掘進機
【課題】 芯振れ等を起こすことなく回転盤と一体に固定拡縮ビット及び拡縮掘削ビットを回転駆動させ、所望の管路を効率よく構築する。
【解決手段】 埋設管２５内に設けられる先導体３と保持体１５とからなる掘削装置２と、掘削装置２に推進力を付与する推進装置とを備える。先導体３は、先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビット１０、１１とからなる。保持体１５は、先導体ケーシング４の推進方向の後端に連結される保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、回転盤５の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に埋設管２５の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプ１７と、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とからなる。
【解決手段】 埋設管２５内に設けられる先導体３と保持体１５とからなる掘削装置２と、掘削装置２に推進力を付与する推進装置とを備える。先導体３は、先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビット１０、１１とからなる。保持体１５は、先導体ケーシング４の推進方向の後端に連結される保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、回転盤５の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に埋設管２５の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプ１７と、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘進機に関し、特に、地盤を掘進しながら埋設管を圧入し、地盤に埋設管による管路を形成するのに有効な掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に埋設管を圧入して管路を構築する工法には種々のタイプのものがあり、例えば、特許文献１には、管路の始端に対応する地盤の部分に発進立坑を設け、終端に対応する地盤の部分に到達立坑を設け、発進立坑内に掘進機を設置し、掘進機の作動により地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら推進管（埋設管）を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築するように構成した工法が開示されている。
【０００３】
この場合、掘進機は、油圧シリンダ等からなる推進装置と、推進管内に設けられる内管と、内管の先端部に設けられる掘削ビットと、内管を回転駆動させる駆動手段とからなる掘削装置とを備えており、この推進装置を発進立坑の内部に設置し、推進装置に推進管の基端を連結し、推進装置と掘削装置との協働により、地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら埋設管を圧入することで、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築することができるものである。
【特許文献１】特開平７−２９３１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような構成の掘進機にあっては、内管を回転駆動させる駆動手段が発進立坑内の推進装置に設けられているため、構築する管路の長さが長くなった場合に、それに追従して内管の長さも長くしなければならず、そのため、内管が回転時に芯振れを起こしてしまい、管路の構築精度が大幅に低下してしまう。
【０００５】
このような問題に対処するために、推進管の内面に反力をとることによって内管を推進管に保持し、内管の芯振れを防止する方法も提案されているが、反力をとる部分の構造が複雑であるために設備費が高くつき、工費が高くつくことになる。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、構築する管路の長さが長くなっても、精度よく管路を構築することができるとともに、設備費を安く抑えることができて、工費を削減することができる掘進機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】
【０００７】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、地盤を掘進しながら埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を形成する掘進機であって、前記埋設管内に設けられる先導体と保持体とからなる掘削装置と、前記掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体は、先導体ケーシングと、該先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、該回転盤を回転駆動させる駆動手段と、前記回転盤に設けられて前記回転盤と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビットとからなり、前記保持体は、前記先導体ケーシングの推進方向の後端に連結される保持体ケーシングと、該保持体ケーシングの外周部に設けられて、前記回転盤の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に前記埋設管の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプと、該クランプを拡縮させる拡縮手段とからなることを特徴とする。
【０００８】
本発明による掘進機によれば、保持体の拡縮手段を作動させて、クランプを埋設管の内面に当接させることにより、保持体を介して先導体が埋設管に保持され、この状態で推進装置によって掘削装置に推進力を付与し、駆動手段を作動させて回転盤を回転駆動させることにより、回転盤と掘削ビットとが一体に回転駆動し、地盤が掘進されながら地盤に埋設管が圧入されることになる。
この場合、保持体のクランプを埋設管の内面に当接させることにより先導体が埋設管に保持されているので、先導体の回転盤が回転駆動する際に先導体ケーシングが埋設管に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段の駆動力を回転盤に効率よく伝達させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘進機であって、前記保持体の拡縮手段は、前記保持体ケーシングに設けられて、前記回転盤の半径方向に往復動可能な駆動部を有する拡縮ジャッキと、該拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、該拡縮ジャッキの駆動部に前記クランプが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明による掘進機によれば、駆動源の作動によって拡縮ジャッキを作動させることにより、拡縮ジャッキの駆動部に設けられているクランプが拡縮して回転盤の半径方向に往復動し、クランプの表面が埋設管の内面に当接し、又は埋設管の内面から離間することになり、当接時にクランプを介して保持体が埋設管に保持され、保持体を介して先導体が埋設管に保持されることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の掘進機であって、前記クランプの表面には凹凸部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による掘進機によれば、クランプの表面に凹凸部により、クランプが埋設管の内面に当接した場合に、クランプと埋設管との間の摩擦力が高められ、保持体を介して先導体を埋設管の内面に確実に保持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明の掘進機によれば、保持体のクランプを埋設管の内面に当接させることで保持体を介して先導体が埋設管に保持されることになるので、先導体の回転盤が回転駆動する際に、先導体ケーシングが埋設管に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段による駆動力を回転盤に効率よく伝達させることができ、回転盤の掘削ビットにより地盤を効率よく掘進しながら地盤に埋設管を圧入することができ、所望の管路を効率よく構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７には、本発明による掘進機の一実施の形態が示されていて、この掘進機１は、地盤を掘進しながら地盤に埋設管２５を圧入し、地盤に埋設管２５による一連の管路を構築するのに有効なものであって、地盤を掘削する掘削装置２と、掘削装置２及び埋設管２５を推進させる推進装置（図示せず）とを備えている。
【００１５】
推進装置は、埋設管２５及び掘削装置２を推進させる機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、推進架台と、推進架台に設けられる推進ジャッキと、推進ジャッキを駆動させる油圧駆動源とを備えたものを使用することができる。
【００１６】
推進装置は、地盤に設けた発進立坑（図示せず）の底部に設置され、この状態で推進架台を埋設管２５及び掘削装置２をセットし、掘削装置２を作動させた状態で推進ジャッキにより埋設管２５及び掘削装置２に推進力を付与することにより、地盤に設けた到達立坑（図示せず）に向けて地盤を掘削しながら地盤に埋設管２５を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する埋設管による一連の管路を構築する。
【００１７】
掘削装置２は、埋設管２５内の推進方向の先端側に設けられる先導体３と、先導体３の推進方向の後端側に一体に連結されるとともに、先導体３を埋設管２５の内面側に保持し、先導体３の後述する回転盤５の回転時の反力をとる保持体１５とから構成されている。
【００１８】
先導体３は、図１〜図４に示すように、埋設管２５内に挿着される円筒状の先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、先導体ケーシング４内に設けられ、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な固定掘削ビット１０と拡縮掘削ビット１１とを備えている。
【００１９】
埋設管２５の内周面と先導体ケーシング４の外周面との間にはシール部材（図示せず）が介装され、このシール部材によって両者間がシールされ、地盤側から掘削装置２に作用する泥水等が両者間を介して発進立坑側に流入するのが防止される。
【００２０】
回転盤５は、先導体ケーシング４の外径と略同一径の円盤状をなすものであって、先導体ケーシング４内に設けられている駆動手段６に連結されて、駆動手段６の作動によって先導体ケーシング４の軸線周りに回転駆動するように構成され、この回転盤５と後述する固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動する。
【００２１】
駆動手段６は、先導体ケーシング４の内部に設けられる水冷モータ７と、水冷モータ７の出力軸に接続される減速機８とを備え、減速機８の出力軸にロータリージョイント９を介して回転盤５が連結され、水冷モータ７の駆動により減速機８を介して回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１が回転駆動される。
【００２２】
固定掘削ビット１０は、回転盤５の推進方向の先端面の中心部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の内側固定掘削ビット１０ａと、回転盤５の推進方向の先端面の周縁部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の外側固定掘削ビット１０ｂとを備え、この内側固定掘削ビット１０ａと外側固定掘削ビット１０ｂとの協働により、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤が掘削される。
【００２３】
拡縮掘削ビット１１は、回転盤５の外周部の２箇所に回転盤５の中心を中心として対向配置され、回転盤５の内部に設けられている拡縮手段１２の作動により回転盤５の半径方向に拡縮可能に構成されている。
【００２４】
拡縮手段１２は、回転盤５の半径方向に往復動可能な駆動部１３ａを有する拡縮ジャッキ１３と、拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａの先端に取り付けられるビット取付け部１３ｂと、拡縮ジャッキ１３を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、ビット取付け部１３ｂに拡縮掘削ビット１１が取り付けられる。
【００２５】
拡縮掘削ビット１１は、表面に複数の刃部を有する略円盤状をなすものであって、回転盤５の外周部に設けられている円形状の支持孔５ａ内に拡縮可能に支持され、この支持孔５ａ内に全体が収納される収納位置と、この支持孔５ａから表面部が突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００２６】
この場合、拡縮掘削ビット１１と回転盤５の支持孔５ａとの隙間は、拡縮掘削ビット１１の拡縮を許容し、土砂は破砕粉等の噛み込みを阻止する微少寸法に設定され、この隙間によって土砂や破砕粉等が拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａに噛み込むのが防止される。
【００２７】
拡縮ジャッキ１３の作動によって拡縮掘削ビット１１を突出位置に位置決めし、この状態で回転盤５を回転駆動させることにより回転盤５と拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動し、回転盤５の外周面よりも外方の地盤が掘削され、又は地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物が破砕される。
【００２８】
回転盤５には、回転盤５を推進方向（厚み方向）に貫通する貫通孔５ｂが複数箇所に設けられ、この貫通孔５ｂを介して固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することによって生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、先導体ケーシング４の内部に配置されている排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００２９】
回転盤５の推進方向の後端面と先導体ケーシング４の推進方向の先端面との間には所定の隙間１４が設けられ、この隙間１４を介して拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することにより生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００３０】
この場合、隙間１４に臨む先導体ケーシング４の内周面の部分及び回転盤５の後端面の部分には、隙間１４を入口側から出口側に向かって順次狭くするクラッシャー部１４ａが設けられ、このクラッシャー部１４ａにより土砂や破砕粉等が更に細かく砕かれて先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して発進立坑側に排出される。
【００３１】
保持体１５は、図５〜図７に示すように、円筒状の保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能なクランプ１７と、保持体ケーシング１６の内部に設けられて、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とを備え、図１及び図２に示すように、保持体ケーシング１６の掘進方向の先端が先導体ケーシング４の掘進方向の後端にねじによって連結される。
【００３２】
クランプ１７は、保持体ケーシング１６の外周部に９０度間隔ごとに４箇所に設けられ、表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる収納位置と、表面が保持体ケーシング１６の外周面から外方に所定量突出する突出位置との間を拡縮可能に構成され、拡縮手段１８の作動により拡縮して収納位置と突出位置との間を往復動する。
【００３３】
クランプ１７は、円弧板状をなすものであって、収納位置に位置決めされた状態で表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる曲率の曲面に形成される。クランプ１７の表面にはローレット加工等によって凹凸部１７ａが設けられ、この凹凸部１７ａによってクランプ１７の表面を埋設管２５の内面に当接させた際に両者間の摩擦力が高められ、保持体１５及び先導体３が埋設管２５に対して相対的に回転するのが阻止される。
【００３４】
拡縮手段１８は、拡縮ジャッキ１９と、拡縮ジャッキ１９の駆動部１９ａの先端に設けられるクランプ取付け部１９ｂと、拡縮ジャッキ１９を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、駆動源によって拡縮ジャッキ１９を駆動させることにより駆動部１９ａと一体にクランプ１７が拡縮し、クランプ１７が収納位置と突出位置との間を往復動し、突出位置でクランプ１７の表面が埋設管２５の内面に当接し、収納位置でクランプ１７の表面が埋設管２５の内面から離間する。
【００３５】
そして、上記のように構成した本実施の形態による掘進機１を用いて地盤を掘進しながら埋設管２５を圧入するには、地盤に設けた発進立坑の底部に推進装置を設置し、推進装置の推進架台に掘削装置２及び埋設管２５をセットする。この場合、予め埋設管２５の内部に掘削装置２の先導体３及び保持体１５を組み込んでおく。
【００３６】
そして、保持体１５の拡縮ジャッキ１９を作動させてクランプ１７を埋設管２５の内面に当接させ、保持体１５を介して先導体３を埋設管２５の内面側に保持し、先導体３の回転盤５の回転時に先導体ケーシング４が埋設管２５に対して相対的に回転するのを阻止する。
【００３７】
そして、先導体３の水冷モータ７を作動させて回転盤５と一体に固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させ、この状態で推進装置の推進ジャッキを作動させて埋設管２５と一体に掘削装置２を地盤に設けた到達立坑に向けて推進させ、固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）と拡縮掘削ビット１１との協働により地盤を掘進しながら埋設管２５を地盤に圧入していく。
【００３８】
この場合、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤を掘削することによって生じた土砂等は回転盤５の貫通孔５ｂを介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。または、回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４内に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００３９】
また、地盤の状況に応じて拡縮掘削ビット１１を拡縮ジャッキ１３の作動により拡縮させ、回転盤５の外周面よりも半径方向の外方の地盤を掘削し、又はその地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物を破砕する。この際に生じる土砂や破砕粉等は回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００４０】
そして、上記のように掘削装置２により地盤を掘進しながら、埋設管２５を順次継ぎ足して地盤に圧入していくことにより、発進立坑と到達立坑との間の地盤に全長に亘って埋設管２５を埋設することができ、その部分に一連の管路を構築することができる。上記のようにして掘進装置により地盤を掘進しながら、埋設管を順次継ぎ足していくことにより、発進立坑と到達立坑との間に埋設管を埋設することができ、その部分に一連の埋設管からなる管路を構築することができる。
【００４１】
上記のように構成した本実施の形態による掘進機１にあっては、掘削装置２の保持体１５に拡縮可能にクランプ１７を設けて、クランプ１７を拡縮させて埋設管２５の内面に当接させることにより、保持体１５を介して先導体３を埋設管２５に保持するように構成したので、先導体３の回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させる場合に、内部に回転盤５の駆動手段６（水冷モータ７、減速機８等）が設けられている先導体ケーシング４が埋設管２５に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段６による駆動力を回転盤５に確実に伝達させることができ、効率よく地盤を掘進して地盤に埋設管２５を圧入することができる。
【００４２】
また、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６（水冷モータ７、減速機８等）は先導体ケーシング４の内部に設けられ、駆動手段６と回転盤５との間の距離が短く設定されているので、回転盤５を回転駆動させる際に芯振れが生じるようなことはなく、構築する管路の長さが長い場合であっても十分に対応することができる。
【００４３】
なお、前記の説明においては、回転盤５の掘進方向の先端面に４つの固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）を設け、回転盤５の外周部に２つの拡縮掘削ビット１１を設けたが、回転盤５の先端面に３つ以下の固定掘削ビット１０を設け、回転盤５の外周部に１つ又は３つ以上の拡縮掘削ビット１１を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による掘進機の一実施の形態を示した概略図であって、掘削装置の先導体の縦断面図である。
【図２】図１に示すものの左側面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図３の左側面図である。
【図５】掘削装置の保持体の平面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 掘進機
２ 掘削装置
３ 先導体
４ 先導体ケーシング
５ 回転盤
５ａ 支持孔
５ｂ 貫通孔
６ 駆動手段
７ 水冷モータ
８ 減速機
９ ロータリージョイント
１０ 固定掘削ビット
１０ａ 内側固定掘削ビット
１０ｂ 外側固定掘削ビット
１１ 拡縮掘削ビット
１２ 拡縮手段
１３ 拡縮ジャッキ
１３ａ 駆動部
１３ｂ ビット取付け部
１４ 隙間
１４ａ クラッシャー部
１５ 保持体
１６ 保持体ケーシング
１７ クランプ
１７ａ 凹凸部
１８ 拡縮手段
１９ 拡縮ジャッキ
１９ａ 駆動部
１９ｂ クランプ取付け部
２０ 排出管
２５ 埋設管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘進機に関し、特に、地盤を掘進しながら埋設管を圧入し、地盤に埋設管による管路を形成するのに有効な掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に埋設管を圧入して管路を構築する工法には種々のタイプのものがあり、例えば、特許文献１には、管路の始端に対応する地盤の部分に発進立坑を設け、終端に対応する地盤の部分に到達立坑を設け、発進立坑内に掘進機を設置し、掘進機の作動により地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら推進管（埋設管）を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築するように構成した工法が開示されている。
【０００３】
この場合、掘進機は、油圧シリンダ等からなる推進装置と、推進管内に設けられる内管と、内管の先端部に設けられる掘削ビットと、内管を回転駆動させる駆動手段とからなる掘削装置とを備えており、この推進装置を発進立坑の内部に設置し、推進装置に推進管の基端を連結し、推進装置と掘削装置との協働により、地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら埋設管を圧入することで、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築することができるものである。
【特許文献１】特開平７−２９３１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような構成の掘進機にあっては、内管を回転駆動させる駆動手段が発進立坑内の推進装置に設けられているため、構築する管路の長さが長くなった場合に、それに追従して内管の長さも長くしなければならず、そのため、内管が回転時に芯振れを起こしてしまい、管路の構築精度が大幅に低下してしまう。
【０００５】
このような問題に対処するために、推進管の内面に反力をとることによって内管を推進管に保持し、内管の芯振れを防止する方法も提案されているが、反力をとる部分の構造が複雑であるために設備費が高くつき、工費が高くつくことになる。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、構築する管路の長さが長くなっても、精度よく管路を構築することができるとともに、設備費を安く抑えることができて、工費を削減することができる掘進機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】
【０００７】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、地盤を掘進しながら埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を形成する掘進機であって、前記埋設管内に設けられる先導体と保持体とからなる掘削装置と、前記掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体は、先導体ケーシングと、該先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、該回転盤を回転駆動させる駆動手段と、前記回転盤に設けられて前記回転盤と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビットとからなり、前記保持体は、前記先導体ケーシングの推進方向の後端に連結される保持体ケーシングと、該保持体ケーシングの外周部に設けられて、前記回転盤の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に前記埋設管の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプと、該クランプを拡縮させる拡縮手段とからなることを特徴とする。
【０００８】
本発明による掘進機によれば、保持体の拡縮手段を作動させて、クランプを埋設管の内面に当接させることにより、保持体を介して先導体が埋設管に保持され、この状態で推進装置によって掘削装置に推進力を付与し、駆動手段を作動させて回転盤を回転駆動させることにより、回転盤と掘削ビットとが一体に回転駆動し、地盤が掘進されながら地盤に埋設管が圧入されることになる。
この場合、保持体のクランプを埋設管の内面に当接させることにより先導体が埋設管に保持されているので、先導体の回転盤が回転駆動する際に先導体ケーシングが埋設管に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段の駆動力を回転盤に効率よく伝達させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘進機であって、前記保持体の拡縮手段は、前記保持体ケーシングに設けられて、前記回転盤の半径方向に往復動可能な駆動部を有する拡縮ジャッキと、該拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、該拡縮ジャッキの駆動部に前記クランプが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明による掘進機によれば、駆動源の作動によって拡縮ジャッキを作動させることにより、拡縮ジャッキの駆動部に設けられているクランプが拡縮して回転盤の半径方向に往復動し、クランプの表面が埋設管の内面に当接し、又は埋設管の内面から離間することになり、当接時にクランプを介して保持体が埋設管に保持され、保持体を介して先導体が埋設管に保持されることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の掘進機であって、前記クランプの表面には凹凸部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による掘進機によれば、クランプの表面に凹凸部により、クランプが埋設管の内面に当接した場合に、クランプと埋設管との間の摩擦力が高められ、保持体を介して先導体を埋設管の内面に確実に保持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明の掘進機によれば、保持体のクランプを埋設管の内面に当接させることで保持体を介して先導体が埋設管に保持されることになるので、先導体の回転盤が回転駆動する際に、先導体ケーシングが埋設管に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段による駆動力を回転盤に効率よく伝達させることができ、回転盤の掘削ビットにより地盤を効率よく掘進しながら地盤に埋設管を圧入することができ、所望の管路を効率よく構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７には、本発明による掘進機の一実施の形態が示されていて、この掘進機１は、地盤を掘進しながら地盤に埋設管２５を圧入し、地盤に埋設管２５による一連の管路を構築するのに有効なものであって、地盤を掘削する掘削装置２と、掘削装置２及び埋設管２５を推進させる推進装置（図示せず）とを備えている。
【００１５】
推進装置は、埋設管２５及び掘削装置２を推進させる機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、推進架台と、推進架台に設けられる推進ジャッキと、推進ジャッキを駆動させる油圧駆動源とを備えたものを使用することができる。
【００１６】
推進装置は、地盤に設けた発進立坑（図示せず）の底部に設置され、この状態で推進架台を埋設管２５及び掘削装置２をセットし、掘削装置２を作動させた状態で推進ジャッキにより埋設管２５及び掘削装置２に推進力を付与することにより、地盤に設けた到達立坑（図示せず）に向けて地盤を掘削しながら地盤に埋設管２５を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する埋設管による一連の管路を構築する。
【００１７】
掘削装置２は、埋設管２５内の推進方向の先端側に設けられる先導体３と、先導体３の推進方向の後端側に一体に連結されるとともに、先導体３を埋設管２５の内面側に保持し、先導体３の後述する回転盤５の回転時の反力をとる保持体１５とから構成されている。
【００１８】
先導体３は、図１〜図４に示すように、埋設管２５内に挿着される円筒状の先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、先導体ケーシング４内に設けられ、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な固定掘削ビット１０と拡縮掘削ビット１１とを備えている。
【００１９】
埋設管２５の内周面と先導体ケーシング４の外周面との間にはシール部材（図示せず）が介装され、このシール部材によって両者間がシールされ、地盤側から掘削装置２に作用する泥水等が両者間を介して発進立坑側に流入するのが防止される。
【００２０】
回転盤５は、先導体ケーシング４の外径と略同一径の円盤状をなすものであって、先導体ケーシング４内に設けられている駆動手段６に連結されて、駆動手段６の作動によって先導体ケーシング４の軸線周りに回転駆動するように構成され、この回転盤５と後述する固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動する。
【００２１】
駆動手段６は、先導体ケーシング４の内部に設けられる水冷モータ７と、水冷モータ７の出力軸に接続される減速機８とを備え、減速機８の出力軸にロータリージョイント９を介して回転盤５が連結され、水冷モータ７の駆動により減速機８を介して回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１が回転駆動される。
【００２２】
固定掘削ビット１０は、回転盤５の推進方向の先端面の中心部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の内側固定掘削ビット１０ａと、回転盤５の推進方向の先端面の周縁部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の外側固定掘削ビット１０ｂとを備え、この内側固定掘削ビット１０ａと外側固定掘削ビット１０ｂとの協働により、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤が掘削される。
【００２３】
拡縮掘削ビット１１は、回転盤５の外周部の２箇所に回転盤５の中心を中心として対向配置され、回転盤５の内部に設けられている拡縮手段１２の作動により回転盤５の半径方向に拡縮可能に構成されている。
【００２４】
拡縮手段１２は、回転盤５の半径方向に往復動可能な駆動部１３ａを有する拡縮ジャッキ１３と、拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａの先端に取り付けられるビット取付け部１３ｂと、拡縮ジャッキ１３を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、ビット取付け部１３ｂに拡縮掘削ビット１１が取り付けられる。
【００２５】
拡縮掘削ビット１１は、表面に複数の刃部を有する略円盤状をなすものであって、回転盤５の外周部に設けられている円形状の支持孔５ａ内に拡縮可能に支持され、この支持孔５ａ内に全体が収納される収納位置と、この支持孔５ａから表面部が突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００２６】
この場合、拡縮掘削ビット１１と回転盤５の支持孔５ａとの隙間は、拡縮掘削ビット１１の拡縮を許容し、土砂は破砕粉等の噛み込みを阻止する微少寸法に設定され、この隙間によって土砂や破砕粉等が拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａに噛み込むのが防止される。
【００２７】
拡縮ジャッキ１３の作動によって拡縮掘削ビット１１を突出位置に位置決めし、この状態で回転盤５を回転駆動させることにより回転盤５と拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動し、回転盤５の外周面よりも外方の地盤が掘削され、又は地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物が破砕される。
【００２８】
回転盤５には、回転盤５を推進方向（厚み方向）に貫通する貫通孔５ｂが複数箇所に設けられ、この貫通孔５ｂを介して固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することによって生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、先導体ケーシング４の内部に配置されている排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００２９】
回転盤５の推進方向の後端面と先導体ケーシング４の推進方向の先端面との間には所定の隙間１４が設けられ、この隙間１４を介して拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することにより生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００３０】
この場合、隙間１４に臨む先導体ケーシング４の内周面の部分及び回転盤５の後端面の部分には、隙間１４を入口側から出口側に向かって順次狭くするクラッシャー部１４ａが設けられ、このクラッシャー部１４ａにより土砂や破砕粉等が更に細かく砕かれて先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して発進立坑側に排出される。
【００３１】
保持体１５は、図５〜図７に示すように、円筒状の保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能なクランプ１７と、保持体ケーシング１６の内部に設けられて、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とを備え、図１及び図２に示すように、保持体ケーシング１６の掘進方向の先端が先導体ケーシング４の掘進方向の後端にねじによって連結される。
【００３２】
クランプ１７は、保持体ケーシング１６の外周部に９０度間隔ごとに４箇所に設けられ、表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる収納位置と、表面が保持体ケーシング１６の外周面から外方に所定量突出する突出位置との間を拡縮可能に構成され、拡縮手段１８の作動により拡縮して収納位置と突出位置との間を往復動する。
【００３３】
クランプ１７は、円弧板状をなすものであって、収納位置に位置決めされた状態で表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる曲率の曲面に形成される。クランプ１７の表面にはローレット加工等によって凹凸部１７ａが設けられ、この凹凸部１７ａによってクランプ１７の表面を埋設管２５の内面に当接させた際に両者間の摩擦力が高められ、保持体１５及び先導体３が埋設管２５に対して相対的に回転するのが阻止される。
【００３４】
拡縮手段１８は、拡縮ジャッキ１９と、拡縮ジャッキ１９の駆動部１９ａの先端に設けられるクランプ取付け部１９ｂと、拡縮ジャッキ１９を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、駆動源によって拡縮ジャッキ１９を駆動させることにより駆動部１９ａと一体にクランプ１７が拡縮し、クランプ１７が収納位置と突出位置との間を往復動し、突出位置でクランプ１７の表面が埋設管２５の内面に当接し、収納位置でクランプ１７の表面が埋設管２５の内面から離間する。
【００３５】
そして、上記のように構成した本実施の形態による掘進機１を用いて地盤を掘進しながら埋設管２５を圧入するには、地盤に設けた発進立坑の底部に推進装置を設置し、推進装置の推進架台に掘削装置２及び埋設管２５をセットする。この場合、予め埋設管２５の内部に掘削装置２の先導体３及び保持体１５を組み込んでおく。
【００３６】
そして、保持体１５の拡縮ジャッキ１９を作動させてクランプ１７を埋設管２５の内面に当接させ、保持体１５を介して先導体３を埋設管２５の内面側に保持し、先導体３の回転盤５の回転時に先導体ケーシング４が埋設管２５に対して相対的に回転するのを阻止する。
【００３７】
そして、先導体３の水冷モータ７を作動させて回転盤５と一体に固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させ、この状態で推進装置の推進ジャッキを作動させて埋設管２５と一体に掘削装置２を地盤に設けた到達立坑に向けて推進させ、固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）と拡縮掘削ビット１１との協働により地盤を掘進しながら埋設管２５を地盤に圧入していく。
【００３８】
この場合、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤を掘削することによって生じた土砂等は回転盤５の貫通孔５ｂを介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。または、回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４内に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００３９】
また、地盤の状況に応じて拡縮掘削ビット１１を拡縮ジャッキ１３の作動により拡縮させ、回転盤５の外周面よりも半径方向の外方の地盤を掘削し、又はその地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物を破砕する。この際に生じる土砂や破砕粉等は回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管２０を介して真空吸引により発進立坑側に排出される。
【００４０】
そして、上記のように掘削装置２により地盤を掘進しながら、埋設管２５を順次継ぎ足して地盤に圧入していくことにより、発進立坑と到達立坑との間の地盤に全長に亘って埋設管２５を埋設することができ、その部分に一連の管路を構築することができる。上記のようにして掘進装置により地盤を掘進しながら、埋設管を順次継ぎ足していくことにより、発進立坑と到達立坑との間に埋設管を埋設することができ、その部分に一連の埋設管からなる管路を構築することができる。
【００４１】
上記のように構成した本実施の形態による掘進機１にあっては、掘削装置２の保持体１５に拡縮可能にクランプ１７を設けて、クランプ１７を拡縮させて埋設管２５の内面に当接させることにより、保持体１５を介して先導体３を埋設管２５に保持するように構成したので、先導体３の回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させる場合に、内部に回転盤５の駆動手段６（水冷モータ７、減速機８等）が設けられている先導体ケーシング４が埋設管２５に対して相対的に回転するようなことはなく、駆動手段６による駆動力を回転盤５に確実に伝達させることができ、効率よく地盤を掘進して地盤に埋設管２５を圧入することができる。
【００４２】
また、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６（水冷モータ７、減速機８等）は先導体ケーシング４の内部に設けられ、駆動手段６と回転盤５との間の距離が短く設定されているので、回転盤５を回転駆動させる際に芯振れが生じるようなことはなく、構築する管路の長さが長い場合であっても十分に対応することができる。
【００４３】
なお、前記の説明においては、回転盤５の掘進方向の先端面に４つの固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）を設け、回転盤５の外周部に２つの拡縮掘削ビット１１を設けたが、回転盤５の先端面に３つ以下の固定掘削ビット１０を設け、回転盤５の外周部に１つ又は３つ以上の拡縮掘削ビット１１を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による掘進機の一実施の形態を示した概略図であって、掘削装置の先導体の縦断面図である。
【図２】図１に示すものの左側面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図３の左側面図である。
【図５】掘削装置の保持体の平面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 掘進機
２ 掘削装置
３ 先導体
４ 先導体ケーシング
５ 回転盤
５ａ 支持孔
５ｂ 貫通孔
６ 駆動手段
７ 水冷モータ
８ 減速機
９ ロータリージョイント
１０ 固定掘削ビット
１０ａ 内側固定掘削ビット
１０ｂ 外側固定掘削ビット
１１ 拡縮掘削ビット
１２ 拡縮手段
１３ 拡縮ジャッキ
１３ａ 駆動部
１３ｂ ビット取付け部
１４ 隙間
１４ａ クラッシャー部
１５ 保持体
１６ 保持体ケーシング
１７ クランプ
１７ａ 凹凸部
１８ 拡縮手段
１９ 拡縮ジャッキ
１９ａ 駆動部
１９ｂ クランプ取付け部
２０ 排出管
２５ 埋設管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘進しながら埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を形成する掘進機であって、
前記埋設管内に設けられる先導体と保持体とからなる掘削装置と、
前記掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、
前記先導体は、先導体ケーシングと、該先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、該回転盤を回転駆動させる駆動手段と、前記回転盤に設けられて前記回転盤と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビットとからなり、
前記保持体は、前記先導体ケーシングの推進方向の後端に連結される保持体ケーシングと、該保持体ケーシングの外周部に設けられて、前記回転盤の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に前記埋設管の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプと、該クランプを拡縮させる拡縮手段とからなることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記保持体の拡縮手段は、前記保持体ケーシングに設けられて、前記回転盤の半径方向に往復動可能な駆動部を有する拡縮ジャッキと、該拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、該拡縮ジャッキの駆動部に前記クランプが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記クランプの表面には凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘進機。
【請求項１】
地盤を掘進しながら埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を形成する掘進機であって、
前記埋設管内に設けられる先導体と保持体とからなる掘削装置と、
前記掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、
前記先導体は、先導体ケーシングと、該先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、該回転盤を回転駆動させる駆動手段と、前記回転盤に設けられて前記回転盤と一体に回転可能な少なくとも１つの掘削ビットとからなり、
前記保持体は、前記先導体ケーシングの推進方向の後端に連結される保持体ケーシングと、該保持体ケーシングの外周部に設けられて、前記回転盤の半径方向に拡縮可能かつ拡縮時に前記埋設管の内面に当接離間可能な少なくとも２つのクランプと、該クランプを拡縮させる拡縮手段とからなることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記保持体の拡縮手段は、前記保持体ケーシングに設けられて、前記回転盤の半径方向に往復動可能な駆動部を有する拡縮ジャッキと、該拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、該拡縮ジャッキの駆動部に前記クランプが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記クランプの表面には凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘進機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−４６８０３（Ｐ２００９−４６８０３Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１０８０１（Ｐ２００７−２１０８０１）
【出願日】平成１９年８月１３日（２００７．８．１３）
【出願人】（５０４４２８７５１）株式会社トッケン (8)
【出願人】（５０７２７３２９７）トラストテック株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１３日（２００７．８．１３）
【出願人】（５０４４２８７５１）株式会社トッケン (8)
【出願人】（５０７２７３２９７）トラストテック株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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