JP3166929B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

トンネル掘削機

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JP3166929B2
JP3166929B2 JP15097591A JP15097591A JP3166929B2 JP 3166929 B2 JP3166929 B2 JP 3166929B2 JP 15097591 A JP15097591 A JP 15097591A JP 15097591 A JP15097591 A JP 15097591A JP 3166929 B2 JP3166929 B2 JP 3166929B2
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JP
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gripper
excavator
cylinder
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典夫 三谷
剛士 今村
勝二 式見
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Komatsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地山にトンネルを掘進
するトンネルと掘削機、詳しくは曲線に沿った掘進が可
能なトンネル掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】カッターヘッドを備えた掘削機本体に主
ビームを設け、この主ビームにグリッパ本体を揺動自在
に設け、このグリッパ本体と掘削機本体とに亘ってスラ
ストシリンダを連結し、前記掘削機本体の外周部とグリ
ッパ本体の外周部に前部グリッパと後部グリッパを移動
自在に設け、前部グリッパと後部グリッパを交互に移動
してトンネル内壁に押しつけてスライドシリンダを伸縮
して掘削機本体とグリッパ本体を交互に掘進方向に移動
して地山にトンネルを掘進するトンネル掘進機が知られ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかるトンネル掘削機
は掘削機本体とグリッパ本体が直線的に移動するから、
直線に沿った掘進には好適であるが、曲線に沿った掘進
には不向きである。すなわち、前述のトンネル掘削機に
おいて曲線に沿って掘進する場合には、グリッパ本体に
設けたいくつかの後部グリッパをトンネル内壁から離隔
させ、残りの後部グリッパをシリンダでトンネル内壁に
強く押しつけて主ビームをトンネル掘進中心に対して斜
めとし、この状態でカッタヘッドを回転させながら掘削
機本体を掘進方向に斜めに移動して曲線に沿って掘進す
るので、大きな半径の曲線に沿ってのみしか掘進でき
ず、小さな半径の曲線(急曲線)に沿って掘進できない
から、曲線に沿った掘進には不向きである。
【0004】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにしたトンネル掘削機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】前部本体と中間部本体と
後部本体を揺動及び伸縮自在にそれぞれ連結して掘削機
本体とし、その前部本体と中間部本体との間及び中間部
本体と後部本体との間に揺動及び伸縮自在な筒状のカバ
ー体をそれぞれ連結したもの。
【作 用】前記本体、中間部本体、後部本体を相対的
に揺動することで掘削機本体を屈曲した姿勢として急曲
線に沿って掘進できるし、カバー体によって崩落した土
砂が連結部に侵入することを防止できる。
【0006】
【実 施 例】図1に示すように、掘削機本体1は前部
本体2と中間部本体3と後部本体4を揺動自在に連結し
て成り、その前部本体2の前部にカッターヘッド5が回
転自在に支承され、このカッターヘッド5に連結したリ
ングギヤ6にモータ7で駆動されるピニオン8が噛合し
ている。前記前部本体2の外周には前部グリッパ9が図
示しないシリンダ等で水没自在に設けられ、後端面2a
の中心部には球面状凹部10が形成してあり、この球面
状凹部10に前部連結筒体11の球面状外周面12が嵌
合し、抜け止めリング13で抜け止めされている。前記
中間部本体3の中心部には前端面3aに開口した前部球
面状凹部14と後端面3bに開口した後部球面状凹部1
5が形成され、これら前後部球面状凹部14,15は中
心孔16で連通し、前後部球面状凹部14,15には前
部ブッシュ17の球面状外周面18と後部ブッシュ19
の球面状外周面20が揺動自在に嵌合して抜け止めリン
グ21でそれぞれ抜け止めされ、前部ブッシュ17の真
円形状内周面22に前記前部連結筒体11の真円形状外
周面23が動自在に嵌合して前部本体2と後部本体3
を揺動及び伸縮自在に連結している。前記後部本体4の
前端面4aの中心には前部球面状凹部24が形成され、
この前部球面状凹部24は中心孔25で後端面4bに開
口し、その前部球面状凹部24には後部連結筒体26の
球面状外周面27が嵌合して抜け止めリング28で抜け
止めされ、その後部連結筒体26の真円形状外周面29
が前記後部ブッシュ19の真円形状内周面30に摺動自
在に嵌合して中間部本体3と後部本体4は揺動及び伸縮
自在に連結してあり、前部本体2の中心孔31と後部本
体4の中心孔25は前部・後部連結筒体11,26で連
続し、カッターヘッド5で掘削した土砂を後部にコンベ
アなどで排出できるようにしてある。前記中間部本体3
の外周及び後部本体4の外周には中間部グリッパ32、
後部グリッパ33が図示しないシリンダ等で出没自在に
それぞれ設けてある。前記前部本体2の後端部外周寄り
と中間部本体3の前端部外周寄りとに亘って複数の前部
スライドシリンダ34が球継手35で揺動自在に連結さ
れ、中間部本体3の後端部外周寄りと後部本体4の前端
部外周寄りとに亘って複数の後部スライドシリンダ36
が球継手37で揺動自在に連結されており、前部スライ
ドシリンダ34を伸張、縮小することで前部本体2と中
間部本体3が相対的に前後方向に移動し、かついくつか
の前部スライドシリンダ34を伸長し、残りの前部スラ
イドシリンダ34を縮小することで前部本体2が中間部
本体3に対して揺動し、後部スライドシリンダ36を伸
長、縮小すれば中間部本体3と後部本体4が前後方向に
相対的に移動し、いくつかの後部スライドシリンダ36
を伸長し、残りの後部スライドシリンダ36を縮小する
ことで中間部本体3が後部本体4に対して揺動する。前
記前部本体2の後端面外周縁と中間部本体3の前端面外
周縁との間及び中間部本体3の後端面外周縁と後部本体
4の前端面外周縁との間には、揺動及び伸縮自在な筒状
のカバー体40がそれぞれ取付けてある。
【0007】該筒状のカバー体40は図1、図2に示す
ように、球面状の外側筒体41と球面状の中間筒体42
と球面状の内側筒体43を揺動自在に順次嵌合して成
り、その外側筒体41の真円形状外周面44を一側支持
筒体45の内周面に摺動自在に嵌合し、内側筒体43の
真円形状周面46を他側支持筒体47の外周面に摺動
自在に嵌合してあり、一側支持筒体45が前記本体2の
後端面外周縁と中間部本体3の後端面外周縁に取付けら
れ他側支持筒体47が中間部本体3の前端面外周縁と後
部本体4の前端面外周縁に取付けられている。前記外側
筒体41の後端面41aは軸心と直角な面に対して斜め
となって図2において上部側が長く下部側が短くなり、
中間筒体42の後端面42aも軸心と直角な面に対して
斜めとなって図2において上部側が長く下部側が短くな
り、内側筒体43の前端面43aは軸心と直角な面に対
して斜めとなって図2において上部側が長く下部側が短
くなり、図2において矢印方向に揺動した時に前部本体
2、中間部本体3、後部本体4が各筒体と干渉しないか
ら、揺動角度を大きくできるから、より小さな半径の曲
線に沿って掘進可能となる。
【0008】前記後部本体4の後側には筒状のテール部
50が設けられ、このテール部50と後部本体4の後端
面4bとの間に前述と同様な筒状のカバー体51が取付
けてある。このカバー体51は球面状の外側筒体52
と、球面状の第1・第2中間筒体53,54と、球面状
の内側筒体55を揺動自在に順次嵌合し、多揺動部にシ
ール材56を装着したもので、外側筒体52が後部本体
4の後端面4bに取付けられ、内側筒体55がテール部
50の前部に取付けてある。
【0009】次に前記トンネル掘削機により急曲線に沿
って掘進する場合の動作を説明する。直線掘進時には、
図1に示すように前部本体2と中間部本体3及び後部本
体4は一直線上に保持されていて、前後部スラストシリ
ンダ34,36により前部本体2、中間部本体3、後部
本体4を順次推進させて掘進するが、急曲線に沿って掘
進する場合は図3に示すように前部、後部スラストシリ
ンダ34,36の伸縮量を調整して前部本体2と中間部
本体3及び後部本体4を揺動して掘進機本体1を急曲線
に沿って屈曲させる。そしてまず図4に示すように中間
部本体3と後部本体4を中間部、後部グリッパ32,3
3によりトンネル内壁に固定して、この状態で前部スラ
ストシリンダ34により前部本体2を推進させ、中間
部、後部グリッパ32,33で反力を受けながらカッタ
ヘッド5により掘削する。掘削した土砂はカッタヘッド
5のチャンバ5a内へ取込んだ後図示しない排土装置に
より前部・後部連結筒体11,26内を経て後方へ排出
し、1ピッチ掘進したところで次に図5に示すように前
部、後部グリッパ9と33で前部本体2及び後部本体4
を固定して、前後部スラストシリンダ34,36により
中間部本体3を推進させる。その後図6に示すように前
部、中間部グリッパ9と32で前部本体2と中間部本体
3を固定して後部スラストシリンダ36を縮小し、後部
本体4を前進させる。以上上記動作を繰返すことにより
急曲線に沿って掘進するもので、中間部本体3の中心線
に対して前後部本体2,4の中心線を20°付近まで屈
曲させることができるため、急曲線に沿った掘進が容易
に行えるようになるし、筒状のカバー体40で連結部に
崩落した土砂が侵入することを防止できるから、崩落し
た土砂が連結部に詰って掘削機本体1が屈曲できなくな
ることがなく、崩落性のある地山でも急曲線に沿って掘
進できる。
【0010】図7はカバー体40の第1の変形例を示
し、外側筒体41と中間部筒体42にシール材60を装
着して各筒体の摺動部をシールしてある。かかるカバー
体40を用いれば、地下水の多い地山を掘進する際に、
その地下水が各連結部に浸入することを防止できるし、
カバー体40内部を気密に保てる。図8はカバー体40
の第2の変形例を示し、外側筒体41と内側筒体43に
よりカバー体40とし、その外側筒体41の内面41a
と内側筒体43の外面43aとの間に隙間62を構成し
てある。かかるカバー体40を用いたトンネル掘削機で
地下水の多い地山を掘進する場合には、カバー体40を
水没させ、そのカバー体40の内部と外部との間に差圧
>Pを発生させてカバー体40の内部から外部に
水流を生じさせて水が内部に侵入することを防止する。
このようにすれば、トンネル掘進機前部の水圧による抵
抗を低減できるし、カバー体40を水没させるため薄く
でき、差を小さくしトンネル内壁との隙間を極力狭く
し地山の崩落を最小限にできる。以上の各実施例ではカ
バー体40を球面状の筒体を複数揺動自在に嵌合した
が、カバー体40としては蛇膜などのように揺動及び伸
縮する筒状体としても良い。
【0011】
【発明の効果】前部本体2と中間部本体3及び中間部本
体3と後部本体4を相対的に揺動すれば掘削機本体1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
きるし、筒状のカバー体40によって前部本体2と中間
部本体3及び中間部本体3と後部本体4の連結部に土砂
が侵入することを防止でき崩落性のある地山を掘進する
場合に連結部に土砂が入り込んで揺動が困難となって掘
進不能となることがなく、崩落性のある地山でも急曲線
に沿って掘進できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネル掘削機の直線掘削状態の断面正面図で
ある。
【図2】カバー体の拡大断面正面図である。
【図3】トンネル掘削機の急曲線掘削状態の断面正面図
である。
【図4】急曲線掘進状態の説明図である。
【図5】急曲線掘進状態の説明図である。
【図6】急曲線掘進状態の説明図である。
【図7】カバー体の第1変形例の断面正面図である。
【図8】カバー体の第2変形例の断面正面図である。
【符号の説明】
1 掘削機本体、2 前部本体、3 中間部本体、4
後部本体、5 カッターヘッド、9 前部グリッパ、3
2 中間部グリッパ、33 後部グリッパ、34 前部
スラストシリンダ、36 後部スラストシリンダ、40
カバー体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−83090(JP,A) 特開 平4−272396(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カッターヘッド5と前部グリッパ9を備
    えた前部本体2及び中間部グリッパ32を備えた中間部
    本体3並びに後部グリッパ33を備えた後部本体4で掘
    削機本体1とし、前記前部本体2の中央部と中間部本体
    3の中央部とを揺動及び伸縮自在に連結し、この前部本
    体2と中間部本体3とに亘って複数の前部スラストシリ
    ンダ34を揺動自在に取付け、前記中間部本体3の中央
    部と後部本体4の中央部とを揺動及び伸縮自在に連結
    し、この中間部本体3と後部本体4とに亘って複数の後
    部スラストシリンダ36を揺動自在に取付け、 前記前
    部本体2の後端面外周縁と中間部本体3の前端面外周縁
    とに亘って揺動及び伸縮自在な筒状のカバー体40を取
    付け、前記中間部本体3の後端面外周縁と後部本体4の
    前端面外周縁とに亘って揺動及び伸縮自在な筒状のカバ
    ー体40を取付けたことを特徴とするトンネル掘削機。
JP15097591A 1991-05-28 1991-05-28 トンネル掘削機 Expired - Lifetime JP3166929B2 (ja)

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JPH04350291A JPH04350291A (ja) 1992-12-04
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JP5712763B2 (ja) * 2011-04-22 2015-05-07 株式会社大林組 転用するための回収作業を容易にしたシールドマシン
CN103195436B (zh) * 2013-03-28 2016-08-10 上海隧道工程有限公司 用于盾构掘进机的复合式铰接装置

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