JP3339415B2 - 掘進機 - Google Patents

掘進機

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JP3339415B2
JP3339415B2 JP21220798A JP21220798A JP3339415B2 JP 3339415 B2 JP3339415 B2 JP 3339415B2 JP 21220798 A JP21220798 A JP 21220798A JP 21220798 A JP21220798 A JP 21220798A JP 3339415 B2 JP3339415 B2 JP 3339415B2
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excavator
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、地中を掘進中に
カッターヘッドに取付けたビットの交換を可能とした長
距離推進対応型の掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】掘進機で長距離の掘進を可能にするに
は、地中を掘進中に消耗したビットを随時随意にその場
で新品と交換できることが必要となる。特開平9−25
0291号公報には、かかる掘進機の構造が開示されて
いる。これを図14に示し簡単に説明すると、この掘進
機1のシールド本体2の前方に配設されたカッターヘッ
ド3の基端部は、シールド本体2の内側に形成された隔
壁6に回動自在に支持された筒状軸体4となっており、
その筒状軸体4に形成した内歯大歯車5は、上記隔壁6
に装着したカッターヘッド用駆動装置7の出力軸端に設
けた小歯車8と噛み合っている。カッターヘッド3に取
付けたビット15は、カッターヘッド3の内側から着脱
可能となっており、カッターヘッド3の面板20にはビ
ット15によって掘削した土砂や礫或いは玉石等の一次
破砕物を破砕空間13に取り込むための開口部(図示せ
ず)が形成されている。この一次破砕物を更に二次破砕
するために、隔壁6の中央に形成されたマンホール6a
には、円錐台形状のコーンクラッシャ9とその駆動装置
10を装着したブラケット11が機内空間12側から着
脱可能に取付けられ、コーンクラッシャ9と協働する円
錐状の破砕壁14が隔壁6の前端部分に形成されてい
る。ブラケット11がマンホール6aに取りついた状態
では破砕空間13と機内空間12とは分割されている
が、コーンクラッシャ9とその駆動装置10およびブラ
ケット11を取り外すことで破砕空間13と機内空間1
2は連通し、したがって作業員はマンホール6aを潜り
抜けて機内空間12側から破砕空間13側に入り、掘進
機の推進中であってもカッターヘッド停止の状態でビッ
ト15の交換を行うことができる。尚、図中、16はテ
ールシールド、17は方向制御ジャッキ、18は送泥
管、19は排泥管を示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成では、コー
ンクラッシャの大きさはマンホールを通過できるもので
なければならないし、そのマンホールの大きさはカッタ
ーヘッド用駆動装置の装着上制約を受けるため、比較的
小型なコーンクラッシャとなった。これでは礫率の高い
土質等では破砕能力不足を生じたし、これをカバーする
ため推進速度を遅くすると能率の低下を招いた。場合に
よっては推進速度を遅くしても推進不可能になることも
あった。本発明者らが行った礫等の破砕能力向上に関す
る実験の結果では、破砕物の噛み込み形状による影響や
回転数の変化による影響は意外と小さく、破砕部の大径
化による影響が最も効果があることがわかったから、こ
の発明で解決しようとする課題は、シールド本体2ので
きるだけ管体側に寄せて装着でき、また、その駆動装置
はカッターヘッド用駆動装置と兼用させることができる
二次破砕機構を備えた掘進機を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項1に係る掘進機は、シールド本体の内
側に設けられ、筒状軸体を回動自在に装着するととも
に、破砕空間と機内空間とを連通するマンホールを設け
た隔壁と、その隔壁の前端面に突設され、シールド本体
の管体外周面と合致する外周面を有するコーンケーブリ
ング部材と、そのコーンケーブリング部材の前方に配設
され、機内から交換可能としたビットを取付けたカッタ
ーヘッドと、そのカッターヘッドと一端側が連結され、
他端側は前記筒状軸体の端面と連結され、上記コーンケ
ーブリング部材と協働して二次破砕機構を構成する回転
側部材と、前記隔壁に装着され、前記筒状軸体に形成し
た外歯大歯車と噛み合う小歯車を出力軸端に設けたカッ
ターヘッド駆動装置とを備えてなり、 前記回転側部材2
3には、複数本の腕部25が設けられるとともに、前記
筒状軸体4側の外周面に突起22cが形成され、前記コ
ーンケーブリング部材21の内周面には、前記回転側部
材23の腕部25側面との間に礫等の塊を挟んで破砕す
る破砕用の突起22aと、その破砕物を前記回転側部材
23の突起22cとの間に挟んで更に小さく破砕する破
砕用の突起22bとがそれぞれ形成されていることを特
徴とする。
【0005】本発明の請求項2に係る掘進機は、前記回
転側部材は、カッターヘッドに接続した環状立壁部から
伸びる複数本の腕部が前記筒状軸体の端面に連結してな
り、カッターヘッド側の径を隔壁側の径よりも大となし
たことを特徴とする。
【0006】本発明の請求項3に係る掘進機は、マンホ
ールには排泥管の入口箇所を覆う排泥フードリングを取
付けたことを特徴とする。
【0007】また、本発明の請求項4に係る掘進機は、
前記回転側部材は、カッターヘッド側の径が隔壁側の径
よりも小さな円錐台形となし、排泥管筒状軸体の外側
に設けたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は第1の実施形態に係る掘進
機の要部を示す模式断面図であって、図14と同じ部材
については同一参照符号を付している。
【0009】シールド本体2の内側に設けた隔壁6に筒
状軸体4を回動自在に装着し、隔壁6には破砕空間13
と機内空間12とを連通するマンホール6aを設け、隔
壁6には、前記筒状軸体4に形成した外歯大歯車5と噛
み合う小歯車8を出力軸端に設けたカッターヘッド駆動
装置7が装着されている。筒状軸体4は隔壁6に設けた
推力軸受31と筒状軸受32によって回転自在に支持さ
れ、筒状軸体4が隔壁6を貫通する箇所にシール33,
34を設けて液密的分離をなしている。
【0010】隔壁6の前端面にはシールド本体2の管体
外周面と合致する外周面を有するコーンケーブリング部
材21が突設され、コーンケーブリング部材21の円錐
状内面と水平内面には夫々破砕用の突起22a,22b
が形成される。図1のY−Y線で切断し矢印方向に見た
図4には、コーンケーブリング部材21の下半分に7個
の突起22aが示されている。
【0011】そのコーンケーブリング部材21の前方
に、機内から交換可能としたビット15を取付けたカッ
ターヘッド3が配設される。カッターヘッド3の平面図
を示した図2で、ハッチングを施した部分はカッターヘ
ッド3の面板20を表し、20aはその面板20に形成
された開口部である。ビット15によって掘削した一次
破砕物はこの開口部20aを通過して破砕空間13に取
り込まれる。図2には、また、ビット15にはローラビ
ットのほかに形態の異なるビットがあることを示してい
る。
【0012】上記コーンケーブリング部材21と協働し
て二次破砕機構を構成する回転側部材23がカッターヘ
ッド3と筒状軸体4との間に接続されている。回転側部
材23の駆動はカッターヘッド用駆動装置7によってな
される。回転側部材23は、多数の接続ピン27によっ
てカッターヘッド3に接続した環状立壁部26から4本
の断面U字型の腕部25が伸びて、前述した筒状軸体4
の端面に連結したもので(図3,図4参照)、カッター
ヘッド3側の径は隔壁6側の径よりも大きくしている。
この二次破砕機構はシールド本体2の管体側に寄せて構
成されるため、隔壁6の中央に設けたマンホール6aの
径を大きくできる。送泥管18と排泥管19はこのマン
ホール6aの点検扉30を貫通して配設される。
【0013】本例では、回転側部材23の4本の断面U
字型の腕部25のうちで、破砕出口に当る両側箇所は環
状リング部24となし、この環状リング部24と近接し
且つ排泥管19の入口箇所を覆う排泥フードリング29
をマンホール6aに取付けている。図1のZ−Z線で切
断した端面図である図5には排泥フードリング29の断
面形状が示されている。
【0014】シールド本体2の後方から押されて掘進機
1が前進し、カッターヘッド用駆動装置7を駆動するこ
とで、カッターヘッド3と二次破砕機構の回転側部材2
3とが一緒に回転し、ビット15による一次破砕物が排
泥管19に接続されたポンプ(図示せず)の吸引力によ
って破砕空間13に入ってきて、礫等の塊Rがコーンケ
ーブリング部材21の突起22aと回転側部材23の腕
部25側面に挟まれて破砕され(図6,図7)、更にこ
の破砕物R1がコーンケーブリング部材21の突起22
bと回転側部材23の突起22cとに挟まれて小さく破
砕され(図8,図9)たのちは、送泥管18より注入さ
れた泥水とともに、排泥フードリング29によって排泥
管19にと効率よく導かれる。環状立壁部26は破砕さ
れた礫等の塊がカッターヘッド3側に飛び散るのを防止
する。
【0015】図10には、第2の実施例を示している。
この第2実施例のコーンケーブリング部材21は前述し
た第1実施例と同じである。しかし、第1実施例の回転
側部材23のような環状立壁部26はなく、4本の断面
U字状の腕部25と断面レの字状の環状部材部28とか
ら成り、全体の形状はカッターヘッド3側の径を隔壁6
側の径よりも小さい円錐台形としている。また、送泥管
18も排泥管19も筒状軸体4の外側換言すればシール
ド本体2の管体側に寄せて設け(図11,図12参
照)、破砕物の取り込みから排出まで略同一高さとなる
ように配設し、図1の排泥フードリング29に相当する
ものは無い。破砕空間13に取込まれた礫等の塊Rは、
断面レの字状の環状部材部28側に設けた突起22d,
22cとコーンケーブリング部材21側に設けた突起2
2a,22bに挟まれて(図13参照)破砕されたの
ち、泥水とともに横にある排泥管19に吸込まれ、排出
されることになる。
【0016】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1の発
明では、カッターヘッド3と該カッターヘッド駆動装置
7の間に、カッターヘッド3の駆動力を兼用した大きな
動力で駆動される二次破砕機構をシールド本体の管体側
に寄せて内蔵できたため、二次破砕機構の大径化がなさ
れ、礫率の高い土質でも破砕動力不足や破砕能力不足等
の不都合を解消でき、さらに礫等の塊は掘進機に取込ん
だ直後に破砕するため、カッターヘッド3から破砕機間
の礫等の移動中の閉塞等の不都合も防止できることにな
る。
【0017】請求項2の発明では、カッターヘッド側の
径を隔壁側の径よりも大きくしたことで、ビット交換用
の作業空間を広くすることができる。
【0018】請求項3の発明では、排泥フードリングを
設けたことによって排泥管は隔壁から離して配設するこ
とができ、これによってマンホールの径を大きくでき
て、作業員がビット取換作業でマンホールを出入りする
のを容易にする。
【0019】更に、請求項4の発明では、回転側部材の
形状をカッタヘッド側の径が隔壁側の径よりも小さな円
錐台形となし、排泥管筒状軸体の外側に設けたことに
よって、礫等の塊があってもスムーズに運べ詰まりを少
なくするうえで有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施態様を示す模式断面図
【図2】 カッターヘッドの平面図
【図3】 図1のX−X線で切断し矢印方向に見た図
【図4】 図1のY−Y線で切断し矢印方向に見た図
【図5】 図1のZ−Z線で切断した端面図
【図6】 図1の二次破砕室の拡大図
【図7】 図6の側面図
【図8】 図6の二次破砕室出口箇所の拡大図
【図9】 図8の側面図
【図10】 第2の実施態様を示す模式断面図
【図11】 図10のS−S線で切断し矢印方向に見た
【図12】 図10のT−T線で切断し矢印方向に見た
【図13】 図10の二次破砕室の拡大図
【図14】 従来例の要部を示す断面図
【符号の説明】
1…掘進機 2…シールド本体 3…カッターヘッド 4…筒状軸体 5…外歯大歯車 6…隔壁 6a…マンホール 7…カッターヘッド駆動装置 8…小歯車 12…機内空間 13…破砕空間 15…ビット 18…送泥管 19…排泥管 21…コーンケーブリング部材 23…回転側部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−26800(JP,A) 特開 昭52−123528(JP,A) 特開 平9−250291(JP,A) 実開 昭62−133794(JP,U) 実開 昭63−145996(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/08 E21D 9/12 E21D 9/06 301

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールド本体2の内側に設けられ、筒状
    軸体4を回動自在に装着するとともに、破砕空間13と
    機内空間12とを連通するマンホール6aを設けた隔壁
    6と、 その隔壁6の前端面に突設され、シールド本体2の管体
    外周面と合致する外周面を有するコーンケーブリング部
    材21と、 そのコーンケーブリング部材21の前方に配設され、機
    内から交換可能としたビット15を取付けたカッターヘ
    ッド3と、 そのカッターヘッド3と一端側が連結され、他端側は前
    記筒状軸体4と連結され、上記コーンケーブリング部材
    21と協働して二次破砕機構を構成する回転側部材23
    と、 隔壁6に装着され、前記の筒状軸体4に形成した外歯大
    歯車5と噛み合う小歯車8を出力軸端に設けたカッター
    ヘッド駆動装置7とを備えてなり、 前記回転側部材23には、複数本の腕部25が設けられ
    るとともに、前記筒状軸体4側の外周面に突起22cが
    形成され、 前記コーンケーブリング部材21の内周面には、前記回
    転側部材23の腕部25側面との間に礫等の塊を挟んで
    破砕する破砕用の突起22aと、その破砕物を前記回転
    側部材23の突起22cとの間に挟んで更に小さく破砕
    する破砕用の突起22bとがそれぞれ形成されているこ
    とを特徴とする掘進機。
  2. 【請求項2】 前記回転側部材は、カッターヘッドに接
    続した環状立壁部から伸びる複数本の腕部が前記筒状軸
    体の端面に連結してなり、カッターヘッド側の径を隔壁
    側の径よりも大となしたことを特徴とする請求項1記載
    の掘進機。
  3. 【請求項3】 マンホールには排泥管の入口箇所を覆う
    排泥フードリングを取付けたことを特徴とする請求項1
    記載の掘進機。
  4. 【請求項4】 前記回転側部材は、カッターヘッド側の
    径が隔壁側の径よりも小さな円錐台形となし、排泥管
    筒状軸体の外側に設けたことを特徴とする請求項1記載
    の掘進機。
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