JP2918500B2 - 掘進機 - Google Patents

掘進機

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JP2918500B2
JP2918500B2 JP27500896A JP27500896A JP2918500B2 JP 2918500 B2 JP2918500 B2 JP 2918500B2 JP 27500896 A JP27500896 A JP 27500896A JP 27500896 A JP27500896 A JP 27500896A JP 2918500 B2 JP2918500 B2 JP 2918500B2
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祥二 多谷
清志 山本
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Nakaguro Kensetsu KK
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アウターコーンと
同心の回転主軸に偏心して取り付けられかつアウターコ
ーンと協働して掘削物を破砕するインナーコーンと、複
数個のローラカッタを有しかつインナーコーンの先端で
しかも回転主軸に取り付けられたカッタヘッドとを具備
する掘進機の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、シールド掘進機(掘進機)に
は、アウターコーンと同心の回転主軸に偏心して取り付
けられかつアウターコーンと協働して掘削物を破砕する
インナーコーンと、複数個のローラカッタを有しかつイ
ンナーコーンの先端でしかも回転主軸に取り付けられた
カッタヘッドとを具備するものが知られている。
【0003】このものでは、回転するカッタヘッドと、
アウターコーン、インナーコーンに加えられる推力と、
インナーコーンとアウターコーンとの協働作用により、
土砂、礫、玉石等の掘削物を連続的に掘削している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、掘削物に
は、高強度の礫層、玉石等があり、事前の地質調査をも
ってしても、掘削中に予期し難い高強度の礫層、玉石等
に遭遇することがある。
【0005】アウターコーン、インナーコーンに加えら
れる推力、ローラカッタの軸強度には限界があるので、
このような場合には、掘進機による掘削作業を一時中断
し、別の手段で障害となった礫層、玉石を除去するか、
あるいは、その障害箇所を避けるか、またあるいは、当
初から必要以上に掘削能力の高い掘進機を準備して掘削
作業を施工しているが、掘削作業の時間的遅れ、作業計
画の変更等を強いられて問題となっている。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、小径でも掘削能力の大
きな掘進機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の掘進機
は、アウターコーンと同心の回転主軸に偏心して取り付
けられかつ前記アウターコーンと協働して掘削物を破砕
するインナーコーンと、複数個のローラカッタを有しか
つ前記インナーコーンの先端でしかも前記回転主軸に取
り付けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドと前記ア
ウターコーンと前記インナーコーンとの少なくとも一つ
に設けられて掘削物にウオータジェットを噴射する噴射
ノズルとを具備し、前記インナーコーンは掘削物せん断
破砕用の複数個の破砕ブロックを備え、前記アウターコ
ーンには前記破砕ブロックと協働して前記掘削物をせん
断破砕するせん断用プレートがアウターコーンの中心に
対してねじれを持って取り付けられている。
【0008】このものによれば、巨礫、玉石、流木、残
置シートパイル等の掘削物は、ウオータジェットにより
一次破砕されて、礫、玉石等にはクラックが発生する。
また、ローラカッタにより二次破砕され、インナーコー
ンとアウターコーンとの協働作用により三次破砕される
ので、高強度の礫、玉石等であっても、支障なく掘削作
業を継続できる。また、ローラカッタの耐久性も向上す
る。
【0009】請求項2に記載の掘進機は、請求項1に記
載のものにおいて、前記回転主軸は減速機付きモータで
回転駆動され、前記減速機付きモータの出力軸と前記回
転主軸とにその軸方向に貫通穴が設けられ、前記噴射ノ
ズルにウオータジェット用の高圧水を圧送する配管が前
記貫通穴を通して設けられ、前記噴射ノズルがロータリ
ジョイントを介して前記配管に接続されている。
【0010】このものによれば、減速機付きモータの出
力軸と回転主軸とにその軸方向に貫通穴を設けて、高圧
水を配管することとしたので、配管が容易である。ロー
タリジョイントは掘進機の先端側の接続部に設けられて
いるので水漏れが生じても問題はない。
【0011】本発明による掘進機は、アウターコーンと
同心の回転主軸に偏心して取り付けられかつ前記アウタ
ーコーンと協働して掘削物を破砕するインナーコーン
と、複数個のローラカッタを有しかつ前記インナーコー
ンの先端でしかも前記回転主軸に取り付けられたカッタ
ヘッドとを具備し、前記インナーコーンは掘削物せん断
破砕用の複数個の破砕ブロックを備え、前記アウターコ
ーンには前記破砕ブロックと協働して前記掘削物をせん
断破砕するせん断用プレートが取り付けられている。
【0012】このものによれば、礫、玉石等の掘削物
は、アウターコーンとインナーコーンとの間に取り込ま
れると、破砕ブロックとせん断用プレートとの協働作用
によりせん断されつつ破砕される。従って、その礫、玉
石等の破砕スピードが向上する。すなわち、ウオータジ
ェットによる一次破砕、ローラカッタによる二次破砕、
インナーコーンの偏心による圧砕、破砕ブロックとせん
断用プレートとによる三次破砕により迅速に高強度の
礫、玉石を破砕できる。
【0013】請求項3に記載の掘進機は、請求項1、請
求項2のいずれか1項に記載のものにおいて、前記高圧
水に研磨剤が添加されるようにしてある。
【0014】請求項4に記載の掘進機は、請求項1ない
し請求項3のいずれか1項に記載のものにおいて、前記
ウオータジェットが前記回転主軸の回転を停止させた状
態で噴射される。
【0015】請求項5に記載の掘進機は、請求項1ない
し請求項4のいずれか1項に記載のものにおいて、前記
噴射ノズルを回転させてウオータジェットが噴射され
る。
【0016】このものによれば、礫、玉石の塊体として
の異なる各箇所にウオータジェットによる水圧が加わる
ので、礫、玉石を破砕するのがより一層容易になる。
【0017】請求項6に記載の掘進機は、請求項1ない
し請求項5のいずれか1項に記載のものにおいて、前記
噴射ノズルの回転位置を監視可能である。
【0018】請求項7に記載の掘進機は、請求項1ない
し請求項6のいずれか1項に記載のものにおいて、前記
ウオータジェットにより掘削物が破砕されたか否かを検
出するための圧力センサーが設けられている。
【0019】請求項8に記載の掘削機は、噴射ノズルを
掘削物に対して、保護する構造とする。
【0020】
【発明の実施の形態】図1において、テールシールド筒
体1とフロントシールド筒体2との間の接続部には減速
機付きモータ9が設けられている。この減速機付きモー
タ9の出力軸10には回転主軸11が接続されている。
回転主軸11は軸受け12−1、12−2、12−3に
より回転可能に支承され、減速機付きモータ9により回
転駆動される。
【0021】回転主軸11には円筒状のインナーコーン
13が取り付けられている。フロントシールド筒体2の
先端でかつインナーコーン13に対応する箇所には円筒
状のアウターコーン14が設けられている。インナーコ
ーン13は後方に向かうに従ってその直径が大きくさ
れ、アウターコーン14は後方に向かうに従ってその直
径が小さくされ、そのインナーコーン13とアウターコ
ーン14との間が掘削物の取入れ空間15となってい
る。その掘削物は送排泥管16を介して外部に排出され
る。
【0022】アウターコーン14は回転主軸11と同心
に配置され、インナーコーン13はその回転主軸11に
対して偏心して設置されている。アウターコーン14と
インナーコーン13とは協働して掘削物を破砕する作用
を果たし、この意味でインナーコーン13を偏心クラッ
シャヘッドともいう。
【0023】インナーコーン13の先端には取り付け部
材17を用いてカッタヘッド19が回転主軸11に取り
付けられている。ロータリジョイントカバー18は土砂
等の保護の機能を果たす。このカッタヘッド19には、
図2に示すように複数個のローラカッタ20と、バイト
カッタ21とが回転枠体22に設けられている。その回
転枠体22には掘削物取入れ口23が形成されている。
【0024】回転枠体22には、噴射ノズル24、25
が取り付けられている。これらの噴射ノズル24、25
はロータリジョイント26を介して配管27に接続され
ている。
【0025】減速機付きモータ9の出力軸10と回転主
軸11とにその軸方向に貫通穴28が設けられている。
配管27はこの貫通穴28を通してロータリジョイント
26に接続されている。噴射ノズル24、25はその配
管27を通して圧送された1000ないし4000kg
/cm2の高圧水をウオータジェットとして掘削物に噴
射する。高圧水には研磨剤を添加するようにされていて
も良い。
【0026】インナーコーン13には、図3に示すよう
に、掘削物せん断破砕用の複数個の破砕ブロック29が
その回転方向に等間隔を開けて設けられている。アウタ
ーコーン14には破砕ブロック29と協働して掘削物を
せん断破砕するせん断用プレート30が好適にはアウタ
ーコーン14の中心に対してねじれを持って取り付けら
れている。
【0027】ウオータジェットは回転主軸11の回転を
停止させた状態で噴射させても良く、噴射ノズル24、
25を回転させながら、ウオータジェットを噴射して、
岩石、巨礫、玉石等の粉砕を行っても良い。
【0028】好ましくは、噴射ノズル24、25の回転
停止位置をカメラにより監視するのが望ましい。また、
ウオータジェットにより掘削物が破砕されたか否かを検
出するための圧力センサーを設けるのが更に望ましい。
【0029】この発明の実施の形態によれば、掘進機の
シールド筒体の直径程度あるいはそれ以上の玉石、巨礫
が点在する地質を、迅速に掘進できる。
【0030】ウオータジェットによる一次破砕、カッタ
ヘッドによる二次破砕、アウターコーンとインナーコー
ンとによる三次破砕により高強度の玉石、礫等を徐々に
細かくできる。また、ウオータジェットにより玉石、巨
礫等にクラックが発生するので、玉石、巨礫等が破砕さ
れ易くなり、カッタヘッドのローラカッタの耐久性も向
上する。従って、カッタヘッドのコスト低減も図れる。
【0031】従来、トンネル掘進作業において、障害物
があるときは、長期間を要していたが、本発明によれ
ば、迂回や別手段による除去を要さず、短期間でこれを
破砕して除去することが可能である。
【0032】更に、従来は、障害物を取り除くために、
計画外の掘削土量を除去する余掘を余儀なくされ、この
ために、地上道路面の沈下、陥没等が生じることもあっ
たが、本発明によれば、このような事態も避けることが
できる。
【0033】加えて、ウオータジェットによる一次破砕
により、掘削物が容易に破砕され易くなったので、推進
ジャッキ機構の推力も低減でき、余掘、推力増加による
掘進機の浮き上がり、横振れを低減でき、計画通りの掘
削作業を正確に行うことができ、トラブル発生の低減、
大幅な工期短縮、施工コストの低減を図ることができ
る。
【0034】
【変形例】図4ないし図7は本発明に係わる掘進機の変
形例を示すものである。
【0035】この変形例では、図4、図5に示すように
インナーコーン13にカッタヘッド19が取り付けら
れ、カッタヘッド19は図6に拡大して示すように箱体
31から構成され、箱体31内に噴射ノズル25が設け
られ、細穴32からウオータジェットが掘削物に向けて
噴射されるようにされている。また、アウターコーン1
4にも、図7に示すように、取り付けナット33を介し
て複数個の噴射ノズル25´が設けられている。この噴
射ノズル25´は配管27´を介して減速機付きモータ
9の後方で配管27に接続されている。なお、34はロ
ータリジョイントである。
【0036】この変形例では、インナーコーン13とア
ウターコーン14との双方に噴射ノズル25、25´を
設けることとしているが、インナーコーン13のみに噴
射ノズル25、25´を設けても良い。
【0037】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、小径でも対土質適応能力のきわめて高く掘削能力
の大きな掘進機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる掘進機の縦断面図である。
【図2】図1に示すカッタヘッドの正面図である。
【図3】図1に示すインナーコーンとアウターコーンと
を正面から目視した図である。
【図4】本発明に係わる掘進機の変形例を示す縦断面図
である。
【図5】図4に示すインナーコーンとアウターコーンと
を正面から目視した図である。
【図6】図4に示すカッタヘッドの部分拡大図である。
【図7】図4に示すアウターコーンの部分拡大図であ
る。
【符号の説明】
11…回転主軸 13…インナーコーン 14…アウターコーン 19…カッタヘッド 20…ローラカッタ 24、25、25´…噴射ノズル 29…破砕ブロック 30…せん断用プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/08 E21D 9/12

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アウターコーンと同心の回転主軸に偏心
    して取り付けられかつ前記アウターコーンと協働して掘
    削物を破砕するインナーコーンと、複数個のローラカッ
    タを有しかつ前記インナーコーンの先端でしかも前記回
    転主軸に取り付けられたカッタヘッドと、該カッタヘッ
    ドと前記アウターコーンと前記インナーコーンとの少な
    くとも一つに設けられて前記掘削物にウオータジェット
    を噴射する噴射ノズルとを具備し、前記インナーコーン
    は掘削物せん断破砕用の複数個の破砕ブロックを備え、
    前記アウターコーンには前記破砕ブロックと協働して前
    記掘削物をせん断破砕するせん断用プレートが前記アウ
    ターコーンの中心に対してねじれを持って取り付けられ
    ている掘進機。
  2. 【請求項2】 前記回転主軸は減速機付きモータで回転
    駆動され、前記減速機付きモータの出力軸と前記回転主
    軸とにその軸方向に貫通穴が設けられ、前記噴射ノズル
    にウオータジェット用の高圧水を圧送する配管が前記貫
    通穴を通して設けられ、前記噴射ノズルがロータリジョ
    イントを介して前記配管に接続されている請求項に記
    載の掘進機。
  3. 【請求項3】 前記高圧水に研磨剤を添加されるように
    した請求項1または請求項2に記載の掘進機。
  4. 【請求項4】 前記ウオータジェットが前記回転主軸の
    回転を停止させた状態で噴射されることを特徴とする請
    求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の掘進機。
  5. 【請求項5】 前記噴射ノズルを回転させてウオータジ
    ェットが噴射されることを特徴とする請求項1ないし請
    求項のいずれか1項に記載の掘進機。
  6. 【請求項6】 前記噴射ノズルの回転位置を監視可能で
    ある請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の掘
    進機。
  7. 【請求項7】 前記ウオータジェットにより掘削物が破
    砕されたか否かを検出するための圧力センサーが設けら
    れている請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載
    の掘進機。
  8. 【請求項8】 前記噴射ノズルが保護されている請求項
    1ないし請求項のいずれか1項に記載の掘進機。
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ATE301238T1 (de) * 1999-08-24 2005-08-15 Nakakuro Construction Co Ltd Bagger
KR100757368B1 (ko) * 2001-09-28 2007-09-11 주식회사 케이티 워터젯 노즐이 설치된 보조면판을 구비한 터널 굴진기
JP2018080513A (ja) * 2016-11-17 2018-05-24 N.Jetエンジニアリング株式会社 超高圧噴射ノズル、掘進機、障害物切断システム、および、超高圧噴射ノズルの使用方法
CN106593462A (zh) * 2016-12-29 2017-04-26 安徽唐兴机械装备有限公司 一种顶管机前舱多角度高压注水装置

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