JPH0160638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は管路布設用土中推進穿孔機に係わる。
土中に管路を布設する場合、地上より所定深さま
で開削して管路を埋設するような工法、あるいは
地上より開削せず、適当なピツトを設け、また地
形的にピツトを設ける必要のないところでは、そ
の一方より所定の方向に掘削または穿孔して順次
管路を布設する工法がとられる。

車両用トンネル、水路用トンネルなどその口径
の大きなものの掘削については、掘削位置まで掘
削装置を搬入することができ、所定の方向に精度
よく管路を布設することができる。これに対して
小口径の管路の布設では、土中の掘削または穿孔
装置をはなれた位置より操作しなければならない
ので、所定方向に孔を形成して管路を布設するに
は困難性を伴うところである。

本発明は電線管路、水道管路、ガス管路など小
口径の管路を土中に布設の際、土砂を掘削、排出
するような手段をとらず、穿孔機本体を土中に押
込み推進させながら、順次管路を布設する工法に
用いられる管路布設用土中推進穿孔機に係わるも
のである。

〔技術背景〕

土中推進穿孔機による工法の概略を第１図に示
す。ピツトＰが土中に掘られ、ピツトＰ中には押
込み装置３が押込み装置用反力板４とともに設置
される。１は推進穿孔機本体であり、１１は推進
穿孔機本体１の可動外筒であり、油圧により頭部
１０を有する可動外筒１１のみ矢印方向に圧入推
進させることができる。土中にある部分管路２は
すでに穿孔を終つた孔に押入された部分管路を示
している。７′，７″，７は油圧源５より操作盤
６を介してそれぞれ、推進穿孔機本体１と押込み
装置３に接続された油圧ホースである。

今、図に示す状態において、推進穿孔機本体１
に操作盤６より油圧をかけて附勢すれば、外筒１
１のみ、部分管路２の土砂との摩擦抵抗および押
込み装置用反力板４を力点として、土中を矢印方
向に押込み推進させることができる。一定のスト
ロークによる可動外筒１１の押込み推進が終つた
あと、油圧を減勢し、操作盤６により押込み装置
３を付勢すれば、土中に順次布設された部分管路
２は前方に押され、これら部分管路２の先端に位
置する推進穿孔機本体１は減勢されているので、
すでに前方に押込み推進している頭部１０の方向
に前進し、全体として可動外筒１１によつて押込
み推進したストロークだけ土中を前進させること
ができる。このような前進の際、順次部分管路２
を押込み装置３の位置より継き足して行けば、管
路の布設ができる。またこれに類する工法とし
て、推進穿孔機本体１自体が上述のような部分推
進するような可動機構を具えず、ピツトＰの位置
より、推進穿孔機本体１のうしろに部分管路２を
置いて、押込み装置３により、次々と押込んで管
路を延ばして行くような工法もあるが、この工法
によれば、次第に管路が長くなると穿孔作業点も
遠隔になるわけであるから、離れた位置より推進
穿孔機本体に押込み推進力を与えることになり、
押込み力に損失を生じることになるので、すでに
説明した工法の方が望まれるのである。

本願出願人等はさきに、上述の工法に適合し、
推進穿孔機本体にそれ自体のピツチング角、ロー
リング角、水平角の検出器をそなえ、これら諸情
報により推進穿孔機本体１の可動外筒１１の頭部
の押込み推進方向を適宜変更できる機構を備えた
管路布設用土中推進穿孔装置を特願昭56−115725
号で提案した。

第２図に前記出願において説明した推進穿孔機
本体の一例を示し、第３図、第４図において、頭
部１０と内筒２０に支持される方向制御金具２２
との係合関係を示す。

第２図において、頭部１０は硬度の高い金属
体、例えば超硬粉末合金製の成形体よりなる。本
例において、土中に押込まれる部分は円板状をな
しているが、他の形状のものでも差支えなく、土
質等により適当な形状のものが選定される。

頭部１０に形成された球状部分と可動外筒１１
の先端に形成された球状凹部とが係合され、前記
頭部１０の球状部分の直径装置に設けた凹部に突
起１２が嵌つているので、頭部１０の円板面は可
動外筒１１の軸線に対して、ある範囲で方向を変
更することができるが、前記軸線の周りには回転
しないように係合されている。

可動外筒１１の内側には内筒２０が摺動可能に
嵌合され、その背後に後部外筒１３が摺動可能に
嵌合され、後部外筒１３の端部は可動外筒１１の
端部を越えて後方に延びる。

可動外筒１１と内筒２０とは突起２１により、
軸線方向に可動できるが、相互の回転は止められ
る。また可動外筒１１と後部外筒１３とは一部か
さなり、突起１４とこれに対応する溝により軸線
方向に可動とされるが、相互の回転は止められて
いる。また可動外筒１１と後部外筒１３との間は
シール１５によつて密封される。

後部外筒１３内に油圧シリンダ１６が固定さ
れ、油圧シリンダ１６のピストンロツドは内筒２
０の一方の底部に固定される。油圧シリンダ１６
は油圧配管１７に接続され、油圧配管１７の他端
は油圧ホース７′によつて地上の装置に接続され
る。１８は内筒２０内に固定された油圧揺動アク
チユエータであり、油圧配管１９に接続される。
図において油圧配管１９は１本しか示されていな
いが、通常２本配置され、油圧摺動アクチユエー
タ１８に接続され、油圧配管１９の他端は油圧ホ
ース７により地上の装置に接続される。

２２は揺動アクチユエータ１８の回転軸に取付
けられた方向制御金具であり、油圧式の摺動アク
チユエータ１８に対し、油圧による付勢の際、揺
動アクチユエータの軸により一体に回転する。２
３は頭部１０の背面の中心に形成された凹部と方
向制御金具２２の前面の中心に形成された凹部の
間に圧入されたスプリングであり、後述するが、
揺動アクチユエータ１８に対する油圧シリンダ１
６よりの油圧による付勢あるいは押込み装置３に
より力が加わていない状態では頭部１０の背面よ
りこれに対向する方向制金具２２の前面を長さＬ
だけはなした状態に維持し、突出した方向制御金
具２２の前面が揺動アクチユエータ１８の操作に
より、回転してもさまたげがないように保持され
ている。頭部１０の背面および方向制御金具２２
の前面の形状はそれぞれ第３図および第４図に示
す。これと第２図により、２４は頭部１０側に設
けられた凹部であり、２５は頭部１０側に設けら
れた凸部であり、凸面の傾斜は対向する方向制御
金具２２の傾斜部２９の傾斜角と同一にとられて
いる。２６は頭部１０側に設けられた平部であ
り、２７は方向制御金具２２側に前記凹部２４と
対応して設けられた凸部であり、２８は同じく方
向制御金具２２側に設けられた平部であり、２９
は傾斜部であり、３０は凹部である。

これら頭部１０と方向制御金具２２の係合状態
および作用効果については後述する。

３１は揺動アクチユエータ１８の背後に取付け
られたポテンシヨメータであり、その回転軸３５
は方向制御金具２２の軸と連動して回転する。ま
た３２は後部外筒１３内に取付けられた傾斜角検
出器であつて常に鉛直方向にあるように回転軸３
３によつて軸支され、所謂ピツチング角が検出さ
れる。３４は傾斜角検出器３２の回転軸３３に係
合されたポテンシヨメータであり、所謂ローリン
グ角が検出される。

これに加えて、図示していないが、小型ジヤイ
ロ装置が後部外筒内に設置され、水平方向より推
進穿孔機本体１がずれた場合は、そのずれを電気
信号に変換する。

従つて作業者は、前記表示器８に示される推進
穿孔機本体１のピツチング角、ローリング角およ
び水平角を検討し揺動アクチユエータ１８を動作
することにより、土中押込み推進の際の頭部１０
を所定の方向に設定する。なおすでに述べたよう
に油圧シリンダ１６の減勢の状態ではスプリング
２３の力により間隔Ｌを保持している。

揺動アクチユエータ１８は前述のように２本の
油圧配管１９により油圧を加減してその軸に取付
けた方向制御金具２２を回転させることができ、
この回転角はポテンシヨンメータ３１で表示器８
に常に表示され、この角度から方向制御金具２２
の凸部２７の位置すなわち頭部１０の設定方向を
知ることができる。直進と判断される場合は、表
示器８でポテンシヨメータ３１からの方向制御金
具２２の回転位置をみながら、方向制御金具２２
を回転させ、方向制御金具２２の前面の凸部２７
および傾斜部２９とを頭部１０の背面の凹部２４
と凸部２５に一致させ、また方向を変更する必要
がある場合は同様にして方向制御金具２２を回転
させ、凸部２７を所定の位置にする。

そして押込み装置３により、反力板４を力点と
して、この押込み装置３と推進穿孔機本体１の間
にある管路を前方に押入する。

次に油圧シリンダ１６を操作盤６により付勢す
れば、油圧シリンダ１６のピストンロツドは前方
に押出されこれにより内筒２０を前進し、直進の
場合は凹部２４に凸部２７が嵌まり、平部２６に
平部２８が当り、凸部２５に傾斜の一致した傾斜
部２９が当り、頭部１０の円板面は内筒２０の軸
線に直角状態のままとなり、また方向を変更する
必要がある場合は凸部２７が平部２６に接し、そ
して押し、頭部１０は傾きさらに傾斜部２９が平
部２６と接する状態となり、頭部１０の円板面は
推進穿孔機本体１の軸線に直角な方向から傾斜
し、その穿孔方向を有することになり、頭部１０
の傾斜により前面に土圧抵抗差が生じ推進穿孔機
全体の進路が修整される。

油圧シリンダ１６のピストンロツドのストロー
クの伸びと共に、可動外筒１１と一体となつて１
ストローク長だけ土中に埋込み推進される。

油圧シリンダ１６の減勢後、方向制御金具２２
はスプリング２３によい間隔Ｌをあける位置に復
帰し、次の方向修整が可能な状態となる。

ところで以上の説明から理解されるように、前
記土中推進穿孔機本体１では方向制御金具２２の
すぐ背後において、油圧揺動アクチユエータ１８
と方向制御金具２２とが結合された構成となつて
おり、油圧シリンダ１６に油圧が加えられた場
合、油圧揺動アクチユエータ１８は、内筒２０と
ともに前方に押出され、減圧とともに、スプリン
グ２３により間隔Ｌだけもどされるが、このよう
な筒内可動部に油圧揺動アクチユエータ１８を備
え、この油圧揺動アクチユエータ１８を含んで可
動部を構成するよりも、これを固定して配置で
き、方向制御金具２２に回転する機能が与えられ
るならば、好都合であることはいうまでもなく、
油圧揺動アクチユエータ１８の前後移動によつて
問題となるせまい空間内における油圧配管１９等
の伸縮の問題もなくなる。

〔発明の開示〕

本発明は上述のような点に鑑み、回転型ピスト
ンロツドを備える油圧シリンダのロツドに方向制
御金具を連結し、前記回転型ピストンロツドのス
プライン軸と油圧揺動アクチユエータの回転軸と
を連結し、方向制御金具の回転については、前記
油圧揺動アクチユエータの回転により、スプライ
ン軸を介し、ピストンロツドにより、また方向制
御金具の前進については油圧によるピストンロツ
ドの前進により、さきの土中推進穿孔機本体１と
同様な機能を果たすように構成したものである。

〔実施例〕

第５図に本発明の一実施例を示す。

可動外筒１１の先端に前面が円板面よりなり、
支持部が球状をなす頭部１０が係合される。球状
部の直径位置に設けた凹部に突起１２が嵌り、頭
部１０の円板面は可動外筒１１の軸線に対して、
ある範囲で方向を修整することができる。ただし
軸線に対して回転はできない。可動外筒１１の内
側には油圧シリンダ４０の外筒が嵌まり、前記可
動外筒１１の内壁に形成された軸線方向の溝４１
と油圧シリンダ４０外筒面上の突起４２により、
可動外筒１１は油圧シリンダ４０の軸線方向にの
み摺動することができる。なお４３は可動外筒１
１の内壁と油圧シリンダ４０の外筒との間のシー
ルである。

油圧シリンダ４０にはピストンロツド４４が嵌
合される。そしてピストンロツド４４の内孔内に
スプライン軸４５が嵌合される。このスプライン
軸４５とピストンロツド４４とは互の軸線方向に
可動であるが、回転については一体に回転する。
４６ａ、および４６ｂは油圧シリンダ４０に対す
る油圧配管であり、油圧配管４６ａへの油送給に
よりピストンロツド４４は伸び、油圧配管４６ｂ
への油送給によりピストンロツド４４は縮む。４
７は後部外筒であるが、この後部外筒４７は油圧
シリンダ４０と一体になつており、この内部で油
圧式揺動アクチユエータ４８が、そのシヤフト４
９の軸線を前記スプライン軸４５の軸線に合せて
互に連結させ、油圧式揺動アクチユエータ４８自
体は外筒４７に固定される。５０は揺動アクチユ
エータ４８の油圧配管であり、図では１本しか示
されていないが、通常は２本あり、油送給により
揺動アクチユエータ４８は回転し、これに連結さ
れるピストンロツド４４はスプライン軸４５を介
して回転する。５１はポテンシヨメータであり、
ポテンシヨメータの回転軸が前記揺動アクチユエ
ータ４８のシヤフト４９に連結され、方向制御金
具２２の回転角度を検出する。

また５２もポテンシヨメータであり、その回転
軸５３は支持体により回転支持される錘５４の回
転軸と連結され、この推進穿孔機本体のローリン
グ角度を検出する。

なお図示していないが、ピツチング角検出器、
ジヤイロ等を内蔵する。

すでに若干解れたが、揺動アクチユエータ４８
を付勢することにより、油圧シリンダ４０のピス
トンロツド４４とスプライン軸４５は一体に回転
することができ、これによりピストンロツド４４
の先端に固着されている方向制御金具２２もこれ
につれて回転する。

次に油圧シリンダ４０を附勢すれば、ピストン
ロツド４４のみが伸びて、前記方向制御金具２２
は頭部１０の背面と接触する状態となり、更にピ
ストンロツド４４が伸びれば、可動外筒１１と一
体の頭部１０は前方に押出される。

なお前記ピストンロツド４４に対するスプライ
ン軸４５はピストンロツド４４の内孔に嵌合する
面において、すくなくとも１個の山が削除されて
おり、その隙間を通してピストンロツド４４の内
孔への油の流入、流出が容易になる。このため、
特に押し（ピストンロツド４４を伸ばすこと）の
場合には、ピストンロツドの受圧面積が減少する
ことなく有効に無駄なく使えることになる。

方向制御金具２２の、頭部１０との接合端面は
凸部５５、平部５６、傾斜部５７、凹部５８より
形成され、一方頭部１０側の接合端面は、凹部５
９、平部６０、凸部６１、平部６２より形成され
ており、凸部６１の傾斜角は傾斜部５７と傾斜角
に一致している。

例えば図示のような対向位置で、両端面が接す
るものとすれば、頭部１０の円板面は本体の軸線
と垂直方向に保持される状態となるが、方向制御
金具２２が揺動アクチユエータ４８により所定の
回転をしたとき、円板面は本体の軸線に対し、所
定の角度を採るように、方向を修整する。

この方向制御金具２２の回転位置はポテンシヨ
メータ５１により、また本体自体の土中における
ピツチング、ローリング等の信号はすべて第１図
に示すように地表において統括され、また操作油
圧の制御も同一場所で統括される。

第６図に本発明の推進穿孔機による作業手順を
説明する。

は初期状態であり、方向制御金具２２を所定の
方向に合わせた状態を示している。

は油圧シリンダ４０のピストンロツド４４が伸
びた状態を示している。

はピストンロツド４４を縮めた後、方向金具２
２を所定の位置に合わせた状態を示している。

は押込み装置３（第１図）で押した状態を示し
ている。

以上の段階を、、、、、、…
、、と繰返して動作する。

〔効 果〕

以上説明したように、本発明による土中推進穿
孔機を用い、この土中推進穿孔機本体に備えられ
る各検出器により、穿孔中の現状況、今後の穿孔
すべき方向等を第１図に示すように地表において
検出し、本体自体に備えられる油圧機器を遠隔制
御できるのはいうまでもないが、本発明において
はピストンロツドの往復運動と回転運動が可能な
スプライン軸嵌合の油圧シリンダと揺動アクチユ
エータを連結した本体内部駆動構造により、さき
に提案した推進穿孔機と相違し、揺動アクチユエ
ータ自体を内筒とともに可動させる必要もなく、
ピストンロツドと可動外筒のみが伸び、縮む構成
となるから、構造が簡単になり、揺動アクチユエ
ータについては、限られた内筒空間に取付けられ
るという制限より開放される。

以上のように本発明の土中推進穿孔機本体は簡
潔な構成となり、すでに説明したような管路布設
工事の作業能率改善に大きな効果を奏するものと
期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は管路布設用土中推進穿孔機を用いた布
設工法の説明図である。第２図はすでに提案され
た管路布設用土中推進穿孔機の一例の断面図であ
る。第３図および第４図は第２図Ａ−ＡおよびＢ
−Ｂにおける断面図である。第５図は本発明の一
実施例の断面図である。第６図は本発明の推進穿
孔機の動作図である。 １…推進穿孔機本体、２…部分管路、３…押込
み装置、４…押込み装置の圧力板、５…油圧源、
６…操作盤、７…油圧ホース、８…表示器、９…
ケーブル、１０…頭部、１１…可動外筒、１３…
後部外筒、１６…油圧シリンダ、１７，１９…油
圧配管、１８…油圧揺動アクチユエータ、２０…
内筒、２２…方向制御金具、４０…油圧シリン
ダ、４１…可動外筒の内壁面の溝、４２…油圧シ
リンダ外壁上の突起、４４…油圧シリンダのピス
トンロツド、４５…ピストンロツドの内孔に嵌合
するスプライン軸、４６ａ，４６ｂ…油圧配管、
４７…後部外筒、４８…油圧揺動アクチユエー
タ、４９…油圧揺動アクチユエータのシヤフト、
５１，５２…ポテンシヨメータ、５４…錘。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ すくなくともピストンロツド内孔で嵌合する
   スプライン軸を備える油圧シリンダに摺動可能に
   可動外筒を嵌合し、前記可動外筒の先端に係合さ
   せた方向修整可能な頭部の背面と前記ピストンロ
   ツドの先端に取付けた方向制御金具とを対向さ
   せ、前記ピストンロツドと嵌合するスプライン軸
   を前記油圧シリンダの背後に固定する油圧揺動ア
   クチユエータのシヤフトと連結した構成を備える
   ことを特徴とする管路布設用土中推進穿孔機。