(57)【要約】【課題】極めて簡易な構造により、重負荷推進力に見合うだけの常に安定した既設管に対するクランプ力を得る。【解決手段】本体フレームを既設管に固定するための第１の把持部を開閉操作するフロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８およびミドルクランプシリンダ５３に圧油を供給するクランプ油圧回路７０と、カッタ支持フレームの推進および本体フレームの引き寄せ操作を行う推進用油圧シリンダ６７，６８に圧油を供給する推進油圧回路９０とを連結する連結油路９８，９９を設け、この連結油路９８，９９に、推進油圧回路９０側の圧油をクランプ油圧回路７０のクランプシリンダ２６，３７，３８，５３に導く方向制御弁１００，１０１を設ける。【選択図】　　　　　図１２
2004132136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削作業時に移動体を動作位置に移動操作する第１のアクチュエータと、前記移動体が動作位置にある状態で掘削作業もしくは掘削補助作業を行う第２のアクチュエータとを備え、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記第１のアクチュエータに圧油を供給する第１の油圧回路と、前記第２のアクチュエータに圧油を供給する第２の油圧回路とを連結する連結油路を設け、この連結油路に、前記第２の油圧回路側の圧油を前記第１のアクチュエータに導く方向制御弁を設けることを特徴とする管下掘削装置。
【請求項２】
前記既設管を第１の把持部にて把持することによってその既設管に固定される本体フレームと、この本体フレームに対し推進用油圧シリンダの作動により相対移動可能に支持されるとともに前記既設管を第２の把持部にて把持することによってその既設管に固定されるカッタ支持フレームとが設けられ、前記第１のアクチュエータが、前記移動体としての前記第１の把持部を開閉操作する開閉用油圧シリンダであり、前記第２のアクチュエータが、前記カッタ支持フレームの推進動作と前記本体フレームの引き寄せ動作とを行う前記推進用油圧シリンダである請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項３】
前記既設管に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持され、下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームとが設けられ、前記第１のアクチュエータが、前記移動体としての前記一対の回転カッタを前記既設管の下方で互いに最近接位置まで移動させる開閉用油圧シリンダであり、前記第２のアクチュエータが前記回転カッタを駆動する油圧モータである請求項１に記載の管下掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、天然ガスや石油等を輸送するのに、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプラインを埋設することが行われている。このパイプラインは、管肌の損傷・腐食防止や、寒冷地での輸送流体の凍結防止のために、管の外周面に合成テープが巻き付けられた状態で埋設されている。
【０００３】
ところで、この種パイプラインは、長年使用していると、外周面に巻き付けられたテープが損傷することにより管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。このように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を来たすだけでなく、その輸送流体の漏れによって思わぬ事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り返して地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテープを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換したりする補修作業が必要となってくる。
【０００４】
このパイプラインの補修のための既設管周りの土を掘削する従来装置として、特許文献１および特許文献２に開示されるものがある。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５，６０１，３８３号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，１５４，９８８号明細書
【０００６】
これら各特許文献に開示された管下掘削装置においては、当該管下掘削装置自身に駆動源および操縦装置を備え、オペレータがその管下掘削装置に搭乗・操作して掘削作業を行うように構成されているために、装置の全体重量が重くならざるを得ず、しかも既設管を跨ぐようにその装置を配置するか、あるいは既設管上に装置を載置する必要があることから、既設管に損傷を与える可能性が極めて高いといった問題点がある。
【０００７】
このような問題点を解消するために、本出願人は、油圧ショベルに搭載された油圧源および操縦装置によって操作され、かつ既設管を把持するとともに、所謂尺取運動によってその既設管に沿って移動するように構成された管下掘削装置を、先願発明として既に提案している（特願２００１−３６７２６９号）。この先願発明は、より具体的には、本体フレームと、この本体フレームに対し相対移動可能なカッタ支持フレームとを設け、本体フレームを既設管に固定した状態でカッタ支持フレームを推進させて掘削を行い、１ストローク分の推進が終わると、今度はカッタ支持フレームを既設管に固定した状態で本体フレームを推進させるように構成されたものである。この先願発明によれば、装置重量の軽量化を図ることができ、既設管の外表面に傷を付けることなく管下掘削を効率的に行うことができるという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記先願発明においては、クランプシリンダにより操作される把持部にて既設管を挟み付けることにより本体フレームを既設管に固定し、この固定状態でカッタ支持フレームを推進させて掘削を行うように構成されているので、言い換えれば前記把持部のクランプ力（把持部と既設管との間の摩擦力）を反力にして掘進を行うように構成されているので、クランプシリンダの油圧回路に圧油漏れが生じた場合や、把持部と既設管との間に挟まった石が何らかの拍子に抜け落ちたりして圧油抜けが生じた場合等に、クランプ力が低下して掘進動作が正常に行えなくなるという問題点がある。
【０００９】
また、左右のカッタ装置を作業位置に移動させて掘削作業を行うに際して、これらカッタ装置を互いに開いた位置から、掘削作業時の閉じた位置に移動させる開閉用シリンダについても同様のことが言え、この開閉用シリンダの油圧回路に圧油漏れもしくは圧油抜けが生じた場合や、回転カッタに石が噛み込んだ場合等に、カッタ装置に開方向への作用力が働いて掘進動作が正常に行えなくなるという問題点がある。
【００１０】
このような問題点に対処するための方策としては、クランプシリンダもしくは開閉用シリンダの閉じ側の油圧回路にアキュムレータ（蓄圧装置）とチェック弁とを介挿し、前記閉じ側の油圧回路の漏れ圧をそのアキュムレータから補充するようにする方法が考えられる。また、他の方策として、前記閉じ側の油圧回路の圧力を常時リリーフさせることによりその回路圧を一定値に保持する方法も考えられる。
【００１１】
しかしながら、アキュムレータを用いる方法では、１）アキュムレータ内に充填されている窒素ガス等を定期的に補充管理する必要があって、メンテナンス性が良くない、２）クランプ時間もしくはカッタの閉じ時間が長くなるにつれて、大容量のアキュムレータが必要となり、その設置スペースが必要であるだけでなく、コスト高である、３）プラダ式のアキュムレータの場合には内部のゴム材の劣化による交換などの対応処理が必要であって、やはりメンテナンス性に難点がある、といった問題点がある。一方、回路圧をリリーフさせる方法では、１）エネルギーロスとなって燃費が悪化する、２）ヒートバランスが悪くなる、３）騒音が大きくなる、といった問題点がある。
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、第１に、極めて簡易な構造により、重負荷推進力に見合うだけのクランプ力を得ることができ、しかもクランプ時間が比較的長くなっても常に安定したクランプ力を得ることのできる管下掘削装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
また、本発明は、第２に、掘削作業時に閉じ位置にあるカッタ装置を常にその閉じ位置に保持して掘削作業を円滑に行うことのできる管下掘削装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による管下掘削装置は、
掘削作業時に移動体を動作位置に移動操作する第１のアクチュエータと、前記移動体が動作位置にある状態で掘削作業もしくは掘削補助作業を行う第２のアクチュエータとを備え、地表近くの地中に埋設された既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記第１のアクチュエータに圧油を供給する第１の油圧回路と、前記第２のアクチュエータに圧油を供給する第２の油圧回路とを連結する連結油路を設け、この連結油路に、前記第２の油圧回路側の圧油を前記第１のアクチュエータに導く方向制御弁を設けることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明においては、掘削作業時に移動体を動作位置に移動操作する第１のアクチュエータ側の第１の油圧回路に、掘削作業もしくは掘削補助作業を行う第２のアクチュエータ側の第２の油圧回路から連結油路を通して圧油が導かれるので、掘削作業時に第１のアクチュエータに圧油抜け、圧油漏れ等が生じた場合にも移動体を常に動作位置に確実に保持することができ、掘削作業を支障なしに行うことができる。また、前記第２のアクチュエータは前記第１のアクチュエータの稼動時には常に稼動状態にあることから、別装置のアキュムレータ等を用意する必要がなく、構造を極めて簡素化することができ、しかもエネルギーロス等の問題が生じることもない。
【００１６】
本発明においては、前記既設管を第１の把持部にて把持することによってその既設管に固定される本体フレームと、この本体フレームに対し推進用油圧シリンダの作動により相対移動可能に支持されるとともに前記既設管を第２の把持部にて把持することによってその既設管に固定されるカッタ支持フレームとが設けられ、前記第１のアクチュエータが、前記移動体としての前記第１の把持部を開閉操作する開閉用油圧シリンダであり、前記第２のアクチュエータが、前記カッタ支持フレームの推進動作と前記本体フレームの引き寄せ動作とを行う前記推進用油圧シリンダであるのが好ましい。このように構成されたものでは、掘削作業時に本体フレームを既設管に固定する第１の把持部の操作用の開閉用油圧シリンダに対して、カッタ支持フレームを本体フレームに対して相対移動させる推進用油圧シリンダ側の油圧回路から常に圧油が供給されることになり、前記開閉用油圧シリンダ側の油圧回路内部の油圧漏れまたは既設管と第１の把持部との接触部分の位置変化に基づく把持力（クランプ力）の低下を防ぐことができ、かつ重負荷推進力に見合うだけの把持力を得ることができる。また、第１の把持部による既設管の把持時間が長くなっても、常に安定した把持力を得ることができる。
【００１７】
本発明においては、また、前記既設管に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持され、下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームとが設けられ、前記第１のアクチュエータが、前記移動体としての前記一対の回転カッタを前記既設管の下方で互いに最近接位置まで移動させる開閉用油圧シリンダであり、前記第２のアクチュエータが前記回転カッタを駆動する油圧モータであるのが好ましい。このように構成されたものでは、掘削作業時に一対の回転カッタを既設管の下方で互いに最近接位置まで移動させる開閉用油圧シリンダに対して、回転カッタを駆動する油圧モータ側の油圧回路から常に圧油が供給されることになり、前記開閉用油圧シリンダ側の油圧回路内部の油圧漏れ等に基づく回転カッタの動作位置における位置保持力の低下を防ぐことができ、かつ重負荷推進力に見合うだけの位置保持力を得ることができる。また、カッタ支持フレームの移動時間、言い換えれば回転カッタによる掘削時間が長くなっても、常に安定した位置保持力を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による管下掘削装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１には、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で表す背面図が示され、図２には、同管下掘削装置を作業状態で表す背面図が示されている。また、図３（ａ）には図１の側面図が、図３（ｂ）には図２の側面図がそれぞれ示されている。
【００２０】
本実施形態において、既設管（埋設管）１は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表２から１ｍ程度の深さの位置に埋設されている。この既設管１の補修作業を実行するに際しては、主要機械として油圧ショベル３が用いられ、この油圧ショベル３を含む各重機等が既設管１に平行に進行していくようにされている。また、基本的にその進行方向に向かって既設管１の右方は重機および資材運搬車両等の進行スペースとされ、左方は掘削された土の盛土スペースとされている。ここで、掘削土（盛土）は、既設管１の上方の土（表土）とその下層土とに分離するために、前記盛土スペースのうち進行方向に向かって左側が表土スペース、右側が下層土スペースとされている。また、その補修工程は主として次の９工程からなっている。
（１）第１工程：表土剥ぎ
（２）第２工程：右側側溝掘削
（３）第３工程：左側側溝掘削
（４）第４工程：管下掘削
（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄
（６）第６工程：再テーピング
（７）第７工程：下層土埋め戻し
（８）第８工程：管下土締め固め
（９）第９工程：表土埋め戻し
【００２１】
本実施形態において用いられる管下掘削装置４は、前記第１工程（表土剥ぎ）、第２工程（右側側溝掘削）および第３工程（左側側溝掘削）における各作業が終了した後に、前記第４工程（管下掘削）において用いられる。
【００２２】
この管下掘削工程においては、前記第３工程における左側側溝掘削が完了した後方部位において、左右の各側溝５，６の下部を既設管１の下方で相互に連結するように掘削するものである。この管下掘削は、通常タイプの油圧ショベル３を、既設管１の右方に設けられた重機等の進行スペースにその履帯が既設管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態にし、この油圧ショベル３のアーム３ａの先端に取り付けたフック７にてワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、後述するカッタドラム６１，６２を開いた状態で既設管１上にその管下掘削装置４が載置されてその作業を行うように構成されている。なお、ワイヤロープ８の下端部は後述する各ローラフレーム４２，４３に取着される。
【００２３】
前記管下掘削装置４は、後述するように自走機能を有しており、その作業時にワイヤロープ（命綱）９によって油圧ショベル３の作業機の所要部に結合されるとともに、油圧ショベル３側から多数本の油圧ホース１０を介して油圧動力が供給されるように構成されている。
【００２４】
次に、前記管下掘削装置４の詳細構造について説明する。図４には本実施形態の管下掘削装置の平面図が、図５には側面図が、図６には正面図がそれぞれ示されている。また、図７には図５のＺ矢視図が、図８には図５のＡ−Ａ断面図が、図９には図５のＢ−Ｂ断面図が、図１０には図５のＣ−Ｃ断面図が、図１１には図９のＤ−Ｄ断面図がそれぞれ示されている。
【００２５】
図示のように、本実施形態の管下掘削装置４は、既設管１上に載置される本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に支持され、下端部に後述するカッタドラム６１，６２を有するカッタ支持フレーム（以下、「ミドルサドル」と称する。）１２とを備えて構成されている。
【００２６】
前記本体フレーム１１は、進行方向の前端部に配され、既設管１を跨ぐ門型形状のフロントサドル１３と、このフロントサドル１３の後方に配され、やはり既設管１を跨ぐ門型形状のリヤサドル１４と、これらフロントサドル１３およびリヤサドル１４の各左右上端部同士を連結するように前後方向に延設されるＩ型断面の左レール１５および右レール１６とを備えて構成されている。
【００２７】
前記フロントサドル１３は、図７に示されているように、フロントサドル本体１７と、このフロントサドル本体１７に対し中間部をピン１８，１９にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー２０および右クランプレバー２１を備えている。そして、各クランプレバー２０，２１の下端部にはピン２２，２３によってフート（第１の把持部）２４，２５が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー２０，２１の上端部間は開閉用油圧シリンダ（フロントクランプシリンダ）２６にて連結され、このフロントクランプシリンダ２６の伸縮により各フート２４，２５が既設管１に対して接離できるようにされている。また、前記フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の曲率と略同曲率の円弧面に形成され、その中央部下面には既設管１の頂面に接当する接当片２７が取着されて構成されている。こうして、フロントクランプシリンダ２６を収縮状態にしてフロントサドル本体１７を既設管１上に載置すると、接当片２７が既設管１の頂面に接当されることによりそのフロントサドル本体１７が既設管１に対して位置決めされる。この状態でフロントクランプシリンダ２６を伸長させると、各クランプレバー２０，２１がピン１８，１９周りに回動されてそれらクランプレバー２０，２１先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押し付けられ、既設管１に対してフロントサドル１３が位置決めされることになる。
【００２８】
一方、リヤサドル１４は、図１０に示されているように、リヤサドル本体２８と、このリヤサドル本体２８の下端部に中間部をピン２９，３０にて支持されて回動される略三角形形状の左クランプレバー３１および右クランプレバー３２を備えている。そして、各クランプレバー３１，３２の内端部にはピン３３，３４によってフート（第１の把持部）３５，３６が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー３１，３２の外端部とリヤサドル本体２８上部との間は開閉用油圧シリンダ（リヤクランプシリンダ）３７，３８にて連結され、これらリヤクランプシリンダ３７，３８の伸縮により各フート３５，３６が既設管１に対して接離できるようにされている。また、前記リヤサドル本体２８は、下面側の内面が既設管１の外面に近接する形状に形成され、その左右の下面には既設管１の上面に接当する接当片３９，４０がそれぞれ取着されて構成されている。こうして、各リヤクランプシリンダ３７，３８を収縮状態にしてリヤサドル本体２８を既設管１上に載置すると、接当片３９，４０が既設管１の上面に接当されることによりそのリヤサドル本体２８が既設管１に対して位置決めされる。この状態で各リヤクランプシリンダ３７，３８を伸長させると、各クランプレバー３１，３２がピン２９，３０周りに回動されてそれらクランプレバー３１，３２先端のフート３５，３６が既設管１の左右下部側面に押し付けられて、既設管１に対してリヤサドル１４が位置決めされることになる。
【００２９】
また、前記ミドルサドル１２は、図８、図９に示されているように、ミドルサドル本体４１と、このミドルサドル本体４１に対しボルト締結により固着される左ローラフレーム４２および右ローラフレーム４３を備え、各ローラフレーム４２，４３に、左右のレール１５，１６を上下から挟み込むように複数のローラ４４が装着されて構成されている。そして、各ローラ４４にはそのローラ４４の転動面から側方に突出するように鍔部（フランジ部）４４ａが設けられ、この鍔部４４ａによってローラ４４の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。こうして、各ローラ４４がレール１５，１６に沿って転動することで、このローラ４４の鍔部４４ａがレール１５，１６の側面に接触して案内され、ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して前後方向に相対移動される。
【００３０】
図４、図５に示されるように、前記ローラフレーム４２，４３の前部および後部には、前記ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して相対移動する際に、レール１５，１６上に堆積した異物を除去するスクレーパ４２Ａ，４３Ａが取り付けられている。このスクレーパ４２Ａ，４３Ａは、上部が前記ローラフレーム４２，４３の端面にボルト締結されるとともに、下部がそのローラフレーム４２，４３の外方へ向けて側面視略くの字状に屈曲形成されてなり、上部のボルト締結部に長孔が形成されることによってその上下位置が調節できるようにされている。なお、このスクレーパ４２Ａ，４３Ａの左右方向の幅はレール１５，１６の幅よりも若干広めにされている。このようなスクレーパ４２Ａ，４３Ａを設けることで、ミドルサドル１２が前後方向に移動する際に、レール１５，１６上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ４４とレール１５，１６との間に噛み込むことによる不具合の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００３１】
図８に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の前部には、このミドルサドル本体４１の下端部に中間部をピン４５，４６にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー４７および右クランプレバー４８が設けられている。そして、各クランプレバー４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート（第２の把持部）５１，５２が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー４７，４８の上端部間は開閉用油圧シリンダ（ミドルクランプシリンダ）５３にて連結され、このミドルクランプシリンダ５３の伸縮により各フート５１，５２が既設管１に対して接離できるようにされている。なお、前記フロントサドル１３およびリヤサドル１４が既設管１上に載置された状態では、ミドルサドル本体４１の円弧状の下面は既設管１の外周面には接当せず、その外周面に対して近接した位置にある。こうして、ミドルクランプシリンダ５３を収縮状態から伸長方向に作動させると、各クランプレバー４７，４８がピン４５，４６周りに回動されてそれらクランプレバー４７，４８先端のフート５１，５２が既設管１の左右側面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。
【００３２】
また、図９に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の後部には、このミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されて回動されるカッタ装置（回転カッタ）５６，５７が設けられている。そして、各カッタ装置５６，５７の上端部とミドルサドル本体４１とは開閉用油圧シリンダ（カッタ開閉シリンダ）５８，５９にて連結され、各カッタ装置５６，５７は各カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周りに回動されるようになっている。
【００３３】
各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ６０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケット）５６ａ，５７ａと、この支持ハウジング５６ａ，５７ａの下端部に装着され、前記油圧モータ６０の出力軸６０ａに駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動されるカッタドラム６１，６２を備えて構成されている。また、前記各カッタ装置５６，５７の既設管１に面する側には管保護部材６３，６４が配されており、カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸長時にそれら管保護部材６３，６４が既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接する位置）まで移動するようにされている。ここで、これら管保護部材６３，６４は、図１１に示されるように、前記支持ハウジング５６ａ，５７ａの後面に一体に設けられて内方へ向けて張り出す平面視略Ｌ字形のアーム部６３ａ，６４ａと、このアーム部６３ａ，６４ａの先端に取着されて既設管１の外表面に沿う曲面形状の管保護片６３ｂ，６４ｂとにより構成されている。これら管保護部材６３，６４は、カッタドラム６１，６２が予期せぬ外力によって突き上げられた場合、もしくはクランプレバー２０，２１；３１，３２による既設管１の把持力の弛みが生じた場合等に、その管保護片６３ｂ，６４ｂが既設管１の外表面に接当することによって、カッタドラム６１，６２が既設管１に直接接当するのを防止する役目をする。こうして、掘削作業時に既設管１が不用意に損傷するのを防止するようにされている。
【００３４】
前記カッタドラム６１，６２は、外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビットが螺旋状に配されてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部を外方へ向けて突出させた形状にされている。より具体的には、カッタドラム６１，６２の軸心に沿う方向でそのカッタドラム６１，６２の上端縁から全長の約１／３の距離に至るまでは次第に大径になるようにされ、この最大径の位置からカッタドラム６１，６２の下端部に至るまでは次第に小径になるようにされている。また、前記最大径位置より上方側の径の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくなるようにされている。さらに、このカッタビット先端の包絡面形状は、カッタ開閉シリンダ５８，５９の伸長時に、言い換えればカッタ装置５６，５７の作動時に、カッタドラム６１，６２の中央部より上方部分の包絡面ｐが既設管１の外周面に沿うとともに、この中央部より下方部分の包絡面ｑが対向するカッタドラムの包絡面ｑに近接するようにその形状が設定されている。こうすることで、既設管１の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することが可能である。
【００３５】
また、図４、図５および図１０に示されているように、前記リヤサドル本体２８の左右下部位置には、筒状部材６５，６６が前部を開放するようにして配され、この筒状部材６５，６６の底部（後端部）と前記ミドルサドル本体４１の後端部との間には推進用油圧シリンダ６７，６８がそのロッド６７ａ，６８ａを後方側にして配されている。こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させると、リヤサドル１４とミドルサドル１２との相互間の距離が離れ、推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させると、それら両者の相互間の距離が接近する。なお、前記筒状部材６３，６４は、推進用油圧シリンダ６５，６６のストロークを確保する役目をするとともに、それら推進用油圧シリンダ６５，６６のロッド６５ａ，６６ａの外面を覆う役目をする。
【００３６】
次に、この管下掘削装置４を用いる掘削作業について説明する。まず、作業に先立って、油圧ショベル３のアーム３ａの先端にフック７を取り付け、このフック７にワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、各開閉用油圧シリンダ２６，３７，３８，５３，５８，５９を収縮させた状態、言い換えればフロントサドル１３のフート２４，２５、リヤサドル１４のフート３５，３６およびミドルサドル１２のフート５１，５２を開いた状態にするとともに、カッタドラム６１，６２を開いた状態（図１参照）にし、更には推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させた状態（図５の二点鎖線参照）にし、この状態で管下掘削装置４を既設管１の上方からその既設管１上に載置する。なお、予め管下掘削装置４をセットする部分の管下部の土砂は排除されている。
【００３７】
こうして、管下掘削装置４を既設管１上に載置した後、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８を伸長させて、各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定する。これと同時に、ミドルサドル１２におけるカッタ開閉シリンダ５８，５９を伸長させて、カッタドラム６１，６２を相互に接近させることによりそれらカッタドラム６１，６２およびガイド部材６３，６４を所定位置にセットする。
【００３８】
次いで、このセット状態でカッタドラム６１，６２をモータ６０により回転させることにより、既設管１の下方の土（下層土）を掘削するとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させて掘削作業が行われていく。このとき、ミドルサドル１２は左右のレール１５，１６に沿って案内されて既設管１に対して回転することなく推進されていく。なお、カッタドラム６１，６２の回転により掘削された土は、カッタドラム６１，６２の支持軸に略直交する方向である外側の斜め下方に排出される。
【００３９】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が伸びきって１ストローク分の推進が終わると、ミドルクランプシリンダ５３を伸長させて各フート５１，５２を既設管１の外面に押し付け、ミドルサドル１２を既設管１に固定する。これと同時に、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８を収縮させて、既設管１を把持していた各フート２４，２５；３５，３６をフリーにする。この状態で推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させることで本体フレーム１１を前方へ引き寄せる。
【００４０】
こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８をストロークエンドまで縮めると、再度各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定するとともに、フート５１，５２の押し付け状態を解除する。そして、再度カッタドラム６１，６２を回転させるとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸張させて掘削作業を順次行っていく。なお、この掘削作業中ワイヤロープ９を緩めておくことにより作業が妨げられることはない。また、油圧ショベル３は掘削作業の進展に合わせて移動させていく。
【００４１】
本実施形態では、前述のような掘削作業を効率的に行えるようにするために、各開閉用油圧シリンダ（フロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８およびミドルクランプシリンダ５３）の作動を制御するクランプ油圧回路７０と、推進用油圧シリンダ６７，６８の作動を制御する推進油圧回路９０とが、図１２に示されるような油圧回路によって相互に関連付けられている。以下、この油圧回路について説明する。
【００４２】
前記クランプ油圧回路７０は、油圧ショベル３に搭載されるエンジン７１により駆動される固定容量型の油圧ポンプ７２からの圧油を前記フロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８およびミドルクランプシリンダ５３に供給し、これによって第１の把持部（フート２４，２５，３５，３６）および第２の把持部（フート５１，５２）の開閉を制御するように構成されている。
【００４３】
このクランプ油圧回路７０は、油圧ショベル３の運転室に設置される図示されないクランプ開閉切換えスイッチからの信号によりパイロット圧にて操作されるクランプ切換え主操作弁７３と、前記油圧ポンプ７２とそのクランプ切換え主操作弁７３とを接続する吐出油路７４と、前記クランプ切換え主操作弁７３とタンク７５とを接続する戻し油路７６と、前記吐出油路７４とタンク７５とを接続する油路中に介挿されるリリーフ弁７７を備えている。前記クランプ切換え主操作弁７３は、第１油路７８を介してフロントクランプシリンダ２６のボトム側油室２６ａに接続されるとともに、この第１油路７８から分岐する第１分岐油路７９を介してリヤクランプシリンダ３７，３８のボトム側油室３７ａ，３８ａに接続され、かつ前記第１油路７８から分岐する第２分岐油路８０を介してミドルクランプシリンダ５３のヘッド側油室５３ｂに接続されている。また、前記クランプ切換え主操作弁７３は、第２油路８１を介してフロントクランプシリンダ２６のヘッド側油室２６ｂに接続されるとともに、この第２油路８１から分岐する第３分岐油路８２を介してリヤクランプシリンダ３７，３８のヘッド側油室３７ｂ，３８ｂに接続され、かつ前記第２油路８１から分岐する第４分岐油路８３を介してミドルクランプシリンダ５３のボトム側油室５３ａに接続されている。そして、前記第２分岐油路８０および第４分岐油路８３の途中には設置・作業切換え操作弁８４が介挿されている。この設置・作業切換え操作弁８４は、管下掘削装置４を既設管１上に設置する際のモード（設置モード）と、この管下掘削装置４により掘削作業を行うモード（作業モード）とを切換え操作する操作弁であって、油圧ショベル３の運転室に設置される図示されない設置・作業切換えスイッチによりパイロット圧にて操作される。
【００４４】
一方、前記推進油圧回路９０は、前記油圧ポンプ７２からの圧油を前記推進用油圧シリンダ６７，６８に供給し、これによってミドルサドル１２の推進動作と本体フレーム１１の引き寄せ動作とを制御するように構成されている。
【００４５】
この推進油圧回路９０は、油圧ショベル３の運転室に設置される図示されない推進・引き寄せ切換えスイッチからの信号によりパイロット圧にて操作される推進・引き寄せ切換え主操作弁９１と、前記油圧ポンプ７２とその推進・引き寄せ切換え主操作弁９１とを接続する吐出油路９２と、前記推進・引き寄せ切換え主操作弁９１とタンク９３とを接続する戻し油路９４と、前記吐出油路９２とタンク９３とを接続する油路中に介挿されるリリーフ弁９５を備えている。前記推進・引き寄せ切換え主操作弁９１は、第１油路９６を介して推進用油圧シリンダ６７，６８のボトム側油室６７ａ，６８ａに接続されるとともに、第２油路９７を介して推進用油圧シリンダ６７，６８のヘッド側油室６７ｂ，６８ｂに接続されている。
【００４６】
また、前記クランプ油圧回路７０の第１油路７８と前記推進油圧回路９０の第１油路９６とは第１の連結油路９８にて連結されるとともに、クランプ油圧回路７０の第２油路８１と推進油圧回路９０の第２油路９７とは第２の連結油路９９にて連結されている。そして、前記第１の連結油路９８および第２の連結油路９９には、推進油圧回路９０側からクランプ油圧回路７０側への圧油の供給のみを許容する方向制御弁（チェック弁）１００，１０１と絞り１０２，１０３とがそれぞれ介挿されている。
【００４７】
以上のように構成されている本実施形態の油圧回路は次のように動作する。
【００４８】
まず、管下掘削装置４を既設管１上に設置する際には、図示されない設置・作業切換えスイッチを設置側に操作することにより設置・作業切換え操作弁８４の操作部８４ａにパイロット圧を作用させると、この設置・作業切換え操作弁８４はＡ位置に切り換わる。この状態で、図示されないクランプ開閉切換えスイッチの操作によりパイロット圧をクランプ切換え主操作弁７３の第２操作部７３ｂに作用させると、このクランプ切換え主操作弁７３はＡ位置に切り換わる。こうして、油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路７４、クランプ切換え主操作弁７３、第２油路８１、更には第３分岐油路８２を通ってフロントクランプシリンダ２６のヘッド側油室２６ｂおよびリヤクランプシリンダ３７，３８のヘッド側油室３７ｂ，３８ｂに供給され、これらフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が収縮方向に作動されるとともに、前記第２油路８１から分岐された第４分岐油路８３およびＡ位置に切り換わっている設置・作業切換え操作弁８４を通ってミドルクランプシリンダ５３のヘッド側油室５３ｂに供給され、このミドルクランプシリンダ５３が収縮方向に作動される。この結果、フロントクランプシリンダ２６、リヤクランプシリンダ３７，３８およびミドルクランプシリンダ５３は全て収縮方向に作動し、フート２４，２５，３５，３６およびフート５１，５２は全て開いた状態（図１参照）となり、言い換えれば非固定位置に移動され、既設管１上への設置作業をスムーズに行うことができる。
【００４９】
次に、管下掘削装置４を既設管１上に設置した後に掘削作業を開始する際には、前記設置・作業切換えスイッチを作業側に操作することにより、設置・作業切換え操作弁８４の操作部８４ａへのパイロット圧を遮断すると、この設置・作業切換え操作弁８４はＢ位置に切り換わる。この状態で、前記クランプ開閉切換えスイッチの操作によりパイロット圧をクランプ切換え主操作弁７３の第１操作部７３ａに作用させると、このクランプ切換え主操作弁７３はＢ位置に切り換わる。こうして、油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路７４、クランプ切換え主操作弁７３、第１油路７８、更には第１分岐油路７９を通ってフロントクランプシリンダ２６のボトム側油室２６ａおよびリヤクランプシリンダ３７，３８のボトム側油室３７ａ，３８ａに供給され、これらフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が伸張方向に作動されるとともに、前記第１油路７８から分岐された第２分岐油路８０およびＢ位置に切り換わっている設置・作業切換え操作弁８４を通ってミドルクランプシリンダ５３のヘッド側油室５３ｂに供給され、このミドルクランプシリンダ５３が収縮方向に作動される。この結果、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が伸張方向に作動するとともに、ミドルクランプシリンダ５３が収縮方向を維持し、フート２４，２５，３５，３６が閉じた状態（固定位置）に、フート５１，５２が開いた状態（非固定位置）になり、本体フレーム１１が既設管１に固定される一方、ミドルサドル１２の既設管１に対する固定が解除された状態となる。この状態で掘削作業が実行される。
【００５０】
この掘削作業時には、前述のようにカッタドラム６１，６２を油圧モータ６０により回転させるとともに、図示されない推進・引き寄せ切換えスイッチの操作によりパイロット圧を推進・引き寄せ切換え主操作弁９１の第１操作部９１ａに作用させると、この推進・引き寄せ切換え主操作弁９１はＢ位置に切り換わる。こうして、油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路９２、推進・引き寄せ切換え主操作弁９１、第１油路９６を通って推進用油圧シリンダ６７，６８のボトム側油室６７ａ，６８ａに供給され、これら推進用油圧シリンダ６７，６８が伸張方向に作動される。これによってミドルサドル１２が推進されて既設管１の下方の土の掘削作業が進められていく。
【００５１】
ところで、前記ミドルサドル１２の推進時には、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８による既設管１へのクランプ力（フート２４，２５，３５，３６と既設管１との摩擦力）を反力にして推進がなされるが、この推進時には推進油圧回路９０の第１油路９６から第１の連結油路９８、チェック弁１００および絞り１０２を通ってクランプ油圧回路７０の第１の油路７８に圧油が徐々に供給されることになり、クランプ油圧回路７０の内部の油圧漏れまたは既設管１とフート２４，２５，３５，３６との接触部分の位置変化等に基づいて既設管１に対するクランプ力が低下しようとしても、推進油圧回路９０から供給される圧油によってその低下を防ぐことができる。また、重負荷推進時であってもその推進力に見合うだけの把持力を得ることができるとともに、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８による既設管１の把持時間が長くなっても、常に安定した把持力を得ることができるという効果を発揮する。
【００５２】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８がストロークエンドまで伸張されると、クランプ開閉切換えスイッチの操作によりパイロット圧をクランプ切換え主操作弁７３の第２操作部７３ｂに作用させると、このクランプ切換え主操作弁７３はＡ位置に切り換わる。こうして、油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路７４、クランプ切換え主操作弁７３、第２油路８１、更には第３分岐油路８２を通ってフロントクランプシリンダ２６のヘッド側油室２６ｂおよびリヤクランプシリンダ３７，３８のヘッド側油室３７ｂ，３８ｂに供給され、これらフロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が収縮方向に作動されるとともに、前記第２油路８１から分岐された第４分岐油路８３およびＢ位置に切り換わっている設置・作業切換え操作弁８４を通ってミドルクランプシリンダ５３のボトム側油室５３ａに供給され、このミドルクランプシリンダ５３が伸張方向に作動される。この結果、フロントクランプシリンダ２６およびリヤクランプシリンダ３７，３８が収縮方向に作動するとともに、ミドルクランプシリンダ５３が伸張方向に作動し、フート５１，５２が閉じた状態（固定位置）に、フート２４，２５，３５，３６が開いた状態（非固定位置）になり、ミドルサドル１２が既設管１に固定される一方、本体フレーム１１の既設管１に対する固定が解除されることになる。この状態で本体フレーム１１の引き寄せ動作が実行される。
【００５３】
この引き寄せ動作時には、図示されない推進・引き寄せ切換えスイッチの操作によりパイロット圧を推進・引き寄せ切換え主操作弁９１の第２操作部９１ｂに作用させると、この推進・引き寄せ切換え主操作弁９１はＡ位置に切り換わる。こうして、油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路９２、推進・引き寄せ切換え主操作弁９１、第２油路９７を通って推進用油圧シリンダ６７，６８のヘッド側油室６７ｂ，６８ｂに供給され、これら推進用油圧シリンダ６７，６８が収縮方向に作動される。これによってミドルサドル１２に対して本体フレーム１１が推進されてその本体フレーム１１が引き寄せられる。
【００５４】
この引き寄せ動作時には、推進油圧回路９０の第２油路９７から第２連結油路９９、チェック弁１０１および絞り１０３を通ってクランプ油圧回路７０の第２油路８１に圧油が徐々に供給されることになり、前述と同様にしてミドルサドル１２のフート５１，５２による既設管１のクランプ力の低下を防ぐことができる。
【００５５】
このように本実施形態の管下掘削装置４によれば、常時負荷がかかっている推進用油圧シリンダ６７，６８側の推進油圧回路９０の圧油をクランプ油圧回路７０におけるクランプシリンダ２６；３７，３８；５３の閉じ側の回路に導くように構成されているので、極めて簡易な構成で、クランプシリンダ２６；３７，３８；５３の油圧抜け等によるクランプ力の低下を確実に防ぐことができる。
【００５６】
前述のようにクランプ油圧回路７０と推進油圧回路９０とを連結油路９８，９９で連結するのと同様の考え方は、図１３に示されるように、カッタ装置５６，５７の駆動を制御するカッタ回転油圧回路１１０と、このカッタ装置５６，５７を開閉させる開閉用油圧シリンダ５８，５９の作動を制御するカッタ開閉油圧回路１２０との関係に対しても適用することができる。
【００５７】
前記カッタ回転油圧回路１１０は、油圧ポンプ７２からの圧油を油圧モータ（カッタ回転モータ）６０に供給し、この油圧モータ６０の正逆回転を制御するように構成されている。すなわち、図１３に示されるように、このカッタ回転油圧回路１１０は、カッタドラム６１，６２の正転指令信号もしくは逆転指令信号によりパイロット圧にて操作されるカッタ回転主操作弁１１１と、油圧ポンプ７２とそのカッタ回転主操作弁１１１とを接続する吐出油路１１２と、前記カッタ回転主操作弁１１１とタンク１１３とを接続する戻し油路１１４と、前記吐出油路１１２とタンク１１３とを接続する油路中に介挿されるリリーフ弁１１５を備えている。前記カッタ回転主操作弁１１１は、第１油路１１６および第２油路１１７を介して油圧モータ６０の正転側（掘削側）ポートおよび逆転側ポートにそれぞれ接続され、第１油路１１６を介して油圧モータ６０に圧油が供給されることでその油圧モータ６０は正転されて掘削作業を行い、第２油路１１７を介して油圧モータ６０に圧油が供給されることでその油圧モータ６０が逆転するようにされている。
【００５８】
一方、前記カッタ開閉油圧回路１２０は、油圧ポンプ７２からの圧油を前記開閉用油圧シリンダ５８，５９に供給し、カッタ装置５６，５７のピン５４，５５周りの回動動作を制御するように構成されている。すなわち、図１３に示されるように、このカッタ開閉油圧回路１２０は、カッタ装置５６，５７の開き指令信号もしくは閉じ指令信号によりパイロット圧にて操作されるカッタ開閉主操作弁１２１と、前記油圧ポンプ７２とそのカッタ開閉主操作弁１２１とを接続する吐出油路１２２と、前記カッタ開閉主操作弁１２１とタンク１２３とを接続する戻し油路１２４と、前記吐出油路１１２とタンク１２３とを接続する油路中に介挿されるリリーフ弁１２５を備えている。前記カッタ開閉主操作弁１２１は、第１油路１２６を介して開閉用油圧シリンダ５８，５９のボトム側油室５８ａ，５９ａに接続されるとともに、第２油路１２７を介して開閉用油圧シリンダ５８，５９のヘッド側油室５８ｂ，５９ｂに接続されている。
【００５９】
また、前記カッタ回転油圧回路１１０の第１油路１１６と前記カッタ開閉油圧回路１２０の第１油路１２６とは連結油路１２８にて連結され、この連結油路１２８には、カッタ回転油圧回路１１０側からカッタ開閉油圧回路１２０側への圧油の供給のみを許容する方向制御弁（チェック弁）１２９と絞り１３０とがそれぞれ介挿されている。
【００６０】
このように構成されている油圧回路は次のように動作する。
【００６１】
本体フレーム１１を既設管１に固定して掘削作業を開始する際には、図示されないカッタ開閉スイッチの操作によりカッタ開閉主操作弁１２１の第１操作部１２１ａにパイロット圧を作用させると、このカッタ開閉主操作弁１２１はＢ位置に切り換わる。これにより油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路１２２、カッタ開閉主操作弁１２１および第１油路１２６を通って開閉用油圧シリンダ５８，５９のボトム側油室５８ａ，５９ａに供給され、この開閉用油圧シリンダ５８，５９が伸張方向に作動されてカッタ装置５６，５７が既設管１下方の閉じ位置に回動される。これと同時に、図示されないカッタ回転スイッチの操作によりカッタ回転主操作弁１１１の第１操作部１１１ａにパイロット圧を作用させると、このカッタ回転主操作弁１１１はＢ位置に切り換わる。これにより油圧ポンプ７２からの圧油は吐出油路１１２、カッタ回転主操作弁１１１および第１油路１１６を通って油圧モータ６０の正転側ポートに供給され、この油圧モータ６０が正転側に駆動されて既設管１の下方の土の掘削が行われる。
【００６２】
このカッタ装置５６，５７による掘削時にはカッタ回転油圧回路１１０の第１油路１１６から連結油路１２８、チェック弁１２９および絞り１３０を通ってカッタ開閉油圧回路１２０の第１油路１２６に圧油が徐々に供給されることになり、カッタ開閉油圧回路１２０の内部の油圧抜けもしくはカッタドラム６１，６２に石が噛み込むこと等によってカッタ装置５６，５７が外方へ開こうとしても、カッタ回転油圧回路１１０から供給される圧油によってその開動動作を防ぐことができる。このようにして、掘削時にカッタ装置５６，５７が作動位置（閉位置）に確実に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図である。
【図２】図２は、管下掘削装置を作業状態で示す背面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の側面図、図３（ｂ）は図２の側面図である。
【図４】図４は、管下掘削装置の平面図である。
【図５】図５は、管下掘削装置の側面図である。
【図６】図６は、管下掘削装置の正面図である。
【図７】図７は、図５のＺ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の管下掘削装置の油圧回路図（１）である。
【図１３】図１３は、本実施形態の管下掘削装置の油圧回路図（２）である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　既設管（埋設管）
２　　　　　　　　　　　地表
３　　　　　　　　　　　油圧ショベル
４　　　　　　　　　　　管下掘削装置
１１　　　　　　　　　　本体フレーム
１２　　　　　　　　　　ミドルサドル（カッタ支持フレーム）
１３　　　　　　　　　　フロントサドル
１４　　　　　　　　　　リヤサドル
２４，２５，３５，３６　フート（第１の把持部）
２６　　　　　　　　　　フロントクランプシリンダ
３７，３８　　　　　　　リヤクランプシリンダ
５１，５２　　　　　　　フート（第２の把持部）
５３　　　　　　　　　　ミドルクランプシリンダ
５８，５９　　　　　　　カッタ開閉シリンダ
５６，５７　　　　　　　カッタ装置（回転カッタ）
６０　　　　　　　　　　油圧モータ（カッタ回転モータ）
６１，６２　　　　　　　カッタドラム
６７，６８　　　　　　　推進用油圧シリンダ
７０　　　　　　　　　　クランプ油圧回路
９０　　　　　　　　　　推進油圧回路
９８，９９，１２８　　　連結油路
１００，１０１，１２９　方向制御弁（チェック弁）
１１０　　　　　　　　　カッタ回転油圧回路
１２０　　　　　　　　　カッタ開閉油圧回路
【図１】
2004132136.tif 000003
【図２】
2004132136.tif 000004
【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】
2004132136.tif 000009
【図８】
2004132136.tif 000010
【図９】
2004132136.tif 000011
【図１０】
2004132136.tif 000012
【図１１】
2004132136.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004132136.tif 000015