JP7046695B2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機に関する。

従来から、トンネルを掘削するシールド掘進機には、セグメント把持装置を含むエレクタが搭載されている。このエレクタは、トンネルの壁面に沿ってセグメントを組み立てる際に使用され、セグメントを荷受け位置から組立位置まで周方向に搬送するとともに、セグメントの組立完了まで組立位置でセグメントを保持する。

例えば、特許文献１には、前側エレクタと後側エレクタという２つのエレクタが搭載されたシールド掘進機が開示されている。前側エレクタおよび後側エレクタは、互いに同一円周上に位置するセグメント把持装置を含む。

より詳しくは、前側エレクタは、ドラムの前方に配置された、当該ドラムに回転可能に支持された前側旋回輪を含み、この前側旋回輪にセグメント把持装置が取り付けられている。後側エレクタは、ドラムの後方に配置された、当該ドラムに回転可能に支持された後側旋回輪を含み、この後側旋回輪にセグメント把持装置が取り付けられている。

特許文献１に開示されたシールド掘進機のようにエレクタが２つあれば、一方のエレクタを使用してセグメントを組立中に、他方のエレクタを使用してセグメントを荷受け位置から組立位置まで搬送することができる。従って、エレクタが１つである場合に比べ、一周分のセグメントの組立に要する時間を短縮することができる。

特公平６－６８８０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシールド掘進機では、前側旋回輪、ドラムおよび後側旋回輪がシールド掘進機の軸方向に並んでおり、シールド掘進機の軸方向に大きなスペースが必要である。

そこで、本発明は、一周分のセグメントを短時間で組み立てることができ、かつ、そのための構成に必要なスペースをシールド掘進機の軸方向に小さくすることができるシールド掘進機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機は、胴体に固定された支持体と、前記支持体に回転可能に支持された旋回ドラムと、前記支持体と前記旋回ドラムの一方に選択的に固定可能な第１セグメント把持装置と、前記支持体と前記旋回ドラムの一方に選択的に固定可能な、前記第１セグメント把持装置と同一円周上に位置する第２セグメント把持装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、第１セグメント把持装置を支持体に固定し、第２セグメント把持装置を旋回ドラムに固定すれば、第２セグメント把持装置を使用してセグメントを荷受け位置から組立位置まで搬送することができる。その後に、第１セグメント把持装置を旋回ドラムに固定し、第２セグメント把持装置を支持体に固定すれば、第２セグメント把持装置を使用してセグメントを組立位置に保持しつつ、第１セグメント把持装置を使用してセグメントを荷受け位置から組立位置まで搬送することができる。これにより、一周分のセグメントを短時間で組み立てることができる。しかも、静止ドラムおよび支持体は１つずつでよいので、それらの構成を含むエレクタに必要なスペースをシールド掘進機の軸方向に小さくすることができる。

前記支持体は、前記旋回ドラムの径方向内側または径方向外側に配置された静止ドラムであってもよい。この構成によれば、支持体が旋回ドラムの前方に配置されたパネルである場合に比べて、シールド掘進機の軸方向におけるエレクタに必要なスペースをより小さくすることができる。

前記支持体には、環状の静止側ブラケットが設けられており、前記旋回ドラムには、環状の旋回側ブラケットが設けられており、前記第１セグメント把持装置と前記第２セグメント把持装置のそれぞれは、静止時に前記静止側ブラケットと係合する静止時係合装置と、旋回時に前記旋回側ブラケットと係合する旋回時係合装置を含んでもよい。この構成によれば、静止時係合装置と旋回時係合装置を操作するだけで、第１セグメント把持装置と第２セグメント把持装置のそれぞれを支持体と旋回ドラムのどちらに固定するかを切り換えることができる。

前記第１セグメント把持装置と前記第２セグメント把持装置のうち前記旋回時係合装置が前記旋回側ブラケットと係合する方は、前記静止側ブラケットによりガイドされながら旋回してもよい。この構成によれば、第１セグメント把持装置および第２セグメント把持装置を安定的に旋回させることができる。

本発明によれば、一周分のセグメントを短時間で組み立てることができ、かつ、そのための構成に必要なスペースをシールド掘進機の軸方向に小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の一部の断面図である。 シールド掘進機の後方から見たエレクタの正面図である。 図２のIII－III線に沿った断面図である。 図３のIV－IV線に沿った断面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機１を示す。以下、シールド掘進機１の軸方向のうち進行方向を前方、その反対側を後方という。

シールド掘進機１は、筒状の胴体１１と、胴体１１の前方に配置された図略のカッターヘッドと、胴体１１の内周面に取り付けられた複数のシールドジャッキ１２を含む。

さらに、シールド掘進機１には、セグメント１０を組み立てる際に使用されるエレクタ２が搭載されている。シールドジャッキ１２は、組み立てられたセグメント１０を押圧してシールド掘進機１を前進させる。

なお、図示は省略するが、エレクタ２の前方には、胴体１１の下部と上部の間に介在する複数の支柱が配置されており、これらの支柱から作業デッキ１６がエレクタ２の内部を通って後方に延びている。

図１および図２に示すように、エレクタ２は、環状の旋回ドラム３と、旋回ドラム３を回転可能に支持する支持体５０を含む。さらに、エレクタ２は、第１セグメント把持装置７Ａと第２セグメント把持装置７Ｂという２つのセグメント把持装置を含む。

本実施形態では、支持体５０が、旋回ドラム５の径方向外側に配置された環状の静止ドラム５である。静止ドラム５は、構造体１３を介して胴体１１に固定されている。静止ドラム５は、必ずしも周方向に連続している必要はなく、周方向に点在する複数のピースに分割されてもよい。

ただし、静止ドラム５は、旋回ドラム３の径方向内側に配置されてもよい。この場合、静止ドラム５は、作業デッキ１６に設けられ、作業デッキ１６および図略の支柱を介して胴体１１に固定されてもよい。あるいは、図示は省略するが、支持体５０は、旋回ドラム３の前方に配置されるとともに作業デッキ１６に設けられた、シールド掘進機１の軸方向と直交する方向にフラットなパネルであってもよい。

より詳しくは、図３および図４に示すように、静止ドラム５の内周面には、前後方向で互いに対向する一対の支持プレート５１が設けられている。そして、これらの支持プレート５１に、旋回ドラム３の外周面と接触する複数のローラ５２が取り付けられている。ただし、静止ドラム５は、必ずしもローラ５２を介して旋回ドラム３を回転可能に支持する必要はなく、ベアリングを介して旋回ドラム３を回転可能に支持してもよい。

図１に戻って、構造体１３には、旋回ドラム３を回転させるための複数の旋回モータ１５がブラケット１４を介して取り付けられている。ただし、旋回モータ１５の数は１つであってもよい。旋回モータ１５は、油圧モータ、電動モータおよび空圧モータのいずれであってもよい。上述したように、持体５０が旋回ドラム３の前方に配置されたパネルである場合には、このパネルに旋回モータ１５が取り付けられてもよい。

上述した第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂのそれぞれは、静止ドラム５と旋回ドラム３の一方に選択的に固定可能に構成されている。第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂは、互いに同一円周上に位置している。

第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂは、互いに同様の構造を有している。このため、以下では、第１セグメント把持装置７Ａの構造を代表して説明する。

図２および図３に示すように、旋回ドラム３の後面には、環状の旋回側ブラケット４が設けられている。本実施形態では、旋回側ブラケット４が、径方向で互いに対向する一対の周壁４１と、周壁４１の中間部同士を連結する中間壁４３を含む。また、本実施形態では、旋回側ブラケット４が周方向に連続しているが、旋回側ブラケット４は周方向に点在する複数のピースに分割されてもよい。

同様に、静止ドラム５の後面には、環状の静止側ブラケット６が設けられている。本実施形態では、静止側ブラケット６が、径方向で互いに対向する一対の周壁６１と、周壁６１の中間部同士を連結する中間壁６３を含む。また、本実施形態では、静止側ブラケット６が周方向に連続しているが、静止側ブラケット６は周方向に点在する複数のピースに分割されてもよい。

第１セグメント把持装置７Ａは、旋回側ブラケット４と静止側ブラケット６とに跨る大きさのベースプレート８を含む。ベースプレート８からは後方に向かって一対のシャフト９１が延びており、これらのシャフト９１に、セグメント把持部９２が摺動可能に取り付けられている。セグメント把持部９２は、図略のジャッキによって前後方向に移動させられる。

ベースプレート８の前面には、旋回側ブラケット４を挟持する一対の挟持壁８１が設けられているとともに、静止側ブラケット６を挟持する一対の挟持壁８３が設けられている。図４に示すように、挟持壁８１の間には、周方向に互いに離間する２つの旋回時係合装置７１が配置されており、挟持壁８３の間には、周方向に互いに離間する２つの静止時係合装置７５が配置されている。これらの旋回時係合装置７１および静止時係合装置７５は、ベースプレート８の前面に取り付けられている。

旋回時係合装置７１は、旋回時に旋回側ブラケット４と係合する。本実施形態では、旋回時係合装置７１が、本体部７２からピン７３を径方向内側および径方向外側に突出させたりピン７３を本体部７２内に収容したりすることが可能なジャッキである。

より詳しくは、図４に示すように、旋回側ブラケット４の周壁４１には、周方向に所定のピッチで複数の貫通穴４２が設けられている。さらに、挟持壁８１にも、旋回時係合装置７１と対応する位置に貫通穴８２が設けられている。

静止時係合装置７５は、静止時に静止側ブラケット６と係合する。本実施形態では、静止時係合装置７５が、本体部７６からピン（図示せず）を径方向内側および径方向外側に突出させたりピンを本体部７６内に収容したりすることが可能なジャッキである。

より詳しくは、図４に示すように、静止側ブラケット６の周壁６１には、周方向に所定のピッチで複数の貫通穴６２が設けられている。さらに、挟持壁８３にも、静止時係合装置７５と対応する位置に貫通穴８４が設けられている。

なお、旋回側ブラケット４の周壁４１に設けられる貫通穴４２の位置、および静止側ブラケット６の周壁６１に設けられる貫通穴６２の位置は、一周分のセグメント１０の数などに応じて適宜決定される。また、貫通穴４２，６２，８２，８４に代えて、スリットやノッチなどが設けられてもよい。

そして、第１セグメント把持装置７Ａを旋回させる際には、旋回時係合装置７１のピン７３が貫通穴４２，８２に挿入されることにより、旋回時係合装置７１が旋回側ブラケット４と係合する。一方、静止時係合装置７５のピンは本体部７６内に収容される（非係合状態）。その後、旋回モータ１５が旋回ドラム３を回転させることにより、第１セグメント把持装置７Ａが旋回する。このとき、第１セグメント把持装置７Ａは、挟持壁８３と静止側ブラケット６との嵌合によって、静止側ブラケット６によりガイドされながら旋回する。ただし、挟持壁８３と静止側ブラケット６との間に隙間が設けられ、第１セグメント把持装置７Ａが旋回時に静止側ブラケット６によりガイドされなくてもよい。

第１セグメント把持装置７Ａを静止する際には、静止時係合装置７５の図略のピンが貫通穴６２，８４に挿入されることにより、静止時係合装置７５が静止側ブラケット６と係合する。一方、旋回時係合装置７１のピン７３は本体部７２内に収容される（非係合状態）。

なお、第１セグメント把持装置７Ａを旋回させる際は、第２セグメント把持装置７Ｂの旋回時係合装置７１が非係合状態、静止時係合装置７５が係合状態とされる。

以上説明したように、本実施形態のシールド掘進機１では、第１セグメント把持装置７Ａを静止側ブラケット６を介して静止ドラム５に固定し、第２セグメント把持装置７Ｂを旋回側ブラケット４を介して旋回ドラム３に固定すれば、第２セグメント把持装置７Ｂを使用してセグメント１０を荷受け位置から組立位置まで搬送することができる。その後に、第１セグメント把持装置７Ａを旋回側ブラケット４を介して旋回ドラム３に固定し、第２セグメント把持装置７Ｂを静止側ブラケット６を介して静止ドラム５に固定すれば、第２セグメント把持装置７Ｂを使用してセグメント１０を組立位置に保持しつつ、第１セグメント把持装置７Ａを使用してセグメントを荷受け位置から組立位置まで搬送することができる。これにより、一周分のセグメント１０を短時間で組み立てることができる。しかも、静止ドラム５および旋回ドラム３は１つずつでよいので、それらの構成を含むエレクタ２に必要なスペースをシールド掘進機１の軸方向に小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、旋回ドラム３を回転可能に支持する支持体５０が旋回ドラム３の径方向外側に配置された静止ドラム５であるので、支持体５０が旋回ドラム３の前方に配置されたパネルである場合に比べて、シールド掘進機１の軸方向におけるエレクタ２に必要なスペースをより小さくすることができる。なお、この効果は、静止ドラム５が旋回ドラム３の径方向内側に配置された場合でも同様に得ることができる。

また、本実施形態では、第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂの静止時係合装置７５と旋回時係合装置７１を操作するだけで、第１セグメント把持装置７Ａと第２セグメント把持装置７Ｂのそれぞれを静止ドラム５と旋回ドラム３のどちらに固定するかを切り換えることができる。

さらに、本実施形態では、第１セグメント把持装置７Ａと第２セグメント把持装置７Ｂのうちの旋回する方は静止側ブラケット６によりガイドされながら旋回するので、第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂを安定的に旋回させることができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、旋回時係合装置７１の数は１つであってもよいし、静止時係合装置７５の数は１つであってもよい。

さらに、旋回時係合装置７１は、必ずしもピン７３によって旋回側ブラケット４と係合する必要はなく、例えば、電磁石、ジッパー、ツイストロックなどにより旋回側ブラケット４と係合してもよい。この点は、静止時係合装置７５も同様である。

あるいは、旋回側ブラケット４が省略されて、旋回時係合装置７１が直接的に旋回ドラム３と係合してもよい。同様に、静止側ブラケット６が省略されて、静止時係合装置７５が直接的に支持体５０（静止ドラム５またはパネル）と係合してもよい。

また、第１セグメント把持装置７Ａおよび第２セグメント把持装置７Ｂのそれぞれの旋回ドラム３または静止ドラム５への固定には、必ずしも機械的な係合装置が用いられる必要はなく、ボルトなどの締結部材が用いられてもよい。

１ シールド掘進機
１１ 胴体
３ 旋回ドラム
４ 旋回側ブラケット
５ 静止ドラム
５０ 支持体
６ 静止側ブラケット
７Ａ 第１セグメント把持装置
７Ｂ 第２セグメント把持装置
７１ 旋回時係合装置
７２ 静止時係合装置

Claims (4)

1. 胴体に固定された支持体と、
   前記支持体に回転可能に支持された旋回ドラムと、
   前記支持体と前記旋回ドラムの一方に選択的に固定可能な第１セグメント把持装置と、
   前記支持体と前記旋回ドラムの一方に選択的に固定可能な、前記第１セグメント把持装置と同一円周上に位置する第２セグメント把持装置と、
   を備える、シールド掘進機。
2. 前記支持体は、前記旋回ドラムの径方向内側または径方向外側に配置された静止ドラムである、請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 前記支持体には、環状の静止側ブラケットが設けられており、
   前記旋回ドラムには、環状の旋回側ブラケットが設けられており、
   前記第１セグメント把持装置と前記第２セグメント把持装置のそれぞれは、静止時に前記静止側ブラケットと係合する静止時係合装置と、旋回時に前記旋回側ブラケットと係合する旋回時係合装置を含む、請求項１または２に記載のシールド掘進機。
4. 前記第１セグメント把持装置と前記第２セグメント把持装置のうち前記旋回時係合装置が前記旋回側ブラケットと係合する方は、前記静止側ブラケットによりガイドされながら旋回する、請求項３に記載のシールド掘進機。

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