JP2703069B2 - 掘削土砂排出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、掘削機によって掘削された土砂を連続的に
地表に排出する掘削土砂排出装置に関する。

＜従来の技術＞ 建設工事において、掘削は不可欠な作業である。掘削
機によって掘られた掘削土砂は運搬機械によって掘削地
点から地表に排出され、運搬車などによって運ばれる。

地下掘削工事で用いられる掘削土砂の運搬排出装置と
しては、一般的に、バケットエレベータが多く用いられ
ている。このバケットエレベータは掘削面に固定設置さ
れた土砂積載部と、地上に設けられた土砂排出部と、土
砂積載部と土砂排出部をつなぐ垂直搬送部とが鉄骨等で
一体に組み立てられた構造となっている。

掘削機によって掘削された土砂はこのバケットエレベ
ータの土砂積載部に運ばれて投入され、上下に移動自在
に掛け回されたチェーンに一定間隔で取付けられたバケ
ットによって連続的にすくい上げられる。そして、チェ
ーンによって土砂が積載されたバケットが上方に搬送さ
れ、土砂排出部から地上に排出される。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上述したバケットエレベータを用いた掘削土砂排出作
業にあっては、土砂積載部が定位置に固定されているた
めに、掘削機で掘削した土砂積を土砂積載部まで運搬す
る作業を必要とする。このため、例えば地下鉄工事や下
水道工事など一定の深度で広い範囲に亘って水平に掘削
が行なわれる場合、掘削面での掘削土砂の運搬距離が増
大し、過大な労力を必要とする共に作業能率が非常に悪
いものであった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、掘削面で
の掘削土砂の運搬をほとんど必要としない掘削土砂排出
装置を提供し、もって土砂排出作業の能率向上を図るこ
とを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するための本発明の構成は、一端が掘
削面を臨む状態で地表面に水平方向に延設されたガイド
レールと、該ガイドレール上を走行する走行台車と、該
走行台車に設けられ水平軸回りで回転する第一プーリ
と、前記ガイドレールの一端に設けられ水平軸回りで回
転する第二プーリと、前記ガイドレールの一端の直下に
おける掘削面に設置される支持台と、該支持台に設けら
れ水平軸回りで回転する第三プーリと、先端部が基端部
に対して水平方向に伸縮すると共に該基端部が前記支持
台に取付けられる伸縮手段と、該伸縮手段の前記先端部
に取付けられて該伸縮手段の伸縮によって前記掘削面を
水平方向に往復動すると共に掘削機によって掘削された
土砂が投入された該投入された土砂を土砂排出口から排
出する土砂積載装置と、該土砂積載装置の前記土砂排出
口下部に設けられ水平軸回りで回転する第四プーリと、
前記第一プーリと前記第二プーリと前記第三プーリと前
記第四プーリとに亘って巻回され前記土砂排出口から排
出された土砂の移送を行なう無端のコンベアベルトを備
えたことを特徴とする。

＜作用＞ コンベアベルトは、第一プーリと第二プーリとの間で
地上水平部が構成され、第二プーリと第三プーリとの間
で垂直部が構成され、更に第三プーリと第四プーリとの
間で掘削面水平部が構成される。掘削機によって土砂積
載装置に投入された土砂は土砂排出口から第四プーリ上
部近傍のコンベアベルト上に排出され、排出された土砂
は掘削面水平部から垂直部を経由して地上水平部に移送
されて地上に排出される。掘削機に土砂積載装置を接近
させる場合、伸縮手段の先端部を伸縮させると同時に走
行台車をガイドレールに沿って走行させ、地上水平部と
掘削面水平部の長さを調節することでコンベアベルト全
体の巻回長さを同一に保ったまま土砂積載装置の位置を
掘削機の位置に合わせて移動させる。

＜実 施 例＞ 第１図には本発明の一実施例に係る掘削土砂排出装置
の概要を、第２図にはその地上部分の全体詳細を、第３
図、第４図には緊張台車の平面及び側面を、第５図には
その掘削面部分の詳細を、第６図、第７図、第８図には
そのコンベアベルトの状況をそれぞれ示してある。

図において、１は地表、２は掘削面、３は掘削時の側
壁の倒壊を防止する地中連続壁で、地中連続壁３は掘削
現場の地質条件に対応して予め構築され、本実施例では
円筒状となっている。

第１図に示すように掘削土砂排出装置は、地中連続壁
３に沿って地表１に敷設されたレール４上を走行可能に
支持されたフレーム５と、フレーム５上に水平方向に延
設されたガイドレール６に沿って走行可能な走行台車と
しての緊張台車７と、緊張台車７に水平軸回りで回転可
能に設けられた第一プーリ８と、掘削面２を臨むガイド
レール６の一端に設けられ水平軸回りで回転可能な第二
プーリ９と、ガイドレール６の一端の直下の掘削面２に
設置され鉛直軸回りで回動可能な支持台10と、支持台10
に水平軸回りで回転可能に設けられた第三プーリ11と、
基端部が支持台10に取付けられ先端部が水平方向に伸縮
する伸縮手段としての伸縮ブーム12と、伸縮ブーム12の
先端に取付けられる土砂積載装置13と、土砂積載装置13
に水平軸回りで回転可能な第四プーリ14と、第一プーリ
８と第二プーリ９と第三プーリ11と第四プーリ14とに亘
って巻回される無端のコンベアベルト15とによって構成
されている。

第２図乃至第４図に基づいて地上部分の構成を説明す
る。

第２図に示すように、地中連続壁３の外周における地
表１及び地中連続壁３の縁3aには円環状のレール４が敷
設され、レール４上には車輪16を介してフレーム５が地
中連続壁３の周りを回動自在に支持されている。車輪16
は駆動装置17によって駆動回転されるようになってい
る。フレーム５上には一端6aが掘削面２を臨むガイドレ
ール６が水平方向に延設され、ガイドレール６上には緊
張台車７が移動自在に支持されている。

緊張台車７は、第３図、第４図に示すように、下部に
取付けられた複数のキャリローラ18によってガイドレー
ル６上を移動自在に支持されている。そして、同じく下
部にはコンベアベルト15上に付着した土砂などを振動に
よって除去するピータクリーナ19及びバイブレータ20
が、上部にはアッパローラ21がそれぞれ取付けられてい
る。また、この緊張台車７の前部（第3,4図右方）には
水平軸回りで回転可能な第一プーリ８が回転自在に取付
けられている。この第一プーリ８には減速機22及びカッ
プリング23を介して駆動モータ24が接続されている。

また、緊張台車７の前端部にはアーム25が固定されて
いる。一方、フレーム５の端部には駆動モータ26を備え
たウインチ27が固定されている。そして、ウインチ27の
ワイヤロープ28がシャックル29を介して緊張台車７のア
ーム25に連結されている。駆動モータ26を駆動してウイ
ンチ27を作動させることで、ワイヤロープ28を介して緊
張台車７をガイドレール６に沿って移動させることがで
きる。

第２図に示すように、ガイドレール６の一端6aの部位
には水平軸回りで回転可能な第二プーリ９が設けられ、
第二プーリ９に対応してコンベアベルト15の内面を支持
する複数のガイドローラ30が設けられている。ガイドレ
ール６の下部におけるフレーム５には、ガイドレール６
に沿って平行に延びる搬送コンベア31が備えられ、搬送
コンベア31は一対のプーリ32に巻回されると共に複数の
ローラ33で支持されている。図中34はプーリ32の駆動を
行なう駆動モータである。

第５図に基づいて掘削面部分の構成を説明する。

ガイドレール６の一端6aの直下の掘削面２には支持台
10が載置されている。支持台10はクローラ（無限軌道）
35によって移動可能な基台36と、基台36上に鉛直軸回り
で回動自在に支持された枠体37とで構成されている。枠
体37には、水平軸回りで回転可能な第三プーリ11と、コ
ンベアベルト15の内側外周面を支持するガイドプーリ38
が設けられている。

枠体37には伸縮ブーム12の基端部12aがピン39によっ
て連結され、伸縮ブーム12は基端部12aに対し先端部12b
が水平方向に伸縮するようになっている。伸縮ブーム12
の先端部12bには土砂積載装置17がピン40によって連結
されている。

土砂積載装置17は、クローラ40によって移動可能な基
台41と、基台41上に鉛直軸回りで回動自在に支持された
架台42と、架台42上に設けられて土砂が投入されるホッ
パ43とで構成され、架台42に伸縮ブーム12の先端部12b
が連結されている。ホッパ43の内部にはスクリューフィ
ーダ44が設けられ、スクリューフィーダ44は、回転自在
に支持されたスクリュー軸45の外周に螺旋状の連続した
羽根板46が取付けられた構成となっている。スクリュー
軸45の一端には減速機47が接続され、更にカップリング
48を介して駆動モータ49が接続されている。スクリュー
フィーダ44に隣接してスクリュー軸45の他端には回転粉
砕機50が取付けられている。この回転粉砕機50は図示し
ない駆動モータによって高速で駆動回転できるようにな
っており、この回転によって供給された土砂の塊を切
断、粉砕して均一にする。回転粉砕機50の下部には切
断、粉砕した土砂を排出するための土砂排出口51が形成
され、土砂排出口51の下部における架台42には水平軸回
りで回転する第四プーリ14が設けられている。

第一プーリ８と第二プーリ９と第三プーリ11と第四プ
ーリ14とに亘りコンベアベルト15が巻回され、コンベア
ベルト15は無端状のエンドレスベルトとなっている。第
１図に示すように、コンベアベルト15は、第一プーリ８
と第二プーリ９との間で地上水平部52が構成され、第二
プーリ９と第三プーリ11との間で垂直部53が構成され、
第三プーリ11と第四プーリ14との間で掘削水平部54が構
成されている。第四プーリ14に巻回されたコンベアベル
ト15の略直上に土砂排出口51が位置するので、土砂排出
口51から排出された土砂は第四プーリ14の上部のコンベ
アベルト15上（掘削水平部54の端部）に排出される。コ
ンベアベルト15は柔軟性を有する。例えば剛性ゴム等か
らなり、第６図に示すように、ベルト本体55とこのベル
ト本体55から直交する方向に突出しその先端部が移動方
向前方に折曲された横桟56と、この横桟56の両側を支持
するようにベルト本体55に取付けられた波桟57とからな
り、土砂を積載するバケット58が長手方向に多数形成さ
れている。従って、コンベアベルト15を長手方向に駆動
することで土砂を一方向に連続的に搬送することができ
る。横桟56は先端部が移動方向前方に折曲されているの
で、垂直部53でのコンベアベルト15の状態を表わす第７
図、第８図に示すように、土砂を載せて上方に移動する
時（第７図）は折曲部が上向きとなり土砂の落下が防止
され、土砂が載せられず下方に移動する時（第８図）は
折曲部は下向きとなる。

尚、図中の符号で、59は掘削面２を掘削する掘削機、
60は搬送された土砂を別の場所に搬送する運搬車、61は
上下に位置するコンベアベルト15の移動を保持するアイ
ドラ支持台である。

次に上記構成の掘削土砂排出装置の作用を説明する。

掘削機59によって掘削された土砂は土砂積載装置13の
ホッパ43内に投入され、ホッパ43内に投入された土砂は
スクリューフィーダ44によって回転粉砕機50に送られ
る。ここに送られた土砂は細かく粉砕されて土砂排出口
51から掘削水平部54の端部のコンベアベルト15上のバケ
ット58内に排出される。

駆動モータ24の駆動によって第一プーリ８が駆動する
ことにより、コンベアベルト15は常時図中右回転で一方
向に駆動する。常時一方向に駆動しているコンベアベル
ト15により、土砂はバケット58内に載せられたまま掘削
平面部54から垂直部53を経て地上水平部52に運ばれ、地
上水平部52の第一プーリ８側端部で搬送コンベア31上に
排出される。搬送コンベア31も駆動モータ34の駆動によ
って常時一方向に駆動しており、排出された土砂は搬送
コンベア31によって停車している運搬車60に積載され
る。

掘削機59による掘削作業が進んで掘削面２が第１図中
二点鎖線で示す位置まで下がった場合、ウインチ27を作
動させて緊張台車７をガイドレール６の一端6a側に移動
させ、コンベアベルト15の地上水平部52を短かくすると
共に垂直部53を延長して支持台10及び土砂積載装置13の
位置を下げる。これにより、掘削面２を掘り下げて掘削
面の深さが変化しても土砂の排出が容易に行なえる。

一定の深度で広い範囲に亘って水平に掘削を行なう場
合、掘削機59は位置を移動しながら掘削を進めていく。
掘削機59の位置が土砂積載装置13から離れた場合、支持
台10の枠体37を回動させると共に伸縮ブーム12の先端12
aを伸ばして土砂積載装置13を水平方向に移動させて掘
削機59の近傍に近ずける。この時同時に、ウインチ27を
作動させて緊張台車７をガイドレール６の一端6a側に移
動させ、コンベアベルト15の掘削水平部54を延ばす分地
上水平部52を短かくする。

伸縮ブーム12の伸縮及び支持台10の枠体37の回動を組
合わせることにより支持台10を中心に伸縮ブーム12を半
径とした円弧内に位置する掘削機59に土砂積載装置13を
近ずけることができる。従って、駆動装置17の駆動によ
ってフレーム５を略45度毎に移動させることにより、土
砂積載装置13の移動領域を斜線で表わした第９図に示す
ように、掘削面２の略全域に亘って土砂積載装置13を移
動させることができる。

上述した掘削土砂排出装置によると、緊張台車７を移
動させることによってコンベアベルト15の垂直部53を延
長できるので、掘削面２が深くなっても掘削土砂の排出
作業が容易に行なえる。

また、上述した掘削土砂排出装置によると、緊張台車
７を移動させてコンベアベルト15の地上水平部52の長さ
を変えると同時に、支持台10の枠体37の回動及び伸縮ブ
ーム12の伸縮を行なうことにより、掘削水平部54の長さ
を変えることができ、掘削面２を掘削機59が移動しても
掘削機59に土砂積載装置13を接近させることができる。
更に、フレーム５をレール４に沿って移動させると共に
土砂積載装置13の水平移動を行なうことにより、掘削面
２の略全域に亘って土砂積載装置13を移動させることが
できる。このため、掘削機59が掘削面２のどの位置に移
動しても土砂積載装置13を掘削機59に接近させることが
できるので、掘削機59を移動させることなく掘削した土
砂を直ちに土砂積載装置13のホッパ43に投入することが
でき、土砂の排出が能率良く行なえる。

＜発明の効果＞ 本発明の掘削土砂排出装置は、走行台車を移動させて
コンベアベルトの地上部分の長さを変えると同時に、伸
縮手段の伸縮を行なってコンベアベルトの掘削面部分の
長さを変えることにより土砂積載装置を水平方向に移動
させることができる。この結果、掘削機が掘削面内で移
動しても土砂積載装置を掘削機に接近させることがで
き、掘削土砂を直ちに土砂積載装置に投入して掘削面で
の掘削土砂の運搬をほとんど行なわずに土砂の排出が可
能になり、土砂排出作業の能率向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る掘削土砂排出装置の概
略側面図、第２図、第３図、第４図はその地上部分の詳
細図、第５図はその掘削面部分の詳細図、第６図はその
コンベアベルトの部分斜視図、第７図、第８図はそのコ
ンベアベルトの部分側面図、第９図は土砂積載装置の移
動領域を表わす平面図である。 図面中、 １は地表、 ２は掘削面、 ３は地中連続壁、 ５はフレーム、 ６はガイドレール、 ７は緊張台車、 ８は第一プーリ、 ９は第二プーリ、 10は支持台、 11は第三プーリ、 12は伸縮ブーム、 13は土砂積載装置、 14は第四プーリ、 15はコンベアベルト、 51は土砂排出口である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−136344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−165738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107624（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が掘削面を臨む状態で地表面に水平方
   向に延設されたガイドレールと、該ガイドレール上を走
   行する走行台車と、該走行台車に設けられ水平軸回りで
   回転する第一プーリと、前記ガイドレールの一端に設け
   られ水平軸回りで回転する第二プーリと、前記ガイドレ
   ールの一端の直下における掘削面に設置される支持台
   と、該支持台に設けられ水平軸回りで回転する第三プー
   リと、先端部が基端部に対して水平方向に伸縮すると共
   に該基端部が前記支持台に取付けられる伸縮手段と、該
   伸縮手段の前記先端部に取付けられて該伸縮手段の伸縮
   によって前記掘削面を水平方向に往復動すると共に掘削
   機によって掘削された土砂が投入された該投入された土
   砂を土砂排出口から排出する土砂積載装置と、該土砂積
   載装置の前記土砂排出口下部に設けられ水平軸回りで回
   転する第四プーリと、前記第一プーリと前記第二プーリ
   と前記第三プーリと前記第四プーリとに亘って巻回され
   前記土砂排出口から排出された土砂の移送を行なう無端
   のコンベアベルトを備えたことを特徴とする掘削土砂排
   出装置。