JPS63201215A - ケ−ソン工事用掘削機 - 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〕 この発明は、土木建設機械として利用される掘削機、と
くにニューマチックケーソン工事におけるケーソン底部
の作業室内で使用する天井走行式のケーソン工事用掘削
機に関するものである。

〔従来の技術〕

周知の通り、ニエーマチックケーソン工法は、河床また
は河川に近接した場所において、基礎構築物を構築する
場合に利用される工法で、湧水や地下水を排除しながら
ケーソンを所定の地盤まで沈設させて、基礎構築物を構
築する工法である。

すなわちケーソンの底部に耐圧性を備えた作業室を設け
、この作業室に地下水圧に相当する圧縮空気を送り込み
、その空気圧をもって作業室内への地下水の浸入を排除
しながら、作業室底部を掘削し、順次ケーソンを沈設し
て基礎構築物を構築していくものである。

したがって、掘削作業を行う作業者は、常に高圧の空気
中で作業を行うことになり、長時間の作業は困難で、作
業能率はもとより潜画病等労働安全を保持する上に問題
があった。

そこで近年この問題を解消するため、掘削作業の機械化
、とくに無人化が指向されてきた０例えば、作業室内に
ドーザ−ショベル系の掘削機を持ち込むとか、作業室の
天井、すなわちケーソンのスラブ下面に天井走行式の掘
削機を取付けて、この天井走行式の掘削機で掘削作業を
行うという試みである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、前者のドーザ−ショベル系による掘削は、走
行方式がキャタピラ方式であるため、掘削面が軟弱土質
の場合は、走行性に難点があった。

また、後者の天井走行式の掘削機の場合は、掘削機とし
ての主要な役割を持つ掘削工具が、掘削用バケットで構
成され、いわゆるパワーショベル方式のものであるため
、掘削面が軟弱土質の場合はともかく、硬質地盤の場合
は、不向きで、あるといった問題点があった。

いずれにしても、これまでに提案されてきたケーソン工
事における掘削機では不充分で、さらに改善されたケー
ソン工事用掘削機の開発が要望されている。

そこで本発明者は、ケーソン工事の掘削作業が、きわめ
て制約された作業環境であることを前提として、 （１）　　掘削機の走行方式の適応性 （２）掘削土質に対する掘削工具の適応性（３）　　掘
削排土の排出手段 （４）　　掘削動作および掘削面の形状とくに掘削精度
とケーソン刃口の下掘削への適応性 などの技術課題を配慮し、次のような無人化指向のケー
ソン工事用掘削機を開発したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

その技術手段の特徴とするところは、まずケーソン底部
の作業室を構成するスラブ下面に、走行自在な旋回架台
を懸架し、この旋回架台に伸縮自在で、しかも傾動自在
な掘削アームを取付け、この掘削アームの先端に、回転
バケットまたはカッタローダを取替自在に装備した回転
装置を設け、さらに前記回転バケットまたはカッタロー
ダにより掘削した排土を受けるベルトコンベアからなる
排土搬送装置を、前記掘削アームの伸縮に連動して伸縮
できるように構成して掘削アームに設けたことを特徴と
する天井走行式の掘削機に構成したことにある。

さらに前記旋回架台には排土ホッパを組付けるとともに
、この排土ホッパと前記掘削アームの伸縮に連動して伸
縮作動するベルトコンベアからなる前記排土搬送装置と
の間に、ベルトコンベアを架設して排土を一旦排土ホツ
バに積載するように構成したものである。

〔作用〕

次に本発明によるケーソン工事用掘削機の作動ないしそ
の機能性について説明する。

まず、本発明の掘削機はケーソンの底部に設けられる作
業室のスラブに懸架される天井走行式に構成しであるた
め、掘削面の土質に関係なく、走行性が確保されること
である。

また、掘削アームは、旋回架台に対し、伸縮自在で、し
かも傾動自在に構成されているため作業範囲が広く、と
くに掘削アームには、前記伸縮機能と傾動機能の外に、
旋回架台による旋回機能も備えられているため、平面状
掘削はもちろんケーソン底部の刃口下の掘削が可能であ
る。

次に掘削アームの先端部で、掘削の主役を分担する工具
を、回転バケットまたはカンタローダに取替え自在に装
備させであるため、掘削面が軟弱土質の場合は回転バケ
ットを、逆に硬土質の場合はカンタローダに切り替えて
使用することができ、掘削土質への適用性が拡大され、
能率的な掘削作業を行うことができるものである。

さらに、前記掘削工具により掘削された排土は、掘削ア
ームに架設したベルトコンベア、とくにその掘削アーム
の伸縮に連動して伸縮作業するベルトコンベアをもって
構成した排土搬送装置により連続的に搬出して掘削作業
ができ、しかもそれを排土ホッパに一旦積載してケーソ
ン外部へ搬出させるような構成となっているため、排土
処理がきわめて効率的で１掘削、１排土処理が可能であ
る。

〔実施例〕

次に本発明のケーソン工事用掘削機を実施例に基づいて
、具体的に説明する。

第１図は、本発明に係るケーソン工事用掘削機を、ケー
ソン工事における作業室ｌの天井スラブ２に走行自在に
懸架して示す側面図で、３は走行レールである。

まず旋回架台４は、前記天井スラブ２の走行レール３に
懸架される走行台車５の下面に、旋回ギヤ６を介して組
付けられている。

７は前記走行台車５の走行輪、８はガイドローラ、９は
走行台車５の制動装置で、１０は旋回架台４の旋回作動
を行う油圧駆動方式の作動用モータである。

次に掘削アーム１１は、基端を前記旋回架台４に連結ピ
ン１２をもって連結し、先端に回転バケットまたはカン
タローダの掘削工具１３を取替え自在に装備した回転装
置１４をもって構成されている。

なお、この掘削工具１３は、回転装置１４を内蔵したユ
ニットに構成され、前記掘削アーム１１の先端に着脱自
在に組付けることができる構造となっている。

また回転装置１４は、油圧モータをもって構成され、後
述する掘削アーム１１の伸縮作動や傾動作動を行う操作
シリンダなどの油圧源に接続され駆動されるように構成
されている。

次に掘削アーム１１の伸縮操作機構は、第２図で示すよ
うにまず掘削アーム１１自体を、基端部側のアームホル
ダｌｌａと、先端部側に相当する伸縮アームｌｌｂとの
二つの部材で構成し、前記アームホルダｌｌａに伸縮ア
ームｌｌｂを差込み、その差込んだ伸縮アームｌｌｂの
基端部とアームホルダｌｌａとの間に、油圧式の操作シ
リンダ１５Ａを設け、この操作シリンダ１５Ａにより伸
縮作動が行われるように構成しである。

すなわち、アームホルダｌｌａ側に固定した操作シリン
ダ１５Ａのピストンロッド１５ａを、伸縮アームｌｌｂ
の基端部に連結させ、操作シリンダ１５Ａを作動するこ
とにより掘削アーム１１が伸縮するように構成されてい
る。

次に掘削アーム１１の伸縮に連動して伸縮作動する排土
搬送装置１６は、まず第２図で示すように掘削アーム１
１の先端寄り、すなわち伸縮アームｌｌｂの先端寄りと
、アームホルダｌｌａの後端寄りに、ガイドローラ１８
および１９．２０をそれぞれ枢着し、このガイドローラ
１８および１９．２０間に、長目にしたエンドレスのベ
ルトコンベア２１を掛けまわし、次に前記アームホルダ
１１ａ側の２個のガイドローラ１９．２０の間に、テン
ションローラ２２を設け、このテンションローラ２２を
アームホルダｌｌａ側に取付けた操作シリンダ１５Ｂの
ピストンロッド１５ｂに連結し、この操作シリンダ１５
Ｂを作動させることにより、テンションローラ２２を移
動させ、伸縮作動できるように構成しである。

そして掘削アーム１１とベルトコンベア２１の伸縮作動
を連動させるため前記掘削アーム１１の操作シリンダ１
５Ａとベルトコンベア２１の操作シリンダ１５Ｂを同期
して作動するように構成されている。なお、その作動の
詳細は油圧操作系統図に基づいて後述する。

２３は掘削アーム１１のアームホルダｌｌａ側に設けた
テンションローラ２２のガイド溝であり、２４はベルト
コンベア２１の中間ガイドローラ、２５は伸縮ホルダｌ
ｌｂ側に設けたベルトコンベア２１の保持枠である。

なお、このベルトコンベア２１を駆動するための動力は
、前記アームホルダｌｌａ側のガイドローラ１９に油圧
モータ（図示せず）を連係させ、この油圧モータにより
駆動するように構成されている。

次に前記ベルトコンベア２１からなる排土搬送装置１６
よりの排土を、さらに旋回架台４に設けた排土ホッパ２
６へ移送するため、前記排土搬送装置１６と排土ホッパ
２６との間に第１図で示すようなベルトコンベア２７が
架設されている。

排土ホッパ２６は、底部を観音開き形式に構成し、適時
油圧による操作シリンダ（図示せず）により開閉操作で
きるように構成し、ケーソン外への排土搬出用バケット
に接続できるようになっている。

また掘削アーム１１を傾動操作するための機構は、第１
図で示すように、掘削アーム１１のホールドアームｌｌ
ａ側と、旋回架台４より張り出したアーム２８との間に
、操作シリンダ１５Ｃを設け、この操作シリンダ１５Ｇ
を伸縮作動させることにより、掘削アーム１１が連結ピ
ン１２を支点として傾動する構成としである。

なお本発明は、以上のように掘削アーム１１の伸縮操作
および旋回ないし傾動操作さらに掘削工具１３すなわち
回転バケットまたはカッタローダ駆動用の回転装置１４
．さらには排土搬送装置１６の伸縮機構等すべてが油圧
モータ、操作シリンダ等の機器よりなる油圧駆動機構を
もって作動操作されるよう構成している。

そしてそれらの油圧駆動機構を構成する機器と作動油の
圧力源とを油圧配管系で接続するとともに、地上に設け
た油圧回路の切換制御弁および操作制御盤によってコン
トロールできるように構成されている。

次に、そのコントロールシステムを掘削アーム１１の伸
縮操作と、これに連動して伸縮作動する排土搬送装置１
６すなわちベルトコンベア２１の伸縮作動を第４図で示
す油圧操作系統図に基づいて説明する。

まず第４図において３１は掘削アーム１１の伸縮操作と
排出搬送袋！１６すなわちベルトコンベア２１の伸縮操
作を行うための作動油圧のパワー源となる油圧モータで
ある。

３２はこの油圧モータ３１よりの作動油の流れを切換え
るための手動操作型の切換制御弁、３３は前記掘削アー
ム１１とベルトコンベア２１の伸縮作動を連動して行わ
せるための油圧分配ユニットである。

なおこの油圧分配ユニット３３は、主油圧シリンダ３３
Ｃのピストンロッド３３ｂの上端に、水平連結材３３ｃ
を直結して油圧ジヤツキを形成し、この油圧ジヤツキの
水平連結材３３ｃの上下に、さらに副油圧シリンダ３４
Ｄ、３４Ｅを設け、それぞれの副油圧シリンダ３４Ｄお
よび３４Ｅのピストンロッド３４ｄおよび３４ｅを、前
記水平連結材３３ｃに直結させ、主油圧シリンダ３３Ｇ
を作動させることにより副油圧シリンダ３４Ｄおよび３
４Ｅに均等な油圧が負荷されるように構成されている。

そして、この油圧分配ユニット３３により均等に分配さ
れた作動油を掘削アーム１１を伸縮作動させるための操
作シリンダ１５Ａと、ベルトコンベア２１を伸縮作動さ
せるための操作シリンダ１５Ｂにそれぞれ送り込むよう
に油圧配管で接続させている。

なお操作シリンダ１５Ａおよび１５Ｂには、それぞれポ
テンショメータからなるストローク計３５が組込まれ、
掘削アーム１１とベルトコンベア２１の伸縮量を計測で
きる構成となっている。

また油圧分配ユニット３３と操作シリンダ１５Ａおよび
１５Ｂとを結ぶ配管系には、圧力計３６と圧力スイッチ
３７ａ、３７ｂと、補助油圧ポンプ３８が接続され、双
方の操作シリンダ１５Ａ。

１５Ｂがバランスよく作動するように配慮されている。

さらに３７ｃと３７ｄは油圧ポンプ３１と前記油圧分配
ユニット３３との間に設けた圧力スイッチである。３９
は油圧ポンプ３１と油圧分配ユニット３３との間に設け
たリリーフバルブ４０ａ。

４０ｂと、流量調整弁４１８．４１ｂと、減圧弁４２ａ
、４２ｂをもって構成した流量および圧力の補償回路で
ある。

なお、前記ストローク計３５．圧力計３６をはじめとす
る各機器は、第４図で示すように制御盤４３に集約され
、地上で集中コントロールできるよう構成されている。

また操作シリンダ１５Ａ、１５Ｂ、副油圧シリンダ３４
Ｄ、３４Ｂは、いずれも復動型の片側ロッド式操作シリ
ンダで、しかもそれぞれ同一容量のシリンダをもって構
成され、ストロークを同一とすることができるよう配慮
されている。

次に、掘削アーム１１とベルトコンベア２１の伸縮作動
の操作要領を説明する。

まず手動操作型の切換制御弁３２を操作して回路をボー
ト３２ａに入れる。すると油圧モータ３１よりの油圧が
、油圧分配ユニット３３の主油圧シリンダ３３Ｃを作動
し、すなわち油圧ジヤツキを上方に作動させ、水平連結
材３３ｃに直結された副油圧シリンダ３４Ｄおよび３４
Ｅを上下方向にしかも均等に作動させる。

ところで副油圧シリンダ３４Ｄは、掘削アーム１１を伸
縮操作する操作シリンダ１５Ａに接続され、他方の副油
圧シリンダ３４Ｅは、ベルトコンベア２１のテンション
ローラ２２に直結された操作シリンダ１５Ｂに、それぞ
れ接続されているため、掘削アーム１１およびベルトコ
ンベア２１を第４図で示すＦ方向に同一のストロークを
もって同時に伸張させる。すなわち掘削アーム１１とベ
ルトコンベア２１を同時にＦ方向に伸張させる。

逆に切換制御弁３２のポートを３２ｂ側に切換え操作す
ると、前記掘削アーム１１およびベルトコンベア２１は
Ｂ方向に、すなわち縮み方向に作動するものである。

すなわち、切換制御弁３２を操作することにより、掘削
アーム１１とベルトコンベア２１を連動して伸縮操作す
ることができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるケーソン工事用掘削
機は、 （１１ケーソンの作業室天井のスラブに、いわゆる天井
走行方式をもって懸架されるものであるため、掘削面の
土質に関係なく作業走行性を確保することができる。

（２）　　掘削工具を回転バケットまたはカッタローダ
の何れもが利用できる構成となっているため、掘削面の
土質に関係なく掘削作業ができ、掘削機としての適応性
が広い。

（３）掘削アームに伸縮機能、傾動機能さらに旋回架台
、走行台車による旋回機能、走行機能の複合機能を備え
であるため、作業エリアとしてきわめて制約のあるケー
ソン作業室の掘削機として効率性９機能性の高い掘削作
業を確保することが可能である。

とくに水平掘削、ケーソン刃口の下掘削が可能で、掘削
面の精度も高く、したがってケーソンのバランスある沈
下を確保することができる。

（４）掘削アームと排土を搬出するベルトコンベアが連
動して伸縮作動するため排土処理が効率的で、その結果
、掘削作業の効率が高い。殊に排土を一旦排土ホツバに
積載プールする構成としているため、排土処理すなわち
一掘削一排土搬出が可能で、全体としての掘削作業がき
わめて効率的である。

（５）掘削機の駆動操作機構が、油圧操作方式であるた
め、作動油の圧力源となる油圧モータや切換制御弁およ
び関連の計測機器を地上に設け、これと掘削機とを油圧
配管系で接続する構成とすることにより遠隔制御操作へ
の対応が容易で、いわゆる無人化指向の掘削機として適
応することができる。

以上のように、本発明によるケーソン工事用掘削機は、
従来試みられてきたドーザ−ショベル系の掘削機やパワ
ーショベル方式の掘削機によっては、実現することが困
難であった無人化掘削機としての技術課題を解決したも
ので、今後のケーソン工事に大きく貢献することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るケーソン工事用掘削機の側面図、
第２図は伸縮機能を備えた掘削アームの側面図、第３図
は第２図におけるＸ−Ｘ線縦断正面図、第４図は掘削ア
ームとベルトコンベアからなる排土搬送装置の伸縮作動
を連動させるための油圧操作系統図である。 １・・・作業室　　　　　　２・・・天井スラブ３・・
・走行レール　　　　４・・・旋回架台５・・・走行台
車　　　　　６・・・旋回ギヤ７・・・走行輪　　　　
　　８・・・ガイドローラ９・・・制動袋Ｗｔ１０・・
・作動用モータ１１・・・掘削アーム　　　　ｌｌａ・
・・アームホルダ１１ｂ・・・伸縮アーム　　　１２・
・・連結ピン１３・・・掘削工具　　　　　１４・・・
回転装置１５Ａ、　１５Ｂ、　１５Ｃ・・・操作シリン
ダ１５ａ、１５ｂ・・・ピストンロンド １６・・・排土搬送装置 １Ｂ、　１９．２０・・・ガイドローラ２１・・・ベル
トコンベア　　２２・・・テンションローラ２３・・・
テンションローラガイド溝 ２４・・・中間ガイドローラ　２５・・・保持枠２６・
・・排土ホッパ　　　　２７・・・ベルトコンベア２８
・・・アーム　　　　　　３１・・・油圧モータ３２・
・・切換制御弁　　　　３３・・・油圧分配ユニット３
３Ｃ・・・主油圧シリンダ　３３ｃ・・・連結材３４Ｄ
、３４１Ｅ・・・副油圧シリンダ３４ｄ、　３４ｅ・・
・ピストンロンド３５・・・ストローク計　　　３６・
・・圧力計３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ　・−圧力
スイッチ３８・・・補助油圧ポンプ　　３９・・・補償
回路４０ａ　、　４０ｂ・・・リリーフパルプ４１ａ、
４１ｂ　・”流ｆｉ１ｍ整弁　４２ａ、４２ｂ　・・・
減圧弁４３・・・制御盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）天井に懸架して走行する旋回架台に伸縮自在な掘
   削アームを取付け、この掘削アームの先端部に、回転バ
   ケットまたはカッタローダを取替え自在に装備する回転
   装置を設け、かつ前記回転バケットまたはカッタローダ
   により掘削した排土を受けるベルトコンベアからなる排
   土搬送装置を、前記掘削アームの伸縮に連動して伸縮で
   きるように構成して掘削アームに設けたことを特徴とす
   るケーソン工事用掘削機。
2. （２）掘削アームを旋回架台に傾動自在に取付けた特許
   請求の範囲第１項記載のケーソン工事用掘削機。
3. （３）旋回架台に排土搬送装置に接続する排土ホッパを
   設けた特許請求の範囲第１項および第２項記載のケーソ
   ン工事用掘削機。