JPS63165692A - シ−ルド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、掘進方向を変えてトンネル掘削可能なシール
ド掘進機に係わり、特に掘進方向を左右および上下方向
に容易に変向することができる構造に関する。

［従来の技術］ シールド掘進機においてトンネルの線形を曲折させる掘
進方向の変向は、シールドの曲線施工および蛇行修正時
等に必要で゛従来から行われている。

そしてその変向の方向は主としてトンネルの掘進向する
場合も、前記左右方向に比べてその頻度は少ないものの
ある。上下方向の変向は前記地山状況のほか、シールド
掘進機の全体重心が主要機器の多くを前部に配置しであ
る関係から通常前端面よりほぼ全長の十の位置にあり、
シールド掘進機の前部が自重により常時下方に向きやす
い、いわゆるノーズダウンしやすい構成になっているこ
とから、シールド掘進機が自重で沈下しない硬い地盤を
除いて上向きに方向修正する場合の頻度はかなりある。

このため掘進方向の変向は左右および上下方向に可能な
ことが望ましく、特に地山の条件によっては不可欠の構
成となる。もっとも左右方向と上下方向の１回当たりに
変向させられる角度は、左右方向を例えば３°とすれば
、上下方向は約０．１°〜０．２°でよく左右方向に比
べてかなり小さくてよい。これは左右方向の変向が、道
路の交差点等において止むを得ずきわめて小さい半径（
例えば５０ｍＲ）の曲線で９０°に曲進施工せざるを得
ない場合などにしばしば遭遇するのに対し、上下方向は
、トンネルの路線が左右方向のように急角度で折れる場
合がなくせいぜい１°〜２″の変向であり、しかも変向
の回数は通常左右方向に比し角度と同様にかなり少ない
からである。

掘進方向を変えてトンネル掘削可能な従来のシールド掘
進機は、掘進方向の変向が左右または上下の１方向にだ
け可能なもの（特願昭５５−１４８８８゜実願昭５５−
１３２５３０）と、左右および上下方向に可能であるほ
か、その左右および上下方向の角度の選択組合わせによ
り全方向に可能なもの（特願昭５５−１４８８７）とに
大別される。しかし上記１方向にだけ変向可能なものは
前記理由により左右方向の変向が優先され、その結果上
下方向の変向動作ができなくなる不具合点を有し、一方
、前記特願昭５５−１４８８７に示すものは、前後に分
割したシールドの間に断面が箱形のリングガーダを設け
、該リングガーダを介して前部シールドと後部シールド
とを左右または上下に揺動可能にピンにより連結すると
ともに、前部シールドと後部シールド間に、シ−ルド掘
進機の直進時および変向動作終了時に両者の動きを固定
する機械的な固定装置を設けたもので、変向動作の前後
に必ず前記固定装置の解除および固定の作業動作を伴い
、その解除および固定の作業動作は変向する方向に応じ
て固定装置を選択しなければならず、また構成上前記リ
ングガーダを必要とするから、直接前部シールドと後部
シールドとを連結するものに比しシールドの全長が長く
なるとともに、連結部を含めて構造が複雑になる問題点
を有する。他方、掘進方向の変向が全方向に可能なもの
に、前部シールドと後部シールド間を多数の油圧ジヤツ
キで連結したものがあるが、左右および上下方向とも曲
進中の変向抵抗により前記油圧ジヤツキおよびその油圧
回路中の機器等における内部リークが発生しやすく、所
定の変向姿勢が保持できず、また方向制御が困難になる
場合があり、シールド掘進機の運転操作が複雑になる問
題点を有していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の如〈従来のシールド掘進機における掘進４一 方向の変向構造は、左右方向の変向は可能でも上下方向
にはできないものや、全方向に可能ではあっても、変向
動作の前後に必ず前・後シールド間の固定装置の解除お
よび固定の作業動作を伴うほか、前・後シールド間を連
結するリングガーダニを必要としそわだけ構造が複雑に
なるもの、所定の変向姿勢が保持できず方向制御が困難
になる場合がある等、いずれも左右および上下方向に対
して容易に変向させることができない問題点を有してい
た。

本発明は、前記従来技術の問題点を解消するものであっ
て、掘進方向を簡単な構成で、容易にしかも確実に変向
することができるシールド掘進機を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、筒状のシールド本体と、このシールド本体後
部に連結手段を介して連結した筒状のテールシールドと
を備えたシールド掘進機において、前記シールド本体後
部と、これに対向する前記テールシールド前部とを、そ
の上部と下部のいずれか一方で、左右、上下相対屈曲可
能に連結する第１連結手段と、他方で、左右相対屈曲可
能に、がっ、相対伸縮可能に連結する第２連結手段と、
一端がシールド本体側に、他端がテールシールド側に連
結され、その伸縮により、第１連結手段と第２連結手段
とを介して、シールド本体とテールシールドとを左右、
上下に屈曲させる少なくとも２本の屈曲ジヤツキとを設
けたことにより、トンネルの掘進方向を簡単な構成で、
容易にしかも確実に変向することができるようにしたも
のである。

［作　用］ シールドの分割部において、上部と下部とに対向して１
対に設けられているたがいに垂直方向のピンで連結した
第１および第２の連結手段は、トンネルを直進掘削する
場合は、前記上部および下部の両連結手段とも該連結手
段のピンを介してシールドジヤツキによる掘進力をシー
ルド本体からテールシールドに等分に伝達する。この場
合屈曲用の油圧ジヤツキは直進状態の姿勢を保持するた
め圧油の流れを止めロック状態にされる。つぎにトンネ
ルの線形を曲折するため上または下方向に曲進する場合
には、前記第２連結手段を、掘進方向に対して屈曲用の
油圧ジヤツキを短縮させることにより、第１連結手段の
前記ピン部を揺動支点にして、分割された両者を相対的
に短縮させる。

この相対的な短縮は、相対的に短縮させられる側（例え
ば上部）の第２連結手段を、トンネル路線中に必要な最
大変向角度に対応する長さ寸法の伸縮が可能であるよう
に連結し、揺動支点となる側（例えば下部）の第１連結
手段は、そのピン穴の径を前記伸縮が可能な程度の隙間
を有する寸法とすることにより達成される。前記相対的
な短縮により所定の変向角度に達すると、操向用の油圧
ジヤツキを前記ロック状態にしシールドジヤツキによる
掘進作業が行われる。この変向状態を直進状態に戻すに
は屈曲用の油圧ジヤツキを前記と反対に操作すればよい
。一方、左右方向に曲進する場合は、屈曲用の油圧ジヤ
ツキを伸長または短縮させることにより、分割されたシ
ールドの前部側を前記上部および下部の両連結手段のピ
ンを回動中−７＝ 心としてその回りに首振り運動をさせる。左右いずれか
の方向に所定の変向角度に達した場合、および変向状態
から直進状態に戻す場合は、前記上下方向の場合と同じ
操作となる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図なしい第６図を参照して説明す
る。第１図は前後に２分割されたシールド掘進機の側断
面図、第２図は第１図のｎ−ｎ断面図、第３図は第１図
の■−■断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面拡大
図、第５図はトンネルの線形を上方向に曲折させる場合
の作用説明図、第６図は連結部の動作説明図である。図
において１は分割されたシールドの前部側（以下シール
ド本体という）、２は同じく後部側（以下テールシール
ドという）で、いずれもその外周はほぼ同径で、剛性の
大きい円筒状に形成されている。シールド本体１の後部
（テールシールド２側）の内周にはリング状のリブ１ａ
が固着されており、テールシールド２の前部（シールド
本体１側）の内周にも同様にリング状のリブ２ａが固着
されている。チー８＝ 一ルシール２の前部はその外径をシールド本体１の内径
よりやや小さく形成して延出した円筒部２ｂを有し、シ
ールド本体１の後部に半径方向に揺動可能な間隙を有し
て嵌入されている。円筒部２ｂの上部および下部には、
シールド本体１とテールシールド２とをピン連結するた
めのブラケット２ｃが、円筒部２ｂの先端とほぼ一致す
る長さに円筒部２ｂの内周と隙間３を設けてリブ２ａよ
り突出させて設けられている。上部と下部の隙間３には
リブ１ａの側面より突出させられた長円穴４を有する板
状のブラケット１ｂが上部側に、また円穴５を有する板
状のブラケット１ｃが下部側にそれぞれ嵌入されており
、ブラケットｌｂ。

１ｃはともに設けられている穴４，５に円筒部２ｂとブ
ラケット２ｃとに挿通されるピン６が貫挿され、シール
ド本体１とテールシールド２が連結される。この場合、
上部と下部の各ピン６の軸心が同一垂直線上になるよう
に長円穴４９円穴５を配置する。また長円穴４は、トン
ネルの路線中子穴される上下方向の１回当たりの最大変
向角度θｍａｘ、が許容される長さの長円、つまり約（
シールド本体１の外径ＤＸｔａｎθｍａｘ）に設定され
、一方、円穴５は、ピン６との間に上記角度θｍａＸが
許容されるに足る間隙を有する穴とする。この間隙は具
体的にはほぼシールド本体１の外径りとブラケット１ｃ
の厚さ寸法との比で決まる寸法になる。本実施例におい
ては上記下部の連結手段を第１連結手段、上部を第２連
結手段とする。７はシールドの分割部の左右、つまり前
記連結部と直交位置に設けられている屈曲用の油圧ジヤ
ツキで、本実施例の場合、シリンダ側の端部がシールド
本体１の内周に固着されたブラケットに、ピストンロン
ド側の端部がリブ２ａおよび円筒部２ｂの内周に固着さ
れたブラケットに、いずれも球面軸受等を介して揺動自
在にそれぞれ取付けられている。

８は第２連結手段側に近く、かつ第２連結手段をはさむ
左右に設けられている屈曲用の油圧ジヤツキで、各油圧
ジヤツキ８の両端部は油圧ジヤツキ７と同様に揺動自在
に取付けられている。油圧ジヤツキ７の一方を伸長し、
他方を短縮させると。

シールド本体１はテールシールド２に対してピン６を軸
として短縮されたジヤツキ７側へ首を振り揺動する。ま
た両油圧ジヤツキ８を短縮させると、シールド本体１は
、テールシールド２に対してブラケット１ｃの穴５を支
点としてブラケット１ｂの長円穴４の一端がピン６に当
接するまで上向きに揺動させられる。油圧ジヤツキ８の
ほぼ最大伸長時に長円穴４の他端がピン６に当接してお
り、この状態がシールド本体１とテールシールド２が一
直線上に連結されている姿勢となる。９はシールドジヤ
ツキで、一端側がシールド本体１に取付けられ、他端側
か図示しないセグメントを押圧するように、シールド本
体１の内周部に適宜間隔を設けて複数配設されている。

１０は環状の油溜めで、シールド本体１の後端部の内周
と円筒部２ｂの外周との間を、環状のシールド１１で仕
切って形成したもので、グリス等が充満され、地山の土
砂等の侵入を防止するようになっている。

つぎに上記実施例の作用を第５図および第６図により説
明する。まずトンネルを直進掘削する場合、第２連結手
段は第１図および第６図（ａ）に示す状態、つまり長円
穴４のテールシールド２側の端面がピン６と当接した状
態になっており、油圧ジヤツキ７．８は直進状態の姿勢
保持のためいずれも油圧の流れを止めてロック状態にな
っている。

この状態でシールドジヤツキ９を動作させれば、その推
進力はそのままブラケットｌｂ、ｌｃを介して各ピン６
に等分に伝わり、テールシールド２を直進方向にけん引
する。つぎにトンネルの線形を上方向に曲折させる場合
は、油圧ジヤツキ８を所定の角度θに相当するストロー
クだけ短縮させる。この場合シールド本体１は、穴５の
直径がピン６の直径に比し該短縮ストロークを許容でき
る寸法（例えばシールド本体１の外径が３０００ｍｍの
場合で約０．２ｍｍ程度）の隙間を有しているから、核
部をテールシールド２に対して揺動支点として上方に変
向させられる。このとき長円穴４内をピン６が相対移動
し、ピン６は長円穴４の反テールシールド２側に移る。

第５図および第６図（ｂ）は角度θｍａＸまで変向した
場合を示す。所定の変向角度に達すると、油圧ジヤツキ
８および７を前記ロック状態にして変向姿勢を保持し、
シールドジヤツキ９を作動させて曲進する。変向状態を
解除して直進状態に戻すには、油圧ジヤツキ８を前記と
反対に伸長させればよく、この場合も揺動支点位置は変
らず、またピン６が長円穴内を移動するだけでよい。一
方、左右方向に曲進する場合は、油圧ジヤツキ７の一方
を伸長し、他方を短縮させて行う。この場合シールド本
体１はテールシールド２に対してピン６を軸として短縮
側に左右に首振り運動させられ、その変向角度はジヤツ
キ７のストロークの範囲内まで大きく許容されることに
なる。

所定の変向角度に達した場合、および直進状態に戻る場
合は、前記上下方向の変向の場合と同様の操作をすれば
よい。なお本実施例においては上方向に変向する場合に
ついて説明したが、これを下方向に変向させる場合は、
長円穴４を有する第２連結手段を下部に、円穴５を有す
る第１連結手段を上部に配置する。油圧ジヤツキ８は前
記第３図と同じ配置の場合は、下方向に曲折させる場合
に伸長させ、直進に戻す場合に短縮となるが、第３図の
位置と対称の下側に配置した場合には、前記上方向に変
向させる場合と同一作用となる。

前記実施例においては上下方向に対する曲折をブラケッ
ト１ｂに設けた長円穴４により行う説明をしたが、長円
穴４に限定されることはなく、他の例を第７図により説
明する。第７図は前記上部の第１連結手段に代わる構成
を示すもので、１２は前記ピン６と同一位置に設けられ
たトラニオンで、両端は円筒部２ｂとブラケット２Ｃと
に回動自在に支持されている。トラニオン１２の穴１２
ａにはリブ１ａの側面より突出させられた軸１３が嵌入
させられており、穴径は軸１３の外径との間に前記円穴
５におけると同様の間隙を有する寸法にされるから、上
下方向に曲折の場合でも穴１２ａ内を自由に摺動可能に
なっている。軸１３の先端には前記長円穴４の長さを設
定した場合と同様に、前記角度０ＩＩｌａＸ、が許容さ
れる長さの寸法だけトラニオン１２より離れた位置にス
トッパ１４を固設する。ストッパ１４は直進時にシール
ドジヤツキ９の推進力をトラニオン１２を介してテール
シールド２に伝える役目をする。左右および上下方向に
曲進する場合の作用は前記長円穴４を有する連結手段の
場合と同じである。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、シールドの分割部におけ
る上部と下部のいずれか一方に左右、上下相対屈曲可能
に連結する第１連結手段と、他方に左右相対屈曲可能で
、かつ相対伸縮可能に連結する第２連結手段とを設け、
第１連結手段の位置を支点として操向用の油圧ジヤツキ
を伸縮させ、シールド本体をテールシールドに対して曲
折させて変向するようにしたから、トンネルの掘進方向
を簡単な構成で、容易にしかも確実に変向させることが
できる実用上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に係わる実施例の説明図で、第１
図は前後に２分割されたシールド掘進機の側断面図、第
２図は第１図のＩＩ＝ＩＩ断面図、第３図は第１図の■
−■断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面拡大図、
第５図はトンネルの線形を上方向に曲折させる場合の作
用説明図、第６図は連結部の動作説明図、第７図は他の
実施例の主要部の構成説明図である。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、筒状のシールド本体と、このシールド本体後部に連
   結手段を介して連結した筒状のテールシールドとを備え
   たシールド掘進機において、前記シールド本体後部と、
   これに対向する前記テールシールド前部とを、その上部
   と下部のいずれか一方で、左右、上下相対屈曲可能に連
   結する第１連結手段と、他方で、左右相対屈曲可能に、
   かつ、相対伸縮可能に連結する第２連結手段と、一端が
   シールド本体側に、他端がテールシールド側に連結され
   、その伸縮により、第１連結手段と第２連結手段とを介
   して、シールド本体とテールシールドとを左右、上下に
   屈曲させる少なくとも２本の屈曲ジャッキとを設けたこ
   とを特徴とするシールド掘進機。 ２、シールド本体とテールシールドとの間には、屈曲ジ
   ャッキによるシールド本体とテールシールドとの相対屈
   曲量を規制する規制手段を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシールド掘進機。 ３、第２連結手段は、シールド本体とテールシールドの
   いずれか一方に接続し前後方向に長い長穴が穿設された
   第１部材と、他方に接続し、該長穴に係合する軸部材を
   備えた第２部材とで構成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のシールド掘進機。