JP4151495B2

JP4151495B2 - シールド掘進機

Info

Publication number: JP4151495B2
Application number: JP2003197759A
Authority: JP
Inventors: 克美門田; 真杉森
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2005036420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動カッタと固定隔壁とにカッタ室内の土砂を撹拌するための棒を設けたシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、従来のシールド掘進機２０の撹拌装置２１は、回転自在なカッタ２２に後方へ延びる回転棒２３を設け、固定隔壁２４に前方へ延びる固定棒２５を設けて構成されている。そして、回転棒２３と固定棒２５とは同一円周上に重ならないように径方向にずらして交互に配置されており、回転棒２３で土砂を動かしながら固定棒２５で土砂の移動を邪魔し、カッタ室２６内の土砂を効率よく撹拌するようになっている。
【０００３】
また、一般的に回転棒２３と固定棒２５とは、それぞれ撹拌効率を高めるために同一円周上に複数配置されることが多い。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−５８５５９号公報（第１図）
【特許文献２】
特公昭６１−２５８７９号公報（第１図）
【特許文献３】
特公昭６１−６２４０号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のシールド掘進機２０では回転棒２３と固定棒２５とを径方向にずらして配置するものであるため、回転棒２３又は固定棒２５を同一円周上に複数近接して配置すると、図７に示すように回転棒２３又は固定棒２５同士の間に土砂が塊となって付着し易いという課題があった。そして特に、揺動カッタ（図示せず）に上述の土砂撹拌技術を適用する場合、揺動カッタの揺動角度に応じて揺動棒（回転棒２３に相当するもの）と固定棒２５とを同一円周上に数多く設置しなければならず、土砂が揺動棒又は固定棒２５同士の間に付着し易くなってしまうという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、土砂の付着を防いで効率よく土砂を撹拌できる揺動カッタ式のシールド掘進機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、シールドフレームの固定隔壁の前面にあるカッタ室を介して揺動カッタを設け、その揺動カッタのカッタ室側に揺動棒を、上記固定隔壁のカッタ室側に固定棒を設けたシールド掘進機において、上記固定棒を、対応する揺動棒と同一軌跡上で、かつ、その揺動棒の揺動範囲外に配置したものである。
【０００８】
上記固定棒は、その対応する揺動棒の揺動範囲外の両側に配置されるとよい。
【０００９】
そして、上記揺動棒が同一円周上に複数、その揺動軌跡を周方向に離間して配置され、これら揺動軌跡の間に上記固定棒が配置されるとよい。
【００１０】
また、上記揺動棒と上記固定棒とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら固定棒の内外周の位置で揺動するように内外の揺動棒が上記揺動カッタに設けられるとよい。
【００１１】
そして、上記揺動棒と上記固定棒とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら揺動棒の揺動範囲内でかつ揺動軌跡の内外周の位置に内外の固定棒が配置されるとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図２に示すように、シールド掘進機１は、筒状に形成されたシールドフレーム２と、シールドフレーム２の前端部に設けられシールドフレーム２の前端部を液密に塞ぐ固定隔壁３と、固定隔壁３に揺動自在に設けられ地山を掘削するための揺動カッタ４と、揺動カッタ４と固定隔壁３との間に形成され揺動カッタ４で掘削した土砂を収容するためのカッタ室５と、揺動カッタ４と固定隔壁３とに設けられカッタ室５内の土砂を撹拌するための撹拌装置６と、固定隔壁３に設けられカッタ室５内の土砂を排出するための排土装置７とを備えて構成されている。
【００１４】
固定隔壁３には、揺動カッタ４の揺動中心を構成する揺動軸８が枢支されている。揺動軸８は、前後に延びて配置されており、固定隔壁３を貫通して機内に延長されている。機内に延長される揺動軸８の後部には、油圧ジャッキ９が偏心して連結されており、伸縮することで揺動軸８を略９０度の揺動角度で揺動させるようになっている。
【００１５】
揺動カッタ４は、揺動軸８にスポーク１０を放射状に設け、それぞれのスポーク１０の前側にカッタビット１１とローラカッタ１２とを複数設けて構成されている。具体的には、スポーク１０は、揺動軸８に周方向に等間隔（６０度間隔）に６本設けられている。
【００１６】
また、シールドフレーム２は、前端を揺動カッタ４の近傍まで延ばして形成されており、カッタ室５の外周を囲むようになっている。
【００１７】
撹拌装置６は、揺動カッタ４のカッタ室５側に後方に延ばして設けられカッタ室５内の土砂を揺動カッタ４と共に動かすための揺動棒１３、１４と、固定隔壁３のカッタ室５側に前方へ延ばして設けられ土砂の移動を邪魔するための固定棒１５、１６とを備えて構成されている。
【００１８】
図１に示すように、揺動棒１３、１４は、それぞれ断面矩形状に形成されており、スポーク１０に径方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。具体的には、揺動棒１３、１４は、スポーク１０に先端から基端へ向けて所定の間隔（ピッチ）で設けられる第１揺動棒１３と、周方向に隣り合う他のスポーク１０に先端からの距離を半ピッチずらして設けられる第２揺動棒１４とからなる。すなわち、第１揺動棒１３と第２揺動棒１４とは周方向にスポーク１０と同じ間隔（６０度間隔）で交互に配置されている。また、それぞれの揺動棒１３、１４の径方向の間隔は、揺動棒１３、１４の径方向の長さよりも若干長い間隔に設定されており、第１揺動棒１３と第２揺動棒１４とは同一円周上でラップしないように設定されている。
【００１９】
固定棒１５、１６は、断面円形に形成されており、それぞれ揺動棒１３、１４に対応して位置を決定されている。具体的には、図１及び図３に示すように、固定棒１５、１６は、対応する揺動棒１３、１４と同一軌跡上で、かつ、その揺動棒１３、１４の揺動範囲Ａ、Ｂ外の両側に全部がラップして位置するように配置されている。すなわち、第１揺動棒１３に対応する第１固定棒１５はそれぞれ第１揺動棒１３と同一円周上となるように半径方向に間隔をおいて複数配置されており、第２揺動棒１４に対応する第２固定棒１６はそれぞれ第２揺動棒１４と同一円周上となるように半径方向に間隔をおいて複数配置されている。
【００２０】
そして、第１固定棒１５は第１揺動棒１３の揺動範囲Ａの外側に周方向に１２０度間隔で配置され、第２固定棒１６は第２揺動棒１４の揺動範囲Ｂの外側に周方向に１２０度間隔で配置されている。これにより、第２固定棒１６は、第１揺動棒１３の揺動範囲Ａ内で、かつ、揺動軌跡の内外周の位置に配置され、第１固定棒１５は、第２揺動棒１４の揺動範囲Ｂ内で、かつ、揺動軌跡の内外周の位置に配置されるようになっている。そしてさらに、周方向に隣り合う固定棒１５、１６の間には必ずいずれかの揺動棒１３、１４が揺動されるようになっている。
【００２１】
本実施の形態の作用を述べる。
【００２２】
まず、それぞれの揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６の作用について説明する。
【００２３】
図１に示す揺動カッタ４が揺動されると、揺動カッタ４と共に揺動棒１３、１４が揺動される。例えば揺動カッタ４が図示する状態から紙面上で時計回りに回動する場合、図３に示すように一方の第１固定棒１５に近接していた第１揺動棒１３が、他方の第１固定棒１５へ向けて回動する。そして、図４に示すように、半ストローク（約４５度）回動した位置で径方向に整列された第２固定棒１６の間をそれぞれ通過する。これにより、径方向に隣り合う第１揺動棒１３間の土砂を第２固定棒１６に当てて撹拌することができる。またこのとき、第２揺動棒１４は径方向に整列された第１固定棒１５の間を通過し、径方向に隣り合う第２揺動棒１４間の土砂を第１固定棒１５に当てて撹拌する。
【００２４】
そして、図５に示すように、第１揺動棒１３が第１固定棒１５に近接されると、第１揺動棒１３の揺動方向側（正転側）の土砂を第１揺動棒１３と第１固定棒１５との間に挟み、径方向に分散して撹拌することができる。このとき、第２揺動棒１４はその揺動方向側の土砂を第２固定棒１６との間に挟み、径方向に分散して撹拌する。
【００２５】
このように揺動カッタ４は１ストローク（９０度）回動されると反転し、逆方向（反時計回り）に回動を始める。そして、第１揺動棒１３は半ストローク回動した位置で径方向に整列する第２固定棒１６の間を通過し、上述と同様に第１揺動棒１３の径方向側の土砂を撹拌する。このとき、第２揺動棒１４は径方向に整列する第１固定棒１５の間を通過し、第２揺動棒１４の径方向側の土砂を撹拌する。
【００２６】
図３に示すように、第１揺動棒１３が元の位置に戻ると、第１揺動棒１３は揺動方向側（逆転側）の土砂を第１固定棒１５との間に挟んで径方向に分散させることができる。また、第２揺動棒１４は逆転側の土砂を第２固定棒１６との間に挟んで径方向に分散させることができる。そして、揺動カッタ４は再び反転し、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６とは上述の撹拌を繰り返す。
【００２７】
よって、各揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６の径方向側と周方向側とをそれぞれ撹拌できるため、揺動棒１３、１４や固定棒１５、１６の周囲に土砂が付着するのを確実に防ぐことができる。
【００２８】
次に、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６の協働作用によって撹拌される土砂の流れに着目して説明する。
【００２９】
上述と同様に揺動カッタ４が時計回りに１ストローク正転すると、第１揺動棒１３の揺動軌跡上にある土砂は第１揺動棒１３に押されて同一円周上の正転方向に移動する。図５に示すように、この土砂は、第１揺動棒１３と第１固定棒１５との間に挟まれて径方向に分散される。このとき、径方向に隣り合うそれぞれの第１揺動棒１３がその揺動軌跡上の土砂を径方向に分散させるため、土砂は第２揺動棒１４の揺動軌跡上に移動することとなる。
【００３０】
揺動カッタ４が逆転を始めると、第２揺動棒１４の揺動軌跡上に移動された土砂は、第２揺動棒１４に押されて同一円周上の逆転方向に移動する。そして、この土砂は、第２揺動棒１４と第２固定棒１６との間に挟まれて径方向に分散される。このとき、径方向に隣り合うそれぞれの第２揺動棒１４がその揺動軌跡上の土砂を径方向に分散させるため、土砂は第１揺動棒１３の揺動軌跡上に移動することとなる。以降、この土砂は、同様の移動を繰り返し、速やかに撹拌されることとなる。
【００３１】
このように、固定棒１５、１６を、対応する揺動棒１３、１４と同一軌跡上で、かつ、その揺動棒１３、１４の揺動範囲Ａ、Ｂ外に位置するように配置したため、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６との間にある土砂を揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６とで挟んで径方向に分散させることができ、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６との周方向側のうち、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６とが向かい合う側に土砂が付着するのを防ぐことができる。そしてこれにより、効率よく土砂を撹拌することができる。
【００３２】
また、固定棒１５、１６は、その対応する揺動棒１３、１４の揺動範囲Ａ、Ｂ外の両側に配置されるものとしたため、揺動棒１３、１４の周方向の両側にある土砂を固定棒１５、１６との間に挟んで径方向に分散させることができ、揺動棒１３、１４の周方向の両側に土砂が付着するのを防ぐことができる。
【００３３】
そして、揺動棒１３、１４が同一円周上に複数、その揺動軌跡を周方向に離間して配置され、これら揺動軌跡の間に固定棒１５、１６が配置されるようにしたため、固定棒１５、１６の周方向の両側にある土砂を揺動棒１３、１４との間に挟んで径方向に分散させることができ、固定棒１５、１６の周方向の両側に土砂が付着するのを防ぐことができる。
【００３４】
また、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら固定棒１５、１６の内外周の位置で揺動するように内外の揺動棒１３、１４が揺動カッタ４に設けられるようにしたため、固定棒１５、１６の径方向側にある土砂を揺動棒１３、１４で移動させることができ、固定棒１５、１６の径方向側に土砂が付着するのを防ぐことができる。
【００３５】
そして、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら揺動棒１３、１４の揺動範囲Ａ、Ｂ内でかつ揺動軌跡の内外周の位置に内外の固定棒１５、１６が配置されるようにしたため、揺動棒１３、１４の径方向側に付着した土砂を固定棒１５、１６に当てて落とすことができる。
【００３７】
また、揺動棒１３、１４をスポーク１０に設けるものとしたが、面板式のカッタの場合、カッタ面板に設けてもよい。
【００３８】
そして、揺動棒１３、１４を全てのスポーク１０に設けるものとしたが、一部のスポーク１０に設けるものとしてもよい。また、スポーク１０は周方向に６０度間隔に配置されているものについて説明したが、これに限るものではない。
【００３９】
また、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６はそれぞれ同一円周上に３つずつ配置するものとしたが、これに限るものではなく、揺動棒１３、１４は回動軌跡が重ならない限り同一円周上にいくつ配置してもよく、固定棒１５、１６は揺動棒１３、１４の回動軌跡に重ならない限り同一円周上にいくつ配置してもよい。但し、土砂の付着を防ぐためには同一円周上に揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６が交互に配置されることが好ましい。
【００４０】
そして、揺動棒１３、１４を断面矩形に形成し、固定棒１５、１６を断面円形に形成するものとしたが、揺動棒１３、１４と固定棒１５、１６の断面形状は他の形状であってもよい。例えば断面多角形状、十字状、Ｔ字状等であってもよい。
【００４１】
また、固定棒１５、１６や揺動棒１３、１４に薬剤等の注入口を形成してもよい。
【００４２】
そして、円形の掘削面を有するシールド掘進機１について説明したが、シールド掘進機の掘削面は矩形等の他の形状であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、土砂の付着を防いで効率よく土砂を撹拌できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すカッタ室の正面断面図である。
【図２】シールド掘進機の側断面図である。
【図３】図１を模式化した説明図である。
【図４】揺動カッタが半ストローク揺動した状態の図３の説明図である。
【図５】揺動カッタが１ストローク揺動した状態の図３の説明図である。
【図６】従来のカッタ室の正面断面図である。
【図７】図６の要部を模式化した要部説明図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
２シールドフレーム
３固定隔壁
４揺動カッタ
５カッタ室
１３第１揺動棒（揺動棒）
１４第２揺動棒（揺動棒）
１５第１固定棒（固定棒）
１６第２固定棒（固定棒）
Ａ揺動範囲
Ｂ揺動範囲

Claims

シールドフレームの固定隔壁の前面にあるカッタ室を介して揺動カッタを設け、その揺動カッタのカッタ室側に揺動棒を、上記固定隔壁のカッタ室側に固定棒を設けたシールド掘進機において、上記固定棒を、対応する揺動棒と同一軌跡上で、かつ、その揺動棒の揺動範囲外に配置したことを特徴とするシールド掘進機。
上記固定棒は、その対応する揺動棒の揺動範囲外の両側に配置される請求項１記載のシールド掘進機。
上記揺動棒が同一円周上に複数、その揺動軌跡を周方向に離間して配置され、これら揺動軌跡の間に上記固定棒が配置された請求項１又は２記載のシールド掘進機。
上記揺動棒と上記固定棒とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら固定棒の内外周の位置で揺動するように内外の揺動棒が上記揺動カッタに設けられる請求項１〜３いずれかに記載のシールド掘進機。
上記揺動棒と上記固定棒とが半径方向に間隔をおいて複数配置され、これら揺動棒の揺動範囲内でかつ揺動軌跡の内外周の位置に内外の固定棒が配置される請求項１〜３いずれかに記載のシールド掘進機。