(57)【要約】【課題】建設機械と管下掘削装置とよりなる管下掘削システムにおいて、誤操作、誤作動による装置破損等の発生を確実に防ぐ。【解決手段】油圧ショベルと管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重を検出する引張型荷重計と、この荷重計により検出される荷重が所定の設定値を越えるときに油圧ショベルの車両本体もしくは作業機の管下掘削装置から離隔する方向への移動速度を減速もしくは停止させる。【選択図】          図１６
2004169428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に配される建設機械と、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とよりなる管下掘削システムの制御装置であって、
前記建設機械と管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段により検出される荷重が所定の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機の前記管下掘削装置から離隔する方向への移動を停止させる移動制御手段を備えることを特徴とする管下掘削システムの制御装置。
【請求項２】
地上に配される建設機械と、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とよりなる管下掘削システムの制御装置であって、
前記建設機械と管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段により検出される荷重が第１の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機の前記管下掘削装置から離隔する方向への移動を減速させ、前記荷重検出手段により検出される荷重が前記第１の設定値よりも大きな第２の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機を停止させるように制御する移動制御手段を備えることを特徴とする管下掘削システムの制御装置。
【請求項３】
前記荷重検出手段は、前記ワイヤロープの端部と、前記管下掘削装置の本体フレームに回動可能に取り付けられるシャックルとの間に介挿される引張型荷重計である請求項１または２に記載の管下掘削システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上に配される建設機械と、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とよりなる管下掘削システムの制御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、油圧ショベル等の建設機械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（引き寄せる）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、前記先願発明に記載された管下掘削装置において、この管下掘削装置を操作して掘削作業を実行するに際しては、この管下掘削装置から少し離れた位置にある油圧ショベルの運転室内にオペレータが搭乗して、（１）本体フレームの既設管への固定、（２）本体フレームに対するカッタ支持フレームの推進、（３）本体フレームの固定の解除およびカッタ支持フレームの既設管への固定、（４）カッタ支持フレームに対する本体フレームの引き寄せ等の各運転操作を予め設定された手順にしたがって順序良く行うとともに、これら一連の運転操作を繰り返し行うことが要求される。
【０００９】
また、前述の運転操作をオペレータの手動操作により行うのでは、オペレータの操作が極めて煩雑で、かつ操作頻度も多く、オペレータに多大の疲労が伴うことから、オペレータの疲労の軽減と作業効率の向上を図るために、油圧ショベルに搭載されたコントローラに、前記一連の運転操作手順をプログラム化して記憶させるとともに、このプログラムにしたがって各アクチュエータを自動制御することによって、前記管下掘削装置および建設機械を自動操縦により運転するシステムを採用することも考えられる。
【００１０】
しかしながら、前述の手動操縦もしくは自動操縦のいずれの場合でも、オペレータの誤操作もしくは不測の外乱が作用した場合等において、管下掘削装置の移動に油圧ショベルが追従できず、これら両者間の相対距離が予め設定した範囲を越えるような事態が発生する可能性がある。なお、前記先願発明においては、このような事態が発生しても、油圧ショベルから管下掘削装置に油圧動力を供給する油圧ホース類を保護するために、油圧ショベル―管下掘削装置間に配される油圧ホース類の長さよりもやや短めのワイヤロープ（命綱）を設けることにより、その油圧ホース類に所定値以上の引っ張り力が加わらないようにされているが、前述のような事態が発生した場合には、このワイヤロープに所定値を越える引っ張り力が作用することになり、油圧ショベルの作業機もしくは車両本体に異常な負荷が加わって装置破損等の思わぬ事態が生じる恐れがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、建設機械と管下掘削装置とよりなる管下掘削システムにおいて、誤操作、誤作動による装置破損等の発生を確実に防ぐことのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【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システムの制御装置は、
地上に配される建設機械と、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とよりなる管下掘削システムの制御装置であって、
前記建設機械と管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段により検出される荷重が所定の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機の前記管下掘削装置から離隔する方向への移動を停止させる移動制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、管下掘削装置の操作により掘削作業を行っている際に、建設機械と管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重が荷重検出手段により検出され、この検出値が所定の設定値を越えると、移動制御手段によって建設機械の車両本体もしくは作業機の管下掘削装置から離隔する方向への移動が停止される。したがって、オペレータの誤操作もしくは不測の外乱等によって建設機械の作業機が所定範囲を越える位置まで上昇操作された場合や、建設機械の車両本体が所定範囲を越える位置まで管下掘削装置から離隔する方向に移動された場合にも、装置破損等の発生を未然に防いで、建設機械を保護することができる。
【００１４】
次に、第２発明による管下掘削システムの制御装置は、
地上に配される建設機械と、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とよりなる管下掘削システムの制御装置であって、
前記建設機械と管下掘削装置とを連結するワイヤロープに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段により検出される荷重が第１の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機の前記管下掘削装置から離隔する方向への移動を減速させ、前記荷重検出手段により検出される荷重が前記第１の設定値よりも大きな第２の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機を停止させるように制御する移動制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明においては、前記荷重検出手段により検出される荷重が第１の設定値を越えるときに前記建設機械の車両本体もしくは作業機の前記管下掘削装置から離隔する方向への移動が減速され、さらに第１の設定値よりも大きな第２の設定値を越えるときに、前記建設機械の車両本体もしくは作業機を停止させるように制御される。こうして、建設機械の車両本体もしくは作業機の移動速度の減速に続いてそれら車両本体もしくは作業機を確実に停止させることができるので、装置破損等の事態の発生をより確実に防ぐことができる。
【００１６】
前記各発明において、前記荷重検出手段は、前記ワイヤロープの端部と、前記管下掘削装置の本体フレームに回動可能に取り付けられるシャックルとの間に介挿される引張型荷重計であるのが好ましい。このような荷重計を設ければ、極めて簡易な構成によって前述された所要の目的を達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による管下掘削システムの制御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。
【００１８】
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。
【００１９】
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
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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を伸張させると、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。
【００２７】
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を伸張させると、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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を収縮状態から伸張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。
【００３１】
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。
【００３２】
各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ（カッタモータ）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、前記カッタモータ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の伸張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。
【００３３】
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の伸張時に、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。
【００３４】
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を伸張させると、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。
【００３５】
次に、前記油圧ショベル３から管下掘削装置４に油圧動力を供給する油圧配管の構成について説明する。
【００３６】
図１、図２に示されるように、前記管下掘削装置４に搭載された各アクチュエータである、ミドルクランプシリンダ５３、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、推進用油圧シリンダ６７，６８、カッタ開閉シリンダ５８，５９、カッタドラム６１，６２を回転させるカッタモータ６０等に油圧動力を供給するための油圧配管は、油圧ショベル３のブーム３ｂに沿って設けられる配管部分７０と、この配管部分７０の基端部と図示されない操作弁との間に配される油圧ホース７１と、前記配管部分７０の先端部に接続される前記油圧ホース１０と、この油圧ホース１０の先端部から各油圧アクチュエータに至る図示されない油圧ホースとを備えて構成されている。
【００３７】
また、前記油圧ホース１０と、前記ブーム３ｂと管下掘削装置４を繋ぐワイヤロープ９とは、途中数箇所（本実施形態では２箇所）の位置でクランプ体（クランプ部材）７４によって挟持・位置決めされている。このクランプ体７４は、図１２に示されるように、油圧ホース１０のうちの主ホースをクランプする主ホース保持部７５と、この主ホース保持部７５の中間部後面に固着されるブラケット７６に回動可能（図１２（ｂ）参照）に取着されるワイヤロープ保持部７７と、前記主ホース保持部７５の側方へ張り出すようにその主ホース保持部７５に固着されるパイロット用ホース保持部７８とを備えて構成されている。なお、各保持部７５，７７，７８は、互いに対向する一対の保持片間にホースもしくはワイヤロープを挟み付けてボルト締めした構造のものである。このようなクランプ体７４を設けることで、油圧ショベル３もしくは管下掘削装置４が移動した場合にも、互いに近接配置される油圧ホース１０同士が干渉したり、絡み合ったりするのを確実に防止することができる。
【００３８】
一方、図３および図１３に示されるように、前記ワイヤロープ９の基端部（油圧ショベル３側の端部）は、並列配置される油圧ホース１０群の略中央部に位置して前記ブーム３ｂの側壁にブラケット７９を介して取り付けられている。より具体的には、前記ブラケット７９に２個のシャックル８０，８１がそれぞれ回動可能に連結され、下方のシャックル８１の支持ピン８１ａがワイヤロープ９のアイに通されて、前記ブラケット７９に対しワイヤロープ９が前記シャックル８０，８１を介して前後左右に自由に揺動できるようにされている。
【００３９】
これに対して、図１４に示されるように、前記ワイヤロープ９の先端部（管下掘削装置４側の端部）は、前記ミドルサドル本体４１の上面に取着されるブラケット８２に２個のシャックル８３，８４を介して取り付けられている。より具体的には、前記ブラケット８２に下方のシャックル８３が回動可能に連結されるとともに、上方のシャックル８４がワイヤロープ９のアイに通され、これら両シャックル８３，８４にそれぞれ固着される上下のアイボルト８５，８６間に引張型荷重計８７が装着されている。この引張型荷重計８７は、検出素子としてひずみゲージを用いることによって、力もしくは荷重の物理量を電気的に変換して検出するもので、その出力電圧側ポートが油圧ショベル３の図示されないコントローラに接続されている。
【００４０】
このように構成されているので、前記ワイヤロープ９に引っ張り力が加わると、その引っ張り力が引張型荷重計８７にて検出され、この検出値がコントローラに入力されるようになっている。ここで、ワイヤロープ９は、管下掘削装置４の推進に伴い油圧ホース１０が緊張したり、切断したりする前に伸び切るようにその長さが設定されており、これによって油圧ホース１０が不用意に緊張したり、切断したりするのを防止できるようにされている。
【００４１】
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を広げた状態にするとともに、カッタドラム６１，６２を広げた状態（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。
【００４２】
こうして、管下掘削装置４を既設管１上に載置した後、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ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における開閉用油圧シリンダ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、ミドルサドル１２における開閉用油圧シリンダ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、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ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を前方へ移動させる（引き寄せる）。
【００４５】
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。
【００４６】
前述のような一連の掘削作業は、油圧ショベル３の運転室内にいるオペレータが各操作レバーおよび足踏みペダル等を操作して行っても良いし、あるいは予め油圧ショベルに搭載されたコントローラに、一連の運転操作手順をプログラム化して記憶させるとともに、このプログラムにしたがって各アクチュエータを自動制御することによって行っても良い。
【００４７】
ところで、前述のような掘削作業中に、オペレータの誤操作もしくは不測の外乱等によって油圧ショベル３のブーム（作業機）３ｂが所定範囲を越える位置まで上昇操作されたり、離隔する方向に旋回させたり、あるいは油圧ショベル３の車両本体が所定範囲を越える位置まで管下掘削装置４から離隔する方向に移動された場合には、ワイヤロープ９が緊張されるとともに、このワイヤロープ９を介して車両本体側に極めて大きな引張力がかかって装置破損等の事態が発生する恐れがある。このような事態の発生を防止するために、本実施形態では、ワイヤロープ９に一定値を越える引張力が作用したことが引張型荷重計（荷重検出手段）８７にて検出されると、コントローラ（移動制御手段）から指令信号を送ってブーム３ｂの上昇動作や旋回動作もしくは車両本体の移動動作を減速させながら停止させるように構成されている。以下、この制御態様について図１５に示されるフローチャートにしたがって説明する。なお、図においてＳ１〜Ｓ１６は各ステップを示している。
【００４８】
Ｓ１：最初に、引張型荷重計８７の校正（荷重ｖｓ電圧）を行う。なお、この引張型荷重計８７は、図１６に示されるような線形の荷重−電圧特性を有しており、所定の引張荷重が作用したときにその荷重に対応する電圧をコントローラに対して出力する。
Ｓ２〜Ｓ３：引張型荷重計８７により検出される荷重が予め設定された第１の目標荷重Ｐ１（出力電圧Ｖ１）以上か否かを判定し、この目標荷重Ｐ１未満の場合には油圧ショベル３に対して悪影響を及ぼす恐れがないため、掘削作業の動作を続行する。
【００４９】
Ｓ４〜Ｓ７：一方、検出される荷重が第１の目標荷重Ｐ１以上に達していて第２の目標荷重Ｐ２以下である場合には、作業機（ブーム３ｂ）のみが作動中であるか否かを判定して、ブーム３ｂのみが作動中である、言い換えれば車両本体は停止した状態でブーム３ｂが上昇方向もしくは旋回方向に作動されているときには、図１６に示される減速領域に入っていると判断されるため、このブーム３ｂの上昇方向への作動もしくは旋回作動を減速させるように制御する。この減速作動の制御は、前記荷重が第１の目標荷重Ｐ１未満になるまで実行され、荷重が第１の目標荷重Ｐ１未満に達するとステップＳ２へ戻る。ここで、前記減速作動制御について、作業機の昇降を油圧操作にて行っている場合には、操作レバー用のパイロット制御弁（ＰＰＣ弁）の出力圧を減圧することにより行われ、電気操作にて行っている場合には、電気レバーの出力電圧を下げることにより行われる。
【００５０】
Ｓ８〜Ｓ１０：ステップＳ５の判定において、作業機のみが作動中でない場合には、次に車両（油圧ショベル３の車両本体）のみが移動しているか否かを判定し、車両のみが移動している場合には、車両の管下掘削装置４から離隔する方向への移動を減速させるように制御する。一方、車両のみが移動していない場合、言い換えればブーム３ｂと車両の双方が移動している場合には、ブーム３ｂの上昇方向への作動もしくは旋回作動を減速させるとともに、車両の離隔方向への移動を減速させるように制御する。なお、これらの制御の結果、前記荷重が第１の目標荷重Ｐ１未満になる（Ｓ７）と、ステップＳ２へ戻る。
【００５１】
Ｓ１１〜Ｓ１２：前記ステップＳ４の判定において、検出される荷重が第２の目標荷重Ｐ２を越えている場合には、作業機のみが作動中のときにはその作業機（ブーム３ｂ）の上昇方向の作動もしくは旋回作動を停止させる。
Ｓ１３〜Ｓ１５：また、ステップＳ１１の判定において、作業機のみが作動中でない場合には、次に車両のみが移動しているか否かを判定し、車両のみが移動している場合には、車両の管下掘削装置４から離隔する方向への移動を停止させるように制御する。一方、車両のみが移動していない場合、言い換えればブーム３ｂと車両の双方が移動している場合には、ブーム３ｂの上昇方向への作動もしくは旋回作動を停止させるとともに、車両の離隔方向への移動を停止させるように制御する。
Ｓ１６：前記ステップＳ１１〜Ｓ１５の制御は、荷重が第１の目標荷重Ｐ１以上で第２の目標荷重Ｐ２以下の減速領域に入るまで続行され、この減速領域に入るとステップＳ５以下の減速作動制御に移行する。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、管下掘削装置４とワイヤロープ９にて連結された油圧ショベル３のブーム３ｂが、掘削作業中にオペレータの誤操作もしくは不測の外乱等によって所定範囲を越える位置まで上昇操作もしくは旋回操作されたときにそのブーム３ｂの上昇作動もしくは旋回作動を減速さらには停止させることができる。また、同掘削作業中に油圧ショベル３の車両本体が所定範囲を越える位置まで管下掘削装置４から離隔する方向に移動操作されたときにその車両本体の移動作動を減速さらには停止させることができる。したがって、油圧ショベル３における装置破損等の発生を未然に防いで、その油圧ショベル３を保護することができるという効果がある。
【００５３】
図１７には、本発明の他の実施形態に係る管下掘削システムの制御装置の制御フローが示されている。
【００５４】
前記実施形態では、ワイヤロープ９に一定値を越える引張力が作用したときに、ブーム３ｂの上昇動作や旋回動作もしくは車両本体の移動動作を減速させながら停止させるように構成したが、本実施形態では、即座に停止させるように構成したものである。以下、この制御態様について図１７に示されるフローチャートにしたがって説明する。なお、図においてＴ１〜Ｔ６は各ステップを示している。
【００５５】
Ｔ１：最初に、引張型荷重計８７の校正（荷重ｖｓ電圧）を行う。
Ｔ２〜Ｔ３：引張型荷重計８７により検出される荷重が予め設定された目標荷重Ｐ１（出力電圧Ｖ１）以上か否かを判定し、この目標荷重Ｐ１未満の場合には油圧ショベル３に対して悪影響を及ぼす恐れがないため、掘削作業の動作を続行する。
【００５６】
Ｔ４〜Ｔ６：一方、検出される荷重が目標荷重Ｐ１以上に達している場合には、作業機（ブーム３ｂ）のみが作動中であるか否かを判定して、ブーム３ｂのみが作動中である、言い換えれば車両本体は停止した状態でブーム３ｂが上昇方向もしくは旋回方向に作動されているときには、このブーム３ｂの上昇方向への作動もしくは旋回作動を停止させるように制御する。この停止作動の制御は、前記荷重が目標荷重Ｐ１未満になるまで実行され、荷重が目標荷重Ｐ１未満に達するとステップＴ２へ戻る。
【００５７】
Ｔ７〜Ｔ９：ステップＴ４の判定において、作業機のみが作動中でない場合には、次に車両（油圧ショベル３の車両本体）のみが移動しているか否かを判定し、車両のみが移動している場合には、車両の管下掘削装置４から離隔する方向への移動を停止させるように制御する。一方、車両のみが移動していない場合、言い換えればブーム３ｂと車両の双方が移動している場合には、ブーム３ｂの上昇方向への作動もしくは旋回作動を停止させるとともに、車両の離隔方向への移動を停止させるように制御する。なお、これらの制御の結果、前記荷重が目標荷重Ｐ１未満になる（Ｔ６）と、ステップＴ２へ戻る。
【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、図２のＥ−Ｅ断面図（ａ）およびそのＦ矢視図（ｂ）である。
【図１３】図１３は、ワイヤロープの取付け構造を示す図（図３（ｂ）のＧ部拡大図）である。
【図１４】図１４は、ワイヤロープの取付け構造を示す図（図３（ａ）のＨ部拡大図）である。
【図１５】図１５は、管下掘削システムの自動制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、引張型荷重計の荷重−電圧特性を示す図である。
【図１７】図１７は、他の実施形態に係る管下掘削システムの自動制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【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
９                      ワイヤロープ
１０                    油圧ホース
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（カッタモータ）
６１，６２              カッタドラム
６７，６８              推進用油圧シリンダ
７９，８２              ブラケット
８０，８１，８３，８４  シャックル
８７                    引張型荷重計
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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