JPH11117680A - シールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センターシャフトを支持する構成部品が多
く、組立作業や解体作業に時間と労力を要し、また、稼
動後の駆動部を再使用するための解体作業や搬出作業、
あるいは整備等の作業に多くの時間と労力と費用を要し
ている。 【解決手段】 カッターディスク２を駆動するセンター
シャフト３を歯付複合円筒軸受Ｇのみで支持し、この歯
付複合円筒軸受Ｇの歯部を駆動機１３で駆動するように
してセンターシャフト３の長さを短くし、軽量化や構造
の簡略化によって分解・組立に要する時間や労力を軽減
している。また、ケーシング５を略小判形に形成するこ
とにより、駆動部Ｈをシールド機Ｍの後方へ一体的に取
り出すこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、トン
ネルを掘削するセンター支持方式のシールド機に関し、
詳しくは駆動部の組立や分解が容易なシールド機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シールド径や掘削土質等に応
じてセンター支持方式や外周支持方式等のカッターディ
スク支持方式が選択されているが、比較的小径のシール
ド機においてはセンター支持方式が選択されているケー
スが多い。

【０００３】図９はこのようなセンター支持方式のカッ
ター駆動部を示す断面図であり、図示するように、シー
ルド本体５１の前部にカッターディスク５２が設けら
れ、このカッターディスク５２で掘削されてチャンバー
５３内に取り込まれた土砂を排出するスクリューコンベ
ア５４がシールド本体５１の下部に設けられている。こ
のカッターディスク５２を支持するとともに旋回させる
センターシャフト５５がシールド機５０の軸心に設けら
れ、このセンターシャフト５５は大歯車５６と噛合する
駆動歯車５７が設けられた駆動機５８によって駆動され
ている。

【０００４】また、このセンターシャフト５５は、シー
ルド本体５１の隔壁５９に設けられた前部リティナー６
０内の自動調心コロ軸受６１と、後部リティナー６２内
の自動調心コロ軸受６１およびスラスト自動調心コロ軸
受６３とによって支持されており、自動調心コロ軸受６
１によってラジアル荷重が、スラスト自動調心コロ軸受
６３によってスラスト荷重が支持されている。これら自
動調心コロ軸受６１とスラスト自動調心コロ軸受６３
は、ナット等の金具によってセンターシャフト５５の所
定位置に固定されている。

【０００５】この前部リティナー６０にはシールカバー
６４が設けられ、このシールカバー６４とセンターシャ
フト５５との間に設けられた土砂シール６５によってチ
ャンバー５３内の土砂が自動調心コロ軸受６１部に浸入
するのが防止されている。６６はロータリージョイント
である。

【０００６】なお、この種の構成を採用するシールド機
としては、特公平２−２４９９８号や特公平４−５７８
４０号公報記載の発明がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ールド機５０の構成では、カッターディスク５２に回転
力を伝えるセンターシャフト５５の軸方向に、大歯車５
６を１個と自動調心コロ軸受６１を２個とスラスト自動
コロ軸受６３を１個設けるとともに、それぞれを装着す
るナットや土砂シール６５等の多くの種類の部品を配置
する必要があるため、センターシャフト５５が長くな
り、重量増加を招いてしまう。

【０００８】また、前記軸受６１，６３を内設するため
のケーシングとしても、前部リティナー６０および後部
リティナー６２を取着するため、前後寸法が長くなって
しまうとともに、大歯車５６の外径に基づき外形も大き
くなってしまう。

【０００９】このため、精密加工部の多い部品の嵌着作
業で多くの組立作業工数を必要とするし、部品の解体作
業でも多くの工数を必要とする。

【００１０】一方、このようなシールド機５０にあって
は、駆動部を再使用（リサイクル）する場合があるが、
この駆動部をシールド本体５１から解体するためには複
数の軸受６１，６３等の多くの部品を長くて重いセンタ
ーシャフト５５から分解しなければならず、時間と労力
を要する作業となる。しかも、この駆動部をシールド機
から取り出して地上へ出さざるを得ない場合があり、こ
の場合にも長くて重く外径の大きい駆動部を地下トンネ
ル内から搬出するために多くの時間や費用、あるいは労
力が必要となる。

【００１１】また、このようにして搬出した駆動部は多
くの精密部品で構成されているため、再使用するための
整備等の作業に多くの手数が掛かるので整備費も増加
し、全体の製作費が高くなってしまう。

【００１２】さらにまた、比較的小径のシールド機にあ
っては、構成部品の大きさや重量によって各構成部品を
工事現場へ搬送して現地で組立てる要望もあり、このよ
うな場合には、各構成部品を搬送可能な大きさ（道路運
送車両法等の法規によって決まる）にする必要がある
が、前記駆動部では長くて重いセンターシャフトや歯
車，軸受等の精密加工部品が多いため現地での組立てが
困難である。そのため、駆動部全体を一体的に輸送しな
ければならず、現地搬入の荷姿をまとめるために多くの
時間と多額の費用を要している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、カッターディスク
を駆動するセンターシャフトを歯付複合円筒軸受のみで
支持し、この歯付複合円筒軸受の回転部材に形成した歯
部を駆動機で駆動するようにしている。

【００１４】これにより、センターシャフトの長さを短
くして軽量化し、駆動部の構造を簡略化することにより
分解・組立に要する時間や労力を軽減することができ
る。

【００１５】また、ケーシングを横長の異形状に形成す
ることにより、駆動部を、その取り外した開口部からシ
ールド機の後方へ搬出することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、センター
シャフトを支持する回転部材とシールド本体側に固定す
る固定部材とを具備した歯付複合円筒軸受を設けてセン
ターシャフトをこの歯付複合円筒軸受のみで支持し、こ
の歯付複合円筒軸受を内設するケーシングをシールド本
体側に設けるとともに、歯付複合円筒軸受の回転部材に
形成した歯部を駆動する駆動機を設けている。これによ
りカッターディスクを支持するセンターシャフト支持構
成を歯付複合円筒軸受のみで支持するように簡略化して
組立工数の削減を図るとともに、駆動部をコンパクト化
して搬送の容易化を図っている。

【００１７】前記ケーシングの前面にセンターシャフト
との間の土砂シールを具備したシール部材を設け、この
シール部材をケーシングと一体的に取り外し可能に構成
すれば、コンパクト化した駆動部を１ユニットとして形
成することができる。

【００１８】また、ケーシングの前面形状を上下方向が
小さい異形状に形成し、このケーシングを取着する異形
状の開口部を隔壁に設ければ、ケーシングの上下空間を
利用して隔壁に土砂搬出手段やマンホール等を容易に設
けることができる。このケーシングの前面形状とは、シ
ールド機軸芯と直交する面の形状であり、ケーシングを
シールド本体側に取着するための外形でもある。具体的
には、シールド本体側に取着するためのフランジ形状が
ある。また、異形状とは小判形状や横長長円形状、横長
矩形状等を含み、上下方向寸法が幅方向寸法よりも小さ
い異形状であればよい。

【００１９】さらに、隔壁に設ける開口部の大きさを、
ケーシングの上下方向が通過可能な幅寸法と、このケー
シングにセンターシャフトを組み込んだセンターシャフ
ト軸方向長さが通過可能な高さ寸法の異形状に形成すれ
ば、ケーシングを取り外した開口部からケーシングをシ
ールド機後方へと搬出することができる。

【００２０】また、センターシャフトに、歯付複合円筒
軸受の回転部材と固定するブラケットを設け、このブラ
ケットを隔壁とほぼ同一面上に配設すれば、ブラケット
を取着する歯付複合円筒軸受をシールド本体側に内設で
きる大きさのケーシングを設ければよいので、効果的な
駆動部のコンパクト化を図ることができる。

【００２１】その上、ケーシング後面の両側部に駆動機
を配設すれば、ケーシング上下の機内側に作業空間や機
器配置スペースを確保することができる。

【００２２】

【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はこの出願に係る発明の一実
施例を示すシールド機を半断面した正面図であり、図２
のＡ−Ａ矢視とＢ−Ｂ断面を示している。図２は図１の
Ｃ−Ｃ断面図、図３は図１に示す歯付複合円筒軸受の拡
大断面図、図４は図１に示すシールド機の駆動部のみを
示す図面であり、左が正面図、右が背面図である。図５
は図４に示す駆動部の縦断面図である。図６は図１に示
すシールド機から駆動部を取り外した状態を示す図面で
あり、(a) は正面図、(b) は(a) のＤ−Ｄ断面図であ
る。

【００２３】図示するように、シールド本体１の前部に
設けられたカッターディスク２は、センター支持方式の
センターシャフト３の前部に形成されたボス部３ａによ
って支持されており、このセンターシャフト３は、シー
ルド本体１の隔壁４に固定されたケーシング５に歯付複
合円筒軸受Ｇを介して支持されている。

【００２４】この歯付複合円筒軸受Ｇは、図３に示すよ
うに、外周に歯部６ａが形成された回転部材６と、この
回転部材６を支持する固定部材７とから構成されてお
り、回転部材６の内周に形成された突出部６ｂと固定部
材７の凹部７ａとの間に設けられた複数のコロによって
回転部材６が固定部材７の外周で回転自在に支持されて
いる。このコロは、センターシャフト３のブラケット３
ｂ側から作用するスラスト荷重を受けるスラストコロ８
とケーシング５側から作用するスラスト荷重を受けるス
ラストコロ９と、ラジアル荷重を受けるラジアルコロ１
０とから構成されている。これらのスラストコロ８，
９、ラジアルコロ１０はそれぞれリティナー８ａ，９
ａ，１０ａによって円周上の所定位置に保持されてい
る。なお、固定部材７は、組立上、前後２分割で形成さ
れている。また、この実施例の歯付複合円筒軸受Ｇは、
高負荷容量の外歯付３列複合円筒コロ軸受を例に説明し
ているが、内歯付複合円筒軸受であってもよい。

【００２５】そして、この歯付複合円筒軸受Ｇの回転部
材６とブラケット３ｂとがボルト１１によって固定さ
れ、固定部材７と隔壁４に設けられたケーシング５とが
ボルト１２によって固定されている。

【００２６】この実施例では歯付複合円筒軸受Ｇの外周
側に歯部６ａが形成されているため、この歯付複合円筒
軸受Ｇの外側に駆動機１３が設けられており（図２参
照）、この駆動機１３の出力軸に装着したピニオン１４
によって歯付複合円筒軸受Ｇの歯部６ａが駆動されてい
る。

【００２７】また、ケーシング５の前面形状は、この実
施例では、そのケーシング上下がほぼ平行に切除された
横長の略小判形（異形状）に形成されており、その左右
円弧部の後面に駆動機１３が配設されている。このケー
シング５の上下寸法は、ケーシング５内に設けられた歯
付複合円筒軸受Ｇの回転に支障のない大きさで形成さ
れ、ケーシング５の前後寸法も、歯付複合円筒軸受Ｇと
これの前部に取着したセンターシャフト３のブラケット
３ｂとが支障なく回転できる大きさに形成されている。
このケーシング５の前端にはフランジ５ａが形成されて
おり、このフランジ５ａには複数の取付孔５ｂが設けら
れている。１５は、センターシャフト３後部の中心部に
連結されるロータリージョイントである。

【００２８】一方、隔壁４にはケーシング５を取着する
ための開口部４ａが設けられており（図６参照）、この
開口部４ａの周囲にはケーシング５を取着するための取
付孔４ｂ（好ましくは、貫通しないネジ穴）が設けられ
ている。この取付孔４ｂと前記ケーシング５の取付孔５
ｂがボルト（図示略）で固定される。この隔壁４に設け
る開口部４ａの大きさを、ケーシング５にセンターシャ
フト３を組み込んだ駆動部Ｈの幅方向が通過可能な幅寸
法と、高さ方向が通過可能な高さ寸法で形成すれば、隔
壁４から取り外した駆動部Ｈをこの開口部４ａからシー
ルド機Ｍの後方へと搬出することができる。

【００２９】上記ケーシング５のフランジ５ａ前面とセ
ンターシャフト３との間には、センターシャフト３の外
周に接してケーシング５内へ土砂が浸入しないように土
砂シール１６が設けられており、この土砂シール１６
は、シールカバー１７によってケーシング５に取着され
ている。これら土砂シール１６とシールカバー１７によ
ってシール部材が構成されている。このシールカバー１
７は取付孔１７ａがボルト（図示略）によってケーシン
グ５に固定されており、これによってセンターシャフト
３が取り付けられたケーシング５とともに隔壁４から一
体的に取り外し可能な１ユニットの駆動部Ｈが形成され
ている。

【００３０】また、この実施例では、センターシャフト
３に設けたブラケット３ｂを隔壁４とほぼ同一面上に配
設しているため、上記センターシャフト３の長さが、後
部に設けられた歯付複合円筒軸受Ｇの軸方向長さと、そ
の前部に設けられた土砂シール１６の軸方向長さと、カ
ッターディスク２を取着するボス部３ａの軸方向長さと
チャンバーＪの間隔を加えた長さでよいため、従来に比
して大幅に短くすることができる。しかも、ケーシング
５の機内側への突出量も抑えることができる。

【００３１】さらに、図２および図６に示すように、上
記隔壁４には、略小判形に形成されたケーシング５の上
下の空間を利用して、カッターディスク２で掘削してチ
ャンバーＪ内に取り込まれた土砂を排出するスクリュー
コンベア１８が所定角度で下部に設けられ、チャンバー
Ｊ内と連通するマンホール１９が上部に設けられてい
る。この隔壁４の上下の空間には駆動機１３がないた
め、広い作業空間もしくは機器設置スペースを確保する
ことができる。２０は中折れジャッキであり、この実施
例では中折れ可能なシールド機Ｍを示している。２１は
シールドジャッキである。

【００３２】以上のように構成されたシールド機Ｍによ
れば、以下のようにしてカッターディスク２を駆動する
とともに、掘削反力を支持することができる。

【００３３】すなわち、駆動機１３の出力軸に装着した
ピニオン１４によって歯付複合円筒軸受Ｇの歯部６ａを
駆動すれば、この歯部６ａが形成された回転部材６が回
転してブラケット３ｂとともにセンターシャフト３が駆
動されてカッターディスク２を旋回させる。そして、カ
ッターディスク２からの掘削反力は、センターシャフト
３からブラケット３ｂを介して歯付複合円筒軸受Ｇの回
転部材６へと伝達され、スラストコロ８から固定部材７
とケーシング５を介して隔壁４へと伝達される。

【００３４】したがって、カッターディスク２を駆動す
るとともに、カッターディスク２からの掘削反力をシー
ルド本体１と一体的に形成された隔壁４によって確実に
支持することができる。

【００３５】しかも、このシールド機Ｍは、駆動部Ｈの
コンパクト化を図るとともに、精密加工部の削減や組立
作業工数の削減を図っているので、駆動部Ｈの搬送や現
地組立、あるいは分解作業を容易に行うことが可能とな
る。

【００３６】一方、このような駆動部Ｈをシールド機Ｍ
から取り外して搬出する場合、カッターディスク２をセ
ンターシャフト３から取り外し、ケーシング５を隔壁４
に固定しているボルト（図示略）を取り外すことによ
り、駆動部Ｈを１ユニットとして前方へ取り外すことが
できる。この時、ケーシング５の後部に装着された駆動
機１３とロータリージョイント１５を取り外すと、図７
の側面図に示すように、前後および上下の寸法が小さい
駆動部Ｈとなるので、重量軽減を図って組立および解体
作業時の取り扱いが容易になり、運搬も容易に可能とな
る。

【００３７】このようにして取り外した駆動部Ｈは、図
８に示すように、隔壁４の前方で所定方向に回転させて
ケーシング５の略平行な短い２面をシールド機Ｍの幅方
向に向けることにより、ケーシング５の両側端が隔壁４
に形成された開口部４ａを通過可能な状態となるため、
ケーシング５にセンターシャフト３を組み込んだ状態の
ままの駆動部Ｈを開口部４ａからシールド機Ｍの後方へ
移送することもできる。つまり、駆動部Ｈの外形が隔壁
４の開口部４ａ周囲と干渉することなく一体のまま通過
させることが可能である。したがって、稼動後の駆動部
Ｈのシールド機Ｍからの取り外し、および地下トンネル
からの搬出作業を容易に行える。図８に示す例では、駆
動部Ｈの前部を上方に向けた状態で隔壁４の中央小判形
開口部４ａ内を通過させる状態を示している。

【００３８】このようにして搬出された駆動部Ｈは、セ
ンターシャフト３や歯付複合円筒軸受Ｇ等の主要構成部
材を組み込んだ状態のまま再利用することが可能である
ため、駆動部Ｈの再使用（リサイクル）に容易に対応す
ることができる。

【００３９】このように、この出願に係る発明ではスラ
スト荷重とラジアル荷重を受ける軸受を歯付複合円筒軸
受Ｇの１個に集約しているため、組立、解体作業、ある
いは搬送作業を容易に行うことが可能となる。

【００４０】さらにまた、上述したように、ケーシング
５を上下方向が切除された略小判形（異形状）とするこ
とにより、シールド機Ｍの大きさによっては幅寸法を道
路輸送制限以内にすることができ、しかも、センターシ
ャフト３を歯付複合円筒軸受Ｇのみで支持することによ
り高さおよび重量も道路輸送制限以内にすることができ
るので、駆動部Ｈを組立てた状態で現地へ搬入して現地
で組立てることも容易に可能となり、この点からも費用
や作業工数の削減が可能となる。このことは、稼動後の
駆動部Ｈを一体的に取り外して道路輸送することも可能
であり、取り外した駆動部Ｈの再使用（リサイクル）時
も費用削減等が可能となる。

【００４１】なお、上述した実施例では泥土圧式シール
ド機を例に説明しているが、この出願に係る発明はシー
ルド機の形式に限定されるものではなく、泥水式シール
ド機の場合には、隔壁４の下部空間に送排泥管やアジテ
ータ等が設置される。

【００４２】また、上述した実施例では略小判形の異形
状を例に説明したが、隔壁４から取り外した駆動部Ｈの
短い方向が通過可能な横長の異形状であれば、他の形状
であっても同様の作用効果を奏することができ、異形状
は略小判形に限定されるものではない。

【００４３】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００４４】歯付複合円筒軸受のみでセンターシャフト
を支持することにより、センターシャフト支持構成を簡
略化して加工・組立工数の削減を図るとともに、駆動部
をコンパクト化して搬送の容易化を図ることができるの
で、組立や解体作業、あるいは搬送作業に要する労力や
時間、あるいは費用を大幅に削減することが可能とな
る。

【００４５】また、ケーシングの前面に設けるシール部
材をケーシングに固定して一体的に取り外し可能に構成
すれば、コンパクト化した駆動部を１ユニットとして取
り外し、あるいは搬送することができ、駆動部の搬送や
再使用が容易に可能となる。

【００４６】さらに、ケーシングの前面形状を上下方向
が小さい異形状に形成し、このケーシングを取着する異
形状の開口部を隔壁に設ければ、ケーシングの上下空間
を利用して隔壁に土砂搬出手段やマンホール等を容易に
設けることができ、狭隘なシールド本体内のスペースを
有効に利用することが可能となる。

【００４７】この隔壁に設ける開口部の大きさを、ケー
シングの上下方向が通過可能な幅寸法と、このケーシン
グにセンターシャフトを組み込んだセンターシャフト軸
方向長さが通過可能な高さ寸法の異形状に形成すれば、
ケーシングを取り外した開口部からシールド機後方へ駆
動部を一体的に搬出することができ、解体・搬出作業に
要する労力や時間を大幅に削減することが可能となる。

【００４８】また、センターシャフトのブラケットを隔
壁とほぼ同一面上に配設すれば、ケーシングをコンパク
ト化して駆動部のコンパクト化を図ることが可能とな
る。

【００４９】その上、ケーシング後面の両側部に駆動機
を配設すれば、ケーシング上下の機内側に作業空間を確
保することができ、狭隘なシールド機内を有効に利用す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明の一実施例を示すシールド
機を半断面した正面図であり、図２のＡ−Ａ矢視とＢ−
Ｂ断面を示している。

【図２】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【図３】図１に示す歯付複合円筒軸受の拡大断面図であ
る。

【図４】図１に示すシールド機の駆動部のみを示す図面
であり、左が正面図、右が背面図である。

【図５】図４に示す駆動部の縦断面図である。

【図６】図１に示すシールド機から駆動部を取り外した
状態を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は(a) のＤ
−Ｄ断面図である。

【図７】図１に示すシールド機から取り外した駆動部の
駆動機取り外し状態を示す側面図である。

【図８】図６に示すシールド機から図７に示す駆動部を
取り外す状態を示す図面図である。

【図９】従来のシールド機を示す半断面した側断面図で
ある。

【符号の説明】

１…シールド本体 ２…カッターディスク ３…センターシャフト ３ａ…ボス部 ３ｂ…ブラケット ４…隔壁 ４ａ…開口部 ４ｂ…取付孔 ５…ケーシング ５ａ…フランジ ５ｂ…取付孔 ６…回転部材 ６ａ…歯部 ６ｂ…突出部 ７…固定部材 ７ａ…凹部 ８…スラストコロ ８ａ…リティナー ９…スラストコロ ９ａ…リティナー １０…ラジアルコロ １０ａ…リティナー １１…ボルト １２…ボルト １３…駆動機 １４…ピニオン １５…ロータリージョイント １６…土砂シール １７…シールカバー １８…スクリューコンベア １９…マンホール Ｊ…チャンバー Ｋ…シール部材 Ｇ…歯付複合円筒軸受 Ｈ…駆動部 Ｍ…シールド機

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体の前部に設けたカッターデ
   ィスクを駆動するセンターシャフトをシールド機軸心に
   設けたセンター支持方式のシールド機において、 前記センターシャフトを支持する回転部材と前記シール
   ド本体側に固定する固定部材とを具備した歯付複合円筒
   軸受を設けてセンターシャフトを該歯付複合円筒軸受の
   みで支持し、該歯付複合円筒軸受を内設するケーシング
   をシールド本体側に設けるとともに、該歯付複合円筒軸
   受の回転部材に形成した歯部を駆動する駆動機を設けた
   ことを特徴とするシールド機。
2. 【請求項２】 ケーシングの前面にセンターシャフトと
   の間の土砂シールを具備したシール部材を設け、該シー
   ル部材をケーシングと一体的に取り外し可能に構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のシールド機。
3. 【請求項３】 ケーシングの前面形状を上下方向が短い
   異形状に形成し、該ケーシングを取着する異形状の開口
   部を隔壁に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のシールド機。
4. 【請求項４】 隔壁に設ける開口部の大きさを、ケーシ
   ングの上下方向が通過可能な幅寸法と、該ケーシングに
   センターシャフトを組み込んだセンターシャフト軸方向
   長さが通過可能な高さ寸法の異形状に形成したことを特
   徴とする請求項３記載のシールド機。
5. 【請求項５】 センターシャフトに、歯付複合円筒軸受
   の回転部材と固定するブラケットを設け、該ブラケット
   を隔壁とほぼ同一面上に配設したことを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか１項に記載のシールド機。
6. 【請求項６】 ケーシング後面の両側部に駆動機を配設
   したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
   載のシールド機。