(57)【要約】【課題】埋設管内を後進させて発進立坑側へ引き戻すことができるようにしながら、小型で低価格で故障の少ない掘進機を提供する。【解決手段】先端にオーバービット（４６）を取り付けたレバー（５６）と、レバーを回転可能に軸支するアーム（５０）と、アームを固着したボス（４２）とを有するカッターヘッド（４０）を備えるとともに、アームにレバーの後方への回転を制限するアーム側推力受け（５０ｂ）を設けた掘進機（３０Ａ）において、レバーが推力受けに当接した状態で、アームに設けたボルト孔とレバーに設けたスリット（５６ａ）を貫通するクランプボルト（５０ｃ）によって、レバーとアームとを締結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にカッタービットを取り付けたレバーと、該レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、
前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記アームに設けたボルト孔と前記レバーに設けたスリットを貫通するクランプボルトによって、前記レバーと前記アームとを締結したことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
先端にカッタービットを取り付けたレバーと、前記レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、
前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記レバーと前記推力受けとを所定以上の力がかかると切断されるクランプボルトで締結したことを特徴とする掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルを掘る掘進機に関し、さらに詳細には、発進立坑側へ引き戻し可能にした掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘進機は、修理や清掃のためや、岩盤や土質に応じてカッターヘッドを交換するため、発進立坑側へ引き戻し可能にしたものもある。従来、そのような掘進機として、図８及び図９に示したようなものが、出願人によって開示されている（下記特許文献１参照）。次に、この掘進機について説明する。
【０００３】
この掘進機３０は、図示しない埋設管の前方に着脱可能に固定される外筒３内に、スペーサ３ｆで位置決めされ、結合ピン３ｅで固定され、その前端に取り付けられたカッターヘッド４０でトンネルを掘進するものである。
【０００４】
外筒３は、前ケーシング３ａと後ケーシング３ｃからなるとともに、両ケーシングの連結部３ｄが折り曲げ可能なシール構造にされる。
【０００５】
掘進機３０も、外筒３の前ケーシング３ａと後ケーシング３ｃとの連結部３ｄ位置を境に、前胴３０ａと後胴３０ｂに分離されており、前胴３０ａと後胴３０ｂとの連結部３３は、折り曲げ可能にされるととともにシール構造にされる。前胴３０ａと後胴３０ｂとの間にはジャッキ３１が掛け渡されていて、ジャッキ３１を伸縮させることによって、掘進機３０と外筒３とは同じ部位で折り曲げ可能になっている。
【０００６】
カッターヘッド４０は、掘進機３０内に設置された駆動モータ３２によって駆動される。このため、駆動モータ３２の出力軸３４にスプライン結合された駆動軸３６が、カッターヘッド４０のボス４２に連結される。
【０００７】
カッターヘッド４０は、ボス４２と、ボス４２から放射状に立設され複数のアーム５０と、アーム５０にピン５４で枢支されたレバー５６と、レバー５６の先端に取り付けらオーバービット４６と、アーム５０の前縁に固着された回転板４４と、オーバービット４６で掘削漏れになる部分を余すことなく掘削できるように回転板４４上の適宜位置に取り付けられたインナービット４８、４８ａとからなる。オーバービット４６は、レバー５６の揺動によって、放射方向に移動可能になっている。各アーム５０は、レバー５６を間に挟んでピン５４で軸支する一対の支持板５０ａと、両支持板５０ａ間を連結してアーム５０を補強するとともに、レバー５６の後方への回転を制限するアーム側推力受け５０ｂとからなる。インナービット４８の少なくとも１つ４８ａも掘削漏れを生じないように放射方向に移動調整可能にされている。
【０００８】
また、レバー５６の前端には、スクレーパ５８がオーバービット４６の両側に配置されていて、オーバービット４６を保護している。さらに、回転板４４には、掘削した土砂を後方へ通過させる窓４４ｂが開けられている。なお、オーバービット４６とインナービット４８、４８ａは、他の適宜カッタービットに変更することも可能である。
【０００９】
駆動軸３６と駆動モータ３２の内部には、ロッド６０が前後移動可能に貫通している。ロッド６０の後端は、駆動モータ３２の後部に固定された一対のアクチュエータ６２の出力部を連結する連結桿６４にスラスト軸受６５を介してロッド６０の軸回りの回転を許するように連結されている。このため、ロッド６０は、カッターヘッド４０とともに回転可能になっている。ロッド６０の前端は、空間５２内に配置された伝達部材６６を介してレバー５６の内端の凹部に係合している。
【００１０】
アクチュエータ６２を作動させて、ロッド６０を前方へ移動させると、伝達部材６６も前方へ移動し、レバー５６が外方へ回転して、オーバービット４６の外端が外筒３の外径よりも外側に位置し、カッターヘッド４０の外径が大きくなり、適当な余堀り量を確保しながら、トンネルを掘進することができる。このとき、レバー５６は、外方へ最大限に揺動するとともに、内端の平坦部がボス４２に当接するとともに、後縁がアーム側推力受け５０ｂに当接するようになっている。
【００１１】
一方、アクチュエータ６２を作動させて、ロッド６０を後方へ移動させると、レバー５６が内方へ回転して、オーバービット４６の外端が外筒３の内径よりも内側に位置し、カッターヘッド４０の外径が小さくなる。そこで、外筒３と掘進機３０とを連結している結合ピン３ｅを外すと、掘進機３０は、後方へ牽引することにより、外筒３及び図示しない埋設管内を後進させて発進立坑側へ引き戻すことができる。
【００１２】
さらに、この掘進機３０では、前胴３０ａの前端付近において、駆動軸３６に偏心軸部３６ａが形成され、この偏心軸部３６ａに円錐台状のコーンロータ７０が図示しないベアリングを介在させて遊転自在に取り付けられる。駆動軸３６が回転すると、コーンロータ７０は、偏心運動しながら駆動軸３６回りに遊転することになる。コーンロータ７０の外周面には、多数の突起７０ａが設けられる。コーンロータ７０を取り巻いて外側コーン７４が配置され、外側コーン７４の内周面にも突起７４ａが配置される。
【００１３】
そして、コーンロータ７０と外側コーン７４とで後方側ほど狭くなる破砕室７６が形成される。破砕室７６の前方に設置されるカッターヘッド４０のアーム５０には、攪拌羽根８２が取り付けられている。カッターヘッド４０のボス４２の外周面とコーンロータ７０の外周面とは連続している。また、破砕室７６には、土砂の攪拌と送泥を容易にするために泥水を放水する送泥管７８が接続されているとともに、破砕室７６の後端には、破砕室７６で細かくされるとともに泥水と混合した土砂を後方へ移送する排泥管８０が接続される。コーンロータ７０前端と後端には、泥水の浸入を防ぐためのシール部材８４が配置されている。
【００１４】
カッターヘッド４０の回転によって掘削された土砂は、回転板４４の周辺部４４ａと窓４４ｂを通過し、攪拌羽根８２によって泥水と混合攪拌されながらスムーズに破砕室７６に流れ込むようになっている。破砕室７６に入った土砂は偏心回転しているコーンロータ７０に衝突していっそう細かに破砕される。コーンロータ７０は、遊転するので、特定部位だけが摩耗したり損傷を受けたりすることがなくなるうえ、硬くて大きな岩石等が破砕室７６内に入っても、駆動モータ３２に過負荷をかけることなく、時間をかけて岩石を破砕することが可能である。こうして、この掘進機３０は、効率的にトンネルを掘進していくことができる。
【特許文献１】特開２００５−２９９１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記掘進機３０は、カッターヘッド４０の外径を変えることにより、埋設管内を後進させて発進立坑側へ引き戻すことができるが、アクチュエータ６２、ロッド６０、伝達部材６６等、カッターヘッド４０の外径を変えるための部品が必要であるので、掘進機３０がどうしても大型になるとともに高価になってしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、埋設管内を後進させて発進立坑側へ引き戻すことができるようにしながら、小型で低価格の掘進機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、先端にカッタービットを取り付けたレバーと、該レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記アームに設けたボルト孔と前記レバーに設けたスリットを貫通するクランプボルトによって、前記レバーと前記アームとを締結したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、先端にカッタービットを取り付けたレバーと、前記レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記レバーと前記推力受けとを所定以上の力がかかると切断されるクランプボルトで締結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、先端にカッタービットを取り付けたレバーと、該レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記アームに設けたボルト孔と前記レバーに設けたスリットを貫通するクランプボルトによって、前記レバーと前記アームとを締結したから、掘進機を油圧ジャッキ等で後方へ牽引して外筒及び埋設管内を後進させると、レバーが外筒に当接して内方へ回転しようとする。アームに設けたボルト孔とレバーに設けたスリットを貫通するクランプボルトによって、レバーとアームとを締結したから、クランプボルトがスリット内を相対的に移動することにより、クランプボルトの締め付けによるアームとレバーとの間の摩擦力に抗して、レバーが内方へ回転して、カッターヘッドの外径が縮小される。これで、掘進機を埋設管内を後進させて発進立坑側へ引き戻すことができるようにしながら、アクチュエータや伝達部材等、カッターヘッドの外径を変えるための部品が不要となったことにより、小型で低価格で故障の少ない掘進機が得られる。また、レバーとアームとの間やレバーとボスとの間に岩石の破片等を噛み込んでしまった場合でも、掘進機を油圧ジャッキ等で後方へ強い力で牽引すると、レバーが外筒に当接して内方へ回転させられ、岩石の破片等を簡単に粉砕できて、カッターヘッドの外径を確実に縮小することができるので、いっそう故障を少なくできる。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、先端にカッタービットを取り付けたレバーと、前記レバーを回転可能に軸支するアームと、該アームを固着したボスとを有するカッターヘッドを備えるとともに、前記アームに前記レバーの後方への回転を制限するアーム側推力受けを設けた掘進機において、前記レバーが前記推力受けに当接した状態で、前記レバーと前記推力受けとを所定以上の力がかかると切断されるクランプボルトで締結したから、掘進機を油圧ジャッキ等で後方へ牽引して外筒及び埋設管内を後進させると、レバーが外筒に当接して内方へ回転しようとして、クランプボルトが切断される。これで、レバーが内方へ回転して、カッターヘッドの外径が縮小される。このため、本発明も請求項１に係る発明と同じ効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１及び図２に基づいて、本発明の掘進機に係る第１実施例について説明する。図１は、この掘進機のカッターヘッドの外径を拡大したときのカッターヘッド付近の縦断面図である。図２は、この掘進機のカッターヘッドの外径を縮小したときのカッターヘッド付近の縦断面図である。図３の（Ａ）は、図１のＡ部分の拡大図である。図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４の（Ａ）は、図２のＡ部分の拡大図である。図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００２２】
この掘進機３０Ａは、前記した従来の掘進機３０と略同じで、前端にオーバービット４６を取り付けたレバー５６と、該レバー５６をピン５４で軸支するアーム５０と、該アーム５０を固着したボス４２とを有するカッターヘッド４０を備える。アーム５０は、一対の支持板５０ａと、該一対の支持板５０ａ間を連結して補強するとともに、レバー５６の後方への回転を制限するアーム側推力受け５０ｂとからなる。
【００２３】
ただし、この掘進機３０Ａでは、アーム側推力受け５０ｂが支持板５０ａの後縁側に設けられるとともに、レバー５６の後縁にアーム側推力受け５０ｂに当接する突出部５６ｂが設けられる。突出部５６ｂとしては、レバー５６の厚さ方向両側に互いに異なる厚さのものが設けられる。一方の支持板５０ａには一対のボルト孔５０ｄが設けられ、薄いほうの突出部５６ｂには一対のスリット５６ａが設けられ、一対のクランプボルト５０ｃをそれぞれボルト孔５０ｄとスリット５６ａを通すことによって、レバー５６とアーム５０とは、突出部５６ｂがアーム側推力受け５０ｂに当接した状態で締結される。ここで、レバー５６がピン５４回りに回転できるように、一対のスリット５６ａは、それぞれピン５４を中心とした円弧状に延びて、突出部５６ｂの後縁で開口される。
【００２４】
なお、クランプボルト５０ｃ及びスリット５６ａは、それぞれ、1つまたは３つ以上でもよいが、所望のクランプ力を得るためと突出部５６ｂの強度を考慮すると、一対設けることが適当である。また、スリット５６ａは、突出部５６ｂがいくらか変形するため、突出部５６ｂの後縁で開口していて短ければ、直線でもよい。さらに、スリット５６ａがピン５４を中心とした円弧状に長く伸びている場合は、スリット５６ａは必ずしも突出部５６ｂの後縁で開口する必要はない。
【００２５】
その他、レバー５６の後縁の内端付近にもレバー側推力受け５６ｃが突設されていて、突出部５６ｂがアーム側推力受け５０ｂに当接したとき、レバー側推力受け５６ｃがボス４２に当接するようにもなっている。
【００２６】
掘進機３０Ａは、最初は図１に示したように、レバー５６の突出部５６ｂがアーム側推力受け５０ｂに当接した状態、すなわち、レバー５６が最も外方へ回転させられた状態でクランプボルト５０ｃによってアーム５０に固定されているので、このままでトンネルを掘進することができる。
【００２７】
掘進機３０Ａを修理するため等で、掘進機３０Ａを油圧ジャッキ等で後方へ牽引して外筒３及び図示しない埋設管内を発進立坑側へ引き戻すと、レバー５６が外筒３に当接して内方へ回転しようとする。このとき、クランプボルト５０ｃがスリット５６ａ内を相対的に移動することにより、クランプボルト５０ｃの締め付けによるアーム５０とレバー５６との間の摩擦力に抗して、レバー５６が内方へ回転していき、クランプボルト５０ｃがスリット５６ａ内をスリット５６ａの開口側に相対的に移動していき最終的にはスリット５６ａから外れる。これで、レバー５６は自由に内方へ回転して、カッターヘッド４０の外径が縮小する。こうして、カッターヘッド４０の外径が外筒３及び埋設管の内径より小さくなって、掘進機３０Ａを発進立坑側へ引き戻すことができる。この際、レバー５６とアーム５０との間やレバー５６とボス４２との間に岩石の破片等を噛み込んでしまった場合でも、掘進機３０Ａを油圧ジャッキ等で後方へ強い力で牽引すると、レバー５６が外筒３に当接して内方へ回転させられ、岩石の破片等を簡単に粉砕できるので、カッターヘッド４０の外径を確実に縮小することができる。
【００２８】
したがって、本実施例によれば、カッターヘッド４０の外径を縮小するのに、従来のようにアクチュエータ、ロッド、伝達部材等の部品が不要となるうえ、掘進機３０Ａを後方へ強い力で牽引することにより、カッターヘッド４０の外径を確実に縮小できるので、安価で小型で故障の少ない掘進機が実現できる。また、本実施例では、レバー５６の後縁にアーム側推力受け５０ｂに当接する突出部５６ｂを一対設け、この突出部５６ｂにスリット５６ａを形成したから、レバー５６及び突出部５６ｂの強度を保つことが容易である。さらに、２つの突出部５６ｂのうち、薄いほうの突出部５６ｂにスリット５６ａを設けたから、スリット５６ａの形成も容易である。
【００２９】
次に、図５〜図７に基づいて、本発明の掘進機に係る第２実施例について説明する。図５の（Ａ）は、この掘進機のカッターヘッドの外径を拡大した状態を説明する図である。図５の（Ｂ）は、図５の（Ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図６の（Ａ）は、この掘進機のカッターヘッドの外径を縮小した状態を説明する図である。図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）におけるＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図７は、クランプボルトを説明する図である。
【００３０】
この掘進機３０Ｂでは、一対の支持板５０ａ間を連結するアーム側推力受け５０ｂとレバー５６の後縁に設けられた突出部５６ｄとを当接させて、アーム側推力受け５０ｂと突出部５６ｄとが、所定以上の引張力がかかると切断されるクランプボルト５０ｇで連結されている。クランプボルト５０ｇを通すために、アーム側推力受け５０ｂと突出部５６ｄには貫通孔５０ｅ、５６ｅが設けられており、さらに、突出部５６ｄにはナットを配置するとともに出し入れ可能な空間５６ｆが設けられている。また、クランプボルト５０ｇには、所定以上の引張力を受けたとき確実に所定位置で切断されるように、図７に示したように、周方向に一周する破断用溝５０ｈを形成しておく。この他は、前記第１実施例と同じである。
【００３１】
本実施例によれば、掘進機３０Ｂは、油圧ジャッキ等で後方へ牽引して発進立坑側へ引き戻すと、レバー５６が外筒３に当接して内方へ回転しようとする。このとき、クランプボルト５０ｇは、所定以上の引張力を受けて切断される。これで、カッターヘッド４０は、外径が外筒３及び埋設管の内径より小さくなって、掘進機３０Ｂを発進立坑側へ引き戻すことができる。こうして、本実施例は、前記第１実施例と同じ効果を奏する。
【００３２】
ところで、本発明は前記実施例に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、前記両実施例では、レバー５６の後縁に突出部５６ｂ、５６ｄを設けたが、突出部５６ｂ、５６ｄを設けず、レバー５６の後縁をアーム側推力受け５０ｂに直接当接させて、レバー５６とアーム５０とを固定してもよい。この場合、前記第１実施例においては、レバー５６の後縁にスリット５６ａを設けるようにするとともに、クランプボルト５０ｃを一対の支持板５０ａとスリット５６ａとを貫通させて、レバー５６とアーム５０とを固定する。また、第２実施例においては、レバー５６とアーム５０とを、所定以上のせん断力がかかると切断されるクランプボルト５０ｇをレバー５６及びアーム５０とを貫通させて締結する。この場合は、切断後のクランプボルト５０ｇがレバー５６の回転を妨げることがないように、クランプボルト５０ｇに切断用溝５０ｈを一対設け、一対の切断用溝５０ｈをそれぞれ一対の支持板５０ａとレバー５６との境界に位置させる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例に係る掘進機のカッターヘッドの外径を拡大したときの縦断面図である。
【図２】前記掘進機のカッターヘッドの外径を縮小したときの縦断面図である。
【図３】図１におけるＡ部分の拡大図である。
【図４】図２におけるＡ部分の拡大図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る掘進機のカッターヘッドの外径を拡大した状態を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る掘進機のカッターヘッドの外径を縮小した状態を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る掘進機に用いられるクランプボルトを説明する図ある。
【図８】従来の掘進機の縦断面図である。
【図９】従来の掘進機の正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３０Ａ、３０Ｂ  掘進機
４０            カッターヘッド
４２            ボス
４６            オーバービット（カッタービット）
５０            アーム
５０ｂ          アーム側推力受け
５０ｃ、５０ｇ  クランプボルト
５６            レバー
５６ａ          スリット
５６ｂ          突出部
【図１】
2010001665.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010001665.tif 000007
【図６】
2010001665.tif 000008
【図７】
2010001665.tif 000009
【図８】
2010001665.tif 000010
【図９】
2010001665.tif 000011