JPH11117341A

JPH11117341A - カッティングヘッドおよびその使用方法

Info

Publication number: JPH11117341A
Application number: JP9366778A
Authority: JP
Inventors: Chia-Hsiung Huang; 黄嘉雄; Jyun-Hua Chiang; 江俊華
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-04-27
Also published as: TW347430B; US6003953A; DE19827058A1

Abstract

(57)【要約】【解決手段】カッティングヘッドは、それぞれ独立し
た複数の異なったタイプのカッティングエレメントを同
軸方式に緩嵌することにより構成される。各カッティン
グエレメントはそれぞれ独立する駆動モーターを有し、
さらに相互に隣接するカッティングエレメントは互いに
逆な方向に回転して掘削する。【効果】開削する場合、各カッティングエレメント
により生じる反作用力が互いに相殺して平衡な状態に維
持できるので、掘削方向をコントロールし易い。土体、
および岩盤は、隣接したカッティングエレメントにより
互いに逆の方向から掘削していき、最もよい掘削効果が
実現できる。そして、現在使用されているシールド掘進
機、トンネル掘進機、パイプジャケット駆動掘進機、ロ
ードヘッダなどに代わって使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木工程における
施工機具のカッティングヘッドとその使用方法に関し、
特に基礎杭、ケーソン、トンネルなどの土木工程に利用
される掘削機具のカッティングヘッド部分に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、円形断面深孔の掘削に用いられる
施工機具は、駆動モータの伝動軸によりカッティングヘ
ッドを連動させ、土体に対して全断面同一方向に回転さ
せ掘削することによって、下記の欠点を生ずる。 (1) 掘進機本体は、土体を掘削時に伝えられてきた反
作用力を抵抗に必要な力がなければ、掘進機本体が回転
により回転または跳ね上がってしまう。 (2) カッティングヘッドは同一方向しか回転できず、
例えば時計回りの方向に回転する場合、掘削孔が自然に
右の方向へ傾いてしまう。

【０００３】今まで、前記のような欠点に対して、下記
のような解決方法しか考えられていなかった。 (1) 機具の寸法を増大し、機具の重量を増加すること
によって、掘削の反作用力を抵抗する方法。 (2) カッティングヘッドの圧力を低減し、さらにカッ
ティングヘッドの回転速度を低下させることによって、
掘削孔のバイアスを低減させる方法。しかし、このような方法では、効果的ではない。そのた
め、本願発明の主な目的は新しい概念で、ロードヘッ
ダ、シールド掘進機、トンネル掘進機、パイプジャケッ
ト駆動掘進機（pipe-jacking drive shield machine)、
ケーシングドリル（casing-drill）など、今までに使用
されている機具に取って代わって、有効に改善すること
ができしかも前記のような欠点のないカッティングヘッ
ドを提供することにある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主に前記の
ような問題を解決するカッティングヘッドおよびその使
用方法を提供することを目的とするもので、特に、今ま
で使用されていたロードヘッダ、シールド掘進機、トン
ネル掘進機、パイプジャケット駆動掘進機およびケーシ
ングドリルなどの機具のカッティングヘッド部に代わっ
て提供することによって、土体を掘削時に伝えられてき
た反作用力を抵抗でき、ドリル本体の回転または跳ね返
ることを避けることができ、またカッティングヘッドの
圧力を低減させ、さらにカッティングヘッドの回転速度
を低下させることによって、掘削孔のバイアスを低減さ
せることができるカッティングヘッドおよびその使用方
法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】我々は、日常生活から、
常に、手にドリルを握り穴を開けるときに、必ずドリル
の先端に圧力を作用しなければ、単に工作面を研磨し、
ドリルに摩擦によって熱を生ずるばかりで、何の役にも
立てない。そして、ドリルの先端に圧力をかけたとき、
掘削により生じられた反作用力に抵抗するため、ドリル
を固く締め付ける力がなければ、ドリルが掘削方向に連
動回転させられてしまう。本発明は、前記の現象より、
掘削作業のとき、相当な回転力が生じることから、一旦
前記のような回転力を解消できれば、効率を向上するこ
とが明らかである。

【０００６】また、ナイフで物を切るとき、または鋸で
物体を切断することなどから観察する場合、鋸による切
断効果がナイフより大きな差が付けられていることがは
っきりした。仮に２本の鋸を並列に配置し、相互に逆方
向に作動させて物を切断する場合、それらの切断効果は
１本の鋸の場合の倍の効果が見られる。この現象から切
断方式および切断効果の深い関係が説明されている。

【０００７】本発明によるカッティングヘッドは、前記
のような現象に綜合的に対応して、長時間の研究改良に
より、絶妙な組み合わせによるカッティングヘッドを完
成し、２本の鋸による切断効果を運用して、掘進機本体
により生じられた前記の問題を一気に解消することがで
きる。

【０００８】本発明のカッティングヘッドは、セットに
して同軸に緩嵌する伝動軸装置であって、この伝動軸装
置は中心伝動軸と該中心伝動軸の外側に緩嵌された管状
伝動軸とを有し、さらに、前記各伝動軸の先端部には、
それらに対応するカッティングエレメントが固接され、
後端部にはリング状歯車が固着されると共に、駆動歯車
と駆動モータに接続され、前記伝動軸装置全体の外側に
はモータベースが緩嵌され、伝動軸およびモータベース
が、固接されたリングにより互いに一体に嵌合され、そ
して、前記の駆動モータがモータベースに取り付けら
れ、歯車により伝動軸とそれに固接したカッティングエ
レメントを連動する。それによって、各カッティングエ
レメントは、それぞれ独立してカッティングヘッドの中
心軸の回りに回転して、互いに隣接したカッティングエ
レメントの回転方向は逆としれている。

【０００９】以下、前記のカッティングエレメント、伝
動部または駆動部について、それぞれ説明する。前記の
カッティングエレメントはカッティングヘッドの前端に
位置し、全体のカッティングエレメントを複数の同心リ
ングに分け、各同心リングは独立なカッティングエレメ
ントとしており、さらに、カッティングエレメントと土
体とに接触する切削面には複数の異なったタイプの切歯
が取り付けられる。隣接したカッティングエレメントが
互いに反対方向に回転する場合、両鋸が張り合わされ互
いに反対方向に切削するようになり、そのため、前記の
土体が複数の同心リングにより切削される。単一のカッ
ティングエレメントを回転させ切削する場合、掘進機本
体を連動しないため、前記の各独立カッティングエレメ
ントの切削面を大きくしないこと、特に、時計回りの全
てのカッティングエレメントの反作用力を反時計回りに
回転する全てのカッティングエレメントの反作用力にほ
ぼ等しくすることによって、掘進機本体が連動されない
ことに注意しなければならない。

【００１０】そして、従来のカッティングヘッドはいず
れも全断面同方向回転による切削であるため、大石を掘
削する場合、掘削した石片がカッティングヘッドに嵌入
し、カッティングヘッド前進の阻害となり、さらに、前
記石がカッティングヘッドの回転に従って回転すること
で、施工にとって最も大きな障害、即ち、掘削面がひど
く荒らされて破壊する状態に陥る。それに対して、本発
明のカッティング方法は、複数のカッティングエレメン
トにより同数の同心リング域を形成し、さらに切歯によ
り切削物に切入してから、隣接したカッティングエレメ
ントを互いに反対方向に回転させて掘削することによっ
て、大石、流木または鉄筋コンクリートなどいずれも掘
削することができる。

【００１１】本発明に用いられる伝動部はカッティング
部のすぐ後に接続し、複数の異なった直径、長さおよび
異なったタイプの伝動軸を同軸で、かつ緩嵌方式により
なることで、伝動軸と伝動軸との接触面は滑り面となり
回転しやすくなり、更に、各伝動軸は、それぞれ違った
寸法のリングを固接することで、各独立の伝動軸が互い
に嵌合されて一体となる。前記の各伝動軸の前端にはカ
ッティングエレメントが固接され、後端にはリング状の
歯車が固接されている。前記の伝動軸のタイプは、ポー
ル形、円管状及び螺旋状など有しているので、適当に選
択でき、例えばカッティングヘッドの中心伝動軸として
螺旋式伝動軸を選用する場合、その螺旋状伝動軸の螺旋
状切刃により、掘削に生じられた泥砂などカッティング
ヘッドの後端に運ぶこてができる。

【００１２】本発明に使用されている駆動部分は、モー
ターセット、駆動モーター、駆動歯車およびリング形歯
車からなる。モーターセットは伝動軸および駆動モータ
ーの外側を覆い、異なった寸法のリングを固接すること
で、モーター軸と伝動軸と一体になり、固強に支持でき
る骨組みとなる。前記の駆動モーターは、いずれもモー
ターセットに取り付けられ、この駆動モーターは電動式
または油圧式を使用することができるが、普通では油圧
モーターを使用することによって、小型でしかも動力の
大きい優点が得られる。駆動モーターは駆動歯車により
連動し、伝動軸上のリング形歯車に固接することで、伝
動軸またはそれに固接するカッティングエレメントを連
動することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

【第１実施例】図１乃至図４は、本発明の第１実施例に
おけるカッティングヘッドを示す。機械アーム４１には
カッティングヘッドが取り付けられており、このカッテ
ィングヘッドが機械アームにより工作面まで上げられ、
鉄筋コンクリート構造または土石岩盤の掘削に使用され
る。

【００１４】このカッティングヘッドは、セットして同
軸方式で緩嵌する伝動軸装置であって、この伝動軸装置
が中心伝動軸１２を有しており、かつこの中心伝動軸の
外側に複数の管状伝動軸１３が緩嵌されている。前記の
各伝動軸の先端にはそれに対応するカッティングエレメ
ント３１が固接される。カッティングエレメント３１は
リング状で、しかもリングの切削面には切歯３２が嵌入
されている。前記の伝動軸の後端にはリング形歯車２４
が固接されると共に、駆動歯車２３および駆動モーター
２２にリング形歯車が接続されている。また、伝動軸装
置全体の外側にモーターセット２１が緩嵌されており、
異なった寸法のリング１５を固接することによって一体
になる。駆動モーター２２はモーターセット２１に取り
付けられており、この駆動モーターが駆動歯車２３およ
びリング形の歯車２４を介して伝動軸及びそれに固接す
るカッティングエレメントを駆動する。なお、モーター
セット２１の側壁にはピボット４２が設けられ、モータ
ーセットの末端にはピボットセット４３が設けており、
前記のピボット及びピボットセットは機械アームと接続
するように使用されている。

【００１５】

【第２実施例】図５乃至図１２は、本発明の第２実施例
におけるカッティングヘッドを示す。この実施例のカッ
ティングヘッドは垂直方向の掘削に用いられるものであ
り、例えば、基礎杭、ケーシングまたは縦井戸などの構
造物を掘削するのに使用されるカッティングヘッドであ
る。

【００１６】このカッティングヘッドは、セットして同
軸方式で緩嵌する伝動軸装置であって、この伝動軸装置
は螺旋状伝動軸１４を中心としており、さらにこの螺旋
状伝動軸の外側に複数の管状伝動軸１３が緩嵌されてい
る。前記の各伝動軸の先端には、それに対応するカッテ
ィングエレメント３１が固接される。カッティングエレ
メント３１は円管状であり、この円管の壁面には複数の
開口を開設されて螺旋状切刃３３を設けられ、前記円管
の端部および螺旋状切刃には切歯３２が嵌入されてい
る。掘削作業が終了後、カッティングヘッドが工作面か
ら順調に後退するように、杭ユーニット５３の杭壁下方
部に位置されるカッティングエレメントは離間する機能
を有する組立式のものであり、それにより、前記のカッ
ティングエレメントが両リング部分に分割される。内リ
ング部３４は伝動軸に固接され、外リング部は内リング
部の外側に緩嵌されており、そして前記の両リングを互
いに一体に緩嵌するように、両リングの間には短冊状台
形歯形ギブを設けてある。外リングは、さらに複数の円
弧形ブロック３８およびウェッジブロック３７に分割さ
れている。これにより、工作面からカッティングヘッド
を後退させるとき、外リング部はカッティングヘッドか
ら順調に分離することができ、そして小さなブロックに
分散させることができる。伝動軸の後端にリング状歯車
２４が固接されると共に、リング状歯車２４は駆動歯車
２３及び駆動モーター２２に接続される。伝動軸装置全
体の外側にはモーターセット２１が取り付けられ、異な
った寸法のリング１５により、伝動軸とモーターセット
２１を一体に嵌合する。駆動モーター２２はモーターセ
ット２１に取り付けられ、そして、駆動モーター２２は
駆動歯車２３とリング状歯車２４を介して伝動軸および
それに固接するカッティングエレメントを駆動する。

【００１７】前記第２実施例に記載されたカッティング
エレメントは垂直構造物を構築する場合、例えば、基礎
杭を構築する工法は、以下の工程で行われる。 (1) 杭の中心に打ち杭台５１が架設され、杭打ち台を調
整して水平に維持する工程。 (2) 杭打ち台にカッティングヘッドを吊りおろす工程。 (3) 杭打ち台杭ユーニット５３を吊りおろす工程。この
とき、カッティングヘッドにおけるモーターセットの外
壁が杭ユーニットの内壁にマッチし、ガイドフレーム５
２の内壁が杭ユーニットの外壁にマッチしているので、
カッティングヘッドは垂直で且つ杭の中心にガイドし制
限されるためである。 (4) 隣接したカッティングエレメント３１を互いに逆方
向に回転させ、カッティングエレメントを起動する工
程。このとき、掘り出した土砂はカッティングエレメン
ト管壁上の螺旋切刃３３により輸送され、その後、管壁
上の開口を通過して中心軸に集中されてから、螺旋状伝
動軸１４によりカッティングヘッドの後端に土砂を輸送
する。 (5) カッティングヘッドの掘削作業を持続的に行い、土
砂の排除作業はホッパー５４により執行されながら、杭
ユーニットが進度に合わせて徐々に吊り落して取り付け
る工程。即ち、掘削、排土、杭打ちなどは持続的に同時
進行していくため、杭ユーニットが自重により沈下でき
る。 (6) 所定の深度まで掘削した後、工作面からカッティン
グヘッドを後方に分離させる工程。このとき、カッティ
ングエレメントの外リング部３５とカッティングヘッド
を分離させ杭底に留置すると共に、複数の円弧状ブロッ
クとウェッジ形ブロックに分散される。 (7) 分散された外リング部をホッパーを使用して杭外部
に取り出す工程。 (8) コンクリートで杭底を封じる工程。 (9) 杭ユーニットの鉄筋予設孔５５に鉄筋を挿入させて
からコンクリートを予設孔に流入させることによって、
鉄筋と杭ユーニットを一体に構成される工程。

【００１８】

【第３実施例】図１３は本発明の第３実施例におけるカ
ッティングヘッドを示す。この実施例のカッティングヘ
ッドは水平方向に掘削に用いられるものであり、例え
ば、シールド掘進機、トンネル掘進機および、トンネル
掘進機、パイプジャケット駆動掘進機に使用されるカッ
ティングヘッドである。

【００１９】このカッティングヘッドは、セットして同
軸方式で緩嵌する伝動軸装置であって、この伝動軸装置
は螺旋状伝動軸１４を中心とし、さらにこの螺旋状伝動
軸の外側に複数の管状伝動軸１３を緩嵌している。前記
の各管状伝動軸の先端には、それに対応するカッティン
グエレメント３１が固接される。カッティングエレメン
ト３１は円管状で、円管の壁面には複数の開口が開設さ
れ螺旋切刃３３を設けており、該円管の端部および螺旋
状切刃には切歯３２が嵌入され、エンドミルのカッティ
ングエレメント（図１０を参考されたい。）を形成す
る。伝動軸の後端にはリング状歯車２４を固接すると共
に、リング状歯車２４を駆動歯車２３及び駆動モーター
２２に接続する。伝動軸装置全体の外側にモーターセッ
ト２１が取り付けられ、異なった寸法のリング１５によ
り伝動軸とモーターセット２１を一体に嵌合させる。駆
動モーター２２はモーターセット２１に取り付けられ、
そして、駆動モーター２２は駆動歯車２３とリング状歯
車２４を介して伝動軸およびそれに固接されたカッティ
ングエレメントを駆動する。カッティングエレメント３
１の後方でかつモーターセット２１の外側には、回転可
能なシールド６１が取り付けられている。各シールドに
はリング状の歯車２４が固接されると同時に、リング状
歯車２４を駆動歯車２３および駆動モーター２２に接続
させるので、各シールドを単独に回転できる。切歯３２
がシールド６１の表面に嵌合され、シールドを回転させ
ると土体を掘削でき、さらに掘削後に生じた土はシール
ドの回転により緩やかに堆積部に移送される。

【００２０】第３実施例に記載されたカッティングヘッ
ドの使用方法は以下の通りである。 (1) カッティングヘッドをスタートして、隣接したカッ
ティングエレメントを互いに逆方向に回転させて掘削す
る方法。 (2) スタートして、オイルシリンダ６２を押し込み、適
切な推進力を保ちながら、カッティングヘッドを前方は
推進させる。このとき、螺旋状切刃３３の輸送作用およ
び圧力差の関係で、掘削後に生じられた土砂など、カッ
ティングエレメントの管壁上の螺旋状切刃を通して後へ
移送される。そして、カッティングエレメントの前記管
壁上の開口を貫通して、中心軸に集中して螺旋状伝動軸
１４により土砂を後へ移送することができる。 (3) 螺旋状輸送機６３をスタートする。前記螺旋状輸送
機６３の排土速度が螺旋伝動軸１４の土砂を排出速度よ
り低い場合、土砂が螺旋伝動軸の末端から前方に堆積し
ていくようになり、そして土砂に圧密脱水現象が起こさ
れることで、土砂の排出量および含水量をコントロール
するため、螺旋輸送機の排土速度を調整することができ
る。 (4) シールド６１をスタートして、隣接したシールドを
互いに逆方向に回転させることによって、シールドと土
体の摩擦力を低減できるので、より小さな推進力でカッ
ティングヘッドを前進できる。何等かの原因でカッティ
ングヘッドをストップしなければならない場合、カッテ
ィングヘッドにコンクリートを逆流する場合、または地
質改良液がカッティングヘッドを覆うことで、カッティ
ングヘッドが止まってしまった場合、シールドを起動し
てカッティングヘッドを前記の状態から離脱することが
できる。ほかに、曲線に押されて前進する場合、カッテ
ィングヘッドの方向を変え、トンネル壁体の片方へ押さ
え、一方側は緩み現象が生じてくるため、この際にシー
ルドを回転させて、シールド表面の切刃が横の土体を掘
削し押さえていき、さらに掘削後の土砂がシールドの回
転に従ってゆるみ側に堆積される。

【００２１】

【第４実施例】図１４は本発明の第４実施例におけるカ
ッティングヘッドを示す。この実施例のカッティングヘ
ッドは大型で、しかも長距離トンネルの開削に用いられ
るカッティングヘッドであって、例えば、シールド掘進
機およびトンネル掘進機に使用されるカッティングヘッ
ドである。

【００２２】このカッティングヘッドは、セットして同
軸方式で緩嵌する伝動軸装置であって、この伝動軸装置
は螺旋状伝動軸１４を中心とし、さらにこの螺旋状伝動
軸の外側に複数の管状伝動軸１３が緩嵌されている。各
管状伝動軸１３の先端には、それに対応するカッティン
グエレメント３１が固接される。カッティングエレメン
ト３１は円管状で、この円管の壁面には複数の開口が開
設されて螺旋切刃３３が設けられている。該円管の端部
および螺旋状切刃には切歯３２が嵌入され、エンドミル
のカッティングエレメント（図１０を参考されたい。）
を形成する。伝動軸の後端にリング状歯車２４が固接さ
れる。同時に、リング状歯車２４は駆動歯車２３及び駆
動モーター２２に接続される。伝動軸装置全体の外側に
モーターセット２１が取り付けられ、異なった寸法のリ
ング１５により伝動軸とモーターセット２１を一体に嵌
合する。駆動モーター２２はモーターセット２１に取り
付けられ、そして、駆動モーター２２は駆動歯車２３と
リング状歯車２４を介して伝動軸およびそれに固接され
たカッティングエレメントを駆動する。カッティングエ
レメントの後方でかつモーターセットの外側には、回転
可能なシールド６１が取り付けられている。各シールド
にはリング状の歯車２４が固接されると同時に、リング
状歯車２４は駆動歯車２３および駆動モーター２２に接
続されているので、各シールドは単独に回転できる。切
歯３２がシールドの表面に嵌合されており、シールドを
回転すると土体を掘削でき、さらに掘削後に生じられた
土をシールドの回転により緩やかな堆積部に移送する。

【００２３】第４実施例に記載されたカッティングヘッ
ドの使用方法は、 (1) カッティングヘッドをスタートして、隣接したカッ
ティングエレメントを互いに逆方向に回転させて掘削す
る方法。 (2) スタートして、オイルシリンダを押し込み、カッテ
ィングヘッドを前へ推進させる方法。 (3) 適切な回転速度で螺旋状輸送機６３を調整すること
によって、排土量および含水量を制御する方法。 (4) シールドに回転を保ちながらシールド回りの土石の
緩み具合を一致させ、カッティングヘッドが挟まれるこ
とを確保できる方法などを含む。

【００２４】

【発明の効果】本発明によるカッティングヘッドおよび
その使用方法は、それぞれ各自独立した複数の異なった
タイプのカッティングエレメントにより、同軸方式に緩
嵌してなるカッティングヘッドで、前記の各カッティン
グエレメントには、それぞれ独立する駆動モーターを有
し、さらに、隣接したカッティングエレメントは互いに
逆な方向に回転掘削されるので、下記の切削効果が得ら
れる。第１実施例に記載されたカッティングヘッドは次
のような効果を有する。 (1) 掘削作業を行う場合、隣接したカッティングエレメ
ントが逆方向に回転させて掘削により生じられた反作用
力が相殺して、カッティングエレメント本体をバランス
状態に保たれる。よって、機械アームに負担が減少し、
単に小型機械アームを配備すれば済む。 (2) 隣接したカッティングエレメントを逆方向に回転さ
せ掘削する場合、前記した特殊の切削作用により、鉄筋
コンクリート構造または土石岩層に対する掘削は極めて
優れた効果が得られる。 (3) 油圧モーターを用いてカッティングエレメントを連
動する場合、回転掘削により生じられた作業騒音及び振
動が小さく、都市の作業に向いている。

【００２５】第２実施例に記載された施工法は次のよう
な効果を有する。 (1) 使用される機具はそれぞれ杭打ち台、カッティング
ヘッドおよびクレーン車に分かれるため、各機具の体積
または重量がいずれも小で、移動および操作などは流暢
で、地形および空間に影響されにぐい。 (2) 掘削作業の進行において、杭壁部の土台は杭ユーニ
ットにより支持され、杭底部の土台ではカッティングヘ
ッドにより押し止めているので、安定液がない状態にお
いて乾式掘削することができる。 (3) カッティングヘッドの掘削作業およびホッパーによ
る排土作業が同時に行っているため、作業が更にいち早
く完成できる。 (4) カッティングエレメントは螺旋状切刃が有している
ため、カッティング掘削または土砂の移送などができ、
また、隣接したカッティングエレメントを逆方向に回転
させ掘削できるので、軟質粘度、硬い岩盤、流木または
石などいずれも切削することができるユニバーサル式カ
ッティングヘッドである。 (5) 杭ユーニットは工場で鋳造され、製品の強度が高
く、安定した品質であり、そして、完成した後、基礎杭
の圧力は杭ユーニットと鉄筋両方に分担され、その引っ
張り力は鉄筋に分担されているため、力学行為は極めて
単純で信頼できるものである。

【００２６】第３実施例に記載されたカッティングヘッ
ドは次のような効果を有する。 (1) 螺旋状切刃を有するカッティングエレメントを用い
て回転掘削を行い、それに隣接したカッティングエレメ
ントの回転方向が互いに逆であるため、特殊なせん断作
用が生じ、軟弱な粘度、硬質な岩層、流木または大石な
ど切削することができる。 (2) カッティングヘッドの本体は平衡な状態に保たれて
いるため、方向を制御しやすく、そして、カッティング
ヘッドの本体が千鳥状、縦方向の仰ぎ、伏せるまたは機
体回転などの現象が生じない。 (3) 掘削面は、土砂に充満されたカッティングエレメン
トに押さえられ、螺旋状切刃、螺旋伝動軸および螺旋状
輸送機が形成された長距離機械性により止められること
で、掘削面の安定性を有効に制御できる。 (4) 螺旋状切刃のピッチが小から次第に大きくなってい
くため、単なる掘削後の小粒土砂しか螺旋状切刃に入る
ことができない。そのため、塞ぐことも生じさせない。 (5) カッティングエレメントは円管状で、この円管状の
壁面には、エンドミルのカッティングエレメントに類似
する多数の切歯を嵌有する螺旋状切刃が形成され、掘削
作業の過程において、前記の螺旋状切刃が次第に摩耗し
てゆき、そして摩耗によって脱落することに従って、新
しい切歯が外にむき出し、常に鋭利な状態に保たれ、長
距離の掘削でカッティングエレメントを交換する必要な
い目的を実現できる。 (6) 多数の回転できるシールドを有することで、カッテ
ィングヘッドが挟まれることがない。 (7) 切歯を嵌有するシールドは、カッティングヘッドが
方向を変える場合、押さえ側の土体を掘削して緩み側に
移動し堆積できるので、元の地質構造に対する影響が最
小限に抑制するため、小半径の回転施工を行うことがで
きる。

【００２７】第４実施例に記載されたカッティングヘッ
ドは次のような効果を有する。 (1) カッティングエレメントを無限に増加できるので、
大型断面トンネルの開削に適する。 (2) 多重重ねカッティングヘッドによる正反対掘削の効
率が高く、軟弱な粘度、硬質岩層、流木または大石等の
掘削が有効である。 (3) 方向のコントロールし易く、掘削時に蛇行する現象
にならない。 (4) 土砂を充満するカッティングエレメントは、有効に
抑え、または開削面安定性をコントロールできる。 (5) 螺旋状切刃のピッチが次第に大きくなっているた
め、塞ぐ状態を確保することができる。 (6) 螺旋状切刃を用いて形成されたエンドミルは、長距
離の掘削にカッティングエレメントの交換が必要としな
い目的を実現できる。 (7) 回転シールドを有するため、カッティングヘッドが
挟まれるがことない。 (8) シールドが掘削でき、さらに土砂を運搬する場合、
小半径湾曲することができる。

【００２８】前記実施例の説明により、カッティングヘ
ッドの外観、大きさおよび使用場合などやや異なってい
ても、同じ技術思想が言える。即ち：装置部分は、多数
の駆動モーターと、多数の伝動軸と、多数のカッティン
グエレメントからなり、同軸方式で一体になるものであ
る。操作部分は、伝動軸およびそのカッティングエレメ
ントが中心軸の回りに回転し、隣接した伝動軸およびそ
のカッティングエレメントの回転方向は互いに反対とな
っている。そして、切削面は複数のリング状同心円に分
けられて、掘削により生じられた反作用力が互いに相殺
してしまう。

【００２９】本発明の範囲では、前記に記載したいくつ
の実施例に限らず、本願の請求項によるものとするもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の応用例を説明するための
図で、機械アームに取り付けるカッティングヘッドを示
し、鉄筋コンクリート構造または土石岩盤を掘削する状
態を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例のカッティングヘッドの断
面図である。

【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。

【図４】図２の線４−４に沿った断面図である。

【図５】本発明の第２実施例の応用例を説明するための
図で、垂直方向に掘削するカッティングヘッドの使用、
例えば、基礎杭、ケーソンまたは縦井戸などの構造物を
掘削するに使用されるカッティングヘッドを示す図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例のカッティングヘッドの断
面図である。

【図７】図６の線７−７に沿った断面図である。

【図８】図２の線８−８に沿った断面図である。

【図９】螺旋伝動軸およびそのカッティングエレメント
を示す図である。

【図１０】管状伝動軸およびそのカッティングエレメン
ト（エンドミル形体）を示す図である。

【図１１】管状伝動軸およびそのカッティングエレメン
トを示す図である。

【図１２】管状伝動軸およびそのカッティングエレメン
トを示す図である。

【図１３】本発明の第３実施例の応用例を説明するため
の図で、水平方向に掘削するカッティングヘッドの使
用、例えば、シールド掘削機、トンネル掘削機またはパ
イプジャケット駆動掘進機などに使用されるカッティン
グヘッドを示す図である。

【図１４】本発明の第４実施例の応用例を説明するため
の図で、大型トンネルのような長距離に掘削するカッテ
ィングヘッド、例えば、シールド掘削機やトンネル掘削
機などに使用されるカッティングヘッドを示す図であ
る。

【符号の説明】

１２中心伝動軸１３管
形伝動軸１４螺旋状伝動軸１５リ
ング２１モーターセット２２駆
動モーター２３駆動歯車２４リ
ング状歯車３１カッティングエレメント３２切
削刃３３螺旋状切刃３４内
リング部３５外リング部３６台
形歯形ギブ３７ウェッジブロック３８円
弧状ブロック４１機械アーム４２ピ
ボット４３ピボットセット５１杭
打込み台５２ガイドフレーム５３杭
ユーニット５４ホッパー５５鉄
筋孔６１シールド６２前
進オイルシリンダ６３螺旋状輸送機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セットにして同軸に緩嵌する伝動軸装置
であって、この伝動軸装置は中心伝動軸と、さらに該中
心伝動軸の外側に緩嵌された管状伝動軸とを有し、前記各伝動軸の先端部には、それらに対応するカッティ
ングエレメントが固接され、後端部にはリング状歯車が
固着されると共に、駆動歯車と駆動モータに接続され、前記伝動軸装置全体の外側にはモータベースが緩嵌さ
れ、伝動軸およびモータベースが、固接されたリングに
より互いに一体に嵌合され、そして、前記の駆動モータがモータベースに取り付けられ、歯車
により伝動軸とそれに固接したカッティングエレメント
を連動することを特徴とするカッティングヘッド。
【請求項２】中心伝動軸が螺旋状伝動軸であることを
特徴とする請求項１記載のカッティングヘッド。
【請求項３】カッティングエレメントがリング状に形
成し、その切削面には切刃が嵌有されることを特徴とす
る請求項１記載のカッティングヘッド。
【請求項４】カッティングエレメントが円管に形成
し、この円管の周囲壁には複数の開口、かつねじ刃を設
け、円管の端部およびねじ刃には切刃が嵌有されること
を特徴とする請求項１記載のカッティングヘッド。
【請求項５】カッティングエレメントが両リング部、
すなわち伝動軸に固接された内リング部と、内リング部
の外側に緩嵌された外リング部分からなり、さらに、前
記両リングの間には細長い台形歯形ギブにより、両リン
グを互いに嵌合させ一体になり、前記の外リング部をさらに分割して、複数の円弧状ブロ
ックとウェッジブロックを構成し、前記の両リングの掘削面に、切刃を嵌有することを特徴
とする請求項１記載のカッティングヘッド。
【請求項６】カッティングエレメント後方のモータベ
ースの外側に、自由回転できるシールドが取り付けら
れ、そして、各シールドにはリング状歯車が固接され、
さらにこのリング状歯車を駆動歯車および駆動モータに
接続させることを特徴とする請求項１記載のカッティン
グヘッド。
【請求項７】モータベースの側壁にはピボットが取り
付けられ、末端にはピボットセットが取り付けられるこ
とを特徴とする請求項１記載のカッティングヘッド。
【請求項８】メカニカルアームを利用して、カッティ
ングヘッドを作業面にセッティングすることと、カッティングエレメントを起動させることによって隣接
したカッティングエレメントを互いに反対方向を回転さ
せて掘削作業を行うことと、を含むことを特徴とするカ
ッティングヘッドの使用方法。
【請求項９】杭打込み台を用いて、杭の埋込み方向を
決定し、またはコントロールすることと、カッティングエレメントを起動し、隣接したカッティン
グエレメントを反対方向に回転させ掘削作業を行い、さ
らに掘削により生じられた土砂を、螺旋状伝動軸により
カッタヘッドの後端部に運び出すことと、ホッパーにより土砂を取り除くことと、杭ユーニットを順序に吊りだし取り付けることと、を含
むことを特徴とするカッティングヘッドの使用方法。
【請求項１０】カッティングエレメントを起動し、隣接
したカッティングエレメントを反対方向に回転させて掘
削作業を行うことと、前進オイルシリンダを利用して前記のカッティングヘッ
ドを前進させることと、螺旋状輸送機を適切な回転速度に調整して土砂の排出量
及び含水量をコントロールすることと、前記のシールドを回転し、隣接したシールドを反対方向
に回転させトンネルの側壁を掘削すると共にカッティン
グヘッドが挟まれないようにすることと、を含むことを
特徴とするカッティングヘッドの使用方法。