JP4195923B2

JP4195923B2 - 親子シールド掘進機

Info

Publication number: JP4195923B2
Application number: JP2000095264A
Authority: JP
Inventors: 匡剛安本; 幸之助中村; 義雄岩井; 英吉田; 隆三郎大塚; 俊明上原; 茂男藤井; 譲吉田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP2001280067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内周カッタの外周にリング状の外周カッタを分離可能に連結した親子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、親子シールド掘進機３０の内周カッタ３１には、外径方向へ出没自在なノックピン３２が周方向に複数設けられている。
【０００３】
外周カッタ３３の内周部にはノックピン３２を挿入させるためのピン穴３４が形成されており、ノックピン３２をピン穴３４に挿入することで内周カッタ３１に外周カッタ３３を連結し、ピン穴３４から抜くことで外周カッタ３３から内周カッタ３１を分離させるようになっている。
【０００４】
ノックピン３２は、内周カッタ３１のスポーク３５内に設けられた油圧ジャッキ３６にて外径方向に出没されるようになっている。
【０００５】
内周カッタ３１に設けるノックピン３２の数は、外周カッタ３３にかかる力を十分受けることができるように決定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内周カッタ３１は子シールド３７の掘削面を形成するものであることから比較的小径のものが多く、かつ、ノックピン３２には外周カッタ３３と内周カッタ３１の間で曲げ荷重が作用するため、比較的多くのノックピン３２で連結する必要があり、十分な数のノックピン３２を設置するにはスペース不足であるため、構造的に無理が生じ易く、カッタ形状に大きな制約を設けてしまうという課題がある。
【０００７】
そして、スポーク３５内のスペースをフルに用いてしまうため、スポーク３５内に作泥材注入装置やコピーカッタなど他の用途の装置（図示せず）を設けることができないという課題もある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、カッタ形状に影響を及ぼすほど多くのノックピンを設置しなくとも、外周カッタにかかる力を受けることのできる親子シールド掘進機を提供することにある。
【０００９】
【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、内周カッタの外周にリング状の外周カッタを分離可能に連結した親子シールド掘進機において、上記内周カッタと外周カッタの間に、上記外周カッタの後部と係合すると共に内周カッタの前部と係合して、外周カッタ側で受けた推力荷重を上記内周カッタに伝達する反力受部材を備えたものである。
【００１０】
ノックピンにかかる力を軽減することができ、ノックピンの数を減らすことができる。
【００１１】
また、上記反力受部材は、内周カッタと外周カッタの間で軸方向に延びた連結部と、その連結部の後端に設けられ、外周カッタと係合すべく径方向外方に延びた外周係合部と、連結部の前端に設けられ、内周カッタと係合すべく径方向内方に延びた内周係合部とからなるものとするとよい。
【００１２】
そして、上記内周カッタと外周カッタとは、内周カッタから径方向に出没される固定ピンを介して分離可能に連結されると共にその固定ピンが、上記反力受部材を挿通して設けられるものとするとよい。
【００１３】
また、上記反力受部材を周方向に複数設けるとよい。
【００１４】
そして、上記外周カッタの内周に上記反力受部材を取り外すための切り欠き部を形成するとよい。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１に示すように、親子シールド掘進機１は、リング状に形成された親シールド２内に子シールド３を発進可能に設けてなるものである。
【００１７】
親シールド２は、既設セグメント４の前端を後方へ押して推力を得るための推進ジャッキ５を周方向に複数有する。
【００１８】
子シールド３は、前端に内周カッタ６を有し、機体内部に内周カッタ６を回転駆動させるための駆動モータ７を有する。内周カッタ６の裏側には掘削した土砂を取り込むためのカッタ室８が形成されており、カッタ室８には送泥管９と排泥管１０が接続されている。
【００１９】
また、内周カッタ６の外周にはリング状の外周カッタ１１が分離可能に連結されており、外周カッタ１１で親シールド２の掘削面を形成している。
【００２０】
図１及び図２に示すように、外周カッタ１１は、内周カッタ６に外径方向出没自在に設けられた固定ピン１２を介して連結されている。
【００２１】
固定ピン１２は、内周カッタ６内に外径方向に伸縮するように設けられた固定用ジャッキ１３の先端に設けられており、固定用ジャッキ１３を伸長させることで外周カッタ１１の内周に形成された固定孔１４内に挿入されるようになっている。そしてこれにより、図６に示すノックピン３２と同様に、内周カッタ６の回転駆動力を外周カッタ１１に伝達するようになっている。
【００２２】
固定ピン１２と固定用ジャッキ１３は、内周カッタ６の外周に沿って等間隔に３組設けられている。
【００２３】
また、図２及び図４に示すように、内周カッタ６と外周カッタ１１の間には、外周カッタ１１の後部と係合すると共に内周カッタ６の前部と係合して、外周カッタ１１側で受けた推力荷重１５を内周カッタ６に伝達するための反力受部材１６が挟まれるようにして設けられている。内周カッタ６の外周には、反力受部材１６を収容するための収容溝２７が軸方向に延びて形成されており、反力受部材１６の周方向の移動を規制するようになっている。
【００２４】
反力受部材１６は、内周カッタ６の外周に沿うように湾曲された矩形鋼板の向かい合う二辺を互い違いに屈曲させるようにして形成されており、内周カッタ６と外周カッタ１１の間で軸方向に延びる連結部１７と、連結部１７の後端に設けられ、外周カッタ１１と係合すべく径方向外方に延びる外周係合部１８と、連結部１７の前端に設けられ、内周カッタ６と係合すべく径方向内方に延びる内周係合部１９とからなる。
【００２５】
反力受部材１６の巾は、外周カッタ１１に作用する推力荷重１５に応じて決定され、巾広に形成することでより大きな推力荷重１５を受けることができる。
【００２６】
連結部１７は、内周カッタ６の外周面２０と外周カッタ１１の内周面２１とにほぼ密着されるように湾曲して形成されており、中間に固定ピン１２を挿通させるための挿通孔２２を有する。
【００２７】
外周係合部１８は、連結部１７の後端を径方向外方へ屈曲させて形成されており、外周カッタ１１の裏面２３を前方へ向けて押さえるようになっている。
【００２８】
内周係合部１９は、連結部１７の前端を径方向内方へ屈曲させて形成されており、外周カッタ１１から受けた後向きの力を内周カッタ６の前面２４に伝えて内周カッタ６を後方へ押すようになっている。
【００２９】
図２、図３及び図４に示すように、反力受部材１６は、内周カッタ６から突出するそれぞれの固定ピン１２に挿通されており、周方向に３箇所、等間隔に固定されている。
【００３０】
また、外周カッタ１１の内周には、反力受部材１６を取り外すための切り欠き部２５が形成されている。
【００３１】
切り欠き部２５は、外周カッタ１１の内周面２１を径方向外方へ矩形溝状に切り欠くように形成されており、少なくとも反力受部材１６より大きな巾に形成されると共に、反力受部材１６の内周係合部１９の延長長さより十分深く形成されている。
【００３２】
次に作用を述べる。
【００３３】
親子シールド掘進機１を掘進させる場合、図１に示すように、駆動モータ７で内周カッタ６と外周カッタ１１を回転駆動させながら推進ジャッキ５を伸張させて既設セグメント４の前端を後方へ押す。
【００３４】
親子シールド掘進機１は、既設セグメント４からの反力によって内周カッタ６と外周カッタ１１を地山に押し付け、内周カッタ６と外周カッタ１１で地山を掘削しながら掘進される。
【００３５】
このとき、内周カッタ６と外周カッタ１１は、推力と同じだけの反力（推力荷重１５）と、回転トルクと同じだけの反力（以下、トルク荷重という）を受ける。
【００３６】
内周カッタ６にかかる推力荷重１５とトルク荷重は、軸方向に延びる駆動軸２６で受けられる。外周カッタ１１にかかる推力荷重１５は、反力受部材１６を介して内周カッタ６に伝達される。外周カッタ１１にかかるトルク荷重は、固定ピン１２を介して内周カッタ６に伝達される。
【００３７】
具体的には、外周カッタ１１に推力荷重１５がかかると、その推力荷重１５は外周カッタ１１の裏面２３を前方へ向けて押さえる外周係合部１８を後方へ押し、内周係合部１９が内周カッタ６の前面２４を後方へ押す。
【００３８】
このとき、図２に示すように、連結部１７は内周カッタ６の外周面２０と、外周カッタ１１の内周面２１とにほぼ密着されているため、反力受部材１６に曲げ荷重が作用することはなく、せん断荷重のみが作用する。このため、反力受部材１６は小さなものでも変形することなく、外周カッタ１１にかかる推力荷重１５を内周カッタ６に伝達することができる。
【００３９】
また、外周カッタ１１にトルク荷重がかかると、そのトルク荷重は、外周カッタ１１の固定孔１４内に挿入された固定ピン１２によって内周カッタ６に伝達される。このとき、外周カッタ１１に作用する推力荷重１５は、反力受部材１６によって内周カッタ６に伝達されており、固定ピン１２で推力荷重１５を受けることはない。
【００４０】
また、通常トルク荷重は推力荷重１５よりも小さなものであるため、従来のようにノックピン３２のみで推力荷重１５とトルク荷重を受ける場合と比べて、ピンの数を大幅に減らすことができる。
【００４１】
そして、親シールド２を停止させ、親シールド２から子シールド３を発進させる場合、図３に示すように切り欠き部２５を最も下の位置に移動させるように外周カッタ１１を回転させる。内周カッタ６の下方に空間が形成された状態となる。
【００４２】
外周カッタ１１の固定孔１４から固定ピン１２を抜き出す程度に固定用ジャッキ１３を縮退させ、内周カッタ６を回転させる。外周カッタ１１は内周カッタ６から回転トルクが伝わらないため、その場で静止されており、反力受部材１６は、固定ピン１２に挿通されたまま内周カッタ６と共に回転する。
【００４３】
図５に示すように、いずれかの反力受部材１６が切り欠き部２５上に移動されたら、その反力受部材１６から固定ピン１２を抜くように固定用ジャッキ１３を更に縮退させる。
【００４４】
反力受部材１６は、外周カッタ１１の切り欠き部２５内に落下され、内周カッタ６から離すことができる。これを順次繰り返して全ての反力受部材１６を切り欠き部２５内に落としたら、内周カッタ６と外周カッタ１１は完全に分離されるので、親シールド２から子シールド３を発進させる。
【００４５】
このように、内周カッタ６と外周カッタ１１の間に、外周カッタ１１の後部と係合すると共に内周カッタ６の前部と係合して、外周カッタ１１側で受けた推力荷重１５を内周カッタ６に伝達する反力受部材１６を備えたため、固定用ジャッキ１３で受けるべき力を小さくすることができ、カッタ形状に影響を及ぼすほど多くのノックピン３２を設置しなくとも、数本の固定ピン１２で外周カッタ１１にかかる力を受けることができる。そして、スポーク３５内のスペースを残すことができ、空いたスペースに作泥材注入装置やコピーカッタなど他の用途の装置を設けることができる。
【００４６】
また、反力受部材１６を、内周カッタ６と外周カッタ１１の間で軸方向に延びた連結部１７と、連結部１７の後端に設けられ、外周カッタ１１と係合すべく径方向外方に延びた外周係合部１８と、連結部１７の前端に設けられ、内周カッタ６と係合すべく径方向内方に延びた内周係合部１９とで構成したため、簡易な構造とすることができ、周方向のサイズを増すだけでより大きな推力荷重１５を受けることができる。
【００４７】
そして、連結部１７を内周カッタ６の外周面２０と外周カッタ１１の内周面２１に密着されるように形成したため、反力受部材１６を大きな力にも耐えるようにすることができ、小さなものにすることができる。
【００４８】
また、反力受部材１６に固定ピン１２を挿通させ、反力受部材１６を周方向に固定するものとしたため、容易に反力受部材１６を固定することができ、外周カッタ１１を安定して支持することができる。
【００４９】
そして、反力受部材１６を周方向に３つ、等間隔に設けるものとしたため、外周カッタ１１をガタなく安定して支持することができる。
【００５０】
また、外周カッタ１１の内周に反力受部材１６を取り外すための切り欠き部２５を形成したため、固定用ジャッキ１３と駆動モータ７を操作するだけで容易に反力受部材１６を取り外すことができ、親シールド２から子シールド３を簡単に分離させて発進させることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では反力受部材１６を周方向に３つ、等間隔に設けるものとしたが、これに限るものではなく、バランスを崩さなければ２つでもよく、また、カッタ形状に影響を与えない範囲内であれば４つ以上設けてもよい。
【００５２】
そして、切り欠き部２５は外周カッタ１１に１つ形成するものとしたが、複数形成してもよい。
【００５３】
また、掘進途中で外周カッタ１１の切り欠き部２５内に全ての反力受部材１６を落とし、そのまま子シールド３を発進させるものとしたが、これに限るものではなく、立坑（図示せず）などの中まで親子シールド掘進機１を掘進させた後、切り欠き部２５内に反力受部材１６を１つづつ落として回収するものとしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
【００５５】
（１）カッタ形状に影響を及ぼすほど多くのノックピンを設置しなくとも、外周カッタにかかる力を受けることができる。
【００５６】
（２）スポーク内に他の用途の装置を設けるためのスペースを作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す親子シールド掘進機の側面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】反力受部材を外すときの要部正面図である。
【図６】従来の親子シールド掘進機の側面図である。
【符号の説明】
１親子シールド掘進機
６内周カッタ
１１外周カッタ
１２固定ピン
１５推力荷重
１６反力受部材
１７連結部
１８外周係合部
１９内周係合部
２５切り欠き部

Claims

内周カッタの外周にリング状の外周カッタを分離可能に連結した親子シールド掘進機において、上記内周カッタと外周カッタの間に、上記外周カッタの後部と係合すると共に内周カッタの前部と係合して、外周カッタ側で受けた推力荷重を上記内周カッタに伝達する反力受部材を備えたことを特徴とする親子シールド掘進機。
上記反力受部材は、内周カッタと外周カッタの間で軸方向に延びた連結部と、その連結部の後端に設けられ、外周カッタと係合すべく径方向外方に延びた外周係合部と、連結部の前端に設けられ、内周カッタと係合すべく径方向内方に延びた内周係合部とからなる請求項１記載の親子シールド掘進機。
上記内周カッタと外周カッタとは、内周カッタから径方向に出没される固定ピンを介して分離可能に連結されると共にその固定ピンが、上記反力受部材を挿通して設けられる請求項１又は２記載の親子シールド掘進機。
上記反力受部材は周方向に複数設けられる請求項１〜３いずれかに記載の親子シールド掘進機。
上記外周カッタの内周に上記反力受部材を取り外すための切り欠き部が形成された請求項１〜４いずれかに記載の親子シールド掘進機。