JPH074185A - 中折れ式シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中折れ時にスクリューコンベア後部が周辺機
器に接触せず、かつ、カッタトルクが制約されることの
ない中折れ式シールド掘進機を提供する。 【構成】 前部シールド１ａを後部シールド１ｂに対し
て回動可能にすることによりシールド本体１を中折れで
きるように構成し、前部シールド１ａのバルクヘッド９
に、カッタ駆動装置６の減速機構７の大径のギア７ａ及
びスクリュー最先端ケーシング１１をそれぞれ設け、こ
のケーシング１１にスクリューコンベア３が大径のギア
７ａ近傍で回動可能に接続される中折れ式シールド掘進
機において、スクリューコンベア３を、耐摩耗性のゴム
からなる可撓性の管接続部材１７で前記ケーシング１１
の端部に接続し、かつ、支持ピン１８で回動可能に軸支
するようにし、シールド本体１を中折れさせる際、その
中折れさせる方向とは逆方向にスクリューコンベア７を
回動、変位させることにより、その後部が周辺機器に接
触しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド本体を中折れ
させて掘進できるようにしたシールド掘進機において、
そのシールド本体に設けられたバルクヘッドにスクリュ
ーコンベア等の排土装置を取り付けるための取付機構
を、その中折れ掘進に好適なものにするようにしたシー
ルド掘進機に関する。

【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ることか
ら、理想の位置にその工事に必要な立て坑を設置するこ
とが困難であったり、既設の地下坑を回避しなければな
らない等の問題が生じ、このように掘進方向を変える必
要性が高まっている。このような要求に応えられるシー
ルド掘進機として、シールド本体を複数個のシールドに
分割してこれら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、いわゆる中折れ式シ
ールド掘進機が知られている。このような中折れ式シー
ルド掘進機において、シールドを回動させて掘進方向変
えると、シールドの回動に伴って、シールドの隔壁とし
てのバルクヘッドに取り付けたスクリューコンベア等の
排土機構も回動、変位して、シールド掘進機に設置した
機器類に接触したり、機内での作業の障害になったりす
る等の事態が発生する。そのため、バルクヘッドへの排
土機構の取付機構に工夫を施して、このような事態の発
生を防止するようにした中折れ式シールド掘進機が従来
から各種開発されてている。本発明は、このような従来
開発されていた中折れ式シールド掘進機を更に改良しよ
うとするものである。

【０００３】そこで、この種の中折れ式シールド掘進機
のうち従来から用いられていた一般的なものを図３及び
図４に基づいて説明する。図３は、従来の中折れ式シー
ルド掘進機の内部構造を示す側面図、図４は、図３の中
折れ式シールド掘進機の要部の機構を示す側面図であ
る。

【０００４】図３乃至図４において、１はシールド本
体、１ａはこのシールド本体１を構成する前部シール
ド、１ｂは同じく後部シールド、２はこれら両シールド
間に揺動可能に接続された中折れジャッキであり、この
中折れジャッキ２は、図面には一方のものしか図示され
ていないが、左右に設けられている。前部シールド１ａ
は、後部シールド１ｂに対して同一軸心に設けた上下の
連結ピン等により回動し得るように連結しており、左右
の中折れジャッキの伸縮差により回動して、シールド本
体１の中折れ姿勢を作る。シールド本体１は、このよう
に、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てい
る。３は後記カッタで掘削した切羽の掘削土砂を運搬し
て排出するための排土機構としてのスクリューコンベ
ア、４はスクリュコンベアー３のスクリューを駆動する
ためのスクリュー駆動装置、５は切羽を掘削するための
切羽掘削用カッタ、６はこのカッタ５を駆動するための
カッタ駆動装置である。

【０００５】７ａはカッタ駆動装置６の回転動力をカッ
タ５へ減速して伝達するための減速用の大径のギア、７
ｂはカッタ駆動装置６の出力軸に連結されこのカッタ駆
動装置６の回転動力を大径のギア７ａに歯車伝導するた
めのピニオンで、これらピニオン７ｂとギア７ａとでカ
ッタ駆動装置６の減速機構７を構成する。したがって、
カッタ駆動装置６の回転動力は、この減速機構７のピニ
オン７ｂとギア７ａとのギア比により所定の速度に減速
されてカッタ５へ伝達される。その結果、カッタ５は、
そのギア比を選択することにより、所要のカッタトルク
を得ることができるようになっており、土質により決定
付けられる所要のカッタトルクは、カッタ駆動装置６の
容量の大小や設置台数を設定するのとは別に、このピニ
オン７ｂとギア７ａとのギア比を適切な値に設定するこ
とにより得ることができるようにされている。

【０００６】８はギア７ａとピニオン７ｂを覆うギアボ
ックス、９は切羽側の外部空間と作業員が作業を行うた
めの内部空間とを仕切るように前部シールド１ａに気密
に設けた隔壁としてのバルクヘッドである。このバルク
ヘッド９には、中央位置にギアボックス８が取り付けら
れて、大径のギア７ａが軸支されるとともに、その下部
開口部にスクリューコンベア３が取り付けられる。ま
た、ギアボックス８には、外部にカッター駆動装置６が
取り付けられるとともに、内部にピニオン７ｂが軸支さ
れる。１０はスクリューコンベア３をバルクヘッド９に
対して回動できるように取り付けるためのユニバーサル
管継手、１１はバルクヘッド９に設けられ、このユニバ
ーサル管継手１０を介してスクリューコンベア３を接続
することにより、これをバルクヘッド９に取り付けるた
めのスクリュー最先端ケーシングである。シールド本体
１を中折れ姿勢にするため、前部シールド１ａを回動さ
せると、前述のように、スクリューコンベア３も回動、
変位して、シールド掘進機に設置した機器類に接触する
等の事態が発生するが、このユニバーサル管継手１０
は、このような事態の発生を防止するための機構であ
り、図４に拡大して図示してある。図４から明らかなよ
うに、ユニバーサル継手１０は、スクリューコンベア３
の前部ケーシング３ａ外周面に形成した球面状の凸部
と、この球面状の凸部に嵌合するようにスクリュー最先
端ケーシング１１の内周面に形成したその凸部と同曲面
の球面状の凹部とからなる。この球面状の凸部には、溝
部が形成されてリング状のシール部材１２が組み込ま
れ、スクリューコンベア３で搬送された土砂が球面状の
凹凸部間から外部に漏れたり、両者の間隙に浸入してス
クリューコンベア３を回動させる際の抵抗となったりす
るのを防ぐ。

【０００７】なお、図３中、１３は、長さ調節の可能な
ターンバックルで構成されたスクリューコンベア３を前
部シールド１ａに支持するためのターンバックル式の支
持装置、１４は地下坑の坑壁を覆工するためのセグメン
ト、１５はこのセグメント１４による覆工作業等を行う
ための機器であるエレクタ、１６は後部シールドに設置
されセグメント１４で反力をとりつつシールド本体１を
推進するためのシールドジャッキである。

【０００８】従来の中折れ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、シールドジャツキ１６でシ
ールド１ａ，１ｂを推進しつつカッタ５で切羽を掘進す
るとともに、その掘削土砂を、スクリューコンベア３を
通じて機内に搬送、排出して、適宜の運搬装置で地上へ
運搬、廃棄し、これらの作業を通じて地下坑の掘進を行
う。このような掘進を行う過程で、スクリューコンベア
３を定位置に置いたままの状態で、中折れジャッキ２に
より前部シールド１ａを回動させてシールド本体１を中
折れさせると、スクリューコンベア３は、前部シールド
１ａのバルクヘッド９に取り付けられているため、その
回動に伴って変位し、その変位が大きいと、エレクタ１
５に接触又は接近して、エレクタ１５の旋回操作により
地下坑の坑壁にセグメント１４を組むための作業を阻害
したり、スクリューコンベア７の後部が施工済みのセグ
メント１４と衝突したりするような事態が発生する。し
かるに、スクリューコンベア３をスクリュー最先端ケー
シングに対し、特にユニバーサル管継手１０を介して接
続することにより、スクリューコンベア３をバルクヘッ
ド９に回動できるように取り付けているため、ターンバ
ックル式の支持装置１３の長さを適当に調節すると同時
に、スクリューコンベア３の軸心を、その中折れさせる
方向とは逆方向に所定の角度だけ予め回動、変位させて
適宜の手段により固定しておくことにより、このような
事態の発生を防ぐことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の中折れ式シール
ド掘進機は、このように、スクリューコンベア３をバル
クヘッド９に対して回動できるように取り付けるための
ユニバーサル管継手１０を設けているため、シールド本
体１の中折れ時にスクリューコンベア３が回動、変位す
ることにより生じる前記のような不都合は解消すること
ができるが、このユニバーサル管継手１０を設けたこと
に伴って、掘進機の性能を制約するような重大な問題が
新たに生じる。すなわち、シールド掘進機においては、
土質により決定付けられる所要のカッタトルクが前述の
ように、ピニオン７ｂとギア７ａとのギア比を適切な値
に設定することにより得られるようにされているが、ユ
ニバーサル管継手１０は球状の凸部をなすため、これを
設けたことにより、その部分においてスクリューコンベ
ア３の外径が大きくなり、その当然の結果として、ギア
ボックス８の大きさがその分制限されるという問題が生
じる。このユニバーサル管継手１０は、通常上下片側だ
けで約８０ｍｍ厚みを有するから、ギアボックス８の外
径は、この継手１０を設けることによりこれを設けない
場合よりも１６０ｍｍ近く減少せざるを得ないこととな
る。その結果、ギアボックス８内に設けられる大径のギ
ア７ａの外径も制限されることとなり、勢いカッタトル
クが規制されることとなり、ひいては、掘進し得る土質
の種類も制限されることとなる。

【００１０】本発明は、従来の技術にこのような問題が
あることに鑑み、その改善を図ろうとするものであり、
シールド本体を中折れさせる際、排土装置がシールド掘
進機に設置した機器類に接触したり、機内での作業の障
害になったりする等の事態が発生するのを従来の技術と
同等に防止できるばかりではなく、カッタトルクが従来
の技術のように制約されるようなことはない中折れ式シ
ールド掘進機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「切羽掘削用のカッタと、このカッタを駆動するた
めのカッタ駆動装置と、複数個のシールドに分割してこ
れら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シールド本体と、前方のシールド
に設けられたバルクヘッドと、このバルクヘッドに設け
られカッタ駆動装置の回転動力を切羽掘削用のカッタへ
減速して伝達するための減速用の大径のギアとカッタ駆
動装置の回転動力をこの大径のギアに歯車伝導するため
のピニオンとで構成するカッタ駆動装置の減速機構と、
掘削土砂を排土するための排土装置と、バルクヘッドに
設けられ排土装置を接続することによりこれをバルクヘ
ッドに取り付けるためのケーシングとを備え、このケー
シングに排土装置が大径のギア近傍で回動可能に接続さ
れる中折れ式シールド掘進機において、前記排土装置の
入口側端部を、可撓性の管接続部材により、前記ケーシ
ングの端部に対して間隔を置いていた状態で回動し得る
ように気密に接続するとともに、その排土装置を、シー
ルド本体の中折れ方向に対応する方向に回動し得るよう
に回動可能に軸支するようにし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れ式シール
ド掘進機により達成される。

【００１２】

【作用】本発明の中折れ式シールド掘進機は、このよう
な構成を備えているので、バルクヘッドが設けられた前
方のシールドを回動させてシールド本体を中折れさせよ
うとする場合、排土装置を、可撓性の管接続部材の部分
でその前方のシールドの回動方向とは逆方向に適宜の角
度だけ回動、変位させるようにすれば、排土装置がシー
ルド掘進機に設置した機器類に接触したり、機内での作
業の障害になったりするようなことはない。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例の中折れ式シールド掘
進機の内部構造を示す側面図、図２は、図１の中折れ式
シールド掘進機の要部の機構を示す側面図である。図１
及び図２において、図３及び図４と同一の符号を付けた
部分は、これら両図面と同等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。

【００１４】図１及び図２に示す本発明の実施例の中折
れ式シールド掘進機は、図３及び図４に示す従来のもの
と同様、切羽を掘削するためのカッタ５と、このカッタ
５を駆動するためのカッタ駆動装置６と、前部シールド
１ａ，後部シールド１ｂに分割してこれら各シールド１
ａ，１ｂを回動可能に連結することにより中折れできる
ように構成したシールド本体１と、前部シールド１ａに
設けられたバルクヘッド９と、このバルクヘッド９に設
けられカッタ駆動装置６の回転動力をカッタ５へ減速し
て伝達するための減速用の大径のギア７ａとカッタ駆動
装置６の回転動力をこの大径のギア７ａに歯車伝導する
ためのピニオン７ｂとで構成するカッタ駆動装置１の減
速機構７と、カッタ５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３と、バルクヘ
ッド９に設けられスクリューコンベア３を接続すること
によりこれをバルクヘッド９に取り付けるためのスクリ
ュー最先端ケーシング１１とを備え、その接続に際して
は、このケーシング１１にスクリューコンベア３を回動
可能に接続するようにしている。本実施例では、従来の
中折れ式シールド掘進機に、「発明が解決しようとする
課題」で述べたような問題があることに鑑み、スクリュ
ーコンベア３をスクリュー最先端ケーシング１１に回動
可能に取り付けるための機構を改良した。

【００１５】そこで、その改良点を、図１及び図２に基
づいて説明すると、図１及び図２において、１７はスク
リューコンベアー３の前部ケーシング３ａをスクリュー
最先端ケーシング１１に対して回動し得るように気密に
接続するための例えば耐摩耗性のゴムのような素材で形
成された可撓性の円筒状管接続部材、１８はスクリュー
コンベアを軸支するためのその底部に垂直方向に設けら
れた回動支持軸としての支持ピン、１９は前部シールド
１ａの下部に設けられ支持ピン１８を回動自在に嵌入す
るための垂直方向の嵌入孔を有する支持ピン嵌入用ブラ
ケットである。なお、スクリューコンベア３の前部ケー
シング３ａの入口側端部は、従来例ではスクリュー最先
端ケーシング１１の端部と重なり合うような状態で接続
されていたが、本実施例では、スクリュー最先端ケーシ
ング１１の端部と間隔を置いた状態で接続されていて、
従来例とは異なる位置にある。

【００１６】本実施例は、以上のような構成を備えてい
るので、シールド本体１を中折れさせる場合に、ターン
バックル式の支持装置１３の長さを適当に調節すると同
時に、スクリューコンベア３の軸心を、可撓性の円筒状
管接続部材１７の部分でその中折れさせる方向とは逆方
向に所定の角度だけ予め回動、変位させて、適宜の手段
により固定しておくことにより、クリューコンベア３が
シールド掘進機に設置した機器類に接触したり、機内で
の作業の障害になったりする等の事態が発生するのを、
従来の技術と同様回避することができる。そして、スク
リューコンベア３を大径のギア７ａ近傍でスクリュー最
先端ケーシング１１に回動可能に接続する場合に、従来
の技術のようにユニバーサル管継手１０を介して接続す
ることなく、特に、可撓性の円筒状接続部材１７により
接続するようにしているので、このように従来技術と同
様の効果を奏するものでありながら、従来の技術のよう
に、大径のギア７ａ近傍でスクリューコンベア３の外径
が大きくなるようなことはなく、その結果、その大径の
ギア７ａの外径が制限されて、カッタトルクが規制され
るようなことはない。同時に、従来の技術のように、ス
クリュー最先端ケーシング１１や前部ケーシング３ａの
ような加工の困難な筒状体の周面、特に、きわめて加工
の困難なスクリュー最先端ケーシング１１の内周面に球
面加工を施すようなことは必要でなくなる。しかも、シ
ール部材１２も必要とせず、従来の技術のように、前部
ケーシング３ａの球面状の凸部に溝部を形成してシール
部材１２を組み込むような手間も要しない。このよう
に、本実施例によれば、従来の技術に比べて、カッター
トルクが規制されることなく、部品の困難な加工も伴わ
ないので、性能、生産効率の両面で優れたシールド掘進
機が得られる。

【００１７】本実施例では、切羽の掘削土砂を運搬排出
する排土装置にスクリューコンベア７を用いているが、
本発明は、排土装置にスクリューコンベア以外のものを
用いた場合でも、当然適用できる。また、本実施例で
は、シールドが二つ折れのシールド掘進機に本発明を適
用した例しか示されていないが、三つ折り式のシールド
掘進機にも当然適用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、特許請求の範囲に記載されている構成、特に、「排
土装置の入口側端部を、可撓性の管接続部材により、バ
ルクヘッドに設けられるケーシングの端部に対して間隔
を置いていた状態で回動し得るように気密に接続すると
ともに、その排土装置を、シールド本体の中折れ方向に
対応する方向に回動し得るように回動可能に軸支するよ
うにした」構成を備えているので、シールド本体を中折
れさせる際、排土装置がシールド掘進機に設置した機器
類に接触したり、機内での作業の障害になったりする等
の事態が発生するのを従来の技術と同様に防止できるば
かりではなく、カッタトルクが従来の技術のように制約
されるようなことはない中折れ式シールド掘進機を提供
することができる。また、従来の技術のように、加工の
困難な筒状体の周面、特に、きわめて加工の困難な内周
面に球面加工を施すようなことは必要でなくなる。しか
も、従来の技術のように、排土装置のケーシングへの接
続部にシール部材を設ける必要はなく、その接続部の球
面状の凸部に溝部を形成してシール部材を組み込むよう
な手間も要しない。このように、本発明は、従来の技術
に比べて、カッタートルクが規制されることなく、困難
な部品加工も伴わないので、機械の性能、生産効率の両
面で現場技術として優れた効用を発揮し、きわめて実用
性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の中折れ式シールド掘進機の内
部構造を示す側面図である。

【図２】図１の中折れ式シールド掘進機の要部の機構を
示す側面図である。

【図３】従来の中折れ式シールド掘進機の内部構造を示
す側面図である。

【図４】図３の中折れ式シールド掘進機の要部の機構を
示す側面図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 １ａ 前部シールド １ｂ 後部シールド ２ 中折れジャッキ ３ スクリューコンベア ３ａ スクリューコンベアの前部ケーシング ５ 切羽掘削用カッタ ６ カッタ駆動装置 ７ カッタ駆動装置の減速装置 ７ａ 減速用の大径のギア ７ｂ ピニオン ８ ギアボックス ９ バルクヘッド １１ スクリュー最先端ケーシング １３ 支持装置 １４ セグメント １５ エレクタ １６ シールドジャッキ １７ 可撓性の円筒状管接続部材 １８ 支持ピン １９ 支持ピン嵌入用ブラケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽掘削用のカッタと、このカッタを駆
   動するためのカッタ駆動装置と、複数個のシールドに分
   割してこれら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シールド本体と、前方の
   シールドに設けられたバルクヘッドと、このバルクヘッ
   ドに設けられカッタ駆動装置の回転動力を切羽掘削用の
   カッタへ減速して伝達するための減速用の大径のギアと
   カッタ駆動装置の回転動力をこの大径のギアに歯車伝導
   するためのピニオンとで構成するカッタ駆動装置の減速
   機構と、掘削土砂を排土するための排土装置と、バルク
   ヘッドに設けられ排土装置を接続することによりこれを
   バルクヘッドに取り付けるためのケーシングとを備え、
   このケーシングに排土装置が大径のギア近傍で回動可能
   に接続される中折れ式シールド掘進機において、前記排
   土装置の入口側端部を、可撓性の管接続部材により、前
   記ケーシングの端部に対して間隔を置いていた状態で回
   動し得るように気密に接続するとともに、その排土装置
   を、シールド本体の中折れ方向に対応する方向に回動し
   得るように回動可能に軸支するようにしたことを特徴と
   する中折れ式シールド掘進機。