掘進機
【課題】地中に推進管を埋設するために用いられる掘進機および方向修正装置の耐久性を向上する。
【解決手段】カッターヘッドを備えた先頭体と、本体と、先頭体を支持する方向修正装置とを備えており、方向修正装置は、掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、ジャッキシリンダは、本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、その前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、ジョイントは、その内面が、シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、ジョイントの内面とシリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、掘進機の先頭体を首振り自在に支持する。
【解決手段】カッターヘッドを備えた先頭体と、本体と、先頭体を支持する方向修正装置とを備えており、方向修正装置は、掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、ジャッキシリンダは、本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、その前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、ジョイントは、その内面が、シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、ジョイントの内面とシリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、掘進機の先頭体を首振り自在に支持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は掘進機に関する。特に、地中に推進管を埋設するために用いられる掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に推進管を埋設するための工法の一つとして推進工法が知られている。推進工法は、発進立坑から掘進機を導入し、掘進機を使用して水平方向や上下方向など、任意の方向にに掘削することで推進管を地中に埋設していく工法である。
【０００３】
掘進機は、地盤を掘削するためのビットを複数備えるカッターヘッドを先頭体に備えており、そのカッターヘッドを、掘進機内のモータおよび減速機で駆動させることによって、地盤を掘削する構造となっている。従来の掘進機の一例を特許文献１乃至特許文献５に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４６８０４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９１３８５号公報
【特許文献３】特開２０００−４５６８６号公報
【特許文献４】特開２００５−２１３７４９号公報
【特許文献５】特開２０００−２７４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
掘進機が掘削している掘削穴芯にずれが生じた場合、カッターヘッドを備えた先頭体の向きを調整することで掘削方向を調整している。これは、掘進機の先頭体を、本体に対して、任意の角度で傾けることで行う。具体的には、掘進機の本体内部に複数（好ましくは３本）の方向修正装置（ジャッキシリンダ）を備え、方向修正装置で先頭体を任意の角度に傾けている。しかしこの方向修正装置は、掘進機内のスペースの関係上、小型のものしかつけることができず、方向修正装置の支持ピンの破損が多い問題点がある。
【０００６】
また、先頭体と本体との間には伸縮管継手（ジャバラ）が用いられ、ジャバラにより先頭体と本体との間の継ぎ目からの泥土や泥水の浸入を防止するとともに、先頭体を支えている。しかし、先頭体を支持している伸縮管継手も、泥土や泥水などの圧力により、伸縮管継手が先頭体や本体の中に入り込み、噛み込んでしまうことで、伸縮管継手が破損してしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は上記課題に鑑み、耐久性の高い方向修正装置を備えた掘進機を発明した。また、方向修正装置とともに先頭体を支持している伸縮管継手により、先頭体と本体との間の継ぎ目を防護するのでなく、同等の技術的効果を発揮する異なる防護機構とすることによって、本体と先頭体との間の継ぎ目の防護機構の耐久性を高めることとした。
【０００８】
第１の発明は、カッターヘッドを備えた先頭体と本体とが分離可能な、地中を掘削する掘進機であって、前記掘進機は、前記先頭体と前記本体との間に前記先頭体を支持する方向修正装置を備えており、前記方向修正装置は、前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、前記ジャッキシリンダは、前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、前記ジョイントは、その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、掘進機である。
【０００９】
従来の掘進機の方向修正装置では、シリンダロッドの先端部とジョイントとが支持ピンで固定されている。従って、平面で力を受けていることとなる。しかし本発明のように構成した方向修正装置を備える掘進機では、シリンダロッドとジョイントとが球面または略球面で軸受けされることとなる。そのため、従来よりも耐久性が高い方向修正装置を構成することができる。
【００１０】
上述の発明において、前記ジャッキシリンダは、さらに、前記前端部前面に形成された孔に前記シリンダロッドを挿入しており、前記シリンダロッドを前記孔において前後に駆動させることで、前記シリンダロッドの露出部の長さを伸縮させる、掘進機のように構成しても良い。
【００１１】
シリンダロッドを前後方向に駆動させることで、先頭体の動きの自由度を高めることができる。
【００１２】
上述の発明において、前記掘進機は、さらに、前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近に、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設しており、前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、掘進機のように構成しても良い。
【００１３】
本発明のように構成することで、従来のように伸縮管継手を用いないので、伸縮管継手が破損する、噛み込んでしまうなどのトラブルを防止することができる。また、Ｏリングのみではなく、フリーリングをさらに設けることで、先頭体と本体との動きをより大きくすることができる。
【００１４】
上述のフリーリングは、以下のように周設することが好ましい。すなわち、前記フリーリングは、前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、掘進機であることが好ましい。
【００１５】
フリーリングが本体の外側面に密嵌ではなく緩嵌で周設されていることによって、 本体の外側面の溝部の底面とフリーリングとの間に間隙が設けられる。そのため、本体の外側面の溝部の側面に沿ってフリーリングが上下方向に移動可能となる。従って、単にＯリングを周設するよりも、先頭体の動きをより大きく吸収することが可能となる。
【００１６】
上述の発明における方向修正装置は、以下のように構成することができる。すなわち、先頭体と本体とが分離可能な掘進機で用いる方向修正装置であって、前記方向修正装置は、前記先頭体を支持するために、前記先頭体と本体との間に設置され、前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、前記ジャッキシリンダは、前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、前記ジョイントは、その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、掘進機で用いる方向修正装置のように構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の掘進機を用いることにより、従来と使用するスペースは変わらないものの、より耐久性の高い方向修正装置を構成することができる。また本体と先頭体との間の継ぎ目の防護機構の耐久性も、従来の伸縮管継手よりも高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】掘進機の外観斜視図である。
【図２】掘進機の使用状態における縦断面図である。
【図３】方向修正装置を模式的に示す図である。
【図４】方向修正装置のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】方向修正装置により先頭体が傾けられた状態を模式的に示す図である。
【図６】フリーリングとＯリングとを模式的に示す図である。
【図７】従来の方向修正装置を模式的に示す図である。
【図８】フリーリングとＯリングとを設けた部分の拡大図である。
【図９】掘進機を用いた地中の掘削の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の掘進機１を図面を用いて説明する。図１は本発明の掘進機１の外観の斜視図である。また掘進機１は、その後端部においてジョイント部材５と接続する。これを模式的に示すのが図２である。ジョイント部材５は推進管７内に載置されている。掘進機１が掘削を行うことで、そこに推進管７が埋設されていく。
【００２０】
推進管７には、たとえばコンクリート管、レジン管、ヒューム管、鋼製さや管、合成管などさまざまなものがあり、これらに限定されるものではなく、その目的に応じてさまざまな管を利用することができる。
【００２１】
掘進機１は、本体２と先頭体３とを少なくとも有している。本体２は先頭体３を支持するための方向修正装置４（後述）やモータなどを格納している前部と、バックアップ管である後部とが分離可能に連結して構成されていることが好ましいがそれに限定されない。本体２の前部と後部（バックアップ管）は、その内部に送泥管６１、排泥管６２などを備えている。また後部のバックアップ管は、その後端部に上述のジョイント部材５と接合するための後部フランジを有している。
【００２２】
先頭体３の前端部には、地盤を掘削するための複数のビット３２を有するカッターヘッド３１を備えている。このカッターヘッド３１は、モータと減速機により回転駆動し、カッターヘッド３１における複数のビット３２により地盤を掘削する。また、油圧ユニット１４が油圧ホースを通じて推進ジャッキ８に動力を与えることで、推進ジャッキ８が掘進機１または推進管７を後方から押圧し、推進管７を逐次、継ぎ足しながら地中に推進管７を埋設していく。なお掘進機１や推進管７を地中に埋設する際の発進立坑１０における発進坑１７には泥水などが発進立坑１０に流れ込まないように、止水処理が行われていることが好ましい。
【００２３】
また、掘削する地盤の種類などに応じてカッターヘッド３１の交換は可能であり、任意の構造のカッターヘッド３１を用いることができる。
【００２４】
掘進機１はその後端部においてジョイント部材５と接続する。また推進管７が複数埋設されている場合には進行方向側の推進管７に載置されているジョイント部材５の後端部と新たに埋設される推進管７に載置されているジョイント部材５の先端部とが互いに接続されることで連結している。
【００２５】
ジョイント部材５は推進管７内に載置される集合管であって、ジョイント部材５の送泥管６３、排泥管６４は、掘進機１内の送泥管６１や排泥管６２、発進立坑１０内の送泥管６５や排泥管６６、あるいは他のジョイント部材５の送泥管６３や排泥管６４などと接続している。
【００２６】
掘進機１は、発進立坑１０の送泥管６５、発進立坑１０のバイパス弁１３、ジョイント部材５の送泥管６３、掘進機１の送泥管６１を介して、泥水を掘進機１の内部に取り込む。そして掘進機１は、カッタービット３２が掘削した掘削土をその泥水に混入させる。掘削土を混入した泥水は、掘進機１の排泥管６２、ジョイント部材５の排泥管６４を介して、発進立坑１０の排泥管６６に送られる。そして掘削土が混入した泥水は、発進立坑１０の排泥管６６から発進立坑１０に設けられたバイパス弁１３を介して、排泥ポンプ１６により泥水処理機１２に送られる。泥水処理機１２では掘削土と泥水との分離処理がなされる。この分離処理後、送泥ポンプ１５により、再び、泥水が、発進立坑１０の送泥管６５、発進立坑１０のバイパス弁１３、ジョイント部材５の送泥管６３を介して掘進機１の送泥管６１に送られ、泥水に掘削土が泥水に混入される。これを繰り返すことで掘削土の排出を行う。図９に掘進機１を用いた地中の掘削の概要を示す。
【００２７】
なおバイパス弁１３は、送泥管６５と排泥管６６とをバイパスするための弁である。このようなバイパス弁１３は、掘進機１内の送泥管６１と排泥管６２にも備えていることが好ましい。
【００２８】
掘進機１の本体２の中心付近は中空状になっている。そしてモータよりも後方の中心付近に、発進立坑１０のベース面に設置された台に載置されたレーザトランシット８１から照射されるレーザ光を受光する受光部（レーザターゲット２１）を備えている。レーザトランシット８１から照射されるレーザ光をレーザターゲット２１で受光することによって、掘進機１の進行方向を確認することができる。なお受光状態をターゲットカメラと呼ばれる撮像装置で撮像し、その画像により掘進機１の進行方向を確認してもよい。
【００２９】
レーザターゲット２１でレーザ光を受光した情報や画像は、通信線などを介して操作盤１１に送られ、操作盤１１で進行方向を担当者が確認し、進行方向を制御することができる。たとえば操作盤１１で、先頭体３を傾ける方向の制御指示（たとえば先頭体３を傾ける角度、その角度で移動する距離などの情報）を入力すると、その制御指示が通信線を介して、操作盤１１から本体に送信されることで、当該制御指示に基づいて、方向修正装置４が先頭体３を傾ける制御を行う。
【００３０】
先頭体３にはカッターヘッド３１を回転駆動させるためのモータや減速機を備えている。そしてこの先頭体３を支持しているのが、方向修正装置４、フリーリング５０とＯリング５１である。
【００３１】
掘進機１の本体２と先頭体３とは分離可能である。そして掘進機１の先頭体３は、本体２の内側に設けられた方向修正装置４、フリーリング５０およびＯリング５１で首振り自在に支持されている。この方向修正装置４は、本体２の内側面の円周方向に沿って複数配置されていることがよく、好ましくは等間隔で３つの方向修正装置４により先頭体３を支持している。これを模式的に示すのが図４である。この方向修正装置４を駆動させることで、先頭体３のモータや減速機およびカッターヘッド３１を任意の角度に向けることができ、掘削方向の修正を行うことができる。図３に方向修正装置４の拡大図を示す。
【００３２】
図３（ａ）は方向修正装置４の縦断面図であり、図３（ｂ）は方向修正装置４を後方からみた背面図であり、図３（ｃ）は方向修正装置４を前方からみた正面図である。図３（ｄ）は方向修正装置４の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００３３】
方向修正装置４は、ジャッキシリンダ４１とジョイント４４とを有しており、ジャッキシリンダ４１は本体２に、ジョイント４４は先頭体３に設置されている。
【００３４】
掘進機１の先頭体３は、本体２に設けられた方向修正装置４におけるシリンダロッド４３を、先頭体３のジョイント４４の軸受４４１で受けることで支持されている。
【００３５】
方向修正装置４は、本体２の先端付近の内側面、先頭体３の後端付近に設置されており、好ましくは本体２の内側面の円周上に等間隔（たとえば１２０度の間隔）に複数（たとえば３つ）設置されている。
【００３６】
方向修正装置４の支持台４２は、本体２の先端付近の内側面にボルトや溶接などにより設置されている。この支持台４２に設けられた貫通孔と、ジャッキシリンダ４１の貫通孔とに軸４１１を挿通することで、軸４１１を中心にジャッキシリンダ４１が少なくとも上下方向に回転駆動可能である。ジャッキシリンダ４１は好ましくは円筒形状であるが、それ以外の形状であってもよい。
【００３７】
ジャッキシリンダ４１の前端部には、シリンダロッド４３が備えられている。従って、ジャッキシリンダ４１を上下方向に駆動させることで、ジャッキシリンダ４１の前端部にあるシリンダロッド４３を上下方向に向けることができる。なお、場合によっては、ジャッキシリンダ４１を上下方向のほか、左右方向、あるいは任意の方向に駆動可能としてもよい。この場合、軸４１１は図３（ａ）のように横側からではなく、縦側など任意の方向から挿通されていればよい。また軸４１１を貫通孔に一方向に通すのではなく、任意の形状（例えば球体状）の軸４１１を用いることができる。シリンダロッド４３の先端部４３１は、球体または略球体状（以下、本明細書では単に「球体」と記載するが、略球体も含まれる）に成形されている。
【００３８】
ジャッキシリンダ４１の前端部（縦断面に対して垂直方向の面）には、シリンダロッド４３を挿入するための孔が設けられており、その孔にシリンダロッド４３が挿入されている。これによって、ジャッキシリンダ４１内に備えられた油圧ジャッキなどによって、シリンダロッド４３を軸方向（掘進機１の進行方向）に対して前後に駆動させることができる。すなわちシリンダロッド４３をジャッキシリンダ４１に対して軸方向に前後に駆動させることで、シリンダロッド４３が露出している長さを調節することができる。これによってシリンダロッド４３の露出部の長さが伸縮されることとなる。
【００３９】
なお支持台４２は、通常状態（先頭体３に傾きがない状態）において、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体が本体２の先端部付近から若干、突出する程度の位置に設置されることが好ましい。
【００４０】
ジョイント４４は、本体２に設置されたシリンダロッド４３の先端部４３１の球体を受ける向きで設置されており、先頭体３の後端部付近にボルト４５により螺合されている。なおボルト４５以外の方法でジョイント４４が先頭体３に固定されていてもよい。
【００４１】
ジョイント４４の内面は凹面４４１（球面または略球面。以下同様）になっており、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体を嵌合することができる大きさの滑り軸受４４１となっている。つまりシリンダロッド４３の先端部４３１の球体の半径と、ジョイント４４の内側（軸受）の凹面４４１における半径とは同一（またはほぼ同一）となる。ジョイント４４は、上下方向または左右方向、あるいは掘進機１の進行方向に対して前後方向に２分割または所定数に分割され、一つのジョイント４４の内側（軸受）の面のうち、シリンダロッド４３と接する面は半球面となっている。そして上下、左右または前後のジョイント４４によってシリンダロッド４３の先端部４３１の球体を挟み込み固定する。これによって、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体をジョイント４４の内面の凹面４４１で受けることができる。そして、ジャッキシリンダ４１がシリンダロッド４３を任意の方向に向けた場合に、滑らかに軸受けすることとなる。
【００４２】
図５に先頭体３が方向修正装置４によって傾けられた場合を模式的に示す図である。先頭体３は、好ましくは３つの方向修正装置４によって傾けられるが、この場合、各方向修正装置４は、操作盤１１などからの先頭体３を傾ける方向の制御指示に基づいて、それぞれ、シリンダロッド４３を伸縮させ、あるいはジャッキシリンダ４１を上下させることによって、先頭体３を傾ける。この際に、どのような角度に傾けられても、シリンダロッド４３の先端部４３１が球体であり、それを受けるジョイント４４の内側が凹面４４１であることから、滑らかに軸受けを行うことができる。
【００４３】
なお耐久性の観点から方向修正装置４は鉄鋼製であることが好ましいが、それに限定されるものではなく、いかなる素材であってもよい。
【００４４】
従来の方向修正装置９を図７に示す。図７（ａ）は従来の方向修正装置９を掘進機に備えた場合の縦断面を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は従来の方向修正装置９の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００４５】
図７に示すように、従来の方向修正装置９では、支持台に首振り自在に取り付けられたジャッキシリンダ９１の前面先端部にシリンダロッド９２が備えられている。シリンダロッド９２の先端部９３には、支持ピン９４を挿通するための貫通孔が設けられている。また先頭体３の後端部にはジョイント９５が取り付けられており、シリンダロッド９２の先端部９３の貫通孔と同一の大きさの貫通孔が設けられている。そしてジョイント９５の貫通孔に適合する位置に、シリンダロッド９２の先端部９３の貫通孔を合わせ、そこに支持ピン９４を挿通することで、ジャッキシリンダ９１（シリンダロッド９２）とジョイント９５とを接合している。そのため、支持ピン９４を支点として先頭体３を傾けることができる。
【００４６】
シリンダロッド９２の先端部９３は支持ピン９４でジョイント９５に固定しているため、平面で負荷を受けていることとなる。そのため先頭体３を傾けた場合に、支持ピン９４に上下方向以外の負荷が発生する。また、上述のように、特に、掘進機１を発進した発進立坑１０に戻す場合には（掘進機１を後退させる場合には）、掘進機１や推進管７の外周抵抗、引っかかりなどが発生することから、大きな負荷が支持ピン９４にかかることによって、支持ピン９４が破損することがあった。
【００４７】
しかし本発明の方向修正装置４では、シリンダロッド４３の先端部４３１およびジョイント４４の凹面４４１はともに球面であることから、先頭体３が傾けられた場合の上下方向以外の負荷に対しても強い構造となる。また、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体およびジョイント４４の凹面４４１は、シリンダロッド４３よりも大きく形成されていることから、従来の方向修正装置９における支持ピン９４よりも大きな面で負荷を受けることができる。従って、従来の方向修正装置９よりも大きな負荷に耐えられることとなる。
【００４８】
また本体２と先頭体３との継ぎ目では、本体２の先端付近の外側面の直径は、先頭体３の後端付近の内側面の直径より若干、小さくなっている。これは、先頭体３が方向修正装置４で首振り自在に支持されており、先頭体３の方向を調整することができるようにするためである（本体２の先端付近は、先頭体３の後端の内側に位置する）。そのため、先頭体３と本体２との間の継ぎ目から、そのままでは泥土や泥水などが浸入する。それを従来は、本体２と先頭体３との間に伸縮管継手９６を用いることで防止している。
【００４９】
そこで本発明の掘進機１では、伸縮管継手９６に代えて、フリーリング５０とＯリング５１とにより同様の技術的効果を発揮する構成とする。フリーリング５０とＯリング５１とを模式的に示すのが図６である。
【００５０】
本体２の外側面における先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に、断面が凹字状のフリーリング５０を円周方向に配設する。なおこの際に、フリーリング５０の溝部に、Ｏリング５１が外接するように取り付ける。また、Ｏリング５１はフリーリング５０の溝部から突設させる大きさとする。つまりＯリング５１の断面の直径は、フリーリング５０の溝部の深さよりも大きくなる。また、溝部に密嵌する大きさ（Ｏリング５１がフリーリング５０の溝部に密着して嵌る大きさ）とすることが好ましいが、緩嵌であってもよい。
【００５１】
なおフリーリング５０は、本体２の外側面において、先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に周設されるが、その外側面には溝部５２が形成され、そこにフリーリング５０が周設されることが好ましい。この場合、外側面の溝部５２にフリーリング５０が密嵌（溝部５２にフリーリング５０が密着して嵌合している）していても良いし、溝部５２の底面とフリーリング５０との間に間隙がある緩嵌（溝部５２とフリーリング５０との間に若干の（あるいはわずかな）間隙があり、本体２の外側面の溝部５２の側面に沿って、フリーリング５０が上下方向に移動可能に嵌合している）であってもよい。この間隙により、フリーリング５０が溝部５２の側面に沿って上下方向に移動可能となる。そして、フリーリング５０が本体２の外側面の溝部５２において若干、上下方向に移動することができるので、先頭体３の動きが大きくなっても吸収することができる。なお、緩嵌である場合には、その溝部５２の周辺付近（例えば溝部５２の、本体２の後端部よりの側面（図８の位置など）にシーリング５３を施すことが好ましい。これは、溝部５２を介した泥水等の進入を防止するためである。
【００５２】
なお本体２の外側面の溝部５２の深さｄは、フリーリング５０にＯリング５１を嵌合した場合の高さｈ（フリーリング５０の底面の厚さとＯリング５１の断面の直径との合計）と同じまたはそれよりも浅いことが好ましい。これを模式的に示すのが図８である。なお図８は、フリーリング５０が周設される位置の２箇所の本体２の外側面付近をそれぞれ拡大した図である。図８の上方に位置するフリーリング５０とＯリング５１と、図８の下方に位置するフリーリング５０とＯリング５１とは、本体２の断面の中心に対して１８０度の位置関係にある２箇所である。従って図８の上方と図８の下方とでは、本体２の断面を円周とした場合、その直径と円周とが接する２点における本体２の外側面付近の拡大図である。
【００５３】
またフリーリング５０の直径（内径）をＲ、本体２の外側面（フリーリング５０を取り付ける位置の外側面）の直径をＲ１、フリーリング５０を周設する溝部５２の深さをｄとした場合、フリーリング５０の直径Ｒの最大値Ｒｍａｘは本体２に溝部５２を設けない場合（ｄ＝０）であり（つまり溝部５２を設けずにフリーリング５０を取り付ける場合）、Ｒｍａｘ＝Ｒ１となる。また、フリーリング５０の直径Ｒの最小値Ｒｍｉｎは溝部５２にフリーリング５０を密嵌させる場合であって、Ｒｍｉｎ＝Ｒ１−２ｄとなる。すなわちフリーリング５０の直径Ｒは、Ｒ１−２ｄ≦Ｒ≦Ｒ１となる。
【００５４】
図２および図３ではＯリング５１とフリーリング５０とを設けた掘進機１を示す。図８の拡大図では、本体２の外側面の溝部５２とフリーリング５０とが緩嵌の場合を示している。
【００５５】
また本体２の、先頭体３との継ぎ目の外側面に固定したフリーリング５０の溝部にＯリング５１を外接させた状態の大きさ（直径）が、先頭体３の内側面の大きさ（直径）と同一または多少大きくなるようにする。これによって、Ｏリング５１と先頭体３の内側面とを密着させることができ、先頭体３と本体２との間の継ぎ目からの泥土や泥水の侵入を防止することができる。また、フリーリング５０、Ｏリング５１によって、先頭体３の伸びや傾きを吸収することができるので、先頭体３が方向修正装置４によって傾けられても、それを吸収することができる。
【００５６】
一般的に、継手を構成する場合、Ｏリングのみで構成することがある。しかし掘進機１の先頭体３の動きは大きいので、Ｏリングだけでは掘進機１の先頭体３の動きを吸収することができない。そのため、先頭体３の動きの幅が小さくならざるを得ない。そこでＯリング５１に外接するフリーリング５０を本体２の外側面の溝部５２に緩嵌で周設することによって、先頭体３の動きをより大きく吸収することができるように構成している。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の掘進機１を用いることにより、従来と使用するスペースは変わらないものの、より耐久性の高い方向修正装置４を構成することができる。また本体２と先頭体３との間の継ぎ目の防護機構の耐久性も、従来の伸縮管継手よりも高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１：掘進機
２：本体
３：先頭体
４：方向修正装置
５：ジョイント部材
６：掘進機内の送排泥管
７：推進管
８：推進ジャッキ
９：従来の方向修正装置
１０：発進立坑
１１：操作盤
１２：泥水処理機
１３：バイパス弁
１４：油圧ユニット
１５：送泥ポンプ
１６：排泥ポンプ
１７：発進坑
２１：レーザターゲット
３１：カッターヘッド
３２：ビット
４１：ジャッキシリンダ
４１１：軸
４２：支持台
４３：シリンダロッド
４３１：シリンダロッドの先端部
４４：ジョイント
４４１：軸受
４５：ボルト
５０：フリーリング
５１：Ｏリング
５２：本体の外側面の溝部
５３：溝部のシーリング
６１：掘進機内の送泥管
６２：掘進機内の排泥管
６３：ジョイント部材内の送泥管
６４：ジョイント部材内の排泥管
６５：発進立坑内の送泥管
６６：発進立坑内の排泥管
８１：レーザトランシット
９１：従来の方向修正装置のジャッキシリンダ
９２：従来の方向修正装置のシリンダロッド
９３：従来の方向修正装置のシリンダロッドの先端部
９４：従来の方向修正装置の支持ピン
９５：従来の方向修正装置のジョイント
９６：伸縮管継手
【技術分野】
【０００１】
本発明は掘進機に関する。特に、地中に推進管を埋設するために用いられる掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に推進管を埋設するための工法の一つとして推進工法が知られている。推進工法は、発進立坑から掘進機を導入し、掘進機を使用して水平方向や上下方向など、任意の方向にに掘削することで推進管を地中に埋設していく工法である。
【０００３】
掘進機は、地盤を掘削するためのビットを複数備えるカッターヘッドを先頭体に備えており、そのカッターヘッドを、掘進機内のモータおよび減速機で駆動させることによって、地盤を掘削する構造となっている。従来の掘進機の一例を特許文献１乃至特許文献５に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４６８０４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９１３８５号公報
【特許文献３】特開２０００−４５６８６号公報
【特許文献４】特開２００５−２１３７４９号公報
【特許文献５】特開２０００−２７４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
掘進機が掘削している掘削穴芯にずれが生じた場合、カッターヘッドを備えた先頭体の向きを調整することで掘削方向を調整している。これは、掘進機の先頭体を、本体に対して、任意の角度で傾けることで行う。具体的には、掘進機の本体内部に複数（好ましくは３本）の方向修正装置（ジャッキシリンダ）を備え、方向修正装置で先頭体を任意の角度に傾けている。しかしこの方向修正装置は、掘進機内のスペースの関係上、小型のものしかつけることができず、方向修正装置の支持ピンの破損が多い問題点がある。
【０００６】
また、先頭体と本体との間には伸縮管継手（ジャバラ）が用いられ、ジャバラにより先頭体と本体との間の継ぎ目からの泥土や泥水の浸入を防止するとともに、先頭体を支えている。しかし、先頭体を支持している伸縮管継手も、泥土や泥水などの圧力により、伸縮管継手が先頭体や本体の中に入り込み、噛み込んでしまうことで、伸縮管継手が破損してしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は上記課題に鑑み、耐久性の高い方向修正装置を備えた掘進機を発明した。また、方向修正装置とともに先頭体を支持している伸縮管継手により、先頭体と本体との間の継ぎ目を防護するのでなく、同等の技術的効果を発揮する異なる防護機構とすることによって、本体と先頭体との間の継ぎ目の防護機構の耐久性を高めることとした。
【０００８】
第１の発明は、カッターヘッドを備えた先頭体と本体とが分離可能な、地中を掘削する掘進機であって、前記掘進機は、前記先頭体と前記本体との間に前記先頭体を支持する方向修正装置を備えており、前記方向修正装置は、前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、前記ジャッキシリンダは、前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、前記ジョイントは、その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、掘進機である。
【０００９】
従来の掘進機の方向修正装置では、シリンダロッドの先端部とジョイントとが支持ピンで固定されている。従って、平面で力を受けていることとなる。しかし本発明のように構成した方向修正装置を備える掘進機では、シリンダロッドとジョイントとが球面または略球面で軸受けされることとなる。そのため、従来よりも耐久性が高い方向修正装置を構成することができる。
【００１０】
上述の発明において、前記ジャッキシリンダは、さらに、前記前端部前面に形成された孔に前記シリンダロッドを挿入しており、前記シリンダロッドを前記孔において前後に駆動させることで、前記シリンダロッドの露出部の長さを伸縮させる、掘進機のように構成しても良い。
【００１１】
シリンダロッドを前後方向に駆動させることで、先頭体の動きの自由度を高めることができる。
【００１２】
上述の発明において、前記掘進機は、さらに、前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近に、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設しており、前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、掘進機のように構成しても良い。
【００１３】
本発明のように構成することで、従来のように伸縮管継手を用いないので、伸縮管継手が破損する、噛み込んでしまうなどのトラブルを防止することができる。また、Ｏリングのみではなく、フリーリングをさらに設けることで、先頭体と本体との動きをより大きくすることができる。
【００１４】
上述のフリーリングは、以下のように周設することが好ましい。すなわち、前記フリーリングは、前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、掘進機であることが好ましい。
【００１５】
フリーリングが本体の外側面に密嵌ではなく緩嵌で周設されていることによって、 本体の外側面の溝部の底面とフリーリングとの間に間隙が設けられる。そのため、本体の外側面の溝部の側面に沿ってフリーリングが上下方向に移動可能となる。従って、単にＯリングを周設するよりも、先頭体の動きをより大きく吸収することが可能となる。
【００１６】
上述の発明における方向修正装置は、以下のように構成することができる。すなわち、先頭体と本体とが分離可能な掘進機で用いる方向修正装置であって、前記方向修正装置は、前記先頭体を支持するために、前記先頭体と本体との間に設置され、前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、前記ジャッキシリンダは、前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、前記ジョイントは、その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、掘進機で用いる方向修正装置のように構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の掘進機を用いることにより、従来と使用するスペースは変わらないものの、より耐久性の高い方向修正装置を構成することができる。また本体と先頭体との間の継ぎ目の防護機構の耐久性も、従来の伸縮管継手よりも高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】掘進機の外観斜視図である。
【図２】掘進機の使用状態における縦断面図である。
【図３】方向修正装置を模式的に示す図である。
【図４】方向修正装置のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】方向修正装置により先頭体が傾けられた状態を模式的に示す図である。
【図６】フリーリングとＯリングとを模式的に示す図である。
【図７】従来の方向修正装置を模式的に示す図である。
【図８】フリーリングとＯリングとを設けた部分の拡大図である。
【図９】掘進機を用いた地中の掘削の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の掘進機１を図面を用いて説明する。図１は本発明の掘進機１の外観の斜視図である。また掘進機１は、その後端部においてジョイント部材５と接続する。これを模式的に示すのが図２である。ジョイント部材５は推進管７内に載置されている。掘進機１が掘削を行うことで、そこに推進管７が埋設されていく。
【００２０】
推進管７には、たとえばコンクリート管、レジン管、ヒューム管、鋼製さや管、合成管などさまざまなものがあり、これらに限定されるものではなく、その目的に応じてさまざまな管を利用することができる。
【００２１】
掘進機１は、本体２と先頭体３とを少なくとも有している。本体２は先頭体３を支持するための方向修正装置４（後述）やモータなどを格納している前部と、バックアップ管である後部とが分離可能に連結して構成されていることが好ましいがそれに限定されない。本体２の前部と後部（バックアップ管）は、その内部に送泥管６１、排泥管６２などを備えている。また後部のバックアップ管は、その後端部に上述のジョイント部材５と接合するための後部フランジを有している。
【００２２】
先頭体３の前端部には、地盤を掘削するための複数のビット３２を有するカッターヘッド３１を備えている。このカッターヘッド３１は、モータと減速機により回転駆動し、カッターヘッド３１における複数のビット３２により地盤を掘削する。また、油圧ユニット１４が油圧ホースを通じて推進ジャッキ８に動力を与えることで、推進ジャッキ８が掘進機１または推進管７を後方から押圧し、推進管７を逐次、継ぎ足しながら地中に推進管７を埋設していく。なお掘進機１や推進管７を地中に埋設する際の発進立坑１０における発進坑１７には泥水などが発進立坑１０に流れ込まないように、止水処理が行われていることが好ましい。
【００２３】
また、掘削する地盤の種類などに応じてカッターヘッド３１の交換は可能であり、任意の構造のカッターヘッド３１を用いることができる。
【００２４】
掘進機１はその後端部においてジョイント部材５と接続する。また推進管７が複数埋設されている場合には進行方向側の推進管７に載置されているジョイント部材５の後端部と新たに埋設される推進管７に載置されているジョイント部材５の先端部とが互いに接続されることで連結している。
【００２５】
ジョイント部材５は推進管７内に載置される集合管であって、ジョイント部材５の送泥管６３、排泥管６４は、掘進機１内の送泥管６１や排泥管６２、発進立坑１０内の送泥管６５や排泥管６６、あるいは他のジョイント部材５の送泥管６３や排泥管６４などと接続している。
【００２６】
掘進機１は、発進立坑１０の送泥管６５、発進立坑１０のバイパス弁１３、ジョイント部材５の送泥管６３、掘進機１の送泥管６１を介して、泥水を掘進機１の内部に取り込む。そして掘進機１は、カッタービット３２が掘削した掘削土をその泥水に混入させる。掘削土を混入した泥水は、掘進機１の排泥管６２、ジョイント部材５の排泥管６４を介して、発進立坑１０の排泥管６６に送られる。そして掘削土が混入した泥水は、発進立坑１０の排泥管６６から発進立坑１０に設けられたバイパス弁１３を介して、排泥ポンプ１６により泥水処理機１２に送られる。泥水処理機１２では掘削土と泥水との分離処理がなされる。この分離処理後、送泥ポンプ１５により、再び、泥水が、発進立坑１０の送泥管６５、発進立坑１０のバイパス弁１３、ジョイント部材５の送泥管６３を介して掘進機１の送泥管６１に送られ、泥水に掘削土が泥水に混入される。これを繰り返すことで掘削土の排出を行う。図９に掘進機１を用いた地中の掘削の概要を示す。
【００２７】
なおバイパス弁１３は、送泥管６５と排泥管６６とをバイパスするための弁である。このようなバイパス弁１３は、掘進機１内の送泥管６１と排泥管６２にも備えていることが好ましい。
【００２８】
掘進機１の本体２の中心付近は中空状になっている。そしてモータよりも後方の中心付近に、発進立坑１０のベース面に設置された台に載置されたレーザトランシット８１から照射されるレーザ光を受光する受光部（レーザターゲット２１）を備えている。レーザトランシット８１から照射されるレーザ光をレーザターゲット２１で受光することによって、掘進機１の進行方向を確認することができる。なお受光状態をターゲットカメラと呼ばれる撮像装置で撮像し、その画像により掘進機１の進行方向を確認してもよい。
【００２９】
レーザターゲット２１でレーザ光を受光した情報や画像は、通信線などを介して操作盤１１に送られ、操作盤１１で進行方向を担当者が確認し、進行方向を制御することができる。たとえば操作盤１１で、先頭体３を傾ける方向の制御指示（たとえば先頭体３を傾ける角度、その角度で移動する距離などの情報）を入力すると、その制御指示が通信線を介して、操作盤１１から本体に送信されることで、当該制御指示に基づいて、方向修正装置４が先頭体３を傾ける制御を行う。
【００３０】
先頭体３にはカッターヘッド３１を回転駆動させるためのモータや減速機を備えている。そしてこの先頭体３を支持しているのが、方向修正装置４、フリーリング５０とＯリング５１である。
【００３１】
掘進機１の本体２と先頭体３とは分離可能である。そして掘進機１の先頭体３は、本体２の内側に設けられた方向修正装置４、フリーリング５０およびＯリング５１で首振り自在に支持されている。この方向修正装置４は、本体２の内側面の円周方向に沿って複数配置されていることがよく、好ましくは等間隔で３つの方向修正装置４により先頭体３を支持している。これを模式的に示すのが図４である。この方向修正装置４を駆動させることで、先頭体３のモータや減速機およびカッターヘッド３１を任意の角度に向けることができ、掘削方向の修正を行うことができる。図３に方向修正装置４の拡大図を示す。
【００３２】
図３（ａ）は方向修正装置４の縦断面図であり、図３（ｂ）は方向修正装置４を後方からみた背面図であり、図３（ｃ）は方向修正装置４を前方からみた正面図である。図３（ｄ）は方向修正装置４の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００３３】
方向修正装置４は、ジャッキシリンダ４１とジョイント４４とを有しており、ジャッキシリンダ４１は本体２に、ジョイント４４は先頭体３に設置されている。
【００３４】
掘進機１の先頭体３は、本体２に設けられた方向修正装置４におけるシリンダロッド４３を、先頭体３のジョイント４４の軸受４４１で受けることで支持されている。
【００３５】
方向修正装置４は、本体２の先端付近の内側面、先頭体３の後端付近に設置されており、好ましくは本体２の内側面の円周上に等間隔（たとえば１２０度の間隔）に複数（たとえば３つ）設置されている。
【００３６】
方向修正装置４の支持台４２は、本体２の先端付近の内側面にボルトや溶接などにより設置されている。この支持台４２に設けられた貫通孔と、ジャッキシリンダ４１の貫通孔とに軸４１１を挿通することで、軸４１１を中心にジャッキシリンダ４１が少なくとも上下方向に回転駆動可能である。ジャッキシリンダ４１は好ましくは円筒形状であるが、それ以外の形状であってもよい。
【００３７】
ジャッキシリンダ４１の前端部には、シリンダロッド４３が備えられている。従って、ジャッキシリンダ４１を上下方向に駆動させることで、ジャッキシリンダ４１の前端部にあるシリンダロッド４３を上下方向に向けることができる。なお、場合によっては、ジャッキシリンダ４１を上下方向のほか、左右方向、あるいは任意の方向に駆動可能としてもよい。この場合、軸４１１は図３（ａ）のように横側からではなく、縦側など任意の方向から挿通されていればよい。また軸４１１を貫通孔に一方向に通すのではなく、任意の形状（例えば球体状）の軸４１１を用いることができる。シリンダロッド４３の先端部４３１は、球体または略球体状（以下、本明細書では単に「球体」と記載するが、略球体も含まれる）に成形されている。
【００３８】
ジャッキシリンダ４１の前端部（縦断面に対して垂直方向の面）には、シリンダロッド４３を挿入するための孔が設けられており、その孔にシリンダロッド４３が挿入されている。これによって、ジャッキシリンダ４１内に備えられた油圧ジャッキなどによって、シリンダロッド４３を軸方向（掘進機１の進行方向）に対して前後に駆動させることができる。すなわちシリンダロッド４３をジャッキシリンダ４１に対して軸方向に前後に駆動させることで、シリンダロッド４３が露出している長さを調節することができる。これによってシリンダロッド４３の露出部の長さが伸縮されることとなる。
【００３９】
なお支持台４２は、通常状態（先頭体３に傾きがない状態）において、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体が本体２の先端部付近から若干、突出する程度の位置に設置されることが好ましい。
【００４０】
ジョイント４４は、本体２に設置されたシリンダロッド４３の先端部４３１の球体を受ける向きで設置されており、先頭体３の後端部付近にボルト４５により螺合されている。なおボルト４５以外の方法でジョイント４４が先頭体３に固定されていてもよい。
【００４１】
ジョイント４４の内面は凹面４４１（球面または略球面。以下同様）になっており、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体を嵌合することができる大きさの滑り軸受４４１となっている。つまりシリンダロッド４３の先端部４３１の球体の半径と、ジョイント４４の内側（軸受）の凹面４４１における半径とは同一（またはほぼ同一）となる。ジョイント４４は、上下方向または左右方向、あるいは掘進機１の進行方向に対して前後方向に２分割または所定数に分割され、一つのジョイント４４の内側（軸受）の面のうち、シリンダロッド４３と接する面は半球面となっている。そして上下、左右または前後のジョイント４４によってシリンダロッド４３の先端部４３１の球体を挟み込み固定する。これによって、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体をジョイント４４の内面の凹面４４１で受けることができる。そして、ジャッキシリンダ４１がシリンダロッド４３を任意の方向に向けた場合に、滑らかに軸受けすることとなる。
【００４２】
図５に先頭体３が方向修正装置４によって傾けられた場合を模式的に示す図である。先頭体３は、好ましくは３つの方向修正装置４によって傾けられるが、この場合、各方向修正装置４は、操作盤１１などからの先頭体３を傾ける方向の制御指示に基づいて、それぞれ、シリンダロッド４３を伸縮させ、あるいはジャッキシリンダ４１を上下させることによって、先頭体３を傾ける。この際に、どのような角度に傾けられても、シリンダロッド４３の先端部４３１が球体であり、それを受けるジョイント４４の内側が凹面４４１であることから、滑らかに軸受けを行うことができる。
【００４３】
なお耐久性の観点から方向修正装置４は鉄鋼製であることが好ましいが、それに限定されるものではなく、いかなる素材であってもよい。
【００４４】
従来の方向修正装置９を図７に示す。図７（ａ）は従来の方向修正装置９を掘進機に備えた場合の縦断面を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は従来の方向修正装置９の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００４５】
図７に示すように、従来の方向修正装置９では、支持台に首振り自在に取り付けられたジャッキシリンダ９１の前面先端部にシリンダロッド９２が備えられている。シリンダロッド９２の先端部９３には、支持ピン９４を挿通するための貫通孔が設けられている。また先頭体３の後端部にはジョイント９５が取り付けられており、シリンダロッド９２の先端部９３の貫通孔と同一の大きさの貫通孔が設けられている。そしてジョイント９５の貫通孔に適合する位置に、シリンダロッド９２の先端部９３の貫通孔を合わせ、そこに支持ピン９４を挿通することで、ジャッキシリンダ９１（シリンダロッド９２）とジョイント９５とを接合している。そのため、支持ピン９４を支点として先頭体３を傾けることができる。
【００４６】
シリンダロッド９２の先端部９３は支持ピン９４でジョイント９５に固定しているため、平面で負荷を受けていることとなる。そのため先頭体３を傾けた場合に、支持ピン９４に上下方向以外の負荷が発生する。また、上述のように、特に、掘進機１を発進した発進立坑１０に戻す場合には（掘進機１を後退させる場合には）、掘進機１や推進管７の外周抵抗、引っかかりなどが発生することから、大きな負荷が支持ピン９４にかかることによって、支持ピン９４が破損することがあった。
【００４７】
しかし本発明の方向修正装置４では、シリンダロッド４３の先端部４３１およびジョイント４４の凹面４４１はともに球面であることから、先頭体３が傾けられた場合の上下方向以外の負荷に対しても強い構造となる。また、シリンダロッド４３の先端部４３１の球体およびジョイント４４の凹面４４１は、シリンダロッド４３よりも大きく形成されていることから、従来の方向修正装置９における支持ピン９４よりも大きな面で負荷を受けることができる。従って、従来の方向修正装置９よりも大きな負荷に耐えられることとなる。
【００４８】
また本体２と先頭体３との継ぎ目では、本体２の先端付近の外側面の直径は、先頭体３の後端付近の内側面の直径より若干、小さくなっている。これは、先頭体３が方向修正装置４で首振り自在に支持されており、先頭体３の方向を調整することができるようにするためである（本体２の先端付近は、先頭体３の後端の内側に位置する）。そのため、先頭体３と本体２との間の継ぎ目から、そのままでは泥土や泥水などが浸入する。それを従来は、本体２と先頭体３との間に伸縮管継手９６を用いることで防止している。
【００４９】
そこで本発明の掘進機１では、伸縮管継手９６に代えて、フリーリング５０とＯリング５１とにより同様の技術的効果を発揮する構成とする。フリーリング５０とＯリング５１とを模式的に示すのが図６である。
【００５０】
本体２の外側面における先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に、断面が凹字状のフリーリング５０を円周方向に配設する。なおこの際に、フリーリング５０の溝部に、Ｏリング５１が外接するように取り付ける。また、Ｏリング５１はフリーリング５０の溝部から突設させる大きさとする。つまりＯリング５１の断面の直径は、フリーリング５０の溝部の深さよりも大きくなる。また、溝部に密嵌する大きさ（Ｏリング５１がフリーリング５０の溝部に密着して嵌る大きさ）とすることが好ましいが、緩嵌であってもよい。
【００５１】
なおフリーリング５０は、本体２の外側面において、先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に周設されるが、その外側面には溝部５２が形成され、そこにフリーリング５０が周設されることが好ましい。この場合、外側面の溝部５２にフリーリング５０が密嵌（溝部５２にフリーリング５０が密着して嵌合している）していても良いし、溝部５２の底面とフリーリング５０との間に間隙がある緩嵌（溝部５２とフリーリング５０との間に若干の（あるいはわずかな）間隙があり、本体２の外側面の溝部５２の側面に沿って、フリーリング５０が上下方向に移動可能に嵌合している）であってもよい。この間隙により、フリーリング５０が溝部５２の側面に沿って上下方向に移動可能となる。そして、フリーリング５０が本体２の外側面の溝部５２において若干、上下方向に移動することができるので、先頭体３の動きが大きくなっても吸収することができる。なお、緩嵌である場合には、その溝部５２の周辺付近（例えば溝部５２の、本体２の後端部よりの側面（図８の位置など）にシーリング５３を施すことが好ましい。これは、溝部５２を介した泥水等の進入を防止するためである。
【００５２】
なお本体２の外側面の溝部５２の深さｄは、フリーリング５０にＯリング５１を嵌合した場合の高さｈ（フリーリング５０の底面の厚さとＯリング５１の断面の直径との合計）と同じまたはそれよりも浅いことが好ましい。これを模式的に示すのが図８である。なお図８は、フリーリング５０が周設される位置の２箇所の本体２の外側面付近をそれぞれ拡大した図である。図８の上方に位置するフリーリング５０とＯリング５１と、図８の下方に位置するフリーリング５０とＯリング５１とは、本体２の断面の中心に対して１８０度の位置関係にある２箇所である。従って図８の上方と図８の下方とでは、本体２の断面を円周とした場合、その直径と円周とが接する２点における本体２の外側面付近の拡大図である。
【００５３】
またフリーリング５０の直径（内径）をＲ、本体２の外側面（フリーリング５０を取り付ける位置の外側面）の直径をＲ１、フリーリング５０を周設する溝部５２の深さをｄとした場合、フリーリング５０の直径Ｒの最大値Ｒｍａｘは本体２に溝部５２を設けない場合（ｄ＝０）であり（つまり溝部５２を設けずにフリーリング５０を取り付ける場合）、Ｒｍａｘ＝Ｒ１となる。また、フリーリング５０の直径Ｒの最小値Ｒｍｉｎは溝部５２にフリーリング５０を密嵌させる場合であって、Ｒｍｉｎ＝Ｒ１−２ｄとなる。すなわちフリーリング５０の直径Ｒは、Ｒ１−２ｄ≦Ｒ≦Ｒ１となる。
【００５４】
図２および図３ではＯリング５１とフリーリング５０とを設けた掘進機１を示す。図８の拡大図では、本体２の外側面の溝部５２とフリーリング５０とが緩嵌の場合を示している。
【００５５】
また本体２の、先頭体３との継ぎ目の外側面に固定したフリーリング５０の溝部にＯリング５１を外接させた状態の大きさ（直径）が、先頭体３の内側面の大きさ（直径）と同一または多少大きくなるようにする。これによって、Ｏリング５１と先頭体３の内側面とを密着させることができ、先頭体３と本体２との間の継ぎ目からの泥土や泥水の侵入を防止することができる。また、フリーリング５０、Ｏリング５１によって、先頭体３の伸びや傾きを吸収することができるので、先頭体３が方向修正装置４によって傾けられても、それを吸収することができる。
【００５６】
一般的に、継手を構成する場合、Ｏリングのみで構成することがある。しかし掘進機１の先頭体３の動きは大きいので、Ｏリングだけでは掘進機１の先頭体３の動きを吸収することができない。そのため、先頭体３の動きの幅が小さくならざるを得ない。そこでＯリング５１に外接するフリーリング５０を本体２の外側面の溝部５２に緩嵌で周設することによって、先頭体３の動きをより大きく吸収することができるように構成している。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の掘進機１を用いることにより、従来と使用するスペースは変わらないものの、より耐久性の高い方向修正装置４を構成することができる。また本体２と先頭体３との間の継ぎ目の防護機構の耐久性も、従来の伸縮管継手よりも高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１：掘進機
２：本体
３：先頭体
４：方向修正装置
５：ジョイント部材
６：掘進機内の送排泥管
７：推進管
８：推進ジャッキ
９：従来の方向修正装置
１０：発進立坑
１１：操作盤
１２：泥水処理機
１３：バイパス弁
１４：油圧ユニット
１５：送泥ポンプ
１６：排泥ポンプ
１７：発進坑
２１：レーザターゲット
３１：カッターヘッド
３２：ビット
４１：ジャッキシリンダ
４１１：軸
４２：支持台
４３：シリンダロッド
４３１：シリンダロッドの先端部
４４：ジョイント
４４１：軸受
４５：ボルト
５０：フリーリング
５１：Ｏリング
５２：本体の外側面の溝部
５３：溝部のシーリング
６１：掘進機内の送泥管
６２：掘進機内の排泥管
６３：ジョイント部材内の送泥管
６４：ジョイント部材内の排泥管
６５：発進立坑内の送泥管
６６：発進立坑内の排泥管
８１：レーザトランシット
９１：従来の方向修正装置のジャッキシリンダ
９２：従来の方向修正装置のシリンダロッド
９３：従来の方向修正装置のシリンダロッドの先端部
９４：従来の方向修正装置の支持ピン
９５：従来の方向修正装置のジョイント
９６：伸縮管継手
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターヘッドを備えた先頭体と本体とが分離可能な、地中を掘削する掘進機であって、
前記掘進機は、
前記先頭体と前記本体との間に前記先頭体を支持する方向修正装置を備えており、
前記方向修正装置は、
前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、
前記ジャッキシリンダは、
前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、
前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、
前記ジョイントは、
その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、
前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、
ことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記ジャッキシリンダは、さらに、
前記前端部前面に形成された孔に前記シリンダロッドを挿入しており、
前記シリンダロッドを前記孔において前後に駆動させることで、前記シリンダロッドの露出部の長さを伸縮させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記掘進機は、さらに、
前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近に、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設しており、
前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記フリーリングは、
前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の掘進機。
【請求項５】
先頭体と本体とが分離可能な掘進機で用いる方向修正装置であって、
前記方向修正装置は、
前記先頭体を支持するために、前記先頭体と本体との間に設置され、
前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、
前記ジャッキシリンダは、
前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、
前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、
前記ジョイントは、
その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、
前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、
ことを特徴とする掘進機で用いる方向修正装置。
【請求項１】
カッターヘッドを備えた先頭体と本体とが分離可能な、地中を掘削する掘進機であって、
前記掘進機は、
前記先頭体と前記本体との間に前記先頭体を支持する方向修正装置を備えており、
前記方向修正装置は、
前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、
前記ジャッキシリンダは、
前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、
前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、
前記ジョイントは、
その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、
前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、
ことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記ジャッキシリンダは、さらに、
前記前端部前面に形成された孔に前記シリンダロッドを挿入しており、
前記シリンダロッドを前記孔において前後に駆動させることで、前記シリンダロッドの露出部の長さを伸縮させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記掘進機は、さらに、
前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近に、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設しており、
前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記フリーリングは、
前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の掘進機。
【請求項５】
先頭体と本体とが分離可能な掘進機で用いる方向修正装置であって、
前記方向修正装置は、
前記先頭体を支持するために、前記先頭体と本体との間に設置され、
前記掘進機の本体の先端付近に備えられるジャッキシリンダと、前記掘進機の先頭体の後端付近に備えられるジョイントとを有しており、
前記ジャッキシリンダは、
前記本体の内側面に設置された支持台に設けられた貫通孔と、前記ジャッキシリンダの貫通孔とに軸を挿通することで、少なくとも上下方向に回転駆動可能であり、
前記ジャッキシリンダの前端部には、先端付近が球体または略球体状に成形されたシリンダロッドを備えており、
前記ジョイントは、
その内面が、前記シリンダロッドの球体または略球体と同一またはほぼ同一の大きさの球面または略球面に成形されており、
前記ジョイントの内面と前記シリンダロッドの球体または略球体とが嵌合することにより、前記方向修正装置で前記掘進機の先頭体を首振り自在に支持する、
ことを特徴とする掘進機で用いる方向修正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４１５７８（Ｐ２０１１−２４１５７８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３６２１（Ｐ２０１０−１１３６２１）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（５９２０１７１４９）太閤テックス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（５９２０１７１４９）太閤テックス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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