(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面板付きカッターヘッドを持ち、面板の前面に掘削ビットを設けるとともに、面板に掘削土砂の取り込み口を設けた掘進機において、取り込み口に跨り回転可能な軸を付設し、軸の表面に複数個の棒を放射状に付設し、軸の回転により少なくとも一部の棒が面板より前方へ突出し、突出した棒が掘削土砂を取り込み口から掘進機内に取り込むことを特徴とする、掘進機。
【請求項２】
回転可能な軸は実質的にカッターヘッドの半径方向に延びていることを特徴とする、請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
回転可能な軸の延びる方向に延びている取り込み口の縁は、回転可能な軸及びそれに付設された棒との間に隙間を残しており、その隙間は掘進機内に付設されたフィーダーを通過できる土砂の塊だけを通過させる大きさとしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の掘進機。
【請求項４】
回転可能な軸に付設された棒が基部ほど断面積の大きくなる円錐台又は角錐台状を呈していることを特徴とする、請求項１−３の何れか１つ項に記載の掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は掘進機に関するものであり、とくに面板付きのカッターヘッドを持ち、面板には掘削土砂の取り込み口を備えた掘進機において、掘進機内へ掘削土砂を容易且つ確実に取り込めるようにした掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
崩壊し易い地盤の中を掘進する掘進機は、掘削した土砂が掘進機内へ流れ込むのを防ぐために、カッターヘッドの前面に面板を備えている。この面板には掘削土砂を掘進機内へ取り込むために、土砂の取り込み口が設けられている。
【０００３】
図１−図３は、このような取り込み口の設けられた従来の掘進機を示している。これを説明すると、図１は従来の掘進機の正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図であり、図３は図１の縦断面図である。図１−図３に示した掘進機は、筒状の掘進機本体１の前にタレット２が冠着され、その前方に回転するカッターヘッド３が付設されて構成されている。カッターヘッド３の前面は面板４で覆われて、面板４の一部に開口が設けられている。この開口が掘削土砂の取り込み口５である。
【０００４】
取り込み口５の縁には、掘削土砂の取り込みを容易にするために、掻き込みビット６が設けられている。掻き込みビット６は、先端が薄肉となった刃物状のもので、後端が取り込み口５の縁に固定されて、先端を取り込み口５へ向かって突出させている。こうして、掻き込みビット６の後面は傾斜して、掘削土砂を取り込み口５内へ誘導するようになっている。なお、掻き込みビットとしては、図４に示したように、両端が薄肉とされた両刃ビット６’が用いられることもあった。
【０００５】
面板４の前面には地盤を掘削するための掘削ビット７、８、９が付設されている。掘削ビットには切削型、ローラー型、ジスク型等色々のタイプのものがあるが、この発明ではどのような型のものでも用いることができる。図１−３では切削型のビットを用いている。
【０００６】
タレット２には隔壁１０が付設されていて、掘進機本体１の内部とチャンバー１１とを隔離している。掘削された土砂は取り込み口５からチャンバー１１内に導入され、隔壁１０を貫通して付設された送泥管１２から送り込まれた還流泥水と混合されて、フィーダー１３を通り、排泥管１４により坑外へ排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたような従来の掘進機は、地盤が変化するに伴ない種々の不都合を生じた。すなわち、我が国の地盤は、例えば砂礫質から粘度質へと急激に変化したり、中には流木を含む土などが入り混じっているために、従来の掘進機はこのような変化に対応できない、という不都合を生じた。
【０００８】
例えば、地盤が流木を含んでいる場合、一般に掘進機は掘削ビットで流木を切削するが、切削された木屑は細かく粉砕されるには至らないで、繊維質のものが木綿状の木屑となって残る。このために、木綿状の木屑が掻き込みビット６に絡みつく。その結果、取り込み口５が閉塞されて、掘削された土砂がチャンバー内へ入り得なくなる。大きな河川付近の地盤は流木を多く含んでいるため、これまでは河川付近の工事には非常な困難が伴なった。
【０００９】
また、例えば地盤が粘土質のものになると、掘削土砂が強い粘着力を持つこととなるので、掻き込みビット６及び取り込み口５の縁に固着して、取り込み口５を閉塞する。このため、切削土砂は取り込み口５からチャンバー内へ入り得なくなる。その結果、掘進能率は大きく低下することとなった。
【００１０】
従来の掘進機は、上述のように、地盤が変化すると掘進が困難となり、掘進能率が低下するという問題があった。そこで、この発明は、このような問題を解決しようとするものである。すなわち、地盤が急激に変化してどのような土質になっても、例えば流木を多く含んでいても、また粘着力の強いものとなっても、掘削した土砂を容易且つ確実に、円滑に取り込み口から掘進機内へ取り込むことができる掘進機を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題解決のための手段】
この発明者は、面板の取り込み口に跨って回転可能な軸を付設し、回転可能な軸の表面に複数個の棒を放射状に付設することを試みた。こうして棒を付設した回転可能な軸を取り込み口に臨ませて回転させ、各棒が次々と面板よりも前方へ突出した位置に来るようにすると、掘削した土砂が粘着力の強いものであっても、また木屑を含んでいても、掘削土砂は取り込み口から掘進機内へ円滑に取り込むことができるようになることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１２】
この発明は、面板付きカッターヘッドを持ち、面板に掘削土砂の取り込み口を設けた掘進機において、取り込み口に跨り回転可能な軸を付設し、回転可能な軸は表面に複数個の棒を放射状に付設されており、回転可能な軸が回転したとき、少なくとも一部の棒が面板より前方へ突出した位置にくることを特徴とする掘進機を提供するものである。
【００１３】
この発明をその実施の一例について、図面に基づき説明すると次のとおりである。図５は、この発明に係る掘進機の正面図である。図６は、図５におけるＢ−Ｂ’線断面図である。図７は、図５に示した掘進機の縦断面図である。図８は、この発明に係る他の掘進機の取り込み口付近の正面図である。図９は、図８におけるＣ−Ｃ’線断面図である。図１０は、この発明に係るさらに別の掘進機の図６と同様な断面図である。
【００１４】
この発明に係る掘進機は、図５−１０に示したように、筒状の掘進機本体２１の前にタレット２２が冠着され、その前方に回転するカッターヘッド２３が付設されることによって構成されている。また、カッターヘッド２３の前面は面板２４で覆われており、面板２４の一部に取り込み口２５が設けられている。面板２４の前面には掘削ビット２７、２８及び２９が設けられている。これらの点では、この発明に係る掘進機は従来の掘進機と同じである。
【００１５】
また、この発明に係る掘進機のタレット２２には隔壁３０が付設され、これによって掘進機本体２１とチャンバー３１とが分離されている。掘削された土砂は取り込み口２５からチャンバー３１に入り、送泥管３２から送り込まれた還流泥水と混合されて、フィーダー３３を通り、排泥管３４から排出される。これらの点でも、この発明に係る掘進機は従来の掘進機と同じである。なお、図７では、水力排土方式の掘進機を例に採ってこの発明の掘進機を説明したが、この発明はこのような水力排土方式の掘進機に限定されない。
【００１６】
この発明に係る掘進機が従来の掘進機と異なるのは、棒３６及び３６１が付設された回転可能な軸３５が、取り込み口２５に付設されている点である。回転可能な軸（以下、これを回転軸という）３５は、面板２４に近接し、取り込み口２５に跨って付設され、回転可能とされている。回転軸３５の表面には複数個の棒３６が放射状に付設されている。そして、回転軸が回転したとき、少なくとも一部の棒３６が面板２４より前方へ突出した位置に来ることとなっている。この点で、この発明に係る掘進機は従来の掘進機と異なっている。
【００１７】
図５及び図７に示した掘進機では、回転軸３５を回転可能に付設するのに、軸の両端を軸受け３７によって支持している。軸受け３７は、面板２４の後面において、ほぼ直角四辺形又は台形の取り込み口２５の対向する縁に固定されている。しかし、回転軸３５の付設方法は、これに限らない。例えば、両端を金具で固定した内軸の周りに、内部軸受けを介して、円筒形の回転軸を回転可能に設けることもできる。このようにすると、回転軸の外径が大きくなるため、大きな荷重を受けるのに適したものとなるので、玉石混じりの地盤で使用するに適したものである。
【００１８】
回転軸３５の表面には棒３６が付設されている。棒３６は回転軸３５の円周方向に列をなして等しい間隔をおいて放射状に付設されている。このような棒の列が、回転軸の軸方向に等しい間隔をおいて、複数個付設されている。そして、隣接する列の間では、各棒が位相をズラして付設されている。すなわち、図６に示したように、１つの列に並ぶ棒３６が回転軸３５の円周方向に１２０度の角度をおいて３個付設されているところ、次の列に並ぶ棒３６１は上記１つの列に並ぶ棒３６の間に来るように付設される。
【００１９】
回転軸３５の表面に付設された複数個の棒３６のうち、少なくとも一部の棒３６は、回転軸３５が回転されるとき、面板２４よりも前方へ突出することが必要である。このようにすると、回転軸の延びる方向がカッターヘッドの半径方向に向くように付設した場合に、回転軸を回転させるために全く動力を付設しなくてもよいこととなる。それは、カッターヘッドの回転により突出した棒が地盤に接触して、回転軸が自然に回転することとなるからである。回転軸を回転させるために動力が必要とされないことは、それだけ掘進機の構造が簡単になるので、有利である。もっとも、回転軸は、動力を用いて回転させてもよく、またカッターヘッドの回転に伴なう力を利用して回転させてもよい。
【００２０】
回転軸３５が回転したとき、掘削土砂を取り込み口２５から取り込むには、棒３６の数が多い方がよいように見える。しかし、棒３６の数が余りに多いと、流木等が切削されて生じた木綿状の木屑が棒３６に絡み付き易くなるだけでなく、隣接する棒３６の間に礫や玉石を挟み込みにくくなるので、棒３６を余り多くすることは避けなければならない。
【００２１】
また、棒３６は、長い方が掘削土砂を取り込み易いように見える。しかし、棒３６が余りに長いと取り込み口のところで回動しにくくなるし、また折損し易くなるとともに、木綿状の木屑が絡み付き易くなるので、棒３６の長さを余りに長くすることは避けなければならない。
【００２２】
棒３６の数と間隔、並びにその長さは、隣接する棒３６と回転軸３５との間に形成される窪みに嵌まり込む土砂の最大の塊が、フィーダー３３に付設されたクラッシャーの粉砕できる最大寸法となるようにすることが好ましい。
【００２３】
図５−７に示した棒３６は、基底から先端まで同じ大きさの断面を持っているが、このことは必要でない。棒３６は、図８及び図９に示したように、基部が太くなって角錐台状を呈するものであってもよい。また、棒３６は円錐台状であってもよい。角錐台のうちでも、底と平行な断面が矩形を呈していて、矩形の長辺が回転軸と平行になっている角錐台状の棒を用いると、棒の地盤から受ける抵抗が大きくなり、柔軟な粘土地盤でも、回転軸がよく回転するようになる。また、棒は回転軸に近い下部ほど太くすると、丈夫になるだけでなく、木屑や土塊をチャンバー内へ放出し易くなる。また、棒の先端や周りは激しく摩耗するので、耐摩耗処理をすることが望ましい。
【００２４】
なお砂礫地盤では、回転する棒３６の先端が前面地盤を掘削する掘削ビットよりも、前方へ突出しない方が回転軸や棒の強度上好ましい。
【００２５】
この発明では、取り込み口２５から掘削土砂を容易且つ確実に掘進機内に取り込むために棒３６の付設された回転軸３５を付設するのであるから、棒３６付きの回転軸３５と取り込み口２５の縁との間には、掘削土砂中に含まれている玉石や流木片を自由に通過させるに足る充分な隙間のあることが必要である。その隙間の大きさは、前述の棒３６間の距離と同じく掘進機内に付設されているクラッシャーの粉砕能力と関連する。
【００２６】
また、図５−図９では、回転軸３５の軸方向がカッターヘッドの半径方向に向くようにしたが、このことは必ずしも必要でない。回転軸の軸方向をカッターヘッドの半径方向に向けると、前述のように、回転軸を回転させるために格別の動力を用いなくて済む利点がある。しかし、回転軸を回転させるために、別に動力を用いるときは、回転軸の軸方向は任意の方向に向けることができる。
【００２７】
この発明では、取り込み口２５は直角四辺形の開口としたが、直角四辺形であることは必要でなく、台形であって下底を面板の外周側へ置いた形状のものであってもよい。これらの場合には、取り込み口２５は、回転軸３５を中心にして左右対称の形をしていることになる。このとき、回転軸３５の延びる方向に延びている取り込み口２５の縁は、回転軸３５及びこれに付設された棒３６との間に、前述のように、掘削土砂を通過させるに足る充分な隙間を残している。
【００２８】
図５−図９では１つの取り込み口に１つの回転軸を付設したが、回転軸は図１０に示したように、１つの取り込み口２５に２個又はそれ以上付設してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によると、面板付きのカッターヘッドを持ち、面板が掘削土砂の取り込み口を備えている掘進機において、面板の取り込み口に跨り回転軸を付設し、回転軸の表面には複数個の棒を放射状に付設し、回転軸が回転したとき、少なくとも一部の棒の先端が面板より前方へ突出した位置に来るようにしたから、地盤が流木を含んでいても、流木はカッターヘッドによって切削されて木綿状となるので、木綿状となった木屑は棒と回転軸との間に形成された窪み内に落ち込み、棒によって運ばれて取り込み口へ容易且つ確実に取り込まれる。従って取り込み口が流木によって閉塞されることが防がれる。また、地盤が粘着性の強い粘土混じりのものであっても、掘削された土砂は棒によって突きほぐされて、棒の回転によって運ばれるから、矢張り取り込み口が掘削土砂によって閉塞されることを防ぐことができる。従って地盤が変化しても、掘進を能率よく行うことができる。この発明は、このような利益を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の掘進機の正面図である。
【図２】図１に示した従来の掘進機のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図１に示した従来の掘進機の縦断面図である。
【図４】従来の他の掘進機の図２と同様な断面図である。
【図５】この発明に係る掘進機の正面図である。
【図６】図５に示したこの発明に係る掘進機のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図７】図５に示したこの発明に係る掘進機の縦断面図である。
【図８】この発明に係る他の掘進機の取り込み口付近の正面図である。
【図９】図８におけるＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１０】この発明に係るさらに別の掘進機の図６と同様な断面図である。
【符号の説明】
１、２１                      掘進機本体
２、２２                      タレット
３、２３                      カッターヘッド
４、２４                      面板
５、２５                      取り込み口
６                            掻き込みビット
７、８、９、２７、２８、２９  掘削ビット
１０、３０                    隔壁
１１、３１                    チャンバー
１２、３２                    送泥管
１３、３３                    フィーダー
１４、３４                    排泥管
３５                          回転軸
３６、３６１                  棒
３７                          軸受け
【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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【図７】
0003778830.tif 000008
【図８】
0003778830.tif 000009
【図９】
0003778830.tif 000010
【図１０】
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