(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心多軸にて軸支持されて平行リンク運動するカッタヘッドがカッタチャンバの前面に配置され、該カッタヘッドが駆動されることにより、掘削土砂がカッタチャンバ内に流入し、該掘削土砂がカッタチャンバ下部から排土装置により外部に排出されるようにした地中掘削機において、
前記カッタチャンバ後方の隔壁に回転駆動軸が回転自在に支持され、該回転駆動軸と前記カッタヘッドとが前記カッタチャンバ内に配置されたクランクにより連結され、
前記カッタチャンバの下部に、排土装置が配設され、
前記カッタヘッドの裏面に攪拌羽根を設けると共に、前記排土装置の両側の前記カッタチャンバの下部に、該下部に存在する掘削土砂を掘進方向あるいは掘進方向と反対方向に移動する機能を有し、前記攪拌羽根とは別に駆動されて掘削中及び掘削停止中に回転するスクリュー状又はプロペラ状の攪拌体を備えた撹拌装置を設け、
前記下部に存在する掘削土砂に前記攪拌体の回転軸から前記添加剤を前記カッターヘッドと前記隔壁との間の中間位置で注入するように構成し、
前記攪拌羽根により前記カッタチャンバ内の前記掘削土砂と添加剤とを攪拌混合すると共に前記撹拌装置により前記カッタチャンバの下部の前記掘削土砂と添加剤とを攪拌混合して固結を防止するようにしたことを特徴とする地中掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、掘削土砂と添加剤とを攪拌混合する機能を備えた地中掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からこの種のものとしては、例えば図５及び図６に示すようなものがある。この地中掘削機１は、最外周に円形断面のシールド外筒２が配置され、このシールド外筒２の内側の隔壁３に、駆動モータ、減速歯車等から構成されるカッタ駆動部４が配設され、このカッター駆動部４にクランク５を介してカッタヘッド７が支持され、このカッタヘッド７が平行リンク運動をするように構成されている。
【０００３】
また、隔壁３より前方には、シールド外筒２と同径のフード６が延長され、このフード６，隔壁３及びカッタヘッド７にてカッタチャンバ８が形成されている。
【０００４】
そして、前記カッタヘッド７が平行リンク運動をすることにより、このカッタヘッド７の前面に配置されたカッタビットにて地山Ｇが掘削され、この掘削された掘削土砂がカッタチャンバ８内に流入すると共に、添加剤がこのカッタチャンバ８内に注入される。また、そのカッタヘッド７の裏面側には、カッタチャンバ８内に位置する攪拌羽根９が設けられ、この攪拌羽根９の相互攪拌効果によりカッタチャンバ８内の掘削土砂と添加剤とが攪拌混合され、泥土へ変換されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、掘削土砂が砂利層や玉石を含む礫層などの場合には、良好に泥土化されていても、セグメントを組み立てるときに地中掘削機１の推進を停止し、カッタヘッド７を停止すると、泥土中の砂礫や玉石が沈降してカッタチャンバ８の下部で固結する場合がある。また、添加剤の注入量や濃度が適切でない場合等、十分な塑性流動性を有さない泥土がカッタチャンバ８内に充満している時にも、カッタチャンバ８内の下部に泥土が固結する場合がある。
【０００６】
かかる場合に、カッタヘッド７の４基のクランク５を図６中Ｒ方向に回転すると、カッタヘッド７が平行リンク運動をして回動しながらＹ方向へ降下するとき、カッタチャンバ８下部の泥土が固結していると、カッタヘッド７の下部の掘削土砂Ｇ１がカッタチャンバ８方向へ移動できないため、カッタヘッド７及び攪拌羽根９が降下移動できなくなり、カッタヘッド７が回転できなくなることがある。
【０００７】
そこで、この発明は、カッタヘッドを停止したり、添加剤の注入量や濃度が適切でない場合でも、カッタチャンバ下部における泥土の固結を防止できる地中掘削機を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、偏心多軸にて軸支持されて平行リンク運動するカッタヘッドがカッタチャンバの前面に配置され、該カッタヘッドが駆動されることにより、掘削土砂がカッタチャンバ内に流入し、該掘削土砂がカッタチャンバ下部から排土装置により外部に排出されるようにした地中掘削機において、前記カッタチャンバ後方の隔壁に回転駆動軸が回転自在に支持され、該回転駆動軸と前記カッタヘッドとが前記カッタチャンバ内に配置されたクランクにより連結され、前記カッタチャンバの下部に、排土装置が配設され、前記カッタヘッドの裏面に攪拌羽根を設けると共に、前記排土装置の両側の前記カッタチャンバの下部に、該下部に存在する掘削土砂を掘進方向あるいは掘進方向と反対方向に移動する機能を有し、前記攪拌羽根とは別に駆動されて掘削中及び掘削停止中に回転するスクリュー状又はプロペラ状の攪拌体を備えた撹拌装置を設け、前記下部に存在する掘削土砂に前記攪拌体の回転軸から前記添加剤を前記カッターヘッドと前記隔壁との間の中間位置で注入するように構成し、前記攪拌羽根により前記カッタチャンバ内の前記掘削土砂と添加剤とを攪拌混合すると共に前記撹拌装置により前記カッタチャンバの下部の前記掘削土砂と添加剤とを攪拌混合して固結を防止するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１１】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図３は、この発明の実施の形態１を示す図である。
【００１２】
まず構成を説明すると、この実施の形態１の地中掘削機１１は、最外周に円形断面のシールド外筒１２が配置され、このシールド外筒１２の内側の隔壁１３に、図示省略の駆動モータ、減速歯車等を有する計４ヶ所のカッタ駆動部１４が支持されている（図１参照）。これらカッタ駆動部１４には、それぞれ回転駆動軸１５が設けられ、これら回転駆動軸１５には地山Ｇを掘削するカッタヘッド１６がクランク１７を介して支持され、このカッタヘッド１６が平行リンク運動をするように構成されている。
【００１３】
詳しくは、その回転駆動軸１５は隔壁１３に軸受け１８を介して回転自在に支持される一方、クランク１７の偏心軸１９が図１等に示すように偏心軸受け２０を介してカッタヘッド１６が回転自在に支持されている。これにより、カッタヘッド１６が平行リンク運動をするように構成された偏心多軸回転方式が採用されている。
【００１４】
また、隔壁１３より前方には、シールド外筒１２と同径のフード２１が延長され、このフード２１，隔壁１３及びカッタヘッド１６にてカッタチャンバ２２が形成されている。
【００１５】
さらに、そのカッタヘッド１６には、前面側に図示していないカッタビットが配設され、裏面側に複数の攪拌羽根２３が配設され、この攪拌羽根２３はカッタチャンバ２２内に位置している。
【００１６】
さらにまた、カッタチャンバ２２の下部には、図２に示すように、一対の撹拌装置２６が配設され、これら撹拌装置２６の間に排土装置としてのスクリューコンベア２７が配設されている。
【００１７】
それら撹拌装置２６は、図１及び図３に示すように、回転軸２９が軸受け３０を介して隔壁１３に回転自在に支持され、この回転軸２９がギヤ３１，３２を介してモータ３３にて回転されるようになっている。なお、符号３４は軸受けである。
【００１８】
その回転軸２９には、添加剤供給路２９ａが軸に沿って形成され、この供給路２９ａがスイベルジョイント３５を介して図３に示すように添加剤供給管３６に接続されている。これにより、図示していない添加剤供給源からその添加剤供給管３６を介してスイベルジョイント３５，添加剤供給路２９ａを通り、注出口２９ｂから添加剤がカッタチャンバ２２内に注出されるように構成されている。また、この回転軸２９には、リボンスクリュー３８が設けられ、このリボンスクリュー３８及び回転軸２９で「攪拌体」が構成され、このリボンスクリュー３８が所定方向に回転されることにより、掘削土砂又は泥土が掘進方向と反対方向に捻られながら移動されると共に、掘削土砂と添加剤との攪拌混合された泥土が放射方向に移動されるように構成されている。
【００１９】
次に、作用について説明する。
【００２０】
地山Ｇを掘削するには、カッタ駆動部１４を駆動させ、クランク１７を介してカッタヘッド１６を平行リンク運動させることにより、このカッタヘッド１６に設けられたカッタビットにて、地山Ｇを掘削する。
【００２１】
この掘削された掘削土砂は、カッタヘッド１６の裏面側のカッタチャンバ２２内に流入する一方、添加剤供給路２９ａの注出口２９ｂからカッタチャンバ２２内に添加剤が供給される。そして、この掘削土砂及び添加剤が攪拌羽根２３で攪拌混合されると共に、モータ３３にてギヤ３１，３２を介して２基のリボンスクリュー３８が所定方向に回転されることにより、掘削土砂及び添加剤が攪拌混合される。このリボンスクリュー３８の回転により、カッタヘッド１６の下側の掘削土砂が図３中矢印Ｘ１に示すように掘進方向と反対方向に移動され、リボンスクリュー３８の捻れにより、練り混ぜながら掘削土砂と添加剤が攪拌された泥土が移動される。
【００２２】
そして、この攪拌されつつ後方に移動された泥土は隔壁１３に当たり、図３中矢印Ｘ２に示すように前方に循環する。この作用により、カッタチャンバ２２の下部の、カッタヘッド１６の直後部分が常に泥土化されている。泥土はスクリューコンベア２７により外部に排出される。
【００２３】
このカッタヘッド１６は、回転下降するときにこの下側の掘削土砂を押し付けたり、押しのけたりしようとする。
【００２４】
しかし、上記のようにリボンスクリュー３８の先端から泥土がカッタチャンバ２２の後方へ移動・循環しているので、カッタヘッド１６下の掘削土砂が円滑に移動することが可能となる。従って、セグメント組立時等にカッタヘッド１６を一旦停止した場合でも、撹拌装置２６を駆動させることにより、カッタヘッド１６を再度駆動しようとしたとき、カッタヘッド１６が掘削土砂の固結により回転不能になるようなことがない。また、添加剤の注入量や濃度が適切でない場合等、十分な塑性流動性を有さない泥土がカッタチャンバ２２内に充満している時でも、リボンスクリュー３８を回転させて泥土を強制的に移動・循環させているので、カッタヘッド１６が掘削土砂の固結により回転不能になるようなことがない。
【００２５】
さらに、上記のように、撹拌装置２６の回転軸２９を貫通する添加剤供給路２９ａを通して添加剤をカッタチャンバ２２に注入することにより、特に、カッタチャンバ２２下部側に注入できるので効果的な攪拌混合が可能となる。
【００２６】
なお、添加剤はリボンスクリュー３８の内部に形成された添加剤供給路を介して注入しても良いし、又、リボンスクリュー３８の羽根に沿って配設された注入管を介して注入しても良い。
【００２７】
［発明の実施の形態２］
図４には、この発明の実施の形態２を示す。
【００２８】
この実施の形態２は、回転軸２９が実施の形態１よりも前方に延長され、この回転軸２９の周囲にスクリュー羽根４０が設けられている。
【００２９】
これによれば、回転軸２９の注出口２９ｂからカッタヘッド１６の下方の掘削土砂に直接添加剤を供給できるため、泥土化を促進させることができる。
【００３０】
他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
なお、上記各実施の形態では、「攪拌体」は、上記各実施の形態では回転軸２９及びリボンスクリュー３８、又は、回転軸２９及びスクリュー羽根４０であったが、これに限らず、プロペラ、切欠きスクリュー等、他のものでも良いことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、各請求項に記載された発明によれば、カッタチャンバの下部に攪拌体を有する撹拌装置を設けたため、カッタヘッドが停止している場合でも、撹拌装置を駆動させることにより、泥土中の砂礫や玉石が沈降してカッタチャンバの下部で固結するのを防止できる。また、添加剤の注入量や濃度が適切でない場合等、十分な塑性流動性を有さない泥土がカッタチャンバ内に充満している時にも、カッタチャンバ内の下部に泥土が固結するのを防止できる。
【００３３】
さらに、前記撹拌装置は、掘進方向あるいは掘進方向と反対方向に掘削土砂を移動する機能を有しているため、泥土を移動循環させることができることから、攪拌混合性能をより向上させることができる。
【００３４】
特に、カッタヘッドが偏心多軸にて平行リンク運動可能に配置されているため、カッタヘッドが平行リンク運動をして回動しながら降下するとき、カッタチャンバ下部の泥土が固結していると、カッタヘッドの下部の掘削土砂がカッタチャンバ方向へ移動できなくなるが、この発明のようにカッタチャンバ下部に掘進方向あるいは掘進方向と反対方向に掘削土砂を移動する機能を有する撹拌装置を配置することにより、その部分の泥土の固結を防止できることから、カッタヘッドの回転不能を防止できる。
【００３５】
しかも、攪拌体から添加剤をカッタチャンバ内に注入するように構成したため、掘削土砂に直接添加剤を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる地中掘削機の断面図である。
【図２】同実施の形態１にかかる地中掘削機の正面図である。
【図３】同実施の形態１にかかる撹拌装置の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる撹拌装置の拡大断面図である。
【図５】従来例を示す図１に相当する断面図である。
【図６】同従来例を示す図１の正面図である。
【符号の説明】
11  地中掘削機
12  シールド外筒
13  隔壁
14  カッタ駆動部
16  カッタヘッド
22  カッタチャンバ
26  撹拌装置
攪拌体
29  回転軸
38  リボンスクリュー
40  スクリュー羽根
29a 添加剤供給路
29b 注出口
【図１】
0004450891.tif 000002
【図２】
0004450891.tif 000003
【図３】
0004450891.tif 000004
【図４】
0004450891.tif 000005
【図５】
0004450891.tif 000006
【図６】
0004450891.tif 000007