JP2003074293A - 泥土圧式地中掘進機のカッタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撹拌部材を駆動するための独立した駆動装置
を必要としないで泥土の撹拌混合能力が高い泥土圧式地
中掘進機のカッタヘッドを提供する。 【解決手段】 泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドを構
成する場合に、回転体５−１を回転軸５−３で回転自在
にステイ６に軸着することにより、カッタヘッドの回転
中心から放射状に伸びる軸心を中心にして回転体５−１
を回転できるように構成するとともに、この回転体５−
１に多数の突起５−２を突設して、カッタヘッドの回転
時に、多数の突起５−２の何れかを地山に貫入させて、
その結果生じる地山の反力により回転体５−１を回転軸
５−３を軸心に自転させ、この回転体５−１の自転に伴
って運動する多数の突起５−２により周辺の掘削土砂と
作泥材とを撹拌混合できるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削土砂に作泥材
を撹拌混合して泥土を生成しながら掘進する管推進機、
セミシールド掘進機、シールド掘進機等の泥土圧式地中
掘進機において、掘削土砂と作泥材とを撹拌混合する機
能を備えた泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地中を全断面掘削しながら地下坑を掘削
する地中掘進機には、管推進機、セミシールド掘進機、
シールド掘進機等の種々の掘進機があり、こうした地中
掘進機には、横穴を掘削するものだけでなく縦穴を掘削
するものもある。また、これらの地中掘進機には、掘削
土砂に泥水を混合して泥水圧を立てながら排出する泥水
式、掘削土砂に作泥材を混合して泥土圧を立てながら排
出する泥土圧式等種々のものがあり、地中掘進機は、こ
うした掘削土砂の排出方法の違いから、泥水式、泥土圧
式及びその他の方式に大別される。本発明は、以上述べ
た地中掘進機のうちの泥土圧式の地中掘進機のカッタヘ
ッドを改良しようとするものである。

【０００３】この泥土圧式地中掘進機では、その掘進過
程で、カッタヘッドで掘削した切羽の掘削土砂に、作泥
材（粘性付与液）（例えば、ベントナイトや粘度等の微
粒子の水溶液又はポリマー系の水溶液）をカッタヘッド
から注入し撹拌混合して、切羽の掘削土砂を、塑性流動
性に富みかつ止水性の高い泥土に変える。また、こうし
た泥土を一定の圧力値以上に保つように供給、排出しな
がら掘進することにより、切羽を安定状態に保って地山
の崩落や地盤沈下を防止する。こうした泥土圧式地中掘
進機は、例えばシールド掘進機についてみると、今で
は、泥水式のシールド掘進機を超えるほど多く採用され
ている。

【０００４】この泥土圧式地中掘進機では、カッタヘッ
ドから注入される作泥材と掘削土砂とを撹拌混合して掘
削土砂を良質な性状の泥土に変えること前提にする工法
であるため、カッタヘッドには、掘削能力だけではな
く、効率の良い泥土の撹拌混合能力が求められている。
このカッタヘッドによる泥土の撹拌混合能力は、掘削刃
（カッタビット）を取り付けるカッタスポークやカッタ
面板が回転することによっても得られる。しかしなが
ら、こうしたカッタスポークやカッタ面板の回転だけで
は、撹拌混合能力が十分には得られないため、掘削土砂
を良質な性状の泥土に変化させることができないのが実
状である。掘削土砂を良質な性状の泥土に変化できない
と、切羽を安定状態に保持し地山の崩落や地盤沈下の防
止するという前述の泥土圧式地中掘進機の特長を十分に
発揮させることができなくなる。

【０００５】泥土圧式地中掘進機に求められる撹拌混合
能力は、掘削により生じる掘削土砂量とも関係する。す
なわち、地中掘進機の掘進速度が遅いときには、単位時
間当たりに生じる掘削土砂量が少ないため、撹拌混合能
力が低くても良質の泥土を生成できるし、地中掘進機の
掘進速度が速いときには、その掘進速度に応じて撹拌混
合能力を高めないと、良質の泥土を生成することができ
ない。こうしたことから、泥土圧式地中掘進機では、撹
拌混合能力が低いときには、実際上、掘進速度を十分に
上げることができなくなり、その結果、工期の長期化を
もたらし、ひいては、施工コストの増加を招くこととな
る。

【０００６】こうした問題に対応して撹拌混合能力を向
上させるため、従来、次の方法が採られていた。

【０００７】イ）カッタヘッドの回転速度を上げる。 ロ）撹拌部材を、独立した駆動装置で駆動する撹拌装置
を設ける。 ハ）カッタヘッドに撹拌翼又は撹拌用突起を付設する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は、何れも実用上問題がある。以下、この点につ
いて言及する。

【０００９】まず、イ）の方法について述べると、一般
的に、撹拌に要するトルクは、カッタヘッドの回転速度
の二乗に比例して増大するといわれており、また、切羽
の切削に要するトルクも、乗数的に増加する。そのた
め、イ）の方法によりカッタヘッドの回転速度を上げる
と、カッタヘッドを駆動するための動力が著しく増加し
て、駆動装置の容量の増加を招くことは勿論、機械強度
も増加させることが必要となる。したがって、このイ）
の方法は、地中掘進機の製作コストの著しい増加を招く
こととなって得策ではない。

【００１０】ロ）の方法について述べると、ロ）の方法
は、泥土の撹拌混合能力は高いが、撹拌部材を駆動する
ための独立した駆動装置を要して撹拌装置全体が大がか
りなものになるため、撹拌装置の製作費の増加を招く。
そのため、口径のきわめて大きい地中掘進機にしか実用
上採用することができない。

【００１１】ハ）の方法について述べると、このハ）の
方法は、撹拌用突起や撹拌翼等の撹拌部材をカッタヘッ
ドのカッタスポークやカッタ面板に設けたものであり、
この種の方法を採用した技術としては、例えば特開平５
ー１４９０９０号公報に記載の技術を挙げることができ
る。この公報に記載の従来の技術は、カッタスポーク
に、掘削土砂と作泥材（粘性付与液）とを撹拌混合する
ための複数の撹拌用突起物を付設してカッタヘッドを構
成したものであり、カッタヘッドの回転により撹拌用突
起物に撹拌運動を行わせるようにしたものである。した
がって、この種の方法は、撹拌部材を駆動するための独
立した駆動装置を必要とせず、簡単な構造で安価に撹拌
混合能力が得られるため、イ）やロ）の方法に比べて望
ましい方法であり、従来から多用されている。

【００１２】しかしながら、このハ）の方法では、撹拌
部材をカッタスポークやカッタ面板と一緒に回転させる
ようにしていて、カッタヘッドの回転方向と撹拌部材の
撹拌運動の方向とが同じであるため、撹拌部材の取付数
を増やすと、泥土が、隣接する撹拌部材間に捕捉される
ようにしてカッタヘッドと共に回ってしまい、いわゆる
泥土の供回りを引き起こす。この泥土の供回りが生じる
と、撹拌部材による掘削土砂と作泥材との撹拌混合機能
が著しく損なわれるため、撹拌部材の取付数をきわめて
少ない数に限定せざるを得ない。そのため、ハ）の方法
は、泥土の撹拌混合について一定の効果はあるものの、
十分とはいえない。以上のように、撹拌部材を付設して
カッタヘッドに撹拌機能をもたせたハ）の方法は、撹拌
部材を駆動するための独立した駆動装置を必要とせず
に、一定の撹拌混合能力が簡単な構造で安価に得られ
て、イ）やロ）の方法より望ましい方法ではあるが、泥
土の撹拌混合能力を高めるように改善することが必要で
ある。

【００１３】本発明は、こうした要求に応えて創作され
たものであって、その技術課題は、撹拌部材を付設して
撹拌混合機能をもたせたカッタヘッドにおいて、撹拌部
材を駆動するための独立した駆動装置を必要としないで
泥土の撹拌混合能力が高い泥土圧式地中掘進機のカッタ
ヘッドを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、こうした技術
課題を達成するため、泥土圧式地中掘進機のカッタヘッ
ドを構成する場合に、カッタヘッドの回転中心から放射
状に伸びる軸心を中心にして回転できるように回転体を
軸着するとともに、この回転体に多数の突起を設けて、
カッタヘッドの回転時に、多数の突起の少なくとも一つ
が地山の反力を受けることにより回転体を回転させ、こ
の回転体の回転に伴って運動する多数の突起により周辺
の掘削土砂を撹拌できるように構成した。

【００１５】本発明の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッ
ドは、こうした手段を採用しているので、カッタヘッド
を回転駆動すると、回転体は、カッタヘッドの回転に随
伴してカッタヘッドの回転中心の回りを公転する。この
とき、回転体に設けられた多数の突起の少なくとも一つ
が地山の反力を受けるため、回転体は、カッタヘッドの
回転中心から放射状に伸びる軸心を中心にして自転す
る。したがって、カッタヘッドを回転駆動して切羽を掘
削しながら掘削土砂に作泥材を注入すると、この回転体
の自転に伴って、回転体に設けられた多数の突起が撹拌
運動を行って、掘削土砂と作泥材を撹拌し混合する。

【００１６】この突起の撹拌運動の方向は、カッタヘッ
ドの回転方向とは一致しておらず、多数の突起は、カッ
タヘッドとの間に相対的な動きをもたらすような撹拌運
動を行うので、撹拌部材としての突起の取付数を多くし
ても従来の技術にみられるような泥土の供回りは生じ
ず、従来の技術よりも泥土の撹拌混合能力を格段に向上
させることができる。このように、本発明の泥土圧式地
中掘進機のカッタヘッドは、泥土の撹拌混合能力を従来
の技術よりも高めることができるものでありながら、多
数の突起の撹拌運動は、カッタヘッドの回転により生起
させることができて、撹拌部材を駆動するための独立し
た駆動装置を必要としない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図１１に基
づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明ら
かにする。

【００１８】まず、図１乃至図３に基づいて基本的な例
を説明する。図１は、本発明の具体化例に係る泥土圧式
地中掘進機のカッタヘッドの正面図、図２は、図１の泥
土圧式地中掘進機のカッタヘッドの側面図、図３は、図
１の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドにおいてカッタ
スポークの位相を９０度回転させて図示したときの側面
図である。

【００１９】これらの図において、１は泥土圧式地中掘
進機の胴体前方に回転可能に支承され、図示しないカッ
タ駆動装置により回転駆動されるカッタヘッド本体、１
ａはカッタヘッドの前端中心部を形成するボス部、２は
このボス部１ａに溶接等で取り付けられ掘削刃３を取り
付ける円柱状又は角柱状のカッタスポーク、３はこのカ
ッタスポーク２に突設された切羽切削用の切削刃（カッ
タビット）、４はボス部１ａに取り付けられカッタヘッ
ドの中心部の地山を先掘りする角錐状の先端切削刃（先
端ビット）、５はカッタヘッドに付設され回転して掘削
土砂と作泥材とを撹拌混合する回転撹拌装置、５−１は
カッタヘッドの回転中心から放射状に伸びる軸心を中心
にして回転できるように軸着した回転体、５ー２はこの
回転体５−１に突設した突起、５−３は回転体５−１を
ボス部１ａや後記ステイ６に軸着するための回転体５−
１の回転軸、６はカッタヘッド本体１に取り付けられ回
転体５の外周側を支持するステイ（支持部材）である。

【００２０】カッタスポーク２は、ここに示す例では、
ボス部１ａの上下に取り付けて放射状に一対取り付けて
いるが、放射状に多数取り付けるようにしてもよい。回
転撹拌装置５は、ここに示す例では回転体５−１、突起
５ー２、回転軸５−３及びステイ６で構成された装置を
総称している。回転体５−１は、内側端部及び外側端部
をそれぞれ回転軸５−３でボス部１ａ及びステイ６に軸
着し、これにより、カッタヘッドの回転中心から放射状
に伸びる軸心すなわちボス部１ａの回転中心に対する半
径方向の軸線を中心にして回転できるようにしている。
そのため、回転体５−１は、回転軸５−３を嵌挿するた
めの嵌挿穴を内側端部及び外側端部に設けており、その
嵌挿穴には、ベアリングを設けるとともに、掘削土砂の
浸入を防ぐためのシール部材を内蔵している。

【００２１】突起５ー２は、回転体５−１に、その回転
軸線に対して放射方向に突き出すように多数取り付けて
おり、円柱状、角柱状、切頭円錐状、切頭角錐状等、所
望の形状に形成することができる。この回転体５−１に
突設された多数の突起５ー２は、図１及び図２に示す例
では全て同じ高さに形成されている。図３には、これら
の突起５ー２と切削刃３との高さ関係を分かりやすく示
すため、図１中のカッタスポーク２の位相を９０度回転
させて図２と同様の状態で図示している。この図３から
分かるように、全ての突起５ー２は、先端の高さを切削
刃３の先端の高さよりも高くなるように形成している。
その結果、全ての突起５ー２は、回転体５−１の前部に
位置しているときに掘削刃２よりも前方に突き出てい
る。

【００２２】回転体５−１は、カッタヘッドの回転時に
その回転中心の回りを公転するが、突起５ー２は、その
回転体５−１の公転時に地山に貫入して、その結果生じ
る地山の反力により、回転体５−１を回転軸５−３を軸
心に自転させる働きをする。この突起５ー２は、究極的
には、こうした回転体５−１の自転に伴って回転して撹
拌運動を行い、掘削土砂と作泥材を撹拌し混合する働き
をする。この突起５ー２の撹拌運動は、カッタヘッド本
体１との間に相対的な動きをもたらすようなものであれ
ばよい。突起５ー２の先端の高さは、切削刃３の先端の
高さよりも高くしなくても地山の反力を受けて回転体５
−１を回転させることができるが、突起５ー２の先端の
高さを切削刃３の先端の高さよりも高くすると、突起５
ー２を確りと地山に貫入して地山の反力を確実にとれる
ので、突起５ー２を形成する場合には、多数の突起の少
なくとも一つを、先端がカッタヘッドの切削刃よりも切
羽側へ突出するように構成するのが望ましい。

【００２３】この泥土圧式地中掘進機のカッタヘッド
は、以上述べたような構造を備えているので、カッタヘ
ッドを回転駆動すると、回転体５−１は、カッタヘッド
の回転に随伴してカッタヘッドの回転中心すなわちボス
部１ａの回転中心の回りを公転する。このとき、回転体
５−１に設けられた多数の突起５−２の何れかが地山に
貫入して地山の反力を受けるため、回転体５−１は、カ
ッタヘッドの回転中心から放射状に伸びる軸心すなわち
回転体５−１の両端部の回転軸５−３を中心にして自転
する。したがって、泥土圧式地中掘進機においてカッタ
ヘッドを回転駆動して切羽を掘削しながら掘削土砂に作
泥材を注入すると、この回転体５−１の自転に伴って、
回転体５−１に設けられた多数の突起５−２が撹拌運動
を行って、掘削土砂と作泥材を撹拌し混合する。

【００２４】この回転体５−１の回転軸５−３の方向
は、カッタヘッドの回転軸の方向と直交していて、突起
５−２の撹拌運動の方向を、従来の技術のようにカッタ
ヘッドの回転方向と一致するようにはしていない。その
ため、多数の突起５−２は、カッタヘッドとの間に相対
的な動きをもたらすような撹拌運動を行うので、撹拌部
材としての突起５−２を数多く取り付けても従来の技術
にみられるような泥土の供回りは生じず、従来の技術よ
りも泥土の撹拌混合能力を格段に向上させることができ
る。このように、この泥土圧式地中掘進機のカッタヘッ
ドは、泥土の撹拌混合能力を従来の技術よりも高めるこ
とができるにもかかわらず、多数の突起５−２の撹拌運
動は、カッタヘッドの回転により生起させることができ
て、撹拌部材を駆動するための独立した駆動装置を必要
としない。

【００２５】このように、この泥土圧式地中掘進機のカ
ッタヘッドは、撹拌部材を駆動するための独立した駆動
装置を必要としないで泥土の撹拌混合能力が高いため、
泥土圧式地中掘進機の掘進速度が速いときでも、掘削土
砂と作泥材の撹拌混合を十分に行って良質の泥土を経済
的に生成することができる。その結果、泥土圧式地中掘
進機の掘進速度を増加させることができて工期を短縮す
ることができ、ひいては、施工コストを低減することが
できる。

【００２６】以上、本発明を具体化する場合の基本的な
例について説明したが、次に、その変形例を図４乃至図
１１に基づいて説明する。

【００２７】図４は、図１の泥土圧式地中掘進機のカッ
タヘッドにおける回転体を円柱状にしたときの回転撹拌
装置の正面図、図５は、回転体を切頭円錐状にしたとき
の図４と同様の回転撹拌装置の正面図、図６は、回転体
を角柱状にしたときの図４と同様の回転撹拌装置の正面
図、図７は、泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドの回転
体に高さの異なる２種類の突起を設けたときの図４と同
様の回転撹拌装置の正面図、図８は、図７の回転撹拌装
置を付設した泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドの例を
示す正面図、図９は、図８の泥土圧式地中掘進機のカッ
タヘッドにおいてカッタスポークの位相を９０度回転さ
せて図示したときの側面図、図１０は、図８の泥土圧式
地中掘進機のカッタヘッドにおいて回転撹拌装置の回転
体とカッタスポークの双方を後方に傾斜させた例を示す
図９と同様の側面図、図１１は、図８の泥土圧式地中掘
進機のカッタヘッドにおける突起と切削刃の高さ関係を
示す説明図である。これらの図においてすでに述べた図
１乃至図３と同一の符号を付けた部分は、これらの図と
同等の部分を表すので、詳述しない。

【００２８】図４乃至図６に示す例は、回転体５−１の
形状を種々変化させた図である。回転体５−１を図４に
示すように円柱状にすると、加工する素材も安価に得ら
れ、加工も低コストで行える。また、回転体５−１を図
６に示すように角柱状にすると、回転体５−１への突起
５−２の取付が容易に行えるとともに、回転体５−１の
回転によっても撹拌混合が促進されるという効果を奏す
る。

【００２９】図５に示す例は、回転体を切頭円錐状にし
た例であり、径の小さい側をボス部１ａに取り付ける。
ところで、回転体５−１の軸方向に配列された多数の突
起５−２を地山に貫入して回転体５−１を回転させる
と、回転体５−１の軸方向の種々の部位に、異なる回転
速度の回転力が付与されることになる。すなわち、カッ
タヘッドが１回転する間の各突起５−２の移動距離（回
転体５−１の公転により突起５−２がカッタヘッドの周
方向に移動する距離）は、カッタヘッドの外周側の突起
５−２の方が中心側の突起５−２よりも大きいため、回
転体５−１の軸方向に配列された各突起５−２を地山に
貫入させて円柱状の回転体５−１を自転させると、回転
体５−１の自転速度は、カッタヘッドの外周側の方が中
心側よりも大きくなって、回転体５−１や突起５−２に
無理なこじり力が発生する。

【００３０】これに対し、外周側の回転体５−１を図５
に示すように切頭円錐状にすると、回転体５−１に同じ
長さの多数の突起５−２を取り付けたときに、カッタヘ
ッドの外周側に位置する突起５−２の先端部の回転半径
をカッタヘッドの中心側に位置する突起５−２の先端部
の回転半径よりも大きくすることができて回転体５−１
の自転時における突起５−２の先端部の回転軌跡を外周
側に位置するものほど長くすることができるので、回転
体５−１や突起５−２に無理なこじり力が発生しにくく
なる。また、カッタヘッドの中心側に位置する突起５−
２ほど地山に貫入しにくくなって多数の突起５−２が同
時に強く貫入しないので、このことによっても、回転体
５−１や突起５−２に無理なこじり力が発生するのを緩
和することができる。図示はしていないが、回転体を切
頭円錐状にすると、こうした効果を発揮することに加
え、角柱状にした場合と同様、回転体５−１の回転によ
っても撹拌混合が促進されるという効果を発揮すること
もできる。

【００３１】図７乃至図１１に基づき別の変形例につい
て説明する。図７は、多数の突起５−２を高さの異なる
２種類以上の突起で構成した回転撹拌装置５の例を示
し、図１１と共に、図８乃至図１０に示す例を説明する
ための共通の説明図となる。図７の回転撹拌装置５を付
設するに際し、図８及び図９に示す例は、回転体５−１
とカッタスポーク２の双方を垂直方向を向くようにボス
部１ａに取り付けた例を示し、図１０に示す例は、回転
体５−１とカッタスポーク２の双方を、カッタヘッドの
回転中心から外周に向かって後方に傾斜させるようにボ
ス部１ａに取り付けた例を示す。これらの図において、
５−１Ａは回転体５−１の公転時に地山に貫入すること
により地山の反力を利用してカッタヘッドの回転力を回
転体５−１に伝達することを主たる役割とする動力伝達
突起、５−１Ｂは掘削土砂と作泥材を撹拌して混合する
ことを主たる役割とする撹拌突起である。

【００３２】図１１に示すように、動力伝達突起５−２
Ａは、先端部の高さＨ３を切削刃３の刃先の高さＨ２よ
りも高くし、撹拌突起５−２Ｂは、先端部の高さＨ１を
切削刃３の刃先の高さＨ２よりも低くしている。図７乃
至図１１に示す例では、カッタヘッドの最外周側に位置
する２列の突起５−２を動力伝達突起５−２Ａにして先
端部の高さを同じ高さに形成し、その他の突起５−２を
撹拌突起５−２Ｂにして先端部の高さを同じ高さに形成
している。ここでは、説明の便のため、突起５−２を動
力伝達突起５−２Ａと撹拌突起５−２Ｂの２種類の突起
に分類しているが、動力伝達突起５−２Ａは、カッタヘ
ッドの回転時に回転して撹拌運動も行うので、掘削土砂
と作泥材を撹拌、混合する働きをし、撹拌突起５−２Ｂ
の機能も果たす。また、撹拌突起５−２Ｂは、カッタヘ
ッドの回転時に地山に貫入し、又は地山と接触して、カ
ッタヘッドの回転力をある程度回転体５−１に伝達する
ので、動力伝達突起５−２Ａの機能も果たす。

【００３３】このように、多数の突起５−２を高さの異
なる動力伝達突起５−２Ａ，撹拌突起５−２Ｂで構成
し、高さの高い方の動力伝達突起５−２Ａだけを、先端
がカッタヘッドの切削刃３よりも切羽側へ突出するよう
に構成したので、主として高さの高い方の動力伝達突起
５−２Ａを地山に確りと貫入してカッタヘッドの回転力
を回転体５−１に伝達することとなる。そのため、カッ
タヘッドの回転力を回転体５−１に伝達するための主要
な突起を回転体５−１の外端部側に位置する２列の動力
伝達突起５−２Ａだけに限定することができるので、回
転体５−１の軸方向の種々の部位に異なる回転速度の回
転力が付与されることにより回転体５−１や突起５−２
に無理なこじり力が発生するのを緩和することができ
る。

【００３４】図８、図９に示す例及び図１０に示す例で
は、何れも、高さの高い２列の動力伝達突起５−２Ａ
を、特に、撹拌突起５−２Ｂよりもカッタヘッドの外周
側に集中的に配置したので、２列の動力伝達突起５−２
Ａをカッタヘッドの外周側に配置しない場合よりも、カ
ッタヘッドが１回転する間の動力伝達突起５−２Ａの回
転数を増加させることができる。その結果、回転体５−
１の回転速度を高速にすることができて、全ての突起５
−２を高速で回転させることができるため、泥土の撹拌
混合を活発に行うことができる。

【００３５】ここでは、多数の突起５−２を、高さの異
なる２種類の突起で構成した例を示したが、多数の突起
５−２を、高さの異なる３種類以上の突起で構成して
も、前記の効果と同様の効果を奏する。すなわち、多数
の突起５−２を高さの異なる３種類以上の突起で構成す
ると、主として高さの最も高い突起５−２を確りと地山
に貫入してカッタヘッドの回転力を回転体５−１に伝達
することとなる。その結果、カッタヘッドの回転力を回
転体５−１に伝達するための主要な突起５−２を回転体
５−１の軸方向の特定位置のものだけに限定することが
できるので、回転体５−１の軸方向の種々の部位に異な
る回転速度が付与されることにより回転体５−１や突起
５−２に無理なこじり力が発生するのを緩和することが
できる。また、その場合、高さの最も高い突起５−２
を、他の突起５−２よりもカッタヘッドの外周側に集中
的に配置すると、前記したように、回転体５−１の回転
速度を高速にすることができて、全ての突起５−２を高
速で回転させることができるため、泥土の撹拌混合を活
発に行うことができる。

【００３６】図１０に示す例では、回転体５−１とカッ
タスポーク２の双方を、特に、カッタヘッドの回転中心
から外周に向かって後方に傾斜させるようにボス部１ａ
に取り付けているので、ボス部１ａの周囲から放射方向
に注入される作泥材は、回転体５−１やカッタスポーク
２の傾斜に沿うように円滑に流れる。そのため、図１０
に示す例では、作泥材を突起５−２で撹拌しながら掘削
土砂と混合する機会が増加して、突起５−２による掘削
土砂と作泥材の撹拌混合を一層効率良く行うことができ
る。また、図１０を図９と対比すれば明らかなように、
図１０のカッタヘッドは、図９のカッタヘッドに比べて
ステイの飛び出し代（ステイの長さ）を短くすることが
できるため、回転体５−１を図９のカッタヘッドよりも
簡単で強固な構造により支持することが可能になる。

【００３７】以上述べた例では、何れも、複数の回転体
５−１を複数のカッタスポーク２の間に配置しているの
で、掘削手段としての切削刃３を突設したカッタスポー
ク２と回転撹拌装置５とをバランス良く配置することが
できて、切羽の掘削と泥土の撹拌の双方を適切に行うこ
とができる。以上、本発明の実施の形態を、切削刃３を
カッタスポーク２に取り付けるタイプの泥土圧式地中掘
進機のカッタヘッドを例に採って説明したが、本発明
は、面板を設けるタイプの泥土圧式地中掘進機のカッタ
ヘッドにも、当然適用することができる。その場合、回
転体５−１は、適宜の手段により軸着して面板に取り付
ける。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を
採用しているので、本発明によれば、撹拌部材を付設し
て撹拌混合機能をもたせたカッタヘッドにおいて、撹拌
部材を駆動するための独立した駆動装置を必要としない
で泥土の撹拌混合能力が高い泥土圧式地中掘進機のカッ
タヘッドが得られる。そのため、本発明の泥土圧式地中
掘進機のカッタヘッドによれば、泥土圧式地中掘進機の
掘進速度が速いときでも、掘削土砂と作泥材の撹拌混合
を十分に行って良質の泥土を経済的に生成することがで
きる。その結果、泥土圧式地中掘進機の掘進速度を増加
させることができて工期を短縮することができ、ひいて
は、施工コストを低減することができる。

【００３９】本発明を具体化する場合に、特に、特許請
求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、先端
が切削刃よりも切羽側へ突出する突起により、カッタヘ
ッドの回転時に地山の反力を確実にとることができて、
カッタヘッドの回転力により回転体を確実に回転させる
ことができ、泥土を多数の突起で強力に撹拌混合するこ
とができる。本発明を具体化する場合に、特に、特許請
求の範囲の請求項４に記載のように具体化すれば、こう
した効果を奏することに加え、主として高さの最も高い
突起を確りと地山に貫入してカッタヘッドの回転力を回
転体に伝達するので、カッタヘッドの回転力を回転体に
伝達するための主要な突起を回転体の軸方向の特定位置
のものだけに限定することができて、回転体の軸方向の
種々の部位に異なる回転速度が付与されることにより回
転体や突起に無理なこじり力が発生するのを緩和するこ
とができる。

【００４０】本発明を具体化する場合に、特に、特許請
求の範囲の請求項５に記載のように具体化すれば、回転
体の回転速度を高速にすることができて全ての突起を高
速で回転させることができるため、泥土の撹拌混合を活
発に行うことができる。本発明を具体化する場合に、特
に、特許請求の範囲の請求項６に記載のように具体化す
れば、作泥材は、回転体やカッタスポークの傾斜に沿う
ように円滑に流れるため、突起による掘削土砂と作泥材
の撹拌混合を一層効率良く行うことができる。本発明を
具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項７に
記載のように具体化すれば、掘削手段と泥土の撹拌手段
とをバランス良く配置することができて切羽の掘削と泥
土の撹拌の双方を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体化例に係る泥土圧式地中掘進機の
カッタヘッドの正面図である。

【図２】図１の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドの側
面図である。

【図３】図１の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドにお
いてカッタスポークの位相を９０度回転させて図示した
ときの側面図である。

【図４】図１の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドにお
ける回転体を円柱状にしたときの回転撹拌装置の正面図
である。

【図５】回転体を切頭円錐状にしたときの図４と同様の
回転撹拌装置の正面図である。

【図６】回転体を角柱状にしたときの図４と同様の回転
撹拌装置の正面図である。

【図７】泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドの回転体に
高さの異なる２種類の突起を設けたときの図４と同様の
回転撹拌装置の正面図である。

【図８】図７の回転撹拌装置を付設した泥土圧式地中掘
進機のカッタヘッドの例を示す正面図である。

【図９】図８の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドにお
いてカッタスポークの位相を９０度回転させて図示した
ときの側面図である。

【図１０】図８の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドに
おいて回転撹拌装置の回転体とカッタスポークの双方を
後方に傾斜させた例を示す図９と同様の側面図である。

【図１１】図８の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッドに
おける突起と切削刃の高さ関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ カッタヘッド本体 １ａ ボス部 ２ カッタスポーク ３ 切削刃 ４ 先端切削刃 ５ 回転撹拌装置 ５−１ 回転体 ５−２ 突起 ５−２Ａ 動力伝達突起 ５−２Ｂ 撹拌突起 ５−３ 回転軸 ６ ステイ

フロントページの続き (72)発明者 大木 正巳 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AC04 BA03 BA08 BB01 BB04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッドの回転中心から放射状に伸
   びる軸心を中心にして回転できるように回転体を軸着す
   るとともに、この回転体に多数の突起を設けて、カッタ
   ヘッドの回転時に、多数の突起の少なくとも一つが地山
   の反力を受けることにより回転体を回転させ、この回転
   体の回転に伴って運動する多数の突起により周辺の掘削
   土砂を撹拌できるように構成したことを特徴とする泥土
   圧式地中掘進機のカッタヘッド。
2. 【請求項２】 回転体を円柱状、角柱状又は切頭円錐状
   に形成したことを特徴とする請求項１に記載の泥土圧式
   地中掘進機のカッタヘッド。
3. 【請求項３】 多数の突起の少なくとも一つを、先端が
   カッタヘッドの切削刃よりも切羽側へ突出するように構
   成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   泥土圧式地中掘進機のカッタヘッド。
4. 【請求項４】 多数の突起を高さの異なる２種類以上の
   突起で構成し、高さの最も高い突起だけを、先端がカッ
   タヘッドの切削刃よりも切羽側へ突出するように構成し
   たことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に
   記載の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッド。
5. 【請求項５】 高さの最も高い突起を、他の突起よりも
   カッタヘッドの外周側に集中的に配置したことを特徴と
   する請求項４に記載の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 カッタヘッドに、切削刃をカッタスポー
   クに取り付けるタイプのものを用いて、回転体及びカッ
   タスポークの双方を、カッタヘッドの回転中心から外周
   に向かって後方に傾斜させるように構成したことを特徴
   とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の泥土圧式
   地中掘進機のカッタヘッド。
7. 【請求項７】 カッタヘッドに、切削刃をカッタスポー
   クに取り付けるタイプのものを用いて、回転体を複数設
   けて、これら複数の回転体を複数のカッタスポーク間に
   配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れ
   かに記載の泥土圧式地中掘進機のカッタヘッド。