、六つのブレーキシリンダ１１５、二つの拡縮シリンダ１１７、旋回モータ１２３、クランプシリンダ１２６、二つのピン挿抜シリンダ１２７、伸縮シリンダ１３３、二つの起伏シリンダ１３４、クイックヒッチシリンダ１４１およびバケットシリンダ１５３（以下、まとめて「アクチュエータＡＣ」とも称する）に作動油を供給して駆動させる油圧駆動ユニット１６０が設けられている。

油圧駆動ユニット１６０は、図２および図１２に示すように、外部から電力供給を受けて作動する電動モータ１６１と、電動モータ１６１により駆動される油圧ポンプ１６２と、作動油を貯留している作動油タンク１６３と、アクチュエータＡＣに供給する作動油の方向および流量を制御する制御バルブ群１６４と、地上遠隔操作室１３内に設置された遠隔操作装置１２からの操作信号に応じて制御バルブ群１６４の作動を制御するコントロールユニット１６５とを有して構成されている。電動モータ１６１、油圧ポンプ１６２および作動油タンク１６３は、走行体１１０の旋回フレーム１２１に配設されている（図７を参照）。油圧ポンプ１６２の吐出口から延びる第１ポンプ油路Ｌ１と第１ポンプ油路から分岐した第２ポンプ油路Ｌ２とには制御バルブ群１６４が設けられている。

制御バルブ群１６４は、図１２に示すように、アクチュエータＡＣのそれぞれに対応する複数の制御バルブを有して構成され、複数の制御バルブがポンプ油路Ｌ１，Ｌ２に直列に並んで設けられている。詳細には、制御バルブ群１６４は、旋回モータ１２３への作動油供給を制御する旋回制御バルブ１６４ａと、六つのブレーキシリンダ１１５への作動油供給を制御するブレーキ制御バルブ１６４ｂと、二つの走行モータ１１４への作動油供給を制御する走行制御バルブ１６４ｃと、二つの拡縮シリンダ１１７への作動油供給を制御する拡縮制御バルブ１６４ｄと、二つのピン挿抜シリンダ１２７への作動油供給をそれぞれ制御するピン挿抜制御バルブ１６４ｅ，１６４ｆと、クランプシリンダ１２６への作動油供給を制御するクランプ制御バルブ１６４ｇとを有して構成されている。これらの制御バルブ１６４ａ〜１６４ｇは、走行体１１０に設けられたアクチュエータへの作動油の供給制御を行う走行体用の制御バルブであり、図１３に示すように走行体１１０の旋回フレーム１２１に纏めて配設されている。

さらに、制御バルブ群１６４は、図１２に示すように、二つの起伏シリンダ１３４への作動油供給を制御する起伏制御バルブ１６４ｈと、伸縮シリンダ１３３への作動油供給を制御する伸縮制御バルブ１６４ｉと、バケットシリンダ１５３への作動油供給を制御するバケット制御バルブ１６４ｊと、補助制御バルブ１６４ｋと、クイックヒッチシリンダ１４１への作動油供給を制御するクイックヒッチ制御バルブ１６４ｌとを有して構成されている。補助制御バルブ１６４ｋは、バケットアタッチメント１５０に代えてブレーカーアタッチメント等の他の掘削アタッチメントを装着した場合に、その掘削アタッチメントへの作動油の供給制御を行う制御バルブである。これらの制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌは、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に設けられたアクチュエータへの作動油の供給制御を行うブーム・バケット用の制御バルブであり、図１３に示すようにブーム１３０の基端ブーム１３１の側部に纏めて配設されている。基端ブーム１３１の側部には、これらの制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌを覆って保護するための保護カバー１３６が設けられている（図９を参照）。

制御バルブ群１６４の制御バルブ１６４ａ〜１６４ｌはそれぞれ、地上遠隔操作室１３内に設置された遠隔操作装置１２からの操作信号に応じて、コントロールユニット１６５を介してバルブのスプールが駆動され、油圧ポンプ１６２から吐出された作動油を対応するアクチュエータに供給するとともに、その供給方向および供給量を制御し、当該アクチュエータを作動させるように構成されている。また、制御バルブ１６４ａ〜１６４ｌのそれぞれには駆動操作レバーが設けられており、この駆動操作レバーを操作することにより、作業者は手動によって当該制御バルブのスプールを駆動して当該アクチュエータを作動させることもできるように構成されている。

走行体１１０における走行フレーム１１１と旋回フレーム１２１の連結部にはスイベルジョイント１６６が設けられている（図４を参照）。ブレーキ制御バルブ１６４ｂと六つのブレーキシリンダ１１５を繋ぐ油路、走行制御バルブ１６４ｃと二つの走行モータ１１４を繋ぐ油路、および、拡縮制御バルブ１６４ｄと二つの拡縮シリンダ１１７を繋ぐ油路は、スイベルジョイント１６６を介して接続されている。

油圧ポンプ１６２の吐出口と制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌを繋ぐ第２ポンプ油路Ｌ２、および、制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌと作動油タンク１６３を繋ぐタンク油路Ｌ３には、第２ポンプ油路Ｌ２およびタンク油路Ｌ３を纏めて連通および切断させることが可能な第１マルチカプラ１６７が設けられている。第１マルチカプラ１６７は基端ブーム１３１の側部に配設されている（図１３を参照）。第２ポンプ油路Ｌ２およびタンク油路Ｌ３は、第１マルチカプラ１６７により纏めて連通および切断させることができるように構成されている。バケット制御バルブ１６４ｊとバケットシリンダ１５３のボトム側油室を繋ぐボトム側油路Ｌ４、および、バケット制御バルブ１６４ｊとバケットシリンダ１５３のロッド側油室を繋ぐロッド側油路Ｌ５には、ボトム側油路Ｌ４およびロッド側油路Ｌ５を纏めて連通および切断させることが可能な第２マルチカプラ１６８が設けられている。第２マルチカプラ１６８は、バケットアタッチメント１５０のベース部材１５１の側部に配設されている（図２を参照）。ボトム側油路Ｌ４およびロッド側油路Ｌ５は、第２マルチカプラ１６８により纏めて連通および切断させることができるように構成されている。

伸縮制御バルブ１６４ｉと伸縮シリンダ１３３を繋ぐ油路、バケット制御バルブ１６４ｊとバケットシリンダ１５３を繋ぐ油路、補助制御バルブ１６４ｋから延びる油路、および、クイックヒッチ制御バルブ１６４ｌとクイックヒッチシリンダ１４１を繋ぐ油路は、基端ブーム１３１および先端ブーム１３２の内部を通るように配設されている（図８を参照）。

コントロールユニット１６５は、図２に示すように、遠隔操作装置１２からの操作信号を受けて、その操作信号に応じた駆動制御信号を出力するメインコントローラ１６５ａと、メインコントローラ１６５ａから出力された駆動制御信号に応じて、走行体１１０用の制御バルブ１６４ａ〜１６４ｇを駆動させる走行体用コントローラ１６５ｂと、メインコントローラ１６５ａから出力された駆動制御信号に応じて、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０用の制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌを駆動させるブーム・バケット用コントローラ１６５ｃとを有して構成されている。メインコントローラ１６５ａおよび走行体用コントローラ１６５ｂは、走行体１１０の旋回フレーム１２１に配設されている。ブーム・バケット用コントローラ１６５ｃは、ブーム１３０の基端ブーム１３１の側部に配設されている。第１マルチカプラ１６７は、メインコントローラ１６５ａとブーム・バケット用コントローラ１６５ｃを繋ぐ電気ケーブルも、第２ポンプ油路Ｌ２およびタンク油路Ｌ３と纏めて連通および切断させることが可能に構成されている。

以上のように構成されるケーソンショベル１００をケーソン１の作業室２内に設置する方法について以下に説明する。ケーソンショベル１００は、図４、図８および図１０にそれぞれの単体を示すように、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０の三つに分解され、その分解された状態でマテリアルシャフト２３を通してケーソン１の作業室２内に運び入れられる。作業室２内に運び入れられると、まず、上記発電装置からの電力供給ケーブルを走行体１１０の油圧駆動ユニット１６０に接続し、電動モータ１６１を作動させて油圧ポンプ１６２を駆動させる。そして、拡縮制御バルブ１６４ｄの駆動操作レバーを手動操作することにより、前後の拡縮シリンダ１１７を縮小作動させて走行フレーム１１１の左右の走行ローラ１１３の間隔を縮小させる。このとき、図６(ａ)に示すように、左右の走行ローラ１１３の幅が左右の走行レール４の間隔よりも狭くなるように、前後の拡縮シリンダ１１７によって左右の走行ローラ１１３の間隔が縮小される。なお、既に左右の走行ローラ１１３の幅が左右の走行レール４の間隔よりも狭くなっている状態である場合には、この作業は行われない。次に、テーブルリフター等により走行体１１０を持ち上げ、左右の走行ローラ１１３が左右の走行レール４の転動面４ａよりも上方に位置する状態（図６(ａ)に示す状態）において、拡縮制御バルブ１６４ｄを再び手動操作し、前後の拡縮シリンダ１１７を伸長作動させて左右の走行ローラ１１３の間隔を拡張させる。これにより、図６(ｂ)に示すように、走行体１１０が左右の走行レール４に取り付けられる。

走行体１１０が左右の走行レール４に取り付けられると、次に、クランプ制御バルブ１６４ｇの駆動操作レバーを手動操作することにより、クランプシリンダ１２６を縮小作動させてブームクランプ１２５の先端部が上方に揺動された状態とする。なお、既にブームクランプ１２５の先端部が上方に揺動された状態である場合には、この作業は行われない。その状態において、テーブルリフター等によりブーム１３０を持ち上げ、基端ブーム１３１の取付ロッド１３５を旋回フレーム１２１のブーム取付凹部１２４の先端部（突当り部）まで挿入する。そして、クランプ制御バルブ１６４ｇを再び手動操作し、クランプシリンダ１２６を伸長作動させてブームクランプ１２５の先端部を下方に揺動させ、ブームクランプ１２５のブーム係合凹部１２５ｂ内に取付ロッド１３５を係合させる。これにより、ブーム１３０が旋回フレーム１２１に起伏自在に取り付けられる。

ブーム１３０が旋回フレーム１２１に取り付けられると、次に、第１マルチカプラ１６７を接続させて第２ポンプ油路Ｌ２およびタンク油路Ｌ３を連通させる。そして、二つの起伏シリンダ１３４の起伏ロッド１３４ａの先端部を旋回フレーム１２１のガイドプレート１２９，１２９上に当接させる。そして、起伏制御バルブ１６４ｈの駆動操作レバーを手動操作することにより、二つの起伏シリンダ１３４を伸長作動させる。このとき、起伏ロッド１３４ａの取付孔１３４ｂの位置が二つのピン挿抜シリンダ１２７に取り付けられた係合ピン１２８と整合するまで起伏シリンダ１３４，１３４が伸長作動される。そして、ピン挿抜制御バルブ１６４ｅ，１６４ｆの駆動操作レバーを手動操作することにより、二つのピン挿抜シリンダ１２７を伸長作動させて係合ピン１２８，１２８を起伏ロッド１３４ａ，１３４ａの取付孔１３４ｂ，１３４ｂにそれぞれ挿入させる。これにより、二つの起伏シリンダ１３４の起伏ロッド１３４ａが旋回フレーム１２１に回動自在に取り付けられる。

二つの起伏ロッド１３４ａが旋回フレーム１２１に取り付けられると、起伏制御バルブ１６４ｈおよび伸縮制御バルブ１６４ｉの駆動操作レバーを手動操作することにより、二つの起伏シリンダ１３４および伸縮シリンダ１３３を伸縮作動させる。これによりブーム１３０を起伏および伸縮作動させ、クイックヒッチ機構１４０の先端プレート１４３の上端部をバケットアタッチメント１５０における接合プレート１５４の係合片１５４ｂに係合させる（引っ掛ける）。そして、起伏制御バルブ１６４ｈを再び手動操作し、二つの起伏シリンダ１３４を縮小作動させてブーム１３０を起仰作動させ、先端プレート１４３と接合プレート１５４が略全面において接合させる。そして、クイックヒッチ制御バルブ１６４ｌの駆動操作レバーを手動操作することにより、クイックヒッチシリンダ１４１を伸長作動させて係止ピン１４２を接合プレート１５４の係止孔１５４ａに挿入させる。そして、第２マルチカプラ１６８を接続させてバケットシリンダ１５３に繋がるボトム側油路Ｌ４およびロッド側油路Ｌ５を連通させる。これにより、バケットアタッチメント１５０がブーム１３０に取り付けられる。このようにして、ケーソンショベル１００の作業室２内への組み立て設置作業が行われる。なお、ケーソンショベル１００を作業室２内から分解搬出する作業は、上述の組み立て設置作業と逆の手順により行われる。

このように作業室２内に設置されたケーソンショベル１００は、地上遠隔操作室１３内に設置された遠隔操作装置１２からの走行操作信号に応じて、メインコントローラ１６５ａおよび走行体用コントローラ１６５ｂにより走行制御バルブ１６４ｃおよびブレーキ制御バルブ１６４ｂの駆動制御を行って二つの走行モータ１１４および六つのブレーキシリンダ１１５を駆動させる。このようにして所望の掘削作業位置まで走行レール４，４に沿って走行移動することができるようになっている。所望の掘削作業位置に到着して停止すると、メインコントローラ１６５ａおよび走行体用コントローラ１６５ｂは、その停車状態（遠隔操作装置１２から走行操作信号が出力されていない状態）において常にブレーキ制御バルブ１６４ｂの駆動制御を行って六つのブレーキシリンダ１１５を伸長作動させ、停車状態において常にケーソンショベル１００の制動制御を行うようになっている。

そして、遠隔操作装置１２からの作業操作信号に応じて、メインコントローラ１６５ａ、走行体用コントローラ１６５ｂおよびブーム・バケット用コントローラ１６５ｃにより旋回制御バルブ１６４ａ、起伏制御バルブ１６４ｈ、伸縮制御バルブ１６４ｉおよびバケット制御バルブ１６４ｊの駆動制御を行って旋回モータ１２３、二つの起伏シリンダ１３４、伸縮シリンダ１３３およびバケットシリンダ１５３を駆動させる。このようにしてブーム１３０を旋回、起伏および伸縮作動させるとともにバケット１５２を揺動させて掘削作業を行うことができるようになっている。ケーソンショベル１００では、上述のように停車状態において常に制動制御が行われるようになっているため、掘削作業中においても常に制動制御が行われた状態となっている。また、走行体用コントローラ１６５ｂは、停車状態における制動制御において、六つのブレーキシリンダ１１５に所定油圧を定期的に供給して停車状態を保持する制御を行うようになっている。

走行体用コントローラ１６５ｂおよびブーム・バケット用コントローラ１６５ｃは、拡縮制御バルブ１６４ｄ、ピン挿抜制御バルブ１６４ｅ，１６４ｆ、クランプ制御バルブ１６４ｇおよびクイックヒッチ制御バルブ１６４ｌの駆動制御を定期的に行う。この結果、二つの拡縮シリンダ１１７、二つのピン挿抜シリンダ１２７、クランプシリンダ１２６およびクイックヒッチシリンダ１４１に所定油圧を定期的に供給して走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０のそれぞれの組み付け状態を保持する制御を行うようになっている。

メインコントローラ１６５ａは、作動油タンク１６３に設けられた油圧センサや油温センサからの検出信号に基づいて、作動油の圧力や温度が規定範囲を超える場合には警報信号を地上遠隔操作室１３に出力し、警報ブザーや警報ランプ等を用いて警報作動を行うようになっている。また、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に配設された各種センサからの検出信号に基づいて、上記同様に警報作動を行うようにしてもよい。

以上説明したように、ケーソンショベル１００では、外部から電力供給を受けて作動する電動モータ１６１と、電動モータ１６１により駆動される油圧ポンプ１６２と、油圧ポンプ１６２から作動油の供給を受けて作動するクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１をケーソンショベル１００自体に備えている。そして、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を所定の位置関係に設定し、電気接続を行って電動モータ１６１および油圧ポンプ１６２を作動させ、油圧ポンプ１６２からの作動油供給によりクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を作動させて走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を組み立てられるように構成されている。そのため、従来では作業者自身によって組み付けピンを差し込むなどしてケーソンショベルの組み立てが行われていたのに対し、組み立て作業時間および工数を大幅に削減させることができる。また、クランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を作動させて走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に分解させることもできるため、分解作業時間および工数も大幅に削減することができる。

また、走行体１１０に設けられたアクチュエータへの作動油の供給制御を行う走行体用の制御バルブ１６４ａ〜１６４ｇは走行体１１０の旋回フレーム１２１に纏めて配設されている。また、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に設けられたアクチュエータへの作動油の供給制御を行うブーム・バケット用の制御バルブ１６４ｈ〜１６４ｌはブーム１３０の基端ブーム１３１の側部に纏めて配設されている。そのため、ケーソンショベル１００を走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０に分解するとき、および、ケーソンショベルを組み立てるときの油圧ライン（油路）の切断および連通箇所の数を少なくすることができる。ケーソンショベル１００では、この油圧ラインの切断および連通箇所は第１マルチカプラ１６７および第２マルチカプラ１６８の二箇所だけである。従って、ケーソンショベル１００の組立および分解作業時間を短縮させることができる。

また、走行体１１０の走行フレーム１１１の前後に拡縮シリンダ１１７，１１７を有し、この拡縮シリンダ１１７，１１７を伸縮作動させることにより、左右の走行ローラ１１３の間隔を拡張および縮小させて左右の走行レール４に着脱させることができるように構成されている。そのため、従来では走行レールの一部を天井部から取り外し、その部分からケーソンショベルを走行レールに取り付けていたのに対し、ケーソンショベル（走行体）を走行レールに取り付ける作業が格段に簡単となり、作業時間の短縮を図ることができる。

また、掘削作業中において常に制動制御が行われているように構成されている。そのため、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を作動させて掘削作業を行っているときにケーソンショベル１００が走行レール４に対して位置がずれる（相対移動する）ことを防ぎ、安定した状態で掘削作業を行うことができる。従って、掘削作業の効率を向上させることができる。

これまで、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、拡縮シリンダ１１７，１１７が電気接続を行って電動モータ１６１および油圧ポンプ１６２を作動させ、油圧ポンプ１６２からの作動油供給により作動するように構成されている。しかしながら、拡縮シリンダ１１７，１１７は、外部から電力供給を受けて作動する電動式シリンダ、もしくは、作業者の手動操作によって作動する手動式シリンダにより構成されてもよい。

また、上述の実施形態では、クランプ制御バルブ１６４ｇ、ピン挿抜制御バルブ１６４ｅ，１６４ｆおよびクイックヒッチ制御バルブ１６４ｌの駆動操作レバーを手動操作することにより、クランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を作動させて走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を組立および分解する方法について説明した。しかしながら、地上遠隔操作室１３内の遠隔操作装置１２からの操作信号により、クランプ制御バルブ１６４ｇ、ピン挿抜制御バルブ１６４ｅ，１６４ｆおよびクイックヒッチ制御バルブ１６４ｌを駆動させてクランプシリンダ１２６、ピン挿抜シリンダ１２７およびクイックヒッチシリンダ１４１を作動させ、走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を組立および分解するようにしてもよい。このようにすれば、例えばロボット等により走行体１１０、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を所定の位置関係に設定することができれば、地上からの遠隔操作だけによりケーソンショベル１００を組立および分解することができる。従って、作業室２内に作業者が入ることなく、ケーソンショベル１００の組立作業および分解作業を行うことができる。

また、上述の実施形態では、地上遠隔操作室１３内の遠隔操作装置１２からの操作信号により、ブーム１３０およびバケットアタッチメント１５０を揺動させて掘削作業を行うように構成されている。しかしながら、ケーソンショベル１００に作業者が搭乗可能な運転席を設け、その運転席から掘削作業の操作を行うように構成してもよい。また、上述の実施形態では、ニューマチックケーソン工法に使用されるケーソンショベル１００について説明したが、本発明は、複数の構成装置に分解および組立可能な掘削機であれば、他の掘削機においても適用することができる。

１００掘削機（ケーソンショベル）
１１０走行体
１１３走行ローラ（車輪）
１１７拡縮シリンダ（拡縮機構）
１２６クランプシリンダ（組付機構）
１２７ピン挿抜シリンダ（組付機構）
１３０ブーム
１４１クイックヒッチシリンダ（組付機構）
１５０バケットアタッチメント（掘削アタッチメント）
１６０油圧駆動ユニット
１６１電動モータ（パワーユニット）
１６２油圧ポンプ（パワーユニット）
１６４制御バルブ群

Claims

作業室の天井部に設けられた走行レールに取り付けられ、前記走行レールに沿って走行移動する走行体と、
前記走行体の旋回部に起伏可能に設けられる伸縮可能なブームと、
前記ブームの先端部に設けられ、前記作業室床部の地面を掘削する掘削アタッチメントと、
外部から電力供給を受けて作動し、前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントに動力を供給するパワーユニットとを備える掘削機において、
前記作業室に繋がる搬入通路を通る大きさとなるように前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントに分解可能に構成され、
前記パワーユニットからの動力供給を受けて作動し、分解された前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントをそれぞれ組み付ける組付機構を備え、
前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントを所定の位置関係に設定し、電気接続を行って前記パワーユニットを作動させ、前記パワーユニットからの動力供給により前記組付機構を作動させて前記走行体、前記ブームおよび前記掘削アタッチメントが掘削機として組み立てられることを特徴とする掘削機。
前記パワーユニットは、作動油を吐出する油圧ポンプを有し、
前記走行体および前記ブームのそれぞれに、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて作動し、それぞれの作動を行うための油圧アクチュエータ、および、その油圧アクチュエータへの作動油の供給制御を行う制御バルブが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の掘削機。
前記走行体は、前記走行レールに取り付けられる車輪の間隔を拡張および縮小させる拡縮機構を有し、前記拡縮機構によって前記車輪の間隔を拡張および縮小させることにより前記走行レールに着脱されることを特徴とする請求項１または２に記載の掘削機。
前記拡縮機構は、前記パワーユニットからの動力を受けて作動し、前記車輪の間隔を拡張および縮小させることを特徴とする請求項３に記載の掘削機。