(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走又は牽引台車（１）に載設される管材（Ａ）の敷設機（２）であって、前記台車に固定される基台（３）と、前記基台に取り付けられて前記管材（Ａ）を長手方向に揃えて前記台車の後方に連続して送り出す供給部（１０）と、前記供給部から供給された前記管材を被敷設体（Ｂ）の溝底（Ｄ）に一列に敷設する敷設部（３０）と、前記供給部と前記敷設部とを自在継ぎ手（６０、６１）によって自在につなぐ連結部（５０）とを備え、前記敷設部は、前記溝（Ｃ）を検出する溝検出センサ（３２）を有し、前記溝検出センサの検出した信号に基づいて前記台車（１）の横方向に一体に移動することを特徴とする管材の自動敷設機。
【請求項２】
前記供給部（１０）は、前記基台（３）に取り付けられるコンベア（１２）及び管材供給庫（２０）を備え、前記コンベアは、前記台車（１）の後方に走行し、前記管材供給庫は、前記コンベアに直交する傾斜台（２１）を有し、前記傾斜台は、傾斜面（２２）と直交するように載置された前記管材（Ａ）を前記コンベア（１２）上に順次供給することを特徴とする、請求項１に記載の管材の自動敷設機。
【請求項３】
前記供給部（１０）は、前記コンベア（１２）上に供給された前記管材（Ａ）の移動を検出する管材検出センサ（１８）を備え、前記管材供給庫（２０）は、前記管材検出センサが前記管材の移動を検出したとき前記管材を前記コンベア上に供給することを特徴とする、請求項２に記載の管材の自動敷設機。
【請求項４】
前記供給部（１０）は、前記管材（Ａ）を前記敷設部（３０）に前記台車（１）の車速に応じて供給することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の管材の自動敷設機。
【請求項５】
前記連結部（５０）は、前記管材（Ａ）を長手方向に滑らすシュート部（５２、５５）と、前記シュート部の両端に取り付けられた前記自在継ぎ手（６０、６１）とから成ることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の管材の自動敷設機。
【請求項６】
前記敷設部（３０）は、前記基台（３）の後部に自在継ぎ手（４３）を介して横方向に揺動可能に取り付けられるヨーイング対応ガイド（３５）を備え、前記ヨーイング対応ガイドは、前記溝（Ｃ）の側壁に沿って後方に延びる板ばね部を有することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の管材の自動敷設機。
【請求項７】
前記敷設部（３０）は、上下方向に相対平行運動する一対のリンク（３１、４６）の前方リンク（４６）が前記基台（３）の後部に上下方向に揺動可能に取り付けられると共に後方リンク（３１）が前記敷設部の前部に固定されて成る平行クランク機構（３１、４４、４５、４６）を備えたことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の管材の自動敷設機。
【請求項８】
前記敷設部（３０）は、横断面がパイプ状又は樋状に形成されて前記管材（Ａ）を長手方向に滑らすと共に底部に滑り方向に延びる丸棒状の滑りガイド（３９）を備えたことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の管材の自動敷設機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管材、例えば、圃場等における暗渠排水工事の暗渠用土管等の敷設に好適な、管材の自動敷設機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、圃場等において暗渠排水工事を行なう場合、土壌に溝を掘削し、この溝底に排水用の土管を埋設する。この溝の掘削は、一般にトレンチャにより行われるが、土管の敷設は、従来、手作業で行われている。つまり、土管の一束ずつを相当距離毎に予め置き、次に作業者が溝に入ってその溝底に一つ一つ土管を並べていくか、あるいは、特公昭６３─３４９２２、特開２０００─３５５９２６等に開示されているように、シュート式の簡易な埋設機に土管を一つ一つ手投入して敷設していく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の手作業による土管の埋設では、溝巾が狭いため、溝内に入れる作業者は同一箇所において一人に限られ、極めて作業効率が悪い。また、溝内での歩行も困難であり、腰を屈めるため重労働である。さらに、この溝内に作業者が入ることにより、せっかく掘削した溝そのものを崩すおそれがあり、再び溝底をさらう作業が必要になる場合もある。
【０００４】
また、上述した従来の簡易な埋設機を用いた場合にも、土管の投入はあくまで手作業であるため作業効率が悪く、また、この埋設機をトラクタ等によって牽引する場合には、埋設機自体の溝への追従性が悪いため、上記と同様に溝を崩したり、作業が中断する等の問題がある。
【０００５】
この一方、特開平９─４１３５３にはチェーン式の管類の自動敷設機が開示される。しかし、この敷設機では、装置自体が大がかりなものになり、また、摩耗等の発生によってチェーンの交換を頻繁に行わなくてはならない等のため、コスト高になるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、作業効率及び作業者の労働負荷を大幅に改善することができ、また、製造コスト及びメンテナンスコストの大幅削減を図ることができる、管材の自動敷設機を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明が採用する手段は、自走又は牽引台車に載設される管材の敷設機であって、台車に固定される基台と、この基台に取り付けられて管材を長手方向に揃えて台車の後方に連続して送り出す供給部と、この供給部から供給された管材を被敷設体の溝底に一列に敷設する敷設部と、供給部と敷設部とを自在につなぐ連結部とを備えることにある。本手段において、供給部により長手方向に揃えられて連続して敷設部に供給された管材は、連結部を介して、敷設部により一列に連続して溝底に自動的に敷設される。連結部は、供給部と敷設部とを自在につなぐから、敷設部は、台車の姿勢によらず溝底に自動追従できる。
【０００８】
例えば、供給部は、基台に取り付けられるコンベア及び管材供給庫を備え、コンベアは、台車の後方に走行し、管材供給庫は、コンベアに直交する傾斜台を有し、この傾斜台は、傾斜台上に傾斜面と直交するように載置された管材をコンベア上に順次供給する。また、供給部は、コンベア上に供給された管材の移動を検出する管材検出センサを備え、管材供給庫は、管材検出センサが管材の移動を検出したとき管材をコンベア上に供給する。好ましくは、供給部は、管材を敷設部に台車の車速に応じて供給する。これにより、台車の車速が変化しても管材は連続して溝底に敷設される。
【０００９】
例えば、連結部は、管材を長手方向に滑らすシュート部と、このシュート部の両端に取り付けられた自在継ぎ手とから成る。
【００１０】
さらに好ましくは、敷設部は、溝を検出する溝検出センサを備え、この溝検出センサの検出した信号に基づいて台車の横方向に一体に移動する。これにより、台車が溝中心から逸れて走行しても、敷設部は、常に溝中心に自動的に保持される。また、敷設部は、基台の後部に横方向に揺動可能に取り付けられるヨーイング対応ガイドを備え、このヨーイング対応ガイドは、溝の側壁に沿って後方に延びる板ばね部を有する。したがって、敷設部は、台車のヨーイングに対しても管材を溝底に一列に連ねて敷設可能である。さらに、敷設部は、上下方向に相対平行運動する一対のリンクの、前方リンクが基台の後部に上下方向に揺動可能に取り付けられると共に、後方リンクが敷設部の前部に固定されて成る平行クランク機構を備える。したがって、台車のピッチングに対しても、管材を溝底に一列に連続して敷設可能である。例えば、敷設部は、横断面がパイプ状又は樋状に形成されて管材を長手方向に滑らすと共に、その底部に滑り方向に延びる丸棒状の滑りガイドを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る管材の自動敷設機の発明の実施の形態を、図１ないし図１０を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、この管材の自動敷設機は、圃場等において暗渠排水工事を行なう場合に、自走式台車１に載設されて、土管（管材）Ａを自動埋設するための土管の自動敷設機２である。台車１に、１〜２名の作業者が搭乗することができ、かつ、相当数の土管Ａを搭載することができる荷台（基台）３を取り付ける。土管Ａを長手方向に揃えて台車１の後方に自動的に送り出す一例としてのコンベア式の供給部１０と、この供給部１０から供給された土管Ａを土壌（被敷設体）Ｂの溝底Ｄに一列に連続して敷設する一例としてのシュート式の敷設部３０と、この供給部１０と敷設部３０とを自在につなぐ一例としてのシュート式の連結部５０を、この荷台３上に配設する。
【００１３】
図２に示すように、供給部１０は、コンベア台１１と、台車１の後方に走行するコンベア１２と、このコンベア１２上に土管Ａを供給するための土管供給庫（管材供給庫）２０とで形成される。電動のコンベア駆動モータ１３と、このコンベア駆動モータ１３によって駆動される２連の原動スプロケット１４をコンベア台１１の前部に取り付ける。２連の従動スプロケット１５をコンベア台１１の後部に取り付ける。２本のチェーン１６を、原動スプロケット１４と従動スプロケット１５との間に相互に平行に架け渡たす。この２本のチェーン１６の間に多数の短プレート１７を係合架設して、コンベア１２を形成する。
【００１４】
土管Ａの移動を検出するための土管検出センサ（管材検出センサ）１８をコンベア台１１に、コンベア１２の上方に取り付ける。土管検出センサ１８は、後方に延びるロッド１９を有し、ロッド１９の先端にはローラ１９ａが取り付けられている。ロッド１９は、ばね力で常時下方に付勢されており、土管Ａがコンベア１２上を移動してくると、ロッド１９がこのばね力に抗して持ち上げられて、土管検出センサ１８は土管Ａの移動を検出する。
【００１５】
図３に示すように、土管供給庫２０は傾斜台２１を有し、その傾斜面２２はくの字状に反転するように形成されてコンベア１２の直交方向に傾斜する。土管送り出しローラ２３を傾斜台２１の出口に取り付ける。土管送り出しローラ２３の表面には、土管Ａの外形に沿うような５つの凹部が軸方向に凹設される。土管送り出しローラ２３は、図２に示す電動の土管送り出しモータ２４によって駆動される。
【００１６】
図４に示すように、連結部５０は、上部の変向部（シュート部）５２と下部のスライドパイブ部（シュート部）５５とから構成される。両側が２枚の板材で形成された変向部５２の底部に、複数のローラ５３を土管Ａの送り方向に連ねて配設する。丸棒状のガイド５４を変向部５２の上部に沿って配設する。スライドパイブ部５５の入口は漏斗状に形成されると共に、ローラ５６がその上部に配設される。連結部５０は、供給部１０と、図５（ａ）に示すようなクロスタイプの自在継ぎ手６０により自在に連結され、後述する敷設部３０とは、図５（ｂ）に示すような球面軸受６２を有する自在継ぎ手６１により連結される。
【００１７】
図６に示すように、敷設部３０は、上部の直状部３１と、下部の湾曲部３８とにから形成される。直状部３１の前部には、図１に示す溝ＣのエッジＥを検出するための溝検出センサ３２が取り付けられる。図７（ａ）に示すように、断面がＶ字状の樹脂材から成るサポート３３が、直状部３１の底部に取り付けられる。また、丸棒３４が直状部３１の上部に取り付けられる。図７（ｂ）に示すように、湾曲部３８はその横断面が樋状に形成されて、滑り方向に延びる丸棒状の滑りガイド３９を底部に有する。図６に示すように、後部が板ばねから成るヨーイング対応ガイド３５を後方に突設する。ヨーイング対応ガイド３５は溝Ｃの側壁に沿って後方に延び、図７（ｃ）に示すように、先端部３６がＹ字状に開いていて、その側面で溝Ｃの側壁をなぞることができる。
【００１８】
図８（ａ）に示すように、油圧駆動のスクリュシャフトモータ４０と、スクリュシャフトモータ４０に駆動されるスクリュシャフト４１と、スクリュシャフト４１に噛合する滑りブロック４２を、荷台３の後部に横方向に配設する。スクリュシャフトモータ４０の作動によりスクリュシャフト４１が回転して、滑りブロック４２が台車１の横方向に移動する。図８（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示した自在継ぎ手６０と同様の、クロスタイプの自在継ぎ手４３の前方の腕を滑りブロック４２に、荷台３の横方向に揺動可能に連結する。
【００１９】
２本の同一長さのリンク４４、４５の一端を敷設部３０の直状部３１の前部に、上下方向に間隔Ｆを設けて上下方向に揺動可能に夫々軸支する。間隔Ｆと同一長のリンク４６の両端を、２本のリンク４４、４５の他端に夫々軸支する。リンク４６はその中央部に前方に延びる突出端４７を有し、この突出端４７は上述した自在継ぎ手４３の後方の腕に、上下方向に揺動可能に軸支される。リンク４６には、後方に延びるストッパ４８が突設される。３本のリンク４４、４５、４６と敷設部３０の直状部３１とにより、上下方向に相対平行運動する一対のリンク３１、４６の、前方リンク４６が荷台３の後部に上下方向に揺動可能に取り付けられると共に、後方リンク３１が敷設部３０の前部に固定されて成る平行クランク機構が形成される。油圧シリンダ４９を、荷台３とリンク４６の下部との間に介装する。
【００２０】
図９に示すように、土管送り出しモータ２４とコンベア駆動モータ１３とスクリュシャフトモータ４０とを、コントローラ７１に電気的に接続する。台車１の、例えばアクセル角度等を読み取ることができる図示しない車速センサ７０と土管検出センサ１８と溝検出センサ３２とを、コントローラ７１に電気的に接続する。スクリュシャフトモータ４０に、図示しない油圧ポンプからの油圧ラインを接続する。
【００２１】
次に、上述した土管の自動敷設機２の作動について説明する。敷設に必要な相当数の土管Ａを、台車２の荷台３に搭載する。作業者が荷台３に乗り、図３に示すように、土管Ａの束をほぐして、土管Ａを土管供給庫２０の傾斜台２１上に、その中心軸が傾斜面２２と略直交するように載置する。傾斜台２１上に載置された土管Ａは、土管送り出しローラ２４のところまで重力により傾斜面２２を次々と転動落下していく。
【００２２】
次に、台車１のアクセル角度を調節する。図１０に示すように、車速センサ７０が、台車１の車速を検出する。（ステップＳ１０）。コントローラ７１は、車速センサ７０が検出した台車１の車速に基づいてコンベア駆動モータ１３を作動させ（ステップＳ２０）、コンベア１２を車速に応じた速度で台車１の後方に走行させる。土管検出センサ１８が土管Ａを検出したか否かを判定する（ステップＳ３０）。
【００２３】
ステップＳ３０の判定結果が否定（Ｎｏ）の場合には、コントローラ７１は、土管送り出しモータ２４を作動させて（ステップＳ４０）、図３に示すように、土管送り出しローラ２３を回転させ、土管Ａをコンベア１２上に横方向からコンベア１２の走行方向に揃えて供給する。コンベア１２は、敷設部３０への土管Ａの供給速度よりも速い速度で後方に走行するから、土管Ａは、先行する土管Ａとの間に隙間ができないように順次後方に詰められていく。このように、供給部１０は、土管Ａを台車１の後方に長手方向に揃えて連続して、かつ、台車１の車速に応じて敷設部３０に供給する。
【００２４】
ステップＳ３０の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、つまり、土管Ａが傾斜台２１の下方のコンベア１２上に存在するときには、コントローラ７１は、土管送り出しモータ２４を作動させず、土管Ａをコンベア１２上に供給しない。このように、先の土管Ａが傾斜台２１の直下から移動し終えていない場合には、次の土管Ａは土管供給庫２０から供給されないので、コンベア１２上で土管Ａが重なり合うこともない。コントローラ７１は、上述したステップＳ１０〜ステップＳ４０を繰り返す。
【００２５】
コンベア１２により送りだされた土管Ａは、連結部５０の変向部５２とスライドパイブ部５５を通り、さらに敷設部３０の直状部３１と湾曲部３８を通って、溝底Ｄに一列に連続して敷設されていく。土管Ａの表面、特にその端面はざらざらしており摩擦係数が高くエッジも鋭利であるため、連結部５０の変更部５２で土管Ａの流れが悪くなりやすい。変更部５２に取り付けたローラ５３によって、この変更部５２での土管Ａの流れをスムーズにする。変更部５２の上方に設けたガイド５４が、土管Ａの飛び出しを押さえる。スライドパイブ部５５の入口は漏斗状に形成されると共に、その上部にはローラ５６が配設されているから、スライドパイブ部５５への土管Ａの取り込みは容易である。敷設部３０の直状部３１に設けた、断面がＶ字状の樹脂材から成るサポート３３が土管Ａの滑りをよくし、丸棒３４が土管Ａの飛び出しを抑える。湾曲部３８の滑りガイド３９が土管Ａの滑りをよくする。
【００２６】
この土管の自動敷設機２において、連結部５０は、図５（ａ）に示すようなクロスタイプの自在継ぎ手６０により供給部１０と自在に連結され、また、図５（ｂ）に示すような球面軸受６２を有する自在継ぎ手６１により敷設部３０と連結されている。しかも、台車１の走行に応じて、溝検出センサ３２が、例えば溝Ｂのエッジを検出し、この溝検出センサ３２の検出信号に基づいて、スクリュシャフトモータ４０が、スクリュシャフト４１を介して、滑りブロック４２を自動的に台車１の横方向に移動させる。したがって、台車１が溝Ｃの中心から逸れて走行しても、コントローラ７１は、敷設部３０が常に溝Ｃの中心に自動的に保持されるように調節する。
【００２７】
また、敷設部３０は、図８に示すように、荷台３に自在継ぎ手４３を介して横方向に揺動可能に連結されると共に、図６に示すように、板ばね部を有するヨーイング対応ガイド３５が溝Ｃの側壁に沿って後方に延びる。したがって、敷設部３０は、台車１のヨーイングに対しても、土管Ａを溝底Ｄに一列にかつ連続して敷設可能である。さらに、敷設部３０は、図８に示すように、荷台３に自在継ぎ手４３を介して縦方向に揺動可能に連結されると共に、荷台３との間に上述した平行クランク機構を介して連結されるから、台車１のピッチングに対しても、土管Ａを溝底Ｄに一列にかつ連続して敷設可能である。また、敷設部３０は、上述した自在継ぎ手４３、６０、６１等の働きにより、台車１のローリングにも対しても、土管Ａを溝底Ｄに一列にかつ連続して敷設可能である。敷設作業終了後に、図８に示す油圧シリンダ４７を伸長させると、ストッパ４８がリンク４４に当接して、敷設部３０が溝底Ｄから引き上げられる。
【００２８】
このように、上述した土管の自動敷設機２は、台車１の姿勢によらず、土管Ａを溝底Ｄに一列にかつ連続して敷設可能である。また、荷台３は、敷設に必要な相当数の土管Ａを収容することができるので、管材を一束ずつを相当距離毎に置いていく手間が省ける。しかも、敷設作業はすべて自動化されているので、作業効率及び作業者の労働負荷が大幅に改善される。さらに、この自動敷設機の構造そのものも比較的簡易であるから、製造コスト及びメンテナンスコストも大幅に削減することができる。
【００２９】
なお、上記管材の自動敷設機は、一例としての土管の自動敷設機２であったが、これに限定されるものではなく、敷設する管材は土管に限らず鋼管等どのような種類のものであってもよい。また、土管の自動敷設機２は、コンベア式の供給部１０とシュート式の敷設部３０とシュート式の連結部５０とにより構成されるものであったが、これに限定されるものではなく、それぞれ他の方式によるものであってもよい。台車は牽引式のものであってもよく、被敷設体は土壌に限定されるものではない。さらに、コンベアはベルト式等であってもよく、湾曲部の横断面はパイプ状であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の管材の自動敷設機は、自走又は牽引台車に載設される管材の敷設機であって、台車に固定される基台と、この基台に取り付けられて管材を長手方向に揃えて台車の後方に連続して送り出す供給部と、この供給部から供給された管材を被敷設体の溝底に一列に敷設する敷設部と、供給部と敷設部とを自在につなぐ連結部とを備える。この供給部により長手方向に揃えられて連続して敷設部に供給される管材は、連結部を介して、敷設部により一列に連続して溝底に自動的に敷設される。連結部は、供給部と敷設部とを自在につなぐから、敷設部は台車の姿勢によらず溝底に自動追従できる。
【００３１】
したがって、本発明の管材の自動敷設機によれば、管材敷設作業時の作業効率及び作業者の労働負荷を大幅に改善することができ、また、製造コスト及びメンテナンスコストの大幅削減を図ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る土管の自動敷設機を示す側面図である。
【図２】図１の供給部１０を示す側面図である。
【図３】図２の土管供給庫２０を示す正面図である。
【図４】図１の連結部５０を示す側面図である。
【図５】（ａ）は、図４の自在継ぎ手６０を示す組立図であり、（ｂ）は、図４の自在継ぎ手６１の球面軸受６２を示す組立図である。
【図６】図１の敷設部３０を示す側面図である。
【図７】（ａ）は、図６の矢線Ｉ−Ｉにおける断面図であり、（ｂ）は、図６の矢線II−IIにおける断面図であり、（ｃ）は、図６のヨーイング対応ガイド３５の部分図である。
【図８】（ａ）は、図１の台車１と敷設部３０の連結状態を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図９】図１の土管の自動埋設機２の制御構成を示すブロック図である。
【図１０】図１の土管の自動埋設機２の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  台車、２  土管の自動敷設機、３  荷台、１０  供給部、１１  コンベア台、１２  コンベア、１３  コンベア駆動モータ、１４  原動スプロケット、１５  従動スプロケット、１６  チェーン、１７  プレート、１８  土管検出センサ、１９  ロッド、１９ａ  ローラ、２０  土管供給庫、２１  傾斜台、２２  傾斜面、２３  土管送り出しローラ、２４  土管送り出しモータ、３０  敷設部、３１  直状部、３２  溝検出センサ、３３  サポート、３４  丸棒、３５  ヨーイング対応ガイド、３６  先端部、３８  湾曲部、３９  滑りガイド、４０  スクリュシャフトモータ、４１  スクリュシャフト、４２  滑りブロック、４３自在継ぎ手、４４，４５  リンク、４６  リンク、４７  突出端、４８  ストッパ、４９  油圧シリンダ、５０  連結部、５２  変向部、５３  ローラ、５４ガイド、５５  スライドパイブ部、５６  ローラ、６０，６１  自在継ぎ手、６２  球面軸受、７０  車速センサ、７１  コントローラ、Ａ  土管、Ｂ  土壌、Ｃ  溝、Ｄ  溝底、Ｅ  エッジ、Ｆ  間隔
【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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