JP2828805B2 - 推進体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後方からの押圧力を受
けて推進される推進管と、その先端部に連結され、かつ
前記推進管の推進に先だって相対的に先導体を軸線方向
に移動させて、土中に圧入するように構成した推進用ヘ
ッドとを備えて、小口径管の推進に好適に構成された推
進体に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の小口径管を対象とする推進工法
に用いる推進体は、推進用ヘッドに、先導体の受圧面の
向きを変更して推進方向を変更調節するための回転駆動
機構と、先導体をヘッド本体に対して相対的に軸線方向
で押し引きするための伸縮駆動機構とを設けて、受圧面
の向き変更により進行方向を修正しながら、後続の推進
管の進行に先だって推進用ヘッドの先導体を土中に圧入
して、続いて後続の推進管およびヘッド本体を前記先導
体に近づけるように移動させることによって推進抵抗を
全体として低減して推進することができるように構成さ
れているものであるが、従来の推進体は、推進用ヘッド
に内装する伸縮駆動機構のピストン部を、ヘッド本体の
シリンダー部分の内部で大径ピストン頭部とピストンロ
ッド部とを有した形状に形成するとともに、前記シリン
ダー部の外側に先導体を外嵌させて構成していた（例え
ば特開昭６０−６５８９３号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】推進体を推進する場
合、推進体の先端に取り付く先導体は、地盤に直接触れ
て高いトルクを伝えるために、その条件に耐え得るべく
構成されるものである。上述した従来の推進体では、先
導体を推進用ヘッド本体に外嵌するように構成し、その
内部にシリンダー部・ピストン部・回転駆動軸等で形成
される回転駆動機構及び伸縮駆動機構を内嵌させている
ために、前記条件を満たすべく先導体のヘッド本体に外
嵌する部分の外径は従来通りの状態で肉厚を充分確保し
ようとすれば、内径が小さくなり、内嵌する回転駆動機
構及び伸縮駆動機構等は小さくなった内空に納めざるを
得なくなる。従って、回転駆動軸を大径化して回転駆動
力を強化させようとすればピストン部の受圧面が小さく
なって伸縮駆動力が低下し、逆にピストン部の受圧面を
広げて伸縮駆動力を強化させようとすれば回転駆動軸が
小径となって回転駆動力が低下するという欠点があっ
た。

【０００４】そこで、本発明の目的は、この欠点に鑑
み、回転駆動軸の軸径を充分確保しながらも、伸縮駆動
機構の受圧面積を大きく確保できる推進体を提供すると
ころにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明における推進体の特徴構成は、推進に伴う地盤
からの反力を受ける受圧部を、ヘッド本体に対してその
軸心周りに回転自在に且つ軸心方向に出退自在に内嵌す
るピストン部に連結して先導体を形成すると共に、前記
ヘッド本体に対して前記ピストン部を軸心方向に出退駆
動させる伸縮駆動機構を構成するに、前記ピストン部を
有底筒状に形成すると共に、前記ヘッド本体に内装され
且つ前記先導体に回転力を伝える回転駆動軸を前記ピス
トン部に一体回転するように内嵌し、前記ピストン部の
内底部と前記回転駆動軸の推進方向側の端面との間に第
１圧力室を形成すると共に、前記ピストン部の推進方向
とは反対側の端部とヘッド本体との間に第２圧力室を形
成し、前記第１圧力室に対して駆動媒体としての圧力流
体が流通する第１圧力流体流路を設けると共に、前記第
２圧力室に対して前記圧力流体が流通する第２圧力流体
流路を設け、且つ前記第１圧力流体流路と前記第２圧力
流体流路のうち少なくとも一方を前記回転駆動軸内に設
けたところにある。

【０００６】

【作用】本発明における推進体の特徴構成によれば、推
進に伴う地盤からの反力を受ける受圧部を、ヘッド本体
に対してその軸心周りに回転自在に且つ軸心方向に出退
自在に内嵌するピストン部に連結して先導体を形成して
あるから、先導体をヘッド本体の内側で保持でき、先導
体とヘッド本体との、ヘッド本体外側での嵌合構造を省
略し、ヘッド本体の径を最大限に大きく設定することが
できる。その結果前記ヘッド本体の内空断面をより大き
く確保することが可能となる。また、前記ピストン部を
有底筒状に形成すると共に、前記ヘッド本体に内装され
且つ前記先導体に回転力を伝える回転駆動軸を前記ピス
トン部に一体回転するように内嵌し、前記ピストン部の
内底部と前記回転駆動軸の推進方向側の端面との間に第
１圧力室を形成すると共に、前記ピストン部の推進方向
とは反対側の端部とヘッド本体との間に第２圧力室を形
成し、前記第１圧力室に対して駆動媒体としての圧力流
体が流通する第１圧力流体流路を設けると共に、前記第
２圧力室に対して前記圧力流体が流通する第２圧力流体
流路を設け、且つ前記第１圧力流体流路と前記第２圧力
流体流路のうち少なくとも一方を前記回転駆動軸内に設
けて前記伸縮駆動機構を構成してあるから、以下に示す
ような独特の作用を叶えられるようになる。即ち、ヘッ
ド本体内空断面を無駄なく圧力室として使用すること
で、伸縮駆動のためのより大きい受圧面積を確保するこ
とが出来、しかも、圧力流体流路を回転駆動軸内に設け
ることで、従来のようにヘッド本体肉厚部に圧力流体流
路を設ける必要がなくなり、ヘッド本体の内空断面をよ
り大きくして更に受圧面積を拡大することが出来る。ま
た、伸縮駆動のための受圧面は、回転駆動軸を太くして
も変わらないために伸縮駆動トルクの増大を図りつつ回
転駆動トルクの増大も図れることになる。

【０００７】

【発明の効果】従って、本発明の推進体によれば、推進
体の大型化を図らなくても先導体の回転駆動及び伸縮駆
動に高いトルクを発揮することが出来るようになり、推
進工の施工効率を上げることが可能となって、工期短縮
・施工コストの低減を実現させることが出来るようにな
った。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面の記載に基づ
いて説明する。図１〜図３に示すように、個々の外面が
円筒面状をなす管体群、即ち外面円筒面状の推進用ヘッ
ド１及び外面円筒状面の複数の推進管２よりなる小口径
（例えば口径１００ｍｍ前後、あるいはそれ以下程度）
の管体群を、継手部Ｊを介して屈曲自在に連結すること
により、前記管体群を土中において屈曲させつつ図外の
押し込み装置により推進させるように推進体を構成して
ある。

【０００９】前記推進用ヘッド１は、管状の推進用ヘッ
ド本体１Ａと、そのヘッド本体１Ａに対して長手方向に
沿う軸芯Ｐ周りで回動自在な先導体３とから構成されて
いるとともに、前記先導体３をヘッド本体１Ａの軸線周
りに回転操作する回転駆動機構４と、前記先導体３をヘ
ッド本体１Ａに対して軸線方向で出退操作する伸縮駆動
機構５とを備えている。前記先導体３は、前記ヘッド本
体１Ａに枢支された回転駆動軸８と前記先導体３に連結
されたピストン部１２の筒状孔１４との嵌合、および、
前記ピストン部１２とそのピストン部１２に外嵌するヘ
ッド本体１Ａのシリンダー部１３との嵌合により、前記
ヘッド本体１Ａに対して、相対回動ならびに軸線方向で
相対移動自在に支承されている。そして、この先導体３
には、前記推進管２を地中推進させるに伴って土圧を受
けて、その土圧を受けた方向へ前記推進用ヘッド１の推
進方向を向けるための受圧部Ｆを設けてある。また、図
示しないが前記先導体３の先端部には、土砂と管体群と
の摩擦抵抗を減少させるための滑材を吐出する周知の滑
材吐出手段が設けられている。

【００１０】前記回転駆動機構４は、推進用ヘッド本体
１Ａの内周面の一部に形成された螺旋溝６と、その螺旋
溝６に螺合する螺合凸部７ａを備えて前記推進用ヘッド
本体１Ａに内嵌された油圧ピストン７と、その油圧ピス
トン７の内面側に形成されたスプライン孔部７ｂと噛合
するスプライン軸部８ａを外周部に形成した回転駆動軸
８と、前記油圧ピストン７のピストンヘッド７ｃの両側
の受圧室１０に圧力流体の一例である圧油を給排して、
この油圧ピストン７をヘッド本体１Ａの軸線方向で往復
移動させる一対の圧油供給路９Ａ，９Ｂ（図３参照）と
を備えてなる。前記回転駆動軸８の内部には、前記圧油
供給路９Ａ，９Ｂを構成する２本の圧油配管とは別に、
後述する伸縮駆動機構５に対する圧油の給排路１１が形
成されており、これらの給排路１１及び前記圧油配管は
共に前記継手部Ｊを介して後方の推進管２へ導かれてい
る。このように構成された回転駆動機構４では、一方の
圧油供給路９Ａ（又は９Ｂ）から推進用ヘッド本体１Ａ
へ圧油を供給し、他方の圧油供給路９Ｂ（又は９Ａ）へ
推進用ヘッド本体１Ａから圧油を戻すと、油圧ピストン
７が往復移動するが、その移動に伴って、前記ヘッド本
体１Ａの螺旋溝６に螺合凸部７ａを螺合させている油圧
ピストン７が正逆に回転し、その回転に従動して回転駆
動軸８が正逆に回転し、更にはそれに従動して先導体３
が軸芯Ｐ周りに回転駆動される。尚、前記先導体３は、
油圧ピストン７が一往復する間に少なくとも３６０度以
上回転するようになっている。

【００１１】前記伸縮駆動機構５は、前記回転駆動機構
４の回転駆動軸８に対して軸線方向で摺動自在に外嵌す
るように前記先導体３に一体形成された有底筒状のピス
トン部１２と、そのピストン部１２を内装するヘッド本
体１Ａのシリンダー部１３と、前記シリンダー部１３の
内部空間に対して前記回転駆動軸８内に形成された給排
路１１を介して圧油を供給する圧力流体供給装置（図
外）とから構成されている。この伸縮駆動機構５は、前
記ピストン部１２の内底部と、前記ピストン部１２の推
進方向とは反対側の端面との双方に、夫々受圧面１２
ａ，１４ａを設けて、前記回転駆動軸８の推進方向側の
端面との間、およびシリンダー部１３内面との間に第１
圧力室１５・第２圧力室１６を形成してある。そして、
前記第１圧力室１５に対して圧力流体供給装置側からの
圧油の流通を許す前記給排路を第１圧力流体流路１１と
して備え、且つ前記第２圧力室１６に対して圧力流体供
給装置側からの圧油の流通を許す第２圧力流体流路１７
を備えている。つまり、前記回転駆動軸８の外周面に形
成されたスプライン部８ｂ、及びそのスプライン部８ｂ
が形成された箇所よりも推進方向後方側の外周面８ｃに
対して、前記ピストン部１２の筒状孔１４を、圧油の流
通を許容する程度の間溝が形成されるように、やや大き
めに形成することにより、前記第２圧力流体流路１７を
構成している。また、この伸縮駆動機構５は、前記先導
体３を押し出す側にのみ前記両圧力室１５，１６を備
え、先導体３のシリンダー部１３内への引き込み方向へ
は、前記ピストン部１２とシリンダー部１３との間に介
装した圧縮スプリング１８の作用力と、後続の推進管２
の押し込み力との相乗により行わせるように構成してあ
る。

【００１２】前記回転駆動軸８の後方側端部には、推進
体の先端側位置を地上から検出する位置検出用センサを
取り付けるためのセンサ取付体１９が、軸受手段２０を
介して回動自在に外嵌装着されている。その軸受手段２
０の近くの回転駆動軸８部分には、ギヤ部２１を備えた
抜止め部材が形成されている。そして、そのギヤ部２１
と噛合するギヤ２２を回転部に装着したロータリーエン
コーダ２３が前記ヘッド本体１Ａ側の適宜位置に装着さ
れている。従って、そのロータリーエンコーダ２３は、
前記回転駆動軸８の回転を前記抜止め部材のギヤ部２１
及び前記ギヤ２２を介して読み取ることができるので、
前記回転駆動軸８の回転方向を検出することができる。
図中の２４は、ポテンショメータ及びその軸に固定され
たバラストにて構成されたローリング角検出センサであ
り、そのローリング角検出センサ２４によって推進用ヘ
ッド１が推進と共にどれだけローリングしたかが検出さ
れるようになっている。そして、このローリング角検出
センサ２４にて検出して推進用ヘッド１のローリング角
及び前記ロータリーエンコーダ２３によって得られた前
記ヘッド本体１Ａと前記受圧部Ｆとの相対角度から、前
記受圧部Ｆの絶対角が分かるようになっている。

【００１３】前記センサ取付体１９においては、前記軸
芯Ｐと直交する方向に位置する一対の取付部の一方に、
推進用ヘッド１の位置検出信号送信手段としてのセンサ
コイル２５（即ち、前記推進体の長手方向と交叉する方
向に励磁状態で磁束を発生するセンサコイル２５）が、
絶縁体２５ａを介して取着部材２６（具体的にはボルト
２６）を用いて取り付けられている。そして、その取着
部材２６は、前記センサコイル２５が発生する磁束の指
向性を強めるべく、コイル鉄芯材料によって構成されて
いる。前記センサ取付体１９の一対の取付部の他方に
は、前記回転駆動軸８が回転しても前記センサコイル２
５が常に上側に来るように前記センサ取付体１９に対し
て重力を作用させる重錘２７が装備されている。従っ
て、前記推進用ヘッド１が水平姿勢（又は略水平姿勢）
である限り、前記センサコイル２５が発生する磁束の方
向は、常に鉛直方向（又は略鉛直方向）に沿った方向に
なる。かかる状態で前記センサコイル２５から発せられ
る磁束は地上に到達するが、前記センサコイル２５の上
方に受信用コイルが存在していれば、その受信用コイル
に起電力が誘起されて電流が流れ、受信用コイルに接続
された検流計が反応することになる。そこで、前記受信
用コイル及び前記検流計よりなる位置検出信号受信手段
を地上にて移動させたときに、前記検流計が反応すれ
ば、前記受信用コイルの下方の地中に前記センサコイル
が存在するので、地上から前記センサコイルの位置即ち
推進用ヘッド１の位置を検出することができる。

【００１４】前記ヘッド本体１Ａの中間部にはその外周
部に、推進用ヘッド１の方位角検出信号送信手段として
のセンサコイル２８（即ち、前記推進体の長手方向に沿
う方向に励磁状態で磁束を発生するセンサコイル２８）
が、推進用ヘッド１（詳しくは、その本体１Ａ）に対し
て同軸状に装着されている。そして、そのセンサコイル
２８が発生する磁束の方向は、推進用ヘッド１が水平姿
勢（又は略水平姿勢）である限り、常に水平方向（又は
略水平方向）に沿った方向になる。かかる状態で前記セ
ンサコイル２８から発せられる磁束は地上に到達する
が、前記センサコイル２８の上方位置に適宜の方位角検
出信号受信手段を存在させると、それによって前記セン
サコイル２８の方位即ち推進用ヘッド１の方位を検出す
ることができる。例えば、前記方位角検出信号受信手段
として、前記上方位置に受信用コイルを存在させると、
その受信用コイルに起電力が誘起されて電流が流れ、そ
の電流は受信用コイルに接続された電流計によって読み
取ることができる。そして、その電流計にて読み取った
データの組合せ結果から、前記センサコイル２８の方位
即ち推進用ヘッド１の方位を検出することができる。

【００１５】前記推進用ヘッド１と前記推進管２とを連
結する継手部Ｊの構造について次に説明する。前記推進
管２の前端部が球状部２９に形成されている。その球状
部２９は、推進用ヘッド１の後端部に設けられた受部３
０に内嵌されている。そしてその受部３０が前記球状部
２９の外周面を摺動することにより、推進用ヘッド１
が、その後端部と推進管２の前端部とが接触しない範囲
で、上下左右いずれの方向へも屈曲できる構造となって
いる。尚、他の推進管２同士を連結している継手部Ｊも
同様の構造になっているので、その説明については割愛
する。

【００１６】上記構造の推進体を用いて管体群を直進さ
せる場合は、前記圧油供給路９Ａ，９Ｂを介しての圧油
の給排を連続的に行って油圧ピストン７を往復移動さ
せ、その往復移動によって回転駆動軸８即ち先導体３を
回転させながら推進管２を押し込んでいく。また、前記
推進体を用いて方向修正する場合は、先導体３を上述の
ように回転させずに、旋回させるべき側とは反対側に前
記受圧部Ｆを向けたまま推進管２を押し込んでいく。そ
うすると、受圧部Ｆが土圧を受けて推進用ヘッド１の推
進方向は受圧部Ｆとは反対方向へ向けられ、推進用ヘッ
ド１は旋回するようになる。

【００１７】〔別実施例〕上記の実施例では、伸縮駆動
機構５として単動型シリンダーの構造を採用したが、ピ
ストン部１２の外周側に圧力室を形成して、復動型シリ
ンダーの構造としても差し支えない。また、前記単動型
の場合に用いた圧縮スプリング１８を、復動型において
も採用してもよい。さらに、前記圧縮スプリングとは別
の付勢手段を採用してもよく、あるいは、単動型の場合
にも付勢手段を省略してしまうことも可能である。ま
た、前記実施例では、第２圧力流体流路１７として、回
転駆動軸８外周面と筒状孔１４内面との間溝を利用した
ものを示したが、これに限らず、図４に示すように例え
ば回転駆動軸８の内部の給排路１１に分岐する形で第２
圧力流体流路を形成してピストン部１２後端面側の第２
圧力室１６に圧油を供給するなど、適宜の手段を採用で
きる。さらにまた、回転駆動機構４としては、前記実施
例に示した油圧ピストン７の往復運動を回転運動の正逆
回転に変換する機構に限らず、一方向に回転運動を伝え
るものでもよいことは勿論である。また、回転駆動軸８
の回転をピストン部に伝える構造も、スプライン部８ｂ
よって構成されるものに限らず、角軸やキーなど、各種
の伝動構造を採用できる。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】推進体の推進用ヘッドの先端側を示す縦断面図

【図２】前記推進用ヘッドの中間部及び後端側を示す縦
断面図

【図３】図２のイ−イ線断面図

【図４】別実施例の推進用ヘッドの先端側を示す縦断面
図

【符号の説明】

１Ａ ヘッド本体 ２ 推進管 ３ 先導体 ５ 伸縮駆動機構 ８ 回転駆動軸 １１ 第１圧力流体流路 １２ ピストン部 １２ａ 内底部 １５ 第１圧力室 １６ 第２圧力室 １７ 第２圧力流体流路 Ｆ 受圧部 Ｐ 軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向野 勝彦 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (72)発明者 大島 高 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (72)発明者 鎌田 充彦 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (72)発明者 服部 正也 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (56)参考文献 特開 平２−161097（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−261193（ＪＰ，Ａ) 実公 昭55−27752（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後方から押圧力を受けて推進する推進管
   （２）の先端部に連結される推進用ヘッド本体（１Ａ）
   と、そのヘッド本体（１Ａ）に対してその軸心（Ｐ）周
   りに回転自在に且つ軸心（Ｐ）方向に出退自在に内嵌す
   るピストン部（１２）および推進に伴う地盤からの反力
   を受ける受圧部（Ｆ）とを有する先導体（３）と、前記
   ヘッド本体（１Ａ）に内装され且つ前記先導体（３）に
   回転力を伝える回転駆動軸（８）と、前記ヘッド本体
   （１Ａ）に対して前記ピストン部（１２）を軸心（Ｐ）
   方向に出退駆動させる伸縮駆動機構（５）とを備えた推
   進体であって、 前記受圧部（Ｆ）を前記ピストン部（１２）に連結して
   前記先導体（３）を形成すると共に、前記伸縮駆動機構
   （５）を構成するに、前記ピストン部（１２）を有底筒
   状に形成すると共に、前記回転駆動軸（８）を前記ピス
   トン部（１２）に一体回転するように内嵌し、前記ピス
   トン部（１２）の内底部（１２ａ）と前記回転駆動軸
   （８）の推進方向側の端面との間に第１圧力室（１５）
   を形成すると共に、前記ピストン部（１２）の推進方向
   とは反対側の端部と前記ヘッド本体（１Ａ）との間に第
   ２圧力室（１６）を形成し、前記第１圧力室（１５）に
   対して駆動媒体としての圧力流体が流通する第１圧力流
   体流路（１１）を設けると共に、前記第２圧力室（１
   ６）に対して前記圧力流体が流通する第２圧力流体流路
   （１７）を設け、且つ前記第１圧力流体流路（１１）と
   前記第２圧力流体流路（１７）のうち少なくとも一方を
   前記回転駆動軸（８）内に設けた推進体。