JPS58173294A - 掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカッタ及びこれを駆動する機構を備えるシール
ドタイプのトンネル又は立て坑掘進機に関する。

例えば、従来のトンネル掘進機のカッタの駆動機構は、
一般に、）ンネル掘進機の前方部分の中央でスラスト及
びラジアル軸受により支持された駆動軸と、この駆動軸
に連結された電動機及び減速機とを備え、電動機により
駆動軸を回転し、駆動軸の先端にある歯車列を介しある
いは介さないで連結されるカッタを駆動する。

ところが、前記構造では駆動軸及び減速機、電動機など
がトンネル掘進機の前方部分の空間の大方を占めてしま
うため、機内空間が狭くなり、掘削した土砂を排出する
ためのコンベヤ装置などを設置すべきを間が大幅に制約
される。そのため、コンベヤ装置との兼合いで、電動機
の大きさが設電されているのが実情で、カッタに付与す
べき回転トルクには、トンネル掘進機により掘削される
べきトンネルの口径により自ずから限界があった。

この傾向はトンネル又は立【坑の口径が小さくなるほど
増長されるため、口径が小さくなると掘削能率が下がっ
てしまう。また回転トルク不足のため、掘進不能となる
こともあった。従って、口径に関係なく大きな回転トル
クを付与できるような駆動機構を組み込んだトンネル又
は立て坑の掘進機が要望されるに至っている。

本発明は口径に関係な（大ぎな回転トルクを付与でき、
これによって小口径トンネル又は立【坑の能率的掘削を
可能とする掘進機を樟供することを目的とする。

本発明の掘進機によれば、シールドスキンを構成する外
筒部が円一方向の全周にわたってその内１１１１に設け
られかつ外筒部の軸線に直交する拘から一定の角度傾斜
された正歯形状が円形の傾斜面と。

骸傾斜面上の外局で軸線方向に最も突出した点とこの点
から円周方向に１８０°隔てられた点とを含む仮想平面
に対して対称状に配置されかつ前記傾斜函から軸線方向
に間隔なへだてて設けられた。

正歯形状が円弧状をした複数の篤１０通路と、各館１の
通路に連通する第２の通路とを有する。前記外筒部内に
同心的に配置され、カッタが連結される内筒部は、前記
第１の通路に連通する第１の開口と＃開口から軸線方向
に間隔をへたてられかつ前記傾斜函に対向する第２の開
口とを有する複数のピストン孔と、該各ピストン孔に滑
動可能に嵌合されかつ前記第２の開口から前記傾斜面に
向けて突出するピストンと、該ピストンの端部に揺動可
能に装着されかつ前記傾斜面に押圧されるスプレッダと
を有する。前記円筒部を回転させる液圧源は、前記仮想
平面をはさんでいずれかの側に位置する前記第１の通路
に連通ずる第２の通路に接続される。

以下に、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

本発明の掘進機は第１図に示すように、外ｆｉ１部１０
と、この外筒部１０内に同心的に配置され。

回転可能となった内筒部１２と、内筒部１２に遵結され
たカッタ１４と、液圧源１６とを含む、ｈ示の例では、
掘進機はトンネル掘進機である◎外筒部１０は第１外筒
部材１８と、その後方に配置される第２外筒部材２０と
からなり、各外筒部材の外周の輪郭は円形である。第１
外筒部材１８の前方端に近接して前記カッタ１４を装着
したカッタドラム２２が配置されている。第２外筒部材
２０の後万端に、Ｎ示の例では、ヒユーム管のような円
筒管２４が接続さ第１、外筒Ｗ５１０はこの円筒管２４
を経て１元押しジヤツキ（図示せ１）からの推進力を受
け、前進する。第１外筒部材１８には内方へ突出する７
ランジ１９が一体に設けられている。この７ランジ１９
０牛径方向の艇さは第２外筒部材２０の最大厚み部分２
１の厚みと同じである。この７ランジ１９と最大厚み部
分２１との間に後述する傾斜面、ピストンなどが配置さ
れる。

本発明の掘進機は図示のような、円筒管を順次彼方につ
なぎ、最後方の円筒管のｖｋ端を元押しジヤツキで押す
方式の外、１スパン掘進する都度。

セグメントにより覆工する方式にも適用できる。

しかしながら、後述するように、カッタの駆動機構が外
筒部１２０内部に従来のように配置されないところから
、・トンネル掘進機を小口径とすることができ、前者へ
の適用が特に有利である・外筒部１０はその内側に傾斜
面２６と、複数の第１の通路２８と、第２の通路３０と
を含む、傾Ｖから一定の角度θだけ傾斜されている。傾
斜面２６は円筒３２の端面に形成され、この円筒３２は
外筒部１０の第１外筒部材１８のフランジ１９にノック
ピン３６により、外筒１１ｓ１０と同心的に固定されて
いる。傾斜函２６を第１外筒部材１８とは別個に形成し
、これを第１外筒部材１８ＫＩｍ定するようにすると、
傾斜面２６の製作が容易であるので好ましい。傾斜歯２
６に後述するように、内筒部１２に係合するスプレツタ
が押圧され、この傾斜面２６を滑動する。従って、スプ
レッダが滑動する部分は正面形状が円形でなければなら
ない。本明Ｊａｉ１において正面形状が円形ということ
はこの趣旨である。換言すれば、傾斜面の全体は円形以
外の形状であってもよいが、少なくともスプレツタが滑
動する部分は正面形状が円形であり。

後述するようにこの円形を基準として２つの点が特定さ
れる。

第１の通路２８は前Ｐ１傾斜面２６からｍａｉｉｉ方向
へ隔【て設けられ、第２図に示すように、正面形状が軸
！ＩＣを中心とする円外状である。Ｗ、６図に示すよう
に、前記傾斜面２６上の外周で軸線方向に最も突出した
点！１８とこの点＋８から円周方向に１８０°隔てられ
た点６９とを通り、軸ＷＭＣを含む仮想平面Ｐを考えた
場合、第１の通路２８は想平面Ｐの両側に各１個設けら
れ、仮想平面Ｐの近傍で離隔部２９により隔離され、半
円弧状となっている。この離隔部２９の距離Ｗは可及的
に短いことが好ましいが、距離Ｗをゼロ、すなわち両惰
の通路２８を連通することはできない。例えば。

仮想平面Ｐの片側に円周方向の長さが短い２つ又はそれ
以上の通ＷＩ１２Ｂを設け、全体とし【半日弧状となる
ように配列することもできる。しかし。

離隔部の数が増え、この離隔部によつ【後述する作動の
円滑性が損われるおそれがあるので、第１の通路２８は
全体として２個とすることが最も好ましい。

＃に１の通路２８はＮ示の例では、環状円板４０に形成
され、この環状円板４０はノックピン５６により、外筒
部１０の第２外筒部材２０に同心的に固定されている。

このよう卜すると、第２外筒部材２０に的接に第１の通
路２８を形成する場合に比して、製作が容易であるので
好ましい。

第２の通路６０はその一万の端で前記第１の通路２８に
遵通し、他力の端は配管４２により液圧源１６に接続さ
れる。この第２の通路３０は纂５図に示すように、外筒
部１０の第２外筒部材２０に穿たれたもので、半円状の
第１の通路２８の中央で第１の通路２Ｂに連通する。外
筒の構造によってはｗ、２０通路３０は省略され、第１
の通路２Ｂへ直接配管４２を接続することもあり得る。

本明細書において、外筒部に第２の通路が設けられると
は、図示の例の外、配管の一部をそのままｊｇ２の通路
とするような場合な含む・内筒部１２は第１円ｆ１１部
材４６と、第２内筒部材４８とからなり、第１内Ｓ部材
４６は軸層方向に伸びるグ数のピストン孔５０と、各ピ
ストン孔５０に滑動可能に嵌合されるピストン５２と、
ピストン５２の端部に装着されたスプレッダ５４とを含
む。第１円筒部材４６の中間に最大厚み部分４７が一体
に設けられており、この最大厚み部分４７に前記ピスト
ン孔５０が穿たれている。ピストン孔５０は第４図に示
すように、鍛大厚本部分４７０円周方向に等間隔にわた
ってグ数個、図ボの例では１２個穿たれる・ピストン孔
５０の一部の開口５６は通路５８を介して削記第１の通
路２８に連通され、他方の開口５７は開口５６から軸線
方向に間隔なへだてられ、前記傾斜面２６に（対向して
いる。開口５６は通路５８を介することなく直接Ｗ、１
０通路２８に連通されてもよ（・。

ピストン５２は開口５６に対向する端ｗ６０が平坦面と
な９、開口５７から傾斜面２６へ向けて突出される端部
は球部６１に形成されている・この球部６１は前記スプ
レッダ５４に形成された球面に嵌合されている。この結
果、スプレッダ５４は揺動可能である。

＠１円筒部材４６の前号端には内方へ向くフラン：）６
２が設けられ、このフランジ６２に第２内筒部材４８に
設けられたフランジ６４が当接されている。第２内筒部
材４８にニ一体に設けられた最大厚み部分４９は第１内
筒部材４６の最大厚み部分４７とほぼ同じ厚みを有し９
両厚み部分の間に前記外筒部１０の第１外＊Ｓ材１８の
７ランジ１９が配置されている。このフランジ１９に軸
受メタ・Ｌ６８とシール部材７０とが当てがわれ、第２
内筒部材４８を軸受メタル６８およびシール部材７０に
当（、前記７ランジ６２．６４をボルトナツトで締結し
、第１円筒部材４６と第２円筒部材４８とは連結される
。第２内ｍｓ材４Ｂの前号端には前記カッタドラム２２
が堆り付けられている。

第１内筒部材４６の後方端に前記環状円板４０を当てが
い、第２外筒部材２０の最大厚み部分２１の外周に設け
られた凹所７２を利用して第２外筒部材２０と第１外筒
部材１８とはボルト止めされている。第１内筒部材４６
の円筒状の螢万端部７４の外周面と第２外筒部材２０の
最大厚み部分２１の内周面との間に軸受メタル７６が配
置され、この軸受メタル７６の後方端にスラストプレー
ト７８が当てかわれている　スラストプレーＦ７８は後
方端部７４に螺合されたナツト８０により軸受メタル７
６へ押圧されている−このスラストプレート７８にはシ
ール部材７０が装着されている・なお、滑動面には前記
以外にも適宜にシール部材を配置する。

前記カッタ１４は第６図に示すように、カッタドラム２
２から内方へ十字状に一体に伽り出されたリゾ８：１バ
イト８４を植え込んだ形態の、いわゆるスポークタイプ
である。これに代え、スリッドタイプのカッタを採用す
ることもできる。カッタドラム２２の外周は円形であり
、外筒部材１０と同じ直径となっている。

このカッタ１４は前記のようにカッタドラム２２を介し
て内筒部１２に連結されているので。

内１１１１１１２の内部にこめカッタ１４を駆動する機
構は配置されていない。従って、カッタ１４により１１
Ａ削された土砂が内筒部１２の中に流動するのを防止す
る隔壁なカッタ１４の近傍ＫＧけあるいは設けずして、
この苧間内にコンイヤ装置その他の機材を任意に配置す
ることができる。

前記配管４２には切換弁８６が設置されている。

いま、図示の中立の位置から、切換弁８６のポートを切
り換え、第１４−ト８８を連通状態にすると、沿圧源１
６、例えばポンプからの圧液は配管−４２および！２の
通路３０を通って仮想平面Ｐの右側（掘進方向に見て）
ＶＣ位置する尾１の通路２Ｂへ導かれる。この右側の第
１の通路２８へ至った圧液はこのＷｉｌの通路２８に対
向している６個のピストン孔５０へ入って全てのピスト
ン５２を押し出す。その結果、ピストン先端のスプレッ
ダ５４を介して傾斜面２６を押圧し、傾斜面２６０作用
で下方向へ働く分力により内筒部１２．　ｉｔつてカッ
タ１４が時計方向へ回され、各ピストン５２は傾斜面２
６を滑り下りる。内筒部１２の回転により、新たなピス
トン孔５０が第１の通路２８へ至るので、回転が継続さ
れ、カッタ１４による掘削が行われる。他方、仮想平面
Ｐの左−へ至ったビスシン５２は傾斜面２６を昇ること
となるので１次第に押し戻され、圧液は左側の第１の通
路２８．第２の通路３０および配管４２を通って切換弁
８６へ至り、リザーバタンタ９０ＫＭる◎カッタが地山
に食い込んで掘削が困ｆｌｌｋＫなった場合など、カッ
タの回転方向を逆にすることが好ましい。この場合は、
切換弁８６の／）を切り撲えて、第２ボート８９を連通
状態にする。そうすると、圧液源からの圧液は仮−平向
Ｐの左＠に位置するｊｌｌ！１の通路２８へ尋かれ、内
筒部１２、従ってカッタ１４を反時引方向へ回転させる
こととなる。

前記例では、切換弁８６により圧液の供給な切り換えて
いる。これとは異なり、圧液な例えば右髄の第１の通路
２８のみへ供給するような使用も可能である。この場合
、左側の第１の通路は戻りの圧液をリザーノｚタンクへ
戻すための中継用として用いられる。また、この場合、
ポンプの起動。

停止のような使い万をすれば、弁は不要となる。

前記例では仮想平面Ｐが鉛直となるような配置である。

これに代え、この仮想平面Ｐが傾斜あるいは水平となる
ような使用も可能である・前記例ではトンネル掘進ｖａ
Ｋついて述べたが。

本発明は立て坑掘進機としても適用できる。

本発明の夾−に当たり、回転トルクは傾斜面２６０面Ｖ
からの傾斜角θとピストン５２の数。

ピストン径、液圧などを変えるととにより任意に設定で
きる。また、カッタ１４０回転数は液圧源からの吐出量
を関節するととにより、任意に設定できるｅ 本発明によれば、カッタを駆動する機構は外筒部と内筒
部との間に設けられているので、円筒部の内部は自由空
間となる。従って、土砂搬送用のコンベヤ装置の種類、
大きさ、配置などは任意に選定でき、また、これらを考
慮した上で、掘進機の口径を減することができる。また
、掘遵すべきＦンネル又は立曵坑の口径に関係なくカッ
タの回転トルクをＷ＆足できるので、特に小口径の場合
に。

回転トルクの低下による作Ｉ！能率の低下という事態は
起こらない。

【図面の簡単な説明】

図は第１図の２−２劇断面図、謝３寥１は第１−の３−
３ｍ断面１．第４図は第１図の４−４１−ｒ山図、第５
−は第１図の５−５線断面図、島６−は纂１図の６−６
１８矢視−である。 １０：外筒ｓ、１２：内筒部、１４：カツタ。 １６：液圧源、１Ｂ＝第１外筒部材、２０：第２外筒部
材、２６：傾斜面、２８：謝１の通路。 ３０：１２の通路、３２：円筒、３８，３９：点。 ４０：珈状円板、４６：第１円筒部材、４８：第２の内
１１？ｔｓ材、５０：ピＸ）／ＪＬ５２：ピストン、５
４：スプレッダ、８６：切換弁。 代理人　弁理士松永宣行 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１外筒部と、核外筒部内にこれ゛と同心的に配置さ
   れた回転可能の円筒部と、該内筒部を回転させる液圧源
   と、前記外筒部の一端にあって前記内筒部に連結された
   カッタとｔ含み、前記外筒部は円周方向の全周にわたっ
   てその内１１！ＩＫ設けられかつ外筒部の軸ｌ！に直交
   する面から一定の角度傾斜された正面形状が円形の傾斜
   面と、該傾斜面上の外周で軸線方向に最も突出した点と
   この点から円周方向に１８０°隔てられ１こ点とｔ通り
   、ｗｔＪ記軸紐を含む仮想平面に対して対称状に配置さ
   れかつ前記傾斜面から軸線方向に間隔なへたてて設けら
   れた、正面形状が円弧状の複数の第１の通路と、駄各第
   １の通路に連通する第２の通路とを有し、前記内筒部は
   前記第１の通路に連通する第１の開口と該開口から軸線
   方向に間隔なへだてられかつ前記傾斜面に対向する亀２
   の開口とを有する複数のピストン孔と、除者ピストン孔
   に滑動可能Ｋｆｃ合されかつ前記＠２の開口から前記傾
   斜面に向けて突出するピストンと、該ピストンの端部に
   揺動可能に装着されかつ前記傾斜内に抑圧されるスプレ
   ッダとを有し、前記液圧源は前記仮想千両を＆ｉさんで
   いずれかの側に位置する前記ＷＬ１の通路に連通する第
   ２の通路に接続された、掘進機。 （３：　　外ｌｌ１ｌｉｖ！５と、該外筒部内にこれと
   同心的に配置された回転可能の円筒部と、該内筒部を回
   転させる液圧源と、該液圧源と前記外筒部とを接続する
   配管に設置された切換弁と、前記外筒部の一端にあって
   前記内筒部に連結されたカッタとを含み、傾斜された正
   面形状が円形の傾斜面と、該傾斜面上の外周で軸線方向
   に最も突出した点とこの点から円周方向に１８０°隔て
   られた点とを通り、前記軸線を含む仮想平面に対して対
   称状に配置されかつ前記軸斜面から軸線方向に間隔なへ
   だてて設けられた、正面形状が円弧状の複数の第１の通
   路と、骸各館１の通路と前記液圧源とに連通する第２の
   通路とを有し、前記内筒部は前記第１の通路に連通する
   第１の開口と該開口から軸線方向に間隔をへたてられか
   つ前記傾斜面に対向する第２の開口とを有する複数のピ
   ストン孔と、該各ピストン孔に滑動可能に嵌合されかつ
   前記第２の駒口から前記傾斜面に向けて突出するピスト
   ンと、該ピストンの端部に揺動可能に装着されかつ前記
   傾斜函に押圧されるスプレッダとを有し、前記切換弁は
   、前記液圧源からの圧液の供給を前記仮想平面をはさん
   で一万の側に位置する第１の通路から他方の側に位置す
   る第１の通路へ切り換える、掘進機０ （３）前記外筒部は円筒部材を含み、前記傾斜面は前記
   円筒部材の端部に形成され、該円筒部材は前記外筒部に
   同心的に固定された、特許請求の範囲第（２）項に記載
   の掘進機。 （４）前記外筒部は環状円板を含み＊　ｌｉ！Ｕ記第１
   の通路は前記環状円板に形成されかつ前記仮想平面をは
   さんでそり両輪に各１個配置され、前記環状円板は前記
   外筒部に同心的に固定された、特許請求の範囲第（２）
   項又は第（３）項に記載の秦進機ｅ