(57)【要約】【課題】コンパクトな装置構成で、モータ部の保護が行えるとともに、強度の面でも安定性の面でも有利な構造の管下掘削装置を提供する。【解決手段】既設管を跨ぐように支持される回転カッタ装置５７を、筒状の支持ハウジング７０と、この支持ハウジング７０に回転自在に支持されるカッタドラム６２を備える構成とし、支持ハウジング７０の内部空間に油圧モータ６０を内蔵させる。【選択図】          図１１
2004308138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された既設管を跨ぐように支持される一対の回転カッタ装置により、前記既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記回転カッタ装置は、内部に駆動源を格納するように構成されることを特徴とする管下掘削装置。
【請求項２】
前記回転カッタ装置は、互いに離隔した位置と互いに近接した位置との間で開閉可能に設けられるとともに、この回転カッタ装置の閉位置においてその回転軸心が鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜するように配される請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項３】
前記駆動源には減速機が連結されている請求項１または２に記載の管下掘削装置。
【請求項４】
前記減速機は遊星歯車装置からなり、この遊星歯車装置が着脱可能に配されている請求項３に記載の管下掘削装置。
【請求項５】
前記駆動源は、油圧モータもしくは電動モータのいずれかの駆動モータである請求項１〜４のいずれかに記載の管下掘削装置。
【請求項６】
前記回転カッタ装置は、当該管下掘削装置の本体フレームに支持される筒状の支持ハウジングと、この支持ハウジングに回転自在に支持されるカッタドラムとを備え、前記駆動モータは前記支持ハウジング内に装着され、前記減速機は、前記カッタドラム内に格納される請求項５に記載の管下掘削装置。
【請求項７】
前記支持ハウジングと、この支持ハウジングに対して相対運動を行う前記カッタドラムとの対向部がラビリンス構造とされる請求項６に記載の管下掘削装置。
【請求項８】
前記駆動モータへの動力伝達経路途中における前記支持ハウジングの上部に中継部材が設けられる請求項６または７に記載の管下掘削装置。
【請求項９】
前記回転カッタ装置は、当該管下掘削装置の本体フレームに支持される筒状の支持ハウジングと、この支持ハウジングに回転自在に支持されるカッタドラムとを備え、このカッタドラムの外周面に多数個のカッタビットが配され、これらカッタビットの包絡面形状は、前記カッタドラムの軸心に沿う中央部が最大径で、この中央部より上端部および下端部に向かうにつれて次第に小径になるような形状にされている請求項１〜５のいずれかに記載の管下掘削装置。
【請求項１０】
前記包絡面形状の最大径の位置は、前記カッタドラムの上端縁からそのカッタドラム全長の約１／３の距離にあり、かつその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されている請求項９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上方および側方の土が取り去られた後にその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に開示されるものがある。この特許文献に開示されたものにおいて、管下掘削装置は、管下に配されて水平軸周りに回転されるカッタ部を備え、このカッタ部が左側螺旋刃と右側螺旋刃の二重螺旋刃構造とされ、このカッタ部が上方に配されたモータ部（電動モータ）に対しプロペラシャフトにて連結された構造とされている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第６，１５４，９８８号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置では、カッタ部に対してモータ部が上方に配された構造であるために、上部と下部とにそれぞれの機器の設置スペースが必要であるだけでなく、モータ部を外部の障害物から保護する必要があり、装置全体の大型化が避けられないという問題点がある。また、土砂掘削時にカッタ部とモータ部とを連結するシャフトに加わる曲げモーメントを考慮してそのシャフトを太径にする必要があって、強度的にも不利な構造である。さらに、モータ部が上方に位置することから装置の重心位置が高くなり、装置の安定性の面でも難点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、コンパクトな装置構成で、モータ部の保護が行えるとともに、強度の面でも安定性の面でも有利な構造にす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。
【０００８】
【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、本発明による管下掘削装置は、
地中に埋設された既設管を跨ぐように支持される一対の回転カッタ装置により、前記既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記回転カッタ装置は、内部に駆動源を格納するように構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、一対の回転カッタ装置を既設管を跨ぐように支持してその回転カッタ装置を回転させることにより既設管の下方の土の掘削が行われる。本発明によれば、回転カッタ装置が駆動源を内蔵した構造とされているので、駆動源の出力軸方向におけるスペースを縮めることができ、装置全体のコンパクト化と軽量化とを図ることができる。また、駆動源が密閉できることから、駆動源を外部障害物から保護してその損傷を防止することができるとともに、土砂や風雪の侵入も防止することができる。しかも、防音効果もある。さらに、駆動源の出力軸を短くすることができるので、この出力軸に加わる曲げモーメントのモーメントアーム長さを短縮化することができ、強度的にも有利となる。また、装置全体の重心位置も低くなるので、掘削時の安定性の向上も図ることができる。
【００１０】
本発明において、前記回転カッタ装置は、互いに離隔した位置と互いに近接した位置との間で開閉可能に設けられるとともに、この回転カッタ装置の閉位置においてその回転軸心が鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜するように配されるのが好ましい。こうすることで、掘削時において回転カッタ装置により掘削された土砂を重力の方向に沿うように斜め下方にスムーズに排出することができる。また、回転カッタ装置の回転軸心を鉛直向きに配置するものに比べて、カッタ径を小さくすることができるので、より装置のコンパクト化と軽量化に寄与することができる。
【００１１】
本発明において、前記駆動源には減速機が連結されているのが好ましい。この場合、前記減速機は遊星歯車装置からなり、この遊星歯車装置が着脱可能に配されているのが良い。また、前記回転カッタ装置は、当該管下掘削装置の本体フレームに支持される筒状の支持ハウジングと、この支持ハウジングに回転自在に支持されるカッタドラムとを備え、前記駆動モータは前記支持ハウジング内に装着され、前記減速機は、前記カッタドラム内に格納されるのが好ましい。こうすることで、駆動源および減速機を容易にユニット交換することができて、サービス性を向上させることができる。ここで、前記駆動源としては、油圧モータもしくは電動モータのいずれの駆動モータを用いても良い。
【００１２】
また、前記支持ハウジングと、この支持ハウジングに対して相対運動を行う前記カッタドラムとの対向部がラビリンス構造とされるのが好ましい。このようにすることで、外部からの土砂などの異物の侵入をより確実に防ぐことができ、駆動源、減速機等が損傷するのを確実に防ぐことができる。
【００１３】
さらに、前記駆動モータへの動力伝達経路途中における前記支持ハウジングの上部に中継部材が設けられるのが好ましい。このようにすれば、中継部材の箇所で上下部分が容易に分離できるので、回転カッタ装置をユニット化するのが容易となり、この回転カッタ装置の交換時にその交換時間を短縮化させて作業性の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明において、前記回転カッタ装置は、当該管下掘削装置の本体フレームに支持される筒状の支持ハウジングと、この支持ハウジングに回転自在に支持されるカッタドラムとを備え、このカッタドラムの外周面に多数個のカッタビットが配され、これらカッタビットの包絡面形状は、前記カッタドラムの軸心に沿う中央部が最大径で、この中央部より上端部および下端部に向かうにつれて次第に小径になるような形状にされているのが好ましい。こうすることで、掘削時に、カッタドラムの中央部より上方部分の包絡面を既設管の外周面に沿わせるとともに、この中央部より下方部分の包絡面を、対向するカッタドラムの包絡面に近接させることができ、既設管の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することができる。
【００１５】
ここで、前記包絡面形状の最大径の位置は、前記カッタドラムの上端縁からそのカッタドラム全長の約１／３の距離にあり、かつその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されているのが好ましい。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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
【００１９】
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。
【００２０】
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を広げた状態で既設管１上にその管下掘削装置４を載置し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。
【００２１】
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。
【００２２】
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断面図がそれぞれ示されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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、進行方向の後端部に配され、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。
【００２５】
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（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２６にて連結され、この開閉用油圧シリンダ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、開閉用油圧シリンダ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。この状態で開閉用油圧シリンダ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。
【００２６】
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（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３７，３８にて連結され、これら開閉用油圧シリンダ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、各開閉用油圧シリンダ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。この状態で各開閉用油圧シリンダ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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上に堆積した土砂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。
【００２９】
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（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５３にて連結され、この開閉用油圧シリンダ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、開閉用油圧シリンダ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。
【００３０】
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回転カッタ装置５６，５７が設けられている。そして、各回転カッタ装置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５８，５９にて連結され、各カッタ装置５６，５７は各開閉用油圧シリンダ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。
【００３１】
また、前記回転カッタ装置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、開閉用油圧シリンダ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、その管保護部材６３，６４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に直接接触するのを防止する役目をする。
【００３２】
次に、図１１および図１２を参照しつつ、本実施形態の回転カッタ装置の詳細構造について説明する。なお、以下の説明においては一方側の回転カッタ装置５７を中心に説明するが、他方側の回転カッタ装置についても同様の構造である。
【００３３】
前記回転カッタ装置５７は、上端部がピン５５にて回動可能に支持されるとともに、取付プレート６９に固着される円筒状の支持ハウジング（モータブラケット）７０と、この支持ハウジング７０に対しその軸心周りに回転自在に支持されるカッタドラム６２とを備えて構成されている。
【００３４】
前記カッタドラム６２は、前記支持ハウジング７０を内包する円筒状のドラム本体６２ａの外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビット６２ｂが螺旋状に配されてなり、ドラム本体６２ａの下端面はカバー６２ｃにて覆われるとともに、上端面は開放された形状とされている。そして、このドラム本体６２ａの上端面に対向するように前記支持ハウジング７０の外周部に環状プレート７１が取り付けられ、この環状プレート７１の周縁部に設けられたフランジ部７１ａ（固定側）とドラム本体６２ａの上縁部（回転側）との対向部がラビリンス構造とされ、これによってカッタドラム６２内に土砂、水等が侵入しないようにされている。なお、この対向部にはシールを介挿させて密閉するようにしても良い。
【００３５】
前記支持ハウジング７０には、その下端部に設けられたフランジ部７０ａにモータケーシング７２がボルト７３により締着され、このモータケーシング７２内に油圧モータ６０が装着されている。また、この油圧モータ６０に圧油を給排する油圧ホース７４は支持ハウジング７０内の空間を通って上方まで延設され、取付プレート６９に固着された中継部材７５を介して油圧配管７６と接続されている。したがって、この中継部材７５の箇所で油圧ホース７４を容易に取り外すことが可能であり、回転カッタ装置のユニット化が容易に行えることになる。
【００３６】
図１２に示されるように、前記油圧モータ６０の出力軸６０ａとサンギヤ軸７７とが連結部材により取着され、このサンギヤ軸７７の軸端に第１サンギヤ７８が設けられている。この第１サンギヤ７８には第１プラネタリギヤ７９が噛合し、この第１プラネタリギヤ７９が第１キャリヤ８０により支承されるとともに、ハウジング８１の内部に設けられたリングギヤ８２と噛合している。前記第１キャリヤ８０は前記サンギヤ軸７７に回転自在に軸支された第２サンギヤ８３とスプライン８４により結合され、この第２サンギヤ８３に噛合する第２プラネタリギヤ８５が第２キャリヤ８６により支承されるとともに、前記リングギヤ８２に噛合している。また、前記第２キャリヤ８６は前記モータケーシング７２とスプライン８７により結合されている。
【００３７】
このように構成されているので、油圧モータ６０が駆動されると、第１サンギヤ７８が回転し、この第１サンギヤ７８に噛合する第１プラネタリギヤ７９はリングギヤ８２と噛合しながら第１サンギヤ７８の周りを回転して第１段の減速がなされる。
【００３８】
次に、前記第１プラネタリギヤ７９を支承する第１キャリヤ８０が回転するとともに、第２サンギヤ８３が回転する。この第２サンギヤ８３の回転により第２キャリヤ８６に支承された第２プラネタリギヤ８５に噛合するリングギヤ８２を介して第２段の減速がなされてハウジング８１が回転する。このようにして、油圧モータ６０の出力軸６０ａの回転が２段遊星歯車減速装置により減速されてハウジング８１にボルト８８にて締着されるドラム本体６２ａが回転される。
【００３９】
ところで、前記ドラム本体６２ａに取り付けられるカッタビット６２ｂは、その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。すなわち、カッタドラム６２の軸心に沿う方向でそのカッタドラム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６２ｂ先端の包絡面形状は、開閉用油圧シリンダ５９の伸長時に、言い換えれば回転カッタ装置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６１，６２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。
【００４０】
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６５，６６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。
【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および管保護部材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を油圧モータ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。
【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】
本実施形態の回転カッタ装置によれば、油圧モータ６０が支持ハウジング７０内に格納されている構造が採られているので、この油圧モータ６０の出力軸方向の長さを短くすることができ、装置全体のコンパクト化と軽量化とを図ることができる。また、油圧モータ６０が密閉空間内に配置されているので、この油圧モータ６０を外部障害物や土砂、風雪から保護することができる。また、油圧モータ６０の出力軸に加わる曲げモーメントも最小限に抑えることができ、さらに装置全体の重心位置も低くなって安定性も良好となる。
【００４７】
また、本実施形態の油圧モータおよび遊星歯車式減速装置の構造によれば、その着脱が容易に行えることから、ユニット交換が容易で、サービス性が極めて良い。
【００４８】
本実施形態においては回転カッタ装置の駆動源として油圧モータを用いたものを説明したが、この油圧モータに代えて電動モータを用いることもできる。なお、このように電動モータを用いた場合にも本実施形態と同様の中継部材を用いることで、電気ケーブルの連結、取り外しを容易に行うことができる。
【００４９】
本実施形態においては、遊星歯車式減速装置を用いたものを説明したが、他の種類の減速機を用いても良い。また、減速機を省略してモータ直結でカッタドラムを駆動するようにしてもよい、
【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、回転カッタ装置の拡大図である。
【図１２】図１２は、遊星歯車式減速機の断面図である。
【符号の説明】
１            既設管（埋設管）
３            油圧ショベル
４            管下掘削装置
１１          本体フレーム
１２          カッタ支持フレーム（ミドルサドル）
１３          フロントサドル
１４          リヤサドル
５６，５７    回転カッタ装置
６０          油圧モータ
６１，６２    カッタドラム
７０          支持ハウジング
７２          モータケーシング
７５          中継部材
【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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