(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設コンクリート管破砕用掘進機において、径方向に伸びる取り付け軸に回転自在に取り付けられるローラビットを中央部に開口部が形成されるように複数リング状に配置し駆動手段により回転駆動するリング状カッターヘッドとし、前記リング状カッターヘッドを先端にスリットカッターを備えた山止め円筒部内に配置し、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付けることを特徴とする既設コンクリート管破砕用掘進機。
【請求項２】
既設コンクリート管破砕用掘進機において、径方向に伸びる取り付け軸に回転自在に取り付けられるローラビットを中央部に開口部が形成されるように複数リング状に配置し駆動手段により回転駆動するリング状カッターヘッドとし、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が軸方向の後側に位置し軸方向に傾斜させ、且つ、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付けることを特徴とする既設コンクリート管破砕用掘進機。
【請求項３】
前記リング状カッターヘッドを駆動手段により正逆回転可能とし、前記ローラビットの取り付け軸の内径側の端部をピン構造とし、外周側の端部を周方向に所定角度スライド可能な周方向軸受けに取り付け、リング状カッターヘッドの回転方向の変更に応じてローラビットの取り付け軸の周方向の傾斜角度を変更可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の既設コンクリート管破砕用掘進機。
【請求項４】
前記リング状カッターヘッドの駆動手段と前記山止め円筒部とを連結又は切り離し可能として、前記山止め円筒部を回転又は非回転とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設コンクリート管破砕用掘進機。
【請求項５】
前記山止め円筒部を前記リング状カッターヘッドに対して、掘進方向に伸縮可能とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既設コンクリート管破砕用掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された雨水の排水管又は下水道等に用いられる既設コンクリート管を破砕し、新設管を敷設するためのリング状カッターヘッドを備えた既設コンクリート管破砕用掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設された既設コンクリート管を開削工法によることなく破砕し、新設管を敷設する装置として、特開平７−９８０７７号公報（従来例１）には、全断面掘進機のように掘削断面全体に回転掘削歯を配置した掘進機により既設コンクリート管を破砕し、その後に新設管を敷設していく既設コンクリート管更新用掘進機が開示されている。
【特許文献１】特開平７−９８０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来例１の全断面掘削機では、軟鋼（ＳＳ４００）の鉄筋は切断できるが、既設コンクリート管の継輪は切断できず、既設コンクリート管の破砕作業の前に既設コンクリート管内に作業機械や作業員を入れ、継輪を数等分に切断しておく必要があった。また、カッターにより切断される鉄筋の長さが長いと、切断された鉄筋がカッターに巻き付き、それを取り除くため作業が中断することになり、効率良く既設コンクリート管を破砕できないという問題を有していた。さらに、全断面掘進機の場合、全面に掘削歯を配置しているため、重量が大きく回転トルクが大きくなり、高出力の駆動手段を備えなければならず、カッターに鉄筋が巻き付いたような場合、既設コンクリート管の反対側から作業員を入れ除去しなければならないという問題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来例の持つ課題を解決するものである。カッターヘッドによる破砕が困難な継輪の切削も可能で、既設コンクリート管内への補助的作業の作業機械又は作業員の出入を可能とし、効率良く既設コンクリート管を破砕する既設コンクリート管破砕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】
【０００５】
本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機は、前記課題を解決するために、既設コンクリート管破砕用掘進機において、径方向に伸びる取り付け軸に回転自在に取り付けられるローラビットを中央部に開口部が形成されるように複数リング状に配置し駆動手段により回転駆動するリング状カッターヘッドとし、前記リング状カッターヘッドを先端にスリットカッターを備えた山止め円筒部内に配置し、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付けることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機は、既設コンクリート管破砕用掘進機において、径方向に伸びる取り付け軸に回転自在に取り付けられるローラビットを中央部に開口部が形成されるように複数リング状に配置し駆動手段により回転駆動するリング状カッターヘッドとし、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が軸方向の後側に位置し軸方向に傾斜させ、且つ、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付けることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機は、前記リング状カッターヘッドを駆動手段により正逆回転可能とし、前記ローラビットの取り付け軸の内径側の端部をピン構造とし、外周側の端部を周方向に所定角度スライド可能な周方向軸受けに取り付け、リング状カッターヘッドの回転方向の変更に応じてローラビットの取り付け軸の周方向の傾斜角度を変更可能とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機は、前記リング状カッターヘッドの駆動手段と前記山止め円筒部とを連結又は切り離し可能として、前記山止め円筒部を回転又は非回転とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機は、前記山止め円筒部を前記リング状カッターヘッドに対して、掘進方向に伸縮可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付ける構成により、リング状カッターヘッドのローラビットにより破砕・切断された鉄筋、継輪を内径方向に取り込む作用が大きくなり、破砕・切断物の撤去・搬送作業が容易になる。
複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が軸方向の後側に位置し軸方向に傾斜させ、且つ、前記複数のローラビットの取り付け軸を内径側の端部が回転方向側に位置し周方向に傾斜させて取り付ける構成により、リング状カッターヘッドのローラビットにより破砕・切断された鉄筋、継輪を内径方向に取り込む作用が大きくなり、破砕、切断物の撤去・搬送作業がより容易になる。
リング状カッターヘッドを駆動手段により正逆回転可能とし、前記ローラビットの取り付け軸の内径側の端部をピン構造とし、外周側の端部を周方向に所定角度スライド可能な軸受けに取り付け、リング状カッターヘッドの回転方向の変更に応じてローラビットの取り付け軸の周方向の傾斜角度を変更可能とする構成により、リング状カッターヘッドの回転方向が一定であると、掘進機がローリングする恐れがあるため所定距離前進する毎にリング状カッターヘッドの回転方向を変更して掘進機のローリングを防止できる。その際、ローラビットの周方向の傾斜角度をリング状カッター方向の回転に伴う抵抗力により変更することにより、回転方向が変更しても破砕・切断された鉄筋、継輪を内径方向に取り込む作用を持続できる。
リング状カッターヘッドの駆動手段と前記山止め円筒部とを連結又は切り離し可能として、前記山止め円筒部を回転又は非回転とする構成により、掘進する地盤のＮ値が低い場合、山止め円筒部を非回転とし、地山を安定させて掘進でき、掘進する地盤のＮ値が通常又は大きい場合には、山止め円筒部を回転させて、効率良く地山を掘進できる。
山止め円筒部を前記リング状カッターヘッドに対して、掘進方向に伸縮可能とする構成により、周囲地盤の状況に応じて山止め円筒部の地盤への突出長さを調節でき、周囲地盤を安定させてリング状カッターヘッドによる既設コンクリート管破砕作業ができる。
以上
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１、図２は、本発明の既設コンクリート管破砕用掘進機の第１実施形態を示す図である。
【００１４】
既設コンクリート管破砕用掘進機は、地中に埋設された既設コンクリート管２の外径より大きな内径を有し、掘進機本体の前部には、既設コンクリート管２の破砕に必要な部分だけにカッターを設け、中央部に開口部５を形成したリング状カッターヘッド４を備える。リング状カッターヘッド４は、中央に作業員、資材、作業機及び破砕物の出入が可能な大きな開口部５を形成した面盤６を備え、面盤６に所定間隔毎にストレートタイプのローラビット７を、半径方向に伸びる取り付け軸１３に回転自在に取り付ける。
【００１５】
リング状カッターヘッド４の後部に中央に開口を備えたバルクヘッド（図示せず）を配置する。バルクヘッドに、リング状カッターヘッド４を回転駆動する減速機構を備えた駆動手段１１を配置する。リング状カッターヘッド４は、先端には、超硬合金製のスリットカッター９を備えた山止め円筒部８内に配置される。山止め円筒部８は、地山からの土砂が掘進機本体内に浸入しないようにリング状カッターヘッド４の配置位置より前方に突出させる。
【００１６】
本発明の第１実施形態においては、リング状カッターヘッド４を駆動する駆動手段１１と山止め円筒部８は連結され、リング状カッターヘッド４と山止め円筒部８は同時に同方向に回転する。
【００１７】
図２に示されるように、本発明の第１実施形態の既設コンクリート管破砕用掘進機のリング状カッターヘッド４は、ローラビット７の取り付け軸１３の内径側の端部を軸方向の後側に位置させ、径方向の垂直線に対して所定角度β°傾斜させて配置し、複数のローラビット７を円錐台状に配列する。軸方向の傾斜角度β°は、３〜４５°とする。ローラビット７の取り付け軸１３の軸方向の傾斜角度β°が３°以下、つまり半径方向の垂直線に近い角度になると、ローラビット７により破砕・切断された鉄筋、継輪が地山側に押し込まれ、回収撤去できなくなる。ローラビット７の軸方向の取り付け軸１３の傾斜角度β°が４５°以上であると、ローラビット７の破砕・切断力が低下する。上記構成によりローラビット７の破砕・切断能力を低下させることなく、切断・破砕物を内径側に取り込み撤去・搬送作業を容易とする。継輪を短く切断できない場合でも、内径側に取り込まれるので、前記開口部５から作業員、作業機械を搬入して、搬送・撤去可能な長さに切断する作業が容易にできる。
【００１８】
図３は、本発明の第２実施形態を示す図である。第２実施形態の既設コンクリート管破砕用掘進機のリング状カッターヘッド４は、ローラビット７の取り付け軸１３の内径側の端部の周方向の位置が回転方向側にずれるように配置し、半径方向に対してα°傾斜させて配置する。半径方向の傾斜角度α°は、３〜４５°である。半径方向の傾斜角度α°が３°以下であると、つまり、半径方向の傾斜角度が半径に近い角度になると、ローラビット７により破砕・切断された鉄筋、継輪が地山側に押し込まれ、回収撤去できなくなる。ローラビット７の半径方向の取り付け軸１３の傾斜角度α°が４５°以上であると、ローラビット７の破砕・切断力が低下する。上記構成によりローラビット７の破砕・切断能力を低下させることなく、切断・破砕物を内径側に取り込み撤去・搬送作業を容易とする。継輪が短く切断できない場合でも、内径側に取り込まれるので、前記開口部５から作業員、作業機械を搬入して、搬送・撤去可能な長さに切断する作業が容易にできる。
【００１９】
本発明の第３実施形態は、本発明の第１及び第２実施形態を組み合わせたものである。
つまり、本発明の第３実施形態の既設コンクリート管破砕用掘進機のリング状カッターヘッド４は、ローラビット７の取り付け軸１３の内径側の端部を軸方向の後側に位置させ、軸方向に所定角度β°傾斜させて配置し、且つ、ローラビット７の取り付け軸１３の内径側の端部の周方向の位置が回転方向側にずれるように配置し、半径方向に対してα°傾斜させて配置する。本発明の第３実施形態の構成により、ローラビット７の破砕・切断能力を低下させることなく、切断・破砕物を内径側に取り込み撤去。搬送作業を容易とする。
【００２０】
図４は、本発明の第４実施形態を示すものである。第４実施形態の既設コンクリート管破砕用掘進機は、第２、第３実施形態のローラビット７の取り付け軸１３を周方向に傾斜したものに適用するものである。これは、リング状カッターヘッド４を同一方向にのみ回転させて掘進を継続すると、掘進機自体がローリングし、掘進方向がずれてしまうことがあるため、リング状カッターヘッド４の回転方向を所定距離掘進毎に変更する必要がある。しかし、リング状カッターヘッド４の回転方向が変わると、ローラビット７の半径方向の傾斜角度α°の方向がそのままであると、切断・破砕物を地山側に押し込む作用が大きくなり
、切断・破砕物の撤去・搬送作業が困難となる問題が発生する。そのため、本発明の第４実施形態では、ローラビット７の内径側の端部をピン構造とし、外周側の端部を周方向に所定角度スライド可能な周方向軸受けに取り付け、リング状カッターヘッド４の回転方向の変更に伴う抵抗力により、取り付け軸１３の外周側の端部を周方向軸受けに沿って周方向にスライドさせ、ローラビット７の周方向の傾斜角度を変更する。周方向軸受けのそれぞれの端部には、取り付け軸１３の外周側の端部を係止する溝等を設ける。上記、構成により、掘進機のローリングを防止し、リング状カッターヘッド４の回転方向を変更しても、切断・破砕物の内径方向の取り込み作用を持続できる。
【００２１】
既設コンクリート管破砕用掘進機で、地下埋設の既設コンクリート管２を破砕し、新設管を敷設していく際、硬質地盤や軟弱地盤が混在する場合が多い。自立姓のないＮ値の低い軟弱地盤では、山止め円筒部８に取り込んだ地盤は、山止め円筒部８が回転すると崩れて地山が安息角で安定できず、地山を乱してしまう。このような軟弱地盤では、山止め円筒部８を非回転とし、地山に貫入させた方が地山を安定させる。一方、地盤のＮ値の高い硬質地盤や玉石地盤では、先端に超硬合金製のスリットカッター９を備えた山止め円筒部８を回転させて掘進する必要がある。そのため、本発明の第５実施形態は、図５に示されるような構成を採用している。
【００２２】
図５に示されるように、リング状カッターヘッド４を駆動する駆動手段１１の外周先端に山止め円筒部８を支持するサポートリング５６を取り付ける。山止め円筒部８とサポートリング５６との間にはボールベアリング５４を配置し回転自在とし、ボールベアリング５４への土砂侵入防止のためのシール５３を両端に取り付ける。リング状カッターヘッド４を取り付けた面盤６の後部が駆動手段１１に取り付けボルト５８により固定され、リング状カッターヘッド４が回転駆動される。山止め円筒部８のリング状カッター４の配置位置に内径方向に伸びるブラケット５９が形成され、ブラケット５９に回転伝達ピン５５挿入用の孔を形成する。一方、リング状カッターヘッド４の面盤６にも、回転伝達ピン５５挿入用の孔を形成する。山止め円筒部８を回転する場合には、回転伝達ピン５５を、面盤６及びブラケット５９にそれぞれ形成した孔に手動又は油圧ジャッキ等の手段で遠隔操作により挿入し、リング状カッターヘッド４を介して駆動力を山止め円筒部８に伝達する。山止め円筒部８を非回転とする場合は、回転伝達ピン５５を、面盤６及びブラケット５９にそれぞれ形成した孔から手動又は油圧ジャッキ等の手段で遠隔操作により引き抜く。上記構成により、掘進する地盤状態に応じて山止め円筒部８を回転状態又は非回転状態にすることができ、掘進地盤の状態が変動しても掘進地盤を安定させて掘進できる。
【００２３】
図６は、本発明の第６実施形態を示すものである。本発明の第６実施形態は、第５実施形態の山止め円筒部８の回転・非回転機構を存続させ、周囲地盤５７の状態に応じて、自立性のないＮ値の低い軟弱地盤では、山止め円筒部８を非回転とし、かつ、山止め円筒部８のリング状カッターヘッド４に対する掘進方向への突出長さを長くし、地山への貫入長さを長くして地山を安定させる。地盤のＮ値の高い硬質地盤や玉石地盤では、山止め円筒部８のリング状カッターヘッド４に対する掘進方向への突出長さを短くして、先端に超硬合金製のスリットカッター９を備えた山止め円筒部８を回転させ掘進地盤を安定させて掘進する。
【００２４】
図６に示されるように、リング状カッターヘッド４を駆動する駆動手段１１の外周先端に山止め円筒部支持リング６５を支持するサポートリング５６を取り付ける。山止め円筒部支持リング６５とサポートリング５６との間にはボールベアリング５４を配置し回転自在とし、ボールベアリング５４への土砂侵入防止のためのシール５３を両端に取り付ける。山止め円筒部支持リング６５の先端部外周に山止め円筒部８を摺動可能に配置する。山止め円筒部支持リング６５の先端部には、軸方向に伸びる長孔６２が複数形成され、前記複数の長孔６２に山止め円筒部８の内周に固定された複数のスクリュウナット６３を摺動可能に位置させる。山止め円筒部支持リング６５に一端を固定されたスクリュジャッキ６４が、スクリュウナット６３と螺着され、面盤６に形成した作業孔に配置したキャップ６０を外し、工具等を介して六角ヘッド６１を介してスクリュウジャッキ６４を回転させることにより、スクリュウナット６３を前後進させ、山止め円筒部８をリング状カッターヘッド４に対して掘進方向に伸縮させる。山止め円筒部８の掘進方向への前後進は油圧ジャッキ等の駆動手段を用いても良い。山止め円筒部８を回転する場合には、回転伝達ピン５５を、面盤６及び山止め円筒部支持リング６５にそれぞれ形成した孔に手動又は油圧ジャッキ等の手段で遠隔操作により挿入し、駆動力を山止め円筒部８に伝達する。山止め円筒部８を非回転とする場合は、回転伝達ピン５５を、面盤６及び山止め円筒部支持リング６５にそれぞれ形成した孔から手動又は油圧ジャッキ等の手段で遠隔操作により引き抜く。上記構成により、掘進する地盤状態に応じて山止め円筒部８を回転状態又は非回転状態にすることができ、掘進地盤の状態が変動しても掘進地盤を安定させて掘進できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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。
【図６】本発明の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
２：既設コンクリート管、４：リング状カッターヘッド、５：中央開口部、６：面盤、７：ローラビット、８：山止め円筒部、９：スリットカッター、１１：駆動手段、１３：取り付け軸、５３：シール、５４：ボールベアリング、５５：回転伝達ピン、５６：サポートリング、５７：地盤、５８：取り付けボルト、５９：ブラケット、６０：キャップ、
６１：六角ヘッド、６２：長孔、６３：スクリュウナット、６４：スクリュウジャッキ、６５：山止め円筒部支持リング
【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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