Static type underground excavator

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プッシュプル駆動部が連結手段を介して、先端に工具を備えたリンクの凸部又は凹部と係合する装置であって、小（マイクロ）トンネルの静的な形成又は拡径、及び／又は旧配管の分断をするための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この形式のドリル装置は、ドイツ特許出願公開第１９６０８９８０号公報に記載されている。 この装置は、往復台（キャリッジ）を直線的に往動させるハイドロリックピストン／シリンダユニットを備えた取付部を有している。 往復台は爪に連結され、この爪は、
往復台が前進するとき、梯子状リンクの横棒の後側と係合し、これによって、ドリルヘッドを備えた梯子状リンクは、ハイドロリックピストン／シリンダユニットのストロークにしたがって、ドリル方向に前進される。 ストロークの終点で、爪は、横棒から自動的に解放され、往復台はその出発位置に戻る。 この間、梯子状リンクは、
固定されていないから、梯子状リンク前端のドリルヘッドに対する土壌の作用により、大なり小なり、いつも元に戻ってしまう。 このようにして、リンクの前進は、毎ストロークごとに、地質によって程度が変わるが大なり小なり、各々の行程において地盤の組成に従って短くなる。 これは各ストローク後に起こるから、そして、ドリルする距離が長い場合にはきわめて多くのストローク回数が必要となるから、このような後退によって不可避的に効率が大きく低下する。 この復元によって生じる更なる影響は、爪と梯子状のリンクとが、梯子状リンクの二つの横棒の間で爪が係合することを保証する相対位置にもはや存在しないということである。 この場合、リンク及び／又は爪は、爪が上記梯子の二つの横棒の間の空間上に正確に位置するまで、リンク及び／又は爪を相手に向かって、押すことが必要となる。

【０００３】この性能の損失は、装置をドリルのために使用する場合だけでなく、例えば、パイロット孔の穿孔の終了時に、ドリルヘッドを拡径用又はクリアリングヘッドに交換して、これをパイロット孔を通じて出発ピットまで引き戻す場合にも顕著にみられる。 その理由は、
拡径の場合にも、地中が、引き戻されているリンクを、
拡径用又は除去用ヘッドの移動方向と反対方向に移動するよう作用し、そして、地中は前者を、往復台がその出発位置に戻るとき、大なり小なり、押し戻すからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、クリアリングヘッドで穴を開ける場合、及び／又は、パイロット孔を拡げる場合、或いは、埋設された配管を破壊ないし交換する場合、上述したリンクの後退による効率の低下を防止することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、各独立請求項によって達成される。 有利な実施の態様は、各従属項中に見い出される。

【０００６】詳細には、前記目的は、連結手段がリンクから解放される際、各ストローク（行程）の後リンクをその前進位置に保持する少なくとも１つのリンクロック部（システム）を備えた本発明による装置によって達成される。

【０００７】好ましくは、リンクロック部は、互いに対向する２つの保持ジョー又はロック爪から成っている。
このロック爪は、リンクの横棒上を通過した後に自動的に下降し、次の行程において横棒が前進するまで、その横棒の後ろ側と係合している。

【０００８】ロック爪を、約１８０°にわたって回動するよう構成し、これによって、梯子状リンクの両方向にロック作用を及ぼすように構成することができる。 これは、ロック爪が、例えば、互いにある角度をなして２つの止め面を持ち、これらの間に止め突起が延在し、これによってロック爪が梯子の横棒上に一方向又は他方向に支持されることによって容易に可能となる。

【０００９】この装置の別の好ましい実施態様は、少なくとも１つの牽引爪、例えば、定置ロック爪及びスラスト爪を備えている。 このスラスト爪は、リンクの長手方向に移動可能とされ、いずれの場合にも２つの作用方向を持ったプッシュプル駆動部に接続される。

【００１０】また、これらの爪が、例えば、約１８０°
にわたって枢動することができるよう枢軸ピン上に取り付けることができ、これによって、これらの爪はリンクの両方向に対して作用を及ぼす。 これは、例えば、爪が相互に対してある角度に配置された１つ、また時には互いにある角度をなして設けられた２つの止め面を持ち、
これらの止め面によって爪が、リンクと、一方向又は他方向に、積極的に又は非積極的に作用的に結合されるようにすることによって容易に可能となる。

【００１１】このように、プッシュプル操作において、
スラスト爪によりリンクを段階的に前進させることができる。 そして、毎前進行程後、スラスト爪を備えたリニアドライブがその出発位置に戻り、スラスト爪が再度リンクに作用するよう接続されるまで、定置ロック爪により、リンクは固定される。

【００１２】これを可能とするために、スラスト爪を、
少なくとも１つの滑り面を備えるような外形としてもよい。 スラスト爪は、滑り面によって、リニア駆動部が後進する間において、（前進行程の始点まで）リンク上を、例えば、梯子状リンクの横棒上を、スライドないし拘束されずに引きずられる。 そして、前進行程の始点において、再度スラスト爪はリンクに作用するよう接続ないし係合する。 一方、ロック爪は、スライド面によって、（リンクの前進行程の終点まで）リンク上を滑る。
そして、ロック爪は、リンクの前進行程の終点において、再度、リンクに作用するように接続ないし係合し、
リンクを一時的にロックする。 ここで、再び一種の引きずり運動が行われる。

【００１３】ロック爪及び、場合によっては、スラスト爪も、リンクが障害なく相対変位できるように中立位置でロック可能にすべきである。

【００１４】プル操作において、例えば、拡径用又はクリアリングヘッドをパイロット孔を通じて牽引したり、
或いは、埋設配管を破壊又は管壁に長手方向のスリットを入れるために、切断ディスク（複数）を備えたトロリ又は破裂（ｂｕｒｓｔｉｎｇ）ヘッドを該埋設配管を通じて牽引する場合、プッシュ操作に関して既述したように、二つの爪を、手動又は自動操作により、交互にリンクに作用するよう接続しないし係合するよう、約１８０
°に亘って枢動させるだけでよい。

【００１５】好ましくは、ロック爪は装置に固着され、
また、好ましくは、スラスト爪はリニア駆動部に接続された可動の往復台に配置されている。 複動するハイドロリック（液圧）シリンダをリニア駆動部として用いてもよい。 この場合には、２つのシリンダスペースを、それぞれ３位置４ポート（３／４）方向制御弁を備えた流路を介して圧力源に接続することができ；流路間に、現在の圧力を測定し、最大圧力に到達したとき、３位置４ポート方向制御弁を制御ユニットによって切り替えて、一方又は他方の流路を圧力源に接続するための圧力計を備えたシャトル弁を接続することができる。

【００１６】これによって、前進トロリの自動操作が可能となるので、手動作業としては、リンク区画を互いに挿入して連結させることだけが必要とされる。 加えて、
装置が最大限の挿入圧力及び／又は牽引圧力にさらされた場合に、損傷が回避される。 すなわち、装置が、地中で予期せぬ障害物と衝突した場合、装置が自動的にスイッチオフされる。

【００１７】配管を最初に長さ方向に切断して展開し、
次に拡径用ヘッド又はクリアリングヘッドにより周囲の土壌と共に配管を拡げ、それと同時に新しい配管を拡径用ヘッドと共に地中に引き込むために、本発明の装置を用いて切断トロリを引き込み、それから少し後方に距離を置いて、拡径用ヘッド又はクリアリングヘッドも埋設配管を通じて牽引する場合、切断トロリと拡径用ヘッド間のリンク連結部に大きな撓み応力が加わることがある。

【００１８】本発明は、これを解決するために、関節を用いて連結されたリンク構造を提供する。 例えば、リンクは、少なくとも三つのリンク区画から成り、これらは互いに直角を成して延在する枢軸ピンを介して、夫々互いに接続される。 このようにして、一種の自在継ぎ手が形成され、切断トロリの補助により、拡径用ヘッド及び新しい配管を、クリアリングヘッドによって生成された小（マイクロ）トンネル中に容易に牽引することができる。 別の方法として、切断トロリ及び牽引クリアリングヘッドを、チエーンまたはケーブルを介して互いに移動可能に連結することもできる。

【００１９】リンクは、好ましくは、プラグイン継ぎ手によって互いに連結することができる個々のリンク区画から成っている。 プラグイン継ぎ手は、ある程度の横方向の遊びを許容し、それによって、湾曲した線に沿ってドリル操作が可能となる。 これが可能となる理由は、個々のリンク区画の間における横方向の遊びの累積によって、９０°までの角度を持った湾曲経路のドリルが可能となるからである。

【００２０】装置のフレームは、好ましくはテレスコピック（伸縮式）になっており、また、支え片を介してフレーム中に案内される端板を備えていてもよい。 この端板は、リンクによってクリアリングヘッドがパイロット孔又は埋設配管を通じてフレームの方に牽引される際に、装置の支持部として機能する。

【００２１】端板は、端板の開口を閉ざすスライドを備えていてもよい。 端板の開口は、クリアリングヘッドが、パイロット孔又は埋設配管を通じて移動した後、地中から完全に離脱することを可能にする。 それによって、クリアリングヘッドは、その前方に押し出されるであろうあらゆる土塊又は埋設配管の断片と共に、端板と装置フレーム間の開放スペース中に移動させてゆく。 ここでは、クリアリングヘッドを、それによって形成された小トンネルを損傷することなく、リンク及びすいずれの後続パイプからも容易に取り外すことができる。

【００２２】クリアリングヘッドは、通常、新しい配管、すなわち後続配管を拡径された小トンネル内に引き込む際に同時に用いられるから、クリアリングヘッドと後続パイプの前端部間を接続することが必要となる。 後続配管が、通常、ポリエチレン製の場合のように、束状に巻かれている場合、拡げ作用及びその強力な復元力によって生じるパイプ端の曲率のため、クリアリングヘッドとの十分に強固な連結を得ることが困難である。

【００２３】本発明は、これを解決するために、関節を用いて連結されたリンク構造を提供する。 例えば、リンクは、少なくとも三つのリンク区画から成り、これらは互いに直角を成して延在する枢軸ピンを介して夫々接続される。 このようにして、一種の自在継ぎ手が形成され、パイプの前端と共に、クリアリングヘッドによって形成された小トンネル内へ容易に引き込むことができる。

【００２４】

【実施例】次に図１−６を参照して、本発明の一実施例について説明する。

【００２５】図１を参照すると、本発明による装置により、ドリル２が、出発ピット３から始まって、地盤中１
へ静的に駆動されていく。 この目的のために、プッシュプル駆動部４が出発ピット３に配置されている。 その定置取付部５は、前進方向に位置す地盤中１の面上の端部プレート６に支持され、一又はそれ以上の地中アンカー７によって保持されている。 定置取付部５上には、往復台（キャリッジ）９を往復動させるハイドロリックピストン／シリンダユニット８が設けられている。 往復台９
中の案内ボルト対１０（複数）はドリルのリンク区画１
５を案内するよう設けられている。 他のリンク区画１４
（複数）は、プラグイン（押し込み）継ぎ手によって往復台９に保持されたリンク区画１４に連結されている。

【００２６】リンク区画１４は、梯子のように、横棒１
５と平行支柱１８とから成っている。

【００２７】各リンク区画１４の端部には、隣接するリンク区画１４の最後から２番目及び最後の横棒（バー）
１７と相互作用する連結ヘッド１９がある。 連結ヘッド１９は、最後の横棒１７と係合する凹部２０を備え、一方、連結ヘッド１９の突起２１は最後から２番目の横棒１６の切欠き２４に係合し、突起２２は最後の横棒１７
の切欠き２５に係合する。 ここで、連結ヘッドの寸法は、隣接するリンク区画１４間に、湾曲した経路に沿ったリンク運動を許容する遊びが形成されるよう定められている。

【００２８】ドリルヘッド１３と共に個別のリンク区画１４から成るリンクを地中に押し込むことによって、地中に小トンネル２を形成するとき、ロックシステム１２
は、往復台がその前進行程を完了してその開始位置に戻る際に、リンクと軸方向に当接するよう設けられている。

【００２９】リンクロックシステム１２は、図２に示すように、保持ジョー２６を備えたフレームと、梯子状リンク１４のための開口２８を備えた２つのガイドプレート２７を有する。 締め付け（クランプ）ジョー２９は、
２つのプレート２７の間に案内され、ハイドロリックシリンダ（不図示）のピストン３０によって、前進行程サイクル中の梯子状リンクに押しつけられる。

【００３０】別のリンクロックシステムが、図３に示されている。 それも同様に、２つのプレート２７を備えたフレームと、ピン３１によって枢支されたロック爪３２
と、を有し、各々のプレート２７はリンク用の一つの孔２８を備え、ピン３１の止め縁３３は、リンクの横棒に対してロック状態で突き当たり、一方、ロック爪３２の傾斜部分は、横棒の上を滑るようになっている。

【００３１】図４を参照して、平行支柱３５は、４角形の各々のコーナーにおいてプッシュプル駆動部４のフレーム３４内を直線運動するように案内される。 平行支柱３５は、開口３６が形成されている端部プレート６を支持する。 この開口はスライド３７の補助によって閉鎖することができ、又この開口は、パイロットドリル穴を通って又は埋設された古い配管を通って、端板６とフレーム３４との間の開放スペース３８内に引き抜かれたクリアリングヘッドを、通過させることができる。 この開放空間内において、クリアリングヘッドは、リンク１４から、及びそれによって地中に引き込まれた新しい配管から、特別の困難なしに引き離すことができる。 このとき、クリアリングヘッドは、地中からある程度突出しているので、継ぎ足しの新しい配管を連結することが簡単にできる。

【００３２】端部プレートは、二つの横棒の間にボルト３９を挿入した後に、リンク区画１４の補助によって容易に取り出すことができる。

【００３３】新しい配管は、少なくとも３つのリンク部材４０から成る連結体の補助によって引き込まれる。 ３
つのリンク部材４０は、交互に９０°の角度を成して延在する枢軸ピン４１を介して互いに連結されている（図５，６）。 このようにして、新しい配管とクリアリングヘッドとの間にカルダン継ぎ手が形成され、これによって、クリアリングヘッドによって形成された地中の小トンネル中に配管の前方端を引き込む（ドローイン）ことが実質的に容易となる。

【００３４】本発明の別の実施例を図７−１６を参照して以下に説明する。

【００３５】図７を参照すると、ドリル２０が、出発ピット３０から始まって、地盤中１０へ静的に駆動されていく。 この目的のために、プッシュプル駆動部４０が出発ピット３に配置されている。 その定置取付部５０は、
前進方向に位置する地盤１の面上の端部プレート６に支持され、一又はそれ以上の地中アンカー７０によって保持されている。 定置取付部５０上には、往復台９０を往復動させるハイドロリックピストン／シリンダユニット８０が設けられている。 往復台９０中の案内ボルト対１
００（複数）及び爪１１０，１２０は、ドリルのリンク部分１４０を案内し移動させるよう設けられている。 リンク区画（セクション）１４０（複数）は、プラグイン継ぎ手によって往復台９０中に保持されたリンク区画１
４０に連結されている。

【００３６】リンク区画１４０は、梯子のように、横棒１５０と平行支柱１８０とから成っている。

【００３７】各々のリンク区画１４０の端部には、隣接するリンク区画１４０の最後から２番目の横棒１６０及び最後の横棒１７０と相互作用する連結ヘッド１９０がある。 連結ヘッド１９０は、最後の横棒１７０と係合する凹部２００を備え、一方、連結ヘッド１９０の突起２
１０は最後から２番目の横棒１６０の切欠き２４０に係合し、突起２２０は最後の横棒１７０の切欠き２５０に係合する。 ここで、連結ヘッドの寸法は、隣接するリンク区画間に、湾曲した経路に沿ったリンク運動を許容する遊びが形成されるよう定められている。

【００３８】ドリルヘッド１３０状の工具の助けによって、個々のリンク区画１４０からなるリンクを段階的に地中に押し込むことによって、地中に小トンネル２０を形成するとき、模式的に示されるロック爪１２は、往復台９０がその前進行程を終了してその開始位置に戻る際、リンクを長手方向に沿って固定するよう設けられている。

【００３９】ロック爪１１０は定置取付部５０のブーム２５０上に固定され、ロック爪１１０は横断ピン２６０
に回転可能に取り付けられた枢動アーム２７０から成り、この枢動アーム２７０は中心に対し配置された２つの翼部２８，２９を備えている。 枢軸アーム２７０は、
梯子状のリンク区画１４０とその上方からリンク区画の軸を横断する方向に係合し、２つの互いに反対向きの止め（ストップ）面３００，３１０を備えている。 一方、
側面からみて略Ｙ字形であるロック爪１１の翼部２８
０，２９０は、その先端部に、止め面３２０，３３０とスライド面３４０，３５０を備えている。

【００４０】前進するトロリ９０は、ロック爪１１０と適合するよう設計されたスラスト爪１２０を備えている。

【００４１】図８から明らかなように、ロック爪１１０
は、その止め面３３０が横棒１５０上に当接することにより、リンク区画１４０と作用的に連結される。 このようにして、リンクは、往復台９０が後進している間、往復台９０の方へ移動することができなくされ、即ちロックされる。 往復台９０が後進している間、スラスト爪１
２０は個々のリンク区画の横棒１５０上方を通過し、滑り面３４０は、往復台９０がその出発位置に到着してスラスト爪１２０の翼部２８０が重力作用によってリンクの横棒１５０と平行支柱１８０との間の窓３６０内へ落下するまで、個々の横棒上を滑る。 往復台９０の運動が反転されたとき、即ち図８の左方向へ前進運動する際、
スラスト爪１２０の止め面３００は、その前方に位置する横棒１５０に衝突し、その結果、前進する往復台９０
は、僅かにＶ字形の止め面３２０，３３０によって、積極的又は積極的にでなく梯子状のリンクと結合される。
これによって、梯子状のリンクは、図８に示した位置から、図９に示す前進運動の終端位置に移動する。 この運動の間に、ロック爪１１０は、その前進行程の終点において重力によって落下するまで、その滑り面３４０が横棒１５０上にそれから離れるように移動し、そして翼部２８０は、その下方に位置する窓３７０内に入り、その両側にある止め面３１０が、平行支柱１８０と衝突する。

【００４２】図１０は、ドリル装置が、押し作用（図８，図９）から引き作用に切り替えられる状態を示している。 これを達成するために必要なことは、ロック爪１
１０とスラスト爪１２０とが図８及び図９に示したそれらの位置から約１８０°枢動し、リンクを反対方向に移動させ、即ちロックすることである。 これは押し作用の場合と同様に行なわれるが、但し、翼部２９０と止め面３１０，３２０が作用する点が相違している。

【００４３】リンクは、図１１〜図１３に示すように、
互いに向かい合いあって対をなす突起３８０を有し、突起３８０が爪状のビット（ｂｉｔ）３９０を備えた爪４
００と係合するようにしてもよい。 この場合、爪４００
は、４つの翼部４１０，４２０を有し、これらの翼部は、共通のウェブ状の中央部４３０において互いに連結される。 ウェブ状の中央部４３０と各一対の翼部４１
０，４２０の間には、ビット３９０があり、このビットは爪状又はＵ字状をなしてリンク区画１４０と係合する。 ウェブ状の中央部４３０は、この場合、爪４００の枢動を制限する止め部として機能する。 翼部４１０，４
２０も同様に止め面４４０と、滑り面４５０とを、爪１
１０，１２０と同様に備えている。

【００４４】突起３８０を備えたリンク区画１４０（複数）から成るリンクは、梯子状リンク区画１４０から成るリンク１４０と同様に、押し操作と引き操作の両方に適合している（図１１〜図１３）。 ただ相違点は、この場合、各々の爪４００がそれぞれ、ウエッブ状の中央部４３０上で互いに向かい合う唯二つの止め面と、対をなし、突起３８０と相互作用する４つの前部止め面４４０
を備えていることである。

【００４５】リンクに過度のストレスが加わり撓むおそれがある場合には、リンクを、図１４，図１５に示すように、カルダン型に構成することができる。 この場合、
リンクのカルダン部は少なくとも３つのリンク部材４６
から成り、これら（隣接のリンク部材）は夫々互いに９
０度の角度で延在する枢軸ピン４７０によって互いに連結されている。 これによって、牽引拡径用ヘッドが取り付けられた切断ディスクトロリの助けによって、地中に敷設されたパイプラインを長さ方向に分断（ｄｉｖｉｄ
ｅ）するのに特に適したカルダン継ぎ手が得られる。

【００４６】前進するトロリ９０は、図１６を参照して、ピストン４８０を備えた複動シリンダ型のリニアモータに連結されている。 そのシリンダ室４９０，５００
は二つの流路５１０，５２０を介して、圧力媒体源（圧力源）５４０に接続された３位置４ポート（３／４）切換弁に接続されている。 流路５２０から分岐した流路５
５０は、シャトル弁５６０を介して、流路５１０に導通している。 シャトル弁５６０は、圧力計５８０を有する流路５７０を介して、制御ユニット５９０に接続され、
この制御ユニット５９０から２つの制御線６００，６１
０が、３位置４ポート切換弁５３０に接続している。

【００４７】図１６に示したように、トロリ９０を前進させるための自動制御は、２つのシリンダ室４９０，５
００においてピストン４８０が中心死点に至るより僅か前に、生じる圧力の上昇が、圧力計によって制御ユニット５９０への信号に変換され、この制御ユニットが、次に制御線６００，６１０を介して、３位置４ポート切換弁を切り替えることにより、圧力上昇が起こる方のシリンダ室に圧油が供給されて、ピストン４８０が反対方向に運動し始めることにより行われる。

【００４８】図１４，図１５に示したようなカルダン継ぎ手は、例えば、図１７に示すように、切断ディスクトロリ６２０がリンク４６０，４７０を介して、ドイツ特許出願１９８３１１９０．７号で述べられているような牽引拡径用ヘッド６３０に連結されている場合に、特に適合する。 切断ディスクトロリ６２０は、異なった高さに設けられた３つの切断ディスク６４０，６５０，６６
０を備え、そしてこれらと向かい合っているローラ６７
０，６８０，６９０を支持している。 拡径用ヘッド６３
０は、切断トロリ６２０の切断ローラ（複数）によって長さ方向にスリットが入れられた地中敷設配管を拡げるために用いられる。 そして、拡径用ヘッド６３０は、連接継ぎ手７１０を介して、後続の配管７２０に連結されている。 この後続の配管７２０は、拡径用ヘッドに連結された短い保護スリーブ７３０中に突出している。

【００４９】本発明による装置は、リンクへ作用する力の方向が反転した場合、個々のリンク区画を挿入して爪を移動させるのにただ１回の操作しか必要とせず；ロック爪及びスラスト爪とは、自動制御される前進トロリの往動及び復動の終点においてそれぞれの位置を自動的に確保する。 従って、本発明による装置は、その製造費及び運転費に関して非常に経済的である。

【図面の簡単な説明】

本発明を以下、図示の実施例に関連して詳述する。

【図１】パイロットドリル穴を形成中のドリル装置を示す図である。

【図２】保持ジョーを有する本発明によるリンクロック部を示す図である。

【図３】単動ロック爪型である別のリンクロック部を示す。

【図４】テレスコピック式のフレームを示す。

【図５】カルダンリンクの側面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】パイロットドリル穴を形成中のドリル装置を示す図である。

【図８】図７に示したドリル装置のリンクを示す図であり、後進工程の最終段階においてプッシュ操作されているプッシュプル駆動部及び二つの爪を示している。

【図９】前進運動の終端におけるリンク及び駆動部を示す図である。

【図１０】プッシュ操作からプル操作へ遷移する際の爪の枢動を示す図である。

【図１１】突起及び挟み状の爪を備えたリンク区画の平面図である。

【図１２】図１１に示したリンク区画の側面図である。

【図１３】図１２のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。

【図１４】カルダン式のリンク区画の側面図である。

【図１５】図１４に示すリンク区画の平面図である。

【図１６】爪往復台の直線駆動を自動制御するための回路図である。

【図１７】牽引される拡径用ヘッドと共に切断ディスクトロリを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス リーケス ドイツ連邦共和国、Ｄ−57392 シッマレ ンベルク、エーディンガー シュトラーセ ５ (72)発明者 フランク プルッティ ドイツ連邦共和国、Ｄ−57368 レンネシ ュタット、レームベルクシュトラーセ 21 (72)発明者 ベルンハルト カウフマン ドイツ連邦共和国、Ｄ−57368 レンネシ ュタット、フライハイト 30