JPH0821187A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールド機本体側における土砂シールが容易
で土砂のバルクヘッド固着を防止する。 【構成】 カッタヘッド４を支持する支持部材５とこの
カッタヘッド４を旋回させる旋回ベアリング７との間を
回転自在に支持したバルクヘッド３を設けて連結し、こ
のバルクヘッド３とシールド機本体２との間に土砂シー
ル９，１０を設けるとともに、このバルクヘッド３中心
部の前面にシールド機本体２側に固定した固定翼１４を
設けてカッタチャンバー１３内の土砂を攪拌させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、シールド
機本体側における土砂シールが容易なシールド掘進機に
関し、更に詳しくは、土砂シールが容易であるとともに
土砂がバルクヘッドに固着するのを防止できるシールド
掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、地山や道路等の地下で土砂を掘削してトンネルや地
下鉄道等を形成するためにシールド掘進機が用いられて
いる。このシールド掘進機は、前面にカッタービットが
設けられたカッターディスクを支持するカッタドラムを
シールド機本体側に設けた駆動装置により旋回駆動する
ものであり、シールド機本体側に一体的に設けられたバ
ルクヘッドは回転せず、カッターディスクのみが回転し
て土砂を掘削するように構成されている。

【０００３】このような構成の場合、カッタディスクを
旋回支持するカッタドラムとバルクヘッドとの間とカッ
タードラムとシールド機本体との間の回転摺動部には、
土砂水のシールド機内への流入を防ぐ土砂シールが複数
列必要となる。

【０００４】この土砂シールは、泥水をシールするため
の特殊構造であるので、複数列の土砂シールを設けると
製作が難しくなるとともに、土砂シール及び製作のため
に多くの費用と時間を必要とする。

【０００５】一方、この種の従来技術として、特開平３
−５５３９６号公報記載の発明があり、この公報には、
カッタディスクの支持環体に円盤を固定し、この円盤を
カッタディスクとともに回転させる構造のシールド掘進
機が開示されている。

【０００６】しかし、このシールド掘進機では、カッタ
ディスクと円盤、つまりバルクヘッドとが一体で回転す
る構造であるため、カッタチャンバー内の土砂はチャン
バー内に滞留し易い傾向となる。特にバルクヘッドの中
心部は周速が遅いため滞留した土砂が圧密，固着し易く
なる。

【０００７】そして、土砂がカッタチャンバー内で圧
密，固着してしまうとシールド機の掘進ができなくなっ
てしまい、その除去作業に多くの時間と労力を必要とす
るとともに大幅な工期の遅れを生じさせてしまう。

【０００８】また、他の従来技術として実開昭６３−１
０４４９０号公報記載の考案があるが、この公報記載の
考案もカッタヘッドとカッタ駆動部、つまりバルクヘッ
ドとがともに回転する構造であるが、カッタ駆動部から
カッタヘッドへ放射状に配設した加泥材注入管がカッタ
ヘッド直後のカッタチャンバー内の土砂を移動，攪拌し
て排土を円滑化するので上記従来技術に比べて滞留は少
ないが、これらは全て同一回転であるためバルクヘッド
の中心部では土砂が滞留し易く圧密，固着する可能性が
ある。

【０００９】なお、これらの他に実開平４−５０４９９
号，実開平３−８６１９５号，特開平４−１２４３９６
号公報記載の考案又は発明があるが、これらの公報に記
載の考案又は発明は、シールド機中心部のバルクヘッド
がコーン（円錐）状に形成されているため、バルクヘッ
ド部における土砂の圧密，固着をある程度防ぐことはで
きるが、土砂の性状や流れによっては土砂の圧密，固着
の防止が必ずしも十分ではない。

【００１０】この出願に係る発明は上記課題に鑑みて、
シールド機本体側における土砂シールが容易で土砂のバ
ルクヘッド固着を防止するシールド掘進機を提供するこ
とを一つの目的とし、該バルクヘッドから旋回ベアリン
グ側へ作用する土水圧を小さくしたシールド掘進機を提
供することをもう一つの目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るシールド掘進機は、シールド機本体
の前面にバルクヘッドを有し、該バルクヘッドの前方に
カッタヘッドを有するシールド掘進機において、前記カ
ッタヘッドを支持する支持部材と前記カッタヘッドを旋
回させる旋回ベアリングとの間を回転自在に支持したバ
ルクヘッドを設けて連結し、該バルクヘッドとシールド
機本体との間に土砂シールを設けるとともに、該バルク
ヘッド中心部の前面にシールド機本体側に固定した固定
翼を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項２に係るシールド掘進機は、上記請
求項１のシールド掘進機において、固定翼に、放射状に
３方向又は４方向の翼部材を設けたことを特徴とする請
求項１記載のシールド掘進機。

【００１３】請求項３に係るシールド掘進機は、上記請
求項１又は請求項２のシールド掘進機において、バルク
ヘッドの周囲にシールド機本体側に固定した環状のリン
グ部材を設けてバルクヘッドを小径にしたことを特徴と
するものである。

【００１４】請求項４に係るシールド掘進機は、上記請
求項１〜３のいずれかのシールド掘進機において、固定
翼に、少なくとも水平方向を含む放射状に複数本の翼部
材を設け、該水平方向に設けた翼部材の前面に土圧計を
設けたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】請求項１〜４に係るシールド掘進機によれば、
バルクヘッド前方のカッタヘッドを支持する支持部材
と、このカッタヘッドを旋回させる旋回ベアリングとの
間に設けたバルクヘッドが回転自在に支持されているた
め、このバルクヘッドの外周側とシールド機本体との間
に設けた土砂シールにより容易に土砂水をシールするこ
とができる。また、シールド機本体側に固定してバルク
ヘッド中心部の前面に設けた固定翼により、バルクヘッ
ド前面の土砂を攪拌するのでバルクヘッドに土砂が固着
しない。

【００１６】特に、請求項２に係るシールド掘進機によ
れば、固定翼に設けた３方向又は４方向の放射状の翼部
材により、より効果的にバルクヘッド前面の土砂を攪拌
するのでバルクヘッドに土砂が固着することはない。

【００１７】また、請求項３に係るシールド掘進機によ
れば、バルクヘッドの周囲に設けたシールド機本体側に
固定したリング部材により、このリング部材とバルクヘ
ッドとの間に設ける土砂シールを小径にすることがで
き、バルクヘッドに作用する土水圧の面積を小さくする
ことができる。

【００１８】更に、請求項４に係るシールド掘進機によ
れば、少なくとも水平方向を含む放射状に複数本設けた
翼部材の水平方向に設けた翼部材前面の土圧計により、
泥土圧シールド掘進機における土圧測定ができる。

【００１９】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１は第１実施例に係る土圧式シ
ールド掘進機の下半分を示す断面図であり、図２は同シ
ールド掘進機に設けられた固定翼を示す正面図で、図３
は同固定翼の他の例を示す正面図である。

【００２０】図示するように、円筒状のスキンプレート
１が設けられたシールド機本体２の前面にはバルクヘッ
ド３が設けられ、このバルクヘッド３の前方にはカッタ
ヘッド４が設けられており、このカッタヘッド４は支持
部材５によりバルクヘッド３の前面側と連結されて支持
されている。また、バルクヘッド３の中心、つまりシー
ルド掘進機Ｓ₁ の中心にはシールド機本体２側に固定さ
れた固定軸６が設けられており、シールド機本体２側と
カッタヘッド４側とを連結する図示しない油圧配管等が
内装されている。なお、６ａは固定軸６の回止部材であ
る。

【００２１】一方、シールド機本体２側には旋回ベアリ
ング７が設けられており、この旋回ベアリング７にバル
クヘッド３の後面側が連結されている。なお、この旋回
ベアリング７は、シールド機本体２側に設けられた駆動
用モータ８により旋回駆動されている。

【００２２】また、スキンプレート１の内周側には環状
の支持部材１ａが設けられており、この支持部材１ａと
上記バルクヘッド３との間に土砂シール９が設けられる
とともに、上記固定軸６とバルクヘッド３との間にも土
砂シール１０が設けられている。なお、１１は土砂を排
出するためのスクリューコンベアであり、１２はカッタ
チャンバー１３内の土砂を攪拌するスクレーパーであ
る。また、泥水式シールド掘進機の場合は図示しない排
泥管が装備される。

【００２３】そして、このバルクヘッド３の前面側に
は、上記固定軸６に固定された固定翼１４が設けられて
いる。この固定翼１４は図２の正面図に示すように、シ
ールド機本体２の中心に設けられた固定軸６から放射状
に翼部材１４ａを設けており、この例では３本の翼部材
１４ａが等角度で３方向に設けられている。また、この
実施例では翼部材１４ａの断面が箱型に形成されている
が、この断面形状は三角形等の他の形状であってもよ
く、土質等に応じて好ましい形状に形成すればよい。な
お、翼部材１４ａの本数も図３の正面図に示すように４
本を等角度で４方向に設けてもよく、その他土質等に応
じて角度，本数を決定すればよい。

【００２４】また、上記固定翼１４は、シールド掘進機
Ｓ₁ が泥土圧シールド掘進機の場合には図４の正面図に
示すような固定翼１５が設けられる。

【００２５】すなわち、泥土圧シールド掘進機において
はカッタチャンバー１３内に泥土圧を作用させるため、
その土圧を計測する必要がある。しかし、この出願に係
る発明ではバルクヘッド３を回転させる構成であるた
め、バルクヘッド３の前面に土圧計を設けることができ
ない。

【００２６】そこで、図４に示す固定翼１５のように、
水平方向に設けた翼部材１５ａを含む放射状に複数の翼
部材１５ａを設け、水平方向に設けた翼部材１５ａの前
面に土圧計１６を設けることによりカッタチャンバー３
内の土圧を計測できるように構成している。なお、土圧
計１６の信号は翼部材１５ａの内部に配線を設けること
により容易に取り出すことができる。

【００２７】以上のように構成された第１実施例のシー
ルド掘進機Ｓ₁ によれば、以下のようにしてカッタチャ
ンバー１３内の土砂付着を防止する。

【００２８】すなわち、カッタヘッド４の図示しないカ
ッタビットにより掘削した土砂はカッタチャンバー１３
内に取り込まれ、スクリューコンベア１１により排出さ
れる。この時、カッタチャンバー１３内中央側の土砂
は、カッタヘッド４とともに回転するバルクヘッド３に
付着しようとするが、回転するバルクヘッド３の前面に
固定的に設けられた固定翼１４により付着が阻止される
ため、カッタチャンバー１３内に土砂が圧密，固着する
ことはない。また、外周側の土砂もスクレーパー１２に
より攪拌されるので、カッタチャンバー１３内からのス
ムーズな土砂排出が可能となる。

【００２９】しかも、バルクヘッド３の回転によりカッ
タヘッド４を旋回駆動するので、従来のようにカッタド
ラムを設けてその内外周面に設けていた土砂シールをバ
ルクヘッド３の外周側のみと内周側の極めて小径のもの
にできるため、土砂シール９，１０の信頼性向上及び製
作，組立に要する費用と時間を削減することができる。
なお、図４に示す固定翼１５を設ければ泥土圧シールド
掘進機においても同様の作用をなすことができる。

【００３０】ところで、この出願に係る発明のシールド
掘進機ではバルクヘッド３が回転するため、カッタチャ
ンバー１３内からバルクヘッド３の前面に土水圧が作用
する。そのため、上記第１実施例のバルクヘッド３では
比較的広い面積に土水圧が作用するので、このバルクヘ
ッド３を旋回駆動する旋回ベアリング７側に土水圧によ
るスラスト力が作用する。従って、旋回ベアリング７を
このスラスト力に耐え得る構造にするためには必然的に
大きくなってしまい、そのための費用と労力が必要とな
る。

【００３１】そこで、図５の下半分の断面図に示す第２
実施例のシールド掘進機Ｓ₂ のように構成することによ
り、旋回ベアリング７に作用する土水圧を軽減すること
ができる。なお、上述した第１実施例と同一の構成には
同一符号を付して説明は省略する。

【００３２】図示するように、このシールド掘進機Ｓ₂
は、バルクヘッド１７の周囲とシールド機本体２との間
にリング部材１８を設け、このリング部材１８の内径側
に小径のバルクヘッド１７を設けるように構成したもの
であり、旋回ベアリング７とバルクヘッド１７との間は
環状の連結部材１９により連結されている。また、バル
クヘッド１７の径が小さくなったので、カッタヘッド４
を支持する支持部材２０が斜めに配設され、固定翼２１
は小さく、スクレーパー２２は大きくなっている。

【００３３】以上のように構成された第２実施例のシー
ルド掘進機Ｓ₂ によれば、リング部材１８により土水圧
が作用するバルクヘッド１７前面の面積を上記第１実施
例に比べて大幅に小さくしているため、このバルクヘッ
ド１７に作用する土水圧を大幅に小さくすることができ
るので、バルクヘッド１７を旋回駆動する旋回ベアリン
グ７に作用するスラスト力を小さくすることができる。

【００３４】従って、旋回ベアリング７を小さくするこ
とができるとともに、バルクヘッド１７とリング部材１
８との間に設けられる土砂シール２３も小径にすること
ができ、旋回ベアリング７及び土砂シール２３，１０の
信頼性向上及び製作，組立に要する費用と時間を大幅に
削減することができる。

【００３５】そして、この第２実施例の土圧式シールド
掘進機Ｓ₂ によれば、上述した第１実施例と同様に、カ
ッタチャンバー１３内に取り込まれた中央側の土砂は、
カッタヘッド４とともに回転するバルクヘッド１７に付
着しようとするが、バルクヘッド１７の前面に設けられ
た固定翼２１により付着が阻止されるため、カッタチャ
ンバー１３内に土砂が圧密，固着することがなく、ま
た、外周側の土砂もスクレーパー２２により攪拌される
ので、カッタチャンバー１３内からのスムーズな土砂排
出が可能となる。

【００３６】しかも、この第２実施例では小径のバルク
ヘッド１７を旋回させてカッタヘッド４を旋回駆動する
ため、上記第１実施例よりも土砂シール２３，１０を小
径にできるので、土砂シール２３の信頼性向上及び製
作，組立に要する費用と時間の大幅な削減が可能とな
る。なお、上記以外の作用は上述した第１実施例と同様
であるため省略する。

【００３７】また、この第２実施例における固定翼２１
も上記第１実施例と同様に他の形状等であってもよい
が、少なくとも水平方向に翼部材を設けていればカッタ
チャンバー１３内の平均的な土圧を計測することができ
る。

【００３８】以上のように、この出願に係るシールド掘
進機によれば、カッタヘッド４とバルクヘッド３，１７
とは一体的に回転するが、バルクヘッド３，１７の前面
に回転しない固定翼１４，２１を設けることにより、カ
ッタチャンバー１３内の土砂は従来のシールド機と同様
の挙動をすることになる。従って、カッタチャンバー１
３内での土砂の圧密，固着が防止できる。

【００３９】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うに構成しているので、以下に記載するような効果を奏
する。

【００４０】請求項１〜４に係るシールド掘進機によれ
ば、バルクヘッド前方のカッタヘッドを支持する支持部
材と、このカッタヘッドを旋回させる旋回ベアリングと
の間に設けたバルクヘッドが回転自在に支持されている
ので、このバルクヘッドの外周側とシールド機本体との
間に土砂シールを設ければ容易に土砂水をシールするこ
とができるため、特殊構造の土砂シールを少なくして製
作が容易で製作費用を削減したシールド掘進機を構成す
ることができる。また、シールド機本体側に固定してバ
ルクヘッド中心部の前面に設けた固定翼によりバルクヘ
ッド前面の土砂を攪拌して土砂の固着を防止するので、
土砂がカッタチャンバー内で固着してシールド掘進機が
停止するということがなくなる。

【００４１】特に、請求項２に係るシールド掘進機によ
れば、固定翼に設けた３方向又は４方向の放射状の翼部
材により、より効果的にバルクヘッド前面の土砂を攪拌
するのでバルクヘッドへの土砂固着防止効果が向上す
る。

【００４２】また、請求項３に係るシールド掘進機によ
れば、リング部材とバルクヘッドとの間に設ける土砂シ
ールを小径にすることができるため、特殊構造の土砂シ
ールを小さくしたシールド掘進機を構成することがで
き、これによりバルクヘッドに作用する土水圧の面積を
小さくして旋回ベアリング側への作用力も小さくし、土
砂シール及び旋回ベアリングの信頼性を向上させること
ができる。

【００４３】更に、請求項４に係るシールド掘進機によ
れば、水平方向に設けた翼部材前面の土圧計により土圧
測定が可能となるため、泥土圧シールド掘進機において
も同様の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係るシールド掘進機の第１実施例を
示す下半分の断面図である。

【図２】図１の固定翼を示す正面図である。

【図３】固定翼の他の実施例を示す正面図である。

【図４】泥土圧シールド掘進機用の固定翼を示す正面図
である。

【図５】この出願に係るシールド掘進機の第２実施例を
示す下半分の断面図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート ２…シールド機本体 ３…バルクヘッド ４…カッタヘッド ５…支持部材 ６…固定軸 ７…旋回ベアリング ９…土砂シール １０…土砂シール １２…スクレーパー １３…カッタチャンバー １４…固定翼 １４ａ…翼部材 １５…固定翼 １５ａ…翼部材 １６…土圧計 １７…バルクヘッド １８…リンク部材 １９…連結部材 ２０…支持部材 ２１…固定翼 ２２…スクレーパー ２３…土砂シール Ｓ₁,Ｓ₂ …シールド掘進機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 保之 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３ 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 白石 孔佑 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３ 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 本間 博史 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 (72)発明者 上田 勇 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 (72)発明者 西田 忠正 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機本体の前面にバルクヘッドを
   有し、該バルクヘッドの前方にカッタヘッドを有するシ
   ールド掘進機において、 前記カッタヘッドを支持する支持部材と前記カッタヘッ
   ドを旋回させる旋回ベアリングとの間を回転自在に支持
   したバルクヘッドを設けて連結し、該バルクヘッドとシ
   ールド機本体との間に土砂シールを設けるとともに、該
   バルクヘッド中心部の前面にシールド機本体側に固定し
   た固定翼を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 固定翼に、放射状に３方向又は４方向の
   翼部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のシール
   ド掘進機。
3. 【請求項３】 バルクヘッドの周囲にシールド機本体側
   に固定した環状のリング部材を設けてバルクヘッドを小
   径にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   シールド掘進機。
4. 【請求項４】 固定翼に、少なくとも水平方向を含む放
   射状に複数本の翼部材を設け、該水平方向に設けた翼部
   材の前面に土圧計を設けたことを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載のシールド掘進機。