JP2002349192A - 掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掘削径の増大や土質等の条件によりカッターヘ
ッドを駆動する駆動装置の出力を大きくする必要がある
場合でも、該駆動装置の長さを短くして周囲に配置され
た機器類に対する干渉を防止する。 【解決手段】掘進機Ａは、先端にカッターヘッド３を設
けたシールド本体１とシールド本体２とを複数のジャッ
キ４を介して接続される。シールド本体１に隔壁６を設
けて削土室７と機内室８を分割し、隔壁６を貫通して偏
心軸９を配置し、該偏心軸９の偏心部９ｂにカッターヘ
ッド３を装着すると共に機内室側に歯車14を取り付け
る。歯車14の周囲に複数のモーター15を配置し、これら
のモーター15に取り付けた駆動歯車16を歯車14に噛合さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地山に掘削した穴
にヒューム管に代表される管を埋設して管路を敷設し、
或いはセグメントを設置して管路を形成する際に利用さ
れる掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中に下水道管やガス管等の管路を敷設
する場合、先頭に配置した掘進機によって地中に予め設
定された径を持ったトンネルを掘削し、この掘削部分に
ヒューム管や鋼管等の管を連続させて埋設すると共に互
いに接続する推進工法が一般的に行なわれている。

【０００３】推進工法を実施するための掘進機として種
々のものが提案されているが、その中で本件出願人が取
得した特許第２９２８４３５号に係る掘進機の構成につ
いて図４により簡単に説明する。

【０００４】図に於いて、掘進機はシールド本体51とテ
ールシールド52がジャッキ53を介して屈折可能に接続さ
れている。シールド本体51の所定部位には隔壁54が設け
られており、この隔壁54の前方側にカッターヘッド55が
配置された削土室56が形成されると共に、後方側に機内
室57が形成されている。隔壁54を貫通して軸58が設けら
れており、該軸58の削土室56側にカッターヘッド55が取
り付けられている。また隔壁54にはモーター，減速装
置，変速装置を含む駆動装置59が取り付けられ、該駆動
装置59の軸59ａが軸58に嵌合している。

【０００５】また掘進機の軸心60に一致して或いは平行
に該掘進機の推進方向のズレを検出するレーザー光線が
照射されており、レーザー光線の光路上で且つ駆動装置
59の後方側にターゲット61が設けられている。またター
ゲット61の後方側に対向して指標62が配置されている。
この指標62は隔壁54に取り付けたステー62ａの先端に取
り付けられている。

【０００６】上記の如く構成された掘進機では、該掘進
機に推力を付与してカッターヘッド55を切羽に圧接させ
た状態で、該カッターヘッド55を駆動装置59によって駆
動することで、切羽を掘削しつつ地山を推進し、これに
より地中に穴を形成することが可能である。

【０００７】また掘進機の推進に伴って該掘進機の推進
方向が予め設定された予定敷設線からズレると、ターゲ
ット61に対するレーザー光線の投影点が変化する。この
場合、ジャッキ53を駆動してシールド本体51とテールシ
ールド52を屈折させると、両者の相対的な屈折によって
指標62のターゲット61に対する位置が変化し、これによ
り、屈折角度を認識しつつ推進することによって、掘進
機の推進方向を制御し得るように構成されている。

【０００８】特に、駆動装置59，指標62は隔壁54に固着
されているため、シールド本体51とテールシールド52を
屈折させたとき、駆動装置59及び指標62は機内室57の内
部で首振りすることとなり、駆動装置59の突出端部や指
標の首振り範囲は、これらの隔壁54からの離隔寸法に対
応して広くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記掘進機では、掘削
すべき径が大きくなったり、地山の掘削抵抗が大きくな
ると、駆動装置の出力を大きくする必要がある。この場
合、駆動装置を構成するモーターや減速装置，変速装置
が大型化し、隔壁からの突出長さが大きくなる。このた
め、機内室に於ける駆動装置の首振りスペースを大きく
とる必要が生じるが、シールド本体とテールシールドの
屈折方向は全方向となるため、駆動装置が機内室にある
機器類と干渉する虞がある。

【００１０】本発明の目的は、駆動装置の出力を大きく
する必要がある場合でも、該駆動装置の長さを長くする
ことなく周囲に配置された機器類との干渉を防止し得る
ようにした掘進機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る掘進機は、先端にカッターヘッドを設け
たシールド本体と，複数のジャッキを介してシールド本
体と接続されたテールシールドを有し，前記カッターヘ
ッドによって地山を掘削する掘進機であって、シールド
本体に設けられて削土室と機内室を分割する隔壁と、前
記隔壁を貫通して配置され削土室側にカッターヘッドが
装着されると共に機内室側に歯車が取り付けられた偏心
軸と、駆動歯車を取り付けた複数のモーターと、を有
し、前記複数のモーターを偏心軸に取り付けた歯車の周
囲に配置すると共に各モーターに取り付けた駆動歯車を
偏心軸に取り付けた歯車に噛合させて構成したものであ
る。

【００１２】上記掘進機では、カッターヘッドを取り付
けた偏心軸の機内室側に取り付けられた歯車の周囲に駆
動歯車を取り付けた複数のモーターを配置すると共に夫
々のモーターの駆動歯車を噛合させることで、地山を掘
削するのに大きな動力が必要となった場合であっても、
この動力を複数のモーターによって負担することで個々
のモーターの出力を小さく抑えることが出来る。

【００１３】即ち、出力が小さく長さの短いモーターで
大きな動力を得ることが可能となり、掘進機の推進方向
を制御するに際し、シールド本体とテールシールドを屈
折させた場合であっても、個々のモーターの首振り寸法
を大きくすることがなく、機内室に配置されている機器
類に対して干渉する虞がない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記掘進機の好ましい実施
形態について図を用いて説明する。図１は掘進機の要部
を説明する断面図である。図２はモーターの配置例を説
明する側面図である。図３はモーターの他の配置例を説
明する側面図である。本発明に係る掘進機は先端に配置
したカッターヘッドを駆動する駆動機構の改良に関する
ものであり、掘進機の推進方向を制御する機構は従来の
掘進機と同一の構造を有している。このため、以下の説
明では駆動機構に関する部位について説明し、制御系の
説明は省略する。

【００１５】図１，図２に於いて、掘進機Ａは、地山を
掘削するカッターヘッド３を設けたシールド本体１とテ
ールシールド２が複数のジャッキ４によって接続されて
おり、複数のジャッキ４を互いに独立して駆動すること
で、シールド本体１とテールシールド２を互いに屈折さ
せ得るように構成されている。またシールド本体１の所
定位置には隔壁６が構成されており、該隔壁６の前方側
（図１の左側）に削土室７が形成され且つ隔壁６の後方
側（図１の右側）に機内室８が形成されている。

【００１６】隔壁６を前方側から後方側へと貫通して偏
心軸９が配置されている。この偏心軸９は、本体部９ａ
と、該本体部９ａに対し所定寸法偏心（例えば５mm）し
た偏心部９ｂとからなり、偏心部９ｂが削土室７側に突
出し、且つ本体部９ａが隔壁６に設けた軸受10と隔壁６
から突設された支持ブラケット11に設けた軸受10とによ
って回転可能に支持されている。

【００１７】本体部９ａの長さは、偏心部９ｂに装着さ
れるカッターヘッド３の重量や該カッターヘッド３に作
用する掘削抵抗等を無理なく支持し得るように、偏心部
９ｂの長さに隔壁６の厚さを加えた寸法と略等しい寸法
を持って構成されている。従って、隔壁６から機内室８
側に突出する本体部９ａの突出長さは、偏心部９ｂの長
さと略等しい長さとなる。しかし、本体部９ａの長さは
前記値に限定する必要はなく、偏心部９ｂに作用する荷
重との関係で適宜設定することが可能である。

【００１８】偏心軸９の偏心部９ｂは削土室７に対し片
持ち梁状に突出しており、該偏心部９ｂにカッターヘッ
ド３が軸受12を介して回転可能に装着されている。カッ
ターヘッド３としては、掘削すべき地山の土質に応じ
て、図に示すように、コーンロータ３ａの表面から放射
状に複数のスポーク３ｂを突設し、これらのスポーク３
ｂに複数のビット３ｃを固着して構成したもの、或いは
コーンロータの先端部分に扇状の面板を固着し、この面
板にローラビットを回転可能に取り付けると共にスクレ
ーパーを固着したもの等の中から選択して利用し得るよ
うに構成されている。

【００１９】コーンロータ３ａの後端側には内歯歯車３
ｄが一体的に設けられており、隔壁６のボス部６ａには
前記内歯歯車３ｄと噛合する歯車13が固着されている。
内歯歯車３ｄと歯車13は、互いに同一の歯形を持ち、且
つ常に一部で噛合し合うような歯数をもって形成されて
いる。即ち、歯車13がボス６ａに固定された太陽歯車と
して機能し、内歯歯車３ｄが歯車13の外周を自転しつつ
公転する遊星歯車として機能する。尚、外歯歯車を太陽
歯車とし内歯歯車を遊星歯車とするために、歯車13をコ
ーンロータ３ａと一体化し、歯車３ｄをボス６ａと一体
化しても良い。

【００２０】偏心軸９の本体部９ａであって隔壁６の近
傍に、歯車14が図示しないキー等の伝達部材を介して固
着されている。歯車14の周囲には複数（本実施例では４
台）のモーター15が配置されており、夫々のモーター15
の軸に取り付けた駆動歯車16が歯車14に噛合している。

【００２１】各モーター15は、カッターヘッド３によっ
て地山を掘削する際の掘削抵抗を含む所要動力を等分し
て負担し得るように同一の仕様を有しており、個々のモ
ーター15は前記動力を出力し得る１台のモーターの大き
さよりも充分に小さい寸法を有している。

【００２２】各モーター15は、隔壁６に取り付けられ且
つ偏心軸９に取り付けた歯車14及び該歯車14の周囲に配
置された駆動歯車16を収容する支持ブラケット11に直接
取り付けられている。このため、偏心軸９を複数のモー
ター15によって駆動することによる平面的に必要な面積
は大きくなるものの、隔壁６からの突出寸法を小さくす
ることが可能となる。

【００２３】上記の如く構成された掘進機Ａでは、複数
のモーター15を同期させて駆動すると、各モーター16の
駆動歯車16が回転して動力を歯車14を介して偏心軸９に
伝達し、該偏心軸９を回転させる。この偏心軸９の回転
に伴ってカッターヘッド３が偏心軸９の本体部９ａを中
心とした回転を行い、同時にこの回転に伴って内歯歯車
３ｄの歯車13に対する噛合位置が変化し、これにより、
カッターヘッド３は偏心軸９の偏心部９ｂを中心として
回転する。

【００２４】従って、カッターヘッド３は、本体部９ａ
を中心とする回転と、偏心部９ｂを中心とする回転とが
合成された回転移動を行うこととなる。このときのカッ
ターヘッド３の何れかの点の軌跡は、多数の円弧を連続
させた円周状となる。即ち、前記軌跡は、円弧の外接円
と内接円の間を往復する円弧の連続線となり、この過程
で切羽を掘削することが可能である。

【００２５】図３は、６台のモーター15によって偏心軸
９を駆動し得るように構成した例を示すものである。こ
の場合、偏心軸９の本体部９ａに取り付けた歯車14の周
囲に６台のモーター15を配置し、夫々のモーター15の駆
動歯車16によって歯車14を駆動し得るように構成しても
良く、また歯車14に図示しない２つの中間歯車を噛合さ
せ、夫々の中間歯車を３台のモーター15によって駆動す
ることで、偏心軸９を駆動し得るように構成しても良
い。

【００２６】この例であっても、モーター15の寸法は、
偏心軸９を１台のモーターで駆動する場合の該モーター
の大きさと比較して充分に小さくすることが可能であ
り、前述の実施例と同様に、隔壁６に対する取付面積は
大きくなるものの、隔壁からの突出長さを小さくするこ
とが可能であり、方向制御を行なう際にモーター15の首
振り範囲を小さくすることが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
掘進機では、隔壁を貫通して配置されると共に前方側に
カッターヘッドを取り付けた偏心軸を複数のモーターに
よって駆動することで、個々のモーターの出力を小さく
して小形化することが出来る。このため、隔壁からの突
出長さを小さくすることが可能となり、掘進機の方向制
御を行なうに際し、シールド本体とテールシールドを屈
折させた場合にモーターの首振り範囲を小さくして周囲
に配置された機器類に対する干渉の虞をなくすことが出
来る。これに伴って、掘進機の全長を短くすることが出
来る。

【００２８】上記の如く、モーターの小型化をはかるこ
とが出来るため、モーターが入手し易くなり、且つ個々
のモーターが軽量になって組立作業を容易に行なうこと
が出来る。

【００２９】また偏心軸が隔壁を貫通して配置されるこ
とから、該偏心軸の軸受を隔壁部分と、機内室の内部で
あってモーターの長さよりも突出することのない範囲で
所望の位置に設置することが可能である。このため、偏
心軸に作用する力を合理的に支持することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘進機の要部を説明する断面図である。

【図２】モーターの配置例を説明する側面図である。

【図３】モーターの他の配置例を説明する側面図であ
る。

【図４】従来の掘進機の構成を説明する断面図である。

【符号の説明】

Ａ 掘進機 １ シールド本体 ２ テールシールド ３ カッターヘッド ３ａ コーンロータ ３ｂ スポーク ３ｃ ビット ３ｄ 内歯歯車 ４ ジャッキ ６ 隔壁 ６ａ ボス ７ 削土室 ８ 機内室 ９ 偏心軸 ９ａ 本体部 ９ｂ 偏心部 10，12 軸受 11 支持ブラケット 13，14 歯車 15 モーター 16 駆動歯車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にカッターヘッドを設けたシールド
   本体と，複数のジャッキを介してシールド本体と接続さ
   れたテールシールドを有し，前記カッターヘッドによっ
   て地山を掘削する掘進機であって、シールド本体に設け
   られて削土室と機内室を分割する隔壁と、前記隔壁を貫
   通して配置され削土室側にカッターヘッドが装着される
   と共に機内室側に歯車が取り付けられた偏心軸と、駆動
   歯車を取り付けた複数のモーターと、を有し、前記複数
   のモーターを偏心軸に取り付けた歯車の周囲に配置する
   と共に各モーターに取り付けた駆動歯車を偏心軸に取り
   付けた歯車に噛合させて構成したことを特徴とする掘進
   機。