JPH10184278A - シールドマシンのカッタのビット交換方法、およびシールドマシン - Google Patents
シールドマシンのカッタのビット交換方法、およびシールドマシンInfo
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- JPH10184278A JPH10184278A JP35798696A JP35798696A JPH10184278A JP H10184278 A JPH10184278 A JP H10184278A JP 35798696 A JP35798696 A JP 35798696A JP 35798696 A JP35798696 A JP 35798696A JP H10184278 A JPH10184278 A JP H10184278A
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Abstract
を大幅に削減でき、またビット交換作業を安全に遂行で
き、さらにカッタの引き込み作業を能率よく行うことが
でき、しかもカッタ引き込み用のジャッキの小型化,省
力化を図り得るシールドマシンのカッタのビット交換方
法を提供すること。 【解決手段】 シールドマシンによりシールドトンネル
を所定距離掘進後、カッタのビット18の摩耗量または
欠落を検知し、ビット交換の必要があると判定したとき
は、シールドマシンの前側のチャンバ20内をミキシン
グしながら固化材を注入し、チャンバ20内を低強度の
ソイルモルタル34に置き換え、ついでカッタの前面に
高強度モルタル35を打設しながら低強度モルタルとカ
ッタを一体に引き込み、カッタの前方に高強度モルタル
35の壁体を形成し、低強度モルタルを除去してビット
交換用の作業空間36を確保し、この作業空間36に入
ってビット交換作業を行うように構成した。
Description
カッタのビット交換方法、およびこの方法を実施するた
めに適するシールドマシンに関する。
16に示すシールドマシン1は、図15に示す本発明の
第4実施例と同じ機種のため、同じ部材には同じ符号を
付けて示している。
行った後、再発進する。 (2)切羽部を地盤改良し、人力による掘削・支保工を
行って作業スペースを確保する。図16に地盤改良部を
符号46で示す。
て、中間立坑を構築するには、用地の確保、立坑壁の取
り壊しを必要とするため、施工までの準備期間が長く掛
かり、さらにカッタのビット交換自体にも長時間を要
し、その結果経費が嵩む問題があった。
16から分かるように、改良範囲が広く必要であり、圧
気により地下水の排除を必要とする場合もあり、やはり
施工時間および費用が増大する問題があった。
で、その目的とするところは、カッタのビット交換に際
して、中間立坑を構築する必要がなく、シールドマシン
を再発進させる際、立坑壁の取り壊しを行わなくて済
み、また地盤改良のみで賄う場合に比べてカッタの前面
の壁厚を薄くでき、したがってビット交換のための時間
および費用を大幅に削減でき、またビット交換作業を安
全に遂行でき、さらにカッタの引き込み作業を能率よく
行うことができ、しかもカッタ引き込み用のジャッキの
小型化,省力化を図り得るシールドマシンのカッタのビ
ット交換方法を提供することにある。
利用してシールド内筒と一緒にカッタを機内の後方に、
確実にかつ速やかに引き込み得るシールドマシンのカッ
タのビット交換方法を提供することにある。
乏しい場合にも、ビット交換作業を安全に行い得るシー
ルドマシンのカッタのビット交換方法を提供することに
ある。
業空間を確保した後、ビット交換作業を行い得るシール
ドマシンのカッタのビット交換方法を提供することにあ
る。
換方法をより良く実施し得るシールドマシンを提供する
ことにある。
め、本発明はシールドマシンの前側のチャンバ20内を
ミキシングしながら固化材を注入し、前記チャンバ20
内を低強度のソイルモルタル34に置き換え、ついでカ
ッタの前面に高強度モルタル35を打設しながら低強度
モルタルとカッタを一体に引き込み、カッタの前方に高
強度モルタル35の壁体を形成し、低強度モルタルを除
去してビット交換用の作業空間36を確保し、この作業
空間36に入ってビット交換作業を行うようにしたもの
である。
シールドマシンの前側のチャンバ20内をミキシングし
ながら固化材を注入し、前記チャンバ20内を低強度の
ソイルモルタル34に置き換え、シールドジャッキ22
のスプレッダ24をシールド外筒またはセグメントに固
設し、ついでカッタの前面に高強度モルタル35を打設
しながら低強度モルタルとカッタを一体に引き込み、カ
ッタの前方に高強度モルタル35の壁体を形成するとと
もに、高強度モルタル35にシールド外筒のフード3を
付着させ、高強度モルタル35とフード3の結合を介し
てシールド外筒を固定した後、低強度モルタルを除去し
てビット交換用の作業空間36を確保し、この作業空間
36に入ってビット交換作業を行うようにしたものであ
る。
前記ビット交換時に、切羽31が自立性の乏しい軟弱な
土質であるときは、切羽31に機内より薬液を注入し、
地盤改良を行った後、チャンバ20内をミキシングしな
がら固化材を注入するようにしたものである。
はシールド外筒とシールド内筒を持つシールド機におい
て、シールド外筒のフード3の内側に、フード部ジベル
4としての凹凸を設け、カッタの前方に打設された高強
度モルタル35にフード部ジベル4を付着させ、高強度
モルタル35とフード3の結合を介してシールド外筒を
固定可能に構成したものである。または、凹凸となって
いないフード3を用いてシールド外筒を固定可能に構成
している。
づいて説明する。
実施例を示すもので、図1はこの第1実施例で対象とす
るシールドマシンの縦断側面図、図2は図1のA−A線
断面図、図3は図1のB部分の拡大図であって、シール
ドマシンのフード部ジベルにおけるシールド内筒引き込
み前の状態を示す図、図4は同シールド内筒引き込み作
業中の状態を示す図、図5は図4のC部分の拡大図、図
6は通常掘削時のカッタフレームを示す拡大正面図、図
7は縮径時のカッタフレームを示す拡大正面図である。
DPLEX・ドーム型シールドであって、シールドマシ
ン1は図1および図2から分かるように、シールド外筒
2と、シールド内筒6と、このシールド内筒6の前側寄
りに取り付けられた隔壁7と、この隔壁7の内側に支持
された複数台の駆動装置9と、隔壁7の外側に突出され
た状態で支持されかつ駆動装置9に連結されたカッタ1
2と、シールドマシン1の前側と切羽31間に形成され
たチャンバ20と、排土装置21と、複数基のシールド
ジャッキ22と、裏込め材同時注入管25と、薬液注入
管26と、高強度モルタル注入口27等を備えて構成さ
れている。
ド3が設けられており、後側にはテールシール5が設け
られている。前記フード3の内側には、図1,図3およ
び図4に示すように、フード部ジベル4が設けられてい
る。このフード部ジベル4は、図5(a)に示す実施例
ではリング状の鋼板4aをフード3の長さ方向に間隔を
おいて配置し、溶接して形成されており、その溶接部を
符号4bで示す。
ド3は、基本的に上述のフード部ジベル4が設けられた
タイプのものを前提とし、図示して説明しているが、図
5(b)に示すように、フード3の内側に上記ジベル4
がなく、凹凸状になっていないものも使用し得ることは
勿論である。
うに、マンホール(図示せず)と、土砂取り入れ口8と
が設けられている。
2に示すように、それぞれ回転駆動源10と、これにピ
ニオンおよびギヤを介して駆動連結された駆動軸11と
を有している。
ように、支持軸13と、カッタフレーム14と、このカ
ッタフレーム14の前側に設けられた多数のビット18
と、同カッタフレーム14の後側、つまりチャンバ20
側に設けられた複数本の攪拌翼19とを備え、多軸型で
あって、全体としてコーン型に形成されている。前記カ
ッタフレーム14は、図6および図7に示すように、円
周方向に複数個に分割されたオーバカッタ15と、複数
基のオーバカッタジャッキ16とを有し、通常掘進時に
は拡径され、シールド内筒6の引き込み時およびカッタ
12のビット交換時にはフード3に干渉しない大きさに
縮径可能に構成されている。また、カッタフレーム14
は前記駆動軸11にクランク17を介して偏心回転可能
に連結されている。
隔壁7に設けられた土砂取り入れ口8を通じて、チャン
バ20から掘削土砂を取り込み、排土するようになって
いる。
筒6内に、円周方向に所定の間隔をおいて複数基配置さ
れている。各シールドジャッキ22は、ブラケット23
を介してシールド内筒6に固定されている。各シールド
ジャッキ22のスプレッダ24は、掘進時には最前列の
セグメント32に当接され、このセグメント32で反力
を受け止め、シールドマシン1を推進させるようになっ
ており、またカッタ12の引き込み時にはシールド外筒
2に固定され、シールドジャッキ22を短縮させ、シー
ルド内筒6と一緒にカッタ12を引き込むようになって
いる。
ジャッキ22によりシールドマシン1を推進させると同
時に、シールドマシン1の後方において地山30とセグ
メント32間のすき間に裏込め材33を注入して行くよ
うになっている。
の乏しい軟弱な土質の場合に、機内よりこの薬液注入管
26を通じて薬液を注入し、地盤改良を行う。その薬液
には、例えば水ガラス系注入材の懸濁型や溶液型のもの
を用いる。
12の中心部を貫通させて設けられている。そして、こ
の高強度モルタル注入口27からは、カッタ12全体の
引き込み時に、機内からカッタ12の支持軸13の内部
を経てカッタ12の前方に高強度モルタル35を供給
し、打設するようになっている。
ールドマシンのカッタのビット交換方法の過程を示す図
である。以下、前記図1〜図7と、図8〜図12に基づ
いて、本発明カッタのビット交換方法の一実施例を説明
する。
シールドトンネルを所定長さ掘進後、カッタ12のビッ
ト18の摩耗量を検知し、交換の必要があるか,否かを
判定する。判定の基準としては、予め得られた実験結
果に基づいて、所定時間掘削したら交換時期と判定する
方法と、切羽の土石質と、掘削中のトンネル口径と、
単位時間当たりの掘削土石量とをパラメータとして交換
時期を算出する方法等がある。また、掘進中に支障物や
礫質土等によりビットが欠落した場合においても交換の
必要があるか,否かを判定する。
の結果、ビット交換の必要がないと判定したときは、シ
ールドトンネルの掘削を継続して行う。
の結果、ビット交換の必要があると判定したときは、切
羽31が自立性の乏しい土質か,否かを検査する。検査
の結果、切羽31が自立性の乏しい軟弱な土質であると
きは、切羽31の地盤改良を行い、切羽31が自立性の
ある土質であるときは、次の過程に移行する。
実施例では図1に示す薬液注入管26を通じて、シール
ドマシン1の内部より切羽31に対して、例えば水ガラ
ス系注入材の懸濁型や溶液型等を注入し、地盤崩壊を防
止する。
バ20内をミキシングしながら、このチャンバ20内に
固化材を注入し、図9に示すように、チャンバ20内を
掘削土砂から低強度のソイルモルタル34に置き換え
る。固化材としては、例えば、セメント系、石灰系など
を用いる。また、低強度のソイルモルタル34は、例え
ば一軸圧縮強度で5kgf/cm2 程度のものとする。
34に置き換えた後、カッタ12のカッタフレーム14
を縮める。カッタフレーム14を縮めるときは、この実
施例では図6および図7に示すように、オーバカッタジ
ャッキ16によりオーバカッタ15を収縮させ、シール
ドマシン1のシールド外筒2の内径よりも小径になるよ
うに縮める。
ダ24をシールド外筒2の内周側に固設する。
ム14を縮め、シールドジャッキ22のスプレッダ24
をシールド外筒2に固設した後、図10から分かるよう
に、カッタ12の前面より高強度モルタル35を打設し
ながら、シールド内筒6と一緒にカッタ12全体を機内
の後方へ引き込む。高強度モルタル35の打設には、薬
液注入管26やカッタ12の中心部に設けられた高強度
モルタル注入口27を用いる。高強度モルタル35に
は、例えば一軸圧縮強度で300kgf/cm2程度の
ものを用いる。カッタ12全体を引き込むには、シール
ドジャッキ22のスプレッダ24をシールド外筒2を固
設した後、シールドジャッキ22を短縮させ、シールド
内筒6とカッタ12とを一緒に移動させる。
3の内側にフード部ジベル4を設けているので、カッタ
12の引き込み時にシールド内筒6を一緒に引き込みな
がら高強度モルタル35を打設すると、フード部ジベル
4と高強度モルタル35とが結合し、シールド外筒2と
高強度モルタル35が固定される。
十分な厚さに打設した後、マンホール(図示せず)およ
び排土装置21からチャンバ20内のソイルモルタル3
4を排出し、図11に示すように、ビット交換のための
作業空間36を確保する。
内に形成された作業空間36内に作業員が入り、ビット
交換を行う。
プレッダ24をシールド内筒6の内側に固設し、カッタ
12の前面の高強度モルタル35を切削しながら、シー
ルドジャッキ22を伸長させ、カッタ12を押し出し、
シールドマシン1の各部を図8に示すカッタ12の引き
込み前の状態に戻し、シールドマシン1を再発進させ、
シールドトンネルの掘進を再開する。この場合、必要に
応じて凹凸部分の高強度モルタルを削り落すカッタを装
備する。
ベル4は、図面に示すごとく、鋼板4aを溶接して形成
する実施例に限らず、フード3の内面を切削して形成し
てもよく、要は実質的に多数の凹凸が形成されていれば
よい。また、フード3の内側の凹凸は、高強度モルタル
35との付着強度が十分得られる場合はなくても良く、
この場合、図5(b)に示したものであっても良い。
うな効果がある。 (1)機内からカッタ12の前面に、高強度モルタル3
5を打設するようにしているため、長距離推進型シール
ドでビット交換が必要となった場合でも、中間立坑を構
築せずに施工することができる。したがって、再発進す
るに際しても、高強度モルタル35の切削だけでよく、
中間立坑の取り壊しを行わなくて済む。 (2)シールドマシン1がDPLEX・ドーム型である
ため、切羽31をドーム型に掘削でき、アーチ効果によ
り高強度モルタル35の壁厚を薄くすることができる。 (3)同じくシールドマシン1がDPLEX・ドーム型
であるため、単軸型のようなセンタカッタがある場合に
比べて壁体に凹凸がなく、したがって壁体に構造上の弱
点が少ないこと、チャンバ20内を低強度のソイルモル
タル34に置き換え、ついで高強度モルタル35を打設
するようにしているので、より一層壁体の凹凸を少なく
なし得ることとが相俟ち、ビット交換のためのより安全
な作業空間36を形成することができる。 (4)シールド外筒2に対してシールド内筒6がスライ
ドできるため、シールド内筒6を機内の後方に引き込む
ことにより、高強度モルタル35とシールド外筒2のフ
ード3との付着面積を広く取ることができること、前記
フード3の内側にフード部ジベル4を設けているので、
高強度モルタル35とフード3とを強力に結合できるこ
ととが相俟ち、せん断強度および土水圧に対する曲げ強
度の大きい壁体を形成できるし、ビット交換用の作業空
間36を確保するに際して、シールド内筒6と一緒にカ
ッタ12全体を確実にかつ速やかに引き込むことがで
き、したがって作業能率の向上を図ることができる外、
シールド内筒6とカッタ12を引き込むためのシールド
ジャッキ22の小型化,省力化を図ることもできる。 (5)高強度モルタル35の打設圧力をシールド内筒6
とカッタ12の引き込み力に利用できるため、これらシ
ールド内筒6とカッタ12の引き込み用のジャッキの設
置基数を少なくすることができる。 (6)カッタ12の駆動装置9が多軸型であり、所要ト
ルクが小さくて済むため、個々の回転駆動源10の小型
化および少数化を図ることができる結果、薬液注入管2
6や高強度モルタル注入口27を適正配置でき、したが
って薬液の注入や高強度モルタル35の打設を確実にか
つ能率よく行うことができるし、隔壁7に大きなマンホ
ールを形成することができる外、機長を大きくすること
なく圧気設備を設けることもできる。 (7)ビット交換の作業空間36の形成時に、カッタ1
2を引き込むようにしているため、切羽31を掘削する
必要がなく、作業空間36を短時間で形成できるし、切
羽31を掘削せずに高強度モルタル35を打設し、作業
空間36を確保するための壁体を形成するようにしてい
るので、作業空間36を形成するための施工範囲が少な
くて済む。
第2実施例を示す縦断側面図である。
DPLEX・直壁型シールドであって、カッタ37が多
軸型で、前面が垂直に形成されている。
ンネルを所定長さ掘進後、ビット交換用の作業空間36
を形成するための高強度モルタル型の壁体は、直壁38
に形成されている。
1およびビット交換の過程は、前記第1実施例と同様で
ある。
第3実施例を示す縦断側面図である。
ドマシン40がストロークの長い中折れ型に構成されて
いる。
分41と第2部分42に分割されている。また、シール
ド外筒の第1,第2部分41,42間には、シール装置
43と、中折れジャッキ44が設置されている。
記第1実施例のシールドマシン1と同様であり、この第
3実施例におけるビット交換の過程も前記第1実施例と
同様である。
第4実施例を示す縦断側面図である。
ドマシン1に単軸型のカッタ45を装着している。本発
明ビット交換技術は、この単軸型のカッタ45を用いた
場合にも適用することができる。
の他の構成ついては、前記第1実施例と同様であり、ビ
ット交換の過程も前記第1実施例と同様である。
方法ではシールドマシンによりシールドトンネルを所定
距離掘進後、カッタのビット18の摩耗量またはビット
の欠落を検知し、ビット交換の必要があると判定したと
きは、シールドマシンの前側のチャンバ20内をミキシ
ングしながら固化材を注入し、前記チャンバ20内を低
強度のソイルモルタル34に置き換え、ついでカッタの
前面に高強度モルタル35を打設しながら低強度モルタ
ルとカッタを一体に引き込み、カッタの前方に高強度モ
ルタル35の壁体を形成し、低強度モルタルを除去して
ビット交換用の作業空間36を確保し、この作業空間3
6に入ってビット交換作業を行うようにしており、長距
離掘進によりビット交換が必要となった場合に、機内か
らカッタの前面に高強度モルタル35を打設するように
しているので、中間立坑を構築する必要がなく、したが
ってシールドマシンを再発進させる際、高強度モルタル
35の切削だけでよく、立坑壁の取り壊しを行わずに済
むこと、シールドマシンの前側のチャンバ20内を低強
度のソイルモルタル34に置き換え、ついでカッタの前
面に高強度モルタル35を打設するようにしているの
で、全体としてモルタルによる壁体の厚さを薄くするこ
とができることとが相俟ち、ビット交換のための時間お
よび費用を大幅に削減し得る効果がある。また、本発明
ビット交換方法によれば、カッタの前側のチャンバ20
内を低強度のソイルモルタル34に置き換えた後、高強
度モルタル35を打設するようにしているので、高強度
モルタル35によりカッタの前面に形成される壁体の凹
凸をより少なくなし得ること、カッタの前方に高強度モ
ルタル35の壁体を形成し、低強度モルタルを除去して
ビット交換用の作業空間36を確保するようにしている
ので、高強度モルタル35にシールド外筒のフードを付
着させ、シールド外筒を固定したうえで、カッタを引き
込み得ることとが相俟ち、ビット交換作業を安全に行い
得る効果がある。さらに、本発明ビット交換方法では、
カッタの前面に高強度モルタル35を打設しながら低強
度モルタルとカッタを一体に引き込むようにしているの
で、高強度モルタル35の打設圧力をカッタの引き込み
力に利用できるため、カッタを引き込むための作業能率
を高め得る効果があり、カッタ引き込み用のジャッキの
小型化,省力化を図り得る効果もある。
ルドマシンの前側のチャンバ20内を低強度のソイルモ
ルタル34に置き換えた後、シールドジャッキ22のス
プレッダ24をシールド外筒の内側またはセグメントに
固設し、ついでカッタの前面に高強度モルタル35を打
設しながら低強度モルタルとカッタを一体に引き込むよ
うにしているので、高強度モルタル35にシールド外筒
のフード3を強力に付着させ、高強度モルタル35にシ
ールド外筒を固定したうえで、シールドジャッキ22を
利用してシールド内筒と一緒にカッタを機内の後方に、
確実にかつ速やかに引き込み得る効果がある。
交換時の切羽31が自立性の乏しい土質であるときは、
シールドマシンの前側の切羽31に機内より薬液を注入
し、地盤改良を行った後、チャンバ20内をミキシング
しながら固化材を注入するようにしているので、切羽3
1が自立性の乏しい軟弱な土質の場合にも、ビット交換
作業を安全に行い得る効果がある。
ド外筒とシールド内筒を持つシールド機において、シー
ルド外筒のフード3の内側に、フード部ジベル4として
の凹凸を設け、カッタの前方に打設された高強度モルタ
ル35にフード部ジベル4を付着させ、高強度モルタル
35とフード3を固定可能に構成しているので、カッタ
の前面に高強度モルタル35を打設しながらシールド内
筒と一緒に低強度モルタルとカッタを一体に引き込んで
ビット交換用の作業空間36を確保するに際して、高強
度モルタル35とフード部ジベル4との結合を介して高
強度モルタル35とシールド外筒を強力に固定できるた
め、シールド内筒と一緒にカッタを確実にかつ速やかに
引き込むことができる結果、ビット交換用の作業空間3
6を形成するための作業能率の向上を図り得る効果があ
る。
のであっても高強度モルタル35との十分な付着強度が
得られれば、シールド外筒を固定でき、上述と同様の効
果が得られる。この場合、フード部ジベル4のないタイ
プのものでは、その分、マシンの製作が容易となるとと
もに、若干であるがコストダウンとなる。
あるシールドマシンの縦断側面図である。
ンのフード部ジベルにおけるシールド内筒引き込み前の
状態を示す図である。
み作業中の状態を示す図である。
ドジベルのないタイプのシールド内筒引き込み前の状態
を示す。
大正面図である。
図である。
の説明図である。
シールドマシンの縦断側面図である。
シールドマシンの縦断側面図である。
シールドマシンの縦断側面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 シールドマシンの前側のチャンバ20内
をミキシングしながら固化材を注入し、前記チャンバ2
0内を低強度のソイルモルタル34に置き換え、ついで
カッタの前面に高強度モルタル35を打設しながら低強
度モルタルとカッタを一体に引き込み、カッタの前方に
高強度モルタル35の壁体を形成し、低強度モルタルを
除去してビット交換用の作業空間36を確保し、この作
業空間36に入ってビット交換作業を行うことを特徴と
するシールドマシンのカッタのビット交換方法。 - 【請求項2】 シールドマシンの前側のチャンバ20内
をミキシングしながら固化材を注入し、前記チャンバ2
0内を低強度のソイルモルタル34に置き換え、シール
ドジャッキ22のスプレッダ24をシールド外筒または
セグメントに固設し、ついでカッタの前面に高強度モル
タル35を打設しながら低強度モルタルとカッタを一体
に引き込み、カッタの前方に高強度モルタル35の壁体
を形成するとともに、高強度モルタル35にシールド外
筒のフード3を付着させ、高強度モルタル35とフード
3の結合を介してシールド外筒を固定した後、低強度モ
ルタルを除去して、ビット交換用の作業空間36を確保
し、この作業空間36に入ってビット交換作業を行うこ
とを特徴とするシールドマシンのカッタのビット交換方
法。 - 【請求項3】 前記ビット交換時に、切羽31が自立性
の乏しい軟弱な土質であるときは、切羽31に機内より
薬液を注入し、地盤改良を行った後、チャンバ20内を
ミキシングしながら固化材を注入することを特徴とする
請求項1または2記載のシールドマシンのカッタのビッ
ト交換方法。 - 【請求項4】 シールド外筒とシールド内筒を持つシー
ルド機において、シールド外筒のフード3の内側に、フ
ード部ジベル4としての凹凸を設け、カッタの前方に打
設された高強度モルタル35にフード部ジベル4を付着
させ、高強度モルタル35とフード3の結合を介してシ
ールド外筒を固定可能に構成したことを特徴とするシー
ルドマシン。 - 【請求項5】 シールド外筒とシールド内筒を持つシー
ルド機であってフード3の内側にフード部ジベル4がな
いタイプのものにおいて、カッタの前方に打設された高
強度モルタル35にフード3の内側を付着させ、高強度
モルタル35とフード3の結合を介してシールド外筒を
固定可能に構成したことを特徴とするシールドマシン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35798696A JP3124503B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シールドマシン |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP35798696A JP3124503B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シールドマシン |
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JPH10184278A true JPH10184278A (ja) | 1998-07-14 |
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JP35798696A Expired - Fee Related JP3124503B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | シールドマシン |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3124503B2 (ja) |
Cited By (6)
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