(57)【要約】【課題】本発明は、掘進側の連結体に、駆動側の連結体が連結された際に、連結体全体が曲がることなく、駆動側の連結体の回動力及び給進力を伝達して、直進性よく掘進することを可能とする連結体の継手、及びその継手を用いた連結体を有する掘進装置及び掘進方法を提供する。【解決手段】掘進側の連結体１１と、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体１１に伝達する駆動側の連結体２１とのうち、一方の連結体１１に配した多角柱の雄型１２と、他方の連結体２１に配した前記多角柱の雄型１２が嵌め込まれる空間２２ＳＰを有する雌型２２と、前記雄型１２を前記雌型２２に嵌め込んだ状態で、前記両方の連結体１１、２１同士が接合された外周面１１Ｓ、２１Ｓにおける位置及びその位置の前後の外周面に密着して前記両方の連結体１１、２１を締め付ける締結部３１を備えた連結体の継手１０。【選択図】図１
2019152033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進側の連結体と、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体とのうち、一方の連結体に配した多角柱の雄型と、他方の連結体に配した前記多角柱の雄型が嵌まる空間を有する雌型と、
前記雄型を前記雌型に嵌めた状態で、前記両方の連結体同士が連結された外周面における位置及びその連結位置を境に掘進側及び駆動側の外周面に密着して前記両方の連結体を締め付ける締結部を備えた連結体の継手。
【請求項２】
掘進側の連結体と、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体とのうち、一方の連結体に配した多角柱の雄型と、他方の連結体に配した前記多角柱の雄型が嵌め込まれる多角柱型空間を有する雌型と、
前記連結体のどちらか一方に配した円柱の雄型と、前記円柱の雄型が配されていない方の連結体に配した、前記円柱の雄型が嵌まる円柱型空間を有する雌型とを備えた連結体の継手。
【請求項３】
前記多角柱の雄型が前記円柱型空間を有する雌型の底面に配され、前記多角柱型空間を有する雌型が前記円柱の雄型に配されている請求項２に記載の連結体の継手。
【請求項４】
前記多角柱の雄型が前記円柱の雄型の先端面に配され、前記多角柱型空間を有する雌型が前記円柱型空間を有する雌型の底面に配されている請求項２に記載の連結体の継手。
【請求項５】
先端に掘削用ヘッドを配した掘進側の連結体に、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体を順次継ぎ足して掘進する掘進装置であって、
前記掘進側の連結体及び前記駆動側の連結体に請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結体の継手を有する掘進装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結体の継手によって、前記掘進側の連結体に前記回動力及び給進力を掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体を順次継ぎ足して掘進する掘進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は連結体の継手、その継手を用いて連結体を連結した掘進装置及び掘進方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地表下において水平方向に連続的に掘進する技術は、電気・ガス・上下水道管の敷設をはじめ、地質調査を目的としたボーリングに用いられている。通常、各種ボーリング(調査、資源探査)、土木用杭の敷設、土壌改良等、すべての掘削作業には、その深度に応じて、連結体（掘削用ロッド、連結管などともいう）を順次連結増設するという作業工程が生じる。例えば、トンネル工事に用いられるシールドマシンを除く大半の水平方向への掘進技術では、先端にビットを配した掘進側の連結体に、駆動装置の回動力及び給進力を与える駆動側の連結体を連結させることで、連結体の長さを伸ばしている。本明細書では、連結体の連結位置よりビットが配されている側を掘進側、連結体駆動用の駆動装置が配されている側を駆動側という。更に駆動側の連結体を順次連結させていくことで長距離孔を掘進している。このような掘進技術における重要な点の一つに、目標ポイントに向かって直線的に掘削することがあり、そのためにはいくつかの要素が必要となる。
【０００３】
その一つに、連結体の連結部において、連結した連結体の直線性を確保する点にある。連結した連結体の直線性（単に、直線性ともいう）とは、連結した連結体が連結された連結体に対して連結位置で屈曲することなく、一直線状に連結されることをいう。
連結体の連結方法は以下の４種が一般的に使用されている。
（１）ネジによる接合によって連結する（特許文献１参照）。
（２）連結嵌合部が円形断面であり、ピンによる連結も同時に行われる。
（３）連結嵌合部が多角形断面であり、ピンによる連結も同時に行われる（特許文献２参照）。
（４）連結部を溶接し一体構造とする。
上記（１）〜（４）の連結方式中、長尺孔を掘進する掘削調査を除いて、製造コスト、運用面から、（３）の方式が使用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７‐２０８０５２号公報
【特許文献２】特開２０１１‐１７４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、
（１）特許文献１の掘進技術では、連結体同士の連結がネジによる連結であるため、雄ねじと雌ねじとの芯合わせが重要となる。このため、連結体同士の連結に特殊設備が必要になる場合があり、連結に時間を要することが多い。また、ねじの加工には、加工精度が求められるため、製造コストが高くなる。さらに、ねじ山を潰さないように、搬送、保管時には、他の方式より一層の注意を要する。
（２）嵌合による連結部が円形断面を有する連結方法では、連結時に円形断面の嵌合に注意が必要である。また回動力及び給進力の伝達にピンを使用するため、ピンの強度により掘削径の大きさが決定される。そのため、高回動力、高給進力の伝達には不向きである。
（３）嵌合による連結部が多角形断面を有する連結方法では、回動力は嵌合される多角形断面の雄型のすべての側面によって伝達されるため、高回動力の伝達には有利となる。しかし、連結体同士の連結時の芯合わせが難しくなる。そこで芯合せを容易にするためには、必然的に雄型と雌型との嵌合による連結部にある程度のクリアランスが必要となる。しかし、クリアランスによって、いわゆる「ガタ」が生じることになり、連結体の連結部において連結した連結体の直線性が損なわれることになる。また多角形断面の雄型の加工に高精度を求めると、製造コストの上昇になる。
（４）連結体の連結部が溶接された連結体では、掘削終了後の連結体回収時において、溶接部を切り離す作業が発生する。そのため、連結時の溶接作業とともに作業工数が増加する。また、坑道内のような火気厳禁の作業環境では、溶接作業が実施不可能であるため、切り離し作業ができなくなる。
【０００６】
鉛直方向への掘削においては、上記クリアランスによる直線性の狂いは許容できる場合がほとんどであるが、掘削方向が傾斜から水平に近い場合においては、直線性の狂いは大きな問題となる。
すなわち、直線性の狂いとは、掘進側の連結体が駆動側の連結体に対して直線状に連結されていない場合、複数連結した連結体全体が掘進方向に対して緩やかに鉛直方向に傾斜するため、結果として、弧を描いた孔が掘削されるようになることである。
連結体を水平に連結させて、連結した連結体同士が直線性良く一直線上に連結されている場合でも、連結体自体の自重により連結体全体が下方向（鉛直方向）に曲がる。又は、進行方向に障害物がある場合では、障害物を避けようとする方向へ連結部から連結体が曲がる傾向がある。
更に、連結部が多数になるほど連結体全体の直線性の狂いは大きくなり、掘進側の連結体の端部が降下する量は増加する。例えば、掘進側の連結体に配した雄型を駆動側の連結体に配した雌型に嵌め込む連結において、雄型の下側が雌型の壁面に接触していることを考慮しても、クリアランスによって、雄型が掘進側の連結体の自重によって下向きの力を受ける。そのため、掘進側の連結体が掘進方向に対して下方に傾斜することは避けられない。
【０００７】
以上のことを解消することが、連結した連結体全体の直線性を確保するためには、重要な要素となる。
連結体の直線性を確保する一つの手段として、雄型と雌型との嵌合部におけるクリアランスを極力無くし、連結体自体の下向き曲がりを無くすことが重要となる。
本発明者らは、鋭意検討した結果、掘削の方式、掘削深度、既存の連結体の要素を考慮して選択使用することにより、回動力及び給進力が得られるとともに、連結体の直線性の確保が保たれることを見出した。
【０００８】
本発明は、掘進側の連結体に、駆動側の連結体が連結した際に、連結体全体の直線性がよく、駆動側の連結体の回動力及び給進力を掘進側の連結体に伝達して、直進性よく掘進することを可能とする連結体の継手を提供することにある。また、その継手を用いた連結体を有する掘進装置及び掘進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、掘進側の連結体の直進性を高めるために、掘進側の連結体と駆動側の連結体との継手の連結性を高めることで、直進性に優れた連結体の継手を見出した。本発明はこの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段によって解決された。
［１］
掘進側の連結体と、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体とのうち、一方の連結体に配した多角柱の雄型と、他方の連結体に配した前記多角柱の雄型が嵌まる空間を有する雌型とを有し、
前記雄型を前記雌型に嵌めた状態で、前記両方の連結体同士が連結された外周面における位置及びその連結位置を境に掘進側及び駆動側の外周面に密着して前記両方の連結体を締め付ける締結部を備えた連結体の継手。
［２］
掘進側の連結体と、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体とのうち、一方の連結体に配した多角柱の雄型と、他方の連結体に配した前記多角柱の雄型が嵌め込まれる多角柱型空間を有する雌型と、
前記連結体のどちらか一方に配した円柱の雄型と、前記円柱の雄型が配されていない方の連結体に配した、前記円柱の雄型が嵌まる円柱型空間を有する雌型とを備えた連結体の継手。
［３］
前記多角柱の雄型が前記円柱型空間を有する雌型の底面に配され、前記多角柱型空間を有する雌型が前記円柱の雄型に配されている請求項２に記載の連結体の継手。
［４］
前記多角柱の雄型が前記円柱の雄型の先端面に配され、前記多角柱型空間を有する雌型が前記円柱型空間を有する雌型の底面に配されている請求項２に記載の連結体の継手。
［５］
先端に掘削用ヘッドを配した掘進側の連結体に、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体を順次継ぎ足して掘進する掘進装置であって、
前記掘進側の連結体及び前記駆動側の連結体に請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結体の継手を有する掘進装置。
［６］
請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結体の継手によって、前記掘進側の連結体に前記回動力及び給進力を掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体を順次継ぎ足して掘進する掘進方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の連結体の継手によれば、掘進側の連結体に、駆動側の連結体が連結された際に、連結体全体の直線性がよくなり、駆動側の連結体の回動力及び給進力を掘進側の連結体に伝達して直進性よく掘進することが可能となる。また、この継手を用いた掘進装置及び掘進方法によれば、連結体全体の直線性がよくなり、駆動側の連結体の回動力及び給進力を掘進側の連結体に伝達して直進性よく掘進することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）図は、本発明に係る連結体の継手の好ましい一実施形態（第１実施形態）の概略を示した連結体長手方向の断面図であり、（Ｂ）図は、図１のＡ−Ａ線断面を示した縦断面図である。
【図２】クリアランスの求め方の一例を示した断面図である。
【図３】（Ａ）図は、本発明に係る連結体の継手の好ましい一実施形態（第２実施形態）の概略を示した連結体長手方向の断面図であり、（Ｂ）図は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を示した縦断面図である。
【図４】（Ａ）図は、本発明に係る連結体の継手の好ましい一実施形態（第２実施形態）の概略を示した連結体長手方向の断面図である。（Ｂ）図は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ線断面を示した縦断面図であり、（Ｃ）図は、図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面を示した縦断面図である。
【図５】本発明に係る掘進装置の好ましい一実施形態の概略を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る連結体の継手の好ましい一実施形態（第１実施形態）について、図１及び図２を参照しながら、以下に説明する。
【００１３】
図１に示すように、連結体の継手１０（１０Ａ）は、掘進側の連結体１１と、回動力及び給進力を掘進側の連結体１１に伝達する駆動側の連結体２１とを連結する継手である。「回動力」とは、掘進側の連結体を軸周りに回動させる力である。「給進力」とは、掘進側の連結体の先端部（掘削用ヘッド、掘削用ビット、等ともいう）を地盤等の被掘削物へ押し込む力である。掘進側の連結体１１及び駆動側の連結体２１は、軽量化のため、連結管で構成されていることが好ましい。連結管としては、鋼管、ステンレス管等で構成されていることが好ましい。
【００１４】
一方の連結体として、例えば、駆動側に面する連結体の駆動側端面１１Ａには、多角柱の雄型１２が配されている。以下、駆動側に面する面を駆動側の面とし、掘進側に面する面を掘進側の面とする。例えば、「掘進側端面」は掘進側に面する端面を意味する。上記雄型１２と連結体１１とは中心軸Ｃ１２、Ｃ１１が一致するように配されている。本実施形態では、一例として、正六角柱の雄型が配されている。上記多角柱としては、正四角柱、正六角柱（図示例）、正八角柱、等の正多角柱が好ましく挙げられる。正多角柱とすることで、各側面に均等に回動力が加わることになる。
雄型１２の断面が正多角形の場合、雄型１２の各側面１２Ｓの大きさが同じであり、雄型１２の各側面１２Ｓと接触する雌型２２の各側面２２Ｓ（接触面）の大きさも同じになる。そのため、雄型１２から雌型２２又は雌型２２から雄型１２に伝達される力がそれぞれの各側面に均等に分散される。
一方、雄型の断面が正多角形でない場合は、側面の大きさが異なる。そのため、各側面に力が均等に分散せず、雄型から雌型又は雌型から雄型に伝達される力に大小が発生する。このような場合、掘進側及び駆動側において、力の大小によって形状や材質を考慮しなければならない。形状に関しては、回転体に使用するには不向きな形状（例えば断面が扁平な多角形）となることがある。そのため、材質に関しては、正多角形断面を有する雄型１２に比較して強度のある材料を使用することが好ましい。正多角形断面を有する雄型１２と同様の材料を使用する場合には継手の機構自体が大型化することになる。
【００１５】
他方の連結体として、駆動側の連結体２１は、その端部に多角柱の雄型１２が嵌まる空間２２ＳＰ（多角柱型空間）を有する雌型２２が配されている。「嵌まる」とは、雌型２２内に雄型１２をぴったり合うように入ることをいう。ただし、雌型２２は、雄型１２を雌型２２内に嵌め入れるために必要なクリアランス（図示せず）を有する。
雌型２２の厚さＤ２１は、回動力を多角柱の雄型１２に伝えるように、回動させた際に変形しない厚さを有する。なお、厚さＤ２１は、例えば、多角柱の雄型１２が嵌まる多角柱型空間の壁面の一面における平均の厚さとする。厚さＤ２１は、材料力学、構造力学により計算することが可能である。正多角柱の場合、全ての回動力を正多角柱の側面数で除した値が１側面における伝達回動力となる。ここで１側面における面圧（単位面積当たりに加わる力）が材料の許容値以下になることが好ましい。
又、回動力のすべてが伝達されることになるので、中空の形状が正多角形で外径が円柱形断面のねじりに対する強度計算も材料との兼ね合いも含めて計算されることが好ましい。なお、それぞれの許容値は材料強度の最大値ではなく、一般的な安全率を考慮することが好ましい。
【００１６】
図２に示すように、クリアランスは、雌型２２に雄型１２が嵌め込まれたときの雄型１２と雌型２２との隙間をいう。すなわち、雄型１２の多角柱の各側面１２Ｓと、該各側面１２Ｓそれぞれに対向する雌型２２の側面２２Ｓとの間の隙間Ｄ１〜Ｄ６（六角柱雄型の場合）をいう。隙間Ｄ１〜Ｄ６の長さは、雄型１２と雌型２２の対向する側面間の距離において、雄型１２の側面１２Ｓ（又は雌型の側面２２Ｓ）に対して垂直方向における最短距離と最長距離との平均値をいう。雄型１２が六角柱であり、雄型１２の側面１２Ｓと、それと対向する雌型２２の側面２２Ｓが平行な位置にある場合、クリアランスは隙間Ｄ１〜Ｄ６の間隔Ｄｔ１〜Ｄｔ６の平均値となる。
具体的には、上記クリアランスは、通常、０．２ｍｍ〜２ｍｍであり、好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍであり、より好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。
【００１７】
また、雄型１２を雌型２２に嵌め込んだ状態で、雄型１２の端面１２Ａが雌型２２の底面２２Ｂに押し当てられる構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、給進力を駆動側の連結体２１から掘進側の連結体１１に伝達しやすくなる。同様の観点から、雌型２２の掘進側端面２１Ａと、雄型１２周囲の駆動側端面１１Ａとが接触するように構成されていることが好ましい。また、雌型２２の深部まで嵌め込み易くするために、雄型の端面１２Ａの周囲には面取り（図示せず）がなされていることが好ましい。面取りは、丸み面取りであっても、４５度面取りであっても、又は他の面取りであってもよい。
【００１８】
上記雄型１２は、雌型２２に嵌め込んだ状態で、せん断強さが保たれる範囲内で、軽量化のために内部に空胴（図示せず）を有していることが好ましい。
【００１９】
締結部３１は、雄型１２を雌型２２に嵌め込んだ状態で、両方の連結体１１、２１同士が連結された外周面における連結位置Ｃ１及びその連結位置Ｃ１を境に掘進側及び駆動側の外周面１１Ｓ、２１Ｓに密着して、両方の連結体１１、２１を締め付けるものである。この締結部３１は、具体的には、第１締結部３１Ａと第２締結部３１Ｂとを備える。第１締結部３１Ａは、両連結体１１、２１の外周面の例えば上側半分に沿うように、内面が湾曲した形状の第１締め付け部３２Ａと、第１締め付け部３２Ａの幅方向両側に延設されているつば部３３Ａ、３４Ａとを有する。同様に、第２締結部３１Ｂは、両連結体１１、２１の外周面の例えば下側半分に沿うように、内面が湾曲した形状の第２締め付け部３２Ｂと、第２締め付け部３２Ｂの幅方向両側に延設されているつば部３３Ｂ、３４Ｂとを有する。ただし、第１、第２締め付け部３２Ａ、３２Ｂは、締め付けによって生じる引張応力に耐え得る厚さを有する。
第１及び第２締結部３１Ａ及び３１Ｂを、連結体１１、２１に取り付けた状態において、つば部３３Ａ、３３Ｂとの間、及びつば部３４Ａ、３４Ｂとの間のそれぞれにつば部間隙間３５Ｓ、３６Ｓが生じることが好ましい。つば部間隙間３５Ｓ、３６Ｓが生じるように、第１、第２締め付け部３２Ａ、３２Ｂの湾曲（幅）方向の長さが設定されることが好ましい。上記隙間３５Ｓ、３６Ｓを有することによって、第１、第２締結部３１Ａ、３１Ｂによって、連結体１１、２１をしっかりと締結することができる。この隙間３５Ｓ、３６Ｓは、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍｍ以上８ｍｍ以下である。
【００２０】
つば部３３Ａ、３３Ｂ、及びつば部３４Ａ、３４Ｂには、締結するためのボルトを通す孔３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂが片側について複数個所に設けられている。
さらに、つば部３３Ａとつば部３３Ｂとを締め付ける締め付け手段として、ボルト３７Ａ及びナット３８Ａを有する。同様に、つば部３４Ａとつば部３４Ｂとを締め付ける締め付け手段として、ボルト３７Ｂ及びナット３８Ｂを有する。なお、それぞれの締め付け手段に座金３９Ａ、３９Ｂを配してもよい。
【００２１】
図１に示したように、締結部３１の長さは、雌型２２が配された部分の連結体２１の外周面２１Ｓ及びその掘進側と駆動側との連結体１１、２１の各外周面１１Ｓ、２１Ｓを被覆するように配されることが好ましい。ここでの「前後」も前述と同様の意味である。具体的には、締結部３１は、雄型１２と雌型２２との間のクリアランス（図示せず）によって、雌型の開口端２２Ｐを支点にして掘進側の連結体１１の掘進側が下方に下がるのを防ぐように配される。すなわち、締結部３１の駆動側の連結体２１を覆う部分を支持部として、締結部３１が掘進側の連結体１１を覆う部分によって、クリアランスによって掘進側の連結体１１の傾きが生じないように支持部側に固定できる長さ、及び締付け力とする。
締結部３１により、掘進側の連結体１１と駆動側の連結体２１とを一体化させることが目的であるので、単純に締結されていれば良いわけではなく、締め付けようとするボルト３７Ａ、３７Ｂのサイズ、本数、締め付け力には配慮が必要となる。また、締結部３１の双方への被覆距離は、被覆距離が長ければ長いほど一体化が確実になるため、可能な限り長くとることが有効である。締結部３１の長さは、駆動している場合に、雄型１２と雌型２２とのクリアランスにより、雄型１２と雌型２２との接続部にくびれが発生しないことと、発生する振動により緩みが生じないことが望ましい。
ボルトサイズは、ツールス（掘進側及び駆動側の連結体１１、２１）により発生する重さを確実に保持できることと、振動により緩みが発生しない形状（大きさ）とすることが好ましい。
ボルトは、直線的に等間隔に片側３本配置することが好ましい。またボルトを直線的に配置しない場合や、片側に３本配置しない場合には、締め付け力が均等であっても各ボルトが負担する力が異なってくるため、緩みや疲労を発生する可能性が高くなる。締め付け力はボルトの一般的な締め付け力による。
締結部３１の被覆距離は長くなるほど有効であるが、ボルト締結における一般的なボルト間隔を考慮した長さとすることが好ましい。
【００２２】
上記締結部３１は、両方の連結体１１、２１同士が連結された外周面における連結位置Ｃ１及びその連結位置Ｃ１の前後の外周面１１Ｓ、２１Ｓに密着させて、つば部３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを締め付けることができる。その締め付け形態は、二ツ割のバンドを用いて締め付けるような形態となるため、連結体１１、２１を均等にしっかりと強く締め付けることができる。しかも、第１、第２締め付け部３２Ａ、３２Ｂが締め付けに耐えうる厚さを有する。このことから、雌型２２と雄型１２との間にクリアランスを有していても、駆動側の連結体２１に対して雌型２２の開口端２２Ｐを支点にして、掘進側の連結体１１が鉛直方向に下がることが抑制される。したがって、掘進側の連結体１１と駆動側の連結体２１とが直線状に連結される。また上記継手１０Ａを用いて、順次、駆動側の連結体を連結した場合も、連結された連結体全体が一直線上に連結されるようになる。このようにして、多角形断面の雄型を嵌め込むためのクリアランスを実質的になくすことができ、連結体全体の湾曲を抑制することができる。このため、直進性良く掘進が行えるようになる。
【００２３】
さらに、多角形断面の雄型１２を、その雄型１２が嵌まる空間２２ＳＰを有する雌型２２に嵌め込まれるため、駆動側の連結体２１から伝達される回動力が減衰することなく確実に掘進側の連結体１１に伝達できる。またさらに、雌型２２に対する雄型１２の嵌合とともに、締結部３１による締め付けによって、掘進側の連結体１１と駆動側の連結体２１同士が固定されることから、給進力も確実に駆動側の連結体２１から掘進側の連結体１１に伝達できる。
すなわち、回動力の伝達性及び給進力の伝達性の両立を図るとともに、駆動側の連結体を順次、継ぎ足したとしても、連結された連結体の配置が直線上から外れることがなくなるため、掘進方向の直線性を損なうことなく、例えば水平方向に長孔の掘進ができる。
【００２４】
連結体１１、２１は、連結部分Ｃ１の連結体長手方向において、締結部３１によって、多角柱の雄型１２が空間（多角柱型空間）２２ＳＰを有する雌型２２に嵌め込まれる部分が覆われて締め付けられる。そのため、雌型２２が回動した際、多角柱の雄型１２によって雌型２２の空間（多角柱型空間）２２ＳＰを広げようとする力が抑え込まれ、確実に駆動側の連結体２１の回動力を掘進側の連結体１１に伝達することができる。また、連結体１１を締め付ける締結部３１の長さを長くとることによって、連結部分Ｃ１における連結体１１の曲がりがより低減される。
また、各連結体１１、２１を管で形成することによって、連結体の自重を軽くして、連結体を連結したときの撓みを抑制することができる。
本実施形態では、締結部３１を連結体１１、２１の外周面に埋め込む形態を説明したが、外周面に埋め込まない形態であっても、同等の効果を得ることができる。
上記連結体の継手１０Ａは、既存の連結管の連結にも適用することができる。そのため、汎用性に優れている。
逆に、駆動側の連結体に雄型、掘進側の連結体に雌型を配する逆構造にしても、連結体自体の機能は問題なく発揮される。
【００２５】
本発明に係る連結体の継手の別の好ましい一実施形態（第２実施形態）について、図３を参照しながら、以下に説明する。
図３に示すように、連結体の継手１０（１０Ｂ）は、掘進側の連結体１３と、回動力及び給進力を掘進側の連結体１３に伝達する駆動側の連結体２３とを連結する継手である。掘進側の連結体１３及び駆動側の連結体２３は、第１実施形態と同様の連結管で構成されていることが好ましい。
【００２６】
一方の連結体として、例えば、掘進側の連結体１３には、駆動側端面１３Ａに開口された空間（円柱型空間）１５ＳＰを有する雌型１５が配されている。また、この雌型１５の底面１５Ｂに、互いの中心軸Ｃ１５、Ｃ１４を一致させて多角柱の雄型１４が配されている。多角柱としては、第１実施形態と同様である。
【００２７】
どちらか一方の連結体として他方の連結体の駆動側の連結体２３には、掘進側端面２３Ａに円柱の雄型２５が配され、雄型の端面２５Ａに開口し、多角柱の雄型１４が嵌まる空間（多角柱型空間）２４ＳＰを有する雌型２４が配されている。この雄型２５と雌型２４は、互いの中心軸Ｃ２５、Ｃ２４を一致させて配されている。ただし、雌型２４と雄型１４との間には、雄型１４を嵌め入れるために必要なクリアランス（図示せず）を有する。クリアランスは第１実施形態で説明した通りである。
したがって、円柱の雄型２５が配されていない方の上記掘進側の連結体１３に配した空間（円柱型空間）１５ＳＰを有する雌型１５に、上記円柱の雄型２５が嵌め込まれる。
円柱の雄型２５の長さは、クリアランスによって掘進側の連結体１３に傾きが生じないようにする長さが必要である。例えば、連結位置Ｃ１から掘進側に１０ｃｍ〜２０ｃｍが好ましく、１５ｃｍ〜２０ｃｍがより好ましく、１８ｃｍ〜２０ｃｍがさらに好ましい。
【００２８】
雌型１５と雄型２５との間には、雄型２５を嵌め入れるために必要なクリアランス（図示せず）を有する。クリアランスは、第１実施形態で説明したクリアランスと同様であるが、平均隙間は、例えば、円柱の雄型２５と円柱型空間１５ＳＰを有する雌型１５との隙間を、円柱の中心軸に対して周方向に９０度ずつ間隔を置いて測定した平均値とする。このクリアランスは、多角柱の雄型１４と空間（多角柱型空間）２４ＳＰを有する雌型２４とのクリアランスよりも小さい。そのクリアランスは、通常、０．２ｍｍ〜１ｍｍであり、好ましくは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍであり、より好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。
【００２９】
また、第１実施形態と同様に、多角柱の雄型１４を、空間２４ＳＰを有する雌型２４に嵌め込んだ状態で、該雄型１４の端面１４Ａが該雌型２４の底面２４Ｂに押し当てられる構成とすることが好ましい。また円柱型空間１５ＳＰを有する雌型１５の駆動側端面１３Ａと、円柱の雄型２５周囲の掘進側の連結体端面２３Ａとが接触するように構成されていることが好ましい。このような構成とすることによって、駆動側の連結体２３から掘進側の連結体１３に給進力が伝達されやすくなる。
更に、第１実施形態と同様に、嵌め込み易くするために、各雄型の端面１４Ａ、２５Ａの周囲には面取り（図示せず）がなされていることが好ましい。
【００３０】
上記雄型１４、２５は、対応する雌型２４、１５に嵌め込んだ状態で、せん断強さが保たれる範囲内で、軽量化のために内部に空胴（図示せず）を有していることが好ましい。また、円柱型空間１５ＳＰを有する雌型１５が配された掘進側の連結体１３の最外周部分は、せん断強さが保たれる厚さを有することが好ましい。
【００３１】
上記第２実施形態の連結体の継手１０Ｂは、掘進側の連結体１３の多角柱の雄型１４が、駆動側の連結体２３の空間２４ＳＰを有する雌型２４に嵌まることから、駆動側の連結体２３の回動力を掘進側の連結体１３に容易に伝達することができる。また、駆動側の連結体２３の円柱の雄型２５が、掘進側の連結体１３の円柱型空間の雌型１５に嵌まる。このことから、上記雌型２４と雄型１４との間にクリアランスが設けられていても、駆動側の連結体２３に対して雌型２４の開口端２４Ｐを支点にして、掘進側の連結体１３が鉛直方向に下がることが抑制される。したがって、掘進側の連結体１３と駆動側の連結体２３とが一直線上に連結されることになる。また上記継手１０Ｂを用いて、順次、駆動側の連結体を連結した場合も、連結された連結体全体が一直線上に連結される。したがって、多角形断面の雄型を嵌め込むためのクリアランスを実質的になくすことができ、連結体全体の湾曲を抑制することができる。このため、直進性良く掘進が行えるようになる。
【００３２】
次に、本発明に係る連結体の継手の別の好ましい一実施形態（第３実施形態）について、図４を参照しながら、以下に説明する。
【００３３】
図４に示すように、連結体の継手１０（１０Ｃ）は、掘進側の連結体１６と、回動力及び給進力を掘進側の連結体１６に伝達する駆動側の連結体２６とを連結する継手である。掘進側の連結体１６及び駆動側の連結体２６は、第１実施形態と同様の連結管で構成されている。
【００３４】
一方の連結体として、例えば、掘進側の連結体１６には、その駆動側端面１６Ａに円柱の雄型１８が配され、さらに該円柱の雄型１８の端面１８Ａに、互いの中心軸Ｃ１７、Ｃ１８を一致させて上記多角柱の雄型１７が配されている。多角柱としては、第１、第２実施形態と同様である。したがって、掘進側の連結体１６は、掘進側の連結体１６の駆動側端面１６Ａに、中心軸Ｃ１７、Ｃ１８を一致させた、円柱の雄型１８と多角柱の雄型１７とが順に積まれた形態となっている。
【００３５】
どちらか一方の連結体として他方の連結体の駆動側の連結体２６には、掘進側端面２６Ａに開口を有し、円柱の雄型１８が嵌まる円柱型空間の雌型２８が配されている。また、この雌型２８の底面２８Ｂに、互いの中心軸Ｃ２７、Ｃ２８を一致させて、多角柱の雄型１７が嵌まる上記多角柱型空間２７ＳＰを有する雌型２７が配されている。ただし、雄型１７と雌型２７との間には、雄型１７を嵌め入れるために必要なクリアランス（図示せず）を有する。クリアランスは第１実施形態で説明した通りである。したがって、駆動側の連結体２６の掘進側端面２６Ａ側には、中心軸Ｃ２７、Ｃ２８を一致させて、円柱型空間の雌型２８と該雌型の底面２８Ｂに多角柱型空間の雌型２７とが順に形成された形態となっている。
【００３６】
雌型２７と雄型１７との間には、雄型１７を嵌め入れるために必要なクリアランス（図示せず）を有する。クリアランスは、第２実施形態で説明した雄型１４と雌型２４との間のクリアランスと同様である。
【００３７】
また、第１実施形態と同様に、多角柱の雄型１７を雌型２７の多角柱型空間２７ＳＰに嵌め込んだ状態で、該雄型１７の端面１７Ａが該雌型２７の底面２７Ｂに押し当てられる構成とすることが好ましい。また雌型２８の掘進側端面２６Ａと、掘進側の連結体１６の雄型１８周囲における駆動側端面１６Ａとが接触するように構成されていることが好ましい。このような構成とすることによって、駆動側の連結体２６から掘進側の連結体１６に給進力が伝達されやすくなる。
更に、第１実施形態と同様に、嵌め込み易くするために、各雄型の端面１７Ａ、１８Ａの周囲には面取り（図示せず）がなされていることが好ましい。
【００３８】
上記雄型１７、１８は、対応する雌型２７、２８に嵌め込んだ状態で、せん断強さが保たれる範囲内で、軽量化のために内部に空胴（図示せず）を有していることが好ましい。また、円柱型空間の雌型２８が配された駆動側の連結体２６の最外周部分は、せん断強さが保たれる厚さを有することが好ましい。
【００３９】
上記第３実施形態の連結体の継手１０Ｃは、掘進側の連結体１６の多角柱の雄型１７が、駆動側の連結体２６の多角柱型空間の雌型２７に嵌まることから、駆動側の連結体２６の回動力を掘進側の連結体１６に容易に伝達することができる。また、上記雌型２７と雄型１７との間にクリアランスが設けられていても、雄型１８が、雌型２８の円柱型空間２８ＳＰに嵌まることから、駆動側の連結体２６に対して雌型２７の開口端２７Ｐを支点にして、掘進側の連結体１６が鉛直方向に下がることが抑制される。したがって、掘進側の連結体１６と駆動側の連結体２６とが一直線上に連結されることになる。また上記継手１０Ｃを用いて、順次、駆動側の連結体を連結した場合も、連結された連結体全体が一直線上に連結される。したがって、多角形断面の雄型を嵌め込むためのクリアランスを実質的になくすことができ、連結体全体の湾曲を抑制することができる。このため、直進性良く掘進が行えるようになる。
【００４０】
次に、本発明の連結体の継手を用いて、掘進側の連結体に駆動側の連結体を継ぎ足して掘進する掘進装置について、図５を参照して説明する。図面は、掘進側の連結体に駆動側の連結体を継ぎ足す前の状態を示している。
【００４１】
図５に示すように、掘進装置１００は、先端に掘進用のヘッド１４１を配した掘進側の連結体に、回動力及び給進力を前記掘進側の連結体に伝達する駆動側の連結体を順次継ぎ足して掘進する掘進装置である。
【００４２】
掘進装置１００は、台座１１１を備え、その上に仰俯角の調節が可能な支持台１１２が配され、更に採掘方向に往復動するオーガー駆動部１２５が配されている。また支持台１１２には、支持台１１２の仰俯角を調節する仰俯角調節部１３１が備えられている。
【００４３】
オーガー駆動部１２５には、オーガー駆動部１２５により回動される掘進側の連結体のスパイラルオーガー１２１が取り付けられている。スパイラルオーガー１２１は、オーガー軸１２２とオーガー軸１２２の周囲にらせん状に配された羽部１２３とからなり、オーガー軸１２２の先端にオーガーヘッド１４１が取り付けられている。スパイラルオーガー１２１の駆動側は、別のスクリューオーガー（図示せず）を本発明の連結体の継手（図１等を参照）によって継ぎ足すことができる。
オーガーヘッド１４１は、既存の種々の構成のものを用いることができ、先端にはパイロットビット１６１を備えていることが好ましい。
【００４４】
台座１１１上には支持台１１２が揺動可能に配されている。また台座１１１上には、支持台１１２の仰俯角を所望の角度に調節して保持する仰俯角調節部１３１が支持部１１４に対して回動自在に配されている。仰俯角調節部１３１は、シリンダ１３２内を往復駆動可能なピストン１３３の駆動により、支持台１１２を上下に揺動させて仰俯角を調整するものである。仰俯角調節部１３１によって支持台１１２の向きを調節することでスパイラルオーガー１２１の仰俯角が調節される。
【００４５】
さらに支持台１１２上には、採掘方向に往復動するオーガー駆動部１２５が配されている。オーガー駆動部１２５は、支持台１１２に配された軌道１１７上を掘進方向に前後進（往復動）する前後進駆動部１２６上に固定されている。軌道１１７は例えばレールからなる、また前後進駆動部１２６は、例えば、軌道１１７上を移動する図示していない回動輪を有し、その回動輪を回動させる図示していない回動輪駆動部を有するものである。
【００４６】
オーガー駆動部１２５にチャック機構１２７を介してスパイラルオーガー１２１が支持されている。具体的には、オーガー駆動部１２５の駆動軸１２８には、スパイラルオーガー１２１を着脱可能としたチャック機構１２７が固定されていることが好ましい。このチャック機構１２７にスパイラルオーガー１２１が取り付けられて支持固定されている。したがって、スパイラルオーガー１２１は、台座１１１上の支持台１１２に、オーガー駆動部１２５によってチャック機構１２７を介して回動自在に支持されている。なお、チャック機構１２７は、上記オーガー駆動部１２５の駆動軸１２８に対して回動中に外れないように固定できるものであれば、着脱可能に取り付けられているものであってもよい。なお、支持台１２上のスパイラルオーガー１２１の先端側には、スパイラルオーガー１２１を回動自在に支持するオーガー支持部１２９が備えられていることが好ましい。
【００４７】
オーガー駆動部１２５は、例えば、電動機またはオイルモーターとギアボックスによる構成を基本とするが、他の回動駆動装置を用いることもできる。
【００４８】
スパイラルオーガー１２１は、オーガー軸１２２の採掘方向の先端部にオーガーヘッド１４１を備えている。オーガーヘッド１４１は、オーガー軸１２２に取り付け部（図示せず）を介して着脱自在に取り付けられたものであっても、溶接等によって固着されたものであってもよい。取り付け部は、特に制限は無く、例えば、ねじ込み式に取り付けられるものであってもよい。
【００４９】
オーガーヘッド１４１の先端部には、パイロットビット１６１が取り付けられていることが好ましい。パイロットビット１６１は、オーガーヘッド１４１による採掘を補助するために、オーガー軸１２２を延長した方向となる掘進方向にオーガーヘッド１４１を導くものである。その構成は、例えば、パイロット軸に複数のオーガーチップを張り合わせたものである。
パイロットビット１６１はオーガーヘッド１４１の先端部に例えば固着されている。固着させる手段としては、いかなる手段であってもよく、一例として溶接が挙げられる。
【００５０】
上記台座１１１は平面方向に移動する移動装置１８１上に設置されている。移動装置１８１としてはクローラ、すなわち無限軌道車を挙げることができる。無限軌道車は、坑道や採掘現場のようないわゆる悪路であっても走行可能である。
【００５１】
また、移動装置１８１には、採掘時にオーガーヘッド１４１が受ける反力を受け止めるストッパ（図示せず）を備えていることが好ましい。このストッパは、移動装置１８１の採掘側とは反対側に備えられている。ストッパには、例えば、ブルドーザの排土板を用いることができる。
【００５２】
上記掘進装置１００には、台座１１１上にオペレータによって稼働を可能とする運転装置１１０が備えられていても良い。この運転装置１１０は、例えば、移動装置１８１の運転、オーガー駆動部１２５、前後進駆動部１２６の稼働、仰俯角調節部１３１の調節、圧縮気体の送給、ストッパの動作、等の指令を行う。運転装置は、台座１１１上に配するかわりに、オペレータによる無線操縦または有線操縦によるものであってもよい。すなわち、運転装置は掘進装置１００とは別に設けてもよい。
【００５３】
上記掘進装置１００は、図示はしないが、該掘進装置１００を稼働する動力供給装置と、掘進装置と動力供給装置とを稼働する動力源とを有する。動力供給装置と動力源とは、掘進装置１００を小型にするために、掘進装置１００とは別に配されることが好ましい。
動力供給装置としては、電動機、オイルポンプ、オイルタンク等が挙げられる。また動力供給装置には、油圧供給装置に加えて、圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置を配してもよい。圧縮気体供給装置としては、電動機、圧縮機等が挙げられる。
動力源は、例えば、発電装置からなる。動力源で得た電力は電気配線によって動力供給装置へ供給される。また、図示はしていないが、動力源で得た電力の一部を駆動装置のオーガー駆動部１２５に供給してもよい。動力供給装置から掘進装置１００へは、油圧配管、圧縮気体配管等で伝達する。またこれらの動力供給装置と動力源とは、運転装置によって制御されてもよい。
【００５４】
本発明の採掘方法について、以下に説明する。この採掘方法は、一例として上記掘進装置１００を用いて行う。
図５に示したように、掘進装置１００を稼働する前に、オーガー駆動部１２５の駆動軸１２８にチャック機構１２７を介してスパイラルオーガー１２１を取り付けておく。スパイラルオーガー１２１の先端部にはオーガーヘッド１４１を配しておく。またオーガーヘッド１４１にはオーガーチップ（図示せず）を配しておく。オーガーチップは採掘で得ようとする採掘物の形状に合わせて選択される。
【００５５】
そして、スパイラルオーガー１２１の先端に配したオーガーヘッド１４１を採掘位置に合わせてオーガーヘッド１４１とともにスパイラルオーガー１２１を回動かつ前進させて掘進する工程を行う。
具体的には、掘進装置１００を移動し、仰俯角調節部１３１によって鉱脈が存在する方向に支持台１１２の仰俯角を合わせ込むとともに、採掘する鉱脈の位置にオーガーヘッド１４１を合わせ込む。これによって、オーガーヘッド１４１が採掘位置に合わされ、オーガーヘッド１４１の進行方向が決定される。この状態で、オーガー駆動部１２５を回動駆動するとともに、前後進駆動部１２６を支持台１１２の軌道１１７に沿って前進させて、回動するオーガーヘッド１４１で鉱脈の採掘を開始する。
【００５６】
具体的には、採掘が開始されると、前後進駆動部１２６によってスパイラルオーガー１２１が前進され、オーガー駆動部１２５によってスパイラルオーガー１２１とともにオーガーヘッド１４１が回動する。すると、オーガーチップの刃部が鉱脈に切込み、鉱脈を含む採掘面を削り取っていく。
【００５７】
続いて、採掘によって得られた採掘物を順次オーガーヘッド１４１のヘッド軸１４２にそってスパイラルオーガー１２１方向に移動させ、移動させた採掘物をスパイラルオーガー１２１の回動によって後方に搬送する工程を行う。
【００５８】
そして前後進駆動部１２６によってスパイラルオーガー１２１が前進され、チャック機構１２７が採掘面近くまで到達すると、いったん、前後進駆動部１２６の駆動を停止するとともに、オーガー駆動部１２５の回動を停止させる。次にチャック機構１２７からスパイラルオーガー１２１を取り外し、前後進駆動部１２６を後進させて、元の位置まで戻す。そして新たな図示していないスパイラルオーガーをチャック機構１２７と掘進孔に突き刺さった状態のスパイラルオーガー１２１とに連結する。スパイラルオーガー同士の連結には、上記本発明の連結体の継手（図１等参照）を用いて行う。したがって、スパイラルオーガー１２１と新たなスパイラルオーガーは、本発明の連結体の継手を有する。
【００５９】
新たなスパイラルオーガーを継ぎ足した状態で、上記説明したのと同様にして、オーガー駆動部１２５を再び回動駆動させるとともに、前後進駆動部１２６を支持台１１２の軌道１１７に沿って再び前進させて、オーガーヘッド１４１で鉱脈の採掘を再開する。
そして、オーガーヘッド１４１での鉱脈の採掘、スパイラルオーガー１２１の継ぎ足しを繰り返すことで、直進性よく採掘を進めていく。
【００６０】
上記掘進装置及び掘進方法によれば、本発明の連結体の継手１０によってスパイラルオーガー同士が連結されるため、スパイラルオーガー１２１及び継ぎ足したスパイラルオーガーを含めて、スパイラルオーガー全体が曲がることがない。そのため、駆動側の連結体２１（図１参照）であるスパイラルオーガー（図示せず）の回動力及び給進力を掘進側の連結体１１（図１参照）であるスパイラルオーガー１２１に伝達して、直線的に掘進することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  連結体の継手（継手）
１１、１３、１６  掘進側の連結体（連結体）
１１Ａ、１３Ａ、１６Ａ  駆動側端面
１１Ｓ、２１Ｓ  外周面
１２、１４、１７、１８、２５  雄型
１２Ａ、１４Ａ、１７Ａ、１８Ａ、２５Ａ  雄型の端面
１２Ｓ  側面
１５、２２、２４、２７、２８  雌型
１５Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ  雌型の底面
１５ＳＰ、２８ＳＰ  空間（円柱型空間）
２１、２３、２６  駆動側の連結体（連結体）
２１Ａ、２３Ａ、２６Ａ  掘進側端面
２２Ｓ  側面
２２Ｐ、２４Ｐ、２７Ｐ  雌型の開口端
２２ＳＰ、２４ＳＰ、２７ＳＰ  空間（多角柱型空間）
３１  締結部
３１Ａ  第１締結部
３１Ｂ  第２締結部
３２Ａ  第１締め付け部
３２Ｂ  第２締め付け部
３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ  つば部
３５Ｓ、３６Ｓ  つば部間隙間
３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ  孔
３７Ａ、３７Ｂ  ボルト
３８Ａ、３８Ｂ  ナット
３９Ａ、３９Ｂ  座金
１００  掘進装置
１１０  運転装置
１１１  台座
１１２  支持台
１１３  揺動軸
１１４  支持部
１１７  軌道
１２１  スパイラルオーガー
１２２  オーガー軸
１２３  羽部
１２５  オーガー駆動部
１２６  前後進駆動部
１２７  チャック機構
１２８  駆動軸
１２９  オーガー支持部
１３１  仰俯角調節部
１３２  シリンダ
１３３  ピストン
１４１  オーガーヘッド
１６１  パイロットビット
Ｃ１  連結位置
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ２４、Ｃ２５、Ｃ２７、Ｃ２８  中心軸
Ｄ２１  駆動側の連結体の厚さ
Ｄ１〜Ｄ６  隙間
【図１】
2019152033.tif 000003
【図２】
2019152033.tif 000004
【図３】
2019152033.tif 000005
【図４】
2019152033.tif 000006
【図５】
2019152033.tif 000007