(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中を掘削する掘進機であって、
前記掘進機は、
本体と、先端に回転自在に支持されるカッターヘッドを備えた先頭体と、を備えており、
前記先頭体には、
前記カッターヘッドを回転させるためのモータ一体型減速機を有しており、
前記本体には、
前記本体内の送泥管および排泥管のバイパス弁を有しており、
前記モータ一体型減速機は、
後方にモータ部と前方に減速機部とを備え一体的に形成されており、
前記モータ部は、
モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、中空状のモータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、
前記減速機部は、
テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジと複数のギアを有する減速機構とを備えており、前記前部モータフランジは前記モータ部と共通しており、かつ前記クラッシャーコーンよりも内側に設けられ、
前記減速機構における一部のギアが、前記モータシャフトの先端付近で接合しており、前記モータシャフトによる回転動力が、前記減速機構の各ギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させ、
前記モータシャフトには、
その内側に中空状のパイプが貫通しており、
前記パイプは、
その後端部が前記後部モータフランジに形成された貫通孔を介して、薬液または滑剤の流体管と連結しており、さらに、前記減速機フランジの中心付近に形成された開口部を介して、前記モータ一体型減速機と連動して回転駆動するカッターヘッドの内側から前記薬液または滑剤を射出させ、
前記バイパス弁は、
それぞれが送泥管と連結する少なくとも２つの送泥管用の管路と、それぞれが排泥管と連結する少なくとも２つの排泥管用の管路とを備える筐体と、回転弁と、駆動部とを備え、
前記筐体内部には、前記回転弁が中心を軸として回転可能なバイパス空間が形成されており、
前記駆動部が、前記回転弁を前記バイパス空間内で回転させることで、バイパス弁の開閉状態を制御し、
前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記２つの送泥管用の管路、前記２つの排泥管用の管路が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、
前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管用の管路と前記排泥管用の管路とが、前記バイパス空間を介して連通しており、
前記掘進機の本体はさらに、ジョイント部材と接合されており、
前記ジョイント部材は、
前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続し、
前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管及び前記流体管は、
前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、
前記前部フランジ及び前記後部フランジは、
貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキ又はヘッドキャップと接続することができる、
ことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
地中を掘削する掘進機であって、
前記掘進機は、
本体と、先端に回転自在に支持されるカッターヘッドを備えた先頭体と、を備えており、
前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近には、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設し、
前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、
ことを特徴とする掘進機。
【請求項３】
前記フリーリングは、
前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
地中を掘削する掘進機で用いるモータ一体型減速機であって、
前記モータ一体型減速機は、
後方にモータ部と前方に減速機部とを備え一体的に形成されており、
前記モータ部は、
モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、モータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、
前記減速機部は、
テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジと複数のギアを有する減速機構とを備えており、前記前部モータフランジは前記モータ部と共通しており、かつ前記クラッシャーコーンよりも内側に設けられ、
前記減速機構における一部のギアが、前記モータシャフトの先端付近で接合しており、前記モータシャフトによる回転動力が、前記減速機構の各ギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させる、
ことを特徴とする掘進機で用いるモータ一体型減速機。
【請求項５】
前記減速機部は、
前記モータシャフトの先端付近に備えられ、中心がモータシャフトと接合しているピニオンギアと、
前記ピニオンギアと噛合する複数のドライブギアと、
前記ドライブギアの中心で接合するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトと連動するサイクロイドギアと、
前記サイクロイドギアの外周付近に取り付けられた円周上に配置され、前記クラッシャーコーンと接合する複数のピンギアと、により減速機構が形成されており、
前記モータシャフトによる回転動力が、
前記ピニオンギア、ドライブギア、クランクシャフト、サイクロイドギアを介してピンギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジが、前記モータシャフトを軸として回転駆動する、
ことを特徴とする請求項４に記載の掘進機で用いるモータ一体型減速機。
【請求項６】
地中を掘削する掘進機で用いるモータ一体型減速機であって、
前記モータ一体型減速機は、
後方にモータ部と前方に減速機部とを有しており、
前記モータ部は、
モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、中空状のモータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、
前記減速機部は、
テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジとにより形成され、
前記モータシャフトの先端付近に備えられたギアを用いることで、前記クラッシャーコーンを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させ、
前記モータシャフトには、
その内側に複数の中空状のパイプが貫通しており、
前記各パイプは、
その後端部が前記後部モータフランジに形成された貫通孔を介して、薬液または滑剤の流体管とそれぞれ連結しており、さらに、前記減速機フランジの中心付近に形成された開口部を介して、前記モータ一体型減速機と連動して回転駆動するカッターヘッドの内側から、パイプごとに異なる前記薬液または滑剤を前記カッターヘッドの内側から射出させる、
ことを特徴とする掘進機で用いるモータ一体型減速機。
【請求項７】
推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁であって、
前記バイパス弁は、
それぞれが送泥管と連結する少なくとも２つの送泥管用の管路と、それぞれが排泥管と連結する少なくとも２つの排泥管用の管路とを備える筐体と、回転弁と、平ギアと、前記平ギアと噛合するラックギアを備えるラックシリンダと、を備え、
前記筐体内部には、前記回転弁の中心を軸として回転可能なバイパス空間が形成されており、
前記平ギアは、前記筐体の外面における前記バイパス空間に対応する位置に設けられ、その中心軸部が前記筐体の外面を貫通して前記回転弁と接合しており、
掘進機の操作盤からの操作指示により、前記ラックギアが、前記ラックシリンダの内壁に沿って移動することで、前記ラックギアと噛合する前記平ギアが回転し、前記平ギアの中心軸の回転により、前記回転弁が前記バイパス空間で回転して、前記バイパス弁の開閉状態を制御し、
前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記２つの送泥管用の管路、前記２つの排泥管用の管路が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、
前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管用の管路と前記排泥管用の管路とが、前記バイパス空間を介して連通している、
ことを特徴とする推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁。
【請求項８】
推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁であって、
前記バイパス弁は、
前記バイパス弁の前後においてそれぞれ送泥管および排泥管と連結しており、
筐体内部の円柱形状に形成されたバイパス空間に設置される回転弁と、前記回転弁と接合する平ギアと、前記平ギアと噛合するラックギアと、を備え、
掘進機の操作盤からの操作指示により、前記ラックギアが移動することで、前記ラックギアと噛合する前記平ギアが回転し、前記平ギアと接合する前記回転弁が前記バイパス空間で回転して、前記バイパス弁の開閉状態を制御し、
前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記バイパス弁の前後に連結される送泥管同士、排泥管同士が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、
前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管と前記排泥管とが、前記バイパス空間を介して連通している、
ことを特徴とする推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁。
【請求項９】
前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、
前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、
前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、
前記前部フランジおよび前記後部フランジは、
貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、
前記ジョイント部材は、さらに、
下方または斜め下方に突出するキャスターおよび滑り止めのうちいずれかまたは両方を備える、
ことを特徴とするジョイント部材。
【請求項１０】
前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管と固定用板とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、
前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、
前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、
前記前部フランジおよび前記後部フランジは、
貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、
前記固定用板は、
前記後部フランジの前方の左右両側に設け、その固定用板と、前記掘進機を推進させる推進ジャッキに設けた溝部との間に固定具を嵌合することで、ローリングの発生を防止する、
ことを特徴とするジョイント部材。
【請求項１１】
前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管と補強板とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、
前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、
前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、
前記前部フランジおよび前記後部フランジは、
貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、
前記補強板は、
前記前部フランジおよび前記後部フランジと溶接により固着しており、かつ、前記中心管、送泥管、排泥管及び流体管のうち１本以上と溶接により固着している、
ことを特徴とするジョイント部材。
【請求項１２】
前記ジョイント部材の中心軸から外側に向かって突出する保護部材を備える、
ことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載のジョイント部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は掘進機に関する。特に、地中に推進管を埋設するために用いられる掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に推進管を埋設するための工法の一つとして推進工法が知られている。推進工法は、発進立坑から掘進機を導入し、掘進機を使用して水平方向や上下方向など、任意の方向にに掘削することで推進管を地中に埋設していく工法である。
【０００３】
掘進機は、地盤を掘削するためのビットを複数備えるカッターヘッドを先頭体に備えており、そのカッターヘッドを、掘進機内のモータおよび減速機で駆動させることによって、地盤を掘削する構造となっている。従来の掘進機の一例を特許文献１乃至特許文献５に示す。
【０００４】
また掘進機を用いて掘削を行う場合、発進立坑から発進した掘進機の掘削が進むにつれて、そこに推進管が埋設されていく。しかし掘進機と発進立坑内の送泥管、排泥管などと接続するために、ジョイント部材と呼ばれる部材を用い、推進管と発進立坑の送排泥管などとの間を接続している。このジョイント部材は、推進管の内部に載置されることで、掘削が進められている。従来のジョイント部材の一例を特許文献６に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４６８０４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９１３８５号公報
【特許文献３】特開２０００−４５６８６号公報
【特許文献４】特開２００５−２１３７４９号公報
【特許文献５】特開２０００−２７４１８１号公報
【特許文献６】特開平１１−２４７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
掘進機の性能の一つとして掘削能力や故障頻度がある。掘削能力が高ければそれだけ掘削することができるので好ましい。これを達成するためには、一つとして大出力の減速機を搭載すればよい。また、故障頻度が低ければ工期を短縮することに繋がるので、故障頻度が低いことが望ましい。
【０００７】
大出力の減速機を搭載するためには大型の減速機を搭載すればよい。しかし、掘進機、特に小口径掘進機では内部スペースの制約があり、大型の減速機の搭載が難しい。従来、掘進機内の減速機はモータと分離して配置されており、モータによる動力がカップリングを介して減速機に伝えられている。そのためロスが発生しており、モータによる動力を充分に伝えているとは言えない。
【０００８】
そこで省スペース化に対応でき、またモータの動力が減速機に伝えられる際にロスができるだけ少ない、掘削能力の高い減速機が望まれている。
【０００９】
また、掘進機は地中を掘削する特性上、故障が発生すると、掘削を中止して、掘進機を発進立坑まで戻した上で、修理を行わなければならない。故障が一度発生すると、時間のロスが大きいので、掘進機の故障頻度の低下が望まれている。また故障頻度の低下に対応するには、大型の部品を取り付ければ耐久性が向上するが、それでは掘進機の小型化の制約となる。そこで、掘進機に用いられる部品は、従来とは変わらない大きさであって、耐久性が高いことが望まれている。
【００１０】
たとえば、掘進機が掘削している掘削穴芯にずれが生じた場合、カッターヘッドを備えた先頭体の向きを調整することで掘削方向を調整している。これは、掘進機の先頭体を、本体に対して、任意の角度で傾けることで行う。具体的には、掘進機の本体内部に複数（好ましくは３本）の方向修正装置（ジャッキシリンダ）を備え、方向修正装置で先頭体を任意の角度に傾けている。しかしこの方向修正装置は、掘進機内のスペースの関係上、小型のものしかつけることができず、方向修正装置の支持ピンの破損が多い問題点がある。
【００１１】
また、先頭体と本体との間には伸縮管継手（ジャバラ）が用いられ、ジャバラにより先頭体と本体との間の継ぎ目からの泥土や泥水の浸入を防止するとともに、先頭体を支えている。しかし、先頭体を支持している伸縮管継手も、泥土や泥水などの圧力により、伸縮管継手が先頭体や本体の中に入り込み、噛み込んでしまうことで、伸縮管継手が破損してしまうことがある。
【００１２】
さらに、掘進機が掘削した掘削土は泥水に混入して搬送し、泥水処理機で土砂と泥水に分離後、泥水は再び切羽へと送られる。その際に、掘進機内部および発進立坑内の送泥管と排泥管の中途にそれぞれバイパス弁を取り付けている。このバイパス弁は、送泥管と排泥管との管路を一時的に継ぐ役割を担っている。たとえば掘進機による掘削が進み、推進管を繋ぐ作業を行う場合に、泥水が発進立坑側に流れてこないように、掘削面（地山）との縁を切るために送泥管と排泥管とをバイパスする。また、掘削時に、掘削土の取り込みが多い場合、バイパス弁を開閉することで、それを調整している。このバイパス弁には、一般的にはボールバルブが用いられている。
【００１３】
ボールバルブによるバイパス弁を形成するためには、送泥管と排泥管とを繋ぐ管（バイパス管）を設け、送泥管、排泥管、バイパス管のそれぞれにボールバルブを設置する必要がある（図１８参照）。従って、一つのバイパス弁のために、３つのボールバルブと、バイパス管とを新たに設けなければならない。部品が多くなることで故障頻度が高くなるとともに、掘進機自体を長くする必要があることから、掘進機の小型化の制約にもなっている。
【００１４】
このように従来の掘進機には複数の問題点があり、結果として故障頻度が高くなっていることから、故障頻度の低い掘進機が望まれている。
【００１５】
以上より、掘進機にとっては、掘削能力が高い一方、故障頻度が低い掘進機が求められている。
【００１６】
また、掘進機と接続する従来のジョイント部材においては、薬液や滑剤を輸送する流体管がジョイント部材と一体化されていない。そのため、薬液や滑剤を供給する流体管を、油圧管、動力線、信号用の電線と共に、ジョイント部材に沿って掘進機の先端部まで挿入しなければならなかった。この場合、これらの管や線どうしが絡まったり、一方が他方を圧迫したり、途中で折れ曲がったりヒビが入ったりする危険があった。特に、２種類以上の薬液・滑剤を同時に使用する際には、先端部まで２本以上の流体管を配置することが必要となるため、これらの危険は増大する。また、掘削作業においては、このような不具合が発生しないように、掘進機から発進立坑までの長距離の配線・配管の状態に常に気を付けていなければならず、作業効率の低下を招いている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで本発明者は上記課題に鑑み、省スペースであっても掘削能力の高い掘進機、そして、故障頻度の低い掘進機を発明した。また上記課題を解決し得るジョイント部材を掘進機に接続することで、その作業効率の低下を防止することが可能となる。
【００１８】
第１の発明は、地中を掘削する掘進機であって、前記掘進機は、本体と、先端に回転自在に支持されるカッターヘッドを備えた先頭体と、を備えており、前記先頭体には、前記カッターヘッドを回転させるためのモータ一体型減速機を有しており、前記本体には、前記本体内の送泥管および排泥管のバイパス弁を有しており、前記モータ一体型減速機は、後方にモータ部と前方に減速機部とを備え一体的に形成されており、前記モータ部は、モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、中空状のモータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、前記減速機部は、テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジと複数のギアを有する減速機構とを備えており、前記前部モータフランジは前記モータ部と共通しており、かつ前記クラッシャーコーンよりも内側に設けられ、前記減速機構における一部のギアが、前記モータシャフトの先端付近で接合しており、前記モータシャフトによる回転動力が、前記減速機構の各ギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させ、前記モータシャフトには、その内側に中空状のパイプが貫通しており、前記パイプは、その後端部が前記後部モータフランジに形成された貫通孔を介して、薬液または滑剤の流体管と連結しており、さらに、前記減速機フランジの中心付近に形成された開口部を介して、前記モータ一体型減速機と連動して回転駆動するカッターヘッドの内側から前記薬液または滑剤を射出させ、前記バイパス弁は、それぞれが送泥管と連結する少なくとも２つの送泥管用の管路と、それぞれが排泥管と連結する少なくとも２つの排泥管用の管路とを備える筐体と、回転弁と、駆動部とを備え、前記筐体内部には、前記回転弁が中心を軸として回転可能なバイパス空間が形成されており、前記駆動部が、前記回転弁を前記バイパス空間内で回転させることで、バイパス弁の開閉状態を制御し、前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記２つの送泥管用の管路、前記２つの排泥管用の管路が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管用の管路と前記排泥管用の管路とが、前記バイパス空間を介して連通しており、前記掘進機の本体はさらに、ジョイント部材と接合されており、前記ジョイント部材は、前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続し、前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管及び前記流体管は、前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、前記前部フランジ及び前記後部フランジは、貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキ又はヘッドキャップと接続することができる、掘進機である。
【００１９】
本発明のように構成することで、省スペースであっても掘削能力の高い掘進機、そして、故障頻度の低い掘進機が可能となる。また上述のジョイント部材を掘進機に接続することで、その作業効率の低下を防止することが可能となる。
【００２０】
第２の発明は、地中を掘削する掘進機であって、前記掘進機は、本体と、先端に回転自在に支持されるカッターヘッドを備えた先頭体と、を備えており、前記本体の外側面における前記先頭体と本体との継ぎ目付近には、溝部を有するフリーリングを外周方向に周設し、前記フリーリングの溝部に、前記先頭体の内径と同一またはほぼ同一の大きさであるＯリングを外接させて備える、掘進機である。
【００２１】
本体と先頭体との継ぎ目は、従来は伸縮管継手が用いられていたがその破損が多かった問題点を解決することができる。また本体と先頭体との間を、Ｏリングのみで継ぎ手として構成するのではなく、さらにフリーリングをも設けることで、より先頭体の傾きの柔軟度を高めることができる。
【００２２】
上述の発明において、前記フリーリングは、前記掘進機の本体の外側面に設けた溝部に緩嵌で周設されている、掘進機のように構成することもできる。
【００２３】
フリーリングを本体に周設するさいには、密嵌ではなく緩嵌とすることで、さらにその柔軟度を高めることが可能となる。
【００２４】
本発明の掘進機で備えるモータ一体型減速機は以下のように構成することができる。すなわち、地中を掘削する掘進機で用いるモータ一体型減速機であって、前記モータ一体型減速機は、後方にモータ部と前方に減速機部とを備え一体的に形成されており、前記モータ部は、モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、モータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、前記減速機部は、テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジと複数のギアを有する減速機構とを備えており、前記前部モータフランジは前記モータ部と共通しており、かつ前記クラッシャーコーンよりも内側に設けられ、前記減速機構における一部のギアが、前記モータシャフトの先端付近で接合しており、前記モータシャフトによる回転動力が、前記減速機構の各ギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させる、掘進機で用いるモータ一体型減速機のように構成することができる。
【００２５】
このようにモータ一体型減速機を構成することで、モータによる動力を、より直接的に減速機に伝えることができる。それと同時にモータと減速機とを一体的に構成することができるので、小型化が実現できる。これによって、小型でも大出力の減速機を実現できる。
【００２６】
上述のモータ一体型減速機は、以下のように構成することもできる。すなわち、前記減速機部は、前記モータシャフトの先端付近に備えられ、中心がモータシャフトと接合しているピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛合する複数のドライブギアと、前記ドライブギアの中心で接合するクランクシャフトと、前記クランクシャフトと連動するサイクロイドギアと、前記サイクロイドギアの外周付近に取り付けられた円周上に配置され、前記クラッシャーコーンと接合する複数のピンギアと、により減速機構が形成されており、前記モータシャフトによる回転動力が、前記ピニオンギア、ドライブギア、クランクシャフト、サイクロイドギアを介してピンギアに伝わることで、前記クラッシャーコーンおよび前記減速機フランジが、前記モータシャフトを軸として回転駆動する、掘進機で用いるモータ一体型減速機のように構成することができる。
【００２７】
本発明のような減速機の構造とすることによって、クラッシャーコーンの内部に減速機構が効率的に収まることとなる。
【００２８】
本発明の掘進機で備えるモータ一体型減速機は以下のように構成することもできる。すなわち、地中を掘削する掘進機で用いるモータ一体型減速機であって、前記モータ一体型減速機は、後方にモータ部と前方に減速機部とを有しており、前記モータ部は、モータケーシングと前部モータフランジと後部モータフランジとにより形成され、中空状のモータシャフトが、前記前部モータフランジの中心付近に形成された貫通孔を貫通して取り付けられていることで、前記モータ部および前記減速機部の中心付近を連通しており、前記減速機部は、テーパ状のクラッシャーコーンと前記前部モータフランジと減速機フランジとにより形成され、前記モータシャフトの先端付近に備えられたギアを用いることで、前記クラッシャーコーンを、前記モータシャフトを軸として回転駆動させ、前記モータシャフトには、その内側に複数の中空状のパイプが貫通しており、前記各パイプは、その後端部が前記後部モータフランジに形成された貫通孔を介して、薬液または滑剤の流体管とそれぞれ連結しており、さらに、前記減速機フランジの中心付近に形成された開口部を介して、前記モータ一体型減速機と連動して回転駆動するカッターヘッドの内側から、パイプごとに異なる前記薬液または滑剤を前記カッターヘッドの内側から射出させる、掘進機で用いるモータ一体型減速機のように構成することもできる。
【００２９】
従来、薬液や滑剤を射出するための射出管は、掘進機１の外側に配管されている。そのため、薬液や滑剤がビットまで届かないこともなる。しかし本発明のように構成することで、射出管をカッターヘッドの中心付近に備えることが可能となる。これによって、薬液や滑剤がビットまで確実に届くようになる。
【００３４】
推進工法における送泥管および排泥管で用いるバイパス弁としては、以下のように構成することができる。すなわち、推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁であって、前記バイパス弁は、それぞれが送泥管と連結する少なくとも２つの送泥管用の管路と、それぞれが排泥管と連結する少なくとも２つの排泥管用の管路とを備える筐体と、回転弁と、平ギアと、前記平ギアと噛合するラックギアを備えるラックシリンダと、を備え、前記筐体内部には、前記回転弁の中心を軸として回転可能なバイパス空間が形成されており、前記平ギアは、前記筐体の外面における前記バイパス空間に対応する位置に設けられ、その中心軸部が前記筐体の外面を貫通して前記回転弁と接合しており、掘進機の操作盤からの操作指示により、前記ラックギアが、前記ラックシリンダの内壁に沿って移動することで、前記ラックギアと噛合する前記平ギアが回転し、前記平ギアの中心軸の回転により、前記回転弁が前記バイパス空間で回転して、前記バイパス弁の開閉状態を制御し、前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記２つの送泥管用の管路、前記２つの排泥管用の管路が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管用の管路と前記排泥管用の管路とが、前記バイパス空間を介して連通している、推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁のように構成することができる。
【００３５】
本発明のように構成することで、本発明のバイパス弁１つで、従来のボールバルブ３つとバイパス管１つによるバイパス弁を代替することが可能となる。これによりバイパス弁の耐久性の向上と、省スペース化を実現することができ、掘進機の小型化にも繋がる。
【００３６】
推進工法における送泥管および排泥管で用いるバイパス弁としては、以下のように構成することもできる。すなわち、推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁であって、前記バイパス弁は、前記バイパス弁の前後においてそれぞれ送泥管および排泥管と連結しており、筐体内部の円柱形状に形成されたバイパス空間に設置される回転弁と、前記回転弁と接合する平ギアと、前記平ギアと噛合するラックギアと、を備え、掘進機の操作盤からの操作指示により、前記ラックギアが移動することで、前記ラックギアと噛合する前記平ギアが回転し、前記平ギアと接合する前記回転弁が前記バイパス空間で回転して、前記バイパス弁の開閉状態を制御し、前記バイパス弁が開いている状態の場合には、前記バイパス弁の前後に連結される送泥管同士、排泥管同士が、それぞれ前記バイパス空間を介して連通しており、前記バイパス弁が閉じている状態の場合には、前記送泥管と前記排泥管とが、前記バイパス空間を介して連通している、推進工法で用いる送泥管および排泥管のバイパス弁のように構成することもできる。
【００３８】
本発明の掘進機に取り付けるジョイント部材は、以下のように構成することができる。すなわち、前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、前記前部フランジおよび前記後部フランジは、貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、前記ジョイント部材は、さらに、下方または斜め下方に突出するキャスターおよび滑り止めのうちいずれかまたは両方を備える、ジョイント部材のように構成することができる。
【００３９】
本発明のように構成することで、薬液及び滑剤は、ジョイント部材と一体化された流体管を通って掘進機まで輸送されることになる。このため、薬液及び滑剤を供給する流体ラインが、油圧管、動力線、信号用の電線と絡まったり、互いを圧迫したり、途中で折れ曲がったりヒビが入ったりする危険がなくなる。なお、流体管を含むジョイント部材は、一般的には鉄鋼を材料とすることが望ましいが、限定されるわけではない。固定具は、ボルト、ナット、ブロック、ピン、連結フック等であり得る。連結部は、孔、溝等であり得る。
【００４１】
また、本発明のように構成することで、推進管の中にジョイント部材を入れる時、および、推進管からジョイント部材を出す時に、キャスターの車輪が転がるため、ジョイント部材が推進管の内側を傷つけることを防止することができる。また、ジョイント部材を推進管の中に入れた状態にして発進立坑に降下させる際に、仮に推進管が傾いてしまった場合であっても、前記滑り止めと推進管内部の摩擦により、推進管からジョイント部材が滑り出てしまう危険が減少する。また、推進管の大きさに応じてキャスター及び滑り止めの脚の長さを調整可能にすることで、同一のジョイント部材を異なる大きさの推進管に用いることができる。
【００４２】
本発明の掘進機に取り付けるジョイント部材は、以下のように構成することもできる。すなわち、前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管と固定用板とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、前記前部フランジおよび前記後部フランジは、貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、前記固定用板は、前記後部フランジの前方の左右両側に設け、その固定用板と、前記掘進機を推進させる推進ジャッキに設けた溝部との間に固定具を嵌合することで、ローリングの発生を防止する、ジョイント部材のように構成することもできる。
【００４３】
本発明のように構成することで、前記ジョイント部材と前記推進ジャッキを、特に軸の周りに回転する方向のねじれ応力に対して、強固に接続することができる。
【００４４】
本発明の掘進機に取り付けるジョイント部材は、以下のように構成することもできる。すなわち、前部フランジと後部フランジと中心管と送泥管と排泥管と流体管と補強板とを備え、推進管内に挿入可能な外形を有し、掘進機から推進ジャッキまで順次接続するジョイント部材であって、前記ジョイント部材の軸方向に配設される前記中心管、前記送泥管、前記排泥管および前記流体管は、前方の端部が前記前部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の後部側に開口された状態でそれぞれ固着され、後方の端部が前記後部フランジの中心開口部、送泥開口部、排泥開口部及び流体開口部の前部側に開口された状態でそれぞれ固着され、前記前部フランジおよび前記後部フランジは、貫通孔である前記中心開口部と前記送泥開口部と前記排泥開口部と前記流体開口部とを有する半径方向に広がる垂直面と、固定具を着脱可能に取り付けることができる連結部とを備え、前記連結部によって前記掘進機、他のジョイント部材、推進ジャッキまたはヘッドキャップと接続することができ、前記補強板は、前記前部フランジおよび前記後部フランジと溶接により固着しており、かつ、前記中心管、送泥管、排泥管及び流体管のうち１本以上と溶接により固着している、ジョイント部材のように構成することもできる。
【００４５】
本発明のように構成することで、ジョイント部材の強度を増加させ、ローリングを防止することができる。
【００４６】
上述のジョイント部材は、以下のように構成することもできる。すなわち、前記ジョイント部材の中心軸から外側に向かって突出する保護部材を備える、ジョイント部材のように構成することもできる。
【００４７】
本発明のように構成することで、ジョイント部材が回転して横に倒れてしまった場合にも、前記保護部材が推進管の内側に接触するため、ジョイント部材の側面等が推進管の内面を傷つけてしまうことを防止することができる。また、推進管の大きさに応じて保護部材の突出長さを調整可能にすることで、同一のジョイント部材を異なる大きさの推進管に用いることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の掘進機を用いることにより、省スペースであっても掘削能力の高い掘進機を構成することができる。また、従来よりも故障頻度の低い掘進機を構成することができる。また本発明のジョイント部材を掘進機に接続することで、その作業効率の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】推進工法による掘進機を用いた地中の掘削の全体の外観図である。
【図２】掘進機の外観斜視図である。
【図３】掘進機とジョイント部材とを接続した状態の縦断面図である。
【図４】掘進機で用いるモータ一体型減速機の縦断面図である。
【図５】モータ一体型減速機のパイプから薬液や滑剤が射出される状態を模式的に示す縦断面図である。
【図６】方向修正装置を模式的に示す図である。
【図７】方向修正装置とＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】方向修正装置により先頭体が傾けられた状態を模式的に示す図である。
【図９】フリーリングとＯリングを模式的に示す図である。
【図１０】フリーリングとＯリングとを設けた部分の拡大図である。
【図１１】従来の方向修正装置を模式的に示す図である。
【図１２】掘進機内における送泥管・排泥管を示す図である。
【図１３】バイパス弁を模式的に示す図である。
【図１４】バイパス弁が閉まった状態を模式的に示す図である。
【図１５】バイパス弁が開いた状態を模式的に示す図である。
【図１６】ラックシリンダが１本の場合を模式的に示す図である。
【図１７】ラックシリンダが１本の場合に、バイパス弁の開閉状態と送泥水、排泥水の流れを模式的に示したものである。
【図１８】従来のバイパス弁を模式的に示す図である。
【図１９】ジョイント部材を模式的に示す図である。
【図２０】ジョイント部材を模式的に示す図である。
【図２１】ジョイント部材のＡ−Ａ線の切断端面図、正面からの透視図である。
【図２２】脚部およびキャスターを模式的に示す図である。
【図２３】ピンおよび抜け防止用留めピンを模式的に示す図である。
【図２４】脚部を模式的に示す図である。
【図２５】ジョイント部材を用いて掘進機で掘削を行う場合を模式的に示す図である。
【図２６】掘進機および本体の後部にあるバックアップ管を模式的に示す図である。
【図２７】ヘッドキャップを模式的に示す図である。
【図２８】送排泥管スリーブ、流体管スリーブを模式的に示す図である。
【図２９】推進ジャッキを模式的に示す図である。
【図３０】推進ジャッキにジョイント部材を固定する場合を模式的に示す図である。
【図３１】ブロックを模式的に示す図である。
【図３２】ジョイント部材の異なる実施態様を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の掘進機１を図面を用いて説明する。図１は本発明の掘進機１を用いた推進工法による掘削の全体の外観図である。図２は本発明の掘進機１の外観の斜視図である。なお以下の説明では推進工法として泥水式の場合を説明するが、泥水式以外の場合であっても適用できるものもある。ほかの推進工法としては、たとえば泥土式があり、これ以外にも任意の方式に用いてもよい。
【００５１】
掘進機１は、その後端部において後述するジョイント部材８と接続する。これを模式的に示すのが図３である。また推進管９が複数埋設されている場合には進行方向側の推進管９に載置されているジョイント部材８の後端部のフランジと新たに埋設される推進管９に載置されているジョイント部材８の先端部のフランジとが互いに接続されることで連結している。
【００５２】
ジョイント部材８は推進管９内に載置される集合管であって、ジョイント部材８の送泥管７３、排泥管７４は、掘進機１内の送泥管７１や排泥管７２、発進立坑１１内の送泥管７５や排泥管７６とヘッドキャップ２７を介して接続している。また複数の推進管９が埋設されている場合には、ほかのジョイント部材８の送泥管７３や排泥管７４などと接続している。ジョイント部材８については後述する。
【００５３】
掘進機１が掘削を行うことで、そこに推進管９が埋設されていく。推進管９には、たとえばコンクリート管、レジン管、ヒューム管、鋼製さや管、合成管などさまざまなものがあり、これらに限定されるものではなく、その目的に応じてさまざまな管を利用することができる。
【００５４】
掘進機１は、発進立坑１１の送泥管７５、発進立坑１１のバイパス弁６、ジョイント部材８の送泥管７３、掘進機１の送泥管７１などを介して、泥水を掘進機１の内部に取り込む。そして掘進機１は、カッタービット３２が掘削した掘削土をその泥水に混入させる。掘削土を混入した泥水は、掘進機１の排泥管７２、ジョイント部材８の排泥管７４を介して、発進立坑１１の排泥管７６に送られる。そして掘削土が混入した泥水は、発進立坑１１の排泥管７６から発進立坑１１に設けられたバイパス弁６を介して、排泥ポンプ１６により泥水処理機１４に送られる。泥水処理機１４では掘削土と泥水との分離処理がなされる。この分離処理後、送泥ポンプ１５により、再び泥水が、発進立坑１１の送泥管７５、発進立坑１１のバイパス弁６、ジョイント部材８の送泥管７３を介して掘進機１の送泥管７１に送られ、泥水に掘削土が混入される。これを繰り返すことで掘削土の排出を行う。
【００５５】
なお上述の掘削処理は概要であり、発進立坑１１の送泥管７５、排泥管７６、流体管などとジョイント部材８との間ではヘッドキャップ２７などを用いているので、それらも介している。これらについては後述する。
【００５６】
掘進機１は、先頭体３と本体２とを少なくとも有している。本体２は先頭体３を支持するための方向修正装置５やモータ一体型減速機４などを格納している前部と、バックアップ管である後部とが分離可能に連結して構成されていることが好ましいがそれに限定されない。たとえばバックアップ管が存在しなくても良い。本体２の前部と後部（バックアップ管）は、その内部に送泥管７１、排泥管７２、流体管２５などを備えている。また後部のバックアップ管は、その後端部に上述のジョイント部材８と接合するための後部フランジ２６を有している。
【００５７】
先頭体３の前端部には、地盤を掘削するための複数のビット３２を有するカッターヘッド３１を備えている。このカッターヘッド３１は、モータと一体になった減速機（モータ一体型減速機４（後述））により回転駆動し、カッターヘッド３１における複数のビット３２により地盤を掘削する。また、油圧ユニット１５が油圧管１５０を通じて推進ジャッキ１０に動力を与えることで、推進ジャッキ１０が掘進機１または推進管９を後方から押圧し、推進管９を逐次、継ぎ足しながら地中に推進管９を埋設していく。なお掘進機１や推進管９を地中に埋設する際の発進立坑１１における発進坑１８には泥水などが発進立坑１１に流れ込まないように、止水処理が行われていることが好ましい。
【００５８】
また、掘削する地盤の種類などに応じてカッターヘッド３１の交換は可能であり、任意の構造のカッターヘッド３１を用いることができる。
【００５９】
まずモータ一体型減速機４について説明する。先頭体３にはカッターヘッド３１を回転駆動させるためのモータ一体型減速機４を備えている。モータ一体型減速機４の一例を図４に示す。図４（ａ）は縦断面図であり、図４（ｂ）はＡ−Ａ線における断面図である。
【００６０】
モータ一体型減速機４は、モータ部４１と減速機部４２とを有する。モータ部４１は、モータケーシング４１０とモータフランジ４１１とによりモータ部４１の外形を形成している。なおモータそのものは通常のモータと同様のものを用いることができる。モータシャフト４１２は中空状であって、モータ部４１の中心付近に取り付けられている。そしてモータシャフト４１２内には中空状のパイプ４３が、モータシャフト４１２を貫通して取り付けられている。パイプ４３の後端部は、モータ部４１の後端部を形成する後部モータフランジ４１１に設けられた貫通孔を介して、後述する流体管４６と連通している。なお、この中空状のパイプ４３にはさらに小径の中空状のパイプ４３’（図示せず）が貫通し、後部モータフランジ４１１の貫通孔を介して、上記とは異なる流体管４６と連通していても良い。
【００６１】
パイプ４３の後端部では、パイプ４３に薬液や滑剤などを注入するための流体管４６と連通している。この流体管４６からパイプ４３内部に薬液や滑剤などが注入されることで、パイプ４３と連結しているカッターヘッド３１内の射出管３３を介して、射出管３３の射出口３３１からカッターヘッド３１のビット３２に対して、薬液や滑剤などが送り込まれる。
【００６２】
薬液は地盤改良や止水のために用いられる液体であり、滑剤は、推進管９の外周抵抗による掘進機１の推力低減を防止するために用いられる液体である。
【００６３】
モータシャフト４１２内に２つ以上のパイプ４３が挿通されている場合には、パイプ４３に対応する数の流体管４６を設け、それぞれ異なる薬液や滑剤が送り込めるようにするとよい。図５ではモータシャフト４１２の内径よりも小口径のパイプ４３（外パイプ）に、さらに外パイプ４３の内径よりも小口径のパイプ４３’（内パイプ）が挿通されている場合であって、外パイプ用の流体管４６１、内パイプ用の流体管４６２から、それぞれのパイプ４３、４３’に薬液や滑剤が送り込めるように構成されている場合を示している。
【００６４】
モータ部４１の前端部を形成する前部モータフランジ４１１は、減速機部４２の支持ボディを兼ねる。従って減速機部４２は、クラッシャーコーン４２６と前部モータフランジ４１１と減速機フランジ４２７とにより外形が形成されている。クラッシャーコーン４２６は、後方よりも前方の直径が短いテーパ状（略円錐台）をしており、その内部に減速機構を構成する各ギアを備えている。なおクラッシャーコーン４２６は偏心であるとよいがそれに限定されるものではない。
【００６５】
またクラッシャーコーン４２６内部の前方に減速機を構成する各ギアを、後方には前部モータフランジ４１１が配置されており、前部モータフランジ４１１は、減速機部４２の支持ボディとして機能している。前部モータフランジ４１１の中心付近は貫通孔が設けられており、そこにモータシャフト４１２およびその内部にあるパイプ４３（場合によってはパイプ４３’も。以下同様）が貫通するように構成されている。またモータシャフト４１２およびその内部にあるパイプ４３は減速機部４２の中心付近を貫通するように取り付けられている。さらにモータシャフト４１２およびパイプ４３は、減速機フランジ４２７に設けられた開口部４３１を貫通し、減速機フランジ４２７の先端部付近まで配置されている。
【００６６】
減速機フランジ４２７の開口部４３１を通るパイプ４３は、カッターヘッド３１に設けられた中空状の射出管３３と連結しており、パイプ４３から流入した薬液や滑剤などが射出管３３を通り、射出口３３１から射出されることで、ビット３２付近に薬液や滑剤などを射出することが可能となる。図５は、パイプ４３から薬液や滑剤などが送り込まれる状態を模式的に示した縦断面図である。流体管４６は、後述するジョイント部材８の薬液や滑材などを送り込むための流体管８２と連結しており、それらから流体管４６に対して、薬液や滑剤などが送り込まれる。
【００６７】
なお上述の説明では、モータシャフト４１２にパイプ４３が挿通されている場合を示したが、モータシャフト４１２が中空状ではなく、通常のモータシャフト（中実状のモータシャフト）や、先端部および後端部が貫通していない中空状のモータシャフト（中空ではあるが、先端部および後端部が塞がっているモータシャフト）であっても良い。この場合、モータシャフト４１２はモータ部４１の中心付近に取り付けられている。一方、パイプ４３、カッタービット３１における射出管３３やその開口部３３１などを設けず、掘進機１における本体２の流体管４６を介して、薬液や滑剤などを射出すればよい。
【００６８】
すなわち、モータ一体型減速機４が位置する付近の本体２の外筒部分の一部に、流体管４６の外径と同一またはほぼ同一の大きさの孔部を設け、その孔部に流体管４６を挿通する。そして本体２の孔部に挿通した流体管４６を、本体２の外側面に沿って先頭体３の方向に向けて屈曲させる。そうすると、流体管４６は、本体２の外側面に沿って、先頭体３の方向に配設されることとなる。そして流体管４６の開口部から、薬液や滑剤を射出させる。これによって、薬液や滑剤がカッタービット３１に対して射出される。
【００６９】
減速機部４２の減速機構としては、ＲＶ減速機が用いられることが好ましいが、これに限定されるものではない。具体的には、モータ部４１および減速機部４２の中心付近を貫通するモータシャフト４１２の先端部付近にピニオンギア４２１が取り付けられている。ピニオンギア４２１は、好ましくは等間隔（例えば１２０度間隔）に配置された３つのドライブギア４２２と噛合しており、各ドライブギア４２２の中心はクランクシャフト４２３と接合している。またドライブギア４２２の後方には、クランクシャフト４２３と連動するようにサイクロイドギア４２４が取り付けられており、さらにそのサイクロイドギア４２４の外周付近には、複数のピンギア４２５が円周状に配置されている。サイクロイドギア４２４の外周付近に配置されたピンギア４２５の一部は、サイクロイドギア４２４と噛合している。またピンギア４２５は、減速機部４２の側面外殻を形成するクラッシャーコーン４２６と接合しており、クラッシャーコーン４２６は、減速機フランジ４２７と接合している。
【００７０】
以上のような構成によって、モータ部４１における動力は、モータシャフト４１２からピニオンギア４２１に伝達され、それがドライブギア４２２、クランクシャフト４２３、サイクロイドギア４２４に伝達される。そしてさらにサイクロイドギア４２４と噛合するピンギア４２５によって、クラッシャーコーン４２６に動力が伝達されることで、クラッシャーコーン４２６および減速機フランジ４２７がモータシャフト４１２を軸として回転することとなる。
【００７１】
また、減速機フランジ４２７は、カッターヘッド３１の後端部において、カッターヘッド３１とボルトなどにより螺合している。これにより、減速機フランジ４２７の回転に伴い、カッターヘッド３１も回転する。これによって、カッターヘッド３１のビット３２が掘削を行うこととなる。カッターヘッド３１のビット３２が掘削した土砂は、カッターヘッド３１を介して、カッターヘッド３１の内部に取り込まれる。取り込まれた土砂は、クラッシャーコーン４２６が偏心テーパ状であることから、さらに細かく二次破砕を行い、細かく砕かれた状態で排泥管７２を介して、掘進機１の外部に排出される。なお減速機フランジ４２７とカッターヘッド３１との接合方法は、ボルトによる螺合以外であってもよいが、ボルトの場合、地盤に応じてカッターヘッド３１の交換が可能となるので好ましい。
【００７２】
本発明のモータ一体型減速機４では、前部の減速機部４２のクラッシャーコーン４２６がモーターシャフトを軸として回転する一方、モータ部４１自体は回転しない。そうすると、回転する外殻と回転しない外殻との間には間隙が生じ、そこから泥土や泥水が入り込んでしまう。そのため、回転する外殻と回転しない外殻との間隙にはメカニカルシール４５を備える構成とする。
【００７３】
またカッターヘッド３１が掘削を行う際に、大きなスラスト荷重が発生する。そのため、スラストベアリング４４（スラスト軸受）をクラッシャーコーン４２６内の円周方向に配設することで、そのスラスト荷重を受ける構成とする。
【００７４】
次に方向修正装置５について説明する。掘進機１の本体２の中心付近は中空状になっている。そしてモータよりも後方の中心付近に、発進立坑１１のベース面に設置された台に載置されたレーザトランシット１０３から照射されるレーザ光を受光する受光部（レーザターゲット２１）を備えている。レーザトランシット１０３から照射されるレーザ光をレーザターゲット２１で受光することによって、掘進機１の進行方向を確認することができる。なお受光状態をターゲットカメラと呼ばれる撮像装置で撮像し、その画像により掘進機１の進行方向を確認してもよい。
【００７５】
レーザターゲット２１でレーザ光を受光した情報や画像は、通信線１３０などを介して操作盤１３に送られ、操作盤１３で進行方向を担当者が確認し、進行方向を制御することができる。たとえば操作盤１３で、先頭体３を傾ける方向の制御指示（たとえば先頭体３を傾ける角度、その角度で移動する距離などの情報）を入力すると、その制御指示が通信線１３０を介して、操作盤１３から本体に送信されることで、当該制御指示に基づいて、方向修正装置５が先頭体３を傾ける制御を行う。
【００７６】
上述のように、先頭体３にはカッターヘッド３１を回転駆動させるためのモータ一体型減速機４を備えている。そしてこの先頭体３を支持しているのが、方向修正装置５、フリーリング５６とＯリング５７である。
【００７７】
掘進機１の本体２と先頭体３とは分離可能である。そして掘進機１の先頭体３は、本体２の内側に設けられた方向修正装置５、フリーリング５６およびＯリング５７で首振り自在に支持されている。この方向修正装置５は、本体２の内側面の円周方向に沿って複数配置されていることがよく、好ましくは等間隔で３つの方向修正装置５により先頭体３を支持している。これを模式的に示すのが図７である。この方向修正装置５を駆動させることで、先頭体３のモータ一体型減速機４およびカッターヘッド３１を任意の角度に向けることができ、掘削方向の修正を行うことができる。図６に方向修正装置５の拡大図を示す。
【００７８】
図６（ａ）は方向修正装置５の縦断面図であり、図６（ｂ）は方向修正装置５を後方からみた背面図であり、図６（ｃ）は方向修正装置５を前方からみた正面図である。図６（ｄ）は方向修正装置５の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００７９】
方向修正装置５は、ジャッキシリンダ５１とジョイント５４とを有しており、ジャッキシリンダ５１は本体２に、ジョイント５４は先頭体３に設置されている。
【００８０】
掘進機１の先頭体３は、本体２に設けられた方向修正装置５におけるシリンダロッド５３を、先頭体３のジョイント５４の軸受５４１で受けることで支持されている。
【００８１】
方向修正装置５は、本体２の先端付近の内側面、先頭体３の後端付近に設置されており、好ましくは本体２の内側面の円周上に等間隔（たとえば１２０度の間隔）に複数（たとえば３つ）設置されている。
【００８２】
方向修正装置５の支持台５２は、本体２の先端付近の内側面にボルトや溶接などにより設置されている。この支持台５２に設けられた貫通孔と、ジャッキシリンダ５１の貫通孔とに軸５１１を挿通することで、軸５１１を中心にジャッキシリンダ５１が少なくとも上下方向に回転駆動可能である。ジャッキシリンダ５１は好ましくは円筒形状であるが、それ以外の形状であってもよい。
【００８３】
ジャッキシリンダ５１の前端部には、シリンダロッド５３が備えられている。従って、ジャッキシリンダ５１を上下方向に駆動させることで、ジャッキシリンダ５１の前端部にあるシリンダロッド５３を上下方向に向けることができる。なお、場合によっては、ジャッキシリンダ５１を上下方向のほか、左右方向、あるいは任意の方向に駆動可能としてもよい。この場合、軸５１１は図６（ａ）のように横側からではなく、縦側など任意の方向から挿通されていればよい。また軸５１１を貫通孔に一方向に通すのではなく、任意の形状（例えば球体状）の軸５１１を用いることができる。シリンダロッド５３の先端部５３１は、球体または略球体状（以下、本明細書では単に「球体」と記載するが、略球体も含まれる）に成形されている。
【００８４】
ジャッキシリンダ５１の前端部（縦断面に対して垂直方向の面）には、シリンダロッド５３を挿入するための孔が設けられており、その孔にシリンダロッド５３が挿入されている。これによって、ジャッキシリンダ５１内に備えられた油圧ジャッキなどによって、シリンダロッド５３を軸方向（掘進機１の進行方向）に対して前後に駆動させることができる。すなわちシリンダロッド５３をジャッキシリンダ５１に対して軸方向に前後に駆動させることで、シリンダロッド５３が露出している長さを調節することができる。これによってシリンダロッド５３の露出部の長さが伸縮されることとなる。
【００８５】
なお支持台５２は、通常状態（先頭体３に傾きがない状態）において、シリンダロッド５３の先端部５３１の球体が本体２の先端部付近から若干、突出する程度の位置に設置されることが好ましい。
【００８６】
ジョイント５４は、本体２に設置されたシリンダロッド５３の先端部５３１の球体を受ける向きで設置されており、先頭体３の後端部付近にボルト５５により螺合されている。なおボルト５５以外の方法でジョイント５４が先頭体３に固定されていてもよい。
【００８７】
ジョイント５４の内面は凹面５４１（球面または略球面。以下同様）になっており、シリンダロッド５３の先端部５３１の球体を嵌合することができる大きさの滑り軸受５４１となっている。つまりシリンダロッド５３の先端部５３１の球体の半径と、ジョイント５４の内側（軸受）の凹面５４１における半径とは同一（またはほぼ同一）となる。ジョイント５４は、上下方向または左右方向、あるいは掘進機１の進行方向に対して前後方向に２分割または所定数に分割され、一つのジョイント５４の内側（軸受）の面のうち、シリンダロッド５３と接する面は半球面となっている。そして上下、左右または前後のジョイント５４によってシリンダロッド５３の先端部５３１の球体を挟み込み固定する。これによって、シリンダロッド５３の先端部５３１の球体をジョイント５４の内面の凹面５４１で受けることができる。そして、ジャッキシリンダ５１がシリンダロッド５３を任意の方向に向けた場合に、滑らかに軸受けすることとなる。
【００８８】
図８に先頭体３が方向修正装置５によって傾けられた場合を模式的に示す図である。先頭体３は、好ましくは３つの方向修正装置５によって傾けられるが、この場合、各方向修正装置５は、操作盤１３などからの先頭体３を傾ける方向の制御指示に基づいて、それぞれ、シリンダロッド５３を伸縮させ、あるいはジャッキシリンダ５１を上下させることによって、先頭体３を傾ける。この際に、どのような角度に傾けられても、シリンダロッド５３の先端部５３１が球体であり、それを受けるジョイント５４の内側が凹面５４１であることから、滑らかに軸受けを行うことができる。
【００８９】
なお耐久性の観点から方向修正装置５は鉄鋼製であることが好ましいが、それに限定されるものではなく、いかなる素材であってもよい。
【００９０】
従来の方向修正装置５８を図１１に示す。図１１（ａ）は従来の方向修正装置５８を掘進機１に備えた場合の縦断面を模式的に示す図であり、図１１（ｂ）は従来の方向修正装置５８の係止状態をわかりやすく示した図である。
【００９１】
図１１に示すように、従来の方向修正装置５８では、支持台に首振り自在に取り付けられたジャッキシリンダ５８１の前面先端部にシリンダロッド５８２が備えられている。シリンダロッド５８２の先端部５８３には、支持ピン５８４を挿通するための貫通孔が設けられている。また先頭体３の後端部にはジョイント５８５が取り付けられており、シリンダロッド５８２の先端部５８３の貫通孔と同一の大きさの貫通孔が設けられている。そしてジョイント５８５の貫通孔に適合する位置に、シリンダロッド５８２の先端部５８３の貫通孔を合わせ、そこに支持ピン５８４を挿通することで、ジャッキシリンダ５８１（シリンダロッド５８２）とジョイント５８５とを接合している。そのため、支持ピン５８４を支点として先頭体３を傾けることができる。
【００９２】
シリンダロッド５８２の先端部５８３は支持ピン５８４でジョイント５８５に固定しているため、平面で負荷を受けていることとなる。そのため先頭体３を傾けた場合に、支持ピン５８４に上下方向以外の負荷が発生する。また、上述のように、特に、掘進機１を発進した発進立坑１１に戻す場合には（掘進機１を後退させる場合には）、掘進機１や推進管９の外周抵抗、引っかかりなどが発生することから、大きな負荷が支持ピン５８４にかかることによって、支持ピン５８４が破損することがあった。
【００９３】
しかし本発明の方向修正装置５では、シリンダロッド５３の先端部５３１およびジョイント５４の凹面５４１はともに球面であることから、先頭体３が傾けられた場合の上下方向以外の負荷に対しても強い構造となる。また、シリンダロッド５３の先端部５３１の球体およびジョイント５４の凹面５４１は、シリンダロッド５３よりも大きく形成されていることから、従来の方向修正装置５８における支持ピン５８４よりも大きな面で負荷を受けることができる。従って、従来の方向修正装置５８よりも大きな負荷に耐えられることとなる。
【００９４】
また本体２と先頭体３との継ぎ目では、本体２の先端付近の外側面の直径は、先頭体３の後端付近の内側面の直径より若干、小さくなっている。これは、先頭体３が方向修正装置５で首振り自在に支持されており、先頭体３の方向を調整することができるようにするためである（本体２の先端付近は、先頭体３の後端の内側に位置する）。そのため、先頭体３と本体２との間の継ぎ目から、そのままでは泥土や泥水などが浸入する。それを従来は、本体２と先頭体３との間に伸縮管継手５９を用いることで防止している。
【００９５】
そこで本発明の掘進機１では、伸縮管継手５９に代えて、フリーリング５６とＯリング５７とにより同様の技術的効果を発揮する構成とする。図９にフリーリング５６とＯリング５７とを模式的に示す。
【００９６】
本体２の外側面における先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に、断面が凹字状のフリーリング５６を円周方向に配設する。なおこの際に、フリーリング５６の溝部に、Ｏリング５７が外接するように取り付ける。また、Ｏリング５７はフリーリング５６の溝部から突設させる大きさとする。つまりＯリング５７の断面の直径は、フリーリング５６の溝部の深さよりも大きくなる。また、溝部に密嵌する大きさ（Ｏリング５７がフリーリング５６の溝部に密着して嵌る大きさ）とすることが好ましい。しかしそれに限定されず、緩嵌であってもよい。
【００９７】
なおフリーリング５６は、本体２の外側面において、先頭体３と本体２との継ぎ目の位置付近に周設されるが、その外側面には溝部２２が形成され、そこにフリーリング５６が周設されることが好ましい。この場合、外側面の溝部２２にフリーリング５６が密嵌（溝部２２にフリーリング５６が密着して嵌合している）していても良いし、溝部２２の底面とフリーリング５６との間に間隙がある緩嵌（溝部２２とフリーリング５６との間に若干の（あるいはわずかな）間隙があり、本体２の外側面の溝部２２の側面に沿って、フリーリング５６が上下方向に移動可能に嵌合している）であってもよい。この間隙により、フリーリング５６が溝部２２の側面に沿って上下方向に移動可能となる。そして、フリーリング５６が本体２の外側面の溝部２２において若干、上下方向に移動することができるので、先頭体３の動きが大きくなっても吸収することができる。なお、緩嵌である場合には、その溝部２２の周辺付近（例えば溝部２２の、本体２の後端部よりの側面（図１０の位置など）にシーリング２３を施すことが好ましい。これは、溝部２２を介した泥水等の進入を防止するためである。
【００９８】
なお本体２の外側面の溝部２２の深さｄは、フリーリング５６にＯリング５７を嵌合した場合の高さｈ（フリーリング５６の底面の厚さとＯリング５７の断面の直径との合計）と同じまたはそれよりも浅いことが好ましい。これを模式的に示すのが図１０である。なお図１０は、フリーリング５６が周設される位置の２箇所の本体２の外側面付近をそれぞれ拡大した図である。図１０の上方に位置するフリーリング５６とＯリング５７とは、本体２の断面の中心に対して１８０度の位置関係にある２箇所である。従って、図１０の上方と図１０の下方とでは、本体２の断面を円周とした場合、その直径と円周とが接する２点における本体２の外側面付近の拡大図である。
【００９９】
またフリーリング５６の直径（内径）をＲ、本体２の外側面（フリーリング５６を取り付ける位置の外側面）の直径をＲ１、フリーリング５６を周設する溝部２２の深さをｄとした場合、フリーリング５６の直径Ｒの最大値Ｒｍａｘは本体２に溝部２２を設けない場合（ｄ＝０）であり（つまり溝部２２を設けずにフリーリング５６を取り付ける場合）、Ｒｍａｘ＝Ｒ１となる。また、フリーリング５６の直径Ｒの最小値Ｒｍｉｎは溝部２２にフリーリング５６を密嵌させる場合であって、Ｒｍｉｎ＝Ｒ１−２ｄとなる。すなわちフリーリング５６の直径Ｒは、Ｒ１−２ｄ≦Ｒ≦Ｒ１となる。
【０１００】
図６乃至図８ではＯリング５７とフリーリング５６とを設けた掘進機１を示す。図１０の拡大図では、本体２の外側面の溝部２２とフリーリング５６とが緩嵌の場合を示している。
【０１０１】
また本体２の、先頭体３との継ぎ目の外側面に固定したフリーリング５６の溝部にＯリング５７を外接させた状態の大きさ（直径）が、先頭体３の内側面の大きさ（直径）と同一または多少大きくなるようにする。これによって、Ｏリング５７と先頭体３の内側面とを密着させることができ、先頭体３と本体２との間の継ぎ目からの泥土や泥水の侵入を防止することができる。また、フリーリング５６、Ｏリング５７によって、先頭体３の伸びや傾きを吸収することができるので、先頭体３が方向修正装置５によって傾けられても、それを吸収することができる。
【０１０２】
一般的に、継手を構成する場合、Ｏリングのみで構成することがある。しかし掘進機１の先頭体３の動きは大きいので、Ｏリングだけでは掘進機１の先頭体３の動きを吸収することができない。そのため、先頭体３の動きの幅が小さくならざるを得ない。そこでＯリング５７に外接するフリーリング５６を本体２の外側面の溝部２２に緩嵌で周設することによって、先頭体３の動きをより大きく吸収することができるように構成している。
【０１０３】
次に、バイパス弁６について説明する。カッターヘッド３１で掘削した掘削土は、カッターヘッド３１内に取り込まれ、掘進機１の先頭体３のクラッシャーコーン４２６により二次破砕される。二次破砕された掘削土は、上述のように、掘進機１内の送泥管７１から送出される泥水に混入され、掘削土が混入した泥水を、掘進機１内の排泥管７２が吸い上げることで、排泥管７２内に取り込む。
【０１０４】
上述のように、掘進機１内の排泥管７２に取り込まれた掘削土が混入した泥水は、掘進機１内の排泥管７２、排泥管７２におけるバイパス弁６、ジョイント部材８内の排泥管７４を通り、ヘッドキャップ２７を介して発進立坑１１内の排泥管７６に排出される。そして発進立坑１１の送泥管７５、排泥管７６の管路に設けられたバイパス弁６を介して、排泥ポンプ１７により泥水処理機１４に排出され、そこで泥水と土砂とに分離される。土砂が分離された泥水は、送泥ポンプ１３により発進立坑１１内の送泥管７５、送泥管７５の管路に設けられたバイパス弁６、ヘッドキャップ２７を介して、ジョイント部材８内の送泥管７３を通り、掘進機１の送泥管７１まで送出される。図１２に、掘進機１における送排泥管７（送泥管７１と排泥管７２の総称）を模式的に示す。
【０１０５】
このように、送泥管７１、７３、７５と排泥管７２、７４、７６などを用いて、掘削土を切羽から泥水処理機１４まで排出しているが、推進管９を繋ぐ作業などの場合に、泥水が発進立坑１１に流れ込まないように、送泥管７１と排泥管７２とをバイパスする必要がある。また、上述のように、掘削時に、掘削土の取り込みが多い場合、送泥管７１と排泥管７２とのバイパス弁４、送泥管７５と排泥管７６とのバイパス弁６などを開閉することで、それを調整している。
【０１０６】
従来、このバイパス弁には、図１８に示すようなボールバルブ６８と、送泥管７１と排泥管７２（送泥管７５と排泥管７６）とを連結するバイパス管６９とを用いたバイパス弁が用いられていた。ボールバルブ６８をバイパス弁とした場合、ボールバルブ６８とバイパス管６９との組み合わせでバイバス弁を形成することとなり、その分、掘進機１が長くならざるを得ない。
【０１０７】
たとえば図１８の場合、送泥管７１、排泥管７２（または送泥管７５、排泥管７６）、送泥管７１と排泥管７２（または送泥管４５５と排泥管７６）とを連結するバイパス管６９に、それぞれボールバルブ６８ａ、６８ｂ、６８ｃを設置する必要がある。そして通常では、ボールバルブ６８ｃを閉じておき、ボールバルブ６８ａ、ボールバルブ６８ｂを開けておくことで、送泥管７１と排泥管７２（または送泥管７５と排泥管７６）に泥水が流れる。また管路のバイパスをする場合には、ボールバルブ６８ａ、６８ｂを閉じた状態に変更し、ボールバルブ６８ｃを開けた状態とすることで、管路をバイパスすることができる。
【０１０８】
以上のような操作によりボールバルブ６８を用いてバイパス弁を構成することができるものの、小型化には限界がある。
【０１０９】
また送泥管７１と排泥管７２（送泥管７５と排泥管７６）には泥水が通るので、摩擦が激しく、ボールバルブ６８の寿命が短くなってしまう。
【０１１０】
そこで本発明の掘進機１では、バイパス弁６として回転ドア式のバルブを用いる。本発明のバイパス弁６の一例を図１３に示す。図１３はバイパス弁６を上方からみた状態であるが、機能作用のわかりやすさのため、平ギア６１とラックシリンダ６２内のラックギア６２１とが噛合する状態が分かるように示している。従って、実際には、ラックシリンダ６２は、平ギア６１とラックギア６２１とが噛合する付近を除いて、ラックギア６２１を覆っていることが好ましい。なお、以下ではバイパス弁６が掘進機１の送泥管７１と排泥管７２の中途に備えられる場合を説明するが、発進立坑１１の送泥管７５と排泥管７６の中途に備えられる場合であっても同様に構成される。
【０１１１】
また図１４にはバイパス弁６が閉まった状態、図１５にはバイパス弁６が開いた状態の模式図を示す。なお図１４（ａ）および図１５（ａ）では、弁の開閉状態をわかりやすく示すために、筐体６０の内側の構造を主に示している。また図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は筐体６０のＡ−Ａ線の断面図、図１４（ｃ）および図１５（ｃ）は筐体６０の側面図である。
【０１１２】
図１３に示すバイパス弁６の筐体６０（ハウジング）は直方体であるが、その形状には限定されず、立方体、円柱などさまざまな形状で構成することができる。またバイパス弁６の筐体６０の内部には、送泥管用の管路７１１、排泥管用の管路７２１がそれぞれ設けられている。この管路にはそれぞれ開口部７１２、７２２があり、送泥管７１または排泥管７２と連結される。すなわち送泥管用の管路７１１（７１１ａ、７１１ｂ）の開口部７１２（７１２ａ、７１２ｂ）には送泥管７１が、排泥管用の管路７２１（７２１ａ、７２１ｂ）の開口部７２２（７２２ａ、７２２ｂ）には排泥管７２がそれぞれ連結される。なお管路の連結の際には、溶接で連結されることが好ましいが、送泥管用の管路７１１の開口部７１２に送泥管７１、排泥管用の管路７２１の開口部７２２に排泥管７２が挿嵌されることで連結されてもよい。この場合、泥水の漏出防止のため、連結部ではシーリングが施されるとよい。
【０１１３】
また筐体６０内部の中心部付近は中空状に形成されており、好ましくは円柱形状の空間（バイパス空間）が設けられている。この空間は、例えば中空が円柱形状の鉄鋼を底面を下側に載置して形成されればよいが、それに限定されるものではない。またバイパス空間は、送泥管用の管路７１１、排泥管用の管路７２１とそれぞれ連結している。バイパス弁６を開けた状態では、送泥管用の管路同士（送泥管用の管路７１１ａ、７１１ｂ）、排泥管用の管路同士（排泥管用の管路７２１ａ、７２１ｂ）がそれぞれ、バイパス空間を介して繋がる状態となり（図１５）、バイパス弁６を閉めた状態では、送泥管用の管路７１１と排泥管用の管路７２１とがそれぞれバイパス空間を介して繋がる状態（送泥管用の管路７１１ａと排泥管用の管路７２１ａ、送泥管用の管路７１１ｂと排泥管用の管路７２１ｂとが繋がる状態）となる（図１４）。すなわちバイパス弁６を閉めた状態では、管路がバイパスされた状態となる。
【０１１４】
バイパス空間には、好ましくは鉄鋼製の工字状の回転弁６３が設けられている。回転弁６３の底板６３２および上板６３１はバイパス空間の底面と同じ直径（あるいはほぼ同じ直径）である。また底板６３２と上板６３１との間は、バイパス空間の底面の直径と同じ長さ（あるいはほぼ同じ長さ）の幅と、バイパス空間の高さと同じ高さ（あるいはほぼ同じ高さ）である垂直板６３３が形成されている。そして回転弁６３の底板６３２と上板６３１のそれぞれの直径上に、垂直板６３３が設けられる。なお垂直板６３３の厚さは送泥管７１、排泥管７２を通る泥水圧に耐えられる程度の厚さであればよい。またその縁部は円弧上に成型されていることがよい。なお垂直板６３３は泥水圧力の分散のため、平面でなくてもよく、たとえば中心付近の厚さが厚く、縁部に近づくほど厚さが薄くなる形状であってもよい。
【０１１５】
また回転弁６３の底板６３２の中心には円形状の凸部が設けられている。またその凸部に嵌合する大きさの凹部がバイパス空間の底面の中心に設けられている。
【０１１６】
回転弁６３は、バイパス空間の底面の凹部に、回転弁６３の底板６３２の凸部が嵌合するようにバイパス空間の中心に設置され、バイパス空間の底面および上面の中心点同士の軸を中心として回転駆動する。この回転駆動によって、回転弁６３がバイパス空間内を回転し、垂直板６３３によりバイパス空間を２つの空間に区切る役割を果たす。つまり、回転弁６３がバイパス空間内で回転することによって、バイパス弁６の開閉を制御することができる。
【０１１７】
またバイパス空間のうち、バイパス弁６が開いた状態、閉じた状態の時に回転弁６３が位置する場所に、溝部をそれぞれ設け、そこにＯリング６５とキー６４とを埋設しても良い。この場合、溝部にＯリング６５、その次にキー６４が位置する状態となる。そしてバイパス弁６が開いた状態、または閉じた状態の位置に回転弁６３がある場合には、回転弁６３の縁部に、キー６４がＯリング６５の弾性力で押圧されることとなる。それによって、シール効果を高めることが可能となる。Ｏリング６５は弾性力を与える素材であればよく、ゴム製であることが好ましいが、それ以外の樹脂製であってもよい。また、キーとは四角形の角棒であり、高合金鋼で硬度がＨＲＣ６６以上のものであることが好ましいが、それに限定されるものではない。
【０１１８】
また、筐体６０のバイパス空間を形成する底面と上面のうち、回転弁６３の縁部とキー６４とが接する円周に沿って溝部を設け、その溝部に、さらに第２のＯリング６６が設けられていることが好ましい。この第２のＯリング６６によって、回転弁６３の上板６３１と底板６３２の縁部とキー６４との間をさらにシールすることができ、シール効果を高めることとなる。
【０１１９】
なお上述の回転弁６３にはシール効果を高めるため、上板６３１および底板６３２を設ける構成としたが、上板６３１、底板６３２の双方またはいずれかを設けずに構成しても良い。その場合、回転弁６３は垂直板６３３のみ、あるいは垂直板６３３と上板６３１または底板６３２から構成される。
【０１２０】
筐体６０の外側上面における、筐体６０の内部のバイパス空間に対応する位置には平ギア６１が設けられている。平ギア６１は、その中心において、中心軸部６１１と接合しており、平ギア６１の回転に併せて、中心軸部６１１も回転するように構成されている。そして、平ギア６１の中心軸部６１１が、筐体６０の上面を貫通して筐体６０の内部の回転弁６３の垂直板６３３の中心軸（上面の中心）と接合していることで、回転弁６３と連動している。これにより、平ギア６１の回転によって、回転弁６３もバイパス空間内を回転駆動するように構成されている。
【０１２１】
筐体６０の外側の所定箇所には、一または複数のラックシリンダ６２が設けられている。筐体６０の外側の上面の左右端部付近に、それぞれ凹字状の固定部材６７を溶接などにより、筐体６０の外側の上面に固定する。凹字状固定部材６７の凹面には接着剤などを塗布しておき、そこに円筒形状のラックシリンダ６２を載置する。さらに当該ラックシリンダ６２の上方から、同一の凹字状固定部材６７を逆方向から（凹字状固定部材６７の凹面が筐体６０外部の上面側となるように）、ラックシリンダ６２を挟み込むように載置する。なお上方から固定した凹字状固定部材６７の凹面にも接着剤などが塗布されていることは同じである。
【０１２２】
また、ラックシリンダ６２を下方と上方とから挟み込む２つの凹字状の固定部材６７は、それぞれボルトなどで固定される。以上のように構成することで、ラックシリンダ６２を筐体６０の外側の上面に固定することができる。なお上下から２つの凹字状の固定部材６７によりラックシリンダを挟み込み押圧することで、ラックシリンダを固定することから、ラックシリンダの外側面の半径と、凹字状固定部材６７の凹面の半径とは同一（またはほぼ同一）であることが好ましい。
【０１２３】
ラックシリンダ６２は円筒形状であり、その内部が中空状に形成されている。ラックシリンダ６２の内部には、ラックシリンダ６２の内壁に沿って移動するラックギア６２１を備えており、ラックギア６２１は平ギア６１と噛合する。そのため、ラックシリンダ６２は、その側面の一部が平ギア６１と噛合する付近において、平ギア６１の円弧に沿って、ラックシリンダ６２の側面が開放されており、平ギア６１とラックギア６２１とが直接、噛合可能となっている。図１３ではラックシリンダ６２が２本ある場合の状態を示しているが、ラックシリンダ６２（およびラックギア６２１）は１本であってもよい。
【０１２４】
なおラックシリンダ６２は円筒形状であることが好ましいが、その形状に限定されるものではなく、任意の形状（例えば直方体）を取ることができる。その場合、任意の方法によって、ラックシリンダ６２は、筐体６０の外部に固定される。
【０１２５】
ラックシリンダ６２内のラックギア６２１は、操作盤１３からの、バイパス弁６に対する操作指示を受け（なお操作指示を受けるためのバイパス弁６付近の通信線などは図から省略している）、ラックギア６２１を油圧などにより、ラックシリンダ６２の内壁に沿って左右に移動させる。ラックギア６２１が左右に移動することによって、平ギア６１が回転する。そのため、平ギア６１の中心軸部６１１が回転し、それと連動して回転弁６３が中心を軸として回転する。それにより回転弁６３の垂直板６３３も回転し、バイパス弁６の開閉状態が制御される。
【０１２６】
例えば、掘進機１の内部のバイパス弁６を閉じる状態に操作したい場合、操作盤１３から掘進機１の内部のバイパス弁６を指定し、当該バイパス弁６を閉じる状態に制御する操作指示を送出する。なおこの操作指示を送出する場合に、泥水処理機１４から泥水が送泥管７５を介して送出されないように、送泥処理を一時的に中止する制御指示が泥水処理機１４に自動的に送出されてもよいが、送泥処理をしたままバイパス弁６の開閉状態を制御してもよい。
【０１２７】
バイパス弁６を閉じる操作指示が通信線を介して、掘進機１の内部の制御装置（制御コンピュータ）に送られる。なお、どのバイパス弁６に対する操作指示であるかは、当該操作指示に、バイパス弁６を識別する識別情報を付加し、それに基づいて操作指示の対象を識別可能とする。
【０１２８】
そして、制御装置が、操作指示の識別情報に基づいて、掘進機１の内部のバイパス弁６に対する、バイパス弁６を閉じる制御であることを認識すると、制御装置は、通信線を介してバイパス弁６のラックシリンダ６２を移動させる制御指示を送出し，それを受けてラックシリンダ６２がラックギア６２１を所定量、すなわち、バイパス弁６の回転弁６３を開いている状態から閉じている状態に移動させるだけの量（平ギア６１および回転弁６３を９０度回転させる量（平ギア６１の円周の４分の１の長さ））だけ移動させる。そのため、ラックシリンダ６２の内部において、ラックギア６２１が移動可能な距離として、平ギアの円周の４分の１以上の長さの空間が確保されていることが好ましい。
【０１２９】
これによって、ラックギア６２１は、ラックシリンダ６２内を予め定められた方向（バイパス弁６を閉じる方向に移動させるために必要な方向）に所定量だけ移動し、その結果、ラックギア６２１と噛合している平ギア６１が９０度回転する。平ギア６１が９０度回転することによって、その中心軸部６１１も９０度回転するので、中心軸部６１１に連動して、回転弁６３も９０度回転する。これによって、バイパス弁６が開いた状態（図１５）からバイパス弁６が閉じた状態（図１４）に変わることとなる。
【０１３０】
なおラックシリンダ６２を２本設ける場合には、同一のラックシリンダ６２、ラックギア６２１を用いることが好ましく、その場合、平ギア６１を回転させるために、ラックギア６２１をそれぞれ左右逆方向に同じだけ移動させることが好ましい。
【０１３１】
図１３乃至図１５ではラックシリンダ６２が２本の場合のバイパス弁６を示したが、ラックシリンダ６２は図１６に示すように、１本であってもよい。またラックシリンダ６２は、バイパス弁６の内部の送泥管用の管路７１１、排泥管用の管路７２１に対して、任意の角度で取り付けられていればよく、図１３乃至図１７のように、送泥管用の管路７１１、排泥管用の管路７２１に対して平行でなくてもよい。たとえば、送泥管用の管路７１１、排泥管用の管路７２１の管路に対して垂直方向に取り付けられていてもよいし、ほかの角度で取り付けられていてもよい。
【０１３２】
図１７はラックシリンダ６２が１本の場合に、バイパス弁６の開閉状態と送泥水、排泥水の流れを示したものである。図１７（ａ）はバイパス弁６が閉じた状態であり、送泥管７１を流れている送泥水がバイパス空間を介して、排泥管７２に流れ込む状態を示している。図１７（ｂ）はバイパス弁６が開いた状態であり、送泥管７１を流れている送泥水は、バイパス空間を介して、そのまま送泥管７１に流れ、排泥管７２を流れている排泥水は、バイパス空間を介して、そのまま排泥管７２に流れる状態を示している。
【０１３３】
バイパス弁６が１本の場合、平ギア６１は円形状ではなく、半円形状であってもよいが、それに限定されない。
【０１３４】
なおラックシリンダ６２を１本とすることによって省スペース化、軽量化を図ることができるが、平ギア６１を回転させる力が弱くなること、平ギア６１を回転させる際のバランスが偏ることで中心軸部６１１に偏った負荷がかかり、故障の原因となりかねないことから、複数のラックシリンダ６２を対向させて配置することが好ましい。
【０１３５】
また平ギア６１の回転力を強くするため、ラックシリンダ６２を、たとえば４本備えてもよい。この場合、前後左右にラックシリンダ６２を備えることとなる。この場合、各ラックギア６２１は、平ギア６１を中心として時計回りあるいは反時計回りの同一方向にそれぞれ回転させることで、平ギア６１を回転させることができる。
【０１３６】
本発明のような、回転ドア式のバイパス弁６とすることによって、従来のボールバルブ６８よりも構成部品も少なく、頑丈で破損しにくいバイパス弁６となる。また回転弁６３は、ラックシリンダ６２の内部のラックギア６２１と平ギア６１とを使用し、大きなトルクにより回転させられるので、泥水中でも作動することが可能となる。
【０１３７】
なお泥水中で使用させる場合には、泥土や泥水から平ギア６１、ラックギア６２１を保護するため、筐体６０の上部を、平ギア６１とラックギア６２１とを同一の金属製のケースで覆ってもよい。これによって、ケース内で平ギア６１とラックギア６２１とが噛合するため、泥土や泥水、あるいは埃などによる動作不良が起こりにくくなる。また、筐体６０の上部を覆うほか、平ギア６１、ラックギア６２１を備えたラックシリンダ６２などを筐体６０の内部に備えてもよい。この場合、回転弁６３の上方または下方に、平ギア６１、ラックシリンダ６２などを備えることが好ましい。
【０１３８】
なお、上記のように、弁の役割を果たす平ギア６１、平ギア６１の中心軸部６１１、ラックギア６２１（ラックシリンダ６２）、回転弁６３などの回転ドア機構は、その全ての構成が筐体６０の内部にあってもよいし、一部の構成が筐体６０の外部にあってもよい。
【０１３９】
また本発明のバイパス弁６を使用していると、泥水がバイパス空間内を流れることから、微細な土砂がキー６４やＯリング６５に付着することとなる。しかしキー６４やＯリング６５を定期的に研磨するなどにより、その土砂を排除することができる。本発明のバイパス弁６で、このような研磨作業が行われたとしても、従来のボールバルブ６８のバルブ自体の破損よりも遙かに安価なコストで対応することもできる。なお本発明のバイパス弁６は、耐久性のため、各構成部品が鉄鋼製であることが好ましいが、それに限定されるものではなく、その目的に応じて、適切な素材が使用されていればよい。
【０１４０】
また上述の説明では筐体６０が直方体形状であり、その内部に、回転弁６３を設置するためのバイパス空間と、送泥管用の管路７１１ａ、７１１ｂと、排泥管用の管路７２１ａ、７２１ｂとを備える場合を示したが、送泥管用の管路７１１ａ、７１１ｂ、排泥管用の管路７２１ａ、７２１ｂを設けない構成とすることもできる。この場合、送泥管用の管路７１１の代わりに掘進機の内部の送泥管７１とバイパス空間、排泥管用の管路７２１の代わりに排泥管７２とバイパス空間とを直接、連通しても良い。これによって筐体６０の形状を例えば円柱形状とすることができ、省スペース化をより図ることができる。
【０１４１】
次にジョイント部材８について説明する。上述したように、掘進機１が掘削を進めていくと、掘削した空間に推進管９を埋設していく。掘進機１は推進ジャッキ１０から押圧されることによって掘削を進めるが、その制御は、通信線１３０などを介して地上の操作盤１３などで行われる。また薬剤や滑剤なども所定の流体管を通り、掘進機１内に注入される。さらに送泥水、排泥水はスラリー管をワンタッチジョイントなどで連結することで、取り出す構成となっている。
【０１４２】
そうすると掘進機１にはさまざまな配線、配管などが必要となるが、それら配線や配管が推進管９の内壁と接触し、傷をつけてしまう場合がある。また掘進機１が適切な方向に向けて掘削しているかを確認するために、レーザ光を用いて計測をしている。具体的には発進立孔にレーザトランシット１０３を設置し、掘進機１内部のレーザターゲット２１に対してレーザトランシット１０３からレーザ光を照射する。そうするとレーザトランシット１０３からレーザターゲット２１の間には遮蔽物があってはならない。しかし、上述のように、さまざまな配管や配線などが掘進機１から地上に向けて配設されることから、管芯計測用の空間を遮蔽してしまう可能性がある。
【０１４３】
そこで本発明の掘進機１に、推進管９と同一またはほぼ同一の長さのジョイント部材８を取り付けることで、推進管９の結合作業の容易化を図る構成としている。
【０１４４】
まずジョイント部材８の構造を説明する。図１９はジョイント部材８の斜視図である。図２０（ａ）はジョイント部材８の側面図であり、図２０（ｂ）はジョイント部材８の正面図であり、図２０（ｃ）はジョイント部材８の背面図である。また図２１（ａ）は図２０（ｂ）のＡ−Ａ線の切断端面図であり、図２１（ｂ）はジョイント部材８の正面からの透視図である。
【０１４５】
ジョイント部材８は、図１９乃至図２１に示すように、軸方向に配設された中心管８１、送泥管７３、排泥管７４、流体管８２および補強板８３が、それらの両端部において板状の前部フランジ８４と後部フランジ８５で挟まれている構造を有する。本実施形態においては、流体管８２が４本、補強板８３が２枚である。また、中心管８１、送泥管７３、排泥管７４、流体管８２、補強板８３、前部フランジ８４および後部フランジ８５は、鉄鋼製である。しかし、鉄鋼製に限定されるものではなく、適宜、適切な素材を選択することができる。
【０１４６】
中心管８１はジョイント部材８の中心軸付近に配置されている。これは以下の理由による。すなわち、発進立坑１１内に設置されたレーザトランシット１０３からのレーザ光は、計画された推進管の推進方向に向かって発射され、中心管８１内を通過して、掘進機１内に配置されたレーザターゲット２１に照射される。レーザターゲット２１上のレーザ光が照射される位置を検出することにより、掘進機１の位置ズレを検知することができる。そして、レーザターゲット２１は掘進機１の中心軸付近に配置されているため、これに合わせて、中心管８１はジョイント部材８の中心軸付近に配置されている。
【０１４７】
流体管８２は、中心管８１の外面および補強板８３に対して溶接により固着される。このため、ジョイント部材８の強度が更に向上する。また、流体管８２が、中心管８１、送泥管７３および排泥管７４と一体のユニットとなっているため、他の電線や管と絡まったり、一方が他方を圧迫したり、途中で折れ曲がったりヒビが入ったりすることを防止することができる。
【０１４８】
２枚の補強板８３は、図１９乃至図２１に示すように、ジョイント部材８の軸方向に延びる細長い略長方形の板であり、長手方向の両端部は、前部フランジ８４および後部フランジ８５に溶接により固着される。補強板８３の長辺の一つは、中心管８１の斜め上の外面に溶接により固着されている。補強板８３の短辺は、中心管８１の斜め上の外面から斜め上方に向かって突出している。そのため、これらの２枚の補強板８３と中心管８１の上部の外面が、軸方向に延びる凹部８００を形成する。
【０１４９】
前部フランジ８４は、図１９乃至図２１に示すように、中心管８１、送泥管７３、排泥管７４および流体管８２を嵌合することができる内径を後部側に有する中心開口部８４４、送泥開口部８４５、排泥開口部８４６および流体開口部８４７を有する。中心管８１、送泥管７３、排泥管７４および流体管８２は、これらの開口部の後部側に前部フランジ８４の厚さの半分程度の深さまで挿入された状態で、溶接により固着される。
【０１５０】
また、送泥開口部８４５および排泥開口部８４６の前部側の内径は、送排泥管スリーブ８１０を嵌合することができる大きさになっている。また、流体開口部８４７の前部側の内径は、流体管スリーブ８２０を嵌合することができる大きさになっている。送排泥管スリーブ８１０の一例を図２８（ａ）および図２８（ｂ）に模式的に示す。流体管スリーブ８２０の一例を図２８（ｃ）および図２８（ｄ）に模式的に示す。
【０１５１】
また、前部フランジ８４の各開口部は貫通しており、中心管８１、送泥管７３、排泥管７４および流体管８２も貫通しているので、これらを嵌合、溶接した後でも、これらの開口部および管は貫通していることになる。
【０１５２】
また、前部フランジ８４は、その面を貫通する孔８４１を有する。図１９に示すジョイント部材８では、前部フランジ８４の孔８４１の個数は４個である。なお、前部フランジ８４、後部フランジ８５などに設けられる孔８４１、８５１は４個（この場合、後述するボルト８４３は４個）でなくても良く、たとえば２個（この場合、後述するボルト８４３は２個）であっても良い。
【０１５３】
また、前部フランジ８４の後方には、補強のための補強板８４２が溶接により固着されている。補強板８４２は、中心管８１に対しても溶接により固着されている。
【０１５４】
また、後部フランジ８５は、前部フランジ８４とほぼ同様の形態を有する。すなわち、後部フランジ８５は、中心管８１、送泥管７３、排泥管７４および流体管８２を嵌合することができる内径を前部側に有する中心開口部８５５、送泥開口部８５６、排泥開口部８５７および流体開口部８５８を有する。また、中心管８１、送泥管７３、排泥管７４および流体管８２は、これらの開口部の前部側に後部フランジ８５の厚さの半分程度の深さまで挿入された状態で、溶接により固着される。
【０１５５】
もっとも、後部フランジ８５においては、前部フランジ８４と異なり、補強板８４２の代わりに、後部フランジ８５の前方に、水平面を有する固定用板８５２、８５３が２枚ずつ、合計４枚、溶接により固着されている。固定用板８５２は、補強板８３に対しても溶接により固着されている。固定用板８５３は、中心管８１に対しても溶接により固着されている。また、後部フランジ８５のネジ孔８５１にはメスのネジ溝が形成されている。このネジ孔８５１の有効長を確保するために、後部フランジ８５は前部フランジ８４よりも厚く構成されている。
【０１５６】
キャスター８８は、図２０のジョイント部材８では、中心管８１の側面から斜め下方に向かって配置される。キャスター８８の一例を図２２に模式的に示す。
【０１５７】
図２２（ｃ）のように、中心管８１から突出する中空の略直方体の脚受部８８０に、脚部８８１が嵌挿される。脚受部８８０と脚部８８１は、ジョイント部材８の軸方向にピン８８２を差し込むことにより容易に固定される。ピン８８２の一例を図２３（ａ）に示す。
【０１５８】
差し込まれたピン８８２の先端部は、脚受部８８０および脚部８８１を貫通して外部に突出し、ピンの先端部の横の留めピン孔８８４に抜け防止用留めピン８８３を差し込むことにより、ピン８８２の抜けが防止される。図２３（ｂ）に抜け防止用留めピン８８３の正面図を示す。また図２３（ｃ）は抜け防止用留めピンの側面図である。
【０１５９】
脚部８８１には、ピン８８２を差し込むためのピン孔８８５が、長さ方向に複数個配置されているため、ピン孔８８５の選択により、キャスター８８の脚の長さを変更できる。また、ジョイント部材８は、長さの異なる複数の脚受部８８０を備えているので、脚受部８８０の選択によっても、キャスター８８の脚の長さを変更することができる。
【０１６０】
脚部８８１の先端部には、ナイロン製の車輪８８６が取り付けられている。推進管９の内部を傷つけないようにするという効果の面、コストの面および耐久性の面からは、車輪８８６の材質はナイロンが好適である。
【０１６１】
キャスター８８の脚の長さは、推進管９の径の大きさに応じて、適宜調整される。ジョイント部材８の前部フランジ８４が掘進機１または直前のジョイント部材８に接続され、後部フランジ８５が推進ジャッキ１０または直後のジョイント部材８に接続されて、ジョイント部材８の軸と推進管９の軸が平行になるようにジョイント部材８が推進管９内に配置されたときに、キャスター８８の車輪８８６のみが推進管９の内側と接触する。また、このときに、中心管８１の中心軸の延長上に掘進機１のレーザターゲット２１が配置される。
【０１６２】
キャスター８８の強度を増すために、キャスター８８の脚受部８８０は、中心管８１に対して溶接により固着されると共に、送泥管７３または排泥管７４の外側にも溶接される。また、キャスターの脚受部８８０の斜め上の面には、該面と垂直に鉄鋼の補強板８８７（図１９では省略）が溶接され、該補強板８８７は中心管８１にも溶接されているため、キャスター８８の強度は更に増している。
【０１６３】
次に、滑り止め８９について説明する。滑り止め８９に用いる脚受部８９１の側面図を図２４（ａ）に、正面図を図２４（ｂ）に模式的に示す。
【０１６４】
図２０のように、中心管８１から突出する中空の略直方体の脚受部８９０に、略直方体の脚部８９１が嵌挿される。脚受部８９０と脚部８９１は、ジョイント部材８の軸方向にピン８８２を差し込むことにより容易に固定される。差し込まれたピン８８２の先端部は、脚受部８９０および脚部８９１を貫通して外部に突出し、ピン８８２の先端部の横の留めピン孔８８４に抜け防止用留めピン８８３を差し込むことにより、ピン８８２の抜けが防止される。
【０１６５】
脚部８９１には、ピン８８２を差し込むためのピン孔８９２が、長さ方向に複数個配置されているため、ピン孔８９２の選択により、滑り止め８９の脚の長さを変更できる。また、ジョイント部材８は、長さの異なる複数の脚受部８９０を備えているので、脚受部８９０の選択によっても、滑り止め８９の脚の長さを変更することができる。
【０１６６】
脚部８９１の先端部８９３の材質は、推進管の内部を傷つけず、かつ滑り止めの効果も有するため、ナイロンが好適である。
【０１６７】
滑り止め８９の脚の長さは、推進管９の径の大きさおよびキャスター８８の脚の長さに応じて、適宜調整される。キャスター８８の脚の長さよりも滑り止め８９の脚の長さを若干、例えば２ミリメートル程度短くしておくことで、推進管９およびジョイント部材８を掘進機１、推進ジャッキ１０等に接続して、推進管９およびジョイント部材８の軸を平行にする時には、滑り止め８９の先端部８９３は宙に浮いた状態になって、推進管９と接触しなくなる。
【０１６８】
前部フランジ８４および後部フランジ８５を他のジョイント部材８等に接続せずに、ジョイント部材８を単体で推進管９内に置いた状態にした時に、キャスター８８の車輪８８６と滑り止め８９の先端部８９３のみが推進管９内部に接触するように、滑り止め８９の長さが調整される。
【０１６９】
滑り止め８９の強度を増すために、滑り止め８９の脚受部８９０は、中心管８１に対して溶接により固着されると共に、送泥管７３または排泥管７４の外側にも溶接される。また、滑り止めの脚受部８９０の斜め上の面には、該面と垂直に鉄鋼の補強板８９４（図１９では省略）が溶接され、該補強板８９４は中心管８１にも溶接されているため、滑り止め８９の強度は更に増している。
【０１７０】
保護部材８７は、略長方形の板状のもので、補強板８３に対し、３本のボルトにより固定されている。保護部材８７には、ボルトと螺合するネジ孔が６個あり、補強板８３には、一つの保護部材８７と接続するためのネジ孔が３個ある。そのため、保護部材８７の６個のネジ孔の内、いずれの３つのネジ孔を利用するかを選択することにより、保護部材８７が斜め上に向かって突出する長さを調整することができる。
【０１７１】
保護部材８７の位置および突出する長さは、仮にジョイント部材８が推進管９内で傾いたり、横転したり、更には、逆さになってしまった場合に、キャスター８８の車輪８８６、滑り止め８９の先端部８９３または保護部材８７の先端部のみが推進管９の内側に接触するように調整されている。これにより、補強板８３や前部フランジ８４や後部フランジ８５などが、推進管９の内側を傷つけてしまうことを防止することができる。
【０１７２】
上述のジョイント部材８においては、保護部材８７は、補強板８３の下部側に配置されているが、流体管８２等他の部材との関係でスペースがあれば、補強板８３の上部側に配置してももちろんよい。
【０１７３】
なお、ジョイント部材８の長さは、対応する推進管９の長さと同じ長さ（たとえば１２０５ミリメートル）、外径は対応する推進管９の内部に載置可能な大きさ（たとえば３００ミリメートル）とすることが好ましい。しかし、対応する推進管９の大きさに合わせて、その長さを長くしたり、短くしても良い。たとえば長さは、１２０５ミリメートルのほかにも、１２０３ミリメートル、２４３３ミリメートル、３０００ミリメートルなどがあり、任意の長さとすることができる。
【０１７４】
次に、推進工法におけるジョイント部材８の使用方法を説明する。図２５にジョイント部材８を用いて掘進機１で掘削を行う場合を模式的に示す。
【０１７５】
推進工法においては、好ましくは、発進立坑１１および到達立坑１２を築造する。なお以下の説明では、到達立坑１２を築造する場合を説明するが、掘進機１が後方に移動可能な場合には、目的地まで掘削した掘進機１を後退させ、発進立坑１１から回収可能なので、到達立坑１２を必ずしも築造する必要はない。
【０１７６】
次に、測量の上、管路センター、推進計画高および機械据え付け高位置をマーキングする。さらに、推進ジャッキ１０を発進立坑１１のベース面に計画勾配および計画方向に対応するように調整した上、据え付ける。推進ジャッキ１０の一例を図２９に示す。
【０１７７】
次に、図２５（ａ）のように、掘進機１を推進ジャッキ１０に接続し、泥水処理機１４等により送泥および排泥を行い、泥水を還流させながら掘進機１により掘削をする方法について説明する。
【０１７８】
掘進機１は、図２６のように、前方から順に、カッターヘッド３１を備えた先頭体３、本体２および本体２の後部のバックアップ管からなる。図２６（ａ）は掘進機１の外観斜視図である。図２６（ｂ）は本体２の後部のバックアップ管の縦断面図である。また図２６（ｃ）は本体２の後部のバックアップ管の背面図である。
【０１７９】
先頭体３は、先端部に、カッターヘッド３１とビット３２を有する。本体２は、内部にレーザターゲット２１、送泥管７１、排泥管７２および流体管４６を有する。本体２の後部のバックアップ管は、内部に送泥管７１、排泥管７２および流体管４６を有し、後部に後部フランジ２６を有する。
【０１８０】
まず、掘進機１を、発進立坑１１の下方に吊り下ろし、推進ジャッキ１０の上に載置する（図２５（ａ））。
【０１８１】
そして、本体２の後部のバックアップ管の後部フランジ２６に対して、図２７のヘッドキャップ２７をボルト８４３によって接続する。ボルトは、ヘッドキャップの孔２７１と後部フランジ２６のネジ孔２６１を貫通させる。また、後部フランジ２６とヘッドキャップ２７を接続する際に、後部フランジ２６の送泥開口部２６２、排泥開口部２６３および流体開口部２６４とヘッドキャップ２７の送泥開口部２７５、排泥開口部２７６および流体開口部２７７の間に、送排泥管スリーブ８１０、流体管スリーブ８２０を嵌合する。
【０１８２】
送排泥管スリーブ８１０および流体管スリーブ８２０は、略円筒型で、２本のＯリング８１００、１３００を外周に有しているため、それぞれのＯリングが、後部フランジ２６の開口部とヘッドキャップ２７の開口部の内側に密着することによって、接続部分をシーリングすることができる。
【０１８３】
なお、ヘッドキャップ２７の送泥管２７２および排泥管２７３はフランジに対して回転可能になっており、図２７（ｂ）は送泥管２７２および排泥管２７３を垂直にした状態の断面図である。
【０１８４】
そして、ヘッドキャップ２７の送泥管２７２の端部２７２０を、発進立坑１１内または地上に配置された泥水処理機１４に接続する送泥管７５と接続する。また、ヘッドキャップ２７の排泥管２７３の端部２７３０を、発進立坑１１内または地上に配置された泥水処理機１４に接続する排泥管７６と接続する。
【０１８５】
そして、泥水処理機１４から、送泥管７５、ヘッドキャップ２７の送泥管２７２および掘進機１の送泥管７１を介して、掘進機１のチャンバに泥水を輸送する。これにより、掘進機１のチャンバ内を泥水で満たし、泥水圧を加えて切羽を安定させる。カッターヘッド３１で掘削した土砂は、掘進機１の排泥管７２、ヘッドキャップ２７の排泥管２７３および排泥管７６を介して泥水処理機１４に排出される。泥水処理機１４では、排泥管７６から輸送された土砂の混じった排泥水を、泥水と土砂に分離して比重調整を行った後、泥水を再び送泥管７５に還流し、連続的に掘削を行う。
【０１８６】
また、掘進機１には、地盤改良、止水のための薬液や、推進管９の外周抵抗を低減して推力を低減するための滑剤を供給する必要がある。そのため、発進立坑１１内または地上に配置された薬液供給装置または滑剤供給装置（図示せず）からの流体管をヘッドキャップ２７の流体管２７４に接続し、掘進機１の流体管４６に薬液や滑剤を輸送しながら掘削を行う。なお、薬液および滑剤は、２種類の液体を同時に用いることもある。なおここで説明する掘進機１およびヘッドキャップ２７は、４本の流体管を有しているため、２種類以上の薬液や滑剤を使用する場合には、薬液や滑剤の種類に応じて異なる流体管を用いることができる。
【０１８７】
また、掘進機１の回転等を制御するために、掘進機１の信号用の通信線１３０を、地上の操作盤１３に接続する。また、掘進機１の動力線（図示せず）を、地上の電源に接続する。さらに、掘進機１の油圧管１５０を、地上の油圧ユニット１５に接続する。
【０１８８】
推進時には、掘進機１の本体２の後部のバックアップ管の後端部の円環部２４を、推進ジャッキ１０の円環部１０１に接触させて、推進ジャッキ１０の推力により推進する。
【０１８９】
次に、掘進機１が、掘進機１に推進管９を接続できる位置まで推進すると、一旦、掘削を停止する。そして、掘進機１の後部フランジ２６から、ヘッドキャップ２７を取り外す。
【０１９０】
そして、推進管９の中に送泥管７３、排泥管７４および流体管８２が一体化されたジョイント部材８を入れる。このとき、キャスター８８の車輪８８６を転がして入れることにより、ジョイント部材８が推進管９の内部を傷つけることを避けることができる。また、仮にジョイント部材８が傾いたり、横転したり、更には、逆さになってしまった場合でも、保護部材８７があるため、推進管９の内部を傷つけることを避けることができる。
【０１９１】
ジョイント部材８を入れた推進管９を、地上から発進立坑１１の底の推進ジャッキ１０の上に吊り下ろす。これを模式的に示すのが図２５（ｂ）である。このとき、推進管９の軸が略水平になるような状態で降下させる。この際、推進管９内のジョイント部材８は、２つの滑り止め８９の先端部８９３が推進管９の内部と接触している状態となっている。このため、仮に何らかの原因で降下中に推進管９が傾いた場合であっても、滑り止め８９の先端部８９３の摩擦力によって、ジョイント部材８が推進管９の外に滑り出してしまうことが防止されている。
【０１９２】
そして、ジョイント部材８の送泥管７３、排泥管７４および流体管８２が、掘進機１の送泥管７１、排泥管７２および流体管４６とシールされた状態で接続するように、ジョイント部材８の前部フランジ８４を掘進機１の後部フランジ２６に接続する。このとき、送排泥管スリーブ８１０および流体管スリーブ８２０を各開口部の接続部分に嵌合する。後部フランジ２６とヘッドキャップ２７との接続の場合と同様に、各スリーブのＯリングにより接続部分がシーリングされる。
【０１９３】
この時の接続方法としては、ジョイント部材８を後ろから前方に向かって押すことによって、送排泥管スリーブ８１０および流体管スリーブ８２０を掘進機１およびジョイント部材８のそれぞれの開口部に嵌合させる。その際に、ジョイント部材８の後部をやや持ち上げるようにして滑り止め８９を浮かせて押す。このため、キャスター８８を前に配置し、滑り止め８９を後ろに配置している。
【０１９４】
ジョイント部材８の前部フランジ８４と掘進機１の後部フランジ２６とは、ジョイント部材８の前部フランジ８４の孔８４１の後部側からボルト８４３を嵌めることによって固定する。孔８４１にはネジ溝が切ってないが、対応する位置にある掘進機１の後部フランジ２６のネジ孔２６１には、メスのネジ溝が切ってあるため、ナットを使わなくとも、ボルトを締めるだけで、ジョイント部材８と掘進機１は接続・固定される。
【０１９５】
本発明のジョイント部材８はキャスター８８および保護部材８７を有しているため、ジョイント部材８と掘進機１の接続作業の時に、ジョイント部材８によって推進管９の内部を傷付けることが防止される。
【０１９６】
また、推進管９の前端部を、掘進機１の本体２の後部のバックアップ管の円環部２４に接続する。
【０１９７】
さらに、ジョイント部材８の後部フランジ８５を、ボルト８４３により、ヘッドキャップ２７と接続する。この際、ヘッドキャップ２７の孔２７１にはネジ溝が切っていないが、後部フランジ８５のネジ孔１６１にはメスのネジ溝が切ってあるため、ボルト８４３をヘッドキャップ２７側から嵌合することにより、ナットがなくとも結合することができる。また、送泥開口部２７５、排泥開口部２７６および流体開口部２７７の接続部分には、送排泥管スリーブ８１０、流体管スリーブ８２０を嵌合することによってシーリングすることは、掘進機１の後部フランジ２６の接続の場合と同様である。
【０１９８】
このようにして、ジョイント部材８の送泥管７３、排泥管７４および流体管８２を、後部フランジ８５およびヘッドキャップ２７を介して、発進立坑１１の送泥管７５、排泥管７６、流体管に接続する。  
【０１９９】
このように、従来の技術と異なり、本発明のジョイント部材８を用いることで、薬液や滑剤を供給する流体管８２が油圧管１５０、動力線および信号用の通信線１３０とは別になっており、ジョイント部材８の一部としてユニット化されているため、流体管８２が、油圧管１５０、動力線および信号用の通信線１３０と絡まったり、互いを圧迫したり、途中で折れ曲がったりヒビが入ったりすることは防止されている。
【０２００】
さらに、掘進機１の油圧管１５０、動力線および信号用の通信線１３０を、ジョイント部材８の上部の凹部８００の上に載せる。凹部８００は、中心管８１と補強板８３に囲まれて軸方向に延びる溝状になっているため、信号用の通信線１３０、動力線および油圧管１５０がジョイント部材８と推進管９の間に挟まれて圧迫されたり、傷付いたり、切れたりすることが防止される。
【０２０１】
そして、推進管９の後端部を推進ジャッキ１０の円環部１０１に接続する。さらに、図３０のように、ジョイント部材８の固定用板８５２および固定用板８５３の間の溝および推進ジャッキ１０の溝部１０２に、略直方体の鉄鋼のブロック８５４を挿入する。これによって、ボルトよりも大きな面積でねじれ応力を受けることができるため、ジョイント部材８と推進ジャッキ１０は、ねじれ応力に対して強固に固定される。また、このブロック８５４は取っ手部８５４１を備えているため、該ブロック８５４を手で容易に着脱することができる。ブロック８５４の一例を図３１に模式的に示す。
【０２０２】
この状態で、先程と同様に、掘進機１のチャンバ内と泥水処理機１４の間で、泥水を還流させながら、掘進機１により掘削、推進をする。これを模式的に示すのが図２５（ｃ）である。
【０２０３】
推進力は、推進ジャッキ１０の円環部１０１と推進管９の後端部を介して伝達する。このときに、発進立坑１１のベース面に設置された台に設置されたレーザトランシット１０３から、目標とする掘進方向に向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、ジョイント部材８の中心管内１１を通過して、掘進機１のレーザターゲット２１にあたり、掘進機１の位置ズレを検出することができる。
【０２０４】
以後同様に、推進管９およびジョイント部材８の後ろに順次推進管９およびジョイント部材８を継ぎ足して、掘削、推進を行っていく。
【０２０５】
掘進機１の先頭体３のカッターヘッド３１は、回転することにより掘削を行うが、掘進機１、ジョイント部材８、および推進ジャッキ１０は、前部フランジ８４、後部フランジ８５、ボルト８４３およびブロック８５４等により強固に接続されていること、並びに、ジョイント部材８には、軸方向に延びる補強板８３が溶接されていることから、ジョイント部材８がねじれてしまういわゆるローリングが発生することはない。
【０２０６】
図２５（ｄ）のように、掘進機１が到達立坑７にまで到達したら、掘進機１は到達立坑７から吊り上げて回収する。
【０２０７】
次に、ジョイント部材８を、推進管９から発進立坑１１または到達立坑７に引き抜く。この引き抜く際に、キャスターの車輪８８６が転がるため、推進管９内部を傷つけることがない。また、仮にジョイント部材８が傾いたり、横転したり、更には、逆さになってしまった場合でも、保護部材８７があるため、推進管９の内部を傷付けることを避けることができる。
【０２０８】
そして、ジョイント部材８を、発進立坑１１または到達立坑７から吊りあげて回収する。このようにして、推進管９が地中に残されることになる。
【０２０９】
またジョイント部材８は、上述よりも小さな径の推進管に用いるためのジョイント部材８ｂが用いられる。この場合のジョイント部材８ｂの一例を図３２に模式的に示す。ジョイント部材８ｂの構造は、流体管８２ｂ、孔８４１ｂ（図３２（ｂ）では、ボルトの中心に位置する）、ネジ孔８５１ｂ（図３２（ｃ）では、ボルトの中心に位置する）および保護部材８７ｂのネジ孔の数がジョイント部材８の半分であること、保護部材８７ｂが補強板の上部側に配置されていることを除けば、概ねジョイント部材８と同じである。ジョイント部材８ｂの長さは、好ましくは、１００５ミリメートルで、外径は２３０ミリメートルである。しかしジョイント部材８ｂの長さ、外径はこれに限定されるものではなく、異なる寸法であっても良い。たとえばジョイント部材８ｂの長さとしては、１００３ミリメートル、２００３ミリメートルなどがある。
【０２１０】
また、ジョイント部材８ｂの使用方法も、概ねジョイント部材８と同じである。
【０２１１】
上述したジョイント部材８、８ｂの構成は、これらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
【０２１２】
例えば、流体管、補強板、キャスター、滑り止め、保護部材等の個数を上述の実施形態と異ならせる構成もあり得る。
【０２１３】
また、中心管の位置は、掘進機１内のレーザターゲット２１と発進立坑１１内のレーザトランシット１０３の位置に応じて、必ずしもジョイント部材８、８ｂの中心付近にない構成もあり得る。
【０２１４】
また、キャスター８８の車輪８８６、滑り止め８９の先端部８９３および保護部材８７の材質は、推進管９の内側を傷つけない材質であれば、例えば、テフロンやゴム等とする構成もあり得る。
【０２１５】
また、キャスター８８および滑り止め８９の突出方向については、斜め下方ではなく、下方とする構成も考え得る。また、上述では、キャスター８８および滑り止め８９は中心管１０から突出しているが、送泥管７３、排泥管７４、補強板８３、前部フランジ８４、後部フランジ８５、その他の部材から突出する構造もあり得る。また、掘進機１とジョイント部材８、８ｂの接続方法によっては、キャスター８８と滑り止め８９の前後関係を上述と異なる配置とすることもあり得る。
【０２１６】
また、保護部材８７は斜め上方に向かって突出しているが、これに限定されず、上方や、水平方向等とする構成もあり得る。さらに、保護部材８７は板状の形状でなくとも、推進管９の内部を傷付けない形状であれば、例えばキャスターなどでもよい。
【０２１７】
また、掘進機１とジョイント部材８、８ｂの接続方法として、ボルトだけでなく、ボルトとナットを使う方法や、連結フックを使う方法もあり得る。
【０２１８】
また、ジョイント部材８、８ｂは一つの大きな凹部８００を上部に備えているのみであるが、複数の小さな凹部または溝を軸方向に配置し、それぞれの小さな凹部または溝毎に異なる油圧管１５０、動力線および信号用の通信線１３０を載せ、あるいは嵌め込むことにより、これらの管・電線が互いに絡まったりする危険を更に防止することができる。
【０２１９】
また、この発明は、下水道の他、ガス管や地中電線管その他の推進管の施工にも用いられ得る。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明の掘進機１を用いることによって、省スペースであっても掘削能力の高い掘進機１を構成することができる。また、従来よりも故障頻度の低い掘進機１を構成することができる。さらに、本発明のジョイント部材８を掘進機１に接続することで、その作業効率の低下を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【０２２１】
１：掘進機
２：本体
３：先頭体
４：モータ一体型減速機
５：方向修正装置
６：バイパス弁
７：送排泥管
８、８ｂ：ジョイント部材
９：推進管
１０：推進ジャッキ
１０１：推進ジャッキの円環部
１０２：推進ジャッキの溝部
１０３：レーザトランシット
１１：発進立坑
１２：到達立坑
１３：操作盤
１４：泥水処理機
１５：油圧ユニット
１６：送泥ポンプ
１７：排泥ポンプ
１８：発進坑
２１：レーザターゲット
２２：本体の外側面の溝部
２３：溝部のシーリング
２４：円環部
２６：掘進機の後部のバックアップ管の後部フランジ
２６１：ネジ孔
２６２：送泥開口部
２６３：排泥開口部
２６４：流体開口部
２７：ヘッドキャップ
２７１：孔
２７２：送泥管
２７２０：端部
２７３：排泥管
２７３０：端部
２７４：流体管
２７５：送泥開口部
２７６：排泥開口部
２７７：流体開口部
３１：カッターヘッド
３２：ビット
３３：射出管
３３１：射出口
４１：モータ部
４１０：モータケーシング
４１１：モータフランジ
４１２：モータシャフト
４２：減速機部
４２１：ピニオンギア
４２２：ドライブギア
４２３：クランクシャフト
４２４：サイクロイドギア
４２５：ピンギア
４２６：クラッシャーコーン
４２７：減速機フランジ
４３：中空状のパイプ
４３１：開口部
４４：スラストベアリング
４５：メカニカルシール
４６：流体管
４６１：外パイプ
４６２：内パイプ
５１：ジャッキシリンダ
５１１：軸
５２：支持台
５３：シリンダロッド
５３１：先端部
５４：ジョイント
５４１：軸受
５５：ボルト
５６：フリーリング
５７：Ｏリング
５８：従来の方向修正装置
５８１：従来の方向修正装置のジャッキシリンダ
５８２：従来の方向修正装置のシリンダロッド
５８３：従来の方向修正装置のシリンダロッドの先端部
５８４：従来の方向修正装置における支持ピン
５８５：従来の方向修正装置のジョイント
５９：伸縮管継手
６０：筐体
６１：平ギア
６１１：平ギアの中心軸部
６２：ラックシリンダ
６２１：ラックギア
６３：回転ロータ
６３１：回転ロータの上板
６３２：回転ロータの底板
６３３：回転ロータの垂直板
６４：キー
６５：Ｏリング
６６：第２のＯリング
６７：固定部材
６８：ボールバルブ
６９：バイパス管
７１：掘進機内の送泥管
７２：掘進機内の排泥管
７３：ジョイント部材内の送泥管
７４：ジョイント部材内の排泥管
７５：発進立坑内の送泥管
７６：発進立坑内の排泥管
７１１：送泥管用の管路
７１２：送泥管用の管路の開口部
７２１：排泥管用の管路
７２２：排泥管用の管路の開口部
８００：凹部
８１：中心管
８１０：送排泥管スリーブ
８１００：Ｏリング
８２、８２ｂ：流体管
８２０：流体管スリーブ
８２００：Ｏリング
８３：補強板
８４：前部フランジ
８４１、８４１ｂ：孔
８４２：補強板
８４３：ボルト
８４４：中心開口部
８４５：送泥開口部
８４６：排泥開口部
８４７：流体開口部
８５：後部フランジ
８５１、８５１ｂ：ネジ孔
８５２：補強板
８５３：ボルト
８５４：ブロック
８５４１：取っ手部
８５５：中心開口部
８５６：送泥開口部
８５７：排泥開口部
８５８：流体開口部
８７、８７ｂ：保護部材
８８：キャスター
８８０：脚受部
８８１：脚部
８８２：ピン
８８３：抜け防止用留めピン
８８４：留めピン孔
８８５：ピン孔
８８６：車輪
８８７：補強板
８９：滑り止め
８９０：脚受部
８９１：脚部
８９２：ピン孔
８９３：先端部
８９４：補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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