掘進機、並びに掘進機の分解および回収方法
【課題】 セミシールド工法に用いられる掘進機の分解作業性を向上する。
【解決手段】 掘進機のカッタヘッド２は、スポーク部２０とリング部とが分離可能に結合されている。スポーク部２０は、ボス２５、及びボス２５から放射状に延びカッタビット２１ａ〜２４ａ等が突設されるスポーク２１〜２４を有する。スポーク２１〜２４は、ストッパを外したとき、可動部２１ｂ〜２４ｂが固定部２１ａ〜２４ａに対し、シャフト２１ｅ〜２４ｅを軸として回転可能である。そのため、スポーク部２０は、リング部が分離された状態で、スポーク２１〜２４がボス２５に近づく方向に折りたたみ可能である。これにより、特に既設人孔で掘進機の分解および回収作業をする場合、スポークを切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要がなく、短時間で安全に分解作業をすることができ、回収したカッタヘッド２を有効に再使用することができる。
【解決手段】 掘進機のカッタヘッド２は、スポーク部２０とリング部とが分離可能に結合されている。スポーク部２０は、ボス２５、及びボス２５から放射状に延びカッタビット２１ａ〜２４ａ等が突設されるスポーク２１〜２４を有する。スポーク２１〜２４は、ストッパを外したとき、可動部２１ｂ〜２４ｂが固定部２１ａ〜２４ａに対し、シャフト２１ｅ〜２４ｅを軸として回転可能である。そのため、スポーク部２０は、リング部が分離された状態で、スポーク２１〜２４がボス２５に近づく方向に折りたたみ可能である。これにより、特に既設人孔で掘進機の分解および回収作業をする場合、スポークを切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要がなく、短時間で安全に分解作業をすることができ、回収したカッタヘッド２を有効に再使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に横坑を構築するセミシールド工法に用いる掘進機、並びにその分解および回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、推進管により地中に横坑を構築するセミシールド工法、及び、この工法に用いる掘進機が知られている。このセミシールド工法は、発進立坑から到達立坑まで、掘進機によって泥土を掘削して横坑を構築しつつ、掘進機に後続する推進管（ヒューム管）を前方に押し込み、順次継ぎ足していくものである。
【０００３】
掘進機の先端部が到達立坑に到達した後、掘進機を分解して地上に回収すれば、部品を再使用することができる。しかし、到達立坑は、十分な開口径を有する立坑が掘進機回収用に築造されるとは限らず、既設人孔を到達立坑として用いる場合も多い。その場合、既設人孔の開口径が仮に６００ｍｍであるとすると、例えば９８０ｍｍの直径を有する掘進機の部品を、６００ｍｍの穴を通過できる大きさに分解可能に構成する必要がある。
例えば、特許文献１、２には、掘進機の外殻管を、長さ方向に対して複数に分割するとともに、径方向にも複数に分割することにより、既設人孔を通過できる大きさに設定したセグメントを分割可能に結合する掘進機の構成が開示されている。
【０００４】
ここで、分解しにくい部品の一つに、掘進機の先端に設けられるカッタヘッドがある。一般に、カッタヘッドは、外縁をなすリング部と、中心のボスから径外方向に放射状に延びる複数のスポークとから構成される。例えば、４つのスポークが十字状に配置される。
従来このようなカッタヘッドは、作業者が人孔内で溶断等により切断していた。また、特許文献１には、４つのスポーク（カッターアーム）のうち１８０°対向する２つのスポークをボルトで取付可能とする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７６５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カッタヘッドを切断すると、回収後そのまま再使用することができなくなる。また、修理して再使用したり、部分的に再使用したりするとしても、無駄なコストが発生する。さらに、狭い人孔内で溶断することは、作業の時間短縮や安全面からも好ましくない。
一方、特許文献１の技術のようにボルト取付とすれば、回収した部品を再組立し有効に再使用することができる。しかし、分解箇所が多く、人孔内での分解作業性が悪い。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、セミシールド工法での分解作業性を向上する掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の掘進機は、筒状のフードと、フードの中心に固定されるインナーコーンと、インナーコーンの径外方向に回転可能に設けられ、インナーコーンの外壁との間に挟まれる被掘削物を圧縮可能なアウターコーンと、アウターコーンに連結され、アウターコーンと一体に回転し泥土を掘削するカッタヘッドと、アウターコーンを回転駆動する駆動モータとを備え、発進立坑から到達立坑まで地中に横坑を構築する掘進機である。
ここで、「到達立坑」は、回収用に築造された立坑以外に既設人孔を含む。
【０００９】
この掘進機のカッタヘッドは、スポーク部とリング部とが分離可能に結合されている。スポーク部は、中心に設けられるボス、及び当該ボスから放射状に延びカッタビットが突設される複数のスポークを有する。リング部は、複数のスポークを周方向に連結する。
ここで、リング部は、例えば、隣接するスポーク同士の間隔に対応してスポークと同数のリング要素に分割されてもよい。或いは、隣接するスポーク同士の間隔２つ分に対応するリング要素に分割されてもよい。
そして、スポーク部は、リング部が分離された状態で、複数のスポークがボスに近づく方向に折りたたみ可能であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、掘進機のカッタヘッドを分解するとき、従来のように、スポークを溶断等で切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要がなく、短時間で安全に分解作業をすることができる。また、スポークを切断しないため、回収したカッタヘッドをそのままの状態で有効に再使用することができる。
この掘進機は、開口径が比較的小さい既設人孔を到達立坑とするセミシールド工法に用いる場合に、特に効果を発揮する。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によると、掘進機は、外側リング、内側リングおよび複数のボールからなるベアリングユニットを備える。
外側リングは、内周に外案内溝が形成される。内側リングは、外側リングの外案内溝に対向する内案内溝が外周に形成される。複数のボールは、外側リングの外案内溝と内側リングの内案内溝との間に収容され、内側リングを外側リングに対して回転可能に支持する。
ここで、ベアリングユニットは、複数のベアリングユニット要素が周方向に分割可能に接合されてなる。具体的には、例えば２つのベアリングユニット要素の内側リング同士、および外側リング同士を、それぞれ連結板で連結する構成があり得る。
【００１２】
複数のボールは、ベアリングユニットの軸方向に係合孔が形成される。
複数のベアリングユニット要素は、接合端部であって、複数のボールのうち分割境界面を跨ぐ一方および他方に位置する末端ボールの係合孔に対応する位置に、係合孔に係合する係合ピンを外部から挿入可能なピン挿入孔が形成される。
この構成により、ベアリングユニットを分解するとき、ピン挿入孔を通して係合ピンを末端ボールの係合孔に係合させてから分解することで、複数のボールの脱落を防止することができる。ボールの脱落を防止する状態でベアリングユニット要素を回収することにより、再使用が容易となる。また、脱落したボールが紛失したり、作業領域に転がって作業の障害となったりすることを防止することができる。
【００１３】
一般に外側リング、内側リングおよびボールは鉄等の磁性体で形成されるため、さらに係合ピンとしてマグネットピンを使用すれば、ピン挿入孔を通して末端ボールの係合孔に挿入されたマグネットピンが、ピン挿入孔および係合孔の内壁に磁力で吸引される。したがって、挿入した係合ピンの脱落を防止することができ、分解作業性がより向上する。
さらに、ベアリングユニットを分解可能に構成することにより、ベアリングユニットを比較的大きく作ることができ、駆動モータからの減速比を大きく設定することができる。これにより、礫の破砕に適した出力トルクの増大に有利となる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明によると、インナーコーンを支持する隔壁、又はアウターコーンを支持するバルクヘッドの少なくとも一方は、複数の分割要素が周方向に接合されてなる筒状体を構成する。
複数の分割要素は、一方の分割要素の接合端部に固定される固定ボルトと、他方の分割要素の接合端部に固定ボルトに対応して設けられ、固定ボルトに螺合するよう回転自在に、且つ、当該他方の分割要素からの脱落が防止されるように保持される着脱ナットとによって締結される。
【００１５】
隔壁またはバルクヘッドの一方または両方は、例えば２つの分割要素が周方向に接合され、筒状体を構成する。この場合、第１分割要素の接合端部には固定ボルトが設けられ、第２分割要素の接合端部には着脱ナットが設けられる。着脱ナットは、具体的には、次のような構成により、回転自在であって、かつ第２分割要素からの脱落が防止される。
【００１６】
第１の構成では、着脱ナットは、ナット部材と保持部材とからなる。ナット部材は、保持部材側の端部に鍔部が形成され、鍔部の反保持部材側に鍔部よりも小径の小径部が形成される。保持部材は、内径が小径部の外径よりも大きく鍔部の外径よりも小さい挿通孔を有している。小径部が挿通孔に挿通することで、ナット部材は、回転自在で、かつ、反保持部材側への抜け止めがされる。
【００１７】
第２の構成では、着脱ナットと一体に、着脱ナットのねじ方向に対し逆ねじの雄ねじ部が形成される。また、第２分割要素側に、この雄ねじ部と螺合する逆ねじの雌ねじ部が形成される。そして、逆ねじの雄ねじ部と雌ねじ部との螺合長は、着脱ナットと固定ボルトとの螺合長より長くなるように設定される。そのため、着脱ナットを固定ボルトに締付けると共に雄ねじ部が雌ねじ部に締付けられ、着脱ナットを固定ボルトから緩めると共に雄ねじ部が雌ねじ部から緩められる。すなわち、着脱ナットは回転自在であり、また、着脱ナットが使用される回転範囲で、雄ねじ部は常に雌ねじ部に螺合している。したがって、着脱ナットは、第２分割要素からの脱落が防止される。
【００１８】
これにより、隔壁またはバルクヘッドの分解作業時、通常のボルトを挿通孔に通してナットで締結する一般的な構造のように、外したボルトやナットを落とすおそれがない。したがって、分解作業性が向上する。また、落としたボルトやナットが隙間等に挟まれることによって発生する不具合を防止することができる。なお、着脱ナットは、例えば隔壁またはバルクヘッドの径内方向からスパナを掛けて回転させることができるように取り付けられる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の掘進機を使用するセミシールド工法において、到達立坑に到達した掘進機を地中で分解し到達立坑の開口から地上に回収する方法に係る発明である。
この分解および回収方法は、掘進機の本体からカッタヘッドを分解する工程と、カッタヘッドをスポーク部とリング部とに分解し、リング部を回収する工程と、スポーク部の複数のスポークをボスに近づけるように折りたたみ、スポーク部を回収する工程とを含む。
これにより、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。すなわち、開口径が比較的小さい既設人孔での掘進機の分解および回収作業において特に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による掘進機の前部を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による掘進機の後部を示す断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ矢視図（正面図）である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による掘進機を用いたセミシールド工法を示す模式図である。
【図７】カッタヘッドの折りたたみ構造を示す（ａ）正面拡大図、（ｂ）側面図、 （ｃ）（ａ）のｃ−ｃ線断面図、（ｄ）ストッパの側面図である。
【図８】カッタヘッドのスポーク部の分解状態の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図９】カッタヘッドのスポーク部の折りたたみ状態の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図１０】バルクヘッド、隔壁、ベアリング押さえ、ベアリングユニットのアセンブリを分解する（ａ）第１工程、（ｂ）第２工程を示す模式図である。
【図１１】図１０に続く（ａ）第３工程、（ｂ）第４工程を示す模式図である。
【図１２】フードの（ａ）接合時の側面図、（ｂ）（ａ）のｂ矢視図、（ｃ）分解時の側面図である。
【図１３】バルクヘッドの（ａ）接合時の正面図、（ｂ）（ａ）のｂ部拡大図、（ｃ）分解時の要部拡大図である。
【図１４】（ａ）一実施形態の着脱ナットの模式図、（ｂ）別の実施形態の着脱ナットの模式図である。
【図１５】（ａ）隔壁の接合時の側面図、（ｂ）ばね付連結ピンの拡大図、（ｃ）隔壁の分解時の側面図である。
【図１６】ベアリング押さえの（ａ）接合時の正面図、（ｂ）（ａ）のｂ部拡大図、 （ｃ）分解時の要部拡大図である。
【図１７】ベアリングユニットの（ａ）接合時、（ｂ）分解時の正面図である。
【図１８】（ａ）：図１７（ａ）のＸＶＩＩＩａ部拡大図、（ｂ）：（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態による掘進機を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による掘進機は、推進管により地中に横坑を構築するセミシールド工法に用いられる。セミシールド工法では、図６に示すように、地表面Ｇの下に発進立坑９１から到達立坑９２まで掘進機１に後続する推進管９により横坑９３を構築する。
特に、本実施形態の掘進機１は、土質が軟質の場合に限らず、高い「トルク対直径の３乗比の値」により、硬質の砂礫等の掘削に適している。
【００２２】
掘進機１の先端部が到達立坑９２に達すると、掘進機１を分解して地上に回収し、部品を再使用する。ここで、既設人孔を到達立坑９２とする場合には、図６に示すように、一般に開口径Ｄａが内部径Ｄｂよりも小さく、通常６００ｍｍである。すると、掘進機１の直径Ｄｓが例えば９８０ｍｍである場合には、掘進機１の部品を６００ｍｍ以下の大きさにまで分解できる構成にする必要がある。しかも、狭い人孔９２内で短時間に安全な分解作業が可能であることが求められる。
本実施形態の掘進機１は、このような要求を満たすための特徴的な構成を有している。
【００２３】
最初に、掘進機１の全体構成について図１〜図５を参照して説明する。
掘進機１は、図１および図２の右方向にある発進立坑から図１および図２の左方向にある到達立坑に向かって泥土を掘削しながら進行する。以下、図１および図２の左方向を「前方」、図１および図２の右方向を「後方」として説明する。図１は、掘進機１の前部を示し、図２は、掘進機１の後部、及び、掘進機１に後続して地中に構築される推進管９を示す。
【００２４】
掘進機１の前部に設けられる掘削駆動部は、非回転の固定部と回転部とを含む。固定部は、フード３、ベアリング押さえ３５、隔壁１８、インナーコーン１７等からなり、ベアリングユニット４０の外側リング４２に連結される。回転部は、カッタヘッド２、アウターコーン１２、バルクヘッド１３等からなり、ベアリングユニット４０の内側リング４１に連結される。駆動モータ６０は、回転部を回転駆動する。
【００２５】
掘進機１の前端側には、円筒状のフード３が、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０の外側リング４２、及び隔壁１８と共に、隔壁１８のフランジ部１８ｂの後方から挿入される長ボルト１５によって固定されている。これらのフード３、ベアリング押さえ３５、外側リング４２及び隔壁１８は、本体軸Ｏに同軸に形成される。
【００２６】
隔壁１８は、筒状部１８ａ、フランジ部１８ｂおよび円板部１８ｃ等から構成されている。
フランジ部１８ｂは、筒状部１８ａの後端に形成される。フランジ部１８ｂは、長ボルト１５によって前方のベアリングユニット４０の外側リング４２、ベアリング押さえ３５、フード３と固定されるとともに、後方には第１制御管６が接続される。また、フランジ部１８ｂには、モータ軸Ｍを軸として駆動モータ６０が固定されている。駆動モータ６０の出力軸６１には、回転出力を伝達するためのピニオン６２が固定されている。
円板部１８ｃは、筒状部１８ａの内側の空間を前後に区画する。また、円板部１８ｃの中心に形成される挿通孔１８ｄには、インナーコーン１７が固定される。
【００２７】
インナーコーン１７は、筒状部１７ｂ、テーパ部１７ｃ、固定片１７ｄ、挿通部１７ｅ等を有している。前端側の筒状部１７ｂは、カッタヘッド２のボス２５の筒部材２０ａに挿入される。筒状部１７ｂの中心に形成された軸受孔１７ａは、軸体２７を回動可能に保持する。テーパ部１７ｃは、筒状部１７ｂから後方に向かって拡径している。
インナーコーン１７後端側の固定片１７ｄは、隔壁１８の円板部１８ｃに、図示しないボルトによって固定される。インナーコーン１７の挿通部１７ｅは、隔壁１８の中心に形成された挿通孔１８ｄに挿通される。
【００２８】
次に、回転部は、ベアリングユニット４０の内側リング４１、内側リング４１に固定されたバルクヘッド１３、バルクヘッド１３に固定されたアウターコーン１２、および、アウターコーン１２に固定されたカッタヘッド２等から構成される。
図４に示すように、ベアリングユニット４０は、内側リング４１の外周に内案内溝４１ａが形成され、外側リング４２の内周に外案内溝４２ａが形成される。内案内溝４１ａと外案内溝４２ａとの間に複数のボール４３が配設されることにより、内側リング４１が外側リング４２に対し、回転自在となっている。
内側リング４１の内周のギア４１ｇは、駆動モータ６０の出力軸６１に固定されたピニオン６２の外周のギア６２ｇと噛み合う（図４参照）。これにより、駆動モータ６０をモータ軸Ｍを中心として回転駆動させると、内側リング４１と一体に、バルクヘッド１３、アウターコーン１２およびカッタヘッド２が本体軸Ｏを中心として回転する。
【００２９】
バルクヘッド１３は、隔壁１８の筒部１８ａの径外側を摺動しつつ回転する。
アウターコーン１２は、フード３の径内側に配置され、内壁に、前端側から後端側に向かって徐々に厚肉となるすり鉢部１２ａが形成されている。すり鉢部１２ａの回転中心は、インナーコーン１７の中心に対して偏心するように設けられる。これにより、アウターコーン１２とインナーコーン１７との間に入った礫を挟み込み破砕する。
すり鉢部１２ａには、図１、図３に示すように、複数（本実施形態では２つ）の掻き上げ板１２ｂが形成されている。掻き上げ板１２ｂは、泥土を掻き上げ、礫をアウターコーン１２とインナーコーン１７との間に誘導する。
【００３０】
カッタヘッド２は、アウターコーン１２の前端に固定されている。
図３に示すように、カッタヘッド２は、スポーク部２０とリング部２９とからなる。スポーク部２０は、中心に設けられたボス２５、及び、ボス２５から径外方向に向かって放射状に延びる４本のスポーク２１、２２、２３、２４を含む。リング部２９は、スポーク２１〜２４を周方向に連結する。
スポーク２１〜２４は、中心側の固定部２１ａ〜２１ｄと外縁側の可動部２１ｂ〜２４ｂとから構成される。可動部２１ｂ〜２４ｂには、リング部２９との接続のためのフランジ部２１ｆ〜２４ｆが設けられている。
【００３１】
ボス２５の前面には中央ビット２５ｃが設けられ、スポーク２１〜２４の前面には複数のカッタビット２１ｃ〜２４ｃが突設されている。また、図３の天地方向のスポーク２１、２３の径外側の端部にはゲージビット２１ｄ、２３ｄが設けられ、図３の水平方向のスポーク２２、２４の径外側の端部には先行ビット２２ｄ、２４ｄが設けられる。これらのビットは、泥土の掘削、特に礫の破砕に用いられる。
また、スポーク２１〜２４の背面には背面ビット２８が突設されている（図１参照）。背面ビット２８は、前方から送られた礫を後方のアウターコーン１２とインナーコーン１７との間に押し込む。また、後方に移動せず前方で停止した大きな礫を破砕する。
【００３２】
ボス２５は、筒部材２５ａと蓋体２５ｂとから構成される（図１参照）。筒部材２５ａは、インナーコーン１７の前端側がボス２５の後面側から挿入される。蓋体２５ｂは、筒部材２５ａの前面側に複数のボルトにより固定される。蓋体２５ｂの中心に形成された貫通孔には、軸体２７が嵌合固定されている。
【００３３】
隔壁１８の円板部１８ｃには、本体軸Ｏに対し図１、図５の上方に土圧計７１が設けられている。また、本体軸Ｏに対し図１の紙面奥側（図５の右側）に排泥口７２が形成されている。排泥口７２には第１排泥管７３の前端が固定されており、第１排泥管７３の後端には、第２排泥管７４の前端が固定されている。第１排泥管７３の内径は、前端から後端に向かって拡径されている。アウターコーン１２とインナーコーン１７との間に流入した被掘削物は、土圧により、排泥口７２、第１排泥管７３および第２排泥管７４を通って後方の排泥タンク７９（図２参照）に排出される。第２排泥管７４の後端側には土圧制御弁７５および緊急ゲート７６（図２参照）が設けられている。
【００３４】
第１制御管６には、モータ６０の本体部が配設される他、４つの方向修正ジャッキ６５、６６、６７、６８が設けられている（図５参照）。これら各方向修正ジャッキ６５、６６、６７、６８を適宜駆動させることにより掘進機１の推進方向が制御される。
第１制御管６の後方に連結される第２制御管７には、圧力計７７、操作盤７８等が設けられている。
【００３５】
第２制御管７の後方には、推進管（ヒューム管）９が連結される。推進管９は、一般にコンクリート管である。推進管９の最後方には図示しない推進用のジャッキが設けられ、このジャッキの駆動により推進管９を前方へ推進しつつ、別の推進管９を順次後方に継続する。これにより、セミシールド工法による工事が完了すると、発進立坑９１から到達立坑９２まで推進管９の管路が構築される。
推進管９の内部には、排泥タンク７９が設置される。また、上方にはエアータンク８０が設けられている（図２参照）。
【００３６】
次に、上述した構成の掘進機１によるセミシールド工法について説明する。
図４に示すように、駆動モータ６０を駆動させるとモータ出力軸６１に固定されたピニオン６２が回転し、ピニオン６２と噛み合う内側リング４１が減速して回転する。すると、内側リング４１に接続されたバルクヘッド１３、アウターコーン１２、及びカッタヘッド２が一体的に回転する。
【００３７】
カッタヘッド２が回転し、スポーク２１〜２４の前面に設けられた複数のビット２１ａ〜２４ａにより地盤の泥土や礫を掘削する。被掘削物は、スポーク２１〜２４の間から、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁と隔壁１８の円板部１８ｃとにより区画されたシールド空間内に流入され、該シールド空間に充満する。そして、シールド空間内に充満した被掘削物の排泥口７２からの排泥と、ジャッキの推進力とにより生ずる土圧により、被掘削物内に混入されている大きな礫が破砕される。
【００３８】
また、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁との隙間は、後方側が徐々に幅が狭くなっている。そのため、土圧により破砕されない硬質な礫が混入している場合には、アウターコーン１２の回転力により、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁とにより挟まれ圧縮されることにより破砕される。
【００３９】
次に、掘進機１の先端部が人孔９２に到達した場合を想定し、掘進機１の分解および回収方法について説明する。
（１．カッタヘッドの構造および分解方法）
カッタヘッド２の構造および分解方法について、図７〜図９を参照して説明する。
本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０に特徴的な折りたたみ構造を有している。図７は、スポーク部２０のスポーク２１を代表として詳細な構成を示す。
図７に示すように、スポーク２１は、中心側の固定部２１ａと外縁側の可動部２１ｂとの壁部同士が部分的に重なり合い、且つ重なり合った部分でシャフト２１ｅによって連結されている。また、ストッパ２６は、凹部２６ａがシャフト２１ｅに嵌合し、固定部２１ａと可動部２１ｂとの壁部同士が重なり合った部分の外側を前方から保持することで、固定部２１ａと可動部２１ｂとを固定している。すなわち、ストッパ２６が無い状態では、可動部２１ｂは、固定部２１ａに対し、シャフト２１ｅを軸として回動可能に連結されている。
【００４０】
カッタヘッド２を分解するときは、図８に示すように、まず、各スポーク２１〜２４のフランジ部２１ｆ〜２４ｆとリング部２９とを締結しているボルトを外し、スポーク部２０とリング部２９とを分離する。本実施形態では、リング部２９は、４つのリング要素に分割して回収される。
その後、固定部２１ａ〜２４ａと可動部２１ｂ〜２４ｂとの連結部に取り付けられているストッパ２６を外す。これにより、可動部２１ｂ〜２４ｂは、固定部２１ａ〜２４ａに対し、シャフト２１ｅ〜２４ｅを軸として回動可能となる。
【００４１】
そして、図９に示すように、可動部２１ｂ〜２４ｂをボス２５に近づくように、正面側（前方）へ折りたたむことにより、スポーク部２０の外径を小さくし、人孔９２を通して回収することができる。
このように、本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０が折りたたみ可能であるため、従来のように、人孔内の狭い作業環境でスポークを切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要が無く、短時間で安全に分解作業をすることができる。また、スポークを切断しなくて済むため、回収したカッタヘッド２を有効に再使用することができる。
【００４２】
（掘進機本体駆動部の分解方法）
（２．コーン等の分解方法）
次に、掘進機１のカッタヘッド２を除く本体を分解する。まず、隔壁１８からインナーコーン１７、駆動モータ６０、土圧制御弁７５を取り外す。インナーコーン１７は人孔９２から回収し、駆動モータ６０と土圧制御弁７５は発進立坑９１から回収する。
続いて、隔壁１８の挿通孔１８ｄからアウターコーン１２を取り外す。アウターコーン１２は、掻き上げ板１２ｂ（図３参照）部分のボルトを外し、２分割して人孔９２から回収する。
【００４３】
（３．バルクヘッド、隔壁、ベアリング押さえ、ベアリングユニットの組立構造および分解方法）
次に、フード３、バルクヘッド１３、隔壁１８、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０を順次分解する方法について、図１０、図１１を参照して説明する。
【００４４】
図１０（ａ）に示す第１工程では、隔壁１８のフランジ部１８ｂ、ベアリングユニット４０およびベアリング押さえ３５を貫通してフード３のタップ孔１５ｈに螺合されている長ボルト１５を外す。これにより、フード３が分離される。
図１０（ｂ）に示す第２工程では、長ボルト１５を抜き取り、隔壁１８を後方（図の右方）へ引き抜いて分離する。
【００４５】
図１１（ａ）に示す第３工程では、ベアリングユニット４０を貫通してバルクヘッド１３のタップ孔１６ｈに螺合されている中ボルト１６を外す。これにより、ベアリングユニット４０が分離される。
図１１（ｂ）に示す第４工程では、ベアリング押さえ３５を後方（図の右方）へ引き抜いて分離する。
【００４６】
以上の工程で分解されたフード３、バルクヘッド１３、隔壁１８、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０の５部品は、いずれも、半筒状または半リング状の分割要素を周方向に２つ接合して構成したものである。以下、これらの各部品の接合構造および分解方法について説明する。
【００４７】
（４．フード等の構造および分解方法）
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、長ボルト１５がタップ孔１５ｈから外されバルクヘッド１３等と分離されたフード３は、半筒状の２つのフード要素３１、３２が周方向の端部同士で「ほぞ構造」によって接合されている。すなわち、フード要素３１、３２は、周方向の端部に凸部３１ａ、３２ａと凹部３１ｂ、３２ｂとを交互に設けている。一方のフード要素３１の凸部３１ａと他方のフード要素３２の凹部３２ｂとが対応し、一方のフード要素３１の凹部３１ｂと他方のフード要素３２の凸部３２ａとが対応するように組み合わされている。長ボルト１５を外したフード３は、フード要素３１とフード要素３２とを径方向に引き離すことにより、容易に分解することができる。よって、分解作業性が向上する。
【００４８】
（５．バルクヘッドの組立構造および分解方法）
図１３（ａ）に示すように、バルクヘッド１３は、半筒状の２つのバルクヘッド要素１３１、１３２が周方向の端部同士で継ぎ手を用いて接合されている。この継ぎ手は、一方（図の上側）のバルクヘッド要素１３１に固定された固定ボルト５１、及び他方（図の下側）のバルクヘッド要素１３２に固定された着脱ナット５３からなる。
【００４９】
固定ボルト５１は、六角部５１ａの両側に、バルクヘッド要素１３１への固定用の雄ねじ部５１ｂ、及び、着脱ナット５３との着脱用の雄ねじ部５１ｃが設けられる。
着脱ナット５３は、ナット部材５４と保持部材５５とが相対回転自在に組み合わされている。ナット部材５４は、固定ボルト５１の雄ねじ部５１に着脱されることで、バルクヘッド要素１３２をバルクヘッド要素１３１に接合し、又はバルクヘッド要素１３１から分離する。保持部材５５は、雄ねじ部５５ｂがバルクヘッド要素１３２に固定される。
以下、特記する場合を除き、「ねじ」とは、「正ねじ（右ねじ）」、すなわち時計回り方向に回したとき締まるねじをいう。
【００５０】
着脱ナット５３の構造について、図１４（ａ）を参照して説明する。ナット部材５４は、六角部５４ａ、雌ねじ部５４ｂ、鍔部５４ｃ、小径部５４ｄ等を有している。保持部材５５は、六角部５５ａ、雄ねじ部５５ｂ、リセス５５ｃ、挿通孔５５ｄ等を有している。鍔部５４ｃの外径は、リセス５５ｃの内径より小さく挿通孔５５ｄの内径より大きく形成されている。また、小径部５４ｄの外径は、挿通孔５５ｄの内径より小さく形成されている。鍔部５４ｃは、保持部材５５のリセス５５ｃに回転自在に嵌入され、且つ、挿通孔５５ｄに規制されて抜け止めされている。
【００５１】
バルクヘッド要素１３１、１３２を組み立てるとき、固定ボルト５１の雄ねじ部５１と着脱ナット５３の雌ねじ部５４ｂとの位置を合わせ、径内方向から着脱ナット５３のナット部材５４の六角部５４ａにスパナを掛けて回す。すると、ナット部材５４は、その場で回転し、固定ボルト５１の雄ねじ部５１に締め込まれる。
バルクヘッド要素１３１、１３２を分解するときは、同様に、径内方向から着脱ナット５３のナット部材５４の六角部５４ａにスパナを掛けて回し、ナット部材５４を緩めて固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃから外す。このとき、一般のナットを使用する場合のように外したナットが脱落することがないので、分解作業性が向上する。
【００５２】
この着脱ナット５３に代わる別の実施形態の着脱ナット５７を図１４（ｂ）に示す。
着脱ナット５７は、ナット部材５８と保持部材５９とが相対回転自在に組み合わされている。ナット部材５８は、六角部５８ａ、雌ねじ部５８ｂ、逆雄ねじ部５８ｅ等を有している。保持部材５９は、六角部５９ａ、雄ねじ部５９ｂ、逆雌ねじ部５９ｅ等を有している。ここで、ナット部材５８の逆雄ねじ部５８ｅおよび保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅは、「逆ねじ（左ねじ）」、すなわち反時計回り方向に回したとき締まるように形成されている。また、ナット部材５８の逆雌ねじ部５８ｅが保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅに螺合する長さＬ２は、ナット部材５８の雌ねじ部５８ｂに固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃが螺合する長さＬ１よりも長く設定されている。
【００５３】
バルクヘッド要素１３１、１３２を組み立てるとき、固定ボルト５１の雄ねじ部５１と着脱ナット５７の雌ねじ部５８ｂとの位置を合わせ、径内方向から着脱ナット５７のナット部材５８の六角部５８ａにスパナを掛けて回す。すると、「正ねじ」である固定ボルト５１の雄ねじ部５１がナット部材５８の雌ねじ部５８ｂに締め込まれつつ、「逆ねじ」であるナット部材５８の逆雄ねじ部５８ｅが保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅに締め込まれる。
【００５４】
バルクヘッド要素１３１、１３２を分解するときは、同様に、径内方向から着脱ナット５７のナット部材５８の六角部５８ａにスパナを掛けて回し、ナット部材５８の雌ねじ部５８ｂを固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃから外す。このとき、着脱ナット５７が使用される回転範囲で、逆雄ねじ部５８ｅは、常に逆雌ねじ部５９ｅに螺合している。したがって、着脱ナット５７は、バルクヘッド要素１３２からの脱落が防止される。
これにより、隔壁１８またはバルクヘッド１３の分解作業時、通常のボルトを挿通孔に通してナットで締結する一般的な構造のように、外したボルトやナットを落とすおそれがない。したがって、分解作業性が向上する。また、落としたボルトやナットが隙間等に挟まれることによって発生する不具合を防止することができる。
【００５５】
（６．隔壁の組立構造および分解方法）
図１５（ａ）に示すように、隔壁１８は、半筒状の２つの隔壁要素１８１、１８２が周方向の端面同士でばね付連結ピン１９を用いて接合されている。隔壁要素１８１、１８２の端部には、互いに対向する複数（本実施形態では片側３箇所）の座繰り孔１８ｅが形成されている。また、座繰り孔１８ｅの底には嵌合孔１８ｆが形成されている。
ばね付連結ピン１９は、図１５（ｂ）に示すように、２つのピン部１９ａがばね１９ｂで結合されている。一方のピン部１９ａは、隔壁要素１８１の嵌合孔１８ｆに嵌合し、他方のピン部１９ａは、隔壁要素１８２の嵌合孔１８ｆに嵌合する。そして、隔壁要素１８１、１８２が組み合わされたとき、ばね１９ｂが圧縮された状態となる。
【００５６】
掘進機１の分解時、前工程でバルクヘッド１３から取り外された隔壁１８は、隔壁要素１８１、１８２がばね付連結ピン１９の嵌合と端面同士の張り付きとによって接合姿勢を維持している。そこで、軽い衝撃を与えることで、圧縮されたばね１９ｂの復元力によって隔壁要素１８１、１８２が互いに離間する（図１５（ｃ））。よって、迅速に分解することができ、分解作業性が向上する。
なお、ばね１９ｂの力は、作業の安全を考慮し、隔壁要素１８１、１８２が勢いよく押し出されることが無いように調節されている。
【００５７】
（７．ベアリング押さえの組立構造および分解方法）
図１６に示すように、ベアリング押さえ３５は、半リング状の２つのベアリング押さえ要素３５１、３５２が周方向の端部同士で接合ピン３６を用いて接合されている。接合ピン３６は、本体３６ａの一方の端部に雄ねじ３６ｃが形成され、本体３６ａの外壁にスパナ掛け３６ｂが形成されている。
接合ピン３６は、一方（図の上側）のベアリング押さえ要素３５１に形成された雌ねじ孔３５ａに雄ねじ３６ｃをねじ込むことにより固定されている。接合ピン３６の本体３６ａを、他方（図の下側）のベアリング押さえ要素３５２に形成された嵌合孔３５ｂに嵌合させることで、２つのベアリング押さえ要素３５１、３５２は、接合されている。
ここで、接合ピン３６の本体３６ａと嵌合孔３５ｂとの嵌め合いは比較的緩く設定されている。したがって、ベアリング押さえ３５の分解時には、ベアリング押さえ要素３５１、３５２の一方を他方から引き上げることにより、迅速、容易に分割することができる。よって、分解作業性が向上する。
【００５８】
（８．ベアリングユニットの組立構造および分解方法）
図１７、図１８に示すように、ベアリングユニット４０は、半リング状の２つのベアリングユニット要素４０１、４０２が周方向の端部同士で突き合わされている。ベアリングユニット要素４０１、４０２は、それぞれ、内側リング要素４１１、４１２、外側リング要素４２１、４２２、及び複数のボール４３から構成されている。
内側リング要素４１１、４１２には連結板４５１が、外側リング要素４２１、４２２には連結板４５２が、分割境界面ＰＬを跨いで取付部４４に取り付けられている。
【００５９】
ボール４３は、直径に沿って係合孔４３ｈが貫通しており、係合孔４３ｈがベアリングユニット４０の軸方向を向くように案内溝４１ａ、４２ａ間に配置されている。内側リング４１と外側リング４２とが相対回転したとき、ボール４３は、係合孔４３ｈを軸として回転する（図１８（ａ）の破線矢印Ｒ参照）ため、係合孔４３ｈの向きは維持される。
【００６０】
ベアリングユニット４０を分解するとき、図１７（ａ）に示すように、内側リング４１と外側リング４２との分割境界面ＰＬの位置を合わせる。このとき、分割境界面ＰＬを跨ぐ一方および他方に位置する計４個のボール４３を末端ボール４３Ｅという。そして、２つのベアリングユニット要素４０１、４０２の境界線上のピン挿入孔４７から、真下にある末端ボール４３Ｅの係合孔４３ｈに係合ピン４６を挿入する。
本実施形態では、係合ピン４６は、マグネットピンで構成されているため、磁力によりピン挿入孔４７および係合孔４３ｈの内壁に吸引され、脱落が防止される。また、係合ピン４６が挿入された末端ボール４３Ｅは、周方向への移動が規制される。
【００６１】
この状態で、ベアリングユニット４０の表裏の取付部４４に取り付けられている連結板４５１、４５２を、ボルトを緩めて外し、図１７（ｂ）に示すように、ベアリングユニット要素４０１、４０２を分離する。このとき、計４個の末端ボール４３Ｅは、係合ピン４６によって係止されているため、分割端部からの脱落が防止される。
【００６２】
このように、複数のボール４３の脱落を防止する状態で、ベアリングユニット４０を２つのベアリングユニット要素４０１、４０２に分割し回収することができ、再使用が容易となる。また、脱落したボール４３が紛失したり、作業領域に転がって作業の障害となったりすることを防止することができる。
さらに、ベアリングユニット４０を分解可能に構成することにより、ベアリングユニット４０を比較的大きく作ることができ、駆動モータ６０からの減速比を大きく設定することができる。これにより、礫の破砕に適した出力トルクの増大に有利となる。
【００６３】
（９．本体後部の分解方法）
掘進機１の後部の第１制御管６、第２制御管７を連結しているボルトを外し分解する。第１制御管６、第２制御管７は、フード３と同様、「ほぞ構造」を採用してもよい。
また、推進管９内に設置された油圧や電気制御等の盤、及び配管、配線は、台車に取り付けて発進立坑９１に押し出して回収する。
このようにして、掘進機１の分解および回収作業が完了する。
上述のように、本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０の折りたたみ構造をはじめ、各部品の接合構造に特徴的な構成を有しているため、分解作業性を向上することができる。
【００６４】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、カッタヘッド２のスポーク部２０は、スポークの中間位置で正面側（前方）に折りたたまれた。この形態では背面ビットが干渉し、背面側への折りたたみが困難なためである。しかし、その他の実施形態では、背面ビットの位置や形状を変更することで干渉を回避し、背面側に折りたたむようにしてもよい。また、折りたたみの位置をスポークの根元（ボス）寄りとしてもよい。さらに、１つのスポークについて、折りたたみ位置を２箇所以上設けてもよい。
【００６５】
（イ）上記実施形態では、隔壁１８、ベアリングユニット４０等は、周方向に２つの要素に分割される形態について説明した。その他の実施形態では、各部材は、３つ以上の要素に分割されてもよい。
（ウ）上述した特徴的な構成以外の掘進機の構成は、上記実施形態における構成に限らない。また、本発明の掘進機は、土圧式セミシールド機に限らず、他のセミシールド機に適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ・・・掘進機、
１２ ・・・アウターコーン、
１２ａ・・・すり鉢部、
１２ｂ・・・掻き上げ板、
１３ ・・・バルクヘッド、
１７ ・・・インナーコーン、
１８ ・・・隔壁、
２ ・・・カッタヘッド、
２０ ・・・スポーク部、
２１〜２４ ・・・スポーク、
２１ａ〜２４ａ・・・固定部、
２１ｂ〜２４ｂ・・・可動部、
２６ ・・・ストッパ、
２９ ・・・リング部、
３ ・・・フード、
３１ａ、３２ａ・・・凸部、
３１ｂ、３２ｂ・・・凹部、
３５ ・・・ベアリング押さえ、
４０ ・・・ベアリングユニット
４０１、４０２・・・ベアリングユニット要素、
４１ ・・・内側リング、
４１ａ・・・内案内溝、
４２ ・・・外側リング、
４２ａ・・・外案内溝、
４３ ・・・ボール、
４３Ｅ・・・末端ボール、
４３ｈ・・・係合孔、
４５１、４５２・・・連結板、
４６ ・・・係合ピン（マグネットピン）、
４７ ・・・ピン挿入孔、
５１ ・・・固定ボルト、
５３、５７ ・・・着脱ナット、
５４、５８ ・・・ナット部材、
５５、５９ ・・・保持部材、
６０ ・・・駆動モータ、
６５〜６８ ・・・方向修正ジャッキ、
９ ・・・推進管、
９１ ・・・発進立坑、
９２ ・・・到達立坑（人孔）、
９３ ・・・横坑、
ＰＬ ・・・分割境界面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に横坑を構築するセミシールド工法に用いる掘進機、並びにその分解および回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、推進管により地中に横坑を構築するセミシールド工法、及び、この工法に用いる掘進機が知られている。このセミシールド工法は、発進立坑から到達立坑まで、掘進機によって泥土を掘削して横坑を構築しつつ、掘進機に後続する推進管（ヒューム管）を前方に押し込み、順次継ぎ足していくものである。
【０００３】
掘進機の先端部が到達立坑に到達した後、掘進機を分解して地上に回収すれば、部品を再使用することができる。しかし、到達立坑は、十分な開口径を有する立坑が掘進機回収用に築造されるとは限らず、既設人孔を到達立坑として用いる場合も多い。その場合、既設人孔の開口径が仮に６００ｍｍであるとすると、例えば９８０ｍｍの直径を有する掘進機の部品を、６００ｍｍの穴を通過できる大きさに分解可能に構成する必要がある。
例えば、特許文献１、２には、掘進機の外殻管を、長さ方向に対して複数に分割するとともに、径方向にも複数に分割することにより、既設人孔を通過できる大きさに設定したセグメントを分割可能に結合する掘進機の構成が開示されている。
【０００４】
ここで、分解しにくい部品の一つに、掘進機の先端に設けられるカッタヘッドがある。一般に、カッタヘッドは、外縁をなすリング部と、中心のボスから径外方向に放射状に延びる複数のスポークとから構成される。例えば、４つのスポークが十字状に配置される。
従来このようなカッタヘッドは、作業者が人孔内で溶断等により切断していた。また、特許文献１には、４つのスポーク（カッターアーム）のうち１８０°対向する２つのスポークをボルトで取付可能とする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７６５８１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カッタヘッドを切断すると、回収後そのまま再使用することができなくなる。また、修理して再使用したり、部分的に再使用したりするとしても、無駄なコストが発生する。さらに、狭い人孔内で溶断することは、作業の時間短縮や安全面からも好ましくない。
一方、特許文献１の技術のようにボルト取付とすれば、回収した部品を再組立し有効に再使用することができる。しかし、分解箇所が多く、人孔内での分解作業性が悪い。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、セミシールド工法での分解作業性を向上する掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の掘進機は、筒状のフードと、フードの中心に固定されるインナーコーンと、インナーコーンの径外方向に回転可能に設けられ、インナーコーンの外壁との間に挟まれる被掘削物を圧縮可能なアウターコーンと、アウターコーンに連結され、アウターコーンと一体に回転し泥土を掘削するカッタヘッドと、アウターコーンを回転駆動する駆動モータとを備え、発進立坑から到達立坑まで地中に横坑を構築する掘進機である。
ここで、「到達立坑」は、回収用に築造された立坑以外に既設人孔を含む。
【０００９】
この掘進機のカッタヘッドは、スポーク部とリング部とが分離可能に結合されている。スポーク部は、中心に設けられるボス、及び当該ボスから放射状に延びカッタビットが突設される複数のスポークを有する。リング部は、複数のスポークを周方向に連結する。
ここで、リング部は、例えば、隣接するスポーク同士の間隔に対応してスポークと同数のリング要素に分割されてもよい。或いは、隣接するスポーク同士の間隔２つ分に対応するリング要素に分割されてもよい。
そして、スポーク部は、リング部が分離された状態で、複数のスポークがボスに近づく方向に折りたたみ可能であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、掘進機のカッタヘッドを分解するとき、従来のように、スポークを溶断等で切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要がなく、短時間で安全に分解作業をすることができる。また、スポークを切断しないため、回収したカッタヘッドをそのままの状態で有効に再使用することができる。
この掘進機は、開口径が比較的小さい既設人孔を到達立坑とするセミシールド工法に用いる場合に、特に効果を発揮する。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によると、掘進機は、外側リング、内側リングおよび複数のボールからなるベアリングユニットを備える。
外側リングは、内周に外案内溝が形成される。内側リングは、外側リングの外案内溝に対向する内案内溝が外周に形成される。複数のボールは、外側リングの外案内溝と内側リングの内案内溝との間に収容され、内側リングを外側リングに対して回転可能に支持する。
ここで、ベアリングユニットは、複数のベアリングユニット要素が周方向に分割可能に接合されてなる。具体的には、例えば２つのベアリングユニット要素の内側リング同士、および外側リング同士を、それぞれ連結板で連結する構成があり得る。
【００１２】
複数のボールは、ベアリングユニットの軸方向に係合孔が形成される。
複数のベアリングユニット要素は、接合端部であって、複数のボールのうち分割境界面を跨ぐ一方および他方に位置する末端ボールの係合孔に対応する位置に、係合孔に係合する係合ピンを外部から挿入可能なピン挿入孔が形成される。
この構成により、ベアリングユニットを分解するとき、ピン挿入孔を通して係合ピンを末端ボールの係合孔に係合させてから分解することで、複数のボールの脱落を防止することができる。ボールの脱落を防止する状態でベアリングユニット要素を回収することにより、再使用が容易となる。また、脱落したボールが紛失したり、作業領域に転がって作業の障害となったりすることを防止することができる。
【００１３】
一般に外側リング、内側リングおよびボールは鉄等の磁性体で形成されるため、さらに係合ピンとしてマグネットピンを使用すれば、ピン挿入孔を通して末端ボールの係合孔に挿入されたマグネットピンが、ピン挿入孔および係合孔の内壁に磁力で吸引される。したがって、挿入した係合ピンの脱落を防止することができ、分解作業性がより向上する。
さらに、ベアリングユニットを分解可能に構成することにより、ベアリングユニットを比較的大きく作ることができ、駆動モータからの減速比を大きく設定することができる。これにより、礫の破砕に適した出力トルクの増大に有利となる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明によると、インナーコーンを支持する隔壁、又はアウターコーンを支持するバルクヘッドの少なくとも一方は、複数の分割要素が周方向に接合されてなる筒状体を構成する。
複数の分割要素は、一方の分割要素の接合端部に固定される固定ボルトと、他方の分割要素の接合端部に固定ボルトに対応して設けられ、固定ボルトに螺合するよう回転自在に、且つ、当該他方の分割要素からの脱落が防止されるように保持される着脱ナットとによって締結される。
【００１５】
隔壁またはバルクヘッドの一方または両方は、例えば２つの分割要素が周方向に接合され、筒状体を構成する。この場合、第１分割要素の接合端部には固定ボルトが設けられ、第２分割要素の接合端部には着脱ナットが設けられる。着脱ナットは、具体的には、次のような構成により、回転自在であって、かつ第２分割要素からの脱落が防止される。
【００１６】
第１の構成では、着脱ナットは、ナット部材と保持部材とからなる。ナット部材は、保持部材側の端部に鍔部が形成され、鍔部の反保持部材側に鍔部よりも小径の小径部が形成される。保持部材は、内径が小径部の外径よりも大きく鍔部の外径よりも小さい挿通孔を有している。小径部が挿通孔に挿通することで、ナット部材は、回転自在で、かつ、反保持部材側への抜け止めがされる。
【００１７】
第２の構成では、着脱ナットと一体に、着脱ナットのねじ方向に対し逆ねじの雄ねじ部が形成される。また、第２分割要素側に、この雄ねじ部と螺合する逆ねじの雌ねじ部が形成される。そして、逆ねじの雄ねじ部と雌ねじ部との螺合長は、着脱ナットと固定ボルトとの螺合長より長くなるように設定される。そのため、着脱ナットを固定ボルトに締付けると共に雄ねじ部が雌ねじ部に締付けられ、着脱ナットを固定ボルトから緩めると共に雄ねじ部が雌ねじ部から緩められる。すなわち、着脱ナットは回転自在であり、また、着脱ナットが使用される回転範囲で、雄ねじ部は常に雌ねじ部に螺合している。したがって、着脱ナットは、第２分割要素からの脱落が防止される。
【００１８】
これにより、隔壁またはバルクヘッドの分解作業時、通常のボルトを挿通孔に通してナットで締結する一般的な構造のように、外したボルトやナットを落とすおそれがない。したがって、分解作業性が向上する。また、落としたボルトやナットが隙間等に挟まれることによって発生する不具合を防止することができる。なお、着脱ナットは、例えば隔壁またはバルクヘッドの径内方向からスパナを掛けて回転させることができるように取り付けられる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の掘進機を使用するセミシールド工法において、到達立坑に到達した掘進機を地中で分解し到達立坑の開口から地上に回収する方法に係る発明である。
この分解および回収方法は、掘進機の本体からカッタヘッドを分解する工程と、カッタヘッドをスポーク部とリング部とに分解し、リング部を回収する工程と、スポーク部の複数のスポークをボスに近づけるように折りたたみ、スポーク部を回収する工程とを含む。
これにより、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。すなわち、開口径が比較的小さい既設人孔での掘進機の分解および回収作業において特に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による掘進機の前部を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による掘進機の後部を示す断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ矢視図（正面図）である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による掘進機を用いたセミシールド工法を示す模式図である。
【図７】カッタヘッドの折りたたみ構造を示す（ａ）正面拡大図、（ｂ）側面図、 （ｃ）（ａ）のｃ−ｃ線断面図、（ｄ）ストッパの側面図である。
【図８】カッタヘッドのスポーク部の分解状態の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図９】カッタヘッドのスポーク部の折りたたみ状態の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図１０】バルクヘッド、隔壁、ベアリング押さえ、ベアリングユニットのアセンブリを分解する（ａ）第１工程、（ｂ）第２工程を示す模式図である。
【図１１】図１０に続く（ａ）第３工程、（ｂ）第４工程を示す模式図である。
【図１２】フードの（ａ）接合時の側面図、（ｂ）（ａ）のｂ矢視図、（ｃ）分解時の側面図である。
【図１３】バルクヘッドの（ａ）接合時の正面図、（ｂ）（ａ）のｂ部拡大図、（ｃ）分解時の要部拡大図である。
【図１４】（ａ）一実施形態の着脱ナットの模式図、（ｂ）別の実施形態の着脱ナットの模式図である。
【図１５】（ａ）隔壁の接合時の側面図、（ｂ）ばね付連結ピンの拡大図、（ｃ）隔壁の分解時の側面図である。
【図１６】ベアリング押さえの（ａ）接合時の正面図、（ｂ）（ａ）のｂ部拡大図、 （ｃ）分解時の要部拡大図である。
【図１７】ベアリングユニットの（ａ）接合時、（ｂ）分解時の正面図である。
【図１８】（ａ）：図１７（ａ）のＸＶＩＩＩａ部拡大図、（ｂ）：（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態による掘進機を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による掘進機は、推進管により地中に横坑を構築するセミシールド工法に用いられる。セミシールド工法では、図６に示すように、地表面Ｇの下に発進立坑９１から到達立坑９２まで掘進機１に後続する推進管９により横坑９３を構築する。
特に、本実施形態の掘進機１は、土質が軟質の場合に限らず、高い「トルク対直径の３乗比の値」により、硬質の砂礫等の掘削に適している。
【００２２】
掘進機１の先端部が到達立坑９２に達すると、掘進機１を分解して地上に回収し、部品を再使用する。ここで、既設人孔を到達立坑９２とする場合には、図６に示すように、一般に開口径Ｄａが内部径Ｄｂよりも小さく、通常６００ｍｍである。すると、掘進機１の直径Ｄｓが例えば９８０ｍｍである場合には、掘進機１の部品を６００ｍｍ以下の大きさにまで分解できる構成にする必要がある。しかも、狭い人孔９２内で短時間に安全な分解作業が可能であることが求められる。
本実施形態の掘進機１は、このような要求を満たすための特徴的な構成を有している。
【００２３】
最初に、掘進機１の全体構成について図１〜図５を参照して説明する。
掘進機１は、図１および図２の右方向にある発進立坑から図１および図２の左方向にある到達立坑に向かって泥土を掘削しながら進行する。以下、図１および図２の左方向を「前方」、図１および図２の右方向を「後方」として説明する。図１は、掘進機１の前部を示し、図２は、掘進機１の後部、及び、掘進機１に後続して地中に構築される推進管９を示す。
【００２４】
掘進機１の前部に設けられる掘削駆動部は、非回転の固定部と回転部とを含む。固定部は、フード３、ベアリング押さえ３５、隔壁１８、インナーコーン１７等からなり、ベアリングユニット４０の外側リング４２に連結される。回転部は、カッタヘッド２、アウターコーン１２、バルクヘッド１３等からなり、ベアリングユニット４０の内側リング４１に連結される。駆動モータ６０は、回転部を回転駆動する。
【００２５】
掘進機１の前端側には、円筒状のフード３が、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０の外側リング４２、及び隔壁１８と共に、隔壁１８のフランジ部１８ｂの後方から挿入される長ボルト１５によって固定されている。これらのフード３、ベアリング押さえ３５、外側リング４２及び隔壁１８は、本体軸Ｏに同軸に形成される。
【００２６】
隔壁１８は、筒状部１８ａ、フランジ部１８ｂおよび円板部１８ｃ等から構成されている。
フランジ部１８ｂは、筒状部１８ａの後端に形成される。フランジ部１８ｂは、長ボルト１５によって前方のベアリングユニット４０の外側リング４２、ベアリング押さえ３５、フード３と固定されるとともに、後方には第１制御管６が接続される。また、フランジ部１８ｂには、モータ軸Ｍを軸として駆動モータ６０が固定されている。駆動モータ６０の出力軸６１には、回転出力を伝達するためのピニオン６２が固定されている。
円板部１８ｃは、筒状部１８ａの内側の空間を前後に区画する。また、円板部１８ｃの中心に形成される挿通孔１８ｄには、インナーコーン１７が固定される。
【００２７】
インナーコーン１７は、筒状部１７ｂ、テーパ部１７ｃ、固定片１７ｄ、挿通部１７ｅ等を有している。前端側の筒状部１７ｂは、カッタヘッド２のボス２５の筒部材２０ａに挿入される。筒状部１７ｂの中心に形成された軸受孔１７ａは、軸体２７を回動可能に保持する。テーパ部１７ｃは、筒状部１７ｂから後方に向かって拡径している。
インナーコーン１７後端側の固定片１７ｄは、隔壁１８の円板部１８ｃに、図示しないボルトによって固定される。インナーコーン１７の挿通部１７ｅは、隔壁１８の中心に形成された挿通孔１８ｄに挿通される。
【００２８】
次に、回転部は、ベアリングユニット４０の内側リング４１、内側リング４１に固定されたバルクヘッド１３、バルクヘッド１３に固定されたアウターコーン１２、および、アウターコーン１２に固定されたカッタヘッド２等から構成される。
図４に示すように、ベアリングユニット４０は、内側リング４１の外周に内案内溝４１ａが形成され、外側リング４２の内周に外案内溝４２ａが形成される。内案内溝４１ａと外案内溝４２ａとの間に複数のボール４３が配設されることにより、内側リング４１が外側リング４２に対し、回転自在となっている。
内側リング４１の内周のギア４１ｇは、駆動モータ６０の出力軸６１に固定されたピニオン６２の外周のギア６２ｇと噛み合う（図４参照）。これにより、駆動モータ６０をモータ軸Ｍを中心として回転駆動させると、内側リング４１と一体に、バルクヘッド１３、アウターコーン１２およびカッタヘッド２が本体軸Ｏを中心として回転する。
【００２９】
バルクヘッド１３は、隔壁１８の筒部１８ａの径外側を摺動しつつ回転する。
アウターコーン１２は、フード３の径内側に配置され、内壁に、前端側から後端側に向かって徐々に厚肉となるすり鉢部１２ａが形成されている。すり鉢部１２ａの回転中心は、インナーコーン１７の中心に対して偏心するように設けられる。これにより、アウターコーン１２とインナーコーン１７との間に入った礫を挟み込み破砕する。
すり鉢部１２ａには、図１、図３に示すように、複数（本実施形態では２つ）の掻き上げ板１２ｂが形成されている。掻き上げ板１２ｂは、泥土を掻き上げ、礫をアウターコーン１２とインナーコーン１７との間に誘導する。
【００３０】
カッタヘッド２は、アウターコーン１２の前端に固定されている。
図３に示すように、カッタヘッド２は、スポーク部２０とリング部２９とからなる。スポーク部２０は、中心に設けられたボス２５、及び、ボス２５から径外方向に向かって放射状に延びる４本のスポーク２１、２２、２３、２４を含む。リング部２９は、スポーク２１〜２４を周方向に連結する。
スポーク２１〜２４は、中心側の固定部２１ａ〜２１ｄと外縁側の可動部２１ｂ〜２４ｂとから構成される。可動部２１ｂ〜２４ｂには、リング部２９との接続のためのフランジ部２１ｆ〜２４ｆが設けられている。
【００３１】
ボス２５の前面には中央ビット２５ｃが設けられ、スポーク２１〜２４の前面には複数のカッタビット２１ｃ〜２４ｃが突設されている。また、図３の天地方向のスポーク２１、２３の径外側の端部にはゲージビット２１ｄ、２３ｄが設けられ、図３の水平方向のスポーク２２、２４の径外側の端部には先行ビット２２ｄ、２４ｄが設けられる。これらのビットは、泥土の掘削、特に礫の破砕に用いられる。
また、スポーク２１〜２４の背面には背面ビット２８が突設されている（図１参照）。背面ビット２８は、前方から送られた礫を後方のアウターコーン１２とインナーコーン１７との間に押し込む。また、後方に移動せず前方で停止した大きな礫を破砕する。
【００３２】
ボス２５は、筒部材２５ａと蓋体２５ｂとから構成される（図１参照）。筒部材２５ａは、インナーコーン１７の前端側がボス２５の後面側から挿入される。蓋体２５ｂは、筒部材２５ａの前面側に複数のボルトにより固定される。蓋体２５ｂの中心に形成された貫通孔には、軸体２７が嵌合固定されている。
【００３３】
隔壁１８の円板部１８ｃには、本体軸Ｏに対し図１、図５の上方に土圧計７１が設けられている。また、本体軸Ｏに対し図１の紙面奥側（図５の右側）に排泥口７２が形成されている。排泥口７２には第１排泥管７３の前端が固定されており、第１排泥管７３の後端には、第２排泥管７４の前端が固定されている。第１排泥管７３の内径は、前端から後端に向かって拡径されている。アウターコーン１２とインナーコーン１７との間に流入した被掘削物は、土圧により、排泥口７２、第１排泥管７３および第２排泥管７４を通って後方の排泥タンク７９（図２参照）に排出される。第２排泥管７４の後端側には土圧制御弁７５および緊急ゲート７６（図２参照）が設けられている。
【００３４】
第１制御管６には、モータ６０の本体部が配設される他、４つの方向修正ジャッキ６５、６６、６７、６８が設けられている（図５参照）。これら各方向修正ジャッキ６５、６６、６７、６８を適宜駆動させることにより掘進機１の推進方向が制御される。
第１制御管６の後方に連結される第２制御管７には、圧力計７７、操作盤７８等が設けられている。
【００３５】
第２制御管７の後方には、推進管（ヒューム管）９が連結される。推進管９は、一般にコンクリート管である。推進管９の最後方には図示しない推進用のジャッキが設けられ、このジャッキの駆動により推進管９を前方へ推進しつつ、別の推進管９を順次後方に継続する。これにより、セミシールド工法による工事が完了すると、発進立坑９１から到達立坑９２まで推進管９の管路が構築される。
推進管９の内部には、排泥タンク７９が設置される。また、上方にはエアータンク８０が設けられている（図２参照）。
【００３６】
次に、上述した構成の掘進機１によるセミシールド工法について説明する。
図４に示すように、駆動モータ６０を駆動させるとモータ出力軸６１に固定されたピニオン６２が回転し、ピニオン６２と噛み合う内側リング４１が減速して回転する。すると、内側リング４１に接続されたバルクヘッド１３、アウターコーン１２、及びカッタヘッド２が一体的に回転する。
【００３７】
カッタヘッド２が回転し、スポーク２１〜２４の前面に設けられた複数のビット２１ａ〜２４ａにより地盤の泥土や礫を掘削する。被掘削物は、スポーク２１〜２４の間から、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁と隔壁１８の円板部１８ｃとにより区画されたシールド空間内に流入され、該シールド空間に充満する。そして、シールド空間内に充満した被掘削物の排泥口７２からの排泥と、ジャッキの推進力とにより生ずる土圧により、被掘削物内に混入されている大きな礫が破砕される。
【００３８】
また、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁との隙間は、後方側が徐々に幅が狭くなっている。そのため、土圧により破砕されない硬質な礫が混入している場合には、アウターコーン１２の回転力により、アウターコーン１２の内壁とインナーコーン１７の外壁とにより挟まれ圧縮されることにより破砕される。
【００３９】
次に、掘進機１の先端部が人孔９２に到達した場合を想定し、掘進機１の分解および回収方法について説明する。
（１．カッタヘッドの構造および分解方法）
カッタヘッド２の構造および分解方法について、図７〜図９を参照して説明する。
本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０に特徴的な折りたたみ構造を有している。図７は、スポーク部２０のスポーク２１を代表として詳細な構成を示す。
図７に示すように、スポーク２１は、中心側の固定部２１ａと外縁側の可動部２１ｂとの壁部同士が部分的に重なり合い、且つ重なり合った部分でシャフト２１ｅによって連結されている。また、ストッパ２６は、凹部２６ａがシャフト２１ｅに嵌合し、固定部２１ａと可動部２１ｂとの壁部同士が重なり合った部分の外側を前方から保持することで、固定部２１ａと可動部２１ｂとを固定している。すなわち、ストッパ２６が無い状態では、可動部２１ｂは、固定部２１ａに対し、シャフト２１ｅを軸として回動可能に連結されている。
【００４０】
カッタヘッド２を分解するときは、図８に示すように、まず、各スポーク２１〜２４のフランジ部２１ｆ〜２４ｆとリング部２９とを締結しているボルトを外し、スポーク部２０とリング部２９とを分離する。本実施形態では、リング部２９は、４つのリング要素に分割して回収される。
その後、固定部２１ａ〜２４ａと可動部２１ｂ〜２４ｂとの連結部に取り付けられているストッパ２６を外す。これにより、可動部２１ｂ〜２４ｂは、固定部２１ａ〜２４ａに対し、シャフト２１ｅ〜２４ｅを軸として回動可能となる。
【００４１】
そして、図９に示すように、可動部２１ｂ〜２４ｂをボス２５に近づくように、正面側（前方）へ折りたたむことにより、スポーク部２０の外径を小さくし、人孔９２を通して回収することができる。
このように、本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０が折りたたみ可能であるため、従来のように、人孔内の狭い作業環境でスポークを切断したり、多数の連結箇所を分解したりする必要が無く、短時間で安全に分解作業をすることができる。また、スポークを切断しなくて済むため、回収したカッタヘッド２を有効に再使用することができる。
【００４２】
（掘進機本体駆動部の分解方法）
（２．コーン等の分解方法）
次に、掘進機１のカッタヘッド２を除く本体を分解する。まず、隔壁１８からインナーコーン１７、駆動モータ６０、土圧制御弁７５を取り外す。インナーコーン１７は人孔９２から回収し、駆動モータ６０と土圧制御弁７５は発進立坑９１から回収する。
続いて、隔壁１８の挿通孔１８ｄからアウターコーン１２を取り外す。アウターコーン１２は、掻き上げ板１２ｂ（図３参照）部分のボルトを外し、２分割して人孔９２から回収する。
【００４３】
（３．バルクヘッド、隔壁、ベアリング押さえ、ベアリングユニットの組立構造および分解方法）
次に、フード３、バルクヘッド１３、隔壁１８、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０を順次分解する方法について、図１０、図１１を参照して説明する。
【００４４】
図１０（ａ）に示す第１工程では、隔壁１８のフランジ部１８ｂ、ベアリングユニット４０およびベアリング押さえ３５を貫通してフード３のタップ孔１５ｈに螺合されている長ボルト１５を外す。これにより、フード３が分離される。
図１０（ｂ）に示す第２工程では、長ボルト１５を抜き取り、隔壁１８を後方（図の右方）へ引き抜いて分離する。
【００４５】
図１１（ａ）に示す第３工程では、ベアリングユニット４０を貫通してバルクヘッド１３のタップ孔１６ｈに螺合されている中ボルト１６を外す。これにより、ベアリングユニット４０が分離される。
図１１（ｂ）に示す第４工程では、ベアリング押さえ３５を後方（図の右方）へ引き抜いて分離する。
【００４６】
以上の工程で分解されたフード３、バルクヘッド１３、隔壁１８、ベアリング押さえ３５、ベアリングユニット４０の５部品は、いずれも、半筒状または半リング状の分割要素を周方向に２つ接合して構成したものである。以下、これらの各部品の接合構造および分解方法について説明する。
【００４７】
（４．フード等の構造および分解方法）
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、長ボルト１５がタップ孔１５ｈから外されバルクヘッド１３等と分離されたフード３は、半筒状の２つのフード要素３１、３２が周方向の端部同士で「ほぞ構造」によって接合されている。すなわち、フード要素３１、３２は、周方向の端部に凸部３１ａ、３２ａと凹部３１ｂ、３２ｂとを交互に設けている。一方のフード要素３１の凸部３１ａと他方のフード要素３２の凹部３２ｂとが対応し、一方のフード要素３１の凹部３１ｂと他方のフード要素３２の凸部３２ａとが対応するように組み合わされている。長ボルト１５を外したフード３は、フード要素３１とフード要素３２とを径方向に引き離すことにより、容易に分解することができる。よって、分解作業性が向上する。
【００４８】
（５．バルクヘッドの組立構造および分解方法）
図１３（ａ）に示すように、バルクヘッド１３は、半筒状の２つのバルクヘッド要素１３１、１３２が周方向の端部同士で継ぎ手を用いて接合されている。この継ぎ手は、一方（図の上側）のバルクヘッド要素１３１に固定された固定ボルト５１、及び他方（図の下側）のバルクヘッド要素１３２に固定された着脱ナット５３からなる。
【００４９】
固定ボルト５１は、六角部５１ａの両側に、バルクヘッド要素１３１への固定用の雄ねじ部５１ｂ、及び、着脱ナット５３との着脱用の雄ねじ部５１ｃが設けられる。
着脱ナット５３は、ナット部材５４と保持部材５５とが相対回転自在に組み合わされている。ナット部材５４は、固定ボルト５１の雄ねじ部５１に着脱されることで、バルクヘッド要素１３２をバルクヘッド要素１３１に接合し、又はバルクヘッド要素１３１から分離する。保持部材５５は、雄ねじ部５５ｂがバルクヘッド要素１３２に固定される。
以下、特記する場合を除き、「ねじ」とは、「正ねじ（右ねじ）」、すなわち時計回り方向に回したとき締まるねじをいう。
【００５０】
着脱ナット５３の構造について、図１４（ａ）を参照して説明する。ナット部材５４は、六角部５４ａ、雌ねじ部５４ｂ、鍔部５４ｃ、小径部５４ｄ等を有している。保持部材５５は、六角部５５ａ、雄ねじ部５５ｂ、リセス５５ｃ、挿通孔５５ｄ等を有している。鍔部５４ｃの外径は、リセス５５ｃの内径より小さく挿通孔５５ｄの内径より大きく形成されている。また、小径部５４ｄの外径は、挿通孔５５ｄの内径より小さく形成されている。鍔部５４ｃは、保持部材５５のリセス５５ｃに回転自在に嵌入され、且つ、挿通孔５５ｄに規制されて抜け止めされている。
【００５１】
バルクヘッド要素１３１、１３２を組み立てるとき、固定ボルト５１の雄ねじ部５１と着脱ナット５３の雌ねじ部５４ｂとの位置を合わせ、径内方向から着脱ナット５３のナット部材５４の六角部５４ａにスパナを掛けて回す。すると、ナット部材５４は、その場で回転し、固定ボルト５１の雄ねじ部５１に締め込まれる。
バルクヘッド要素１３１、１３２を分解するときは、同様に、径内方向から着脱ナット５３のナット部材５４の六角部５４ａにスパナを掛けて回し、ナット部材５４を緩めて固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃから外す。このとき、一般のナットを使用する場合のように外したナットが脱落することがないので、分解作業性が向上する。
【００５２】
この着脱ナット５３に代わる別の実施形態の着脱ナット５７を図１４（ｂ）に示す。
着脱ナット５７は、ナット部材５８と保持部材５９とが相対回転自在に組み合わされている。ナット部材５８は、六角部５８ａ、雌ねじ部５８ｂ、逆雄ねじ部５８ｅ等を有している。保持部材５９は、六角部５９ａ、雄ねじ部５９ｂ、逆雌ねじ部５９ｅ等を有している。ここで、ナット部材５８の逆雄ねじ部５８ｅおよび保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅは、「逆ねじ（左ねじ）」、すなわち反時計回り方向に回したとき締まるように形成されている。また、ナット部材５８の逆雌ねじ部５８ｅが保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅに螺合する長さＬ２は、ナット部材５８の雌ねじ部５８ｂに固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃが螺合する長さＬ１よりも長く設定されている。
【００５３】
バルクヘッド要素１３１、１３２を組み立てるとき、固定ボルト５１の雄ねじ部５１と着脱ナット５７の雌ねじ部５８ｂとの位置を合わせ、径内方向から着脱ナット５７のナット部材５８の六角部５８ａにスパナを掛けて回す。すると、「正ねじ」である固定ボルト５１の雄ねじ部５１がナット部材５８の雌ねじ部５８ｂに締め込まれつつ、「逆ねじ」であるナット部材５８の逆雄ねじ部５８ｅが保持部材５９の逆雌ねじ部５９ｅに締め込まれる。
【００５４】
バルクヘッド要素１３１、１３２を分解するときは、同様に、径内方向から着脱ナット５７のナット部材５８の六角部５８ａにスパナを掛けて回し、ナット部材５８の雌ねじ部５８ｂを固定ボルト５１の雄ねじ部５１ｃから外す。このとき、着脱ナット５７が使用される回転範囲で、逆雄ねじ部５８ｅは、常に逆雌ねじ部５９ｅに螺合している。したがって、着脱ナット５７は、バルクヘッド要素１３２からの脱落が防止される。
これにより、隔壁１８またはバルクヘッド１３の分解作業時、通常のボルトを挿通孔に通してナットで締結する一般的な構造のように、外したボルトやナットを落とすおそれがない。したがって、分解作業性が向上する。また、落としたボルトやナットが隙間等に挟まれることによって発生する不具合を防止することができる。
【００５５】
（６．隔壁の組立構造および分解方法）
図１５（ａ）に示すように、隔壁１８は、半筒状の２つの隔壁要素１８１、１８２が周方向の端面同士でばね付連結ピン１９を用いて接合されている。隔壁要素１８１、１８２の端部には、互いに対向する複数（本実施形態では片側３箇所）の座繰り孔１８ｅが形成されている。また、座繰り孔１８ｅの底には嵌合孔１８ｆが形成されている。
ばね付連結ピン１９は、図１５（ｂ）に示すように、２つのピン部１９ａがばね１９ｂで結合されている。一方のピン部１９ａは、隔壁要素１８１の嵌合孔１８ｆに嵌合し、他方のピン部１９ａは、隔壁要素１８２の嵌合孔１８ｆに嵌合する。そして、隔壁要素１８１、１８２が組み合わされたとき、ばね１９ｂが圧縮された状態となる。
【００５６】
掘進機１の分解時、前工程でバルクヘッド１３から取り外された隔壁１８は、隔壁要素１８１、１８２がばね付連結ピン１９の嵌合と端面同士の張り付きとによって接合姿勢を維持している。そこで、軽い衝撃を与えることで、圧縮されたばね１９ｂの復元力によって隔壁要素１８１、１８２が互いに離間する（図１５（ｃ））。よって、迅速に分解することができ、分解作業性が向上する。
なお、ばね１９ｂの力は、作業の安全を考慮し、隔壁要素１８１、１８２が勢いよく押し出されることが無いように調節されている。
【００５７】
（７．ベアリング押さえの組立構造および分解方法）
図１６に示すように、ベアリング押さえ３５は、半リング状の２つのベアリング押さえ要素３５１、３５２が周方向の端部同士で接合ピン３６を用いて接合されている。接合ピン３６は、本体３６ａの一方の端部に雄ねじ３６ｃが形成され、本体３６ａの外壁にスパナ掛け３６ｂが形成されている。
接合ピン３６は、一方（図の上側）のベアリング押さえ要素３５１に形成された雌ねじ孔３５ａに雄ねじ３６ｃをねじ込むことにより固定されている。接合ピン３６の本体３６ａを、他方（図の下側）のベアリング押さえ要素３５２に形成された嵌合孔３５ｂに嵌合させることで、２つのベアリング押さえ要素３５１、３５２は、接合されている。
ここで、接合ピン３６の本体３６ａと嵌合孔３５ｂとの嵌め合いは比較的緩く設定されている。したがって、ベアリング押さえ３５の分解時には、ベアリング押さえ要素３５１、３５２の一方を他方から引き上げることにより、迅速、容易に分割することができる。よって、分解作業性が向上する。
【００５８】
（８．ベアリングユニットの組立構造および分解方法）
図１７、図１８に示すように、ベアリングユニット４０は、半リング状の２つのベアリングユニット要素４０１、４０２が周方向の端部同士で突き合わされている。ベアリングユニット要素４０１、４０２は、それぞれ、内側リング要素４１１、４１２、外側リング要素４２１、４２２、及び複数のボール４３から構成されている。
内側リング要素４１１、４１２には連結板４５１が、外側リング要素４２１、４２２には連結板４５２が、分割境界面ＰＬを跨いで取付部４４に取り付けられている。
【００５９】
ボール４３は、直径に沿って係合孔４３ｈが貫通しており、係合孔４３ｈがベアリングユニット４０の軸方向を向くように案内溝４１ａ、４２ａ間に配置されている。内側リング４１と外側リング４２とが相対回転したとき、ボール４３は、係合孔４３ｈを軸として回転する（図１８（ａ）の破線矢印Ｒ参照）ため、係合孔４３ｈの向きは維持される。
【００６０】
ベアリングユニット４０を分解するとき、図１７（ａ）に示すように、内側リング４１と外側リング４２との分割境界面ＰＬの位置を合わせる。このとき、分割境界面ＰＬを跨ぐ一方および他方に位置する計４個のボール４３を末端ボール４３Ｅという。そして、２つのベアリングユニット要素４０１、４０２の境界線上のピン挿入孔４７から、真下にある末端ボール４３Ｅの係合孔４３ｈに係合ピン４６を挿入する。
本実施形態では、係合ピン４６は、マグネットピンで構成されているため、磁力によりピン挿入孔４７および係合孔４３ｈの内壁に吸引され、脱落が防止される。また、係合ピン４６が挿入された末端ボール４３Ｅは、周方向への移動が規制される。
【００６１】
この状態で、ベアリングユニット４０の表裏の取付部４４に取り付けられている連結板４５１、４５２を、ボルトを緩めて外し、図１７（ｂ）に示すように、ベアリングユニット要素４０１、４０２を分離する。このとき、計４個の末端ボール４３Ｅは、係合ピン４６によって係止されているため、分割端部からの脱落が防止される。
【００６２】
このように、複数のボール４３の脱落を防止する状態で、ベアリングユニット４０を２つのベアリングユニット要素４０１、４０２に分割し回収することができ、再使用が容易となる。また、脱落したボール４３が紛失したり、作業領域に転がって作業の障害となったりすることを防止することができる。
さらに、ベアリングユニット４０を分解可能に構成することにより、ベアリングユニット４０を比較的大きく作ることができ、駆動モータ６０からの減速比を大きく設定することができる。これにより、礫の破砕に適した出力トルクの増大に有利となる。
【００６３】
（９．本体後部の分解方法）
掘進機１の後部の第１制御管６、第２制御管７を連結しているボルトを外し分解する。第１制御管６、第２制御管７は、フード３と同様、「ほぞ構造」を採用してもよい。
また、推進管９内に設置された油圧や電気制御等の盤、及び配管、配線は、台車に取り付けて発進立坑９１に押し出して回収する。
このようにして、掘進機１の分解および回収作業が完了する。
上述のように、本実施形態の掘進機１は、カッタヘッド２のスポーク部２０の折りたたみ構造をはじめ、各部品の接合構造に特徴的な構成を有しているため、分解作業性を向上することができる。
【００６４】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、カッタヘッド２のスポーク部２０は、スポークの中間位置で正面側（前方）に折りたたまれた。この形態では背面ビットが干渉し、背面側への折りたたみが困難なためである。しかし、その他の実施形態では、背面ビットの位置や形状を変更することで干渉を回避し、背面側に折りたたむようにしてもよい。また、折りたたみの位置をスポークの根元（ボス）寄りとしてもよい。さらに、１つのスポークについて、折りたたみ位置を２箇所以上設けてもよい。
【００６５】
（イ）上記実施形態では、隔壁１８、ベアリングユニット４０等は、周方向に２つの要素に分割される形態について説明した。その他の実施形態では、各部材は、３つ以上の要素に分割されてもよい。
（ウ）上述した特徴的な構成以外の掘進機の構成は、上記実施形態における構成に限らない。また、本発明の掘進機は、土圧式セミシールド機に限らず、他のセミシールド機に適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ・・・掘進機、
１２ ・・・アウターコーン、
１２ａ・・・すり鉢部、
１２ｂ・・・掻き上げ板、
１３ ・・・バルクヘッド、
１７ ・・・インナーコーン、
１８ ・・・隔壁、
２ ・・・カッタヘッド、
２０ ・・・スポーク部、
２１〜２４ ・・・スポーク、
２１ａ〜２４ａ・・・固定部、
２１ｂ〜２４ｂ・・・可動部、
２６ ・・・ストッパ、
２９ ・・・リング部、
３ ・・・フード、
３１ａ、３２ａ・・・凸部、
３１ｂ、３２ｂ・・・凹部、
３５ ・・・ベアリング押さえ、
４０ ・・・ベアリングユニット
４０１、４０２・・・ベアリングユニット要素、
４１ ・・・内側リング、
４１ａ・・・内案内溝、
４２ ・・・外側リング、
４２ａ・・・外案内溝、
４３ ・・・ボール、
４３Ｅ・・・末端ボール、
４３ｈ・・・係合孔、
４５１、４５２・・・連結板、
４６ ・・・係合ピン（マグネットピン）、
４７ ・・・ピン挿入孔、
５１ ・・・固定ボルト、
５３、５７ ・・・着脱ナット、
５４、５８ ・・・ナット部材、
５５、５９ ・・・保持部材、
６０ ・・・駆動モータ、
６５〜６８ ・・・方向修正ジャッキ、
９ ・・・推進管、
９１ ・・・発進立坑、
９２ ・・・到達立坑（人孔）、
９３ ・・・横坑、
ＰＬ ・・・分割境界面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフードと、
前記フードの中心に固定されるインナーコーンと、
前記インナーコーンの径外方向に回転可能に設けられ、前記インナーコーンの外壁との間に挟まれる被掘削物を圧縮可能なアウターコーンと、
前記アウターコーンに連結され、前記アウターコーンと一体に回転し泥土を掘削するカッタヘッドと、
前記アウターコーンを回転駆動する駆動モータと、
を備え、発進立坑から到達立坑まで地中に横坑を構築する掘進機であって、
前記カッタヘッドは、
中心に設けられるボス、及び当該ボスから放射状に延びカッタビットが突設される複数のスポークを有するスポーク部と、前記複数のスポークを周方向に連結するリング部とが分離可能に結合されており、
前記スポーク部は、前記リング部が分離された状態で、前記複数のスポークが前記ボスに近づく方向に折りたたみ可能であることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
内周に外案内溝が形成される外側リング、
前記外側リングの前記外案内溝に対向する内案内溝が外周に形成される内側リング、
及び、前記外側リングの前記外案内溝と前記内側リングの前記内案内溝との間に収容され、前記内側リングを前記外側リングに対して回転可能に支持する複数のボールからなるベアリングユニットを備え、
前記ベアリングユニットは、複数のベアリングユニット要素が周方向に分割可能に接合されてなり、
前記複数のボールは、前記ベアリングユニットの軸方向に係合孔が形成され、
複数のベアリングユニット要素は、接合端部であって、前記複数のボールのうち分割境界面を跨ぐ一方および他方に位置する末端ボールの前記係合孔に対応する位置に、前記係合孔に係合する係合ピンを外部から挿入可能なピン挿入孔が形成され、
前記ベアリングユニットを分解するとき、前記ピン挿入孔を通して前記係合ピンを前記末端ボールの前記係合孔に係合させてから分解することで、前記複数のボールの脱落を防止することを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記インナーコーンを支持する隔壁、又は前記アウターコーンを支持するバルクヘッドの少なくとも一方は、複数の分割要素が周方向に接合されてなる筒状体を構成し、
前記複数の分割要素は、
一方の分割要素の接合端部に固定される固定ボルトと、
他方の分割要素の接合端部に前記固定ボルトに対応して設けられ、前記固定ボルトに螺合するよう回転自在に、且つ、当該他方の分割要素からの脱落が防止されるように保持される着脱ナットと、によって締結されることを特徴とする請求項１または２に記載の掘進機。
【請求項４】
請求項１に記載の掘進機を使用するセミシールド工法において、到達立坑に到達した前記掘進機を地中で分解し前記到達立坑の開口から地上に回収する方法であって、
前記掘進機の本体から前記カッタヘッドを分解する工程と、
前記カッタヘッドを前記スポーク部と前記リング部とに分解し、前記リング部を回収する工程と、
前記スポーク部の前記複数のスポークを前記ボスに近づけるように折りたたみ、前記スポーク部を回収する工程と、
を含むことを特徴とする掘進機の分解および回収方法。
【請求項１】
筒状のフードと、
前記フードの中心に固定されるインナーコーンと、
前記インナーコーンの径外方向に回転可能に設けられ、前記インナーコーンの外壁との間に挟まれる被掘削物を圧縮可能なアウターコーンと、
前記アウターコーンに連結され、前記アウターコーンと一体に回転し泥土を掘削するカッタヘッドと、
前記アウターコーンを回転駆動する駆動モータと、
を備え、発進立坑から到達立坑まで地中に横坑を構築する掘進機であって、
前記カッタヘッドは、
中心に設けられるボス、及び当該ボスから放射状に延びカッタビットが突設される複数のスポークを有するスポーク部と、前記複数のスポークを周方向に連結するリング部とが分離可能に結合されており、
前記スポーク部は、前記リング部が分離された状態で、前記複数のスポークが前記ボスに近づく方向に折りたたみ可能であることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
内周に外案内溝が形成される外側リング、
前記外側リングの前記外案内溝に対向する内案内溝が外周に形成される内側リング、
及び、前記外側リングの前記外案内溝と前記内側リングの前記内案内溝との間に収容され、前記内側リングを前記外側リングに対して回転可能に支持する複数のボールからなるベアリングユニットを備え、
前記ベアリングユニットは、複数のベアリングユニット要素が周方向に分割可能に接合されてなり、
前記複数のボールは、前記ベアリングユニットの軸方向に係合孔が形成され、
複数のベアリングユニット要素は、接合端部であって、前記複数のボールのうち分割境界面を跨ぐ一方および他方に位置する末端ボールの前記係合孔に対応する位置に、前記係合孔に係合する係合ピンを外部から挿入可能なピン挿入孔が形成され、
前記ベアリングユニットを分解するとき、前記ピン挿入孔を通して前記係合ピンを前記末端ボールの前記係合孔に係合させてから分解することで、前記複数のボールの脱落を防止することを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記インナーコーンを支持する隔壁、又は前記アウターコーンを支持するバルクヘッドの少なくとも一方は、複数の分割要素が周方向に接合されてなる筒状体を構成し、
前記複数の分割要素は、
一方の分割要素の接合端部に固定される固定ボルトと、
他方の分割要素の接合端部に前記固定ボルトに対応して設けられ、前記固定ボルトに螺合するよう回転自在に、且つ、当該他方の分割要素からの脱落が防止されるように保持される着脱ナットと、によって締結されることを特徴とする請求項１または２に記載の掘進機。
【請求項４】
請求項１に記載の掘進機を使用するセミシールド工法において、到達立坑に到達した前記掘進機を地中で分解し前記到達立坑の開口から地上に回収する方法であって、
前記掘進機の本体から前記カッタヘッドを分解する工程と、
前記カッタヘッドを前記スポーク部と前記リング部とに分解し、前記リング部を回収する工程と、
前記スポーク部の前記複数のスポークを前記ボスに近づけるように折りたたみ、前記スポーク部を回収する工程と、
を含むことを特徴とする掘進機の分解および回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−１０４１６８（Ｐ２０１３−１０４１６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６３９１（Ｐ２０１１−２４６３９１）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（５９６１１９５７１）サン・シールド株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（５９６１１９５７１）サン・シールド株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]