(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、新たな駆動手段を設けること無く既設埋設管の鉄筋を効率よく細断することができ、細断した鉄筋がカッターヘッドに絡みつくのを防止して排出することが可能な埋設管改築用掘進機を提供。【解決手段】埋設管改築用掘進機において、ジャッキにより切羽側に押圧されると共に、駆動手段により回転駆動され、先端の面板４に掘削ビットを配置したカッターヘッドと、前記面板の外周部に形成された円形の開口部７の周縁に固定切断ビット１２を配置した鉄筋細断用カッター８と、前記円形の開口部に回転自在で回転切断ビット１６を配置した鉄筋細断用遊星カッター１４を備え、前記鉄筋細断用遊星カッターを前記駆動手段とのギア連結により前記カッターヘッドの回転より速い速度で回転駆動し、前記固定切断ビットと前記回転切断ビットとの間で生じるせん断力で埋設管の鉄筋を細断することを特徴とする。【選択図】図３
2011196041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャッキにより切羽側に押圧されると共に、駆動手段により回転駆動され、先端の面板に掘削ビットを配置したカッターヘッドと、
前記面板の外周部に形成された円形の開口部の周縁に固定切断ビットを配置した鉄筋細断用カッターと、
前記円形の開口部に回転自在で回転切断ビットを配置した鉄筋細断用遊星カッターと、
を備え、
前記鉄筋細断用遊星カッターを前記駆動手段とのギア連結により前記カッターヘッドの回転より速い速度で回転駆動し、
前記固定切断ビットと前記回転切断ビットとの間で生じるせん断力で埋設管の鉄筋を細断することを特徴とする埋設管改築用掘進機。
【請求項２】
前記鉄筋細断用カッターを前記円形の開口部の前記面板の最外周部に対応する部分に配置しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の埋設管改築用掘進機。
【請求項３】
前記回転切削ビットの先端位置を前記固定切断ビットの先端位置より切羽面側としたことを特徴とする請求項１または２に記載の埋設管改築用掘進機。
【請求項４】
前記固定切断ビットと前記回転切削ビットの断面形状を逆台形状とし、それぞれの先端部の角度を鋭角としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の埋設管改築用掘進機。
【請求項５】
前記鉄筋細断用遊星カッターの回転方向を前記カッターヘッドの回転方向と逆方向に回転駆動したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1項に記載の埋設管改築用掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設されて老朽化した既設埋設管を新しい埋設管に改築するための推進掘進機に関し、特に、鉄筋コンクリート製の既設埋設管を構成する補強鉄筋を効率良く切断可能な埋設管改築用掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道等を含む各種用途に供される地中埋設管は、経年変化によって老朽化が進むため、適切な時期に新しい埋設管に交換する必要がある。この場合、既設埋設管が埋設されている個所の地盤を地表面から開削して既設埋設管を掘り出した後に新たな管を吊り込んで埋設し直す方法、あるいは掘設した立坑から水平方向に掘進しつつ既設埋設管を撤去して更新管に交換する方法が用いられる。
【０００３】
既設埋設管がコンクリートおよび補強用の鉄筋から成る場合には、コンクリートの破砕と補強用鉄筋の切断を効率よく行う必要がある。そこで、下記特許文献１に記載されている「既設埋設管敷設替え用シールド機」は、コンクリートを破砕するためのローラビットと、鉄筋を切断するための高速カッターとを備えている。
【０００４】
また、下記特許文献２に記載されている「コンクリート管破砕用カッターヘッド」は、ローラカッター、ディスクカッターおよびカッタービットを備え、これらのカッターによってコンクリートを破砕しつつ鉄筋を切断するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９６６８７号公報
【特許文献２】特開平１０−８８９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている「既設埋設管敷設替え用シールド機」は、鉄筋を切断するための高速カッターを油圧モータによって回転駆動するものであり、その構造が複雑であり、さらに、切断した鉄筋が高速カッターに絡みつき高速カッターの駆動が困難になるという問題を有する。また、上記特許文献２に記載されている「コンクリート管破砕用カッターヘッド」は、ローラカッター、ディスクカッターおよびカッタービットを多数用いるものであり、その構造が複雑であり、さらに、切断した鉄筋がローラカッター、ディスクカッターおよびカッタービットに絡みつきカッターヘッドの駆動が困難になるという問題を有する。
【０００７】
本発明は、前記従来技術の持つ課題を解決するもので、簡単な構成で、新たな駆動手段を設けること無く既設埋設管の鉄筋を効率よく細断することができ、細断した鉄筋がカッターヘッドに絡みつくのを防止して排出することが可能な埋設管改築用掘進機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の埋設管改築用掘進機は、前記課題を解決するために、ジャッキにより切羽側に押圧されると共に、駆動手段により回転駆動され、先端の面板に掘削ビットを配置したカッターヘッドと、前記面板の外周部に形成された円形の開口部の周縁に固定切断ビットを配置した鉄筋細断用カッターと、前記円形の開口部に回転自在で回転切断ビットを配置した鉄筋細断用遊星カッターを備え、前記鉄筋細断用遊星カッターを前記駆動手段とのギア連結により前記カッターヘッドの回転より速い速度で回転駆動し、前記固定切断ビットと前記回転切断ビットとの間で生じるせん断力で埋設管の鉄筋を細断することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の埋設管改築用掘進機は、前記鉄筋細断用カッターを前記円形の開口部の前記面板の最外周部に対応する部分に配置しないようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の埋設管改築用掘進機は、前記回転切断ビットの先端位置を前記固定切断ビットの先端位置より切羽面側としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の埋設管改築用掘進機は、前記固定切断ビットと前記回転切削ビットの断面形状を逆台形状とし、それぞれの先端部の角度を鋭角としたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の埋設管改築用掘進機は、前記鉄筋細断用遊星カッターの回転方向を前記カッターヘッドの回転方向と逆方向に回転駆動したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
ジャッキにより切羽側に押圧されると共に、駆動手段により回転駆動され、先端の面板に掘削ビットを配置したカッターヘッドと、前記面板の外周部に形成された円形の開口部の周縁に固定切断ビットを配置した鉄筋細断用カッターと、前記円形の開口部に回転自在で回転切断ビットを配置した鉄筋細断用遊星カッターを備え、前記鉄筋細断用遊星カッターを前記駆動手段とのギア連結により前記カッターヘッドの回転より速い速度で回転駆動し、前記固定切断ビットと前記回転切断ビットとの間で生じるせん断力で埋設管の鉄筋を細断する構成により、カッターヘッドの回転で露出した既設埋設管の鉄筋をせん断力で効率よく細断することができ、露出した鉄筋がカッターヘッドの掘削ビット等に絡みつくのを防止して細かく切断して排出することが可能となる。また、鉄筋細断用遊星カッターをカッターヘッドの駆動手段とのギア連結により回転駆動することで、鉄筋細断用遊星カッターの駆動手段を新たに設ける必要がなく、低コスト、省スペースの埋設管改築用推進機とすることが可能となる。
鉄筋細断用カッターを円形の開口部の面板の最外周部に対応する部分に配置しないようにした構成により、鉄筋細断用カッターの地山との摩擦による摩耗を防止し長寿命化することが可能とすると共に、カッターヘッドの切削により露出した鉄筋を鉄筋細断用遊星カッターの回転により鉄筋細断用カッターとの間のせん断力が作用する細断箇所に引き込むことが可能となる。
回転切断ビットの先端位置を固定切断ビットの先端位置より切羽面側とした構成により、カッターヘッドによりコンクリートから露出した鉄筋を鉄筋細断用遊星カッターの回転により鉄筋細断用カッターとの間の細断箇所まで容易に引き込むことが可能となる。
固定切断ビットと回転切削ビットの断面形状を逆台形状とし、それぞれの先端部の角度を鋭角とした構成により、せん断力がより効率的に発揮することが可能となる。
鉄筋細断用遊星カッターの回転方向をカッターヘッドの回転方向と逆方向に回転駆動した構成により、露出した鉄筋のせん断力による細断がより効率良く実施可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の埋設管改築用推進掘進機の一実施形態の正面図であり、図２は、一部断面図である。
【００１６】
埋設管改築用推進機１は、新設の埋設管の外径とほぼ同じ外径の円形断面の外殻を構成する掘進機本体２を備える。掘進機本体２の後端には新設埋設管（図示せず）が配置され、新設埋設管の後端に元押しジャッキ（図示せず）が配置され、掘進機本体２と新設埋設管が切羽面側に押圧推進される。
【００１７】
掘進機本体２の前端に、推進機本体２とほぼ同じ外径の円筒形のカッターヘッド３が回転自在に配置される。円筒形のカッターヘッド３は前面に、カッターヘッドの外径とほぼ同じ外径の円形の面板４を設置する。円形の面板４の外径は撤去する既設埋設管の外径とほぼ同じか若干大きくする。
【００１８】
カッターヘッド３の面板４には、既設埋設管を破砕する掘削ビット５を配置する。掘削ビット５としては、ローラビットタイプや平刃の切削ビットタイプがあるが、既設埋設管が鉄筋コンクリート製の場合、ローラビットタイプの掘削ビットが望ましい。面板４の外周部に位置する掘削ビット５は、新設埋設管の推進埋設を容易にする目的で新設埋設管の外径より若干大きな内径の穴を余掘りするため、面板４の外周部から若干突き出すように配置する。
【００１９】
面板４の外周部には、コンクリート、鉄筋、地山等の掘削物を掘進機本体２内に取り込むための掘削物取り込用開口部６と、円形の鉄筋細断用開口部７が形成される。円形の鉄筋細断用開口部７の周縁には、複数の固定切断ビット１２を配置した鉄筋細断用カッター８が配置される。鉄筋細断用カッター８は、円形の鉄筋細断用開口部７の面板４の最外周部に対応する部分に配置しないようにし、円形の一部が欠落した略馬蹄形の形状に配置される。鉄筋細断用カッター８を面板４の外周部に配置しないことで、カッターヘッド３の回転により鉄筋細断用カッター８と地山との接触による摩耗を防止することができる。その結果、鉄筋細断用カッターの長寿命化を実現することが可能となる。また、鉄筋細断用カッター８を面板４の外周部に配置しないことで、露出した鉄筋を細断箇所に引き込むことが可能となる。
【００２０】
推進機本体２内には、カッターヘッド３を回転駆動するための油圧モータ等の駆動手段１０が配置される。駆動手段１０の出力は、ギヤボックスで減速され、その出力軸１１がカップリング１１を介してカッターヘッド３の駆動ギヤに連結される。
【００２１】
図３は、鉄筋細断用カッター８と鉄筋細断用遊星カッター１４を拡大した平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線の断面図である。
【００２２】
面板４の外周部に形成された円形の鉄筋細断用開口部７の周縁に鉄筋細断用カッター８が、鉄筋細断用開口部７の最外周の周縁には配置しないように略馬蹄形状に配置される。鉄筋細断用カッター８は、固定切断ビット１２が固定手段１３により交換可能に面板４に取り付けられる。図５に示すように、固定切断ビット１２は、上部が下部より幅広の逆台形状に形成され、固定切断ビット１２の先端部の角度αを鋭角とする。
【００２３】
面板４の外周部に形成された円形の鉄筋細断用開口部７に、鉄筋細断用遊星カッター１４が配置される。鉄筋細断用遊星カッター１４は、円形の鉄筋細断用開口部７の内径より若干小さい外径の回転円盤１５を有し、回転円盤１５の外周に回転切断ビット１６が固定手段１７により交換可能に取り付けられる。図５に示すように、回転切断ビット１６は、上部が下部より幅広の逆台形状に形成され、回転切断ビット１６の先端部の角度βを鋭角とする。
【００２４】
図４に示されるように、鉄筋細断用遊星カッター１４の回転切断ビット１６の先端位置は、鉄筋細断用カッター８の固定切断ビット１２の先端位置より切羽面側に位置するようにする。
【００２５】
回転円盤１４は、固定手段１７により回転支持体１８に連結される。回転支持体１８は、カップリング１９を介して、スプライン軸２０に連結される。
【００２６】
鉄筋細断用遊星カッター１４の回転駆動について図１により説明する。鉄筋細断用遊星カッター１４の回転駆動軸であるスプライン軸２０の後端部は、カッターヘッド３に固定されたスラスト軸受２１に支持される。スプライン軸２０は、カッターヘッド３の回転駆動するギアとギア連結されて、カッターヘッドの回転速度より速い回転速度で回転駆動される。鉄筋細断用遊星カッター１４は、カッターヘッド３の回転方向と逆方向に回転駆動される。
【００２７】
鉄筋細断用遊星カッター１４は、カッターヘッド３と一緒に回転しつつ、カッターヘッド３の回転方向と逆方向にカッターヘッド３の回転速度より速い回転速度で回転する。
【００２８】
カッターヘッド３で掘削切断されたコンクリート破砕物、細断された鉄筋及び余掘りされた地山等の掘削物が掘削物取り込開口部６から推進機本体２内に取り込まれる。推進機本体2内には、取り込まれた掘削物を搬送する搬送コンベア２２が配置される。
【００２９】
本発明の埋設管改築用推進機１の作業状況を説明する。推進機本体２の前端に回転自在に配置されたカッターヘッド３は、切羽面に押圧された状態で、駆動手段９により回転駆動する。カッターヘッド３の回転駆動により、面板４に配置した掘削ビット５により既設の鉄筋コンクリート製の埋設管が破砕される。
【００３０】
カッターヘッド３の掘削ビット５による鉄筋コンクリート製の埋設管のコンクリートが破砕され、鉄筋が露出する。露出した鉄筋が、カッターヘッド３の回転に伴い、鉄筋細断用カッター８と鉄筋細断用遊星カッター１４の配置部に達する。
【００３１】
カッターヘッド３の掘削ビット５の切削によりコンクリートから露出した鉄筋は、回転切断ビット１６の先端が鉄筋細断用カッター８の固定切断ビット１２より切羽面側に位置し、カッターヘッド３の回転速度より速い回転速度で、且つ、カッターヘッド３の回転方向と逆方向に回転する鉄筋細断用遊星カッター１４により、鉄筋細断用カッター８の配置されていない箇所から、鉄筋細断用カッター８が配置された細断箇所に導かれる。鉄筋は、鉄筋細断用カッター８の固定切断ビット１２と鉄筋細断用遊星カッター１４の回転切断ビット１６とのせん断力により細断される。固定切断ビット１２と回転切断ビット１６の形状を上部が下部より幅広の逆台形状とし、固定切断ビット１２の先端の角度αと回転切削ビット１６の先端の角度βが鋭角とされているため、せん断力が効果的に発揮される。
【００３２】
細断された鉄筋は、掘削ビット５により破砕されたコンクリート及び余掘りされた地山等の掘削物と一緒に、掘削物取り込用開口部６から推進機本体２内に取り込まれ、掘削物搬送コンベア２２により搬送される。露出した鉄筋が、鉄筋細断用カッター８の固定切断ビット１２と鉄筋細断用遊星カッター１４の回転切断ビット１６とのせん断力により細断されるので、カッターヘッド３の掘削ビット５等の絡みつくことなく、効率よく鉄筋コンクリート製の既設埋設管を撤去し、新しい埋設管に改築することが可能となる。
【００３３】
以上のように本発明の埋設管改築用推進機１によれば、カッターヘッド３の回転で露出した既設埋設管の鉄筋を鉄筋細断用カッター８の固定切断ビット１２と鉄筋細断用遊星カッター１４の回転切断ビット１６との間で生じるせん断力で細断することができ、露出した鉄筋がカッターヘッド３の掘削ビット５等に絡みつくのを防止して細かく切断して排出することが可能となる。また、鉄筋細断用遊星カッター１４をカッターヘッド３の駆動手段９とのギア連結により回転駆動することで、鉄筋細断用遊星カッター１４の駆動手段を新たに設ける必要がなく、低コスト、省スペースの埋設管改築用掘進機とすることが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１： 埋設管改築用推進機、２：推進機本体、３：カッターヘッド、４：面板、５：掘削ビット、６：掘削物取り込用開口部、７：鉄筋細断用開口部、８：鉄筋細断用カッター、９：駆動手段、１０：出力軸、１１：カップリング、１２：固定切断ビット、１３：固定手段、１４：鉄筋細断用遊星カッター、１５：回転円盤、１６：回転切断ビット、１７：固定手段、１８：回転支持体、１９：カップリング、２０：スプライン軸、２１：スラスト軸受、２２：掘削物搬送コンベア
【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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