JP5807941B1 - 走行作業機用のアタッチメント式のリッパーおよび土壌改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】爪部と翼部を左右に並設した簡単な構成のアタッチメントでありながら、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させる、走行作業機用のアタッチメント式のリッパーを提供する。【解決手段】リッパー１は、リッパー１の上部にあって油圧ショベルのアーム１２に着脱可能に装着される装着部材１９と、装着部材１９から垂設されると共に、リッパー１の進行方向の前端縁２０ｃで土壌２８を破砕し左右に分割する爪部材２０と、進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、爪部材２０で前端縁２０ｃよりも後方の左右の側面２０ｂに固設されると共に、爪部材２０の下端に設けた爪先２０ｄに近いほど幅狭となる略三角形状に形成される翼部材２１とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベルやバックホーのように、揺動可能なアームを有すると共に走行可能な作業機（以下、「走行作業機」とする）用のアタッチメント式リッパーおよび土壌改良方法に関する。詳しくは、爪部と翼部を左右に並設した簡単な構成のアタッチメントでありながら、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させる、走行作業機用のアタッチメント式のリッパーと、アタッチメント式のリッパーにより溝形成と土壌充填の２工程を単純に連続して繰り返すだけで、様々な掘削場所にて多孔質土壌を溝内に充填させることができ、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させる、土壌改良方法とに係わるものである。

土壌がその透水性と排水性において農耕地に適さない場合、土壌面を耕転機によって掘削する以外に、排水用の溝や暗渠を形成する技術が知られている。

このうちの溝については、通常のリッパーや幅の狭いパケットを用いて土壌面を掘削し、幅の狭い溝を形成する技術が公知となっている（例えば、特許文献１、２、４参照）。また、暗渠については、リッパー状のブレードの後方に、弾丸部を付けて牽引することにより、土壌を貫通させて暗渠を形成する技術も公知となっている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−２７３８９７号公報 特開２０１３−５７２３１号公報 特開２００３−３０６９２９号公報 実開昭６２−３８６２号公報

しかしながら、前者の技術では、一時的には幅の狭い溝が出来るが、左右からの圧力によって溝の形状が維持出来なくなり、短時間で溝が潰れて左右の土壌によって埋まってしまう。更に、幅の狭い溝の上方を幅の広いパケット状の治具で掘削すると、掘削された溝の部分が耕作不能になるだけではなく、後の降雨によって表土が溝に流れ込み、溝が埋まってしまう。

後者の技術では、ブレードと弾丸部を有する掘削具を、油圧ショベルやバックホーなどに設けた揺動可能なアームの先端に装着して牽引するようにしており、掘削具をトラクタやブルドーザなどの機体に装着して自走移動だけで牽引するのに比べ、掘削具の可動範囲や姿勢自由度が拡大し、これにより、掘削面に段差や傾斜があったり、掘削場所の端部で作業空間が小さい場合でも、弾丸部による暗渠の形成を可能としている。

しかし、土壌を貫通する弾丸部には、依然として圧力の逃げ場がなく、弾丸部は土壌中で大きな進行抵抗を受けるため、小さい径の弾丸部による細い暗渠しか形成できない上、形成された暗渠も、周囲からの圧力によって閉塞するおそれがあった。

また、土壌を農耕地として使用するに当たって、その土質や状態によりそのままでは農耕に適さない場合がある。

例えば、硬質の土壌の場合は、植物が根を張りにくいだけでなく、降雨の際も水が地表面を流れるだけで、地中まで浸透しにくく保水力に乏しい。粘土質などのように含水量が多くて水はけが悪い場合は、排水性に劣り、植物が根腐れを起こしやすく、降雨の後には水たまりもできる。永年耕作してきた土壌の場合であっても、長い間表層の土壌のみを耕耘した結果、表層の土壌が粘土状になる一方、耕転機によって耕されない深部の土壌は、長い間の圧力により硬質化し、透水性が悪化する。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、爪部と翼部を左右に並設した簡単な構成のアタッチメントでありながら、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させる、走行作業機用のアタッチメント式のリッパーと、アタッチメント式のリッパーにより溝形成と土壌充填の２工程を単純に連続して繰り返すだけで、様々な掘削場所にて多孔質土壌を溝内に充填させることができ、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させる、土壌改良方法とを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の走行作業機用のアタッチメント式のリッパーは、リッパーの上部にあって走行作業機のアームに着脱可能に装着される装着部と、該装着部から垂設されると共に、リッパー進行方向の前端縁で土壌を破砕し左右に分割する爪部と、前記リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、前記爪部で前端縁よりも後方の左右側面に固設されると共に、前記爪部の下端に設けた爪先に近いほど幅狭となる略三角形状に形成される翼部とを備えている。

そして、走行作業機のアームに着脱可能に装着される装着部が、リッパーの上部に設けられることによって、掘削面に段差や傾斜があったり、掘削場所の端部で作業空間が小さい場合でも、溝を容易に形成することができる。すなわち、リッパーが、揺動可能なアームの先端に装着部を介して装着されるため、リッパーの可動範囲や姿勢自由度が拡大し、様々な掘削場所へのリッパーの移動、挿入、牽引を自在に行うことができる。

更に、リッパー進行方向の前端縁で土壌を破砕し左右に分割する爪部が、装着部から垂設されることによって、リッパー進行方向前方の大きな石や土塊を確実に排除すると共に、溝内に落下する土塊の整粒化を図ることができる。すなわち、通常のリッパーや幅の狭いパケットよりも狭い、爪部の前端縁が、土壌中に挿入されて牽引されるため、大きな石や土塊があっても小片に分割することができる。

加えて、翼部が、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、爪部で前端縁よりも後方の左右側面に固設されることによって、加圧や表土流入による溝の閉塞を防ぐと共に、暗渠の形成時には暗渠の径の拡大や暗渠内への土砂の流入防止が可能となって、排水能力の向上を図ることができ、更には、土壌の土質や状態も改良することができる。すなわち、爪部の前縁端で土壌が破砕され左右に分割されて整粒化した土塊が、爪部の左右側面から傾斜姿勢の翼部上を通って後ろ斜め上方に摺動してきた後、翼部上端を乗り越えて溝内に落下し、均一な大きさの土塊が隙間をあけて配置された多孔質土壌が溝内に充填される。この多孔質土壌によって、溝にかかる圧力が支持されると共に、溝内に表土が流れ込まないようにすることができ、更に、リッパーに設けた弾丸部によって暗渠を形成する場合には、溝内を貫通する弾丸部の進行抵抗を減少させて弾丸部に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減し、使用可能な弾丸部の径を大きくすると共に、フィルター効果が発揮されて土砂がせき止められ、加えて、土塊間の隙間や暗渠によって溝内の透水性や排水性を向上させることができる。

そして、翼部が、爪部の下端に設けた爪先に近いほど幅狭となる略三角形状に形成されることによって、多孔質土壌を溝内に均質に充填することができる。すなわち、翼部で土壌と最初に接触する部分の面積が小さいため、土壌中を通る翼部の進行抵抗が減少し、土塊の翼部上での流れを滑らかにできると共に、翼部の上部ほど左右幅が拡大するため、翼部上を摺動してきた塊を、幅方向に圧縮させることなく互いに離間した状態で、溝内に均一に落下させることができる。

また、掘削時に土壌を貫通して暗渠を形成する弾丸部が、屈曲可能な連結部材を介し、リッパー進行方向に対して爪先の後方に配置される場合には、爪部と翼部により形成された溝内に充填された多孔質土壌の下端部に、弾丸部を貫通させることができる。これにより、溝内を通る弾丸部の進行抵抗を減少させることができ、弾丸部に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減して使用可能な弾丸部の径を大きくし、形成可能な暗渠の径を拡大することができる。

また、爪部が１つから成る１本リッパーの場合には、掘削作業に必要な作業空間が小さくて済むと共に、爪部が複数のリッパーに比べ、リッパー全体および該リッパーを装着した走行作業機に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減させることができる。これにより、狭い掘削場所や硬質の土壌であっても短時間で掘削作業を終えることができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、爪部が３つから成る３本リッパーの場合には、爪部が一つのリッパーに比べ、一度の牽引で掘削可能な面積を大きくすることができる。これにより、広い掘削場所であっても短時間で掘削作業を終えることができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、３本リッパーの爪部が、左右方向に等間隔に並設されると共に、中央の爪部が、土壌面からの深さが左右の爪部よりも浅く、かつリッパー進行方向に対して左右の爪部よりも後方に配置される場合には、まず左右の二つの爪部によって溝を形成した後に、中央の一つの爪部によって相対的に浅い溝を形成させることができ、３つの爪部が同一深さで同一の前後位置に配置される３本リッパーの場合に比べ、リッパー全体および該リッパーを装着した走行作業機に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減させることができる。これにより、たとえ土壌が硬質であっても、作業性が低下しないようにすることができる。

また、爪部のうちの両端の爪部にのみ弾丸部が配置される場合には、相互干渉の少ない左右離間位置に、一度に２本の暗渠を形成することができる。これにより、安定した暗渠を効率よく形成することができる。特に、中央の爪部が左右の爪部よりも浅い場合には、暗渠が相対的に深部に形成されるため、後の掘削による影響が小さく、一層安定した暗渠を形成することができる。

また、翼部のリッパー進行方向背面と爪部の左右側面との間に、補強部材が介設される場合には、該補強部材によって翼部を爪部によって強固に支持することができる。これにより、たとえ翼部に作用する土壌からの抵抗負荷が大きい土壌や深さであっても、掘削作業が可能となる。

また、本発明の土壌改良方法は、走行作業機のアームに上部の装着部を介して着脱可能に装着されたアタッチメント式のリッパーを、土壌中に突き刺し、前記走行作業機の自走移動および／またはアームの揺動を駆動力として土壌面に沿って牽引することにより、前記装着部から垂設される爪部と、該爪部のリッパー進行方向の前端縁よりも後方の左右側面に、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて固設される略三角形状の翼部とによって土壌を掘削し、断面視略Ｖ字状の溝を形成する溝形成工程と、前記前端縁で土壌が破砕され左右に分割されて生じた土塊が、前記翼部上を摺動しながら乗り越えて前記溝内に落下し、該溝内に隙間の多い多孔質土壌を充填する土壌充填工程とを備えている。

そして、走行作業機のアームに上部の装着部を介して着脱可能に装着されたアタッチメント式のリッパーを、土壌中に突き刺し、走行作業機の自走移動および／またはアームの揺動を駆動力として土壌面に沿って牽引することにより、装着部から垂設される爪部と、該爪部のリッパー進行方向の前端縁よりも後方の左右側面に、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて固設される略三角形状の翼部とによって土壌を掘削し、断面視略Ｖ字状の溝を形成する溝形成工程によって、掘削面に段差や傾斜があったり、掘削場所の端部で作業空間が小さい場合でも、走行作業機の自走移動および／またはアームの揺動を利用してリッパーを土壌面に沿って牽引することにより、リッパーの可動範囲や姿勢自由度を拡大し、溝を容易に形成することができる。更に、リッパー進行方向前方に大きな石や土塊があっても、爪部の前端縁を利用して土壌を破砕し左右に分割してから、爪部の左右側面から翼部に導くことにより、リッパー進行方向前方から大きな石や土塊を確実に除去することができる。加えて、翼部に導かれた土塊を、傾斜姿勢にある翼部上を通り後ろ斜め上方に向かって摺動させることにより、爪部と翼部の前方から土塊を円滑に排除し、断面視略Ｖ字状の溝を効率よく形成することができる。

更に、前端縁で土壌が破砕され左右に分割して生じた土塊が、翼部上を摺動しながら乗り越えて溝内に落下し、該溝内に隙間の多い多孔質土壌を充填する土壌充填工程によって、該多孔質土壌で、溝にかかる圧力が内側から支持されると共に、溝内に表土が流れ込まないようにされ、加圧や表土流入による溝の閉塞を防止することができる。そして、リッパーに設けた弾丸部によって暗渠を形成する場合には、溝内を貫通する弾丸部の進行抵抗を減少させることにより、弾丸部に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減して使用可能な弾丸部の径を大きくし、暗渠の径の拡大が可能になると共に、多孔質土壌のフィルター効果により、土砂がせき止められて暗渠内への土砂の流入が防止される。加えて、土塊間の隙間や暗渠によって溝内の透水性や排水性を向上することにより、土壌の土質や状態を改良することができる。

また、リッパー進行方向に対して爪部の爪先よりも後方に配置した弾丸部を、多孔質土壌が充填された溝内の下端部を貫通させることにより、暗渠を形成する作孔工程を備える場合には、工程中に溝内を貫通する弾丸部の進行抵抗を減少させることができる。これにより、弾丸部に作用する土壌からの抵抗負荷を軽減して使用可能な弾丸部の径を大きくし、形成可能な暗渠の径を拡大することができ、排水性の著しい向上を図ることができる。

また、爪部が１つから成る１本リッパーにより、走行作業機の無限軌道幅と同じ間隔で平行に掘削する場合には、走行作業機の無限軌道部分が無限軌道跡の上を通るようにして掘削作業を行うことにより、既に形成された溝が無限軌道部分によって踏圧されることを確実に防止することができる。これにより、加圧や表土流入による溝の閉塞を防ぐことができる。

また、爪部が１つから成る１本リッパーにより、走行作業機の無限軌道幅と同じ間隔で平行に掘削して、複数の溝および暗渠を形成した後に、暗渠よりも浅い深度で、爪部が３つから成る３本リッパーにより掘削する場合には、暗渠を閉塞することなく、土壌の表面から深部にわたって多面的な溝を形成することができ、土壌の土質や状態、あるいは掘削場所の状況に応じて、適切な溝と暗渠の形成が可能となる。

また、３本リッパーによる掘削が、１本リッパーにより形成した隣接する溝の間で、該溝に平行に行われる場合には、同一方向のみに溝や暗渠を形成することができ、排水口の向きが限定されるような排水態様にも対応することができる。

また、３本リッパーによる掘削が、１本リッパーにより形成した溝に直角に行われる場合には、直交する四方向に溝や暗渠を形成することができ、高い排水能力を確保することができる。

また、３本リッパーによる掘削が、１本リッパーにより形成した溝に平行に行われた後に、続いて、１本リッパーにより形成した溝に直角に行われる場合には、一方向と、該一方向に直交する他方向との排水能力に差を設けることができ、排水口の向きによって排水能力に差があるような排水態様にも対応することができる。

また、リッパー進行方向と逆方向にリッパーを移動しながら、該リッパーで掘削部位と反対側の部位により土壌充填工程後の土壌を均し、該土壌面を整地する整地工程を備える場合には、リッパーを整地用のアタッチメントに交換することなく、掘削作業に続けて整地作業を行うことができ、交換作業にかかる時間を省き、アタッチメントの種類も減らすことができ、掘削作業の作業効率の向上や、部品点数の削減による部品コストや保守管理コストの低減を図ることができる。

本発明に係わる走行作業機用のアタッチメント式のリッパーは、爪部と翼部を左右に並設した簡単な構成のアタッチメントでありながら、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させるものとなっている。
また、本発明に係わる土壌改良方法は、アタッチメント式のリッパーにより溝形成と土壌充填の２工程を単純に連続して繰り返すだけで、様々な掘削場所にて多孔質土壌を溝内に充填させることができ、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させるものとなっている。

本発明に係わるリッパーを備えた走行作業機の全体構成を示す側面図である。 弾丸部を後方に配置した１本リッパーの側面図である。 同じく正面図である。 同じく背面図である。 掘削時の１本リッパーの説明模式図である。 ３本リッパーの側面図である。 同じく正面図である。 掘削後の土壌の正面状態を示す溝周囲の外観図である。

以下、走行作業機用のアタッチメント式のリッパーに関する本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

なお、本発明に係わるリッパーは、スケーラピリティーを有し、人力や農耕動物によって駆動するときは小型のものを作製して使用すればよく、以下の実施例で説明するような、大型の油圧ショベル等の建設機械を用いて駆動するときは、大型のものを作製して使用することができる。そして、掘削場所の環境や土質、栽培する作物、そこの気候等あらゆる条件に対して、適宜な数値に調整可能である。

更に、以下の実施例では、２０トンクラスの油圧ショベルを用いて駆動する場合の標準的な数値をもって説明するが、本質的に同種の機能を実現すべく、あらゆる数値変更を行ったものであっても、本発明の技術的範囲に属するものである。

また、図１の矢印Ｆで示す方向を、走行作業機である油圧ショベル２がリッパー１を牽引する際のリッパー進行方向とし、以下で述べる各部の位置や方向等は、このリッパー進行方向を前方として説明する。

まず、本発明を適用した走行作業機用のアタッチメント式のリッパー１を装着した油圧ショベル２の全体構成について、図１、図２により説明する。
図１に示すように、油圧ショベル２では、左右一対の無限軌道である履帯３・３によって走行する走行体４の上に、旋回台５を介して旋回体６が設けられている。そして、この旋回体６には、図示せぬエンジンおよび該エンジンによって駆動される油圧ポンプなどの動力源装置７、オペレータを囲んで保護するキャビン８、および油圧によって駆動される作業装置９が搭載されている。

このうちの作業装置９においては、旋回体６に軸支されたブーム１０がブームシリンダ１１によって上下方向に揺動され、該ブーム１０の先端に軸支されたアーム１２がアームシリンダ１３によって前後方向に揺動される。

そして、該アーム１２の先端には、図示せぬ通常のバケットに替えて、本発明に係わるアタッチメント式のリッパー１が、アタッチメントシリンダ２２によって前後回動可能に装着されている。

詳しくは、図１、図２に示すように、アタッチメントシリンダ２２の下端からは、下方に伸縮可能なシリンダロッド２２ａが突出され、該シリンダロッド２２ａの下端には、左右一対のリンクステー１４・１４の一端と、リンクステー１５の一端とが、前後回動可能に連結されると共に、リンクステー１４・１４の他端は、アーム１２の途中部から左右方向に突設した軸部材１６の左右端に、前後回動可能に連結されている。

そして、該アーム１２の下端とリンクステー１５の他端には、それぞれ、軸部材１７と軸部材１８が前後回動可能に左右方向に挿通され、このうちの軸部材１７は、リッパー１の上部を構成する装着部材１９の前部に設けた左右の貫通軸受孔２４ａ１・２５ａ１に挿通されて、図示せぬピンによって抜け止めされている。

同様にして、軸部材１８も、装着部材１９の後部に設けた左右の貫通軸受孔２４ｂ１・２５ｂ１に挿通されて、図示せぬピンによって抜け止めされており、リッパー１は、装着部材１９を介して、油圧ショベル２のアーム１２とリンクステー１５に着脱可能に装着されている。

従って、リッパー１全体の交換、装着が容易になり、規格に則って製作することにより、特定の油圧ショベル２の機種に依存することなく、汎用のリッパー１として製造することができる。

これにより、アタッチメントシリンダ２２に圧油を供給してシリンダロッド２２ａを伸張させると、軸部材１６・１７を中心にしてリンクステー１５が下降し、リッパー１を矢印２６に示す方向に回動させることができる。逆に、アタッチメントシリンダ２２から圧油を排出してシリンダロッド２２ａを縮めると、軸部材１６・１７を中心にしてリンクステー１５が上昇し、リッパー１を矢印２７に示す方向に回動させることができる。

以上のような構成において、通常のショベルに代えてリッパー１の装着部材１９を軸部材１７・１８に外嵌させてから、油圧ショベル２を走行操作して所定の掘削場所まで移動した後、作業装置９のブーム１０、アーム１２を揺動させてリッパー１を所定の位置に設定すると共に、シリンダロッド２２ａを伸縮させてリッパー１を所定の前後傾倒姿勢に設定することができる。

その上で、再び、ブーム１０、アーム１２を揺動させてリッパー１を土壌２８中に突き刺した後、前方に向かって、油圧ショベル２を走行操作したり、アーム１２を揺動操作することにより、土壌２８中で、リッパー１を土壌面２８ａに沿って牽引することができる。

次に、リッパー１について、図２乃至図４により説明する。
該リッパー１には、前述した装着部材１９に加え、該装着部材１９から垂設される爪部材２０と、該爪部材２０の左右の側面２０ａ・２０ｂにそれぞれ固設される左右の翼部材２１ａ・２１ｂから成る翼部材２１とが備えられている。そして、このリッパー１は、爪部材２０が一つだけの１本リッパーである。

このうちの装着部材１９は、基板２３と、該基板２３の左右側端より立設する左右の側板２４・２５と、該側板２４・２５のそれぞれの外側の基板２３上に立設して内側を保護する左右の保護板２９Ｌ・２９Ｒと、基板２３の下面の前部に横設されて内端間で爪部材２０の上端を左右から挟持して固定する左右の補強板３０Ｌ１・３０Ｒ１と、基板２３の下面の後部に横設されて内端間で爪部材２０の上端を左右から挟持して固定する左右の補強板３０Ｌ２・３０Ｒ２とから構成される。

ここで、爪部材２０が、略平面状の金属板を基にし、板面を左右方向に向けて配置した板状部材であり、装着部材１９に対して左右方向への強度が低いことから、前述した補強板３０Ｌ１・３０Ｒ１・３０Ｌ２・３０Ｒ２を爪部材２０の上端に設けるようにしている。

そして、側板２４・２５の上半部の前部には、それぞれ短筒状のボス部２４ａ・２５ａが、軸心を左右方向に向けて固設され、該ボス部２４ａ・２５ａ内に、それぞれ、前述した貫通軸受孔２４ａ１・２５ａ１が穿孔されている。同様にして、側板２４・２５の上半部の後部には、短筒状のボス部２４ｂ・２５ｂが、軸心を左右方向に向けて固設され、該ボス部２４ｂ・２５ｂ内に、それぞれ、前述した貫通軸受孔２４ｂ１・２５ｂ１が穿孔されている。

爪部材２０は、下端に設けたアタッチメント式の爪先２０ｄに近いほど前後幅が狭く形成されると共に、爪部材２０がリッパー進行方向に移動して土壌２８と接触する刃先に相当する前端縁２０ｃは、リッパー進行方向に対して爪先２０ｄを向けた半月状に形成されている。

更に、爪部材２０の厚みは、基になる金属板の厚みを選択することにより、４〜１２ｃｍ、好ましくは５〜１０ｃｍ、特に好ましくは８ｃｍである。

加えて、前端縁２０ｃは、金属板を切断したままで、リッパー進行方向に対して垂直かつ直線状に形成してもよいが、前後に傾倒して鋭角にして、土壌２８からの抵抗負荷が小さい低負荷で掘削を行うようにしてもよい。

この鋭角にする方法としては、リッパー進行方向に角部を向けた略三角形の部材を取り付けたり、爪部材２０自体を直線的にまたは段階的に鋭角に加工するようにしてもよい。なお、爪部材２０の上端から爪先２０ｄまでの長さは、所望する掘削深さに応じて変更することができ、１００〜１５０ｃｍ、好ましくは１１５〜１２５ｃｍ、特に好ましくは１２０ｃｍである。

更に、爪先２０ｄは、最も摩耗する部分であり、摩耗によってリッパー１全体が使用不能になったり、または作業効率の低下を招く恐れがあるため、本実施例の如く、別体にしてアタッチメントとして装着するのが望ましい。

これにより、爪先２０ｄ自体が摩耗してきた場合に取り替えることにより、リッパー１の使用を継続することができ、掘削作業の作業性の向上、治具コストの低下を図ることができる。

左右の翼部材２１ａ・２１ｂは、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、爪部材２０で前端縁２０ｃよりも後方の左右の側面２０ａ・２０ｂに固設されると共に、爪部材２０の下端に設けた爪先２０ｄに近いほど幅狭となる略三角形状に形成されている。

このうちの傾斜姿勢については、傾斜角、すなわち左右の翼部材２１ａ・２１ｂの爪部材２０との接合線３１と、リッパー進行方向に対する後方延長線３２との間の傾斜角３３は、１５〜８０度、好ましくは３０〜６０度、特に好ましくは４５度である。これは掘削場所の土壌２８の硬さに応じ、リッパー１に作用する土壌２８からの抵抗負荷と油圧ショベル２からの駆動力との兼ね合いで選択される。

左右の翼部材２１ａ・２１ｂの取り付け位置については、接合線３１から爪部材２０の前端縁２０ｃまでの間に適切な間隔が設けられている。特に、左右の翼部材２１ａ・２１ｂが最大幅３５となる接合線３１上端から、爪部材２０の前端縁２０ｃまでの最大長さ３４は、所望する掘削深さに応じて変更することができ、６０〜１００ｃｍ、好ましくは８０〜９５ｃｍ、特に好ましくは９０ｃｍである。

左右の翼部材２１ａ・２１ｂの形状については、爪部材２０の基部に近い方、すなわち上方では広く、爪部材２０の爪先２０ｄに近い方、すなわち下方では狭くなると共に、左右の翼部材２１ａ・２１ｂの最大幅３５は、１０〜３５ｃｍ、好ましくは２０〜３０ｃｍ、特に好ましくは２８ｃｍである。そして、この最大幅３５は、前述した傾斜角３３と併せて考慮され、掘削後に形成される断面視略Ｖ字状の溝３６の溝角３７を勘案して選択されるようにしている。

更に、左右の翼部材２１ａ・２１ｂは、爪部材２０を挟んで、その両側に左右対称に取り付けられると共に、上方から下方への幅の変化は、直線的に変化する場合、すなわち三角形、円弧状に変化する場合、階段状に変化する場合のいずれであってもよい。

加えて、左右の翼部材２１ａ・２１ｂの背面には、それぞれ、上下の補強板３８Ｌ・３９Ｌと補強板３８Ｒ・３９Ｒが設けられており、左翼部材２１ａと爪部材２０の左側面２０ａとの間が、補強板３８Ｌ・３９Ｌによって強固に連結され、右翼部材２１ｂと爪部材２０の右側面２０ｂとの間も、補強板３８Ｒ・３９Ｒによって強固に連結されている。

これにより、前方からの抵抗負荷に対する左右の翼部材２１ａ・２１ｂの支持強度を高めることができ、掘削可能な土壌２８の硬さや掘削深さを拡大することができる。

また、リッパー進行方向に対して爪部材２０の爪先２０ｄよりも後方には、弾丸部材４０が配置されている。

詳しくは、爪部材２０で爪先２０ｄと反対側、すなわちリッパー進行方向に対して後側からは、連結ステー４１が後方に突設され、該連結ステー４１からは、連結ピン４２が前後回動可能に左右方向に延設されており、該連結ピン４２の両端に、前方に開いたＵ字形状の連結アーム４３の左右の先端部が固設されている。

そして、該連結アーム４３の後部には、屈曲可能な連結鎖４４の前端が連結され、該連結鎖４４の後端に、弾丸部材４０が連結されている。この連結鎖４４の長さは、５０〜１２０ｃｍ、好ましくは８０〜１１０ｃｍ、特に好ましくは１００ｃｍである。

この弾丸部材４０の上方空間は、リッパー１の爪部材２０と左右の翼部材２１ａ・２１ｂとによって一度掘削されるため、弾丸部材４０が前方の土壌から受ける進行抵抗が小さくなり、弾丸部材４０に作用する土壌２８からの抵抗負荷を軽減させることができる。

更に、弾丸部材４０の最大径は、所望する暗渠４５の直径に応じて決めることができ、５〜３０ｃｍ、好ましくは８〜２０ｃｍである。そして、弾丸部材４０のリッパー進行方向の先端は、円錐形状または先端に行くに従って段階的に細くなる略円錐形状に形成されており、土壌からの抵抗負荷が減らせるようにしている。

次に、前述したリッパー１の別形態であるリッパー１Ａについて、図６、図７により説明する。
該リッパー１Ａは、爪部材２０が３つから成る３本リッパーであり、一度の牽引で掘削可能な面積を大きくして、広い掘削場所であっても短時間で掘削作業を終えることができ、作業効率の向上を図ったものである。なお、このリッパー１Ａは、基本的には、１本リッパーであるリッパー１と同様の考えによって構成されるが、前述した用途の違いから、多少の変更、すなわち３本リッパーとしての最適化が行われている。

該リッパー１Ａには、リッパー１と同様に、装着部材４９と、該装着部材４９より、左から順に垂設される３つの爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒと、該爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒのそれぞれの左右の側面５０Ｌａ・５０Ｌｂ、５０Ｍａ・５０Ｍｂ、５０Ｒａ・５０Ｒｂに固設される左右の翼部材５１Ｌａ・５１Ｌｂ、５１Ｍａ・５１Ｍｂ、５１Ｒａ・５１Ｒｂとが備えられている。

このうちの装着部材４９は、基板５３と、該基板５３の左右方向略中央部より立設する左右の側板５４・５５とから構成される。

そして、該側板５４・５５の上半部の前部には、それぞれ短筒状のボス部５４ａ・５５ａが、軸心を左右方向に向けて固設され、該ボス部５４ａ・５５ａ内に、それぞれ、貫通軸受孔５４ａ１・５５ａ１が穿孔されている。同様にして、側板５４・５５の上半部の後部には、短筒状のボス部５４ｂ・５５ｂが、軸心を左右方向に向けて固設され、該ボス部５４ｂ・５５ｂ内に、それぞれ、貫通軸受孔５４ｂ１・５５ｂ１が穿孔されている。

更に、貫通軸受孔５４ａ１・５５ａ１に、アーム１２に設けた軸部材１７が挿通されると共に、貫通軸受孔５４ｂ１・５５ｂ１に、リンクステー１５に設けた軸部材１８が挿通されており、リッパー１Ａが、装着部材４９を介して、油圧ショベル２のアーム１２とリンクステー１５に着脱可能に装着されている。

爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒは、中央の爪部材５０Ｍを中心として、左右方向に等間隔に配置されている。その間隔は、４０〜９０ｃｍ、好ましくは５０〜７０ｃｍ、とくに好ましくは６５ｃｍである。従って、両側の爪部材５０Ｌ・５０Ｒの間隔は、８０〜１８０ｃｍ、好ましくは１００〜１４０ｃｍ、特に好ましくは１３０ｃｍとなる。

そして、中央の爪部材５０Ｍは、土壌面２８ａからの深さが左右の爪部材５０Ｌ・５０Ｒよりも浅く、かつ前記リッパー進行方向に対して左右の爪部材５０Ｌ・５０Ｒよりも後方に配置されている。

つまり、中央の爪部材５０Ｍの爪先５０Ｍｄは、左右の爪部材５０Ｌ・５０Ｒの爪先５０Ｌｄ・５０Ｒｄに対し、リッパー進行方向の後方かつ上方にオフセットして配置され、後方への前後オフセット量５６と、上方への上下オフセット量５７は、それぞれ独立して、２０〜４０ｃｍ、好ましくは２８〜３０ｃｍから選択することができる。

これにより、左右の爪部材５０Ｌ・５０Ｒが溝３６Ｌ・３６Ｒを形成した後に、中央の爪部材５０Ｍが相対的に浅い溝３６Ｍを形成するため、３本が同一位置にある３本リッパーに比べ、リッパー１Ａ全体および油圧ショベル２に作用する土壌からの抵抗負荷が軽減され、３本の溝３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒを効率よく形成することができる。

更に、３つの爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒの上下途中部には、棒状の連結部材５８が横架されている。該連結部材５８は、油圧ショベル２への装着部材４９から中央の爪部材５０Ｍの翼部材５１Ｍの上端との間であれば良く、ほぼ中間に配置するのが好ましい。加えて、爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒで連結部材５８を接続する位置には、図７に示すような肉厚部５０Ｌｅ・５０Ｍｅ・５０Ｒｅを設けるなどして、補強をしておくとなお好ましい。連結部材５８としては、丸棒、角棒、平面板など、断面形状は任意に選択することができる。

これにより、３つの爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒを、それぞれ、爪先５０Ｌｄ・５０Ｍｄ・５０Ｒｄまで等間隔に強固に維持することができる。なお、該爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒの前端縁５０Ｌｃ・５０Ｍｃ・５０Ｒｃと、前述のリッパー１の爪部材２０の前端縁２０ｃの形状は、いずれも本実施例ではリッパー進行方向に対して略平坦としているが、後で詳述する溝形成工程における土壌の破砕性能を向上させるため、鋭角加工や角棒状部材を装着するなどして、前端縁２０ｃ・５０Ｌｃ・５０Ｍｃ・５０Ｒｃに、平面断面視でリッパー進行方向に突出する鋭角角部を設けるようにしてもよい。

翼部材５１Ｌａ・５１Ｌｂ、５１Ｍａ・５１Ｍｂ、５１Ｒａ・５１Ｒｂも、前述の翼部材２１ａ・２１ｂと同様に、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、爪部材５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒで前端縁５０Ｌｃ・５０Ｍｃ・５０Ｒｃよりも後方の左右の側面５０Ｌａ・５０Ｌｂ、５０Ｍａ・５０Ｍｂ、５０Ｒａ・５０Ｒｂに固設されると共に、爪先５０Ｌｄ・５０Ｍｄ・５０Ｒｄに近いほど幅狭となる略三角形状に形成されている。

そして、前述したリッパー１に対しては、角度や寸法上おいて、翼部材５１Ｌａ・５１Ｌｂ、５１Ｍａ・５１Ｍｂ、５１Ｒａ・５１Ｒｂの傾斜角３３が、３０〜８５度、好ましくは４５〜６０度、特に好ましくは５２度である点、最大長さ３４が、４０〜８０ｃｍ、好ましくは５０〜７０ｃｍ、特に好ましくは６０ｃｍである点、最大幅３５が、５〜２０ｃｍ、好ましくは１０〜１８ｃｍ、特に好ましくは１５ｃｍである点で異なっている。

なお、翼部材５１Ｌａ・５１Ｌｂ、５１Ｍａ・５１Ｍｂ、５１Ｒａ・５１Ｒｂの背面にも、それぞれ、前述した上下の補強板３８Ｌ・３９Ｌと補強板３８Ｒ・３９Ｒが設けられており、前方からの抵抗負荷に対する翼部材５１Ｌａ・５１Ｌｂ、５１Ｍａ・５１Ｍｂ、５１Ｒａ・５１Ｒｂの支持強度を高めるようにしている。

次に、以上のような構成の１本リッパーのリッパー１、３本リッパーのリッパー１Ａを用いた土壌改良方法について、図１、図５、図７、図８により説明する。

図１、図５に示すように、本発明に係わる土壌改良方法では、基本動作として、まず、アタッチメント式のリッパー１・１Ａを、油圧ショベル２によって、土壌面２８ａに翼部材２１・５１Ｌ・５１Ｍ・５１Ｒが隠れる程度に突き刺した後、土壌面２８ａに沿って牽引する。すると、土壌２８が、爪部材２０・５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒと翼部材２１・５１Ｌ・５１Ｍ・５１Ｒによって掘削され、断面視略Ｖ字状の溝３６・３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒが形成されるようにして、溝形成工程が行われる。

続いて、該溝形成工程において、爪部材２０・５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒの前端縁２０ｃ・５０Ｌｃ・５０Ｍｃ・５０Ｒｃで土壌が破砕され左右に分割されて生じる多数の土塊５９が、翼部材２１・５１Ｌ・５１Ｍ・５１Ｒの前面を摺動しつつ上端縁を乗り越え、リッパー進行方向の後方にできた溝３６・３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒ内に落下して充填され、隙間の多い多孔質土壌６０が形成されるようにして、土壌充填工程が行われる。

これにより、以下のような、多岐にわたる土壌改良効果が得られる。
すなわち、土塊５９で溝３６・３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒが埋め戻されてできたことにより、溝３６・３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒが内側から支持されてその形状が維持されると共に、一度耕されて硬度が低下したことにより、弾丸部材４０の進行抵抗が減少し、更には、土塊５９間の隙間により、透水性の向上、暗渠４５への導水による排水性の向上、および暗渠４５内への土砂流入に対するフィルター効果による暗渠４５の形状維持を図ることができる。

なお、硬質の土壌２８については、掘削を複数回に分けて行い、初めは浅く掘削し、最後に目的の深さまで掘削するようにしてもよい。

更に、リッパー１・１Ａを土壌面２８ａに沿って牽引するための駆動力としては、油圧ショベル２自体の自走によるもの、アームシリンダ１３の伸縮によるアームの揺動によるもの、あるいはその両方が、利用可能である。

また、リッパー１・１Ａに弾丸部材４０を付けて掘削すると、前述したように暗渠４５を形成することができる。

このうちの１本リッパーであるリッパー１に弾丸部を付けた場合は、後の耕作による影響を受けない深部に、安定した暗渠４５を形成することができる。

該リッパー１を用い、２０トンクラスの油圧シャベル２により粘土質の土壌を掘削した結果の外観図を図８に示す。掘り返された土塊５９が落下してできた多孔質土壌６０、該多孔質土壌６０が充填される略Ｖ字状の溝３６、および暗渠４５が形成されており、土壌の透水性、排水性を改良することができる。

３本リッパーであるリッパー１Ａの場合は、相互干渉の少ない左右離間位置にあって、図７に示すように、中央の爪部材５０Ｍよりも深部に位置する左右の爪部材５０Ｌ・５０Ｒにのみ、弾丸部材４０を配置するようにしてもよい。これにより、安定した暗渠４５を、一度に２本も効率よく形成することができる。

なお、暗渠４５は、通常、土壌の高位から低位に向けて形成し、土壌の排水性を高めることに貢献するものである。従って、当然のことながら、暗渠４５形成後に本発明のリッパー１・１Ａで、あるいは通常の耕転機で作業する場合は、暗渠４５の深度位置まで届かない範囲で作業し、暗渠４５を破壊しないようにすることが望まれる。

また、リッパー１・１Ａによる掘削作業の種々の態様について説明する。
まず、１本リッパーであるリッパー１を用いて、油圧ショベル２の履帯３・３間の幅（以下、「無限軌道幅」とする）と同じ間隔で平行に掘削することにより、深い溝３６と暗渠４５を形成することができる。

更に、リッパー１を用いた後に、３本リッパーであるリッパー１Ａを用いて浅い多数の溝３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒを形成することにより、土壌２８の土壌面２８ａから深部にわたって、多面的な掘削を行うことができる。そして、リッパー１Ａによる掘削は、リッパー１によって形成した溝３６と平行であっても、直角であっても、さらにその両方であってもよい。

特に好ましくは、リッパー１を用いて、２０トンクラスの油圧ショベル２の無限軌道幅に対応する１５０ｃｍ間隔で、深さ９０ｃｍの溝３６および暗渠４５を形成した後に、リッパー１Ａを用いて、リッパー１で形成した２本の溝３６の中間で該溝３６に平行に、深さ６０ｃｍの溝３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒを形成し、続いて、リッパー１Ａを用いて、溝３６と直角で等間隔に深さ６０ｃｍの溝３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒを形成する。

また、リッパー１・１Ａをリッパー進行方向と逆方向に移動させながら、リッパー１・１Ａで掘削部位と反対側の部位である、爪部材２０・５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒと翼部材２１・５１Ｌ・５１Ｍ・５１Ｒの各背面を用いて土壌２８を均すことにより、土壌面２８ａを整地することもできる。この整地工程による整地性は、弾丸部材４０を配置せず、リッパーの面積が広い３本リッパーであるリッパー１Ａを用いる場合に、特に優れている。

なお、上記実施例において説明したリッパー１・１Ａおよび土壌改良方法の数値は、２０トンクラス油圧ショベル２を用いる場合に適した一例を示したものであって、作業する土壌の大きさ、土質、作付けをする作物などに応じて、７５０キロ〜２４トンクラスの油圧ショベル２を適宜選択し、最適なサイズのリッパー１・１Ａを用いるための数値変更が可能である。このため、より広範囲な目的を達成することができる。従って、例示した数値によって本発明が限定されるものではない。

以上のように、本発明を適用した走行作業機用のアタッチメント式のリッパーは、爪部と翼部を左右に並設した簡単な構成のアタッチメントでありながら、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させるものとなっている。
また、本発明を適用した土壌改良方法は、アタッチメント式のリッパーにより溝形成と土壌充填の２工程を単純に連続して繰り返すだけで、様々な掘削場所にて多孔質土壌を溝内に充填させることができ、閉塞しにくい溝や暗渠を形成すると共に土壌の土質や状態を向上させるものとなっている。

１・１Ａ リッパー
２ 油圧ショベル
１２ アーム
１９・４９ 装着部材
２０・５０Ｌ・５０Ｍ・５０Ｒ 爪部材
２０ａ・２０ｂ・５０Ｌａ・５０Ｌｂ・５０Ｍａ・５０Ｍｂ・５０Ｒａ・５０Ｒｂ 側面
２０ｃ・５０Ｌｃ・５０Ｍｃ・５０Ｒｃ 前端縁
２０ｄ・５０Ｌｄ・５０Ｍｄ・５０Ｒｄ 爪先
２１・５１Ｌ・５１Ｍ・５１Ｒ 翼部材
２８ 土壌
２８ａ 土壌面
３６・３６Ｌ・３６Ｍ・３６Ｒ 溝
５９ 土塊
６０ 多孔質土壌

Claims (14)

1. リッパーの上部にあって走行作業機のアームに着脱可能に装着される装着部と、
   該装着部から垂設されると共に、リッパー進行方向の前端縁で土壌を破砕し左右に分割する爪部と、
   前記リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて、前記爪部で前端縁よりも後方の左右側面に固設されると共に、前記爪部の下端に設けた爪先に近いほど幅狭となる略三角形状に形成される翼部とを備えた
   走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
2. 掘削時に土壌を貫通して暗渠を形成する弾丸部が、屈曲可能な連結部材を介し、前記リッパー進行方向に対して爪先の後方に配置される
   請求項１に記載の走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
3. 前記爪部が１つから成る１本リッパーである
   請求項１または請求項２に記載の走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
4. 前記爪部が３つから成る３本リッパーである
   請求項１または請求項２に記載の走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
5. 前記爪部は、
   左右方向に等間隔に並設されると共に、中央の爪部が、土壌面からの深さが左右の爪部よりも浅く、かつ前記リッパー進行方向に対して左右の爪部よりも後方に配置される
   請求項４に記載の走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
6. 前記翼部のリッパー進行方向背面と爪部の左右側面との間に、補強部材が介設される
   請求項１から請求項５のうちの一項に記載の走行作業機用のアタッチメント式のリッパー。
7. 走行作業機のアームに上部の装着部を介して着脱可能に装着されたアタッチメント式のリッパーを、土壌中に突き刺し、前記走行作業機の自走移動および／またはアームの揺動を駆動力として土壌面に沿って牽引することにより、前記装着部から垂設される爪部と、該爪部のリッパー進行方向の前端縁よりも後方の左右側面に、リッパー進行方向に対して９０度より後方に傾斜した傾斜姿勢にて固設される略三角形状の翼部とによって土壌を掘削し、断面視略Ｖ字状の溝を形成する溝形成工程と、
   前記前端縁で土壌が破砕され左右に分割されて生じた土塊が、前記翼部上を摺動しながら乗り越えて前記溝内に落下し、該溝内に隙間の多い多孔質土壌を充填する土壌充填工程とを備える
   土壌改良方法。
8. 前記リッパー進行方向に対して爪部の爪先よりも後方に配置した弾丸部を、前記多孔質土壌が充填された溝内の下端部に貫通させることにより、暗渠を形成する作孔工程を備える
   請求項７に記載の土壌改良方法。
9. 前記爪部が１つから成る１本リッパーにより、前記走行作業機の無限軌道幅と同じ間隔で平行に掘削する
   請求項７または請求項８に記載の土壌改良方法。
10. 前記爪部が１つから成る１本リッパーにより、前記走行作業機の無限軌道幅と同じ間隔で平行に掘削して、複数の前記溝および暗渠を形成した後に、該暗渠よりも浅い深度で、爪部が３つから成る３本リッパーにより掘削する
    請求項８に記載の土壌改良方法。
11. 前記３本リッパーによる掘削が、前記１本リッパーにより形成した隣接する溝の間で、該溝に平行に行われる
    請求項１０に記載の土壌改良方法。
12. 前記３本リッパーによる掘削が、前記１本リッパーにより形成した溝に直角に行われる
    請求項１０に記載の土壌改良方法。
13. 前記３本リッパーによる掘削が、前記１本リッパーにより形成した溝に平行に行われた後に、続いて、前記１本リッパーにより形成した溝に直角に行われる
    請求項１０に記載の土壌改良方法。
14. 前記リッパー進行方向と逆方向にリッパーを移動しながら、該リッパーで掘削部位と反対側の部位により前記土壌充填工程後の土壌を均し、該土壌面を整地する整地工程を備える
    請求項７から請求項１３のうちの一項に記載の土壌改良方法。

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