JPH10331583A - 小口径管地中掘進機における回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小口径推進工法で地中に管路を埋設する場
合、推進作業中、検測装置、方向修正装置のついた先導
体が回転を起こす。これが検測ターゲット、方向修正の
位置を変位させ、正確な検測及び的確な方向修正を困難
にし、推進精度が悪くなる原因となる。 【解決手段】 前方に位置する掘削先導体２と掘削先導
体２に接続された適数本の後続用推進管２１と、後方に
位置する推進機本体３との間に配置された回転制御装置
４から構成され、回転制御装置４により掘削先導体２と
後続用推進管２１内に配設されたケーシングパイプに、
当該ケーシングパイプのローリングと反対の回転力を加
えるよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小口径を地中への
埋設工事に使用する小口径管地中掘進機における回転制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のものにあっては、下記の
ようなものになっている。小口径推進工法で、地中に管
路を埋設する場合、先導体が円形断面のために推進作業
中、検測装置、方向修正装置のついた先導体が回転（ロ
ーリング）を起こす。先導体の回転は、検測ターゲッ
ト、方向修正の位置を変位させ、正確な検測及び的確な
方向修正を困難にし、推進精度が悪くなる原因となる。
この結果、下記のように処理されている。第１の処理〜
先導体の回転を予め予想し、検測ターゲットに同芯円状
に目盛りを刻み込み一定の回転角度まで検測できるよう
にする。第２の処理〜ケーシングパイプ外周にローラ付
きのガイドリング上部にタゲット、下部には重垂を取付
け、その重力により垂直、水平を保ち検測する。第３の
処理〜先導体の機内にローリングセンサーを取付けてセ
ンサーによりローリング角度を検出し、実測値との誤差
をＭ．Ｃ（マイクロコンピューター）によって演算補正
する。第４の処理〜検測ターゲットを駆動軸に収納し、
駆動軸中心から検測する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたも
のにあっては、下記のような問題点を有していた。 Ａ．上記第１の処理，第２の処理，第３の処理について
は、検測ターゲット及び誤差を補正しただけで、方向修
正部はローリングしたままである。従って、ローリング
が進行すると、第１の処理については検測不能になる。 Ｂ．第２の処理については、ローラの摩擦抵抗によって
完全に垂直、水平を保つことができない。 Ｃ．第３の処理については、ローリングが進行すると更
に複雑な機構を必要とし、経済性を低下させる。また、
これらの方式では修正部のローリングは解消されていな
いので修正動作の迅速、適格性から逸脱する。 Ｄ．第４の処理については、駆動軸の中心から掘削水、
掘削添加剤を送るので不可能である。

【０００４】本願は、従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、次のようなことのできるものを提供しようとするも
のである。円形断面の掘削先導体は、不安定な状態で地
中を進行する。これに掘削のための回転力が加わるとバ
ランスを失い、ローリングを起こす。このローリングを
制御するため、掘削先導体２とケーシングパイプ２Ａを
連結させ、このケーシングパイプ２Ａに推進機本体３側
に設置した回転制御装置４によりケーシングパイプ２Ａ
を介し、掘削先導体にローリング方向と反対の回転力を
加え、姿勢を制御する。姿勢制御の確認は修正部管体内
のローリングセンサーにより検知し、操作制御盤に表示
される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は下記のようになるものである。本発明のも
のは、前方に位置する掘削先導体２とこの掘削先導体２
に接続された適数本の後続用推進管２１と、後方に位置
する推進機本体３との間に配置された回転制御装置４か
ら構成され、回転制御装置４により掘削先導体２と後続
用推進管２１内に配設されたケーシングパイプに、当該
ケーシングパイプのローリングと反対の回転力を加え掘
削先導体２の姿勢を制御するよう構成された小口径管地
中掘進機における回転制御装置である。

【０００６】上述のほか、下記のように構成することが
できる。回転制御装置４は、回転ホイール４Ａ、ホール
ケース４Ｂ、ホイールケースカバー４Ｃ、ケーシングパ
イプチャック４Ｄ、ホイール揺動油圧シリンダー４Ｅ、
管受けプレート４Ｆから構成され、回転ホイール４Ａ
は、互いに連結された外方リング４Ａ１と内方リング４
Ａ２から構成され、ホイールケース４Ｂは、ガイドレー
ル５の上面に位置し前方方向に向け起立させたリング状
後方円板４Ｂ１と、リング状後方円板４Ｂ１の前方面に
添設された回転ホイール収納レール４Ｂ２から構成さ
れ、この回転ホイール収納レールには回転自在に内方リ
ングが収納され、当該回転ホイール収納レールはホイー
ルケースカバー４Ｃで塞がれ、ケーシングパイプチャッ
ク４Ｄは、回転ホイール４Ａにおける内方リング４Ａ２
の内側に回動自在に嵌込まれる正面略Ｕ字状の枠４Ｄ１
で構成されていると共に、当該ケーシングパイプチャッ
ク４Ｄと内方リング４Ａ２とは反力ピン４Ｄ３で連結さ
れ、また正面略Ｕ字状の枠４Ｄ１の内側左右にケーシン
グパイプ連結ブロックをガイドする溝４Ｄ４が刻設さ
れ、ホイール揺動油圧シリンダー４Ｅは、ガイドレール
５の長手方向とは直交する方向である左右方向に作用す
るダブルロッドシリンダー４Ｅ１と、左右のチェン４Ｅ
２から構成され、ダブルロッドシリンダーの作用をチェ
ンを介して回転ホイール４Ａに伝え当該回転ホイールを
揺動するよう構成され、管受けプレート４Ｆは、掘削先
導体２あるいは後続用推進管２１の後端に係脱するよう
構成されていると共に、ホイールケースカバー４Ｃの前
方面に添設されている。

【０００７】作用は下記のとおりである。回転制御装置
４により発生した回転力は、ケーシングパイプを介して
掘削先導体２に伝達され、これを回転することができ
る。また、予め回転方向が特定される場合、常時反対方
向に回転力を加えることで掘削先導体２のローリングを
抑制することができる。回転制御装置４の回転トルク
は、０〜１８５０ｋｇ／ｃｍ² （ＭＡＸ）出力を持って
いるので自在に調整することができる。さらに、推進中
に回転力を加えることによりローリングは容易に抑制す
ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態に基づき図面を
参照して説明する。１は本発明の小口径管地中掘進機に
おける回転制御装置である。前方に位置する掘削先導体
２とこの掘削先導体２に接続された適数本の後続用推進
管２１と、後方に位置する推進機本体３との間に配置さ
れた回転制御装置４から構成されている。この場合、掘
削先導体２と推進機本体３は公知のものである。 Ａ．そこで、掘削先導体２は、下記のように構成されて
いる。非回転のケーシングパイプ２Ａと、ケーシングパ
イプの中に回転自在に装置された駆動軸（スクリューロ
ッド）２Ｂと、駆動軸２Ｂの先端に接続されたカッター
ヘッド２Ｃと、カッターヘッド２Ｃと一体構造に構成さ
れた掘削部管体２Ｄと、掘削部管体２Ｄに可動点２Ｆを
介して接続された修正部管体２Ｇと、この修正部管体に
接続された掘削先導体バックアップパイプ２Ｈで構成さ
れている。なお、この掘削先導体バックアップパイプ２
Ｈの後端に後続用推進管２１が接続されることになる。 Ｂ．後続用推進管２１内にもケーシングパイプ２１Ａ、
駆動軸２１Ｂがセットされている。掘削先導体２が進行
するに従い、順次これを継ぎ足し所定の位置に到達させ
るよう構成されている。 Ｃ．修正部管体２Ｇには、検測ターゲット２Ｊ、ＣＣＤ
カメラ２Ｋ、方向修正用油圧シリンダー２Ｌでなる方向
修正装置２Ｍが組み込まれている。 Ｄ．駆動軸２Ｂは、推進機本体３の出力軸３Ａに接続さ
れて回転する機構になっている。ついで、推進機本体３
は、下記のように構成されている。駆動軸２Ｂに接続し
当該駆動軸を回転させる出力軸３Ａを有すると共に、管
受けホルダー３Ｂが併設されている。

【０００９】Ｅ．上述各構成について再述する。 ａ．掘削先導体２は、掘削，土砂の排出，位置の検測，
方向修正の機能を持ち、埋設を所望する後続用推進管２
１の先端に装着されている。 ｂ．カッターヘッド２Ｃは、掘削先導体２の最先端部に
位置し、駆動軸２Ｂにより回転して地山を掘削する装置
である。 ｃ．駆動軸２Ｂは、スパイラル状になっており、カッタ
ーヘッド２Ｃを回転させると同時に駆動軸２Ｂの回転に
より土砂を搬送する。また、当該駆動軸の中心には穴が
設けてあり、この穴を通して掘削のための掘削水、掘削
添加剤などを送る機構になっている。 ｄ．ケーシングパイプ２Ａは、本来、埋設管内面を保護
するためのものであるが、掘削先導体２のローリングを
制御する回転力を伝達するために利用するものである。
それには、当該ケーシングパイプに与えられた回転力を
掘削先導体に伝えるため、ピンにより連結されている。 ｅ．検測ターゲット２Ｊは、立坑に設置された検測器機
（レーザーセオドライト）から照射されたレーザー光線
を当てて掘削先導体２の位置を測定するためのものであ
る。 ｆ．方向修正装置２Ｍは、検測ターゲットにより掘削先
導体の位置を測定し、変位を直す装置である。 ｇ．ケーシングパイプ２Ａと掘削先導体２との連結箇所
は、掘削先導体２内でケーシングパイプ２Ａで連結され
ている。 ｈ．後続用推進管２１は、推進によって地中に埋設する
管で、通常ヒューム管、鋼管、硬質塩化ビニール管、Ｆ
ＲＰ管（推進工事用強化プラスチック複合管）など各種
ある。 ｉ．推進機本体３は、後続用推進管２１を地中に埋設す
るためのベースになる機械装置で、駆動軸２Ｂを回転す
る減速機構、推進するため機械を前進させる推進機構か
らなる。

【００１０】回転制御装置４について説明する。この回
転制御装置４は、推進機本体３の管受けホルダー３Ｂに
取付けられている。この回転制御装置４は、回転ホイー
ル４Ａ、ホールケース４Ｂ、ホイールケースカバー４
Ｃ、ケーシングパイプチャック４Ｄ、ホイール揺動油圧
シリンダー４Ｅ、管受けプレート４Ｆから構成されてい
る。

【００１１】以下順に説明する。 Ａ．管受けホルダー３Ｂに取付けられた回転制御装置４
は、推進機本体３と一体となってガイドレール５上を推
進計画線上に沿ってスライドする機構となっている。 Ｂ．回転ホイール４Ａは、ホイールケース４Ｂに収納し
たのち、ホイール揺動油圧シリンダー４Ｅを取付けてホ
イールケースカバー４Ｃによりホイールケース内に装着
される。 Ｃ．ホイール揺動油圧シリンダー４Ｅは、チェン４Ｅ２
により回転ホイールとチェン４Ｅ２の一方はチェン止め
金具４Ａ４に連結されている。ホイール揺動油圧シリン
ダーの往復運動は回転運動に変換されて、回転ホイール
を揺動させる。回転ホイール４Ａの揺動運動は、回転ホ
イール内に装着されたケーシングパイプチャック４Ｄに
よりケーシングパイプ２Ａを介して掘削先導体に伝達さ
れる。回転ホイール４Ａの最大揺動角度は４５°までで
ある。 Ｄ．ケーシングパイプチャック４Ｄは反力ピン４Ｄ３に
より回転ホイール４Ａと連結する。また、ホイール揺動
油圧シリンダー４Ｅのストロークによる揺動角度は１０
°までで、このため反力ピン４Ｄ３によって切替える。 Ｅ．ケーシングパイプチャック４Ｄには、ケーシングパ
イプ２Ａのケーシングパイプ連結ブロック２Ａ１が嵌る
形状になっており、回転ホイールの揺動運動を確実にケ
ーシングパイプに伝達する。 Ｆ．掘削先導体２及び後続用推進管は、管受けプレート
４Ｆの推進管受け用ブロック４Ｆ１３などによって受け
られ、推進機本体３の推進装置によって地中に埋設され
る。 Ｇ．ストッパ４Ｆ２は、掘削先導体が後退（引き抜き）
するとき使用するものである。

【００１２】

【実施例】回転制御装置４についてより具体的に説明す
る。 Ａ．回転ホイール４Ａは、外方リング４Ａ１と内方リン
グ４Ａ２と両者を連結する上下の連結片４Ａ３と、外方
リング４Ａ１の上面の左右に固着されたチェン止め金具
４Ａ４から構成されている。 Ｂ．ホイールケース４Ｂは、ガイドレール５の上面に位
置し前方方向に向け起立させたリング状後方円板４Ｂ１
と、リング状後方円板４Ｂ１の前方面に添設された回転
ホイール収納レール４Ｂ２から構成されている。図中、
４Ｂ２１は回転ホイール収納レール４Ｂ２に刻設された
切欠きである。 Ｃ．ホイールケースカバー４Ｃは、回転ホイールが収納
されたホイールケース４Ｂの回転ホイール収納レール４
Ｂ２を塞ぐようリング状円板に構成されている。 Ｄ．ケーシングパイプチャック４Ｄは、回転ホイール４
Ａにおける内方リング４Ａ２の内側に回動自在に嵌込ま
れる正面略Ｕ字状の枠４Ｄ１と、この枠の背面に連設さ
れたフランジ４Ｄ２と一体構造になっており、フランジ
４Ｄ２と内方リング４Ａ２の背面とは反力ピン４Ｄ３で
連結するよう構成され、また正面略Ｕ字状の枠４Ｄ１の
内側左右にケーシングパイプ連結ブロックをガイドする
溝４Ｄ４が刻設されている。 Ｅ．ホイール揺動油圧シリンダー４Ｅは、ガイドレール
５の長手方向とは直交する方向である左右方向に作用す
るダブルロッドシリンダー４Ｅ１と、左右のチェン４Ｅ
２から構成され、ダブルロッドシリンダー４Ｅ１は、ホ
イールケース４Ｂの上方部分とホイールケースカバー４
Ｃの上方部分との間に掛架したトラニオン金具４Ｅ３の
下面に取付けられていると共に、シリンダーロッドの先
端には左右のスプロケット４Ｅ１１が取付けられてい
る。チェン４Ｅ２は、一端がトラニオン金具４Ｅ３に連
結されたのち、左右のスプロケット４Ｅ１１に掛け廻さ
れていると共に、下端は回転ホイール４Ａの上方部分に
設けられたチェン止め金具４Ａ４に連結されている。 Ｆ．管受けプレート４Ｆは、リング状管受け円板４Ｆ１
とストッパ４Ｆ２から構成されている。リング状管受け
円板４Ｆ１の後方面にストッパ挿入溝４Ｆ１２が刻設さ
れ、前方面には推進管受け用ブロック４Ｆ１３と、推進
管受け用ガイドブロック４Ｆ１４が添着されている。ま
た、ストッパ４Ｆ２は、ストッパ挿入溝に添って進退す
る板状に構成されている。

【００１３】図１を参照して掘削先導体の掘削と方向修
正などについて説明する。掘削先導体は方向修正しなが
ら地山を掘削する。掘削は、カッターヘッド２Ｃを回転
して行い、カッターヘッド２Ｃの回転は、出力軸３Ａに
接続された駆動軸２Ｂによって回転する。方向修正は、
方向修正装置２Ｍの動作によって、掘削管体部２Ｄを揺
動させて行う。（図９参照） 掘削管体部２Ｄと掘削先導体２の間に可動点２Ｆを設け
てある。カッターヘッッド２Ｃによって掘削された土砂
は、駆動軸２Ｂの回転によりケーシングパイプ２Ａ内を
搬送され排出される。修正部管体２Ｇには方向を検測す
る検測ターゲット２Ｊ、ＣＣＤカメラ２Ｋがセットされ
掘削先導体２の方向を検知する。その他、掘削先導体バ
ックアップパイプ２Ｈにはローリングを検知するローリ
ング計２Ｈ１が設置されている。

【００１４】図３，図７，図８を参照して回転制御装置
４の作動状況を説明する。ダブルロッドシリンダー４Ｅ
１の往復運動を回転ホイール４Ａにより、回転運動に変
換し反力ピン４Ｄ３を介してケーシングパイプチャック
４Ｄに伝達し、ケーシングパイプチャックはケーシング
パイプ連結ブロック２Ａ１をチャックしているので、ケ
ーシングパイプ２Ａは回転することになる。

【００１５】図２を参照して、掘削先導体２及び後続用
推進管２１の関係を説明する。駆動軸２Ｂは出力軸３Ａ
に連結される。ケーシングパイプ２Ａは図４のケーシン
グパイプチャック４Ｄ１に嵌り込む。又、掘削先導体
２、後続用推進管２１は管受けプレート４Ｆの推進管受
け用ブロック４Ｆ１３などに受けられる。

【００１６】図１，図９を参照して、掘削先導体２、方
向修正装置２Ｍの動作により掘削部管体２Ｄを揺動調整
することができるよう構成されている。また、図１０，
図１１は、ローリングによって生じる方向修正装置２
Ｍ、検測ターゲット、ＣＣＤカメラの位置の変位、すな
わち所定の位置からずれた状態を表したものである。す
なわち、図１０は掘削先導体がローリングする前の正常
な位置での揺動方向を示したものである。図１１は、掘
削先導体がローリングし揺動方向がずれた状態に関する
もので、正常な修正方向に揺動されていない状況を示し
ている。なお、ＣＣＤカメラ２Ｋは、図９を参照して検
測ターゲット２Ｊに照射されたレーザー光線のレーザー
スポットを撮影し機外の受信モニター（図示略）に発信
する。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、上述の通り構成されているの
で次に記載する効果を奏する。本発明は、掘削先導体自
体のローリングを制御する方法なので、検測ターゲッ
ト、ＣＣＤカメラと方向修正装置の変位が補正されるの
で次のような利点がある。 Ａ．検測ターゲット、ＣＣＤカメラ、方向修正装置が所
定の位置にあるので正確な検測、的確な方向修正が行え
る。 Ｂ．掘削先導体内が簡素化され、経済性、施工中のトラ
ブルがない。 Ｃ．この方式は、掘削先導体のみを補正するので、低ト
ルクで済み装置が簡単でコンパクトである。 Ｄ．制御は発進立坑内で行うため装置が簡単でトラブル
がなく、取扱いが容易で経済性に優れている。 Ｅ．回転力の発生源が油圧シリンダーなので、回転トル
クを自在にコントロールできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削先導体の断面図である。

【図２】回転制御装置の斜視図である。

【図３】回転制御装置にケーシングパイプを嵌込んだ状
態を示す斜視図である。

【図４】回転制御装置の分解斜視図である。

【図５】回転ホイールとケーシングパイプチャック、反
力ピンの関係を示す分解斜視図である。

【図６】掘削先導体及び後続用推進管を推進機本体側か
ら見た斜視図である。

【図７】回転制御装置の作動状況を示す正面図である。

【図８】回転制御装置の作動状況を示す正面図である。

【図９】掘削先導体における方向修正用油圧シリンダー
の動作による掘削部管体の揺動状況を説明する略図的斜
視図である。

【図１０】掘削先導体における方向修正用油圧シリンダ
ーの動作による掘削部管体の揺動状況を説明する略図的
正面図である。

【図１１】掘削先導体における方向修正用油圧シリンダ
ーの動作による掘削部管体の揺動状況を説明する略図的
正面図である。

【符号の説明】

１ 小口径管地中掘進機における回転制御装置 ２ 掘削先導体 ３ 推進機本体 ４ 回転制御装置 ４Ａ 回転ホイール ４Ｂ ホールケース ４Ｃ ホイールケースカバー ４Ｄ ケーシングパイプチャック ４Ｅ ホイール揺動油圧シリンダー ４Ｆ 管受けプレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方に位置する掘削先導体（２）とこの
   掘削先導体（２）に接続された適数本の後続用推進管
   （２１）と、後方に位置する推進機本体（３）との間に
   配置された回転制御装置（４）から構成され、回転制御
   装置（４）により掘削先導体（２）と後続用推進管（２
   １）内に配設されたケーシングパイプに、当該ケーシン
   グパイプのローリングと反対の回転力を加え掘削先導体
   （２）の姿勢を制御するよう構成したことを特徴とする
   小口径管地中掘進機における回転制御装置。
2. 【請求項２】 回転制御装置（４）は、回転ホイール
   （４Ａ）、ホイールケース（４Ｂ）、ホイールケースカ
   バー（４Ｃ）、ケーシングパイプチャック（４Ｄ）、ホ
   イール揺動油圧シリンダー（４Ｅ）、管受けプレート
   （４Ｆ）から構成され、回転ホイール（４Ａ）は、互い
   に連結された外方リング（４Ａ１）と内方リング（４Ａ
   ２）から構成され、ホイールケース（４Ｂ）は、ガイド
   レール（５）の上面に位置し前方方向に向け起立させた
   リング状後方円板（４Ｂ１）と、リング状後方円板（４
   Ｂ１）の前方面に添設された回転ホイール収納レール
   （４Ｂ２）から構成され、この回転ホイール収納レール
   には回転自在に内方リングが収納され、当該回転ホイー
   ル収納レールはホイールケースカバー（４Ｃ）で塞が
   れ、ケーシングパイプチャック（４Ｄ）は、回転ホイー
   ル（４Ａ）における内方リング（４Ａ２）の内側に回動
   自在に嵌込まれる正面略Ｕ字状の枠（４Ｄ１）で構成さ
   れていると共に、当該ケーシングパイプチャック（４
   Ｄ）と内方リング（４Ａ２）とは反力ピン（４Ｄ３）で
   連結され、また正面略Ｕ字状の枠（４Ｄ１）の内側左右
   にケーシングパイプ連結ブロックをガイドする溝（４Ｄ
   ４）が刻設され、ホイール揺動油圧シリンダー（４Ｅ）
   は、ガイドレール（５）の長手方向とは直交する方向で
   ある左右方向に作用するダブルロッドシリンダー（４Ｅ
   １）と、左右のチェン（４Ｅ２）から構成され、ダブル
   ロッドシリンダーの作用をチェンを介して回転ホイール
   （４Ａ）に伝え当該回転ホイールを揺動するよう構成さ
   れ、管受けプレート（４Ｆ）は、掘削先導体（２）ある
   いは後続用推進管（２１）の後端に係脱するよう構成さ
   れていると共に、ホイールケースカバー（４Ｃ）の前方
   面に添設されている請求項１記載の小口径管地中掘進機
   における回転制御装置。