JPH0240838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド掘進機に係り、詳しくは、カ
ツタデイスクがシールド本体に対して首振り自在
であり、テールプレートの屈曲とあいまって、曲
進掘進を容易としたシールド掘進機に関するもの
である。

〔従来の技術〕

直進掘削するトンネルの前方に何らかの障害物
があり、これを迂回して掘進する場合、シールド
掘進機自体も、トンネルの湾曲に応じて適所で屈
曲する構造であることが望しい。

この要求に対して、従来、第１図に示すよう
に、シールド掘進機１の後部に付設されたテール
プレート２を、シールド本体３に対して屈曲させ
るものがある。これには、例えばシールド本体３
の後部上下面に設けられたピン４でもって、テー
ルプレート２を接続し、シールド掘進機１の屈曲
を可能にした中折れ式のものがある。このほか、
図示しないが、シールド本体とテールプレートも
しくは後部シールド本体との間に、複数個の油圧
ジヤツキを介在させ、その伸長量を例えば左右で
異にすることにより、所望方向への屈曲を可能に
したものがある。

しかし、第２図ａに示すように、シールド本体
３の前面に装着されたカツタデイスク５を駆動す
る減速機６が、減速機ケース７に収納され、この
減速機ケース７が支持部材８を介して、シールド
本体３内に固定されているか、同図ｂに示すよう
に、油圧モータ９で駆動されるリングギヤー１０
を介して、カツタデイスク５を回転させる円筒形
の支持体１１が、シールド本体３内にラジアル軸
受１２でもって支承されている。

この種のシールド掘進機でもってトンネルを湾
曲掘削する場合、シールド掘進機１の後部に既に
構築されたセグメントの端部に押圧して、掘進推
力を発生させる複数個のシールドジヤツキの伸長
量を異ならせ、かつ、トンネルの半径方向の一部
を余掘りするなどして、シールド掘進機の方向転
換を図っている。

これは、前述したようにカツタデイスク５が減
速機ケース７等を介してシールド本体３に固着さ
れているからで、カツタデイスク５の先端中央部
５ｂが、トンネルの所望の湾曲部１３に沿うよう
に移動させることができないことに基づいている
（第１図参照）。

従来の余掘りによる湾曲掘進では、コピーカツ
タ４３の固定部の強度上伸び量に制限があり、ま
た、カツタデイスク周辺からの余掘りされた土砂
の飲み腰込みも完全でないため、余掘された断面
空間は、必要余掘り量に対して小さいものとな
り、湾曲掘進は非常に困難であった。また、急な
湾曲掘進時には、地盤改良などの補助工法が必要
であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、特開昭51−96139号公報には、カツ
タデイスクをシールド本体に対して首振り自在な
構造としたシールド掘進機が記載されている。こ
れは、カツタデイスクの首振りを可能とする支持
部材としての軸受が、カツタデイスク軸を直接支
承している。そして、カツタデイスクを回転させ
るモータの取付部が上記軸受とは独立され、カツ
タデイスクの首振りが、軸受後部のジヤツキによ
って上下左右する駆動機構部で行うようにしてい
る。

このような構造によれば、ジヤツキの伸縮動作
でカツタデイスクを自由に首振りさせることがで
きるので、シールド本体の曲進は容易なものとな
る。しかし、上記の軸受による支持構造はシール
ド本体の中心に集中した局部的なものであり、カ
ツタデイスクからの荷重が大きい場合に、それに
耐えるに十分な受け面積を確保することが難し
い。また、土砂を搬出するコンベアなどとは独立
しており、カツタデイスクを首振りさせるとき
に、そのような付帯装置との干渉がないように、
その都度配慮を払いながら作動させなければなら
ない。そのような付帯装置が傾動するカツタデイ
スク軸の近傍にある場合には、干渉しない程度の
首振り角度飯囲にとどめざるを得ないことにな
る。それのみならず、カツタデイスクを首振りさ
せるジヤツキやそれを支持する機構が大型化し
て、シールド本体内にかなりのスペースを占有す
ることになり、他の装置類の装着や配置上の制約
が生じる難点がある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、湾曲部の曲率半径の小さいトンネルを
容易に掘削することができること、カツタデイス
クに作用する大きい掘削反力を広い受け面を有す
る軸受で受け、支承部における荷重負担を軽減で
きること、カツタデイスクを首振りさせるジヤツ
キの作用方向が首振りを円滑にさせるような取付
構造となっていて、任意の方向へ短時間で首振り
させることができること、掘削された土砂などの
搬出に必要とされる装置をカツタデイスクと一体
的に傾動させることができ、首振り動作と搬送装
置相互の干渉が起こらずまたその装置に制約され
ずに首振り角度を大きくとることができること、
を実現するシールド掘進機を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、カツタデイスクがシールド本体に対
して首振り自在とされ、そのカツタデイスクと一
体化されて傾動する油圧モータによりカツタデイ
スクが駆動され、カツタデイスクがシールド本体
に取り付けられた傾動ジヤツキの伸縮動作で上下
左右に首振りし、シールド本体が曲進することが
できるようにしたシールド掘進機に適用される。

その特徴とするところは、第４図を参照して、
カツタデイスク軸１８を軸承すると共にカツタデ
イスク５の回転を伝動する減速機１５を収納し、
かつ、掘削された土砂をカツタチヤンバ２８から
シールド本体３の後方へ搬出する搬出装置３０が
一体化されている減速機ケース２０が設けられ
る。この減速機ケース２０の外周を支承するため
に、シールド本体３の内壁の台座２５内に、減速
機ケース２０の傾動を可能とする環状の球面軸受
２６が固定されている。その減速機ケース２０の
全体を傾動させるために、減速機ケース２０の背
部とシールド本体３とには、傾動用油圧ジヤツキ
２７が放射状に装置される。前記した環状の球面
軸受２６の台座２５に掘進推力を作用させるシー
ルドジヤツキ３４があり、シールド本体３の後部
において屈曲自在なテールプレート２が接続され
ており、シールド本体３に対してカツタデイスク
５が首振り自在で、テールプレート２が屈曲自在
となっていることである。

〔実施例〕

。以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３図は、本発明に係るシールド掘進機１の平
面図で、シールド本体３とテールプレート２から
なる。シールド本体３の前面部には、傾動自在な
カツタデイスク５が、また後部には、ユニバーサ
ル接続機構１４を介して、テールプレート２が屈
曲自在に装着されている。

第４図は、シールド掘進機１の全体縦断面図
で、前記カツタデイスク５が、減速機１５を介し
て油圧モータ１６で駆動される。この減速機１５
は、小歯車１７とカツタデイスク軸１８に固定さ
れた大歯車１９とからなり、これらが減速機ケー
ス２０に一体収納されている。なお、前記小歯車
１７を駆動する油圧モータ１６は、第５図に示す
ように減速機ケース２０の後部において、その円
周上に適数個（図示８個）配置されている。

この減速機ケース２０はカツタデイスク軸１８
の両端部に設けられたスラスト軸受２１およびラ
ジアル軸受２２，２３を介して、カツタデイスク
軸１８を回転自在に支承している。

一方、減速機ケース２０の外周部には球面ライ
ナ２４が固定されていて、台座２５を介してシー
ルド本体３に固定された環状の球面軸受２６によ
り、減速機ケース２０がシールド本体３に支承さ
れている。

さらに、この減速機ケース２０の後部には、第
５図に示すようにシールド本体３の円周方向にお
いて、放射状の姿勢とされた適数個（図示４個）
の傾動用油圧ジヤツキ２７が装着されている。こ
れらの油圧ジヤツキ２７は、その各伸長量を異に
することにより、減速機ケース２０を球面軸受２
６上で傾動させるものである。なお、減速機ケー
ス２０と一体のカツタデイスク５は、その後部外
周が円錐状に成形されていて、傾動する際のシー
ルド本体３との干渉が防止されている。

このカツタデイスク５と減速機ケース２０との
間にはカツタチヤンバ２８が形成され、泥水を供
給する送泥管２９や、掘削土や泥水を排出する排
泥管３０が、減速機ケース２０を貫通して装着さ
れている。

なお、シールド掘削機１が泥水加圧式に限ら
ず、減速機ケース２０のカツタデイスク軸１８の
軸受部にはシール材３１が、また球面軸受２６に
はスクレーパシール３２が、介装されていて異物
の侵入を防止している。

前記球面軸受２６のの台座２５には、シールド
掘進機１の後部において既に構築されたセグメン
ト３３の一端を押圧して掘削推力を発生させるシ
ールドジヤツキ３４が、適数個（第５図では16
個）後部リングガーダ３５を貫通して装着されて
いる。

前記ユニバーサル接続機構１４は、シールド本
体３とテールプレート２を接続しているが、その
構成は第６図ａ，ｂに示すように、接続部におい
て同一径であるシールド本体３とテールプレート
２、およびそれら内面に嵌合された内輪３６とか
らなる。

シールド本体３とテールプレート２の外周端部
には、それぞれ上下または左右に一対のピン座３
７が軸方向に突設されていて、このピン座３７に
穿設されたピン穴３８には、前記内輪３６の上
下、左右に植接されたピン３９が嵌挿されてい
る。加えて、シールド本体３およびテールプレー
ト２の内面と内輪３６の外面には、例えば２本の
輪状のシール材４０が介在され、泥水や掘削土が
シールド掘進機１内に侵入するのを防止してい
る。

このユニバーサル接続機構１４によれば、シー
ルド本体３は内輪３６に対して左右に、テールプ
レート２は内輪３６に対して上下に屈曲する結
果、テールプレート２はシールド本体３に対して
任意の方向に屈曲することができる。なお、テー
ルプレート２の方向を制御するために、内輪３６
を跨いで、シールド本体３とテールプレート２と
に固定された屈曲制御用油圧シリンダ４１が、適
数個（第６図ａでは４個）装着されている。

次に、以上述べた構成に基づき、シールド掘進
機１の作動を説明する。

直進掘削時、傾動用油圧ジヤツキ２７の伸長量
が同一にされ、減速機ケース２０の軸線２０ａが
シールド本体３の軸線３ａに一致される。シール
ドジヤツキ３４が構築されたセグメント３３の端
部を押圧すると、減速機ケース２０を支承する球
面軸受２６の台座２５に反力が作用し、減速機ケ
ース２０を介してカツタデイスク５に掘進推力を
発生させる。

次に、湾曲掘進する場合、カツタデイスク５が
シールド本体３に対し、減速機ケース２０を介し
て所望の傾動角度となるよう、各傾動用油圧ジヤ
ツキ２７の伸長量が異にされる。例えば、上下に
傾動させる場合、上部および下部の傾動用油圧ジ
ヤツキ２７の伸長量を異にすると、減速機ケース
２０は球面軸受２６の摺動面に沿って矢符４２の
方向に傾動する（第４図参照）。

一方、左右に傾動させる場合、右部および左部
の傾動用油圧ジヤツキ２７を同様に作動させれば
よい。このように作動させれば、カツタデイスク
５は減速機ケース２０の軸線２０ａを介して任意
の方向に傾動される。なお、カツタデイスク５の
外周後端は、シールド本体３と干渉しないように
成形されているので、カツタデイス５の傾動が、
シールド本体３により阻害されることはない。

このようにして、減速機ケース２０の軸線２０
ａがシールド本体３の軸線３ａに対してある角度
をなす結果、カツタデイスク５の先端中央部５ｂ
を所望の湾曲軸１３に沿うよう制御でき、所望方
向の地山を掘削することができる。

湾曲掘削されたトンネル内でシールド掘進機１
を移動させる際には、屈曲制御用油圧ジヤツキ４
１を、上述の傾動用油圧ジヤツキ２７と同様に作
動させ、ユニバーサル接続機構１４により、テー
ルプレート２をシールド本体３に対して屈曲させ
る。したがって、シールド掘削機１は、カツタデ
イスク５の傾動とテールプレート２の屈曲によ
り、２節屈曲することになりトンネル内を容易に
曲進することができる。

なお、シールド掘進機１が長大な場合には、シ
ールド本体３自体に屈曲部を設け、全体として３
節式となる構成にしてもよい。加えて、従来しば
しば装着されている余掘り用のコピーカツタ４３
をカツタデイスク５に、曲進を補助するための抵
抗板４４をシールド本体３に付設してもよいこと
は勿論である。

以上、泥水加圧式シールド掘進機を例にとって
説明したが、カツタデイスクを有するシールド掘
進機であれば全てに適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、減速機ケースを球面軸受で支承する
ことにより、カツタデイスクを傾動可能にし、加
えて、テールプレートをシールド本体に、ユニバ
ーサル接続機構を介して接続したので、シールド
掘進機が少くとも２節屈曲でき、湾曲したトンネ
ル内を円滑に移動することができる。加えて、カ
ツタデイスク先端中央部を、所望の湾曲掘削方向
に傾動させることができるので、曲率半径の極め
て小さい湾曲掘進が可能となる。

また、カツタデイスクの首振りのための軸受
は、カツタデイスク軸を軸承した減速機ケースの
全体を支承しているので、首振りのための軸受の
直径を大きくすることができ、大きいスラスト荷
重に対して十分に対央することができる。そし
て、カツタデイスクの回転用油圧モータは、首振
りのための減速機ケースに取り付けられ、かつ、
送泥管や排泥管などの土砂搬出装置類も減速機ケ
ースに一体化されていることから、カツタデイス
クの首振り時における搬出装置などとの干渉は起
こらず、所望の首振りを大きくとりながら、カツ
タデイスクを回転させることができる。さらに、
カツタデイスクの首振りは、カツタデイスク軸の
軸承部と駆動部とを一体とした減速機ケース全体
を傾動させることにより、すなわち、シールド本
体の中心より放射方向に伸縮する複数本のジヤツ
キで行うようにしているので、各ジヤツキの伸縮
量を調整することにより、首振りを任意方向に短
時間でかつ一工程の動作でもって容易に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中折れ式シールド掘進機の平面
図、第２図ａ，ｂは従来のカツタデイスク駆動機
構図、第３図は本発明のシールド掘進機の平面
図、第４図は内部構造を示す縦断面図、第５図は
第４図の−線断面図、第６図ａは第４図の
−線断面図、第６図ｂは同図ａの−線矢視
展開図である。 ２……テールプレート、３……シールド本体、
５……カツタデイスク、１４……ユニバーサル接
続機構、１５……減速機、１６……油圧モータ、
１８……カツタデイスク軸、２０……減速機ケー
ス、２５……台座、２６……球面軸受、２７……
傾動用油圧ジヤツキ、２８……カツタチヤンバ、
３０……搬出装置（排泥管）、３２……スクレー
パシール、３４……シールドジヤツキ、４０……
シール材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カツタデイスクがシールド本体に対して首振
   り自在とされ、そのカツタデイスクと一体化され
   て傾動する油圧モータによりカツタデイスクが駆
   動され、カツタデイスクがシールド本体に取り付
   けられた傾動ジヤツキの伸縮動作で上下左右に首
   振りし、シールド本体が曲進することができるよ
   うにしたシールド掘進機において、 カツタデイスク軸を軸承すると共にカツタデイ
   スクの回転を伝動する減速機を収納し、かつ、掘
   削された土砂をカツタチヤンバからシールド本体
   の後方へ搬出する搬出装置が一体化されている減
   速機ケースと、 この減速機ケースの外周を支承するために、シ
   ールド本体の内壁に固定された台座内に装着さ
   れ、前記減速機ケースの傾動を可能とする環状の
   球面軸受と、 前記減速機ケースの全体を傾動させるために、
   減速機ケースの背部とシールド本体とに装着され
   た放射状設置の傾動用油圧ジヤツキと、 前記環状の球面軸受の台座に掘進推力を作用さ
   せるシールドジヤツキと、 シールド本体後部において屈曲自在に接続され
   たテールプレートと、 を具備し、シールド本体に対してカツタデイスク
   が首振り自在で、テールプレートが屈曲自在とし
   たことを特徴とするシールド掘進機。 ２ 前記環状の球面軸受には、スクレーパシール
   が介在されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のシールド掘進機。 ３ 前記テールプレートは、輪状のシール材を介
   在させたユニバーサル接続機構でもって、シール
   ド本体に屈曲自在に接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   シールド掘進機。