(57)【要約】【課題】カッタをスムーズに外方に移動させることができ、かつカッタ等に過度の荷重が作用するのを防止することにある。【解決手段】ヘッド部１は、先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に沿って軸方向に移動可能な外周面１１ａを有するとともに、外周面１１ａに軸方向の先端側に向かって漸次内方に位置すべく傾斜する係合溝１１ｂが形成された主ブロック１１と、主ブロック１１の係合溝１１ｂに係合して係合溝１１ｂに沿って移動自在に設けられ、係合溝１１ｂに沿って先端側に移動した際に先端部に設けられたローラビット（カッタ）１３とともに先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より内方に位置し、係合溝１１ｂに沿って基端側に移動した際に少なくともローラビット１３が先頭曲線管Ａの外周面１１ａより外方に位置すべく構成された移動ブロック１２とを備えた構成にしている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山内に推進される先頭曲線管およびこの先頭曲線管の基端側に順次継ぎ足されて地山内に推進される後続曲線管によって一定の曲率を有する曲線管を埋設する際の上記先頭曲線管内に設置される曲線掘削機であって、
上記先頭曲線管の先端側に位置し地山を掘削するヘッド部と、上記先頭曲線管内に保持される本体部とを備え、
上記ヘッド部は、上記先頭曲線管の内周面に沿って軸方向に移動可能な外周面を有するとともに、当該外周面に軸方向の先端側に向かって漸次内方に位置すべく傾斜する係合溝が形成された主ブロックと、この主ブロックの上記係合溝に係合して当該係合溝に沿って移動自在に設けられ、上記係合溝に沿って先端側に移動した際に先端部に設けられたカッタとともに上記先頭曲線管の内周面より内方に位置し、上記係合溝に沿って基端側に移動した際に少なくとも上記カッタが上記先頭曲線管の外周面より外方に位置すべく構成された移動ブロックとを備えていることを特徴とする曲線掘削機。
【請求項２】
上記主ブロックは、先端側の軸心部に、上記移動ブロックとともに基端側に移動した状態の上記カッタが配置される凹部を有しており、
上記主ブロックには、上記カッタを先端側に露出させた状態で上記凹部の先端側の開口部を覆うカッタディスクが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の曲線掘削機。
【請求項３】
上記主ブロックには、上記凹部の底部の中央部に開口する給水流路が形成されているとともに、上記凹部の底部の周縁部に開口する泥水排出流路が形成されており、
上記カッタディスクには、上記泥水排出流路に対応する位置に泥水取入口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の曲線掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山内に曲線管を埋設する際に使用する曲線掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の曲線掘削機としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この曲線掘削機は、発進基地としての円形断面のトンネルから推進装置によって地山に推進駆動される先導管（先頭曲線管）およびこの先導管の基端側に順次継ぎ足されて地山内に推進される外管（後続曲線管）によって一定の曲率を有する曲線管を埋設する際の上記先導管内に設置されるように構成されている。
【０００３】
この曲線掘削機は、主として、先導管の先端側に位置し地山を掘削するヘッド部と、先導管における軸方向に一定の曲率で湾曲する内周面に沿って延在するとともに、当該内周面に保持される本体部とを備えた構成になっている。
【０００４】
ヘッド部は、その先端部にピンを中心に内外方向に回動するカッタビットを備えた構成になっている。カッタビットは、ヘッド部の前方から作用する推進抵抗によって外方に回動し、この際に先導管の外径より外側に広がるようになっている。
【０００５】
上記のように構成された曲線掘削機においては、ヘッド部を回転して掘削を開始するとともに、先導管を地山内に推進すると、掘削方向の前方から作用する推進抵抗によってカッタビットが外方に回動することになる。このため、先導管の外径より大きな径の穴を掘削することができる。
【０００６】
一方、先導管および外管からなる所定の長さの曲線管の埋設が完了した後は、曲線掘削機を完成後の曲線管を介して上記トンネル側に引き抜くことになるが、この際には、カッタビットが先導管の先端部に当たって内方に回動することになる。このため、曲線掘削機を曲線管を介してトンネル内に回収することができる。
【特許文献１】特開平１１−８１８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の曲線掘削機においては、前方から作用する推進抵抗によってカッタビットが外方に回動するトルクが発生することになるが、そのトルクはカッタビットが内方に回動した状態においては小さく、外方に回動した状態においては大きくなるという特質を有している。
【０００８】
このため、例えばカッタビットが内方に回動した状態から掘削を開始した場合には、カッタビットが完全に外方に回動するまでに時間がかかり、しばらくの間、掘削した穴の径が先導管の外径より小さくなるおそれがある。
【０００９】
一方、カッタビットが完全に外方に回動した後においては、上記トルクが過大に作用し、カッタビットやこれを支持するピン等に耐久性の低下を来すおそれがある。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、推進抵抗に基づく一定の力でカッタを外方に移動することができ、これによってカッタをスムーズに外方に移動することができるとともに、完全に外方に移動した後もカッタ等に過度の荷重が作用するのを防止することのできる曲線掘削機を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の曲線掘削機は、地山内に推進される先頭曲線管およびこの先頭曲線管の基端側に順次継ぎ足されて地山内に推進される後続曲線管によって一定の曲率を有する曲線管を埋設する際の上記先頭曲線管内に設置される曲線掘削機であって、上記先頭曲線管の先端側に位置し地山を掘削するヘッド部と、上記先頭曲線管内に保持される本体部とを備え、上記ヘッド部は、上記先頭曲線管の内周面に沿って軸方向に移動可能な外周面を有するとともに、当該外周面に軸方向の先端側に向かって漸次内方に位置すべく傾斜する係合溝が形成された主ブロックと、この主ブロックの上記係合溝に係合して当該係合溝に沿って移動自在に設けられ、上記係合溝に沿って先端側に移動した際に先端部に設けられたカッタとともに上記先頭曲線管の内周面より内方に位置し、上記係合溝に沿って基端側に移動した際に少なくとも上記カッタが上記先頭曲線管の外周面より外方に位置すべく構成された移動ブロックとを備えていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の曲線掘削機は、請求項１に記載の発明において、上記主ブロックは、先端側の軸心部に、上記移動ブロックとともに基端側に移動した状態の上記カッタが配置される凹部を有しており、上記主ブロックには、上記カッタを先端側に露出させた状態で上記凹部の先端側の開口部を覆うカッタディスクが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の曲線掘削機は、請求項１または２に記載の発明において、上記主ブロックには、上記凹部の底部の中央部に開口する給水流路が形成されているとともに、上記凹部の底部の周縁部に開口する泥水排出流路が形成されており、上記カッタディスクには、上記泥水排出流路に対応する位置に泥水取入口が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成された請求項１〜３に記載の発明によれば、ヘッド部による掘削を開始するとともに、先頭曲線管を地山内に推進すると、ヘッド部には前方から推進抵抗が作用することになる。この推進抵抗はカッタおよび移動ブロックを後方に移動する力として作用することになるので、カッタおよび移動ブロックが主ブロックの係合溝に沿って基端側に移動するとともに外方にも移動することになる。この結果、カッタが先頭曲線管の外周面より外方に位置することになるので、先頭曲線管の外径より大径の穴を掘削することができる。
【００１５】
また、カッタおよび移動ブロックを基端側に移動すべく作用する力は、係合溝における前後方向の位置にかかわらず、推進抵抗に基づく一定の力となるので、例えば移動ブロックが係合溝の先端側に位置する掘削初期からカッタをスムーズに外方に移動することができる。したがって、掘削の初期の段階から、先頭曲線管の外径より大きな径の穴を掘削することができる。
【００１６】
また、移動ブロックが係合溝の基端側に移動した後も、推進抵抗による力がカッタや移動ブロックに過大なものとして作用することがないので、カッタ、移動ブロック、係合溝等に耐久性の低下を来するおそれがない。
【００１７】
一方、先頭曲線管および後続曲線管によって一定の曲率を有する連続した曲線管が地山に埋設された状態になった後は、曲線掘削機を完成後の曲線管を介して発進基地側に引き抜くことになるが、この際にはカッタおよび移動ブロックのうち少なくとも先頭曲線管の内周面より外方に位置する部分が当該先頭曲線管の先端部に当たることから、カッタおよび移動ブロックが係合溝に沿って先端側に移動するとともに先頭曲線管の内周面より内方に位置した状態になる。したがって、カッタや移動ブロックが先頭曲線管の先端部に引っ掛かる等の不具合を生じさせることなく、曲線掘削機を発進基地に引き戻すことができる。
【００１８】
請求項２に記載の曲線掘削機によれば、主ブロックにおける先端側の軸心部に、係合溝に沿って基端側に移動した状態のカッタを配置する凹部が設けられているとともに、この凹部の先端側の開口部を、カッタを先端側に露出させた状態で覆うカッタディスクが設けられているので、カッタおよび移動ブロックには、主として前方から作用する推進抵抗による力およびヘッド部の回転によって生じる周方向の掘削抵抗による力が作用することになるが、移動ブロックを主ブロックから外方に引き離す方向に作用する力が直接的に働くことがない。したがって、移動ブロックと主ブロックとの連結部分の耐久性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項３に記載の曲線掘削機によれば、給水流路から流出した水が凹部内を中央部から周縁部に向かって流れ、カッタに供給されるとともに、カッタとカッタディスクとの隙間から当該カッタディスクの先端面側に供給されることになる。したがって、カッタおよびカッタディスクの掘削抵抗を低減することができる。また、掘削後の土砂類は、水と混合されて泥水となることから、泥水排出流路を介して連続的に回収することができる。
【００２０】
一方、曲線掘削機を発進基地に引き抜く際には、給水流路から流出する水によって凹部内に溜まった土砂類やカッタに付着した土砂類を洗い流すことができるので、カッタおよび移動ブロックを係合溝に沿って先端側にスムーズかつ確実に移動させることができる。したがって、曲線掘削機を発進基地に確実に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施の形態を図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００２２】
この実施の形態で示す曲線掘削機は、図１に示すように、断面円形状のトンネルなどの発進基地（図示せず）から地山内に推進される先頭曲線管Ａおよびこの先頭曲線管Ａの基端側に順次継ぎ足されて地山内に推進される後続曲線管（図示せず）によって一定の曲率を有する連続した曲線管を埋設する際の上記先頭曲線管Ａ内に設置されるように構成されている。
【００２３】
この曲線掘削機は、主として先頭曲線管Ａの先端側に位置し地山を掘削するヘッド部１と、先頭曲線管Ａにおける軸方向に一定の曲率で湾曲する内周面Ａ１に沿って延在するとともに、当該内周面Ａ１に保持される本体部２とを備えた構成になっている。
【００２４】
ヘッド部１は、図２〜図７に示すように、円柱状に形成された主ブロック１１と、この主ブロック１１に移動自在に設けられた移動ブロック１２と、この移動ブロック１２に設けられたローラビット（カッタ）１３と、主ブロック１１の先端部に設けられたカッタディスク１４と、主ブロック１１を軸心回りに回転駆動する駆動軸１５を備えている。
【００２５】
主ブロック１１は、先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に沿って軸方向に移動可能な径の外周面１１ａを有するとともに、当該外周面１１ａに係合溝１１ｂが形成されている。係合溝１１ｂは、基端面１１ｃから先端面１１ｄまで軸方向に直線状に延在するとともに、底面１１ｅが先端側に向かうにしたがって漸次内方（主ブロック１１の軸心側）に位置するように直線状に傾斜している。また、底面１１ｅに沿う部分は、図６に示すように、Ｔ字状に幅が広げられた拡幅部１１ｆとなっている。この係合溝１１ｂは、外周面１１ａにおける周方向に３等分する各位置に形成されている。
【００２６】
また、主ブロック１１には、図３および図５に示すように、その軸心部に先端側から円形状の凹部１１ｇが形成されているとともに、凹部１１ｇにおける平面状の底面（底部）１１ｈの軸心部（中央部）から主ブロック１１の基端面１１ｃの軸心部に貫通する給水流路１１ｉが形成されている。さらに、主ブロック１１には、底面１１ｈの周縁部から基端面１１ｃに貫通する泥水排出流路１１ｊが形成されているとともに、外周面１１ａから泥水排出流路１１ｊに達する溝１１ｑが形成されている。泥水排出流路１１ｊおよび溝１１ｑは、図６に示すように、周方向に３等分した各位置であって、隣り合う係合溝１１ｂ間の中央部に配置されている。
【００２７】
なお、図３、図５および図６において、１６は駆動軸１５の後述する連結板１５ｂとの相対回転を防止するためのキーであり、１１ｋはキー１６を保持するキー溝であり、１１ｍは連結板１５ｂとの軸心を合わせるための円形凹部であり、１１ｎは主ブロック１１を駆動軸１５に連結するためのボルトＢ１の挿通孔である。
【００２８】
また、係合溝１１ｂは、図３および図５に示すように、凹部１１ｇの底面１１ｈにそのまま開口した状態になっている。さらに、係合溝１１ｂの底面１１ｅには、その軸方向の先端側の部分に、後述するボールプランジャ（係止手段）１２ｂのボール（係止部）が係合する円錐状の凹部（被係止部）を有するボールボタン（被係止手段）１１ｐが設置されている。
【００２９】
移動ブロック１２は、図６に示すように、係合溝１１ｂの拡幅部１１ｆ内に嵌る形状の突条部１２ａを有しおり、当該突条部１２ａを介して主ブロック１１の係合溝１１ｂに係合して当該係合溝１１ｂに沿って移動自在に設けられている。
【００３０】
また、移動ブロック１２には、図３および図５に示すように、当該移動ブロック１２の下面から係合溝１１ｂの底面１１ｅにボール（鋼球）を弾性力をもって突出させるボールプランジャ１２ｂが設けられている。このボールプランジャ１２ｂは、移動ブロック１２が係合溝１１ｂに沿って主ブロック１１の先端側に移動した際に、ボールボタン１１ｐの円錐状の凹部に係合することによって、当該移動ブロック１２の先端側への移動を規制するようになっている。
【００３１】
さらに、移動ブロック１２は、係合溝１１ｂに沿って主ブロック１１の基端側に移動した際に、連結板１５ｂに当接して基端側への移動が規制されるようになっている。
【００３２】
そしてさらに、移動ブロック１２は、当該移動ブロック１２が係合溝１１ｂに沿って先端側に移動してボールプランジャ１２ｂのボールがボールボタン１１ｐの円錐状の凹部に係合した際には当該移動ブロック１２の全体が先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より半径方向の内方に位置し、当該移動ブロック１２が基端側に移動して連結板１５ｂに当接した際には当該移動ブロック１２の外周面１２ｃが先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より半径方向の外方に位置するように構成されている。
【００３３】
ローラビット１３は、移動ブロック１２の先端部に、主ブロック１１の内方（軸心側）に向けて設けられており、当該ローラビット１３に複数設けられた掘削ビット１３ａの一部が移動ブロック１２の外周面１２ｃより半径方向の外方に位置するか、あるいは当該外周面１２ｃと同等の位置に設置されている。このローラビット１３は、移動ブロック１２が先端側に移動してボールプランジャ１２ｂのボールがボールボタン１１ｐの円錐状の凹部に係合した際には先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より半径方向の内方に位置し、当該移動ブロック１２が基端側に移動して連結板１５ｂに当接した際には掘削ビット１３ａの一部が先頭曲線管Ａの外周面Ａ２より半径方向の外方に位置するように構成されている。
【００３４】
なお、移動ブロック１２の先端部には、上記ローラビット１３に代えて、図示しない固定ビット（カッタ）を設けるように構成してもよい。
【００３５】
カッタディスク１４は、図２〜図５に示すように、ローラビット１３を先端側に露出させた状態で主ブロック１１における凹部１１ｇの先端側の開口部を覆うように、当該主ブロック１１の先端面１１ｄにボルトＢ２で固定されている。このカッタディスク１４には、主ブロック１１の泥水排出流路１１ｊに対応する位置に泥水取入口１４ａが形成されているとともに、先端側に突出すべく設けられた複数の掘削ビット１４ｂを備えた構成になっている。
【００３６】
また、ローラビット１３は、移動ブロック１２が基端側に移動して連結板１５ｂに当接した状態において、基端側の部分が凹部１１ｇ内に配置された状態になるとともに、先端側に位置する掘削ビット１３ａがカッタディスク１４の掘削ビット１４ｂと先端方向においてほぼ同位置となるように配置された状態になるように構成されている。
【００３７】
駆動軸１５は、後述する回転調整部３１ａの出力軸（図示せず）によって回転駆動される主軸部１５ａと、この主軸部１５ａの先端側に同軸状に形成された連結板１５ｂとによって一体的に形成されている。
【００３８】
連結板１５ｂは、主ブロック１１の外周面１１ａとほぼ同径の円板状に形成されており、その軸心部には円形凹部１１ｍに嵌合する円形凸部が形成され、その周囲には各挿通孔１１ｎに対応する位置にボルトＢ１の螺合するねじ孔が形成されているとともに、各泥水排出流路１１ｊに対応する位置に泥水排出口１５ｃが形成されている。また、駆動軸１５には、給水流路１１ｉに水を供給する流路が形成されており、この流路は回転調整部３１ａを介して水の給水管路（図示せず）に連結され、例えば発進基地に設けられた水の供給部に接続されるようになっている。
【００３９】
一方、本体部２は、図１および図７〜図９に示すように、当該本体部２の外周面部を構成すべく直管状に形成された複数の外殻３と、これらの外殻３の軸方向の端部に着脱自在に取り付けられ、当該各外殻３を先頭曲線管Ａにおける軸方向に一定の曲率で湾曲する内周面Ａ１に沿って延在すべく連結する曲率調整部材４とを備えている。
なお、直管状とは、直線状に延在する管状のことであり、その管の断面形状は円形状、楕円形状、多角形状、その他の形状等の何れであってもよい。ただし、この実施の形態では、外周面の断面が円形状のものを示している。
【００４０】
外殻３は、軸方向の先頭に位置する先頭外殻３１、軸方向の中間に位置する３つの中間外殻３２と、中間外殻３２の基端側に位置する止水用外殻３３と、この止水用外殻３３の基端側に位置する固定用外殻３４とに分類される。これらの外殻３１、３２、３３、３４の外径はほぼ同径に形成されている。
【００４１】
先頭外殻３１は、図７に示すように、内部に回転調整部３１ａを固定的に保持するように構成されている。また、先頭外殻３１の先端部には、連結板１５ｂの泥水排出口１５ｃから泥水を受け入れる泥水受入部３１ｂが設けられており、基端部には泥水受入部３１ｂで受け入れた泥水を排出するための吸引管５が接続されている。この吸引管５は、各曲率調整部材４に対応する位置で継手５１によって分離可能に構成されている。
【００４２】
先頭外殻３１の外周面３１ｃには、図７および図１０に示すように、その基端部に、周方向に連続して縮径された環状凹部３１ｄが形成されており、この環状凹部３１ｄの基端部に円環状に拡径されたフランジ部３１ｅが形成されている。このフランジ部３１ｅには、ボルトＢ３を挿通するための貫通孔３１ｆ（図１０参照）が周方向に等間隔に複数形成されている。
【００４３】
各中間外殻３２は、図７、図８および図１０に示すように、先頭外殻３１の外周面３１ｃとほぼ同径の外周面３２ａを有する円筒状の管の両端部を縮径して環状凹部３２ｂを形成し、この環状凹部３２ｂの各端部に円環状に拡径したフランジ部３２ｃを形成したもので構成されている。このフランジ部３２ｃにも、ボルトＢ３を挿通するための貫通孔３２ｄ（図１０参照）が周方向に等間隔に複数形成されている。
【００４４】
止水用外殻３３は、図９および図１０に示すように、先頭外殻３１の外周面３１ｃとほぼの外周面３３ａを有しており、その先端部に環状凹部３３ｂが形成され、この環状凹部３３ｂの先端部に円環状に拡径したフランジ部３３ｃが形成されている。このフランジ部３３ｃにも、ボルトＢ３を挿通するための貫通孔３３ｆ（図１０参照）が周方向に等間隔に複数形成されている。また、外周面３３ａからはシール部材３３ｄが円環状に突出すべく設けられている。このシール部材３３ｄの外周面は、先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より小径に形成されており、油圧ピストン３３ｅによって軸方向に圧縮されることによって、半径方向の外側に膨出して、先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に密着するようになっている。
【００４５】
固定用外殻３４は、外シリンダ３４ａと、この内側に同軸状に設置された内シリンダ３４ｂとによって二重管構造のもので構成されている。これらの外シリンダ３４ａと内シリンダ３４ｂとの間には、傾斜板３４ｃと、この傾斜板３４ｃの軸方向の先端側に配置された第１油圧ピストン３４ｄと、傾斜板３４ｃの軸方向の基端側に配置された第２油圧ピストン３４ｅと、傾斜板３４ｃに係合して当該傾斜板３４ｃに移動可能に設けられ、外表面が外シリンダ３４ａから外方に突出する固定部材３４ｆとが設けられている。
【００４６】
固定部材３４ｆは、第１油圧ピストン３４ｄおよび第２油圧ピストン３４ｅによって傾斜板３４ｃが軸方向の先端側に移動した際に、外シリンダ３４ａからの突出量が低下し、第１油圧ピストン３４ｄおよび第２油圧ピストン３４ｅによって傾斜板３４ｃが基端側に移動した際に、外シリンダ３４ａからの突出量が増大するようになっている。すなわち、固定部材３４ｆは、突出量が低下した状態では当該固定部材３４ｆの外表面３４ｈが先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より内方に位置しており、突出量が増大した際に、外表面３４ｈが内周面Ａ１に当接して、固定用外殻３４を先頭曲線管Ａに固定するようになっている。
【００４７】
また、図９において、３４ｇは、外シリンダ３４ａおよび内シリンダ３４ｂの基端部を連結するリテーナである。
【００４８】
固定用外殻３４の外周面３４ｉは、外シリンダ３４ａ、内シリンダ３４ｂのフランジ部３４ｊおよびリテーナ３４ｇの各外周面によって形成されており、上述した先頭外殻３１の外周面３１ｃとほぼ同径に形成されている。ただし、固定部材３４ｆより基端側の外周面３４ｇは基端側に向けて漸次縮径された状態になっている。また、固定部材３４ｆは、外シリンダ３４ａの周方向の４等分した各位置から突出するように設けられている。
【００４９】
また、止水用外殻３３と固定用外殻３４とは、先頭曲線管Ａにおける軸方向に一定の曲率で湾曲する内周面Ａ１に沿って延在すべく、内シリンダ３４ｂのフランジ部３４ｊを介して軸方向に所定の角度傾けられた状態でボルトＢ４によって連結されている。
【００５０】
曲率調整部材４は、図１０および図１１に示すように、円環状に形成されたものであり、直管状に形成さた外周面４ａを有し、その外周面４ａの径が各外殻３の外周面の径とほぼ等く形成されている。また、曲率調整部材４の軸方向の各端面４ｂは、外周面４ａに直交する面に対して所定の角度で傾斜している。各端面４ｂからは当該端面４ｂに直交する方向を軸方向とする拡径孔４ｃが形成されている。各拡径孔４ｃは、各環状凹部３１ｄ、３２ｂ、３３ｂの端部と嵌合するようになっており、各端面４ｂは、各フランジ部３１ｅ、３２ｃ、３３ｃに当接するようになっている。
【００５１】
また、各端面４ｂには、各フランジ部３１ｅ、３２ｃ、３３ｃの各貫通孔３１ｆ、３２ｄ、３３ｆに対応する位置に、ボルトＢ３の螺合するねじ孔４ｄが形成されている。
【００５２】
一方、曲率調整部材４の外周面４ａには、先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に当接して当該先頭曲線管Ａに対する本体部２の位置決めを行う複数の凸部４１が設けられている。凸部４１は、球冠状に形成されたものであり、先頭曲線管Ａが軸方向に一定の曲率で湾曲する内周面Ａ１の当該曲率の中心Ｃに最も近い位置である最大曲率位置（最小の曲率半径ｒ１の位置）Ａ１ａに対応する位置と、当該曲率の中心Ｃから最も離れた位置である最小曲率位置（最大の曲率半径ｒ２の位置）Ａ１ｂに対応する位置と、最大曲率位置Ａ１ａまたは最小曲率位置Ａ１ｂから周方向に９０度離れた各中間曲率位置Ａ１ｃに対応する各位置にそれぞれ設けられている。
【００５３】
そして、凸部４１における曲率調整部材４の外周面４ａから突出量（すなわち外周面４ａから凸部４１の球面状の頂部までの寸法）は、曲率の中心Ｃに近いものほど大きく設定されている。すなわち、外周面４ａにおける最大曲率位置Ａ１ａに対応する位置に設けられた凸部４１の突出量が最も大きく、中間曲率位置Ａ１ｃ、最小曲率位置Ａ１ｂの順に凸部４１の突出量が小さくなっている。
【００５４】
また、凸部４１としては、鋼材（例えば、ＳＳ４００などの一般構造用圧延鋼材等）や、合成樹脂（例えば、四ふっ化エチレン、ポリアミド、ポリアセタールなどの高強度、高剛性、自己潤滑性の優れた樹脂等）や、その他の材質のものを使用することが可能である。
【００５５】
なお、上述した止水用外殻３３と固定用外殻３４とについては曲率調整部材４を介さずに直接的に連結するように構成したが、これらの止水用外殻３３と固定用外殻３４とについても曲率調整部材４を介して連結するように構成してもよい。
【００５６】
また、図８において、２１はヘッド部１の回転駆動源としての油圧モータであり、この油圧モータ２１の回転力が自在軸継手２２を介して図７に示す回転調整部３１ａに入力されるようになっている。自在軸継手２２についても、曲率調整部材４に対応する位置で分割可能に構成されている。すなわち、各外殻３内に設けられた種々の設備は、各外殻３ごとに分割可能に構成されている。
【００５７】
上記のように構成された曲線掘削機を用いて曲線管を埋設するには、図１２〜図１６に示す推進装置７によって、先頭曲線管Ａおよび図示しない後続曲線管を地山内に推進することになる。
【００５８】
推進装置７は、図１２および図１３に示すように、先頭曲線管Ａおよび後続曲線管の軸方向に一定の曲率で湾曲する当該曲率の中心Ｃと同一の中心Ｃ回りに湾曲するレール部７１ａを有するベース部材７１と、このベース部材７１の基端部に設置された支持部材７２と、先頭曲線管Ａや後続曲線管の基端部を把持するとともに、当該先頭曲線管Ａ等をレール部７１ａに沿って地山内に押し出す推進駆動部材７３と、ベース部材７１の先端部に設けられ、地山内に推進される先頭曲線管Ａや後続曲線管をガイドする案内部材７４とを備えている。
【００５９】
推進駆動部材７３は、図１２〜図１４に示すように、先頭曲線管Ａの外周面Ａ２や後続曲線管の外周面を把持するチャック部７３ａを備えているとともに、このチャック部７３ａの左右両側に配置されたテレスコープ型の油圧シリンダ７３ｂを備えている。油圧シリンダ７３ｂは、その伸縮ロッド７３ｃの一端が自在継手を介して支持部材７２に支持されることにより、当該支持部材７２から反力を受けて推進駆動部材７３の全体を基端側から先端側に駆動するようになっている。なお、図１２において、先端側に位置する推進駆動部材７３は、基端側に位置する推進駆動部材７３が先端側に移動した後の状態を示したものである。
【００６０】
案内部材７４は、図１５に示すように、下方ガイド７４ａ、左右の側方ガイド７４ｂ、上方ガイド７４ｃによって、先頭曲線管Ａの外周面Ａ２や後続曲線管の外周面をガイドする案内口７４ｄを構成するようになっている。各側方ガイド７４ｂは、図１６に示すように、その上端部が油圧シリンダ７４ｅによって左右の外方に開くように構成されており、上方ガイド７４ｃは、取っ手７４ｆをもって上方に開くように構成されている。すなわち、案内口７４ｄは、各側方ガイド７４ｂを左右に開き、上方ガイド７４ｃを上方に開くことによって、上方から先頭曲線管Ａ等を挿入することが可能になっている。
【００６１】
また、各側方ガイド７４ｂには、先頭曲線管Ａの外周面Ａ１等を把持するチャック部材７４ｇが設けられている。このチャック部材７４ｇは、例えば先頭曲線管Ａが地山内に推進され、この先頭曲線管Ａの基端部に後続曲線管を接続する際に、当該先頭曲線管Ａを保持するために用いられることになる。
【００６２】
このように構成された推進装置７は、例えばトンネル状の発進基地（図示せず）内に設置され、この発進基地から地山内に先頭曲線管Ａ等を推進させるために用いられることになる。
【００６３】
上記のように構成された曲線掘削機においては、先頭外殻３１、各中間外殻３２および止水用外殻３３をそれぞれ曲率調整部材４によって連結し、止水用外殻３３と固定用外殻３４とを直接連結することにより、一定の曲率の曲線に沿うように延在する本体部２の外周面部を構成することができる。また、先頭外殻３１、各中間外殻３２および止水用外殻３３を上記曲率とは異なる曲率の曲線に沿って延在すべく連結する曲率調整部材４に変更するとともに、止水用外殻３３と固定用外殻３４との連結方向も上記異なる曲率の曲線に沿うように変更するだけで、当該異なる曲率の曲線に沿って延在する本体部２の外周面部を構成することができる。なお、止水用外殻３３と固定用外殻３４との間に曲率調整部材４を設置した場合には、各位置の曲率調整部材４を変更するだけで、曲率の異なる曲線に沿って延在する本体部２を構成することができる。
【００６４】
したがって、曲率調整部材４を変更し、かつ止水用外殻３３と固定用外殻３４との連結方向を変更するだけで曲率の異なる先頭曲線管Ａ内に挿入可能な本体部２を構成することができるので、曲率を異にする各種の曲線管の埋設の際に使用することができる。すなわち、汎用性の向上を図ることができる。なお、止水用外殻３３と固定用外殻３４との間に曲率調整部材４を設置した場合には、さらに汎用性の向上を図ることができる。
【００６５】
しかも、先頭外殻３１、中間外殻３２、止水用外殻３３および固定用外殻３４を直管状に構成しているので、構造が極めて簡単になる。したがって、製造コストの低減を図ることができる。
【００６６】
また、曲率調整部材４の外周面４ａが上記先頭外殻３１等の各外殻３の外周面とほぼ同径に形成されているので、曲率調整部材４の外周面４ａも一定の曲率で湾曲する曲線に沿うように延在する本体部２の外周面部を構成することができる。
【００６７】
さらに、曲率調整部材４の外周面４ａに位置決め用の複数（この実施の形態では４つ）の凸部４１を設けているので、先頭曲線管Ａから各凸部４１に作用する力が曲率調整部材４を介して先頭外殻３１、中間外殻３２、止水用外殻３３に間接的に作用することになり、当該力が先頭外殻３１、中間外殻３２、止水用外殻３３に直接作用するのを防止することができる。したがって、曲率調整部材４の強度を高めておくだけで、本体部２を先頭曲線管Ａ内の所定の位置に確実に位置決めすることができる。また、換言すれば、本体部２における外周面の広い部分を構成する先頭外殻３１、中間外殻３２および止水用外殻３３については薄肉化等による強度の低減を図ることができる。したがって、製造コストを低減する上で極めて有利である。
【００６８】
また、先頭曲線管Ａにおける曲率の中心Ｃに近い位置の凸部４１ほどその突出量が大きく設定されているので、本体部２を先頭曲線管Ａの軸心部に沿うように位置決めすることができる。すなわち、曲率調整部材４の外周面４ａは、曲率の中心Ｃに近い側では先頭曲線管Ａの内周面Ａ１から軸心側に寄った位置となるのに対して、曲率の中心Ｃから遠い側では先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に近接した位置となるので、曲率の中心Ｃに近い側の凸部４１の突出量を大きく設定することにより、先頭外殻３１、中間外殻３２および止水用外殻３３を先頭曲線管Ａの軸心部に保持することができ、これにより直管状の先頭外殻３１、中間外殻３２および止水用外殻３３が先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に当接するのを防止することができる。また、固定用外殻３４については、固定部材３４ｆを先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に押接することにより、先頭曲線管Ａに固定された状態になるので、外周面３４ｉが先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に当接することがない。
【００６９】
さらに、先頭外殻３１、中間外殻３２、止水用外殻３３のそれぞれと曲率調整部材４とがボルトＢ３によって連結されており、止水用外殻３３と固定用外殻３４ともボルトＢ４で連結されているので、所定の曲率の曲線に沿うように強固に連結された本体部２を容易に構成することができるとともに、他の曲率の曲線に沿うように簡単に組み替えることができる。
【００７０】
一方、ヘッド部１を回転駆動して掘削を開始するとともに、先頭曲線管Ａを地山内に推進すると、ヘッド部１には前方から推進抵抗が作用することになる。この推進抵抗はローラビット１３および移動ブロック１２を後方に移動する力として作用することになるので、ローラビット１３および移動ブロック１２が主ブロック１１の係合溝１１ｂに沿って連結板１５ｂに当たるまで基端側に移動するとともに半径方向の外方に移動することになる。この結果、ローラビット１３が先頭曲線管Ａの外周面Ａ２より外方に位置することになるので、先頭曲線管Ａの外周面Ａ２の径より大径の穴を掘削することができる。
【００７１】
また、ローラビット１３および移動ブロック１２を基端側に移動すべく作用する力は、係合溝１１ｂにおける前後方向の位置にかかわらず、推進抵抗に基づく一定の力として作用することになるので、例えば移動ブロック１２が係合溝１１ｂの先端側に位置する掘削初期からローラビット１３をスムーズに外方に移動することができる。したがって、掘削を開始した極めて早い段階から、先頭曲線管Ａの外径より大きな径の穴を掘削することができる。
【００７２】
さらに、移動ブロック１２が係合溝１１ｂの基端側に移動して連結板１５ｂに当接した後も、推進抵抗による力がローラビット１３や移動ブロック１２に過大に作用することがないので、ローラビット１３、移動ブロック１２、係合溝１１ｂ、連結板１５ｂ等に耐久性の低下を来すおそれがない。
【００７３】
また、先頭曲線管Ａおよび後続曲線管によって一定の曲率を有する連続した曲線管が地山に埋設された状態になった後は、曲線掘削機を連続する曲線管を介して推進装置７が設置されている発進基地側に引き抜くことになるが、この際には移動ブロック１２の外周面１２における基端側の端部が先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より外方に突出していることから当該先頭曲線管Ａの先端部に当たることになる。このため、ローラビット１３および移動ブロック１２が係合溝１１ｂに沿って先端側に移動するとともに先頭曲線管Ａの内周面Ａ１より内方に位置した状態になる。したがって、ローラビット１３や移動ブロック１２が先頭曲線管Ａの先端部に引っ掛かる等の不具合を生じさせることなく、曲線掘削機を発進基地に引き戻すことができる。
【００７４】
さらに、主ブロック１１における先端側の軸心部に、ローラビット１３の一部が配置される凹部１１ｇが設けられているとともに、この凹部１１ｇの先端側の開口部を、ローラビット１３を先端側に露出させた状態で覆うカッタディスク１４が設けられているので、ローラビット１３および移動ブロック１２には、主として前方から作用する推進抵抗による力およびヘッド部１の回転によって生じる周方向の掘削抵抗による力が作用することになるが、移動ブロック１２を主ブロック１１から半径方向の外方に引き離す力が作用するのを防止することができる。したがって、移動ブロック１２と主ブロック１１との連結部分である係合溝１１ｂの部分の耐久性の向上を図ることができる。
【００７５】
さらにまた、給水流路１１ｉから流出した水が凹部１１ｇの中央部を先端側に流れ、さらにカッタディスク１４の内面に沿って周縁部に向かって流れ、ローラビット１３に供給されるとともに、ローラビット１３とカッタディスク１４との隙間から当該カッタディスク１４の先端面側に供給されることになる。したがって、ローラビット１３およびカッタディスク１４の掘削抵抗を低減することができる。
【００７６】
また、掘削後の土砂類は、水と混合されて泥水となることから、泥水取入口１４ａ、溝１１ｑ、泥水排出流路１１ｊおよび泥水排出口１５ｃを介して泥水受入部３１ｂに流入し、吸引管５を介して発進基地に搬送されて連続的に回収されることになる。
【００７７】
そしてさらに、曲線掘削機を発進基地に引き抜く際には、給水流路１１ｉから流出する水によって凹部１１ｇ内に溜まった土砂類やローラビット１３に付着した土砂類を洗い流すことができるので、ローラビット１３および移動ブロック１２を係合溝１１ｂに沿って先端側にスムーズかつ確実に移動させることができる。したがって、曲線掘削機を発進基地に確実に回収することができる。
【００７８】
なお、上述したボールプランジャ１２ｂのボールがボールボタン１１ｐの円錐状の凹部から万一先端側に外れることがあったとしても、移動ブロック１２がカッタディスク１４に当接するので、曲線掘削機を発進基地に回収する際に、移動ブロック１２およびローラビット１３がヘッド部１から脱落するのを防止することができる。
【００７９】
また、図１７に示すように、本体部２における各曲率調整部材４に対応する部分の外周部に、当該外周部と先頭曲線管Ａの内周面Ａ１との間の隙間を塞ぐ止水機構６を設けるように構成してもよい。なお、止水機構６については、中間外殻３２、３２の間に夾まれた曲率調整部材４に対応する部分に設けられたものについて説明する。ただし、先頭外殻３１と中間外殻３２との間に夾まれた曲率調整部材４に対応する部分、あるいは中間外殻３２と止水用外殻３３との間に夾まれた曲率調整部材４に対応した部分についても、止水機構６の設置すべき位置を図１７に符号を付して明示する。
【００８０】
止水機構６は、曲率調整部材４の前方（ヘッド部１側）に位置する中間外殻３２の外周面３２ａにおける環状凹部３２ｂの近傍に設けられた第１のワイヤブラシ（第１の仕切手段）６１と、曲率調整部材４の後方（固定用外殻３４側）に位置する中間外殻３２の外周面３２ａにおける環状凹部３２ｂの近傍に設けられた第２のワイヤブラシ（第２の仕切手段）６２と、前方の中間外殻３２の環状凹部３２ｂに連結され、第１および第２のワイヤブラシ６１、６２の間にグリス（シール剤）Ｇを注入するためのグリス注入管（シール剤供給流路）６３と、第１および第２のワイヤブラシ６１、６２の間に注入されるグリスＧの圧力を検出する圧力センサ６４と、図示しないグリス供給手段（シール剤供給手段）とを備えている。
【００８１】
第１のワイヤブラシ６１は、中間外殻３２の外周面３２ａを周方向に一周した状態で当該外周面３２ａにねじ等で固定されるバンド部６１ａと、このバンド部６１ａに密接に植設された直線状のワイヤ６１ｂとを備えた構成になっている。
【００８２】
第２のワイヤブラシ６２も、上記バンド部６１ａおよびワイヤ６１ｂと同様に構成されたバンド部６２ａおよびワイヤ６２ｂを備えている。
【００８３】
これらの第１および第２のワイヤブラシ６１、６２は、ワイヤ６１ｂ、６２ｂを前方に向かって弾性的に傾斜させた状態で先頭曲線管Ａに嵌合することによって、ワイヤ６１ｂ、６２ｂの先端部が先頭曲線管Ａの内周面Ａ１に所定の弾性力で当接し、中間外殻３２と先頭曲線管Ａとの間をシールするようになっている。
【００８４】
そして、特に、第１のワイヤブラシ６１のワイヤ６１ｂが前方に傾斜することによって、掘削時に中間外殻３２と先頭曲線管Ａとの間に浸入した砂、砂利、水等を確実にせき止める効果の高いものとなっている。同様にして、グリスＧが第２のワイヤブラシ６２から後方に漏れにくい構造になっている。ただし、グリスＧが第１のワイヤブラシ６１から前方に漏れやすい構造となるが、前方から水等の圧力が作用することから、グリスＧが前方に漏れるのが極力防止されることになる。
【００８５】
また、第１および第２のワイヤブラシ６１、６２間のグリスＧの圧力は、圧力センサ６４によって検出されるとともに、当該検出信号が発進基地側に設けられた制御装置に入力されるようになっている。
【００８６】
上記制御装置は、圧力センサ６４で検出されたグリスＧの圧力を目標の圧力範囲に維持すべく上記グリス供給手段を制御するようになっている。すなわち、グリス供給手段は、そのグリスＧの吐出量が上記グリスＧの圧力を目標の圧力範囲に維持すべく制御されるようになっている。これにより、第１および第２のワイヤブラシ６１、６２から漏れるグリスＧの量に相当する量のグリスＧがグリス供給手段から供給されることになり、当該第１および第２のワイヤブラシ６１、６２間のグリスＧの圧力が一定の範囲に維持されることになる。
【００８７】
上記のように構成された止水機構６を備えた曲線掘削機においては、各曲率調整部材４の周囲をグリスＧで満たすことができるので、曲率調整部材４の外周面４ａと先頭曲線管Ａの内周面Ａ１との間や、凸部４１と先頭曲線管Ａの内周面Ａ１との間などに砂利等が入り込んだり、くい込んだりするのを確実に防止することができる。したがって、掘削の終了後に、曲線掘削機が先頭曲線管Ａから抜けにくくなるのを防止することができる。
【００８８】
なお、止水機構６は、上述のように、何れの曲率調整部材４に対応する位置の外周部に設置してもよいが、砂等の浸入をより先端側の位置でくい止める上で、先頭外殻３１と中間外殻３２との間に夾まれた曲率調整部材４に対応する部分に設置することがより好ましい。
【００８９】
また、上記ワイヤ６１ｂ、６２ｂの材質としては、鋼、真鍮等の金属製の線材や、ポリアミド、ポリアセタール等の剛性の大きな樹脂製の線材を用いることが好ましい。
さらに、シール剤としては、上述したグリスＧの他に、テールシーラー等を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明の一実施の形態として示した曲線掘削機を示す正面図である。
【図２】同曲線掘削機のヘッド部を示す図であって、移動ブロックが基端側に移動して連結板に当接した後の状態を示す正面図である。
【図３】同曲線掘削機のヘッド部を示す図であって、図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】同曲線掘削機のヘッド部を示す図であって、移動ブロックが先端側に移動してボールプランジャのボールがボールボタンの円錐状の凹部に係合した後の状態を示す正面図である。
【図５】同曲線掘削機のヘッド部を示す図であって、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】同曲線掘削機のヘッド部を示す図であって、図３のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】同曲線掘削機のヘッド部、本体部における先頭外殻および中間外殻に対応する部分を示す要部断面図である。
【図８】同曲線掘削機の本体部における中間外殻に対応する部分を示す要部断面図である。
【図９】同曲線掘削機の本体部における止水用外殻および固定用外殻に対応する部分を示す要部断面図である。
【図１０】同曲線掘削機の本体部における曲率調整部材と中間外殻等との連結部の構成を示す要部断面図である。
【図１１】同曲線掘削機の本体部における曲率調整部材を示す正面図である。
【図１２】同曲線掘削機を挿入した先頭曲線管等を地山に推進する推進装置を示す正面図である。
【図１３】同推進装置を示す平面図である。
【図１４】同推進装置の推進駆動部材を示す正面図である。
【図１５】同推進装置の案内部材を示す正面図である。
【図１６】同推進装置の案内部材を示す図であって、案内口を上方に開いた状態を示す正面図である。
【図１７】上記曲線掘削機における本体部に設けた止水機構を示す断面図であり。
【符号の説明】
【００９１】
１  ヘッド部
２  本体部
１１  主ブロック
１１ａ  外周面
１１ｂ  係合溝
１１ｇ  凹部
１１ｈ  底面（底部）
１１ｉ  給水流路
１１ｊ  泥水排出流路
１２  移動ブロック
１３  ローラビット（カッタ）
１４  カッタディスク
１４ａ  泥水取入口
Ａ  先頭曲線管
Ａ１  内周面
Ａ２  外周面
【図１】
2005127094.tif 000003
【図２】
2005127094.tif 000004
【図３】
2005127094.tif 000005
【図４】
2005127094.tif 000006
【図５】
2005127094.tif 000007
【図６】
2005127094.tif 000008
【図７】
2005127094.tif 000009
【図８】
2005127094.tif 000010
【図９】
2005127094.tif 000011
【図１０】
2005127094.tif 000012
【図１１】
2005127094.tif 000013
【図１２】
2005127094.tif 000014
【図１３】
2005127094.tif 000015
【図１４】
2005127094.tif 000016
【図１５】
2005127094.tif 000017
【図１６】
2005127094.tif 000018
【図１７】
2005127094.tif 000019