JP2010077650A

JP2010077650A - シールドマシンのカッタ駆動装置

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Publication number: JP2010077650A
Application number: JP2008246395A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Okumura; 勝晴奥村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】短時間で安価に製造できるシールドマシンのカッタ駆動装置を提供する。
【解決手段】隔壁３に旋回環６を内輪又は外輪の一方が回転自在となるように設け、該一方に隔壁３の前方で地山を掘削するカッタ４を設けると共にギヤ歯を設け、隔壁３にギヤ歯をオイル漬けにするためのギヤオイルボックス８を設け、ギヤオイルボックス８にギヤ歯に噛合するピニオン２９を有する駆動モータ９を設けたシールドマシン１のカッタ駆動装置５において、旋回環６の内輪と外輪の間にオイルを収容するオイル室を形成すると共にオイル室をギヤオイルボックス８と連通させたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールドマシンの隔壁に設けられカッタを回転自在に支持すると共に回転駆動するカッタ駆動装置に関する。

中間ビーム支持方式のシールドマシンにあっては、カッタは、旋回環を介して隔壁に支持される。

図４（ａ）及び図５に示すように、旋回環４０は、内輪４１と外輪４２の間に複数のころ４３を設けて構成される。内輪４１又は外輪４２の一方には、駆動モータのピニオン（図示せず）に噛合されるギヤ歯４４が設けられ、他方は隔壁４５に固定される。内輪４１と外輪４２の間には、ころ４３を収容するころ室４６が形成されている。ころ室４６には、グリスを圧送・排出するグリスライン４８が接続されており、ころ室４６内にグリスを循環させるようになっている。

また、隔壁４５には、ギヤ歯４４とピニオンを覆うと共にグリスより粘性が低く流動性が高いオイルを収容する環状のギヤオイルボックス４７が設けられており、ギヤ歯４４とピニオンがオイル漬けになって潤滑されるようになっている。オイルは油面の高さが所定範囲内になるようにギヤオイルボックス４７内に貯留される。

特願平１０−２６９６３４号公報

ところで、旋回環４０は、カッタに作用する土圧を受けつつカッタを回転自在に支持するものであるため確実な潤滑が求められる。そこで、旋回環４０には、専用のグリスライン４８（図４（ｂ）参照）が設置され、ころ室４６の各部にグリスを分配供給すると共にころ室４６からグリスを排出してグリスを循環させるようになっていた。グリスライン４８は、導管配管４９と分配弁５０とから構成され、内輪４１又は外輪４２には導管配管４９を留めるためのクランプ５１が多数取り付けられていた。このため、グリスライン４８を設置するには、旋回環４０に数十箇所ものボルト穴（タップ穴）を加工する必要があった。旋回環４０は強度を得るために特に硬い材質で形成されるため、きりが通り難く、全てのボルト穴を加工するまでの間にきりが何回も折れ、加工に時間がかかり、加工コストが高いという課題があった。

また、旋回環４０のころ室４６内にギヤオイルボックス４７内のオイルが入らない構造にする必要があり、ギヤオイルボックス４７と旋回環４０の間に高価なオイルシール（図示せず）を設けなければならなかった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、短時間で安価に製造できるシールドマシンのカッタ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、シールドフレームに設けられる隔壁に、内輪と外輪の間にころを設けてなる旋回環を、その内輪又は外輪の一方が回転自在となるように設け、該一方に上記隔壁の前方で地山を掘削するカッタを設けると共にギヤ歯を設け、上記隔壁に上記ギヤ歯をオイル漬けにするためのギヤオイルボックスを設け、該ギヤオイルボックスに上記ギヤ歯に噛合するピニオンを有する駆動モータを設けたシールドマシンのカッタ駆動装置において、上記旋回環の内輪と外輪の間に上記オイルを収容するオイル室を形成すると共に該オイル室を上記ギヤオイルボックスと連通させたものである。

上記オイル室内にオイルを供給するための第一オイル供給管を接続し、上記ギヤオイルボックスにオイルを供給するための第二オイル供給管を接続するとよい。

上記オイル室と上記ギヤオイルボックスとの間に、オイル室内へのダストの進入を防止するためのダストシールを設けるとよい。

本発明によれば、シールドマシンのカッタ駆動装置を短時間で安価に製造できる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１はシールドマシンの前部の側断面図であり、図２は図１の下部の要部拡大図であり、特に旋回環とオイルギヤボックスの断面を表す。図３は図１を紙面右側から視たカッタ駆動装置の背面図である。

図１に示すように、シールドマシン１は、筒状に形成され外殻を形成するシールドフレーム２と、シールドフレーム２に設けられシールドフレーム２の掘進方向の前端部を塞ぐ隔壁３と、隔壁３の前方に配置され地山を掘削するためのカッタ４と、隔壁３に設けられカッタ４を駆動するためのカッタ駆動装置５とを備える。

図１及び図２に示すように、カッタ駆動装置５は、隔壁３に設けられカッタ４を回転自在に支持する旋回環６と、隔壁３に設けられ旋回環６のギヤ歯７を収容するギヤオイルボックス８と、ギヤオイルボックス８に設けられ旋回環６を駆動する駆動モータ９とを備えて構成されている。

旋回環６は、内輪１０と外輪１１の間にころ１２を設けてなる。外輪１１は内周面に溝１３を有し前端を隔壁３に液密に固定されている。内輪１０は、外周面に外輪１１の溝１３内に収容される環状の凸部１４を有する。凸部１４と溝１３の間には、ころ１２が介在される。具体的にはころ１２は、凸部１４の前後と径方向外側に配置され、内輪１０に作用する径方向の力と軸方向の力を外輪１１に伝達するようになっている。

また、内輪１０と外輪１１の間には、潤滑用のオイルを収容するオイル室１５が形成されている。オイル室１５は、ころ１２を収容する空間と兼用になっており、オイル室１５内のオイルは内輪１０ところ１２の接触面及びころ１２と外輪１１の接触面を潤滑するようになっている。オイル室１５に収納するオイルは後述するギヤオイルボックス８内に収容するオイルと同じであり、常温でオイル室１５の下部に溜まる程度にグリスより十分粘度が低く流動性が高いものである。なお、本実施の形態においてオイルとはこのように流動性の高い潤滑油のみを言い、常温では流動性のないグリス等の潤滑油を含まない。

内輪１０はころ１２を介して外輪１１に支持されており、内輪１０と外輪１１との間にはオイルが流通できる程度の微小な隙間１６が形成されている。これにより、オイル室１５は、内輪１０の後部と外輪１１の後部の隙間１６を介してギヤオイルボックス８に連通されている。またさらに、オイル室１５には、第一オイル供給管１７と第一ドレン管１８が接続されている。第一オイル供給管１７は、オイル室１５にオイルを供給するための配管である。具体的には、外輪１１の上部には外面から溝１３内に貫通するオイル通路（図示せず）が３箇所形成されており、これらオイル通路に第一オイル供給管１７が接続されている。第一ドレン管１８は、オイル室１５の下部に接続されている。また、第一オイル供給管１７と第一ドレン管１８の間には、オイル室１５内の油面高さを表示するための第一油面計１９が設けられている。第一油面計１９は、上下に延びる透明な管からなり、上端を第一オイル供給管１７に接続されると共に、下端を第一ドレン管１８に接続されている。また、オイル室１５とギヤオイルボックス８の間には、オイル室１５内へのダストの進入を防止するためのダストシール２０が設けられている。ダストシール２０は、オイルの流通を許容すると共にダストの流通を阻止するフィルタ状の簡易なシールからなる。

内輪１０の内周面には、周方向に沿ってギヤ歯７が設けられている。また、内輪１０には、カッタ４の中間リング２１が設けられる。中間リング２１は、内輪１０と略同径の環状に形成されており、前方に延びる中間ビーム２２を介してカッタスポーク２３に連結される。中間リング２１と隔壁３との間にはシール２４が設けられており、機内への掘削土砂の流入を防ぐと共に、機外へのオイルの流出を防ぐようになっている。

図１及び図３に示すように、ギヤオイルボックス８は、ギヤ歯７をオイル漬けにするためのものであり、隔壁３と中間リング２１とシール２４とからなる前壁２５と、隔壁３から後方に延びる筒状の外周壁２６と、外周壁２６の径方向内側に離間して配置される筒状の内周壁２７と、外周壁２６の後端と内周壁２７の後端の間を塞ぐ後壁２８とを備える。外周壁２６は、旋回環６の外輪１１にて形成されており、外輪１１がギヤオイルボックス８の一部を構成する。内周壁２７は、外周壁２６と同軸上に配置されており、前端を隔壁３に液密に取り付けられている。また、内周壁２７は、外周壁２６から径方向に十分離間されており、内輪１０との間に駆動モータ９のピニオン２９を収容できるようになっている。後壁２８には、駆動モータ９を取り付けると共にピニオン２９を挿入させるための取付孔（図示せず）が周方向に間隔を隔てて複数形成されている。また、ギヤオイルボックス８には、第二オイル供給管３０と第二ドレン管３１が接続されている。第二オイル供給管３０は、ギヤオイルボックス８内にオイルを供給するための配管である。第二オイル供給管３０は、ギヤオイルボックス８の上部に接続されている。第二ドレン管３１は、ギヤオイルボックス８の下部に接続されている。また、第二オイル供給管３０と第二ドレン管３１の間には、ギヤオイルボックス８内の油面高さを表示するための第二油面計３２が設けられている。第二油面計３２は、上下に延びる透明な管からなり、上端を第二オイル供給管３０に接続されると共に、下端を第二ドレン管３１に接続されている。

駆動モータ９の駆動軸（図示せず）には、ピニオン２９が設けられている。駆動モータ９は、ギヤオイルボックス８内にピニオン２９を挿入すると共に旋回環６のギヤ歯７にピニオン２９を噛合させるようにギヤオイルボックス８に取り付けられている。

次に本実施の形態の作用を述べる。

駆動モータ９を回転駆動すると、駆動モータ９の駆動力はピニオン２９を介して旋回環６の内輪１０に伝達され、内輪１０が回転駆動される。このとき、オイル室１５内のオイルとギヤオイルボックス８内のオイルの油面高さは、図３に示す範囲Ｓ内にあり、内輪１０の回転に伴ってオイル室１５内のオイルがオイル室１５の全周に行き渡ると共に、ギヤオイルボックス８内のオイルが全周のギヤ歯７に行き渡る。このとき、内輪１０とピニオン２９とオイル室１５はオイルギヤボックス内に密閉されているため、万一シールドフレーム２内で掘削土砂などが飛び散っても影響を受ける虞がなく、メンテナンスフリーにできる。また、オイル室１５とギヤオイルボックス８内の空間は連通されているため、オイル室１５とギヤオイルボックス８の間でオイルが流通する可能性もあるが、オイル室１５内のオイルとギヤオイルボックス８内のオイルは同じものであるため、問題はない。またさらに、オイル室１５とギヤオイルボックス８との間にはダストシール２０が設けられているため、ギヤオイルボックス８内でギヤ同士が当たって発生する屑等のダストがオイル室１５内に入ることはない。

第一油面計１９に表れる油面の高さが所定範囲Ｓを下回り、オイル室１５内のオイルが不足していることが分かった場合、第一オイル供給管１７からオイル室１５内にオイルを追加供給する。オイル室１５内のオイルの油面高さを迅速に所定範囲Ｓに回復させることができる。このとき、オイルは旋回環６の外輪１１に形成された３箇所のオイル通路からオイル室１５内に供給される。グリスより粘度の低い流動性の高いオイルを用いるため、従来よりオイル通路の数が少なくて済み、効率よくオイルを供給することができる。

また、第二油面計３２に表れる油面高さが所定範囲Ｓを下回った場合、第二オイル供給管３０からギヤオイルボックス８内にオイルを追加供給する。

このように、旋回環６の内輪１０と外輪１１の間にオイルを収容するオイル室１５を形成すると共にオイル室１５をギヤオイルボックス８と連通させたため、旋回環６をオイルバス化でき、従来旋回環６に設置していたグリスラインを省くことができ、カッタ駆動装置５の構造をシンプルにできると共に、旋回環６に加工するタップ穴の数を減らすことができ、ギヤオイルボックス８と旋回環６の間のオイルシールを省くことができ、カッタ駆動装置５を短時間で安価に製造できる。

オイル室１５内に第一オイル供給管１７を接続し、ギヤオイルボックス８に第二オイル供給管３０を接続したため、オイル室１５とギヤオイルボックス８に個別にオイルを供給でき、油面高さが不足したとき、即座に油面高さを回復できる。

また、オイル室１５とギヤオイルボックス８との間に、オイル室１５内へのダストの進入を防止するためのダストシール２０を設けたため、オイル室１５内にピニオン２９と内輪１０のギヤ歯７が当たって発生する屑等がオイル室１５内に入るのを防ぐことができ、旋回環６に破損等の不具合が発生するのを防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、旋回環６の外輪１１が隔壁３に固定されるものについて説明したが、図５に示すように、内輪４１が隔壁４５に固定され、外輪４２が回転駆動されるものであってもよい。この場合、外輪４２の外周にギヤ歯４４が設けられ、ギヤオイルボックス４７の内周壁５２が旋回環４０の内輪４１にて形成されるものにするとよい。

また、駆動モータは、油圧モータからなるものであってもよく、電動モータからなるものであってもよい。

本発明の好適実施の形態を示すシールドマシンのカッタ駆動装置の側断面図である。図１の要部拡大図である。図１の背面図である。従来のグリスラインの説明図であり、（ａ）はグリスラインが設けられた旋回環を背面側から視た図であり、（ｂ）は旋回環の右側の内周面を展開した図である。図４（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。

符号の説明

１シールドマシン
２シールドフレーム
３隔壁
４カッタ
５カッタ駆動装置
６旋回環
７ギヤ歯
８ギヤオイルボックス
９駆動モータ
１０内輪
１１外輪
１２ころ
１５オイル室
１７第一オイル供給管
２０ダストシール
２９ピニオン
３０第二オイル供給管

Claims

シールドフレームに設けられる隔壁に、内輪と外輪の間にころを設けてなる旋回環を、その内輪又は外輪の一方が回転自在となるように設け、該一方に上記隔壁の前方で地山を掘削するカッタを設けると共にギヤ歯を設け、上記隔壁に上記ギヤ歯をオイル漬けにするためのギヤオイルボックスを設け、該ギヤオイルボックスに上記ギヤ歯に噛合するピニオンを有する駆動モータを設けたシールドマシンのカッタ駆動装置において、上記旋回環の内輪と外輪の間に上記オイルを収容するオイル室を形成すると共に該オイル室を上記ギヤオイルボックスと連通させたことを特徴とするシールドマシンのカッタ駆動装置。
上記オイル室内にオイルを供給するための第一オイル供給管を接続し、上記ギヤオイルボックスにオイルを供給するための第二オイル供給管を接続した請求項１記載のシールドマシンのカッタ駆動装置。
上記オイル室と上記ギヤオイルボックスとの間に、オイル室内へのダストの進入を防止するためのダストシールを設けた請求項１又は２記載のシールドマシンのカッタ駆動装置。