JPH10140972A - 中折れシールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １組のジャッキ群で２つの胴部間の相対的な
位置・姿勢を制御することのできる中折れシールド掘進
機を提供する。 【解決手段】 シールド本体を複数の分割部を介して軸
線方向に複数の胴部（前胴２，中胴３および後胴４）に
分割し、これら分割部においてシールド本体を屈曲およ
び／または伸縮できるようにする。各胴部はいずれもト
ンネル掘削径とほぼ等しい外径を有し、かつ２つ以上の
分割部を隔てた前後の胴部同士（前胴２と後胴４）を少
なくとも６本のジャッキよりなる６自由度パラレルリン
ク１２により連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中折れシールド掘
進機に関し、詳しくはシールド本体が複数の分割部によ
って軸線方向に複数の胴部に分割され、これら分割部に
おいて前記シールド本体が屈曲および／または伸縮され
る中折れシールド掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、２箇所以上の分割部を有する中折
れシールド掘進機としては、各分割部毎に専用のジャッ
キ群を装備し、それぞれのジャッキ群で各分割部を独立
して屈曲もしくは伸縮する構造が最も一般的に採用され
ている（例えば実開昭６２−３８９４号公報参照）。

【０００３】また、例えば特開平４−５５５９３号公報
に開示されているように、屈曲部と伸縮部の両方を１組
のジャッキ群で動かすようにしたものも提案されてい
る。この公報のものでは、図４に示されているように、
シールド本体が前部シールド５１と後部シールド５２と
に分割形成され、これら前部および後部シールド５１，
５２は嵌合部５３を介して連結されるとともに、この嵌
合部５３の前後に前部および後部シールド５１，５２間
を屈曲自在とするアーティキュレート機構５４，５５が
設けられている。また、前記シールド本体内には前後端
が前部シールド５１と後部シールド５２とにそれぞれ枢
着された複数本のスラストジャッキ５６が設けられ、こ
れらスラストジャッキ５６により前部シールド５１と後
部シールド５２間が伸縮されるようになっている。ま
た、曲線施工に際しては、曲線の内側に位置するスラス
トジャッキ５６を小さく、外側に位置するスラストジャ
ッキ５６を大きく伸長させて前部シールド５１を推進さ
せることで急曲線に沿った掘進ができるようにされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記前
者のように各分割部毎にジャッキ群を装備する方法で
は、多くのジャッキが必要となり、このために構造が複
雑になるとともに、コストアップを招いてしまうという
問題点があるほか、これら多数のジャッキを収容するス
ペースを確保するために機長が長くなるという問題点も
ある。

【０００５】一方、前記後者（特開平４−５５５９３号
公報）のものでは、伸縮部（嵌合部５３）において内筒
と外筒との間にクリアランスがあるために、シールド機
を屈曲させた場合に屈曲部だけでなく伸縮部においても
屈曲する可能性があり、前部シールド（前胴部）と後部
シールド（後胴部）のうちどちらがどれだけ屈曲するか
が不定となる。このため、２つの屈曲部に挟まれる胴部
（中胴部）の位置や姿勢が不定となってジャッキを動か
さなくてもその胴部が勝手に動いてしまう可能性があっ
て危険である。しかも、この伸縮部においては許容屈曲
量が小さいため、シールド機を大きく屈曲させようとし
た際に、伸縮部が限界まで屈曲し、この伸縮部の当たり
面が損傷したりかじったりするといった不具合を生じる
危険性がある。この現象は屈曲した状態で伸縮動作を行
った場合に特に生じやすい。

【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、１組のジャッキ群で２つの胴部間
の相対的な位置・姿勢を制御することのできる中折れシ
ールド掘進機を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明による中折れシール
ド掘進機は、シールド本体が複数の分割部を介して軸線
方向に複数の胴部に分割され、これら分割部において前
記シールド本体が屈曲および／または伸縮される中折れ
シールド掘進機において、前記複数の胴部はいずれもト
ンネル掘削径とほぼ等しい外径を有し、かつ２つ以上の
分割部を隔てた前後の胴部同士を少なくとも６本のジャ
ッキよりなる６自由度パラレルリンクにより連結するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】本発明によれば、２つ以上の分割部を隔て
た前後の胴部同士が６自由度パラレルリンクにより連結
されているので、ジャッキの本数を減らして機長の短
縮，構造の簡素化およびコストダウンを図ることができ
る。また、長い伸縮部と大きな屈曲部とを有する３折シ
ールド機を短い機長で、かつ簡単な構造で達成すること
ができるので、掘削とセグメント組立との同時施工を行
う場合に高速施工を実現することができるとともに、急
曲線施工を行うことが可能となる。すなわち、急曲線区
間を含むシールド工事においても、同時施工可能なシー
ルド機を適用することができ、施工を高速化することが
できる。

【０００９】本発明においては、前記２つ以上の分割部
のそれぞれの屈曲角度もしくは伸縮量が前記６自由度パ
ラレルリンクにより制御されるのが好ましい。２つの胴
部間の相対的位置・姿勢の成分のうちのいくつかまたは
全てを決定することにより、各分割部の屈曲角度および
伸縮量が一意に決定されてそれら屈曲角度および伸縮量
が制御される。したがって、前胴および後胴は勿論のこ
と、シールドの外殻を形成している中胴についても所定
のトンネル線形に沿わせて制御することができ、この中
胴の姿勢が安定しないことによる地山の崩落等の不具合
の発生を確実に回避することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明による中折れシール
ド掘進機の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつ
つ説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施の形態に係る中折れ
シールド掘進機の縦断面図、図２は同中折れシールド掘
進機の正面図、図３は同中折れシールド掘進機を屈曲状
態を示す図である。

【００１２】この中折れシールド掘進機１においては、
前胴２と中胴３と後胴４とが軸方向に連結されることに
よりシールド本体が形成され、中胴３の前端部が前胴２
の後端部内周面に摺動自在に嵌合されるとともに、中胴
３の後端部が後胴４の前端部外周面に摺動自在に嵌合さ
れている。こうして、前胴２と中胴３との嵌合部が屈曲
部を構成し、かつ中胴３と後胴４との嵌合部が伸縮・屈
曲部を構成している。また、これら前胴２，中胴３およ
び後胴４はいずれもトンネル掘削径とほぼ等しい外径を
有してシールドの外殻を形成している。

【００１３】前記前胴２の前部には、前面に多数個のビ
ット５を有するカッタヘッド６が装着されている。この
カッタヘッド６は、カッタヘッド駆動用油圧モータ７か
らの動力をピニオン，リングギヤを介して伝達すること
により駆動される。また、前胴２にはバルクヘッド８に
よってチャンバ−９が画成され、このチャンバー９に連
通するように、このチャンバー９内に泥水を供給する送
泥管１０と、この送泥管１０により供給された泥水と掘
削土砂とを混合してスラリー化したものを排出する排泥
管１１とがそれぞれ設けられている。

【００１４】前記前胴２と後胴４とは、８本のジャッキ
をラチス状に組み合わせてなるパラレルリンクシリンダ
（以下、単にパラレルリンクという。）１２によって互
いに連結されている。また、前胴２と中胴３との間に
は、これら前胴２および中胴３間の抜け止めを兼ねるロ
ーリングストッパ１３が設けられている。

【００１５】このように構成されていることによって、
前胴２と中胴３との間の屈曲可能な分割部は、ピッチン
グの角度成分およびヨーイングの角度成分の２つの自由
度を有し（ローリング成分についてはローリングストッ
パ１３によって自由度がなくなっている。）、また中胴
３と後胴４との間の伸縮・屈曲可能な分割部は、ローリ
ングの角度成分，ピッチングの角度成分およびヨーイン
グの角度成分、更には伸縮ストローク成分の４つの自由
度を有し、これによって分割部は合計６自由度となる。
一方、前記パラレルリンク１２は６自由度機構であるの
で、８本のジャッキストロークを制御することにより、
前胴２と後胴４との間の相対的な位置・姿勢を制御する
ための、位置の３成分（前後方向，左右方向および上下
方向の座標）と姿勢の３成分（ローリング，ピッチング
およびヨーイングの角度）とが一意に決定される。言い
換えれば前記パラレルリンク１２によって、前胴２と中
胴３，中胴３と後胴４の各分割部の動きを一意に決定す
ることができる。すなわち、各分割部の屈曲量および伸
縮量を６成分与えたとき、それを実現するためのパラレ
ルリンク１２の位置および姿勢の６成分を６つの独立し
た連立方程式を解くことで一意に定めることができる。

【００１６】こうして、前胴２と後胴４との間の相対的
な位置・姿勢を制御すれば、各分割部の屈曲角度および
伸縮量を個々に制御することができる。本実施例の場
合、前胴２と中胴３との間の分割部は屈曲角度が大き
く、中胴３と後胴との間の分割部は屈曲できる角度が小
さい。したがって、機体を屈曲させる際には、主として
前胴２と中胴３との間の分割部で屈曲させるようにする
のが良い。また、機体を限界ぎりぎりまで屈曲させる際
には、両方の分割部をそれぞれの最大屈曲角度を越えな
い範囲で屈曲させることにより、両方の分割部の屈曲能
力を有効に使うことができ、かつ各分割部に無理がかか
ることも防げる。

【００１７】本実施例の中折れシールド掘進機１によれ
ば、パラレルリンク１２の制御のみで各分割部の動き
（屈曲角度および伸縮量）まで制御しなくても、それぞ
れの分割部の動きを一意に決定することができるので、
シールドの外殻を構成している中胴３を極めて簡単な構
成によりトンネル線形に沿わせることができる。また、
長い伸縮部と大きな屈曲部を有する３折シールド掘進機
を短い機長で、かつ簡単な構造で得ることができ、これ
により掘削とセグメント組立とを同時に施工する場合に
高速施工を実現することができるとともに、急曲線施工
にも対応することができる。

【００１８】本実施例においては、前胴２と中胴３との
間の分割部にローリングストッパ１３を設けて、この部
分の自由度を減じるものとしたが、特に問題がなけれ
ば、この前胴２と中胴３との間の分割部にもローリング
の自由度を与えて分割部の合計自由度を７にして冗長パ
ラレルリンクを構成することもできる。

【００１９】本実施例では、屈曲部を前方に、伸縮部を
後方に設けたものを説明したが、これらの位置関係を逆
にして、伸縮部を前方に屈曲部を後方に設けるようにす
る実施例も可能である。

【００２０】本実施例においては、ジャッキ本数を８本
としたが、このジャッキ本数は必ずしも８本とする必要
はなく、少なくとも６本以上あれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る中折れシ
ールド掘進機の縦断面図である。

【図２】図２は、中折れシールド掘進機の正面図であ
る。

【図３】図３は、中折れシールド掘進機を屈曲状態を示
す図である。

【図４】図４は、従来例の中折れシールド掘進機を示す
図である。

【符号の説明】 １ 中折れシールド掘進機 ２ 前胴 ３ 中胴 ４ 後胴 １２ パラレルリンク １３ ローリングストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体が複数の分割部を介して軸
   線方向に複数の胴部に分割され、これら分割部において
   前記シールド本体が屈曲および／または伸縮される中折
   れシールド掘進機において、 前記複数の胴部はいずれもトンネル掘削径とほぼ等しい
   外径を有し、かつ２つ以上の分割部を隔てた前後の胴部
   同士を少なくとも６本のジャッキよりなる６自由度パラ
   レルリンクにより連結することを特徴とする中折れシー
   ルド掘進機。
2. 【請求項２】 前記２つ以上の分割部のそれぞれの屈曲
   角度もしくは伸縮量が前記６自由度パラレルリンクによ
   り制御される請求項１に記載の中折れシールド掘進機。