JP2007132045A - シールド掘進機の伸縮スポーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スポークの大径化を招くことなく、可動スポークの軸心廻りの回転を規制する。
【解決手段】切羽に対して回転されるカッタ２に固定スポーク２１を設けると共に、固定スポーク２１に、カッタ２の径方向に移動自在に可動スポーク２２を収容したシールド掘進機の伸縮スポーク装置において、可動スポーク２２の外周部に、可動スポーク２２の径方向外側に且つ固定スポーク２１の外周面を越えて延出する廻り止め部材５１を設けると共に、廻り止め部材５１を周方向から挟み込んで可動スポーク２２の軸心廻りの回転を規制するための規制部材５２を固定スポーク２１の外周部に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、切羽に対して回転されるカッタに設けられた固定スポークと、固定スポークに収容され、カッタの径方向に移動自在な可動スポークとを備えたシールド掘進機の伸縮スポーク装置に関する。

シールド掘進機は、シールド本体の前方に設けられたカッタで地山を掘削して、その後方でセグメントを順次組立てることにより、トンネルを構築していくものである。カッタの前端には複数のビットが配置されており、カッタを回転させてビットにより地山を掘削するようになっている。

また、二台のシールド掘進機を互いに対向させて掘進させ、これらを突合わせた状態でカッタのカッタスポークを縮退させ、各シールド掘進機のシールド本体にフードを嵌入させて接合するようにしたシールド掘進機が知られている。

例えば図９及び図１０に示すように、カッタスポークを伸縮させるための伸縮スポーク装置は、切羽に対して回転されるカッタに設けられた筒状の固定スポーク６１と、固定スポーク６１に収容され、カッタの径方向に移動自在な可動スポーク６２とを備えている。可動スポーク６２における切羽側の面には、ビット６３が設けられる。

図９及び図１０に示す伸縮スポーク装置では、可動スポーク６２の外周部の両側に、可動スポーク６２の長手方向に沿って平面部６４をそれぞれ設け、各平面部６４に摺接するピン６５を溶接等により固定スポーク６１に取り付け、これら平面部６４とピン６５とで、ビット６３によって切羽からうける反力により可動スポーク６２がその軸心廻りに回転しないように規制している。

このような伸縮スポーク装置は、特許文献１〜３等にも記載されている。

特開２０００−２９７５９６号公報 特許第２６０７２２７号公報 特許第３３７７６５５号公報

しかしながら、引用文献１〜３ではいずれも、可動スポークの軸心廻りの回転を規制するための機構を固定スポーク内に設けていたため、その機構を設けることにより固定スポークの大径化を招くという問題があった。

そこで、本発明の目的は、固定スポークの大径化を招くことなく、可動スポークの軸心廻りの回転を規制することができるシールド掘進機の伸縮スポーク装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、切羽に対して回転されるカッタに固定スポークを設けると共に、該固定スポークに、上記カッタの径方向に移動自在に可動スポークを収容したシールド掘進機の伸縮スポーク装置において、上記可動スポークの外周部に、上記可動スポークの径方向外側に且つ上記固定スポークの外周面を越えて延出する廻り止め部材を設けると共に、該廻り止め部材を周方向から挟み込んで上記可動スポークの軸心廻りの回転を規制するための規制部材を上記固定スポークの外周部に設けたものである。

ここで、上記可動スポークにおける上記切羽側の面にビットを設けても良い。

また、上記廻り止め部材が、板状に形成されると共に、上記カッタにより掘削した土砂を取り込むチャンバ内に位置され、その廻り止め部材が上記チャンバ内に取り込んだ土砂を撹拌するための撹拌翼を兼ねるようにしても良い。

本発明によれば、固定スポークの大径化を招くことなく、可動スポークの軸心廻りの回転を確実に規制することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る伸縮スポーク装置を適用したシールド掘進機の側断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。図３は、図１のＩＩＩ部拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。図５は、図１のＶ部拡大図であり、第一カッタスポークを縮退させた状態を示す。図６は、図１のＶＩ部拡大図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。図８は、図１のＶＩＩＩ部拡大図であり、第二カッタスポークを縮退させた状態を示す。

図１及び図２に示すように、本実施形態のシールド掘進機１は、掘進方向前方（図１中の左側）にカッタ２を有するシールド本体３を備えている。シールド本体３の後部には、カッタ２により掘削した孔内にセグメントを組立ててトンネルを構築するエレクタ（図示せず）と、シールド本体３の内周に沿って複数設けられ、セグメントに反力を取ってシールド本体３を推進させるためのシールドジャッキ（図示せず）とが設けられている。

カッタ２は、シールド本体３の前端部近傍に設けられたバルクヘッド４に回転自在に設けられている。カッタ２は、その回転中心から径方向外側に延出するカッタ本体５を有している。カッタ本体５前面には、その径方向中央にセンタビット６が配置され、そのセンタビット６よりも外周側に複数のビット７、８が配置されている。

カッタ本体５とバルクヘッド４との間には、カッタ２により掘削した土砂（掘削土砂）を取込むチャンバ９が形成される。バルクヘッド４の上部には、これを貫通してチャンバ９に開口する送泥管１０が設けられる。バルクヘッド４の下部には、これを貫通してチャンバ９に開口するスクリュコンベア１１が設けられる。

カッタ本体５は、カッタ２の回転シャフトに取り付けられた中心部材１２と、中心部材１２に放射状に取り付けられた複数（図示例では四本）のカッタスポーク１３、１４とを有している。

ここで、本実施形態のカッタスポークは、第一カッタスポーク１３及び第二カッタスポーク１４との二種類から構成されている。本実施形態では、四本のカッタスポークのうち一本を第一カッタスポーク１３とし、他の三本を第二カッタスポーク１４としている。

まず、第一カッタスポーク１３について説明する。

図３及び図４に示すように、第一カッタスポーク１３は、中心部材１２に取り付けられた固定スポーク２１と、固定スポーク２１に収容され、カッタ２の径方向に移動自在な可動スポーク２２とを有している。本実施形態の固定スポーク２１は、筒状に形成されている。本実施形態では固定スポーク２１は、内周が断面円形状に形成され、外周が断面四角形状に形成されている（図４参照）。また、本実施形態の可動スポーク２２は、筒状に形成されている。本実施形態では可動スポーク２２は、内周及び外周が共に断面円形状に形成されている（図４参照）。

固定スポーク２１における切羽側の面（図３中の左側）には、ビット７が設けられる。また、可動スポーク２２における切羽側の面（図３中の左側）であって、可動スポーク２２の先端には、ビット８が設けられる。

可動スポーク２２は、ブッシュ２３を介して固定スポーク２１内に摺動自在に収容される。可動スポーク２２の外周面と固定スポーク２１の内周面との間には、固定スポーク２１内に土砂等が侵入するのを防止するためのシール部材２４が設けられる。

固定スポーク２１と可動スポーク２２とは、可動スポーク２２をカッタ２の径方向に進退移動するための進退手段としての油圧シリンダ２５を介して連結されている。油圧シリンダ２５は、シリンダ２６が中心部材１２に設けられたピン２７に取り付けられ、ロッド２８が可動スポーク２２に固定されている（図１参照）。

第一カッタスポーク１３を縮退させる際には、油圧シリンダ２５を縮退させることで可動スポーク２２がカッタ２の径方向内側に移動される（図５参照）。一方、第一カッタスポーク１３を伸長させる際には、油圧シリンダ２５を伸長させることで可動スポーク２２がカッタ２の径方向外側に移動される（図３参照）。

可動スポーク２２には、コピーカッタ２９がカッタ２の径方向に出没自在に設けられている。本実施形態のコピーカッタ２９は、油圧シリンダ３０を有している。本実施形態の油圧シリンダ３０はロッド３１に対しシリンダ３２が摺動するようになっており、ロッド３１が可動スポーク２２に設けられたピン３３に取り付けられている。シリンダ３２の先端には、ビット３４が設けられる。本実施形態の油圧シリンダ３０のシリンダ３２は、外周が断面円形状に形成されている（図４参照）。

油圧シリンダ３０のシリンダ３２は、ブッシュ３５を介して可動スポーク２２内に摺動自在に収容される。シリンダ３２の外周面と可動スポーク２２の内周面との間には、可動スポーク２２内に土砂等が侵入するのを防止するためのシール部材３６が設けられている。

コピーカッタ２９のビット３４を可動スポーク２２外へ突出させる際には、油圧シリンダ３０を伸長させることでビット３４がカッタ２の径方向外側に移動される。一方、コピーカッタ２９のビット３４を可動スポーク２２内に没入させる際には、油圧シリンダ３０を縮退させることでビット３４がカッタ２の径方向内側に移動される。

次に、第二カッタスポーク１４について説明する。

図６及び図７に示すように、第二カッタスポーク１４は、中心部材１２に取り付けられた固定スポーク４１と、固定スポーク４１に収容され、カッタ２の径方向に移動自在な可動スポーク４２とを有している。本実施形態の固定スポーク４１は、筒状に形成されている。本実施形態では固定スポーク４１は、内周が断面円形状に形成され、外周が断面四角形状に形成されている（図７参照）。

固定スポーク４１における切羽側の面（図６中の左側）には、ビット７が設けられる。また、可動スポーク４２における切羽側の面（図６中の左側）であって、可動スポーク４２の先端には、ビット８が設けられる。

本実施形態では、可動スポーク４２は、進退手段としての油圧シリンダ４３のシリンダ４４からなる。本実施形態のシリンダ４４（可動スポーク４２）は、外周が断面円形状に形成されている（図７参照）。

油圧シリンダ４３のシリンダ４４は、ブッシュ４５を介して固定スポーク４１内に摺動自在に収容される。シリンダ４４の外周面と固定スポーク４１の内周面との間には、固定スポーク４１内に土砂等が侵入するのを防止するためのシール部材４６が設けられる。

油圧シリンダ４３のロッド４７は、中心部材１２に設けられたピン２７に取り付けられている。

第二カッタスポーク１４を縮退させる際には、油圧シリンダ４３を縮退させることで可動スポーク４２がカッタ２の径方向内側に移動される（図８参照）。一方、第二カッタスポーク１４を伸長させる際には、油圧シリンダ４３を伸長させることで可動スポーク４２がカッタ２の径方向外側に移動される（図６参照）。

次に、可動スポーク２２、４２の軸心廻りの回転を規制するための機構について説明する。

図３、図４、図６及び図７に示すように、第一及び第二カッタスポーク１３、１４の可動スポーク２２、４２の外周部には、可動スポーク２２、４２の径方向外側に延出し、且つ、固定スポーク２１、４１の外周面を越えて延出する廻り止め部材５１が設けられている。本実施形態では、廻り止め部材５１は、板状に形成されると共に、バルクヘッド４側に延出させてチャンバ９内に位置されるようになっている。つまり本実施形態の廻り止め部材５１は、切羽とは反対側の面（図３及び図６中の右側）に設けられている。このようにすることで、廻り止め部材５１がチャンバ９内に取り込んだ土砂を撹拌するための撹拌翼を兼ねるようにしている。

第一及び第二カッタスポーク１３、１４の固定スポーク２１、４１の外周部には、廻り止め部材５１を周方向から挟み込んで可動スポーク２２、４２の軸心廻りの回転を規制するための規制部材５２が設けられている。本実施形態の規制部材５２は、固定スポーク２１、４１の周方向に所定間隔を隔てて設けられる一対の規制板５３からなる。本実施形態では、一対の規制板５３の間隔は、廻り止め部材５１の厚さよりもわずかに大きく形成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

切羽を掘削する際には、カッタ本体５を回転させることで、切羽に当接するビット６、７、８により切羽を掘削する。その際、図４及び図７に示すビット８により切羽からうける反力（切削反力）によって可動スポーク２２、４２に生じるモーメントは、廻り止め部材５１及び一対の規制板５３で支持することができるため、可動スポーク２２、４２の回転が規制される。

ここで本実施形態では、可動スポーク２２、４２の外周部に、可動スポーク２２、４２の径方向外側に延出し、且つ、固定スポーク２１、４１の外周面を越えて延出する廻り止め部材５１を設けると共に、廻り止め部材５１を周方向から挟み込んで可動スポーク２２、４２の軸心廻りの回転を規制するための規制部材５２を固定スポーク２１、４１の外周部に設けるようにしたため、固定スポーク２１、４１の大径化を招くことなく、可動スポーク２２、４２の軸心廻りの回転を規制することができる。

また、ビット８先端と可動スポーク２２、４２の軸心との距離（切削反力によるモーメントの腕の長さ）に対して、廻り止め部材５１及び一対の規制板５３と可動スポーク２２、４２の軸心との距離（切削反力を支持するモーメントの腕の長さ）を十分に長くすることができ（図４及び図７参照）、可動スポーク２２、４２の軸心廻りの回転を確実に規制することができる。

また、本実施形態によれば、廻り止め部材５１が、板状に形成されると共に、カッタ２により掘削した土砂を取り込むチャンバ９内に位置され、その廻り止め部材５１がチャンバ９内に取り込んだ土砂を撹拌するための撹拌翼を兼ねるようにしたため、別途撹拌翼を設ける必要がなく、小径のシールド掘進機であっても問題なく採用することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

本発明の一実施形態に係る伸縮スポーク装置を適用したシールド掘進機の側断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。 図１のＩＩＩ部拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 図１のＶ部拡大図であり、第一カッタスポークを縮退させた状態を示す。 図１のＶＩ部拡大図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。 図１のＶＩＩＩ部拡大図であり、第二カッタスポークを縮退させた状態を示す。 従来の伸縮スポーク装置の側断面図である。 図１０のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

符号の説明

２ カッタ
８ ビット
９ チャンバ
２１、４１ 固定スポーク
２２、４２ 可動スポーク
５１ 廻り止め部材
５２ 規制部材

Claims (3)

1. 切羽に対して回転されるカッタに固定スポークを設けると共に、該固定スポークに、上記カッタの径方向に移動自在に可動スポークを収容したシールド掘進機の伸縮スポーク装置において、上記可動スポークの外周部に、上記可動スポークの径方向外側に且つ上記固定スポークの外周面を越えて延出する廻り止め部材を設けると共に、該廻り止め部材を周方向から挟み込んで上記可動スポークの軸心廻りの回転を規制するための規制部材を上記固定スポークの外周部に設けたことを特徴とするシールド掘進機の伸縮スポーク装置。
2. 上記可動スポークにおける上記切羽側の面にビットを設けた請求項１記載のシールド掘進機の伸縮スポーク装置。
3. 上記廻り止め部材が、板状に形成されると共に、上記カッタにより掘削した土砂を取り込むチャンバ内に位置され、その廻り止め部材が上記チャンバ内に取り込んだ土砂を撹拌するための撹拌翼を兼ねるようにした請求項１又は２記載のシールド掘進機の伸縮スポーク装置。

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