JP2581848Y2 - シールド掘進機 - Google Patents

シールド掘進機

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JP2581848Y2
JP2581848Y2 JP8536191U JP8536191U JP2581848Y2 JP 2581848 Y2 JP2581848 Y2 JP 2581848Y2 JP 8536191 U JP8536191 U JP 8536191U JP 8536191 U JP8536191 U JP 8536191U JP 2581848 Y2 JP2581848 Y2 JP 2581848Y2
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典夫 三谷
勝二 式見
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、地山にトンネルを掘進
するトンネル掘進機に関する。
【0002】
【従来の技術】前部本体と中間部本体と後部本体とで掘
進機本体とし、この前部本体と中間部本体をジョイント
機構で屈曲及びスライド可能に連結し、中間部本体と後
部本体をジョイント機構で屈曲及びスライド可能に連結
し、前部本体にカッターヘッドを装着したトンネル掘進
機が知られている。かかるトンネル掘進機であれば、掘
進機本体を急曲線に沿って屈曲できるから、急曲線に沿
って掘進できる。前述のジョイント機構としては例えば
図1、図2に示すものが知られている。図1に示すよう
に一側・他側掘進機本体1,2側に固設した一側・他側
外周側筒体3,4と、この一側外周側筒体3の球面状内
面5に揺動自在に嵌合した一側内周側筒体6と、前記他
側外周側筒体4の球面状内面7に揺動自在に嵌合した他
側内周側筒体8とを備え、一側内周側筒体6に一体的に
設けたスライド用筒体9を他側内周側筒体8のスライド
用内周面10に動自在に嵌合して各嵌合部をシール材
11でシールすると共に、一側・他側外周側筒体3,4
の対向端面3a,4aに内周面が球面状となった一側・
他側球面押え部材12,13を取付けたもので、一側掘
進機本体1と他側掘進機本体2が屈曲できるし、相対的
にスライドでき、しかも一側外周側筒体3と一側内周側
筒体6が抜けることを一側球面押え部材12で防止し、
他側外周側筒体4と他側内周側筒体8が抜けることを他
側球面押え部材13で防止できる。また、図2に示すよ
うに一側・他側掘進機本体1,2側に固設した一側・他
側外周側筒体3,4と、この一側外周側筒体3の球面状
内面5に揺動自在に嵌合した一側内周側筒体6と、前記
他側外周側筒体4の球面状内面7に揺動自在に嵌合した
他側内周側筒体8とを備え、一側内周側筒体6に一体的
に設けたスライド用筒体9を他側内周側筒体8のスライ
ド用内周面10に動自在に嵌合して各嵌合部をシール
材11でシールすると共に、一側・他側掘進機本体1,
2の対向端面1a,2aに外周面が球面状となった一側
・他側球面押え部材14,15を取付けて一側・他側内
周側筒体6,8の球面状の内周面6a,8aに密着させ
たもので、一側掘進機本体1と他側掘進機本体2が屈曲
できるし、相対的にスライドでき、しかも一側・他側球
面押え部材14,15が一側・他側内周側筒体6,8が
一側・他側外周側筒体3,4から抜けることを防止でき
る。すなわち、図3に示すように、他側外周側筒体4の
端面4aは球面中心4′までの長さとして他側内周側筒
体8を組立てできるようにしており、その端面4aとシ
ール材11との球面中心4′に対する角度をθとすると
図4のように、シール反力F、ラジアル方向荷重F
y、スラスト方向荷重Fとなり、通常水圧Pにより
他側内周側筒体8は他側外周側筒体4の内周面7に押し
付けられてシール材11を圧縮して止水している。(P
>F)このようであるから、水圧Pの変動や他側
外周側筒体4の内周面7、他側内周側筒体8のスラスト
用内周面10の精度不良による摺動抵抗等によってシー
ル材11を圧縮する力Fが小さい場合に内周面7と他
側内周側筒体8の外周面との間に隙間が生じて他側内周
側筒体8が抜けてしまうので、前述のように他側球面押
え13,15を取付けて抜けないようにしている。な
お、一側外周側筒体3、一側内周側筒体6も同様であ
る。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】かかるジョイント機構
であると、一側・他側内周側筒体6,8の抜け出しを防
止するために一側・他側球面押え12,13,14,1
5を取付ける必要があり、その組立分解作業が大変面倒
となるし、その一側・他側球面押え12,13,14,
15を球面状の内周面に合せて精度良く加工しなければ
ならず、その加工が大変面倒となる。しかも、球面押え
によって外周側筒体と内周側筒体の球面接触部分が長く
なるから、スムーズに屈曲させるために球面接触部分に
隙間が必要となり、その隙間が大きい場合にシール材圧
縮量小となって止水能力が低下し、隙間が小さい場合に
はカジリ等が発生したり、シール材を早期に劣化するの
で、その隙間を適正値に保つのが大変困難である。
【0004】そこで、本考案は前述の課題を解決できる
ようにしたトンネル掘進機の掘進機本体連結構造を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】掘進機本体20を構成す
る前部本体21と後部本体22を連結するジョイント機
構23を、隣接する一方の本体の後面に固設され球面状
の内周面41を有する一側外周側筒体40と、この一側
外周側筒体40の内周面41と同一曲率の球面状の外周
面46を有して一側外周側筒体40に揺動自在に支承さ
れかつ真円形状の筒状体50を備えた一側内周側筒体4
2と、前記隣接する他方の本体の前面に固設され球面状
の内周面44を有する他側外周側筒体43と、この他側
外周側筒体43の内周面44と同一曲率の球面状の外周
面47を有して他側外周側筒体43に揺動自在に支承さ
れかつ前記筒状体50に動自在に嵌合連結された他側
内周側筒体45と、前記一側内周側筒体42と他側内周
側筒体45とに亘って配設されたシリンダ機構53と、
このシリンダ機構53の伸長側の室に常時一定圧力の圧
油を供給する圧油供給源と、前記一側外周側筒体40と
一側内周側筒体42の嵌合部分を止水するシール材48
と、前記他側内周側筒体43と他側内周側筒体45の嵌
合部分を止水するシール材49より構成したシールド掘
進機。
【0006】
【作 用】シリンダ機構53によって一側内周側筒体
42と他側内周側筒体45を常に離隔する方向に移動し
ているから、従来のように球面押えを用いずに一側・他
側内周側筒体42,45の抜け出しを防止でき、組立・
分解作業が容易となるし、球面押えの面倒な球面加工が
不要となって加工が容易となり、しかも各内周面41,
44と外周面46,47の球面接触部分が短くなり、か
つシール材48,49を常に一定の力で圧着されるから
止水性を向上できると共に、カジリが生じたり、シール
材の耐久性を低下することがない。
【0007】
【実 施 例】図5に示すように、掘削機本体20は前
部本体21と後部本体22をジョイント機構23で屈曲
自在に連結して成り、その前部本体21の前部にカッタ
ーヘッド24が回転自在に支承され、このカッターヘッ
ド24に連結したリングギヤ25にモータ26で駆動さ
れるピニオン27が噛合し、前記前部本体21の外周に
は前部グリッパ28が図示しないシリンダ等で出没自在
に設けてある。前記後部本体22の後部にテール29が
後部ジョイント機構30で屈曲自在に連結してあり、こ
の後部本体22の外周には後部グリッパ31が設けてあ
る。前記前部本体21と後部本体22に亘って推進兼屈
曲用のスラストシリンダ32が揺動自在に複数連結さ
れ、後部本体22とテール29に亘って推進兼屈曲用の
テールシリンダ33が揺動自在に複数連結してある。前
記ジョイント機構23は図5、図6に示すように前記本
体21の後面21aに固設した一側外周側筒体40と、
この一側外周側筒体40の球面状の内周面41に揺動自
在に嵌合した一側内周側筒体42と、後部本体22の前
面22aに固設した他側外周側筒体43と、この他側外
周側筒体43の球面状の内周面44に揺動自在に嵌合し
た他側内周側筒体45を備え、各内周面41と外周面4
6,47の嵌合部分はシール材48,49で止水され、
一側外周側筒体40の端面40aはその内周面41の球
状中心よりも前方寄りとなり、かつ下方で前方に向けて
斜めとなり、前記他側外周側筒体43の端面43aはそ
の内周面44の球状中心よりも後方寄りとなり、かつ下
方で後方に向けて斜めとなって一側・他側内周側筒体4
2,45を嵌合して組立てできるようにしてある。前記
一側内周側筒体42の後端部には真円形状の筒状体50
が後方に向けて一体形成され、この筒状体50が他側内
周側筒体43の前端面に開口した真円形状の環状凹溝5
1に動自在に嵌合されて筒状体50の先端部と環状凹
溝51の底部との間に環状空間52を形成してシリンダ
機構53を構成している。54はパッキンである。前記
環状空間52は圧油供給源を構成する油圧ポンプ55の
吐出路56に接続し、この吐出路56には安全弁57が
設けてあり、その安全弁57のセット圧に見合う圧力の
圧油が環状空間52に供給されて筒状体50は突出する
方向の力を受け、この力によって一側・他側内周側筒体
42,45は離隔する方向の力を受けて外周面46,4
7が一側・他側外周側筒体40,43の内周面41,4
4に押しつけられている。前記後部ジョンイト機構30
は後部本体22の後面22bに固設した筒体60の球面
状の内周面61にテール29に固設した筒体62の球面
状の外周面63を揺動自在に嵌合して成る。
【0008】次に掘進動作を説明する。 ・直線掘進 図5に示すようにスラストシリンダ32を伸縮して前部
本体21と後部本体22を同一中心上に位置させ、後部
グリッパ31で後部本体22を杭壁に支持して各スラス
トシリンダ32を伸長して前部本体21を図7に示すよ
うに前進させながらカッターヘッド24を回転して直進
掘進する。この時、図8に示すように前部本体21の前
進につれて筒状体50が環状空間52内の圧油で順次伸
長して一側・他側内周側筒体42,45の外周面46,
47がシール材48,49に圧接し続ける。前部本体2
1がストロークエンドまで前進したら後部グリッパ31
を縮小して前部グリッパ28を伸長して杭壁を支持して
各スライドシリンダ32を縮小して後部本体22を前進
させて図5の状態とする。この時、図9に示すようにに
後部本体22の前進とともに他側内周側筒体45が前進
するから環状空間52内の圧力が上昇し、安全弁57よ
りドレーンするので環状空間52内の圧力が適正値、安
全弁57のセット圧に保持されて各外周面46,47が
シール材48,49を適正に圧着して止水性を確保でき
る。
【0009】・急曲線掘進 図10に示すように後部グリッパ31を伸長して杭壁を
支持した状態で上のスラストシリンダ32を伸長し、下
のスラストシリンダ32を縮小して前部本体21を下向
きに屈曲させ、この状態で各スラストシリンダ32を伸
長して前部本体21を図11に示すように前進させて前
述に同様に掘進する。この時のジョイント機構23の動
作は前述と同一となる。
【0010】次にジョイント機構23の第2実施例を説
明する。図12に示すように、一側内周側筒体42の筒
状体50を他側内周側筒体45の真円形状の内周面58
に摺動自在に嵌合してシール材59でシールし、一側内
周側筒体42と他側内周側筒体45に亘って伸縮シリン
ダ60を連結してシリンダ機構53とし、その伸長室6
1を油圧ポンプ55の吐出路56に接続してある。この
ようにすれば、前記本体21が前述する掘進中には図1
3に示すように伸縮シリンダ60の伸長室61内の圧力
で一側・他側内周側筒体42,45が相対的に離隔して
各外周面46,47がシール材48,49に圧着して止
水性を保持でき、後部本体22を前進する盛り替え中は
図14に示すように伸縮シリンダ60の伸長室61内の
圧油が安全弁57からタンクにドレーンして適正なる圧
力に維持できる。
【0011】
【考案の効果】シリンダによって一側内周側筒体42と
他側内周側筒体45を常に離隔する方向に移動している
から、従来のように球面押えを用いずに一側・他側内周
側筒体42,45の抜け出しを防止でき、組立・分解作
業が容易となるし、球面押えの面倒な球面加工が不要と
なって加工が容易となり、しかも各内周面41,44と
外周面46,47の球面接触部分が短くなり、かつシー
ル材48,49を常に一定の力で圧着されるから止水性
を向上できると共に、カジリが生じたり、シール材の耐
久性を低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】ジョイント機構の一例を示す断面図である。
【図2】ジョイント機構の他の例を示す断面図である。
【図3】ジョイント機構の内側筒状体の抜け出し説明図
である。
【図4】荷重の大きさを示す説明図である。
【図5】本考案の実施例を示すトンネル掘進機の断面図
である。
【図6】本考案の実施例を示すジョイント機構の断面図
である。
【図7】トンネル掘進機の直線掘進中の状態を示す断面
図である。
【図8】ジョイント機構の直線掘進中の状態を示す断面
図である。
【図9】ジョイント機構の盛り替え中の状態を示す断面
図である。
【図10】トンネル掘進機の急曲線掘進開始時の断面図
である。
【図11】トンネル掘進機の急曲線掘進中の断面図であ
る。
【図12】ジョイント機構の第2実施例を示す断面図で
ある。
【図13】ジョイント機構の掘進中の状態を示す断面図
である。
【図14】ジョイント機構の盛り替え中の状態を示す断
面図である。
【符号の説明】
21 前部本体、22 後部本体、23 ジョイント機
構、24 カッターヘッド、28 前部グリッパ、31
後部グリッパ、32 スラストシリンダ、40一側外
周側筒体、41 内周面、42 一側内周側筒体、43
他側外周側筒体、44 内周面、45 他側内周側筒
体、46 外周面、47 外周面、48 シール材、4
9 シール材、50 筒状体、51 環状凹溝、52
環状空間、53 シリンダ機構、60 シリンダ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリッパを備えた複数の本体をジョイン
    ト機構23で屈曲可能に連結し、隣接する本体間に亘っ
    て推進兼屈曲用のスラストシリンダ32を揺動自在に複
    数連結して掘進機本体20とし、該複数の本体における
    最前部の本体にカッターヘッド24を装着したシールド
    掘進機において、 前記ジョイント機構23を、隣接する一方の本体の後面
    に固設され球面状の内周面41を有する一側外周側筒体
    40と、この一側外周側筒体40の内周面41と同一曲
    率の球面状の外周面46を有して一側外周側筒体40に
    揺動自在に支承されかつ真円形状の筒状体50を備えた
    一側内周側筒体42と、前記隣接する他方の本体の前面
    に固設され球面状の内周面44を有する他側外周側筒体
    43と、この他側外周筒体43の内周面44と同一曲率
    の球面状の外周面47を有して他側外周側筒体43に揺
    動自在に支承されかつ前記筒状体50に動自在に嵌合
    連結された他側内周側筒体45と、前記一側内周側筒体
    42と他側内周側筒体45とに亘って配設されたシリン
    ダ機構53と、このシリンダ機構53の伸長側の室に常
    時一定圧力の圧油を供給する圧油供給源と、前記一側外
    周側筒体40と一側内周側筒体42の嵌合部分を止水す
    るシール材48と、前記外側内周側筒体43と他側内周
    側筒体45の嵌合部分を止水するシール材49より構成
    したことを特徴とするシールド掘進機。
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