JP2530452B2 - 管埋設機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、上・下水道管、ガス管等の小口径管類を
地下中に埋設するための小口径管埋設機械に係るもの
で、特に掘削範囲内に比較的径の大きな礫があっても、
掘進を容易にできるようにしたコーン形ロータリディス
クカッタ、及びコーン形ロータリディスクカッタと円周
カッタビットを備えた管埋設機械に関するものである。

（従来の技術） 従来非開削工法による地中掘進の管埋設装置における
カッタとしては、第４図に示すようなオーガタイプのも
のと、第５図、第６図に示すような円筒カッタタイプの
ものがあり、このようなカッタを装備したカッタヘッド
に回転運動と押進運動を加えて、管埋設口径穴の切削掘
進をして、管埋設機械に後続する管の埋設作業を行なっ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術のカッタの場合第４図に示したオーガタ
イプのものは礫の切削破砕作用に適しておらず、大径の
礫に接すると掘進が止まるか、あるいは掘進方向が曲が
ってしまう不具合を生じている。

また第５図に示したコーンタイプカッタは礫を切断す
る能力を有するが、礫の破砕能力が弱く、カッタが切り
込んでいってカッタの仕込量ｂや喰込量ａが大きくなり
切削抵抗を増し、掘削トルク変動が発生して、その結果
カッタヘッドが振られて掘削精度を維持できない不具合
を生じている。

さらに第６図に示したトリコーンカッタタイプのもの
は、礫を圧砕する能力を有しているが、礫に対してカッ
タが斜め方向から一点集中するのみであるために礫から
反力が図に示すように働き、この反力が大きいためにカ
ッタヘッドが持ち上げられ礫に乗り上がって掘進できな
くなる不具合を生じている。

以上のように従来の管埋設装置におけるカッタでは、
掘進口径の1/3〜1/4以上の礫に当たると掘進作業が困難
になっていた。

この発明は上記問題点を解消するためになされたもの
で、第１に管埋設機械のふらつき量の少ない精度の良い
掘削を目的とするものである。

また第２にコーン形ロータリディスクカッタは、反ス
ラスト軸受を介して回転自在に支持し、ガタツキ防止を
目的としている。

（問題を解決するための手段及び作用） 前記目的を達成するためにこの発明による管埋設機械
は、後方の推力手段により前方へ推進し、かつカッタヘ
ッドの回転により面板に設けたディスクカッタによって
掘削する管埋設機械においてカッタヘッドの面板の開口
に少なくとも１基のコーン形ロータリディスクカッタを
設け、かつカッタヘッドの中心を基準として半径方向に
コーン形ロータリディスクカッタの最外周カッタの刃先
をに接する円の大きさが円筒カッタケーシングの外周径
とほぼ同一径にしたことを特徴とするものである。

このような管埋設機械においては余堀り量が少ないの
で管埋設機のふらつき量が少なくできるので精度良く掘
削できる。

またこの発明による管埋設機械は、後方の推力手段に
より前方へ推進し、かつカッタヘッドの回転により面板
に設けたディスクカッタによって掘削する管埋設機械に
おいてカッタヘッドの面板の開口に少なくとも１基のコ
ーン形ロータリディスクカッタを設け、かつコーン形ロ
ータリディスクカッタは反スラスト軸受を介して回転自
在に内管に支持されていることを特徴とするものであ
る。

このような管埋設機械においては、コーン形ロータリ
ディスクカッタは軸受を介し回転しない内管に回転自在
に支持しているので、従来のカッタヘッド回転軸に支持
するものとは異なり、ガタつくことがなく掘削外径を十
分に保持できると共に、カッタヘッド部に作用するスラ
スト荷重やラジアル荷重は軸受手段により十分に支持で
きるメリットを有する。

また、反スラスト軸受は内管に支持されているので取
付部を含めてコンパクトにできる。

従って従来この種の埋設機においては、不可能とされ
ていた地層でも、小さな力で礫を切削、破砕しながら埋
設管を精度良く推進してゆくことができる。

（実施例） つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図を参照して１は円筒カッタケーシン
グ、２は反スラスト軸受、３は駆動軸でスクリュウ翼４
が設けられ、掘削した土砂等を矢印Ｘのように後方に運
搬して排出する。

5,6はコーンタイプのロータリディスクカッタ、７は
面板、8₁,8₂,8₃,8₄,8₅,8₆は外周切削を目的とするカッ
タビット、9₁,9₂,10₁,10₂はそれぞれ前方の礫および中
央部の礫を掘削破砕するカッタビットを示す。

そしてディスクカッタ5,6やカッタビット（8₁,8₂……
8₅,8₆）（9₁,9₂）、（10₁,10₂）で破砕された土砂は土
砂取込口11,12,13をとおって容易にスクレーパ部14まで
移動し、このスクレーパ部14によってフレーム内に土砂
が（粘土質のものであっても）閉塞することがなく、ス
クリュウ４により後方に運搬排出される。

17は内管で図示しない後方側に設けた推力装置によっ
て前方側へ押し動かされる。

内管17の内部空間を掘削土砂の排出路とし、内管先端
側外周には段差部18が形成されて、これを前記反スラス
ト軸受手段２の接地個所とする。

この反スラスト軸受手段２は前記内管17の外周と円筒
カッタケーシング１の内周側に介在し、前記内管17の先
端面に図示しないボルトで固定した環状抑え板19で位置
固持をされ、円筒カッタケーシング１が内管17とは別個
に軸方向へ移動できないように支持すると共に、内管17
に対して円筒カッタケーシング１はほぼ同一の直径の分
離自在な円筒カッタフレーム20を有し、図示しないボル
ト手段を介し同心状に円筒回りを等分する位置C,C′を
中心とした軸方向の開口を円筒側壁に対称に設けてあ
り、コーン形ロータリディスクカッタ5,6の大径側ディ
スクカッタ刃22の刃先23が円筒カッタケーシング１の外
周に沿って公転するようにした刃先自転開口を有する。

コーン形ロータリディスクカッタ5,6は図示していな
いが回転中心に自転軸を有し、該自転軸を前記円筒カッ
タケーシング１の円筒カッタフレーム20の先端内側へ、
前期した刃先自転開口の中心位置線C,C′に沿って半径
方向放射状に脱着自在に内挿設置してあり、自転軸の小
径ディスクカッタ側を円筒の半径方向中心側に設けた軸
受手段25並びに自転軸の大径ディスクカッタ側を円筒の
半径方向外側に形成した刃先自転開口に設けた軸受26に
より支持した上で、各刃先を地山の掘進面に直交当接さ
せてある。

そしてコーン形ロータリディスクカッタ5,6の軸受手
段25,26は、軸方向に位置を偏らせてあり、円筒カッタ
フレーム20の先端前面側から軸方向内側へ差し込んでボ
ルト27で締着させた軸受手段25と、円筒カッタフレーム
20側に位置させた軸受手段26から成り立っている。。

上記軸受手段26は円筒カッタフレーム20の側壁を切欠
いて開口した刃先自転開口に設置してあり、円筒カッタ
フレーム20の外周と同じ大きさの外周を持つ側壁支柱部
28と傾斜軸受部29を含む軸受ブラケットからなり、円筒
カッタフレーム20にボルト31で締着している。

軸受手段25にも傾斜軸受部32を備えてあり、これら傾
斜軸受部29,32を軸方向に偏位してカッタ自転軸の傾斜
取付をはかり、大径側ディスクカッタ刃先22を刃先自転
開口より円筒カッタケーシング１の外径周線上に合わ
せ、円筒カッタフレーム20の前端面より突出させると共
に各ディスクカッタ刃先がほぼ同一垂直面に位置するよ
うコーン形ロータリディスクカッタ5,6の自転軸を取付
けてある。

円筒カッタフレーム20は内管17内側に嵌挿した回転駆
動軸３と連結してある。

その連結手段は回転駆動軸３の先端に連結ボス部33を
設け、図示しない半径方向粱を円筒カッタフレーム20に
設けて両者を結合することにより連結してあり、回転駆
動軸３を介して円筒カッタケーシング20を回転できる。

また上述したように円筒カッタフレーム20は円筒の先
端周壁に円筒カッタビット8₁〜8₆と、円筒の前面板７を
有する。

円筒の前面板７はコーン形ロータリディスクカッタ5,
6の接触を避けるために7₁,7₂に示すように扇形状にして
あって、ディスクカッタ刃先が前面板よりも前方へ突出
する厚さにして挟むように円筒の前面を蓋する。

この前面板7₁,7₂には掘削砂礫の取入開口13（図では
４個）及び前面切削兼砂礫ガイド用のカッタビット9₁,9
₂を設けてある。

前期ガイド用カッタビット9₁,9₂は円筒カッタフレー
ム20の正転方向（掘削回転方向）に対して前面の砂礫を
切削し、砂礫をディスクカッタ間に流動ガイドして取り
込む側に設けられ、前面板の半径方向縁に沿いディスク
カッタ刃列間に対向設置してある。

円筒カッタビット8₁〜8₆は、その刃先36が大径側ディ
スクカッタ刃先23の公転軌道円をたどって、圧砕跡を二
次切削するようにした外径位置で円筒カッタフレーム20
の円筒先端周壁に沿って取付けてあって、カッタビット
刃先36を大径側ディスクカッタ刃先23の円筒方向先端よ
りも後方に出代量とすると共に、大径側ディスクカッタ
刃先半径方向外側に突出した出代量としてある。

すなわち上記ディスクカッタとカッタビットとは第３
図に示したような位置関係に設置してカッタヘッドに装
着されている。

カッタビットとコーンタイプディスクカッタ最外周側
の刃先とは相互に助け合う関係に配置されている。

つまり軸方向にはディスクカッタがカッタビットより
前方に位置することによって、ディスクカッタは前方の
礫を効率よく圧砕し、従ってディスクカッタに続くカッ
タビットは喰い込み量が少なくなって抵抗トルクが少な
くなるので、カッタビットの負担は小さい。

また半径方向にはカッタビットがディスクカッタより
も外側に位置するので、先導管の自重だけで端面Ｂを切
削し、カッタビットにより半径方向にかかる礫を破砕
し、ヘッドがせり上がるのを防止する。

そしてコーンタイプのディスクカッタの軸を斜めに取
り付けることによって、最外周に刃先が当り枕のような
礫でも破砕し、せり上りを防止している。

さらにこの実施例ではディスクカッタの最外周の刃先
に、常にシャープさを維持する形状を持たせ、カッタ側
面の摩耗が進んでも、常にシャープさを維持するように
工夫してある。

また刃の角度は礫破砕に最適な角度とし、最外周側の
み礫による蹴られ防止のため面取りして鋭角にすると共
に、刃の向きを推進力の方向と同一の向きとして礫を容
易に破砕できるようにした。

なおカッタビット（8₁,8₂……8₆）のピッチはヘッド
の振れを小なくする最適ピッチとしている。

さらに土砂取込口11,12,13については土砂流入側の取
込口を大きくすることにより破砕礫、土砂の流れをスム
ーズにし、土砂流入側にカッタビットを装着したことに
より、前述の如くディスクカッタとカッタビットで礫を
破砕し、取込口に礫が噛み込んでもディスクカッタの自
転により礫を破砕してカッタビット内に取り込めるよう
になっている。

また土砂取込口の配置は、外周付近の土砂は取り込ま
ず正面の土砂だけを取り込むように工夫されている。

（発明の効果） この発明は以上詳述したようにして成り、余堀り量が
少ないので管埋設機械のふらつき量か少なくできるの
で、精度良く掘削できる。

またこの発明による管埋設機械は、コーン形ロータリ
ディスクカッタは軸受を介し回転しない内管に回転自在
に支持されているので、従来のカッタヘッド回転軸に支
持するものとは異なり、ガタつくことがなく掘削外径を
十分に保持できると共に、カッタヘッド部に作用するス
ラスト荷重やラジアル荷重は軸受け手段により十分に支
持できるメリットを有する。

さらに反スラスト軸受は内管に支持されているので取
付け部を含めてコンパクトにできる。

従ってこの種の埋設機においては、従来不可能とされ
ていた地層でも、小さな力で礫を切削し、破砕しながら
埋設管を精度良く推進してゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のカッタヘッドを図解的に
示した側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図
はコーンディスクカッタとカッタビットとの配置を示す
説明図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ従来の３つ
のタイプのものを示す。 １……円筒カッタケーシング ２……反スラスト軸受 ５……ロータリディスクカッタ ６……ロータリディスクカッタ ７……面板 8₁,8₂……8₆……カッタビット 9₁,9₂……カッタビット 10₁,10₂……カッタビット 11……土砂取込口 12……土砂取込口 13……土砂取込口 25……軸受手段 26……軸受手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後方の推力手段により前方へ推進し、かつ
   カッタヘッドの回転により面板に設けたディスクカッタ
   によって掘削する管埋設機械においてカッタヘッドの面
   板の開口に少なくとも１基のコーン形ロータリディスク
   カッタを設け、かつカッタヘッドの中心を基準として半
   径方向にコーン形ロータリディスクカッタの最外周カッ
   タの刃先に接する円の大きさが円筒カッタケーシングの
   外周径とほぼ同一径にしたことを特徴とする管埋設機
   械。
2. 【請求項２】後方の推力手段により前方へ推進し、かつ
   カッタヘッドの回転により面板に設けたディスクカッタ
   によって掘削する管埋設機械においてカッタヘッドの面
   板の開口に少なくとも１基のコーン形ロータリディスク
   カッタを設け、かつコーン形ロータリディスクカッタは
   反スラスト軸受を介して回転自在に内管に支持されてい
   ることを特徴とする管埋設機械。