JP3509768B2 - 掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土砂に含まれる礫
の破砕機構が設けられたチャンバー内における各種保守
作業が可能になり、よって長距離推進にも対応すること
が可能となる掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】掘進機によってトンネル等の地下掘削作
業を行なうに際して、特に礫層を掘削する場合には、掘
削された土砂中に含まれる上記礫を効率的に破砕して、
円滑に排出することが重要になる。図５は、この種の礫
層の掘削に適した従来の掘進機を示すもので、図中符号
２０が円筒状の掘進機本体である。この掘進機本体２０
の先端部分の内部には、隔壁２１が設けられ、この隔壁
２１に減速機付きモータ２２が取り付けられている。そ
して、このモータ２２の出力軸によって、掘進機本体２
０の先端に設けられるとともに、前面に掘削ビット２３
が固定された円板状のカッタ本体２４が回転駆動される
ようになっている。

【０００３】ここで、カッタ本体２４の裏面側には、隔
壁２１に向けて漸次大径となる破砕用コーン２５がカッ
タ本体２４の回転軸と一体的に設けられ、他方破砕用コ
ーン２５と対向する掘進機本体２０の内面側には、隔壁
２１に向けて漸次小径となる破砕用ライナー２６が一体
に設けられている。これにより、破砕用コーン２５と破
砕用ライナー２６との間には、チャンバー２７が形成さ
れ、これらの後方と隔壁２１との間に、チャンバー２７
内に導入された土砂が流入する排出溝２８が形成されて
いるとともに、この排出溝２８に送排泥管２９が接続さ
れている。なお、図中符号３０は、掘進機本体２０の先
端部分を後方部分に対して首振りさせることにより掘進
方向を修正するためのジャッキである。

【０００４】上記構成からなる従来の掘進機において
は、モータ２２によってカッタ本体２４を回転駆動し、
先端の掘削ビット２３によって地盤を掘削すると、掘削
された土砂は、破砕用コーン２５と破砕用ライナー２６
との間のチャンバー２７に送られる。そして、さらにチ
ャンバー２７内を漸次狭隘となる後方に向けて順次送り
込まれることにより、相対的に回転する破砕用コーン２
５および破砕用ライナー２６間において上記土砂に含ま
れる礫が破砕され、排出溝２８から送排泥管２９で掘進
機後方へ排出されるようになっている。

【０００５】このような従来の掘進機によれば、それま
での排泥管において礫を破砕する掘進機と比較して、チ
ャンバー２７内で当該礫の破砕を行なっているので、効
率良く礫層の掘削と、その排出を行うことができるとと
もに、上記排泥管の閉塞等の不具合を生じることがない
といった利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年において
は、この種の地中掘削作業を行なうに際して、いわゆる
長距離推進対応型の掘進機の要請が高まっている。この
ような、掘進機によれば、推進距離が長くなる結果、立
坑数を少なくして、これらの築造費用を削減することに
より、全体としての工事費用の低減化を図ることができ
るからである。

【０００７】ところが、上記従来の掘進機にあっては、
破砕用ライナー２６が全周にわたって設けられているた
めに、作業員がチャンバー２７へ出入することができな
い。この結果、掘削と並行して、適宜切羽を点検するこ
とが困難であり、さらにチャンバー２７内に障害物が入
り込んだ場合においても、当該障害物を撤去することが
できないために、上述した長距離推進に対応することが
できないという問題点があった。加えて、一定の距離を
掘削して掘削ビット２３が摩耗した際にも、掘削を継続
しながら摩耗した掘削ビット２３を交換することができ
ないという問題点もあり、上記長距離推進を難しくする
一因となっていた。

【０００８】そこで、本発明者等は、上記破砕用コーン
２５と破砕用ライナー２６とによる礫の破砕機構の作用
効果について鋭意調査を行なったところ、当該礫の破砕
は、もっぱらチャンバー２７内においてその底部からカ
ッタ本体２４の回転軸に至る高さ方向の下部約１／２の
範囲において行なわれており、この結果上記破砕機構
を、少なくとも上記回転軸から下方の範囲に設ければ、
充分効率的な礫破砕を行なうことができ、この結果チャ
ンバー上方への出入を可能とすれば、当該チャンバー内
から長距離推進に必要となる切羽の点検や障害物の除
去、さらには掘削ビットの交換といった種々の保守・点
検作業を行なうことが可能になるとの知見を得るに至っ
た。

【０００９】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、礫層の掘削を効率的に行なうことがきるととも
に、掘削を継続しながら、チャンバー内において容易に
長距離推進に必要な種々の保守点検作業を行なうことが
でき、よって長距離推進にも対応することができる掘進
機を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る掘進機は、筒状をなす掘進機本体の先端に、回転
駆動装置によって回転する軸に取り付けられたカッタ本
体が設けられ、このカッタ本体の前面に掘削ビットが設
けられるとともに、カッタ本体の後方に位置する掘進機
本体に、上記軸を支承する隔壁が設けられ、この隔壁と
カッタ本体との間に、掘削ビットによって掘削された土
砂が流入する空間となるチャンバーが形成され、かつ軸
の外周と掘進機本体の内周とに、協働してチャンバー内
の土砂に含まれる礫を破砕する破砕機構が設けられた掘
進機において、上記破砕機構を、掘進機本体の底部から
軸の上方であって、かつ掘進機本体の天井部の下方位置
までの範囲に設け、この破砕機構の上方に、チャンバー
に連通するマンホールを設けたことを特徴とするもので
ある。

【００１１】ここで、請求項２に記載の掘進機は、請求
項１に記載の破砕機構が、上記カッタ本体の裏面側の上
記軸の外周に設けられ、上記隔壁に向けて漸次大径とな
る破砕用コーンと、この破砕用コーンと対向するように
上記掘進機本体の内面側に設けられ、上記掘進機本体の
先端部から後方に向けて漸次小径となる円錐面状に形成
された破砕用ライナーとを有してなり、かつ上記破砕用
ライナーが、上記掘進機本体の底部から上記軸の上方で
あって、かつ上記掘進機本体の天井部の下方位置までの
範囲に設けられていることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項３に記載の掘進機は、請求項
１または２に記載の破砕用ライナーと隔壁との間に、上
記チャンバー内の土砂を排出するための排出溝が形成さ
れるとともに、上記排出溝の上端開口を塞ぐ盲カバーが
設けられていることを特徴とするものである。さらに、
請求項４に記載の掘進機は、請求項１〜３に記載の掘削
ビットが、上記カッタ本体に、チャンバー側から着脱可
能となるように取り付けられていることを特徴とするも
のである。

【００１３】請求項１〜４のいずれかに記載の掘進機に
よれば、回転駆動装置によってカッタ本体を回転駆動
し、前面の掘削ビットによって地盤を掘削すると、掘削
された土砂はチャンバー内に流入し、このチャンバー内
において軸と掘進機本体との間の相対回転を利用した破
砕機構によって当該土砂に含まれる礫が効率的に破砕さ
れる。この際に、当該礫の破砕は、主として軸の外周と
掘進機本体の内周との間であって、かつ上記軸よりも下
方のチャンバー内において行なわれる。

【００１４】そして、一定距離の掘進を行なった後に、
切羽を点検する必要が生じた場合や、掘進中にチャンバ
ー内に障害物が入り込んだ場合等、長距離推進に必要な
種々の保守点検作業が発生した場合には、作業員がマン
ホールからチャンバーの上方に入り、当該チャンバー内
において当該保守点検作業を行なう。この結果、本発明
に係る掘進機によれば、破砕機構によって礫層の掘削を
効率的に行なうことがきるとともに、掘削を継続しなが
ら、適宜マンホールからチャンバー内に入って各種の保
守点検作業を行なうことができ、よって長距離推進にも
対応することが可能となる。

【００１５】ここで、上記破砕機構としては、軸と掘進
機本体との間の相対回転を利用した各種形態のものが適
用可能であるが、例えば請求項２に記載の発明のよう
に、軸の外周に隔壁に向けて漸次大径となる破砕用コー
ンを上記軸と一体的に設け、掘進機本体の内面側にその
先端部から後方に向けて漸次小径となる円錐面状に形成
された破砕用ライナーを設けることによって構成するこ
とができる。この際に、上記破砕用ライナーを、掘進機
本体の底部から上記軸の上方であって、かつ上記掘進機
本体の天井部の下方位置までの範囲に設ければ、上記破
砕機構を得ることができる。

【００１６】さらに、請求項３に記載の発明のように、
破砕用ライナーと隔壁との間に設けられた上記チャンバ
ー内の土砂を排出するための排出溝の上端開口に、これ
を塞ぐ盲カバーを設ければ、チャンバーの上方から上記
排出溝に未破砕物が混入することを確実に防止すること
ができて好適である。

【００１７】また、請求項４に記載の発明によれば、カ
ッター本体に、掘削ビットをチャンバー側から着脱可能
となるように取り付けているので、一定距離の掘進によ
って、掘削ビットが摩耗した際には、作業員がマンホー
ルからチャンバーの上方に入り、当該チャンバー内にお
いてカッタ本体に取り付けられていた上記掘削ビットを
新しいものと交換することができる。この結果、より一
層の長距離推進を行なうことが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、本発明に係る掘進
機の一実施形態を示すもので、図中符号１が、円筒状を
なす掘進機本体である。この掘進機本体１の先端部分に
は、隔壁２が設けられ、この隔壁２の後方面の中央部両
側に、大容量の一対の減速機付きモータ（回転駆動装
置）３が取り付けられている。他方、隔壁２の先端側に
は、両モータ３の出力軸４（図４参照）と噛合う歯車５
ａを有する駆動部５が設けられ、この駆動部５の主軸６
が、ケーシング７内に軸受７ａを介して回転自在に設け
られている。ここで、ケーシング７は、基端部が隔壁２
に固定されるとともに、駆動部５の前方に設けられた隔
壁８によって支持されている。

【００１９】そして、主軸６の先端に、カッタ本体９が
回転自在に設けられており、このカッタ本体９の前面
に、多数の掘削ビット１０がカッタ本体９に形成された
間隙部を介して、裏面側から着脱自在となるように取り
付けられている。また、カッタ本体９の裏面側に位置す
る主軸６の外周には、隔壁２に向けて漸次大径となる破
砕用コーン１１が主軸６と一体的に設けられ、この破砕
用コーン１１と対向する掘進機本体１の内面側には、隔
壁８に向けて漸次小径となる破砕用ライナー１２が一体
に設けられている。この破砕用ライナー１２は、図３に
示すように、掘進機本体１の底部から、主軸６の上方で
あって、かつ掘進機本体１の天井部１３の下方位置まで
の範囲に設けられている。そして、上記破砕用コーン１
１および破砕用ライナー１２によって、礫の破砕機構が
構成されている。

【００２０】これにより、破砕用コーン１１と破砕用ラ
イナー１２または掘進機本体１の上部との間には、チャ
ンバー１４が形成されている。さらに、破砕用ライナー
１２の後端面と隔壁８との間には、チャンバー１４内に
導入された土砂が流入する排出溝１５が形成され、この
排出溝１５に、送排泥管１６が接続されている。また、
この排出溝１５の上端部には、その開口を塞ぐ盲カバー
１７が設けられている。

【００２１】そして、上記破砕機構の上方の隔壁２、８
に、それぞれチャンバー１４に連通するマンホール１８
ａ、１８ｂが設けられ、隔壁２には、このマンホール１
８ａを塞ぐ蓋１９が着脱自在に設けられている。なお、
図中符号１ａは、推進機本体１の先端部分を後方部分に
対して首振りさせて、掘進方向を修正するためのジャッ
キを示すものである。

【００２２】以上の構成からなる掘進機においては、モ
ータ３によってカッタ本体９を回転駆動し、前面の掘削
ビット１０によって地盤を掘削すると、掘削された土砂
はチャンバー１４内に流入する。そして、このチャンバ
ー１４内をにおいて、漸次狭隘となる後方に向けて順次
送りこまれることにより、相対的に回転する破砕用コー
ン１１および破砕用ライナー１２間に食い込み、上記土
砂に含まれる礫が効率的に破砕されて、排出溝１５から
送排泥管１６によって掘進機後方へと排出されて行く。
この際に、礫の破砕は、破砕用ライナー１２の上端部よ
りも下方のチャンバー１４内において行なわれるととも
に、排出溝１５の上端開口部を盲カバー１７によって塞
いでいるので、チャンバー１４の上方から排出溝１５に
未破砕物が混入することが防止される。

【００２３】そして、掘進中に切羽を点検する必要が生
じた場合や、チャンバー１４内に障害物が入り込んだ場
合等、長距離推進に必要な保守点検作業が発生した場合
には、マンホール用の蓋１９を取り外して、作業員がマ
ンホール１８ａ、１８ｂからチャンバー１４の上方に入
り、このチャンバー１４内において上記保守点検作業を
行なう。

【００２４】また、一定距離の掘進によって、掘削ビッ
ト１０が摩耗した際にも、同様に蓋１９を取り外して、
作業員がマンホール１８ａ、１８ｂからチャンバー１４
の上方に入り、このチャンバー１４内においてカッタ本
体９に取り付けられていた上記掘削ビット１０を取り外
して、新しいものと交換する。このように、上記掘進機
によれば、破砕用コーン１１および破砕用ライナー１２
からなる破砕機構によって、礫層の掘削を効率的に行な
うことがきるとともに、掘削を継続しながら、適宜マン
ホールからチャンバー１４内に入って各種の保守点検作
業や摩耗した掘削ビット１０の交換等を行なうことがで
き、よって長距離推進にも対応することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の掘進機によれば、チャンバー内において
軸と掘進機本体との間の相対回転を利用した破砕機構に
よって土砂に含まれる礫を効率的に破砕して排出するこ
とができるとともに、長距離推進に必要な各種の保守点
検作業が発生した場合には、適宜作業員がマンホールか
らチャンバー内に入って当該作業を行なうことができる
ために、長距離推進にも対応することができる。

【００２６】この際、特に請求項３に記載の発明によれ
ば、排出溝の上端開口を塞ぐ盲カバーによって、チャン
バーの上方から上記排出溝に未破砕物が混入することを
確実に防止することができ、さらに請求項４に記載の発
明によれば、掘削ビットが摩耗した際に、チャンバー内
においてカッタ本体に取り付けられていた上記掘削ビッ
トを新しいものと交換することもできるといった効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘進機の一実施形態を示す縦断面図で
ある。

【図２】図１の要部の縦断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線視断面図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線視断面図である。

【図５】従来の掘進機を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 掘進機本体 ２、８ 隔壁 ３ モータ（回転駆動装置） ４ 出力軸 ６ 主軸 ９ カッタ本体 １０ 掘削ビット １１ 破砕用コーン １２ 破砕用ライナー １３ 天井部 １４ チャンバー １５ 排出溝 １７ 盲カバー １８ａ、１８ｂ マンホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−148091（ＪＰ，Ａ) 特開2001−182482（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−22383（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−32494（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−18537（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状をなす掘進機本体の先端に、回転駆
   動装置によって回転する軸に取り付けられたカッタ本体
   が設けられ、このカッタ本体の前面に掘削ビットが設け
   られるとともに、上記カッタ本体の後方に位置する上記
   掘進機本体に、上記軸を支承する隔壁が設けられ、この
   隔壁と上記カッタ本体との間に、上記掘削ビットによっ
   て掘削された土砂が流入する空間となるチャンバーが形
   成され、かつ上記軸の外周と上記掘進機本体の内周と
   に、協働して上記チャンバー内の土砂に含まれる礫を破
   砕する破砕機構が設けられた掘進機において、 上記破砕機構を、上記掘進機本体の底部から上記軸の上
   方であって、かつ上記掘進機本体の天井部の下方位置ま
   での範囲に設け、この破砕機構の上方に、上記チャンバ
   ーに連通するマンホールを設けたことを特徴とする掘進
   機。
2. 【請求項２】 上記破砕機構は、上記カッタ本体の裏面
   側の上記軸の外周に設けられ、上記隔壁に向けて漸次大
   径となる破砕用コーンと、この破砕用コーンと対向する
   ように上記掘進機本体の内面側に設けられ、上記掘進機
   本体の先端部から後方に向けて漸次小径となる円錐面状
   に形成された破砕用ライナーとを有してなり、かつ上記
   破砕用ライナーが、上記掘進機本体の底部から上記軸の
   上方であって、かつ上記掘進機本体の天井部の下方位置
   までの範囲に設けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の掘進機。
3. 【請求項３】 上記破砕用ライナーと上記隔壁との間に
   は、上記チャンバー内の土砂を排出するための排出溝が
   形成されるとともに、上記排出溝の上端開口を塞ぐ盲カ
   バーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の掘進機。
4. 【請求項４】 上記掘削ビットは、上記カッタ本体に上
   記チャンバー側から着脱可能となるように取り付けられ
   ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の掘進機。