JP3186347B2

JP3186347B2 - シールド掘進機における排土装置取付機構

Info

Publication number: JP3186347B2
Application number: JP16179293A
Authority: JP
Inventors: 道明森田; 努水谷; 克己田村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JPH0718982A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドを中折れさせ
て掘進できるようにしたシールド掘進機において、その
シールドの仕切壁にスクリューコンベア等の排土装置を
取り付けるための取付機構を、その中折れ掘進に好適な
ものにするようにしたシールド掘進機における排土装置
取付機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等の地下坑を掘進するシールド
掘進機においては、例えば、カーブするトンネルを掘進
する場合のように、掘進方向を変えて曲進することが必
要となる場合が生じる。このような要求に応えられるシ
ールド掘進機として、シールドを複数個のシールド片に
分割してこれら各シールド片を回動可能に連結すること
により中折れできるように構成した、いわゆる中折れ式
シールド掘進機が知られている。このような中折れ式シ
ールド掘進機において、シールド片を回動させて掘進方
向変えると、シールド片の回動に伴ってシールド片に設
けられた仕切壁に取り付けたスクリューコンベア等の排
土機構も回動、変位して、シールド掘進機に設置した機
器類に接触したり、機内での作業の障害になったりする
等の事態が発生する。そのため、このような事態の発生
を防止するためのシールド掘進機における排土装置取付
機構が従来から開発されてており、本発明は、このよう
な従来開発されていた排土装置取付機構を改良しようと
するものである。

【０００３】そこで、まず、図８乃至図１０に基づいて
従来の一般的な中折れ式シールド掘進機の全体像につい
て概説する。図８は、従来の一般的な中折れ式シールド
掘進機の概要を示す側面図、図９は、図８のシールド掘
進機において、シールドを中折れ角θ_N で中折れさせた
状態を示す平面図、図１０は、図８のシールド掘進機に
おいて、スクリューコンベアの中心軸を角度αだけ変位
させた状態を示す平面図である。

【０００４】図８乃至図９において、７は切羽の掘削土
砂を運搬して排出するための排土機構としてのスクリュ
ーコンベア、９は切羽側の外部空間と作業員が作業を行
うための内部空間とを仕切るように前部シールド片に気
密に設けた仕切壁、１２はその前部シールド片、１３は
後部シールド片、１４は前部シールド片１２を後部シー
ルド片１３に対して回動し得るように連結するための上
部連結ピン、１５は上部連結ピン１４と同様の下部連結
ピンであり、これら両連結ピン１４，１５は、同一軸心
にある。１６は後記セグメントによる覆工作業等を行う
ための機器であるエレクタ、１７は地下坑の坑壁を覆工
するためのセグメント、１８は切羽を掘進するためのカ
ッタ、１９は仕切壁９に取り付けられているスクリュー
コンベア取付用の先端ケーシングであり、スクリューコ
ンベア７は、この先端ケーシング１９にボルトで取り付
けることにより仕切壁９に取り付けられる。２５は後部
シールド片１３に設置されたシールドジャッキ、２６は
前部シールド片１２を後部シールド片１３に対し回動し
てシールドを中折れさせるための中折れジャッキであ
る。

【０００５】中折れ式シールド掘進機は、このような構
成を備えているので、シールドジャツキ２５でシールド
１２，１３を推進しつつカッタ１８で切羽を掘削すると
ともに、その掘削土砂を、スクリューコンベア７を通じ
て機内に搬送、排出して、適宜の運搬装置で地上へ運
搬、廃棄し、これらの作業を通じて地下坑の掘進を行
う。このような掘進を行う過程で、トンネルのカーブす
る部分を掘進する等のために掘進方向を変えようとする
場合に、中折れジャッキ２６により前部シールド片１２
を連結ピン１４，１５を支点にして回動させてシールド
を図９に示されているように所定の中折れ角θ_N だけ中
折れさせる。そうすると、スクリューコンベア７は、そ
の前部シールド片１２の仕切壁９に取り付けられている
ので、その回動に伴って変位し、中折れ角θ_N が大きい
と、エレクタ１６に干渉したり、接近したりして、エレ
クタ１６の旋回操作により地下坑の坑壁にセグメント１
７を組むための作業を阻害する。また、この中折れ角θ
_N が大きいと、スクリューコンベア７の後部が施工済み
のセグメントと干渉するような事態も発生し、その施工
作業を進める上できわめて不都合である。そのため、従
来の一般のシールド掘進機では、その中折れ角θ_N を大
きくすることはできず、掘進方向を変えるにしても自ず
から限界があった。このような不都合を改善するための
一つの方策として、掘進中に中折れさせるシールドの方
向を想定し、図１０に示すように、スクリューコンベア
７の軸心をその中折れさせる方向とは逆方向に所定の角
度αだけ予め変位させておく方法が考えられるが、この
ような方法を採ると、その想定した方向とは逆方向に中
折れさせる必要が生じた場合に、許容される中折れ角θ
_N の範囲が以前にも増して小さくなるという新たな不都
合が生じる。

【０００６】以上述べたような問題に対応して、前部シ
ールド片１２を中折れさせる方向に応じてスクリューコ
ンベア７を正逆任意の方向に振ることができるように構
成した、シールド掘進機におけるスクリューコンベアの
取付機構が従来開発されている。本発明は、このような
従来のスクリューコンベアの取付機構を改良しようとす
るものであるので、その技術内容を図７に基づいて説明
する。図７は、本発明が改良しようとする従来のシール
ド掘進機のおけるスクリューコンベアの取付機構を示す
側面図である。

【０００７】図７において、２０は外周面に球面状の凸
部を形成したスクリューコンベア７を取り付けるための
内ケーシング、２１はその球面状の凸部と同じ曲面の球
面状の凹部を内周面に形成し仕切壁９に取り付ける外ケ
ーシング、２２は内周面に同様の球面状の凹部を形成し
た抜け止めケーシング、２３は外ケーシング２１に形成
した溝部に組み込んだＯリング等のシール部材、２４は
内ケーシング２０の球面と抜け止めケーシング２２の球
面とで合一の球面が形成されるように両ケーシング２
０，２２を嵌め合わせるするための印篭継ぎ手である。
これらのケーシング２０，２１，２２を組み立てる場合
には、まず、外ケーシング２１の内周面に内ケーシング
２０の外周面を嵌着し、次いで、同外周面に抜け止めケ
ーシング２２の内周面を嵌着するとともにその抜け止め
ケーシング２２と外ケーシング２１の端面同士を当接し
て固着する。その結果、内ケーシング２０は、外ケーシ
ング２１と抜け止めケーシング２２とで形成される球面
状の凹部に摺動自在に嵌着されるとともに、抜け止めケ
ーシング２２の抜け止め作用により外ケーシング２１か
ら抜け出ることはない。この従来のスクリューコンベア
の取付機構は、図８乃至図１０に示されているスクリュ
ーコンベア取付用の先端ケーシング１９を、以上述べた
ような構造の内ケーシング２１、外ケーシング２１、抜
け止めケーシング２２により分割して構成したものに相
当する。従来のスクリューコンベアの取付機構は、この
ような構成を備えているので、前部シールド片１２を後
部シールド片１３に対して中折れさせる場合に、前部シ
ールド片１２を回動させる方向が正逆何れの方向であろ
うとも、その方向に応じてスクリューコンベア７を適宜
の方向に所望の角度だけ回動させることができる。その
結果、必然的に、中折れ角度θ_N の許容範囲を広くする
ことができ、従来の技術においては好ましいものであっ
た。ちなみに、本発明の出願後に公開された実開平５ー
６４２９６号公報には、「仕切壁側の筒状ケーシングの
内周面に球面状の凹部を形成するとともにスクリューコ
ンベア側の筒体に球面状の凸部を形成し、これらの球面
状の凹部と凸部とを嵌め合わせることにより、スクリュ
ーコンベアを適宜の方向に所望の角度だけ回動できるよ
うにした」以上述べたのと同様のシールド掘進機におけ
る排土装置取付機構が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシールド掘進機のおけるスクリューコンベア
の取付機構は、機構上は好ましいものであっても、生産
効率上問題がある。すなわち、部品の加工工程におい
て、筒状部材の特に内周面を球面加工する作業は、手間
と熟練を要する作業であるが、この従来の取付機構にお
いては、筒状部材である外ケーシング２１と抜け止めケ
ーシング２２の部品について、その内周面に、内ケーシ
ング２０の凸部球面と合致するような合一の球面が形成
されるように球面加工を施すことが必要である。そのた
め、加工工程に負担がかかるとともに歩留まりの点でも
問題が生じる。さらに、筒状部材の球面状の凸部と凹部
を嵌着させて組み立てるものであるから、その構造上、
抜け止めケーシング２２を必ず用意する必要があり、そ
の当然の結果として、部品点数さらには部品の組立て工
程も増加する。このように、従来のシールド掘進機のお
けるスクリューコンベアの取付機構においては、部品の
加工、組立ての両工程において生産効率上問題があっ
た。

【０００９】本発明は、このような従来の技術にみられ
る問題を解消し、シールドを中折れさせる方向が正逆何
れの方向であろうとも、従来の技術と同様、中折れ角θ
_N の許容範囲を拡大することができ、かつ、生産効率の
良好なシールド掘進機のおける排土装置取付機構を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「複数個のシールド片に分割してこれら各シールド
片を回動可能に連結することにより中折れできるように
構成したシールドと、前方のシールド片に気密に設けら
れた仕切壁と、この仕切壁に、掘削土砂を排土し得るよ
うに取り付けた排土装置と、この排土装置を前記前方の
シールド片の回動方向とは反対方向に回動させ得るよう
に仕切壁に取り付けるための排土装置取付機構とを有す
るシールド掘進機において、前記排土装置取付機構が、
一端部を仕切壁に取り付け他端部内周を円筒面状の滑面
にした第一のケーシングと、一端部外周に球面状の凸部
を設けてこの凸部を第一のケーシングの前記他端部内周
に摺接するように嵌着し、他端部に排土機構を設ける第
二のケーシングとを備え、前記球面状の凸部が第一のケ
ーシングの他端部内周に摺接する部位においてこれら両
ケーシングを枢着するように構成されていることを特徴
とする」特許請求の範囲に記載されているとおりのシー
ルド掘進機における排土装置取付機構により達成され
る。

【００１１】

【作用】本発明のシールド掘進機における排土装置取付
機構は、このような構成を備えているので、仕切壁が設
けられた前方のシールド片を回動させてシールドを中折
れさせようとする場合、スクリューコンベアを、その前
方のシールド片の回動方向とは逆方向に適宜の角度だけ
回動、変位させるようにすれば、スクリューコンベアが
シールド掘進機に設置した機器類に接触したり、機内で
の作業の障害になったりするようなことはなく、スクリ
ューコンベアは、正逆何れの方向にも所望の角度だけ回
動、変位させることができるため、シールドを中折れさ
せようとする方向が正逆何れの方向であろうとも、従来
技術と同様、中折れ角θ_N の許容範囲を拡大することが
できる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図６に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例に関するシールド掘進
機の概要を示す側面図、図２は、本発明の実施例に関す
るシールド掘進機の要部を示す側面図である。図３は、
本発明の実施例に関するシールド掘進機の要部を示す平
面図、図４はスクリューコンベアを角度θだけ回動させ
た状態を表した図３と同様の部分を示す平面図、図５
は、図１のシールド掘進機におけるＡ−Ａ線部分の矢視
図、図６は、図１のシールド掘進機におけるＢ−Ｂ線部
分の矢視図である。図１乃至図６において、図８乃至図
１０と同一の符号を付けた部分は、これらの図面と同等
の部分を表しているので、説明の重複を避けるため詳述
しない。

【００１３】図１乃至図６において、１は一端部を仕切
壁９に取り付け他端部内周を軸方向断面フラットな面す
なわち円筒面状の滑面に形成した外側ケーシング、２は
一端部外周に球面状の凸部を形成してこの凸部を外側ケ
ーシング１の前記他端部内周に摺接するように嵌着し、
他端部にスクリューコンベア７の取付部を設けた内側ケ
ーシング、３は外側ケーシング１の溝部に組み込んで内
側ケーシング２の球面状の凸部に密着するように設けた
Ｏリング等のシール部材、４はこのシール部材３と間隔
をおいて設けたこれと同様のシール部材、５ａ、５ｂは
内側ケーシング２の球面状の凸部が外側ケーシング１の
他端部内周に摺接する部位においてこれら両ケーシング
１，２を枢着するためのピンで、５ａは両ケーシング
１，２を上部で枢着する上ピン、５ｂ同じく下部で枢着
する下ピンであり、これら両ピン５ａ，５ｂは、当然の
ことながら同一軸心にある。このように、本実施例にお
いては、外側ケーシング１と内側ケーシング２とを上ピ
ン５ａ及び下ピン５ｂで枢着しているので、内側ケーシ
ング２を外側ケーシング１に対して、これら上ピン５ａ
及び下ピン５ｂを回動中心にし、正逆何れの方向にも回
動させることができる。その結果、前部シールド片１２
を回動させる方向が正逆何れの方向であろうとも、スク
リューコンベア７を、その方向に応じて正逆適宜の方向
に所望の角度回動させることができる。その場合に、内
側ケーシング２の一端部は変位するが、その外周に球面
状の凸部が形成してあるので、外側ケーシング１の内周
が円筒面状の滑面であっても、これら端部同士は全周に
おいて常に線接触しており、両ケーシング１，２間の気
密性が損なわれるようなことはない。なお、本実施例に
おいては、外側ケーシング１にシール部材３，４が設け
られているので、その気密性が更に確実なものとなる。

【００１４】６は外側ケーシング１の内側ケーシングと
の摺接部の近傍数個所に形成した高粘度のグリスを注入
するための給脂穴、８は内側ケーシングのスクリューコ
ンベア取付部に同コンベア７のケーシングを取り付ける
ためのボルトである。給脂穴６は、外側ケーシング１の
前記円筒面状の滑面と内側ケーシング２の球面状の凸部
との間に入った土砂を排除するための圧力水の注入孔と
しての役割もする。１０はスクリューコンベア７の底部
に取り付けられる摺動用ブラケット、１１はこの摺動用
ブラケット１０を支持、固定するための支持用ブラケッ
トである。これら摺動用ブラケット１０、支持用ブラケ
ット１１の詳細については、図５及び図６に基づいて次
に説明する。

【００１５】図５及び図６において、１０ａは頂部がス
クリューコンベア７の底部に取り付けられる摺動用ブラ
ケット１０の脚部、１０ｂはこの脚部１０ａの底部に固
着しスクリューコンベア７を回動させる際に支持用ブラ
ケット１１に対して摺動し底部にボルト１０ｃを突設し
た摺動用ブラケット１０の摺動部材で、摺動用ブラケッ
ト１０は、これら脚部１０ａ及び摺動部材１０ｂからな
る。支持用ブラケット１１は、前記ボルト１０ｃを挿通
させるための円弧状の長穴１１ａが間隔をおいて副数列
形成されており、スクリューコンベア７を回動させる
際、摺動用ブラケット１０の摺動部材１０ｂを、ボルト
１０ｃを介して長穴１１ａの円弧に沿うような軌跡で案
内しながら摺動させる。この長穴１１ａの円弧は、当然
のことながら、ピン５ａ，５ｂの軸線を中心に描かれる
円の円周と重なり合う関係にある。ボルト１０ｃには、
図示はしていないが、ナットが備え付けられていて、こ
のナットを締め付けることにより、その摺動させた摺動
部材１０ｂを所望の位置に不動に固定させることができ
る。また、支持用ブラケット１１は、前部シールド片１
２の底部に設置した適宜の基台上に取り付けられてい
る。

【００１６】本実施例は、以上のような構成を備えてい
るので、摺動用ブラケット１０の摺動部材１０ｂを、ボ
ルト１０ｃを介して支持用ブラケット１１の長穴１１ａ
で案内しながら摺動させて、内側ケーシング２を、上ピ
ン５ａ及び下ピン５ｂを回動中心にして回動させた後、
ボルト１０ｃに備え付けられているナットを締め付ける
ことにより、スクリューコンベア７を、図４に示すよう
に適宜の角度θだけ回動、変位させた状態で設置、固定
することができる。したがって、前部シールド片１２を
回動させてシールドを中折れさせようとする場合、スク
リューコンベア７を、その前部シールド片１２の回動方
向とは逆方向に適宜の角度だけ回動、変位させて設置、
固定するようにすれば、クリューコンベア７の後部がシ
ールド掘進機に設置した機器類に接触したり、機内での
作業の障害になったりする等の事態が発生するのを回避
できる。その場合に、外側ケーシング１と内側ケーシン
グ２とを上ピン５ａ及び下ピン５ｂで枢着していて、ス
クリューコンベア７は、正逆何れの方向にも所望の角度
だけ回動させることができるから、シールドを中折れさ
せようとする方向が正逆何れの方向であろうとも、図７
の従来技術と同様、中折れ角θ_N の許容範囲を拡大する
ことができる。そして、内側ケーシング２の端部外周に
形成した球面状の凸部を、従来のように球面状の凹部で
はなく、特に、外側ケーシング１の端部内周の円筒面状
の滑面に嵌着させるようにしているので、このように従
来技術と同様の効果を奏するものでありながら、外側ケ
ーシング１の端部内周は、単に、滑面に研削研磨すれば
足り、従来の技術のように筒状体の内周面を球面加工す
るようなことは必要でなくなる。さらに、従来の技術に
おける抜け止めケーシング２２のような部品を用意する
ことも必要でなくなり、従来の技術に比べて部品点数さ
らには組立て工程も節減できる。このように、本実施例
によれば、部品の加工、組立ての両工程を簡素化でき、
生産効率の良好なシールド掘進機におけるスクリューコ
ンベアの取付機構が得られる。さらに、外側ケーシング
１の端部内周に摺接する内側ケーシング２の端部外周の
凸部は、特に、球面状に形成し、その摺接する部位にお
いて両ケーシング１，２を枢着するようにしていて、内
側ケーシングを回動させても、両ケーシング１，２の端
部同士が常に同じ位置で線接触しているから、これらの
端部の内外周間に土砂が浸入したとしても、その土砂を
圧密したり押し出したりするような力を及ぼすようなこ
とはなく、従来の技術に比べて構造を簡素化したもので
ありながら、その浸入土砂が内側ケーシング２を回動さ
せる際の抵抗になるようなこともない。

【００１７】本実施例では、切羽の掘削土砂を運搬排出
する排土装置にスクリューコンベア７を用いているが、
本発明は、排土装置にスクリューコンベア以外のものを
用いた場合でも、当然適用できる。また、本実施例で
は、スクリューコンベア７を適宜の角度だけ回動、変位
させて固定するための機構として、摺動用ブラケット１
０と支持用ブラケット１１とからなる機構を設けている
が、要は、内側ケーシング２を、上ピン５ａ及び下ピン
５ｂを回動中心にして回動させて、スクリューコンベア
７を所定の角度回動、変位させた状態で位置固定するこ
とができるようにされればよいのであるから、このよう
な機構は、本発明にとって必須不可欠の構成ではない。
さらに、本実施例では、シールドが二つ折れのシールド
掘進機に本発明を適用した例しか示されていないが、三
つ折り式のシールド掘進機にも当然適用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、特許請求の範囲に記載されている構成、特に、「排
土装置取付機構が、一端部を仕切壁に取り付け他端部内
周を円筒面状の滑面にした第一のケーシングと、一端部
外周に球面状の凸部を設けてこの凸部を第一のケーシン
グの前記他端部内周に摺接するように嵌着し、他端部に
排土機構を設ける第二のケーシングとを備え、前記球面
状の凸部が第一のケーシングの他端部内周に摺接する部
位においてこれら両ケーシングを枢着するように構成さ
れ」た点を具備しているので、「シールドを中折れさせ
る方向が正逆何れの方向であろうとも、中折れ角θ_N の
許容範囲を拡大することができる」という従来の技術の
特長をそのまま備えつつ、従来の技術よりも生産効率の
良好なシールド掘進機のおける排土装置取付機構を提供
することができる。また、この排土装置取付機構は、従
来に技術に比べて構造を簡素化したものでありながら、
外側ケーシング１及び内側ケーシング２の端部内外周間
に土砂が浸入しても、その浸入土砂が内側ケーシング２
を回動させる際の抵抗になるようなこともない。このと
うに、本発明は、製造上、使用上の両面で現場技術とし
て優れた効用を発揮し、きわめて実用性の高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関するシールド掘進機の概要
を示す側面図である。

【図２】本発明の実施例に関するシールド掘進機の要部
を示す側面図である。

【図３】本発明の実施例に関するシールド掘進機の要部
を示す平面図である。

【図４】スクリューコンベアを角度θだけ回動させた状
態を表した図３と同様の部分を示す平面図である。

【図５】図１のシールド掘進機におけるＡ−Ａ線部分の
矢視図である。

【図６】図１のシールド掘進機におけるＢ−Ｂ線部分の
矢視図である。

【図７】本発明が改良しようとする従来のシールド掘進
機のおけるスクリューコンベアの取付機構を示す側面図
である。

【図８】従来の一般的な中折れ式シールド掘進機の概要
を示す側面図である。

【図９】図８のシールド掘進機において、シールドを中
折れ角θ_N で中折れさせた状態を示す平面図である。

【図１０】図８のシールド掘進機において、スクリュー
コンベアの中心軸を角度αだけ変位させた状態を示す平
面図である。

【符号の説明】

１外側ケーシング２内側ケーシング５ａ上ピン５ｂ下ピン７スクリューコンベア８ボルト９仕切壁１０摺動用ブラケット１０ａ摺動用ブラケットの脚部１０ｂ摺動用ブラケットの摺動部材１０ｃボルト１１支持用ブラケット１１ａ長穴１２前部シールド片１３後部シールド片１４上部連結ピン１５下部連結ピン１６エレクタ１８カッタ２６中折れジャッキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−98900（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−115596（ＪＰ，Ｕ) 実公平２−27037（ＪＰ，Ｙ２) 実公平２−13599（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12 E21D 9/06 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のシールド片に分割してこれら各
シールド片を回動可能に連結することにより中折れでき
るように構成したシールドと、前方のシールド片に気密
に設けられた仕切壁と、この仕切壁に、掘削土砂を排土
し得るように取り付けた排土装置と、この排土装置を前
記前方のシールド片の回動方向とは反対方向に回動させ
得るように仕切壁に取り付けるための排土装置取付機構
とを有するシールド掘進機において、前記排土装置取付
機構が、一端部を仕切壁に取り付け他端部内周を円筒面
状の滑面にした第一のケーシングと、一端部外周に球面
状の凸部を設けてこの凸部を第一のケーシングの前記他
端部内周に摺接するように嵌着し、他端部に排土機構を
設ける第二のケーシングとを備え、前記球面状の凸部が
第一のケーシングの他端部内周に摺接する部位において
これら両ケーシングを枢着するように構成されているこ
とを特徴とするシールド掘進機における排土装置取付機
構。