JPS592231Y2 - トンネル掘削機における軸継手装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鉄道線路下に横断トンネルを掘削する為のトン
ネル掘削機における軸継手装置、詳しくは駆動装置の出
力軸とカッター駆動軸及びスクリュー軸との軸継手装置
に関する。

この種のトンネル掘削機は推進装置による推進される筒
体の先端内部に回転可能に設けた掘削カッターが、筒体
内に設けたカッター軸を介して前記推進装置に取付けた
駆動装置により回転され、この掘削カッターで掘削され
る土を駆動装置により回転されるスクリュー軸により筒
体を通して後方に搬送し、筒体とカッター軸とスクリュ
ー軸とを継ぎ足してトンネルの掘削を推進出来るもので
あり、安全迅速な操作上の段取りが要請されている。

従来のトンネル掘削機における駆動装置（減速機）の出
力軸とカッター軸との連結及び駆動装置の出力軸とスク
リュー軸との連結はメス、オスのプラインや角落し或い
はキーなどにより直接差込み式に行われていた。

従って、カッター駆動軸及びスクリュー軸を継ぎ足しす
る際に、駆動装置の出力軸とカッター軸及びスクリュー
軸のスプライン等の目合せをなし難く、目合せが出来て
いないままで出力軸を差込むべき推進しようとすると、
出力軸の端面がカッター軸の端面及びスクリュー軸の端
面を押圧することになり軸端部や関連機器を破損させる
虞れがあった。

このような破損を起さない為には最初は出力軸の端面を
カッター軸及びスクリュー軸の端面に小さな圧力で押付
けた状態で出力軸を少しく回転させる。

すると、これら軸の差込み位置が合致して僅かな差込み
状態となるので、次いで出力軸をカッター軸及びスクリ
ュー軸に完全に押込むという二段操作を必要とする面倒
な継ぎ足し作業を人手により行わねばならながった。

本考案は出力軸にスリーブを取付け、このスリーブをば
ねの弾発力を利用して軸方向に移動させてカッター軸及
びスクリュー軸との差込み連結を簡単に行うことが出来
るトンネル掘削機における軸継手装置を提供するもので
あり、その要旨とする所は推進装置により推進される筒
体の先端内部に回転可能に設けた掘削カッターが、筒体
内に設けたカッター軸を介して前記推進装置に取付けた
駆動装置により回転されるように設け、この掘削カッタ
ーで掘削される土を筒体を通して後方へ搬送出来るよう
に、前記カッター軸の外側に駆動装置により回転される
スクリュー軸を設け、筒体とカッター軸とスクリュー軸
とを継ぎ足してトンネルの掘削を推進出来るトンネル掘
削機において、上記駆動装置の内側出力軸をスリーブを
介して上記カッター駆動軸に接続する一方、上記駆動装
置の外側出力軸をスリーブを介して上記スクリュー軸と
接続し、且つ各スリーブと上記各軸とはスプライン、キ
ー、角軸、その他軸方向に差込み可能な継手構造に設け
、更にカッター軸と内側駆動軸を連結する為のスリーブ
をカッター軸側へ押付けるばねを取付けると共にスクリ
ュー軸と外側駆動軸とを連結する為のスリーブをスクリ
ュー軸側に押付けるばねを取付けて成ることを特徴とす
ることにある。

以下、本考案のトンネル掘削機における軸継手装置の実
施例を図面を参照して説明する。

先ず、トンネル掘削機の全体構成を概括説明すると、推
進装置１は基台２上を車輪３によって走行可能に載置さ
れ、推進用シリンダー装置４のシリンダー１ｉｆ４Ａを
基台２にボルト等を介して取付け、ピストンロッド４Ｂ
を伸長することによりヘッド部８を矢印５の方向へ推進
するように構成されている。

推進装置１内にはモータ２０とこのモータ２０と接続さ
れた減速装置６から成る駆動装置が取付けられ、この駆
動装置は液圧シリンダー装置７の伸長により推進装置１
の進行方向に移動可能と戊っている。

推進装置゛１の前記ヘッド部８のマンドレル８Ａ内の減
速装置６の出力軸が臨み、ヘッド部８の端面にエレメン
ト部筒体９が張出して取付けられ、更にエレメント部筒
体９の先端に掘削部筒体１０が分解可能に取付けられて
おり、更に掘削部筒体１０内には回転可能にカッター１
１が支承され、このカッター１１がカッター軸１２を介
して前記減速装置６の内側出力軸と連結されている。

従って、減速装置６の内側出力軸を駆動すれば、カッタ
ー軸１２を介してカッター１１が回転され、カッター１
１は掘削部筒体１０内に土砂を取込むように掘削出来る
ように戒っている。

更にカッター軸１２の外側にはスクリュー軸１３が取付
けられており、このスクリュー軸１３は減速装置６の外
側出力軸と連結されている。

従って減速装置６の外側出力軸を駆動すれば、スクリュ
ー軸１３が回転され、スクリュー軸１３はカッター１１
で掘削され、掘削部筒体１０内に取込まれた土砂を更に
エレメント部筒体９内を通して後方へ搬送出来るように
なっている。

スクリュー軸１３の先端はカッター軸１２に軸受（図示
せず）を介して支持されており、方力ツタ−軸１２はス
クリュー軸１３内に適宜間隔に取付けた軸受に支持され
ている。

しかして、トンネルを掘削推進するには推進装置１によ
り筒体１０をトンネル掘削方向に押圧しつつカッター１
１及びスクリュー軸１２を減速装置により回転駆動すれ
ば良い。

次に、カッター軸１２と、カッター軸１２を内在させる
スクリュー軸１３を継ぎ足しする部分の構成について第
２図を参照して説明する。

減速装置６は、前述したようにカッター軸１２と連結す
る為の内側出力軸１４を備え、スクリュー軸１３と連結
する為の外側出力軸１５を備えた二重出力軸構造に形成
されている。

出力軸１４にはオス・スプライン１４Ａが刻設され、こ
れがスリーブ１６の一端に刻設されたメス・スプライン
１６Ａと嵌合され、またスリーブ１６の他端はオス・ス
プライン１６Ｂが刻設され、これがカッター軸１２内に
刻設されたメス・スプライン１２Ａに嵌合され、スリー
ブ１６内の中空部に取付けたばね１７がスリーブ１６を
カッター軸１２に対して完全な差込み状態に押圧してい
る。

出力軸１５の先端側にはオス・スプライン１５Ａが設け
られると共に出力軸１５のオフ・スプライン１５Ａの直
後には小径部１５Ｂがあり、出力軸１５にはスリーブ２
１が軸方向へ摺動し得るよう嵌合されている。

すなわち、スリーブ２１には、出力軸１５のオフ・スプ
ライン１５Ａと噛合うメス・スプライン２１Ａ及び出力
軸１５の小径部１５Ｂに嵌合する内径の小さい部分があ
り、組立を考慮して１円弧状に二分割され、図示してな
いが分割面でボルト等により締結され、スリーブ２１の
段部２１ Ｂは出力軸１５のオス・スプライン１５Ａの
側面に当接している。

またスリーブ２１のフランジ面には、スリーブ１８がボ
ルトにより接続してあり、該スリーブ１８のスリーブ２
１側端部にはメス・スプライン１８Ａが、また反スリー
ブ２１側端部にはオス・スプライン１８Ｂが刻設しであ
る。

スリーブ１８のメス・スプライン１８Ａはスリーブ２１
のメス・スプライン２１ Ａに山と谷が完全に合致して
おり、スリーブ１８もメス・スプライン１８Ａの部分で
出力軸１５のオス・スプライン１５Ａに対し円滑に軸方
向へ摺動し得るようになっている。

さらに、スリーブ１８のオス・スプライン１８Ｂはスク
リュー軸１３内に刻設したメス・スプライン１３Ａに嵌
合され、出力軸１５を取囲んで設けたば゛ね１９がスリ
ーブ１８をスクリュー軸１３に対して完全な差込み状態
に押圧している。

なお、第２図中１６Ｃ，１８Ｃは段部である。

次に、カッター軸１２と、スクリュー軸１３とを継ぎ足
しする過程を説明する。

最初に取付けたエレメント部筒体９はトンネルの掘削推
進に伴って土中にトンネル孔を画成する為の殻体となる
もので、土中に喰込むことになる。

所要長さのトンネルの掘削推進が行われた後は、推進用
シリンダー装置４を駆動停止し、然る後エレメント部筒
体９と推進装置１のヘッド部８との結合を解き、推進用
シリンダー装置４を縮小駆動させて推進装置１を最後位
置に後退させると共に液圧シリンダー装置７を縮小駆動
して減速装置６を後退した位置とする。

すると、出力軸１５にはスリーブ２１が嵌合され、出力
軸１５先端のオス・スプライン１５Ａの側部がスリーブ
２１の段部２１ Ｂに当接し、スリーブ２１と１８とは
接続されているため、減速装置６の後退によりスリーブ
２１．１８は出力軸１５により引張られて減速装置６と
一緒に後退し、スリーブ１８のオス・スプライン１８Ｂ
はスクリュー軸１３のメス・スプライン１３Ａに対して
第２図の右側へ摺動する。

また、減速装置６の後退により出力軸１４も一緒に後退
するが、後退開始の直後はスリーブ゛１６はスプリング
１７によりカッター軸１２側へ押されているため該スリ
ーブ１６は後退しない。

しかし、減速装置６が所定距離後退すると、スプリング
１７が圧縮され、減速装置６と一緒に後退しているスリ
ーブ１８の段部１８Ｃがスリーブ１６の段部１６Ｃに当
接する。

このため以後は減速装置６の後退に従いスリーブ１６も
一緒に後退し、而してスリーブ１６はカッター軸１２か
ら外れ、スリーブ１８はスクリュー軸１３から外れる。

推進装置１を縮小させるとヘッド部８と喰込み状態のエ
レメント部筒体等との間に継ぎ足し間隔が取れるので、
人手により土中に喰込でいるカッター軸１２及びスクリ
ュー軸１３にそれぞれ所定長さのカッター軸１２及びス
クリュー軸１３を接続すると共に土中に喰込んでいるエ
レメント部筒体９に次のエレメント部筒体９を接続する
。

この場合、エレメント部筒体同士は溶接により一体に接
続する。

エレメント部筒体同士を連結後、推進用シリンダー装置
４を伸長駆動させて、ヘッド部８を継ぎ足したエレメン
ト部筒体９に当接して両者を結合し、次いで液圧シリン
ダー装置７を伸張駆動して減速装置６を推進方向へ移動
させる。

そうするとスリーブ１８，２１はスリーブ２１の段部２
１ Ｂか゛出力軸１５のオス・スプライン１５Ａの側面
に当接した状態で前進し、スリーブ１６は段部１６Ｃが
スリーブ１８の段部１８Ｃに当接した状態で前進する。

すなわち、スリーブ１８．１６がスクリュー軸１３及び
カッター軸１２から取外されたときの状態で前進する。

そして、先ず、スリーブ１６の先端が、第３図に示すご
とく、継ぎ足されたカッター軸１２の端面に当接し、前
進できなくなる。

すなわち、一般にはスリーブ゛１６のオス・スプライン
１６Ｂとカッター軸１２のメス・スプライン１２Ａの山
の谷は合致していないため、スリーブ１６はカッター軸
１２には嵌合しない。

一方、スリーブ１６の先端が継ぎ足されたカッター軸１
２の端面と当接した後もさらに減速装置６は推進方向へ
移動させられるため、出力軸１４のオス・スプライン１
４Ａはスリーブ１６のメス・スプライン１６Ａに対し摺
動する。

この時、スプリング１７は出力軸１４に押されてさらに
圧縮される。

また、スリーブ１８の先端は継ぎ足されたスクリュー軸
１３の端面にはまだ当接していないが、減速装置６の推
進方向への移動によりスリーブ１８．２１は、スリーブ
２１の段部２１ Ｂが出力軸１５のオス・スプライン１
５Ａの側面に当接したままさらに前進し、而してスリー
ブ１８の先端は、第４図に示すごとく、継ぎ足されたス
クリュー軸１３の端面に当接する。

すなわち、一般にはスリーブ１８のオス・スプライン１
８Ｂとスクリュー軸１３のメス・スプライン１３Ａの山
と谷は合致していないため、スリーブ１８はスクリュー
軸１３には嵌合しない。

またスリーブ１８の先端が継ぎ足されたスクリュー軸１
４の端面に当接した後さらに減速装置６を推進方向へ移
動させるが、スリーブ１８．２１は前進で゛きないため
、出力軸１５のオス・スプライン１５Ａはスリーブ２１
のメス・スプライン２１ Ａに対し摺動してスリーブ１
８のメス・スプライン１８Ａに嵌合し、摺動する。

またスプリング１９は減速装置６に押されて圧縮され、
スプリング１７もさらに圧縮される。

上述のごとくスリーブ１６の先端が継ぎ足されたカッタ
ー軸１２の端面に当接し、スリーブ１８の先端が継ぎ足
されたスクリュー軸１３の端面に当接した後、さらに減
速装置６を少し推進方向へ移動させたら、続いて駆動装
置の出力軸１４及び出力軸１５をそれぞれ僅かに回転さ
せる。

すると、スリーブ゛１６のオス・スプライン１６Ｂとカ
ッター軸１２のメス・スプライン１２Ａの山と谷が合致
すると共にスリーブ１８のオス・スプライン１８Ｂとス
クリュー軸１３のメス・スプライン１３Ａの山と谷とが
合致する。

このためスリーブ１６はスプリング１７に押されて推進
方向へ移動し、カッター軸１２に対して完全に嵌合した
状態となり、スリーブ１８はスプリング１９に押されて
推進方向へ移動し、スクリュー軸１３に対して完全に嵌
合した状態となる。

すなわち第２図に示す状態となる。

この時点で継ぎ足し作用が完全に終了することになるの
で、その後は推進装置６により再び筒体１０を推進しつ
つカッター１１により掘削を行い、掘削された土砂をス
クリュー軸１３により筒体９内を通して後方へ搬送し、
所要長さのトンネルの掘削推進を行った後は再び上述し
た継ぎ足し作業を行えば良い。

第５図は他の実施例に係るトンネル掘削機における軸継
手装置の要部断面図を示すもので、減速装置６の内側出
力軸１４を取囲んでばね１７が取付けられており、この
ばね１７がスリーブ１６をカッター軸１２に差込むよう
に押付けている。

以上説明したように、本考案のトンネル掘削機における
軸継手装置は駆動装置の内側出力軸をスノーブを介して
カッター駆動軸と接続する一方、駆動装置の外側出力軸
をスリーブを介してスクリュー軸と接続し、且つ各スリ
ーブと上記各軸とはスプライン、キー、角軸、その他軸
方向に差込み可能な継手構造に設け、更にカッター軸の
内側駆動軸を連結する為のスリーブをカッター軸側へ押
付けるばねを取付けると共にスクリュー軸と外側駆動軸
とを連結する為のスリーブをスクリュー軸に押付けるば
ねを取付けて構成としたので駆動装置の内側出力軸とカ
ッター軸との連結及び外側出力軸とスクリュー軸との連
結がそれぞればねの作用によりスリーブを介して行われ
ることになり、従来のトンネル掘削機における軸継手の
連結が二段操作により行われていたのに較べると著しく
簡単且つ確実に連結が行われることになり、更に以下の
ような優れた効果を有する。

（イ）スリーブとカッター軸及びスリーブとスクリュー
軸とをそれぞれ位置合せする場合、ばねにより互いに端
面が当接することになるので当接する端面部やその他の
関連機器を破損させる虞れがない。

（ロ）スリーブとカッター軸及びスリーブとスクリュー
軸との位置合せが出来るとそれぞればねによりスリーブ
が移動してスリーブとカッター軸又はスクリュー軸の嵌
合が完全に行われることになり、従来のように嵌合不完
全による軸端部の破損を招く虞れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るトンネル掘削機を断面し
て示す全体正面図、第２図は同上のトンネル掘削機の軸
継手装置を示す拡大正面図、第３図及び第４図は第２図
に示すトンネル掘削機の軸継手装置により内側出力軸及
び外側出力軸に取付けられているスリーブを継ぎ足され
たカッター軸及びスクリュー軸に嵌合させる場合の手順
を示す説明図で、第３図は内側出力軸に取付けたスリー
ブの先端がカッター軸の端面に当接した状態の説明図、
第４図は内側出力軸に取付けたスリーブがカッター軸の
端面に当接し、外側出力軸に取付けたスリーブがスクリ
ュー軸の端面に当接した状態の説明図、第５図は他の実
施例に係るトンネル掘削機における軸継手装置の要部断
面図である。 １は推進装置、２は基台、６は液圧シリンダー装置、８
はヘッド部、９はエレメント部筒体、１０は掘削部筒体
、１２はカッター軸、１３はスクリュー軸、１４は内側
出力軸、１５は外側出力軸、１７．１９はばねを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 推進装置により推進される筒体の先端内部に回転可能に
   設けた掘削カッターが、筒体内に設けたカッター軸を介
   して前記推進装置に取付けた駆動装置により回転される
   ように設け、この掘削カッターで掘削される土を筒体を
   通して後方へ搬送出来るように、前記カッター軸の外側
   に駆動装置により回転される中空状のスクリュー軸を前
   記カッター軸と同心状に設け、筒体とカッター軸とスク
   リュー軸とを継ぎ足してトンネルの掘削を推進出来るト
   ンネル掘削機において、上記駆動装置の内側出力軸をス
   リーブを介して上記カッター駆動軸に接続する一方、上
   記駆動装置の外側出力軸をスリーブを介して上記スクリ
   ュー軸と接続し、且つ各スリーブと上記各軸とはスプラ
   イン、キー、角軸、その他軸方向に差込み可能な継手構
   造に設け、更に上記カッター軸と内側駆動軸を連結する
   為のスリーブをカッター軸側へ押付けるばねを取付ける
   と共にスクリュー軸と外側駆動軸とを連結する為のスリ
   ーブをスクリュー軸側に押付けるばねを取付けて戒るこ
   とを特徴とするトンネル掘削機における軸継手装置。