JP4980102B2 - 管埋設用溝掘削機と管埋設用溝掘削方法 - Google Patents

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と管埋設用溝掘削方法に関する。

管埋設用溝を掘削する場合、従来は例えば特許文献１に記載のように、バックホウバケット等により埋設管用の溝を掘削していた。また、他の方法として、特許文献２に記載のように、自走式車両に地中に貫入可能なウォータジェット装置および排土装置を設け、その装置で地中にて水を噴出すると同時に自走式車両を走行させることにより、埋設管用の溝を掘削しながら排土する方法もある。

特開２００６−１８３７７９号公報 特開平２−１７１４２９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用いて埋設管用の溝を掘削する場合、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。また、不慣れなオペレータにより溝を掘削する場合、溝の底面や側面に凹凸を生じ、不同沈下を防ぐために十分な填圧が必要になるという問題点がある。

一方、特許文献２のようにウォータジェットを使用する場合、掘削溝を構成する壁面等の水を多量に含浸させるため、掘削溝の強度が低下し、強度低下による溝の崩壊を防止するため、土留壁を設ける等、別途の作業が必要になるという問題点がある。また、水を使用するので、汚泥が発生し、この汚泥の処理は、特許文献１による場合に発生する残土の処理よりも困難であり、溝掘削作業に時間と労力を要するという問題点がある。さらに作業機が装備できる水タンクの容量は限られており、水圧を高くすればタンク１回の作業時間は短くなり、掘削現場と水の供給源との間を頻繁に往復する必要があり、一方、水圧を落とせば掘削速度も低下し、いずれにしても作業効率を低下させるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、残土等の発生量が少なく、整然とした崩壊しにくい溝を能率良く掘削できる管埋設用溝掘削機と管埋設用溝掘削方法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、
この自走式車両の車体の前部に取付けられる掘削用オーガ装置と、
この掘削用オーガ装置に装着され、下側に掘削用ビットを有し、前記掘削用オーガ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スクリュウオーガと、
前記掘削用オーガ装置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ベアと、
前記自走式車両の車体に上下動可能に、かつ前記車体の前後方向に見て前記掘削用オーガ装置より後方で前後方向の同一線上となる位置に取付けられた地表硬化層掘削用の回転式掘削装置とを備え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に記載の管埋設用溝掘削機において、
前記自走式車両の車体に、水平揺動装置を介して多関節アームを取付け、その多関節アームの先端に掘削用バケットを取付けたことを特徴とする。

請求項３の管埋設用溝掘削機は、請求項１または２に記載の管埋設用溝掘削機において、
前記スクリュウオーガのビット取付け部が先細り構造を有することを特徴とする。

請求項４の管埋設用溝掘削方法は、自走式車両の前後方向に見て自走式車両の前部に取付けた掘削用オーガ装置より後方で、かつ掘削用オーガ装置と前後方向の同一線上となる位置に取付けた地表硬化層掘削用の回転式掘削装置を地表硬化層上に降ろして回転させながら、前記掘削用オーガ装置により、下側に掘削用ビットを設けたスクリュウオーガを回転させると同時に、前記自走式車両を後進させることにより、地表硬化層の掘削と同時に地面に溝を掘削し、掘削により生じた掘削屑と土砂を前記自走式車両の車体に搭載したコンベアにより後方に搬送して前記自走式車両にその後方で伴走するトラックに積み込みながら溝の連続掘削を行なうことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、スクリュウオーガを掘削用オーガ装置により回転させ、かつ自走式車両を後進させながら溝を掘削し、掘削により生じた土砂は自走式車両の車体に搭載したコンベアにより例えばトラックに積み込みながら作業を進行させることができるので、バックホウバケットを用いる場合のように掘削、排土作業を繰り返すことなく、すなわち熟練を要することなく、壁面に凹凸の少ない整然とした崩壊しにくい溝を連続的に能率良く掘削することができる。

また、スクリュウオーガの直径を溝の幅に合わせることにより、バックホウバケットを用いる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と共に、填圧作業は必ずしも必要ではなくなり、このことも作業能率の向上に寄与する。また、ウォータジェットを用いる場合のような溝崩壊の対策や汚泥処理の困難の問題も解消され、溝掘削の能率向上、労力軽減に寄与することができる。

また、地表硬化層（アスファルト層またはコンクリート層）掘削用の回転式掘削装置を、掘削用オーガ装置より後方で前後方向の同一線上となる位置に取付けたので、地表硬化層がある場合にも、溝掘削の前に地表硬化層の剥離作業を別の掘削機により行なうことなく、１台の掘削機で地表硬化層の掘削と溝の掘削を同時に連続的に行なうことができ、さらに作業能率を上げることができると共に作業機の削減により経済化が達成できる。

請求項２の発明によれば、さらに、自走式車両の車体に、水平揺動装置を介して多関節アームを取付け、その多関節アームの先端に掘削用バケットを取付けたので、溝の掘削途中にスクリュウオーガが岩石等に遭遇した場合、この岩石等を掘削用バケットにより除去することができ、１台の掘削機で岩石のある地盤での溝掘削に対応でき、作業機の削減により経済化が達成できる。

請求項３の発明によれば、スクリュウオーガのビット取付け部を先細り構造としたので、より崩壊しにくい溝の掘削を行なうことができる。

請求項４の発明によれば、自走式車両の後進とスクリュウオーガの回転により溝を掘削し、掘削した土砂を自走式車両の車体に搭載したコンベアを介して伴走するトラックに自動的に積み込むため、道路等における溝の掘削、積み込みを１台の掘削機を用いて連続的に能率良く行なうことができる。また、スクリュウオーガの横移動により溝を掘削するため、整然とした崩壊しにくい溝が熟練を要することなく掘削可能となる。さらに特許文献１、２に比較して請求項１に関して述べた効果をあげることができる。

また、溝掘削に先行して、地表硬化層掘削用の回転式掘削装置により地表硬化層の掘削も行なうので、１台の掘削機で地表硬化層の掘削と溝の掘削を同時に連続的に行なうことができ、さらに作業能率を上げることができると共に作業機の削減により経済化が達成できる。

図１は本発明の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の車体９の前部に掘削用オーガ装置２を取付け、この掘削用オーガ装置２に水平移動により溝掘削が可能なスクリュウオーガ３を装着し、自走式車両１の車体９に掘削用オーガ装置２に隣接させて前後方向に向けて掘削用オーガ装置２により掘削された土砂を搬送するコンベア４を搭載してなる。このコンベア４は車体９の後端よりも後方に突出させ、後上がりに傾斜させて設置する。また、この実施の形態の管埋設用溝掘削機は、アスファルト層やコンクリート層等の地表硬化層の掘削を行なうために回転式掘削装置５を備える。また、この実施の形態の管埋設用溝掘削機は、溝掘削の途中で岩石が現れた場合、その岩石を除去するための多関節アーム６とその先端に取付けられたバックホウバケット７とを備える。

自走式車両１は油圧ショベルの本体を用いて構成したものであり、ホイール（車輪）式あるいは図示のようなクローラ式走行体８に車体９を設置し、この車体９上にエンジンにより油圧ポンプを駆動して油圧源とする油圧パワーユニット１０、カウンタウエイト１１、運転室１２等を搭載している。なお油圧ショベルとして用いる場合には旋回体として構成される車体９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等が周囲の建物等の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ているが、この車体９は通常の油圧ショベルと同様に旋回構造としてもよい。

図３の平面図および図４の側面図に示すように、車体９にピン１３を中心として油圧シリンダ１４により後方に傾斜可能にリーダ１５を取付け、このリーダ１５に掘削用オーガ装置２が取付ける。すなわち、このリーダ１５の左右に縦方向にガイド部材１６を設け、これらのガイド部材１６に、掘削用オーガ装置２の枠体１７の左右の摺動腕１８を摺動自在に嵌合してリーダ１５に掘削用オーガ装置２を取付ける。リーダ１５の下部には油圧モータ２０とこの油圧モータ２０により回転される駆動スプロケット２１を取付け、リーダ１５の上部に従動スプロケット２２を取付け、これらのスプロケット２１、２２にスプロケットチェーン２３を掛け回し、このスプロケットチェーン２３を枠体１７に接続する。

掘削用オーガ装置２は、前記枠体１７にスクリュウオーガ３を回転駆動する油圧モータ２５を搭載し、その油圧モータ２５の出力軸にスクリュウオーガ３を着脱可能に装着するためのチャック装置２６を備える。なお、この掘削用オーガ装置２は使用期間の経過によって交換できる構成とすることが好ましい。

スクリュウオーガ３は、図５に示すように、下側、すなわち溝を掘削するための部分のスクリュウ板２７の周囲に掘削用ビット２７ａを設けたものである。また、図６に示すように、スクリュウオーガ３により掘削されて持ち上げられた土砂をコンベア４上に落下させるためのホッパ２８を枠体１７の下部に取付ける。

図３、図４に示すように、回転式掘削装置５は、車体９の前後方向に見て前記掘削用オーガ装置２より後方で前後方向の同一線上となる位置に取付けられる。この実施の形態のいては、回転式掘削装置５のフレーム３１を、車体９の前部に取付けるピン２９を中心に油圧シリンダ３０によって上下動可能に取付けている。この回転式掘削装置５は、垂直に上下動させる構成であってもよい。この回転式掘削装置５は、フレーム３１の左右に、内蔵する油圧モータ３２によって回転される回転輪３３を有し、この回転輪３３の周囲に多数の掘削爪３３ａを取付けたものである。なお、この回転式掘削装置５は、回転輪３３やフレーム３１に油圧モータ３２を内蔵するのではなく、油圧モータ３２を外付けにしてもよい。また、回転式掘削装置５も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７に示すように、多関節アーム６は、自走式車両１の車体９の前部に取付けた固定フレーム３４に、水平揺動装置３５を介して取付けられる。この水平揺動装置３５は、固定フレーム３４に設けた軸３６を中心に左右に揺動可能に取付けられる揺動フレーム３７と、この揺動フレーム３７と固定フレーム３４との間に取付けた油圧シリンダ３９（図３参照）とからなる。

多関節アーム６は、水平揺動装置３５の揺動フレーム３７にピン４０を中心にブームシリンダ４１により起伏可能に取付けられたブーム４２と、ブーム４２の先端にピン４３を中心にアームシリンダ４４により回動可能に取付けられたアーム４５とからなり、バックホウバケット７は、アーム４５の先端にピン４６を中心にバケットシリンダ４７によりリンク４９、５０を介して回動可能に取付けられる。

図８はこの管埋設用溝掘削機を用いて溝の掘削を行なう方法を説明する図である。アスファルト層やコンクリート層等の地表硬化層５１のある道路等に管埋設用の溝を掘削する場合、まず、油圧シリンダ１４を伸長させてリーダ１５を垂直にする。そして回転式掘削装置５の油圧シリンダ３０を伸長させてフレーム３１を下降させると共に、油圧モータ３２を作動させて回転輪３３と共に掘削爪３３ａを回転させて地表硬化層５１を掘削する。そして自走式車両１の走行により、地表硬化層５１を、回転式掘削装置５とスクリュウオーガ３との間隔に相当する距離だけ掘削した後、一旦走行を停止する。

そして油圧モータ２０を駆動させて掘削用オーガ装置２をリーダ１５に沿って下降させ、掘削用オーガ装置２の油圧モータ２５を駆動してスクリュウオーガ３を回転させることにより、掘削すべき溝５２の深さの縦穴を掘削する。このとき、掘削した土砂および回転式掘削装置５により掘削されたアスファルト等の掘削屑は、スクリュウオーガ３によって地上に持ち上げられる。そして枠体１７に取付けたホッパ２８によりの掘削屑や土砂がコンベア４上に落とされる。そして掘削屑や土砂はコンベア４上を搬送され、この管埋設用溝掘削機の後方にて伴走させるトラック５４に積み込まれる。

このように、回転輪３３とスクリュウオーガ３を回転させた状態としておき、自走式車両１を矢印Ｘで示すように後進させながら、回転式掘削装置５による地表硬化層５１の掘削とスクリュウオーガ３による溝５２の掘削を行ない、同時にコンベア４上に落された土砂等はコンベア４により搬送され、この管埋設用溝掘削機に伴走するトラック５４上に積み込まれる。

このように、この実施の形態においては、スクリュウオーガ３を掘削用オーガ装置２により回転させ、かつ自走式車両１を後進させながら溝５２を掘削し、掘削により生じた土砂は自走式車両１の車体９に搭載したコンベア４によりトラック５４に積み込みながら溝作業を進行させることができるので、バックホウバケットを用いる場合のように掘削、排土作業を繰り返すことなく、すなわち熟練を要することなく、壁面に凹凸の少ない整然とした崩壊しにくい溝５２を能率良く掘削することができる。

また、スクリュウオーガ３の直径を掘削すべき溝５２の幅に合わせることにより、バックホウバケットを用いる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と共に、填圧作業は必ずしも必要ではなくなり、このことも作業能率の向上に寄与する。また、ウォータジェットを用いる場合のような溝崩壊の対策や汚泥処理の困難の問題も解消され、溝掘削の能率向上、労力軽減に寄与することができる。

また、この実施の形態においては、地表硬化層５１掘削用の回転式掘削装置５を、掘削用オーガ装置２より後方で前後方向の同一線上となる位置に取付けたので、地表硬化層５１がある場合にも、溝掘削の前に地表硬化層５１の剥離作業を別の掘削機により行なうことなく、１台の掘削機で地表硬化層５１の掘削と溝５２の掘削を同時に連続的に行なうことができ、さらに作業能率を上げることができると共に、作業機の削減により経済化が達成できる。

また、この実施の形態においては、自走式車両１の車体９に、水平揺動装置３５を介して多関節アーム６を取付け、その多関節アーム６の先端に掘削用バケット７を取付けたので、溝５２の掘削途中にスクリュウオーガ３が岩石等に遭遇して溝掘削の続行が困難あるいは遅滞する場合、水平揺動装置３５の油圧シリンダ３９や作業用アーム６の油圧シリンダ４１、４４、４７を作動させて溝５２内の岩石等（図示せず）にバックホウバケット７を当てて掬い、除去することができ、１台の掘削機で岩石のある地盤での溝掘削に対応でき、作業機の削減により経済化が達成できる。

また、この実施の形態においては、自走式車両１の後進とスクリュウオーガ３の回転により溝５２を掘削し、掘削した土砂を自走式車両１の車体９に搭載したコンベア４を介して伴走するトラック５４に自動的に積み込むため、道路等における溝５２の掘削、積み込みを１台の掘削機を用いて連続的に能率良く行なうことができる。また、スクリュウオーガ３の横移動により溝５２を掘削するため、整然とした崩壊しにくい溝５２が熟練を要することなく掘削可能となる。

図９（Ａ）は本発明において用いるスクリュウオーガの別の実施の形態を示すもので、スクリュウオーガ３Ａの下側のビット２７ａの取付け部を先細り構造としたのである。この実施の形態のスクリュウオーガ３Ａを用いれば、図９（Ｂ）に示すように、上部が開いた溝５２Ａ、すなわち前記実施の形態による場合よりもさらに崩壊しにくい溝５２Ａの掘削を行なうことができる。

本発明を実施する場合、コンベア４は排土高さをトラック５４の荷台に合わせて変更する高さ調整機構や、車体９の側方に排土するように、コンベア４の排土の向きを変更する機構を付加する等、適宜の変更、付加が可能である。

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の管埋設用溝掘削機の平面図である。 図２の一部切開部分拡大図である。 この実施の形態の掘削用オーガ装置および回転式掘削装置の構造を示す側面図である。 この実施の形態のスクリュウオーガの構造を示す側面図である。 この実施の形態のスクリュウオーガおよびコンベアの土砂落下部の構造を示す正面図である。 この実施の形態の多関節アームおよびバケットを示す側面図である。 この実施の形態の管埋設用溝掘削機による溝掘削状態を示す側面図である。 （Ａ）は本発明のスクリュウオーガの他の実施の形態を示す側面図、（Ｂ）はこのスクリュウオーガにより掘削された溝の形状を示す断面図である。

１：自走式車両、２：掘削用オーガ装置、３、３Ａ：スクリュウオーガ、４：コンベア、５：回転式掘削装置、６：多関節アーム、７：バックホウバケット、８：走行体、９：車体、１０：油圧パワーユニット、１１：カウンタウエイト、１２：運転室、１３：ピン、１４：油圧シリンダ、１５：リーダ、１６：ガイド部材、１７：枠体、１８：摺動腕、２０：油圧モータ、２１：駆動スプロケット、２２：従動スプロケット、２３：スプロケットチェーン、２５：油圧モータ、２６：チャック装置、２７：スクリュウ板、２７ａ：掘削用ビット、２８：ホッパ、２９：ピン、３０：油圧シリンダ、３１：フレーム、３２：油圧モータ、３３：回転輪、３３ａ：掘削爪、３４：取付けフレーム、３５：水平揺動装置、３６：軸、３７：揺動フレーム、３９：油圧シリンダ、４０：ピン、４１：ブームシリンダ、４２：ブーム、４３：ピン、４４：アームシリンダ、４５：アーム、４６：ピン、４７：バケットシリンダ、４９、５０：リンク、５１：地表硬化層、５２、５２Ａ：溝、５４：トラック

Claims (4)

1. 自走式車両と、
   この自走式車両の車体の前部に取付けられる掘削用オーガ装置と、
   この掘削用オーガ装置に装着され、下側に掘削用ビットを有し、前記掘削用オーガ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スクリュウオーガと、
   前記掘削用オーガ装置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ベアと、
   前記自走式車両の車体に上下動可能に、かつ前記車体の前後方向に見て前記掘削用オーガ装置より後方で前後方向の同一線上となる位置に取付けられた地表硬化層掘削用の回転式掘削装置とを備えたことを特徴とする管埋設用溝掘削機。
2. 請求項１に記載の管埋設用溝掘削機において、
   前記自走式車両の車体に、水平揺動装置を介して多関節アームを取付け、その多関節アームの先端に掘削用バケットを取付けたことを特徴とする管埋設用溝掘削機。
3. 請求項１または２に記載の管埋設用溝掘削機において、
   前記スクリュウオーガのビット取付け部が先細り構造を有することを特徴とする管埋設用溝掘削機。
4. 自走式車両の前後方向に見て自走式車両の前部に取付けた掘削用オーガ装置より後方で、かつ掘削用オーガ装置と前後方向の同一線上となる位置に取付けた地表硬化層掘削用の回転式掘削装置を地表硬化層上に降ろして回転させながら、前記掘削用オーガ装置により、下側に掘削用ビットを設けたスクリュウオーガを回転させると同時に、前記自走式車両を後進させることにより、地表硬化層の掘削と同時に地面に溝を掘削し、掘削により生じた掘削屑と土砂を前記自走式車両の車体に搭載したコンベアにより後方に搬送して前記自走式車両にその後方で伴走するトラックに積み込みながら溝の連続掘削を行なうことを特徴とする管埋設用溝掘削方法。

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