JP2008202220A - シールド掘進機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】楕円形断面の胴体(1) を設け、掘進機本体(3) の前端寄り部分に装備された円板部材(17)と、円板部材を回転駆動する第1回転駆動機構(18)と、円板部材に回転可能に支持された1対の揺動アーム(19)と、1対の揺動アームを回転駆動する1対の第2回転駆動機構(20)と、これら揺動アームの先端部に固着された1対のヘッド支持部材(19a) と、これらヘッド支持部材に回転可能に装備され且つ胴体の断面の楕円形の短直径の半分の大きさの直径を有する1対の回転型カッターヘッド(4) と、1対の回転型カッターヘッドを第3軸心回りに回転駆動する1対の第3回転駆動機構(21)とを設けた。
【選択図】 図1
Description
第1回転駆動手段、1対の伸縮駆動手段を適切に制御することで、楕円形断面のトンネルを掘削することができる。
(a)チャンバの後端を仕切る隔壁の一部を構成する円板部材を回転させ、この円板部材を介して1対の揺動アームの基端部を回転させる構成であるので、円板部材がチャンバー内に大きく突出せず、円板部材がそこに多量に付着した掘削土と共に回転するという現象は生じないから、円板部材を回転駆動する第1回転駆動手段の消費動力を節減でき、第1回転駆動手段の小型化を図ることができる。
(c)カッターヘッドをトンネル軸心(第1軸心)と直交方向へ移動させるカッターヘッド移動機構(円板部材、揺動アーム、第1,第2回転駆動手段)の構成を簡単化することができる。
(e)1対の伸縮アームを1対のガイド部材で摺動自在に支持して1対の伸縮駆動手段で駆動するように構成したため、1対の伸縮アームを円板部材に支持する構造と、カッターヘッドを第1軸心と直交方向へ移動させる為の構成が非常に簡単になり、安価に製作可能になる。
請求項6のシールド掘進機によれば、第1回転角検出手段、伸長量出手段、掘削用制御手段により、楕円形断面のトンネルを掘削するように第1回転駆動手段、1対の伸長駆動手段を制御することができる。
以下の説明は、シールド掘進機SMが掘進して行く方向を前方とし、前方に向かって左右方向を左右方向として説明する。図1〜図3に示すように、このシールド掘進機SMは、胴体1と隔壁2とを含む掘進機本体3と、この掘進機本体3の前端部に装備された1対の回転型カッターヘッド4と、これら1対のカッターヘッド4をトンネル軸心と直交する方向へ移動させるカッターヘッド移動機構5と、複数のシールドジャッキ6と、排土装置7及びこれに連なる排土コンベヤ(図示略)と、セグメントSを覆工する為のエレクタ装置8と、電源と油圧源と掘削用の制御ユニット30(図4参照)とその他必要な諸装置を装備した後方台車(図示略)などを有する。
前記胴体1は、その断面形状が掘削するトンネルTの断面形状に近似した楕円形に構成され、胴体1は鋼板部材で構成されている。胴体1は、前胴1Aとこの前胴1Aの後端に固定された後胴1Bとを有し、後胴1Bの後端部にはテールシール1aが設けられている。胴体1の前端部内には、掘削した土砂を導入するチャンバ9が形成され、このチャンバ9の後端を仕切る隔壁2が掘進機本体3の前端寄り部位に設けられている。
掘進機本体3の第2リング部11には後方へ延びる支持フレーム13が固定され、この支持フレーム13にエレクタ装置8を装備する為のレール部材14が取り付けられている。このレール部材14は、 正面視にて胴体1の内面から所定距離離隔したほぼ楕円形である。このレール部材14に例えば1対のエレクタ8A,8Bが周方向へ移動可能に且つ前後方向へ所定距離移動可能に装備されており、1対のエレクタ8A,8Bにより掘削したトンネルTの内面にセグメントSが覆工される。この覆工されたセグメントSの上半部、下半部、左半部、右半部は、何れもアーチ構造となるので強度と安定性に優れる。
この排土装置7として左右1対の排土装置7が設けられている。各排土装置7は、筒状ケース15とその内部に組み込まれたオーガ16とからなるスクリューコンベヤと、このスクリューコンベヤから掘削土を受け取ってトンネル内を後方へ搬送するベルトコンベヤ(図示略)とを有する。オーガ16の前端部は隔壁2の開口穴2aからチャンバ9内に突出している。
このカッターヘッド移動機構5は、円板部材17と、この円板部材17を回転駆動する為の第1回転駆動機構18と、1対の揺動アーム19と、これら1対の揺動アーム19を夫々回転駆動する為の1対の第2回転駆動機構20と、1対の揺動アーム19の先端部に夫々固着された1対のヘッド支持部材19aと、後述のセンサ類及び制御ユニット30を有する。
この円板部材17は、掘進機本体3の前端寄り部分に掘進機本体3の中心の第1軸心A1の回りに回転可能に装備されて隔壁2の一部を構成している。円板部材17は隔壁2の中央部分に配設されている。掘進機本体3の第1リング部10の内周部には円筒部10aが設けられており、円板部材17は円筒部10aに回転自在に内嵌状に装着されている。円板部材17の外周部には、断面L形の円環部17aが設けられ、この円環部17aの後部にリングギヤ18aが固定され、円環部17aと第1リング部10側の部材との間にはベアリング(図示略)が設けられている。円筒部10aと円環部17aの間には液密にシールする複数の環状のシール部材(図示略)が設けられ、円筒部10aに対して円環部17aが前後方向に移動しないように構成されている。
これら1対の揺動アーム19は隔壁2よりも前側に配設され、これら揺動アーム19の円形基端部19bは、第1軸心A1と平行で且つ第1軸心A1に対して回転対称な1対の第2軸心A2の回りに回転自在に円板部材17に夫々支持されている。尚、第2軸心A2は、円板部材17の半径をRとして第1軸心A1から約(3/4)×R離隔した外周寄りの位置にある。揺動アーム19の円形基端部19b以外の部分はチャンバ9内に突出しており、円形基端部19bのうちの円板部材17の外側へはみ出す部分は、チャンバ9内に突出している。
制御が開始されると、第1,第2回転角センサ32,33からの検出信号などが読み込まれ(S1)、次に掘削の開始を指令するスタート指令が操作盤31から入力された否か判定し(S2)、その判定がNoの間はS1へ戻り、その判定がYesになるとS3において、円板部材17と揺動アーム19を夫々の基準位置に設定する。このとき、油圧モータ18m,20mを夫々駆動し、第1,第2回転角センサ32,33からの検出信号に基づいて基準位置に設定する。尚、スタート指令の入力に応じて、油圧モータ21mの駆動も開始され、複数のシールドジャッキ6により掘進機本体3の前進移動も行われる。
第1回転駆動機構18で円板部材17を回転させつつ、1対の第2回転駆動機構20により1対の揺動アーム19を第1軸心A1に対して回転対称の位置関係に保持しながら、1対の第3回転駆動機構21で1対の回転型カッターヘッド4を回転駆動しつつ、図5に示す楕円Dに沿ってカッターヘッド4の中心(第3軸心A3)を移動させることで、楕円形断面のトンネルTを掘削する。
1)シールド掘進機SMの胴体1の前胴1Aと後胴1Bとを左右方向叉は上下左右方向へ折曲可能に連結し、複数の中折れジャッキにより折曲角度を調節するように構成し、曲がったトンネルを掘削可能に構成するしてもよい。
2)前記シールド掘進機SMは排土装置7を備えた掘進機を例にして説明したが、排土装置7の代わりに排泥装置を設けてもよい。
操作盤31と、第1回転角センサ32と、1対の伸長量検出センサ44が制御ユニット30Aに接続されている。第1回転角センサ32は、円板部材17Aの基準位置からの所定方向への回転角を検出するものであり、実施例1と同様に構成されている。
第1回転駆動機構18で円板部材17Aを回転させつつ、1対の伸縮駆動機構42により1対の伸縮アーム41を第1軸心A1に対して回転対称の位置関係に保持しながら、1対の第3回転駆動機構21で1対の回転型カッターヘッド4を回転駆動しつつ、図11に示す楕円Hに沿ってカッターヘッド4の中心(第3軸心A3)を移動させることで、楕円形断面のトンネルTを掘削する。
カッターヘッド4をトンネル軸心(第1軸心A1)と直交方向へ移動させるカッターヘッド移動機構5A(円板部材17、伸縮アーム41、第1回転駆動機構18、伸縮駆動機構42)の構成を簡単化することができる。
1)シールド掘進機SM2の胴体1の前胴1Aと後胴1Bとを左右方向叉は上下左右方向へ折曲可能に連結し、複数の中折れジャッキにより折曲角度を調節するように構成し、曲がったトンネルを掘削可能に構成してもよい。
2)前記シールド掘進機SM2は排土装置7を備えた掘進機を例にして説明したが、排土装置7の代わりに排泥装置を設けてもよい。
図16に示すように、操作盤31と、第1回転角センサ32と、1対の伸長量検出センサ54a,54bが制御ユニット30Bに接続されている。第1回転角センサ32は、円板部材17Bの基準位置からの所定方向への回転角を検出するものであり、実施例1と同様に構成されている。
この実施例3を部分的に変更する例について説明すると、前記伸縮駆動機構52の油圧シリンダの代わりに、相互に逆向き状態に配設した2つの独立の油圧シリンダを設け、それら油圧シリンダを同期作動させるように構成してもよい。その他の変更例は実施例2とほぼ同様である。
A1,A2,A3 第1,第2,第3軸心
1 胴体
1A,1B 前胴,後胴
2 隔壁
3,3A,3B 掘進機本体
4 回転型カッターヘッド
5,5A,5B カッターヘッド移動機構
6 シールドジャッキ
9 チャンバ
17,17A,17B 円板部材
18 第1回転駆動機構
19 揺動アーム
19a ヘッド支持部材
20 第2回転駆動機構
21, 第3回転駆動機構
21A,21B 第2回転駆動機構
30,30A,30B 制御ユニット
32,33 第1,第2回転角センサ
40 ガイド部材
41 伸縮アーム
42 伸縮駆動機構
43 ヘッド支持部材
44 伸長量検出センサ
51a,51b 伸縮アーム
52 伸縮駆動機構
53 ヘッド支持部材
54a,54b 伸長量検出センサ
Claims (6)
- 胴体と胴体の前端部内のチャンバの後端を仕切る隔壁とを含む掘進機本体と、この掘進機本体を前方へ掘進させる複数のシールドジャッキとを備え、断面が楕円形のトンネルを掘削するシールド掘進機において、
前記胴体の断面形状は前記トンネルの断面形状に近似した楕円形に構成され、
前記掘進機本体の前端寄り部分に掘進機本体の中心の第1軸心の回りに回転可能に装備され且つ前記隔壁の一部を構成する円板部材と、
この円板部材を回転駆動する為の第1回転駆動手段と、
前記円板部材の前面側に、第1軸心と平行で且つ第1軸心に対して回転対称な1対の第2軸心の回りに基端部が回転可能に夫々支持された1対の揺動アームと、
1対の揺動アームを第2軸心回りに夫々回転駆動する為の1対の第2回転駆動手段と、 これら1対の揺動アームの先端部に夫々固着された1対のヘッド支持部材と、
これら1対のヘッド支持部材に、第2軸心と平行な第3軸心回りに回転可能に夫々装備され且つ前記胴体の断面の楕円形の短直径の半分の大きさの直径を有する1対の回転型カッターヘッドと、
前記1対の回転型カッターヘッドを第3軸心回りに夫々回転駆動する1対の第3回転駆動手段とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。 - 前記円板部材の基準位置からの回転角を検出する第1回転角検出手段と、
前記1対の揺動アームの基準位置からの第2軸心の回りの回転角を検出する1対の第2回転角検出手段と、
前記第1,第2回転角検出手段の出力を受けて、1対の回転形カッターヘッドにより前記楕円形断面のトンネルを掘削するように第1,第2回転駆動手段を制御する掘削用制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のシールド掘進機。 - 胴体と胴体の前端部内のチャンバの後端を仕切る隔壁とを含む掘進機本体と、この掘進機本体を掘進させる複数のシールドジャッキとを備え、断面が楕円形のトンネルを掘削するシールド掘進機において、
前記胴体の断面形状は前記トンネルの断面形状に近似した楕円形に構成され、
前記掘進機本体の前端寄り部分に掘進機本体の中心の第1軸心の回りに回転可能に装備され且つ前記隔壁の一部を構成する円板部材と、
この円板部材を回転駆動する為の第1回転駆動手段と、
前記円板部材のうちの前記チャンバと反対側に第1軸心に対して回転対称となるように装備された1対のガイド部材、及び、第1軸心に対して回転対称となるように1対のガイド部材に摺動自在に装着され且つ前記隔壁と平行に配設された1対の伸縮アームと、
前記1対の伸縮アームを夫々伸縮駆動する為の1対の伸縮駆動手段と、
これら1対の伸縮アームの先端部に夫々固着された1対のヘッド支持部材と、
これらの1対のヘッド支持部材に、第1軸心と平行な第2軸心回りに回転可能に夫々装備され且つ前記胴体の断面の楕円形の短直径の半分の大きさの直径を有する1対の回転型カッターヘッドと、
前記1対の回転型カッターヘッドを第2軸心回りに夫々回転駆動する1対の第2回転駆動手段とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。 - 前記円板部材の基準位置からの回転角を検出する第1回転角検出手段と、
前記1対の伸縮アームの最収縮位置からの伸長量を検出する1対の伸長量検出手段と、 前記第1回転角検出手段と1対の伸長量検出手段の出力を受けて、1対の回転形カッターヘッドにより前記楕円形断面のトンネルを掘削するように第1回転駆動手段と伸縮駆動手段とを制御する掘削用制御手段とを備えたことを特徴とする請求項3に記載のシールド掘進機。 - 胴体と胴体の前端部内のチャンバの後端を仕切る隔壁とを含む掘進機本体と、この掘進機本体を掘進させる複数のシールドジャッキとを備え、断面が楕円形のトンネルを掘削するシールド掘進機において、
前記胴体の断面形状は前記トンネルの断面形状に近似した楕円形に構成され、
前記掘進機本体の前端寄り部分に掘進機本体の中心の第1軸心の回りに回転可能に装備され且つ前記隔壁の一部を構成する円板部材と、
この円板部材を回転駆動する為の第1回転駆動手段と、
前記円板部材のうちのこの円板部材以外の隔壁部分よりも前方へ膨出する膨出部に第1軸心に対して実質的にミラー対称となるように装備された1対のガイド部材、及び第1軸心に対して伸縮量がミラー対称となるように1対のガイド部材に摺動自在に装着された1対の伸縮アームと、 前記1対の伸縮アームを伸縮駆動する為の1叉は1対の伸縮駆動手段と、
これら1対の伸縮アームの1対の先端部に夫々固着された1対のヘッド支持部材と、
これら1対のヘッド支持部材に、第1軸心と平行な第2軸心回りに回転可能に夫々装備され且つ前記胴体の断面の楕円形の短直径の半分の大きさの直径を有する1対の回転型カッターヘッドと、
前記1対の回転型カッターヘッドを第2軸心回りに夫々回転駆動する1対の第2回転駆動手段とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。 - 前記円板部材の基準位置からの回転角を検出する第1回転角検出手段と、
前記伸縮アームの最収縮位置からの伸長量を検出する伸長量検出手段と、
前記第1回転角検出手段と伸長量検出手段の出力を受けて、1対の回転型カッターヘッドにより前記楕円形断面のトンネルを掘削するように第1回転駆動手段と伸縮駆動手段とを制御する掘削用制御手段とを備えたことを特徴とする請求項5に記載のシールド掘進機。
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