(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形断面の外殻と、自転公転しながら地盤を外殻よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターとで構成された矩形掘進機において、各カッターを軸支して自転公転させる円形の駆動部をカッターの公転中心まわりに回動可能に軸支された排土スクリューコンベヤと一体的に固着し、外殻の内部左右位置に内側へ伸縮できるジャッキを設け、左右のジャッキの伸縮部の先端を駆動部の一部に当接し、左右のジャッキを相対的に伸縮させることで駆動部が外殻に対して円周方向へ回動できるようにし、掘削段階で生じた削孔のローリングを水平掘削へ修正可能としたことを特徴とする、矩形掘進機。
【請求項２】
駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーを駆動部に取り付け、ローリングセンサーが駆動部のローリングを検知すると駆動部をローリングとは逆方向へ回動させてローリングを解消するように左右のジャッキを制御する制御手段を設けた、請求項１記載の矩形掘進機。
【請求項３】
駆動部が、外周面に歯を備え公転位置で軸支される駆動部本体と、各カッターの後部に備え駆動部本体の歯と歯合される歯車と、各カッターの歯車の軸端を軸支する内歯歯車と、内歯歯車と歯合して駆動部本体の外周を回転させる電動機とで構成したものである、請求項１又は２記載の矩形掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を矩形断面に掘削しながら後続の矩形管を推進させて地中に矩形管路を構築する矩形掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部において、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する場合、地下歩道等の地下空間は必要内空断面の確保から、円形より矩形構造が優位とされている。しかしながら、掘進中に発生する推進直角方向の傾き（ローリング）は円形では問題ないが、矩形では出来型が傾斜した場合、工事出来型品質に問題が発生する。そのためには、掘進機内部や函体先導部にローリング修正装置を設置する必要がある。
【０００３】
ローリング修正装置の公知技術としては、油圧ジャッキを使用した張り出し装置（グリッパージャッキ）や、平面片方の抵抗力（突起を押し出す方式や片側のソリ状の乗り上げを容易にさせる機器）を利用して、水平精度を維持する工夫が成されている。これらの技術は、掘削を行った後で掘進機後方部で様々な突起物を利用して追従する函体コンクリートを修正する方式が中心である。
【０００４】
ボックスカルバート等の矩形函体の推進を行う場合、推進方向上の精度確保も重要な管理項目であるが、掘削時の水平精度に関しても非常に重要な課題となっている。その精度確保のために様々なローリング修正装置があるが、地盤が軟弱な場合、押し出した突起物が地山内に埋まり込み、地盤の反力の効果が得にくい場合も多く、地盤反力を得るために大きな支持板を掘進機後方部や先導函体に設置する対策が必要となる。
【０００５】
しかし、ローリング修正に対応した装置の負荷が明白となっておらず、支持板を過大に作用させた場合、逆の方向にローリングを起こす危険性を有している。すなわち、地盤強度が大きい場合や軟弱な場合、又は構成粒子が砂礫の場合やシルト粘土の場合など、地盤の構成状態によって支持板を押し出す圧力や押し出し寸法が経験上の推測で行われており、結果からの考察が中心となっている。そのような経験的な要素を除外するためには、掘削段階から水平を保った掘削を行うことが、ローリングを最小限に食い止める方法として有効である。
【特許文献１】特開２００４−２３８９６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、従来のように掘削後に掘進機内や後方函体でローリングの修正を行うのではなく、カッター及びその駆動部を外殻とは独立して回転させることで、掘削段階でローリングの修正を行えるようにした矩形掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  矩形断面の外殻と、自転公転しながら地盤を外殻よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターとで構成された矩形掘進機において、各カッターを軸支して自転公転させる円形の駆動部をカッターの公転中心まわりに回動可能に軸支された排土スクリューコンベヤと一体的に固着し、外殻の内部左右位置に内側へ伸縮できるジャッキを設け、左右のジャッキの伸縮部の先端を駆動部の一部に当接し、左右のジャッキを相対的に伸縮させることで駆動部が外殻に対して円周方向へ回動できるようにし、掘削段階で生じた削孔のローリングを水平掘削へ修正可能としたことを特徴とする、矩形掘進機
２）  駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーを駆動部に取り付け、ローリングセンサーが駆動部のローリングを検知すると駆動部をローリングとは逆方向へ回動させてローリングを解消するように左右のジャッキを制御する制御手段を設けた、前記１）記載の矩形掘進機
３）  駆動部が、外周面に歯を備え公転位置で軸支される駆動部本体と、各カッターの後部に備え駆動部本体の歯と歯合される歯車と、各カッターの歯車の軸端を軸支する内歯歯車と、内歯歯車と歯合して駆動部本体の外周を回転させる電動機とで構成したものである、前記１）又は２）記載の矩形掘進機
にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、矩形掘進機がローリングすると、駆動部をローリングの方向とは逆方向へ同じローリング量を回動させるように左右のジャッキを相対的に伸縮させる。各カッターは回動後の修正位置で矩形断面に掘削し、外殻と後続の矩形管が修正位置で掘削された削孔に埋入しながら徐々にローリング前の姿勢に戻る。その後、左右のジャッキを中立の位置に戻し、駆動部をローリング前の位置に復帰させてローリングの修正を完了させる。
【０００９】
このように、掘削後に掘進機内や後方函体でローリングの修正を行うことなく、掘削段階でその地盤の状態に応じたローリング修正が直に行えるから、従来と比較してローリングを最小限に食い止めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明では、駆動部の傾斜を検知するローリングセンサーと、検知したローリングとは逆方向へ駆動部を回動させるように左右のジャッキを制御する制御手段を設け、ローリングの修正を掘削中の地盤の状態に応じて自動的に行えるようにする。ジャッキとしては油圧式や機械式が用いられる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は実施例の矩形掘進機の説明図、図２は実施例の矩形掘進機の正面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図、図５，６は実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【００１２】
図中、１０は矩形掘進機、１１は外殻、１２はカッター、１３は駆動部、１３ａは駆動部本体、１３ｂは歯、１３ｃは歯車、１３ｄは遊星歯車、１３ｅは内歯歯車、１３ｆは電動機、１３ｇは突起、１４は排土スクリューコンベヤ、１４ａは電動機、１５は方向修正ジャッキ、１６はローリング修正ラムジャッキ、１６ａは伸縮ロッド、１７はストロークセンサー、１８はローリングセンサー、１９は矩形管、Ｇは掘削ライン、Ｇａは掘削要修正部分、Ｇｂは掘削不要部分である。
【００１３】
本実施例の矩形掘進機１０は、図１〜３に示すように矩形断面の外殻１１と自転公転しながら地盤を外殻１１よりやや大きい矩形断面に掘削する３体のカッター１２とで構成されている。各カッター１２を軸支して駆動する駆動部１３は外殻１１とは分離した状態で配置され、駆動部１３の中心位置に排土スクリューコンベヤ１４を一体的に備え、この排土スクリューコンベヤ１４を外殻１１内にカッター１２の公転位置で軸支している。
【００１４】
駆動部１３は全体が円形で、外周面に歯１３ｂを備え排土スクリューコンベヤ１４と一体の駆動部本体１３ａと、各カッター１２の後部に備え駆動部本体１３ａの歯１３ｂと歯合される歯車１３ｃと、遊星歯車１３ｄと、歯車１３ｃと遊星歯車１３ｄの軸端を軸支する内歯歯車１３ｅと、内歯歯車１３ｅと歯合して駆動部本体１３ａの外周を回転させる６体の電動機１３ｆとで構成されている。
【００１５】
駆動部１３の背面下部には突起１３ｇを形成し、外殻１１の内部下方の左右位置にローリング修正ラムジャッキ１６をその伸縮ロッド１６ａが内側へ伸縮できる向きに取り付け、各伸縮ロッド１６ａの先端を突起１３ｇの左右面に当接し、左右の伸縮ロッド１６ａを相対的に伸縮させて突起１３ｇを押付することで、駆動部１３が排土スクリューコンベヤ１４を軸として外殻１１に対して円周方向へ回動できるようにしている。
【００１６】
ローリング修正ラムジャッキ１６には伸縮ロッド１６ａの伸縮量を検知するストロークセンサー１７を設け、駆動部１３の背面に矩形掘進機１０のローリングを検知するローリングセンサー１８を設け、ローリングセンサー１８が矩形掘進機１０のローリングを検知すると、図示しないコントローラが左右のローリング修正ラムジャッキ１６を制御して駆動部１３がローリングとは逆の方向へ同じローリング量を回動するようにしている。
【００１７】
本実施例では、矩形掘進機１０の後端に矩形管１９を接続して後方から押付し、図４に示すように各カッター１２を自転公転させて地盤を矩形断面に掘削し、他の矩形管１９を後方から継ぎ足しながら推進して地中に矩形管路を構築していく。図５（ａ）は通常の掘進状態を示している。
【００１８】
ここで、図５（ｂ）に示すようにカッター１２の公転による反力で矩形掘進機１０が時計周りにローリングすると、図５（ｃ）に示すように左側のローリング修正ラムジャッキ１６を伸張させるとともに右側のローリング修正ラムジャッキ１６を縮退させ、駆動部１３をローリングの方向とは逆方向へ同じローリング量を回動させてローリング前の位置に修正する。各カッター１２は回動後の修正位置で矩形断面に掘削し（掘削要修正部分Ｇａ）、外殻１１と後続の矩形管１９が修正位置で掘削された削孔に埋入しながら徐々にローリング前の姿勢に戻る。
【００１９】
その後、図６（ａ）に示すようにローリング前の姿勢に戻った外殻１１に対して駆動部１３が反時計周りに回動したままの位置で掘削してしまうから（掘削不要部分Ｇｂ）、図６（ｂ）に示すように左右のローリング修正ラムジャッキ１６を中立の位置に戻して駆動部１３をローリング前の位置に復帰させ、図６（ｃ）に示すようにローリングの修正を完了させる。このように、ローリングが発生した際に左右のローリング修正ラムジャッキ１６で駆動部１３を直に回動させることで、掘削段階でその地盤の状態に応じたローリング修正が行え、従来と比較してローリングを最小限に食い止めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の矩形掘進機は、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例の矩形掘進機の説明図である。
【図２】実施例の矩形掘進機の正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図である。
【図５】実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【図６】実施例のローリングの修正を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  矩形掘進機
１１  外殻
１２  カッター
１３  駆動部
１３ａ  駆動部本体
１３ｂ  歯
１３ｃ  歯車
１３ｄ  遊星歯車
１３ｅ  内歯歯車
１３ｆ  電動機
１３ｇ  突起
１４  排土スクリューコンベヤ
１４ａ  電動機
１５  方向修正ジャッキ
１６  ローリング修正ラムジャッキ
１６ａ  伸縮ロッド
１７  ストロークセンサー
１８  ローリングセンサー
１９  矩形管
Ｇ  掘削ライン
Ｇａ  掘削要修正部分
Ｇｂ  掘削不要部分
【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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