掘削装置及び掘削方法
【課題】容易かつ効率的に横溝を掘削し、排土の処理も容易に行えるようにする。
【解決手段】回転軸３の周りに螺旋羽根４の設けられた掘削スクリュー２を地面から一定の深さまで地中に挿入し、掘削スクリュー２の鉛直状態を維持したまま回転駆動させて水平に移動する。この際、掘削スクリュー２の後部側に、螺旋羽根４の外周縁と一定の隙間を空けて排土カバー１０を配置する。前記掘削スクリュー及び前記排土カバーとは、進行方向の前方に配されて、地面を押し付ける保持体に接続されて、これらの姿勢が一定に保たれる。
【解決手段】回転軸３の周りに螺旋羽根４の設けられた掘削スクリュー２を地面から一定の深さまで地中に挿入し、掘削スクリュー２の鉛直状態を維持したまま回転駆動させて水平に移動する。この際、掘削スクリュー２の後部側に、螺旋羽根４の外周縁と一定の隙間を空けて排土カバー１０を配置する。前記掘削スクリュー及び前記排土カバーとは、進行方向の前方に配されて、地面を押し付ける保持体に接続されて、これらの姿勢が一定に保たれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面を掘削して横溝を形成するための掘削装置及び掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地面から所定の深さの位置にパイプライン等を埋設するには、一定の深さの横溝を掘削するか、縦坑を掘削した後、この縦坑の周壁から水平に延びる横坑を掘削することが従来から行われている。そして、地面から比較的浅い位置にパイプラインを埋設する場合には、一定の深さの横溝を掘削することが一般的に行われている。
【０００３】
従来、油圧ショベルを使用して横溝を掘削する工法が多くの場合採用されてきた。即ち、地面を掘削し、掘削により発生する排土をダンプトラックに積載する工程を油圧ショベルに行わせる工法である。
【０００４】
近年、油圧ショベルの操作が容易になったとはいえ、一定の幅、一定の深さに横溝を掘削するには依然として操作に熟練を要し、油圧ショベルのオペレータの確保が困難である。また、油圧ショベルで掘削を行う場合、バケットの上下運動、アッパーフレームの旋回運動を伴う。このため、掘削作業を行う地点では安全を確保するための広いスペースが必要となる。
【０００５】
他方、油圧ショベルを使用することなく溝を掘削する掘削装置として、スプロケットで無端チェーンを回転駆動させて岩盤等を削岩して溝を形成する掘削装置が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の掘削装置は、無端チェーンを地中に挿入し、チェーンの回転を利用して岩盤等を削岩しながら溝を掘削するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１１１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
確かに、特許文献１に開示された掘削装置は、無端チェーンを回転させつつ装置全体を移動させることにより、地面に溝を連続的に形成させることを可能とする点で優れた装置である。
【０００８】
もっとも、特許文献１に開示の掘削装置は、無端チェーンを回転させることで溝を形成する装置であるため、掘削により発生する排土が溝の内部に残留し、また、無端チェーンの回転により排土が周囲に飛散する恐れがある。さらに、特許文献１に開示の掘削装置のように無端チェーンを使用して掘削する場合、掘削している部分に既設のパイプラインがあったとき、無端チェーンがこれらパイプラインに著しい損傷を与えてしまう。
【０００９】
そこで、本発明では、容易かつ効率的に横溝を連続して掘削し、排土の処理も容易に行える掘削装置を提供する。さらに、既設のパイプラインを傷つけにくく、しかも障害を早期に確認できる装置とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記の課題を解決するために、鉛直方向に延びる回転軸及びその周りに設けられた螺旋羽根を有し、地面から一定の深さまで地中に挿入され、駆動源により前記回転軸を中心に回転されて掘削する掘削スクリューと、この掘削スクリューの周囲の後部側を覆い、前記螺旋羽根の外周縁と一定の隙間を空けて配された排土カバーと、地面に接地させて地面を押し付けると共に、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーが接続されてこれら掘削スクリュー及び排土カバーを保持する保持体とを備え、保持体を前部として、これら掘削スクリュー、排土カバー及び保持体を前進して地中を掘削する掘削装置を採用した。
【００１１】
かかる掘削装置に関し、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーをそれぞれ昇降せしめる昇降手段を備える。
【００１２】
また、掘削により生ずる排土を前記掘削スクリューの上部から搬出する搬出手段を備えた。
【００１３】
そして、本発明では上記掘削装置において、牽引車両に連結せしめる連結手段を備えた。
【００１４】
あるいは、前記掘削スクリュー、前記排土カバー及び前記保持体と一体に構成し、これらを搬送せしめる自走手段を備えた。
【００１５】
また、以上の掘削装置を使用して、地面に横溝を連続的に形成する溝の掘削方法を採用することとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削装置を一旦地面に挿入しさえすれば、これを移動させるだけで横溝を形成することができるため、作業効率が大幅に向上する。さらに、従来から行われてきた油圧ショベルによる掘削作業とは異なり、確保すべき作業範囲を小さくすることができる。このため、大きな作業範囲を確保することが困難な都市内、住宅地での作業を効率的に行える。さらに、掘削により発生する排土を自動的に搬出できるため、作業性を大幅に向上させることができる。
【００１７】
さらに、排土を除去しつつ掘削を行うこと、及び掘削による排土が飛散しないことから作業者が掘削された溝内部の状況を確認しやすく、既設のパイプラインを早期に確認できる。また、地面の掘削が掘削スクリューにより行われるため、仮に既設のパイプラインに干渉した場合でも、パイプラインの損傷を最小限にくい止めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１〜図１０は、本発明の第１の実施形態にかかる掘削装置１を示している。この掘削装置１は、牽引車両であるダンプトラック６０によって牽引され、水平に移動されることで地面Ｇを掘削して横溝Ａを形成する装置である。掘削装置１は、掘削スクリュー２と、掘削スクリュー２の周りを囲む排土カバー１０と、地面Ｇに接地せしめ地面を下方に押し付けると共に、これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０が接続されて両者を一定の姿勢に維持するスライド式ホルダ２０とを備えている。また、掘削スクリュー２の掘削により発生する排土をダンプトラック６０の荷台６１まで搬送させる搬送コンベヤ４０を具備している。
【００２０】
掘削スクリュー２は、鉛直方向に延びる回転軸３と、この回転軸３の外周面に設けられた螺旋状の螺旋羽根４とを備えている。これらは、図２から明らかなように、螺旋羽根４の下端は回転軸３の下端から若干上方の位置まで延びている一方で、回転軸３の上部は螺旋羽根４の上端から大きく上方に突出するようにして構成されている。そして、回転軸３の下部及び、螺旋羽根４の上端から一定の距離だけ離れた位置には、排土カバー１０を装着せしめる取付部５，６が設けられている。この掘削スクリュー２は、油圧モータ６５により回転軸３を中心に回転されるように構成されている。
【００２１】
なお、特に図面には示していないが、油圧モータ６５の駆動は、一般的に使用されている、エンジンと油圧ポンプがユニットされた産業用の油圧ユニットを使用するとよい。
【００２２】
この掘削スクリュー２の周囲は排土カバー１０により進行方向の後部側が覆われている。排土カバー１０は、その断面形状が円弧状をなす周壁部１１と、螺旋羽根４の上端から一定の距離を隔てて配された半円状の天面部１２と、回転軸３の下端部の位置に配された半円状の底面部１３とから構成されている。周壁部１１は、その内周面が鉛直方向に関して掘削スクリュー２の螺旋羽根４の外周縁と僅かな隙間が形成されるようにして配置されている。また、天面部１２及び底面部１３は、円弧状の周縁部が周壁部１１と一体に接合され、平坦な前端縁を進行方向の前方に向けて配されている。そして、この排土カバー１０には、天面部１２及び底面部１３のそれぞれ前端縁の中心部が回転軸３に対して着脱可能なように回転軸３の各取付部５，６に取り付けられ、排土カバー１０と掘削スクリュー２とが一体化されるように構成されている。なお、排土カバー１０が掘削スクリュー２に装着されて両者が一体化された際に、排土カバー１０が掘削スクリュー２と供回りすることの無いように、ブッシュなどを介して、排土カバー１０の天面部１２及び底面部１３は回転軸３の取付部５，６装着部に取り付けられる。
【００２３】
また、天面部１２の内面と周壁面の内周面とは曲面部１４により連続的に接続されている。この曲面部１４は、後に詳細を説明するように、掘削により発生した排土を排土カバー１０の内部から円滑に外部に排出するためのものである。
【００２４】
これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０は、鉛直方向に立てられた状態が維持されて、地面Ｇから一定の深さの位置まで地中に挿入される。
【００２５】
これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０が鉛直方向に立てられた状態を維持するものが、これらを接続して保持するスライド式ホルダ２０である。このスライド式ホルダ２０は、地面Ｇに接地されると共に地面Ｇをスライドするスライダ２１と、スライダ２１から上方に向けて延びるボディ２２とから構成されている。スライダ２１の底面２１ａは、そりのように、その前方が上側に向けられた傾斜面として形成されており、円滑に地面Ｇをスライド可能に構成されている。ボディ２２は、ボックス状に形成されており、進行方向の前部をなす前面部２２ａにダンプトラック６０に当該掘削装置１を連結するための連結シリンダ２５が取り付けられる一方で、背面部２２ｂに掘削スクリュー２を接続せしめる接続体３０が取り付けられる。
【００２６】
図３は、スライド式ホルダ２０のボディ２２と掘削スクリュー２とを接続する接続体３０の一例を模型的に示すものである。例えば、ボディ２２の上部と下部とから接続バー３１を後方の掘削スクリュー２に向けて延びるように設ける。そして、これらの接続バー３１の後端に円筒状のホルダ３２を設けて、回転軸３が排土カバー１０の天面部１２からさらに上方に向けて突出する部分をホルダ３２で保持する。この際、掘削スクリュー２の回転を阻害することの無いようにベアリングなどを介して回転軸を保持する。
【００２７】
さらに、排土カバー１０の底部とスライド式ホルダ２０とを２本の油圧シリンダ２４，２５で接続する。２本の油圧シリンダ２４，２５のうち、第一シリンダ２４は、シリンダの基部がボディ２２に接続され、シリンダロッドの先端が排土カバー１０の後方まで延びるように配される。そして第二シリンダ２５は、シリンダロッドの先端が前方に向けられるようにして、基部が連結ピンなどを介して第１シリンダ２４に連結され、シリンダロッドの先端が排土カバー１０の下部に連結される。上述のように、掘削スクリュー２と排土カバー１０とは、一体化されているので、この油圧シリンダ２４，２５で排土カバー１０とスライド式ホルダ２０とを接続することにより、油圧シリンダ２４，２５及び排土カバー１０を介して掘削スクリュー２の下部とスライド式ホルダ２０とが接続されることになる。これにより掘削スクリュー２及び排土カバー１０は、鉛直方向の上部及び下部がスライド式ホルダ２０に保持されて、転倒することなく鉛直方向に立てられた状態が維持される。
【００２８】
さらに、この掘削装置１は、掘削により発生した排土をダンプトラック６０の荷台６１まで搬送する搬送コンベヤ４０が設けられている。この搬送コンベヤ４０は２つのコンベヤ４１，５０から構成されており、地面Ｇからダンプトラック６０の荷台６１の高さの位置まで排土を上昇せしめる第１コンベヤ４１と、上昇された排土を水平移動させてダンプトラック６０の荷台６１の内側まで排土を搬送する第２コンベヤ５０とから構成されている。
【００２９】
第１コンベヤ４１は、排土の導入部４２が排土カバー１０の前部側にて、掘削スクリュー２と排土カバー１０の天面部１２との間に位置されて、上斜め前方に延びるようにして配置され、排出部４３が第２コンベヤ５０の高さに位置されている。そして、導入部４２には、排土カバー１０の上部から前方に排出される排土が周囲に飛散することのないように、排土カバー１０の上部に接続される案内カバー４５により導入部４２の周囲が覆われている。また、第１コンベヤ４１には搬送中の排土が周囲に飛散することを防止するために、その全体が筒状のカバー４４により覆われている。なお、第１コンベヤ４１により搬送された排土を第２コンベヤ５０へ中継する際に、排土の一部が第２コンベヤ５０からたとえこぼれ落ちたとしても、ダンプトラック６０の荷台６１の内部に排土が投入されるように、その排出部４３が荷台６１の内側に位置されるように、第１コンベヤ４１の傾きが予め調整され、排出部４３のやや下側がダンプトラック６０の荷台６１の後端部にセットされる。
【００３０】
一方、第２コンベヤ５０は、第１コンベヤ４１の排出部４３の高さの位置にて前後に延びるように水平に配置される。この第２コンベヤ５０は、第１コンベヤ４１によって搬送された排土を後部から前部へ向けて搬送せしめ、前端をなす排出部５１から排土をダンプトラック６０の荷台６１の内部に投下する。なお、排土をダンプトラック６０の荷台６１の内部に均一に投下することができるように全体を前後に移動可能に構成するとよい。
【００３１】
以上のように構成された掘削装置１によれば、以下に説明するようにして一定の深さで、かつ一定の幅を有する横溝Ａを形成する。
【００３２】
まず、図４に示すように、横溝Ａを形成しようとする始点Ｐに、掘削スクリュー２を地面Ｇに挿入する。この際、スライド式ホルダ２０から排土カバー１０は外しておき、掘削スクリュー２のみを取り付けておく。そして、図示しない駆動源を作動させて油圧モータ６５を回転駆動させる。これにより、油圧モータ６５に連結された掘削スクリュー２が回転し、掘削スクリュー２が地面Ｇを掘削し始める。
【００３３】
次いで、図５に示すように、掘削スクリュー２を下方に向けて降下させる。この際、スライド式ホルダ２０のボディ２２に対して掘削スクリュー２を徐々に下方に向けてスライドさせることで掘削スクリュー２全体を降下させる。掘削スクリュー２を回転させつつ降下させると、掘削された排土が螺旋羽根４の回転に伴い地表まで上昇する。上昇された排土は、形成された縦坑の周囲に盛られる。なお、油圧モータ６５を回転せしめるオイルの流れるメイン回路にリリーフバルブを設けておけば、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が地中に存在する堅固な岩盤に接触した場合でも、無理に回転されることがなく、掘削スクリュー２の破損を防止できる。
【００３４】
そして、掘削スクリュー２の下端が、形成しようとしている横溝Ａの深さにまで到達した後、図６に示すように、掘削スクリュー２の軸方向が鉛直方向に向けられた状態を維持したままスライド式ホルダ２０ごと掘削スクリュー２を前進させる。掘削スクリュー２を前進させると、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が、回転軸３の軸方向の全域において、地面Ｇを掘削する。
【００３５】
そして、ある程度、掘削スクリュー２を前進させた後、一旦油圧モータ６５の駆動を停止する。その後、図７に示すように、排土カバー１０を掘削スクリュー２の後ろ側に配置されるように、形成された横溝Ａの内部に降下させる。そして、排土カバー１０の底面部１３を掘削スクリュー２の下部に取り付けると共に、天面部１２を螺旋羽根４から一定の距離だけ離れた回転軸３の装着部５，６に取り付ける。これにより、排土カバー１０と掘削スクリュー２とを一体化させる。なお、この図８には示されていないが、排土カバー１０をなす周壁部１１の下部は、油圧シリンダを介してスライド式ホルダ２０に取り付けられているので、排土カバー１０及び排土スクリュー２は、スライド式ホルダ２０によって確実に鉛直に立てられた状態が維持される。
【００３６】
排土カバー１０をセットした後、図８に示すように、搬送コンベヤ４０をセットする。この際、搬送コンベヤ４０のうち、第１コンベヤ４１の傾きを適宜調整し、導入部４２が排土カバー１０の前面側、かつ上部に位置され、排出部４３が、ダンプトラック６０の荷台６１の内側に位置されるように配置する。傾きを調整した後、第１コンベヤ４１の導入部４２と排土カバー１０の上部とを案内カバー４５で接続する。
【００３７】
以上の段取りを終了した後に、ダンプトラック６０で掘削装置１を牽引して前進させる。掘削装置１をダンプトラック６０で前進させると、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が地面Ｇを順次掘削する。掘削スクリュー２の背後には排土カバー１０が設けられているので、掘削により発生した排土は、この排土カバー１０によって掘削装置１の後方へ流出することが阻止される。そうすると、排土は、螺旋羽根４の回転に伴って螺旋羽根４の上面を螺旋状に上方に向けて強制的に上昇される。その様子は、上述の図２に示す通りである。
【００３８】
排土が地表まで上昇されると順次上昇される排土に押され、排土は順次導入部４２から第１コンベヤ４１に載せられて排土カバー１０から搬出される。この際、排土カバー１０の周壁部１１と天面部１２とは、その内面が曲面部１４により接続されているため、上昇された排土が排土カバー１０の上部で滞留することなく、円滑に排土カバー１０の前部から排出される。第１コンベヤ４１により搬送された排土は、第１コンベヤ４１の上部にて第２コンベヤ５０に中継される。そして、排土は、第２コンベヤ５０の前端をなす排出部４３からダンプトラック６０の荷台６１の内部へ投下される。
【００３９】
また、この掘削装置１は、地面Ｇを掘削する過程で、地面Ｇの表面を覆うアスファルトＳを破砕する。図９は、アスファルトＳが破砕される様子を示している。
【００４０】
掘削の過程においては、掘削スクリュー２の螺旋羽根４は、その前部がアスファルトＳの下側に挿入される。掘削スクリュー２が回転されると、螺旋羽根４がアスファルトＳを下から排土と共に上方へ持ち上げることになる。その一方で、掘削スクリュー２の前方では、スライド式ホルダ２０のスライダ２１が、アスファルトＳをその表面から下側に向けて押し付けている。このため、アスファルトＳは、スライダ２１と螺旋羽根４との間に挟み込まれ、スライダ２１の後端部より後ろ側が螺旋回転４により上昇される。これにより、アスファルトＳは、スライダ２１の後端部を支点として折り込まれるようにして破砕される。破砕されたアスファルトＳの破片は、掘削により発生した排土と共に搬送コンベヤ４０によりダンプトラック６０の荷台６１へ搬送される。
【００４１】
以上の作用を通じて、一定の深さでかつ、一定の幅を有する横溝Ａが形成される。そして、かかる掘削装置１により形成される横溝Ａは、その溝底に凹凸がほとんど存在しない平坦な溝底となる（図８参照）。これは、排土カバー１０を構成する底面部１３が溝底の余分な排土を掻き取ると共に、底面部１３の裏面が溝底をならしながら前進するためである。
【００４２】
また、図１０に示すように、掘削スクリュー２の両側方に、排土カバー１０の前面から前方に延びる板状のサイドカバー１５を設けておけば、横溝Ａの内壁を平坦に形成することができる。即ち、サイドカバー１５が横溝Ａの内壁を削り取ることで横溝Ａの内壁が平坦形成される。サイドカバー１５により削り取られた排土は、掘削スクリュー２によって掘削された排土ともに、掘削スクリュー２によって地表まで上昇される。
【００４３】
なお、掘削スクリュー２は、掘削の対象となる地面Ｇの状態に応じて、その螺旋羽根４の回転軸３の軸方向に関するピッチが異なるものを適宜選定出来るようにしておくと良い。同じく、地面Ｇの状態に応じて、掘削スクリュー２の回転速度も、適宜変更出来るように、油圧モータ６５の回路を設計しておくと良い。さらに、螺旋羽根４の外周縁に沿って、一定の間隔を空けて硬質チップを取り付け可能に構成すれば、硬質チップが岩盤とを破砕して、堅固な地盤についても横溝Ａを容易に形成できる。
【００４４】
次に、図１１及び図１２を参照して、掘削装置１００を自走式に構成した第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態にかかる掘削装置１００は、自走機１０１に、掘削スクリュー１３０、排土カバー１４０及びスライド式ホルダ１２２とが一体化された掘削ユニット１２０を連結して構成している。
【００４５】
自走機１０１は、走行部１０２と、走行部１０２の上側に設けられ、走行部に対して水平に旋回可能に支持された旋回体１０６とから構成されている。この実施形態にかかる自走機１０１の走行部１０２は、クローラ式の足回りを採用している。この走行部１０２は、前後に延びる走行フレーム１０３と、この走行フレーム１０３の前後に取り付けられたスプロケット１０４と、これらスプロケット１０４により内側から支持されて、走行フレーム１０３の周囲に巻き付けられるようにして設けられたゴムシュー１０５とを備えている。また、走行部１０２の後部には油圧式の走行モータが内蔵されており、後部側のスプロケット１０４を回転駆動させている。この走行部１０２は、走行モータの駆動に伴って、後部側のスプロケット１０４が回転され、さらにスプロケット１０４の回転により、ゴムシュー１０５が走行部１０２の周りを回転されるように構成されている。走行は、ゴムシュー１０５が回転することにより行われる。
【００４６】
旋回体１０６は、ボールレース１１０などにより走行部１０２に接続され、走行部１０２に対して水平に自在に回転できるように構成されている。旋回体１０６の前部は、オペレータが着座するための操作部１０７であり、その前部には、複数の操作レバー１０８が設けられている。掘削装置１００の走行、や掘削ユニット１２０の作動は、これら操作レバー１０８の操作により行われるように構成されている。一方、旋回体１０６の後部にはエンジンルーム１０９が設けられ、その内部にエンジンや油圧ポンプなどの駆動源が搭載される。この駆動源をなす油圧ポンプには、走行部１０２の走行モータや、掘削ユニット１２０の作動を行うモータやシリンダなどが接続される。
【００４７】
そして、この自走機１０１をなす旋回体１０６の前部には、掘削ユニット１２０が接続される。掘削ユニット１２０は、旋回体１０６の前部に接続されるフレーム１２１と、フレーム１２１の前部に設けられたスライド式ホルダ１２２と、を備えている。フレーム１２１は、その後部が連結ピンなどにより、走行機１０１の前部に着脱可能に取り付けられる。スライド式ホルダ１２２は、地面Ｇに接地されると共に地面Ｇをスライドするスライダ１２３と、スライダ１２３から上方に向けて延びるボディ１２４とから構成されている。このスライダ１２３についても、その底面１２３ａは、そりのように、その前方が上側に向けられた傾斜面として形成されており、円滑に地面Ｇをスライド可能に構成されている。ボディ１２４は、ボックス状に形成されており、その上部がフレーム１２１の前端に取り付けられている。
【００４８】
そして、フレーム１２１には２種類の油圧シリンダ１２５，１３５が鉛直方向に延びるようにして取り付けられている。その一方の油圧シリンダは、掘削スクリュー１３０を昇降させるスクリュー昇降シリンダ１２５で、もう一方の油圧シリンダは、排土カバー１４０を昇降させるカバー昇降シリンダ１３５である。これら両シリンダ１２５，１３５は、ケース部１２５ａ，１３５ａがフレーム１２１から上方に向け延び、シリンダロッド１２５ｂ，１３５ｂがフレーム１２１の下側に向けられるようにしてそれぞれフレーム１２１に取り付けられている。
【００４９】
そして、スクリュー昇降シリンダ１２５のシリンダロッド１２５ｂには、掘削スクリュー１３０がスイベルジョイント１２８などを介してシリンダロッド１２５ｂに対して回転可能に連結されている。また、スクリュー昇降シリンダ１２５のシリンダロッド１２５ｂには、掘削スクリュー１３０を回転駆動させるための油圧モータ１２７が取り付けられている。なお、油圧モータ１２７と掘削スクリュー１３０とは、油圧モータ１２７の回転を掘削スクリュー１３０に伝達するためのギヤボックス１２６などを介して接続される。
【００５０】
スクリュー昇降シリンダ１２５に接続された掘削スクリュー１３０は、鉛直方向に延びる回転軸１３１と、回転軸１３１の外周面において、螺旋状に形成された螺旋羽根１３２とから構成されている。この点は、第１の実施形態にかかるものと同様である。
【００５１】
一方、カバー昇降シリンダ１３５は、そのシリンダロッド１３５ｂの下端に排土カバー１４０に取り付けられて、排土カバー１４０を昇降させている。カバー昇降シリンダ１３５に取り付けられている排土カバー１４０は、第１の実施形態のものと同様の構成を有しており、掘削スクリュー１３０の螺旋羽根１３２の外周を覆う円弧状の周壁部１４１、半円状の天面部１４２及び底面部１４３とから構成されている。なお、この第２の実施形態にかかる掘削装置１００においては、排土カバー１４０を前後に移動させる小型のシリンダをフレーム１２１内に設けておけば、掘削スクリュー１３０への取り付けを自動で行うことができる。但し、図１２に示すように、排土カバー１４０の背面部にカバー移動用のシリンダ１５０を設けることでも、掘削スクリュー１３０への取り付けを自動的に行うことができる。この図１２に示す態様では、シリンダ１５０の基部をフレーム１２１に取り付け、シリンダロッドを伸縮させて、排土カバー１４０を掘削スクリュー１３０に対して着脱させる。
【００５２】
そして、掘削により発生した排土をダンプトラック６０の荷台６１に搬送する搬送コンベヤ４０が設けられる。この搬送コンベヤ４０の構成は、第１実施形態にかかる掘削装置１の搬送コンベヤ４０と同様に、斜め上前方に向けて延びる第１コンベヤ４１と水平に延びる第２コンベヤ５０とから構成されている。
【００５３】
以上の構成を備えた掘削装置１００によれば、掘削により発生される排土を積載するダンプトラック６０を掘削装置１００の前方に配置させ、掘削装置１００と共にダンプトラックトラック６０を低速で前進させながら横溝Ａを形成させる。なお、掘削のメカニズム自体は、第１実施形態にかかる掘削装置１と同様である。
【００５４】
以上、走行機の足回りをクローラ式のものを例に説明したが、ホイール式の足回りを採用しても構わない。
【００５５】
なお、第１の実施形態、第２の実施形態を問わず、岩盤など固い地質を掘削する場合には、図１３に示す掘削スクリュー１６０を使用するとよい。
【００５６】
この図１３に示す掘削スクリュー１６０も、その基本構造は、上記の掘削スクリュー２，１３０と同様であり、回転軸１６１と、この回転軸１６１の外周部に設けられた螺旋羽根１６２とから構成されている。そして、この掘削スクリュー１６０の螺旋羽根１６２には、その外周縁に削岩用の硬質チップ１６３が取り付けられている。硬質チップ１６３は、螺旋羽根１６２の外周縁の延びる方向に関して、一定の間隔毎に取り付けられている。この図１３に示す螺旋羽根１６２においては、回転軸１６１の軸方向における螺旋羽根１６２の１ピッチに４つ、即ち、９０度毎に取り付けられている。もっとも、硬質チップ１６３を設ける間隔は、掘削する地質に応じて適宜変更すればよい。
【００５７】
図１４は、２つの掘削スクリュー１７０を並列に配置して、より幅広く掘削することができるものの一例を示している。
【００５８】
各掘削スクリュー１７０は、回転軸１７１と、その外周部に設けられた螺旋羽根１７２とから構成されている。そして、２つの掘削スクリュー１７０は、その回転軸１７１が相互に平行をなして鉛直に延びるようにして配置され、かつ、螺旋羽根１７２同士が干渉しないように一定の間隔を空けて配置されている。
【００５９】
また、これら掘削スクリュー１７０は、その周囲が排土カバー１８０により進行方向の後部側が覆われている。この排土カバー１８０も、その断面形状が円弧状をなす周壁部１８１と、螺旋羽根１２２の上端から一定の距離を隔てて配された半円状の天面部１８２と、回転軸１７１の下端部の位置に配された半円状の底面部１８３とから構成されている。
【００６０】
そして、回転軸１７１は、螺旋羽根１７２の上端から一定の距離だけ離れた上部が天面部１８２に保持され、下端が底面部１８３に保持されている。
【００６１】
この実施形態においては、第１及び第２の実施形態で採用しているシングルタイプのものに比べ、螺旋羽根１７２の幅、即ち、回転軸１７１の外周部から螺旋羽根１７２の外周縁までの寸法が小さく形成されている。これにより、掘削スクリュー１７０を駆動する駆動モータの負荷を低減させている。
【００６２】
なお、図１４には、２つの駆動スクリューを並列に配置したものを示しているが、これは限定されず、３本以上の複数の駆動スクリューを並列に配置してもよい。その場合、螺旋羽根の軸方向に関するピッチ、螺旋羽根の幅は、掘削する地質に応じて、駆動モータに過負荷がかからないように適宜設定すればよい。また、岩盤等の固い地質を掘削する場合には、各掘削スクリューの螺旋羽根の外周縁に硬質チップを取り付けたものを使用すればよい。
【００６３】
なお、図１４に示す例では、２つの掘削スクリューが１つの排土カバー内に収納されたものを示しているが、掘削スクリュー毎に排土カバーを設けたものを並列に配列して構成したものを採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる掘削装置の使用状態を示す側面図。
【図２】図１に示す掘削装置の作動の状態を示す側面図。
【図３】掘削スクリューの回転軸の保持の一例を示す斜視図。
【図４】掘削装置で地面に縦坑を形成する工程を示す説明図。
【図５】地面に縦坑を形成する工程において、図４の状態からさらに進めた状態を示す説明図。
【図６】所望の深さの縦坑を形成し終えた状態を示す説明図。
【図７】排土カバーを取り付ける工程を示す説明図。
【図８】横溝を形成する様子、及び形成された横溝の溝底の状態を示す図。
【図９】横溝の状態を示す平面図。
【図１０】アスファルトが破砕される様子を示す説明図。
【図１１】第２実施形態にかかる掘削装置の側面図。
【図１２】排土カバーを掘削スクリューへ着脱せしめるシリンダの取り付け状態を模型的に示す斜視図。
【図１３】硬質チップが取り付けられた掘削スクリューの側面図。
【図１４】２つの掘削スクリューを並列に配置した実施形態の正面図。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００ 掘削措置
２，１３０ 掘削スクリュー
１６０，１７０ 掘削スクリュー
１０，１４０ 排土カバー
１８０ 排土カバー
２０，１２２ スライド式ホルダ（保持体）
３０ 接続体
４０ 搬送コンベヤ
６０ ダンプトラック（牽引手段）
１６３ 硬質チップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面を掘削して横溝を形成するための掘削装置及び掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地面から所定の深さの位置にパイプライン等を埋設するには、一定の深さの横溝を掘削するか、縦坑を掘削した後、この縦坑の周壁から水平に延びる横坑を掘削することが従来から行われている。そして、地面から比較的浅い位置にパイプラインを埋設する場合には、一定の深さの横溝を掘削することが一般的に行われている。
【０００３】
従来、油圧ショベルを使用して横溝を掘削する工法が多くの場合採用されてきた。即ち、地面を掘削し、掘削により発生する排土をダンプトラックに積載する工程を油圧ショベルに行わせる工法である。
【０００４】
近年、油圧ショベルの操作が容易になったとはいえ、一定の幅、一定の深さに横溝を掘削するには依然として操作に熟練を要し、油圧ショベルのオペレータの確保が困難である。また、油圧ショベルで掘削を行う場合、バケットの上下運動、アッパーフレームの旋回運動を伴う。このため、掘削作業を行う地点では安全を確保するための広いスペースが必要となる。
【０００５】
他方、油圧ショベルを使用することなく溝を掘削する掘削装置として、スプロケットで無端チェーンを回転駆動させて岩盤等を削岩して溝を形成する掘削装置が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の掘削装置は、無端チェーンを地中に挿入し、チェーンの回転を利用して岩盤等を削岩しながら溝を掘削するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１１１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
確かに、特許文献１に開示された掘削装置は、無端チェーンを回転させつつ装置全体を移動させることにより、地面に溝を連続的に形成させることを可能とする点で優れた装置である。
【０００８】
もっとも、特許文献１に開示の掘削装置は、無端チェーンを回転させることで溝を形成する装置であるため、掘削により発生する排土が溝の内部に残留し、また、無端チェーンの回転により排土が周囲に飛散する恐れがある。さらに、特許文献１に開示の掘削装置のように無端チェーンを使用して掘削する場合、掘削している部分に既設のパイプラインがあったとき、無端チェーンがこれらパイプラインに著しい損傷を与えてしまう。
【０００９】
そこで、本発明では、容易かつ効率的に横溝を連続して掘削し、排土の処理も容易に行える掘削装置を提供する。さらに、既設のパイプラインを傷つけにくく、しかも障害を早期に確認できる装置とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記の課題を解決するために、鉛直方向に延びる回転軸及びその周りに設けられた螺旋羽根を有し、地面から一定の深さまで地中に挿入され、駆動源により前記回転軸を中心に回転されて掘削する掘削スクリューと、この掘削スクリューの周囲の後部側を覆い、前記螺旋羽根の外周縁と一定の隙間を空けて配された排土カバーと、地面に接地させて地面を押し付けると共に、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーが接続されてこれら掘削スクリュー及び排土カバーを保持する保持体とを備え、保持体を前部として、これら掘削スクリュー、排土カバー及び保持体を前進して地中を掘削する掘削装置を採用した。
【００１１】
かかる掘削装置に関し、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーをそれぞれ昇降せしめる昇降手段を備える。
【００１２】
また、掘削により生ずる排土を前記掘削スクリューの上部から搬出する搬出手段を備えた。
【００１３】
そして、本発明では上記掘削装置において、牽引車両に連結せしめる連結手段を備えた。
【００１４】
あるいは、前記掘削スクリュー、前記排土カバー及び前記保持体と一体に構成し、これらを搬送せしめる自走手段を備えた。
【００１５】
また、以上の掘削装置を使用して、地面に横溝を連続的に形成する溝の掘削方法を採用することとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、掘削装置を一旦地面に挿入しさえすれば、これを移動させるだけで横溝を形成することができるため、作業効率が大幅に向上する。さらに、従来から行われてきた油圧ショベルによる掘削作業とは異なり、確保すべき作業範囲を小さくすることができる。このため、大きな作業範囲を確保することが困難な都市内、住宅地での作業を効率的に行える。さらに、掘削により発生する排土を自動的に搬出できるため、作業性を大幅に向上させることができる。
【００１７】
さらに、排土を除去しつつ掘削を行うこと、及び掘削による排土が飛散しないことから作業者が掘削された溝内部の状況を確認しやすく、既設のパイプラインを早期に確認できる。また、地面の掘削が掘削スクリューにより行われるため、仮に既設のパイプラインに干渉した場合でも、パイプラインの損傷を最小限にくい止めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１〜図１０は、本発明の第１の実施形態にかかる掘削装置１を示している。この掘削装置１は、牽引車両であるダンプトラック６０によって牽引され、水平に移動されることで地面Ｇを掘削して横溝Ａを形成する装置である。掘削装置１は、掘削スクリュー２と、掘削スクリュー２の周りを囲む排土カバー１０と、地面Ｇに接地せしめ地面を下方に押し付けると共に、これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０が接続されて両者を一定の姿勢に維持するスライド式ホルダ２０とを備えている。また、掘削スクリュー２の掘削により発生する排土をダンプトラック６０の荷台６１まで搬送させる搬送コンベヤ４０を具備している。
【００２０】
掘削スクリュー２は、鉛直方向に延びる回転軸３と、この回転軸３の外周面に設けられた螺旋状の螺旋羽根４とを備えている。これらは、図２から明らかなように、螺旋羽根４の下端は回転軸３の下端から若干上方の位置まで延びている一方で、回転軸３の上部は螺旋羽根４の上端から大きく上方に突出するようにして構成されている。そして、回転軸３の下部及び、螺旋羽根４の上端から一定の距離だけ離れた位置には、排土カバー１０を装着せしめる取付部５，６が設けられている。この掘削スクリュー２は、油圧モータ６５により回転軸３を中心に回転されるように構成されている。
【００２１】
なお、特に図面には示していないが、油圧モータ６５の駆動は、一般的に使用されている、エンジンと油圧ポンプがユニットされた産業用の油圧ユニットを使用するとよい。
【００２２】
この掘削スクリュー２の周囲は排土カバー１０により進行方向の後部側が覆われている。排土カバー１０は、その断面形状が円弧状をなす周壁部１１と、螺旋羽根４の上端から一定の距離を隔てて配された半円状の天面部１２と、回転軸３の下端部の位置に配された半円状の底面部１３とから構成されている。周壁部１１は、その内周面が鉛直方向に関して掘削スクリュー２の螺旋羽根４の外周縁と僅かな隙間が形成されるようにして配置されている。また、天面部１２及び底面部１３は、円弧状の周縁部が周壁部１１と一体に接合され、平坦な前端縁を進行方向の前方に向けて配されている。そして、この排土カバー１０には、天面部１２及び底面部１３のそれぞれ前端縁の中心部が回転軸３に対して着脱可能なように回転軸３の各取付部５，６に取り付けられ、排土カバー１０と掘削スクリュー２とが一体化されるように構成されている。なお、排土カバー１０が掘削スクリュー２に装着されて両者が一体化された際に、排土カバー１０が掘削スクリュー２と供回りすることの無いように、ブッシュなどを介して、排土カバー１０の天面部１２及び底面部１３は回転軸３の取付部５，６装着部に取り付けられる。
【００２３】
また、天面部１２の内面と周壁面の内周面とは曲面部１４により連続的に接続されている。この曲面部１４は、後に詳細を説明するように、掘削により発生した排土を排土カバー１０の内部から円滑に外部に排出するためのものである。
【００２４】
これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０は、鉛直方向に立てられた状態が維持されて、地面Ｇから一定の深さの位置まで地中に挿入される。
【００２５】
これら掘削スクリュー２及び排土カバー１０が鉛直方向に立てられた状態を維持するものが、これらを接続して保持するスライド式ホルダ２０である。このスライド式ホルダ２０は、地面Ｇに接地されると共に地面Ｇをスライドするスライダ２１と、スライダ２１から上方に向けて延びるボディ２２とから構成されている。スライダ２１の底面２１ａは、そりのように、その前方が上側に向けられた傾斜面として形成されており、円滑に地面Ｇをスライド可能に構成されている。ボディ２２は、ボックス状に形成されており、進行方向の前部をなす前面部２２ａにダンプトラック６０に当該掘削装置１を連結するための連結シリンダ２５が取り付けられる一方で、背面部２２ｂに掘削スクリュー２を接続せしめる接続体３０が取り付けられる。
【００２６】
図３は、スライド式ホルダ２０のボディ２２と掘削スクリュー２とを接続する接続体３０の一例を模型的に示すものである。例えば、ボディ２２の上部と下部とから接続バー３１を後方の掘削スクリュー２に向けて延びるように設ける。そして、これらの接続バー３１の後端に円筒状のホルダ３２を設けて、回転軸３が排土カバー１０の天面部１２からさらに上方に向けて突出する部分をホルダ３２で保持する。この際、掘削スクリュー２の回転を阻害することの無いようにベアリングなどを介して回転軸を保持する。
【００２７】
さらに、排土カバー１０の底部とスライド式ホルダ２０とを２本の油圧シリンダ２４，２５で接続する。２本の油圧シリンダ２４，２５のうち、第一シリンダ２４は、シリンダの基部がボディ２２に接続され、シリンダロッドの先端が排土カバー１０の後方まで延びるように配される。そして第二シリンダ２５は、シリンダロッドの先端が前方に向けられるようにして、基部が連結ピンなどを介して第１シリンダ２４に連結され、シリンダロッドの先端が排土カバー１０の下部に連結される。上述のように、掘削スクリュー２と排土カバー１０とは、一体化されているので、この油圧シリンダ２４，２５で排土カバー１０とスライド式ホルダ２０とを接続することにより、油圧シリンダ２４，２５及び排土カバー１０を介して掘削スクリュー２の下部とスライド式ホルダ２０とが接続されることになる。これにより掘削スクリュー２及び排土カバー１０は、鉛直方向の上部及び下部がスライド式ホルダ２０に保持されて、転倒することなく鉛直方向に立てられた状態が維持される。
【００２８】
さらに、この掘削装置１は、掘削により発生した排土をダンプトラック６０の荷台６１まで搬送する搬送コンベヤ４０が設けられている。この搬送コンベヤ４０は２つのコンベヤ４１，５０から構成されており、地面Ｇからダンプトラック６０の荷台６１の高さの位置まで排土を上昇せしめる第１コンベヤ４１と、上昇された排土を水平移動させてダンプトラック６０の荷台６１の内側まで排土を搬送する第２コンベヤ５０とから構成されている。
【００２９】
第１コンベヤ４１は、排土の導入部４２が排土カバー１０の前部側にて、掘削スクリュー２と排土カバー１０の天面部１２との間に位置されて、上斜め前方に延びるようにして配置され、排出部４３が第２コンベヤ５０の高さに位置されている。そして、導入部４２には、排土カバー１０の上部から前方に排出される排土が周囲に飛散することのないように、排土カバー１０の上部に接続される案内カバー４５により導入部４２の周囲が覆われている。また、第１コンベヤ４１には搬送中の排土が周囲に飛散することを防止するために、その全体が筒状のカバー４４により覆われている。なお、第１コンベヤ４１により搬送された排土を第２コンベヤ５０へ中継する際に、排土の一部が第２コンベヤ５０からたとえこぼれ落ちたとしても、ダンプトラック６０の荷台６１の内部に排土が投入されるように、その排出部４３が荷台６１の内側に位置されるように、第１コンベヤ４１の傾きが予め調整され、排出部４３のやや下側がダンプトラック６０の荷台６１の後端部にセットされる。
【００３０】
一方、第２コンベヤ５０は、第１コンベヤ４１の排出部４３の高さの位置にて前後に延びるように水平に配置される。この第２コンベヤ５０は、第１コンベヤ４１によって搬送された排土を後部から前部へ向けて搬送せしめ、前端をなす排出部５１から排土をダンプトラック６０の荷台６１の内部に投下する。なお、排土をダンプトラック６０の荷台６１の内部に均一に投下することができるように全体を前後に移動可能に構成するとよい。
【００３１】
以上のように構成された掘削装置１によれば、以下に説明するようにして一定の深さで、かつ一定の幅を有する横溝Ａを形成する。
【００３２】
まず、図４に示すように、横溝Ａを形成しようとする始点Ｐに、掘削スクリュー２を地面Ｇに挿入する。この際、スライド式ホルダ２０から排土カバー１０は外しておき、掘削スクリュー２のみを取り付けておく。そして、図示しない駆動源を作動させて油圧モータ６５を回転駆動させる。これにより、油圧モータ６５に連結された掘削スクリュー２が回転し、掘削スクリュー２が地面Ｇを掘削し始める。
【００３３】
次いで、図５に示すように、掘削スクリュー２を下方に向けて降下させる。この際、スライド式ホルダ２０のボディ２２に対して掘削スクリュー２を徐々に下方に向けてスライドさせることで掘削スクリュー２全体を降下させる。掘削スクリュー２を回転させつつ降下させると、掘削された排土が螺旋羽根４の回転に伴い地表まで上昇する。上昇された排土は、形成された縦坑の周囲に盛られる。なお、油圧モータ６５を回転せしめるオイルの流れるメイン回路にリリーフバルブを設けておけば、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が地中に存在する堅固な岩盤に接触した場合でも、無理に回転されることがなく、掘削スクリュー２の破損を防止できる。
【００３４】
そして、掘削スクリュー２の下端が、形成しようとしている横溝Ａの深さにまで到達した後、図６に示すように、掘削スクリュー２の軸方向が鉛直方向に向けられた状態を維持したままスライド式ホルダ２０ごと掘削スクリュー２を前進させる。掘削スクリュー２を前進させると、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が、回転軸３の軸方向の全域において、地面Ｇを掘削する。
【００３５】
そして、ある程度、掘削スクリュー２を前進させた後、一旦油圧モータ６５の駆動を停止する。その後、図７に示すように、排土カバー１０を掘削スクリュー２の後ろ側に配置されるように、形成された横溝Ａの内部に降下させる。そして、排土カバー１０の底面部１３を掘削スクリュー２の下部に取り付けると共に、天面部１２を螺旋羽根４から一定の距離だけ離れた回転軸３の装着部５，６に取り付ける。これにより、排土カバー１０と掘削スクリュー２とを一体化させる。なお、この図８には示されていないが、排土カバー１０をなす周壁部１１の下部は、油圧シリンダを介してスライド式ホルダ２０に取り付けられているので、排土カバー１０及び排土スクリュー２は、スライド式ホルダ２０によって確実に鉛直に立てられた状態が維持される。
【００３６】
排土カバー１０をセットした後、図８に示すように、搬送コンベヤ４０をセットする。この際、搬送コンベヤ４０のうち、第１コンベヤ４１の傾きを適宜調整し、導入部４２が排土カバー１０の前面側、かつ上部に位置され、排出部４３が、ダンプトラック６０の荷台６１の内側に位置されるように配置する。傾きを調整した後、第１コンベヤ４１の導入部４２と排土カバー１０の上部とを案内カバー４５で接続する。
【００３７】
以上の段取りを終了した後に、ダンプトラック６０で掘削装置１を牽引して前進させる。掘削装置１をダンプトラック６０で前進させると、掘削スクリュー２の螺旋羽根４が地面Ｇを順次掘削する。掘削スクリュー２の背後には排土カバー１０が設けられているので、掘削により発生した排土は、この排土カバー１０によって掘削装置１の後方へ流出することが阻止される。そうすると、排土は、螺旋羽根４の回転に伴って螺旋羽根４の上面を螺旋状に上方に向けて強制的に上昇される。その様子は、上述の図２に示す通りである。
【００３８】
排土が地表まで上昇されると順次上昇される排土に押され、排土は順次導入部４２から第１コンベヤ４１に載せられて排土カバー１０から搬出される。この際、排土カバー１０の周壁部１１と天面部１２とは、その内面が曲面部１４により接続されているため、上昇された排土が排土カバー１０の上部で滞留することなく、円滑に排土カバー１０の前部から排出される。第１コンベヤ４１により搬送された排土は、第１コンベヤ４１の上部にて第２コンベヤ５０に中継される。そして、排土は、第２コンベヤ５０の前端をなす排出部４３からダンプトラック６０の荷台６１の内部へ投下される。
【００３９】
また、この掘削装置１は、地面Ｇを掘削する過程で、地面Ｇの表面を覆うアスファルトＳを破砕する。図９は、アスファルトＳが破砕される様子を示している。
【００４０】
掘削の過程においては、掘削スクリュー２の螺旋羽根４は、その前部がアスファルトＳの下側に挿入される。掘削スクリュー２が回転されると、螺旋羽根４がアスファルトＳを下から排土と共に上方へ持ち上げることになる。その一方で、掘削スクリュー２の前方では、スライド式ホルダ２０のスライダ２１が、アスファルトＳをその表面から下側に向けて押し付けている。このため、アスファルトＳは、スライダ２１と螺旋羽根４との間に挟み込まれ、スライダ２１の後端部より後ろ側が螺旋回転４により上昇される。これにより、アスファルトＳは、スライダ２１の後端部を支点として折り込まれるようにして破砕される。破砕されたアスファルトＳの破片は、掘削により発生した排土と共に搬送コンベヤ４０によりダンプトラック６０の荷台６１へ搬送される。
【００４１】
以上の作用を通じて、一定の深さでかつ、一定の幅を有する横溝Ａが形成される。そして、かかる掘削装置１により形成される横溝Ａは、その溝底に凹凸がほとんど存在しない平坦な溝底となる（図８参照）。これは、排土カバー１０を構成する底面部１３が溝底の余分な排土を掻き取ると共に、底面部１３の裏面が溝底をならしながら前進するためである。
【００４２】
また、図１０に示すように、掘削スクリュー２の両側方に、排土カバー１０の前面から前方に延びる板状のサイドカバー１５を設けておけば、横溝Ａの内壁を平坦に形成することができる。即ち、サイドカバー１５が横溝Ａの内壁を削り取ることで横溝Ａの内壁が平坦形成される。サイドカバー１５により削り取られた排土は、掘削スクリュー２によって掘削された排土ともに、掘削スクリュー２によって地表まで上昇される。
【００４３】
なお、掘削スクリュー２は、掘削の対象となる地面Ｇの状態に応じて、その螺旋羽根４の回転軸３の軸方向に関するピッチが異なるものを適宜選定出来るようにしておくと良い。同じく、地面Ｇの状態に応じて、掘削スクリュー２の回転速度も、適宜変更出来るように、油圧モータ６５の回路を設計しておくと良い。さらに、螺旋羽根４の外周縁に沿って、一定の間隔を空けて硬質チップを取り付け可能に構成すれば、硬質チップが岩盤とを破砕して、堅固な地盤についても横溝Ａを容易に形成できる。
【００４４】
次に、図１１及び図１２を参照して、掘削装置１００を自走式に構成した第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態にかかる掘削装置１００は、自走機１０１に、掘削スクリュー１３０、排土カバー１４０及びスライド式ホルダ１２２とが一体化された掘削ユニット１２０を連結して構成している。
【００４５】
自走機１０１は、走行部１０２と、走行部１０２の上側に設けられ、走行部に対して水平に旋回可能に支持された旋回体１０６とから構成されている。この実施形態にかかる自走機１０１の走行部１０２は、クローラ式の足回りを採用している。この走行部１０２は、前後に延びる走行フレーム１０３と、この走行フレーム１０３の前後に取り付けられたスプロケット１０４と、これらスプロケット１０４により内側から支持されて、走行フレーム１０３の周囲に巻き付けられるようにして設けられたゴムシュー１０５とを備えている。また、走行部１０２の後部には油圧式の走行モータが内蔵されており、後部側のスプロケット１０４を回転駆動させている。この走行部１０２は、走行モータの駆動に伴って、後部側のスプロケット１０４が回転され、さらにスプロケット１０４の回転により、ゴムシュー１０５が走行部１０２の周りを回転されるように構成されている。走行は、ゴムシュー１０５が回転することにより行われる。
【００４６】
旋回体１０６は、ボールレース１１０などにより走行部１０２に接続され、走行部１０２に対して水平に自在に回転できるように構成されている。旋回体１０６の前部は、オペレータが着座するための操作部１０７であり、その前部には、複数の操作レバー１０８が設けられている。掘削装置１００の走行、や掘削ユニット１２０の作動は、これら操作レバー１０８の操作により行われるように構成されている。一方、旋回体１０６の後部にはエンジンルーム１０９が設けられ、その内部にエンジンや油圧ポンプなどの駆動源が搭載される。この駆動源をなす油圧ポンプには、走行部１０２の走行モータや、掘削ユニット１２０の作動を行うモータやシリンダなどが接続される。
【００４７】
そして、この自走機１０１をなす旋回体１０６の前部には、掘削ユニット１２０が接続される。掘削ユニット１２０は、旋回体１０６の前部に接続されるフレーム１２１と、フレーム１２１の前部に設けられたスライド式ホルダ１２２と、を備えている。フレーム１２１は、その後部が連結ピンなどにより、走行機１０１の前部に着脱可能に取り付けられる。スライド式ホルダ１２２は、地面Ｇに接地されると共に地面Ｇをスライドするスライダ１２３と、スライダ１２３から上方に向けて延びるボディ１２４とから構成されている。このスライダ１２３についても、その底面１２３ａは、そりのように、その前方が上側に向けられた傾斜面として形成されており、円滑に地面Ｇをスライド可能に構成されている。ボディ１２４は、ボックス状に形成されており、その上部がフレーム１２１の前端に取り付けられている。
【００４８】
そして、フレーム１２１には２種類の油圧シリンダ１２５，１３５が鉛直方向に延びるようにして取り付けられている。その一方の油圧シリンダは、掘削スクリュー１３０を昇降させるスクリュー昇降シリンダ１２５で、もう一方の油圧シリンダは、排土カバー１４０を昇降させるカバー昇降シリンダ１３５である。これら両シリンダ１２５，１３５は、ケース部１２５ａ，１３５ａがフレーム１２１から上方に向け延び、シリンダロッド１２５ｂ，１３５ｂがフレーム１２１の下側に向けられるようにしてそれぞれフレーム１２１に取り付けられている。
【００４９】
そして、スクリュー昇降シリンダ１２５のシリンダロッド１２５ｂには、掘削スクリュー１３０がスイベルジョイント１２８などを介してシリンダロッド１２５ｂに対して回転可能に連結されている。また、スクリュー昇降シリンダ１２５のシリンダロッド１２５ｂには、掘削スクリュー１３０を回転駆動させるための油圧モータ１２７が取り付けられている。なお、油圧モータ１２７と掘削スクリュー１３０とは、油圧モータ１２７の回転を掘削スクリュー１３０に伝達するためのギヤボックス１２６などを介して接続される。
【００５０】
スクリュー昇降シリンダ１２５に接続された掘削スクリュー１３０は、鉛直方向に延びる回転軸１３１と、回転軸１３１の外周面において、螺旋状に形成された螺旋羽根１３２とから構成されている。この点は、第１の実施形態にかかるものと同様である。
【００５１】
一方、カバー昇降シリンダ１３５は、そのシリンダロッド１３５ｂの下端に排土カバー１４０に取り付けられて、排土カバー１４０を昇降させている。カバー昇降シリンダ１３５に取り付けられている排土カバー１４０は、第１の実施形態のものと同様の構成を有しており、掘削スクリュー１３０の螺旋羽根１３２の外周を覆う円弧状の周壁部１４１、半円状の天面部１４２及び底面部１４３とから構成されている。なお、この第２の実施形態にかかる掘削装置１００においては、排土カバー１４０を前後に移動させる小型のシリンダをフレーム１２１内に設けておけば、掘削スクリュー１３０への取り付けを自動で行うことができる。但し、図１２に示すように、排土カバー１４０の背面部にカバー移動用のシリンダ１５０を設けることでも、掘削スクリュー１３０への取り付けを自動的に行うことができる。この図１２に示す態様では、シリンダ１５０の基部をフレーム１２１に取り付け、シリンダロッドを伸縮させて、排土カバー１４０を掘削スクリュー１３０に対して着脱させる。
【００５２】
そして、掘削により発生した排土をダンプトラック６０の荷台６１に搬送する搬送コンベヤ４０が設けられる。この搬送コンベヤ４０の構成は、第１実施形態にかかる掘削装置１の搬送コンベヤ４０と同様に、斜め上前方に向けて延びる第１コンベヤ４１と水平に延びる第２コンベヤ５０とから構成されている。
【００５３】
以上の構成を備えた掘削装置１００によれば、掘削により発生される排土を積載するダンプトラック６０を掘削装置１００の前方に配置させ、掘削装置１００と共にダンプトラックトラック６０を低速で前進させながら横溝Ａを形成させる。なお、掘削のメカニズム自体は、第１実施形態にかかる掘削装置１と同様である。
【００５４】
以上、走行機の足回りをクローラ式のものを例に説明したが、ホイール式の足回りを採用しても構わない。
【００５５】
なお、第１の実施形態、第２の実施形態を問わず、岩盤など固い地質を掘削する場合には、図１３に示す掘削スクリュー１６０を使用するとよい。
【００５６】
この図１３に示す掘削スクリュー１６０も、その基本構造は、上記の掘削スクリュー２，１３０と同様であり、回転軸１６１と、この回転軸１６１の外周部に設けられた螺旋羽根１６２とから構成されている。そして、この掘削スクリュー１６０の螺旋羽根１６２には、その外周縁に削岩用の硬質チップ１６３が取り付けられている。硬質チップ１６３は、螺旋羽根１６２の外周縁の延びる方向に関して、一定の間隔毎に取り付けられている。この図１３に示す螺旋羽根１６２においては、回転軸１６１の軸方向における螺旋羽根１６２の１ピッチに４つ、即ち、９０度毎に取り付けられている。もっとも、硬質チップ１６３を設ける間隔は、掘削する地質に応じて適宜変更すればよい。
【００５７】
図１４は、２つの掘削スクリュー１７０を並列に配置して、より幅広く掘削することができるものの一例を示している。
【００５８】
各掘削スクリュー１７０は、回転軸１７１と、その外周部に設けられた螺旋羽根１７２とから構成されている。そして、２つの掘削スクリュー１７０は、その回転軸１７１が相互に平行をなして鉛直に延びるようにして配置され、かつ、螺旋羽根１７２同士が干渉しないように一定の間隔を空けて配置されている。
【００５９】
また、これら掘削スクリュー１７０は、その周囲が排土カバー１８０により進行方向の後部側が覆われている。この排土カバー１８０も、その断面形状が円弧状をなす周壁部１８１と、螺旋羽根１２２の上端から一定の距離を隔てて配された半円状の天面部１８２と、回転軸１７１の下端部の位置に配された半円状の底面部１８３とから構成されている。
【００６０】
そして、回転軸１７１は、螺旋羽根１７２の上端から一定の距離だけ離れた上部が天面部１８２に保持され、下端が底面部１８３に保持されている。
【００６１】
この実施形態においては、第１及び第２の実施形態で採用しているシングルタイプのものに比べ、螺旋羽根１７２の幅、即ち、回転軸１７１の外周部から螺旋羽根１７２の外周縁までの寸法が小さく形成されている。これにより、掘削スクリュー１７０を駆動する駆動モータの負荷を低減させている。
【００６２】
なお、図１４には、２つの駆動スクリューを並列に配置したものを示しているが、これは限定されず、３本以上の複数の駆動スクリューを並列に配置してもよい。その場合、螺旋羽根の軸方向に関するピッチ、螺旋羽根の幅は、掘削する地質に応じて、駆動モータに過負荷がかからないように適宜設定すればよい。また、岩盤等の固い地質を掘削する場合には、各掘削スクリューの螺旋羽根の外周縁に硬質チップを取り付けたものを使用すればよい。
【００６３】
なお、図１４に示す例では、２つの掘削スクリューが１つの排土カバー内に収納されたものを示しているが、掘削スクリュー毎に排土カバーを設けたものを並列に配列して構成したものを採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる掘削装置の使用状態を示す側面図。
【図２】図１に示す掘削装置の作動の状態を示す側面図。
【図３】掘削スクリューの回転軸の保持の一例を示す斜視図。
【図４】掘削装置で地面に縦坑を形成する工程を示す説明図。
【図５】地面に縦坑を形成する工程において、図４の状態からさらに進めた状態を示す説明図。
【図６】所望の深さの縦坑を形成し終えた状態を示す説明図。
【図７】排土カバーを取り付ける工程を示す説明図。
【図８】横溝を形成する様子、及び形成された横溝の溝底の状態を示す図。
【図９】横溝の状態を示す平面図。
【図１０】アスファルトが破砕される様子を示す説明図。
【図１１】第２実施形態にかかる掘削装置の側面図。
【図１２】排土カバーを掘削スクリューへ着脱せしめるシリンダの取り付け状態を模型的に示す斜視図。
【図１３】硬質チップが取り付けられた掘削スクリューの側面図。
【図１４】２つの掘削スクリューを並列に配置した実施形態の正面図。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００ 掘削措置
２，１３０ 掘削スクリュー
１６０，１７０ 掘削スクリュー
１０，１４０ 排土カバー
１８０ 排土カバー
２０，１２２ スライド式ホルダ（保持体）
３０ 接続体
４０ 搬送コンベヤ
６０ ダンプトラック（牽引手段）
１６３ 硬質チップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる回転軸及びその周りに設けられた螺旋羽根を有し、地面から一定の深さまで地中に挿入され、駆動源により前記回転軸を中心に回転されて掘削する掘削スクリューと、
この掘削スクリューの周囲の後部側を覆い、前記螺旋羽根の外周縁と一定の隙間を空けて配された排土カバーと、
地面に接地させて地面を押し付けると共に、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーが接続されてこれら掘削スクリュー及び排土カバーを保持する保持体と、を備え、
保持体を前部として、これら掘削スクリュー、排土カバー及び保持体を前進して地中を掘削することを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記掘削スクリュー及び前記排土カバーをそれぞれ昇降せしめる昇降手段を備えたことを特徴する請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
掘削により生ずる排土を前記掘削スクリューの上部から搬出する搬出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項４】
牽引車両に連結せしめる連結手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項５】
前記掘削スクリュー、前記排土カバー及び前記姿勢維持体と一体に構成され、これらを搬送せしめる自走手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の掘削装置を使用して、地面に横溝を連続的に形成することを特徴とする溝の掘削方法。
【請求項１】
鉛直方向に延びる回転軸及びその周りに設けられた螺旋羽根を有し、地面から一定の深さまで地中に挿入され、駆動源により前記回転軸を中心に回転されて掘削する掘削スクリューと、
この掘削スクリューの周囲の後部側を覆い、前記螺旋羽根の外周縁と一定の隙間を空けて配された排土カバーと、
地面に接地させて地面を押し付けると共に、前記掘削スクリュー及び前記排土カバーが接続されてこれら掘削スクリュー及び排土カバーを保持する保持体と、を備え、
保持体を前部として、これら掘削スクリュー、排土カバー及び保持体を前進して地中を掘削することを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
前記掘削スクリュー及び前記排土カバーをそれぞれ昇降せしめる昇降手段を備えたことを特徴する請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
掘削により生ずる排土を前記掘削スクリューの上部から搬出する搬出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項４】
牽引車両に連結せしめる連結手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項５】
前記掘削スクリュー、前記排土カバー及び前記姿勢維持体と一体に構成され、これらを搬送せしめる自走手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の掘削装置を使用して、地面に横溝を連続的に形成することを特徴とする溝の掘削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−２３９２６２（Ｐ２００７−２３９２６２Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６１１８０（Ｐ２００６−６１１８０）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００２３１１３２）ＪＦＥ工建株式会社 (54)
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００２３１１３２）ＪＦＥ工建株式会社 (54)
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