JPH0532537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地表より地中に向けて垂直方向に穴
を掘り取ることができ、しかも構成する要素を少
なくすることができる掘削機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

建設現場や土木作業においては、地面の表面よ
り垂直に深い穴を掘り取る作業が多いものであつ
た。例えば、電柱や杭のための穴や上下水道の本
管に接続するためのマンホールの穴を掘り取る作
業は極めて多いものであつた。

従来においては、このような穴を掘り取る作業
のためには人力によりスコツプ等で掘り取ること
が多いものであつたが、極めて効率の悪いもので
あつた。また、機械化のため近年ではバツクホー
と呼ばれるアームの先端にバケツトを取り付けた
掘削機も盛んに用いられてきている。

しかしながら、これらのバツクホーの機構では
その装置が極めて大掛りとなり、重量も嵩むもの
であつた。

このため、例えば送電線の鉄柱を建設するため
にその基礎工事となる穴を掘り取る作業では、山
中にバツクホーを移動するためにそのバツクホー
を分解して軽量化し、ヘリコプター等を利用して
移動させていた。従つて山が深くて掘削機を機械
力で持ち運べない場所においては、相変わらず人
力で掘削作業が行われており、極めて効率の悪い
ものであつた。

また、市街地等においてもバツクホーを使用と
するなればその車体が移動できる程度の幅がある
道路を必要とし、奥まつた場所や極めて狭い場所
等においてはバツクホーを使用することはでき
ず、作業効率を向上させることができにくいもの
であつた。

このため、バケツトを取り付けたブームを２関
節で揺動させることができる構造の掘削機にも考
えられている（例えば、特開平１−210524号、特
開平１−190834号など）。しかしながら、これら
の掘削機ではブームを支えるための支柱の構造は
門形をしたやや四角形状をしたものであり、使用
する部材が多くなるとともに、ブームに加わる力
が大きくなれば各支柱が撓み強度を持たせるため
には重量が嵩むものであつた。

〔発明が解決使用とする課題〕

本願の発明では、上述のような土砂を掘り取る
掘削作業において、人力でしかできなかつた作業
を機械化することで掘削作業の効率化を図ること
を目的としている。そして、ブーム体を支える支
柱の構造を簡略化させることで、大きな応力を支
えることができるようにし、極めて狭い範囲での
掘削を可能とする掘削機を提供するものである。

〔発明を解決するための手段〕

本発明では、地面上に載置される基台と、この
基台の対向する上部において、揺動自在に支持さ
れた一対の支柱と、この両支柱の先端をややハの
字形になるように傾斜させて、その両端で連結さ
せた頭部と、この頭部に載置され、その長さ方向
に伸縮できるとともに、前記頭部に対して上下方
向に揺動できるブーム体と、このブーム体の先端
に取り付けられたバケツトから構成されたことを
特徴とする掘削機を提供するものである。

〔作用〕

本発明では、機材の上部に一対の支柱を揺動自
在に連結しておき、この支柱の両先端を集合させ
下方にハの字形に開いたトラス構造をもたしてい
る。このため、両支柱の先端間に架け渡して水平
方向に伸びる支軸が不必要となり、構成が簡単と
なる。また、三角形に支柱を配置しているため、
応力は各支柱の長さ方向に沿つて伝えられ、撓み
が生ぜず、支柱を軽量化させることができるもの
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。

地面上に載置されるフレーム１はコの字形状に
折り曲げられており、その四隅の下面にはそれぞ
れローラ２が軸支してあり、フレーム１を自由に
移動させることができる。

このフレーム１は前方に向けて開口したコの字
形をしており、対向する二つの辺の両面にはそれ
ぞれ支柱３，４がボールジヨイント５，６によつ
て揺動自在に軸支されている。このボールジヨイ
ント５，６は前後方向および左右方向に自由に回
動できるものである。そして、両支柱３，４はそ
れぞれフレーム１の中心方向に向けられ、ややハ
の字形になるよう傾斜させられていて、支柱３，
４の上端にはボールジヨイント７，８を介して頭
部９に連結されている。この頭部９は断面四角形
状をした細長い形状をしており、この頭部９には
円盤形をした保持板１０が固定されており、この
保持板１０の外周に沿つてリング状をした回転体
１１が回転自在に噛み合わせてある。また、頭部
９の上面には油圧モータ１２が取り付けてあり、
この油圧モータ１２によつて回転体１１が回転さ
せられている。

また、この回転体１１の外周にはブーム体１３
が取り付けられており、このブーム１３の前記回
転体１１と同時に回転できるものであり、ブーム
体１３は元ブーム１４、中ブーム１５、先ブーム
１６の３つの部材より構成されている。これらの
元ブーム１４、中ブーム１５、先ブーム１６のそ
れぞれの断面は四角形状をしていて、それぞれは
テレスコピツク状に挿入されており、その長さ方
向に伸縮できる構成となつている。そして、元ブ
ーム１４の内部は油圧シリンダ１７が挿入してあ
り、この油圧シリンダ１７の伸縮力によつて中ブ
ーム１５、先ブーム１６がそれぞれ元ブーム１４
に対して摺動させられるようになつている。ま
た、前記先ブーム１６の先端には土砂を掴み取る
ことができるバケツト１８が連結してある。

先に、第２図は第１図における正面図を示すも
のであり、支柱３，４は、それぞれフレーム１に
対して傾斜させられており、支柱３，４によつて
三角形の形状に組立てられている。

また、第３図は前記保持板１０と回転体１１付
近の構造を示すものである。

頭部９の断面はやや四角形状をしているが、こ
の頭部９の中央付近には間隔をおいて二つの保持
板１０が回転しないように固定されている。そし
て、前記回転体１１は全体がリング状をしてお
り、その両側には内径を前記保持板１０の外径と
ほぼ同一した摺動溝２０が切り込まれており、さ
らに回転体１１の内周中央には内歯車２１が固定
されている。そして、前記油圧モータ１２の出力
軸２２は保持入１０を貫通して回転１１方向に向
かつており、その出力軸２０の先端には駆動歯車
２３が固定してある。そして、この駆動歯車２３
は前記内歯車に噛み合わせてある。

そして、第４図は、第３図における内歯車２１
と駆動歯車２３の噛み合い状態を示す断面図であ
る。

この場合、頭部９の中心軸と回転体１１の中心
軸を一致させており、同時に内歯車３１もその回
転中心を頭部９の回転軸と一致させてある。そし
て、この内歯車３１に駆動歯車３３の外周が噛み
合わせてあり、駆動歯車３３を回転させることに
よつて、回転体１１全体が保持板１０を両側で支
えられながら回転することになる。

次に、第５図は本実施例における油圧系統の配
管を示すものである。

圧力油を貯蔵する油タンク４０は油圧ポンプ３
１の給油側に連通しており、この油圧ポンプ４１
は原動器４２によつて作動されている。この油圧
ポンプ４１の吐出側はそれぞれ切換弁回路４３，
４４，４５に連結されており、各切換弁回路４
３，４４，４５の排出側は前記油タンク４０に回
収されている。この切換弁回路４３には前記油圧
シリンダ１７が接続されており、切換弁回路４４
には前記油圧シリンダ１９，２０が並列に接続さ
れており、切換弁回路４５には前記油圧モータ１
２が接続されている。また、マイコン等を収納し
た中央制御回路４６の出力は、それぞれ切換弁回
路４３，４４，４５に独立して制御信号が伝えら
れている。また、この掘削機全体を制御するため
の操作器４７はブーム体１３を伸縮するための伸
縮釦、およびブーム体１３を頭部９に対して上下
に揺動されるための揺動釦がそれぞれ独立して設
けてあり、この操作器４７の出力は前記は中央制
御回路４６に伝えられている。

次に、本実施例の動作を第６図によつて説明す
る。

原動器４２によつて油圧ポンプ４１が作動され
ると、油タンク４０より吸入された圧力油は各切
換弁回路４３，４４，４５に伝えられる。ここに
おいて、操作器４７を操作してブーム体１３を伸
縮させたり揺動させたりすることにより、地面の
下方に向けて必要とする大きさの穴を掘削させる
ことができる。

まず、バケツト１８による掘削の連続動作を第
３図イ，ロ，ハ，ニの順で説明する。

まず、第６図イでは掘削機が停止した状態を示
すものであり、その状態において掘削機全体をロ
ーラ２によつて移動させることにより、掘削機全
体を道路または地面の上を転動させて移動させる
ことができる。このイの状態において掘り取ろう
とする穴Ｘの上部にフレーム１を固定する。そし
て、操作器４７の釦の内、ブーム体１３を下方に
向けるための釦を押すと、中央制御回路４６はこ
の制御信号を検知し、切換弁回路４４，４５をそ
れぞれ適当なタイミングで制御し、油圧ポンプ３
１からの圧力油を油圧シリンダ１９，２０および
油圧モータ１２に共通する。

すると、まず油圧シリンダ１９，２０がその長
さを縮小し、支柱３，４をボールジヨイント５，
６を中心として回転するように傾ける。このた
め、支柱３，４は第６図イにおいてＡ方向に傾く
ことになり、支柱３，４によつて保持されている
ブーム１３はその全体が掘削機の後方に少し移動
することになる。同時に、油圧モータ１２が作動
することで油圧モータ１２の回転出力が出力軸３
２で駆動歯車３３を回転させ、内歯車３１を従動
させる。これにより、内歯車３１に固定してある
回転体１１は回転し、ブーム体１３を少し下方に
向けて傾斜させ、ブーム体１３の先端が地面の方
に向くように傾斜させる。

このようにして、油圧シリンダ１９，２０、油
圧モータ１２が共同して作動し、ブーム体１３を
後ろに少し移動させて傾斜させた状態が第６図ロ
で示す状態である。

次に、この第６図ロの状態ではブーム体１３の
全体が傾斜し、しかも後方に移動した状態となる
ので、バケツト１８は穴Ｘの開口部上方に位置す
ることになる。そして、この状態のときに中央制
御回路４６はその状態を検出し、油圧モータ１２
の回転方向を同一とさせたまま油圧シリンダ１
９，２０をそれぞれ伸張させ、支柱３，４をそれ
ぞれ元の状態に戻すように第６図ロで示すＣ方向
に回動させる。このため、支柱３，４の回転方向
Ｃと、ブーム体１３の回転方向Ｂが一致し、両者
の回転速度を調整すべく中央制御回路４６が切換
弁回路４４，４５を制御することで、バケツト１
８が常時穴Ｘの上方に位置するうように同調させ
ながらブーム体１３全体を垂直になるように起立
させる。

そして、油圧モータ１２の回転力と油圧シリン
ダ１９，２０の押し上げる力によつて支柱３，４
が垂直となつたときにブーム体１３は地面に対し
て垂直に起立し、第６図ハで示す状態となる。

この状態においては、バケツト１８は穴Ｘの開
口部中央に位置し、ブーム体１３はこの穴Ｘの掘
り取られている方向に垂直となつて位置すること
になる。このようにして、支柱３，４がフレーム
１に対して垂直に復帰し、ブーム体１３はフレー
ム１に対して垂直に位置した時に中央制御回路４
６は切換弁回路４４，４５の制御を提出する。

次に、バケツト１８を穴Ｘの内部に挿入するた
めには、操作器４７のうちブーム体１３を伸ばす
ための釦を押し、その制御信号を中央制御回路４
６に伝える。中央制御回路４６では、その信号に
より切換弁回路４３にその制御信号を伝え、油圧
シリンダ１７に油圧を供給する。これにより、ブ
ーム体１３を構成している中ブーム１５、先ブー
ム１６は、元ブーム１４より押し出され先ブーム
１６の先端に連結してあるバケツト１８が第６図
ハ中のＤ方向に向けて押し出されることになる。

そして、第６図ニで示すようにバケツト１８が
穴Ｘの底にまで達し、押しつけられたバケツト１
８が穴Ｘの底にある土砂を掴みとる直前の状態を
示すものである。そして、バケツト１８が穴Ｘの
底に達したとき、図示しない油圧機構によりバケ
ツト１８を広げると同時に土砂を掘り取り、バケ
ツト１８で土砂を掴み取る作業をさせる。

この後、バケツト１８を穴Ｘより引き上げ、地
表上に掘り取つた土砂を排除させることにより、
穴Ｘをより深く掘り進むことができる。そして、
バケツト１８を第６図イで示す状態にまで戻す作
業は前述とは逆に、ブーム体１３を縮小させ、支
柱３，４を揺動させるとともに回転体１１を回転
させ、バケツト１８が穴Ｘの側面や開口部分に接
触しないようにして持ち上げることができる。

上述の一連の動作により、支柱３，４とブーム
体１３を揺動および伸縮させることにより、バケ
ツト１８を穴Ｘに挿入して土砂を掘り取ることが
できる。

次に、第７図は本発明の他の実施例を示すもの
であり、第１図と共通する部分については同一の
番号を付して説明している。

前記フレーム１の対向する辺の上部には、ボー
ルジヨイント５，６を介して油圧シリンダ５０，
５１が揺動自在に連結してあり、この油圧シリン
ダ５０，５１のシリンダロツド５２，５３の先端
はそれぞれ内側に傾斜させられてあり、頭部９の
下面に固定してあるボールジヨイント７，８に揺
動自在に連結させてある。

この構成においては、油圧シリンダ１９，２０
をそれぞれ動作させるとともに、油圧モータ１２
を回転させることにより前述の第６図に示すのと
同じ動作をし、バケツト１８を穴Ｘの内部に挿入
することができる。

次に、この実施例においてはブーム体１３全体
を左右方向に移動させいわゆる際掘りをすること
ができる。

この場合においては、油圧シリンダ５０を縮小
してシリンダロツド５２を縮め、同時に油圧シリ
ンダ５１に圧力油を供給してシリンダロツド５３
を伸張させる。これにより、第８図Ｅで示す方向
に頭部８は移動し、ブーム体１３全体がフレーム
１の側面方向に移動させることができる。この方
法では、掘り取る穴Ｘの側面を拡大して掘り取る
ことができる。

また、これとは逆に油圧シリンダ５０に圧力油
を供給し、油圧シリンダ５０の圧力油を排出する
ことで第８図中Ｆ方向に頭部９を移動させ、反対
側の側面にブーム体１３を移動させることもでき
る。

〔効果〕

本発明の上述のように構成したので構成する部
材を少なくし、ブーム体を三角形の頂部に保持で
きるようにしたので、支柱に加えられる力がその
長さ方向に加えられ、支柱が撓むことがなく、装
置全体を軽量化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を示す掘削機の斜視
図、第２図は同上の正面図、第３図は同上の頭部
の駆動機構を示す分解斜視図、第４図は同上の側
断面図、第５図は油圧系統の配管を示す回路図、
第６図は本実施例の各部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斜視図、第８図
は他の実施例においてブーム体を左右方向に移動
させた状態を示す説明図である。 １……フレーム、３，４……支柱、９……頭
部、１０……保持板、１１……回転体、１２……
油圧モータ、１３……ブーム体、１４……元ブー
ム、１５……中ブーム、１６……先ブーム、１７
……油圧シリンダ、１８……バケツト、１９，２
０……油圧シリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地面上に載置される基台と、この基台の対向
   する上部において、揺動自在に支持された一対の
   支柱と、この両支柱の先端をややハの字形になる
   ように傾斜させて、その両端で連結させた頭部
   と、この頭部に載置され、その長さ方向に伸縮で
   きるとともに、前記頭部に対して上下方向に揺動
   できるブーム体と、このブーム体の先端に取り付
   けられたバケツトから構成されたことを特徴とす
   る掘削機。