JP4390615B2 - トンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造 - Google Patents

Description

本発明はトンネル掘削機において、隔壁に回転自在に挿通、支持されている回転軸体内を通じて該回転軸体の前端に径方向に放射状に設けている複数本のカッタスポークからなるカッタヘッドに、カッタ作動用圧油を供給するための圧油供給通路の構造に関するものである。

従来から、スキンプレートの前端部内に隔壁を設け、この隔壁の中央部に回転軸体を回転自在に挿通、支持させると共に該回転軸体の前端に、内部にカッタ作動用油圧ジャッキを配設している複数本のカッタスポークからなるカッタヘッドを固着し、上記回転軸体の後端に設けたロータリージョイントを通じて機内の適所に設置した油圧ポンプから上記油圧ジャッキに圧油を供給する通路としては図８、図９に示すように、回転軸体40を筒状の中空軸体に形成してその中空41内に上記ロータリージョイントと連結、連通した圧油供給配管42を配設すると共に、この圧油供給管42の前端を、各カッタスポーク43内に装着しているカッタ作動用油圧ジャッキ44に分岐油圧配管45を介して接続し、ロータリージョイントを通じて供給される圧油を回転軸体40内の油圧配管42から各カッタスポーク43内の上記分岐油圧配管45を通じて油圧ジャッキ44に供給するように構成している。

なお、油圧ジャッキ44の作動によって、例えば、拡径トンネル部を掘削するには、図10に示すように、筒状のカッタスポーク43内に、該カッタスポーク43の内周面に長さ方向に固着しているガイド46に沿って可動ケーシング体47を摺動自在に配設し、この可動ケーシング体47内に上記油圧ジャッキ44のシリンダー44a を挿入して該シリンダー44a の外端を可動ケーシング体47に一体に連結する一方、この油圧ジャッキ44のロッド44b の突出端を回転軸体40側に固定し、このロッド44b 内を通じて上記分岐油圧配管45をシリンダー44a 内のピストン（図示せず）側に供給することによりシリンダー44a を径方向に移動させて可動ケーシング体47の外端前面に突設しているカッタビット48をカッタスポーク43から出没させるように構成している。

一方、背面中心部に回転軸体を固着させることなく、その中心部後方にコンベアの搬送始端部を臨ませていると共に、背面外周部を隔壁に回転自在に支持させてその外周部を駆動モータによって回転駆動するように構成しているディスク形のカッタヘッドにおいて、特許文献１に示すように、該カッタへっドの背面中心部にロータリージョイントの前面に突設した円筒状部分を挿着すると共にこのロータリージョイントを上記コンベアの前端に回転不能に係止させ、コンベアケーシングに沿って配設している油圧配管を上記ロータリージョイント内に設けている圧油通路を通じてカッタヘッド内に放射状に設けている給排油管に圧油を供給し、該圧油によってカッタヘッド内に径方向に出没自在に装着されているコピーカッタを作動させるように構成したカッタヘッドへの圧油供給手段も知られている。
実公昭５９−２５９９４号公報

しかしながら、前者のように、回転軸体40の外周部に複数本のカッタスポーク43を取付けて、回転軸体40の中空内に配設されている圧油供給配管42と、各カッタスポーク43内に装着しているカッタ作動用油圧ジャッキ44に圧油を供給するための分岐油圧配管45とを接続する作業は、カッタスポーク43と隔壁との間の狭い空間部内で行われなければならないために作業性が悪く、特に、小口径のトンネル掘削機の場合には、その配管接続作業が極めて困難である。

一方、後者のように、カッタヘッドを回転軸体により回転駆動するのではなくその外周部を隔壁に回転自在に支持させて駆動モータにより回転駆動するように構成している場合には、該カッタヘッドの背面中心部に油圧配管を使用することなくロータリージョイントを直接、接続することによって、該ロータリージョイント内の圧油通路を通じてカッタヘッド内に放射状に設けている給排油管に圧油を供給するように構成することができるので、カッタヘッドと隔壁との間の狭い空間部内であってもその接続作業が容易に行えるが、カッタへっドの背面中心部に装着したロータリージョイントをコンベアの前端に回転不能に係止させるという特別な構造を有するトンネル掘削機にしか適用することができないという問題点があり、また、ロータリージョイント内に設けている圧油通路の開口端を複数本のコピーカッタ作動用ジャッキのインポートとアウトポートに連結、連通した複数対の給排油管の開口端に正確に合致させるには構造上、困難な問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、油圧配管作業を不要にして、回転軸体内からカッタヘッドを構成している各カッタスポーク内に配設したカッタ作動用油圧ジャッキに至るまでの油路を簡単に形成することができるトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明のトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造は、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端部内に設けた隔壁の中央に回転自在に挿通、支持された軸体と、この軸体の前端から径方向に放射状に設けられた複数本のカッタスポークからなるカッタヘッドと、カッタスポーク内に設けられたカッタ作動用油圧ジャッキと、上記軸体の後端に装着されて機内に設置された油圧ポンプからの圧油を軸体内に供給するロータリージョイントとを備えているトンネル掘削機において、上記軸体は前端短軸部とこの前端短軸部の後端を前端に接続させた後側軸体部とからなると共に、前端短軸部の外周面に周方向に所定間隔毎に取付孔を設けて各取付孔に上記各カッタスポークの内端から突設している接続端部を嵌着してあり、さらに、上記軸体における前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に環状溝を周設してこの環状溝に後側軸体部内に設けている貫通孔からなる圧油通路の前端を連通させていると共に、該環状溝と上記各カッタスポークにおける接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートとを前端短軸部の外周部内に設けた通孔よりなる圧油通路を通じて連通させた構造としている。

このように構成したトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造において、請求項２に係る発明は、上記前端短軸部の外周部内に設けている圧油通路とカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用圧油ポートとを、該カッタ作動用圧油ポートが開口したカッタスポークの接続端部の外周面又は前端短軸部内の上記圧油通路が開口した取付孔の内周面のいずれか一方の周方向に連続して設けている環状溝を通じて連通させていることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、上記後側軸体部の前部を隔壁に回転自在に挿通、支持された大径軸部に形成し、該大径軸部の前端面中央部に嵌合孔を設けてこの嵌合孔の奥底部に接続ピースを嵌着させていると共にこの接続ピースを介して該嵌合部に前端短軸部の後端面中央部に突設している突部を嵌着させてあり、さらに、後側軸体部内に設けている圧油通路の前端部を上記接続ピースの底面から外周面に亘ってＬ字状に貫通している中間通路を通じて上記前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に設けている環状溝に連通させた構造を有している。

また、請求項４に係る発明は、上記後側軸体部の大径軸部を隔壁に貫通状態で回転自在に支持させたのち、該大径軸部の嵌合孔に上記接続ピースを介して前端短軸部の突起を嵌着すると共にこの前端短軸部の取付孔にカッタスポークの接続端部を嵌着して後側軸体部内に設けている圧油通路をカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートに連通させるように構成していることを特徴とする。

本発明のトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造によれば、隔壁の中央に回転自在に挿通、支持された軸体を前端短軸部と後側軸体部とから構成しているので、隔壁前方側におけるスキンプレートの前端開口部内の作業空間部が狭いにもかかわらず、前端短軸部を後側軸体部の前端に容易に接続することができて隔壁からスキンプレートの前端開口部に向かって突出した一定長さの軸体を簡単に組み立てることができる。その上、これらの前端短軸部と後側軸体部とに貫通孔や通孔からなる圧油通路を設けているので、後側軸体部に前端短軸部を接続させることによって油圧ホースや油圧配管を使用することなく軸体内を貫通した油圧通路を円滑に形成することができると共に、両油圧通路を前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に周設している環状溝を介して互いに連通させるように構成しているので、後側軸体部の前端面に前端短軸部の後端面を接合させるだけで油圧通路を確実に連通させることができる。

さらに、上記前端短軸部の外周面に周方向に所定間隔毎に取付孔を設けて各取付孔に上記各カッタスポークの内端面から突設している接続端部を嵌着していると共に、これらの接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートと上記環状溝とを前端短軸部の外周部内に設けた通孔よりなる圧油通路を通じて連通させた構造としているので、上述した後側軸体部の前端面に対する前端短軸部の取付作業と同様に、狭い空間部であっても前端短軸部の外周面に設けている取付孔にカッタスポークの内端面に突設している接続端部を嵌着させることによって、前端短軸部の外周面に対する複数本のカッタスポークの装着作業が容易に行うことができると共に、その装着と同時に前端短軸部の外周部内に設けている圧油通路を複数本のカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作業用圧油ポートに正確に連通させることができ、圧油の配管作業を不要にして軸体内から各カッタスポーク内のカッ作動用油圧ジャッキまでの油圧通路を精度よく且つ能率よく形成することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、上記前端短軸部の外周部内に設けている圧油通路とカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用圧油ポートとを、該カッタ作動用圧油ポートが開口したカッタスポークの接続端部の外周面又は前端短軸部内の上記圧油通路が開口した取付孔の内周面のいずれか一方の周方向に連続して設けている環状溝を通じて連通させているので、カッタスポークにおける圧油ポートの開口方向を定める必要はなく、各カッタスポークの接続端部を前端短軸部の外周面に設けている取付孔に装着するだけで、確実に前端短軸部の圧油通路にカッタ作動用油圧ポートを連通させることができると共に、前端短軸部に複数本のカッタスポークを簡単且つ精度よく放射状に装着することができる。

さらにまた、請求項３に記載したように、上記後側軸体部の前部を隔壁に回転自在に挿通、支持された大径軸部に形成し、該大径軸部の前端面中央部に嵌合孔を設けてこの嵌合孔の奥底部に接続ピースを嵌着させると共にこの接続ピースを介して該嵌合部に前端短軸部の後端面中央部に突設している突部を嵌着させ、上記後側軸体部内に設けている圧油通路の前端部を上記接続ピースの底面から外周面に亘ってＬ字状に貫通している中間通路を通じて上記前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に設けている環状溝に連通させるように構成しておくことによって、後側軸体部内の圧油通路を前端部側以外は該後側軸体部の中心部に設け、前端部においては上記嵌合孔に嵌着した接続ピース内のＬ字状中間通路を通じて圧油通路の前端部を外周部に連通した状態となるように容易に形成することができると共に、接続ピースを嵌着させて嵌合孔内にさらに前端短軸部の後端面中央部に突設している突部を嵌着させるので、前端短軸部を中心を後側軸体部の中心に正確に合致させた状態で組み込むことができると共に後側軸体部の前端面外周部に開口している圧油通路に前端短軸部の外周部に設けている圧油通路を簡単且つ確実に連通させることができる。

前端短軸部を有する軸体を組み立てるには、請求項４に記載したように、該軸体の後側軸体部の大径軸部を隔壁に貫通状態で回転自在に支持させたのち、該大径軸部の嵌合孔に接続ピースを介して前端短軸部の突起を嵌着することによって簡単に組み立てることができ、さらに、この前端短軸部の取付孔に上述したようにカッタスポークの接続端部を嵌着することによって、後側軸体部内に設けている圧油通路をカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートに連通させたカッタヘッドへの圧油供給通路を容易に構成することができる。

次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１はトンネル掘削機Ａの全体構造を示す簡略縦断側面図であって、円筒状のスキンプレート１の前端部内に外周端面を該スキンプレート１の内周面に固着している隔壁２を設けてあり、この隔壁２の中央部に軸体３を回転自在に挿通、支持していると共に該軸体３の前端部外周面に図２に示すように、周方向に所定間隔毎に複数本のカッタスポーク4aを径方向に放射状に突設してカッタヘッド４を構成し、このカッタヘッド４を駆動モータ25によって回転させることにより、カッタスポーク4aの前面に突設しているカッタビット24a によって前方の地盤を掘削し、掘削した土砂を排土管26を通じて排出するように構成している。

カッタヘッド４を構成している上記カッタスポーク4aは中空筒体からなり、その内部に前面又は外端面（図においては前面）にカッタビット24b を突設しているシリンダからなるアーム部材5aをカッタスポーク4aの外端開口部から径方向に出没自在に配設していると共にこのアーム部材5aの中空室内にピストンロッド5b（図５に示す）のビストン部5b1 を摺動自在に設けて、上記シリンダからなるアーム部材5aとこのピストンロッド5bとによってカッタビット24b を径方向に移動させるカッタ作動用油圧ジャッキ５を形成している。

本発明は上記軸体３内からこのカッタ作動用油圧ジャッキ５に至るまでの油圧通路を油圧ホースや油圧配管を使用することなく構成している油圧供給通路の構造を特徴とするもので、その具体的な構造について説明すると、図３に示すように、軸体３はその前端部を短軸部3aに形成していると共にこの前端短軸部3aの後端面に後側軸体部3bを一体に接続してなり、前端短軸部3aに接続した該後側軸体部3bの前部を大径軸部3b1 に形成してこの大径軸部3b1 を上記隔壁２に回転自在に挿通、支持させている。さらに、この大径軸部3b1の前端中央部に前端面から後方に向かって一定深さの嵌合孔６が形成されている。この嵌合孔６は、奥側が小径嵌合孔部6aに前部側（出口側）が一定深さの大径嵌合孔部6bに形成されている。

そして、この嵌合孔６における小径嵌合孔部6aに該小径嵌合孔部6aと同大、同形の接続ピース７を嵌合して該接続ピース７の外周部に貫通、形成しているボルト挿通孔7aを通じてボルト8aを挿入し、その先端部を小径嵌合孔部6aの奥底面外周部の所定部分に設けている螺子孔9aに螺締することにより、接続ピース７を小径嵌合孔部6a内に嵌着させている。また、上記前端短軸部3aの後端面中央部に上記大径嵌合孔部6bと同大、同形の突部3a1 を一体に形成してあり、この突部3a1 を大径嵌合孔部6bに嵌合させると共に前端短軸部3aの外周部の所定部分に貫通、形成しているボルト挿通孔3a2 を通じてボルト8bを挿入し、その先端部を大径軸部3b1 の前端面外周部の所定部分に設けている螺子孔9bに螺締することにより、前端短軸部3aの後端面を後側軸体部3bの大径軸部3b1 の前端面に接合させた状態で固着している。

さらに、軸体３における上記後側軸体部3bの後部を小径軸部3b2 に形成してあり、この小径軸部3b2 の後端面中心部から上記大径軸部3b1 の前端部に形成している上記小径嵌合孔部6aの底面に亘って後側軸体部3b内の中心部を貫通した２条の貫通孔からなる油圧通路10、11を互いに平行に穿設して、小径軸部3b2 の後端に接続したロータリージョイント27を介して機内の適所に設置した油圧ユニット28内の油圧ポンプ（図示せず）から油圧ホース29、30における一方の油圧ホース29を通じてこれらの油圧通路10、11における一方の通路10に圧油を供給するように構成していると共に、上記大径軸部3b1 の前端外周部には該大径軸部3b1 の前端面外周部から上記小径嵌合孔部6aの孔壁一側部に通じるＬ字状に屈折した前端油圧通路部10a 、11a を穿設している。

一方、上記小径嵌合孔部6aに嵌着している接続ピース７内にはその底面から外周面における一側部に亘ってＬ字状に貫通した２条の中間通路12、13を穿設して、これらの中間通路12、13における接続ピース７の底面に互いに径方向に小間隔を存して開口している後端を上記油圧通路10、11にそれぞれ連通させていると共に、接続ピース７の外周面一側部に該接続ピース７の長さ方向に小間隔を存してそれぞれ開口している中間通路12、13の開口端を上記大径軸部3b1 内に設けている前端油圧通路部10a 、11a における前後方向に小間隔を存した後端開口部にそれぞれ連通させている。この場合、中間通路12、13の開口端において、接続ピース７の外周面又は小径嵌合孔部6aの孔壁のいずれかに前後方向に上記中間通路12、13と等しい間隔を存して環状溝14、15を周設しておくことによってこれらの環状溝14、15を通じて中間通路12、13をそれぞれ前端油圧通路部10a 、11a に確実に連通させるように構成している。

接続ピース７の底面に開口している中間通路12、13の後端開口部と上記油圧通路10、11の前端開口部とは、接続ピース７の後端面又は該接続ピース７を嵌着させている小径嵌合孔部6aの底面外周部のいずれか一方に２条の内外環状溝を設けておき、これらの環状溝を介して互いに連通させるようにしておいてもよいが、図に示すように、接続ピース７の外周部をボルト8aによって小径嵌合孔部6aの奥底面外周部の螺子孔9aに螺合させた時に、これらの中間通路12、13の後端開口部と油圧通路10、11の前端開口部とを合致させるように構成しておいてもよい。いずれにしても、接続ピース７を小径嵌合孔部6a内に嵌着させることによって、位置合わせすることなく後側軸体部3b内の中心部を貫通した２条の貫通孔からなる油圧通路10、11を接続ピース７に設けている中間通路12、13を通じて大径軸部3b1 の前端外周部内に設けている前端油圧通路部10a 、11a を連通させるように構成している。

後側軸体部3bの大軸部3b1 に設けている上記大径嵌合孔部6bにその突部3a1 を嵌着している前端短軸部3aの前部外周面に、図３、図４に示すように、周方向に所定間隔毎に上記カッタスポーク4aの円形状の取付孔3a3 を穿設していると共にこの取付孔3a3 の底面中央部からさらに所定深さまで螺子孔部3a4 を設けている。なお、図においては、前端短軸部3aの外周面は正方形状の面に形成し、その平坦な四方の面にカッタスポーク4aをそれぞれ装着している。

上記前端短軸部3aの外周部内には、後側軸体部3bの大径軸部3b1 の前端面外周部に径方向に小間隔を存して開口した上記前端油圧通路部10a 、11a に連通する油圧通路終端部10b 、11b を大径軸部3b1 の前端面に接合する後端面外周部から上記各取付孔3a3 の孔壁に亘って貫通、形成している。前端油圧通路部10a 、11a と径方向に同一小間隔を存して設けられている内外２条を一組とするこれらの油圧通路終端部10b 、11b は、４組、前端短軸部3aの外周部内の四方に設けられていて、各組をそれぞれの取付孔3a3 の孔壁に連通させているものであるが、これらの４組の油圧通路終端部10b 、11b を上記一対の前端油圧通路部10a 、11a に連通させるには、これらの通路部の連通部分、即ち、前端短軸部3aと後側軸体部3bの大径軸部3b1 との接合面におけるいずれか一方に前端油圧通路部10a 、11a と径方向に同一小間隔を存して内外環状溝16、17を設けておき、これらの環状溝16、17を通じて互いに連通させている。

一方、カッタヘッド４を構成している上記カッタスポーク4aは上述したように、その内部にアーム部材5aとこのアーム部材5aをシリンダとするピストンロッド5bとからなるカッタ作動用油圧ジャッキ５を配設している。そして図５、図６に示すように、アーム部材5aの外周面をカッタスポーク4aの内周面にスプライン嵌合によって径方向に摺動自在に嵌合させていると共にピストンロッド5bのロッド径を上記取付孔3a3 の孔径に等しく形成してあり、このピストンロッド5bにおけるカッタスポーク4aの内端から突出したロッド端部を取付孔3a3 に挿嵌した接続端部5b2 に形成している。さらに、この接続端部5b2 の端面中央部に取付孔3a3 の孔底部に形成している上記螺子孔部3a4 に螺合させた螺子部5b3 に形成している。

各カッタスポーク4a内に配設したカッタ作動用油圧ジャッキ５におけるピストンロッド5b内に、ピストン部5b1 の外端面に開口した油路19と、ピストン部5b1 に連なるロッド端外周面に開口した油路18とを穿設してあり、これらの油路18、19の内端を上記接続端部5b2 の外周面に上記油圧通路終端部10b 、11b 間の間隔と長さ方向に同一間隔を存して開設しているカッタ作動用油圧ポート20、21にそれぞれ連通させてあり、これらの油圧ポート20、21が開口している接続端部5b2 の外周面又はこの接続端部5b2 と接した上記取付孔3a3 の孔壁とのいずれか一方に該油圧ポート20、21と同一間隔を存して環状溝22、23を周設し、これらの環状溝22、23を通じて上記油圧通路終端部10b 、11b をカッタ作動用油圧ポート20、21にそれぞれ連通させている。

このように構成したトンネル掘削機における圧油供給通路の構造の組み立て順序としては、図７の分解図に示すように、まず、トンネル掘削機Ａの隔壁２に回転自在に挿通、支持された軸体３における後側軸体部3bの大径軸部3b1 に設けている嵌合孔６の小径嵌合孔部6aに接続ピース７を挿嵌し、該接続ピース７の外周部に設けているボルト挿通孔7aを通じてボルト8aを挿入してその先端を小径嵌合孔部6aの孔底に設けている螺子孔9aに螺締することによって接続ピース７を小径嵌合孔部6a内に嵌着させる。この時、上記ボルト挿通孔7aを螺子孔9aに合致させると、後側軸体部3bに設けている２条の油圧通路10、11の前端が接続ピース７に設けている中間通路12、13の後端に積極的に位置合わせすることなく自動的に連通すると共に接続ピース７の後端面が小径嵌合孔部6aの孔底面に接合すると中間通路12、13がそれぞれ接続ピース７の外周面又は小径嵌合孔部6aの孔壁面に設けている環条溝14、15にそれぞれ連通する。

次いで、前端短軸部3aの突部3a1 を大径軸部3b1 の上記嵌合孔６における大径嵌合孔部6bに挿嵌し、この前端短軸部3aの外周部に設けているボルト挿通孔3a2 を通じてボルト8bを挿入して該ボルト8bの先端を大径軸部3b1 の前端面外周部に設けている螺子孔9bに螺締することによって前端短軸部3aを後側軸体部3bの大径軸部3b1 の前端面にその後端面を接合させた状態にして固着する。この時、この前端短軸部3aの外周部内に設けている油圧通路終端部10b 、11b が上記後側軸体部3bの大径軸部3b1 の外周部に設けている前端油圧通路部10a 、11a と同一中心線上に合致しなくても、前端短軸部3aと大径軸部3b1 との接合面外周部に設けている環状溝16、17を通じて前端油圧通路部10a 、11a と油圧通路終端部10b 、11b とが連通する。

しかるのち、外周面に円筒形状のカッタスポーク4aをスプライン嵌合を介して被せている上記アーム部材5aをシリンダとしたカッタ作動用油圧ジャッキ５において、そのロッド端によって形成した接続端部5b2 を上記前端短軸部3aの外周面に設けている取付孔3a3 内に挿入し、該接続端部5b2 の螺子部5b3 を取付孔3a3 の螺子孔部3a4 に螺締させることによって接続端部5b2 を固定する。この時、接続端部5b2 の螺子部5b3 を取付孔3a3 の螺子孔部3a4 に螺締してアーム部材5aの外端部に突設しているカッタビット24b が前方に向いた状態にすると、接続端部5b2 の外周面に開口している油圧ポート20、21が環状溝22、23を介して前端短軸部3aの外周部に設けている油圧通路終端部10b 、11b の前端に連通した状態となる。なお、上記いずれの環状溝14〜17、22、23の溝幅も油圧通路の径よりも広く形成されていて、油圧通路が多少ずれても該環状溝に連通するように構成している。

こうして、前端短軸部3aの外周面複数箇所（外周面四方）に油圧ジャッキ５を装着したのち、アーム部材5aの外周面にスプライン嵌合している上記カッタスポーク4aの内端を前端短軸部3aの外周面における取付孔3a3 の周囲に該取付孔3a3 と同心的に固着している環状座31に溶接等によって固着することによって、前端短軸部3aの外周四方からカッタスポーク4aを放射状に突設してなるカッタヘッド４の組み立てを終了するものである。なお、このカッタヘッド４の組み立てによって軸体３側からカッタ作動用油圧ジャッキ５に至る圧油供給通路を構成する作業は、隔壁２の前方側におけるスキンスレート１の前端部内での空間部を利用して行われる。

このように構成した圧油供給通路内を通じて上記カッタ作動用油圧ジャッキ５に圧油を供給することによって上記カッタヘッド３を拡径、縮径させるには、機内の適所に設置した油圧ポンプを作動させて圧油を油圧ホース29、30における一方のホース30を通じてロータリージョイント27内から軸体３内の一方の油圧通路11に供給すると、圧油はこの油圧通路11内を通じて該油圧通路11と連通した接続ピース７の一方の中間通路13から大径軸部3b1 の外周部内に設けている前端油圧通路部11a を流通し、さらに、この前端油圧通路部11a を通じて前端短軸部3aの外周部内の四方に設けている油圧通路終端部11b 内から四方のカッタスポーク4a内に配設した各油圧ジャッキ５のピストンロッド5bの接続端部5b2 に設けている一方の油圧ポート21に流入し、この油圧ポート21に連通した油路19内を通じて該油路19が開口しているピストン部5b1 の外端面からシリンダ部を形成しているアーム部材5a内に圧入し、該アーム部材5aがその油圧によって伸長してカッタヘッド３の掘削径が拡大する。

一方、アーム部材5aが伸長するに従って、該アーム部材5a内におけるピストンロッド5bの外周方の室内に充満している圧油が他方の油路18を通じて、この油路18に連通している他方の油圧ポート20、前端短軸部3a内の油圧通路終端部10b 、後側軸体部3b内の前端油圧通路部10a と油圧通路10からロータリージョイント27内を介して他方の油圧ホース29側に戻される。また、アーム部材5aを縮小させてカッタヘッドを縮径させる場合には、上記とは逆の圧油の供給、戻しを行えばよい。

このように拡縮自在なカッタヘッド３を備えたトンネル掘削機は、発進立坑内から到達立坑に向かってトンネルを掘削したのち、該到達立坑内を通じて撤去、回収するように構成しておいてもよいが、図１に示すトンネル掘削機Ａにおいては、所定長さのトンネルを掘削した後に、その掘削面に施工した管路内を通じて後方の発進立坑側に撤去、回収可能に構成している。

この構造を簡単に説明すると、スキンプレート１は、外筒1Aと該外筒1A内に引き抜き可能に挿入している内筒1Bとからなる内外二重筒形状に形成されていると共に、これらの内外筒1A、1Bを前側筒部1A1 、1B1 と後側筒部1A2 、1B2 とに分割してその分割部を互いに屈折自在に接合した中折れ部32に形成してあり、中折れ部32の内周面に周方向に所定間隔毎に後側筒部1A2 、1B2 に対して前側筒部1A1 、1B1 を所望方向に屈折させる方向修正ジャッキ33を装着している。

上記外筒1Aの前側筒部1A1 の前端には、内周面の所定部分を内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面1a1 を形成している円環状前端部材1A1'の後端面を一体に固着している共に、内筒1Bの前側筒部1B1 の前端には、外周面に上記傾斜端面1A1 の当接、係止した外向き傾斜端面1b1 を有し、且つ内周面を後端側から前端に向かって徐々にラッパ状に拡径した傾斜周面に形成してなるアウタコーン1B1'の後端面を一体に固着している。

また、内筒1Bの後側筒部1B2 の後部内に半径方向に向けて油圧ジャッキからなるグリッパ34を装着し、このグリッパ34のロッド34a を後側筒部1B2 に設けている通孔1b2 を通じて外筒1Aの後側筒部1A2 の後部内周面に設けている円形凹部1a2 に係脱自在に係止させることによって、内外筒１、２の後側筒部1A2 、1B2 同士を周方向及び長さ方向に妄動不能に連結、固定している。

前端にカッタヘッド４の回転中心部を固着させている上記軸体３は、上述したように、その大径軸部3b1 を隔壁２の中央部に回転自在に挿通、支持されているが、その小径軸部3b2 の前端も上記隔壁２の後方に設けている後側隔壁2aの中央部に回転自在に挿通支持されている。この軸体３を回転させる上述した駆動モータ25は、この後側隔壁2aの後面に装着されてあり、その回転軸端に固着している小歯車35を軸体３に固着した歯車36に噛合させてカッタヘッド４を回転させるように構成している。

カッタヘッド４を構成した複数本のカッタスポーク4aに径方向に出没自在に設けている上記アーム部材5aは、カッタスポーク4aの外端から突出させた状態、即ち、カッタヘッド４を拡径させた状態においては上記スキンプレート１における外筒1Aの外径に略等しいトンネル掘削径となり、収縮させた状態においては、カッタヘッド４の全体の外径がスキンプレート１の上記外筒1Aの内径よりも小径となるように構成している。

また、カッタヘッド４の後方側における後側軸体部3bの前端部外周面には上記アウターコーン1B1'と対向させてインナーコーン37が固着されてあり、カッタヘッド４によって掘削された塊状物をこれらのインナーコーン37とアウターコーン1B1'間で破砕して、破砕した土砂をこれらのコーンの背面と上記前側の隔壁２との間で形成されている土砂室38内に送り込み、この土砂室38内いから排土管26を通じて後方に排出するように構成している。なお、インナーコーン37の後端外周面には土砂室38内の土砂を攪拌する複数個の掻き上げ板37a を突設している。また、上記内筒１の後側筒部1B2 の後端に、内部に上記油圧ユニット28や制御盤等を設置した管体1Cの前端を着脱自在に接続している。

さらに、この管体1Cの下周部と上記内筒1Bの前後筒部1B1 、1B2 の下周部とに埋設管の内周面下周部上を転動する複数個のガイドローラ39が回転自在に支持されてあり、通常においては内筒1B側のガイドローラ39は外筒1Aの内周面下周部上に受止されている。

このように構成したシールド掘削機Ａは発進立坑（図示せず）内に設置され、スキンプレート１の前端から突出しているカッタヘッド４の外径を、上記圧油供給通路を通じて供給される圧油により、カッタ作動用油圧ジャッキ５のアーム部材5aを伸長させることによって拡大させた状態にして該カッタヘッド４を回転させると共に発進立坑内に配設している推進ジャッキ等の推進手段（図示せず）によってシールド掘削機Ａを押し進めて、トンネルを掘進する。そして、一定長さのトンネルが掘削される毎に、スキンプレート１における外筒1Aの後側筒部1A2 の後端に一定長の鋼管等からなる埋設管を順次後続させながらトンネル計画線に沿って掘進させる。

こうして、シールド掘削機Ａによって所定長さのトンネルの掘削が終了すると、次に、スキンプレート１の外筒1A、1Bを地中に残して、このシールド掘削機Ａを撤去、回収する。この作業は、まず、カッタヘッド４のアーム部材5aを上記圧油供給通路を通じて上記とは逆方向に圧油を供給することにより収縮させてカッタヘッド４の外径をスキンプレート１の外筒1A、1Bの内径よりも小径にすると共に、グリッパ34のロッド34a を収縮させることによって内外筒部1A2 、1B2 間の連結を解く。

しかるのち、管体1C或いは後側筒部1B2 内の適所に引き抜き用ロッド等の引き抜き部材（図示せず）を連結して後方に引っ張る取付孔3a3 、外筒1Aの前端の円環状前端部材1A1'の傾斜端面1a1 から内筒1Bの前端に固着しているアウターコーン1B1'の傾斜端面が後方に離脱して係止が解かれ、内筒1Bがその下周部に設けているガイドローラ39を外筒1Aの内周面下周部上を転動させながら外筒1Aから後方に移動し、埋設管内を通じて発進立坑側に回収される。この際、内筒1Bに後続している管体1Cもそのガイドローラ39を埋設管の内周面下周部上を転動させながら発進立坑側に回収される。なお、この管体1Cを先に回収しておいてもよい。

このように、外筒1Aをトンネル掘削壁面に残して内筒1Bに装着されているカッタヘッド４や駆動モータ25等を一体的に発進立坑側に回収し、地上に撤去して再び次のトンネル掘削に使用するものである。なお、以上の実施の形態においては、前端をカッタヘッド４の中心部に固着させている軸体３を駆動モータ25により噛合歯車35、36を介して回転駆動するように構成しているが、この軸体３をカッタヘッド４の駆動軸に用いることなく隔壁２に回転自在に挿通、支持させておく一方、カッタヘッド４の背面外周部に後方に向かって支持枠を突設し、この支持枠をスキンプレート１の内周面又は隔壁２に突設しているリング状軸受部材によって回転自在に支持させると共に該支持枠の突出後端に内歯車を固着して、該内歯車と駆動モータ25の回転軸に固着した小歯車との噛合によってカッタヘッド４を回転駆動するように構成しておいてもよい。

トンネル掘削機の簡略縦断側面図。 カッタヘッドの正面図。 カッタヘッドへの圧油供給通路部の縦断側面図。 その一部縦断正面図。 カッタスポーク部分の縦断側面図。 その一部の縦断正面図。 組み立て順序を説明するための分解断面図。 従来例を示すカッタヘッド部分の簡略縦断側面図。 その縦断正面図。 カッタスポーク部分の縦断側面図。

符号の説明

１ スキンプレート
２ 隔壁
３ 軸体
3a 前端短軸部
3b 後側軸体部
４ カッタヘッド
4a カッタスポーク
５ カッタ作動用油圧ジャッキ
5a アーム部材
６ 嵌合孔
７ 接続ピース
10、11 圧油通路
14〜17、22、23 環状溝
27 ロータリージョイント

Claims (4)

1. スキンプレートの前端部内に設けた隔壁の中央に回転自在に挿通、支持された軸体と、この軸体の前端から径方向に放射状に設けられた複数本のカッタスポークからなるカッタヘッドと、カッタスポーク内に設けられたカッタ作動用油圧ジャッキと、上記軸体の後端に装着されて機内に設置された油圧ポンプからの圧油を軸体内に供給するロータリージョイントとを備えているトンネル掘削機において、上記軸体は前端短軸部とこの前端短軸部の後端を前端に接続させた後側軸体部とからなると共に、前端短軸部の外周面に周方向に所定間隔毎に取付孔を設けて各取付孔に上記各カッタスポークの内端から突設している接続端部を嵌着してあり、さらに、上記軸体における前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に環状溝を周設してこの環状溝に後側軸体部内に設けている貫通孔からなる圧油通路の前端を連通させていると共に、該環状溝と上記各カッタスポークにおける接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートとを前端短軸部の外周部内に設けた通孔よりなる圧油通路を通じて連通させていることを特徴とするトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造。
2. 前端短軸部の外周部内に設けている圧油通路とカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用圧油ポートとを、該カッタ作動用圧油ポートが開口したカッタスポークの接続端部の外周面又は前端短軸部内の上記圧油通路が開口した取付孔の内周面のいずれか一方の周方向に連続して設けている環状溝を通じて連通させていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造。
3. 後側軸体部の前部を隔壁に回転自在に挿通、支持された大径軸部に形成し、該大径軸部の前端面中央部に嵌合孔を設けてこの嵌合孔の奥底部に接続ピースを嵌着させていると共にこの接続ピースを介して該嵌合部に前端短軸部の後端面中央部に突設している突部を嵌着させてあり、さらに、後側軸体部内に設けている圧油通路の前端部を上記接続ピースの底面から外周面に亘ってＬ字状に貫通している中間通路を通じて上記前端短軸部と後側軸体部との接合端面のいずれか一方に設けている環状溝に連通させていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造。
4. 後側軸体部の大径軸部を隔壁に貫通状態で回転自在に支持させたのち、該大径軸部の嵌合孔に接続ピースを介して前端短軸部の突起を嵌着すると共にこの前端短軸部の取付孔にカッタスポークの接続端部を嵌着して後側軸体部内に設けている圧油通路をカッタスポークの接続端部に設けているカッタ作動用油圧ポートに連通させるように構成していることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のトンネル掘削機におけるカッタヘッドへの圧油供給通路の構造。

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