KR20020081071A - 세미실드 굴삭기 - Google Patents

Abstract

기체의 회수용 수직갱도를 필요로함이 없이, 부설된 매설관 내를 통해서 용이하게 또한 재사용가능한 상태로 기체를 발진 수직갱도측으로 회수하여 공사기간의 단축이나 비용절감을 도모한다.

매설관(15)의 선단부에 내부삽입되는 굴삭기본체(2)에, 확장축소기구(3a)를 보유한 커터헤드(3)를 설치함과 아울러, 이 굴삭기체(2)를 고정ㆍ지지하기 위한 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 복수개 배치하고, 이들 그리퍼(31, 32, 41, 42)의 확경ㆍ축경동작에 의해 슈(33, 43)를 매설관(15)의 내면에 압착ㆍ해방가능하게 구성한다.

Description

세미실드 굴삭기{SEMI-SHIELD TYPE BORING MACHINE}

본 발명은, 매설관을 추신시키고 순차 부설함으로써 지중관로를 형성하는 추진공법에 이용되는 굴삭기에 관한 것이다.

종래의 추진공법에 의해 지중관로를 축조하기 위한 굴삭기용 추진기로서, 세미실드 굴삭기가 알려져 있다.

이러한 종류의 종래의 세미실드 굴삭기를 이용한 도달 수직갱도까지 지중관로를 축조하기에는, 굴삭기본체의 전방에 구비한 커터장치를 회전시키고, 발진 수직갱도 내에 설치된 추진장치에 의해, 상기 굴삭기본체의 후방을 압압하여 지중에 관통해서 들어가고, 이어서 이 굴삭기본체에 매설관을 순차 연결하여 추진시켜서 부설함으로써 지중관로가 축조된다.

이 종래의 세미실드 굴삭기는, 도달 수직갱도에 도달한 후, 그 도달 수직갱도으로부터 회수된다.

그런데, 이 도달수직갱도를 구축하기 위한 공사기간은 장기에 및, 또한 수고도 아주 많이 필요하게 된다. 따라서, 비용상승을 초래한다라는 문제점이 있다. 또한, 도달 수직갱도가 설치할 수 없는 경우에는, 고가의 굴삭기를 매장하는 등의 조치를 취하지 않을 수 없고, 매우 비용상승은 피해지지 않는다라는 문제점이 있다. 또한, 굴진이 곤란 산지상황이 발생한 경우 등에 기체를 일단 발진 수직갱도측에 회수하거나, 이미 부설된 지중관로에 재투입하는 것이 가능하지 않다라는 문제점이 있다.

다은 종래기술로서, 일본 특개평11-210375호 공보에서 개시된 굴삭용 추진기가 있다. 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 이 공보에 기재된 굴삭용 추진기(50)는, 전후로 배치되는 통형상의 스킨플레이트(51, 52)와, 이들 스킨플레이트(51, 52) 내에 배치되는 굴삭기본체(60)와, 이 굴삭기본체(60)의 전방부에 격벽원반(54)을 통해서 회전이동가능하게 설치되는 커터암(53)을 구비하여 구성되어 있다. 상기 각 스킨플레이트(51, 52)의 내면에는, 복수의 링(55, 56, 57)이 착탈가능하게 설치되어 있다. 또한, 상기 굴삭기본체(60)는, 적어도 커터암(53)과 격벽원반(54)을 제외하고 입구구멍(도랑수직갱도)(70)을 통해서 꺼낼 수 있는 크기의 부품으로 분해할 수 있는 구성으로 되고, 이 굴삭기본체(60)는, 상기 복수의 링(55, 56, 57)에 착탈가능하게 설치되어 있다. 또한, 전후의 스킨플레이트(51)를 연결하기 위한 연결잭 (58, 58)이 전방의 스킨플레이트(51)의 후단에 설치된 링(56)과, 후방의 스킨플레이트(52)의 전단에 설치된 링(57)을 걸치도록 착탈가능하게 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 굴삭용 추진기(50)의 회수작업은, 다음과 같이 하여 행해진다. 즉, 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 입구구멍(도달수직갱도)(70)에 도달한 굴삭용 추진기(50)의 선단부를 그 입구구멍(도달수직갱도)(70) 내에 돌출시킨 상태로 고정한다. 이어서, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 커터암(53)을그 입구구멍(도달수직갱도)(70)으로부터 회수가능한 크기로 용접 절단함과 아울러, 굴삭기본체(60)를 분해한다. 또한, 커터암(53), 기어박스(61), 감속기(62), 전동기(63), 배출관(64, 65), 연결잭(58), 쇠바구니(66) 등을 그 입구구멍(도달수직갱도)(70) 내로부터 순차회수한다.

이 종래의 굴삭용 추진기(50)에 의하면, 입구구멍(도달수직갱도)(70)의 앞에 회수용 수직갱도를 축조하는 일없이 그 입구구멍(도달수직갱도)(70)으로부터 기체의 대부분을 재사용가능한 상태로 회수하는 것이 가능하므로, 공사기간의 단축과 비용감소를 도모하는 것이 가능하다라는 이점을 보유하고 있다라는 것이 해당 공보에 기재되어 있다.

그러나, 이 종래의 굴삭용 추진기(50)에 있어서도, 기체를 회수할 때에 입구구멍(도달수직갱도)(70)이 필요한 것에는 변함이 없고, 상기 종래기술과 마찬가지의 문제점을 보유하고 있다. 또한, 기체를 회수할 때에는, 상기한 바와 같이 커터암을 용접 절단하거나, 기체를 분해해야만 하고, 한편, 기체를 재사용할 때에는, 커터암이나 기체구성부품을 맞붙여야만 하기 때문에, 번거롭고 효율이 나쁘다라는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로서, 본 출원인이 이미 제안한 일본 특개2000-303779호 공보에 개시된 소구경 추진기가 있다. 이 종래의 소구경 추진기(100)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 매설관(150)의 외경과 대략 동일한 외경을 보유하여 그 매설관 (150)의 선단에 접속되는 외부통(101)과, 이 외부통(101)에 후부몸통(102b)이 내부삽입되고, 연결ㆍ분해기구(130)를 보유하는 선도관(102)과, 이 선도관(102)의 전방부에 회전가능하게 설치되고, 확장축소기구(120)을 보유하는 커터헤드(105)를 구비하여 구성되어 있다. 상기 연결ㆍ분해기구(130)는, 상기 외부몸통(11)의 후부 내주에 고정부착된 걸어맞춤홈(132)을 보유하는 걸어맞춤부재(133)와, 상기 후부몸통 (102b)의 후부에 장착되고 반경방향으로 확장축소되는 추진력 전달부재(130a, 130b)를 구비하고, 이들 추진력 전달부재(130a, 130b)를 확경시켜서 상기 걸어맞춤부재 (133)의 걸어맞춤홈(132)에 걸어맞춤으로써, 상기 외부몸통(101)과 상기 선도관 (102)이 연결되고, 이들 추진력 전달부재(130a, 130b)를 축경시켜서 그 걸어맞춤을 해제함으로서, 상기 외부몸통(101)과 상기 선도관(102)이 자유로운 상태로 되도록 구성되어 있다. 또한, 상기 확장축소기구(120)는, 커터헤드(105)의 중심부에 고정부착되는 축부재(121)에 터널축방향으로 슬라이딩가능한 슬라이드케이스(122)가 걸어맞춰짐과 아울러, 이 슬라이드케이스(122)에 링크부재(123)를 통해서 디스크커터(124)가 연결되고, 상기 슬라이드케이스(122)를 스크류축(125)에 의해 터널축방향으로 슬라이딩시키는 것에서 그 디스크커터(124)가 확장축소되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 소구경 굴진기(100)에 있어서는, 상기 확장축소기구 (120)에 의해 커터헤드(105)의 외경을 매설관(150)의 외경과 대략 동일한 지름으로 되도록 확경시킴과 아울러, 상기 연결ㆍ분해기구(130)에 의해 선도관 (102)과 외부몸통(101)을 연결시키고, 그 외부몸통(101)에 추진력을 부여함으로써 선도관(102)에 추진력이 전달되고, 그 외부몸통(101)의 후방에 매설관(150)을 순차연결되어 있어서 소정 개수의 매설관(150)의 부설이 행해진다. 한편, 이 매설관 (150)의 부설작업의 종료후, 또는 매설관(150)의 부설작업을 중단하여 선도관(102)을 되돌리는 경우에는, 상기 확장축소기구(120)에 의해 커터헤드(105)의 외경을 매설관 (150)의 내경보다 작게 되도록 축소시킴과 아울러, 상기 연결ㆍ분해기구(130)에 의해 선도관(102)과 외부몸통(101)과의 연결을 분해시킨 후, 그 선도관(102)에 되돌림력이 부여되면, 그 선도관(102)이 외부몸통(101) 및 매설관(150)에 간섭함이 없이 이들 외부몸통(101) 및 매설관(150)을 통해서 발진수직갱도측에 회수된다. 또 한편, 커터헤드(105)가 축경상태로 된 선도관(102)을 이미 부설된 매설관(150)을 통해서 외부몸통(101)에 내부삽입하고 상기 연결ㆍ분해기구(130)에 의해 그 선도관 (102)과 그 외부몸통(101)을 연결함과 아울러, 상기 확장축소기구(120)에 의해 커터헤드(105)의 확경을 행한 후, 그 선도관(102)에 추진력을 부여시키면, 다시 매설관(150)의 부설작업을 행할 수 있다. 또한, 추진중에 있어서의 방향 수정은, 선도관(102)의 전방부몸통(102a)과 후부몸통(102b)의 접속부에 설치된 굴곡부 (104)의 요동조작에 의해 행해진다.

이 종래의 소구경 굴진기(100)에 의하면, 매설관(150)의 부설 후에, 선도관 (102)을 재사용 가능한 상태로 그 매설관(150) 내를 통과시켜서 발진수직갱도측에 용이하게 회수할 수 있음과 아울러, 일단 발진수직갱도측에 회수된 선도관(102)을 다시 매설관(150) 내에 투입하여 용이하게 다시 굴진시키는 것이 가능하다라는 이점을 보유하고 있다.

그러나, 이 일본 특개2000-303779호 공보에 나타내지는 구조는, 소구경 추진기에 비해서 대경이고, 구조도 다른 세미실드 굴삭기에 그대로 적용하는 것은 곤란하다. 그 이유 중 하나로서, 이 일본 특개2000-303779호 공보에 나타내지는 구조에 있어서는, 굴곡부(104)를 보유하는 선도관(102)을 매설관(150)의 앞끝보다 돌출하여 설치되어 있지만, 선도관(102)본체부분과 매설관(150)에서는 외경에 차가 있고, 커터헤드(105)로부터 매설관(150)에 이르기까지의 선도관(102)본체부의 외주부에는, 지산(地山)의 사이에 공극이 생기고, 굴삭지름이 작은 경우에는 그만큼 문제로 되지않는 이 공극도, 지름이 크게 됨에 따라서, 지산의 함몰 등의 문제를 일으키는 요인으로 되기 때문이다. 또한, 굴곡부(104)를 가지지 않으면 기장이 짧게 되고, 지금 설명한 문제점을 다소나마 완화할 수 있지만, 당연히 그 경우에는 추진방향을 수정하는 것은 가능하지 않게 되어버린다. 또한, 이 일본 특개2000-30779호 공보에 나타내지는 선도관(102)은, 어느 특정의 관지름에만 적용가능한 것이고, 관지름이 다른 공사가 발생하는 경우에는, 이것에 맞추어서 별도의 사이즈의 선도관(102)을 사용할 필요가 있다라는 문제점이 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 요부단면 개략구성도이다.

도 2는, 도 1에 있어서의 P방향으로부터 바라본 도이다.

도 3은, 제 1의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 커터헤드의 전후진 조작을 설명하기 위한 도이고, 표준상태를 나타내는 도 (a) 및 조작상태 도(b)이다.

도 4는, 제 1의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 커터헤드의 요동동작을 설명하기 위한 도이고, 표준상태를 나타내는 도(a) 및 동작상태 도(b)이다.

도 5는, 제 1의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 커터헤드의 오프세트조작을 설명하기 위한 도이고, 표준상태를 나타내는 도(a) 및 조작상태 도(b)이다.

도 6(a) ~ (b)는, 제 1실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 주행동작을 설명하기 위한 도이다.

도 7은, 본 발명의 제 2의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 요부단면 개략구성도이고, 측면도(a) 및 평면도(b)이다.

도 8은, 도 7(a)에 있어서의 Q방향으로 바라본 도이다.

도 9는, 본 발명의 제 3의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 요부단면 개략구성도이다.

도 10은, 도 9에 있어서의 R방향으로 바라본 도이다.

도 11은, 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드의 설명도이고, 커터헤드의 외경이 매설관의 외경과 대략 동일한 지름으로 된 상태도(a) 및 커터헤드의 외경이 매설관의 내경보다 작은 지름으로 된 상태도이다.

도 12는, 또 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드의 설명도이고, 커터헤드스포크가 기립한 상태도(a) 및 커터헤드스포크가 꺽여 접혀진 상태도(b)이다.

도 13은, 매설관에 보호부재가 장착된 상태도이다.

도 14(a)(b)는, 가이드장치의 원주방향에 있어서의 배치를 설명하기 위한 모식도이다.

도 15는, 종래의 추진용 굴삭기의 개략구성도(a) 및 기체회수의 상태도(b)이다.

도 16은, 종래의 소구경 추진기의 선도관의 종단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1, 1A, 1B … 세미실드 굴삭기 2, 2A, 2B … 굴삭기본체

3, 3', 3" … 커터헤드 3a … 확장축소기구

4, 4A, 4B … 메인빔 6 … 시일수단

9 … 시일부재 15 … 매설관

30, 30A … 제 1그리퍼군 31, 31A, 31B … 상측 그리퍼

32, 32A, 32B … 하측 그리퍼 33, 33A, 33B … 슈

34, 34A, 34B … 서포트잭 35, 35A, 35B … 스러스트잭

40, 40A … 제 2그리퍼군 41, 41A, 41B … 좌측 그리퍼

42, 42A, 42B … 우측 그리퍼 43, 43A, 43B … 슈

44, 44A, 44B … 서포트잭 45, 45A, 45B … 스러스트잭

본 발명은, 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 도달수직갱도가 없어도, 부설된 매설관 내를 통하여 용이하게 또한 재사용가능한 상태로 기체를 발진수직갱도측으로 회수하는 것이 가능함과 아울러, 일단 발진수직갱도측에 회수된 기체를 다시 매설관 내에 재투입하여 용이하에 재 굴진시킬 수 있고, 또한, 다른 매설관지름에 적용가능한 범용성을 보유하고, 정확하고 부드러운 방향수정이 가능하게 되는 세미실드굴진기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 제 1발명에 의한 세미실드 굴삭기는,

매설관을 추진시켜 순차부설함으로써 지중관로를 형성하는 추진공법에 이용되는 세미실드 굴삭기로서,

상기 매설관에 내부삽입되어 그 매설관의 선단부에 배치되는 굴삭기본체와, 이 굴삭기본체의 전방부에 지지되어 회전구동되는 커터헤드와, 상기 굴삭기본체에 원주방향을 따라서 복수개 배치되는 그리퍼기구를 구비하며,

상기 커터헤드는, 그 외경을 상기 매설관의 외경과 대략 동일한 지름으로 되도록 확대시킴과 아울러, 그 외경을 상기 매설관의 내경보다 작게 되도록 축소시키는 확장축소수단을 보유하며, 상기 그리퍼기구는, 상기 매설관의 내면과 걸어맞춰지는 슈를 보유하며, 이 그리퍼기구의 확경ㆍ축경동작에 의해 상기 슈가 그 매설관의 내면에 압착ㆍ해방가능하게 되는 구성인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 상기 커터헤드가 상기 확장축소수단에 의해 상기 매설관의 외경과 대략 동일한 지름으로 되고, 또한 상기 클리퍼기구의 확경동작에 의해 상기 슈가 그 매설관의 내면에 압착되어서 상기 굴삭기본체가 그 매설관에 고정된 상태로 된데다가 그 매설관이 추진되면, 그 매설관의 외경과 대략 동일한 지름의 굴삭이 행해지게 되고, 매설관의 부설작업이 부드럽게 행해진다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 상기 커터헤드가 상기 확장축소수단에 의해 상기 슈가 상기 매설관 내면으로부터 해방되어서 상기 굴삭기본체가 자유로운 상태로 된 후, 이 굴삭기본체에 발진수직갱도측을 향하여 되돌림력이 부여되면, 기체는 그 매설관 내를 통해서 발진수직갱도측에 되돌려지므로, 기체의 회수용 수직갱도를 구축할 필요도 없고, 또한 매설관의 부설장소의 사정 등으로 도달수직갱도가 구축할 수 없는 경우나 애초에 도달수직갱도가 없는 경우, 이미 설치된 구조물에 접합한 경우, 또는 굴진이 곤란한 지산상황이 발생한 경우이어도, 기체를 용이하게 또한 재사용가능한 상태로 발진수직갱도측에 회수할 수 있고, 공사기간의 단축이나 비용감소를 도모할 수 있다. 또한, 일단 발진수직갱도측에 회수된 기체에 상기 되돌림력과는 반대의 압압력이 부여되어서 상기 기체가 상기 매설관의 선단의 소정위치에 배치됨과 아울러, 상기 커터헤드가 상기 확장축소수단에 의해 그 매설관의 외경과 대략 동일한 지름으로 되고, 또한 상기 각 그리퍼기구의 확경동작에 의해 상기 슈가 상기 매설관의 내면에 압착되어서 상기 굴삭기본체가 고정되는 것에서 용이하게 재굴진시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 커터헤드가 상기 확장축소수단에 의해 그 외경이 확장축소가능하게 되고, 상기 각 그리퍼기구의 확경ㆍ축경동작에 의해 상기 슈를 통해서 상기 굴삭기본체가 상기 매설관에 고정 또는 자유로운 상태로 되므로, 다른 매설관 지름에 적합할 수 있는 범용성을 얻을 수 있다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 상기 각 그리퍼기구의 확경ㆍ축경동작을 제어함으로써, 상기 굴삭기본체를 통해서 상기 커터헤드의 방향, 또는 상하좌우 경사방향의 위치가 제어되므로, 굴진방향의 수정이 가능하게 되고, 또한 굴진시에 있어서 최선단부에 배치되는 것으로 되는 상기 커터헤드에 의한 방향수정이기 때문에, 그 응답성도 양호하고 정확하며 부드러운 방향수정을 도모할 수 있다. 또한, 상기 커터헤드에 의한 굴삭 후, 지산과 기체의 사이에 불필요한 공극이 생기는 것이 없기 때문에, 지산의 함몰 등의 문제를 일으키는 일도 없다. 또한, 상기 매설관을 굴삭기의 몸통부(스킨플레이트)로서 이용하는 심플한 구조이기 때문에, 기체의 제작비용을 저감할 수 있다.

상기 제 1발명에 있어서, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대 이동시키는 이동수단을 보유하는 것이 바람직하다(제 2발명). 이와 같이 하면, 상기 그리퍼기구의 확경동작에 의해 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착시키면, 상기 이동수단에 의해 상기 굴삭기본체를 그 매설관에 대해서 전진 또는 후진시킬 수 있고, 바꾸어 말하면 상기 커터헤드를 그 매설관에 대해서 전진 또는 후진시킬 수 있다. 따라서, 이미 설치된 구조물 등으로의 접합에 본 굴삭기를 사용하는 경우에는, 매설관을 이미 설치된 구조물에 접촉하기까지 눌러 넣을 수 있고, 접합이 용이하게 행해진다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 만일, 상기 제 1발명에 있어서 설명한 전진방향의 수정이 부드럽게 행해지지 않는 상황이 생긴 경우에는, 상기한 바와 같이 상기 각 그리퍼기구의 확경ㆍ축경동작의 제어에 의한 상기 커터헤드의 방향, 또는 상하좌우 경사방향의 위치를 제어하면서, 상기 이동수단에 의해 그 커터헤드를 전후진시켜서 미리 원하는 방향으로 향하여 굴삭하고, 이어서 그 굴삭한 곳에 매설관을 추종시킴으로써, 보다 용이하게 또한 정확하게 방향수정을 행할 수 있다. 또한, 상기 커터헤드를 상기 이동수단에 의해 전진시켜서 그 커터헤드의 후단과 상기 매설관의 선단의 사이에 개구부가 형성되도록 되면, 그 커터헤드 외주부에서 압밀(押密)상태로 되는 경향이 있는 굴삭 갱을 그 개구부를 통해서, 배토시킬 수 있고, 그 커터헤드의 외주부의 마모를 방지할 수 있다. 한편, 이 상태로부터 그 커터헤드를 상기 이동수단에 의해 후진시켜서 그 커터헤드의 후단과상기 매설관의 선단의 사이를 닫으면, 장기정지시에 있어서의 절삭날의 붕락을 방지할 수 있다.

상기 제 1발명 또는 제 2발명에 있어서, 상기 복수개 배치되는 그리퍼기구는, 그룹단위로 상기 굴삭기본체를 지지하는 것이 가능한, 적어도 2개의 그리퍼로 이루어지는 것이 바람직하다(제 3발명). 이와 같이 하면, 상기 그룹단위로 상기 굴삭기본체를 교대로 지지시키면서, 상기 이동수단의 협동에 의해 기체를 상기 매설관의 축방향을 따라서 자동주행에 의해 이동시킬 수 있다.

상기 제 3발명에 있어서, 상기 그리퍼기구는, 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착ㆍ해방시키기 위한 서포트잭과, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대이동시키기 위한 스러스트잭을 구비하여 구성되고, 상기 이동수단은, 상기 서포트잭과 상기 스러스트잭의 협도에 의해 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상대이동시키는 것인 것이 바람직하다(제 4발명). 이와 같이 하면, 상기 커터헤드를 축경시켜서 그 커터헤드의 외경을 상기 매설관의 내경보다 소경으로 한 후에, 상기 그룹 중, 한쪽의 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 상기 서포트잭을 수축시켜서, 이 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 슈와 상기 매설관의 압착을 해방시킴과 아울러, 이 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 상기 서포트잭과 상기 스러스트잭을 동조시키면서 신장시켜서 그 슈를 후방으로 이동시킨 후, 상기 서포트잭을 신장시켜서 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착시켜서 상기 굴삭기본체를 지지할 수 있다. 마찬가지로 하여, 상기 그룹 중, 다른 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 슈를 후방으로 이동시킨 후, 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착시켜서 상기 굴삭기본체를 지지할 수 있다. 다음에, 양 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 상기 서포트잭과 상기 스러스트잭을 동조시키면서 수축시킴으로써, 상기 굴삭기본체를 후방으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 이와 같은 동작을 반복하는 것에서 기체를 자동주행시켜서, 발진수직갱도측에 회수할 수 있다. 또한, 지금 상술한 자동주행동작에 있어서, 각각의 그룹의 각 슈의 이동방향을 앞방으로 하고, 양 그룹에 있어서의 그리퍼기구의 상기 서포트잭과 상기 스러스트잭을 동조시키면서 신장시키는 것으로 하면, 기체를 자동주행시켜서 매설관 선단에 배치하는 것도 가능하게 된다.

상기 제 2의 발명에 있어서, 상기 굴삭기본체는, 상기 매설관의 축방향을 따라서 연장하는 메인빔을 보유하여 이루어지고, 이 메인빔에, 이 메인빔에 대해서 슬라이딩가능하게 되는 슬라이딩 프레임을 장착하고, 일단이 상기 슬라이딩 프레임에 설치되어서 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착ㆍ해방시키기 위한 서포트잭 및 평행링크와, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대이동시키기 위한 스러스트잭을 보유하고, 상기 그리퍼기구는, 상기 서포트잭과 상기 평행링크를 구비하여 구성되고, 상기 이동수단은, 상기 스러스트잭의 신축동작에 의해 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상대이동시키는 것이 바람직하다(제 5발명). 이와 같이 하면, 상기 스러스트잭과 상기 서포트잭을 동조시켜서 움직임없이, 상기 스러스트잭만을 움직이는 것으로, 상기 굴삭기본체 및 상기 커터헤드를 상기 매설관의 축방향을 따라서 전후진시키는 것이 가능하므로, 각 잭의 제어를 매우 용이하게 또한 단순한 것으로 할 수 있다.

상기 각 발명에 있어서, 상기 굴삭기본체의 전방부에, 그 굴삭기본체의 외주부와 상기 매설관의 내면의 사이를 시일하는 팽창ㆍ수축가능한 시일수단이 설치되는 것이 바람직하다(제 6발명). 이와 같이 하면, 상기 굴삭기본체의 거동을 추종하여 상기 시일수단이 팽창ㆍ수축되는 것이므로, 상기 굴삭기본체 외주부와 매설관 내면과의 사이가 확실히 시일됨과 아울러, 자동주행에 의해 또는 되돌림력을 부여하여 기체를 회수함에 있어서도, 시일이 파손되는 일이 없다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 이 시일에 의하면, 상기 매설관과 상기 굴삭기의 사이의 일정량의 상대적인 움직임을 허용하는 것으로 되기 때문에, 상기 그리퍼기구에 의한 방향수정동작이 부드러운 것으로 된다.

다음에, 본 발명에 의한 세미실드 굴삭기의 구체적인 실시형태에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 제 1의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 요부단면 개략 구성도가 나타내져 있다. 또한, 도 2에는, 도 1에 있어서의 P방향으로부터 바라본 도가 나타내져 있다.

본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1)는, 매설관(15)에 내부삽입되고, 그 매설관(15)의 선단부에 배치되는 굴삭기본체(2)와, 이 굴삭기본체(2)의 전방부에 지지되어 회전구동되는 확경ㆍ축경가능한 커터헤드(3)와, 상기 굴삭기본체(2)를 매설관 (15) 내에 고정ㆍ지지하기 위하여 원주방향을 따라서 복수개 배치되는 그리퍼(31, 32, 41, 42)(본 발명에 있어서의 그리퍼기구에 상당한다.)와, 도시하지 않은 발진수직갱도 내에 배치되고, 매설관(15)을 추진시켜서 상기 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 통해서 굴삭기본체(2)에 추진력을 부여하는 추진장치(도시않함)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 상기 매설관(15)으로서는, 강관이 사용되고 있다.

상기 굴삭기본체(2)는, 대략 직사각형 통형상 단면을 보유하고 매설관(15)의 축선을 따라서 후방(도 1에 있어서 우방)으로 연장하는 메인빔(4)과, 이 메인빔(4)의 전단부에 고정부착되고, 커터헤드(3)를 회전이동가능하게 지지하는 커터헤드지지부(5)와, 진흙 송ㆍ배출관을 보유하여 이루어지고, 굴삭한 토사 등을 후류측으로 배출하는 배토장치(도시생략)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 굴삭기본체(2)의 전방부에는 시일수단(6)이 설치되고, 상기 굴삭기본체 (2)의 외주부와 매설관(15) 내면과의 사이를 밀폐하여 후방으로의 물, 토사 등의 유입이 방지되어 있다. 즉, 상기 커터헤드지지부(5)에는 매설관(15)의 내부를 칸막이하는 격벽(7)이 설치되어 있고, 이 격벽(7)의 외주에 고정부착되는 원통형상의 외주링(8)에 고정부착되는 시일부재(9)에 의해서 그 외주링(8)과 매설관(15)의 간극을 밀폐하고, 후방으로의 물, 토사 등의 유입을 저지하도록 되어 있다. 여기서, 상기 시일부재(9)는, 팽창ㆍ수축가능한 고무성질의 튜브식 방수시일이 채용되어 있고, 굴삭기본체(2)의 거동에 추종하여 확실히 시일할 수 있도록 되어 있다.

상기 커터헤드(3)는, 정면에서 바라봐서 대략 십자형상으로 되고, 중심부로부터 반경방향으로 연장하는 각 커터헤드스포크(3d)의 외주에 링형상 부재(도시생략)가 고정부착되어 이루어지고, 커터헤드지지부(5)에 장착된 커터헤드 구동장치(도시생략)에 의해서 구동되고, 상기 굴삭기본체(2)에 대해서 회전이동가능하도록 되어 있다. 이 커터헤드(3)의 앞면에는, 복수의 굴삭날(3c)이 설치되어 있고, 지산의 굴삭에 공급되도록 되어 있다. 또한, 상기 각 커터헤드스포크(3d)의 외주부에는, 커터헤드(3)의 외경을 확장축소시키기 위한 확장축소기구(3a)(본 발명의 확장축소수단에 대응하는)가 설치되어 있다. 이 확장축소기구(3a)는, 나머지굴삭을 행하기 위한 오버커터 (3b)와, 이 오버커터(3b)를 구동하기 위한 잭(도시생략)를 구비하여 이루어지고, 이 잭의 신축에 의해 오버커터93b)가 커터헤드스포크(3d)의 외주부로부터 반경방향으로 출몰되도록 구성되어 있다. 또한, 이 커터헤드(3)에 있어서는, 그 오버커터 (3b)를 돌출시킨 확경상태에서는 매설관(15)의 외경과 대략 동일한 지름으로 되도록 되고, 상기 오버커터(3b)를 격납고한 축경상태에서는 커터헤드(3)의 외경이 매설관(15)의 내경보다 작게 되도록 되어 있다. 이렇게 하여, 커터헤드(3)를 확경상태로 함으로써, 매설관(15)의 외경과 대략 동일한 지름의 굴삭이 가능하도록 됨과 아울러, 커터헤드(3)를 축경상태로 함으로써, 커터헤드(3)를 매설관(15) 내를 통과시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 복수의 그리퍼(31, 32, 41, 42)는, 각각이 추진방향인 전후방향에 있어서 대략 동일 위치로 되도록, 또한 원주방향에 있어서 등간격으로 되도록, 메인빔 (4)의 후방에 장착되어 있다. 이들 그리퍼(31, 32, 41, 42)는, 그룹단위로 세미실드 굴삭기(1) 전체를 매설관(15)에 대해서 지지할 수 있도록, 제 1그리퍼군 (30)과 제 2그리퍼군(40)으로 그룹분할되어 있다.

상기 제 1그리퍼군(30)은, 도 2에 있어서 메인빔(4)의 상측에 배치되는 그리퍼(이하, 「상측 그리퍼」로 칭한다.)(31)와, 이 상측 그리퍼(31)와 대칭하는 위치에서 메인빔(4)의 하측에 배치되는 그리퍼(이하, 「하측 그리퍼」라 칭한다.)(32)로 구성되어 있다.

상기 상측 그리퍼(31)는, 매설관(15)의 내면에 걸어맞추는 만곡면을 보유하여 이루어지는 슈(33)아, 이 슈(33)에 주로서 반경방향의 추력을 부여하는 4개의 서포트잭(34)와, 상기 슈(33)에 주로서 추진방향인 전후방향의 추력을 부여하는 2개의 스러스트잭(35)를 구비하여 구성되어 있다. 이 상측 그리퍼(31)에 있어서, 상기 슈(33)의 배면과 상기 메인빔(4)의 후부와는, 평행 링크기구를 형성하도록 상기 4개의 서포트잭(34)로 연결되어 있고, 이들 서포트잭(34)는, 후방(도 1에 있어서 우방)에 기울어진 2열의 서포트잭(34)가 평행하게 되도록, 또한 도 2에 나타내는 바와 같이 후방으로부터 바라봐서 서포트잭(34)가 병렬로 2열로 되도록 각각 배치되어 있다. 이렇게 하여, 상기 슈(33)가 반경방향으로 확장축소가능하도록 됨과 아울러, 상기 슈(33)가 메인빔(4)에 대해서 전후방향(추진방향)으로 왕복운동할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 슈(33)의 전단부와 상기 격벽(7)의 배면과는, 상기 2개의 스러스트잭(35)로 연결되어 있고, 이들 스러스트잭(35)는, 도 2에 있어서 대략 팔자형상 배치, 바꾸어 말하면 각 신축방향의 연장선 상에서 십자 교차하는 격자배치로 되어 있다. 이렇게 하여, 이들 스러스트잭(35)의 신축에 의해 상기 슈(33)가 메인빔(4)(굴삭기본체(2))에 대해서 전후방향(추진방향)으로 왕복구동됨과 아울러, 이들 스러스트잭(35)를 통해서 굴삭토크의 반력을 슈(33)에 전달하고, 안정한 굴삭작업이 행해지도록 되어 있다.

상기 상측 그리퍼(31)에 있어서는, 각 서포트잭(34)와 각 스러스트잭(35)의 동조, 즉 4개의 서포트잭(34)와 2개의 스러스트잭(35)와 적당 동조시켜서 신축시키는 동작에 의해, 슈(33)를 메인빔(4)(굴삭기본체(2))에 대해서 전후로 이동시키거나(본 발명에 있어서의 이동수단에 상당한다.), 슈(33)를 반경방향으로 이동시키고 그 슈(33)를 매설관(15) 내면에 압착ㆍ해방시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 하측 그리퍼(32)는, 상기 상측 그리퍼(31)와 동일 구조로 되고, 상기한 바와 같이 이 상측 그리퍼(31)와 대칭위치에서 메인빔(4)의 하측에 배치되어 있다.

상기 제 2그리퍼군(40)은, 도 2에 있어서 메인빔(4)의 좌측에 배치되는 그리퍼(이하, 「좌측 그리퍼」로 칭한다)(41)와, 이 좌측 그리퍼(41)와 대칭위치에서 메인빔(4)의 우측에 배치되는 그리퍼(이하, 「우측 그리퍼」로 칭함)(42)로 구성되어 있다.

상기 좌측 그리퍼(41) 및 상기 우측 그리퍼(42)는, 모두, 매설관(15)의 내면에 걸어맞추는 만곡면을 보유하여 이루어지는 슈(43)와, 이 슈(43)에 주로서 반경방향의 추력을 부여하는 4개의 서포트잭(44)와, 상기 슈(43)에 주로서 추진방향인 전후방향의 추력을 부여하는 2개의 스러스트잭(45)를 구비하고, 상기 상측 그리퍼 (31)와 마찬가지의 구조로 되어 있고, 4개의 서포트잭(44)와 2개의 스러스트잭(45)를 적당 동조시켜서 신축시킴으로서, 슈(43)를 메인빔(4)(굴삭기본체(2))에 대해서 반경방향으로 이동시키고 그 슈(43)를 매설관(15) 내면에 압착ㆍ해방시킬 수 있도록 되어 있다.

도 3에는, 본 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 커터헤드의 전후진조작을 설명하기 위한 도를 나타내고 있다. 또한, 도 4에는, 커터헤드의 요동동작을 설명하기 위한 도이고, 도 5에는, 커터헤드의 오프세트조작을 설명하기 위한 도를 각각나타내고 있다.

본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1)에 있어서는, 상하 좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)에 있어서의 각 스러스트잭(35, 45) 및 각 서포트잭(34, 44)가 서로 동조하여 움직이도록 이들 각 잭의 신축대가 제어되는 구성으로 되어 있고, 예컨대, 도 3에 나타내는 바와 같이, 굴삭기본체(2)를 상하좌우측 그리퍼(31, 32, 41, 42)로 매설관(15)에 지지하면서, 각 스러스트잭(35, 45)의 신축동작에 동조시키서 각 서포트잭 (34, 44)을 신축시킴으로서, 커터헤드(3)를 전진 또는 후진시키는 전후진조작이 행해지도록 구성되어 있다. 또한, 이 전후진조작에 의해, 커터헤드(3)를 이미 설치된 구조물의 직전에 정지시킨채로, 매설관(15)을 그 이미 설치된 구조물에 접촉하기까지 눌러넣을 수 있고, 접합이 용이하게 행해진다라는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 굴삭기본체(2)를 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)로 매설관(15)에 지지하면서, 각 서포트잭(34, 44)의 신축조작에 의해서 시일수단(6)이 설치되어 있는 굴삭기본체(2)의 전방부를 지지점으로 하여 메인빔 (4)의 후부가 상하좌우 경사지게 요동되도록 조작하고, 이 요동조작에 수반하는 굴삭기본체(2)의 거동을 허용하도록, 또한 커터헤드(3)와 매설관(15)이 간섭하지 않도록 하여 각 스러스트잭(35, 45)를 신축시킴으로서, 커터헤드지지부(5)의 대략 중심부 둘레에 커터헤드(3)가 상하좌우 경사지게 요동되고(본 실시형태에 있어서는, 요동각도 θ=1°정도로 되어 있다.), 커터헤드(3)의 앞면을 원하는 방향을 향하는 요동 조작이 행해지도록 구성되어 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 굴삭기본체(2)를 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)로 매설관(15)에 지지하면서, 각 서포트잭(34, 44)의 신축조작에 의해서 굴삭기본체(2)를 매설관(15)의 축선에 대해서 평행하게 이동시키고, 이 평행이동조작에 수반하는 굴삭기본체(2)의 거동을 허용하도록, 또한 커터헤드(3)와 매설관(15)이 간섭하지 않도록 하여 각 스러스트잭(35, 45)를 신축시킴으로서, 매설관 (15)의 축선에 대해서 커터헤드(3)의 축선을 상하좌우 경사지게 이동시키고, 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 편심시키는 오프세트조작이 행해지도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 세미실드 굴삭기(1)를 이용하여 매설관(15)을 부설하기에는, 우선 매설관(15)의 내경보다도 작게 되도록 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 축경한다. 이어서, 커터헤드(3)의 앞면이 매설관(15)의 선단부로부터 소정량 돌출하는 위치까지 세미실드 굴삭기(1)를 매설관(15)의 선단으로부터 삽입한다. 이어서, 매설관(15)의 외경과 대략 동일한 지름으로 되기까지 오버커터(3b)를 돌출시켜서 커터헤드(3)를 확경함과 아울러, 매설관(15)의 내면을 압착하도록 상하좌우의 그리퍼를 확경하여 이들 그리퍼(31, 32, 41, 42)에 의해 굴삭기본체(2)를 매설관 (15)에 고정ㆍ지지한다. 또한, 커터헤드(3)를 회전시켜서 지산의 굴삭을 행함과 아울러, 발진수직갱도 내에 설치된 추진장치(도시생략)에 의해 그 매설관(15)의 후단부를 압압하고, 이 매설관(15)을 지산에 관통하여 들어간다. 이렇게 하여, 굴진작업이 행해지고, 이후, 새로운 매설관을 순차 연결하고 상기 굴진작업을 반복하여 소정 개수의 매설관의 부설이 행해진다. 또한, 상기 굴진작업 중, 커터헤드(3)에 의해 굴삭된 굴삭갱 등은, 도시되지 않은 배토장치에 의해 후류측으로 배토된다.

상기 굴진기작업 중에 있어서는, 상기 커터헤드(3)의 전후진조작에 의해, 커터헤드(3)의 후단과 매설관(15)의 선단의 사이에 개구부가 형성되도록 하여 굴삭을 행하는 것이 바람직한 형태이다. 이렇게 하면, 커터헤드(3)의 외주부에서 밀착상태로 되는 경향이 있는 굴삭갱을 그 개구부를 통해서 배토시킬 수 있고, 커터헤드(3)의 외주부의 마모를 방지할 수 있다. 또한, 굴진작업을 장기간 정지할 때에는, 상기 개구부를 닫으면, 절삭날의 붕락을 방지할 수 있다.

또한, 상기 굴진작업 중에 있어서 굴진방향의 수정을 행할 때에는, 상기 커터헤드(3)의 요동조작에 의해, 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 향한 상태로 하여 매설관(15)을 추진시킨다. 이것에 의해, 커터헤드(3)에 의해서 그 원하는 방향으로 향하여 굴삭이 행해지게 되고, 매설관(15)이 그 굴삭방향으로 도입되고, 후속하는 매설관도 뒤따라서 그 방향으로 도입되어서 방향수정이 행해진다. 이와 같이, 매설관(15)의 앞끝에서부터 돌출하는 커터헤드(3)를 요동조작함으로서 방향수정이 행해지기 때문에, 방향수정의 응답성이 좋고, 또한 부드럽게 방향수정이 행해진다라는 효과를 거둘 수 있다.

이 방향수정방법으로 부드러운 방향수정이 행하기 어려운 경우에는, 매설관 (15)의 추진을 일단 정지시키고, 상기 커터헤드(3)의 요동조작에 의해 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 향한 상태로 상기한 바와 같이 그 커터헤드(3)를 전후진조작하여, 그 커터헤드(3)의 전방으로 원하는 방향을 따른 부분굴삭로를 형성한다. 이어서, 매설관(15)의 추진동작을 행하면, 그 매설관(15)은 그 부분굴삭로에 도입되어서 관통하여 들어간다. 이하, 이 작업을 반복함으로서, 굴진방향의 수정이 행해진다. 이와 같이, 원하는 추진방향을 향하여 미리 굴삭한 부분굴삭로를 형성하고, 이 부분굴삭로에 매설관이 관통하여 들어가서 방향수정이 행해지므로, 보다 확실하게 부드럽게 방향수정을 행할 수 있다.

이 세미실드 굴삭기(1)에 있어서의 다른 방향수정방법으로서는, 상기 커터헤드(3)의 오프세트조작에 의해, 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 편심시켜서 추진시킨다라는 방법이 있다. 이 방향수정방법에 의하면, 그 편심시킨 방향을 향하여 굴삭이 행해지게 되고, 세미실드 굴삭기(1)에 연결된 매설관(15)이 그 굴삭방향으로 도입되고, 후속하는 매설관도 뒤따라서 그 방향으로 도입되어서 방향수정이 행해지게 된다. 이와 같이 매설관(15)의 선두에 위치하는 커터헤드(3)를 그 매설관(15)의 축선에 대해서 편심시킴으로서 방향수정이 행해지기 위하여, 상기 커터헤드(3)으 요동조작에 의한 방향수정방법과 마찬가지로, 방향수정의 응답성이 좋고, 또한 부드럽게 방향수정이 행해진다라는 효과를 거둘 수 있다.

이 다른 방향수정방법으로 부드럽게 방향수정을 행하기 곤란한 경우에는, 매설관(15)의 추진을 일단 정지시키고, 상기 커터헤드(3)의 오프세트조작에 의해 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 편심시킨 상태로 상기한 바와 같이 그 커터헤드(3)의 전후진조작을 행하고, 상기 커터헤드(3)의 전방으로 원하는 방향으로 따른 부분굴삭로를 형성한다. 이어서, 매설관(15)의 추진동작을 행하면, 상기 매설관(15)은 그 부분굴삭로에 도입되어서 관통해서 들어간다. 이하, 이 작업을 반복함으로서, 굴진방향의 수정이 행해진다. 이와 같이, 원하는 굴진방향으로 향하여 미리 굴삭한 부분굴삭로를 형성하고, 그 부분굴삭로에 매설관이 관통하여 들어가서 방향수정이 행해지므로, 보다 확실하게 부드럽게 방향수정을 행할 수 있다.

상기 매설관(15)의 부설작업이 종료하고 세미실드 굴삭기(1)를 발진수직갱도측에 회수할 때, 또는 매설관(15)의 부설작업을 중단하여 세미실드 굴삭기(1)를 발진수직갱도측에 회수할 때에는, 커터헤드(3)로부터 돌출시켜서 오버커터(3b)를 반경방향 중심측에 끌어들여서 커터헤드(3)의 외경을 매설관(15)의 내경보다 작은 지름으로 한다. 이어서, 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 축경하여 매설관(15)과의 압착을 해방한다. 이 후, 굴삭기본체(2)에 되돌림력을 부여하면, 세미실드 굴삭기(1)는, 후방으로 되돌려지고, 발진수직갱도으로 회수된다.

본 실시형태에 있어서는, 상기한 바와 같은 회수방법 이외에도, 세미실드 굴삭기(1)를 자동주행시키고, 이 세미실드 굴삭기(1)를 발진수직갱도으로 회수한다라는 자동주행에 의한 회수방법이 있다. 이어서, 이 자동주행에 의한 회수방법에 관해서 설명한다.

도 6에는, 본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1)의 자동주행동작을 설명하기 위한 도가 나타내져 있다.

우선, (A) 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 커터헤드(3)로부터 돌출시켜져 있는 오버커터(3b)를 반경방향 중심측에 끌어들여서 커터헤드(3)의 외경이 매설관 (15)의 내경보다 작게 되도록 축소한다. 이어서, (B) 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 좌우의 그리퍼(41, 42)를 축경하고, 각 슈(43)와 매설관(15)의 압착을 해방하여 각 슈(43)를 후방으로 위치를 이동시킨다. 이동 후, 다시 이들 좌우의 그리퍼 (41, 42)의 각 슈(43)를 매설관(15)의 내면에 눌러서 압착한다. 이어서, (C) 도6(c)에 나타내는 바와 같이, 상하의 그리퍼(31, 32)를 축경하고, 각 슈(33)와 매설관(15)의 압착을 해방하여 각 슈(33)를 후방으로 위치를 이동시킨다. 이동 후, 다시 이들 그리퍼(31, 32)의 각 슈(33)를 매설관(15)의 내면에 눌러서 압착한다. 또한, (D) 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 각 스러스트잭(35, 45)의 수축동작으로 굴삭기본체(2)를 후방으로 이동시킨다. 이후, (B) ~ (D)를 반복하는 것으로 세미실드 굴삭기(1)를 발진 수직갱도까지 자동주행시키고, 이 세미실드 굴삭기(1)를 발진수직갱도으로 회수한다. 또한, 지금 상술한 자동주행동작에 있어서, 각 슈(33, 430의 이동방향으로 전방으로 하고, 서포트잭(34, 44)과 스러스트잭(35, 44)과 스러스트잭 (35, 45)를 동조시키면서 신장시키는 것으로 하면, 기체를 자동주행시켜서 매설관 (15)의 선단에 배치하는 것도 가능하게 된다.

상기한 바와 같은 각 회수방법으로 회수된 세미실드 굴삭기(1)를 재투입시켜서 굴진을 재갯하는 경우, 또는 이미 부설된 매설관에 세미실드 굴삭기(1)를 투입시켜서 굴진을 행하는 경우에는, 커터헤드(3) 및 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 축경상태로 하고, 굴삭기본체(2)에 압입력을 부여하거나, 또는 세미실드 굴삭기(1)를 자동주행시켜서, 세미실드 굴삭기(1)를 매설관(15)의 선단부의 소정 위치에 배치하고, 이들 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)를 확경시켜서 굴삭기본체 (2)를 매설관(15)에 고정 지지시킨다. 또한, 발진 수직갱도에 배치된 추진장치(도시생략)에서 매설관(15)을 추진시킴으로써, 다시 부설작업을 행할 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 커터헤드(3)에 의해 매설관(15)의 외경과 대략 동일 지름의 굴삭이 행해지기 때문에, 매설관(15)을 부드럽게 추진시키는 것이 가능하다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 도달 수직갱도가 없어도 세미실드 굴삭기(1)를 재사용가능한 상태로 용이하게 발진 수직갱도측에 회수할 수 있다. 또한, 커터헤드 (3)가 확장축소기홈(3a)에 의해 그 외경이 확장축소가능하게 되고, 상하좌우의 그리퍼(31, 32, 41, 42)의 확경ㆍ축경동작에 의해 각 슈(33, 43)를 통해거 굴삭기본체(2)가 매설관(15)에 고정 또는 자유로운 상태로 되므로, 다른 매설관지름에 적합할 수 있는 범용성을 얻을 수 있다라는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 팽창ㆍ수축가능한 시일부재(9)에 의해서도, 또한 추종가능하지 않은 정도의 지름의 변경에 대해서는, 격벽(7)이나 시일부재(9) 등, 약간의 부분의 개선을 추가함으로써 대응할 수 있다.

다음에, 본 발명에 의한 세미실드 굴삭기의 제 2의 실시형태에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1의 실시형태와 공통하는 부분에 관해서는 도에 동일부호를 붙이고, 또한, 도 8에는, 도 7(a)에 있어서의 Q방향으로부터 바라본 도가 나타내져 있다.

본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1A)는, 앞의 제 1의 실시형태에 있어서의 메인빔(4)보다도 매설관(15)의 축선방향으로 짧게 된 메인빔(4A)이 채용되고, 이것에 수반하여, 상하좌우의 그리퍼(31A, 32A, 41A, 42A)에 있어서의 각 스러스트잭(35A, 45A)가 격벽(7) 또는 커터헤드지지부(5)로부터 각 슈(33A, 43A)의 배면후방에 연결됨과 아울러, 좌우의 각 스러스트잭(45A)만이 격자로 배치되는 구성으로 되는 이외는 앞의 제 1의 실시형태와 동일구성으로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1A)에 의하면, 상기 제1의 실시형태와 마찬가지의 작용효과를 얻을 있는데다가, 기장을 짧게 할 수 있고, 콤팩트화가 도모된다라는 효과를 거둘 수 있다.

다음에, 본 발명에 의한 제 3의 실시형태에 관해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1의 실시형태와 공통하는 부분에 관해서는 도에 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 9에는, 본 발명의 제 3의 실시형태에 관한 세미실드 굴삭기의 요부단면 구성도가 나타내져 있다. 또한, 도 10에는, 도 9에 있어서의 R방향으로부터 바라본 도가 나타내져 있다.

본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1B)에 있어서는, 굴삭기본체(2B)에 있어서의 커터헤드지지부(5)로부터 매설관(15)의 축선을 따라서 후방(도 9에 있어서 우방)으로 연장하고, 추진방향인 전후방향에 있어서 짧게 되는 사각통형상의 메인빔(4B)의 외주에, 이 메인빔(4B)과 상이형상으로 조금 큰 슬라이딩 프레임(22)을 구비하고, 상기 메인빔(4B)의 외주와 그 슬라이딩 프레임(22)의 사이에 슬라이딩용 플레이트 (23)가 끼워삽입되어서, 슬라이딩 프레임(22)이 메인빔(4B)에 대해서 슬라이딩가능하게 되도록 구성되어 있다.

상기 슬라이딩 프레임(22)에는, 복수의 그리퍼(31B, 32B, 41B, 42B)의 내, 상기 슬라이딩 프레임(22)의 상하에 배치되는 그리퍼(31B, 32B)는, 각각 매설관 (15)의 내면에 걸어맞추는 만곡면을 보유하여 이루어지는 슈(33B)와, 이 슈(33B)에 반경방향의 추력을 부여하는 2개의 서포트잭(34B)과, 굴삭기본체(2B)에 추진방향인 전후방향의 추력을 부여하는 2개의 스러스트잭(35B)과, 상기 슬라이딩 프레임(22)에 있어서의 전방부의 좌우 각각와 후부의 좌우 각각으로부터 상기 슈(33B)의 배면에 연결되는 4개의 링(36)을 구비하여 구성되어 있다.

또한, 상기 복수의 그리퍼(31B, 32B, 41B, 42B)의 내, 상기 슬라이딩 프레임 (22)의 좌우에 배치되는 그리퍼(41B, 42B)도 상기 상하에 배치되는 그리퍼(31B, 2B)와 동일 구조로 이루어지고, 각각 매설관(15)의 내면에 걸어맞추는 만곡면을 보유하여 이루어지는 슈(43B)와, 이 슈(43B)에 반경방향의 추력을 부여하는 2개의 서포트잭(44B)와, 굴삭기본체(2B)에 추진방향인 전후방향의 추력을 부여하는 2개의 스러스트잭(45B)과, 상기 슬라이딩 프레임(22)에 있어서의 전방부의 좌우 각각과 후부의 좌우 각각으로부터 상기 슈(43B)의 배면에 연결되는 4개의 링크(46)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 서포트잭(34B, 44B)는, 각각 슬라이딩 프레임의 후단부로부터 각 슈(33B, 43B)의 중앙으로부터 약간 앞방으로 향하여 기울어진 상태로 설치되어 있다. 이렇게 하여, 이들 서포트잭(34B, 44B)의 신축에 의해 각 슈(33B, 43B)가 반경방향으로 확장축소되는 것으로 된다. 또한, 각 슈(33B, 43B)의 후단부와 상기 격벽(7)의 배면과는, 상기 각 스러스트잭(35B, 45B)로 연결되어 있고, 이들 스러스트잭(35B, 45B)는, 상기 각 서포트잭(34B, 44B) 및 각 링크(36, 46)의 외측에 위치하도록, 또한 도 10에 있어서 대략 팔자형상 배치, 바꾸어 말하면 각 신축방향의 연장선 상에서 십자 교차하는 스러스트잭(35B, 45B)을 통해서 굴삭토크의 반력을 슈(33B, 43B)에 전달하고, 안정한 굴삭작업이 행해지도록 되어 있다.

이렇게 하여, 상하 좌우의 그리퍼(31B, 32B, 41B, 42B)에 있어서의 각 슈(33B, 43B)를 매설관(15)의 내면에 압착시키고, 이들 그리퍼(31B, 32B, 41B, 42B)로 슬라이딩 프레임(22)을 통해서 굴삭기본체(2B)를 매설관(15)에 고정ㆍ지지한 상태에 있어서, 각 스러스트잭(35B, 45B)을 일제히 신축시키면, 굴삭기본체(2B)가 슬라이딩 프레임(22)을 통해서 전후로 슬라이딩되고, 커터헤드(3)를 전후로 움직이는 것이 가능하도록 되어 있다. 또한, 이 전후이동조작을 행할 때, 각 스러스트잭 (35B, 45B)과 각 서포트잭(34B, 44B)을 동조시킬 필요가 없고, 각 스러스트잭(35B, 45B)만 신축시키는 것이 가능하므로, 굴삭기본체(2B) 및 커터헤드(3)를 전후로 이동시키는 것이 가능하지만, 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태와 비교하여 제어의 간소화가 도모되어 있다.

또한, 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태와 마찬가지로, 굴삭기본체(2B)를 상하좌우의 그리퍼(31B, 32B, 41B, 42B)로 매설관(15)에 지지하면서, 각 서포트잭(34B, 44B)의 신축조작에 의해서 굴삭기본체(2B)를 매설관(15)의 축선에 대해서 평행하게 이동시키는 것에서, 커터헤드(3)의 축선을 매설관(15)의 축선에 대해서 상하좌우에 평행이동시키고, 커터헤드(3)를 원하는 방향으로 편심시키는 오프세트조작이 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시형태의 세미실드 굴삭기(1B)에 의하면, 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태에 있어서 가능하게 되는 커터헤드(3)의 요동동작에 의한 방향수정방법이나 주행에 의한 회수방법이 불가능하게 되는 이외는, 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있고, 또한 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있고, 또한 앞의 제 1 및 제 2의 실시형태와 비교하여 서포트잭(34B, 44B) 및 스러스트잭(35B, 45B)의 제어계의 구성을 매우 간이한 것으로 할 수 있다.

상기 각 실시형태에 있어서, 상기 확장축소기구(3a)를 보유하는 커터헤드(3)에 대신하여, 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드 또는 또 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드를 적용하여도 앞의 각 실시형태와 마찬가지의 작용효과를 얻는 것이 가능하다. 이하, 이들 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드 및 또 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드에 관해서 도 11 및 도 12를 참조하면서 설명한다. 또한, 앞의 각 실시형태와 공통하는 부분에 관해서는 도에 동일 부호를 붙이는 것으로 하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 11에는, 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드의 설명도가 나타내져 있고, 커터헤드의 외경이 매설관의 외경과 대략 동일지름으로 된 상태도(a) 및 커터헤드의 외경이 매설관의 내경보다 작은 지름으로 된 상태도(b)가 각각 나타내져 있다.

본 실시형태에 있어서의 커터헤드(3')는, 커터헤드지지부(5)에 지지되는 커터헤드축(80)의 선단부에 브래킷(81)이 원주방향을 따라서 등간격으로 복수개(4개) 돌출되게 설치되고, 각 브래킷(81)에 커터헤드스포크(3'd)의 기단부가 피벗지지됨과 아울러, 각 커터헤드스포크(3'd)의 배면과 상기 커터헤드축(80)이 잭(82)로 연결되고, 각 잭(82)의 신축에 의해 각 커터헤드스포크(3'd)가 피벗지지축(83) 둘레에 추진방향인 전후방향으로 요동되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 커터헤드(3')에 있어서, 매설관(15)의 부설작업을 행할때에는, 상기 각 잭(82)의 신축조작에 의해, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 커터헤드(3')의 외경이 매설관(15)의 외경과 대략 동일한 지름으로 된다. 한편, 기체를 발진수직갱도측으로 되돌릴 때에는, 도 11(a)에 나타내는 상태로부터 상기 각 잭(82)를 수축시킴으로서, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 각 커터헤드스포크 (3'd)를 커터헤드축(80)측으로 기울지게 하고, 커터헤드(3')의 외경이 매설관(15)의 내경보다 작은 지름으로 된다. 또한, 본 커터헤드(3')에 있어서는, 커터헤드스포크(3'd)의 경사각을 바꿈으로써, 다른 지름의 매설관에 대응하는 것이 가능하다.

도 12에는, 또 다른 확장축소기구를 구비한 커터헤드의 설명도가 나타내져 있고, 커터헤드스포크가 기립된 상태도(a) 및 커터헤드스포크가 꺽여 접혀진 상태도 (b)가 각각 나타내져 있다.

본 실시형태에 있어서의 커터헤드(3")는, 커터헤드스포크(5)에 지지되는 커터헤드축(84)의 선단부에 원주방향을 따라서 등간격으로 복수개(4개) 돌출되게 설치되는 브래킷(84)과, 각 브래킷(85)의 양측벽에 기단부가 피벗지지되고, 추진방향인 전후방향으로 피벗지지축(86) 둘레에 회전이동가능하게 장착되는 커터헤드스포크(3"d)와, 이 커터헤드스포크(3"d)가 반경방향으로 연장하도록 기립하는 기립상태를 유지하기 위한 고정부재(87)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 브래킷(85)은 단면 コ자형상으로 되고, 상기 커터헤드스포크(3"d)가 기립한 상태에 있어서, 그 커터헤드스포크(3"d)의 기단부 배면이 그 브래킷(85)의 끝벽(85a)에 접촉되고, 커터헤드스포크(3"d)가 그 기립상태로부터 후방에는 기울어지지 않도록 되어 있다.

상기 커터헤드스포크(3"d)는, 스페이서(88)의 빼고넣기에 의해 각 커터헤드스포크(3"d)의 길이를 조정하고, 커터헤드(3")의 외경이 매설관(15)의 외경과 대략 동일한 지름으로 되도록 된다. 한편, 기체를 발진수직갱도측에 되돌릴 때에는, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 그 고정부재(87)가 떼어내지고, 각 커터헤드스포크 (3"d)가 매설관(15)의 축방향을 따르도록 전방으로 기울지게 되어 꺽여 접혀지고, 커터헤드(3")가 매설관(15) 내를 통과할 수 있도로 된다.

상기 각 실시형태에 있어서, 매설관(15)이 강관인 경우에 관해서 상술하였지만, 이것에 한정되지 않고 흄관 등이나 그 외의관이어도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 매설관(15)이 강관제인 경우를 포함하고, 특히 매설관(15)이 흄관과 같이 철근콘크리트제인 것이나, 비교적 마모하기 쉬운 재질로 제조되어 있는 경우에는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 매설관(15)의 선단부에 그 선단부를 외부로부터 끼우는 링형상의 보호부재(89)를 장착하는 것이 바람직한 상태이다. 이렇게 함으로써, 그 보호부재(89)에서 매설관(15)의 선단부가 보호되어서, 추진시에 있어서의 그 선단부의 마모를 확실히 방지할 수 있다.

상기 각 실시형태에 있어서, 굴삭ㆍ배토방식으로서, 진흙 송ㆍ배출관으로 이루어지는 배토수단을 구비한 흙탕물방식을 채용한 예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 스크류컨베이어 및 진공배토수단을 구비한 진흙압방식을 채용하는 것도 가능하다.

상기 각 실시형태에 있어서의 세미실드 굴삭기(1, 1A, 1B)에 있어서, 도 14(a)(b)에 나타내는 바와 같이, 회전가능하게 설치된 차륜(91)을 보유하고, 이 차륜(91)을 반경방향으로 인출ㆍ끌어들임가능하게 구성되는 가이드장치(90)를 복수개배치하고, 또한 이들 가이드장치(90)를 기체 발란스를 가지는데다가 바람직한 위치에 배치함과 아울러, 각 가이드장치(90)의 차륜(19)을 적당 매설관(15) 내면에 돌출시켜서 기체를 지지하도록 구성하는 것에서 기체 회수의 용이화를 도모할 수 있다. 이 때, 원주방향에 있어서의 가이드장치(90)의 배치에 관해서는, 예컨대 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 차륜(91)을 하방으로 향하여 돌출시켜서 기체를 지지할 수 있도록 가이드장치(90)를 배치하여도 좋고, 또한 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 차륜(91)에 의해서 방사형상으로 돌출시켜서 기체가 항상 매설관(15)의 대략 중심부에 위치하도록 가이드장치(90)를 배치하여도 좋다. 전자의 경우, 수평갱 및 경사갱에 있어서, 후자의 경우, 수평갱, 경사갱 및 입창에 있어서, 기체를 매우 부드럽게 운반할 수 있으므로, 기체에 되당김력을 부여하는 것이므로, 기체를 발진수직갱도측에 현저하게 용이하게 회수할 수 있다.

본 발명은, 도달수직갱도가 없어도, 부설된 매설관 내를 통하여 용이하게 또한 재사용가능한 상태로 기체를 발진수직갱도측으로 회수하는 것이 가능함과 아울러, 일단 발진수직갱도측에 회수된 기체를 다시 매설관 내에 재투입하여 용이하에 재 굴진시킬 수 있고, 또한, 다른 매설관지름에 적용가능한 범용성을 보유하고, 정확하고 부드러운 방향수정이 가능하게 되는 세미실드굴진기를 제공한다.

Claims (6)

1. 매설관을 추진시켜 순차 부설함으로써 지중관로를 형성하는 추진공법에 이용되는 세미실드 굴삭기로서,

   상기 매설관에 내부삽입되어 그 매설관의 선단부에 배치되는 굴삭기본체와, 이 굴삭기본체의 전방부에 지지되어 회전구동되는 커터헤드와, 상기 굴삭기본체에 원주방향을 따라서 복수개 배치되는 그리퍼기구를 구비하며,

   상기 커터헤드는, 그 외경을 상기 매설관의 외경과 대략 동일한 지름으로 되도록 확대시킴과 아울러, 그 외경을 상기 매설관의 내경보다 작게 되도록 축소시키는 확장축소수단을 보유하며, 상기 그리퍼기구는, 상기 매설관의 내면과 걸어맞추는 슈를 보유하며, 상기 그리퍼기구의 확경ㆍ축경동작에 의해 상기 슈가 상기 매설관의 내면에 압착ㆍ해방가능하게 되는 구성인 것을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대 이동시키는 이동수단을 보유하는 것을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 복수개 배치되는 그리퍼기구는, 그룹단위로 상기 굴삭기본체를 지지하는 것이 가능한, 2개이상의 그룹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 그리퍼기구는, 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착ㆍ해방시키기 위한 서포트잭과, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대 이동시키기 위한 스러스트잭을 구비하여 구성되고, 상기 이동수단은, 상기 서포트잭과 상기 스러스트잭의 협동에 의해 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상대 이동시키는 것임을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.
5. 제 2항에 있어서, 상기 굴삭기본체는, 상기 매설관의 축방향을 따라서 연장되는 메인빔을 보유하여 이루어지고, 이 메인빔에, 이 메인빔에 대해서 슬라이딩가능하게 되는 슬라이딩프레임을 장착하고, 일단이 상기 슬라이딩프레임에 설치되어서 상기 슈를 상기 매설관의 내면에 압착ㆍ해방시키기 위한 서포트잭 및 평행링크와, 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상기 매설관의 축방향을 따라서 상대 이동시키기 위한 스러스트잭을 보유하며, 상기 그리퍼기구는, 상기 서포트잭과 상기 평행링크를 구비하여 구성되고, 상기 이동수단은, 상기 스러스트잭의 신축동작에 의해 상기 굴삭기본체와 상기 슈를 상대 이동시키는 것임을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴삭기본체의 전방부에, 그 굴삭기본체의 외주부와 상기 매설관의 내면의 사이를 시일하는 팽창ㆍ수축가능한 시일수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 세미실드 굴삭기.