JPH07133697A - 中折式シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールド本体を、中折ジャッキを用いないで
も中折れさせることのできる中折式シールド掘進機を提
供する。 【構成】 中折式シールド掘進機において、圧油の供給
排出により膨張収縮し膨張時の膨張力により前胴部１に
押込力及び引込力を付与するための前部中折バック２０
ＲＦ，２０ＬＦ及び後部中折バック２０ＲＢ，２０ＬＢ
を、胴部１，２と中折バック保持枠体２１と反力受け片
２２とで形成された中折バックの前部設置空間２３ａと
後部設置空間２３ｂに設置して左右対称に配置し、前部
中折バック２０ＲＦ，２０ＬＦ及び後部中折バック２０
ＲＢ，２０ＬＢの膨張時の膨張力で前胴部１の左右に押
込力及び引込力を付与することにより、シールド本体を
中折れできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】シールド本体を複数個のシールド
に分割して各シールドを回動可能に連結することにより
中折れできるように構成した中折式シールド掘進機に関
するもので、旧来の中折機構を抜本的に変革しようとす
るものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等の地下坑を掘進するシールド
掘進機においては、例えば、カーブするトンネルを掘進
する場合のように、掘進方向を変えて曲進することが必
要となる場合が生じる。特に、最近では、シールド掘進
機による地下坑の掘進工事が都市部に集中していて、地
下坑を掘進するにしても各種の制約があることから、曲
進できるシールド掘進機の需要が急速に増大している。
このようなシールド掘進機として、シールド本体を複数
個のシールドに分割して各シールドを回動可能に連結す
ることにより中折れできるように構成した、いわゆる中
折式シールド掘進機が従来から一般に知られている。こ
の従来から一般に知られている中折式シールド掘進機で
は、複数個のシールドの隣接する端部を互いに回動でき
るように嵌合して連結することにより中折れできるよう
に構成するとともに、これら隣接するシールド間に中折
ジャッキと称するジャッキを複数個軸着し、これらジャ
ッキをストローク差を付けて駆動することにより、前方
のシールドを後方のシールドに対して回動させて、シー
ルド本体を中折れさせていた。本発明は、こうした従来
の中折式シールド掘進機において、旧来の中折機構を一
変した革新的な中折式シールド掘進機を編み出そうとす
るものである。

【０００３】そこで、まず、従来の一般的な中折式シー
ルド掘進機の概要を図８及び図９に基づいて以下に説明
する。図８は、従来の一般的な中折式シールド掘進機の
縦断面図、図９は、従来の一般的な中折式シールド掘進
機の横断面図である。

【０００４】図において、１，２はシールド本体を中折
れできるように構成するための分割されたシールドとし
ての前胴部、後胴部、３は地下坑を覆工するためその坑
壁に内張りしてあるセグメントである。前胴部１は、後
端部を後胴部２の前端部外周に嵌合し、後胴部２に対し
て水平方向に回動できるようになっている。１５は前胴
部１に回転駆動できるように取り付けられている切羽を
掘削するためのカッタヘッド、１６はこのカッタヘッド
１５で掘削した切羽の掘削土砂を運搬して排出するため
のスクリューコンベア等の排土装置、１７はセグメント
３で反力をとりつつシールド本体を推進するためのシー
ルドジャッキ、１８はセグメント３による地下坑の覆工
作業を行うための機器であるエレクタ、１９は前胴部１
と後胴部２とに軸着してシールド本体内に設置された中
折ジャッキである。この中折ジャッキ１９は、図９に示
すように、シールド本体内の左右に相対向するように複
数個ずつ設置されている。図９において、１９Ｌは左側
に設けられた複数の中折ジャッキを、１９Ｒは右側に設
けられた複数の中折ジャッキを表す。従来の中折式シー
ルド掘進機においては、このように、左右の中折ジャッ
キ１９Ｌ，１９Ｒがシールド本体内に数多く設けられ、
前胴部１がこの左右の中折ジャッキ１９Ｌ，１９Ｒの伸
縮差により後胴部２に対して回動して、シールド本体の
中折姿勢を作る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の中折式掘進機に
おいては、このように、シールド本体内に多数の中折ジ
ャッキを設置しなければならなかったが、ただでさえ手
狭なシールド本体内に、このように多数の中折ジャッキ
を設置すると、作業空間であるシールド本体内の空間を
一層狭隘なものとし、シールド本体内での作業を円滑に
進める上での著しい障害となる。すなわち、シールド本
体内には、シールドジャッキ、コンベア類、カッタ駆動
モータ等各種の機器類が足の踏み場もないほど設置され
ており、その上、多数の中折ジャッキを設置しなければ
ならないとなると、シールド本体内の有効な作業空間
は、著しく制約されることとなる。

【０００６】本発明は、従来の技術に、中折ジャッキの
設置に伴うこのような問題があることに鑑み、シールド
本体を、中折ジャッキを用いないでも中折れさせること
のできる革新的な中折式シールド掘進機を提供すること
を目的にする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「複数個の胴部の隣接する端部を互いに回動できる
ように嵌合して連結することによりシールド本体を構成
し、隣接する胴部のうちの前方の胴部を後方の胴部に対
して回動させることによりシールド本体を中折れさせる
ように駆動する中折式シールド掘進機において、圧油の
供給排出により膨張収縮し膨張時の膨張力により前方の
胴部に押込力を付与するための押込用中折バックと、圧
油の供給排出により膨張収縮し膨張時の膨張力により前
方の胴部に引込力を付与するための引込用中折バックと
からなるアクチュエータを、胴部の隣接する端部の周方
向にわたり複数配置し、押込用中折バック及び引込用中
折バックが前方の胴部にそれぞれ押込力及び引込力を付
与する際に、その押込力及び引込力をそれぞれ伝達する
ための押込力伝達部及び引込力伝達部を前方の胴部に設
けるとともに、その押込力及び引込力をそれぞれ押込力
伝達部及び引込力伝達部に伝達する際の反力を受ける反
力受け部を後方の胴部に設けた」ことを特徴とする特許
請求の範囲に記載されているとおりの中折式シールド掘
進機により達成される。

【０００８】

【作用】本発明の中折式シールド掘進機は、このような
構成を備えているので、押込用中折バックと引込用中折
バックとからなるアクチュエータにおける中折バックの
一方を膨張させ他方を収縮させることにより複数の各ア
クチュエータを駆動して、押込力伝達部や引込力伝達部
を介して前方の胴部に押込力を付与したり引込み力を付
与したりし、その各部位を前方に押し込んだり、後方に
引き込んだりすることが任意にできるため、そのアクチ
ュエータの駆動を制御することにより、前方の胴部を後
方の胴部に対して所定の方向に回動させて、シールド本
体を所定の方向に中折れさせることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図７に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例の中折式シールド掘進
機の縦断面図、図２は、本発明の実施例の中折式シール
ド掘進機の横断面図、図３は、本発明の実施例の中折式
シールド掘進機における中折機構の非駆動時の状態を示
す要部の縦断面図、図４は、本発明の実施例の中折式シ
ールド掘進機において中折機構に押込力を付与した状態
を示す要部の縦断面図、図５は、本発明の実施例の中折
式シールド掘進機において中折機構に引込力を付与した
状態を示す要部の縦断面図、図６は、本発明の実施例の
中折式シールド掘進機の中折状態を示す要部の水平断面
図、図７は、本発明の実施例の中折式シールド掘進機に
おける中折機構駆動装置に関する基本的な油圧回路図で
ある。図１乃至図６において、図８乃至図９と同一の符
号を付けた部分は、これらの図と同一の部分を表してい
るので、説明の重複を避けるため詳述しない。

【００１０】図１乃至図５において、２０は、中折式シ
ールド掘進機における中折機構のアクチュエータを構成
するための中折バックで、強度の大きい弾性部材で袋状
に形成され、圧油の供給排出により膨張収縮する。中折
バック２０は、図１をみれば明らかなように、前胴部
１、後胴部２の隣接する端部の部位において前後に配置
されており、これら前後一組の中折バックで中折機構の
アクチュエータを構成する。前方の中折バック２０は、
膨張時の膨張力により前胴部１に押込力を付与し、後方
の中折バック２０は、膨張時の膨張力により前胴部１に
引込力を付与する。また、これら前後一組の中折バック
２０は、図２をみれば明らかなように、左右に相対向す
るように配置されている。これら前後左右に配置された
中折バック２０は、本実施例では全て同一規格のもので
あるが、その配置されている位置を区別できるようにす
るため、図２乃至図５においては、中折バックの符号２
０の後にＬ，Ｒ，Ｆ，Ｂの文字が添えられている。すな
わち、符号２０に添えられた文字がＬのものは左側、Ｒ
のものは右側、Ｆのものは前部、Ｂのものは後部に配置
されている中折バックであることを意味する。したがっ
て、例えば、２０Ｌは、左側に配置されている左側中折
バックを、２０Ｆは、前部に配置されている前部中折バ
ックを、２０ＲＢは右側で前方に配置されている右側前
部中折バック２０を意味する。

【００１１】２１は、前胴部１の後端部内周に後方に向
けて形成された中折バック保持枠体で、膨張時における
中折バック２０の押込力を伝達する押込力伝達片２１ａ
と、膨張時における中折バック２０の引込力を伝達する
引込力伝達片２１ｂと、これらの伝達片２１ａ，２１ｂ
を連結する円弧面状の連結板２１ｃとからなる。前胴部
１には、このような構成の中折バック保持枠体２１が形
成されているので、前胴部１の後端部内周を後胴部２の
前端部外周に嵌合すると、胴部１，２の隣接する端部の
内周部位には、胴部１，２の隣接する端部と中折バック
保持枠体２１の押込力伝達片２１ａ、引込力伝達片２１
ｂ、連結板２１ｃとで中折バック設置空間が形成され
る。２２は、後胴部２の前端部内周に突設された反力受
け片で、これらの各伝達片２１ａ，２１ｂへ中折バック
２０の押込力、引込力をそれぞれ伝達する際に反力を受
ける働きをする。この反力受け片２２は、図３乃至図５
によく表されているように、前胴部１の後端部を後胴部
２の前端部外周に嵌合した際、中折バック保持枠体２１
の押込力伝達片２１ａと引込力伝達片２１ｂとの間に位
置するよう突設されている。したっがて、胴部１，２の
隣接する端部と中折バック保持枠体２１とで形成される
前記中折バック設置空間は、この反力受け片２２によ
り，前部設置空間２３ａと後部設置空間２３ｂとが形成
されるように仕切られる。この前部設置空間２３ａに
は、膨張時に前胴部１に押込力を付与する押込用中折バ
ックとしての前部中折バック２０Ｆが設置され、後部設
置空間２３ｂには、膨張時に前胴部１に引込力を付与す
る引込用中折バックとしての後部中折バック２０Ｂが設
置される。この前後一組の設置空間２３ａ，２３ｂは、
本実施例では、図６によく表されているように、左右に
相対向するように設けられ、押込用中折バックとしての
中折バック２０ＲＦ，２０ＬＦ及び引込用中折バックと
しての中折バック２０ＲＢ，２０ＬＢが設置されてい
る。

【００１２】こうして、中折式シールド掘進機の中折機
構が構成されるが、この中折機構の非駆動時には、図３
に示すような初期状態にある。この初期状態では、前部
中折バック２０Ｆと後部中折バック２０Ｂとは、圧油の
供給量を調節することにより同容積になるように設定さ
れ、前胴部１と後胴部２との隣接端面は、距離ａを保持
した状態にある。このような初期状態において、もし、
圧油を、前部中折バック２０Ｆに供給し、後部中折バッ
ク２０Ｂから排出すると、前部中折バック２０Ｆは膨張
すると同時に、後部中折バック２０Ｂは収縮する。そう
すると、前部中折バック２０Ｆの膨張時の膨張力が前胴
部１に設けた押込力伝達片２１ａに伝達されつつ、その
反力が後胴部２に設けた反力受け片２２で受けられるた
め、その膨張力が押付力となって前胴部１に押込力伝達
片２１ａを介して付与される。その結果、前胴部１は、
図４に示すように、この押圧力が付与された部位が前方
に押し込まれて、後胴部２との隣接端面間の距離がａか
らｂに拡大する。また、図３に示す初期状態において、
もし、圧油を、後部中折バック２０Ｂに供給し、前部中
折バック２０Ｆから排出すると、後部中折バック２０Ｂ
は膨張すると同時に、前部中折バック２０Ｆは収縮す
る。そうすると、後部中折バック２０Ｂの膨張時の膨張
力が前胴部１に設けた引込力伝達片２１ｂに伝達されつ
つ、その反力が後胴部２に設けた反力受け片２２で受け
られるため、その膨張力が引込力となって前胴部１に引
込力伝達片２１ｂを介して付与される。その結果、後胴
部２は、図４に示すように、この押圧力が付与された部
位が後方に引き込まれて、前胴部１との隣接端面間の距
離がａからｃに縮小する。

【００１３】次に、このような中折機構を駆動するため
の中折機構駆動装置を図７に基づいて説明すると、図７
において、３１は原動機Ｍにより駆動され、右側前部中
折バック２０ＲＦと右側後部中折バック２０ＲＢとから
なるアクチュエータ及び左側前部中折バック２０ＬＦと
左側後部中折バック２０ＬＢとからなるアクチュエータ
を駆動するための圧油を発生する油圧ポンプ、３２ａは
この油圧ポンプ３１で発生した圧油を供給するための供
給管路、３２ｂは各アクチュエータの圧油を排出するた
めの排出管路、３３は供給管路３２ａの圧油を管路３４
ａ又は管路３４ｂに導くように切り換える方向切換弁で
ある。この方向切換弁３３は、中立位置からａ位置に切
換操作した場合、供給管路３２ａの圧油を入力ポートを
通じて管路３４ａに導くとともに、管路３４ｂの圧油を
タンクポートを通じて油圧タンク３８に排出する。ま
た、中立位置からｂ位置に切換操作した場合、供給管路
３２ａの圧油を入力ポートを通じて管路３４ｂに導くと
ともに、管路３４ａの圧油をタンクポートを通じて油圧
タンク３８に排出する．管路３４ａには、右側前部中折
バック２０ＲＦ及び左側後部中折バック２０ＬＢが接続
され、管路３４ｂには、右側後部中折バック２０ＲＢ及
び左側前部中折バック２０ＬＦが接続されている。な
お、３５は排出管路３２ｂの圧油の排出流量を調節でき
るようにした可変絞り、３６，３７ａ，３７ｂは供給管
路３２ａ、管路３４ａ、管路３４ｂの最高圧力をそれぞ
れ制限して中折機構駆動装置の損傷を防止するためのリ
リーフ弁である。

【００１４】本発明の実施例の中折式シールド掘進機
は、以上のような構成を備えているので、いま、方向切
換弁３３をａ位置に切り変え操作すると、油圧ポンプ３
１で発生した圧油は、供給管路３２ａから方向切換弁３
３を通じて管路３４ａへ導かれ、右側前部中折バック２
０ＲＦ及び左側後部中折バック２０ＬＢに同じ量だけ供
給されるとともに、右側後部中折バック２０ＲＢ及び左
側前部中折バック２０ＬＦにすでに供給されている圧油
が管路３４ｂから方向切換弁３３を通じて排出管路３２
ｂへ導かれてタンク３８へ同じ量だけ排出される。そう
すると、右側前部中折バック２０ＲＦと右側後部中折バ
ック２０ＲＢとからなるアクチュエータが図４に示すよ
うに駆動され、前胴部１に押込力を付与して、その部位
を供給流量に見合った距離だけ前方に押し込む。同時
に、左側前部中折バック２０ＬＦと左側後部中折バック
２０ＬＢとからなるアクチュエータが図５に示すように
駆動されて、前胴部１に引込力を付与してその部位を前
記の距離と同じ距離だけ後方に引き込む。その結果、前
胴部１は後胴部２に対して右方向に回動し、図６に示す
ような中折姿勢を作る。また、方向切換弁３３をｂ位置
に切り変え操作すると、油圧ポンプ３１で発生した圧油
は、供給管路３２ａから方向切換弁３３を通じて管路３
４ｂへ導かれ、右側後部中折バック２０ＲＢ及び左側前
部中折バック２０ＬＦに供給されるとともに、右側前部
中折バック２０ＲＦ及び左側後部中折バック２０ＬＢに
すでに供給されている圧油が管路３４ａから方向切換弁
３３を通じて排出管路３２ｂへ導かれてタンク３８へ排
出される。その結果、前胴部１は後胴部２に対して左方
向に回動し、図６に示すのとは反対の中折姿勢を作る。

【００１５】このように、本実施例の中折式シールド掘
進機では、従来の方式を一変して、中折バックを複数用
いた新しい発想によりシールド本体を中折れできるよう
にしたので、中折ジャッキを用いないでも中折れさせる
ことができる。その結果、シールド本体内の有効な作業
空間を制約するという中折ジャッキを用いたことに伴っ
て生じる従来技術の問題を解消することができる。ま
た、同一構造の中折バックを複数用いればよいので、部
品点数が少なく、生産効率の向上にも資することができ
る。

【００１６】本実施例においては、中折バックで構成し
たアクチュエータを胴部に左右対称に配置して、シール
ド本体を水平方向に中折れさせる中折式シールド掘進機
の例を示したが、そのアクチュエータは、前胴部に押込
力を付与したり引込み力を付与したりしてその各部位を
前方、後方に適宜の距離だけ押し込んだり、引き込んだ
りすることが任意にできるため、アクチュエータを胴部
の周方向にわたって複数配置し、各アクチュエータの駆
動を制御すれば、シールド本体を所定の方向に中折れさ
せることができる。また、本実施例のように、シールド
本体を水平方向にだけ中折れさせようとする場合には、
中折中心線上において、前胴部と後胴部の上下をピンで
枢着するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、中折式シールド掘進機において、「圧油の供給排出
により膨張収縮し膨張時の膨張力により前方の胴部に押
込力を付与するための押込用中折バックと、圧油の供給
排出により膨張収縮し膨張時の膨張力により前方の胴部
に引込力を付与するための引込用中折バックとからなる
アクチュエータを、胴部の隣接する端部の周方向にわた
り複数配置し、押込用中折バック及び引込用中折バック
が前方の胴部にそれぞれ押込力及び引込力を付与する際
に、その押込力及び引込力をそれぞれ伝達するための押
込力伝達部及び引込力伝達部を前方の胴部に設けるとと
もに、その押込力及び引込力をそれぞれ押込力伝達部及
び引込力伝達部に伝達する際の反力を受ける反力受け部
を後方の胴部に設けた」構成を採用しているので、中折
ジャッキを用いないでも中折れさせることができ、シー
ルド本体内の有効な作業空間を制約するという従来技術
の問題を解消することができる。さらに、同一構造の中
折バックを複数用いればよいので、部品点数が少なく、
生産効率を向上できるという効果も併せて奏することが
できる。

【００１８】本発明は、中折ジャッキを用いてシールド
本体を中折れさせることを当然の前提としていた従来技
術を一変し、中折バックを複数用いた飛躍的な技術手段
によりシールド本体を中折れできるようにしたものであ
り、その発想は革新的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の中折式シールド掘進機の縦断
面図である。

【図２】本発明の実施例の中折式シールド掘進機の横断
面図である。

【図３】本発明の実施例の中折式シールド掘進機におけ
る中折機構の非駆動時の状態を示す要部の縦断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例の中折式シールド掘進機におい
て中折機構に押込力を付与した状態を示す要部の縦断面
図である。

【図５】本発明の実施例の中折式シールド掘進機におい
て中折機構に引込力を付与した状態を示す要部の縦断面
図である。

【図６】本発明の実施例の中折式シールド掘進機の中折
状態を示す要部の水平断面図である。

【図７】本発明の実施例の中折式シールド掘進機におけ
る中折機構駆動装置に関する基本的な油圧回路図であ
る。

【図８】従来の一般的な中折式シールド掘進機の縦断面
図である。

【図９】従来の一般的な中折式シールド掘進機の横断面
図である。

【符号の説明】

１ 前胴部 ２ 後胴部 ２０ 中折バック ２１ 中折バック保持枠体 ２１Ｌ 左側中折バック ２１Ｒ 右側中折バック ２１Ｆ 前部中折バック ２１Ｂ 後部中折バック ２１ａ 押込力伝達片 ２１ｂ 引込力伝達片 ２１ｃ 連結板 ２２ 反力受け片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の胴部の隣接する端部を互いに回
   動できるように嵌合して連結することによりシールド本
   体を構成し、隣接する胴部のうちの前方の胴部を後方の
   胴部に対して回動させることによりシールド本体を中折
   れさせるように駆動する中折式シールド掘進機におい
   て、圧油の供給排出により膨張収縮し膨張時の膨張力に
   より前方の胴部に押込力を付与するための押込用中折バ
   ックと、圧油の供給排出により膨張収縮し膨張時の膨張
   力により前方の胴部に引込力を付与するための引込用中
   折バックとからなるアクチュエータを、胴部の隣接する
   端部の周方向にわたり複数配置し、押込用中折バック及
   び引込用中折バックが前方の胴部にそれぞれ押込力及び
   引込力を付与する際に、その押込力及び引込力をそれぞ
   れ伝達するための押込力伝達部及び引込力伝達部を前方
   の胴部に設けるとともに、その押込力及び引込力をそれ
   ぞれ押込力伝達部及び引込力伝達部に伝達する際の反力
   を受ける反力受け部を後方の胴部に設けたことを特徴と
   する中折式シールド掘進機。