(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
牽引手段に牽引され、地盤を切削するブレードと、このブレードに固定され、前記地盤を掘削して筒状のシートパイプが通過する穿孔を形成する弾丸体と、からなる弾丸体付ブレード部であって、
前記ブレードは、その上縁が前記牽引手段の端部に取付部を介して連結され、
前記弾丸体は、前記穿孔を形成する第１の弾丸体と、この第１の弾丸体の後方に配置され前記シートパイプが接続される第２の弾丸体と、この第１及び第２の弾丸体とそれぞれ第１及び第２の端部において接続される接続部と、から構成され、
前記第１の弾丸体は、その後端に設けられた凹部を前記第１の端部に着脱自在に外嵌し、
前記第２の弾丸体は、その先端が前記第２の端部に連結され、
前記接続部は、前記第１及び第２の端部の中間部において、前記ブレードの下縁に固定されることを特徴とする弾丸体付ブレード部。
【請求項２】
前記第１の弾丸体は、その先端面が、平面状をなす最先端部と、この最先端部から後端にかけて拡径する傾斜面と、前記最先端部を挟んでこの傾斜面と対向する下面と、を備え、
前記第２の弾丸体は、その下底の直径が前記第１の弾丸体の前記後端の直径よりも大きい円錐台形状であり、前記接続部の長手方向に沿った中心軸を水平に配置した場合に、前記第１の弾丸体の前記下面よりも、前記下底の周面が下方に位置することを特徴とする請求項１記載の弾丸体付ブレード部。
【請求項３】
前記接続部の直径は、前記第１の弾丸体の前記後端の直径よりも小径であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の弾丸体付ブレード部。
【請求項４】
前記第１の弾丸体は、前記先端面のうち、少なくとも前記穿孔の天井部を形成する上面が耐摩耗性を有することを特徴とする請求項２記載の弾丸体付ブレード部。
【請求項５】
前記ブレードは、少なくとも前記地盤を切削する切削端面が耐摩耗性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の弾丸体付ブレード部。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の弾丸体付ブレード部に連結される筒状のシートパイプを、所望の地中深さに配置するための上下機構であって、
前記取付部は、前記牽引手段の端部に固着されたアームに支持されるリフトシリンダーと、前記アームを挟んだ左右両側の前記牽引手段の端部に対しそれぞれ第１の回動軸を介して一端が連結されるリンクと、を備え、
前記リフトシリンダーの下端は、前記リンクの他端とそれぞれ第２の回動軸を介して連結され、
前記第２の回動軸は、前記ブレードの前記上縁に配置されることを特徴とする上下機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートパイプ工法において成形される筒状のシートパイプが連結される弾丸体付ブレード部及びこれを備えた上下機構に係り、特に、先端部を容易に交換可能な弾丸体付ブレード部及びこれを備えた上下機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農地の排水性を高めるために、地盤の浅層を開削し、塩化ビニル有孔管や陶管といったすでに成形されたパイプを埋設する開削暗渠工法が広く行われていた。
しかし、成形されたパイプを埋設するにはコストが嵩むうえ、施工スピードが遅いといった課題があった。そのため、板状のシートを地中に引き込むと同時に筒状のシートパイプを成形するシートパイプ工法が開発された。
このようなシートパイプ工法においては、地盤を切削するブレードと、これに接続された金属製の弾丸体と、から成る弾丸体付ブレード部を、牽引手段によって牽引することで、弾丸体によって穿孔が形成されると同時にシートパイプがこの穿孔に引き込まれる。
しかしながら、穿孔の形成時においては、弾丸体と地盤との摩擦により弾丸体の摩耗が激しく、また弾丸体が地盤中の石と衝突することで弾丸体が損傷する場合があり、このような場合には非常に短期間での交換が必要であった。加えて、通常弾丸体はブレードに溶接されており、弾丸体付ブレード部を全体的に交換することが必要であった。
そのため、シートパイプの成形作業の効率が向上しても、弾丸体付ブレード部の交換コストが嵩むとともに交換のための時間ロスが発生し、その結果全体として施工効率が低下するという課題があった。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、地盤を掘削する掘削刃先に耐摩耗層を形成する技術や、弾丸体の損傷防止に関する技術が開発され、それに関して既に発明や考案が開示されている。
【０００３】
特許文献１には「耐摩耗複合材」という名称で、地盤への貫入性を維持可能な耐摩耗複合材に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された発明は、上面側と下面側とが先端において会合しその会合部分が掘削刃先を形成してなる土石を削り取るための耐摩耗複合材であって、この耐摩耗複合材の上面側に少なくともその上面側の一部にその掘削刃先から後方に延びる耐摩耗層が設けられていることを特徴とする。
このような特徴を備えた耐摩耗複合材においては、耐摩耗性の先端が常に鋭い掘削刃先を提供することにより、地盤への貫入性を常に良好に保つことができる。
【０００４】
次に、特許文献２には「暗渠掘さく機」という名称で、暗渠掘削作業を能率的に行うことが可能な暗渠掘削機に関する考案が開示されている。
特許文献２に開示された暗渠掘削機に関する考案は、シャンク刃の下端部に、暗渠掘削用弾丸体を上下に回動可能に装着するとともにこの弾丸体の先端部がシャンク刃の刃縁よりも前方へ突出しない状態に短く構成したことを特徴とする。
このような特徴を備えた暗渠掘削機においては、圃場に散乱する藁くず等の夾雑物がシャンク刃の刃縁や弾丸体に巻き付くことが防止される。また、この刃縁が地中の石等を乗り越えて進行するため、弾丸体の損傷が防止される。したがって、構造が簡単でありながら、暗渠掘削作業を能率的に行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−５３８６０号公報
【特許文献２】実願昭５５−２６６０７号（実開昭５６−１３００２２号）のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、耐摩耗複合材の耐摩耗層は、ブルドーザのリッパポイントや油圧ショベルのバケットツースといった、いずれも平坦な上面側に設けられるものである。
これに対し、弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体では、通常上面が平坦状ではないため、摩耗する位置がリッパポイント等と同一ではない。そのため、特許文献１に開示された発明を直ちに弾丸体に適用したとしても、やはり早期に摩耗が進行してしまい、短期間での交換を防止できないおそれがある。
【０００７】
次に、特許文献２に開示された考案においては、暗渠掘削用弾丸体がシャンク刃に対し上下回動可能に装着され、かつ暗渠掘削用弾丸体に対し後隋球が上下に作動自在に接続されている。
ところで、暗渠掘削用ブレード部を地盤中で進行させる際には、地盤の下方から押し上げる力によって弾丸体が地盤の表面に向かって浮上する傾向にある。これを防止するため、弾丸体を非常に大きな力で下方へ押し付ける必要があり、牽引手段に過負荷が掛かって故障の原因となることがある。
この点について、特許文献２に開示された考案を検討すると、暗渠掘削用弾丸体が上下回動可能であるので、シャンク刃を前進させた際に暗渠掘削用弾丸体を非常に大きな力で下方へ押し付けたとしても、暗渠掘削用弾丸体自体が傾斜してしまい前進に対する抵抗力が増大する可能性がある。加えて、地盤中の石等に衝突すると、暗渠掘削用弾丸体の傾斜が容易に変化してしまう。そのため、直線状の暗渠を安定的に形成できず、シートパイプの引き込みが停滞するおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、弾丸体の先端部を容易に交換可能であり、かつ長期的な使用が可能であることで施工効率と経済性が高い弾丸体付ブレード部及びこれを備えた上下機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る弾丸体付ブレード部は、牽引手段に牽引され、地盤を切削するブレードと、このブレードに固定され、地盤を掘削して筒状のシートパイプが通過する穿孔を形成する弾丸体と、からなる弾丸体付ブレード部であって、ブレードは、その上縁が牽引手段の端部に取付部を介して連結され、弾丸体は、穿孔を形成する第１の弾丸体と、この第１の弾丸体の後方に配置されシートパイプが接続される第２の弾丸体と、この第１及び第２の弾丸体とそれぞれ第１及び第２の端部において接続される接続部と、から構成され、第１の弾丸体は、その後端に設けられた凹部を第１の端部に着脱自在に外嵌し、第２の弾丸体は、その先端が第２の端部に連結され、接続部は、第１及び第２の端部の中間部において、ブレードの下縁に固定されることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の弾丸体付ブレード部においては、ブレードとして、例えば地盤の表面から一定深さに亘る長軸を備えた長尺状の金属板が使用される。また、第１及び第２の弾丸体、接続部は、いずれも炭素鋼等の金属製である。このうち、接続部としては、中実又は中空の棒状体が使用される。そして、ブレードが地盤の表面を進行する牽引手段によって牽引される際に、第１の弾丸体から第２の弾丸体までが直線状に配列されるように、接続部の長軸はブレードの長軸に対し溶接等によって固定される。
また、「第１の弾丸体は、その後端に設けられた凹部を第１の端部に着脱自在に外嵌し」とは、第１の端部が凹部の内部へ固定部材を用いずに嵌挿された構造である。また、「第２の弾丸体は、その先端が第２の端部に連結され」とは、例えば、第２の弾丸体と第２の端部にそれぞれ穿通された連結孔へピン部材等が挿入されることで、第２の弾丸体が第２の端部に連結される構造である。
【００１１】
上記構成の弾丸体付ブレード部においては、牽引手段がブレードを牽引すると、第１の弾丸体が進行方向とは逆方向に働く地盤からの抵抗を受け、第１の弾丸体が凹部において第１の端部へ圧接される。すなわち、ブレードの下縁に固定された接続部と、第１及び第２の弾丸体と、が一体的となりブレードを介して牽引手段によって牽引される。この牽引を継続することで、第１の弾丸体が地盤の内部に穿孔を形成するとともに、第２の弾丸体に接続されたシートパイプがこの穿孔に沿って設置される。なお、接続部はブレードに対して固定されるので、穿孔は牽引による直線軌道に沿って形成される。
一方、牽引手段がブレードを牽引しない場合では、地盤からの抵抗を受けないため、第１の弾丸体は第１の端部から自在に取り外される。
【００１２】
次に、請求項２記載の発明に係る弾丸体付ブレード部は、請求項１記載の弾丸体付ブレード部において、第１の弾丸体は、その先端面が、平面状をなす最先端部と、この最先端部から後端にかけて拡径する傾斜面と、最先端部を挟んでこの傾斜面と対向する下面と、を備え、第２の弾丸体は、その下底の直径が第１の弾丸体の後端の直径よりも大きい円錐台形状であり、接続部の長手方向に沿った中心軸を水平に配置した場合に、第１の弾丸体の下面よりも、下底の周面が下方に位置することを特徴とする。
このような構成の弾丸体付ブレード部においては、第１の弾丸体の傾斜面が穿孔の天井部を形成し、下面が穿孔の底部を形成する。また、第１の弾丸体の下面は、最先端部から後端にかけて拡径しておらず、先端面を側面視した場合にほぼ直線状となっている。また、第１及び第２の弾丸体、接続部は、いずれもブレードに対して左右対称の形状に形成されている。
【００１３】
上記構成の弾丸体付ブレード部においては、請求項１記載の発明の作用に加え、牽引手段がブレードを牽引すると、先端面のうち、下面よりも傾斜面の方が地盤からの抵抗を強く受ける。そのため、第１の弾丸体には、力が下向きに作用することとなる。したがって、第１の弾丸体が地盤の表面に向かって浮上することが防止される。
また、第２の弾丸体は、接続部の長手方向に沿った中心軸を水平に配置した場合に、第１の弾丸体の下面よりも、下底の周面が下方に位置することから、第２の弾丸体の下底の周面のうち、穿孔の底部に近い部分がこの底部と摩擦し抵抗を受ける。よって、牽引手段がブレードを牽引する間、第２の弾丸体には、地盤のより浅い方向へ進行させる力が作用することとなる。このように、第１の弾丸体による浮上防止作用が、第２の弾丸体によって補強されることとなる。
【００１４】
さらに、請求項３記載の発明に係る弾丸体付ブレード部は、請求項１又は請求項２記載の弾丸体付ブレード部において、接続部の直径は、第１の弾丸体の後端の直径よりも小径であることを特徴とする。
このような構成の弾丸体付ブレード部においては、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加え、接続部の直径を第１の弾丸体の後端よりも小径とすることで、牽引時における接続部の表面と地盤との摩擦が減少する。したがって、接続部とブレードとの固定部分に対する地盤の抵抗が増大しない。
また、第２の弾丸体は、その下底の直径が第１の弾丸体の後端の直径よりも大きいため、第２の弾丸体、第１の弾丸体、接続部の順に、それぞれの直径は小径となる。したがって、第１の弾丸体によって最初に形成された穿孔は、第２の弾丸体によってさらに拡張される。
【００１５】
そして、請求項４記載の発明に係る弾丸体付ブレード部は、請求項２記載の弾丸体付ブレード部において、第１の弾丸体は、先端面のうち、少なくとも穿孔の天井部を形成する上面が耐摩耗性を有することを特徴とする。
このような構成の弾丸体付ブレード部において、上面とは、円錐台形状における傾斜面のみに限定するものでも良いし、傾斜面付近の面を含んだものでも良い。なお、上面が耐摩耗性を有する理由は、上面が、地盤からの抵抗を最も強く受けると考えられる傾斜面を含んでいるためである。また、耐摩耗性は、例えば、上面に対し耐摩耗性コーティングを施したり、上面が耐摩耗性金属材で構成されることで付加される。
上記構成の弾丸体付ブレード部においては、請求項２記載の発明の作用に加え、上面が耐摩耗性を有することで、摩耗の進行が抑制され、第１の弾丸体の形状が長期間維持されることとなる。
【００１６】
続いて、請求項５記載の発明に係る弾丸体付ブレード部は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の弾丸体付ブレード部において、ブレードは、少なくとも地盤を切削する切削端面が耐摩耗性を有することを特徴とする。
このような構成の弾丸体付ブレード部において、ブレードの切削端面は、牽引時に地盤を切削するため、ブレードの進行方向に存在する地盤からの圧力を強く受ける。加えて、第１の弾丸体が穿孔することでその上面によって掻き分けられた土砂からの圧力も受ける。そのため、地盤や土砂からの圧力を強く受ける部分が耐摩耗性を有するように構成したものである。なお、耐摩耗性は、第１の弾丸体の場合と同様な手段によって付加される。
上記構成の弾丸体付ブレード部においては、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、切削端面が耐摩耗性を有することで、摩耗の進行が抑制され、ブレードの形状が長期間維持されることとなる。
【００１７】
また、請求項６記載の発明に係る上下機構は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の弾丸体付ブレード部に連結される筒状のシートパイプを、所望の地中深さに配置するための上下機構であって、取付部は、牽引手段の端部に固着されたアームに支持されるリフトシリンダーと、アームを挟んだ左右両側の牽引手段の端部に対しそれぞれ第１の回動軸を介して一端が連結されるリンクと、を備え、リフトシリンダーの下端は、リンクの他端とそれぞれ第２の回動軸を介して連結され、第２の回動軸は、ブレードの上縁に配置されることを特徴とする。
このような構成の上下機構においては、リフトシリンダーは１本のみ設けられる。また、リフトシリンダーの可動長はリンクの全長と同等以上であって、具体的には、例えば約１００〜１５０ｃｍである。
上記構成の上下機構においては、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、リンクは、第１の回動軸を回動中心として回動する。さらに、リフトシリンダーの下端は、リンクの他端とそれぞれ第２の回動軸を介して連結されるため、リフトシリンダーが伸縮すると、第２の回動軸は、第１の回動軸を回動中心として円弧軌道を描いて回動する。また、第２の回動軸は、ブレードの上縁に配置されることから、リフトシリンダーが伸縮すると、ブレードも第２の回動軸と同様の円弧軌道を描いて回動する。すなわち、リフトシリンダーが収縮すると、弾丸体付ブレード部が地盤から引き上げられる。また、リフトシリンダーが伸展すると、弾丸体付ブレード部が地盤の方へ押し下げられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１記載の弾丸体付ブレード部によれば、第１の端部が凹部の内部へ固定部材を用いずに嵌挿されていることから、第１の弾丸体を第１の端部から遠ざかる方向へ引っ張るだけで自在に取り外すことができる。したがって、第１の弾丸体を容易に交換することが可能であり、従来技術のように、弾丸体のみを交換できないことに起因する施工効率の低下という課題を解決可能である。
また、牽引手段がブレードを牽引する際には、第１の弾丸体が第１の端部へ圧接されるため、第１の弾丸体が第１の端部から脱落することはない。すなわち、第１の弾丸体は容易に交換可能でありながら、安定的に穿孔を形成することができる。
また、この穿孔は牽引による直線軌道に沿って形成されることから、シートパイプを直線状に引き込むことが停滞せず、引き込みの時間短縮を図ることができる。
【００１９】
本発明の請求項２記載の弾丸体付ブレード部によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、第１の弾丸体による浮上防止作用が、第２の弾丸体によって補強されることから、牽引手段を水平に走行させることで、水平な穿孔を形成可能である。したがって、この穿孔に引き込まれたシートパイプも水平に敷設されることとなるので、シートパイプ内に浸み出した地下水を速やかに排水することができる。また、牽引手段を走行させる際に、第１の弾丸体を下方へ強く押し付ける必要性が無くなるので、過負荷による牽引手段の故障発生を回避することができる。
【００２０】
本発明の請求項３記載の弾丸体付ブレード部によれば、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加え、接続部とブレードとの固定部分に対する地盤の抵抗が増大しないため、この固定部分を保護可能である。加えて、第２の弾丸体、第１の弾丸体、接続部の順に、それぞれの直径は小径となることから、接続部の第１及び第２の弾丸体の接続部である第１及び第２の端部を地盤の抵抗から保護することができる。したがって、弾丸体のブレードからの脱落や、変形、破損を回避することが可能である。また、第２の弾丸体によって穿孔はさらに拡張されるので、第２の弾丸体に接続されたシートパイプを地盤からの抵抗を受けることなくこの穿孔の内部へ設置することができる。
【００２１】
本発明の請求項４記載の弾丸体付ブレード部によれば、請求項２記載の発明の効果に加え、第１の弾丸体の形状が長期間維持されるため、第１の弾丸体の交換間隔を従来技術と比較して大幅に延長することが可能であり、交換コストの削減を実現できる。
【００２２】
本発明の請求項５記載の弾丸体付ブレード部によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、ブレードの形状が長期間維持されるため、交換コストを削減可能であるとともに交換のための時間ロスを減少させることが可能である。
【００２３】
本発明の請求項６記載の上下機構によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、１本のリフトシリンダーを伸縮させるという１種類の操作によって、効率的にブレードの引き上げや押し付けを行うことができる。
なお、従来技術では、１本または２本のリフトシリンダーと、リフトシリンダーの両外側に１本ずつピッチシリンダーが設けられ、弾丸体付ブレード部の上下運動と、水平運動がそれぞれ独立した操作によって行われていた。したがって、目的とする地盤の表面に弾丸体付ブレード部を押し付けるには、まず２本のピッチシリンダーを作動させ、次にリフトシリンダーを作動させるという２段階の操作が必要であり、引き上げの際も逆手順に２段階の操作が必要であった。また、リフトシリンダーの可動長は、３０ｃｍ程度であった。
これに対し、本請求項記載の上下機構によれば、１種類の操作によってブレードの引き上げや押し付けを行うことができるので、施工時間や施工コストの削減が可能である。さらに、リフトシリンダーの可動長が従来技術と比較して３〜５倍程度に長いため、地盤のより深層に弾丸体を到達させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１に係る弾丸体付ブレード部の使用状態図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１に係る弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体の分解時及び組立後における側面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ線矢視図およびＢ線矢視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１に係る弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体及び接続部の側面図及び横断面図であり、（ｃ）は、弾丸体及び接続部の作用を説明するための側面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例に係る弾丸体付ブレード部の斜視図及び使用状態図である。
【図６】実施例２に係る上下機構の斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例２に係る上下機構の作用を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施の形態に係る実施例１の弾丸体付ブレード部について、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。図１は、実施例１に係る弾丸体付ブレード部の使用状態図である。
図１に示すように、実施例１に係る弾丸体付ブレード部１は、牽引手段５１に牽引され、地盤５２を切削するブレード２と、このブレード２に固定され、地盤５２を掘削して筒状のシートパイプ５３が通過する穿孔５４を形成する弾丸体３と、からなる。
ブレード２は、その上縁２ａが牽引手段５１の端部５１ａに取付部２０を介して連結される。また、弾丸体３は、その先端面４が地盤５２を掘削して穿孔５４を形成する先導弾丸体５と、この先導弾丸体５の後方に配置されシートパイプ５３が接続される補助弾丸体６と、この先導弾丸体５及び補助弾丸体６とそれぞれ端部７ａ，７ｂ（図２参照）において接続される接続部７と、から構成される。
【００２６】
次に、本実施例に係る弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体及び接続部について、図２乃至図４を用いてさらに詳細に説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ実施例１に係る弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体の分解時及び組立後における側面図である。なお、図１で示した構成要素については、図２においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、弾丸体３において、先導弾丸体５は、その後端５ａに設けられた凹部８を接続部７の端部７ａに設けられた嵌合軸９に着脱自在に外嵌する。また、先端面４には、最先端部５ｃに対して角度βをなして傾斜する傾斜面５ｄが備えられる。この角度βは、最先端部５ｃ（平面）に対し５〜４５度をなす。なお、図中矢印は、牽引手段５１（図１参照）の進行方向である。
また、補助弾丸体６は、その先端６ａが端部７ｂに連結される。より詳細には、補助弾丸体６の先端６ａには嵌合板１０が突出しており、この嵌合板１０には、連結孔１２ａが穿通されている。一方、接続部７の端部７ｂには、２枚の平行する嵌合板１１，１１が間隔を空けて突出している。嵌合板１１，１１には、連結孔１２ａと同径の連結孔１２ｂ，１２ｃがそれぞれ穿通されている。したがって、嵌合板１１，１１の間に嵌合板１０を嵌め込んで、ピン部材１２ｄが連結孔１２ａ〜１２ｃに挿入されることで、接続部７に対し補助弾丸体６が連結される構造となっている。したがって、先導弾丸体５、接続部７及び補助弾丸体６は、接続部７の長軸Ｘに沿ってこの順に直列して配置される。
さらに、平板状のガード部１１ａが、嵌合板１１，１１の下端面同士を連結するように備えられる。
【００２７】
そして、接続部７は表面７ｃを備える中空の円筒体であって、端部７ａと端部７ｂの中間部において、ブレード２の下縁２ｂに溶接によって固定される。なお、ブレード２と弾丸体３は、いずれも一般的な炭素鋼材から形成される。
【００２８】
続いて、弾丸体を構成する先導弾丸体及び補助弾丸体について図３を用いてより詳細に説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ線矢視図およびＢ線矢視図である。なお、図１及び図２で示した構成要素については、図３においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３（ａ）に示すように、先導弾丸体５は、先端面４が、平面状をなす最先端部５ｃと、最先端部５ｃから後端５ａにかけて拡径する傾斜面５ｄと、最先端部５ｃを挟んで傾斜面５ｄと対向する下面５ｂと、を備える。また、最先端部５ｃが平坦面となっているのは、従来技術のように弾丸体が尖った先端を有する円錐形状を成している場合では、先端よりやや後側の周囲面が摩耗して折損し易いことから、このような摩耗の進行を軽減させるためである。
また、図３（ｂ）に示すように、補助弾丸体６は、先端６ａに嵌合板１０が突出して備えられる。また、補助弾丸体６の下底６ｃの直径が先導弾丸体５の後端５ａの直径よりも大きい円錐台形状である。なお、先導弾丸体５、補助弾丸体６及び接続部７は、いずれもブレード２に対して左右対称の形状に形成されている。
そして、補助弾丸体６は、接続部７の長軸Ｘ（図２参照）を水平に配置した場合に、先導弾丸体５の下面５ｂよりも、下底６ｃの周面６ｂの一部をなす下面６ｄが下方に位置する。
【００２９】
さらに、先導弾丸体及び補助弾丸体と接続部の構造及び作用について、図４を用いながらより詳細に説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ実施例１に係る弾丸体付ブレード部を構成する弾丸体及び接続部の側面図及び横断面図であり、図４（ｃ）は、弾丸体及び接続部の作用を説明するための側面図である。なお、図１乃至図３で示した構成要素については、図４においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、先導弾丸体５の最大直径ｄ１と、接続部７の直径ｄ２と、補助弾丸体６の最小直径ｄ３及び最大直径ｄ４との大きさの関係は、ｄ２＜ｄ１＜ｄ３＜ｄ４である。ただし、ｄ１≒ｄ３である。したがって、補助弾丸体６においては、周面６ｂの接続部７寄りに傾斜面６ｅ，６ｆが形成される。
【００３０】
本実施例の弾丸体付ブレード部１においては、牽引手段５１がブレード２を牽引すると、先導弾丸体５が凹部８において嵌合軸９へ圧接される。すなわち、接続部７に補助弾丸体６が固着されている場合、接続部７と、先導弾丸体５と補助弾丸体６が一体的となりブレード２を介して牽引手段５１によって牽引される。このとき、先導弾丸体５によって地盤中に穿孔５４が形成される。一方、牽引手段５１がブレード２を牽引しない場合は、地盤５２からの抵抗を受けないため、先導弾丸体５は接続部７の嵌合軸９から自在に取り外される。
【００３１】
さらに、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、接続部７とブレード２の下縁２ｂとの固定部分付近（図中領域Ｃ）に存在する土砂は、先導弾丸体５によって穿孔５４の天井部５４ｂが形成される際に地盤５２が砕かれたものである。この土砂は、接続部７によって圧縮されずに穿孔５４の底部５４ａに落下して貯留し、補助弾丸体６に衝突する（図４（ｂ）黒塗矢印）。ただし、この圧縮されていない土砂は、補助弾丸体６が進行することによって移動し易い。
また、傾斜面６ｅ付近（図中領域Ｄ）及び傾斜面６ｆ付近（図中領域Ｅ）においては、先導弾丸体５によって形成された穿孔５４の底部５４ａ及び天井部５４ｂをそれぞれわずかな力で拡張することができる。したがって、先導弾丸体５によって形成された穿孔５４は、さらに補助弾丸体６によって容易に拡張される。
【００３２】
また、図４（ｃ）に示すように、牽引時には、先導弾丸体５では、下面５ｂよりも傾斜面５ｄの方が地盤５２からの抵抗を強く受けるため、先導弾丸体５には、下向きの力（図中黒塗矢印Ｆ１）が作用することとなる。したがって、先導弾丸体５が地盤５２の表面５２ａ（図５参照）に向かって浮上することが防止される。ただし、先導弾丸体５は接続部７を介してブレード２に固定されているので、先導弾丸体５は、ブレード２が牽引されることによって地盤５２のより深い方向へ向かって進行し続けることはない。したがって、先導弾丸体５の先端面４が一定距離進行する毎に地盤５２の表面５２ａ方向に引き戻されるという、いわゆるスコップ運動が発生する。その結果、形成された穿孔５４は、その全長に亘って表面５２ａに対し平均して一定の深さを備えたものとなる。
また、先導弾丸体５、補助弾丸体６及び接続部７は、いずれもブレード２に対して左右対称の形状に形成されているため、弾丸体付ブレード部１が左右方向において対称的に牽引される場合には、穿孔５４が左右方向へ蛇行することなく直線状に形成され、その結果補助弾丸体６に連結されたシートパイプ５３も穿孔５４に沿って直線状に引き込まれる。
【００３３】
ただし、図４（ｃ）に示すように、補助弾丸体６には、傾斜面６ｅ及び傾斜面６ｆに対し、それぞれ上向きの力Ｆ３及び下向きの力Ｆ２（図中黒塗矢印）が作用する。そのため、先導弾丸体５は、前述した力Ｆ１の他、力Ｆ２と力Ｆ３の影響を受ける。
そこで、まず、力Ｆ２が補助弾丸体６に影響する場合を検討すると、Ｆ２によって補助弾丸体６はピン部材１２ｄを支点として下面６ｄが下方へ傾斜しようとする。しかし、ガード部１１ａによって補助弾丸体６の嵌合板１０（図２、図３参照）の下縁が下方へ傾斜することが抑制される。一方で、力Ｆ１と力Ｆ２は互いにブレード２を支点として相殺し合い、バランスされる。
次に、力Ｆ３が補助弾丸体６に影響する場合を検討すると、Ｆ３によって補助弾丸体６はピン部材１２ｄを支点として下面６ｄが上方へ傾斜しようとする。しかし、ガード部１１ａによって補助弾丸体６の嵌合板１０の下縁が上方へ傾斜することが抑制される。また、力Ｆ１と力Ｆ３は互いにブレード２を支点として相乗する方向に作用するため、先導弾丸体５が表面５２ａに向かって浮上することが強く防止される。
【００３４】
以上説明したように、本実施例の弾丸体付ブレード部１によれば、牽引手段５１がブレード２を牽引すると、先導弾丸体５が凹部８において接続部７の嵌合軸９へ圧接されることから、先導弾丸体５が接続部７から脱落することはなく、安定的に穿孔を形成することができる。一方で、牽引手段５１がブレード２を牽引しない場合では、先導弾丸体５は嵌合軸９から自在に取り外されるので、先導弾丸体５を容易に交換することが可能であり、従来技術のように、弾丸体のみを交換できないことに起因する交換コストの増大や交換のための時間ロスが発生することを回避可能である。したがって、施工効率の低下という課題を解決可能である。
また、弾丸体３では、先導弾丸体５の形状によって単独でもその浮上が防止可能であるとともに、補助弾丸体６によってこの浮上防止効果が補強される。また、先導弾丸体５によって形成された穿孔５４を補助弾丸体６によって容易に拡張できる。このような効果は、先導弾丸体５と補助弾丸体６を備えることによってのみ発揮される相乗効果であって、従来技術の暗渠掘削用弾丸体では決して発揮し得ない優れた効果である。加えて、先導弾丸体５の浮上防止効果によって、先導弾丸体５を下方へ強く押し付ける必要性が無くなるので、過負荷による牽引手段５１の故障発生を回避することができる。
【００３５】
また、弾丸体付ブレード部１が水平に牽引される場合には、シートパイプ５３も穿孔に沿って水平に引き込まれる。さらに、弾丸体付ブレード部１が左右方向において対称的に牽引される場合には、シートパイプ５３も穿孔に沿って左右方向へ蛇行することなく直線状に引き込まれることから、弾丸体付ブレード部１によれば、極めて精度良くシートパイプ５３を引き込むことが可能である。
さらに、弾丸体付ブレード部１は、先導弾丸体５と補助弾丸体６が接続部７によって接続され、接続部７がブレード２に固定されるという簡易な構成である。したがって、弾丸体付ブレード部１を比較的容易に製造することが可能である。
また、接続部７はブレード２に溶接されており、単独の交換は不可能であるが、先導弾丸体５の外径及び補助弾丸体６の外径よりも小径であるという構成によって、接続部７の耐用期間を長期とすることができるので、接続部７の交換による不経済性を軽減することができる。
【００３６】
続いて、実施例１の変形例に係る弾丸体付ブレード部について、図５を用いて詳細に説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例に係る弾丸体付ブレード部の斜視図及び使用状態図である。なお、図１乃至図４で示した構成要素については、図５においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、実施例１の変形例に係る弾丸体付ブレード部１３においては、先導弾丸体１４は、穿孔５４の天井部５４ｂを形成する上面１５が耐摩耗性を有する。上面１５に耐摩耗性が付加される理由は、上面１５が、地盤５２からの圧力を最も強く受けると考えられる傾斜面を含んでいるためである。
さらに、ブレード１６は、地盤５２を切削する切削端面１７が耐摩耗性を有する。切削端面１７に耐摩耗性が付加される理由は、切削端面１７は、牽引時に地盤５２を切削するため、ブレード１６の進行方向に存在する地盤５２からの圧力を強く受けると考えられるためである。
なお、先導弾丸体１４は、上面１５が耐摩耗性を有している以外は、先導弾丸体５と同様の構成である。そして、ブレード１６も、切削端面１７が耐摩耗性を有している以外は、ブレード２と同様の構成である。また、これらの耐摩耗性は、耐摩耗コーティングによってもたらされる。
【００３７】
より詳細には、図５（ｂ）に示すように、上面１５のうち、耐摩耗コーティングが施された耐摩耗性面１８は、上面１５の傾斜面から先導弾丸体１４の後端に至るまでの連続した面である。また、切削端面１７のうち、耐摩耗性面１９は、より接続部７に近い部分であり、経験上、切削端面１７のうち最も摩耗が進行し易い部分に一致させたものである。これは、この部分が、先導弾丸体１４が穿孔することでその上面１５によって掻き分けられた土砂からの抵抗を受けることに起因していると考えられることによる。なお、穿孔５４は、地盤５２の表面５２ａから、およそ５０〜６０ｃｍの深さに形成される。また、耐摩耗コーティング材としては、例えば、バナジウム等の合金材料が含まれたものが考えられるが、特にその種類は限定されない。
【００３８】
次に、本実施例の変形例に係る弾丸体付ブレード部１３の作用について説明する。本実施例の変形例に係る弾丸体付ブレード部１３においては、耐摩耗性面１８，１９によって、摩耗の進行が抑制され、先導弾丸体１４及びブレード１６の形状が長期間維持されることとなる。弾丸体付ブレード部１３におけるこの他の作用は、実施例１に係る弾丸体付ブレード部１と同様である。
【００３９】
以上説明したように、本実施例の変形例に係る弾丸体付ブレード部１３によれば、先導弾丸体１４及びブレード１６の耐摩耗性を向上させることが可能であるため、これらの交換間隔を従来技術と比較して大幅に延長することができる。さらに、ブレード１６を交換するための時間ロスを減少させることが可能である。加えて、接続部７の摩耗量が少ないことを加味すれば、弾丸体付ブレード部１３は、その耐用期間を長期とすることができる。弾丸体付ブレード部１３におけるこの他の効果は、実施例１に係る弾丸体付ブレード部１と同様である。
【００４０】
なお、本発明の弾丸体付ブレード部１，１３は本実施例及びその変形例に示すものに限定されない。例えば、弾丸体付ブレード部１における先導弾丸体５の形状は、図示されたものに限られず、傾斜面５ｄの角度βが５〜４５度以外であっても良い。また、接続部７は、中空の内部に先導弾丸体５と補助弾丸体６を連結する軸体が備えられてもよい。さらに接続部７は、中実であっても良く、あるいは中空または中実の角柱体であっても良い。この他、弾丸体付ブレード部１３における耐摩耗性面１８，１９は、図示した範囲のものに限定されず、例えば最先端部５ｃに設けられても良い。また、耐摩耗性面１８，１９は、耐摩耗性金属材で形成されても良い。
【実施例２】
【００４１】
本発明の実施の形態に係る実施例２の上下機構について、図６及び図７を用いて詳細に説明する。図６は、実施例２に係る上下機構の斜視図である。
なお、図１乃至図５で示した構成要素については、図６においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、実施例２に係る上下機構２１は、実施例１に係る弾丸体付ブレード部１に連結される筒状のシートパイプ５３（図１参照）を、所望の地中深さに配置するための上下機構であって、取付部２０を備えている。また、取付部２０は、取付板２０ａを介して牽引手段５１の端部５１ａ（図１参照）に固定される。
取付部２０は、牽引手段５１の端部５１ａに取付板２０ａを介して固着されたアーム２２に支持されるリフトシリンダー２３と、アーム２２を挟んだ左右両側の牽引手段５１の端部５１ａに対しそれぞれ取付板２０ａと回動軸２６を介して端部２４ａが連結されるリンク２４と、を備える。なお、このリフトシリンダー２３は、図示しない油圧ホースが連結され、この油圧ホースによって伸縮運動が可能となる。
【００４２】
リフトシリンダー２３に収容されるピストンロッド２９の下端２９ａは、リンク２４の端部２４ｂと回動軸２７を介して連結される。また、回動軸２７は、連結体３０を介して弾丸体付ブレード部１を構成するブレード２の上縁２ａに配置される。この連結体３０は、上縁２ａを挟持固定する部材である。なお、連結体３０の左右端面には、レーザー受光器台３１，３１が設置される。このレーザー受光器台３１，３１は、穿孔５４の深度管理を行うために、圃場の近傍に設置されたレーザー投光器から投光されるレーザー光を受光するためのセンサーポール（図示せず）を支持するために設けられている。
また、リンク２４の上方には、リンク２４と同一形状のリンク２５が平行して設けられ、このリンク２５は、回動軸２８を介して連結体３０に対して回動可能に固定される。なお、この回動軸２８は、リフトシリンダー２３とは連結されていない。また、リフトシリンダー２３の可動長（すなわちピストンロッド２９の全長）はリンク２４，２５の全長と同等以上であって、具体的には、約１００〜１５０ｃｍである。そして、リンク２４，２５の全長は、約１００ｃｍである。さらに、リフトシリンダー２３は、ブレード２の長軸Ｙに対し、１０〜３０度程度の角度をなして傾斜している。
【００４３】
次に、実施例２に係る上下機構の作用について、図７を用いて詳細に説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ実施例２に係る上下機構の作用を説明するための説明図である。なお、図１乃至図６で示した構成要素については、図７においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図７（ａ）に示すように、リフトシリンダー２３のピストンロッド２９が図中矢印方向へ収縮すると、回動軸２７を介してその下端２９ａに連結された連結体３０が上昇する。このとき、回動軸２７は、回動軸２６を回動中心として円弧軌道を描いて回動するため、連結体３０及び弾丸体付ブレード部１も、それぞれ円弧軌道を描きながら上昇する。このような弾丸体付ブレード部１の上昇は、ブレード２を地盤５２（図１参照）から引き上げる場合に行われる。
【００４４】
図７（ｂ）に示すように、ピストンロッド２９が図中矢印方向へ伸展すると、連結体３０及び弾丸体付ブレード部１が、円弧軌道を描きながら下降する。このような弾丸体付ブレード部１の下降は、ブレード２を地盤５２へ押し下げる場合に行われる。なお、図示しないが、地盤５２には、予めシートパイプ成形装置を設置可能な大きさの掘削孔が形成されており、弾丸体３をこの掘削孔の側壁の手前に配置した後、補助弾丸体６にシートパイプ成形装置によって成形されたシートパイプ５３の先端を連結することで、先導弾丸体５による穿孔を形成する準備が完了する。
【００４５】
また、ピストンロッド２９の下端２９ａが、リンク２４の端部２４ｂにおいて連結されるため、例えば、下端２９ａがリンク２４の端部２４ａと端部２４ｂの間において連結される場合と比較すれば、回動軸２６を支点とする連結体３０及び弾丸体付ブレード部１を回動させるための力が軽減される。
さらに、連結体３０と連結されるリンク２４は、連結体３０及び弾丸体付ブレード部１の荷重を一部負担するという作用を果たす。また、連結体３０と連結されるリンク２５も、同様の作用を果たす。
なお、リフトシリンダー２３を上下させるのに必要な力と、牽引手段５１が弾丸体付ブレード部１を牽引する力を比較すると、後者の方が前者よりも大幅に強いが、リンク２４，２５及び回動軸２６〜２８は、この牽引する力によって破損しない程度の強度を有している。
【００４６】
以上説明したように、本実施例の上下機構２１によれば、１本のリフトシリンダー２３のピストンロッド２９を上昇・下降させるという１種類の操作によって、弾丸体付ブレード部１の引き上げや押し付けが可能となる。そのため、所望の地中深さにシートパイプ５３を配置するための操作が効率的であり、１名の作業員によってシートパイプ５３を地盤５２に精度良く引き込むことが容易である。
さらに、弾丸体付ブレード部１の引き上げ等に要する時間が短縮される。具体的には、表１に示すように、上下機構２１の引き上げ等に要する時間は約５分であり、前述した従来技術の場合と比較すると約１／２に短縮される。したがって、例えばシートパイプ５３の引込箇所が（２５×２）箇所であれば、（２５×２）箇所×（１０分−５分）＝２５０分の施工時間の短縮となる。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
さらに、連結体３０及び弾丸体付ブレード部１を回動させるための力が軽減されるとともに、これらの荷重の一部がリンク２４，２５によって負担されるので、リフトシリンダー２３にかかる負荷を軽減することが可能である。したがって、リフトシリンダー２３に対する過負荷による故障を防止することができる。
【００４９】
また、前述したように、従来技術においては、リフトシリンダーの可動長さは約３０ｃｍ程度であったことから、地盤の表面から３０ｃｍ程度より深い層に暗渠を形成することが困難であった。
さらに、従来技術においては、合計３本以上のシリンダーを駆動させるため、複数の油圧ホースが必要であることも故障の原因となっていた。
【００５０】
これに対し、本実施例に係る上下機構２１によれば、リフトシリンダー２３の過負荷や複数の油圧ホースに駆動構造の複雑化による故障を軽減することが可能である。さらに、上下機構２１によれば、この故障軽減に加え、弾丸体付ブレード部１における先導弾丸体５による交換回数の減少効果や、弾丸体付ブレード部１３における耐摩耗性面１８，１９による耐用期間の長期化と相まって、全体として施工効率が低下するという課題を十分に解決可能である。
加えて、リフトシリンダー２３の可動長が従来技術の場合と比較して３〜５倍程度に長いため、地盤５２のより深層に弾丸体３を到達させることが可能である。なお、暗渠の理想的な設置深さは、地盤５２の表面５２ａから５０〜６０ｃｍであるとされることから、上下機構２１によれば、この設置深さにシートパイプ５３を引き込むことが可能である。
【００５１】
なお、本発明の上下機構２１は本実施例に示すものに限定されない。例えば、弾丸体付ブレード部１が、弾丸体付ブレード部１３に置換されても良い。また、リンク２５は省略されても良く、逆に本数が増加されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明は、シートパイプ工法において成形される筒状のシートパイプが連結される弾丸体付ブレード部及びこれを備えた上下機構として利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…弾丸体付ブレード部  ２…ブレード  ２ａ…上縁  ２ｂ…下縁  ３…弾丸体  ４…先端面  ５…先導弾丸体  ５ａ…後端  ５ｂ…下面  ５ｃ…最先端部  ５ｄ…傾斜面  ６…補助弾丸体  ６ａ…先端  ６ｂ…周面  ６ｃ…下底  ６ｄ…下面  ６ｅ，６ｆ…傾斜面  ７…接続部  ７ａ，７ｂ…端部  ７ｃ…表面  ８…凹部  ９…嵌合軸  １０，１１…嵌合板  １１ａ…ガード部  １２ａ〜１２ｃ…連結孔  １２ｄ…ピン部材  １３…弾丸体付ブレード部  １４…先導弾丸体  １５…上面  １６…ブレード  １７…切削端面  １８，１９…耐摩耗性面  ２０…取付部  ２０ａ…取付板  ２１…上下機構  ２２…アーム  ２３…リフトシリンダー  ２４，２５…リンク  ２４ａ，２４ｂ…端部  ２６〜２８…回動軸  ２９…ピストンロッド  ２９ａ…下端  ３０…連結体  ３１…レーザー受光器台  ５１…牽引手段  ５１ａ…端部  ５２…地盤  ５２ａ…表面  ５３…シートパイプ  ５４…穿孔  ５４ａ…底部  ５４ｂ…天井部
【要約】
【課題】弾丸体の先端部を容易に交換可能であり、かつ長期的な使用が可能であることで施工効率と経済性が高い弾丸体付ブレード部及びこれを備えた上下機構を提供する。
【解決手段】牽引手段５１に牽引されるブレード２と、ブレード２に固定され筒状のシートパイプ５３が通過する穿孔５４を形成する弾丸体３と、からなる弾丸体付ブレード部１であって、ブレード２は、牽引手段５１に取付部２０を介して連結され、弾丸体３は、穿孔５４を形成する先導弾丸体５と、先導弾丸体５の後方に配置されシートパイプ５３が接続される補助弾丸体６と、先導弾丸体５及び補助弾丸体６と端部７ａ，７ｂを介して接続される接続部７と、から構成され、先導弾丸体５は、後端５ａの凹部８を端部７ａに着脱自在に外嵌し、補助弾丸体６は、その先端が端部７ｂに連結され、接続部７は、端部７ａ，７ｂの中間部においてブレード２に固定される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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