JPH06102960B2 - 管埋設用掘削装置のパイロツト軸用掘削ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １）…産業上の利用分野 本発明は、道路、線路、建築構築物、その他の障害物の
地下に、ガス、上下水道、電信電話ケーブル用等の小径
管を比較的長距離にわたって埋設する管埋設用掘削装置
において、管を埋設せんとする必要スパン、例えば、発
進坑と到達坑の間に、最初にパイロット坑を掘削貫通す
るために、パイロット軸の先端に取付けて用いる、掘削
ヘッドに係るものである。

２）…本発明の前提技術 出願人は、先に、「管埋設用掘削装置及び該掘削装置に
よる掘削、管埋設方法」につき昭和61年12月17日付で特
許出願した。（昭和61年特許願第300519号） 該管埋設用掘削装置は、油圧シリンダ装置Ｂに取付けた
スラスト軸受１と、１本以上のパイロット軸２と、掘削
ダイス３と１本以上のスクリュー軸４及びその周りの１
本以上の排出管５と、油圧シリンダ装置Ａに取付けた原
動装置６を、前記の順に同一軸線１上に各着脱自在に接
続設置して構成したものであり、 また、該掘削装置を用いた掘削、管埋設方法（作用）は
下記の如くである。

（１）…管を埋設せんとする必要スパンの両端、例え
ば、発進坑と到達坑に油圧シリンダ装置Ａ、Ｂを備え、 先端に掘削ヘッドＣを装置したパイロット軸２を原動装
置６で回転駆動し、油圧シリンダ装置Ａで押圧して、順
次、パイロット軸２を接続し乍ら掘削推進して、１本以
上接続したパイロット軸２で必要スパンにパイロット坑
を貫通し、 （２）…掘削ヘッド９を取外し、その軸端をスラスト軸
受１（油圧シリンダ装置Ｂに取付けた）に接続し、１本
以上接続したパイロット軸２の後端に掘削ダイス３、ス
クリュー軸４、その周りの排出管５を接続し、スクリュ
ー軸４後端を原動装置６に接続し、 （３）…油圧シリンダ装置Ａ、Ｂの速度差（Ａ＜Ｂ）に
よる作用で、スラスト軸受１と原動装置６間（即ち、一
連に接続した、１本以上のパイロット軸２、掘削ダイス
３、１本以上のスクリュー軸４）に、常時、設定値の張
力を与えて、各部材２、３、４を同一軸線１上に緊張状
態に維持しつつ、 （４）…原動装置６で各部材２、３、４を回転し、油圧
シリンダ装置Ａで押圧、また油圧シリンダ装置Ｂで引っ
張り、スクリュー軸４から高圧水を吐出し乍ら、掘削ダ
イス３で掘進推進し、スクリュー軸４と排出管５で泥状
の排土を掘削坑11（埋設管10）外に排出し、 （５）…掘削の進行に従って、順次パイロット軸２を取
外し、その分スクリュー軸４及び排出管５を接続し、 （６）…また、油圧シリンダ装置Ａで埋設管11を次々と
掘削坑10に押し込み埋設するものである。

１）…本発明の構成 而して、本発明は、上記管埋設用掘削装置において、パ
イロット坑を掘削するために、パイロット軸先端に取付
けて用いる掘削ヘッドである。

以下、その構成を実施例につき説明すると、 （１）…油圧シリンダ装置Ｂに取付けたスラスト軸受１
と、１本以上のパイロット軸２と、掘削ダイス３と、１
本以上のスクリュー軸４及びその周りの１本以上の排出
管５と、油圧シリンダ装置Ａに取付けた原動装置６を、
前記の順に同一軸線上に各着脱自在に接続設置して構成
した管埋設用掘削装置の、バイロット軸２の先端に取付
ける掘削ヘッドＣであり、 該掘削ヘッドＣは、シリンダ７とピストン８とダイス９
から成り、シリンダ７内径の気室10にピストン８を設置
すると共に、ピストン８の前方にダイス９の基部9aを嵌
着してあり、 気室10には、シリンダの肉厚部内を通して給気口11と排
気口12が連通しており、ピストン８は、その後端面から
前部側面に通じた排気孔13を備え、後部周面にフランジ
面14を備えたものである。

（２）…ダイス９は、例えば、基部9aをシリンダ７先端
の内径に、支軸15により設定寸法前後摺動自在に取付け
たものであり、多数の刃16を突設した頭部9b前面を設定
角度傾斜して形成して設ける。

（３）…気室10は、例えば、後部の蓄気部10a、給気口1
1が開口した加圧部10b、排気口12が開口した排気部10c
及び、加圧部10bと排気部10c間の隔壁10dを備えたもの
である。

（４）…また、例えば、シリンダ７の先端と、そこに嵌
着したダイスの頭部9bとの間隙に、ゴム、シリコン等製
の防水、防振用の弾性バッキング17を圧縮、密着状態に
嵌着して、ダイス９とシリンダ７の嵌合摺動部に泥水等
が浸入しないように設ける。

弾性パッキング17の外周面に鉄輪18をはめることによ
り、弾性パッキングの圧縮密着状態を強固に保持し得
る。

（５）…更に、例えば、第３図の如く、シリンダ７とダ
イス９の外周面にスパイラル溝19を刻設して、ダイス９
が掘削した土壌等をスパイラル溝によって後方移送する
ように設ける。

（６）…而して、上記のように構成した掘削ヘッドＣ
を、管埋設用掘削装置のパイロット軸２の先端に適宜着
脱自在に取付けるものである。

４）…作用 （１）…管を埋設せんとする必要スパン、例えば、発進
坑と到達坑の間に、当初、パイロット坑を正確な直線状
に掘削貫通するにつき、発進坑内の油圧シリンダ装置Ａ
に設置した原動装置６にパイロット軸２を取付け、該パ
イロット軸２の先端に本発明掘削ヘッドＣを取付けて、
原動装置６で回転し乍ら、油圧シリンダ装置Ａで押圧前
進せしめる。

また、掘削ヘッドＣの給気口11に、パイロット軸２内を
通して、常時、圧縮空気を供給する。

（２）…第１図において、給気口11から気室10の加圧部
10bに入った圧縮空気は、ピストン８のフランジ面14を
押圧して、ピストンを右方向（蓄気部10a方向）へ移動
し、同時に、ピストン８の排気孔13が隔壁10dで閉塞さ
れるため、蓄気部10aの空気が圧縮される。

（３）…続くピストン８の移動で、その排気孔13が加圧
部10bに到達した瞬間、給気口11の圧縮空気が加圧部か
ら排気孔13を通って蓄気部10aに流入すると共に、該圧
縮空気が、それまでに蓄気部10aに蓄圧されていた圧縮
空気とプラスして、ピストン８の後端面を強く押圧す
る。（第２図） この時、同時に加圧部10bの圧縮空気がフランジ面14も
押圧するが、この押圧力よりも、前記ピストン後端面に
加わる相乗的押圧力の方が遥かに大なため、 ピストン８は瞬時に左方向へ移動し、その先端がダイス
９の基部9aに衝突して、強い衝撃を与える。

（４）…上記の如く、ピストン８が左方向移動すると、
その排気孔13が隔壁10dを越えて排気部10cに達し、よっ
て、蓄気部10a及び排気孔13内の圧縮空気は排気口12に
排出される。（第１図の状態に戻る） （５）…而して、前記第（２）項の状態に戻り、以後、
同じ作用を極めて高速循環的に繰り返すので、ピストン
８が連続的にダイス９に衝撃を与えることとなり、該ダ
イス９による強力な削岩、穿孔作用が行われ、掘削ヘッ
ドＣの回転、押圧前進力と相侯って、極めて効果的にパ
イロット坑の掘削が行われるものである。

５）…効果 （１）…上記の構成及び作用において、本発明掘削ヘッ
ドは、パイロット軸を必要スパン貫通してパイロット坑
を掘削するにつき、油圧シリンダ装置による押圧前進、
原動装置による回転駆動と同時に、ピストンの高速前後
動とそれによるダイスの強力な連続的衝撃（高速振動と
同様な連続的衝撃）によって、通常土質はもとより、岩
盤、砂地等の土質の変化にかかわらず、固い岩石もダイ
スで容易に破砕し、掘削し、押込み、押しのけ乍ら、前
進し得る秀れた特長がある。

（２）…ダイスの前面に傾斜角度を持たせてあるので、
連続的衝撃と共に、岩石の破砕や土壌、砂利等の押し込
み、押しのけ作用及び、押し込み方向に直進する作用が
有効に行われ、 特に、前記の如くダイスが押込み前進しつつ回転するの
で、直線方向に対する前進制御がより以上正確に行わ
れ、よって、掘削ヘッド及びパイロット管は正確に直進
して、一直線状のパイロット坑を掘削し得る。

（３）…また、ダイスとシリンダ前端部との間に弾性パ
ッキングを圧縮嵌着することによって、ダイスとシリン
ダの嵌合摺動部分や、更にその内方のピストン摺動部分
等に掘削による泥水や土壌等が浸入する恐れをなくし得
る。

弾性パッキングの外周面に鉄輪をはめることによって、
該パッキングを保護すると共に圧縮密着状態を強固に保
持し得る。

（４）…更に、ダイス及びシリンダの外周面にスパイラ
ル溝を刻設すれば、ダイスで掘削した土壌等を該スパイ
ラル溝によって効率的に後方移送し得て、掘削ヘッドの
前進作用を助勢し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明掘削ヘッドの実施例の縦断正面図、第２
図はピストンが後退した状態の縦断正面図、第３図はシ
リンダとダイスの外周面にスパイラル溝を刻設した実施
例の正面図、第４図は管埋設容易掘削装置の構成概略を
示す図である。 付号、 Ａ……油圧シリンダ装置（押圧用）、Ｂ……油圧シリン
ダ装置（引張り用）、Ｃ……本発明掘削ヘッド、１……
同一軸線、 １……スラスト軸受、２……パイロット軸、３……掘削
ダイス、４……スクリュー軸、５……排出管、６……原
動装置、７……シリンダ、８……ピストン、９……ダイ
ス、9a……基部、9b……頭部、10……気室、10a……蓄
気部、10b……加圧部、10c……排気部、10d……隔壁、1
1……給気口、12……排気口、13……排気孔、14……フ
ランジ面、15……支軸、16……刃、17……弾性パッキン
グ、18……鉄輪、19……スパイラル溝。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧シリンダ装置に取付けたスラスト軸受
   と、１本以上のパイロット軸と、掘削ダイスと、１本以
   上のスクリュー軸及びその周りの１本以上の排出管と、
   油圧シリンダ装置に取付けた原動装置を、前記の順に同
   一軸線上に各着脱自在に接続設置して構成した管埋設用
   掘削装置の、パイロット軸の先端に取付ける掘削ヘッド
   であり、 該掘削ヘッドは、シリンダとピストンとダイスから成
   り、シリンダ内径の気室にピストンを設置すると共に、
   ピストンの前方にダイスの基部を嵌着してあり、 気室には給気口と排気口が連通しており、ピストンは、
   その後端面から前部側面に通じた排気孔を備え、後部周
   面にフランジ面を備えたものである、 管埋設用掘削装置のパイロット軸用掘削ヘッド。
2. 【請求項２】ダイスは、基部をシリンダ先端の内径に、
   支軸より設定寸法前後摺動自在に取付けたものであり、
   多数の刃を突設した頭部前面を設定角度傾斜して形成し
   たものである、 特許請求の範囲第１項記載の管埋設用掘削装置のパイロ
   ット軸用掘削ヘッド。
3. 【請求項３】気室は後部の蓄気部、給気口が開口した加
   圧部、排気口が開口した排気部及び、加圧部と排気部間
   の隔壁を備えたものである、 特許請求の範囲第１項記載の管埋設用掘削装置のパイロ
   ット軸用掘削ヘッド。
4. 【請求項４】シリンダの先端と、そこに嵌着したダイス
   の頭部の間隙に、弾性パッキングを圧縮密着状態に嵌着
   した、 特許請求の範囲第１項記載の管埋設用掘削装置のパイロ
   ット軸用掘削ヘッド。
5. 【請求項５】シリンダ及びダイスの外周面に、スパイラ
   ル溝を刻設した、 特許請求の範囲第１項記載の管埋設用掘削装置のパイロ
   ット軸用掘削ヘッド。