JP2807312B2

JP2807312B2 - 横穴掘削装置

Info

Publication number: JP2807312B2
Application number: JP2131689A
Authority: JP
Inventors: 哲夫石川; 進足立; 貞男河野; 武徳内田; 信也奥村; 武男飯田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH0427099A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、地下に埋設される電話線、信号線または電
力線等の収容管、もしくはガス管あるいは水道管等を施
工する横穴のように、比較的小径の横穴を掘進するねじ
継足し式掘削具を使用した横穴掘削装置に関する。

（従来の技術）従来のねじ継足し式掘削具を使用した横穴掘削装置
は、縦穴にケーシングを挿入し、該ケーシング内面に昇
降フレームを装着し、該昇降フレーム上に設けた掘削具
の回転駆動装置と、該回転駆動装置の横行装置の作動に
より、掘削具による掘削を行なうと共に、回転駆動装置
に設けた後端把持用回転チャック装置と、昇降フレーム
の前端に備えた先行掘削具の後端把持用の固定チャック
装置の開閉操作により、掘削具の継足しを行なって掘削
を進行させる構成を有し、また、昇降フレームを下降さ
せたままで掘削具の着脱を能率良く行なうため、昇降フ
レーム上に、掘削具受け具を地上付近と昇降フレーム間
で昇降させる掘削具昇降装置と、掘削具把持具を有し該
掘削具把持具を前記掘削具受け具と前記回転チャック装
置による掘削具装着位置との間で移動させる回動式の掘
削具着脱装置とを備えていた（特願平１−31108号）。

（発明が解決しようとする課題）このような横穴掘削装置により、例えば道路に埋設さ
れている本管より、住居敷地内に至る新設管埋設のため
の横穴を掘削する場合、本管に達する深さに掘削された
縦穴より、敷地内に設けた縦穴に至る横穴を掘削する
が、敷地内に設ける縦穴を浅くして省力化を達成するに
は、横穴を傾斜させて上向きに掘削する必要がある。そ
のためには、昇降フレームを、ケーシング内に装着する
支持フレームと、該支持フレームに傾斜可能に取付けた
ガイドフレームとに分割し、ガイドフレームに前記各種
装置を搭載することが考えられる。しかし、このように
構成した場合、掘削具を地上と縦穴底部の横穴掘削装置
本体部分との間で搬送するための例えば油圧シリンダ等
からなる掘削具昇降装置が、ガイドフレームの傾斜時に
ケーシングに当接してしまい、ガイドフレームをそれ以
上の傾斜させることができないため、傾斜量が小とな
り、所期の目的を達成することができない。

本発明は、上記問題点に鑑み、掘削具昇降装置を備え
て横穴掘削装置の本体部分を縦穴底部に降ろしたままで
掘削具の継足し、回収を行なうことを可能とした横穴掘
削装置において、傾斜した横穴を掘削することが可能と
なる構成のものを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、ねじ継足し式掘
削具を使用する横穴掘削装置において、縦穴内に挿入さ
れるケーシングと、該ケーシング内に装着される支持フ
レームと、該支持フレームに傾斜可能に取付けられたガ
イドフレームと、該ガイドフレーム上に設置された掘削
具の回転駆動装置、および該回転駆動装置を前進、後退
させる横行装置と、前記回転駆動装置に取付けられ掘削
具の後端を着脱自在に把持する回転チャック装置と、前
記ガイドフレームの前部に取付けられ、掘削具の継足し
または離脱時に先行の掘削具の後端を回転チャック装置
の軸線上で把持する固定チャック装置と、前記支持フレ
ーム上に設置され、該支持フレームを降ろした状態にお
いて、掘削具受け具を地上付近とケーシング内部との間
で昇降させる掘削具昇降装置と、掘削具把持具を前記前
記掘削具受け具と前記回転チャック装置への掘削具装着
位置との間で移動させる掘削具着脱装置と、前記ガイド
フレームを前記支持フレームに対して傾斜させる駆動装
置とを備えたことを特徴とする。

（作用）本発明は、上述の構造を有するので、掘削具を回転チ
ャック装置に把持させる際には、ガイドフレームを、ガ
イドフレームと支持フレームとの間に設けた駆動装置に
より水平にしておき、掘削具着脱装置の把持具を上向き
にし、かつ該把持具を開き、掘削具昇降装置の受け具に
保持されて下降される掘削具を前記把持具により把持
し、続いて掘削具着脱装置を作動させることにより、把
持具に把持されている掘削具を回転チャック装置の前方
に同芯に位置させ、横行装置の作動により回転駆動装置
を前進させ、回転チャック装置により把持具の後端を把
持させる。この後、掘削具着脱装置を元に戻して退避さ
せ、前記駆動装置の作動により、ガイドフレームを傾斜
させ、先行掘削具に対して、回転チャック装置に把持さ
れている後行掘削具を、回転駆動装置の前進と回転チャ
ック装置に回転により接続し、掘削を行なう。掘削具の
１本分に相当する掘削を行なった後は、回転チャック装
置から掘削具を釈放し、回転駆動装置を後退させ、ガイ
ドフレームを水平にして前記した掘削具継足し動作に備
える。

傾斜した横穴を掘削した後、掘削具回収を行なう場合
においても、回転チャック装置に把持されている掘削具
を掘削具着脱装置に移す作業および掘削具着脱装置から
掘削具昇降装置への受け渡し作業を行なう場合は、ガイ
ドフレームを水平にする。

（実施例）以下本発明の横穴掘削装置の一実施例を図面により説
明する。第１図は横穴掘削装置を作業状態で示す側面断
面図、第２図は同じく正面断面図、第３図は第２図のＡ
−Ａ断面図、第４図は掘削具着脱装置を内側から見た図
である。

第１図および第２図において、Ａは地面から所定の深
さに掘削された縦穴、1a、1bは該縦穴Ａに押し込まれた
ケーシングであり、縦穴Ａの深さに応じ、適宜長さのも
のが１本あるいは複数本組合わされ、地上に置いた円形
台1c上に最上部のケーシング1aを支持させて没入を防止
する。該各ケーシング1a、1bには、周方向にそれぞれ90
度隔てた個所に、第３図に示すように、４本のガイドレ
ール5A〜5Dが、溶接等により、縦向きに固定されてい
る。各ガイドレール5A〜5Dは水平断面の先端が直角をな
し、互に隣り合うものの対向面は平行をなす。また、下
部ケーシング1bの下端のガイドレール5Aと5B間の中央
と、ガイドレール5Bと5C間の中央と、ガイドレール5Aと
5D間の中央には、それぞれ切欠き状の掘削具挿通用開口
部9A、9B、9Cが設けられている。

２は門形をなす支持フレーム３と、これに取付けられ
るガイドフレーム４とからなる昇降フレームである。該
支持フレーム３は、左右の足部3c、3dを有し、その各後
部に、それぞれ断面Ｌ字形をなす左右の柱部3a、3bが一
体に結合されている。第３図に示すように、支持フレー
ム３の底部3c、3dの前後方向（掘削方向）の幅Ｗは、ガ
イドレール5A〜5Dの対向面間の間隔Ｘよりわずかに小さ
く設定され、いずれのガイドレール5A〜5D間にも足部3
c、3dが挿入可能となり、挿入時には、足部3c、3dの前
端と、柱部3a、3bの背面がガイドレール5A〜5Dの対向面
に摺接するように構成されている。

該支持フレーム３の左右の足部3c、3d間には、スクリ
ューオーガ等の掘削具８の回転駆動装置７を走行自在に
搭載する前記ガイドフレーム４が、結合具６によって中
央部を結合することにより、足部3c、3dに対してガイド
フレーム４を枢着している。15はガイドフレーム４の姿
勢を水平、傾斜のいずれかにするための駆動装置として
設けられた油圧シリンダであり、該油圧シリンダ15は左
右一対ずつ設けられ、上端を支持フレーム3a、3bにピン
付けし、下端をガイドフレーム４にピン付けして取付け
られる。

第２図、第３図に示すように、前記ガイドフレーム４
には、対をなすガイドレール10、10が長手方向に固設さ
れ、回転駆動装置７の下面の４隅に取付けたガイドロー
ラ11の外周に設けた溝をガイドレール10に嵌合すること
により、回転駆動装置７が該ガイドレール10によって位
置決めされかつ移動可能となっている。

前記回転駆動装置７のフレームには、該回転駆動装置
７を横行させるための横行用油圧モータ12を取付け、該
油圧モータ12により回転されるピニオン13を、ガイドフ
レーム４に固定したラック14に噛合させている。

回転駆動装置７は、掘削具回転用油圧モータ7aとこれ
により回転される回転チャック装置7bとを有し、かつ回
転チャック装置7bを開閉させる機構（図示せず）を内蔵
するものである。すなわち回転チャック装置7bは、前記
油圧モータ7aにより回転される回転体に放射状に形成し
た複数個の拡底溝にそれぞれチャック用の爪を摺動可能
に嵌合し、回転駆動装置７に内蔵した油圧シリンダ（図
示せず）により爪を半径方向に移動させて掘削具８の把
み部8a（第４図参照）の把持と釈放とを行なうものであ
る。

第３図に示すように、前記ガイドフレーム４の端部に
は掘削具継足しのための固定チャック装置16が取付けら
れている。該固定チャック装置16は、ガイドフレーム４
にボディ側がピン付けされた左右一対の油圧シリンダ1
7、18と、相互に近接離反可能にガイドフレーム４の前
端に保持された掘削具後端の把み部8a把持用爪19、20
と、油圧シリンダ17、18の伸縮を把持用爪19、20の開閉
動作に変換するリンク21、22とからなる。

第１図、第２図において、24はケーシング1a上に設置
するフレームであり、該フレーム24には、昇降フレーム
２の昇降用ウインチ25と、操作スイッチ装置26と、横行
および回転用操作レバー27と、電気系の制御装置28Aと
を搭載する。また、前記支持フレーム３には、油圧系お
よび掘削用空気（掘削具８の先端から噴出させる）の制
御装置28Bを搭載する。油圧源や電源およびコンプレッ
サは作業車に備えるが、いずれも図示していない。

前記昇降用ウインチ25の巻取りドラムに巻取り繰出し
されるワイヤロープ31は、支持フレーム３の上枠3eの中
央部に取付けたシーブ32に掛け、終端をフレーム24に結
合している。

第１図および第２図において、40は掘削具着脱装置で
あり、該装置40は、前記足部3d上に設けた掘削具昇降用
油圧シリンダ56の上端に取付けた掘削具受け具60（61は
油圧シリンダ56に並設し同時に伸縮する伸縮ロッドであ
り、該伸縮ロッド61は受け具60の水平姿勢を保持するも
のである）と、回転駆動装置７の回転チャック装置7bと
の間で掘削具を着脱するものである。

第１図および第４図に示すように、掘削具着脱装置40
は、ガイドフレーム４上にボルト付けされたブラケット
41と、該ブラケット41上に取付けた油圧式回転シリンダ
42と、該回転シリンダ42の両端より突出した回転軸43に
取付けた対をなす回動アーム44とを備え、該回動アーム
44の先端には、断面形が弧状をなす一対の把持具46、47
を、両端のピン48、49を中心として、油圧シリンダ50に
より開閉されるように取付けられている。第１図に示す
ように、回動アーム44は、受け具60に保持されら掘削具
８を受ける実線で示す位置から、回転チャック7bの前方
の同芯位置である２点鎖線で示す位置まで約180度の範
囲で回動可能に構成されている。

第１図、第２図および第４図に示すように、掘削具受
け具60は、掘削具８の前端の雄ねじ部8bと、後端の雌ね
じ筒部（回転チャック装置7bによる把み具）8aがそれぞ
れ嵌合される半円形の凹部が形成された支持アーム60
a、60bを有する。

この装置を用いて縦穴Ａから横穴を掘削する場合は、
縦穴Ａ内にケーシング1b、1aを、開口部9Aが目標地点に
向くように挿入する。また、昇降フレーム２をフレーム
24内に引上げた状態で回転チャック装置7bにビット付掘
削具8A（第１図参照）を把持させ、ウインチ25を巻下げ
方向に回してケーシング1bの内面に固設したストッパ57
に支持フレーム３が係止されるまで降ろし、傾斜用油圧
シリンダ15を伸長させてガイドフレーム４を第１図の２
点鎖線ｄで示すように傾斜させる。そして横行用油圧モ
ータ12を前進方向に作動させ、回転駆動装置７がガイド
フレーム４の前端位置に達するまで前進させると同時
に、回転駆動装置７の油圧モータ7aを正転させて掘削を
行なう。

その後、回転チャック装置7bを開いてビット付掘削具
8Aを釈放し、横行用油圧モータ12を後退方向に作動さ
せ、回転駆動装置７をガイドフレーム４の後端位置まで
後退させる。そして傾斜用油圧シリンダ15を収縮させて
第１図の実線で示すようにガイドフレーム４を水平にす
る。

一方油圧シリンダ56を伸長させて掘削具受け具60を地
上位置まで上げておき、地上にいる作業員が掘削具受け
具60に掘削具８を載置し、油圧シリンダ56を収縮させ、
掘削具８を降ろす。このとき、第２図の実線で示すよう
に、掘削具着脱装置40の回動アーム44はケーシング1b側
に倒し、かつ把持具46、47を２点鎖線ｂで示すように開
いた状態としておき、この把持具46、47内に掘削具８を
降ろす。

次に前記油圧シリンダ50を伸長させて掘削具８を把持
具46、47により把持した後、まず回転シリンダ42を作動
させて回動アーム44を第２図の２点鎖線ａに示すように
回動させ、これにより、掘削具８を回転チャック装置7b
の前方に、軸線を一致させて位置させる。次に回転駆動
装置７を若干前進させ、回転チャック装置7bを閉じるこ
とにより、掘削具８を把み部8aを回転チャック装置7bに
よって把持する。

次に油圧シリンダ50を収縮させて、把持具46、47によ
る掘削具８の把持を解き、回転シリンダ42を作動させて
把持具46、47をケーシング1b側に退避させる。そして傾
斜用油圧シリンダ15を伸長させてガイドフレーム４を第
１図の２点鎖線ｄで示すように傾斜させる。

次に、ビット付掘削具8Aの後端を前記固定チャック装
置16によって把持しておき、回転駆動装置７を前進さ
せ、かつ後行の掘削具８を正転させることにより、ビッ
ト付掘削具8Aの後端雌ねじ筒部である把み部8aに後行の
掘削具８の前端雄ねじ部8bを螺入して後行の掘削具８を
接続し、続いて回転駆動装置７の前進と掘削具８の正転
により横穴掘削を行なう。

このような作業を繰り返すことにより、横穴掘削の終
点部に掘削されている縦穴または溝（図示せず）まで掘
削する。なお、掘削地盤が硬質である場合等において
は、先行の掘削具は地盤に確実に保持されるため、固定
チャック装置16による先行の掘削具の後端の把持は必ず
しも必要ではない。

なお、地質等により、掘削具8A、８を中空とし、該掘
削具8Aの先端より圧搾空気あるいは水を噴出しながら掘
削を行なう。

次に掘削具８の回収作業について説明する。まず、ビ
ット付掘削具8Aを外して掘削具８の前端に掘削された横
穴に挿入する埋設管（図示せず）の端部を接続するか、
あるいはビット付掘削具8Aの先端の掘削ビットを外して
埋設管の端部を接続し、回転チャック装置7bにより最後
部の掘削具８の後端を把持している回転駆動装置７を、
横行用油圧モータ12を後退方向に作動させることにより
後退させる。

次に前記固定チャック装置16によって先行の掘削具８
の後端の把み部8aが把持できる位置まで回転駆動装置７
を後退させたところで後退を停止し、先行の掘削具８の
後端を固定チャック装置16により把持し、油圧モータ7a
を逆転させて回転チャック装置7bに把持されている掘削
具８を逆転させると共に、回転駆動装置７を後退させて
回転チャック装置7bに把持されている掘削具８を地中に
埋設されている先行の掘削具から離脱させる。そして、
傾斜用油圧シリンダ15を収縮させてガイドフレーム４を
水平にする。

次に、第２図の実線の状態にある回転シリンダ42を回
動させ、回動アーム44の姿勢を２点鎖線の状態とし、回
転チャック装置7bに把持されている掘削具８に把持具4
6、47を被せ、油圧シリンダ50を伸長させて該掘削具８
を把持具46、47により把持する。続いて回転チャック装
置7bを開き、回転駆動装置７を後退させる。そして、回
転シリンダ42を作動させ、回動アーム44の姿勢を第２図
の実線の状態に変化させることにより、掘削具８を把持
している把持具46、47を掘削具受け具60の位置まで回動
させ、油圧シリンダ50の収縮させて把持具46、47を開
く。

次に油圧シリンダ56を伸長させることにより、掘削具
８を掘削具受け具60と共に地上に押し上げ、地上で作業
員がその掘削具８を回収する。そして、再び油圧シリン
ダ56を収縮させることにより、掘削具受け具60を把持具
46、47の位置まで降下させる。

次に再び傾斜用油圧シリンダ15を伸長させてガイドフ
レーム４を傾斜させ、回転駆動装置７を横行用油圧モー
タ12の作動により前進させ、縦穴Ａ内に露出している掘
削具８の後端8aを回転チャック装置7bにより把持し、前
記同様の動作により掘削具８を回収する。このような作
業を埋設管の先端が縦穴Ａ内に露出するまで行なう。

なお、このように横穴掘削を行なった後、既設の横穴
に対して直角をなす方向に横穴を掘削する場合は、ケー
シング1a、1bは縦穴Ａ内に挿入したままの状態にしてお
き、昇降フレーム２をフレーム24内に引上げた状態で、
作業車に備えた吊上げ装置等により、昇降フレーム２と
共にフレーム24を吊上げ、吊上げた状態で90度回転さ
せ、ガイドフレーム5Aと5B間、5Cと5D間にそれぞれ支持
フレーム３の足部3d、3c（または3c、3d）を挿入してフ
レーム24をケーシング1a上にセットし、今度は開口部9B
（または9C）から掘削具８を出し入れして前記と同様の
掘削と掘削具回収作業を行なう。

このようにすることにより、ケーシング1a、1bを引抜
くことなく、方向の異なる掘削作業の切換えが行なえ
る。

上記実施例においては、ガイドフレーム４の傾斜角は
一定としたが、油圧シリンダ等の動作範囲が規制できる
調整可能なストッパ等を設けることにより、前記傾斜角
が調整できるように構成しても良い。

（発明の効果）本発明によれば、ケーシング内に装着する支持フレー
ムに、駆動装置により水平姿勢と傾斜姿勢とが選択可能
となるようにガイドフレームを取付け、支持フレームに
掘削具昇降装置を設置し、ガイドフレームに、掘削具着
脱装置を取付け、掘削具を回転チャック装置と掘削具昇
降装置の受け具との間で受け渡しする際には、ガイドフ
レームを水平とし、掘削時には前記駆動装置によりガイ
ドフレームを傾斜させるようにしたので、掘削具昇降装
置は常に垂直姿勢をとり、従って、ケーシングに掘削具
昇降装置が当接するおそれがなく、掘削具昇降装置を有
する横穴掘削装置において、掘削する横穴の傾斜角の選
定が自由に行なえる。

また、縦穴の深さや、ケーシングの内径の大小に拘ら
ず、掘削具昇降装置がケーシングに当接するおそれがな
く、縦穴ないしはケーシングの径および深さの選定も自
由に行なえ、最適条件で経済的に横穴掘削を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による横穴掘削装置の一実施例を作業状
態で示す側面断面図、第２図は同じく正面断面図、第３
図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は該実施例の掘削具
着脱装置を内側より見た図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者足立進大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者河野貞男東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者内田武徳東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者奥村信也茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者飯田武男茨城県土浦市神立町650番地日立建機エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開平２−213583（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−26786（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ねじ継足し式掘削具を使用する横穴掘削装
置において、縦穴内に挿入されるケーシングと、該ケー
シング内に装着される支持フレームと、該支持フレーム
に傾斜可能に取付けられたガイドフレームと、該ガイド
フレーム上に設置された掘削具の回転駆動装置、および
該回転駆動装置を前進、後退させる横行装置と、前記回
転駆動装置に取付けられ掘削具の後端を着脱自在に把持
する回転チャック装置と、前記ガイドフレームの前部に
取付けられ、掘削具の継足しまたは離脱時に先行の掘削
具の後端を回転チャック装置の軸線上で把持する固定チ
ャック装置と、前記支持フレーム上に設置され、該支持
フレームを降ろした状態において、掘削具受け具を地上
付近とケーシング内部との間で昇降させる掘削具昇降装
置と、掘削具把持具を前記前記掘削具受け具と前記回転
チャック装置への掘削具装着位置との間で移動させる掘
削具着脱装置と、前記ガイドフレームを前記支持フレー
ムに対して傾斜させる駆動装置とを備えたことを特徴と
する横穴掘削装置。