JPH05149087A - 先端装置の方向制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 軟弱な地盤においても適切な方向制御機能を
発揮する先端装置の方向制御機構を提供する。 【構成】 管体の内部に油圧シリンダと油圧モータを直
列に配置し油圧モータの回転を油圧シリンダのピストン
ロッドを介在させてテーパーヘッド１３へ伝達する構造
を有し、上記テーパーヘッドがピストンロッド４のセン
タ位置より偏心した位置にピン１７により回転自在に連
結されており、油圧シリンダのピストンロッド４のセン
タ位置より偏心した位置に配置された押しピン２１によ
り油圧シリンダの推力がテーパーヘッド１３へ伝達さ
れ、さらにテーパーヘッドへ押しピンを介在してスプリ
ング２３の圧縮力を常に作用させている構造であって、
油圧シリンダのピストンロッドの伸び動作により、管体
先端より突出したテーパーヘッドがピンを回転中心にし
て節折れし、傾斜した状態でテーパーヘッド先端部位置
が管体の外側より突出するよう構成されている先端装置
の方向制御機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非開削にて土中にケーブ
ル用管、上下水道管、ガス管等を布設する小口径推進工
法の分野において、推進工法の第１工程に布設するパイ
ロット管を先導する役目である先端装置の方向制御機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３（イ）〜（ニ）は小口径推進工法に
よる管布設の施工手順の一例の説明図である。発進立坑
Ａ内に元押し装置Ｃを設置し、その先端ジャッキを伸ば
して先端ヘッドを土中に圧入し、ついで発進立坑Ａ内の
元押し装置Ｃの元押しジャッキを伸ばして先端装置Ｅ及
びパイロット管Ｄを圧入する（図イ及び図ロ）。そし
て、先端装置Ｅの推進長に見合う長さだけパイロット管
Ｄを順次ねじ込みにより１本づつ継ぎ足していく。以上
の工程が推進工法の第１工程に相当する。

【０００３】このようにして、先端装置Ｅが到達立坑Ｂ
に到達したら先端装置Ｅを取外し、先頭のパイロット管
Ｄに管引込装置Ｆを装着する（図ハ）。そして上記管引
込装置Ｆに布設すべき管Ｇを取付け、パイロット管Ｄを
ガイドとして元押し装置Ｃにより管Ｇを順次引込んでい
く（図ニ）。この際、管Ｇの引込み長に見合う長さだ
け、パイロット管Ｄを順次ねじ外しにより１本づつ取外
して回収していく。

【０００４】図４及び図５は上述した小口径推進工法の
第１工程における従来の先端装置の方向制御機構の縦断
面図である。図４は直進方向制御状態を示しており、球
面座６の１ヶ所に設けている凹部6aへ、突起金具５の一
部に形成した突起部5aが係合し、球面座６を真直に保持
している。従って、球面座６に一体に形成した円柱形状
のヘッド７が真直になるために、直進方向制御状態とな
る。

【０００５】図５は傾斜方向制御状態を示しており、突
起金具５の突起部5aが球面座６の凹部6aから外れて、凹
部6a以外の面に突起部5aが油圧シリンダ１の力により押
し当てられることにより球面座６が傾斜する。従って、
球面座６に一体に形成したヘッド７が傾くために、傾斜
方向制御状態となる。

【０００６】次に油圧モータ２の機能について説明す
る。油圧モータ２の軸が両軸３，９構造となっており、
片方の軸３が油圧シリンダ１のピストンロッド４に回転
力を伝達するが、ピストンロッド４の往復動作を妨げな
い構造で連結しており、他方の軸９が油圧モータ２の回
転角度を検知するセンサであるポテンショメータ８と連
結している。そして油圧モータ２の回転により油圧シリ
ンダ１のピストンロッド４が回転するので、ピストンロ
ッド４の先端に一体になっている前記突起金具５が回転
することが出来る。

【０００７】しかも、油圧モータ２の一方の軸３は、油
圧シリンダ１のピストンロッド４の往復運動を妨げない
構造で連結しているので、油圧シリンダ１のピストンロ
ッド４は突起金具５を球面座６へ押し当てたり、離隔さ
せることが出来る。従って、油圧モータ２の回転により
突起金具５の突起部5aを回転方向において任意の位置に
移動させることが可能であり、図４及び図５に示す直進
方向及び傾斜方向に制御が出来る。なお、油圧モータ２
の他方の軸９に連結しているポテンショメータ８での回
転による電圧変化値を回転角度に換算して地方へ遠隔表
示することにより、地上でいずれの方向へ制御している
かを確認出来る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の先端装置の方向制御機構は、ヘッドを円柱形状にして
ヘッドの先端を平面にすることにより、土砂の抵抗を均
一に受けるようにして直進方向制御時の精度向上を重点
にしていた。このため、或る程度硬い地盤（Ｎ値15程度
までの硬さの地盤）においては、直進方向及び傾斜方向
の制御機能は良好であった。しかし、埋め立地やもとも
と軟弱な地盤のように地盤の硬さがＮ値０以下と非常に
軟らかい場所では、方向制御時に土砂より受ける抵抗が
小さく、従ってこれによる反力も小さいので、ヘッドが
土中に浮いたような状態で単にぐらぐら動くだけで、土
砂を切る効果がなく、方向制御が出来ないという問題が
あった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解消し、軟弱な地盤においても適切な方向制御機能を発
揮する先端装置の方向制御機構を提供するもので、その
特徴は、管体の内部に油圧シリンダと油圧モータを直列
に配置し、油圧モータの回転を油圧シリンダのピストン
ロッドを介在させてテーパーヘッドへ伝達する構造を有
し、上記テーパーヘッドがピストンロッドのセンタ位置
より偏心した位置にてピンにより回転自在に連結されて
おり、油圧シリンダのピストンロッドのセンタ位置より
偏心した位置に配置された押しピンにより油圧シリンダ
の推力がテーパーヘッドへ伝達され、さらにテーパーヘ
ッドへ押しピンを介在してスプリングの圧縮力を常に作
用させている構造であって、油圧シリンダのピストンロ
ッドの伸び動作により、管体先端より突出したテーパー
ヘッドがピンを回転中心にして節折れし、傾斜した状態
でテーパーヘッド先端部位置が管体の外側より突出する
よう構成されていることにある。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は本発明の先端装置の方向制御
機構の具体例の要部の縦断面図で、図１は直進方向制御
状態を示し、図２は傾斜方向制御状態を示している。本
発明の方向制御機構においても、前述した従来の先端装
置の方向制御機構と同様に油圧シリンダと油圧モータが
直列に配置されており、４は上記油圧シリンダのピスト
ンロッドを示している。

【００１１】10は先端外筒であって、11の中間外筒とね
じにて結合しており、これらの内側にライナー12が回転
自在に装着されている。上記ライナー12の内側にテーパ
ーヘッド13がヘッドピストン19とピン17で回転自在に連
結しており、ピン17はピストンロッド４のセンタ位置よ
り偏心した位置にある。油圧シリンダのピストンロッド
４の先端部には節折れピストン20がねじにて結合されて
おり、ピストンロッド４のセンタ位置より偏心した位置
に押しピン21が節折れピストン20へねじにて結合されて
いる。又上記節折れピストン20にはスプリングケース22
が被っており、節折れピストン20とスプリングケース22
により形成された空間内にはスプリング23が圧縮された
状態で収納されている。前記押しピン21はヘッドピスト
ン19に形成した孔を貫通してテーパーヘッド13の後端面
に常に押し当てられており、ピストンロッド４からの作
用力がない時でもスプリング23の圧縮力が作用してい
る。

【００１２】

【作用】前述のように、図示していないが本発明の方向
制御機構においても、従来の方向制御機構と同様に油圧
シリンダと油圧モータを装備しており、油圧シリンダの
伸縮動作により、テーパーヘッド13を先端外筒10の前端
より突出させたり、引き込んだりすることが出来る。又
油圧モータによりピストンロッドを回転させることによ
り、テーパーヘッド13を回転させることが出来る。従っ
てテーパーヘッド13の回転方向に位置を変えるので、傾
斜方向も任意の方向へ変えることが出来る。

【００１３】図１は直進方向制御状態を示しており、油
圧シリンダは縮み限の状態になっている。従って、テー
パーヘッド13の先端部が先端外筒10の前端より引っ込ん
だ状態にあり、土砂が先端外筒10の空隙部に埋まり、先
端外筒10の前端が土砂により平らに形成されるので、直
進方向の制御が可能となる。

【００１４】図２は傾斜方向制御状態を示しており、油
圧シリンダのピストンロッド４が所定のストローク伸び
た状態になっている。ピストンロッド４は節折れピスト
ン20を押し、押しピン21及びピン17がピストンロッド４
のセンタより偏心している位置に配置してあるために、
押しピン21を介在してテーパーヘッド13がピン17を回転
中心にして節折れし、傾斜方向制御状態となる。

【００１５】しかし、地盤が軟弱の場合は、テーパーヘ
ッド13の斜面へ作用する土砂による反力が小さく、従っ
てテーパーヘッド13を傾斜方向へ作動させる分力も小さ
くなり、図に示すようにはテーパーヘッド13が傾斜せ
ず、真直に突出する。このような状態ではテーパーヘッ
ド13の先端部位置が先端外筒10の外側より突出しないた
め、テーパーヘッド13の先端部でブレーキ効果がなく、
方向制御効果も低下する。この問題を解決するために、
スプリング23の圧縮力を利用し、押しピン21を介在して
テーパーヘッド13を常に傾斜する方向へ動くように力を
作用させることにより、テーパーヘッド13の先端部位置
を図示のＨ寸法だけ先端外筒10の外側より突出させるこ
とが出来る。

【００１６】その他の作用として、ピン17の回転中心に
して節折れする部分に土砂が侵入しないように、弾性材
料のチューブ15並びに充填材料16にて節折れ部分を保護
している。14と18は分割構造のリングであり、前記チュ
ーブ15が節折れする部分より外れないようにチューブ15
の両端をこれらリング14，18で押えている。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の先端装置
の方向制御機構によれば、テーパーヘッドにより土砂を
剪断する効果に加え、テーパーヘッドの節折れ動作によ
るブレーキ効果により、軟弱な地盤の傾斜方向にも適切
な方向制御が可能となる。従って、ケーブル用管、上下
水道、ガス管等を非開削で布設する小口径推進工法の分
野で、特に軟弱地盤での推進時の方向制御に利用すると
き、極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の先端装置の方向制御機構の具体例の要
部の縦断面図で、直進方向制御状態を示している。

【図２】本発明の先端装置の方向制御機構の具体例の要
部の縦断面図で、傾斜方向制御状態を示している。

【図３】（イ）〜（ニ）は小口径推進工法による管布設
の施工手順の一例の説明図である。

【図４】従来の先端装置の方向制御機構の縦断面図で、
直進方向制御状態を示している。

【図５】従来の先端装置の方向制御機構の縦断面図で、
傾斜方向制御状態を示している。

【符号の説明】

１ 油圧シリンダ ２ 油圧モータ ４ ピストンロッド 10 先端外筒 11 中間外筒 13 テーパーヘッド 15 弾性材料のチューブ 16 充填材 17 ピン 19 ヘッドピストン 20 節折れピストン 21 押しピン 22 スプリングケース 23 スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤口 明 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体の内部に油圧シリンダと油圧モータ
   を直列に配置し油圧モータの回転を油圧シリンダのピス
   トンロッドを介在させてテーパーヘッドへ伝達する構造
   を有し、上記テーパーヘッドがピストンロッドのセンタ
   位置より偏心した位置にてピンにより回転自在に連結さ
   れており、油圧シリンダのピストンロッドのセンタ位置
   より偏心した位置に配置された押しピンにより油圧シリ
   ンダの推力がテーパーヘッドへ伝達され、さらにテーパ
   ーヘッドへ押しピンを介在してスプリングの圧縮力を常
   に作用させている構造であって、油圧シリンダのピスト
   ンロッドの伸び動作により、管体先端より突出したテー
   パーヘッドがピンを回転中心にして節折れし、傾斜した
   状態でテーパーヘッド先端部位置が管体の外側より突出
   するよう構成されていることを特徴とする先端装置の方
   向制御機構。
2. 【請求項２】 テーパーヘッドの節折れ部分に土砂の侵
   入を防止するために弾性材料のチューブ及び充填材料で
   保護されていることを特徴とする請求項１記載の先端装
   置の方向制御機構。