Ｕ字溝切断装置
【課題】サイズが異なる場合でも、切断刃を交換するだけで容易に切断できるＵ字溝切断装置の提供。
【解決手段】Ｕ字溝２内に収納されるレール３と、レール３上を走行可能な架台５上に切断機本体６を設け、切断機本体６は切断刃６１を回転駆動する切断制御機構６９と、切込駆動装置７とを有し、切断制御機構６９は切断刃駆動用電動機６２の回転速度計測手段６９１と滑り周波数演算機６９２と周波数演算器６９４と、ギャップ磁束数が一定となる値が予め入力されている電圧演算器６９５とを備え、さらに、切断刃６１のサイズに対応できる周波数設定器６９６と、滑り周波数演算器６９２の滑り周波数と電動機回転速度とを加える加算器６９７とを設け、加算器６９７と周波数設定器６９６との出力を周波数演算器６９４と電圧演算器６９５に入力し、周波数演算器６９４と電圧演算器６９５からの出力を指令値として、インバータ６９３で誘導電動機６２を駆動する。
【解決手段】Ｕ字溝２内に収納されるレール３と、レール３上を走行可能な架台５上に切断機本体６を設け、切断機本体６は切断刃６１を回転駆動する切断制御機構６９と、切込駆動装置７とを有し、切断制御機構６９は切断刃駆動用電動機６２の回転速度計測手段６９１と滑り周波数演算機６９２と周波数演算器６９４と、ギャップ磁束数が一定となる値が予め入力されている電圧演算器６９５とを備え、さらに、切断刃６１のサイズに対応できる周波数設定器６９６と、滑り周波数演算器６９２の滑り周波数と電動機回転速度とを加える加算器６９７とを設け、加算器６９７と周波数設定器６９６との出力を周波数演算器６９４と電圧演算器６９５に入力し、周波数演算器６９４と電圧演算器６９５からの出力を指令値として、インバータ６９３で誘導電動機６２を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製のＵ字溝で、内幅長と側壁の厚さが異なるＵ字溝の上面に、グレーティングを含む溝蓋やその他の載置物（以下単に溝蓋等という）を載置・収納するための載置面を形成するためのＵ字溝切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の用水路は、コンクリート製のＵ字溝と呼ばれている排水溝によって完全に整備されつつある。併し、この様なＵ字溝の、特に早い時代に整備されたものは、その殆どが開放型のものであり、その上部をグレーティングや溝蓋等によって覆うことはなされていないことが多い。ところが、交通量が多くなってくると、開放型のＵ字溝は安全の確保とともに、路面拡張に資することが要望されるようになってきた。
更に、このＵ字溝は、製造当初は溝蓋を載置することを予定していないものであったため、このＵ字溝の上面に溝蓋を載置するためには、Ｕ字溝の周囲を掘り起こし、Ｕ字溝上方の形状を変更するべき箇所の型枠が設置できるような空間を確保した後、Ｕ字溝の上部の切除、型枠の設置、新規上部形状の形成のためのコンクリートの打設と、多岐に亘る作業を必要とするため、多額の費用と手間、さらには短からぬ工期を費やしていた。
【０００３】
ここで、Ｕ字溝ブロックの切断作業用の油圧源を外部の小型のショベル系の掘削作業機から供給を受けるＵ字溝切断用アタッチメントが提案されている（例えば特許文献1参照）。
【０００４】
然るに、前記装置（アタッチメント）の提案目的は、専ら、不要になったＵ字溝を処理する為、そのＵ字溝内をコンクリートや土砂で埋めてその上を蓋で覆う際に、そのＵ字溝の上部を切断する装置の提案である。
その装置は、整地作業を含めて全体の作業を考える場合は効果的と思われるが、切断作業自体は、作業性も悪く、作業能率も良いとは言えない。また、Ｕ字溝の内幅長が異なる場合（例えば、内幅長３００〜７５０ｍｍ）には、それぞれに、サイズに合った、性能的にも異なる別のアタッチメントを用意しないと対応できない。また、Ｕ字溝の内幅長が小さく（例えば、内幅長３００ｍｍ）且つ側壁が厚い場合（例えば、１００〜２００ｍｍ）には切断刃固有の最大切断深さの関係から完全に切断することが難しく、更にＵ字溝の両側壁の切断位置の高さや水平度等を保つことが難しいという問題もある。
【０００５】
また、別の従来技術の一つとして、既設のＵ字溝そのものを利用して、載置段部を構成する垂直方向の切れ込みを正しい位置で、しかもそのＵ字溝の長手方向に沿って自動的に載置段部を形成する装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
然るに、該装置は、電動のコンクリートカッターで、Ｕ字溝の上部を、それぞれ、垂直、水平及び斜めに切断出来るが、内幅長と側壁厚が上記の様に異なる場合のＵ字溝の切断作業は、サイズに合った切断刃との交換と、これに伴う駆動装置の変更（モータの出力アップや減速機の減速比の変更等）が必要になるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２２５０２７公報
【特許文献２】特開２０００−１８３６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、Ｕ字溝の内幅長と側壁厚が異なる場合にも、モータの出力アップを行わずに、切断刃を交換するだけで側壁の上部を完全に且つ容易に切断でき、更に、スペースを取らずコンパクトで、しかも、騒音値が低く抑えることが出来ると共に、給水及び廃水処理が簡単に行うことの出来るＵ字溝切断装置を提供することである。
また、本発明の別の目的は、Ｕ字溝の両側壁の切断位置の高さ及び水平度を所定の水準に保つことの出来るＵ字溝切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、溝蓋等を載置するためにＵ字溝２の上部に載置部を形成するＵ字溝切断装置において、該Ｕ字溝２内に収納されるレール３と、該レール３を位置決めするジャッキ４と、該レール３上に走行自在に設けた架台５とを備え、該架台５上には切断機本体６が設置され、該切断機本体６は切断刃６１を回転駆動するための切断制御機構６９と、切断機本体６がレール３により走行させるための送り駆動装置８と、前記切断刃６１でＵ字溝２の内側上部に切込みを行なうための切込駆動装置７とを有し、前記切断制御機構（６９）は切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する回転速度計測手段６９１とトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２とインバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４と、前記電動機６２の励磁インダクタンスによって作られるギャップ磁束数が常に一定となるＶ／ｆ値が予め回路中に入力されている電圧演算器６９５とを備え、さらに、使用条件によって最高速度の周波数を設定して切断刃６１のサイズに対して切断刃６１の適正周速に対応できる周波数設定器６９６と、前記の電動機６２の回転速度からの滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機回転速度とを加える加算器６９７とを設け、該加算器６９７からの加算値と前記周波数設定器６９６で設定された最高速度の周波数とは前記周波数演算器６９４と電圧演算器６９５に入力され、前記電動機６２は誘導電動機であって、前記周波数演算器６９４と電圧演算器６９５からの演算出力を前記インバータ６９３の周波数指令値および電圧指令値とする可変周波数インバータで高速回転で駆動され、その電動機６２に接続された減速機６３を有している。
【０００９】
本発明の実施に際し、溝蓋等を載置するために、Ｕ字溝２の上部２１ｕに載置部を形成するＵ字溝切断装置１において、該Ｕ字溝２内に配置されるレール３と該レール３に係合しつつレール３上を移動可能に設けられた架台５と該架台上５に設置されＵ字溝２の上部２１ｕを完全に切断する切断機本体６と前記架台上５に設置され前記切断機本体６の先端部を左右に揺動させ前記Ｕ字溝２の上部２１ｕの内側から切り込みを形成する切込み駆動装置７と前記架台上５に設置されＵ字溝切断装置１全体を前記レール３に沿って移動させる送り駆動装置８とから構成され、前記レール３はレール３を支持しレール３の位置を決定するジャッキ４を備え、前記切断機本体６は切断機本体６の先端部に複数の大きさの異なる切断刃の内の何れかの切断刃６１を選択して回転可能に取付け該切断刃６１を回転駆動させる切断刃駆動用電動機６２と切断制御機構６９を備え、前記切込み駆動装置７は前記切断機本体６を取り付けた旋回台７１と該旋回台７１を旋回させる切込み用電動機７２を備え、前記送り駆動装置８は前記レール３に係合して前記架台５を前記レール３に沿って案内するガイドローラ８１とガイドレールに係合する回転体を回転駆動させる送り用電動機８２とを備え、前記切断機本体６の切断制御機構６９は前記切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する回転速度計測手段（速度センサ６９１）と切断刃駆動用電動機６２のトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２とインバータ６９３と該インバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４とインバータ６９３に入力する電圧を演算する電圧演算器６９５と切断制御機構６９に入力する電流・電圧の周波数を設定する周波数設定器６９６と前記滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機速度を加え合わせる加算器６９７とを有し、前記電圧演算器６９５は該演算器６９５の回路中に前記電動モータ６２の励磁インダクタンスによって形成されるギャップ磁束数が常に一定となるようにＶ／ｆ値が予め入力されており、当該切断制御機構６９は前記周波数設定器６９６によって取付けたカッター６１の直径及び使用条件に対応した最高速度の周波数を設定して該周波数に対応する電流を前記インバータ６９３に入力するとともに、前記電動モータ６２の回転速度を前記速度検出器６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御する様に構成される。
【００１０】
ここで、前記切断刃駆動用電動機６２を冷却するための冷却水は、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記切断機本体６は切断機本体６の先端部に複数の大きさの異なる切断刃の内の何れかの切断刃６１を選択して回転可能に取付けられている上、切断機本体６の切断制御機構６９によって、Ｕ字溝２の内幅長と側壁の厚さが異なる場合にも、カッター駆動用電動機６２の出力アップを行わずに、切断刃６１を交換するだけで、Ｕ字溝２の側壁の上部２１ｕを完全に切断出来る。
【００１２】
Ｕ字溝２の内幅Ｌが狭く、側壁厚さＴが厚過ぎる場合でも、切込時に数種類の切断刃６１を段階的に取替る事により、その後は、最大径の切断刃６１にて、連続的に且つ完全な切断作業を行うことが出来る。
その際、各直径の切断刃６１毎にその切断刃６１に対応した最高速度の周波数を設定してその周波数に対応する電流をインバータ６９３に入力するとともに、電動モータ６２の回転速度を前記速度検出器６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御するので、最も効率の良い切断が可能となる。
【００１３】
更に、カッター駆動用電動機６２は水冷方式を採用し、且つ、高速回転で密閉式であるため冷却水を、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することにより、給水、廃水の設備も簡素化出来、加えて、給水、排水に要する動力源の大きさを縮小することが出来、騒音値も低く抑えることが出来るので環境上の問題も解決できると共に、狭いＵ字溝内でスペースを取らず、コンパクトに収めることが出来るという効果がある。
【００１４】
また、レール３はジャッキ４によって支持されており、そのジャッキ４を調節することにより、Ｕ字溝２の両側壁２１の切断位置の高さ及び水平度を所定の水準に容易に保つことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１と図２は、夫々、本発明の実施形態のＵ字溝切断装置の構成を示す平面図および正面図である。
【００１７】
図１及び図２において、全体を符号１で示すＵ字溝切断装置は、大きなユニット単位としては、図３に断面を示すＵ字溝２内に配置されるレール３と、該レール３に係合しつつレール３上を移動可能に設けられた架台５と、該架台５上に設置されＵ字溝２の内側２１上部を部分的に切断（２１ｕ；図３参照）する切断機本体６と、前記架台５上に設置され前記切断機本体６の先端部を左右に揺動させＵ字溝２の内側２１上部に切り込みを形成する切込み駆動装置７と、前記架台５上に設置されＵ字溝切断装置１全体を前記レール３に沿って移動させる送り駆動装置８とから構成されている。
なお、図３において、符号Ｌは内幅長を、符号２１は内側側部を、符号２１ｕは内側上部を、符号Ｔは側壁の厚みを示す。
【００１８】
前記レール３は、図１０に詳細断面形状を示すように、例えば、角鋼管３１とその角鋼管３１の両側面３１ａ，３１ａに溶接によって接合された１対の等辺山形鋼３２，３２とで構成され、そのレール３を構成する角鋼管３１の底面は図示の例では１対のジャッキ４（図１及び図２でも図示）の各々の中央固定部４１の上面に固着されている。
【００１９】
ジャッキ４は、中央固定部４１とその中央固定部４１から左右両方向に伸縮する伸縮部４２、４２と、その伸縮部４２，４２の両先端の押圧部材４３，４３とで構成され、前記伸縮部４２に伸張方向の力を与えることで、左右双方の押圧部４３，４３がＵ字溝２の内部側面２１の高さ方向の所定の位置を押圧して、ジャッキ４及びジャッキ４に固着したレール３のＵ字溝２の内部側面２１の高さ方向における位置が決定されるように構成されている。
【００２０】
図４は、前記切断機（以降、切断機をカッターと言う）本体６の平面詳細図で、図５は、図４の側面図を示す。図４及び図５において、カッター本体６は、複数種類の直径を有し交換可能な円盤状切断刃６１と、その切断刃６１を回転駆動させる切断刃駆動用モータ６２と、その切断刃駆動用モータ６２の回転数を落とすための減速機６３と、一端が減速機６３に接続され、減速機６３の回転方向を直角に変換する回転方向変換機６３Ｃと、回転方向変換機６３Ｃの他端に接続され、切断刃軸６５を収容する切断刃コラム６４とを備え、前記切断刃６１は切断刃軸６５の先端に取付けられている。
【００２１】
従って、切断刃駆動用モータ６２を回転させると、回転速度は前記減速機６３によって減速され、回転方向変換機６３Ｃによってモータ６２の水平軸周りの回転方向が、垂直軸周りの回転方向に変換され、垂直に配置された切断刃軸６５に回転力が伝達される。
【００２２】
前記切断刃駆動用モータ６２の胴部には図示しない冷却水供給ラインから冷却水を供給するための給水口６２ａ及びモータ６２の冷却が終わった冷却水が排水される排水口６２ｂが形成され、更にその排水口６２ｂは、冷却水ライン（例えばホース）Ｌｗによって前記切断刃コラム６４の外周部に形成された給水口６４ａと接続され、一旦モータ６２を冷却した冷却水は再度切断刃コラム６４及び切断刃軸６５を介して、切断刃６１を冷却する様に構成されている。
【００２３】
前記架台５（図４及び図５では示していない；図２参照）の先端で、且つ切断刃６１の下方に配置された切断刃カバー用架台６７が架台５の先端に取付けられており、その切断刃カバー用架台６７には、前記切断刃コラム６４の図示左方側には切断刃カバー６８Ａが、図示していないブラケットによって取付けられ、前記切断刃コラム６４の図示右方側には切断刃カバー６８Ｂが図示していないブラケットによって取付けられている。
【００２４】
また、切断刃カバー６８Ａは、図示の左端側にヒンジ６８ｈを有しており、カバーの右側の端部、即ち切断刃コラム６４側が上方に持ち上げられて開放されるように構成されている。一方、カッターカバー６８Ｂは、図示の右端側にヒンジ（図示していない）を有しており、左側の端部、即ち切断刃コラム６４側が上方に持ち上げられて開放されるように構成されている。
【００２５】
切断刃カバー６８Ａの左端側及びカッターカバー６８Ｂの右端側には前記冷却水で切断刃の冷却が終わった冷却水を排出する排水口６８ｂが設けられている。冷却後の廃水は、切断刃カバー６８Ａ，６８Ｂの排水口６８ｂより、図示しない排水ポンプ等により吸引され処理される。
【００２６】
図２及び図５における符号８１はガイドローラを示し、符号８５はそのガイドローラ８１を軸支するとともに、架台５及び切断刃カバー用架台６７に立設して架台５及び切断刃カバー架台６７を、ガイドローラ８１を以って前記レール３に沿って移動可能に前記レール３に係合せしめる架台脚を示している。
尚、ガイドローラ８１と前記レール３との係合の形態については図１０を参照して後述する。
【００２７】
次に、図６を参照して、切込み駆動装置７について説明する。
切込み駆動装置７は、前記カッター本体６の基盤６Ｂの後端底部６Ｂａを取り付けた旋回台７１と、切込用モータ７２と、減速機７３と、旋回台７１及び減速機７３を支持する取付け基台７４を備えている。そして、該取付け基台７４はボルトＢによって前記架台５に固定されている。
【００２８】
前記旋回台７１の内部には、図示しない旋回軸、軸受が内蔵され、切込用モータ７２の回転は、減速機７３を介して、旋回台７１の旋回軸に伝えられ、連結されたカッター本体６を旋回させ、及びカッター本体６の先端に取り付けられた切断刃６１を旋回させ、前記Ｕ字溝２の内側２１上部の切込み２１ｕを行う。
ここで、前記切断刃３は約１８０度旋回（首振り）出来るので、Ｕ字溝２の内側の両側面２１を切削出来、切込み操作の切断限界は、図示しない、それぞれのリミットスイッチにより制限される構造になっている。
【００２９】
次に、図７〜図１０を参照して、送り駆動装置８について説明する。
送り駆動装置８は前記レール３に係合して前記架台５及び切断刃カバー架台６７（図７〜図１０では省略して描いている）をレール３に沿って案内するガイドローラ８１と、送り用電動機８２と、該電動機８２の回転速度を減速する減速機８３とを備えている。
【００３０】
送り用電動機８２と減速機８３とは公知の手段によって接続され、減速機８３で送り用電動機８２側の反対側（出力軸側）が前記架台５に公知の手段によって取付けられている。
【００３１】
一方、ガイドローラ８１は架台５及び切断刃カバー架台６７（図７〜図１０では省略して描いている）から下方に延在する架台脚８５の先端に回転自在に軸支されている。図１０に示すように、ガイドローラ８１のプロフィルは、円柱の一部が楔状に括れており、その楔状の括れの最深部が、ガイドレール３の等辺山形鋼３２の三角の頂部に係合するように配置されている。
【００３２】
図９に示すように、前記減速機８３の出力軸８３Ｓの先端には、接続部材Ｊを介してスプロケットホイール８４が取付けられ、図示の例では、図示しない駆動チェーンがそのスプロケットホイール８４に係合している。
ここで、装置全体の走行速度は、切替装置により切断時と切断無し時に切替られ、移動時の速度を考慮して決定されている。
【００３３】
次に、カッター本体６の切断制御機構６９について図１１を参照して説明する。
切断制御機構６９は、前記切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する速度センサ６９１と、切断刃駆動用電動機６２のトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２と、インバータ６９３と、該インバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４と、インバータ６９３に印加する電圧を演算する電圧演算器６９５と、切断制御機構６９に入力する電流・電圧の周波数を設定する周波数設定器６９６と、前記滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機速度を加え合わせる加算器６９７とから構成されている。
【００３４】
前記電圧演算器６９５は該演算器６９５の回路中に前記電動モータ６２の励磁インダクタンスによって形成されるギャップ磁束数が常に一定となるようにＶ／ｆ値が予め入力されている。
【００３５】
切断制御機構６９は前記周波数設定器６９６によって取付けたカッター６１の直径及び使用条件に対応した最高速度の周波数を設定して該周波数の電流を前記インバータ６９３に入力するとともに、前記電動モータ６２の回転速度を前記速度センサ６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御する。
【００３６】
次に、図１２に基づいて、本実施形態のカッター本体６の駆動用電動機６２と従来技術の汎用カッターとの特性を比較する。
【００３７】
図１２の実線の特性線Ａ１〜Ａ５は、本実施形態においてインバータ制御の３相２００Ｖで、インバータ入口の定格電流１７．５Ａを設定し、減速比１／５の減速機６３を用いたときの駆動用電動機６２の負荷トルク特性を示す。この特性線図Ａ１〜Ａ５によれば、負荷トルクが変わっても、回転数は常に一定という特性を示す。
一方、破線で示す従来技術の汎用カッターの特性曲線Ｂは切断刃の周速３５ｍ/ｓｅｃの時の回転数に対する負荷トルクの特性曲線を示す。
また、一点鎖線Ｃは、前記本実施形態の特性曲線上の定格電流（インバータ入口電流）の値を示す点を結んだ曲線を示す。
【００３８】
従来技術の汎用カッターの周速は、コンクリート切削では、通常３５〜４０ｍ／ｓｅｃが最も切削効率が良いとされており、前述の様に本実施形態では負荷トルクが変わっても、切断刃の回転数が常に一定に保たれる（即ち、周速が３５ｍ／ｓｅｃで一定である）ので、本実施形態のカッター本体６は、最も良い条件で切削出来ることを示す。カッターの切断速度を更に上げる為、定格電流の限界以下であれば、負荷トルクを上げても良い。
【００３９】
次に、Ｕ字溝全幅切断作業の方法について、次の２つの例を挙げて、図３及び図１３〜図１６を参照して説明する。
【００４０】
先ず、切断刃６１がＵ字溝２の内幅長Ｌ（図３参照）よりやや小さく、側壁２１の厚さＴ（図３参照）が、下表の切断刃の最大切削深さ以内にある場合の第１例について説明する。一般に、コンクリートカッターの切断刃の最大切削深さは次のようになっている。
切断刃径 最大切削深さ（Ｗ）
吋 ｍｍ
１０ ７０
１２ ９５
１４ １２０
１６ １４５
１８ １７０
従って、切断刃６１がＵ字溝２内に挿入出来る時は、切断厚さは、それぞれの切断刃径に対する最大切削深さまでは完全に切断できる。
しかし、例えば、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが３００ｍｍで側壁の厚みが１００ｍｍの場合、切断刃径は１０吋しか使用できないが、この場合の完全に切断できる側壁の厚さＴは上表から７０ｍｍであるので、本発明の技術的範囲であるＵ字溝の全幅は切断出来ないことになる。
【００４１】
次に、第２例について説明する。
先ず、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが３００ｍｍで、側壁厚さＴが１７０ｍｍと仮定すると、切断刃径１０吋しか使用できないが、１４吋、１８吋と切断刃を順次交換することで、切断能力の低下なく完全に切断することが出来る。
【００４２】
次に、第２例の切断作業の一例について図１３〜図１６に基づいて説明する。図１３は、切断時の第１ステップ、図１３は第２ステップ、図１４は第３ステップを示し、図１５は、それぞれ（図１２〜図１４）のハツリ（斜線部）作業の状況図を示す。
【００４３】
具体例として、Ｕ字溝の内幅長Ｌが３００ｍｍで、側壁厚さＴが１７０ｍｍの場合の最も効率的で具体的な切断操作について説明する。
【００４４】
先ず、第１ステップ（図１２）で、１０吋の切断刃６１を装着し、電源を入れ、切断刃駆動用モータ６２の回転数を設定（例えば、図９で２３００ｒ/ｍｉｎ）した後、切断刃駆動用モータ６２を起動し、Ｕ字溝２の側壁２１の片側の切り込みを始める。この場合、切り込み速度は、インバータ入口電流は定格以下になるように調整する。最大切込深さ（例えば、７０ｍｍ）に達したら、切り込み駆動装置は自動的に停止する（リミットスイッチ作動）。
【００４５】
次いで、送り駆動装置８を駆動し、所定の長さ（例えば１ｍ）切削する（矢印Ｙ１の方向）。この切削中も、前記入口電流は定格以下に保つ様に調整する。切削後は電源を停止する。
次いで、反対側の側壁２１についても同様の操作により切り込みを入れる（矢印Ｙ２の方向）。
【００４６】
両側の切り込みが終わったら、切断刃６１をＵ字溝２の中央部に戻した後、切断面の上部のコンクリート部を、１４吋の切断刃６１が入るように、所定の長さ（例えば５００ｍｍ）をハツル（図１６のハッチング部Ｄ１）。
【００４７】
次いで、１４吋（図１３参照）、１８吋（図１４参照）と同様の操作を行う（図１３〜図１５参照；矢印Ｙ３〜Ｙ６まで）。
【００４８】
最終ハツリ作業（図１６のハッチング部Ｄ１〜Ｄ３）が終われば、１８吋を装着して、以後は、連続して、定格電流以下に保ちながら切断作業を続けることが出来る（図１２の特性線Ａ１参照）。
【００４９】
上述したような実施形態のＵ字溝切断装置１によれば、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが狭く、それに比べて側壁の厚さＴが厚い場合の切断作業は、小さな直径の切断刃６１から逐次大きな直径の切断刃６１に段階的に取替る事により、その後は、最大径の切断刃にて、連続的に且つ効果的な切断作業を行うことが出来る。
【００５０】
更に、カッター駆動用電動機６２を冷却するための冷却水を、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することにより、給水、廃水の設備も簡素化出来、加えて、給水、排水に要する動力源の大きさを縮小することが出来、騒音値も低く抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例Ｕ字溝切断装置の構成を示す平面図。
【図２】図１に対応する側面図。
【図３】Ｕ字溝の断面図。
【図４】本発明の実施形態における切断機本体の平面図の正面図。
【図５】図４に対応する側面図。
【図６】本発明の実施形態における切込み駆動装置の側面図。
【図７】本発明の実施形態における送り駆動装置の平面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面矢視図。
【図９】図７のＢ−Ｂ断面矢視図。
【図１０】図７のＣ−Ｃ断面矢視図。
【図１１】本発明の実施形態における切断制御機構の構成を示したブロック図。
【図１２】本発明の実施形態における切断機本体と従来技術の汎用カッターの特性を比較した特性図。
【図１３】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１０吋の場合の図。
【図１４】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１４吋の場合の図。
【図１５】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１８吋の場合の図。
【図１６】本実施例のハツリ作業説明図で最終段階での切断刃の直径が１０吋〜１８吋を同時に示した図。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・Ｕ字溝切断装置
２・・・Ｕ字溝
３・・・レール
４・・・ジャッキ
５・・・架台
６・・・切断機本体／カッター本体
７・・・切込駆動装置
８・・・送り駆動装置
６１・・・切断刃
６２・・・切断刃駆動用電動機／切断駆動用モータ
６３・・・減速機
７１・・・旋回台
７２・・・切込み用電動機／切込用モータ
７３・・・減速機
８１・・・ガイドローラ
８２・・・送り用電動機／送り用モータ
８３・・・減速機
８４・・・スプロケット
８５・・・架台脚
６９１・・・回転速度計測手段／速度センサ
６９２・・・滑り周波数演算器
６９３・・・インバータ
６９４・・・周波数演算器
６９５・・・電圧演算器
６９６・・・周波数設定器
６９７・・・加算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製のＵ字溝で、内幅長と側壁の厚さが異なるＵ字溝の上面に、グレーティングを含む溝蓋やその他の載置物（以下単に溝蓋等という）を載置・収納するための載置面を形成するためのＵ字溝切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の用水路は、コンクリート製のＵ字溝と呼ばれている排水溝によって完全に整備されつつある。併し、この様なＵ字溝の、特に早い時代に整備されたものは、その殆どが開放型のものであり、その上部をグレーティングや溝蓋等によって覆うことはなされていないことが多い。ところが、交通量が多くなってくると、開放型のＵ字溝は安全の確保とともに、路面拡張に資することが要望されるようになってきた。
更に、このＵ字溝は、製造当初は溝蓋を載置することを予定していないものであったため、このＵ字溝の上面に溝蓋を載置するためには、Ｕ字溝の周囲を掘り起こし、Ｕ字溝上方の形状を変更するべき箇所の型枠が設置できるような空間を確保した後、Ｕ字溝の上部の切除、型枠の設置、新規上部形状の形成のためのコンクリートの打設と、多岐に亘る作業を必要とするため、多額の費用と手間、さらには短からぬ工期を費やしていた。
【０００３】
ここで、Ｕ字溝ブロックの切断作業用の油圧源を外部の小型のショベル系の掘削作業機から供給を受けるＵ字溝切断用アタッチメントが提案されている（例えば特許文献1参照）。
【０００４】
然るに、前記装置（アタッチメント）の提案目的は、専ら、不要になったＵ字溝を処理する為、そのＵ字溝内をコンクリートや土砂で埋めてその上を蓋で覆う際に、そのＵ字溝の上部を切断する装置の提案である。
その装置は、整地作業を含めて全体の作業を考える場合は効果的と思われるが、切断作業自体は、作業性も悪く、作業能率も良いとは言えない。また、Ｕ字溝の内幅長が異なる場合（例えば、内幅長３００〜７５０ｍｍ）には、それぞれに、サイズに合った、性能的にも異なる別のアタッチメントを用意しないと対応できない。また、Ｕ字溝の内幅長が小さく（例えば、内幅長３００ｍｍ）且つ側壁が厚い場合（例えば、１００〜２００ｍｍ）には切断刃固有の最大切断深さの関係から完全に切断することが難しく、更にＵ字溝の両側壁の切断位置の高さや水平度等を保つことが難しいという問題もある。
【０００５】
また、別の従来技術の一つとして、既設のＵ字溝そのものを利用して、載置段部を構成する垂直方向の切れ込みを正しい位置で、しかもそのＵ字溝の長手方向に沿って自動的に載置段部を形成する装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
然るに、該装置は、電動のコンクリートカッターで、Ｕ字溝の上部を、それぞれ、垂直、水平及び斜めに切断出来るが、内幅長と側壁厚が上記の様に異なる場合のＵ字溝の切断作業は、サイズに合った切断刃との交換と、これに伴う駆動装置の変更（モータの出力アップや減速機の減速比の変更等）が必要になるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２２５０２７公報
【特許文献２】特開２０００−１８３６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、Ｕ字溝の内幅長と側壁厚が異なる場合にも、モータの出力アップを行わずに、切断刃を交換するだけで側壁の上部を完全に且つ容易に切断でき、更に、スペースを取らずコンパクトで、しかも、騒音値が低く抑えることが出来ると共に、給水及び廃水処理が簡単に行うことの出来るＵ字溝切断装置を提供することである。
また、本発明の別の目的は、Ｕ字溝の両側壁の切断位置の高さ及び水平度を所定の水準に保つことの出来るＵ字溝切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、溝蓋等を載置するためにＵ字溝２の上部に載置部を形成するＵ字溝切断装置において、該Ｕ字溝２内に収納されるレール３と、該レール３を位置決めするジャッキ４と、該レール３上に走行自在に設けた架台５とを備え、該架台５上には切断機本体６が設置され、該切断機本体６は切断刃６１を回転駆動するための切断制御機構６９と、切断機本体６がレール３により走行させるための送り駆動装置８と、前記切断刃６１でＵ字溝２の内側上部に切込みを行なうための切込駆動装置７とを有し、前記切断制御機構（６９）は切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する回転速度計測手段６９１とトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２とインバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４と、前記電動機６２の励磁インダクタンスによって作られるギャップ磁束数が常に一定となるＶ／ｆ値が予め回路中に入力されている電圧演算器６９５とを備え、さらに、使用条件によって最高速度の周波数を設定して切断刃６１のサイズに対して切断刃６１の適正周速に対応できる周波数設定器６９６と、前記の電動機６２の回転速度からの滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機回転速度とを加える加算器６９７とを設け、該加算器６９７からの加算値と前記周波数設定器６９６で設定された最高速度の周波数とは前記周波数演算器６９４と電圧演算器６９５に入力され、前記電動機６２は誘導電動機であって、前記周波数演算器６９４と電圧演算器６９５からの演算出力を前記インバータ６９３の周波数指令値および電圧指令値とする可変周波数インバータで高速回転で駆動され、その電動機６２に接続された減速機６３を有している。
【０００９】
本発明の実施に際し、溝蓋等を載置するために、Ｕ字溝２の上部２１ｕに載置部を形成するＵ字溝切断装置１において、該Ｕ字溝２内に配置されるレール３と該レール３に係合しつつレール３上を移動可能に設けられた架台５と該架台上５に設置されＵ字溝２の上部２１ｕを完全に切断する切断機本体６と前記架台上５に設置され前記切断機本体６の先端部を左右に揺動させ前記Ｕ字溝２の上部２１ｕの内側から切り込みを形成する切込み駆動装置７と前記架台上５に設置されＵ字溝切断装置１全体を前記レール３に沿って移動させる送り駆動装置８とから構成され、前記レール３はレール３を支持しレール３の位置を決定するジャッキ４を備え、前記切断機本体６は切断機本体６の先端部に複数の大きさの異なる切断刃の内の何れかの切断刃６１を選択して回転可能に取付け該切断刃６１を回転駆動させる切断刃駆動用電動機６２と切断制御機構６９を備え、前記切込み駆動装置７は前記切断機本体６を取り付けた旋回台７１と該旋回台７１を旋回させる切込み用電動機７２を備え、前記送り駆動装置８は前記レール３に係合して前記架台５を前記レール３に沿って案内するガイドローラ８１とガイドレールに係合する回転体を回転駆動させる送り用電動機８２とを備え、前記切断機本体６の切断制御機構６９は前記切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する回転速度計測手段（速度センサ６９１）と切断刃駆動用電動機６２のトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２とインバータ６９３と該インバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４とインバータ６９３に入力する電圧を演算する電圧演算器６９５と切断制御機構６９に入力する電流・電圧の周波数を設定する周波数設定器６９６と前記滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機速度を加え合わせる加算器６９７とを有し、前記電圧演算器６９５は該演算器６９５の回路中に前記電動モータ６２の励磁インダクタンスによって形成されるギャップ磁束数が常に一定となるようにＶ／ｆ値が予め入力されており、当該切断制御機構６９は前記周波数設定器６９６によって取付けたカッター６１の直径及び使用条件に対応した最高速度の周波数を設定して該周波数に対応する電流を前記インバータ６９３に入力するとともに、前記電動モータ６２の回転速度を前記速度検出器６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御する様に構成される。
【００１０】
ここで、前記切断刃駆動用電動機６２を冷却するための冷却水は、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記切断機本体６は切断機本体６の先端部に複数の大きさの異なる切断刃の内の何れかの切断刃６１を選択して回転可能に取付けられている上、切断機本体６の切断制御機構６９によって、Ｕ字溝２の内幅長と側壁の厚さが異なる場合にも、カッター駆動用電動機６２の出力アップを行わずに、切断刃６１を交換するだけで、Ｕ字溝２の側壁の上部２１ｕを完全に切断出来る。
【００１２】
Ｕ字溝２の内幅Ｌが狭く、側壁厚さＴが厚過ぎる場合でも、切込時に数種類の切断刃６１を段階的に取替る事により、その後は、最大径の切断刃６１にて、連続的に且つ完全な切断作業を行うことが出来る。
その際、各直径の切断刃６１毎にその切断刃６１に対応した最高速度の周波数を設定してその周波数に対応する電流をインバータ６９３に入力するとともに、電動モータ６２の回転速度を前記速度検出器６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御するので、最も効率の良い切断が可能となる。
【００１３】
更に、カッター駆動用電動機６２は水冷方式を採用し、且つ、高速回転で密閉式であるため冷却水を、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することにより、給水、廃水の設備も簡素化出来、加えて、給水、排水に要する動力源の大きさを縮小することが出来、騒音値も低く抑えることが出来るので環境上の問題も解決できると共に、狭いＵ字溝内でスペースを取らず、コンパクトに収めることが出来るという効果がある。
【００１４】
また、レール３はジャッキ４によって支持されており、そのジャッキ４を調節することにより、Ｕ字溝２の両側壁２１の切断位置の高さ及び水平度を所定の水準に容易に保つことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１と図２は、夫々、本発明の実施形態のＵ字溝切断装置の構成を示す平面図および正面図である。
【００１７】
図１及び図２において、全体を符号１で示すＵ字溝切断装置は、大きなユニット単位としては、図３に断面を示すＵ字溝２内に配置されるレール３と、該レール３に係合しつつレール３上を移動可能に設けられた架台５と、該架台５上に設置されＵ字溝２の内側２１上部を部分的に切断（２１ｕ；図３参照）する切断機本体６と、前記架台５上に設置され前記切断機本体６の先端部を左右に揺動させＵ字溝２の内側２１上部に切り込みを形成する切込み駆動装置７と、前記架台５上に設置されＵ字溝切断装置１全体を前記レール３に沿って移動させる送り駆動装置８とから構成されている。
なお、図３において、符号Ｌは内幅長を、符号２１は内側側部を、符号２１ｕは内側上部を、符号Ｔは側壁の厚みを示す。
【００１８】
前記レール３は、図１０に詳細断面形状を示すように、例えば、角鋼管３１とその角鋼管３１の両側面３１ａ，３１ａに溶接によって接合された１対の等辺山形鋼３２，３２とで構成され、そのレール３を構成する角鋼管３１の底面は図示の例では１対のジャッキ４（図１及び図２でも図示）の各々の中央固定部４１の上面に固着されている。
【００１９】
ジャッキ４は、中央固定部４１とその中央固定部４１から左右両方向に伸縮する伸縮部４２、４２と、その伸縮部４２，４２の両先端の押圧部材４３，４３とで構成され、前記伸縮部４２に伸張方向の力を与えることで、左右双方の押圧部４３，４３がＵ字溝２の内部側面２１の高さ方向の所定の位置を押圧して、ジャッキ４及びジャッキ４に固着したレール３のＵ字溝２の内部側面２１の高さ方向における位置が決定されるように構成されている。
【００２０】
図４は、前記切断機（以降、切断機をカッターと言う）本体６の平面詳細図で、図５は、図４の側面図を示す。図４及び図５において、カッター本体６は、複数種類の直径を有し交換可能な円盤状切断刃６１と、その切断刃６１を回転駆動させる切断刃駆動用モータ６２と、その切断刃駆動用モータ６２の回転数を落とすための減速機６３と、一端が減速機６３に接続され、減速機６３の回転方向を直角に変換する回転方向変換機６３Ｃと、回転方向変換機６３Ｃの他端に接続され、切断刃軸６５を収容する切断刃コラム６４とを備え、前記切断刃６１は切断刃軸６５の先端に取付けられている。
【００２１】
従って、切断刃駆動用モータ６２を回転させると、回転速度は前記減速機６３によって減速され、回転方向変換機６３Ｃによってモータ６２の水平軸周りの回転方向が、垂直軸周りの回転方向に変換され、垂直に配置された切断刃軸６５に回転力が伝達される。
【００２２】
前記切断刃駆動用モータ６２の胴部には図示しない冷却水供給ラインから冷却水を供給するための給水口６２ａ及びモータ６２の冷却が終わった冷却水が排水される排水口６２ｂが形成され、更にその排水口６２ｂは、冷却水ライン（例えばホース）Ｌｗによって前記切断刃コラム６４の外周部に形成された給水口６４ａと接続され、一旦モータ６２を冷却した冷却水は再度切断刃コラム６４及び切断刃軸６５を介して、切断刃６１を冷却する様に構成されている。
【００２３】
前記架台５（図４及び図５では示していない；図２参照）の先端で、且つ切断刃６１の下方に配置された切断刃カバー用架台６７が架台５の先端に取付けられており、その切断刃カバー用架台６７には、前記切断刃コラム６４の図示左方側には切断刃カバー６８Ａが、図示していないブラケットによって取付けられ、前記切断刃コラム６４の図示右方側には切断刃カバー６８Ｂが図示していないブラケットによって取付けられている。
【００２４】
また、切断刃カバー６８Ａは、図示の左端側にヒンジ６８ｈを有しており、カバーの右側の端部、即ち切断刃コラム６４側が上方に持ち上げられて開放されるように構成されている。一方、カッターカバー６８Ｂは、図示の右端側にヒンジ（図示していない）を有しており、左側の端部、即ち切断刃コラム６４側が上方に持ち上げられて開放されるように構成されている。
【００２５】
切断刃カバー６８Ａの左端側及びカッターカバー６８Ｂの右端側には前記冷却水で切断刃の冷却が終わった冷却水を排出する排水口６８ｂが設けられている。冷却後の廃水は、切断刃カバー６８Ａ，６８Ｂの排水口６８ｂより、図示しない排水ポンプ等により吸引され処理される。
【００２６】
図２及び図５における符号８１はガイドローラを示し、符号８５はそのガイドローラ８１を軸支するとともに、架台５及び切断刃カバー用架台６７に立設して架台５及び切断刃カバー架台６７を、ガイドローラ８１を以って前記レール３に沿って移動可能に前記レール３に係合せしめる架台脚を示している。
尚、ガイドローラ８１と前記レール３との係合の形態については図１０を参照して後述する。
【００２７】
次に、図６を参照して、切込み駆動装置７について説明する。
切込み駆動装置７は、前記カッター本体６の基盤６Ｂの後端底部６Ｂａを取り付けた旋回台７１と、切込用モータ７２と、減速機７３と、旋回台７１及び減速機７３を支持する取付け基台７４を備えている。そして、該取付け基台７４はボルトＢによって前記架台５に固定されている。
【００２８】
前記旋回台７１の内部には、図示しない旋回軸、軸受が内蔵され、切込用モータ７２の回転は、減速機７３を介して、旋回台７１の旋回軸に伝えられ、連結されたカッター本体６を旋回させ、及びカッター本体６の先端に取り付けられた切断刃６１を旋回させ、前記Ｕ字溝２の内側２１上部の切込み２１ｕを行う。
ここで、前記切断刃３は約１８０度旋回（首振り）出来るので、Ｕ字溝２の内側の両側面２１を切削出来、切込み操作の切断限界は、図示しない、それぞれのリミットスイッチにより制限される構造になっている。
【００２９】
次に、図７〜図１０を参照して、送り駆動装置８について説明する。
送り駆動装置８は前記レール３に係合して前記架台５及び切断刃カバー架台６７（図７〜図１０では省略して描いている）をレール３に沿って案内するガイドローラ８１と、送り用電動機８２と、該電動機８２の回転速度を減速する減速機８３とを備えている。
【００３０】
送り用電動機８２と減速機８３とは公知の手段によって接続され、減速機８３で送り用電動機８２側の反対側（出力軸側）が前記架台５に公知の手段によって取付けられている。
【００３１】
一方、ガイドローラ８１は架台５及び切断刃カバー架台６７（図７〜図１０では省略して描いている）から下方に延在する架台脚８５の先端に回転自在に軸支されている。図１０に示すように、ガイドローラ８１のプロフィルは、円柱の一部が楔状に括れており、その楔状の括れの最深部が、ガイドレール３の等辺山形鋼３２の三角の頂部に係合するように配置されている。
【００３２】
図９に示すように、前記減速機８３の出力軸８３Ｓの先端には、接続部材Ｊを介してスプロケットホイール８４が取付けられ、図示の例では、図示しない駆動チェーンがそのスプロケットホイール８４に係合している。
ここで、装置全体の走行速度は、切替装置により切断時と切断無し時に切替られ、移動時の速度を考慮して決定されている。
【００３３】
次に、カッター本体６の切断制御機構６９について図１１を参照して説明する。
切断制御機構６９は、前記切断刃駆動用電動機６２の回転速度を計測する速度センサ６９１と、切断刃駆動用電動機６２のトルク特性を決定する滑り周波数演算器６９２と、インバータ６９３と、該インバータ６９３の周波数を決定する周波数演算器６９４と、インバータ６９３に印加する電圧を演算する電圧演算器６９５と、切断制御機構６９に入力する電流・電圧の周波数を設定する周波数設定器６９６と、前記滑り周波数演算器６９２で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機速度を加え合わせる加算器６９７とから構成されている。
【００３４】
前記電圧演算器６９５は該演算器６９５の回路中に前記電動モータ６２の励磁インダクタンスによって形成されるギャップ磁束数が常に一定となるようにＶ／ｆ値が予め入力されている。
【００３５】
切断制御機構６９は前記周波数設定器６９６によって取付けたカッター６１の直径及び使用条件に対応した最高速度の周波数を設定して該周波数の電流を前記インバータ６９３に入力するとともに、前記電動モータ６２の回転速度を前記速度センサ６９１で検出し、その速度の関数である周波数に前記滑り周波数演算器６９２によって求めた滑り周波数を前記加算器６９７で加算処理し、その加算値を電圧演算器６９５及び周波数演算器６９４を介してインバータ６９３にフィードバックすることによって電動モータ６２の回転速度を制御する。
【００３６】
次に、図１２に基づいて、本実施形態のカッター本体６の駆動用電動機６２と従来技術の汎用カッターとの特性を比較する。
【００３７】
図１２の実線の特性線Ａ１〜Ａ５は、本実施形態においてインバータ制御の３相２００Ｖで、インバータ入口の定格電流１７．５Ａを設定し、減速比１／５の減速機６３を用いたときの駆動用電動機６２の負荷トルク特性を示す。この特性線図Ａ１〜Ａ５によれば、負荷トルクが変わっても、回転数は常に一定という特性を示す。
一方、破線で示す従来技術の汎用カッターの特性曲線Ｂは切断刃の周速３５ｍ/ｓｅｃの時の回転数に対する負荷トルクの特性曲線を示す。
また、一点鎖線Ｃは、前記本実施形態の特性曲線上の定格電流（インバータ入口電流）の値を示す点を結んだ曲線を示す。
【００３８】
従来技術の汎用カッターの周速は、コンクリート切削では、通常３５〜４０ｍ／ｓｅｃが最も切削効率が良いとされており、前述の様に本実施形態では負荷トルクが変わっても、切断刃の回転数が常に一定に保たれる（即ち、周速が３５ｍ／ｓｅｃで一定である）ので、本実施形態のカッター本体６は、最も良い条件で切削出来ることを示す。カッターの切断速度を更に上げる為、定格電流の限界以下であれば、負荷トルクを上げても良い。
【００３９】
次に、Ｕ字溝全幅切断作業の方法について、次の２つの例を挙げて、図３及び図１３〜図１６を参照して説明する。
【００４０】
先ず、切断刃６１がＵ字溝２の内幅長Ｌ（図３参照）よりやや小さく、側壁２１の厚さＴ（図３参照）が、下表の切断刃の最大切削深さ以内にある場合の第１例について説明する。一般に、コンクリートカッターの切断刃の最大切削深さは次のようになっている。
切断刃径 最大切削深さ（Ｗ）
吋 ｍｍ
１０ ７０
１２ ９５
１４ １２０
１６ １４５
１８ １７０
従って、切断刃６１がＵ字溝２内に挿入出来る時は、切断厚さは、それぞれの切断刃径に対する最大切削深さまでは完全に切断できる。
しかし、例えば、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが３００ｍｍで側壁の厚みが１００ｍｍの場合、切断刃径は１０吋しか使用できないが、この場合の完全に切断できる側壁の厚さＴは上表から７０ｍｍであるので、本発明の技術的範囲であるＵ字溝の全幅は切断出来ないことになる。
【００４１】
次に、第２例について説明する。
先ず、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが３００ｍｍで、側壁厚さＴが１７０ｍｍと仮定すると、切断刃径１０吋しか使用できないが、１４吋、１８吋と切断刃を順次交換することで、切断能力の低下なく完全に切断することが出来る。
【００４２】
次に、第２例の切断作業の一例について図１３〜図１６に基づいて説明する。図１３は、切断時の第１ステップ、図１３は第２ステップ、図１４は第３ステップを示し、図１５は、それぞれ（図１２〜図１４）のハツリ（斜線部）作業の状況図を示す。
【００４３】
具体例として、Ｕ字溝の内幅長Ｌが３００ｍｍで、側壁厚さＴが１７０ｍｍの場合の最も効率的で具体的な切断操作について説明する。
【００４４】
先ず、第１ステップ（図１２）で、１０吋の切断刃６１を装着し、電源を入れ、切断刃駆動用モータ６２の回転数を設定（例えば、図９で２３００ｒ/ｍｉｎ）した後、切断刃駆動用モータ６２を起動し、Ｕ字溝２の側壁２１の片側の切り込みを始める。この場合、切り込み速度は、インバータ入口電流は定格以下になるように調整する。最大切込深さ（例えば、７０ｍｍ）に達したら、切り込み駆動装置は自動的に停止する（リミットスイッチ作動）。
【００４５】
次いで、送り駆動装置８を駆動し、所定の長さ（例えば１ｍ）切削する（矢印Ｙ１の方向）。この切削中も、前記入口電流は定格以下に保つ様に調整する。切削後は電源を停止する。
次いで、反対側の側壁２１についても同様の操作により切り込みを入れる（矢印Ｙ２の方向）。
【００４６】
両側の切り込みが終わったら、切断刃６１をＵ字溝２の中央部に戻した後、切断面の上部のコンクリート部を、１４吋の切断刃６１が入るように、所定の長さ（例えば５００ｍｍ）をハツル（図１６のハッチング部Ｄ１）。
【００４７】
次いで、１４吋（図１３参照）、１８吋（図１４参照）と同様の操作を行う（図１３〜図１５参照；矢印Ｙ３〜Ｙ６まで）。
【００４８】
最終ハツリ作業（図１６のハッチング部Ｄ１〜Ｄ３）が終われば、１８吋を装着して、以後は、連続して、定格電流以下に保ちながら切断作業を続けることが出来る（図１２の特性線Ａ１参照）。
【００４９】
上述したような実施形態のＵ字溝切断装置１によれば、Ｕ字溝２の内幅長Ｌが狭く、それに比べて側壁の厚さＴが厚い場合の切断作業は、小さな直径の切断刃６１から逐次大きな直径の切断刃６１に段階的に取替る事により、その後は、最大径の切断刃にて、連続的に且つ効果的な切断作業を行うことが出来る。
【００５０】
更に、カッター駆動用電動機６２を冷却するための冷却水を、当該電動機６２を冷却した後に、切削中の切断刃６１の冷却水として再び利用することにより、給水、廃水の設備も簡素化出来、加えて、給水、排水に要する動力源の大きさを縮小することが出来、騒音値も低く抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例Ｕ字溝切断装置の構成を示す平面図。
【図２】図１に対応する側面図。
【図３】Ｕ字溝の断面図。
【図４】本発明の実施形態における切断機本体の平面図の正面図。
【図５】図４に対応する側面図。
【図６】本発明の実施形態における切込み駆動装置の側面図。
【図７】本発明の実施形態における送り駆動装置の平面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面矢視図。
【図９】図７のＢ−Ｂ断面矢視図。
【図１０】図７のＣ−Ｃ断面矢視図。
【図１１】本発明の実施形態における切断制御機構の構成を示したブロック図。
【図１２】本発明の実施形態における切断機本体と従来技術の汎用カッターの特性を比較した特性図。
【図１３】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１０吋の場合の図。
【図１４】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１４吋の場合の図。
【図１５】本実施例の切断作業説明図で途中段階での切断刃の直径が１８吋の場合の図。
【図１６】本実施例のハツリ作業説明図で最終段階での切断刃の直径が１０吋〜１８吋を同時に示した図。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・Ｕ字溝切断装置
２・・・Ｕ字溝
３・・・レール
４・・・ジャッキ
５・・・架台
６・・・切断機本体／カッター本体
７・・・切込駆動装置
８・・・送り駆動装置
６１・・・切断刃
６２・・・切断刃駆動用電動機／切断駆動用モータ
６３・・・減速機
７１・・・旋回台
７２・・・切込み用電動機／切込用モータ
７３・・・減速機
８１・・・ガイドローラ
８２・・・送り用電動機／送り用モータ
８３・・・減速機
８４・・・スプロケット
８５・・・架台脚
６９１・・・回転速度計測手段／速度センサ
６９２・・・滑り周波数演算器
６９３・・・インバータ
６９４・・・周波数演算器
６９５・・・電圧演算器
６９６・・・周波数設定器
６９７・・・加算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝蓋等を載置するためにＵ字溝（２）の上部に載置部を形成するＵ字溝切断装置において、該Ｕ字溝（２）内に収納されるレール（３）と、該レール（３）を位置決めするジャッキ（４）と、該レール（３）上に走行自在に設けた架台５とを備え、該架台５上には切断機本体（６）が設置され、該切断機本体（６）は切断刃（６１）を回転駆動するための切断制御機構（６９）と、切断機本体（６）がレール（３）により走行させるための送り駆動装置（８）と、前記切断刃（６１）でＵ字溝（２）の内側上部に切込みを行なうための切込駆動装置（７）とを有し、前記切断制御機構（６９）は切断刃駆動用電動機（６２）の回転速度を計測する回転速度計測手段（６９１）とトルク特性を決定する滑り周波数演算器（６９２）とインバータ（６９３）の周波数を決定する周波数演算器（６９４）と、前記電動機（６２）の励磁インダクタンスによって作られるギャップ磁束数が常に一定となるＶ／ｆ値が予め回路中に入力されている電圧演算器（６９５）とを備え、さらに、使用条件によって最高速度の周波数を設定して切断刃（６１）のサイズに対して切断刃（６１）の適正周速に対応できる周波数設定器（６９６）と、前記の電動機（６２）の回転速度からの滑り周波数演算器（６９２）で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機回転速度とを加える加算器（６９７）とを設け、該加算器（６９７）からの加算値と前記周波数設定器（６９６）で設定された最高速度の周波数とは前記周波数演算器（６９４）と電圧演算器（６９５）に入力され、前記電動機（６２）は誘導電動機であって、前記周波数演算器（６９４）と電圧演算器（６９５）からの演算出力を前記インバータ（６９３）の周波数指令値および電圧指令値とする可変周波数インバータで高速回転で駆動され、その電動機（６２）に接続された減速機（６３）を有することを特徴とするＵ字溝切断装置。
【請求項１】
溝蓋等を載置するためにＵ字溝（２）の上部に載置部を形成するＵ字溝切断装置において、該Ｕ字溝（２）内に収納されるレール（３）と、該レール（３）を位置決めするジャッキ（４）と、該レール（３）上に走行自在に設けた架台５とを備え、該架台５上には切断機本体（６）が設置され、該切断機本体（６）は切断刃（６１）を回転駆動するための切断制御機構（６９）と、切断機本体（６）がレール（３）により走行させるための送り駆動装置（８）と、前記切断刃（６１）でＵ字溝（２）の内側上部に切込みを行なうための切込駆動装置（７）とを有し、前記切断制御機構（６９）は切断刃駆動用電動機（６２）の回転速度を計測する回転速度計測手段（６９１）とトルク特性を決定する滑り周波数演算器（６９２）とインバータ（６９３）の周波数を決定する周波数演算器（６９４）と、前記電動機（６２）の励磁インダクタンスによって作られるギャップ磁束数が常に一定となるＶ／ｆ値が予め回路中に入力されている電圧演算器（６９５）とを備え、さらに、使用条件によって最高速度の周波数を設定して切断刃（６１）のサイズに対して切断刃（６１）の適正周速に対応できる周波数設定器（６９６）と、前記の電動機（６２）の回転速度からの滑り周波数演算器（６９２）で演算された滑り周波数と周波数に換算した電動機回転速度とを加える加算器（６９７）とを設け、該加算器（６９７）からの加算値と前記周波数設定器（６９６）で設定された最高速度の周波数とは前記周波数演算器（６９４）と電圧演算器（６９５）に入力され、前記電動機（６２）は誘導電動機であって、前記周波数演算器（６９４）と電圧演算器（６９５）からの演算出力を前記インバータ（６９３）の周波数指令値および電圧指令値とする可変周波数インバータで高速回転で駆動され、その電動機（６２）に接続された減速機（６３）を有することを特徴とするＵ字溝切断装置。
【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１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−１９２６７７（Ｐ２００６−１９２６７７Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５９０３（Ｐ２００５−５９０３）
【出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（０００１０７２５１）ジェーピーイー株式会社 (18)
【出願人】（５０２２２０４０３）株式会社スカイ・アーク (6)
【出願人】（０００２３０８３６）日本興業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（０００１０７２５１）ジェーピーイー株式会社 (18)
【出願人】（５０２２２０４０３）株式会社スカイ・アーク (6)
【出願人】（０００２３０８３６）日本興業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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