(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行台車と、この走行台車に取付けられた支持フレームと、この支持フレームにリーダを介して上下移動可能に取付けられた掘削装置とを具備し、上記リーダは、上記支持フレームに対して、
ｉ．互いのガイド部材が上下方向に凹凸係合することによって正面から見て左右方向に移動可能で、
ｉｉ．リーダ支軸を中心として左右方向に傾動し得る状態で
取付けられ、かつ、このリーダを左右方向に移動させる横行シリンダが設けられた掘削機において、上記リーダ側および支持フレーム側双方のガイド部材における上下方向に相対向するガイド面のうち、リーダ側ガイド部材のガイド面を、中心部が支持フレーム側ガイド部材のガイド面に最も接近する凸面に形成したことを特徴とする掘削機。
【請求項２】
請求項１記載の掘削機において、リーダ側のガイド部材を上向きに開口する凹状、支持フレーム側のガイド部材を下向きに突出する凸状にそれぞれ形成し、リーダ側ガイド部材のガイド面である凹部底面を逆Ｖ字形の凸面に形成したことを特徴とする掘削機。
【請求項３】
リーダ側ガイド部材のガイド面を、リーダ中心線上の一点を中心とする円弧状の凸面に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の掘削機。
【請求項４】
リーダ側ガイド部材のガイド面を、リーダ支軸を中心とする円弧状の凸面に形成したことを特徴とする請求項３記載の掘削機。
【請求項５】
支持フレームに対する横行シリンダの取付点を左右方向に移動可能に構成する一方、シリンダチューブ外周にシリンダ保持ブラケット、支持フレームに左右方向に延びるシリンダ保持レールをそれぞれ設け、上記シリンダ保持ブラケットを上記シリンダ保持レールに係合させることにより、上記横行シリンダの取付点移動時にシリンダチューブを支持フレームに保持し得るように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の掘削機。
【請求項６】
リーダを、横行シリンダによって左右に傾動させるように構成し、かつ、リーダの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、この傾斜駆動検出手段からの信号に基づいてリーダの傾斜角度が予め設定された値を超えないように上記横行シリンダの作動を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の掘削機。
【請求項７】
リーダの傾斜角度が予め設定された値を超えないようにリーダの傾動運動を規制するストッパを設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に連続壁を造成するための連続溝を掘削する掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中連続溝を掘削する掘削機として、図７に示すように、走行台車（たとえばクローラクレーンのベースマシン）１に支持フレーム２を取付けるとともに、この支持フレーム２にリーダ３を介してチェーンカッター式の掘削装置４を上下移動可能に取付け、この掘削装置４を地中に建て込んで作動させながら走行台車１を左右方向に移動させることにより、一定幅の溝を連続して掘削するものが公知である（たとえば特開平５−２８００４３号、特開平５−２８００４４号両公報参照）。
【０００３】
また、この掘削機において、リーダ３を支持フレーム２に対して、図示のようにリーダ支軸５を中心として左右方向に傾動可能に取付け、掘削装置４をリーダ３とともに鉛直線Ｌに対してある角度θ（以下、設定傾斜角度という）で傾斜させることによって掘削効率を高めるようにしたものも公知である。
【０００４】
このリーダ傾動機能をもった公知の掘削機におけるリーダ支持部分の構成を図９〜図１２によって説明する。
【０００５】
支持フレーム２は、上部および下部両フレーム６，７とこれらを連結する左右の縦フレーム８，９等によって構成され、下部フレーム７が図７の走行台車１に取付けられる。
【０００６】
この支持フレーム２には、上部フレーム６の下縁部に下向き凸状の上部ガイドレール１０、下部フレーム７の上縁部に上向き凸状の下部ガイドレール１１がそれぞれ正面から見て左右方向に設けられている。
【０００７】
一方、リーダ３には、上向きに開口する凹状のガイド体１２が設けられ、このガイド体１２が支持フレーム２の上部ガイドレール１０に係合している。
【０００８】
また、リーダ支持フレーム２の下部ガイドレール１１には、下向きに開口する凹状のスライダ１３が正面（図７）から見て左右方向にスライド自在に係合され、リーダ背面に取付けられたブラケット１４がこのスライダ１３にリーダ支軸５まわりに回動可能に連結されている。
【０００９】
こうして、リーダ３が、リーダ支軸５を中心として左右に傾動可能で、かつ、ガイド体１２と上部ガイドレール１０の凹凸係合部分、およびスライダ１３と下部ガイドレール１１の凹凸係合部分によって左右方向に移動可能となっている。
【００１０】
さらに、リーダ支持フレーム２の上部フレーム６とリーダ３との間に上部横行シリンダ１５、下部フレーム７とリーダ３との間に下部横行シリンダ（いずれも油圧シリンダ）１６がそれぞれ取付けられ、この両横行シリンダ１５，１６の伸縮作用によってリーダ３（掘削装置４）が左右方向に移動し、かつ、両シリンダ１５，１６の伸縮ストロークを異ならせることによって図７に示すようにリーダ３が左右に傾動するようになっている。
【００１１】
なお、横行シリンダ１５，１６は、シリンダチューブ端が上部および下部フレーム６，７に、ロッド端がリーダ３にそれぞれ取付けられ、この両シリンダ１５，１６がストロークエンドに達したときに、両シリンダ１５，１６を縮小させるとともに、両フレーム６，７に対するシリンダチューブ端の取付点を掘進方向に移動させる（所謂盛り替え操作を行う）ことにより、リーダ３を、リーダ支持フレーム２の全幅内で横移動させ得るように構成されている。
【００１２】
すなわち、リーダ支持フレーム２に対するリーダ３の横移動作用と、走行台車１による機械全体の横移動作用とにより掘削装置４を横移動させて連続溝を掘削するように構成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の掘削機において、リーダ３の重量はスライダ１３を介して下部ガイドレール１１で支持され、上部ガイドレール１０とリーダ側のガイド体１２はもっぱらリーダ３の横移動をガイドする役割を果たす。
【００１４】
ただし、支持フレーム２に対するリーダ３の上下移動（がたつき）を最小限に小さく抑える（主として掘削効率を一定に保つ）ため、ガイド体１２の凹部底面（リーダ側ガイド面）１２ａと上部ガイドレール１０の下面（フレーム側ガイド面）１０ａとの間の隙間（図１１中のα）は最小限に小さく設定され、この隙間αの範囲でガイド体１２（リーダ３）の傾動運動が可能となる。
【００１５】
つまり、従来の掘削機においては、リーダ３の最大傾斜角度が、ガイド面１０ａ，１２ａ同士が当たるまでの小さな値に制限され、この制限される最大傾斜角度が設定傾斜角度θ（たとえば３゜）と等しくなるように上記隙間αが設定されされていた。
【００１６】
ところが、図８に示すように水平面に対してある角度θ１で傾斜する地盤で掘削作業を行う場合、掘削機全体がこの地盤傾斜角度θ１で傾斜する。
【００１７】
従って、鉛直線Ｌに対する設定傾斜角度θを確保するためには、リーダ３を支持フレーム２に対して地盤傾斜角度θ１だけ大きい角度θ２（＝θ＋θ１）まで傾斜させる必要があるが、従来機によると上記のように傾斜角度が小さく制限されてしまうため、必要な傾斜角度θ２（設定傾斜角度θ）を確保することができないという問題があった。
【００１８】
そこで本発明は、リーダの上下移動を最小限に抑えるという必要条件を満足しながら、リーダの最大傾斜角度を拡大することができる掘削機を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、走行台車と、この走行台車に取付けられた支持フレームと、この支持フレームにリーダを介して上下移動可能に取付けられた掘削装置とを具備し、上記リーダは、上記支持フレームに対して、
ｉ．互いのガイド部材が上下方向に凹凸係合することによって正面から見て左右方向に移動可能で、
ｉｉ．リーダ支軸を中心として左右方向に傾動し得る状態で
取付けられ、かつ、このリーダを左右方向に移動させる横行シリンダが設けられた掘削機において、上記リーダ側および支持フレーム側双方のガイド部材における上下方向に相対向するガイド面のうち、リーダ側ガイド部材のガイド面を、中心部が支持フレーム側ガイド部材のガイド面に最も接近する凸面に形成したものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、リーダ側のガイド部材を上向きに開口する凹状、支持フレーム側のガイド部材を下向きに突出する凸状にそれぞれ形成し、リーダ側ガイド部材のガイド面である凹部底面を逆Ｖ字形の凸面に形成したものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、リーダ側ガイド部材のガイド面を、リーダ中心線上の一点を中心とする円弧状の凸面に形成したものである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、リーダ側ガイド部材のガイド面を、リーダ支軸を中心とする円弧状の凸面に形成したものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、支持フレームに対する横行シリンダの取付点を左右方向に移動可能に構成する一方、シリンダチューブ外周にシリンダ保持ブラケット、支持フレームに左右方向に延びるシリンダ保持レールをそれぞれ設け、上記シリンダ保持ブラケットを上記シリンダ保持レールに係合させることにより、上記横行シリンダの取付点移動時にシリンダチューブを支持フレームに保持し得るように構成したものである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、リーダを、横行シリンダによって左右に傾動させるように構成し、かつ、リーダの傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、この傾斜駆動検出手段からの信号に基づいてリーダの傾斜角度が予め設定された値を超えないように上記横行シリンダの作動を制御する制御手段とを設けたものである。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの構成において、リーダの傾斜角度が予め設定された値を超えないようにリーダの傾動運動を規制するストッパを設けたものである。
【００２６】
上記構成によると、リーダ側ガイド部材のガイド面を、中心部が支持フレーム側ガイド部材のガイド面に最も接近する凸面（請求項２ではリーダ側ガイド部材を上向きに開口する凹状としてガイド面を逆Ｖ字形の凸面）に形成したから、このガイド面が直線状となった従来機と比較して、ガイド面によって支持フレームに対するリーダの上下移動を最小限に小さく抑えながら、ガイド面同士の干渉によるリーダ傾斜角度の制限を緩和してリーダ傾斜角度を拡大することができる。
【００２７】
とくに、リーダ側ガイド面をリーダ支軸を中心とする円弧状に形成した請求項４の構成によると、リーダ傾斜角度の制限を受けなくなる。
【００２８】
このため、傾斜地盤においても必要な傾斜角度を十分確保し、効率の良い掘削作業を行うことができる。
【００２９】
この場合、ガイド面は、中心部を挟んだ左右両側が直線状の傾斜面となった凸面としてもよいし、請求項３のようにリーダ中心線上の一点を中心とする円弧状の凸面に形成してもよい。
【００３０】
ところで、前記のように横行シリンダによってリーダを支持フレームの全幅内で横移動させる掘削機において、横行シリンダの盛り替え操作時に、横行シリンダのシリンダチューブ端を支持フレームから外した状態で同シリンダを支持フレームから脱落しないように保持する必要がある。
【００３１】
このシリンダ保持の方法として、たとえばロッド端部にシリンダ保持ブラケットを設け、ガイド部材と同様に同ブラケットを支持フレームに凹凸係合させる構成が考えられる。ところが、このようにリーダに対する連結点（ロッド端部）で凹凸係合させる構成をとると、リーダの傾動時にシリンダ保持ブラケットが大きく揺動するため、ガイド部材でのリーダ傾動制限作用と同様の作用がリーダ保持のための凹凸係合部分で働き、結局、リーダの傾動運動が制限されてしまうおそれがある。
【００３２】
この点、請求項５の構成によると、横行シリンダのシリンダチューブの外周にシリンダ保持ブラケットを設け、同ブラケットを、支持フレームのシリンダ保持レールに係合させる構成、すなわち、リーダ傾動時に動きが小さい部分でシリンダを保持する構成としたから、このシリンダ保持部分によってリーダの傾動作用が制限されるおそれがない。
【００３３】
一方、本発明の構成によると、リーダの傾斜角度を拡大できることから、誤ってリーダの傾斜角度を大きくし過ぎて却って掘削効率を低下させる等の弊害が生じる懸念がある。
【００３４】
この点、請求項６では、傾斜角度検出手段および制御手段により、リーダの傾斜角度を検出してこの角度が設定値を超えないように横行シリンダの作動を制御し、請求項７ではストッパによって機械的にリーダの傾斜角度を規制するため、上記リーダの過傾斜を防止することができる。
【００３５】
この場合、請求項６，７の構成を組み合わせ、基本的には角度検出手段および制御手段によるリーダ傾斜角度自動制御作用を行わせ、万が一この自動制御が働かない場合にメカストップをかける構成をとってもよい。こうすれば、自動制御のみをを用いる場合と比較して過傾斜防止作用の確実性がより高くなるとともに、メカストップのみを用いる場合のようにストッパが早期に損傷するおそれがない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００３７】
以下の実施形態において、図７〜図１２に示す従来の掘削機と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３８】
図１，２に示すように、リーダ３は支持フレーム２に対し、従来同様、下部が下向き凹状のスライダ１３および上向き凸状の下部ガイドレール１１を介して、また上部が上向き凹状のガイド体１７および下向き凸状の上部ガイドレール１０を介してそれぞれ横移動可能に支持され、かつ、上下の横行シリンダ１５，１６により、ブラケット１４とスライダ１３の間に設けられたリーダ支軸５を中心として左右に傾動し得るように構成されている。図１中、θ３は鉛直線Ｌに対するリーダ傾斜角度である。
【００３９】
ガイド体１７のガイド面（凹部底面）１７ａは、図３，４に拡大して示すように、リーダ支軸５を中心とする円弧状（中心部から左右の端部に向かって先下がりに傾斜する円弧状）の凸面に形成され、この円弧状ガイド面１７ａが上部ガイドレール１０のガイド面（下面）１０ａに接触または近接対向する状態でリーダ３が支持フレーム２に取付けられている。
【００４０】
なお、ガイド面１７ａの円弧は、必要なリーダ傾斜角度を確保できる曲率を持っていればよく、リーダ支軸５を中心とする円弧に限らず、上記条件を満足するリーダ中心線上の一点を中心とする円弧であればよい。
【００４１】
このように、ガイド体１７のガイド面１７ａを円弧状の凸面に形成しているため、図１１，１２に示すようにガイド体１２のガイド面１２ａが直線状となった従来機と比較して、リーダ３の最大傾斜角度を拡大することができる。
【００４２】
とくに、ガイド面１７ａをリーダ支軸５を中心とする円弧状とすれば、このガイド面１７ａが上部ガイドレール１０のガイド面１０ａに一切干渉しないため、リーダ傾斜角度の制限を受けなくなる。
【００４３】
このため、傾斜地盤においても必要な傾斜角度を十分確保し、効率の良い掘削作業を行うことができる。
【００４４】
しかも、上部ガイドレール１０のガイド面１０ａと、ガイド体１７のガイド面１７ａとの間の隙間は最小限に小さい値（０またはそれに近い値）でよいため、支持フレーム２に対するリーダ３の上下移動（がたつき）を抑えるという必要条件を満足することができる。
【００４５】
なお、リーダ傾斜角度は、地盤の状況（水平か傾斜しているか、傾斜している場合はその傾斜角度）に応じて変更され、この変更は横行シリンダ１５，１６の伸縮ストロークを制御することによって行われる。
【００４６】
一方、上下の横行シリンダ１５，１６の盛り替え操作時に、同シリンダ１５，１６を支持フレーム２から脱落しないように保持するための手段として、図１，５に示すように、両横行シリンダ１５，１６におけるシリンダチューブの中間部外周にシリンダ保持ブラケット１８，１９が巻き付け固定されている。
【００４７】
このシリンダ保持ブラケット１８，１９にはそれぞれ下向きに開口する係合部２０，２１（図５参照）が設けられ、この係合部２０，２１が、上部および下部両フレーム６，７に上向きかつ水平に設けられたシリンダ保持レール２２，２３に上から係合している。
【００４８】
このシリンダ保持レール２２，２３に対するシリンダ保持ブラケット１８，１９（係合部２０，２１）の係合作用により、両横行シリンダ１５，１６が上部、下部フレーム６，７に保持され、盛り替え操作時の脱落が防止される。
【００４９】
ここで、上記のように保持されたシリンダ中間部は、ロッド端側と比較してリーダ傾動時の動きが小さいため、上記係合部分によってリーダ３の傾動作用が制限されるおそれがない。
【００５０】
また、リーダ３（支持フレーム２側でもよい）には、図６に示す傾斜角度検出手段としてのリミットスイッチ２４が設けられている。
【００５１】
このリミットスイッチ２４は、リーダ傾動時に、リーダ３が予め設定した限界角度まで傾斜したときにオン（またはオフ）作動し、このリミットスイッチ２４の信号に基づいて、コントローラ２５（制御手段）から両横行シリンダ１５，１６のコントロールバルブ２６，２７に出力されていた作動信号がカットされる。
【００５２】
これにより、コントロールバルブ２６，２７が中立復帰して両シリンダ１５，１６の作動（リーダ３の傾動作用）が自動的に停止するため、過傾斜による掘削効率の低下等の弊害を防止することができる。
【００５３】
図６中、２８ａ，２８ｂはオペレータにより操作されて両コントロールバルブ２６，２７に対する作動指令信号を出力する操作レバー、２９は両横行シリンダ１５、１６の油圧源としての油圧ポンプである。
【００５４】
さらに、万が一、リミットスイッチ２４の故障等によって上記自動制御作用が働かなくなった場合でもリーダ３の過傾斜を防止する手段として、図１，２に示すように、スライダ１３にストッパ３０，３０が設けられている。
【００５５】
このストッパ３０，３０は、リーダ傾斜角度が、上記リミットスイッチ２４の作動設定角度またはそれ以上になったときに、リーダ３に設けられたブラケット１４に当接してリーダ３の傾動を機械的に停止させる。
【００５６】
このように、リミットスイッチ２４の作動に基づく自動制御作用と、ストッパ３０，３０によるメカストップ作用を併用することにより、自動制御作用のみを用いる場合と比較してリーダ過傾斜防止作用の確実性がより高くなるとともに、メカストップ作用のみを用いる場合のようにストッパが早期に損傷するおそれがない。
【００５７】
他の実施形態
（１）上記実施形態では、ガイド体１７のガイド面１７ａを円弧状の凸面に形成したが、このガイド面１７ａを、中心部から左右方向の端部に向かって先下がりとなる左右対称の直線状の傾斜面から成る逆Ｖ字形の凸面に形成してもよい。
【００５８】
（２）上記実施形態では、リーダ側のガイド部材であるガイド体１７を上向きに開口する凹状、支持フレーム側のガイド部材である上部ガイドレール１０を下向きに突出する凸状に形成したが、逆に、上部ガイドレール１０を上向きに突出する凸状、ガイド体１７を下向きに開口する凹状にそれぞれ形成してもよい。
【００５９】
この場合、ガイド体１７のガイド面１７ａは、下向きの凸面に形成すればよい。
【００６０】
（３）上記実施形態では、リーダ３の過傾斜を防止する手段としてリミットスイッチ２４による自動制御作用とストッパ３０，３０によるメカストップ作用を併用する構成をとったが、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、リーダ側ガイド部材のガイド面を、中心部が支持フレーム側ガイド部材のガイド面に最も接近する凸面に形成したから、このガイド面が直線状となった従来機と比較して、ガイド面によって支持フレームに対するリーダの上下移動を最小限に小さく抑えながら、リーダの傾斜角度を拡大する（請求項４では角度制限をなくする）ことができる。このため、傾斜地盤においても必要な傾斜角度を十分確保し、効率の良い掘削作業を行うことができる。
【００６２】
また、請求項５の発明によると、横行シリンダのシリンダチューブの外周にシリンダ保持ブラケットを設け、同ブラケットを、支持フレームのシリンダ保持レールに係合させる構成、すなわち、リーダ傾動時に動きが小さい部分でシリンダを保持する構成としたから、このシリンダ保持部分によってリーダの傾動作用が制限されるおそれがない。
【００６３】
さらに、請求項６の発明によると、傾斜角度検出手段および制御手段により、リーダの傾斜角度を検出してこの角度が設定値を超えないように横行シリンダの作動を制御し、請求項７の発明によると、ストッパによって機械的にリーダの傾斜角度を規制するため、上記リーダの過傾斜を防止することができる。
【００６４】
また、この請求項６，７の発明を組み合わせ、基本的には角度検出手段および制御手段によるリーダ傾斜角度自動制御作用を行わせ、万が一この自動制御が働かない場合にメカストップをかける構成をとれば、自動制御作用のみをを用いる場合と比較して過傾斜防止作用の確実性がより高くなるとともに、メカストップ作用のみを用いる場合のようにストッパが早期に損傷するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる掘削機のリーダ支持部分の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】図１におけるリーダ横移動の上部ガイド部分を拡大して示す図である。
【図４】同部分の斜視図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】同掘削機においてリーダの過傾斜を防止するための自動制御回路の構成図である。
【図７】従来の掘削機の概略構成と作業状況を示す正面図である。
【図８】同掘削機による傾斜地盤での作業状況を示す図７相当図である。
【図９】同掘削機におけるリーダ傾斜状態でのリーダ支持部分の拡大正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図１１】図９におけるリーダ横移動の上部ガイド部分を拡大して示す図である。
【図１２】同部分の斜視図である。
【符号の説明】
１  走行台車
２  支持フレーム
３  リーダ
４  掘削装置
５  リーダ支軸
１０  支持フレーム側ガイド部材としての上部ガイドレール
１０ａ  同ガイドレールの下面（ガイド面）
１５，１６  横行シリンダ
１７  リーダ側ガイド部材としてのガイド体
１７ａ  ガイド体の凹部底面（ガイド面）
１８，１９  シリンダ保持ブラケット
２０，２１  同ブラケットの係合部
２２，２３  シリンダ保持レール
【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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