JPH03262838A - 深掘り掘削機の保安機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明１友、例えば土木工事、建築工事等において、そ
の直径に比べて極めて深い穴を堀り採る場合に用いる深
掘り掘削機に関し、特に、深掘り用のバッケトを支える
ブームに損傷が起こるのを未然に防止することができる
深掘り掘削機の保安機構に関する。

〔従来の技術］ 従来より、土木工事、建築工事等においては、直径に比
べ深さが極めて深い穴を掘らなければならない場合がよ
くあった。例えば、鉄塔を支えるアンカーの用の穴、浄
化槽の埋め込み用の穴、建物の基礎工事、井戸掘り工事
等の作業が挙げられる。このような深掘りの作業におい
ては、穴の直径が５ｍ程度に対し、深さが１５ｍないし
２０ｍといった深い穴を掘らざるを得ないものであった
。

このような深掘り作業では、従来では伸縮する複数段の
ブームを掘削機のアームに取り付け、最下段のブームの
先端に、クラムシェルバッケトを連結した深掘り掘削機
が盛んに用いられていた。

この深掘り掘削機の構造では、その殆どがアームの先端
に取り付けられた伸縮できるブームによって構成されて
おり、このブームはテレスコピック状に組合された二段
以上の複数段のブームによってバッケトを深い穴の底ま
で吊り下げるような構成となっているのが特徴であった
。

しかしながら、このような構成の深掘り掘削機ではタラ
ムシエルバケットを穴の深い位置まで吊り下げなければ
ならないため、伸縮ブームの構造は側面方向からの応力
に対して極めて脆弱に形成されていた。従って、タラム
シエルバッケトを穴の中に入れたまま不注意で車体を移
動させたり、アームを旋回させることで、掘り取った穴
の側壁にクラムシェルバケットが衝突することがしばし
ばあった。

前述のように、伸縮ブームは複数の径の異なるブームを
テレスコピック状に組み立てて有ることから、長さ方向
の引っ張り力は強くても、横方向からの衝撃力には極め
て弱く、バケットが穴の側壁に衝突することにより、伸
縮ブームが変形する原因の一つとなっていた。

この伸縮ブームが横方向からの力で変形すると、テレス
コピンク状に組み立てた伸縮ブームがその長さ方向にス
ムースに伸縮せず、故障の原因となるばかりか、作業が
中断してしまうことになり、作業の効率化が図れないも
のであった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の深掘り掘削機では、クラムシェルバケットを伸縮
ブームで吊り下げるという構造上、ブームの側面方向か
らの力により変形し易いという致命傷を負っているもの
であった。このため、伸縮アームが変形する前に、掘削
機の操作を停止させて、変形を未然に防止する機構の開
発が望まれていた。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は上述の欠点に鑑み、車体と、この車体の上方に
軸支されて上下に揺動できるアームと、このアームの先
端に取り付けられてその長さ方向に伸縮できる複数段の
ブームと、最下段のブーム先端に取り付けられて土砂を
掴み採ることが出来るバッケトを有する深掘り掘削機に
おいて、バケットに衝撃が加えられたことを検知する検
知機構と、この検知機構からの信号によって掘削機の操
作機能を一時停止させる停止機構とを備えたことを特徴
とする深掘り掘削機の保安機構を提供するものである。

（作用］ 本発明では、深掘り掘削機の所定個所に衝撃を検知する
手段を設けてあり、バッケトを穴の中に挿入したままで
車体を移動させたり、若しくは、アームを旋回させたり
して、バケットが穴の側壁に衝突させると、その衝撃を
検知手段が検出し、車体を移動させたり、旋回させる操
作機能を一時停止させることができる。このため、バッ
ケトが側壁に衝突すると、＠御手段からの指令によって
自動的に車体を制御できなくなり、作業員はバッケトが
側壁に衝突して、伸縮ブームの変形する原因があったこ
とを知ることができる。こうして、伸縮ブームの損傷や
変形を未然に防止して、安全に掘削機を制御させること
により、ブームの変形や故障による工事の中断や修理を
回避させることが出来るものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

本実施例においては、地表より下部方向に向けて垂直な
深い穴を掘り、建造物の基礎工事や埋設工事に利用する
ための深掘り掘削機について実施例を説明している。

車体ｌの左右にはそれぞれ無限軌２！ｉ２が巻き付けて
あり、この無限軌道２により車体１は前後左右に自由に
移動することができる。この車体１の上面には、作業台
３が水平方向に３６０度自由に旋回できるように設置し
てあり、この作業台３の上部前方にはややコ字形に折り
曲げたアーム４が上下方向に揺動できるように軸支しで
ある。このアーム４の中央と前記作業台３の前面との間
には、仰角制御用の油圧シリンダ５が介在させである。

そして、アーム４の先端には、断面がやや四角形状をし
た案内体６がピン７によって回動自在に連結させである
。この案内体６は上下に四角形の開口を貫通形成させで
ある。このアーム４と案内体６との間には、角度調整用
の油圧シリンダ８が介在させてあり、この案内体６の上
面には油圧モータ等を収納した作動機構９が載置固定し
である。

この案内体６に貫通形成した開口には、断面四角形の細
長い直線状をした伸縮ブーム１ｏがその長さ方向に進退
できるように挿通しである。

そして、この伸縮ブーム１０の下端には、クラムシェル
バッケト１１がビン１２によって連結させである。この
タラムシエルバッケト１１は従来から周知の構造のもの
であり、その下部左右にはバッケトを取り付けてあり、
このバッケトは油圧シリンダー１３によって左右に開閉
動されるようになっている。

次に、第２図は前記作動機構９の内部の構造を示したも
のであり、一部はスケルトンで示しである。

前記作動機構９内には、案内体６の表面と平行に軸２０
が回転自在に軸支してあり、この紬２０の中央にはビニ
オン２１が固定してあり、軸２０の一端には、油圧モー
タ２２が連結しである。そして、前記伸縮ブーム１０の
上面の中央にはその長さ方向に沿ってランク２３が固定
してあり、このラック２３と前記ビニオン２１とは常時
噛み合わせである。

次に、第３図、第４図は前記伸縮ブーム１０の内部の構
造を示すものである。

この伸縮ブーム１０は、外形がそれぞれ異なった元ブー
ム３１、中ブーム３２、先ブーム３３から槽底されてお
り、元ブーム３１の内部には、中ブーム３２が摺動自在
に挿通されており、中ブーム３２の内部には、先ブーム
３３が摺動自在に挿通されている。そして、中ブーム３
２の先端（図中左側〉には、プーリー３４が軸支してあ
り、一端を元ブーム３１の底に連結した同調ワイヤー３
５はこのプーリー３４でその方向を転換され、同調ワイ
ヤー３５の他端は先ブーム３３の底部に連結されている
。また、前記中ブーム３２の後端（図中右側）にはプー
リー３６が軸支されており、このプーリー３６には一端
を元プーム３１の先端に連結し、他端を先ブーム３３の
後端に連結した同調ワイヤー３７が巻き回しである。

そして、前記先ブーム３３の内部中央には取付台３日が
固定してあり、この取付台３Ｂには油圧シリンダー３９
が固定しである。この油圧シリンダー３９には、油圧の
作動力によって進退できるンリンダーロッド４０が設け
てあり、このシリンダーロンド４０の軸線は前記先ブー
ム３３の軸線と平行に位置させである。そして、シリン
ダー〇ンド４０の両端にはそれぞれプーリー４１．４２
が軸支してあり、先ブームの内部であってその先端と後
端には、それぞれプーリー４３．４４が軸支しである。

また、引込みワイヤー４５の一端は先ブーム３３の先端
に連結してあり、ブー９−４１を介して反転され、さら
にプーリー４４によって逆方向に転換され、この引込み
ワイヤー４５の他端には前記中プーム３２の内部後端に
連結されている。また、前記先ブーム３３の後端下部に
はプーリー４６が軸支してあり、押し出しワイヤー４７
の先端が先ブーム３３の内部後端に連結されており、プ
ーリー４２によって反転されるてプーリー４４の外周と
接触し、さらにプーリー４６によってその方向が転換さ
れている。次いで、押し出しワイヤー４７は先プーム３
３の外偶に引き出され、この押し出しワイヤー４７の他
端は、中プーム３２の先端に接続されている。

次に、第５図は本実施例における制御系を説明したもの
である。

圧力油を貯蔵する油タンク５１には油ポンプ５３の吸引
側が接続してあり、この油ポンプ５３はエンジン５２に
よって駆動されている。この油ポンプ５３の吐出側には
電磁弁５４．５５．５６がそれぞれ接続されており、を
磁弁５４．５５．５６の一方はドレインとなって油タン
ク５１に回収されている。そして、前記を磁弁５４には
車体１に対して作業台３を回転させる油圧モーター５７
が接続してあり、電磁弁５５には左側の無限軌道２を回
転させる油圧モーター５８が接続してあり、を磁弁５６
には右側の無限軌道２を回転させる油圧モーター５９が
接続しである。

次に、車体１のキャビンの内部には作業員が操作できる
制御機構が収納されており、無限軌道２を操作するため
の走行レバー６２．６３と、車体１に対して作業台３を
旋回させるための旋回レバー６５が設けである。この走
行レバー６２．６３の操作によって制御されるスイッチ
６０．６１の出力は制御回路６６に接続されており、旋
回レバー６５によって操作されるスイッチ６４の出力も
制御回路６６に接続されている。

二の制御回路６６の出力は、−時的に回路を開底させて
信号の伝達を中止する解除回路７Ｉ、７２．７３．７４
．７５．７６にそれぞれ接続されており、解除回路７１
．７２は前記を磁弁５４のコイルに接続されており、解
除回路７３．７４は前記ｔ＆１！Ｌ弁５５のコイルに接
続されており、解除回路７５．７６は前記を磁弁５６の
コイルに接続されている。

なお、前記油圧シリンダー５．８．１３．３９は第５図
中においてはそれらの油圧配管系を省力して図示しであ
る。

これらの油圧シリンダー５．８．１３．３９の伸縮側と
縮小側のそれぞれの油圧配管の途中には、圧力センサー
８０．８１．８２．８３．８４．８５．８６．８７が設
けてあり、これらの圧力センサー８０から８７は油圧配
管中における衝撃的な圧力油の変動を検出するものであ
る。そして、これらの油圧センサー８０から８７の出力
は緊急解除回路８８に接続されており、緊急解除間Ｗ！
８８からの出力は解除回路７１から７６にそれぞれ出力
されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

車体１に内蔵したエンジン５２によって油ポンプ５３を
駆動させると、油タンク５１より吸引された圧力油は油
圧シリンダー５．８．１３．３９及びｔＭ！Ｌ弁５４．
５５．５６を介して油圧モーター５７．５８．５９にそ
れぞれ伝えられ、従来周知の掘削機の動作を行わせるこ
ちができる。

ここで油圧シリンダー５を作動させるとアーム４が上下
に揺動し、油圧シリンダー８を制御すると伸縮ブーム１
０が上下に揺動し、伸縮ブーム１０を水平位置から垂直
位置に移動させ、伸縮ブーム１０を穴内で立ち上げさせ
ることができる。また油圧モーター２２を駆動させると
ピニオン２１が回転し、このピニオン２１がランク２３
と噛み合っていることから、案内体６内で伸縮ブーム１
０を移動させ、案内体６より伸縮ブーム１０を下方に押
し下げるさせることができる。

これらの一連の動作を第６図によって説明すると、伸縮
ブーム１０−Ａが水平にる状態から、バッケト１１を深
穴Ｘの奥にまで挿入する場合には、油圧シリンダー５．
８．３９及び油圧モーター２２をそれぞれ協同して作動
させることにより、クラムシェルバッケト１１を地表よ
り、深穴Ｘの内部に順次繰り入れさせることができる。

まず、伸縮ブーム１０−Ａが水平に位置するときには、
伸縮ブーム１０−Ａの先端は案内体６に接近しており、
かつ、油圧シリンダー８は縮小させておく。次に、バッ
ケト１１を穴Ｘに挿入する場合には、油圧シリンダー８
を除々に伸ばすと共に、油圧シリンダー５を縮小させ、
アーム４−Ａを除々に下降させ、アーム４−Ｂ方向に降
下させる。すると、バッケト１１−Ａは穴Ｘの開口より
その内部に挿入され、ブームＡ−１０は傾斜しながら伸
縮ブーム１０−Ｂで示すように傾斜しながらその先端部
を穴Ｘの上部開口から挿入されることになる。

この傾斜の動作と同時に油圧モーター２１を駆動させる
と、案内体６に対して伸縮ブームｌＯが移動し、伸縮ブ
ーム１０−８７′示すように、案内体６に対して少し移
動するように下方に向けられる。そして、これらの動作
をそれぞれ油圧シリンダー５．８、油圧モーター２１を
協同させて動作させると、最初の位置にある伸縮ブーム
１０−Ａは、次いで伸縮ブーム１０−Ｂの位置に変化し
、最終的には伸縮ブーム１０−Ｃで示されるように穴Ｘ
に対して垂直に移動することになる。こうして、タラム
シェルパノケ）１１−Ａを穴Ｘの開口端より挿入し、１
１−Ｃの位置にまで吊り下げながら移動させることにな
る。

次に、伸縮ブーム１０−Ｃを伸ばして、クラムシェルバ
ッケト１１−Ｃを穴Ｘの更に下方に挿入する場合に付い
て説明する。

このタラムシエルバッケト１１−Ｃを穴Ｘの下方に押し
動するには、油圧シリンダー３９によって行わせる。

まず、油圧シリンダー３９が作動するとシリンダーロン
ド４０は第４図中でＤ方向に移動し、プーリー４２を移
動させる。これにより、押し出しワイヤー４７はその長
さが短縮され、先ブーム３３の内部方向に引き込まれる
ことになる。このため、先ブーム３３は中ブーム３２よ
り引き出され、第３図、第４図中において左方向に移動
することになる。

先ブーム３３が中ブーム３２より引き出されると、先プ
ーム３３の後端に接続しである同調ワイヤー３７は移動
し、プーリー３６を回転させながら中ブーム３２を元ブ
ーム３１に対して図中左方向に押し出すように作用する
。このため、油圧シリンダー３９に設けられたシリンダ
ーロッド４０は図中り方向移動し、先ブーム３３、中ブ
ーム３２は同時に移動し、そらぞれが同し方向を向いて
、第３図、第４図中で左方向に移動することになる。こ
れらの動作により、ブームはテレスコピック状に伸長し
、第３図の状態から第４図の状態に変化し、その全長が
長くなる。従って、先ブーム３３の先端に連結したクラ
ムシェルバフケ）１１ば、深く掘り下げられた穴Ｘの内
部に向かうように更に深い位置にまで押し下げられるこ
とになる。

こうして、タラムシエルバッケト１１が穴Ｘの内部に降
下された状態において、作業員が移動レバー６２．６３
若しくは旋回レバー６５を操作し、車体１を穴Ｘに対し
て前後に移動させるか、もしくは車体１をそのままの状
態にして、作業台３を旋回させまうとすることもある。

このような操作を行うと、穴Ｘの側壁にタラムシェルハ
ッケ［１が衝突することにならざるを得ない。

例えば、タラムシエルバッケト１１−Ｃが穴Ｘの内部で
移動し、第６図中においてＧ方向に移動することで側壁
に衝突することになる。すると、このタラムシェルバッ
ケ）１１−Ｃを支える伸縮ブームｌＯ、アーム４のそれ
ぞれには衝撃が伝えられることになり、この衝撃力はそ
れぞれ油圧シリンダー５．８．１３．３９にも同時に加
えられることになる。このため、各油圧シリンダー５．
８．１３．３９の伸長側または縮小側の油圧配管に接続
された圧力センサー８０から８７のいずれかは圧力油の
衝撃的な変動を検知することになる。この検知の信号は
緊急解除回路８８に伝えることになる。

緊象、解除回路８８では、圧力センサー８０から８７の
信号によって衝撃力の大きさを判断し、タラムシエルバ
ツケ）１１−ＣがＧ方向に移動して、穴Ｘの側壁と接触
したと判定したならば、解除信号を各リセット回路７１
から７６に伝えることになる。リセット回路７１から７
６に解除信号が伝えられると、制御回路６６から各を磁
弁５４．５５．５６に伝えられている制御信号の伝達は
解除され、ｔＭｉ弁５４．５５．５Ｇは中立の状態に復
帰し、油圧モーター５７．５日、５９の動作は停止する
。すると、制御用のレバー６２．６３．６５を操作して
も各油圧モーター５７．５８．５９は何ら動作すること
ができなくなり、その状態で停止することになる。この
−時停止の動作があれば、作業員はタラムシエルバッケ
ト１１−Ｃが穴Ｘに衝突したことを判断し、図示しない
一時停止解除機構でリセット回路７１から７６を復帰さ
せるまで操作することができない。

この一連の動作によって、タラムシエルバッケト１１に
大きな衝撃力が与えられることが無くなり、停止の状態
で保持されるので、伸縮ブーム１０には変形するまでの
大きな力が加えられない、このため、衝撃力による伸縮
ブーム１０の故障、変形などの損傷を未然に防止させる
ことができる。

なお、タラムシエルバッケト１１によって土砂を堀り取
った後、伸縮ブーム１０を縮小させてタラムシエルバッ
ケト１１を穴Ｘの上方に引き上げる動作を説明する。

まず、油圧シリンダー３９を前述とは逆方向に作用させ
るように油圧を加える。すると、シリンダーロッド４０
が第３図中Ｅ方向に移動し、連結したプーリー４１を図
中右方向に移動させる。このためプーリー４１に巻き廻
しである引込みワイヤー４５は先ブーム３３内に向くよ
うに引き寄せられ、先ブーム３３を中ブーム３２の内部
に移動させるように作用する。この先ブーム３３が中プ
ーム３２の内部に移動すると、同時に同調ワイヤー３５
も中ブーム３２の内部に引き込まれる。この同調ワイヤ
ー３５の作用でプーリー３４が押し動されることから、
中ブーム３２は元ブーム３１の内部方向に移動させられ
ることになる。このため、伸縮ブームｌＯの全体は縮小
し、タラムシエルバケット１１は穴Ｘの底より引き上げ
られることになる。

そして、前述とは逆に油圧シリンダー５．８、油圧モー
ター２１をそれぞれ逆に協同させて動作させることによ
り、伸縮ブーム１０−Ｃの状態から伸縮ブーム１０−Ｂ
の状態になるように引上げ、最終的には伸縮ブーム１０
−Ａの状態になるまで水平な位置にまで持ち上げさせ、
一連の掘削の作業が終了する。

次に、第７図は、本発明の他の実施例を示すものである
。

前述のように、タラムシエルバラケト１１に対して衝撃
が与えられたことを検知する手段として、第一の実施例
では油圧シリンダーにおける油圧回路の圧力油の変化を
検出していたが、第７図の第二の実施例では伸縮ブーム
１０に加えられた応力を電気変化として検出することで
行っている。

まず、中ブーム３２と先ブーム３３の側面には、それぞ
れストレインジゲージ９０．９１を固定しておき、この
ストレインジゲージ９０．９１の出力はそれぞれ緊急解
除回路８８に接続させている。

この実施例では、バラケト１１が穴χの側壁に衝突する
と、中ブーム３２、先ブーム３３の本体には変形力が発
生し、この変形の衝撃はストレインジゲージ９０．９１
によって検出される。そして、このストレインジゲージ
９０．９１の出力を緊急解除回路８Ｂが検知して判断す
ることにより、油圧制御回路における電磁弁５４．５５
．５６の制御を停止させて、操作上における誤操作を判
断させる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、深穴を掘る際にタ
ラムシェルハンケトを吊り下げるブームに衝撃が与えら
れた場合にはその衝撃があったことを検知し、それ以上
に操作を行わせないように制御回路を一時的に停止させ
ることができる。これにより、操作者はその誤操作があ
ってから掘削機を動作させることができなくなり、ブー
ム等の運転に必要な機構のの損傷を未然に防止させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である深掘り掘削機の外観を
示す斜視図、第２図は同上の作動機構の内部構成を示す
スケルトン図、第３図はブームを縮小させた場合におけ
る伸縮ブームの内部を示す断面図、第４図は伸縮ブーム
を伸長した状態を示す断面図、第５図は油圧制御回路お
よび緊急解除機構を示す制御回路図、第６図は深掘りの
動作を示す説明図、第７図は本発明の他の実施例を示す
説明図である。 ｌ・・・車体、４・・・アーム、５．８．１３．３９・
・・油圧シリンダー、１０・・・伸縮ブーム、３１・・
・元ブーム、３２・・・中ブーム、３３・−・先ブーム
、８０．８１．８２．８３．８４．８５．８６．８７・
・・油圧センサー、８８・・・緊急解除回路、９０．９
１・・・ストレインゲージ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車体と、この車体の上方に軸支されて上下に揺動できる
   アームと、このアームの先端に取り付けられてその長さ
   方向に伸縮できる複数段のブームと、最下段のブーム先
   端に取り付けられて土砂を掴み採ることが出来るバッケ
   トを有する深掘り掘削機において、バケットに衝撃が加
   えられたことを検知する検知機構と、この検知機構から
   の信号によって掘削機の操作機能を一時停止させる停止
   機構とを備えたことを特徴とする深掘り掘削機の保安機
   構。