JP2524853B2 - シ―ルド掘進機のグリッパ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は地中を掘削するシールド本体の推進反力
や，シールド本体の前部に設けられたカッタヘッドの掘
削反力を支持する掘進機のグリッパ装置に関する。

（従来の技術） 従来地中へトンネルを掘削するシールド掘進機におい
ては，シールド本体を地中へ推進する際の推進反力や，
シールド本体の前部に回転自在に設けられたカッタヘッ
ドが切羽を掘削する際の掘削反力を，坑壁にシューを圧
着させたグリッパ装置により支持するようにしたものが
ある。

また上記グリッパ装置には，第４図に示すように，シ
ールド本体ａの推進方向と直交する方向に設けたガイド
杆ｂの先端にシューｃを設けて，これらシューｃをグリ
ッパシリンダｄによりシールド本体ａの両側より坑壁に
向けて突出し，坑壁にシューｃを圧着させるようにした
ものや，第５図に示すように，シューｃの上部をシール
ド本体ａにピンｅにより枢着して，シューｃの下端側を
グリッパシリンダｄにより拡張することにより，シュー
ｃを坑壁に圧着させるようにしたものが採用されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来のグリッパ装置ではシールド本体ａが掘進
している地層が軟弱な岩盤帯や未固結層になると，坑壁
にシューｃを圧着させても，シールドｃに地山にめり込
んで十分な接地圧が得られず，その結果推進反力や掘削
反力が支持できなくなる不具合があった。

この発明は上記不具合を改善する目的でなされたもの
で軟弱地盤帯などでも十分な支持力が得られるようにし
たシールド掘進機のグリッパ装置を提供しようとするも
のである。

（課題を解決するための手段及び作用効果） 第１の発明は、シールド本体１を推進させながら、シ
ールド本体１の前部に回転自在に設けられたカッタヘッ
ド２で掘削し、上記シールド本体１の外周面に、円周方
向に複数の凹部1bを形成し、これら凹部内に接地面3eが
シールド本体１の外周面より出没自在にシュー3aを収容
すると共に、上記シュー3aを駆動手段により坑壁へ圧着
させることにより、シールド本体１推進時の推進反力
と、カッタヘッド２による掘削反力を支持するようにし
てなるシールド掘進機のグリッパ装置において、各シュ
ー3aを、凹部1bとの間にクリアランスを持って設け、ク
リアランス間には、シールルを設け、かつ、各シュー3a
を外周方向に異なる長さに調整可能なアクチュエータに
よって揺動自在に支持されているグリッパ装置である。

第１の発明によれば、各シュー3aを、凹部1bとの間に
クリアランスを持って設けられているので、シューを伸
長し、地山に圧着した場合、地山の形状にならって揺動
する。

かつ、各シュー3aを外周方向に異なる長さを調整可能
なアクチュエータによって揺動自在に支持されているた
め、上記の揺動角を支持することができる。

つまり地山にあった角度で圧着することができる。

従って、シューの前面を（広い面積で）地山に圧着で
き、片当りして、一部分が地山に入り込んだりすること
がない。

全面で均等に圧力を受けるので、単位面積当りの圧力
は、片当りに比較して、小さくなる。

クリアランス間には、シールを設けているので、その
間は止水されている。

第2,第３の発明は第１の発明における外周方向に異な
る長さに調整可能なアクチュエータが、径方向に蛇腹状
であって、円柱状のものが複数設けられているか、ある
いは径方向に蛇腹状であってリング状のものが設けられ
ているグリッパ装置である。

第2,第３の発明によれば、外周方向に異なる調整可能
なアクチュエータは、径方向に蛇腹状であるため、シリ
ンダ等に比較して、簡易な構造となり、グリッパをコン
パクトにできる。

第４の発明は第1,第2,第３の発明において、各シュー
3aを、揺動自在に支持軸に支持されているグリッパ装置
である。

第４の発明によればシューは揺動自在に支持軸に支持
されているため、支持軸によって、径方向の抜け止めに
なっているとともに、圧着力の反力受けにもなってい
る。

第５の発明はシールド本体１を推進させながら、シー
ルド本体１の前部に回転自在に設けられたカッタヘッド
２で掘削し、上記シールド本体１の外周面に、円周方向
に複数の凹部1bを形成し、これら凹部内に接地面3eがシ
ールド本体１の外周面より出没自在にシュー3aを収容す
ると共に、上記シュー3aを駆動手段により坑壁へ圧着さ
せることにより、シールド本体１推進時の推進反力と、
カッタヘッド２による掘削反力を支持するようにしてな
るシールド掘進機のグリッパ装置において、各シュー3a
の軸方向の長さと円周方向の長さの比（軸方向の長さ／
円周方向の長さ）は１より大きいグリッパ装置である。

第５の発明によればグリッパ装置は、各シュー3aの軸
方向の長さと円周方向の長さの比（軸方向の長さ／円周
方向の長さ）は１より大きくしたため、シューが自転し
ようとすると、凹部にあたるので、円形のシューの異な
り、自転してしまうことがない。

従って自転防止装置を取り付ける必要がなく、構造が
簡易になる。

第６の発明は第５の発明における各シュー3aは周方向
に全周をほぼ覆うように設けられたグリッパ装置であ
る。

第６の発明によれば、各シュー3aは、請求項（５）記
載のグリッパ装置は、各シュー3aの軸方向の長さと円周
方向の長さの比（軸方向の長さ／円周方向の長さ）は１
より大きくし、つまり前後方向に細長い形状にしたた
め、円周方向に全周をほぼ覆うように設けた場合でも、
シールド本体の外周にできるだけたくさんのシューを設
けることができ、グリッパ装置により圧着する数が増
し、軟弱地での掘削反力支持が向上する。

第７の発明は第5,第６の発明における各シュー3aが楕
円状の形状をしているグリッパ装置である。

第７の発明によればグリッパ装置が推進方向に細長い
楕円状としたことにより、接地面積が大きくとれ、軟弱
地での掘削反力支持に効果を発揮する。

（実施例） この発明の一実施例を第１図ないし第３図に示す図面
を参照して詳述する。

図において１はシールド本体,2は該シールド本体１の
前部に設けられたカッタヘッドで，図示しないカッタヘ
ッドモータにより回転されるようになっている。３は上
記シールド本体１のほぼ中間部外周に設けられたグリッ
パ装置で，シールド本体１の円周方向に複数列にわたっ
て設けられている。

上記グリッパ装置３はシールド本体１のスキンプレー
ト1aに開口された前後方向に細長い楕円状の凹部1b内に
シュー3aが出没自在に収容されている。上記凹部1bはシ
ールド本体１の外周にできるだけ沢山のシュー3aが取付
けられるように狭い間隔で形成されていて，シールド本
体１の前後方向にも複数列設けられている。

また各シュー3aの外表面は緩い球面状の接地面3eが形
成されていて，この接地面3eと連続する筒状部3bが上記
凹部1b内に嵌挿されていると共に，筒状部3bの外周面に
は凹部1b内面と摺接する突条3cが全周にわたって突設さ
れている。

さらに凹部1bの内周面には，頂部が筒状部3bの外周面
に圧接されたシール４が設けられていて，これらシール
４により凹部1b内面とシュー３の摺動面の間に水や土砂
などが浸入するのを防止するようになっている。

一方シールド本体１の外周部に形成された凹部1bの深
さはシールド本体１の有効内径を減小することのないよ
う比較的浅く形成されていると共に，この凹部1b内にゴ
ムなどの弾性体により形成された蛇腹状のシリンダ５が
収容されている。

上記シリンダ５の一端側はシールド本体１側に，そし
て他端側はシュー３側に固着されていて，シールド本体
１の半径方向に伸縮自在となっており，シリンダ５内に
はシールド本体１の内側より管路６を介して油圧が供給
できるようになっている。

また凹部1bの中心には，支持軸７がシールド本体１の
半径方向に摺動自在に支承されていて，この支持軸７の
先端に形成された球状部7aに各シュー３の内側中心部に
設けられた球受け部3dが回動自在に支承されている。

次に作用を説明すると，シールド本体１を図示しない
シールドジャッキにより地中へ推進させ，シールド本体
１の先端に設けたカッタヘッド２によりシールド本体１
前方の切羽を掘削するが，シールド本体１推進時の推進
反力とカッタヘッド２が掘削する際の回転方向の掘削反
力はグリッパ装置３により支持する。

すなわち反力を支持するときには，各グリッパ装置３
に設けられたシリンダ５内へ油圧を供給してシリンダ５
を伸長させる。

これによって各シュー３が凹部1b内よりシールド本体
１の外方へ向けて突出され，シュー３の接地面が坑壁内
面に圧着されるため，推進反力及び回転方向の掘削反力
はこれらシュー３を介して坑壁により支持されるように
なる。

次いで前記グリッパシュー３を縮めて坑壁の圧着から
解放して掘進を行う。

このグリッパによる反力支持、解放と掘進を交互に行
う好適な実施例としてはシールド本体をカッタヘッドを
備えた前部シールドと後部シールドから構成すると共
に、これら前後シールド間をシールドジャッキで連結し
てなるシールド掘進機においては、これら前後シールド
にそれぞれグリッパが設けられていて、掘進時は後部シ
ールド側のグリッパシューを突出して反力を支持し、逆
に前部シールド側のグリッパシューを解放しシールドジ
ャッキを伸長させながらカッタヘッドで掘削し、所定距
離掘進すると停止して、今度は前部シールド側のグリッ
パシューを突出して反力を支持し、後部シールド側グリ
ッパシューを解放しシールドジャッキを縮小して後部シ
ールドを前方に引き寄せる。

このような作動を尺取り虫状に繰り返しながら掘進が
行われる。

またシールド本体１が軟弱岩盤や未固結層などに突入
しても，シールド本体１の全周に設けたシュー３が広い
面積で地山を圧着するため，シュー３が地山にめり込む
ことがなく，これによって推進反力や掘削反力を確実に
支持することができるようになる。

また出没自在なシュー３の周囲はシール４により止水
されているため，凹部1bとシュー３の隙間に水や土砂な
どが浸入することがないので，止水性が要求される密閉
式シールド掘進機にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し，第１図はシールド本
体の側面図，第２図は第１図II−II線に沿う断面図，第
３図はグリッパ装置の拡大断面図，第４図及び第５図は
従来のグリッパ装置の説明図である。 １……シールド本体、1b……凹部 ２……カッタヘッド、3a……シュー 3e……接地面、４……シール ５……シリンダ

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド本体（１）を推進させながらシー
   ルド本体（１）の前部に回転自在に設けられたカッタヘ
   ッド（２）で掘削し、上記シールド本体（１）の外周方
   向に複数の凹部（1b）を形成し、これら凹部内に接地面
   （3e）がシールド本体（１）の外周面より出没自在にシ
   ュー（3a）を収容すると共に、上記シュー（3a）を駆動
   手段により坑壁へ圧着させることにより、シールド本体
   （１）推進時の推進反力と、カッタヘッド（２）による
   掘削反力を支持するようにしてなるシールド掘進機のグ
   リッパ装置において、各シュー（3a）を、凹部（1b）と
   の間にクリアランスを持って設け、クリアランス間に
   は、シールを設け、かつ、各シュー（3a）を外周方向に
   異なる長さに調整可能なアクチュエータによって揺動自
   在に支持されていることを特徴とするグリッパ装置。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の外周方向に異なる長さ
   に調整可能なアクチュエータは、径方向に蛇腹状であっ
   て、円柱状のものが複数設けられていることを特徴とす
   るグリッパ装置。
3. 【請求項３】請求項（１）記載の外周方向に異なる長さ
   に調整可能なアクチュエータは、径方向に蛇腹状であっ
   て、円柱状リング状のものが複数設けられていることを
   特徴とするグリッパ装置。
4. 【請求項４】請求項（１），（２），（３）記載の各シ
   ュー（3a）は、揺動自在に支持されていることを特徴と
   するグリッパ装置。
5. 【請求項５】シールド本体（１）を推進させながら、シ
   ールド本体（１）の前部に回転自在に設けられたカッタ
   ヘッド（２）で掘削し、上記シールド本体（１）の外周
   面に、円周方向に複数の凹部（1b）を形成しこれら凹部
   内に接地面（3e）がシールド本体（１）の外周面より出
   没自在にシュー（3a）を収容すると共に、上記シュー
   （3a）を駆動手段により坑壁へ圧着させることにより、
   シールド本体（１）の推進反力と、カッタヘッド（２）
   による掘削反力を支持するようにしてなるシールド掘進
   機のグリッパ装置において、各シュー（3a）の軸方向の
   長さの比（軸方向の長さ／円周方向の長さ）は１より大
   きいことを特徴とするグリッパ装置。
6. 【請求項６】請求項（５）において、各シュー（3a）
   は、周方向に全周をほぼ覆うように設けられたことを特
   徴とするグリッパ装置。
7. 【請求項７】請求項（５），（６）において各シュー
   （3a）は楕円状の形状をしていることを特徴とするグリ
   ッパ装置。