掘進機

【課題】地盤の外周部と中央部を均一に掘削して抵抗及び負荷を低減して掘進速度を向上させる。
【解決手段】前面に有する掘削部を回転させて地盤を掘削し、掘削土砂を前面の排土口から取り込んで排土管で後方へ排出する掘進機において、前記掘削部を、掘削機１の前面の中心を回転中心として掘削部の中央部の掘削を担う中央掘削部３と、同中央掘削部３の外側を回転して掘削部の外周部の掘削を担う環状の外周掘削部４とで構成し、中央掘削部３及び外周掘削部４の回転速度を異らせて駆動できる駆動手段を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に断面円形のトンネルや管路を構築する推進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の掘進機の掘削部は同心円では回転するものの、回転半径の違いで中央部と外周部に周速度の違いが発生し、最外周の掘削ビットの回転周速度と中央の掘削ビットの回転周速度が無限大に変化するために、中央部に位置する地盤の掘削は圧入状態となり、掘削抵抗が増大していた。また、掘削・混合・撹拌が外周部と中央部で大きく変化して排土性状に違いを生じさせ、掘削土砂の排土に閉塞等の問題があった。その結果、掘削効率や進捗の低下が甚だしかった。
【特許文献１】特開２００４−３６０１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、切羽中央部の掘削抵抗を低減することで掘削速度の上昇を可能と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】
【０００４】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）前面に有する掘削部を回転させて地盤を掘削し、掘削土砂を前面の排土口から取り込んで排土管で後方へ排出する掘進機において、前記掘削部を、掘削機の前面の中心を回転中心として掘削部の中央部の掘削を担う中央掘削部と、同中央掘削部の外側を回転して掘削部の外周部の掘削を担う環状の外周掘削部とで構成し、中央掘削部及び外周掘削部の回転速度を異らせて駆動できる駆動手段を設けたことを特徴とする、掘進機
２）中央掘削部の回転速度を外周掘削部より高速にした、前記１）記載の掘進機
３）駆動手段が、一つのモータで中央掘削部及び外周掘削部を駆動できるように構成したものである、前記１）又は２）記載の掘進機
４）駆動手段が、中央掘削部と外周掘削部をそれぞれ正逆回転させるものである、前記１）〜３）いずれか記載の掘進機
５）中央掘削部を外周掘削部より前方へ突出させて設け、中央掘削部で地盤を先行掘削した後外周掘削部で後行掘削できるようにした、前記１）〜４）いずれか記載の掘進機
６）外周掘削部を中央掘削部より前方へ突出させて設け、外周掘削部で地盤を先行掘削した後中央掘削部で後行掘削できるようにした、前記１）〜４）いずれか記載の掘進機
７）外周掘削部のカッター後方に掘削土砂を排土口へ送り込むガイドを設けた、前記１）〜６）いずれか記載の掘進機
にある。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、外周掘削部と中央掘削部の回転速度を異ならせて駆動させることで、外周部と中央部の掘削速度を同一に調整することが可能となり、中央部の掘削抵抗を低減させて掘削速度が上昇し、全体の掘削工程が短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明では、中央掘削部の回転速度は外周掘削部のおよそ１．５倍が一般的である。中央掘削部と外周掘削部の回転方向は同方向又は正逆方向が可能で、土質に応じて選ばれる。中央掘削部は外周掘削部より前方へ突出させると、小径に先行掘削して地盤の初期応力を解放した後本掘削を低負荷で行え、岩盤などの硬質地盤の掘削に適している。以下、本発明の各実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１，２に示す実施例１は、中央掘削部を外周掘削部より前方へ突出させ、中央掘削部で地盤を高速回転で先行掘削し、その後外周掘削部で低速回転により掘削するようにした掘進機の例である。図１は実施例１の掘進機の説明図、図２は実施例１の掘進機の正面図である。
【０００８】
図中、１は掘進機、２はスキンプレート、２ａは隔壁、３は中央掘削部、３ａはアーム、３ｂはカッター、３ｃは泥水吐出口、３ｄはギヤ、４は外周掘削部、４ａはリング、４ｂはカッター、４ｃはガイド、４ｄはギヤ、５はモータ、５ａは駆動ギヤ、６は排土口、７は排土管である。
【０００９】
実施例１の掘進機１は、図１，２に示すように円筒形のスキンプレート２の前部に隔壁２ａを設け、十字状のアーム３ａに複数のカッター３ｂと泥水吐出口３ｃを設けた中央掘削部３をスキンプレート２の中心を回転中心として隔壁２ａの前方に回転自在に設け、中央掘削部３の掘削径より拡径のリング４ａに複数のカッター４ｂを設けた外周掘削部４を中央掘削部３の外側且つ後方位置に回転自在に設けている。
【００１０】
スキンプレート２内にはモータ５を設け、中央掘削部３のアーム３ａの軸部に形成したギヤ３ｄ及び外周掘削部４のリング４ａの内面に形成したギヤ４ｄをモータ５の駆動ギヤ５ａと歯合させている。また、中央掘削部３が外周掘削部４より高速に回転するようにギヤ比が設定されている。隔壁２ａには掘削土砂を取り込む排土口６を設け、取り込んだ掘削土砂を後方へ排出する排土管７を設けている。
【００１１】
実施例１では、モータ５を作動させると駆動力が駆動ギヤ５ａ，ギヤ３ｄ，４ｄを通じて伝わり、中央掘削部３と外周掘削部４が正逆回転する。前記のギヤ比により中央掘削部３は外周掘削部４より高速に回転する。外部から供給した泥水を泥水吐出口３ｃから吐出して地盤を掘削する。先に突出した中央掘削部３で先行掘削し、その後外周掘削部４で後行掘削する。掘削土砂は外周掘削部４のガイド４ｃで効率的に排土口６へ取り込まれ、排土管７で後方へ排出される。
【００１２】
このように、従来では外周部に対して中央部は掘削抵抗が増加して高負荷となっていたが、実施例１では中央掘削部３を外周掘削部４より前方へ突出させ且つ高速に回転させるから、掘削，混合，撹拌が外周部と中央部とでほぼ同一となり、掘削速度が同一に調整されて掘進速度が上昇し、全体の掘削工程が短縮化できた。
【実施例２】
【００１３】
図３に示す実施例２は、外周掘削部を中央掘削部より前方へ突出させ、外周掘削部で地盤を先行して低速回転で掘削し、その後中央掘削部で高速回転により掘削するようにした掘進機の例である。図３は実施例２の掘進機の説明図である。
【００１４】
実施例２の掘進機１は、図３に示すように外周掘削部４を中央掘削部３より前方へ突出させている。モータ５を作動させると中央掘削部３と外周掘削部４が正逆回転する。中央掘削部３は実施例１と同じように外周掘削部４より高速に回転し、突出した外周掘削部４で地盤を先行掘削し、その後中央掘削部３で高速回転により後行掘削する。その他、符号、構成は実施例１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の掘進機は、硬質地盤や大口径と称する掘進機構造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の掘進機の説明図である。
【図２】実施例１の掘進機の正面図である。
【図３】実施例２の掘進機の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１掘進機
２スキンプレート
２ａ隔壁
３中央掘削部
３ａアーム
３ｂカッター
３ｃ泥水吐出口
３ｄギヤ
４外周掘削部
４ａリング
４ｂカッター
４ｃガイド
４ｄギヤ
５モータ
５ａ駆動ギヤ
６排土口
７排土管

【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に有する掘削部を回転させて地盤を掘削し、掘削土砂を前面の排土口から取り込んで排土管で後方へ排出する掘進機において、前記掘削部を、掘削機の前面の中心を回転中心として掘削部の中央部の掘削を担う中央掘削部と、同中央掘削部の外側を回転して掘削部の外周部の掘削を担う環状の外周掘削部とで構成し、中央掘削部及び外周掘削部の回転速度を異らせて駆動できる駆動手段を設けたことを特徴とする、掘進機。
【請求項２】
中央掘削部の回転速度を外周掘削部より高速にした、請求項１記載の掘進機。
【請求項３】
駆動手段が、一つのモータで中央掘削部及び外周掘削部を駆動できるように構成したものである、請求項１又は２記載の掘進機。
【請求項４】
駆動手段が、中央掘削部と外周掘削部をそれぞれ正逆回転させるものである、請求項１〜３いずれか記載の掘進機。
【請求項５】
中央掘削部を外周掘削部より前方へ突出させて設け、中央掘削部で地盤を先行掘削した後外周掘削部で後行掘削できるようにした、請求項１〜４いずれか記載の掘進機。
【請求項６】
外周掘削部を中央掘削部より前方へ突出させて設け、外周掘削部で地盤を先行掘削した後中央掘削部で後行掘削できるようにした、請求項１〜４いずれか記載の掘進機。
【請求項７】
外周掘削部のカッター後方に掘削土砂を排土口へ送り込むガイドを設けた、請求項１〜６いずれか記載の掘進機。

【図１】