JPH0629275Y2 - トンネル掘削機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、カッターヘッド部がその前後方向へ摺動自
在なシールド式のトンネル掘削機に関し、詳しくはカッ
ターヘッド部を前後方向へ摺動させるための油圧ジャッ
キの油圧回路に関するものである。

［従来の技術］ 一般的なシールド式トンネル掘削機は、本体内の後部に
配設した複数本のシールドジャッキの後端を、その後方
へ構築したセグメント壁に当接させ、各シールドジャッ
キを伸長させることにより本体を前進させるようになっ
ている。しかし、そのような構造の掘削機では、セグメ
ント壁を構築する間は、掘削作業を行えないために掘削
効率が悪かった。

そこで、掘削効率を向上するために本出願人は、トンネ
ル掘削機本体の外周面にグリッパーを設け、本体内の前
端部にカッターヘッド部を前後方向に摺動自在に配装
し、前記グリッパーで本体を定位置に保持した状態で、
該本体とカッターヘッド部との間にそれらの円周方向に
間隔を設けて介装した複数本の油圧ジャッキにより、前
記カッターヘッド部を前方及び後方へ選択的に摺動させ
るようにしたトンネル掘削機を開発し、特許出願してい
る。このトンネル掘削機の場合、本体内に配設した摺動
メタルとカッターヘッド部の摺接部分とでカッターヘッ
ド部を支承している（第２図及び第３図参照）。

なお、前記したシールドジャッキの油圧回路の先行技術
については、トンネル掘削機の両側に位置するシールド
ジャッキのロッド側の排油経路に開閉弁及びリリーフ弁
を順に介設したもの（特開昭63-4198号）がある。これ
は、カーブしたトンネルを掘削する際にトンネル掘削機
の掘進方向を変えるための油圧回路である。

［考案の解決しようとする課題］ 本出願人が開発した前記トンネル掘削機は、カッターヘ
ッド部の摺動時に、カッターヘッド部の自重のよるその
摺接部分の摺動メタルへの食い込みやカジリ現象をなく
してスムーズに摺動させるためには、摺動メタルを長く
する必要がある。しかしそのようにすると、トンネル掘
削機の機長が長くなる。一方、トンネル掘削機の機長を
短くするためには、カッターヘッド部の摺動ストローク
を小さくして摺動メタルの長さを短くすればよいが、一
定距離を掘削するのにカッターヘッド部を何度も往復摺
動させなければならないので、掘削効率が低下する。ま
た、いずれの場合にも、カッターヘッド部の前端部分
が、掘削時に本体から前方に突出するときは、その自重
によりカッターヘッド部が前下がりになり易い。このた
め、トンネルの掘削方向も下向きになるので、掘削した
トンネルを上向きに修正するための掘削作業が必要にな
ったり、カッターヘッド部の本体内への引き込みがスム
ーズに行えなかったりするなどの問題がある。

この考案は上述の点に鑑みなされたもので、カッターヘ
ッド部の摺動ストロークに比べて摺動メタルを短くでき
て掘削機の機長が長くならず、またカッターヘッド部の
前下がり現象を阻止でき、掘削したトンネルの上下方向
の修正作業が不要になる、トンネル掘削機を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するためにこの考案のトンネル掘削
機は、トンネル掘削機本体内の前端部に、カッターヘッ
ド部を前後方向に摺動自在に配装し、該本体とカッター
ヘッド部との間にそれらの円周方向に間隔を設けて介装
した複数本の油圧ジャッキにより、前記カッターヘッド
部を前方及び後方へ選択的に摺動させるようにしたトン
ネル掘削機において、上部側の一部の油圧ジャッキのロ
ッド側からの排油経路に圧力制御弁又は流量制御弁を介
設すると共に、下部側の一部の油圧ジャッキのシリンダ
側からの排油経路に圧力制御弁又は流量制御弁を介設し
ている。

また、前記圧力制御弁又は流量制御弁が介設された上部
側油圧ジャッキのシリンダ側の給排油経路に、開閉弁を
介設することが好ましい。

［作用］ 上記した構成を有するこの考案のトンネル掘削機によれ
ば、各油圧ジャッキを伸長してカッターヘッド部を本体
に対し前方へ摺動（突出）させる際に、上部側油圧ジャ
ッキの一部の油圧ジャッキのロッド側から吐出される排
油が、圧力制御弁又は流量制御弁によってその吐出を制
限され、ブレーキ作用が生じるので、その上部側の油圧
ジャッキの伸長速度が下部側を含む他の油圧ジャッキの
伸長速度よりも遅れぎみになる。このため、下部側全体
の油圧ジャッキの伸長力が上部側全体の油圧ジャッキの
伸長力よりも勝り、カッターヘッド部はその前端側が上
向きに持ち上げられる力を受けて前進するので、カッタ
ーヘッド部の自重による前下がり現象が防止される。一
方、各油圧ジャッキを収縮してカッターヘッド部を本体
に対し後方へ摺動（引き込み）させる際には、下部側油
圧ジャッキの一部の油圧ジャッキのシリンダ側から吐出
される排油が、圧力制御弁又は流量制御弁によってその
吐出を制限され、ブレーキ作用を生じるので、その下部
側の油圧ジャッキの収縮速度が上部側を含む他の油圧ジ
ャッキの収縮速度よりも遅れぎみになる。このため、上
部側全部の油圧ジャッキの収縮力が下部側全部の油圧ジ
ャッキの収縮力よりも勝り、カッターヘッド部はその前
端側が上向きに持ち上げられるような力を受けて後退す
るので、カッターヘッド部の前下がり現象が防止され
る。また、上記した作用により、カッターヘッド部の摺
動時に摺動メタルへの負担も軽減される。

請求項２記載の掘削機によれば、油圧ジャッキ伸長時に
前記開閉弁を閉じて前記上部側油圧ジャッキのシリンダ
側に油タンクから直接給油させることにより、各油圧ジ
ャッキの伸長時に、前記のように上部側の一部の油圧ジ
ャッキのロッド側から吐出される排油が圧力制御弁又は
流量制御弁によってその吐出が制限されるだけでなく、
その上部側油圧ジャッキのシリンダ側には、油タンクか
ら直接給油されるだけで、他の油圧ジャッキのようにポ
ンプなどで加圧された圧油は導入されない。このため、
その上部側油圧ジャッキのブレーキ作用が増大し、カッ
ターヘッド部の前端側を上向きに持ち上げる力がカッタ
ーヘッド部に有効に作用する。

［実施例］ 以下、この考案のトンネル掘削機の実施例を図面に基づ
いて説明する。

第２図はトンネル掘削機の全体を示す縦断面図、第３図
はカッターヘッド部が突出した状態の同断面図、第４図
はその左半分が第２図のＣ−Ｃ線断面を示しその右半分
が第２図のＤ−Ｄ線断面を示す断面図である。第２図及
び第３図において、円筒状の掘削機本体１は軸方向のほ
ぼ中間位置で前後に分割され、その前部1aと後部1bとが
水平方向で屈折自在に連結されている。本体前部1aと本
体後部1bとの間には、それらの屈折動を補助するための
中折れシリンダ２が介装されてい。本体前部1aの後端部
には、シールドジャッキ３が後方へ向けて配備されてい
る。本体前部1a及び本体後部1bの周面には、円周方向に
間隔を設けて複数個のグリッパー４及び５がそれぞれ配
備されており、各グリッパー４及び５は、本体前部1aの
周面及び本体後部1bの周面より半径方向に拡縮する。本
体後部1b内には、セグメントエレクター６が装備されて
いる。なお、符号Ｓはセグメント壁である。

掘削機本体１（本体前部1a）の前端寄り開口部10内に
は、後端を開口したスライドドラム11がスリーブ状の摺
動メタル13を介して前後方向へ摺動自在に嵌装されてい
る。このスライドドラム11の前面に、隔壁11ａが装着さ
れている。またスライドドラム11の周面前端部には、半
径方向に拡径した鍔部11ｂが設けられている。

前記スライドドラム11の前面に、カッターヘッド12が回
動自在に支承されている。また、カッターヘッド12を回
転させるための駆動モータ14が、スライドドラム11に配
備されている。スライドドラム11の隔壁11ａとその前方
のカッターヘッド12との間のカッターチャンバー15内に
は、上端を開口したホッパー16が配設され、ホッパー16
内に連通する開口（図示せず）が前記隔壁11ａに開設さ
れている。その開口から上部後方へ向けてスクリューコ
ンベヤ17が配設され、このスクリューコンベヤ17のほぼ
中間部が、スライドドラム11に支持部材18を介して吊設
されている。また、スクリューコンベヤ17の下方に沿っ
てベルトコンベヤ19が並設されている。

前記スライドドラム11と本体後部1bとの間には、第４図
のように複数本（本実施例では12本）の油圧ジャッキ16
ａ〜16ｍが、円周方向に間隔を設けて介装され、各油圧
ジャッキ16ａ〜16ｍの伸縮動によりスライドドラム11が
本体前部1aに対し前後動するようになっている。

第１図はこの考案の特徴部分である前記油圧ジャッキの
油圧回路を示す。第１図において、油圧回路30は、油タ
ンク31から油圧ポンプ32により加圧した圧油を、方向制
御弁33を切り換えることにより、前記各油圧ジャッキ16
ａ〜16ｍのシリンダ側とロッド側に選択的に供給できる
ように構成されている。

上部側の左右の２本の油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのロッ
ド側と方向制御弁33との間の給排経路34には、圧力制御
弁35（本実施例ではリリーフ弁）とチェック弁30とが並
列に介設されている。チェック弁36は、方向制御弁33か
ら油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのロッド側へのみ圧油を通
過させる向きに設けられており、逆に圧力制御弁35は油
圧ジャッキ16ｂ及び16ｃシリンダ側から方向制御弁33へ
の排油が通過する向きに設けられている。

また、前記油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのシリンダ側と方
向制御弁33との間の給排経路37には、開閉弁の一種であ
るロジック弁38と別の給排経路39が並列に介設されてい
る。そして、そのロジック弁38を開閉操作する電磁弁40
が、前記給排経路39とロジック弁38とを接続する経路41
に介設されている。給排経路39の経路41との接続点の両
側には、チェック弁42及び43が相対向する向きにそれぞ
れ介設されており、経路41には絞り弁44が介設されてい
る。なお、電磁弁40は、前記方向制御弁33の切り換え操
作に連動して切り換えられるようにしてある。

更に、前記油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのシリンダ側と油
タンク31とが経路45によって接続されており、その経路
45には、油タンク31から油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのシ
リンダ側へのみ圧油を通過させる向きにチェック弁46が
介設されている。

下部側の左右の２本の油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋのシリ
ンダ側と方向制御弁33との間の給排経路47には、圧力制
御弁48（本実施例ではリリーフ弁）とチェック弁49とが
並列に介設されている。チェック弁49は、方向制御弁33
から油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋのシリンダ側へのみ圧油
を通過させる向きに設けられており、逆に圧力制御弁48
は油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋのシリンダ側から方向制御
弁33への排油が通過する向きに設けられている。

次に、上記実施例の作用を第１図に基づいて油圧回路を
中心に説明する。

第２図の状態から第３図の状態に、各油圧ジャッキ16ａ
〜16ｍを伸長させてカッターヘッド12部（スライドドラ
ム11を含む、以下同じ）を前方へ摺動させる場合、方向
制御弁33を切り換えて油タンク31から油圧ポンプ32によ
り圧油を、各油圧ジャッキ16ａ〜16ｍのシリンダ側に供
給する。このとき、方向制御弁33に連動して電磁弁40
が、図に示すようにロジック弁38を閉鎖する方向に切り
換えられているので、上部側の２本の油圧ジャッキ16ｂ
及び16ｃには、油圧ポンプ32からの圧油は供給されな
い。なお、下部側の油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋにはチェ
ック弁49を通って圧油が供給される。こうして上部側の
油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃを除く他の油圧ジャッキ16ａ
及び16ｄ〜16ｍは、シリンダ側に供給される圧油により
伸長して、カッターヘッド12部は本体１に対し前方へ摺
動する。これに伴って、前記上部側の油圧ジャッキ16ｂ
及び16ｃも伸長するが、そのロッド側から吐出される油
は、圧力制御弁35を通ることにより抵抗力が生じる。ま
た、油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃが伸長されることによ
り、それらのシリンダ側に油タンク31から経路45を通っ
て油が直接吸引される。こうして、上部側の２本の油圧
ジャッキ16ｂ及び16ｃは、カッターヘッド12部を本体１
の後方へ引き戻そうとする、いわゆるブレーキ作用をす
るので、カッターヘッド12部はその前端部が上向きに持
ち上げられるようにして前進し、前下がり現象が阻止さ
れる。

一方、第３図の状態から第２図の状態に、各油圧ジャッ
キ16ａ〜16ｍを収縮させてカッターヘッド12部を後方へ
摺動させる場合、方向制御弁33を切り換えて油タンク31
から油圧ポンプ32により圧油を、各油圧ジャッキ16ａ〜
16ｍのロッド側に供給する。このとき、方向制御弁33に
連動して電磁弁40が、ロジック弁38を開放する方向に切
り換わるので、上部側の２本の油圧ジャッキ16ｂ及び16
ｃのシリンダ側からも、方向制御弁33の向きに排油可能
になる。また、上部側の油圧ジャッキ16ｂ及び16ｃのロ
ッド側にも、チェック弁36を通って圧油が供給されるの
で、総ての油圧ジャッキ16ａ〜16ｍのロッド側に圧油が
供給されて各油圧ジャッキは16ａ〜16ｍ収縮する。しか
し、下部側の２本の油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋのシリン
ダ側から吐出される油は、圧力制御弁48を通ることによ
り抵抗力が生じる。このため、下部側の２本の油圧ジャ
ッキ16ｊ及び16ｋの収縮速度が、他の油圧ジャッキ16ａ
〜16ｊ及び16ｍの収縮速度に遅れていわゆるブレーキ作
用をするので、カッターヘッド12部はその前端部が上向
きに持ち上げられるようにして後退し、前下がり現象が
阻止される。

ところで、上記実施例では下部側の油圧ジャッキ16ｊ及
び16ｋのロッド側からの給排経路には、上部側の油圧ジ
ャッキ16ｂ及び16ｃのような開閉弁38を介設していな
い。これは、油圧ジャッキ16ｊ及び16ｋの収縮時にはロ
ッド側とシリンダ側との面積差により、有効にブレーキ
効果が生じるからである。しかし、より一層大きいブレ
ーキ効果を得る場合には、開閉弁38を介設してもよい。
また、上記実施例では上部側の油圧ジャッキ16ｂ及び16
ｃのシリンダ側に、油圧ポンプ32からの圧油が供給され
ないが、切換弁などを設けて圧油が供給されるようにす
ることもできる。更に、圧力制御弁35及び48の代わり
に、絞り弁などの流量制御弁を用いても同様に実施でき
る。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この考案のトン
ネル掘削機は下記の効果を奏する。

(1)カッターヘッド部を摺動させるための油圧ジャッキ
によって、カッターヘッド部の自重による前下がり現象
を阻止するようにしたので、カッターヘッド部の摺動時
に摺動メタルへの食い込みやカジリ現象がなくなり、摺
動メタルの負担も軽減されるため、カッターヘッド部の
摺動ストロークに比べて摺動メタルを短くできて掘削機
の機長が長くならず、また掘削したトンネルの上下方向
の修正作業が不要になる。

(2)請求項２記載の掘削機によれば、カッターヘッド部
の前方への摺動時に、その前端側を上向きに持ち上げる
ブレーキ効果が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の特徴部分である油圧回路の実施例を
示す油圧回路図、第２図は第１図の油圧回路を備えたト
ンネル掘削機の概要断面図、第３図はカッターヘッド部
が前方に突出した状態を示す同概要断面図、第４図はそ
の左半分が第２図のＣ−Ｃ線断面を示しその右半分が第
２図のＤ−Ｄ線断面を示す断面図である。 １…掘削機本体、11…スライドドラム、12…カッターヘ
ッド、13…摺動メタル、16ａ〜16ｍ…油圧ジャッキ、31
…油タンク、32…油圧ポンプ、33…方向制御弁、35、48
…圧力制御弁、38…開閉弁（ロジック弁）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 近藤 保徳 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−4198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−55229（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル掘削機本体内の前端部に、カッタ
   ーヘッド部を前後方向に摺動自在に配装し、該本体とカ
   ッターヘッド部との間にそれらの円周方向に間隔を設け
   て介装した複数本の油圧ジャッキにより、前記カッター
   ヘッド部を前方及び後方へ選択的に摺動させるようにし
   たトンネル掘削機において、 上部側の一部の油圧ジャッキのロッド側からの排油経路
   に圧力制御弁又は流量制御弁を介設すると共に、下部側
   の一部の油圧ジャッキのシリンダ側からの排油経路に圧
   力制御弁又は流量制御弁を介設したことを特徴とするト
   ンネル掘削機。
2. 【請求項２】前記圧力制御弁又は流量制御弁が介設され
   た上部側油圧ジャッキのシリンダ側の給排油経路に、開
   閉弁を介設した請求項１記載のトンネル掘削機。