JPH04272392A - Tunnel excavator - Google Patents

Tunnel excavator

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JPH04272392A
JPH04272392A JP405791A JP405791A JPH04272392A JP H04272392 A JPH04272392 A JP H04272392A JP 405791 A JP405791 A JP 405791A JP 405791 A JP405791 A JP 405791A JP H04272392 A JPH04272392 A JP H04272392A
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JP
Japan
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excavation
rotation
eccentric
shaft
earth
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JP405791A
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Koichi Kimura
宏一 木村
Koji Nishida
広治 西田
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Kidoh Construction Co Ltd
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Kidoh Construction Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To set freely the motion of eccentric rotation, specially a speed of revolution by improving an eccentric rotation mechanism of an excavation mechanism. CONSTITUTION:A sun gear 60 is fixed to a motor's rotary shaft 52, a plurality of planet gears 40 are interlocked with the peripheral surface of the sun gear 60 at equal intervals, and an internal gear 70 fixed to a device body 10 is interlocked with the peripheral surfaces of the planet gears 40. An eccentric shaft 42 provided to each of the planet gears 40 at an eccentric position from the axial center is connected to a bearing plate 34 of a cone rotor 30 as a part of an excavation mechanism, etc., through a bearing 36 so that it is capable of rotation.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、トンネル掘削装置に
関し、詳しくは、下水道等の地下埋設管を施工する際に
、地盤を開削することなく、地中に埋設孔を掘削形成し
ながら、形成された埋設孔に埋設管を順次推進させて埋
設していく、いわゆる推進工法などに利用され、地中に
比較的小口径のトンネルを掘削するためのトンネル掘削
装置に関するものである。
[Industrial Field of Application] This invention relates to a tunnel excavation device, and more specifically, when constructing underground pipes such as sewerage pipes, the tunnel excavation equipment is used to excavate and form underground holes without excavating the ground. This invention relates to a tunnel excavation device for excavating relatively small diameter tunnels underground, which is used in the so-called propulsion method, in which underground pipes are sequentially advanced and buried into buried holes.

【0002】0002

【従来の技術】地下埋設管の推進工法として、先端にオ
ーガー等の掘削機構を備えた掘進機で、地中に埋設孔を
掘削しながら、掘進機の掘削推進につづいて埋設管を推
進埋設していく方法があり、この工法は、一般にオーガ
ー工法などと呼ばれている。掘削機構の構造としては、
カッタやビットと呼ばれる掘削刃を多数取り付けた掘削
腕もしくは掘削面板を、後方に備えたモータ等で回転駆
動して地盤を掘削しする。掘削面板等の後方に取り込ま
れた土砂は、掘削面板等とともに回転する円錐状のコー
ンロータで圧密しながら後方に送るようになっている。 掘削機構から送り出された土砂は、掘進機の後方で推進
埋設される埋設管列の内部を通して設置された排土コン
ベアで後方に搬送され、埋設管列の後端から立坑あるい
は地表まで運搬されて廃棄処分される。
[Prior art] As a method for promoting underground pipes, an excavator equipped with an auger or other excavation mechanism at the tip is used to excavate a hole in the ground, and the underground pipe is propelled and buried following the excavation movement of the excavator. There is a method to do this, and this method is generally called the auger method. The structure of the excavation mechanism is as follows:
The ground is excavated by rotating an excavating arm or excavating face plate equipped with a number of excavating blades called cutters or bits using a motor installed at the rear. The earth and sand taken in behind the excavation face plate etc. are sent to the rear while being compacted by a conical cone rotor that rotates together with the excavation face plate etc. The earth and sand sent out from the excavation mechanism is conveyed backwards by an earth removal conveyor installed through the inside of the buried pipe row that is propelled and buried behind the excavation machine, and is transported from the rear end of the buried pipe row to the shaft or the ground surface. Will be disposed of.

【0003】掘削機構は、上記のように、単に回転させ
るだけでもよいが、掘削機構に、掘削機構の中心回りの
自転と、掘進機の中心回りの公転とを組み合わせた偏心
回転を行わせることにより、掘削された土砂の圧密を効
率的に行えたり、土砂から加わる摩擦抵抗を軽減できた
りすることが見いだされ、掘削機構に前記のような偏心
回転を行わせる掘進機が提案されている。より具体的に
は、特開昭 61−102999号公報などに開示され
ている。この方法では、掘削機構の偏心回転により、土
砂を圧密するだけでなく、礫破砕にも有効であるとされ
ている。
[0003] The excavation mechanism may be simply rotated as described above, but it is also possible to cause the excavation mechanism to perform eccentric rotation that combines rotation around the center of the excavation mechanism and revolution around the center of the excavator. It has been discovered that the excavated earth and sand can be efficiently consolidated and the frictional resistance exerted by the earth and sand can be reduced by this method, and an excavator in which the excavation mechanism performs eccentric rotation as described above has been proposed. More specifically, it is disclosed in JP-A-61-102999 and the like. This method is said to be effective not only for compacting earth and sand but also for crushing gravel by eccentric rotation of the excavation mechanism.

【0004】上記先行技術では、モータ等の回転によっ
て掘削機構を偏心回転させる機構として、次のような機
構が採用されている。すなわち、モータの回転軸が、途
中で屈曲し、先端側が根元側の軸心から偏った、いわゆ
るクランク軸になっており、このクランク軸の先端に回
転軸受を介してカッタ組立体(掘削腕)およびロータリ
ヘッド(コーンロータ)が取り付けられている。コーン
ロータの後方には外歯車が設けられ、装置本体側には、
上記外歯車よりも歯数が少し多く、内径の大きな内歯車
が固定されている。前記のように、クランク軸が偏心し
ているので、外歯車は、内歯車の内部で互いの中心がず
れた状態で噛み合っている。このような状態で、クラン
ク軸が回転すると、クランク軸の先端が円を描いて運動
するのに伴って、掘削面板およびコーンロータの軸心が
公転する。また、内歯車が外歯車に噛み合っていること
により、外歯車は内歯車に沿って回転移動することにな
る結果、コーンロータおよび掘削腕が、その軸心回りに
自転することになり、前記したような、いわゆる偏心回
転が行われるのである。
[0004] In the above-mentioned prior art, the following mechanism is adopted as a mechanism for eccentrically rotating the excavation mechanism by rotation of a motor or the like. In other words, the rotating shaft of the motor is bent in the middle, and the tip side is deviated from the axis of the base side, making it a so-called crankshaft, and the cutter assembly (excavation arm) is connected to the tip of the crankshaft via a rotating bearing. and a rotary head (cone rotor) is attached. An external gear is provided at the rear of the cone rotor, and on the device main body side,
An internal gear with a slightly larger number of teeth and a larger inner diameter than the external gear is fixed. As described above, since the crankshaft is eccentric, the external gears mesh inside the internal gear with their centers shifted from each other. When the crankshaft rotates in this state, the axes of the excavation face plate and the cone rotor revolve as the tip of the crankshaft moves in a circle. In addition, since the internal gear is meshed with the external gear, the external gear rotates along the internal gear, and as a result, the cone rotor and digging arm rotate about their axes, as described above. This is what is called eccentric rotation.

【0005】次に、前記したように、掘削された土砂を
、排土コンベアを利用して埋設管列の最後尾から地上に
排出する方法では、掘進機から埋設管列の後端まで、狭
い埋設孔の内部に排土の搬送機構を設置する必要があり
、装置が複雑になり、設備コストおよび稼動コストが高
くつくことや、排土の搬送容量に合わせて掘進機の推進
速度を設定しなければならず推進速度をあまり速くでき
ないこと、掘削された土砂を廃棄物として処分する手間
およびコストがかかること、などの問題があった。
Next, as mentioned above, in the method of discharging the excavated earth and sand from the end of the buried pipe row to the ground using an earth removal conveyor, the distance from the excavator to the rear end of the buried pipe row is narrow. It is necessary to install a transport mechanism for the excavated earth inside the burial hole, which makes the device complicated, resulting in high equipment and operating costs. However, there were problems such as the fact that the propulsion speed could not be increased very much, and that it took time and cost to dispose of the excavated earth and sand as waste.

【0006】そこで、比較的小口径の埋設管の場合、掘
削された土砂を埋設孔内部で処理して、外部には排土を
出さない、無排土方式の推進工法が提案されている。具
体的には、円錐状等をなす先導体を地盤中に圧入して埋
設孔を形成する。先導体で外周側に排除された土砂は、
埋設孔の内壁すなわち地盤側に圧密されるので、排土を
外部に出すことなく埋設孔を形成することができる。具
体的な無排土推進工法としては、圧縮空気による衝撃圧
入方式あるいは油圧ジャッキによる圧入方式などが採用
されている。しかし、これらの無排土工法では、地盤に
先導体を圧入するのに非常に大きな抵抗があり、先導体
に極めて大きな推進力を加えなくてはならない。そのた
め、推進力を与える元押しジャッキ等の設備が大型化し
、稼動に必要な動力も増大するなどの問題が生じる。
[0006] Therefore, in the case of buried pipes of relatively small diameter, an earth-less propulsion method has been proposed in which excavated earth and sand are processed inside the buried hole and no earth is discharged to the outside. Specifically, a conical guide body is press-fitted into the ground to form a buried hole. Sediment removed to the outer circumference by the guide body is
Since the inner wall of the burial hole, that is, the ground side, is consolidated, the burial hole can be formed without discharging soil to the outside. Specific soil-less propulsion methods include impact press-in methods using compressed air and press-in methods using hydraulic jacks. However, in these earthless construction methods, there is a very large resistance to press-fitting the guide body into the ground, and an extremely large driving force must be applied to the guide body. As a result, equipment such as a main push jack that provides propulsion force becomes larger, and the power required for operation also increases.

【0007】上記問題を解消する無排土工法として、以
下に説明する工法が提案されている。その工法は、まず
、先導体の先端に前記オーガー工法のような掘削機構を
備えておき、この先導体すなわち掘進機で、掘進機前面
の地盤を掘削して掘進機の外径に相当する埋設孔を形成
し、掘削された土砂を一旦掘進機の内部に取り込み、取
り込まれた土砂を掘進機の後方で、掘進機の外周面に開
口する排土口から放射方向に押し出して、埋設孔の内壁
から地盤側に圧密する。この工法では、掘進機で地盤を
掘削してから外周の地盤に圧密するので、先導体をむり
やり地盤に圧入するのに比べて、軸方向の抵抗が少なく
、比較的小さな推進力でも推進させることができるとい
うものである。
[0007] As a construction method without soil removal to solve the above problem, the construction method described below has been proposed. In this construction method, first, an excavation mechanism like the auger method described above is provided at the tip of a guide body, and this guide body, that is, an excavator, excavates the ground in front of the excavator to create a buried hole corresponding to the outside diameter of the excavator. The excavated earth and sand are once taken into the inside of the excavation machine, and the taken-in earth and sand is pushed out in a radial direction from the earth discharge port that opens on the outer circumferential surface of the excavation machine at the rear of the excavation machine, and is removed from the inner wall of the burial hole. Consolidate from the ground to the ground side. In this construction method, the ground is excavated with an excavator and then consolidated into the ground around the periphery, so compared to forcing the guide body into the ground, there is less axial resistance and it can be propelled with a relatively small driving force. This means that it can be done.

【0008】また、上記工法において、前記先行技術の
ように、掘削機構を偏心回転させれば、コーンロータの
偏心回転に伴う半径方向の力で、土砂を排土口から放射
方向に押し出すようにすることができ、土砂の地盤側へ
の圧密を効率的に行えるようになる。この改良された無
排土工法によれば、より低コストで効率的に埋設管の推
進埋設施工が行えることになる。
Furthermore, in the above construction method, if the excavation mechanism is eccentrically rotated as in the prior art, the earth and sand is pushed out in the radial direction from the soil discharge port by the radial force accompanying the eccentric rotation of the cone rotor. This makes it possible to efficiently consolidate the earth and sand into the ground side. According to this improved soil-less construction method, it is possible to carry out the propulsion burial construction of buried pipes more efficiently and at lower cost.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した従
来における掘削機構を偏心回転させる掘削装置では、掘
削機構の回転数、特に公転回転数を自由に設定できない
という欠点がある。すなわち、従来のクランク軸による
偏心回転機構では、モータが1回転すると、クランク軸
すなわち掘削腕やコーンロータも1回公転する。また、
掘削機構の自転は、外歯車と内歯車の歯数比で決まるが
、この歯数比は、クランク軸の偏心量によって自動的に
決定される。したがって、掘削機構の公転および自転の
回転数を自由に設定できないという不便さがある。
However, the above-described conventional excavation equipment in which the excavation mechanism is eccentrically rotated has a drawback in that the rotation speed of the excavation mechanism, particularly the revolution speed, cannot be freely set. That is, in the conventional eccentric rotation mechanism using a crankshaft, when the motor rotates once, the crankshaft, that is, the digging arm and the cone rotor also revolve once. Also,
The rotation of the excavating mechanism is determined by the ratio of the number of teeth between the external gear and the internal gear, and this ratio of the number of teeth is automatically determined by the amount of eccentricity of the crankshaft. Therefore, there is an inconvenience that the revolution and rotation speeds of the excavation mechanism cannot be freely set.

【0010】例えば、土砂の圧密作用を良好に行わせる
ことなどを目的として、コーンロータの圧密力を大きく
するには、コーンロータの公転回転数を落として回転ト
ルクを大きくすることが考えられるが、上記した従来の
偏心回転機構では、コーンロータの公転回転数がモータ
の回転数と同じであるため、偏心回転機構に入力する前
にモータの回転数を減速機構で落としてトルクを大きく
しておく必要があり、全体の構造が複雑かつ大型化する
[0010] For example, in order to increase the consolidation force of the cone rotor for the purpose of improving the consolidation effect of earth and sand, it is conceivable to reduce the revolution speed of the cone rotor and increase the rotational torque. In the conventional eccentric rotation mechanism described above, the revolution speed of the cone rotor is the same as the rotation speed of the motor, so the motor rotation speed is reduced by a reduction mechanism to increase the torque before inputting it to the eccentric rotation mechanism. The overall structure becomes complicated and large.

【0011】以上の説明は、推進工法に用いる掘削装置
を例にして述べているが、同じ問題を有する各種の小口
径トンネルを掘削するための掘削装置においても、同様
の問題が生じている。そこで、この発明の課題は、上記
のような従来のトンネル掘削装置における掘削機構の偏
心回転機構が有する問題点を解消し、回転速度、特に公
転回転数の設定が簡単かつ自由に行え、構造的にも簡単
なトンネル掘削装置を提供することにある。
[0011] Although the above explanation has been made using an example of an excavation device used in the propulsion method, similar problems also occur in excavation devices for excavating various small diameter tunnels that have the same problem. Therefore, the object of this invention is to solve the problems of the eccentric rotation mechanism of the excavation mechanism in the conventional tunnel excavation equipment as described above, to allow the rotation speed, especially the revolution speed, to be easily and freely set, and to provide a structurally Our goal is to provide a simple tunnel excavation device.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかるトンネル掘削装置は、掘削装置本体の先
端に、掘削刃とこの掘削刃で掘削された土砂を圧密する
圧密体とを有する掘削機構を備えてなり、掘削機構の少
なくとも一部が、掘削機構の軸心回りの自転と、軸心と
別の中心回りの公転とが組み合わされた偏心回転を行う
トンネル掘削装置において、掘削機構を駆動する原動回
転軸から掘削機構への回転伝達機構が、原動回転軸に固
定された太陽歯車と、太陽歯車の外周に等間隔で配置さ
れて太陽歯車と噛み合う複数の遊星歯車と、各遊星歯車
の外周に噛み合い、装置本体に固定された内歯歯車とを
備え、複数の遊星歯車の軸心から偏心した位置に設けら
れた偏心軸を、掘削機構に回転可能に連結している。
[Means for Solving the Problems] A tunnel excavation device according to the present invention which solves the above-mentioned problems has, at the tip of the excavation device main body, an excavation blade and a consolidation body for consolidating earth and sand excavated by the excavation blade. A tunnel excavation device comprising an excavation mechanism, in which at least a part of the excavation mechanism performs eccentric rotation that is a combination of rotation around the axis of the excavation mechanism and revolution around the axis and another center, the excavation mechanism The rotation transmission mechanism from the driving rotation shaft to the excavation mechanism includes a sun gear fixed to the driving rotation shaft, a plurality of planetary gears arranged at equal intervals around the sun gear and meshing with the sun gear, and each planetary gear. It is equipped with an internal gear that meshes with the outer periphery of the gear and is fixed to the main body of the device, and an eccentric shaft provided at a position eccentric from the axis of the plurality of planetary gears is rotatably connected to the excavation mechanism.

【0013】掘削装置の基本的な構造は、前記した従来
の各種推進工法に用いられている掘削装置と同様でよい
。掘削装置の先端には、地盤を掘削するビット、カッタ
などのいわゆる掘削刃を備えた掘削機構が設けられてい
る。掘削機構は、電気モータや油空圧モータなどの原動
回転軸により駆動される。原動回転軸を備えたモータは
、掘削装置の内部後方に組み込まれてあってもよいし、
原動回転軸を掘削装置の後方に継ぎ足す筒状の推進軸体
の内部を通した駆動軸を介して、立坑あるいは地表に設
置されたモータで駆動するようにしてもよい。推進軸体
の内部に排土用のスクリュウコンベアを装備しておく場
合には、スクリュウコンベアを駆動軸として利用するこ
ともできる。
[0013] The basic structure of the excavation rig may be the same as that of the excavation rigs used in the various conventional propulsion methods described above. At the tip of the excavating device, an excavating mechanism including a so-called excavating blade such as a bit or cutter for excavating the ground is provided. The excavation mechanism is driven by a driving rotating shaft such as an electric motor or a hydraulic/pneumatic motor. The motor with the driving rotation shaft may be built into the interior of the drilling equipment at the rear, or
The driving shaft may be driven by a motor installed in a shaft or on the ground surface via a drive shaft passing through the inside of a cylindrical propulsion shaft body attached to the rear of the excavation equipment. When a screw conveyor for soil removal is installed inside the propulsion shaft, the screw conveyor can also be used as a drive shaft.

【0014】掘削機構の後方には、掘削された土砂を立
坑あるいは地表まで搬送する排土コンベア機構を備えて
おいてもよいし、掘削された土砂を掘削装置の外周壁に
設けた排土口から地盤側に圧密して埋め戻し、排土を外
部に出さないようにすることもできる。掘削機構の掘削
径は、通常、掘削しようとするトンネル、もしくは、埋
設しようとする埋設管の外径と同径に設定しておくが、
掘削径をトンネルの目的径もしくは埋設管の管径よりも
大きく設定しておき、掘削された土砂を掘削径とトンネ
ル内径もしくは埋設管径との間に生じる段差あるいは隙
間から地盤側に埋め戻して圧密することもできる。この
ような、掘削径を大きくしておく掘削方法の具体的手段
や掘削装置の構造は、本願特許出願人が先に特許出願し
た特願平2−401711号明細書に詳しく開示されて
いる。
[0014] At the rear of the excavation mechanism, an earth discharge conveyor mechanism may be provided to transport the excavated earth and sand to the shaft or the ground surface, or an earth discharge port provided on the outer peripheral wall of the excavation device may be provided to convey the excavated earth and sand to the shaft or the ground surface. It is also possible to compact the soil and backfill it to the ground side to prevent the waste soil from coming out. The excavation diameter of the excavation mechanism is usually set to the same diameter as the outer diameter of the tunnel to be excavated or the buried pipe to be buried.
The excavation diameter is set larger than the target diameter of the tunnel or the diameter of the buried pipe, and the excavated soil is backfilled into the ground through the step or gap that occurs between the excavation diameter and the tunnel inner diameter or buried pipe diameter. It can also be compacted. Specific means of such an excavation method for increasing the excavation diameter and the structure of the excavation device are disclosed in detail in Japanese Patent Application No. 2-401711, which was previously filed by the applicant of the present invention.

【0015】掘削機構は、前記した掘削刃を備えた掘削
腕もしくは掘削面板と、掘削腕等の後方で、掘削された
土砂を圧密したり後方に移送する圧密体を備えている。 圧密体は、いわゆるコーンロータなどと呼ばれるもので
あり、先端が細く後方に向けて太くなった概略錐形状を
なしている。具体的には、円錐台形、多角錐台形のほか
、これらの錐台形の後方が円筒形や多角筒形になったも
のなどが用いられる。圧密体の外周には、土砂を細かく
粉砕したり、後方への移送効率を高めたりするために、
突起や凹凸条などを形成しておくことができる。また、
圧密体の外周に螺旋状に巻き付くスクリュウ板を取り付
けておけば、土砂の移送作用や圧密作用か良好に行われ
る。圧密体と対向する装置本体の内壁は、圧密体とは逆
に、先端から後方に向けて狭まっていると、土砂の圧密
が効率的に行われる。この圧密体と掘削腕等が、前記原
動回転軸で駆動される。
The excavation mechanism includes an excavation arm or an excavation face plate provided with the above-mentioned excavation blade, and a compaction body behind the excavation arm, etc., which compacts the excavated earth and transports it to the rear. The compacted body is a so-called cone rotor, and has a generally conical shape that is thin at the tip and thickens toward the rear. Specifically, in addition to a truncated cone shape and a truncated polygonal pyramid shape, shapes in which the rear of these truncated pyramid shapes is cylindrical or polygonal are used. On the outer periphery of the compacted body, there are
Protrusions, uneven stripes, etc. can be formed in advance. Also,
If a screw plate is attached to the outer periphery of the compacted body in a spiral manner, the earth and sand transport and compaction actions can be carried out effectively. If the inner wall of the device main body facing the consolidation body narrows from the tip toward the rear, contrary to the consolidation body, consolidation of earth and sand will be performed efficiently. This compaction body, excavation arm, etc. are driven by the driving rotation shaft.

【0016】原動回転軸から掘削機構への回転伝達機構
として、いわゆる遊星歯車機構の原理を利用する。すな
わち、原動回転軸には、太陽歯車を連結固定し、この太
陽歯車の外周に遊星歯車を噛み合わせる。遊星歯車は、
太陽歯車の外周に等間隔で複数個が配置される。遊星歯
車の数は、少なくとも2個あればよいが、3個の遊星歯
車を正三角形状に配置しておくのが荷重のバランス等の
点で好ましく、4個以上の遊星歯車を用いることも可能
である。各遊星歯車の外周に噛み合う状態で、内歯歯車
が設けられる。内歯歯車は、装置本体側に固定されてい
る。各遊星歯車は、前記圧密体の後面などにベアリング
等の軸受で回転可能に支持され、遊星歯車全体の動きが
圧密体などの掘削機構に伝達される。
The principle of a so-called planetary gear mechanism is utilized as a rotation transmission mechanism from the driving rotation shaft to the excavation mechanism. That is, a sun gear is connected and fixed to the driving rotation shaft, and planetary gears are meshed with the outer periphery of the sun gear. The planetary gear is
Multiple pieces are arranged at equal intervals around the outer circumference of the sun gear. The number of planetary gears should be at least two, but it is preferable to arrange three planetary gears in an equilateral triangle shape in terms of load balance, and it is also possible to use four or more planetary gears. It is. An internal gear is provided to mesh with the outer periphery of each planetary gear. The internal gear is fixed to the device main body side. Each planetary gear is rotatably supported by a bearing such as a bearing on the rear surface of the compacted body, and the movement of the entire planetary gear is transmitted to an excavation mechanism such as the compacted body.

【0017】このようにして、太陽歯車、遊星歯車およ
び内歯歯車で、1種の遊星歯車機構を構成することにな
り、遊星歯車が連結された掘削機構が、原動回転軸の回
転数に対して一定の比率で回転することになる。各歯車
の歯数比を適当に設定することによって、原動回転軸か
ら掘削機構に伝えられる回転回転数もしくは速度比が自
由に設定できる。例えば、太陽歯車と遊星歯車の歯数が
同じであれば、回転原動軸の回転数(単位時間当たり、
以下同じ)の1/4の回転数で掘削機構が回転する。こ
のような回転数の設定方法は、公知の遊星歯車機構にお
ける歯数比の算出方法が適用でき、必要な回転数比に合
わせて、太陽歯車と遊星歯車の歯数比を調整すればよい
。但し、遊星歯車の軸心がそのまま掘削機構に連結され
ている場合には、掘削機構は原動回転軸と同じ中心回り
に回転するだけである。
[0017] In this way, the sun gear, the planetary gears, and the internal gear constitute a type of planetary gear mechanism, and the excavation mechanism to which the planetary gears are connected has a rotation speed of the driving rotating shaft. It will rotate at a constant ratio. By appropriately setting the ratio of the number of teeth of each gear, the number of rotations or the speed ratio transmitted from the driving rotation shaft to the excavation mechanism can be freely set. For example, if the number of teeth of the sun gear and the planetary gear are the same, the number of rotations of the rotation driving shaft (per unit time,
The excavation mechanism rotates at 1/4 of the rotation speed (the same applies hereinafter). As a method for setting such a rotation speed, a known method for calculating the gear ratio in a planetary gear mechanism can be applied, and the gear ratio between the sun gear and the planetary gear may be adjusted in accordance with the required rotation speed ratio. However, if the axis of the planetary gear is directly connected to the excavation mechanism, the excavation mechanism only rotates around the same center as the driving rotation axis.

【0018】この発明では、遊星歯車と掘削機構の連結
構造として、遊星歯車の軸心を掘削機構に連結するので
はなく、各遊星歯車の軸心から偏心した位置に設けられ
た偏心軸を、掘削機構の圧密体後面などに回転可能に連
結する。この遊星歯車の偏心軸を連結した部分が偏心回
転部となる。この偏心回転部は、偏心回転部自体の軸心
回りに回転する、いわゆる自転と、原動回転軸の中心回
りに回転する、いわゆる公転とを同時に行い、このよう
な運動を偏心回転と呼ぶ。公転と自転の回転数は、前記
した太陽歯車と遊星歯車の歯数比によって決まる。具体
的には、例えば、太陽歯車と遊星歯車の歯数が同じ場合
には、掘削機構の偏心回転部が、回転原動軸の1/4の
回転数で自転し、1/2の回転数で公転することになる
。上記回転数を少なくすれば作動トルクを大きくするこ
とができる。上記回転数の比率は、遊星歯車の偏心量に
は全く無関係に決まる。遊星歯車の偏心量を大きくすれ
ば、偏心回転部の半径方向の偏心移動量が増え、例えば
、土砂の対する半径方向への移送量を増やすことができ
る。
In this invention, as a connection structure between the planetary gear and the excavation mechanism, instead of connecting the axis of the planetary gear to the excavation mechanism, an eccentric shaft is provided at a position eccentric from the axis of each planetary gear. Rotatably connected to the rear surface of the compacted body of the excavation mechanism. The part where the eccentric shafts of the planetary gears are connected becomes an eccentric rotating part. This eccentric rotating part simultaneously performs so-called autorotation, which is rotating around the axis of the eccentric rotating part itself, and so-called revolution, which is rotating around the center of the driving rotating shaft, and such movement is called eccentric rotation. The rotational speeds of revolution and rotation are determined by the ratio of the number of teeth between the sun gear and the planetary gears. Specifically, for example, when the number of teeth of the sun gear and the planetary gear are the same, the eccentric rotating part of the excavation mechanism rotates at 1/4 the rotation speed of the rotation driving shaft, and rotates at 1/2 the rotation speed of the rotation driving shaft. It will revolve. If the rotation speed is reduced, the operating torque can be increased. The ratio of the rotational speeds is determined completely independently of the amount of eccentricity of the planetary gear. If the amount of eccentricity of the planetary gear is increased, the amount of eccentric movement in the radial direction of the eccentric rotating portion increases, and for example, the amount of earth and sand transferred in the radial direction can be increased.

【0019】偏心回転部は、圧密体および掘削腕等を含
む掘削機構の全体であってもよいし、圧密体のみが偏心
回転部であってもよいし、圧密体の一部のみが偏心回転
部であってもよい。掘削機構の偏心回転部を除く残りの
部分は、前記した原動回転軸の回転を直接伝達させて、
偏心を伴わない通常の回転のみを行う定位置回転部とし
ておくのが好ましい。掘削腕等を定位置回転部にしてお
くと、掘削刃で地盤を掘削したときに、掘削腕の偏心に
よるぶれ、すなわち掘削範囲の拡がりが生じないので、
掘削径を正確に設定することができる。前記したように
、掘削装置本体の外周壁に排土口を設けて、ここから地
盤側に土砂を圧密する場合には、圧密体のうち、少なく
とも排土口に対応する個所は、土砂を排土口から半径方
向に送り出し易いように、偏心回転部にしておくのが好
ましい。圧密体のうち、掘削腕等に近い前方部分など、
土砂を後方に送る作用を主に行う個所では、偏心回転部
にせず定位置回転部にしておいてもよい。
The eccentric rotating part may be the entire excavation mechanism including the compaction body and the excavation arm, or only the compaction body may be an eccentric rotating part, or only a part of the compaction body may be eccentrically rotating part. It may be a department. The rest of the excavation mechanism except for the eccentric rotating part directly transmits the rotation of the above-mentioned driving rotation shaft,
It is preferable to use a fixed position rotating section that performs only normal rotation without eccentricity. By keeping the excavating arm, etc. as a rotating part in a fixed position, when excavating the ground with the excavating blade, there will be no wobbling due to eccentricity of the excavating arm, that is, no expansion of the excavation range.
Excavation diameter can be set accurately. As mentioned above, when providing a soil discharge port on the outer peripheral wall of the excavation equipment body and consolidating earth and sand from there to the ground side, at least the portion of the compacted body that corresponds to the soil discharge port is used to discharge soil. It is preferable to use an eccentric rotating part so that it can be easily sent out in the radial direction from the soil opening. The front part of the compacted body near the excavation arm, etc.
In a location where the function of sending earth and sand to the rear is mainly performed, a fixed position rotating section may be used instead of an eccentric rotating section.

【0020】掘進装置には、上記構造のほかに、掘削装
置の推進方向を制御する方向制御機構や、掘削装置の推
進方向を測量する測量機構、掘削装置に電源や油圧を供
給するための配線ケーブルや配管、掘削装置に埋設管を
連結支持するための連結機構など、通常の掘削装置と同
様の各種機構を設けておくことができる。掘削装置に推
進力を与えるには、掘削装置の後方に連結した埋設管列
の最後尾を、立坑内に設置された元押しジャッキなどで
押圧してもよいし、掘削装置の後方で、埋設管列の内部
に鋼管などからなる推進軸体を順次連結しておき、推進
軸体の最後尾を、前記元押しジャッキなどで押圧しても
よい。この場合、埋設管列は、推進軸体とは別個に元押
しジャッキで押圧してもよいし、埋設管列の最先端を掘
削装置に固定しておき、掘削装置の推進に伴って埋設管
列を牽引するようにしてよい。さらに、埋設管列を、そ
の内部に通された推進軸体に保持固定させておき、推進
軸体の推進とともに埋設管列を推進させることもできる
。このように埋設管列を推進軸体に保持固定させる方法
およびその具体的構造は、本願出願人が先に特許出願し
ている、特願昭 63−298619号、特願平1−1
83271号等に詳しく開示されている。
In addition to the above-mentioned structure, the excavation equipment also includes a direction control mechanism for controlling the direction of propulsion of the excavation equipment, a surveying mechanism for surveying the direction of propulsion of the excavation equipment, and wiring for supplying power and hydraulic pressure to the excavation equipment. Various mechanisms similar to those of ordinary excavating equipment can be provided, such as cables, piping, and a connecting mechanism for connecting and supporting buried pipes to the excavating equipment. To provide propulsion to the drilling rig, the last end of the buried pipe array connected to the rear of the drilling rig may be pushed by a jack installed in the shaft, or Propulsion shaft bodies made of steel pipes or the like may be successively connected inside the tube array, and the rearmost end of the propulsion shaft bodies may be pressed by the above-mentioned push jack or the like. In this case, the buried pipe row may be pressed with a push jack separately from the propulsion shaft, or the leading end of the buried pipe row may be fixed to the excavation equipment, and the buried pipe row may be pressed as the excavation equipment advances. You may try to lead the line. Furthermore, it is also possible to hold and fix the buried pipe row to a propulsion shaft passed through the interior thereof, and to propel the buried pipe row together with the propulsion shaft. The method of holding and fixing the buried pipe array to the propulsion shaft body and its specific structure are disclosed in Japanese Patent Application No. 63-298619 and Japanese Patent Application No. 1-1, which the applicant has previously filed for patent.
It is disclosed in detail in No. 83271 and the like.

【0021】埋設管の材料は、ヒューム管、鋼管、強化
プラスチック管、塩ビ管その他、通常の推進工法で利用
されている各種の管材料が使用でき、埋設管の用途も、
下水管、ガス管、電線管その他の任意の地中埋設管に適
用できる。さらに、この発明は、埋設管の推進工法だけ
でなく、各種土木工事における比較小口径のトンネルを
掘削するための任意の掘削装置に適用できる。
[0021] The material for the buried pipe can be Hume pipe, steel pipe, reinforced plastic pipe, PVC pipe, and various other pipe materials used in normal propulsion methods.
Applicable to sewer pipes, gas pipes, electrical conduit pipes, and any other underground pipes. Further, the present invention can be applied not only to a buried pipe propulsion method, but also to any excavation device for excavating comparatively small diameter tunnels in various civil engineering works.

【0022】[0022]

【作用】太陽歯車、複数の遊星歯車および内歯歯車から
なる遊星歯車機構により、モータなどの原動回転軸の回
転を、掘削機構に伝達すれば、遊星歯車機構の原理によ
り、原動回転軸の回転が一定の比率で減速されて遊星歯
車全体の回転として取り出される。複数の遊星歯車の軸
心を掘削機構に連結しておけば、遊星歯車全体の回転に
伴って掘削機構も回転する。但し、これだけでは、掘削
機構が定位置で回転するだけで、自転と公転を同時に行
う偏心回転は行えない。
[Operation] By transmitting the rotation of the driving rotating shaft such as a motor to the excavation mechanism using a planetary gear mechanism consisting of a sun gear, multiple planetary gears, and internal gears, the rotation of the driving rotating shaft can be achieved by the principle of the planetary gear mechanism. is decelerated at a fixed ratio and extracted as the rotation of the entire planetary gear. If the axes of the plurality of planetary gears are connected to the excavation mechanism, the excavation mechanism will also rotate as the entire planetary gears rotate. However, with this alone, the excavation mechanism only rotates in a fixed position, and cannot perform eccentric rotation that simultaneously rotates and revolves.

【0023】そこで、この発明では、各遊星歯車の軸心
から偏心した位置に設けられた偏心軸を掘削機構に連結
しておく。偏心軸は、遊星歯車全体の回転とは別個に、
個々の遊星歯車の自転に伴って、遊星歯車の軸心の回り
を回転することになる。その結果、各遊星歯車の偏心軸
を頂点とし、太陽歯車の軸心を中心とする仮想的な多角
形が、その形状を変えることなく、自転しながら太陽歯
車の軸心回りを公転することになる。各偏心軸は、掘削
機構の偏心回転部に回転可能に連結されているので、前
記遊星歯車の偏心軸を結ぶ仮想的な多角形の運動が、偏
心回転部の運動にそのまま伝達される。その結果、偏心
回転部の運動は、個々の遊星歯車の自転と等しい回転数
で、太陽歯車すなわち原動回転軸の中心回りに行われる
、いわゆる公転運動と、遊星歯車全体の回転に伴う掘削
機構の軸心回りの、いわゆる自転運動を行うことになる
。このようにして、掘削機構の偏心回転部は、上記のよ
うな自転および公転が組み合わせられた運動、すなわち
偏心回転を行う。
Therefore, in the present invention, an eccentric shaft provided at a position eccentric from the axis of each planetary gear is connected to the excavation mechanism. The eccentric shaft rotates separately from the rotation of the entire planetary gear.
As each planetary gear rotates, it rotates around the axis of the planetary gear. As a result, a virtual polygon with the eccentric axis of each planetary gear as its apex and the axis of the sun gear as its center revolves around the axis of the sun gear while rotating on its own axis without changing its shape. Become. Since each eccentric shaft is rotatably connected to the eccentric rotating section of the excavation mechanism, the motion of the virtual polygon connecting the eccentric shafts of the planetary gears is directly transmitted to the motion of the eccentric rotating section. As a result, the movement of the eccentric rotating part is the so-called revolution movement around the center of the sun gear, that is, the driving rotation axis, at a rotation speed equal to the rotation of the individual planetary gears, and the rotation of the excavation mechanism due to the rotation of the entire planetary gear. It performs a so-called rotational motion around its axis. In this way, the eccentric rotating portion of the excavation mechanism performs a combination of rotation and revolution as described above, that is, eccentric rotation.

【0024】偏心回転部の自転および公転の回転数と原
動回転軸の回転数との比率は、太陽歯車と遊星歯車の歯
数をもとにして、遊星歯車機構の原理から、理論的に算
出することが出来る。例えば、太陽歯車の歯数をZ1 
、遊星歯車の歯数をZ2 とすれば、原動回転軸の1回
転に対して、偏心回転部の公転回転数はZ1 /2Z2
 となり、偏心回転部の自転回転数は−Z1 /{2(
Z1 +Z2 )}(−は逆回転を意味する)となる。 したがって、Z1 、Z2 の値を調整すれば、偏心回
転部の自転および公転回転数を任意に設定することが可
能である。また、遊星歯車の偏心軸の偏心量が、偏心回
転部の公転時の偏心量すなわち公転半径になるので、前
記偏心軸の偏心量で偏心回転部の公転半径を自由に調整
できる。
[0024] The ratio between the rotational speed of the eccentric rotating part and the rotational speed of the driving rotating shaft is calculated theoretically from the principle of the planetary gear mechanism, based on the number of teeth of the sun gear and the planetary gear. You can. For example, if the number of teeth of the sun gear is Z1
, if the number of teeth of the planetary gear is Z2, then the revolution speed of the eccentric rotating part is Z1 /2Z2 for one revolution of the driving rotation shaft
Therefore, the rotational speed of the eccentric rotating part is −Z1 /{2(
Z1 + Z2 )} (- means reverse rotation). Therefore, by adjusting the values of Z1 and Z2, it is possible to arbitrarily set the rotation and revolution speeds of the eccentric rotating section. Further, since the amount of eccentricity of the eccentric shaft of the planetary gear becomes the amount of eccentricity when the eccentric rotating portion revolves, that is, the radius of revolution, the radius of revolution of the eccentric rotating portion can be freely adjusted by the amount of eccentricity of the eccentric shaft.

【0025】[0025]

【実施例】次いで、この発明の実施例について図面を参
照しながら以下に説明する。図1〜図3は掘削装置の全
体構造を示している。円筒状をなす装置本体10の先端
には、中心から四方に延びる掘削腕20が設けられ、掘
削腕20の前面には、多数のビットもしくはカッタ、す
なわち掘削刃22が取り付けられている。掘削腕20は
、圧密体となるコーンロータ30の先端に一体固定され
、コーンロータ30は、装置本体10の内部に収容され
ている。コーンロータ30は、先端が細く後方に向けて
テーパ状に拡がる円錐台形状をなしており、コーンロー
タ30の後端は、テーパのない円筒部32となっている
。コーンロータ30のテーパ部分と対向する装置本体1
0の内周壁12は、掘削腕20に近い先端側が広く後方
に向けてテーパ状に狭くなる円錐孔状になっている。 この内周壁12とコーンロータ30の外周面で囲まれ、
後方に向けて狭くなる空間を、掘削された土砂が通過す
る。コーンロータ30の円筒部32と対向する個所の装
置本体10には、円周方向に等間隔で多数の排土口14
が貫通形成されている。掘削された土砂は、この排土口
14から地盤E側へと戻され、地盤Eに圧密されて埋め
戻される。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show the overall structure of the drilling rig. A digging arm 20 extending in all directions from the center is provided at the tip of the cylindrical device main body 10, and a large number of bits or cutters, ie, digging blades 22, are attached to the front surface of the digging arm 20. The excavating arm 20 is integrally fixed to the tip of a cone rotor 30 that serves as a compact body, and the cone rotor 30 is housed inside the apparatus main body 10. The cone rotor 30 has a truncated cone shape that has a narrow tip and tapers toward the rear, and the rear end of the cone rotor 30 is a cylindrical portion 32 without a taper. The device main body 1 facing the tapered portion of the cone rotor 30
The inner circumferential wall 12 of No. 0 has a conical hole shape that is wide at the tip end near the excavation arm 20 and tapers toward the rear. Surrounded by this inner peripheral wall 12 and the outer peripheral surface of the cone rotor 30,
The excavated earth and sand passes through a space that becomes narrower towards the rear. A large number of soil discharge ports 14 are provided at equal intervals in the circumferential direction in the device main body 10 at a location facing the cylindrical portion 32 of the cone rotor 30.
is formed through it. The excavated earth and sand is returned to the ground E side through this earth discharge port 14, and is compacted and backfilled into the ground E.

【0026】コーンロータ30の後方で、装置本体10
の内部隔壁16の奥にはモータ50が固定されており、
モータ50の回転軸52は、内部隔壁16を貫通して装
置本体10の中心を前方に延びており、この回転軸52
が原動回転軸となる。原動回転軸52には、太陽歯車6
0が取付固定されている。太陽歯車60の外周には、円
周上に等間隔で3個の遊星歯車40が正三角形状に配置
され、太陽歯車60と噛み合っている。遊星歯車40と
太陽歯車60の歯数は同じに設定されている。遊星歯車
40のモータ50に近い背面側には軸心に突出する支持
軸44が設けられている。支持軸44は、支持板46に
ベアリング45を介して回転自在に支持され、支持板4
6は、中心を貫通する原動回転軸52と、外周の内部隔
壁16に、ベアリング47を介して回転自在に支持され
ている。遊星歯車40のコーンロータ30に近い前面側
には、軸心から少し離れた位置に偏心して突出する偏心
軸42が設けられている。
Behind the cone rotor 30, the device main body 10
A motor 50 is fixed at the back of the internal partition wall 16,
A rotating shaft 52 of the motor 50 passes through the internal partition wall 16 and extends forward through the center of the device body 10.
becomes the driving rotation axis. A sun gear 6 is attached to the driving rotation shaft 52.
0 is installed and fixed. On the outer periphery of the sun gear 60, three planetary gears 40 are arranged in an equilateral triangular shape at equal intervals on the circumference and mesh with the sun gear 60. The number of teeth of the planetary gear 40 and the sun gear 60 are set to be the same. A support shaft 44 is provided on the back side of the planetary gear 40 near the motor 50 and projects from the axis. The support shaft 44 is rotatably supported by a support plate 46 via a bearing 45.
6 is rotatably supported via a bearing 47 by a driving rotating shaft 52 passing through the center and by an internal partition wall 16 on the outer periphery. An eccentric shaft 42 is provided on the front side of the planetary gear 40 near the cone rotor 30 and projects eccentrically at a position slightly away from the axis.

【0027】コーンロータ30の円筒部32の内部には
、軸受板34が取り付けられている。図4に示すように
、軸受板34は、円盤状をなしている。軸受板34には
、遊星歯車40の偏心軸42がベアリング36を介して
回転可能に連結されている。各偏心軸42は、軸受板3
4の中心から半径方向に等距離になる位置に取り付けら
れている。遊星歯車40の偏心軸42の中心C2 は、
遊星歯車40の軸心C4 に対して距離eだけ偏心して
いるので、軸受板34は、複数の遊星歯車40の中心と
なる太陽歯車60に対して、前記偏心量eだけ偏心して
取り付けられることになる。言い換えれば、原動回転軸
52および装置本体10の中心C1 に対して、軸受板
34およびコーンロータ30さらには掘削腕20の中心
C3 がeだけ偏心していることになる。
A bearing plate 34 is attached inside the cylindrical portion 32 of the cone rotor 30. As shown in FIG. 4, the bearing plate 34 has a disk shape. An eccentric shaft 42 of a planetary gear 40 is rotatably connected to the bearing plate 34 via a bearing 36 . Each eccentric shaft 42 has a bearing plate 3
4 at a position equidistant from the center in the radial direction. The center C2 of the eccentric shaft 42 of the planetary gear 40 is
Since it is eccentric by a distance e with respect to the axis C4 of the planetary gear 40, the bearing plate 34 is installed eccentrically by the eccentricity e with respect to the sun gear 60, which is the center of the plurality of planetary gears 40. Become. In other words, the bearing plate 34, the cone rotor 30, and the center C3 of the excavating arm 20 are eccentric by e with respect to the center C1 of the driving rotation shaft 52 and the apparatus main body 10.

【0028】遊星歯車40の外周には、装置本体10の
内部隔壁16から突出形成された内歯歯車70が噛み合
っている。この内歯歯車70と遊星歯車40および太陽
歯車60で遊星歯車機構を構成することになる。掘削装
置には、上記した構造のほか、図示しないが、後方に推
進軸体や埋設管を連結する機構や、掘削装置の掘削方向
を調整する偏向機構、掘削方向を測量する測量機構、各
種機構の作動用電源・油圧の供給機構など、必要に応じ
て、通常の掘削装置と同様の各種機構が備えられる。
An internal gear 70 that protrudes from the internal partition wall 16 of the device main body 10 meshes with the outer periphery of the planetary gear 40 . The internal gear 70, the planetary gears 40, and the sun gear 60 constitute a planetary gear mechanism. In addition to the above-mentioned structure, the excavation rig also includes a mechanism that connects the propulsion shaft and buried pipe to the rear, a deflection mechanism that adjusts the excavation direction of the excavation rig, a surveying mechanism that measures the excavation direction, and various other mechanisms (not shown). It is equipped with various mechanisms similar to those of ordinary drilling equipment, as necessary, such as a power supply and hydraulic pressure supply mechanism for operation.

【0029】以上のような構造を有する掘削装置の作動
について説明する。モータ50の回転は原動回転軸52
から太陽歯車60の回転に伝達される。太陽歯車60の
回転は、遊星歯車40と内歯歯車70とからなる遊星歯
車機構の作用を経て、遊星歯車40の偏心軸42から軸
受板34を介してコーンロータ30に伝達される。遊星
歯車機構の原理から、遊星歯車40の自転回転数は、原
動回転軸52の回転数の1/2で原動回転軸52と逆回
りになり、複数の遊星歯車40全体の公転回転数は、原
動回転軸52の回転数の1/4で原動回転軸52と同じ
方向に回る。そして、遊星歯車40の公転が軸受板34
の軸心回りの回転すなわち自転になり、遊星歯車40の
自転が軸受板34の原動回転軸52回りの回転すなわち
公転に変換されるので、軸受板34およびコーンロータ
30の回転は、原動回転軸52の1/2の回転数で原動
回転軸52と同じ方向に公転を行い、原動回転軸52の
1/4の回転数で原動回転軸52と逆方向に自転を行う
。この自転と公転を組み合わせた運動が、いわゆる偏心
回転である。
[0029] The operation of the excavation rig having the above structure will be explained. The rotation of the motor 50 is caused by a driving rotation shaft 52.
is transmitted to the rotation of the sun gear 60. The rotation of the sun gear 60 is transmitted from the eccentric shaft 42 of the planetary gear 40 to the cone rotor 30 via the bearing plate 34 through the action of a planetary gear mechanism consisting of the planetary gear 40 and the internal gear 70. According to the principle of the planetary gear mechanism, the rotational speed of the planetary gears 40 is 1/2 of the rotational speed of the driving rotating shaft 52 and rotates in the opposite direction to the driving rotating shaft 52, and the revolving speed of the plurality of planetary gears 40 as a whole is as follows. It rotates in the same direction as the driving rotation shaft 52 at 1/4 of the rotation speed of the driving rotation shaft 52 . Then, the revolution of the planetary gear 40 is caused by the rotation of the bearing plate 34.
The rotation of the planetary gear 40 is converted into the rotation of the bearing plate 34 around the driving rotation axis 52, that is, the revolution, so the rotation of the bearing plate 34 and the cone rotor 30 is about the driving rotation axis. It revolves in the same direction as the driving rotation shaft 52 at a rotation speed of 1/2 of 52, and rotates in the opposite direction to the driving rotation shaft 52 at a rotation speed of 1/4 of the driving rotation shaft 52. This combination of rotation and revolution is called eccentric rotation.

【0030】コーンロータ30および掘削腕20が上記
のような偏心回転を行うと、まず、掘削腕20の掘削刃
22で地盤Eが掘削される。掘削腕20の隙間から装置
本体10内に取り込まれた土砂は、コーンロータ30の
外周面と装置本体10の内周壁12の間でテーパ状に狭
くなる空間を後方に移動することによって、徐々に圧密
される。また、コーンロータ30が偏心回転しているの
で、コーンロータ30の外周面と装置本体の内周壁12
の間の空間の幅が周期的に変動する。この空間が拡がる
ときに、土砂がスムーズに取り込まれ、空間が狭まると
きに取り込まれた土砂が圧密されるので、土砂の圧密が
効率的に行われ、土砂の抵抗も小さくて済む。
When the cone rotor 30 and the excavation arm 20 perform eccentric rotation as described above, the ground E is first excavated by the excavation blade 22 of the excavation arm 20. The earth and sand taken into the device main body 10 through the gap between the excavating arms 20 gradually moves backward through the tapered narrow space between the outer peripheral surface of the cone rotor 30 and the inner peripheral wall 12 of the device main body 10. Consolidated. In addition, since the cone rotor 30 rotates eccentrically, the outer circumferential surface of the cone rotor 30 and the inner circumferential wall 12 of the device main body
The width of the space between them changes periodically. When this space expands, the earth and sand are taken in smoothly, and when the space narrows, the earth and sand taken in are consolidated, so that the consolidation of the earth and sand is performed efficiently and the resistance of the earth and sand is small.

【0031】土砂がコーンロータ30の円筒部32まで
移動してくると、コーンロータ30の偏心回転により、
土砂は外周方向に押しやられ、排土口14から装置本体
10の外に排出される。土砂は地盤Eに押しこまれて圧
密され、装置本体10の周辺の地盤Eの一部も同時に圧
密されることになるので、土砂を完全に地盤E側に埋め
戻すことができる。その結果、この掘削装置では、立坑
や地表に排土を出すことがなく、いわゆる無排土式の掘
削が行え、排土用コンベア機構なども不要となる。
When the earth and sand move to the cylindrical portion 32 of the cone rotor 30, the eccentric rotation of the cone rotor 30 causes
The earth and sand are pushed toward the outer periphery and are discharged from the apparatus main body 10 through the earth discharge port 14. The earth and sand are pushed into the ground E and consolidated, and a part of the ground E around the device main body 10 is also consolidated at the same time, so that the earth and sand can be completely backfilled onto the ground E side. As a result, this excavation equipment does not discharge earth to the shaft or the ground surface, so-called soil-less excavation can be performed, and there is no need for a conveyor mechanism for earth removal.

【0032】つぎに、図6は、上記した実施例と一部構
造が異なる掘削装置を示している。前記実施例では、掘
削腕20と圧密体となるコーンロータ30すなわち掘削
機構の全体を偏心回転させていたが、この実施例では、
コーンロータ30の一部である後端部38だけを偏心回
転させる。そのため、コーンロータ30は、掘削腕20
と一体化された前方部37と、装置本体10の排土口1
4に対向する個所の後端部38に分割形成されている。 この後端部38の内側に軸受板34が取り付けられ、遊
星歯車40の偏心軸42が回転可能に連結されている。 また、原動回転軸52が、前方に延長され、軸受板34
の中央に設けられた貫通孔39を通って、コーンロータ
30の前方部37に嵌合等の手段で取付固定されている
。その結果、コーンロータ30の前方部37および掘削
腕20は、偏心回転することなく、原動回転軸52と一
体となった定位置回転を行う。
Next, FIG. 6 shows an excavating apparatus partially different in structure from the above-described embodiment. In the embodiment described above, the excavation arm 20 and the cone rotor 30 serving as the consolidation body, that is, the entire excavation mechanism, were rotated eccentrically, but in this embodiment,
Only the rear end portion 38, which is a part of the cone rotor 30, is eccentrically rotated. Therefore, the cone rotor 30
and the front part 37 integrated with the soil discharge port 1 of the device main body 10.
It is divided and formed at the rear end portion 38 of the portion opposite to the portion 4. A bearing plate 34 is attached to the inside of this rear end portion 38, and an eccentric shaft 42 of a planetary gear 40 is rotatably connected thereto. Further, the driving rotation shaft 52 is extended forward, and the bearing plate 34 is
It passes through a through hole 39 provided in the center of the cone rotor 30 and is fixedly attached to the front part 37 of the cone rotor 30 by means such as fitting. As a result, the front portion 37 of the cone rotor 30 and the excavating arm 20 rotate in a fixed position integrally with the driving rotation shaft 52 without eccentrically rotating.

【0033】このように、コーンロータ30の前方部3
7および掘削腕20が定位置回転すると、掘削腕20に
よる地盤Eの掘削径を正確に設定することができる。ま
た、掘削腕20が、原動回転軸52と同じ回転数で高速
回転するので、掘削能率が向上する利点もある。つぎに
、上記実施例では、コーンロータ30の前方部37の外
周に、螺旋状に巻きつけたスクリュウ板31を取り付け
ている。このスクリュウ板31は、土砂を効率的に後方
に移送したり圧密したりすることができる。また、後端
部38には、平坦な円筒形でなく、後方に向けて拡がる
テーパがついている。
In this way, the front part 3 of the cone rotor 30
7 and the excavation arm 20 rotate to a fixed position, the diameter of excavation of the ground E by the excavation arm 20 can be set accurately. Further, since the excavating arm 20 rotates at high speed at the same rotation speed as the driving rotation shaft 52, there is also the advantage that excavation efficiency is improved. Next, in the above embodiment, the screw plate 31 wound spirally is attached to the outer periphery of the front portion 37 of the cone rotor 30. This screw plate 31 can efficiently transport and consolidate the earth and sand to the rear. Furthermore, the rear end portion 38 is not flat and cylindrical, but has a taper that widens toward the rear.

【0034】さらに、装置本体10が、掘削腕20に近
い前部18と排土口14を含む後部19とで、外径に段
差を付けている。すなわち、後部19の外径は、埋設し
ようとする埋設管の管径もしくは掘削しようとするトン
ネルの内径に合わせて設定されているが、前部18の外
径は、上記後部19の外径よりも少し大きく設定されて
いるのである。このようにしておくと、前部18で大き
な掘削孔を掘削したのち、この大きな掘削孔と後部19
の外周面との間の隙間となる空間に排土口14から土砂
を埋め戻すことになるので、土砂の埋め戻し時に地盤E
から受ける抵抗が少なく、土砂の埋め戻しがスムーズに
行える。しかも、一旦広い範囲の地盤Eを掘削した後、
その外周側の広い空間に土砂を圧密して埋め戻すので、
土砂の圧密に関与する地盤Eの厚みが増えることになり
、同じ圧密度合でも、大量の土砂を圧密することが可能
になる結果、無排土で掘削できる掘削孔の口径を大きく
することができる。
Furthermore, the apparatus main body 10 has a step in its outer diameter between a front part 18 near the excavating arm 20 and a rear part 19 including the soil discharge port 14. That is, the outer diameter of the rear part 19 is set to match the diameter of the buried pipe to be buried or the inner diameter of the tunnel to be excavated, but the outer diameter of the front part 18 is set to match the outer diameter of the rear part 19. It is also set slightly larger. By doing this, after drilling a large bore hole in the front part 18, this large bore hole and the rear part 19
Since earth and sand will be backfilled from the earth discharge port 14 into the space that will be the gap between the outer circumferential surface of the
Since there is less resistance from the ground, backfilling with earth and sand can be done smoothly. Moreover, once a wide area of ground E has been excavated,
Since the large space on the outer periphery is compacted and backfilled with earth and sand,
The thickness of the ground E, which is involved in the consolidation of earth and sand, increases, and even with the same consolidation density, it becomes possible to consolidate a large amount of earth and sand, and as a result, the diameter of the borehole that can be excavated without soil removal can be increased. .

【0035】[0035]

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかるトンネ
ル掘削装置によれば、掘削腕や掘削面板およびコーンロ
ータなどの掘削機構のうち、少なくとも一部の偏心回転
部を偏心回転させる偏心回転機構として、太陽歯車と複
数の遊星歯車および内歯歯車による1種の遊星歯車機構
を採用するとともに、遊星歯車の軸心から偏心した偏心
軸を偏心回転部に回転可能に連結するようにしているこ
とにより、偏心回転部の運動を、特に公転回転数を自由
に設定することができる。
Effects of the Invention According to the tunnel excavation apparatus according to the present invention as described above, there is provided an eccentric rotation mechanism that eccentrically rotates at least a part of the eccentric rotation parts of the excavation mechanism such as the excavation arm, the excavation face plate, and the cone rotor. As such, a type of planetary gear mechanism consisting of a sun gear, a plurality of planetary gears, and an internal gear is adopted, and an eccentric shaft eccentric from the axis of the planetary gear is rotatably connected to the eccentric rotating part. Therefore, the movement of the eccentric rotating part, especially the revolution speed, can be freely set.

【0036】すなわち、偏心回転部の回転数を、モータ
の回転数よりも落として回転トルクを大きくし、コーン
ロータによる圧密力を増大させて、土砂の圧密作用を良
好にし、トンネル掘削の作業能力を高めるなど、偏心回
転部の回転数、特に公転回転数を自由に設定することが
できるので、地盤の土質などの各種施工条件に対応した
適切な運動を偏心回転部に行わせることができる。従来
の装置のように、モータの回転軸に、偏心回転機構とは
別に減速装置を取り付ける必要が無いので、装置全体の
構造を簡略化して軽量小型化することができる。その結
果、特に、小口径のトンネル掘削装置として優れた性能
を発揮することが可能になる。
In other words, the rotational speed of the eccentric rotating part is lowered than the rotational speed of the motor to increase the rotational torque, and the consolidation force of the cone rotor is increased to improve the soil consolidation effect and improve the tunnel excavation work performance. Since it is possible to freely set the rotation speed of the eccentric rotating part, especially the revolution speed, such as increasing the rotation speed, the eccentric rotating part can be made to perform appropriate movements corresponding to various construction conditions such as the soil quality of the ground. Unlike conventional devices, there is no need to attach a speed reduction device to the rotating shaft of the motor separately from the eccentric rotation mechanism, so the structure of the entire device can be simplified and made lighter and smaller. As a result, it becomes possible to exhibit excellent performance, especially as a small diameter tunnel excavation device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の実施例を示す施工状態の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention in a construction state.

【図2】掘削刃側からみた正面図である。FIG. 2 is a front view seen from the digging blade side.

【図3】遊星歯車機構部分の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a portion of the planetary gear mechanism.

【図4】軸受板付近のみを取り出した概略構造図である
FIG. 4 is a schematic structural diagram showing only the vicinity of the bearing plate.

【図5】別の実施例を示す施工状態の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment in a construction state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  掘削装置本体 14  排土口 20  掘削腕 22  掘削刃 30  コーンロータ(圧密体) 34  軸受板 40  遊星歯車 42  偏心軸 50  モータ 52  原動回転軸 60  太陽歯車 70  内歯歯車 10 Drilling equipment body 14 Soil discharge port 20 Drilling arm 22 Drilling blade 30 Corn rotor (consolidated body) 34 Bearing plate 40 Planetary gear 42 Eccentric shaft 50 Motor 52 Driving rotation axis 60 Sun gear 70 Internal gear

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  掘削装置本体の先端に、掘削刃とこの
掘削刃で掘削された土砂を圧密する圧密体とを有する掘
削機構を備えてなり、掘削機構の少なくとも一部が、掘
削機構の軸心回りの自転と、軸心と別の中心回りの公転
とが組み合わされた偏心回転を行うトンネル掘削装置に
おいて、掘削機構を駆動する原動回転軸から掘削機構へ
の回転伝達機構が、原動回転軸に固定された太陽歯車と
、太陽歯車の外周に等間隔で配置されて太陽歯車と噛み
合う複数の遊星歯車と、各遊星歯車の外周に噛み合い、
装置本体に固定された内歯歯車とを備え、複数の遊星歯
車の軸心から偏心した位置に設けられた偏心軸を、掘削
機構に回転可能に連結してなることを特徴とするトンネ
ル掘削装置。
Claim 1: An excavation mechanism having an excavation blade and a compaction body for consolidating earth and sand excavated by the excavation blade is provided at the tip of the excavation device body, and at least a part of the excavation mechanism is connected to the shaft of the excavation mechanism. In tunnel excavation equipment that performs eccentric rotation that combines rotation around the center and revolution around the axis and another center, the rotation transmission mechanism from the driving rotation shaft that drives the excavation mechanism to the excavation mechanism is the drive rotation shaft A sun gear fixed to the sun gear, a plurality of planet gears arranged at equal intervals around the outer periphery of the sun gear and meshing with the sun gear, and meshing with the outer periphery of each planet gear,
A tunnel excavation device comprising an internal gear fixed to the device main body, and an eccentric shaft provided eccentrically from the axis of a plurality of planetary gears rotatably connected to an excavation mechanism. .
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AU88939/91A AU634916B2 (en) 1990-12-12 1991-12-10 Propulsion method of pipe to be buried without soil discharge and an excavator
EP91121388A EP0490390B1 (en) 1990-12-12 1991-12-12 Propulsion method of pipe to be buried without soil discharge and an excavator
DE69117691T DE69117691T2 (en) 1990-12-12 1991-12-12 Process for driving a pipe to be excavated without excavation and digging device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5575537A (en) * 1994-04-15 1996-11-19 Alpine Westfalia Berg- Und Tunneltechnik Gmbh & Co. Tunnel drilling machine or tube-driving machine
JP2015517617A (en) * 2012-05-07 2015-06-22 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト Steam turbine rotor

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US9869197B2 (en) 2012-05-07 2018-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Rotor for a steam turbine

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JPH0684718B2 (en) 1994-10-26

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