JPH0756397Y2 - 加泥シールド掘削機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は切羽面側にベントナイト等の加泥剤を供給しな
がらトンネルの掘削を行う加泥シールド掘削機に関する
ものである。

〔従来の技術〕

加泥シールド掘削機においては、カッター板によって掘
削される土砂にベントナイト等の加泥剤を混合させて該
土砂に粘性並びに流動性を与え、カッター板の背面側の
土砂取入室からスクリューコンベアによって土砂を排出
している。

この土砂の排出を円滑に行うには、カッター板から土砂
取入室内に取り込まれた掘削土砂を攪拌することが望ま
しく、このため、従来からカッター板の背面に攪拌羽根
を一体に突設し、該攪拌羽根によって土砂を攪拌混合さ
せることが行われている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、カッター板の背面から攪拌羽根を突設さ
せた構造にすると、切羽地盤を掘削するカッター板の回
転が極めて遅いために、該カッター板と一体回転する攪
拌羽根の移動速度も緩慢となり、該攪拌羽根による土砂
取入室内の掘削土砂の攪拌が効果的に行われず、そのた
め、掘削土砂と加泥剤との混合が不均一となって円滑な
土砂の排出が行えないものであり、又、スキンプレート
や隔壁内面に土砂が付着し易く、その掻き取りも困難で
ある等の問題点があった。

このような問題点は、カッター板の外周部背面側に単独
的に回転可能な攪拌羽根を設けておけば、一応、解消し
得るが、カッター板の前面側においては掘削土砂と加泥
剤との混合の不均一が解消されておらず、攪拌羽根だけ
では、掘削土砂と加泥剤とを充分に攪拌混合して良好な
流動性を付与することが困難であるという問題点を有す
るものである。

本考案はこのような問題点を解消することを目的とした
加泥シールド掘削機を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案の加泥シールド掘削
機は、スキンプレートの前端開口部に切羽地盤に向かっ
て開口した加泥剤注入口を有するカッター板を配設する
と共にこのカッター板の後方に該カッター板の中心軸を
回転自在に軸支した隔壁を設け、該隔壁とカッター板と
の間に掘削土砂取入室を設けてなる加泥シールド掘削機
において、前記カッター板の外周部に回転軸を支持さ
せ、この回転軸の前端に切羽地盤に向かって開口した加
泥剤注入口を有する遊星カッターを固着すると共に後端
に前記スキンプレートの内周面に近接させて攪拌羽根を
固着し、機内に上記回転軸の回転駆動用モータを配設し
た構造を有するものである。

〔作用〕

遊星カッターと攪拌羽根とはシールド掘削機本体のカッ
ター板と一体的に回転すると共に、回転駆動用モータに
よってカッター板よりも遥かに速い回転速度でもって積
極的に回転する。そして、カッター板に設けている加泥
剤注入口から噴射する加泥剤のみでは、カッター板の回
転が遅いために、特に掘削面積の広い外周部においては
加泥剤を切羽に対して部分的にしか噴射させることがで
きず、そのため、掘削土砂に対する混合が不均一となっ
て切羽地盤が不安定となるが、上記のようにカッター板
の外周部に加泥剤注入口を有する遊星カッターを設けて
該加泥剤注入口から加泥剤を噴射させながら遊星カッタ
ーを高速回転させるので、この遊星カッターの回転によ
り加泥剤が拡散して掘削土砂と急速に且つ均一に攪拌混
合し、切羽全面の安定化が行われると共に、掘削土砂全
体に適度の粘性と流動性を付与し、土砂取入室に円滑に
流入させることができる。

土砂取入室に流入した掘削土砂は、遊星カッターと一体
的に高速回転する攪拌羽根によってさらに攪拌されて加
泥剤と均一に混合し、スクリューコンベア等による排出
が容易且つ確実に行われる。

又、攪拌羽根はスキンプレート内面等に付着する粘性土
砂の掻取りを行って土砂の円滑な排出を可能にするもの
である。

〔実施例〕

本考案の実施例を図面について説明すると、（１）はシ
ールド掘削機本体で、その円筒状スキンプレート（２）
の前端開口部にカッター板（３）を配設していると共に
このカッター板（３）の中心回転軸（４）を該カッター
板（３）の後方においてスキンプレート（２）の内周面
に一体的に固着した隔壁（５）の中心部に回転自在に軸
支させてあり、さらに、カッター板（３）の背面外周部
に後方に向かって後部を小径に形成した円筒壁部（６）
を一体に突設し、該円筒壁部（６）の大径部外周面をス
キンプレート（２）の内周面に回転自在に支持させてい
ると共に小径部内周面を前記隔壁（５）の中央部に一体
的に設けている円筒隔壁部（5a）の外周面に回転自在に
被嵌させてある。

カッター板（３）は第２図に示すように、スキンプレー
ト（２）の前端面形状に沿う円形リング部（3a）と、中
心回転軸（４）の先端から該リング部（3a）に向かって
放射状に設けられてリング部（3a）と一体化しており且
つ両側縁に多数のカッター刃（3b）を長さ方向に適宜間
隔毎に突設してなる複数本（図においては４本）のアー
ム部（3c）と、これらのアーム部（3c）で区画される板
面において、一つおきの板面にアーム部（3c）に沿って
開設した土砂取入口（3d）とからなり、他の板面は全面
的に開放され、その開放部において隣接するアーム部
（3c）（3c）間に支持フレーム（７）を架設状態に固着
すると共に該支持フレーム（７）の中央部とカッター板
中心部間に支持アーム（８）を固着し、この支持アーム
（８）の先端に回転軸（９）を挿通、支持して、カッタ
ー板（３）の背面と隔壁（５）間の空間部で形成した土
砂取入室（10）内に突出する該回転軸（９）の後端に外
端がスキンプレートの内周面に近接する複数枚の攪拌羽
根（11）を放射状に突設してある。

さらに、この回転軸（９）の前端にはカッター板（３）
の外周部に位置して、長方形或いは長円形状の小径遊星
カッター（12）の中心を固着させてある。

従って、回転軸（９）の回転によって攪拌羽根（11）と
遊星カッター（12）とは一体的に回転を行うものであ
る。

又、上記カッター板（３）において、その中心部及び該
中心とリング部（3a）間の複数箇所にベントナイト或い
はCMC等の濃液の加泥剤注入口（13）が前方に向かって
開口した状態で設けられていると共に攪拌羽根（11）の
回転軸（９）の中心においても同様に加泥剤注入口（1
4）が前方に向かって開口した状態で設けられてある。

（15）は前記隔壁（５）の外周部個所に装着したカッタ
ー板回転駆動用モータで、そのモータ軸の先端にピニオ
ン（16）を固着してあり、該ピニオン（16）をカッター
板（３）の外周円筒壁部（６）の小径部後端外周面に形
成、或いは一体に設けている歯車（17）に噛合させ、こ
のモータ（15）を回転させることによってカッター板
（３）を回転させるようにしているものである。

（18）は攪拌羽根（11）及び遊星カッター（12）の回転
軸（９）の回転駆動用モータで、隔壁（５）或いはスキ
ンプレート（２）の内周面適所に固定状態で配設されて
あり、そのモータ軸の先端に固着したピニオン（19）を
カッター板（３）の外周円筒壁部（６）の小径部外周面
に回転自在に遊嵌しているリング状歯車体（20）の後部
歯車（20b）に噛合させていると共にこの歯車体（20）
の前部歯車（20a）を回転伝達軸（21）の後端に固着し
ているピニオン（22）に噛合させてある。

回転伝達軸（21）は、前記カッター板（３）の外周円筒
壁部（６）の大小径筒部間の段部に貫通状態で固定した
軸筒体（23）に挿通状態で回転自在に支持されていると
共に、軸筒体（23）の前端にはギアーボックス（24）が
一体に固着してあり、このギヤーボックス（24）内には
第３図に示すように、回転伝達軸（21）の前端に固着し
た大径歯車（25）と該大径歯車（25）に噛合した小径歯
車（26）とを配設してあり、該小径歯車（26）はギャー
ボックス（24）に回転自在に支持されている前記攪拌羽
根（11）の回転軸（９）の中央部に固着されてある。

又、カッター板（３）と回転軸（９）とに設けた上記加
泥剤注入口（13）（14）に対する加泥剤供給通路は、カ
ッター板（３）の中心回転軸（４）の後端にロータリー
ジョイント（27）を装着して該ロータリージョイント
（27）を通じて中心回転軸（４）内に穿設している複数
の通路（28a）（28b）（28c）内に機内から加泥剤圧送
ホース（29a）（29b）（29c）を介して供給可能にする
と共に、これらの通路（28a）〜（28c）のうち、１つの
通路（28a）を中心回転軸（４）の先端中心に開口して
いる注入口（13）に連通させ、別な１つの通路（28b）
の先端をカッター板（３）の中心から外径方向に延設し
ている通路（30b）を介して外周部注入口（13）に連通
させ、さらに、他の別な通路（28c）をカッター板
（３）の中心から外径方向に延設している通路（30c）
から円筒壁部（６）内の通路（31c）に連通させると共
に該通路（31c）から前記攪拌羽根（11）の回転伝達軸
（21）の中心に穿設している通路（32c）にロータリー
ジョイント（38）を介して連通させ、この通路（32c）
を第３図に示すように、回転伝達軸（21）の前端部と前
記回転軸（９）の後端とに装着したロータリージョイン
ト（35）（36）間の通路（33c）を介して回転軸（９）
の中心部に穿設している通路（34c）から先端注入口（1
4）に連通させているものである。

（37）はその前端開口部を隔壁（５）に貫通状態で支持
されて土砂取入室（10）の下部内に連通しているスクリ
ューコンベアで、後端に向かって上方に傾斜してあり、
その後端部から運搬車等に土砂を排出するようにしてあ
る。

このように構成した実施例における加泥シールド掘削機
によって切羽地盤を掘削するには、カッター板（３）及
び攪拌羽根（11）と遊星カッター（12）の回転駆動用モ
ータ（15）（18）を回転させると、カッター回転駆動用
モータ（15）によってピニオン（17）と該ピニオン（1
7）に噛合しているカッター板背面円筒壁部（６）の歯
車（17）を介してカッター板（３）が緩速度で回転を行
い、地盤の掘削を行う一方、該カッター板（３）の外周
部に配設している遊星カッター（12）は該カッター板
（３）と一体的にカッター板（３）の中心軸回りを公転
しながら回転を行う。

この遊星カッター（12）は、モータ（18）の回転によっ
てモータ軸に固着したピニオン（19）からカッター板
（３）の背面円筒壁部（６）に遊嵌している歯車体（2
0）の前後部歯車（20a）（20b）、回転伝達軸（21）の
後端に固着しているピニオン（22）、さらに該回転伝達
軸（21）の前端大径歯車（25）、該大径歯車（25）に噛
合している小径歯車（26）を介して回転させられ、モー
タ（18）の回転数を適宜に設定することによってカッタ
ー板（３）よりもはるかに大きな回転数でもって回転し
てカッター板（３）と共に切羽地盤を掘削すると共にそ
の掘削土砂を切羽全面に亘って均一に攪拌する。又、土
砂取入室（10）内においては、この遊星カッター（12）
と同軸（９）に固着している攪拌羽根（11）が遊星カッ
ター（12）と共に同一回転速度で回転を行っている。

一方、この掘削中において、カッター板（３）の中心回
転軸（４）内に設けている加泥剤通路（28a）〜（28c）
に適宜な濃度に調整されたベントナイトやCMC等の加泥
剤を供給すると、該加泥剤はカッター板（３）の中心部
及び外周部の注入口（13）と、遊星カッター（12）の中
心軸の先端注入口（14）とから切羽地盤に向かって噴出
し、切羽全面の安定化が行われると共に掘削された土砂
に注入して遊星カッター（12）の回転による攪拌によっ
て混合され、掘削土砂全体が適宜の粘性と流動性を付与
される。

このように加泥剤を攪拌、混合された掘削土砂は、カッ
ター板（３）の土砂取入口（3d）等の板面開口部から機
内の土砂取入室（10）内に流入する。

この土砂取入室（10）内においては、上記遊星カッター
（12）と同軸（９）に固着している攪拌羽根（11）が遊
星カッター（12）と同一回転速度でもって回転してお
り、土砂取入室（10）内に取り込まれた掘削土砂をカッ
ター板（３）の回転によって周方向に一体的に移動しな
がらその大なる回転速度でもって積極的に攪拌して加泥
剤を均一に混合させた均質な掘削土砂を作成する。

このように、攪拌羽根（11）によって全体的に加泥剤の
混入による適度の流動性と粘性を付与された掘削土砂
は、スクリューコンベア（37）によって機内の後方に搬
送、排出されるものである。

又、攪拌羽根（11）はスキンプレート内面等に付着する
粘性土砂の掻取りを行って土砂の円滑な排出を可能にす
るものである。

なお、攪拌羽根（11）はカッター板（３）の回転駆動用
モータ（15）と別のモータ（18）によって回転させるよ
うにしたが、カッター板回転駆動用モータ（15）から適
宜な回転数増速噛合歯車列等の伝達機構を介して回転さ
せるようにしてもよい。

又、上記実施例においては、シールド掘削機本体（１）
のスキンプレート（２）を円筒形状に形成したものを示
したが、方形状のスキンプレートの開口端に円形のカッ
ター板を配設しているシールド掘削機の場合には、該攪
拌羽根（11）の回転軸（９）をカッター板の背面におい
て半径方向に移動自在となるように構成ししておけばよ
く、このように構成することによって、カッター板の回
転により攪拌羽根（11）がスキンプレートの隅角部に達
した時に、該攪拌羽根（11）を外径方向に移動させてス
キンプレートの隅角部分の土砂の攪拌が可能となる。

〔考案の効果〕

以上のように本考案の加泥シールド掘削機によれば、ス
キンプレートの前端開口部に切羽地盤に向かって開口し
た加泥剤注入口を有するカッター板を配設すると共にこ
のカッター板の後方に該カッター板の中心軸を回転自在
に軸支した隔壁を設け、該隔壁とカッター板との間に掘
削土砂取入室を設けてなる加泥シールド掘削機におい
て、前記カッター板の外周部に回転軸を支持させ、この
回転軸の前端に切羽地盤に向かって開口した加泥剤注入
口を有する遊星カッターを固着すると共に後端に前記ス
キンプレートの内周面に近接させて攪拌羽根を固着し、
機内に上記回転軸の回転駆動用モータを配設してなるも
のであるから、遊星カッターと攪拌羽根とはシールド掘
削機本体のカッター板と一体的に回転すると共に回転駆
動用モータによって該カッター板よりも遥かに速い回転
速度でもって自転させることができると共に、掘削面積
の広いカッター板外周部に対応する切羽地盤を遊星カッ
ターによって掘削して掘削能率を著しく向上させること
ができるものである。

その上、カッター板に設けている加泥剤注入口から噴射
する加泥剤のみではカッター板の回転が遅いために、特
に掘削面積の広い外周部においては加泥剤が切羽に対し
て部分的にしか噴射させることができず、そのため、掘
削土砂に対する混合が不均一となって切羽地盤が不安定
となるが、上記のようにカッター板の外周部に加泥剤注
入口を有する遊星カッターを設けて該加泥剤注入口から
加泥剤を噴射させながら遊星カッターを高速回転させる
ので、この遊星カッターの回転により加泥剤を四方に拡
散させて掘削土砂と急速に且つ均一に攪拌混合させるこ
とができ、従って、切羽全面の安定化を図ることができ
ると共に、掘削土砂全体に適度の粘性と流動性を付与
し、土砂取入室に円滑に流入させることができるもので
ある。

さらに、土砂取入室に流入した掘削土砂を、遊星カッタ
ーと一体的に高速回転する攪拌羽根によって充分に攪拌
し、良好な流動性と粘性を保持させた状態にしてスクリ
ューコンベア等による排出を容易に且つ確実に行わせる
ことができ、能率のよい土砂搬出作業が可能となるもの
である。

又、回転する攪拌羽根によってスキンプレート内面等に
粘性土砂が付着するのを防止し得ると共に付着してもそ
の粘性土砂の掻取りを行って土砂を円滑に排出すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図はその縦断
側面図、第２図は正面図、第３図は小径カッター部分の
拡大縦断側面図である。 （１）……シールド掘削機本体、（３）……カッター
板、（９）……回転軸、（10）……土砂取入室、（11）
……攪拌羽根、（12）……遊星カッター、（13）（14）
……加泥剤注入口、（15）……カッター板回転駆動用モ
ータ、（18）……攪拌羽根回転駆動用モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 朝日 利則 大阪府大阪市西淀川区姫島３丁目５番26号 奥村機械製作株式会社内 (72)考案者 秋山 敦朗 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所内 (72)考案者 竹村 守順 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所内 (56)参考文献 特開 平１−219291（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−110194（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スキンプレートの前端開口部に切羽地盤に
   向かって開口した加泥剤注入口を有するカッター板を配
   設すると共にこのカッター板の後方に該カッター板の中
   心軸を回転自在に軸支した隔壁を設け、該隔壁とカッタ
   ー板との間に掘削土砂取入室を設けてなる加泥シールド
   掘削機において、前記カッター板の外周部に回転軸を支
   持させ、この回転軸の前端に切羽地盤に向かって開口し
   た加泥剤注入口を有する遊星カッターを固着すると共に
   後端に前記スキンプレートの内周面に近接させて攪拌羽
   根を固着し、機内に上記回転軸の回転駆動用モータを配
   設してなることを特徴とする加泥シールド掘削機。