JP2681337B2

JP2681337B2 - 自動掘削装置

Info

Publication number: JP2681337B2
Application number: JP6033179A
Authority: JP
Inventors: 久雄高木
Original assignee: 西日本システム建設株式会社
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JPH07216931A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動掘削装置に関し、
特に地下埋設物の輻輳地等における局部的な掘削が必要
な作業場等に効果的に使用し得る自動掘削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、送電線や通信線の架設用として電
柱を地盤に立設するために埋め込み用の穴を掘削する作
業においては、周囲の作業環境上問題がない場合にはバ
ックホー等の重機を使用することによる地盤掘削が行わ
れている。また、作業現場の状況次第で、広い作業空間
が確保できるような場合には高圧高速ジェット水による
ジェット掘削等による手法も知られている。さらに、近
時、住居、オフィスビル等の建物が密集する地域におい
ては種々の用途の埋設物が存在しており、このため、こ
れらの埋設物を損傷しないように掘削せねばならないた
め、手掘り等の人力により電柱埋め込み用の穴を掘削し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】上記従来の重機によ
る掘削の場合には掘削現場の環境により重機の進入自体
が困難であり、また、重機で掘削部分の周辺を大まかに
掘削した後、更に作業者がその穴に入って掘削作業を行
うのが実情であり、従って、穴自体が大きな掘削面積の
穴を掘削せねばならない点、埋め戻し作業や、掘削時の
掘削土の仮置き場の問題等があり、市街地等の埋設物輻
輳地でのスポット的な掘削作業での使用には適していな
い。

【０００４】また、高圧ジェット水を使用する掘削の場
合には極めて大型のコンプレッサや、大型の水タンク、
及び駆動用の動力等が必要であり、装置全体が大型化し
て上記の重機使用時と同様の問題があるだけでなく、水
を使用するので作業現場には必ず泥水が生じ、このよう
な状態での使用については極めて制限が大きいのみなら
ず、生じた泥水の浄化廃水処理についてコストが極めて
高価となり、全体の作業コストも高いものとなる問題が
あった。

【０００５】更に、全くの手掘りによる掘削作業によれ
ば、作業効率が極端に劣り、作業時間がかかるのみなら
ず、近時の人件コストの高騰によりコスト的にもやはり
高価となるという問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その１つの目的は、特に、狭小な作業
現場等の掘削範囲の制限されたようなスポット的な掘削
作業において泥水等を生じさせずに極めて高効率に掘削
作業を行える極めて小型化され、かつコストを低廉に維
持することのできる自動掘削装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は少なくとも埋設物の存在を確実
に確認しながら掘進することができ、埋設物の存否確認
用のパイロット掘削装置としても使用し得る自動掘削装
置を提供することにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明は、少なくとも下面を開口２６し、内部に
作業空間Ｓを形成するケーシング１２と、このケーシン
グ１２を上下駆動させる上下動手段１４と、このケーシ
ング１２内に設けられ、地盤を掘削動作する掘削動手段
１６と、前記ケーシング１２内の作業空間Ｓに圧力空気
を供給する圧送部２０と、前記ケーシング１２内の作業
空間Ｓに連通する吸引部１８と、前記掘削動手段１６を
掘削駆動させる駆動手段２２と、前記吸引部１８に接続
して前記作業空間Ｓ内で掘削される掘削土を外部に吸引
する吸引手段２４と、を含み、前記ケーシング１２の作
業空間Ｓ内で掘削動手段１６による地盤の掘削を行いつ
つ吸引手段２４により掘削土の吸引排出を行う自動掘削
装置から構成される。

【０００８】また、前記掘削動手段１６は、掘進方向を
回転軸とするように回転する回転刃３８から成ることと
しても良い。

【０００９】また、前記駆動手段２２は、前記回転刃３
８に固定された軸３６（７４）と、この軸の端部に連結
され同軸を回転させる駆動モータ７０と、から成ること
としても良い。

【００１０】また、前記圧送部２０は、ケーシング１２
内の作業空間Ｓに露出して設けられた１個又は複数個の
空気噴射口４６から成ることとしても良い。

【００１１】また、前記空気噴射口４６は、前記ケーシ
ング１２内の回転刃３８に取り付けられて成ることとし
ても良い。

【００１２】また、前記空気噴射口４６は前記ケーシン
グ１２内壁の周縁側に向けられていることとしても良
い。

【００１３】更に、前記ケーシング１２自体を軸回り方
向に回動させる回動機構８６が設けられ、地盤の掘進と
同時に回動させることとしても良い。

【００１４】また、前記回転刃３８の刃先（４２ａ、４
４ａ）は前記ケーシング１２の下端部よりも掘進側と反
対方向に退避した位置Ｈに配置されて成ることとしても
良い。

【００１５】また、前記上下動手段１４は上下方向に長
く形成されたラック体５２と、これに咬合しつつ同ラッ
ク体５２を上下動させるピニオン部５４と、を備え、該
ラック体５２の下端部にケーシング１２が接続されて成
ることとしても良い。

【００１６】また、前記上下動手段１４は、ケーシング
１２を所定圧力で掘削方向に押下げる押下げ機構１０２
を有し、該押下げ機構１０２と連係し、前記ケーシング
１２が所要時間以上掘進移動しない時にはケーシング１
２の押下げを停止し、同ケーシング１２を上昇復帰させ
る探索掘進機構１０４と、を備えて成ることとしても良
い。

【００１７】

【作用】本発明に係る自動掘削装置は、少なくとも下面
を開口し、内部に作業空間を形成するケーシングと、こ
のケーシングを上下駆動させる上下動手段と、このケー
シング内に設けられ、地盤を掘削動作する掘削動手段
と、前記ケーシング内の作業空間に圧力空気を供給する
圧送部と、前記ケーシング内の作業空間に連通する吸引
部と、前記掘削動手段を掘削駆動させる駆動手段と、前
記吸引部に接続して前記作業空間内で掘削される掘削土
を外部に吸引する吸引手段と、を備えている。

【００１８】上下動手段によりケーシングを掘削方向へ
押し下げつつ、一方で圧送部によりこのケーシング内に
圧力空気を供給し、他方で吸引部を介して吸引手段によ
りケーシング内の空気を吸引して高速の空気の流れを生
起している。更に、このケーシングの中で掘削動手段に
より掘削を行うと、掘削土はこの高速流に巻き込まれて
円滑にケーシングすなわち、掘削作業空間から外部に排
出される。

【００１９】ケーシングを間欠的または連続的に回動あ
るいは往復反転回動等を行わせることによりケーシング
の下端縁部により形成される輪郭形状に掘削土が掘削さ
れ、内部の掘削動手段による掘削と協働して効率の良い
掘削作業が行われる。圧力空気は回転刃から噴出させる
ことにより回転しながら掘削土を吹き飛ばす効果を生じ
させ、更に掘削効率を向上させる。また、探索掘進機構
を備えることにより、埋設物の損傷を確実に防止でき、
安定的に継続して、掘削ないしはパイロット掘削作業を
遂行し得る。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実
施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る自動掘
削装置の本体部１０を車両に搭載した状態の前部正面側
から見た図であり、図において本体部１０の下端部にケ
ーシング１２が配置されている。実施例においてこのケ
ーシング１２の上部には同ケーシングを上下動させる上
下動手段１４が設けられ、更に、図４、５にも示すよう
に、ケーシング１２内部には掘削動手段１６が設けられ
ると共に、ケーシング内の空間に連通するように吸引部
１８及び圧送部２０が設けられている。

【００２１】この自動掘削装置は、上記したケーシング
１２と、上下動手段１４と、掘削動手段１６と、吸引部
１８と圧送部２０と、掘削動手段を掘削駆動させる駆動
手段２２及び図示しない吸引手段２４と、を含んでい
る。

【００２２】図１、２、４においてケーシング１２は、
例えば金属製等の断面台形状に形成された反転有底筒状
体であり、拡開した径側を下方に位置させて配置され
る。ケーシング１２は、下面となる拡径側を開口２６し
ており、内部に中空の空間（作業空間）Ｓを形成してい
る。また、周壁２８から立ち上がって上板３０が水平方
向に形成されており、これによって中空の円錐台形状を
呈している。このケーシング１２内には任意の地盤掘削
動作を行う掘削動手段１６が設けられている。

【００２３】図４において、上板３０の略中央位置には
円筒状の固定部材３２が固定されており、この固定部材
３２内部側には軸受３４が内設されている。そして、こ
の軸受３４には端部を前記開口２６側に突出させて回転
軸３６が長手方向を上下方向に配置して回転自在に軸支
されている。回転軸３６の下端部側には同回転軸３６と
Ｔ字を形成するように水平方向に回転刃３８が取り付け
られている。

【００２４】本実施例において、掘削動手段１６は掘進
方向を軸とする軸周り方向に回転する回転刃３８から成
る。このように、掘進方向を回転軸とするように回転す
る回転刃から成るようにしているので、掘進方向への平
面的な破砕が円滑に行われ、また、掘削効率も向上す
る。該掘削動手段は、ケーシング１２内で掘削動作を行
うものであれば良く、実施例のように、掘進方向を軸と
する軸回り方向に回転するものだけでなく、掘進方向に
往復動、掘進方向と交差する方向を軸とする回転等の動
きを行う掘削体であれば良い。

【００２５】また、前記駆動手段２２は、前記回転刃３
８に固定された軸３６と、この軸の端部に連結され同軸
を回転させる駆動モータとしての油圧モータ７０と、か
ら成る。このように簡単な構成で掘削動手段の駆動を実
現しているので、製造が容易であり、また、コストも廉
価に形成できる。そして、回転刃３８は、回転軸３６の
端部に固定されている。すなわち、回転軸３６端部には
長矩形状の台板４０が固定されている。そして、この台
板４０の両側面には半刃４２、４４が左右対称な位置に
固定されている。すなわち、この台板４０の表裏面側と
なるような位置であって、かつ、左右いずれかの側に固
定されている。また、この半刃４２、４４の刃先４２
ａ、４４ａの山部と谷部は、左右対称位置にならないよ
うに設定されている。すなわち、例えば回転軸３６の中
心位置から刃先４２ａの山部が設けられる左右対称位置
には刃先４４ａのいずれかの谷部が配置されるようにし
ている。これによって、平板状に掘進することとなり、
掘削効率を大幅に向上させている。

【００２６】また、図４において回転刃３８の刃先４２
ａ、４４ａの下端部はケーシング１２の開口２６側の下
端部から所要の退避幅Ｈだけ内部側に退避した位置にあ
るように設定されている。これによって、下方に掘進す
る時には、まずケーシング１２の下縁部が回転刃３８よ
りも先に下方側に位置するので、埋設物等が存在する時
にはこれらを傷つけないものである。

【００２７】前記回転軸３６の中心部は長手方向に中空
となっており、従って、該回転軸３６はパイプ状に構成
されている。そしてこの中空部３６ｓが後述する圧力空
気の流路を形成する。

【００２８】また、前記回転刃３８の台板４０の内部は
図６、７にも示すように中空部３８ｓが形成されてお
り、この中空部３８ｓは上記回転軸３６の中空部３６ｓ
と連通している。

【００２９】さらに、この台板４０には、その中空部３
８ｓに連通して６個の空気噴射口４６が前記ケーシング
１２内の作業空間Ｓ内に露出して設けられている。そし
て、この空気噴射ノズルから高圧空気を噴射させ、これ
によって回転刃３８の回転掘削動作に伴い掘削土を吹き
飛ばして掘削効率を高めることとなる。これによって噴
射口を回転刃に直接取り付けるようにしているので、掘
削及び掘削土の排出を効率良く行う構造を部材を集中し
て簡易に製作可能なものとしている。

【００３０】図５に示すように、これらの空気噴射口の
うち回転刃３８の最も外側に位置する２個の噴射口は端
部を筒状に突出させてノズル状に形成されている。そし
て、そのノズル口をケーシング１２の内壁の周縁側に向
けられて配置されている。従って、回転刃３８による回
転掘削を行いつつ、掘削土を空気で吹き飛ばして洗うよ
うな作用を行うものであり、より掘削効率を高めること
となる。。

【００３１】実施例においてケーシング１２内に圧力空
気を圧送する圧送部２０は、空気噴射口４６から成るも
のであり、この空気噴射口４６は、単に１個のみ設けて
も良く、あるいは２個、３個、４個．．．複数個設けて
も良い。

【００３２】前述のようにこの自動掘削装置にはケーシ
ング１２内の作業空間Ｓに連通する吸引部１８が設けら
れている。図４において、ケーシング１２の上板３０の
端部寄り位置にはその作業空間Ｓ内に端部を突出し、同
作業空間に連通して吸引筒が設けられている。実施例に
おいて吸引部１８はこの吸引筒から形成されている。こ
の吸引筒には例えばフレキシブルダクト等の吸引排出パ
イプ５０が連設されており、後述する吸引手段２４を介
してケーシング１２内で生成された掘削土を外部へ排出
するものである。

【００３３】図１、図８に示すように、ケーシング１２
の上方にはこのケーシング１２を上下駆動させる上下動
手段１４が設けられている。実施例において、この上下
動手段１４は使用状態において上下方向を長手として柱
状に構成されたラック体５２と、このラック体５２と咬
合しつつ協働するピニオン部５４を備えている。

【００３４】図３、図４にも示すように、回転軸３６の
上端には金属等から成る円形中空構造の中空パイプ５６
が更に上方向に延設するように接続固定されている。そ
して、この中空パイプ５６に付設されて、上下方向を長
手としてラック刃５２ａを備えたラック体５２が固定さ
れている。

【００３５】更に、中空パイプ５６には側面視略コ字状
の保持枠５８が端部５９を同中空パイプ５６に対して嵌
挿されて取り付けられている。そして、この保持枠５８
の端部内面側に挟装されてピニオン筒６０が設けられて
おり、その内部に設けられたピニオンがラック体５２の
ラック刃５２ａと咬合し、該ピニオンは図８上水平方向
を軸とした軸回り方向に回転する。そして、ピニオン部
５４は前記車両６２に取り付けられており、従ってその
内部のピニオンが回転駆動すると共にこれに咬合するラ
ック体５２が並進しつつ中空パイプ５６をも上下動させ
ることとなる。

【００３６】図２に示すように、中空パイプ５６の上部
寄り位置にはその中空部５６ｓに連通してエア供給口６
４が設けられており、更に、このエア供給口６４にはエ
アパイプ６６が接続され、さらに図１１に示すようにエ
アコンプレッサ６８に接続されている。これによって後
述するように、エアコンプレッサ６８により圧送される
高圧空気は中空パイプ５６の中空部５６ｓを通流して最
終的に空気噴射口４６から掘削地盤側に噴射される。

【００３７】図１、２に示すように、中空パイプ５６の
上端には油圧モータ７０が取り付けられている。この油
圧モータには油圧パイプ７２を介して所要の駆動用油圧
が供給される。

【００３８】図において、中空パイプ５６の中空部５６
ｓの中心には回転シャフト７４が回転自在に軸支されて
いる。そしてこの回転シャフト７４の上端部には油圧モ
ータ７０が連結されている。この回転シャフト７４の下
端部はケーシング１２の上板３０に設けられた回転軸３
６の上端に固定されている。従って、油圧モータ７０が
回転駆動すると、この回転シャフト７４が回動し、更
に、回転軸３６が回動して回転刃３８を回転駆動するこ
ととなる。そして、中空パイプ５６内の回転シャフト７
４と同中空パイプ５６の内壁との間隙が圧力空気が送気
される流路となるものである。

【００３９】駆動手段２２は回転刃３８に固定された軸
と、この軸の端部に連結され、同軸を回転させる駆動モ
ータから成るが、実施例においては駆動手段２２は、回
転刃３８（及び回転シャフト７４）と、油圧モータ７０
を含むものである。回転シャフト７４及び回転軸３６は
一体的に形成しても良く、その場合には両者を含めて回
転刃の軸としての機能を行う。また、駆動源も油圧モー
タに限らず、電動、その他の動力としても良い。なお、
７６は、回転シャフト７４を中空パイプ５６内で軸支す
る軸受である。

【００４０】一方、図４において、回転シャフト７４に
は、同回転シャフト７４の下端と回転軸３６との接合部
よりも上方位置において、連通孔８０が周側から軸芯側
に向け、更に軸芯側から下方に向けて穿孔されている。
そして、この連通孔８０は前記回転軸３６の中空部３６
ｓに連通しており、これによって、中空部５６ｓと回転
軸の中空部３６ｓは連通することとなり、空気噴射口４
６への空気圧送を行う。

【００４１】図４、図１１において、ケーシング１２内
の作業空間に端部を突出させた吸引部１８としての吸引
筒には掘削土の排出パイプ５０が連通され、排土回収タ
ンク８２を介して吸引手段２４に接続している。吸引手
段２４は、例えば真空発生装置たるバキュームユニット
から構成されている。

【００４２】上記吸引筒には例えばフレキシブルダクト
等の吸引排出パイプ５０が連設されており、後述する吸
引手段２４を介してケーシング１２内で生成された掘削
土を外部へ排出するものである。ここにおいて、ケーシ
ング１２内で一種の閉鎖空間を形成しながら、圧送部２
０から高圧空気を圧送する一方、同ケーシング１２の吸
引部１８から吸引手段２４を介して吸引を行うのでケー
シング１２内部が一種の圧力調整室となり、かつ、一方
では空気圧送し、他方で空気を吸引するので空気の極め
て速い流れを生起させ、これによって、効果的に掘削土
を外部に排出する。従って、単に吸引だけでなく、高圧
空気を圧送することで空気の強制的な流れを形成するこ
とにより、掘削土の吸引排出が極めて円滑に行え掘削と
共に掘削土の排出効率も高く、よって全体の掘削効率が
極めて高いものである。従って、真空発生装置等の吸引
手段の吸引負荷を小さいものと出来、小出力の吸引装置
を使用できるものである。

【００４３】更に、ケーシング１２の内部下端縁側に回
転しつつ圧力空気を噴射しているので掘削土の空気によ
る洗い出し効果、あるいは、吹き飛ばし効果を行え、掘
削効率を大きく向上させ得る。

【００４４】また、前述のように、回転刃３８の刃先４
２ａ、４４ａの下端部をケーシング１２の下端部縁から
内部側に退避した位置に設定することにより、下方に掘
進する時には、まずケーシング１２の下縁部が回転刃３
８よりも先に下方側に位置するので、埋設物等が存在す
る時にはこれらを傷つけないものである。

【００４５】すなわち、上下動手段１４によるケーシン
グの押下げ力を所定の力に設定しておけば良いものであ
る。例えば、埋設物において最も損傷しやすく、かつ、
損傷時の問題が大きな家庭用の水道用塩化ビニール管等
について破壊試験等を行い、これを押圧損傷しない程度
の押下げ力に設定してやれば良い。これによって、掘削
時にケーシング１２がこの塩ビ管に当接すれば、それ以
上は掘進しないこととなり、埋設物等の存在の確認を行
えることとなる。よって、単にスポット的な掘削だけで
なく、掘削地盤内の埋設物の有無の確認用パイロット掘
削ともなり得るものである。

【００４６】一方、本実施例において、前記ケーシング
１２自体を軸回り方向に回動させる回動機構８６が設け
られている。この回動機構８６は、進退ロッド９０、ア
ーム９６及び、ブラケット９８を含む。

【００４７】前記中空パイプ５６に嵌挿された保持枠５
８の基部には図８において紙面に向かう方向に支持台８
８が固定されている。そしてこの支持台８８に沿うよう
に進退ロッド９０を備えた第１シリンダ９２が設けられ
ている。また、保持枠５８の端部５９の表面側には円盤
９４が固定され、この円盤９４には図９に示すようなア
ーム９６が端部を略半径方向に突出させて固定されてい
る。また、前記進退ロッド９０の端部には図９上図面方
向に枢支ピンを備えるようなブラケット９８が取り付け
られており、これによって形成される枢支部１００を支
点として保持枠５８は矢視のごとく回動するようになっ
ている。この時、進退ロッド９０は、円盤９４の２個の
略接線方向に交互に往復動することとなる。

【００４８】実施例において例えばこの保持枠５８は略
９０度程度往復回動し得るように設定されており、これ
によって、その回動動作にともない、ケーシング１２も
回動することとなる。このようにシーシング１２自体も
掘削動作にともない回動させることにより掘削力自体を
極めて効果的なものとできる。すなわち、これによって
ケーシング１２の内部側を掘削動手段により掘削すると
共に、ケーシングの終端縁により輪郭側を掘削するので
地盤の破砕力が大幅に向上し、効率の良い掘削を行える
ものである。

【００４９】更に、本実施例においては、前記上下動手
段１４は、ケーシング１２を所定圧力で掘削方向に押下
げる押下げ機構１０２を有するとと共に、該押下げ機構
１０２と連係する探索掘進機構１０４が設けられてい
る。

【００５０】押下げ機構１０２は、図８に示すように、
前記ピニオン部５４のピニオン軸に連結されて正逆回転
する上下動モータ１０６から成る。この上下動モータ１
０６は実施例において油圧モータから成り、ケーシング
１２を担持する中空パイプ５６（ラック体５２）の押下
げ方向の力はケーシング１２を含めて最大２００Ｋｇ重
として設定されている。従って、この数値を最大押下げ
力とするように上下動モータ１０６の回転トルクを設定
している。そして、この押下げ力は、家庭水道用の塩化
ビニール管を上方から押圧して損傷するに至らない程度
の力である。

【００５１】この押下げ機構１０２と連係する探索掘進
機構は、図８上、前記ピニオン筒６０であって、同ピニ
オン筒６０を挟んで上下動モータ１０６に対向する位置
に設けられ、同モータ１０６の回転軸の回転位置を検出
するロータリエンコーダ１０８と、図１１に示す制御盤
１１０内に設けられ、ロータリエンコーダ１０８の回転
位置とラック体５２の下方動カウンタの電気信号を演算
制御する制御部としてのシーケンサ１１２と、を備えて
いる。

【００５２】シーケンサ１１２は、ロータリエンコーダ
１０８からの回転位置信号とラック体５２の下方動カウ
ンタ信号により設定された掘削深度と比較して上下動モ
ータ１０６の所要の回転を行うべく制御盤１１０内の電
磁バルブの開閉制御を行う。そして、後述するように、
ケーシング１２が所要時間以上掘進移動しない時にはケ
ーシング１２の押下げを停止し、同ケーシング１２を上
昇復帰させるものである。

【００５３】押下げ機構１０２は、ピニオン軸に連結す
るモータ１０６としているが、これに限ることなく、単
に押下げロッドにラックを連結したシリンダ構造として
も良く、また、歯車あるいはリンク等の種々の変換装置
を備えて任意の駆動方法により押下げ駆動力を付与する
形式としても良いものである。

【００５４】このように、押下げ機構１０２に連係する
探索掘進機構１０４を備えたことにより、損傷が許され
ないような一切の埋設物の破損事故が確実に防止でき、
スポット掘削だけでなく、いわゆるパイロット掘削が可
能となり、埋設物の輻輳地等においては特にその実効性
を発揮し得るものである。

【００５５】この実施例では、車両６２に搭載した本体
部１０に種々の動きを行わせ得るようにして掘削位置設
定を容易にするものであり、図８上ｘ、ｙ、ｚ方向に本
体部そのものが回動し得るようにしている。すなわち、
１１４はｘ方向回動用油圧モータであり、保持枠５８に
連結したスイッチボックス１１６内に設けられている。
また、１１８はｚ方向回動用シリンダ装置であり、保持
枠５８の基部に連結したブラケット１２０と下部側に連
接された支持ブロック１２２内に設けられ制御盤１１０
からの油圧配線により駆動される。更に、１２４はｙ方
向回動用の往復ピストン運動を回転運動に変換する変換
機構であり、ピストン１２６、ジョイント部１２８及び
枢軸１３０を備えている。

【００５６】また、図１１上、符号１３２は、各モータ
に油圧を供給する油圧ユニット、１３４は、油圧ユニッ
ト１３２、バキュームユニット８４及び制御盤１１０の
油圧電磁バルブ駆動用の電力を供給する発電機である。
また、１３６は、コンクリート路盤等の掘削用に用いら
れる円形カッタ装置であり、油圧駆動されるモータの回
転軸に取り付けられ軸回りに回転する中空円筒状のビッ
ト１３８が回転しつつ円状にコンクリート路盤等を掘削
し、そのまま車両６２を水平方向に回動させるとケーシ
ング１２がその一次掘削穴に突入し得るようにビット径
等が設定されている。なお、車両本体は種々のエンジン
駆動によらしめることができる。

【００５７】次に本発明に係る自動掘削装置の作用を説
明する。例えば、埋設物が地中に輻輳する市街地等にお
いてアスファルトあるいはコンクリート路盤が地表に敷
設してある場所においては、円形カッタ装置１３６を駆
動させて表面を円形状に切取って１０ｃｍ程度の浅い穴
を掘削する。

【００５８】この後車両を水平方向に回動させると、自
動的に本体部１０の下端部に配置されたケーシング１２
の円周がこの掘削穴の上部に位置され、この穴内に嵌入
する。

【００５９】まず、図示しない指針を操作して掘削深さ
を設定し、シーケンサ１１２に記憶させる。次に、ラッ
ク体５２の下方動カウンタをリセットして地表面上にケ
ーシングがある時を０表示としておく。

【００６０】次に上下動モータ１０６が正回転し、ピニ
オン部５４内のピニオンとラック体５２のラック刃５２
ａとの咬合によりラック体５２が下方に駆動されると共
に中空パイプ５６がこれに伴って下方動され、その下端
部に取り付けられたケーシング１２が、最大２００Ｋｇ
重程度の加重で押し下げられる。また、同時に本体部１
０の上端に設置された駆動手段２２としての油圧モータ
７０が回転し、これに連結された回転シャフト７４を回
転することによりケーシング１２の内部に設けられた回
転刃３８を軸回り方向に回転駆動させる。

【００６１】一方、エアコンプレッサ６８より中空部５
６ｓ、３６ｓ、３８ｓを介して常時高圧空気が供給され
ており、回転刃３８に取り付けられた空気噴射口４６か
ら高圧空気をケーシング１２内に圧送している。従っ
て、ケーシング１２を常時所要の押下げ力で押下げなが
ら高圧空気を圧送するので単にこのままの状態であれ
ば、ケーシング１２内は高い圧力を保持することとな
る。

【００６２】他方、ケーシング１２内に連通して設けら
れた吸引部１８としての吸引筒、それに接続されたフレ
キシブルダクトを介してバキュームユニット８４により
ケーシング１２内の空気を吸引している。そして、回転
刃３８の回転掘削動作と共に高圧空気を回転噴出させ、
効率よい掘削を行うと同時に吸引手段２４たるバキュー
ムユニット８４により内部空気を吸引するのでこのケー
シング１２内において極めて流れの速い空気流が生じて
おり、この流れに巻き込まれるように掘削土が吸引筒か
ら外部へと排出されることとなる。そして、排土回収タ
ンク８２内でフィルタにより止められて土が滞留し、回
収されるものである。

【００６３】このように、一方ではコンプレッサ６８に
より空気を圧送し、他方でバキュームユニット８４によ
り空気を吸引するサイクルを１つの閉鎖された空間の中
で創り出し、この中間で掘削作業を行うことにより、そ
の極めて高速な流体の中に巻き込んで掘削土を排出する
ので極めて高い掘削効率が達成されることとなる。

【００６４】同時に、吸引負圧側の吸引手段としてのバ
キュームユニット吸引負荷は小さくとも掘削土の排出は
極めて円滑に行えるものであり、小型化、省エネルギ
ー、低コスト化が達成される。また、このバキュームユ
ニットが小型化できるので電動機や、コンプレッサ、油
圧ユニット等を同時にトラックなどに車載でき、市街地
などの狭小な場所での掘削作業であっても、掘削現場付
近で搭載車両を停止させて延長用の各ホースやパイプ類
等をも必要に応じて使用して簡易に掘削を行えることと
なる。

【００６５】また、連続的、あるいは間欠的に回動機構
８６によりケーシング１２自体を軸回り方向に回動させ
る動作を与えることにより、ケーシング１２の外形輪郭
に沿った掘削も同時に行え、これによって更に回転刃３
８による破砕力を向上させている。

【００６６】一方、図１２、１３において油圧モータ７
０の回転によりケーシング１２が下降していく時に、ラ
ック体５２の下方動カウンタが設定時間以上カウントし
ない、つまり、下方動が行われない時にはその電気信号
を受けて制御部は障害物有りと判断し、油圧モータ７０
を停止させて、同モータ７０を逆回転させてケーシング
１２を上昇させ、所定位置でモータを停止させる。障害
物が無く、設定深さまで掘削が行われると、その位置で
モータ７０は停止し、油圧モータ７０は逆回転して上昇
し、上昇端位置でモータ回転を停止するものである。

【００６７】ここにおいて、市街地等の埋設物輻輳地に
おいてもいきなり掘削を始めても埋設物損傷事故等を生
じさせることなく継続的に掘削ができる。そしてこのよ
うな埋設物の損傷防止機能を備えた掘削作業を完全に自
動化でき、省力化を完全に達成することとなる。また掘
削しても安全かどうかのパイロット掘削としても極めて
有効に使用でき、かつ、迅速にその有無を確認できるも
のである。このように、掘削すべき穴の大きさどおりに
掘削するので余掘り等が不要であり、掘削土の埋め戻し
作業が不要であるばかりでなく、掘削土も簡易に処理で
きる。

【００６８】また、高圧ジェット水使用時のように水を
使用しないので泥水等は生ぜず、後片づけや、付近の住
居等への影響、さらには衛生上も普段とほとんど変化の
ない環境で作業を行える。また、廃水処理等は一切不要
となるものである。なお、円形カッタ装置１３６による
円形のカット掘削が不要の場合は、直接ケーシング１２
を用いた掘削作業を行っても良いものである。本発明に
係る自動掘削装置は上記した実施例にのみ限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸
脱しない範囲において任意の改変を加える場合も本発明
に含まれるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の自動掘削装
置によれば、少なくとも下面を開口し、内部に作業空間
を形成するケーシングと、このケーシングを上下駆動さ
せる上下動手段と、このケーシング内に設けられ、地盤
を掘削動作する掘削動手段と、前記ケーシング内の作業
空間に圧力空気を供給する圧送部と、前記ケーシング内
の作業空間に連通する吸引部と、前記掘削動手段を掘削
駆動させる駆動手段と、前記吸引部に接続して前記作業
空間内で掘削される掘削土を外部に吸引する吸引手段
と、を含み、前記ケーシングの作業空間内で掘削動手段
による地盤の掘削を行いつつ吸引手段により掘削土の吸
引排出を行うことにより、一方では圧送部から空気を圧
送し、他方で吸引手段により空気を吸引するサイクルを
１つの閉鎖された空間の中で行い、その中間位置である
ケーシング内部で掘削作業を行なうので、極めて高速な
流体の中に巻き込んで掘削土を排出する結果、極めて高
い掘削効率で掘削を行える。また、掘削すべき穴の大き
さどおりに掘削するので余掘り等が不要であり、掘削土
の埋め戻し作業が不要であるばかりでなく、掘削土も簡
易に処理でき、スポット的な掘削作業を円滑に行える。
更にケーシングにより埋設物の損傷が行われにくくなる
という効果を奏する。

【００７０】また、掘削動手段は、掘進方向を回転軸と
するように回転する回転刃からなることとしたので、掘
進方向への平面的な破砕が円滑に行われ、掘削動作の実
効が確保される。

【００７１】また、駆動手段は、回転刃に固定された軸
と、この軸の端部に連結され同軸を回転させる駆動モー
タと、から成る形成することにより、簡単な構成で掘削
動手段の駆動を実現でき、製造の容易性、低コスト等の
達成に寄与し得る。

【００７２】また、圧送部は、ケーシング内の作業空間
に露出して設けられた１個又は複数個の空気噴射口から
成ることにより、ケーシング内への高圧空気の圧送構成
を実効あらしめる。

【００７３】更に、空気噴射口は、前記ケーシング内の
回転刃に取り付けることにより、回転しながら高圧空気
の噴射を行ない、かつ、噴射口を回転刃に直接取り付け
るようにしているので掘削、及び掘削土の排出を行える
のみならず、構造的にも部材を集中できて簡易に製作し
得る。

【００７４】更に、空気噴射口はケーシング内壁の周縁
側に向けられているので、空気噴射による掘削土の掘削
作業を促進させ、掘削効率を向上させる。また、内壁の
下端周縁側に吹きつけるのでケーシングにより掘削され
る輪郭部分の土を確実に吹き飛ばし、掘削効率の向上に
資する。

【００７５】更に、前記ケーシング自体を軸回り方向に
回動させる回動機構が設けられ、地盤の掘進と同時に回
動させることにより、ケーシングの下端部の輪郭形状に
沿って確実に掘削されることとなり、更に掘削効率を向
上させ得ることとなる。

【００７６】また、回転刃の刃先はケーシングの下端部
よりも掘進側と反対方向に退避した位置に配置されてい
るので、もしも埋設物が存在する場合でも必ず先にケー
シングの下端部に当接することとなり、簡単に同埋設物
を損傷することはない。また、ケーシングの押下げ力の
好適な設定により、むしろこれを回避、あるいは埋設物
の存在の確認等を行うことが可能となる。

【００７７】また、上下動手段は上下方向に長く形成さ
れたラック体と、これに咬合しつつ同ラック体を上下動
させるピニオン部と、を備え、該ラック体の下端部にケ
ーシングが接続されることとしているので、ケーシング
の上下動を有効に実現できる。

【００７８】更に、上下動手段は、ケーシングを所定圧
力で掘削方向に押下げる押下げ機構を有し、該押下げ機
構と連係し、前記ケーシングが所要時間以上掘進移動し
ない時にはケーシングの押下げを停止し、同ケーシング
を上昇復帰させる探索掘進機構と、を備えることによ
り、埋設物の損傷を確実に防止し得ると共に、このよう
な防止機能を備えた掘削作業を完全に自動化でき、省力
化を担保し得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動掘削装置の本体部を
車両に搭載した状態の前部正面側から見た図である。

【図２】同自動掘削装置の本体部の一部切欠説明図であ
る。

【図３】図１の中空パイプ部分の断面のみを示したＡ−
Ａ線断面図である。

【図４】ケーシングの拡大断面図である。

【図５】ケーシングの底面説明図である。

【図６】回転刃の要部拡大正面図である。

【図７】その底面図である。

【図８】本体部の要部を示す側面説明図である。

【図９】ケーシングを回動させる回動機構の要部Ｂ−Ｂ
線矢視説明図である。

【図１０】本体部の作用説明図である。

【図１１】本発明の実施例に係る自動掘削装置の概略全
体構成説明図である。

【図１２】同押下げ機構及び探索掘進機構の概略ブロッ
ク構成図である。

【図１３】そのフローチャート図である。

【符号の説明】

１０本体部１２ケーシング１４上下動手段１６掘削動手段１８吸引部２０圧送部２２駆動手段２４吸引手段２６開口３６回転軸３８回転刃４６空気噴射口５２ラック体５４ピニオン部５６中空パイプ６２車両６８エアコンプレッサ７０油圧モータ７４回転シャフト８２排土回収タンク８６回動機構１０２押下げ機構１０４探索掘進機構１０６上下動モータ１１０制御盤１３２油圧ユニット１３４発電機Ｓ閉鎖空間Ｈ退避幅

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも下面を開口し、内部に作業空
間を形成するケーシングと、このケーシングを上下駆動させる上下動手段と、このケーシング内に設けられ、地盤を掘削動作する掘削
動手段と、前記ケーシング内の作業空間に圧力空気を供給する圧送
部と、前記ケーシング内の作業空間に連通する吸引部と、前記掘削動手段を掘削駆動させる駆動手段と、前記吸引部に接続して前記作業空間内で掘削される掘削
土を外部に吸引する吸引手段と、を含み、前記掘削動手段は、掘進方向を回転軸とし、同回転軸と
Ｔ字を形成するように設けられ、かつ、前記回転軸回り
に回転する回転刃からなり、前記圧送部は、前記回転刃に設けられた１個又は複数個
の空気噴射口から成り、前記空気噴射口のうち少なくとも１個の空気噴射口は前
記ケーシング内壁の周縁側に向けられ、前記ケーシングの作業空間内で掘削動手段による地盤の
掘削を行うとともに、前記空気噴射口から空気を前記ケ
ーシング内壁の周縁側に向けて噴射させて前記掘削土を
吹き飛ばしつつ吸引手段により同掘削土の吸引排出を行
うことを特徴とする自動掘削装置。
【請求項２】前記ケーシングは、上面側に上板が配置
される様に、反転有底筒状体として形成され、前記回転軸の中心部は、中空となって圧力空気の流路が
形成され、前記吸引部は前記ケーシングの上板の中心からずれた偏
心位置に連通して設けられてなる請求項１記載の自動掘
削装置。
【請求項３】前記回転刃は、略矩形状の台板と、この
台板の両側面の左右対称な位置に半刃と、を備えてなる
請求項１または２のいずれかに記載の自動掘削装置。
【請求項４】前記ケーシング自体を軸回り方向に回動
させる回動機構が設けられ、地盤の掘進と同時に回動さ
せて成る請求項１ないし３のいずれかに記載の自動掘削
装置。
【請求項５】前記回転刃の刃先は前記ケーシングの下
端部よりも掘進側と反対方向に退避した位置に配置され
て成る請求項１ないし４のいずれかに記載の自動掘削装
置。
【請求項６】前記上下動手段は上下方向に長く形成さ
れたラック体と、これに咬合しつつ同ラック体を上下動
させるピニオン部と、を備え、該ラック体の下端部にケーシングが接続されて成る請求
項１ないし５のいずれかに記載の自動掘削装置。
【請求項７】少なくとも下面を開口し、内部に作業空
間を形成するケーシングと、このケーシングを上下駆動させる上下動手段と、このケーシング内に設けられ、地盤を掘削動作する掘削
動手段と、前記ケーシング内の作業空間に圧力空気を供給する圧送
部と、前記ケーシング内の作業空間に連通する吸引部と、前記掘削動手段を掘削駆動させる駆動手段と、前記吸引部に接続して前記作業空間内で掘削される掘削
土を外部に吸引する吸引手段と、を含み、前記上下動手段は、ケーシングを所定圧力で掘削方向に
押下げる押下げ機構を有し、該押下げ機構と連係し、前記ケーシングが所要時間以上
掘進移動しない時にはケーシングの押下げを停止し、同
ケーシングを上昇復帰させる探索掘進機構と、を備え、前記ケーシングの作業空間内で掘削動手段による地盤の
掘削を行いつつ吸引手段により掘削土の吸引排出を行う
ことを特徴とする自動掘削装置。