説明

矩形掘進機

【課題】 従来のように掘削後に掘進機内や後方函体でローリングの修正を行うのではなく、掘削段階でローリングの修正を行えるようにした矩形掘進機を提供する。
【解決手段】 複数のカッター12を軸支して自転公転させる円形の駆動部13を外殻11から分離してカッター12の公転位置で軸支し、外殻11の内部左右位置に内側へ伸縮できるローリング修正ラムジャッキ16を設け、左右のローリング修正ラムジャッキ16の伸縮ロッド16aを駆動部13の突起13gに当接し、左右のローリング修正ラムジャッキ16を相対的に伸縮させることで駆動部13が外殻11に対して円周方向へ回動できるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤を矩形断面に掘削しながら後続の矩形管を推進させて地中に矩形管路を構築する矩形掘進機に関する。
【背景技術】
【0002】
都市部において、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する場合、地下歩道等の地下空間は必要内空断面の確保から、円形より矩形構造が優位とされている。しかしながら、掘進中に発生する推進直角方向の傾き(ローリング)は円形では問題ないが、矩形では出来型が傾斜した場合、工事出来型品質に問題が発生する。そのためには、掘進機内部や函体先導部にローリング修正装置を設置する必要がある。
【0003】
ローリング修正装置の公知技術としては、油圧ジャッキを使用した張り出し装置(グリッパージャッキ)や、平面片方の抵抗力(突起を押し出す方式や片側のソリ状の乗り上げを容易にさせる機器)を利用して、水平精度を維持する工夫が成されている。これらの技術は、掘削を行った後で掘進機後方部で様々な突起物を利用して追従する函体コンクリートを修正する方式が中心である。
【0004】
ボックスカルバート等の矩形函体の推進を行う場合、推進方向上の精度確保も重要な管理項目であるが、掘削時の水平精度に関しても非常に重要な課題となっている。その精度確保のために様々なローリング修正装置があるが、地盤が軟弱な場合、押し出した突起物が地山内に埋まり込み、地盤の反力の効果が得にくい場合も多く、地盤反力を得るために大きな支持板を掘進機後方部や先導函体に設置する対策が必要となる。
【0005】
しかし、ローリング修正に対応した装置の負荷が明白となっておらず、支持板を過大に作用させた場合、逆の方向にローリングを起こす危険性を有している。すなわち、地盤強度が大きい場合や軟弱な場合、又は構成粒子が砂礫の場合やシルト粘土の場合など、地盤の構成状態によって支持板を押し出す圧力や押し出し寸法が経験上の推測で行われており、結果からの考察が中心となっている。そのような経験的な要素を除外するためには、掘削段階から水平を保った掘削を行うことが、ローリングを最小限に食い止める方法として有効である。
【特許文献1】特開2004−238961号公報
【特許文献2】特開2006−152745号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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、従来のように掘削後に掘進機内や後方函体でローリングの修正を行うのではなく、カッター及びその駆動部を外殻とは独立して回転させることで、掘削段階でローリングの修正を行えるようにした矩形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】
【0007】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
1) 矩形断面の外殻と、自転公転しながら地盤を外殻よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターとで構成された矩形掘進機において、各カッターを軸支して自転公転させる円形の駆動部を外殻から分離してカッターの公転位置で軸支し、外殻の内部左右位置に内側へ伸縮できるジャッキを設け、左右のジャッキの伸縮部の先端を駆動部の一部に当接し、左右のジャッキを相対的に伸縮させることで駆動部が外殻に対して円周方向へ回動できるようにし、掘削段階から水平掘削を可能としたことを特徴とする、矩形掘進機
2) 駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーを駆動部に取り付け、ローリングセンサーが駆動部のローリングを検知すると駆動部をローリングとは逆方向へ回動させてローリングを解消するように左右のジャッキを制御する制御手段を設けた、前記1)記載の矩形掘進機
3) 駆動部が、外周面に歯を備え公転位置で軸支される駆動部本体と、各カッターの後部に備え駆動部本体の歯と歯合される歯車と、各カッターの歯車の軸端を軸支する内歯歯車と、内歯歯車と歯合して駆動部本体の外周を回転させる電動機とで構成したものである、前記1)又は2)記載の矩形掘進機
にある。
【発明の効果】
【0008】
本発明では、矩形掘進機がローリングすると、駆動部をローリングの方向とは逆方向へ同じローリング量を回動させるように左右のジャッキを相対的に伸縮させる。各カッターは回動後の修正位置で矩形断面に掘削し、外殻と後続の矩形管が修正位置で掘削された削孔に埋入しながら徐々にローリング前の姿勢に戻る。その後、左右のジャッキを中立の位置に戻し、駆動部をローリング前の位置に復帰させてローリングの修正を完了させる。
【0009】
このように、掘削後に掘進機内や後方函体でローリングの修正を行うことなく、掘削段階でその地盤の状態に応じたローリング修正が直に行えるから、従来と比較してローリングを最小限に食い止めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明では、駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーと、検知したローリングとは逆方向へ駆動部を回動させるように左右のジャッキを制御する制御手段を設け、ローリングの修正を掘削中の地盤の状態に応じて自動的に行えるようにする。ジャッキとしては油圧式や機械式が用いられる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例1】
【0011】
図1は実施例の矩形掘進機の説明図、図2は実施例の矩形掘進機の正面図、図3は図1のA−A断面図、図4は実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図、図5,6は実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【0012】
図中、10は矩形掘進機、11は外殻、12はカッター、13は駆動部、13aは駆動部本体、13bは歯、13cは歯車、13dは遊星歯車、13eは内歯歯車、13fは電動機、13gは突起、14は排土スクリューコンベヤ、14aは電動機、15は方向修正ジャッキ、16はローリング修正ラムジャッキ、16aは伸縮ロッド、17はストロークセンサー、18はローリングセンサー、19は矩形管、Gは掘削ライン、Gaは掘削要修正部分、Gbは掘削不要部分である。
【0013】
本実施例の矩形掘進機10は、図1〜3に示すように矩形断面の外殻11と自転公転しながら地盤を外殻11よりやや大きい矩形断面に掘削する3体のカッター12とで構成されている。各カッター12を軸支して駆動する駆動部13は外殻11とは分離した状態で配置され、駆動部13の中心位置に排土スクリューコンベヤ14を一体的に備え、この排土スクリューコンベヤ14を外殻11内にカッター12の公転位置で軸支している。
【0014】
駆動部13は全体が円形で、外周面に歯13bを備え排土スクリューコンベヤ14と一体の駆動部本体13aと、各カッター12の後部に備え駆動部本体13aの歯13bと歯合される歯車13cと、遊星歯車13dと、歯車13cと遊星歯車13dの軸端を軸支する内歯歯車13eと、内歯歯車13eと歯合して駆動部本体13aの外周を回転させる6体の電動機13fとで構成されている。
【0015】
駆動部13の背面下部には突起13gを形成し、外殻11の内部下方の左右位置にローリング修正ラムジャッキ16をその伸縮ロッド16aが内側へ伸縮できる向きに取り付け、各伸縮ロッド16aの先端を突起13gの左右面に当接し、左右の伸縮ロッド16aを相対的に伸縮させて突起13gを押付することで、駆動部13が排土スクリューコンベヤ14を軸として外殻11に対して円周方向へ回動できるようにしている。
【0016】
ローリング修正ラムジャッキ16には伸縮ロッド16aの伸縮量を検知するストロークセンサー17を設け、駆動部13の背面に矩形掘進機10のローリングを検知するローリングセンサー18を設け、ローリングセンサー18が矩形掘進機10のローリングを検知すると、図示しないコントローラが左右のローリング修正ラムジャッキ16を制御して駆動部13がローリングとは逆の方向へ同じローリング量を回動するようにしている。
【0017】
本実施例では、矩形掘進機10の後端に矩形管19を接続して後方から押付し、図4に示すように各カッター12を自転公転させて地盤を矩形断面に掘削し、他の矩形管19を後方から継ぎ足しながら推進して地中に矩形管路を構築していく。図5(a)は通常の掘進状態を示している。
【0018】
ここで、図5(b)に示すようにカッター12の公転による反力で矩形掘進機10が時計周りにローリングすると、図5(c)に示すように左側のローリング修正ラムジャッキ16を伸張させるとともに右側のローリング修正ラムジャッキ16を縮退させ、駆動部13をローリングの方向とは逆方向へ同じローリング量を回動させてローリング前の位置に修正する。各カッター12は回動後の修正位置で矩形断面に掘削し(掘削要修正部分Ga)、外殻11と後続の矩形管19が修正位置で掘削された削孔に埋入しながら徐々にローリング前の姿勢に戻る。
【0019】
その後、図6(a)に示すようにローリング前の姿勢に戻った外殻11に対して駆動部13が反時計周りに回動したままの位置で掘削してしまうから(掘削不要部分Gb)、図6(b)に示すように左右のローリング修正ラムジャッキ16を中立の位置に戻して駆動部13をローリング前の位置に復帰させ、図6(c)に示すようにローリングの修正を完了させる。このように、ローリングが発生した際に左右のローリング修正ラムジャッキ16で駆動部13を直に回動させることで、掘削段階でその地盤の状態に応じたローリング修正が行え、従来と比較してローリングを最小限に食い止めることができる。
【産業上の利用可能性】
【0020】
本発明の矩形掘進機は、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施例の矩形掘進機の説明図である。
【図2】実施例の矩形掘進機の正面図である。
【図3】図1のA−A断面図である。
【図4】実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図である。
【図5】実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【図6】実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【符号の説明】
【0022】
10 矩形掘進機
11 外殻
12 カッター
13 駆動部
13a 駆動部本体
13b 歯
13c 歯車
13d 遊星歯車
13e 内歯歯車
13f 電動機
13g 突起
14 排土スクリューコンベヤ
14a 電動機
15 方向修正ジャッキ
16 ローリング修正ラムジャッキ
16a 伸縮ロッド
17 ストロークセンサー
18 ローリングセンサー
19 矩形管
G 掘削ライン
Ga 掘削要修正部分
Gb 掘削不要部分

【特許請求の範囲】
【請求項1】
矩形断面の外殻と、自転公転しながら地盤を外殻よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターとで構成された矩形掘進機において、各カッターを軸支して自転公転させる円形の駆動部を外殻から分離してカッターの公転位置で軸支し、外殻の内部左右位置に内側へ伸縮できるジャッキを設け、左右のジャッキの伸縮部の先端を駆動部の一部に当接し、左右のジャッキを相対的に伸縮させることで駆動部が外殻に対して円周方向へ回動できるようにし、掘削段階から水平掘削を可能としたことを特徴とする、矩形掘進機。
【請求項2】
駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーを駆動部に取り付け、ローリングセンサーが駆動部のローリングを検知すると駆動部をローリングとは逆方向へ回動させてローリングを解消するように左右のジャッキを制御する制御手段を設けた、請求項1記載の矩形掘進機。
【請求項3】
駆動部が、外周面に歯を備え公転位置で軸支される駆動部本体と、各カッターの後部に備え駆動部本体の歯と歯合される歯車と、各カッターの歯車の軸端を軸支する内歯歯車と、内歯歯車と歯合して駆動部本体の外周を回転させる電動機とで構成したものである、請求項1又は2記載の矩形掘進機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2009−2069(P2009−2069A)
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−164729(P2007−164729)
【出願日】平成19年6月22日(2007.6.22)
【出願人】(599111965)株式会社アルファシビルエンジニアリング (32)
【出願人】(505229391)ボーディング株式会社 (19)
【Fターム(参考)】