JPH04222792A - 掘進ケーシングの掘進方向修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーシングを地盤内に
掘進させる掘削機等における該掘進ケーシングの掘進方
向修正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばヒューム管等のケーシング
内に、先端に掘削羽根を有するスクリューロッドを回転
自在に挿通し、該スクリューロッドの掘削羽根の回転に
よりケーシング先端の地盤を掘削しつつケーシングを後
方から押込み装置により前方へ水平に押し込んでいく構
造の横掘り掘削機において、該ケーシングの掘進方向修
正装置として、上記ケーシングの先端に４〜８本の修正
用油圧シリンダを介して該ケーシングと同径の短円筒状
ケーシングヘッドを首振り自在に接続し、水平掘削の途
中においてケーシングの掘進方向が曲がったとき、上記
油圧シリンダの駆動により上記ケーシングヘッドを所要
の修正方向へ傾けて掘削を再開することにより該ケーシ
ングの掘進方向を適正方向へ修正していくものが知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記横掘り掘
削機のケーシング掘進方向修正装置をそのまま長距離横
掘り掘削機又は縦掘り掘削機のケーシング掘進方向修正
装置に使用した場合、ケーシング及びケーシングヘッド
を無回転で地中へ押しこむから該ケーシング及びケーシ
ングヘッドが強い周面抵抗を受けつつ強大な土圧に包囲
され、その状態ではケーシングの曲り修正においてケー
シングヘッドを正確に修正方向に傾斜させることは容易
でなく、若し傾斜できたとしても、ケーシングヘッドの
傾斜方向へケーシングを修正掘進させることは極めて困
難である。本発明は、縦掘り及び横掘りおいて、土圧の
大きい地盤においても掘進ケーシングの掘進方向修正を
確実容易に行うことを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、本発明は、内部に掘削手段を挿入されるケーシ
ングが地盤外に設けられた回転駆動部に回転伝達可能に
接続され、上記ケーシングの先端に、短円筒状のケーシ
ングヘッドが該ケーシングから回転伝達可能に且つ少く
とも３つの修正用進退駆動手段により任意方向に首振り
傾斜自在に接続され、上記ケーシングヘッドを修正方向
に修正傾斜させるように上記各修正用進退駆動手段を進
退させると共に、上記ケーシングヘッドの回転中該ケー
シングヘッドの修正方向及び傾斜を維持するように各修
正用進退駆動手段を進退させる制御装置が備えられた、
掘進ケーシングの掘進方向修正装置を提案する。

【０００５】本発明における上記ケーシング内部に挿入
される「掘削手段」は、掘削羽根を先端に有するスクリ
ューロッド、掘削爪を有するバケットをロッド下端に取
付けたアースドリル、その他種々の機械的掘削手段のほ
か、大口径ケーシングの場合に行われる掘削作業員も含
み、また上記ケーシングが接続される「回転駆動部」は
、マストに昇降自在に指示されたモータ、上記モータに
ケーシング押込みシリンダもしくはけん引ロープを付加
したもの、またはケーシングをチャックして回転させつ
つ一定長づつ地中に押し込んでいくケーシング回転押込
み装置等も含むものである。さらに上記「修正用進退駆
動手段」は、油圧等の流体圧シリンダ、ソレノイド、ね
じ棒、その他種々のものを含む。以下縦掘り掘削機のケ
ーシング掘進方向修正装置に実施した図面を参照して本
発明の具体例について説明する。

【０００６】

【実施例】第１、２図において、ベースマシン（１）の
前端部に連結されたマスト（２）を垂直に支持し、該マ
スト（２）に敷設されたガイドレール（３）、（３）に
モータ等の回転駆動部を載置したキャリヤ（４）をスラ
イド金具（５）…を介して摺動自在に係合支持させると
共に、マスト上端のトップシープ（６）から垂下したワ
イヤロープ（７）により該キャリヤ（４）を昇降自在に
吊支し、この回転駆動部に、外周面に高さの低いらせん
羽根（１１）を有する円筒状ケーシング（８）、及び該
ケーシング内に回転自在に挿入された下端に掘削ヘッド
（１０）を有するスクリューロッド（９）の各上端部を
回転伝達可能に接続してある。

【０００７】上記ケーシング（８）は内壁（８ａ）及び
外壁（８ｂ）からなる二重壁を有し、該ケーシング（８
）の下端に、同じく二重壁であってその環状空間の下端
を開放し、上端を閉成してなる短い同径の補助ケーシン
グ（１２）を同軸上に接続し、この補助ケーシング（１
２）の環状空間内上端面に本例では８個の修正用短小油
圧シリンダ（１３）…を互に等間隔をあけてケーシング
軸心と平行に下向きでそれぞれ固定し、これらシリンダ
（１３）…の各ラム（１４）…下端に、上記ケーシング
（８）と同径の短円筒状ケーシングヘッド（１５）を同
軸上で連結してある。上記ケーシングヘッド（１５）も
二重壁構造で、その上端部の内、外壁を上記補助ケーシ
ング（１２）の内、外壁に摺動自在に一部重合させてあ
り、またヘッド内部は円錐上に下向きに拡開し、下端を
開口刃口（１６）に形成してある。上記構造により、上
記ケーシングヘッド（１５）は、本例では各修正用油圧
シリンダ（１３）…を介してケーシング（８）と回転伝
達可能に接続されると共に、各油圧シリンダ（１３）…
の所要の伸縮により所望修正方位に所望角度首振り傾斜
することができるのである。（１８）…は各油圧シリン
ダ（１３）…への圧力油の給排を行うソレノイドバルブ
である。

【０００８】上記スクリューロッド（９）の下端の掘削
ヘッド（１０）は、上記ケーシングヘッド（１５）の刃
口（１６）の内径とほぼ等しい掘削径を有する掘削羽根
からなるもので、本例では、その軸部をスクリューロッ
ド（９）の下端にユニバーサルジョイント（１７）によ
り接続してある。

【０００９】上記ケーシング（８）及びスクリューロッ
ド（９）の回転駆動部は次のようである。第４図におい
て、箱形キャリヤ（４）内にスクリューロッド回転用の
モータ（２０）及び減速機（２１）を載置し、一方上記
キャリヤ（４）の左右側面上部にケーシング昇降用の油
圧シリンダ（２２）、（２２）の一端を軸（２３）、（
２３）により連結し、両シリンダのラム（２４）、（２
４）に、上記キャリヤ（４）の下位に位置する扁平箱形
のギヤボックス（２５）を軸（２６）、（２６）により
連結吊支し、該ギヤボックス（２５）の後部左右上面に
ケーシング回転用のモータ（２７）、（２７）を設置し
、このようなギヤボックス（２５）内の前部中央部に中
空軸（２８）をその上下両端をギヤボックス（２５）の
上下両面に開放した状態で、ベアリング（２９）、（３
０）により垂直で回転自在に支承し、該中空軸（２８）
の外周面に固着された大歯車（３１）に、上記モータ（
２７）、（２７）のギヤボックス内出力軸に固着された
小歯車（３２）、（３２）、それとかみ合うアイドル歯
車（３３）、（３３）からなる歯車列を左右からそれぞ
れかみ合わせて中空軸（２８）に回転を伝達するように
し、このようにした中空軸（２８）の下端にケーシング
（８）の上端をフランジ継手（３４）により接続すると
共に、スクリューロッド（９）を上記中空軸（２８）内
に通して上方へ突出し、突出上端を上記減速機（２１）
の出力軸にフランジ継手（３５）により接続してある。

【００１０】次に、掘削時におけるケーシング（８）の
掘進方向の曲がりの検出及び修正用油圧シリンダ（１３
）…の修正のための伸縮制御装置について説明する。ま
ず、第４図示のようにケーシング回転駆動部に、上記中
空軸（２８）と接するエンコーダによりケーシング（８
）の原点位置からの回転角度を検出するケーシング回転
角度検出器（３６）を取付け、また第２図示のように上
記ケーシング（８）下端近くの内、外壁（８ａ）、（８
ｂ）間に、ケーシング（８）の回転における該ケーシン
グの垂直に対する曲り角度を順次検出するケーシング曲
り角度検出器（３７）を取付ける。 この場合、上記ケーシング回転角度検出器（３６）にお
けるケーシング回転角度の原点は、一例として上記曲り
角度検出器（３７）がマスト（２）に直面したときの該
検出器（３７）の取付位置としてある。上記ケーシング
曲り角度検出器（３７）において、ケーシング（８）の
回転に伴って順次検出される角度の最大値がケーシング
（８）の曲り角度であり、その最大値の検出される回転
位置がケーシング（８）の曲りの方位となる。これら検
出器（３６）、（３７）を含む修正用油圧シリンダの伸
縮制御装置の概略は第６図示のようである。ここで、修
正開始の補正回路（４０）は、ケーシング（８）が何度
曲ったとき修正を開始するのかの信号を制御回路（３９
）に送るもので、本例では１度としてある。 修正完了の補正回路（４１）は、ケーシング（８）の曲
り角度がほぼ０に至ったとき修正を停止する信号を制御
回路（３９）に送るものである。また、本例では、曲り
修正のためのケーシングヘッド（１５）の傾斜は、第３
図に例示のようにケーシングヘッドの修正傾斜方位（Ｒ
）における最前位のシリンダ（図ではａ、ａ’）を完全
縮少させ、最後位のシリンダ（図ではｂ、ｂ’）を完全
伸長させて行うものとしてある。

【００１１】今、モータ（２０）、（２７）（２７）の
始動によりケーシング（８）、ケーシングヘッド（１５
）及びスクリューロッド（９）を回転させて地中へケー
シング（８）、ケーシングヘッド（１５）を垂直に掘進
させていき、それと共に、上記ケーシング回転角度検出
器（３６）によるケーシング（８）の原点からの回転角
度及びケーシング曲り角度検出器（３７）による曲り角
度の検出を開始し、それらの検出信号をケーシング曲り
方位・曲り角度演算回路（３８）に送る。上記演算回路
（３８）においては、ケーシング曲り角度検出器（３７
）から送られる信号の中から最大曲り角度を演算し、こ
れをケーシング（８）の曲り角度として制御回路（３９
）に送り、それと共にケーシング回転角度検出器（３６
）から送られるケーシングの回転角度に基づいて上記最
大曲り角度の検出された位置の原点からの回転角度を演
算し、これをケーシング（８）の曲り方位の原点からの
角度として制御回路（３９）に送る。制御回路（３９）
に送られるケーシングの曲り角度が１度をこえたとき、
制御回路（３９）から各ソレノイドバルブ（１８）…に
それぞれ作動信号を送って各油圧シリンダ（１３）…を
それぞれ伸縮させてケーシングヘッド（１５）を上記曲
り方位と反対の修正方位へ傾斜させる。この場合、本例
では前述のように第３図におけるケーシングヘッド（１
５）の修正傾斜方位（Ｒ）における最前位のシリンダ（
ａ）、（ａ’）を完全縮少させ、最後位のシリンダ（ｂ
）、（ｂ’）を完全伸長させるから、それらの各ソレノ
イドバルブ（１８）…に油の完全給排の信号をそれぞれ
送り、一方、最前、最後位の中間のシリンダ（ｃ）（ｃ
’）、（ｄ）（ｄ’）の伸長の割合は、第５図示のよう
に最前位シリンダ（ａ）から最後位のシリンダ（ｂ）へ
の伸長変化に対し直線的（比例的）関係にあるから、そ
れらの各ソレノイドバルブ（１８）…に油の比例的供給
をすべき信号をそれぞれ送る。それと共に上記ケーシン
グヘッド（１５）の回転中に該ケーシングヘッド（１５
）の修正傾斜の方位及び傾斜角度を維持するため、各シ
リンダ（１３）…のうち第３図におけるシリンダ（ｃ）
、（ｄ）、（ｂ）、（ｂ’）は回転に伴い比例的に縮少
し、最前端から反転して比例的に伸長していき、他側の
シリンダ（ｄ’）、（ｃ’）、（ａ’）、（ａ）は回転
に伴い比例的に伸長し、最後端から反転して比例的に縮
少していく各伸縮サイクルを繰返すように、各ソレノイ
ドバルブ（１８）…の給排油量を調整する制御信号をそ
れぞれ送る。

【００１２】上記のように回転するケーシングヘッド（
１５）を所定の修正方位に一定角度で傾斜させて掘進を
継続すると、ケーシング（８）が徐々に垂直方向に修正
されていく。制御回路（３９）に送られるケーシングの
曲り角度が０（垂直）に至ると、制御回路（３９）から
全ソレノイトバルブ（１８）…に油排出信号を送って全
シリンダ（１３）…を完全縮少させ、それによりケーシ
ングヘッド（１５）をケーシング（８）の軸心方向（垂
直方向）に戻してケーシング（８）の曲り修正を停止し
、以下垂直掘進を継続する。

【００１３】本発明の他の実施例として、上例における
スクリューロッド（９）に掘削ヘッド（１０）を接続す
るユニバーサルジョイント（１７）を除き、掘削ヘッド
（１０）をスクリューロッドに直接固定した例もえられ
る。

【００１４】

【考案の効果】本発明の掘進ケーシングの掘進方向修正
装置によれば、ケーシング及びケーシングヘッドを回転
させながら掘進させることにより周面抵抗を低減させて
容易に地中に掘進できるから、ケーシングの曲り修正に
おいて、まず回転するケーシングヘッドが所望修正方向
に容易に傾斜することができると共に、該ケーシングヘ
ッドの傾斜方向へケーシング全体がスムーズに修正掘進
していくことができ、それによりケーシングの曲りを容
易に修正することができ、この曲り修正効果は、地中深
く掘進したケーシングに対しても有効に果すことができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦掘り掘削機の側面図である。

【図２】ケーシング下端部分の拡大縦断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。

【図４】回転駆動部部分の一部切欠拡大正面図であ。

【図５】修正用油圧シリンダの作用説明図である。

【図６】修正用油圧シリンダの伸縮制御装置のブロック
図である。

【符号の説明】

８　　ケーシング ９　　スクリューロッド １０　　掘削ヘッド １３　　修正用油圧シリンダ １５　　ケーシングヘッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に掘削手段を挿入されるケーシングが地盤外に設け
   られた回転駆動部に回転伝達可能に接続され、上記ケー
   シングの先端に、短円筒状のケーシングヘッドが該ケー
   シングから回転伝達可能に且つ少くとも３つの修正用進
   退駆動手段により任意方向に首振り傾斜自在に接続され
   、上記ケーシングヘッドを修正方向に修正傾斜させるよ
   うに上記各修正用進退駆動手段を進退させると共に、上
   記ケーシングヘッドの回転中該ケーシングヘッドの修正
   方向及び傾斜を維持するように各修正用進退駆動手段を
   進退させる制御装置が備えられた、掘進ケーシングの掘
   進方向修正装置。