JPH09228777A

JPH09228777A - メッセルシールド機

Info

Publication number: JPH09228777A
Application number: JP5851596A
Authority: JP
Inventors: Akira Sawaki; 章沢木
Original assignee: Tomen Kenki Corp
Current assignee: Tomen Kenki Corp
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-02
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: JP2784909B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マシンの大型化を回避して、操舵性能
（操舵角と曲率半径）の向上を図れ、さらに中間ジャッ
キやその連結部の損傷を防止するメッセルシールド機を
手供すること。【解決手段】フロントフレーム１０とテールフレー
ム１１間に掘進方向に向けてハ字形に中間ジャッキ１
２，１２を配置し、各中間ジャッキ１２の途中を自在連
結具２０を介してフレーム１０に取着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は操舵機能を有するメッセ
ルシールド機に関する。

【０００２】

【従来の技術】土圧を支持する箱形フレームの両側に等
長のメッセル群を装備すると共に、各メッセルとフレー
ム間に圧入ジャッキを配設し、個々の圧入ジャッキの伸
長操作によるメッセルの推進操作と、全ジャッキの収縮
操作によるフレームの前進操作を繰り返しながら自走す
るメッセルシールド機が知られている。この種のメッセ
ルシールド機は地盤の開口範囲を必要最小限に抑制しつ
つ、掘削と埋戻を並行してできて施工性に優れ、しかも
無振動、無騒音で土留できる等の多くの利点を有する。
又、図１３に示すようにメッセルとフレームを夫々前後
に二分し、フロントフレームａとテールフレームｂ間を
中間ジャッキｃで連結すると共に、フロントメッセルｄ
とテールメッセルｅの突き合わせ間をピンで連結したメ
ッセルシールド機も知られている。この種のメッセルシ
ールド機の方向を変える場合は、左右のメッセルｄの掘
進枚数を変えることで左右に土圧抵抗差を発生させ、こ
の土圧抵抗差を利用してフロントレームａを左右いずれ
かの方向に操舵している。このときフロントレームａの
変位を阻害しないようにカーブ外側の中間ジャッキｃを
伸長している。フロントレームａを操舵したら次に両中
間ジャッキｃを一斉に収縮操作してテールフレームｂを
フロント部に追従させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したメッセルシー
ルド機にあっては次の改善すべき点がある。＜イ＞操舵角を大きくするには中間ジャッキｃのスト
ローク長を長く設計すればよい。しかしながら、中間ジ
ャッキｃは圧入ジャッキと同一ストロークに設定される
ことから、中間ジャッキｃや圧入ジャッキにストローク
の長いものを採用するとメッセルシールド機の全長が長
くなって、曲率半径を小さくできない。また、メッセル
シールド機の全長が長くなることによってシールド機の
軌跡から発生する余掘量が増大して好ましくない。＜ロ＞メッセルシールド機の折れ角度はそのマシンの
横断幅に制約を受け、マシンの横断幅が大きくなるほど
折れ角度が小さくなって小回りがきかなくなる。＜ハ＞中間ジャッキｃとテールフレームｂの連結部に
大きな遊びを確保できないため、テールフレームｂに対
する中間ジャッキｃの曲げ角度に一定の限度がある。そ
のため方向変換時に中間ジャッキｃとテールフレームｂ
の連結部に限界角度以上の曲げ力が作用すると、中間ジ
ャッキｃやフレームｂの連結用ブラケットが損傷を受け
易い。＜ニ＞方向を最大変換する時は、カーブ外側の中間ジ
ャッキｃが全ストローク伸長するのに対してカーブ内側
の中間ジャッキｃが収縮状態を保っている。この状態
で、テールフレームｂの引き寄せのため、左右の中間ジ
ャッキｃを一斉に収縮操作しようとすると、カーブ内側
の中間ジャッキｃの収縮ストロークがなく、テールフレ
ームｂの引き寄せに無理が生じる。このため、テールフ
レームｂの引き寄せのためには、カーブ内側の中間ジャ
ッキｃに僅かな収縮ストロークを確保しておき、フロン
トフレームａの方向変換とテールフレームｂの引き寄せ
を小刻みに行わなければならず、効率が悪いうえに方向
変換に時間がかかる。＜ホ＞図１４に示すように前後のメッセルｄ，ｅの内
側端部に設けた連結治具ｆ，ｇを嵌合し、この嵌合部に
六角穴付きボルト製の水平連結ピンｈを貫挿し、両メッ
セルｄ，ｅ間が、縦方向の変位に対応できるように連結
されている。そのため方向変換時に前後のメッセルｄ，
ｅの連結部にメッセル貫通方向の折れ力が作用すると、
その連結部が損傷する恐れがある。

【０００４】本発明は以上の点に鑑みて成されたもの
で、その目的とするところはつぎのメッセルシールド機
を提供することにある。マシン長の増大を回避して、操舵性能（操舵角と曲率
半径）の向上を図れるメッセルシールド機。中間ジャッキやその連結部の損傷を防止するメッセル
シールド機。方向変換時に、前後のメッセルの連結部に応力が集中
しないメッセルシールド機。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
フロントフレームとテールフレーム間が中間ジャッキで
連結され、両フレームの側部に複数のメッセルが摺動自
在に配置されていると共に、各メッセルとフレーム間に
圧入ジャッキを配設したメッセルシールド機において、
中間ジャッキの途中をフレームに取着したことを特徴と
する、メッセルシールド機である。請求項２に係る発明
は、請求項１において、前記フロントフレームとテール
フレーム間に、テールフレームに内向きの水平分力が発
生するように掘進方向に向けてハ字状に中間ジャッキを
配置したことを特徴とする、メッセルシールド機であ
る。請求項３に係る発明は、請求項１において、前記フ
ロントフレームとテールフレーム間に、テールフレーム
に内向きの水平分力が発生するように中間ジャッキをマ
シンと平行に配置したことを特徴とする、メッセルシー
ルド機である。請求項４に係る発明は、請求項１〜請求
項３のいずれかにおいて、中間ジャッキとフレームの間
に、縦横方向の支軸を具備する自在連結具を介在して中
間ジャッキを全方向の旋回を許容させて取着したことを
特徴とする、メッセルシールド機である。請求項５に係
る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、縦
横方向の回動を許容させて前後のメッセル間を連結した
ことを特徴とする、メッセルシールド機である。請求項
６に係る発明は、請求項５において、前後のメッセル間
に連結ピンを貫挿して連結する連結ブラケットと連結板
の対向面間に球部を介挿して、縦横方向の回動を許容さ
せて前後のメッセル間を連結したことを特徴とする、メ
ッセルシールド機である。請求項７に係る発明は、請求
項５において、前後のメッセルの一方に設けた連結ブラ
ケット間に他方のメッセルに延設した連結板を介挿し、
連結ピンを貫挿して連結すると共に、連結板の基端を連
結ピンと直交する鉛直支軸で軸支して、縦横方向の回動
を許容させて前後のメッセル間を連結したことを特徴と
する、メッセルシールド機である。

【０００６】

【発明の実施の形態１】以下図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。＜イ＞全体の構成図１にメッセルシールド機の平面図を示し、図２にその
縦断面図を示す。メッセルシールド機は剛性のフロント
フレーム１０とテールフレーム１１とを具備し、両フレ
ーム１０，１１間が複数の中間ジャッキ１２で連結され
ている。中間ジャッキ１２の連結構造については後述す
る。

【０００７】両フレーム１０，１１は複数の縦柱材の交
差方向に向けて複数の横補強材を一体に接合した枠体の
間に複数の切梁を配設して構成されている。テールフレ
ーム１１は前後に切梁１１ａ，１１ｂを設けて、切梁１
１ａ，１１ｂ間に埋設物Ａの吊込空間を確保している。
図中１１ｃはテールフレーム１１に設けた土留板で、土
留板１１ｃを埋設物Ａの周面に当接して図示しない埋戻
土が埋設物Ａの吊込空間内に進入するのを防止できるよ
うになっている。又、掘進中におけるテールフレーム１
１の沈降を抑止するためテールフレーム１１の前部に延
設した水平梁１３がフロントフレーム１０の後部に延設
した支持梁１４に載置されている。

【０００８】フロントフレーム１０及びテールフレーム
１１は夫々一体成形物で構成され、又は水平の接合部を
有する上下２分割体で構成され、現場でボルト止め又は
溶接により一体に組み立てられる。各フレーム１０，１
１の両側に複数のフロントメッセル１５及びテールメッ
セル１６が摺動自在に配列され、各フロントメッセル１
５とテールメッセル１６の間がピンで連結してある。フ
ロントフレーム１０と各フロントメッセル１５間が圧入
ジャッキ１７で夫々連結されている。個々の圧入ジャッ
キ１７の伸長操作によりフロントメッセル１５及びテー
ルメッセル１６が開削方向へ掘進し、全ての圧入ジャッ
キ１７の収縮操作によりフロントフレーム１０を、また
中間ジャッキ１２の収縮操作でテールフレーム１１を夫
々掘進方向へ引き寄せできるようになっている。またフ
ロントフレーム１０の底部にはボトムジャッキ１８を介
してボトムメッセル１９が摺動自在に配備されている。
さらにテールフレーム１１の底部にはそり体２０が配備
されている。尚、２１はこれらの各ジャッキ１２，１
７，１８の油圧を制御するための制御ユニットで、フロ
ントフレーム１０側に搭載されている。

【０００９】＜ロ＞中間ジャッキの取着構造中間ジャッキ１２，１２は方向変換用のシリンダで、フ
ロントフレーム１０とテールフレーム１１の間に掘進方
向に向けてハ字形に配設される。即ち、中間ジャッキ１
２，１２のメッセルシールド機前部側の対向距離が、メ
ッセルシールド機の後部側の対向距離より狭くなるよう
に配設されている。これは中間ジャッキ１２に水平の分
力を発生させて効率的にテールフレーム１１を引き寄せ
るためである。

【００１０】又、各中間ジャッキ１２の途中が自在連結
具２２を介し全方向の旋回を許容する状態でフロントフ
レーム１０に取着されていると共に、各中間ジャッキ１
２の先端がテールフレーム１１に連結されている。中間
ジャッキ１２の途中を支持するのは、中間ジャッキ１２
のストロークを長く取りながら、その一方で両フレーム
１０，１１の間隔を小さく設定してマシン全長が長くな
るのを避けるためである。

【００１１】図３，４を基に自在連結具２２について説
明すると、フロントフレーム１０に相対向して一対の水
平ブラケット２３，２３がボルト又は溶接により固着さ
れている。外枠２５の上下面に夫々鉛直支軸２６，２６
が突設され、両水平ブラケット２３，２３の孔２４，２
４に貫挿して、外枠２５が鉛直支軸２６，２６を中心に
横方向に旋回するようになっている。中間ジャッキ１２
のシリンダ部１２ａの途中に内枠２７が取り付けられ、
内枠２７の左右の側面に突設した水平支軸２８，２８が
前記外枠２５の孔２９，２９に貫挿していて、内枠２７
（中間ジャッキ１２）が外枠２５に対して水平支軸２
８，２８を中心に縦方向に旋回するようになっている。
即ち、中間ジャッキ１２が鉛直支軸２６，２６と水平支
軸２８，２８を中心に全方向の旋回を許容して支持され
ている。尚、水平支軸２８，２８は中間ジャッキ１２の
シリンダ部１２ａに直接突設しても良い。

【００１２】又、中間ジャッキ１２を構成するロッド部
１２ｂの先端は、テールフレーム１１に設けた水平ブラ
ケット３０，３０間に位置し、水平ブラケット３０とロ
ッド部１２ｂの先端に設けられた各孔１２ｃ，３１に連
結ピン３２が貫挿して全方向の変動を許容するように連
結されている。図示した構造について説明すると、連結
ピン３２とロッド部１２ｂの孔１２ｃの間に球面軸受３
３を介装した例を示す。尚、図３，４中符号３４は連
結ピン３２の首部に嵌装して脱落を規制する止板であ
る。

【００１３】

【作用】つぎにメッセルシールド機の掘進方法について
説明する。

【００１４】＜イ＞直進時図１，２はメッセルシールド機の直進時を示す。掘進方
向に向けてハ字形に配設した左右の中間ジャッキ１２、
１２は、同一ストローク（最収縮状態）に設定してお
く。そして各ジャッキ１７、１８を伸長させて各メッセ
ル１５，１６，１９を開削側へ掘進させた後、各ジャッ
キ１７、１８の収縮でフロントフレーム１０を前進させ
る。このときフロントフレーム１０の前進量に合わせて
中間ジャッキ１２，１２が同一ストロークだけ伸長す
る。次に中間ジャッキ１２を収縮操作してテールフレー
ム１１をフロントフレーム１０側に引き寄せる。図６を
基にテールフレーム１１の直進時の応力について考察す
ると、各中間ジャッキ１２の収縮力Ｆ，Ｆは、マシン前
方への分力Ｆ₁（推力）とマシン内側へ向けた水平分力
Ｆ₂として生じるが、各中間ジャッキ１２の水平分力Ｆ
₂，Ｆ₂は互いに内向きで等力で互いに打ち消し合うた
め、マシン前方への分力Ｆ₁によりテールフレーム１１
が直進することになる。

【００１５】＜ロ＞方向変換図５は掘進方向に対して左側に方向を変換する際のメッ
セルシールド機の平面図である。フロントメッセル１５
又はボトムメッセルの伸縮操作に当たって、左右のメッ
セルの掘進枚数に差をつけると左右のメッセルの摩擦抵
抗に差を生じることから、フロントフレーム１０は摩擦
抵抗の大きい方へシフトする。このとき、中間ジャッキ
１２は減圧されていて、摩擦抵抗の小さい側（カーブ外
側）の中間ジャッキ１２が伸びながらフロントフレーム
１０の変位を許容する。フロント部の方向変換を完了し
たら、左右の中間ジャッキ１２を収縮操作してテールフ
レーム１１をフロント側に引き寄せる。

【００１６】図７を基に方向変換時の応力について考察
する。中間ジャッキ１２，１２を収縮すると、マシン前
方への分力Ｆ₁とマシン内側へ向けた水平分力Ｆ₂が生
じることや、テールフレーム１１が各マシン前方への分
力Ｆ₁，Ｆ₁により前進することは前述した通りであ
る。

【００１７】ここで中間ジャッキ１２、１２が掘進方向
に向けてハ字形に配設してあることから、各中間ジャッ
キ１２，１２の水平分力Ｆ₂，Ｆ₂がマシン内側へ向け
て発生する。方向変換時はカーブ外側の中間ジャッキ１
２の水平分力Ｆ₂が、カーブ内側の中間ジャッキ１２の
水平分力Ｆ₂に対して常に卓越（外Ｆ₂＞内Ｆ₂）する
ことから、テール部もフロント部に追従して同じ方向に
シフトすることになる。

【００１８】また中間ジャッキ１２のストロークを圧入
ジャッキ１７やボトムジャッキ１８より大きく設定でき
るので、マシンの中折れ角（操舵角）が大きくなって方
向変換時の曲率半径が小さくなる。従来は中間ジャッキ
の両端を各フレームに連結していたため、中間ジャッキ
のストロークを大きくしようとすると、マシンの全長に
影響を与えたが、本発明では中間ジャッキ１２の途中を
支持するので、中間ジャッキ１２のストロークを大きく
してもマシンの全長に影響しない。

【００１９】中間ジャッキ１２、１２をハ字形に配設す
れば、以上の理由からテールフレーム１１のフロントフ
レーム１０に追従させて方向変換を円滑に行える。尚、
フロントフレーム１０の操舵方向側の地盤を予めバック
ホー等で余掘しておくことは従来と同様である。

【００２０】

【発明の実施の形態２】以上は中間ジャッキ１２、１２
をハ字形に配設した場合について説明したが、図８に示
すように中間ジャッキ１２を両フレーム１０，１１と平
行に配設する場合もある。尚、本例では図示しないが中
間ジャッキ１２の途中を既述した自在連結具２２を介し
てフロントフレーム１０に支持されている。本実施の形
態の場合、図８の場合は、各中間ジャッキ１２，１２の
水平分力Ｆ₂，Ｆ₂が共にカーブの内側へ向けて発生す
るが、水平分力（Ｆ₂＋Ｆ₂）の応力が小さいためテー
ル部がフロント部に追従して同じ方向にシフトする機能
は小さい。

【００２１】

【発明の実施の形態３】図９〜図１２はフロントメッセ
ル１５とテールメッセル１６の連結部を特にメッセル貫
通方向の折れ角度（自由度）を大きくした他の実施の形
態を示す。尚、本実施の形態の説明に際し、前記した実
施の形態１と同一の部位は同一の符号を付して説明を省
略する。

【００２２】図９はテールメッセル１６に延設した連結
板３５の両面に突出する球部３６を設けた例を示す。球
部３６はフロントメッセル１５の端部に相対向して設け
た連結ブラケット３７，３７間に内挿可能な球で、その
軸心に中心から外側へ向けて孔径が徐々に大きく変化す
る拡径孔３９が形成され、連結ピン３８との変位を許容
できるようになっている。要は球部３６が連結ブラケッ
ト３７，３７に対して略点接触の関係で軸支されていれ
ばよい。尚、図９では別部材として予め製作した球部３
６を溶接して連結板３５に一体に設けた場合を示すが、
連結板３５自体を球部３６を一体成形してもよいことは
勿論である。本実施の形態にあっては、球部３６を取り
外し可能な連結板３５に設けたので、球部３６が欠落又
は摩滅したときの対応が容易である。

【００２３】図１０は球部３６を連結ブラケット３７，
３７の対向面側に夫々設け、半球状の球部３６，３６の
突端で連結板３５を挟持する他の形態を示す。本実施の
形態は、連結板３５のおれを許容するため、ピン孔３９
の内面を球状に加工するか、又はピン孔３９の角部を面
取りしておけばよい。

【００２４】図１１は連結板３５と連結ピン３８の連結
部間に球面軸受４０を介挿した他の実施の形態を示す。
球面軸受４０は球状の外周面を有する内筒４１と、内筒
４１の外周面に対応する凹面を有する外筒４２とからな
り、外筒４２を直接又は連結部材４３を介して連結板３
５に固着されている。

【００２５】図１２は連結板３５を連結ピン３８と直交
する鉛直支軸４４で回動自在に連結した他の実施の形態
を示す。連結板３５の基端がテールメッセル１６に設け
たブラケット４５，４５（図面では一方を省略）間に位
置し、これらの重合部に鉛直支軸４４が貫挿している。
本実施の形態にあっては連結板３５とブラケット４５，
４５間の鉛直支軸４４を中心に両メッセル１５，１６が
メッセル貫通方向に折れることになる。又両メッセル１
５，１６は、連結板３５と連結ブラケット３７の間を連
結する連結ピン３８を中心として縦方向に回動すること
も既述した実施の形態と同様である。

【００２６】尚、図９〜図１２において符号４６はフロ
ントメッセル１５に延設した薄い鉄板製の被覆板で、両
メッセル１５，１６の連結部間に土砂が進入するのを阻
止するために機能する。又、被覆板４６はテールメッセ
ル１６の折れに追従して折れ曲るだけの可撓性を有して
いる。

【００２７】図１４に示す従来のメッセルｄ，ｅの連結
構造にあっては、両メッセルｄ，ｅの連結部のメッセル
貫通方向の折れ角度が小さいために、マシンの曲率半径
が最小で約８０ｍが限界とされていた。これに対して本
発明では図９〜図１２に説明した連結構造を採用するこ
とで、両メッセル１５，１６間の折れ角度を大きく確保
できるから、従来より小さな曲率半径で方向変換を行え
る利点がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。＜イ＞中間ジャッキの途中をフレームに支持させるの
で、中間ジャッキの全長を長くしてもフロントフレーム
とテールフレームの間隔を広く設計しなくてよい。そ
のため、ストロークの長い中間ジャッキを採用してもメ
ッセルシールド機は大型化せず、しかも曲率半径が小さ
く、かつ大きな角度で操舵できるメッセルシールド機が
得られる。＜ロ＞フロントフレームとテールフレーム間に中間ジ
ャッキを掘進方向に向けてハ字形に配置したことで、カ
ーブ外側の中間ジャッキの水平分力がカーブ内側の水平
分力より大きくなる。そのため、曲り施工においてテー
ル部がフロント部の曲る方向に追従して円滑な曲り施工
をすることができる。＜ハ＞中間ジャッキとフレームの間に、縦横方向の支
軸を具備する自在連結具を介在した。そのため、方向変
換時に中間ジャッキの取着部に過大な応力が集中せず、
中間ジャッキやその取着部が破損したり損傷するのを効
果的に防止できる。＜ニ＞前後のメッセル間を縦横方向の回動を許容させ
て連結したので、前後のメッセルの連結部に応力が集中
するのを回避できると共に、メッセルシールド機の曲率
半径が小さくなって小回り性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】メッセルシールド機の平面図

【図２】その縦断面図

【図３】一部を破断した中間ジャッキの取着部の側面
図

【図４】中間ジャッキの取着構造を説明するための斜
視図

【図５】方向変換時におけるメッセルシールド機の平
面図

【図６】直進時におけるマシンの応力図

【図７】方向変換時におけるマシンの応力図

【図８】中間ジャッキをマシンと平行に配設したメッ
セルシールド機の方向変換時における応力図

【図９】本発明の実施の形態２に係る説明図で、フロ
ントメッセルとテールメッセルの連結部の横断面図

【図１０】連結ブラケット側に球部を設けた他の連結
構造を示す、両メッセルの連結部の横断面図

【図１１】両メッセルの連結部に球面軸受けを介挿し
た他の連結構造を示す、両メッセルの連結部の横断面図

【図１２】連結板を回動自在に軸支した他の連結構造
を示す、両メッセルの連結部の横断面図

【図１３】本発明が前提とするメッセルシールド機の
平面図

【図１４】本発明が前提とするメッセル連結部の横断
面図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フロントフレームとテールフレーム間
が中間ジャッキで連結され、両フレームの側部に複数の
メッセルが摺動自在に配置されていると共に、各メッセ
ルとフレーム間に圧入ジャッキを配設したメッセルシー
ルド機において、中間ジャッキの途中をフレームに取
着したことを特徴とする、メッセルシールド機。
【請求項２】請求項１において、前記フロントフ
レームとテールフレーム間に、テールフレームに内向き
の水平分力が発生するように掘進方向に向けてハ字状に
中間ジャッキを配置したことを特徴とする、メッセルシ
ールド機。
【請求項３】請求項１において、前記フロントフレ
ームとテールフレーム間に、テールフレームに内向きの
水平分力が発生するように中間ジャッキをマシンと平行
に配置したことを特徴とする、メッセルシールド機。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかにおい
て、中間ジャッキとフレームの間に、縦横方向の支軸を
具備する自在連結具を介在して中間ジャッキを全方向の
旋回を許容させて取着したことを特徴とする、メッセル
シールド機。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかにおい
て、縦横方向の回動を許容させて前後のメッセル間を連
結したことを特徴とする、メッセルシールド機。
【請求項６】請求項５において、前後のメッセル間
に連結ピンを貫挿して連結する連結ブラケットと連結板
の対向面間に球部を介挿して、縦横方向の回動を許容さ
せて前後のメッセル間を連結したことを特徴とする、メ
ッセルシールド機。
【請求項７】請求項５において、前後のメッセルの
一方に設けた連結ブラケット間に他方のメッセルに延設
した連結板を介挿し、連結ピンを貫挿して連結すると共
に、連結板の基端を連結ピンと直交する鉛直支軸で軸支
して、縦横方向の回動を許容させて前後のメッセル間を
連結したことを特徴とする、メッセルシールド機。