JPH072785Y2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、断面積が広いトンネル、たとえば地下鉄の駅
などを施工するためなどに有利に実施することができる
シールド掘進機に関する。

従来の技術 典型的な先行技術はたとえば特開昭62-178693に開示さ
れており、その水平断面は第７図に示されている。シー
ルド本体１の前端部には、掘進方向（第７図の上下方
向）の中央にカツタヘツド２と、その左右にカツタヘツ
ド3,4とが配置される。中央のカツタヘツド２は、左右
のカツタヘツド3,4よりも前方（すなわち掘進方向前
方、第７図の上方）に配置されている。これらのカツタ
ヘツド2,3,4の回転軸5,6,7は、軸受によつて、シールド
本体１に設けられている隔壁８に支持されている。回転
軸5,6,7には歯車9,10,11が固定されており、これらの歯
車9,10,11は周方向にそれぞれ複数個配置されたモータ1
2,13,14によつて個別的に駆動される。

考案が解決すべき課題 このような先行技術では、中央のカツタヘツド２が左右
のカツタヘツド3,4よりも前方にあり、その中央のカツ
タヘツド２の円形の掘削領域の面積は大きく、したがつ
て中央のカツタヘツド２を駆動するためのモータ12の出
力トルクを大きくする必要があり、しかもまた左右のカ
ツタヘツド3,4の掘削領域の面積も比較的大きく、それ
らの左右のカツタヘツド3,4を駆動するためのモータ13,
14の出力トルクを大きくする必要がある。したがつて各
カツタヘツド2,3,4のためのモータ12,13,14を必要と
し、しかも構成が大形化する。

またこの先行技術において、中央のカツタヘツド２は、
放射状に延びる複数の各アームにカツタビツドを固定し
た構成を有し、左右のカツタヘツド3,4もまた同様な構
成としている。これらのカツタヘツド2,3,4の掘削領域
の面積が比較的大きいことに鑑み、そのアームの本数を
たとえば８本程度に多くすると、カツタヘツド2,3,4の
開口率（すなわち掘削領域におけるアームおよびカツタ
が存在しない部分の面積比）が小さくなり、そのため掘
進方向上流側へのずり排出が困難となる。したがつて現
実には左右のカツタヘツド3,4のアームの本数をたとえ
ば４本程度に少なくせざるを得ず、そのようにすると、
切羽を円滑に掘削することが困難になるおそれが生じ
る。

本考案の目的は、構成を小形化するとができるととも
に、掘削を円滑に行うことができるようにしたシールド
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 本考案は、シールド本体21と、 シールド本体21の前方の端部に設けられ、掘進方向のほ
ぼ同一位置に配置され、相互に平行な回転軸25,26をそ
れぞれ有し、放射状に延びる複数の各アーム22a,23aに
カツタビツト22b,23bが固定されて構成される複数の第
１カツタヘツド22,23と、 第１カツタヘツド22,23よりも後方に配置され、第１カ
ツタヘツド22,23の前記回転軸25,26と平行な回転軸27を
有し、第１カツタヘツド22,23のアーム22a,23aの数未満
の放射状に延びるアーム24aにカツタビツド24bが固定さ
れて構成され、第１カツタヘツド22,23の掘削領域に部
分的に重なる第２カツタヘツド24と、 第２カツタヘツド24よりも後方に配置され、第１および
第２カツタヘツド22,23;24の回転軸25,26,27を回転自在
に支持する隔壁29と、 隔壁29よりも後方で、第１カツタヘツド22,23の回転軸2
5,26に個別的に固定される第１歯車33a,34aと、 第１歯車33a,34aに個別的に噛合する第２歯車36,38を有
し、この各第２歯車36,38によつて第１歯車33a,34aを個
別的に回転駆動する駆動源36〜39と、 隔壁29よりも後方で第２カツタヘツド24の回転軸27に固
定される第３歯車35aと、 各第１歯車33a,34aと第３歯車35aとの間にそれぞれ介在
され、軸線方向に変位されて第１歯車33a,34aと第３歯
車35aとに噛合し、または第１歯車33a,34aと第３歯車35
aとから離脱するアイドラ歯車50,51と、 各アイドラ歯車50,51毎に設けられ、アイドラ歯車50,51
を選択的に軸線方向に変位駆動する手段と、 隔壁29から切羽に泥水を圧送する手段40,41と、 切羽側からの泥水を隔壁29よりも後方に排出する手段4
2,43とを含むことを特徴とするシールド掘進機である。

作用 本考案に従えば、前方に配置されている複数の第１カツ
タヘツドを個別的に駆動する複数の駆動源の少なくとも
１つによつて、その第１カツタヘツドよりも後方に配置
されている第２カツタヘツドを駆動するようにしたの
で、第２カツタヘツドを個別に駆動するためのモータな
どの駆動源を必要とせず、構成が簡単となり、小形化が
可能となる。そのためトンネル内の空間を有効に利用す
ることができ、作業性を向上することができるようにな
る。

第２カツタヘツドは、複数の第１カツタヘツドよりも後
方に配置されており、しかもこの第２カツタヘツドは第
１カツタヘツドの掘削領域に部分的に重なる。したがつ
て第２カツタヘツドの掘削領域の面積は、各第１カツタ
ヘツドの掘削領域の面積に比べて小さい。したがつて上
述のように、第１カツタヘツドのための駆動源の動力に
よつて、第２カツタヘツドの動力を比較的容易に賄うこ
とができるようになるのは勿論、さらに第２カツタヘツ
ドの開口率を、第１カツタヘツドに比べて大きくし、掘
削されたずりの排出を容易にすることが可能であり、こ
れによつて切羽の掘削を円滑に行うことができるように
なる。カツタヘツドの開口率を大きくするということ
は、放射状に延びる複数本のアームにカツタヘツドが構
成されているカツタヘツドにいおては、そのアームの本
数を低減することであり、第２カツタヘツドは上述のよ
うに掘削面積が第１カツタヘツドに比べて小さいので、
その第２カツタヘツドの開口率を低減することが可能で
ある。

実施例 第１図は本考案の前提となる構成の水平断面図であり、
第２図はその正面図である。たとえば地下鉄の駅などの
ように偏平なトンネルを掘削するために、本考案に従う
シールド掘進機が実施される。筒状のシールド本体21の
前方（すなわち第１図の上方）の端部には、その掘進方
向のほぼ同一位置で左右に配置される複数（この実施例
では２）の第１カツタヘツド22,23と、その第１カツタ
ヘツド22,23よりも後方（すなわち第１図の下方）に配
置される第２カツタヘツド24とが設けられる。カツタヘ
ツド22,23,24の軸線は一平面内にあり、相互に平行であ
る。第１カツタヘツド22,23の半径方向最外方端が描く
円である掘削領域は相互に離間しており、これらのカツ
タヘツド22,23の掘削領域には、第２カツタヘツド24が
部分的に重なる。カツタヘツド22,23,24は、回転軸25,2
6,27に半径方向外方の基端部が固定されて放射状に延び
るアーム22a,23a,24aと、これらのアーム22a,23a,24aに
固定されるカツタビツド22b,23b,24bとを有する。第１
カツタヘツド22,23の円形の掘削領域は、第２カツタヘ
ツド24の切羽に臨む大略的に鼓状の掘削領域よりも大き
く、掘削を円滑に行うことができるようにするために、
第１カツタヘツド22,23のアーム22a,23aは８本それぞれ
設けられており、これに比べて第２カツタヘツド24のア
ーム24aは４本であつて少ない。第２図には、カツタヘ
ツド22,23,24のみが示されている。

回転軸25は軸受28によつて隔壁29に回転自在に支持され
ており、同様に回転軸26は軸受30によつて、また回転軸
27は軸受31によつて、回転自在に支持される。これらの
回転軸25,26,27には、隔壁29よりも掘進方向下流側（す
なわち後方）の作業空間32において、歯車33,34,35が固
定される。

第３図は第１図の切断面積III-IIIから見た簡略化した
断面図であり、第４図は第１図の切断面線IV-IVから見
た簡略化した断面図である。これらの図面および第１図
をも参照して、歯車33に噛合う駆動歯車36は、油圧また
は電力によつて作動するモータ37によつて駆動される。
歯車33、したがつて回転軸25およびカツタヘツド22を大
きなトルクで回転することができるように、するため
に、歯車36およびモータ37の組合せは、歯車33の周方向
に間隔をあけて多数個配置される。歯車36およびモータ
37はその出力トルクが大きいとき、単一個だけが設けら
れていてもよい。

カツタヘツド23の回転軸26に固定されている歯車34には
駆動歯車38が噛合い、この歯車38はモータ39によつて回
転駆動される。この歯車38およびモータ39の組合せもま
た、歯車34の周方向に複数個配置されて、大きなトルク
を発生することができるようにされる。モータ39の出力
トルクが大きいとき、歯車38およびモータ39の組合せは
単一組だけであつてもよい。

隔壁29の泥水入口40には、泥水供給管41が接続され、泥
水が圧送される。切羽の切削によつて生じるずりは、泥
水となつて隔壁29に設けられた泥水出口42から泥水排出
管43を介して排出される。

偏平なシールド本体21の内壁には、周方向に多数の推進
用シヤツキ44が取付けられ、そのジヤツキ44の反力受部
材45はセグメント46に当接する。シールド本体21には、
エレクタ47を案内するレール48がそのシールド本体21の
内周面に沿つて配置される。エレクタ47は、掘削後のト
ンネルの内壁にセグメント46を運搬して固定するために
用いられる。

第５図は、カツタヘツド22,23,24を駆動するための構成
を簡略化して示す図である。カツタヘツド22,23,24の回
転軸25,26,27に固定されている歯車33,34,35は、相互に
噛合される。したがつて掘進時においてモータ37,39が
駆動されると、歯車33,34が回転しカツタヘツド22,23が
回転されるとともに、歯車35およびカツタヘツド24もま
たモータ37,39の動力によつて回転駆動される。カツタ
ヘツド24の掘削領域の面積は、鼓状であつて、カツタヘ
ツド22,23の円形の掘削領域の面積に比べて小さく、し
たがつてカツタヘツド24を回転駆動するに必要なトルク
はカツタヘツド22,23の回転駆動に必要なトルクよりも
僅かでよい。したがつてカツタヘツド24の駆動動力をモ
ータ37,39によつて賄うことが可能になる。これによつ
て構成の簡略化を図ることができ、小形化が可能にな
り、したがつて空間32を有効に利用して作業性を向上す
ることができる。

第６図は、本考案の一実施例の第５図に対応する簡略化
した図である。この実施例では、歯車33a,35aの間に矢
符53のように嵌脱自在のアイドラ歯車50が設けられる。
また歯車34aと歯車35aとの間には矢符54のように嵌脱自
在のアイドラ歯車51が設けられる。このような実施例に
よれば、掘削すべき切羽の岩盤の硬度などの条件によつ
て、またはトンネルを屈曲させる際に、（１）アイドラ
歯車50,51を噛合した状態でモータ37,39によつてカツタ
ヘツド22,23,24の全てを駆動するようにしてもよく、あ
るいはまた（２）アイドラ歯車50を離脱し、モータ37を
休止した状態で、かつアイドラ歯車51を歯車34a,35aに
噛合した状態でモータ39によつてカツタヘツド23,24を
駆動するようにしてもよく、（３）さらにまた２つのア
イドラ歯車50,51を離脱して歯車33a,34a,35aと噛合わな
いようにし、モータ37,39によつてカツタヘツド22,23を
それぞれ駆動するようにしてもよい。アイドラ歯車50,5
1を矢符53,54のように軸線方向に移動する手段が設けら
れる。その他の構成は、第１図〜第５図に示される構成
と同様である。

本考案によれば、カツタヘツド22,23を個別的に駆動す
るモータ37,39などの駆動源の少なくとも１つ（すなわ
ち37または39の両者または一方）の動力を用いて、第２
カツタヘツド24を回転駆動するようにし、これによつて
掘削領域の面積が小さいカツタヘツド24のためのモータ
などの駆動源を省略することができるようになる。

上述の実施例では、第１カツタヘツド22,23は２個設け
られ、第２カツタヘツド24は１個だけ設けられたけれど
も、本考案の他の実施例として、第１カツタヘツドが３
以上の奇数個設けられ、第２カツタヘツドが第１カツタ
ヘツドよりも１だけ小さい偶数個設けられるようにして
もよい。

考案の効果 以上のように本考案によれば、複数の第１カツタヘツド
22,23を個別的に駆動する複数の駆動源36〜39の少なく
とも１つの動力によつて第２カツタヘツド24を駆動する
ようにしたので、構成が小形化される。

しかも第２カツタヘツド24は、複数の第１カツタヘツド
22,23よりも後方に配置されており、しかも第１カツタ
ヘツド22,23の掘削領域に部分的に重なつているので、
第２カツタヘツド24の掘削領域の面積は比較的小さく、
さらにこの第２カツタヘツド24のアーム24aの数は、第
１カツタヘツド22,23のアーム22a,23aの数未満であつ
て、第２カツタヘツド24の開口率が大きく構成され、こ
うして切羽側への泥水の供給およびずりを含む泥水の排
出を円滑にできるようになる。これによつて掘削を円滑
に行うことができる。

さらに本考案によれば、アイドラ歯車50,51を軸線方向
に選択的に変位して、第１歯車33a,34aと第３歯車35aと
に噛合／離脱することができるようにし、これによつて
切羽地盤掘削に柔軟に対応して、硬い岩盤の掘削を行う
ことができ、またトンネルを屈曲して掘削することが容
易に可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の前提となる構成の水平断面図、第２図
は第１図に示された構成の正面図、第３図は第１図の切
断面線III-IIIから見た簡略化した断面図、第４図は第
１図の切断面線IV-IVから見た簡略化した断面図、第５
図はカツタヘツド22,23,24を駆動するための構成を簡略
化して示す図、第６図は本考案の一実施例の第５図に対
応する簡略化して示す図、第７図は典型的な先行技術の
断面図である。 21……シールド本体、22,23……第１カツタヘツド、24
……第２カツタヘツド、25,26,27……回転軸、33,34,3
5,33a,34a,35a……歯車、36,38……駆動歯車、37,39…
…モータ、50,51……アイドラ歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−225694（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−178697（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド本体21と、 シールド本体21の前方の端部に設けられ、掘進方向のほ
   ぼ同一位置に配置され、相互に平行な回転軸25,26をそ
   れぞれ有し、放射状に延びる複数の各アーム22a,23aに
   カツタビツト22b,23bが固定されて構成される複数の第
   １カツタヘツド22,23と、 第１カツタヘツド22,23よりも後方に配置され、第１カ
   ツタヘツド22,23の前記回転軸25,26と平行な回転軸27を
   有し、第１カツタヘツド22,23のアーム22a,23aの数未満
   の放射状に延びるアーム24aにカツタビツト24bが固定さ
   れて構成され、第１カツタヘツド22,23の掘削領域に部
   分的に重なる第２カツタヘツド24と、 第２カツタヘツド24よりも後方に配置され、第１および
   第２カツタヘツド22,23;24の回転軸25,26;27を回転自在
   に支持する隔壁29と、 隔壁29よりも後方で、第１カツタヘツド22,23の回転軸2
   5,26に個別的に固定される第１歯車33a,34aと、 第１歯車33a,34aに個別的に噛合する第２歯車36,38を有
   し、この各第２歯車36,38によつて第１歯車33a,34aを個
   別的に回転駆動する駆動源36〜39と、 隔壁29よりも後方で第２カツタヘツド24の回転軸27に固
   定される第３歯車35aと、 各第１歯車33a,34aと第３歯車35aとの間にそれぞれ介在
   され、軸線方向に変位されて第１歯車33a,34aと第３歯
   車35aとに噛合し、または第１歯車33a,34aと第３歯車35
   aとから離脱するアイドラ歯車50,51と、 各アイドラ歯車50,51毎に設けられ、アイドラ歯車50,51
   を選択的に軸線方向に変位駆動する手段と、 隔壁29から切羽に泥水を圧送する手段40,41と、 切羽側からの泥水を隔壁29よりも後方に排出する手段4
   2,43とを含むことを特徴とするシールド掘進機。