JPH04327688A - 土壌の掘削装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力空気を利用して土
壌面を空気破砕しつつ、その破砕土砂を真空吸引力によ
り吸い上げるように吸引排土する土壌の掘削装置に関し
、更に詳しくは、土壌面に直立した中空の掘削筒を介し
てその下端筒口より圧力空気を噴気させて土壌面の空気
破砕を行い、また掘削筒の中空筒内に負圧吸引力を生起
させて破砕土砂を吸引移送するように構成された土壌の
掘削装置において、土壌を撹乱することにより硬い土壌
であっても上記空気破砕作用と吸引排土作用とが効率よ
く遂行できるようにした土壌の掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路下等の土壌掘削に際しては、通常、
その土中にガス配管，水道配管あるいはケ―ブル挿通管
路等の配管類が埋設されていることから、一般に知られ
ているショベル系掘削機のように機械力を利用してバケ
ットを土中に突き込む形式の掘削機では、その掘削作業
時に、土中に突き込まれるバケットが埋設物を押し潰し
て損傷したり、埋設物を掘り起して破壊する等の不都合
が起る。

【０００３】このような土中の埋設物を損傷，破壊しな
い掘削機として、従来、例えば特開昭５８−２２２２２
８号公報に記載された先行技術に示す真空掘削機が知ら
れている。この真空掘削機は、吸引用ブロワに連通され
たバキュ―ムホ―スの先端に土砂の吸込み口を備え、作
業者がそのホ―スの土砂吸込み口を、掘削しようとする
土壌面に対向させてブロワからの吸引力により土砂を吸
い上げるように掘削するものであり、このような真空掘
削機によれば、真空吸引力を利用して土砂を吸い上げる
ように掘削が進行されるから、土中に敷設されている埋
設物を損傷したり破壊する等の問題は起らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来より知ら
れている真空掘削機は、ブロワからの真空吸引力により
土砂を吸い上げる機能のみであり、掘削しようとする土
壌面の破砕機能は有していないことから、掘削作業にあ
たって、その掘削個所の土壌面を、別に用意した掘削棒
などで作業者が事前に突き崩し土砂を予め吸引排土でき
る状態に破砕しておく必要性がある。

【０００５】このため掘削作業に際し、別の作業者を要
するばかりでなく、土壌面を事前に突き崩す作業工程を
連繋させる不便があり、また、その土壌面の突き崩し作
業はこれを人力で行なう関係から大変な重労働を伴う上
、人力による土壌の突崩し作業には能力的にも限界があ
り多大の時間を要する。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑み、埋設
物を損傷，破壊しない真空掘削方式を前提としつつも、
土壌面の突き崩し機能と、土砂の吸引排土機能とを同時
的に効率よく遂行できると共に、特に、掘削対象の土壌
面が比較的に硬く、また土中に石礫等が混在しているよ
うな土壌においても、土壌面の破砕機能が的確に遂行で
きる土壌の掘削装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による装置は、真空吸引用ブロワと、該ブロワ
の吸引経路に連通して設けられる土砂収集室と、該土砂
収集室にバキュームダクトを介して連通される中空の掘
削筒とを有し、この中空掘削筒は、支持部材により中空
軸線を土壌面に直立して上下昇降可能に支持し、該掘削
筒の下端筒口より圧力空気を噴気させて土壌面を空気破
砕しつつ、その破砕土砂をバキュームダクトに通じる掘
削筒の中空筒内に吸引して移送排土するように構成され
る土壌の掘削装置において、上記中空の掘削筒は、その
下端部に筒径を大きくした掘削筒口を有し、該掘削筒口
には、下端円周部に送風源と連通して圧力空気を土壌面
へ噴気させる噴気口と、下端円周縁より下方へ突出して
土壌面を撹乱する切削チップとを備えると共に、掘削筒
口を円周方向へ回転させる手段とを備えてあり、且つ上
記切削チップは、掘削筒口の下端外周縁に沿う円周上の
複数個所に下方へ突出して固設していることを特徴とす
る。

【０００８】また上記した切削チップは、所要巾を有し
、掘削筒口の回転による進行方向に対し、前縁が掘削筒
口の半径方向外側に位置し、後縁が同半径方向内側に位
置するよう傾斜させることにより、撹乱した土砂を掘削
筒口の内側に向けて押すように固着していることを特徴
とし、更に切削チップは、その下端に掘削筒口の回転に
よる進行方向に対して突出した撹乱突起を有すること、
また掘削筒口の周縁部下端を一部下方へ延出させること
により掘削筒口と一体的に形成していることを特徴とす
る。また他の特徴として、掘削筒口を回転させる手段に
は、切削チップが地中の埋設物に当接した際に回転を停
止するトルクリミッタを備えていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】上述のように構成された掘削装置によると、土
壌面に直立された中空の掘削筒を介して、その掘削筒の
下端部に形成した掘削筒口の円周縁からは、該筒口で囲
まれた区画領域の土壌面に向けて圧力空気が噴気される
ことよりその空気圧により土壌面の空気破砕が図られる
。また、この過程においてバキュームダクトに通じる掘
削筒の中空筒内を介してその下端の掘削筒口には負圧吸
引力が作用することより、空気破砕された土砂は掘削筒
口の内部開口より中空筒内に吸い上げられ、その上端よ
りバキュームダクトを通して土砂収集室内に吸引排土さ
れる。この結果、土壌の突き崩し作用と、破砕土砂の吸
引排土作用とが、土壌面に直立された掘削筒口を介して
同時的に進行され、その進行につれて掘削筒が土中に深
く侵入することで所要深さの穴が形成されるように土壌
掘削が行われる。

【００１０】この場合、掘削筒口の下端円周部には、噴
気口と併設して下方へ突出する切削チップが設けられ、
且つ掘削筒口を形成した掘削筒は、これが筒軸を軸線と
して円周方向へ回動しているので、上述の切削チップが
、土中に介在する石礫等を掘り出すように撹乱しつつ回
動し、この撹乱作用も相俟って、比較的に硬い土壌にお
いても空気圧による土壌の突き崩し作用が極めて効果的
に達成され、またその破砕土砂は気流搬送に容易な細粒
状態に突き崩すことができる。

【００１１】特に上述の切削チップが、所要巾を有し、
掘削筒口の回転による進行方向に対し、前縁が掘削筒口
の半径方向外側に位置し、後縁が同半径方向内側に位置
するよう傾斜させて固設している場合は、撹乱作用によ
る土壌の破砕効果の他に、更に撹乱した土砂を掘削筒口
の内部中央（吸込口部）に向けて押すように動作するの
で、土中に石礫等が混在している場合、その混在物を掘
削筒口の中央に寄せて効率よく吸引排土できるようにな
る。さらに切削チップ自体の下端に、進行方向に対して
突出する撹乱突起を設ける場合には、上述の石礫等の掘
り出し易くなる。また切削チップが、掘削筒口の周縁部
下端を一部下方へ延出して形成している場合には、切削
チップが掘削筒口の周縁外部に突出しないので、掘削筒
口の回動操作が軽快になる。切削チップは、これが掘削
筒口と共に回転駆動されるため、地中の埋設配管等に当
接すると埋設物を損傷，破壊する問題が起るが、回転手
段にトルクリミッタを備えている場合は、埋設物の損傷
，破壊に対しても安全性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、１は真空掘削機の本体となる低
床型トラックで、前部には運転席２が装備され、またト
ラック１の車台３上には、エンジン４と、このエンジン
４により駆動される真空吸引用ブロワ５と、ブロワ５の
吸引経路上に設置された箱型のフィルタ室６と、これに
連通された土砂収集室７とが装備されており、これらの
構成は従来より公知のものである。

【００１３】上記真空吸引用ブロワ５は、その吸引経路
に接続された連通管８を介してフィルタ室６と連通され
ている。フィルタ室６は、仕切板６ｃによりその上部に
排気室６ａと、下部に吸引室６ｂとが上下に仕切られて
あり、上部に区画された排気室６ａに前記連通管８が連
通されている。仕切板６ｃには、下部の吸引室６ｂ内に
垂下して複数個の蛇腹状ホ−ス形状をなしたフィルタバ
ッグ９が吊設されており、このフィルタバッグ９はその
下端が支持板１０に接続固着され、支持板１０は引張コ
イルスプリング１１を介してフィルタ室６の底部壁面に
弾性的に支持されている。そしてフィルタ室６内の吸引
気流が、矢印に示すように支持板１０に設けた開口より
フィルタバッグ９内に入り、フィルタバッグ９の筒壁を
透過して上方の仕切板６ｃに設けた出口開口より上部排
気室６ａ内に流通する過程において気流中に混入する土
砂の細塵がフィルタ作用により除去される構成になって
おり、フィルタ室６の底部は、連通路１２を介して土砂
収集室７の上部に連通されている。

【００１４】土砂収集室７には、その後壁の高位置に土
砂の流入口７ａが開口され、これに可撓性を有するバキ
ュ−ムダクト１５が接続されている。上記土砂流入口７
ａに対向して収集室７内に、斜めに配置された衝突板１
３が、その一端を支点に上下動可能に弾性枢支されてい
て、この衝突板１３にバキュ−ムダクト１５を介して土
砂流入口７ａから吸引投入される土砂が衝突することに
より、比重の大きい土砂は下方に落下して収集室７内の
底部に溜り、軽い空気流は収集室７内の上部を迂回して
前記連通路１２からフィルタ室６の底部へ流通するよう
にしている。なお土砂収集室７の底部には、開閉操作で
きる扉１４を有し、これを開くことにより底部に溜る収
集土砂を外部に排出できるようにしている。

【００１５】本発明においては、上記トラック１の車台
３の後部に、左右方向へ延びる断面コ字形の連結金具１
８が装備され、この連結金具１８にヒッチピン１９を介
して前後方向に延びるブ−ム２０が連結される。上記ブ
−ム２０は、伸縮できるように外筒２０ａに対し内筒２
０ｂが進退可能に嵌挿されており、内筒２０ｂの端部に
は取付板２１が固設され、この取付板２１を介してブ−
ム２０の端部に、掘削装置の支持架台２２が着脱可能に
固着されている。上記支持架台２２は、上記取付板２１
に対して接合固着される取付板２３を備えた垂直フレ−
ム２４と、この垂直フレ−ム２４の上下端に取り付けた
支持部材２５，２６を介して垂直に立設された昇降ガイ
ド支柱２７と、垂直フレ−ム２４の下部に油圧シリンダ
機構２８を介して上下伸縮可能に装備した左右一対のア
ウトリガ−２９と、移動車輪３０とを有しており、油圧
シリンダ機構２８を伸長して左右一対のアウトリガ−２
９を土壌面に当接させることにより、支持架台２２がそ
の土壌面に接地固定できるようにしてある。

【００１６】上記支持架台２２に備える昇降ガイド支柱
２７は、角パイプ材からなる支柱の一側面にラック２７
ａが形成されてあり、ガイド支柱２７には、これに沿っ
て上下に昇降する昇降体３５が、図２に示すように上記
ラック２７ａに噛み合うピニオン３２と、これに対向し
て設けた一対のローラ３３，３４とにより支柱２７を挾
持して上下昇降するように支持されている。上記ピニオ
ン３２の軸にはその軸端に昇降用のハンドル３６が設け
られていて、このハンドル３６を回動することにより昇
降体３５をガイド支柱２７に沿って上昇，下降操作でき
、また図示していないが昇降体３５には上記ピニオン３
２の回動を規制するロック機構を備えていて上昇位置の
適所で昇降体３５を固定できるようにしている。上記昇
降体３５には、これに備えた固定具３５ａを介して掘削
筒４０の内部に挿通した中空筒４２が、その筒体軸線を
土壌面に直立するよう垂直に固定されている。上記中空
筒４２は、内壁４２ａと外壁４２ｂの二重壁になってい
て、両壁４２ａ，４２ｂの間に環状の空気通路４３が形
成され、また内壁４２ａの筒内は上下に延びる中空の土
砂吸引通路４２ｃとしてその上端に前記バキュ−ムダク
ト１５の先端が接続されている。

【００１７】上記中空筒４２に対し、その外側に、掘削
筒４０が回動可能に嵌合されてありこの掘削筒４０は中
空筒４２の軸線方向には抜け止めされ、その下端部には
筒径を大きくした大径の掘削筒口４０ａが形成されてい
る。この掘削筒口４０ａは、掘削筒４０より大径とする
必要は必しもないが、大径とした方が、掘削中に掘削筒
４０の側面に土圧を受けることがなく、後述する掘削筒
口４０ａの回転も容易となり、さらに掘削後の引き抜き
も容易となるため好ましい。この掘削筒口４０ａは、図
２のＡ−Ａ矢視図である図３に示すように、その下端内
周縁に、前記空気通路４３と連通する圧力空気の噴気口
４５が円周方向の４箇所に下方へ向けて開口されてあり
、また掘削筒口４０ａの下端外周縁には、図３及び図３
のＸ−Ｘ矢視図である図４に示すように、所要巾を有す
る撹乱刃体としての切削チップ４６が上記噴気口４５と
位相をずらして円周方向の４箇所に下方へ突出して固定
されている。切削チップ４６の下端縁を楔状にしておく
ことにより、下方への切り込みが容易となる。

【００１８】そしてこの実施例では、上記昇降体３５に
、支持金具４７を介して固定された油圧モータ４８とト
ルクリミッタ４８ａを備えている。この油圧モータ４８
は、前記トラック１に装備されている油圧系により駆動
して、油圧モータ４８の駆動軸に取付けたピニオンギャ
４９と、これに噛み合う駆動ギャ５０とを介して掘削筒
４０を円周方向の一方向または往復方向に減速回動させ
ている。トルクリミッタ４８ａは、掘削中に掘削筒口４
０ａ又は切削チップ４６に過大な負荷が生じた時に回転
駆動力を空転させて、機器又は地中の配管等の損傷を防
止する。

【００１９】また前記中空筒４２の内壁４２ａと外壁４
２ｂとの間に形成した空気通路４３に連通して、中空筒
４２の上部に空気ホース５１が接続され、図示の実施例
ではその空気ホース５１の先端が、トラック１の車台３
に搭載された前記真空吸引用ブロワ５の排気系と接続さ
れて、ブロワ５からの排気を、ホース５１により空気通
路４３に導き、これを圧力空気として噴気口４５から土
壌面に噴気させるように送風手段が構成されている。

【００２０】次に図５を参照して、切削チップ４６の第
２実施例を説明する。この実施例では、切削チップ４６
は、掘削筒口４０ａの外周部に設けた傾斜溝５０に傾斜
して固定される。傾斜の向きは、図示の如く回転による
切削チップ４６の進行方向に対して前縁が半径方向外側
に、後縁が半径方向内側に傾斜しており、これにより撹
乱された土砂は、切削チップ４６の内面側に当接して掘
削筒口４０ａの回転中心側に押し出され、吸引口である
筒口開口４０ｂに吸引され易くなる。

【００２１】図６は切削チップ４６の第３の実施例であ
り、この実施例において切削チップ４６は、それ自体の
下端に撹乱突起４６ｂを有している。この撹乱突起４６
ｂは掘削筒４０の回転に伴う切削チップ４６の進行方向
に向っており、この撹乱突起４６ｂによって、図示のよ
うに石礫Ｓが掘り起し安くなる。また硬い土壌も破砕し
易くなる。

【００２２】図７による切削チップ４６の第４の実施例
において、切削チップ４６は、掘削筒口４０ａの周縁部
下端を一部下方に延出させることにより形成されている
。図８は図７のＹ−Ｙ矢視図であり、図からも明らかな
ように、掘削筒口４０ａにはその周面に突出するものが
ないから、掘削筒４０の回転が軽快に行われる。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による掘
削装置によれば、空気圧による土壌面の破砕（突き崩し
）機能と、真空力による破砕土砂の吸引排土機能とが、
土壌面に直立された掘削筒４０を介して同時的に進行さ
れるから、掘削対象の土壌中に存在する埋設物を損傷，
破壊しない掘削機として従来使用されていた真空掘削機
に比し、その掘削作業を極めて能率的に遂行できる。特
に掘削筒４０には、掘削筒口４０ａの下端円周縁に、噴
気口４５と併設して下方へ突出する切削チップ４６が設
けられ、且つ掘削筒口４０ａを形成した掘削筒４０は、
これが筒軸を軸線として円周方向へ回動しているので、
上述の切削チップ４６が、土中に介在する石礫等を掘り
出すように撹乱しつつ回動し、この撹乱作用も相俟って
、比較的に硬い土壌面あるいは土中に石礫等が混在する
土壌面においても、空気圧による土壌の突き崩し作用が
極めて効果的に達成され、また撹乱作用により破砕土砂
は気流搬送に容易な細粒状態になるから、土砂の吸引排
土作用も円滑化できる。また切削チップ４６を、掘削筒
口４０ａの回転による進行方向に対し、その前縁が掘削
筒口の半径方向外側に位置し、後縁が同半径方向内側に
位置するよう傾斜させて固設している場合は、撹乱作用
による土壌の破砕効果の他に、更に撹乱した土砂を掘削
筒口４０ａの内部中央（吸込口部）に向けて押すように
動作するので、土中に石礫等が混在している場合、その
混在物を掘削筒口の中央に寄せて効率よく吸引排土でき
るようになる。さらに切削チップ自体の下端に、進行方
向に対して突出する撹乱突起を設ける場合には、上述の
石礫等の掘り出し易くなり、また切削チップが掘削筒口
の周縁部下端を一部下方へ延出して形成している場合に
は、掘削筒口の周縁外部に切削チップが突出しないので
、掘削筒口の回動操作が軽快になり、駆動機構の小形化
が図れる。更に掘削筒口と共に切削チップを回転させて
も、その回転手段にトルクリミッタを備えていることに
より、地中に配管類等の埋設物が存在していても、それ
らの埋設物を損傷，破壊する問題が起らず、安全性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘削装置の実施例を一部断面して
示した全体の側面図

【図２】土壌面の掘削装置を拡大しその一部を断面で示
す側面図

【図３】掘削筒口部分を拡大した側面図

【図４】図３の
Ｘ−Ｘ矢視図

【図５】第２の実施例における図３のＸ−Ｘ矢視図

【図
６】第３の実施例における掘削筒口部分を拡大した側面
図

【図７】第４の実施例における掘削筒口部分を拡大した
側面図

【図８】図７のＹ−Ｙ矢視図

【符号の説明】

１　　トラック　　　　　　　　　　２　　運転席　　
　　　　　　　　　　３　　車台 ４　　エンジン　　　　　　　　　　５　　ブロワ　　
　　　　　　　　　　６　　フィルタ室 ６ａ　　上部の排気室　　　　６ｂ　　下部の吸引室　
　　　６ｃ　　仕切板 ７　　土砂収集室　　　　　　　　７ａ　　土砂流入口
　　　　　　８　　連通管 ９　　フィルタバッグ　　　　１０　　支持板　　　　
　　　　　　１１　　引張コイルスプリング １２　　通路　　　　　　　　　　　　１３　　衝突板
　　　　　　　　　　１４　　扉 １５　　バキュ―ムダクト　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１８　　連結金具 １９　　ヒッチピン　　　　　　２０　　ブ―ム　　　
　　　　　　　２１，２３　　取付板 ２２　　支持架台　　　　　　　　２４　　垂直フレ―
ム　　　　２７　　昇降ガイド支柱 ２７ａ　　ラック　　　　　　　　２８　　油圧シリン
ダ機構２９　　アウトリガ―　　　　３２　　ピニオン
　　　　　　　　３３，３４　　ロ―ラ ３５　　昇降体　　　　　　　　　　３６　　昇降ハン
ドル　　　　４０　　掘削筒 ４０ａ　　掘削筒口　　　　　　４０ｂ　　筒口開口　
　　　　　４２　　中空筒 ４２ｃ　　土砂吸引通路　　４３　　空気通路　　　　
　　　　４５　　噴気口 ４６　　切削チップ　　　　　　４６ｂ　　撹乱突起　
　　　　　４８　　油圧モ―タ ４８ａ　　トルクリミッタ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　５０　　傾斜溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空吸引用ブロワと、該ブロワの吸引
   経路に連通して設けられる土砂収集室と、該土砂収集室
   にバキュームダクトを介して連通される中空の掘削筒と
   を有し、この中空掘削筒は、支持部材により中空軸線を
   土壌面に直立して上下昇降可能に支持し、該掘削筒の下
   端筒口より圧力空気を噴気させて土壌面を空気破砕しつ
   つ、その破砕土砂をバキュームダクトに通じる掘削筒の
   中空筒内に吸引して移送排土するように構成される土壌
   の掘削装置において、上記中空の掘削筒は、その下端部
   に筒径を大きくした掘削筒口を有し、該掘削筒口には、
   下端円周部に送風源と連通して圧力空気を土壌面へ噴気
   させる噴気口と、下端円周縁より下方へ突出して土壌面
   を撹乱する切削チップとを備えると共に、掘削筒口を円
   周方向へ回転させる手段とを備えてあり、且つ上記切削
   チップは、掘削筒口の下端外周縁に沿う円周上の複数個
   所に下方へ突出して固設していることを特徴とする土壌
   の掘削装置。
2. 【請求項２】　　切削チップは、所要巾を有し、掘削筒
   口の回転による進行方向に対し、前縁が掘削筒口の半径
   方向外側に位置し、後縁が同半径方向内側に位置するよ
   う傾斜させることにより、撹乱した土砂を掘削筒口の内
   側に向けて押すように固着していることを特徴とする請
   求項１記載の土壌の掘削装置。
3. 【請求項３】　　切削チップは、所要巾を有し、その下
   端に、掘削筒口の回転による進行方向に対して突出した
   撹乱突起を有することを特徴とする請求項１又は２記載
   の土壌の掘削装置。
4. 【請求項４】　　切削チップは、掘削筒口の周縁部下端
   を一部下方へ延出させることにより掘削筒口と一体的に
   形成していることを特徴とする請求項１，２又は３記載
   の土壌の掘削装置。
5. 【請求項５】　　掘削筒口を回転させる手段には、切削
   チップが地中の埋設物に当接した際に回転を停止するト
   ルクリミッタを備えることを特徴とする請求項１，２，
   ３又は４記載の土壌の掘削装置。