JPS5824092A

JPS5824092A - トンネル掘進機

Info

Publication number: JPS5824092A
Application number: JP12096581A
Authority: JP
Inventors: 誠太田; 汐崎　実; 水谷　務
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1981-08-01
Filing date: 1981-08-01
Publication date: 1983-02-12
Anticipated expiration: 2001-08-01
Also published as: JPH0228680B2

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】この発明は、岩石のある土中Ｇこトンネルを掘削するの
に適するトンネル掘進機に関するものである。

まず、グリッパをそなえた従来のトンネル掘進機を第１
図および第２図１こより説明する。

四角状筒体の外枠２の四周には、油圧シリンタ。

４により操作するグリッパ３が設置されており、外枠２
　ｊｒは軸方向Ｉこ摺動できるように内枠５が挿入され
ている。内枠５の先端のフランジ部には、カッタ６をそ
なえたカッタヘッド７が軸受を介して回転自在に支持さ
れている。外枠２の前端部と内枠５のフランジ部との間
Ｃごは、内枠５を摺動させるスラストシリング８が設置
されている。カッタヘッド７の駆動軸７ａは内枠５の中
空部に挿入されており、その端部は駆動機９により回転
させる歯車伝動装置に連結されている。

油圧シリン々゛４を操作してグリッパ３をトンネル壁１
に押付けることにより、外枠２をトンネル壁ｌに支持さ
せる。カッタヘッド７はスラストシリング外筒盛こより
切羽に押付けられ、駆動機９に連動して回転する駆動軸
７ａを介して回転させられ、切羽の掘削を行う。

しかしながら、地山に湧水が多い場合とか、破砕帯の場
合には、切羽の崩壊が生じたり、グリッパ３に対するト
ンネル壁ｌの支持力が得られず、前進が不可能になった
りする。

第３図は岩石用カッタを取付けた従来の泥水シールド掘
進機の一例を示す。シールド本体１２の前部には、岩石
掘削用のカッタ６を取付けたカッタヘッド７が軸受１３
を介して回転自在Ｉご支持されている。シールド本体１
２の前進は、セ〃゛メント１０で反力をとりながら、シ
ールドジヤツキ１１を伸長させることにより行う。カッ
タヘッド７の回転ｃごともないカッタ６で切羽１５が掘
削される。掘削ズリは、排泥管１４を通して流体輸送に
より排出させられる。特−こ、岩石の掘削作業では、カ
ッタ６は消耗するので、掘進途中で交換しなければなら
ないことが非常に多い。カッタヘッド７はシールドジヤ
ツキ１１により常に切羽１５に押付けられながら切羽１
５を掘削しているので、カッタ６を交換するための作業
空間が切羽１５とカッタヘッド７との間にとれず、その
交換作業は非常に困難である。また、切削抵抗が非常に
大きい場合、シールドジヤツキ１１の大きなスラスト力
が軸受１３１こかり）す、軸受１３が破損することもあ
る。

第４図は上記の欠点を除〈従来の泥水シールド掘進機を
示す。

中心軸１７はシールド本体１６と一体のバルクヘッドｌ
こ、回転および摺動ができるようｊど軸受２４を介して
支持されており、その先端部６ごは、カッタ２３を取付
けたカッタヘッド２２が結合されている。中心軸１７の
回転は駆動機１９１こ連結したピニオン２０、歯車２１
を介して行い、摺動はスラストシリンクー１８により行
う。歯車２１は中心軸１７に固定され、ピニオン２０は
駆動機１９の出力軸Ｃど取付けられている。ピニオン２
０は、スうストシリンダ１８の行程分だけ歯車２１との
かみ合いが可能となるよう巾を広くしである。

このシールド掘進機では、シールド本体１６の前進とは
別個にカッタヘッド２２をスラストシリンク゛１８１こ
まり前後に移動させることができるので、カッタ２３を
交換する際には、カッタヘッド２２を後退させて、切羽
２５とカッタヘッド２２との間５こ空間を確保し、容易
に作業を行うことができる。また、シールド本体１６の
前進はシールドジヤツキ２６１こより行い、カッタヘッ
ド２２の前進はスラストシリンダ１８により単独に行う
ようになっているので、過大なスラスト力が軸受２４に
かかることもない。

上述のように、第３図のシールド掘進機の欠点は補える
が、スラストシリン々゛１８と駆動機１９とを、中心軸
１７と同軸上に配置することが不可能であるため、特ζ
ご小口径シールド掘進機が得られない。

この発明は、カッタの交換を容易に行うことができ、か
つ、小口径のトンネルの掘削に適するシールド掘進機を
提供することを目的とするものである。

以下、この発明の一実施態様を第４図ないし第１Ｏ図に
より説明するｎ前がねシールド本体２７Ａの後端部内には後がわシール
ド本体２７Ｂの前端部が摺動できるようにはめこまれて
おり、そのはめこみ部６ごは泥水が機内に侵入するのを
防ぐシール６６が取付けられている。

前がねシールド本体２７Ａの前部内−こは、後記するカ
ッタヘッドがわと後部とを仕切って遮断するバルクヘッ
ド３３と二つの支持フレーム５８．４７が軸方向に間隔
を右いて一体６ご設けられている。バルクヘッド３３、
支持フレーム５８．４７１こはスラストシリン々°外筒
２８が取付けられており、スラストシリンダ外筒２８の
後端部（右端部）ＩＣはグランド３２がはめこまれてい
る。スラストシリン々゛外筒２８およびグランド３２４
こは、中間部にピストン４６を設けたスラストシリンダ
内筒２９が軸方向に摺動できるように挿入されており、
ピストン４６によりシリン々゛前室６７さシリンタ゛後
室６８とが区画されている。バルクヘッド３３、スラス
トシリン々゛外筒２８の内周面部Ｃごは、シリンタ゛前
室６７６Ｃ泥水、ズリなどが侵入するのを防ぐシール３
１が取付けられ、グランド３２にはシリング前室６８の
流体が漏出するのを防ぐシール６０．６１が取付けられ
、ピストン４６の外周面部Ｃごはシリング前室６７、シ
リング後室６８間の流体の漏れを防ぐシール５９が取付
けられ、スラストシリング内筒２９！こけその内周面と
駆動軸３９との間のすき間Ｃご泥水、ズリ、異物が侵入
するのを防ぐシール３８が取付けられている。

スラストシリング内筒２９１こは駆動軸３９が回転自在
に挿入されており、その軸３９の前端部は、切羽Ｆの岩
石等を掘削するカッタ３７を取付けたカッタヘッド３６
に結合されており、後端部はハウジング４１内に取付け
たスラスト軸受３５により支えられている。ハウジング
４１はスラストシリング内筒２９の後端部に固定されて
いる。駆動軸３９１こは、駆動軸３９とハウジング４１
とが相対的に軸方向に移動することを防ぐ止め輪５６が
はめこまれている。

ハウジング４１１こは減速機６３が連結されており、減
速機６３の出力軸の端部と駆動軸３９の端部とは、抜は
止めボルト５７により駆動軸３９に固定したカップリン
グ６２にスブラスン４０．４０を介して結合されている
。

減速機６３の外枠ｌ（はケーシング７３の一端面部が固
定されており、ケーシン々゛７３の他端面部ｉこは駆動
原動機４５の外枠が固定されている。駆動原動機４５の
軸はカップリング６５を介して高速軸６４の一端部に連
結されており、高速軸６４の他端がわけ減速機６３に連
結されている。

スラストシリング内筒２８の外周部Ｉｒは、前がわシー
ルド本体２７Ａの外周から突出することができ、地山ｌ
こ反力をとって前がわシールド本体２７Ａを支える複数
の前がわグリッパ７１がピン４３憂こより放射方向に取
付けられている。支持フレーム４７番こは駆動軸３９と
平行番とシールドジヤツキ４８が取付けられており、そ
のピストンロッド憂こはロッド４２の一端部がピン３４
Ｃごより連結されている。ロッド４２の他端部がわの後
がわシールド本体２７Ｂ内６ごはブツシュリング５０が
設けられている。

ケーシング７３のまわりにおける後がわシールド本体２
７Ｂの内部には、補強用の支持フレーム６９．７０が固
定されており、円安持フレーム６９．７０４こは作業員
の通路、および送水管５１、排出管５２を通すための空
間を形成するための切欠き穴が設けられている。支持フ
レーム６９にはブラケット７４が取外しができるように
取付けられており、ブラケット７４＃こ設けた穴には、
減速機６３の外枠６Ｃ取付けたピン７５がはめこまれて
いる。ピン７５とブラケット７４の穴とにはすき間があ
り、減速機６３の軸心と後がわシールド本体２７Ｂの軸
心とが、相対的に任意の方向にわずかな角度だけ傾くこ
とができるようになっているケーシング７３の外周部に
は、後がわシールド本体２７Ｂの外周から突出すること
ができ、地山に反力をとって後がわシールド本体２７Ｂ
を支える複数の後がわグリッパ７２がピン４４＆こより
放射方向に取付けられている。

ハウジング４１には溝形の案内片３０が取付けられてお
り、案内片３０の溝部は前がねシールド本体２７Ａ＃ご
対して軸方向に固定した案内枠５５の案内部を挾んでい
る。

送水管５１、排出管５２の一端部はバルクヘッド３３に
取付けられており、バルクヘッド３３には開閉可能なマ
ンホール５３．５４が取付けられている。マンホール５
３．５４は切羽Ｆがわに作業員がはいる際の通路とする
ものである。後がわシールド本体２７Ｂの後端部内がね
Ｃごは、円筒状のセグメント４９が設けられている。

掘削作業は下記のようにして行う。

駆動原動機４５を駆動し、減速機６３を介して駆動軸３
９とともＥこカッタヘッド３６を回転させながら、スラ
ストシリンダ外筒２８、ピストン４６、スラストシリン
グ内筒２９を構成要素とするスラストシリン々゛Ｔで推
力を与え、カッタ３７で掘削する。掘削されたズリは、
排出管５２を通して流体輸送により排出させられる。

カッタヘッド３６と一体の駆動軸３９は、スラスト軸受
３５、止め輪５６を介してハウジング４１＃こ対して軸
方向に固定されており、カツタヘツド３６からの掘削反
力ｉｎよる推力、曲げ力は、スラスト軸受３５、ハウジ
ング４１を介してスラストシリングＴで支えられる。

破砕帯で坑壁が崩壊しやすい地層ｌと対しては、前がわ
シールド本体２７Ａ、後がわシールド本体２７Ｂ１セグ
メント４９で坑壁の崩壊を防止し、掘進機の推進の反力
はシールドジヤツキ４８を介してセグメント４９で受ケ
ル。

カッタ３７が損耗して交換をする必要が生じた場合には
、カッタヘッド３６を第４図の切羽Ｆまで掘削、前進さ
せ、そののちｔこ、スラストシリツタ゛Ｔを作動させ（
シリン々゛前室６７の流体圧を高めてピストン４６をそ
なえたスラストシリング内筒２９、駆動軸３９を後退さ
せる）、カッタヘッド３６を後退させ、切羽Ｆとカッタ
ヘッド３６との間に、カッタの交換作業を行う空間を確
保する。ズリ輸送のための泥水は排出させ、バルクヘッ
ド３３のマンホール５３およびカッタヘッド３６のマン
ホールから作業員がカッタヘッド３６の前面がわにはい
り、カッタ３７の交換作業をする。

カッタヘッド３６がスラストシリングＴの伸び動作Ｓこ
より切羽Ｆまで前進したら、シールドジヤツキ４８１こ
よりセグメント４９で反力をとりながらシールド本体２
７Ａ、２７Ｂを前進させる。ついで、カッタヘッド３６
をスラストシリン々゛Ｔで前進させる掘削工程に移る。

なお、カッタヘッドって摺動する。

以上説明したこの発明によれば下記の効果が得られる。

（１）シールド本体２７Ａ、２７Ｂさ別個６どカッタヘ
ッド３６の前後進を行える構造６（なっているので、カ
ッタヘッド３６の前面と切羽Ｆとの間ｄどカッタ３７の
交換作業をする空間を容易に確保することができる。

（２）カッタヘッド３６の推力、曲げ力はスラストシリ
ツタ゛Ｔ４こ受は持たせ、カッタヘッド３６の回転力は
案内片３０、案内枠５５に受は持たせることにより、駆
動軸３９、スラストシリングＴ、　Ｍ速機６３、駆動原
動機４５を同軸上基こ配置でき、小口径シールド掘進機
にも適用できる。

（３）カッタヘッド３６の前進はスラストシリツタ。

Ｔで行うので、カッタヘッド支持用の軸受３５５こシー
ルドジヤツキ４８の大きなスラスト力がかからない。し
たがって、軸受３５の破損を防止し、寿命をのばすこと
ができる。

（４）シールド構造なので、湧水層、破砕帯ｊども適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はグリッパをそなえた従来のトンネル掘進機を示
す断面側面図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図
、第４図は従来のシールド掘進機を示す断面側面図、第
５図はこの発明の一実施態様を示す断面側面図、第６図
は第５図のＭ−■線から見た正面図、第７図は第５図の
■−■断面図、第８図は第５図の■−■断面図、第９図
は第５図の■−ＩＫ断面図、第１０図は第５図のＸ−Ｘ
断面図である。２７Ａ・・前がわシールド本体、２７Ｂ・・後がわシールド本体、　　Ｔ・・スラストシ
リツタ゛、　　２８・・スラストシリング内筒、　　　
２９１Ｉ−スラストシリング内筒、３０・−案内片、　
　３２・・グランド、３３・・バルクヘッド、　　　３
５−−スラスト軸受、　　　３６”・力・ツタへ・ンド
、　　　３７・ゆカッタ、　　　３９６１駆動軸、　　
　４０＠−スプライン、　　４Ｉ・・ハウジング、　　
４２１１１１０ツド、　　４５・・駆動原動機、　　４
６・・ピストン、　　　４７・・支持フレーム、４８−
・シールドジヤツキ、　　　４９φ・セグメント、　　
　５０・・ブツシュリング、５１・・送水管、　　　５
２・・排出管、５３・・マンホール、　　　５４−−マ
ンホール、５５・・案内枠、　　５６＠・止め輪、５８
・・支持フレーム、　　　６２＠・カップリング、　　
　６３・・減速機、　　　６４・・高速軸、６５・・カ
ップリング、　　　６７ｍ＃シリング前室、　　　６８
・・シリンタ゛後室、　　　６９皓・支持フレーム、　
　　７０・・支持フレーム、７１・・前がゎ／／　ＩＪ
ツバ、　　７２・・後がねゲリッパ、　　　７３・・ケ
ーシング手続補正書（方式）昭和５７年２月１０日昭和５６年特　許　願第１２０９６５号２　発明の名称
　トンネル掘進機３、　補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　東京都千代田区内神田−丁目２番１０号氏　名
（名称）　（５５２）日立建機株式会社代表者西元文平４、代理人８　補正の内容　別紙のとおり第１０図を加入する。第１０図９　７０

Claims

【特許請求の範囲】シールド本体と一体のパル〃ヘッドにスラストシリング
外筒を固定し、そのスラストシリング外筒の一端部ｌご
グランドを取付ケ、スラストシリング外筒のシリン々゛
室内におさめたピストンをそなえたスラストシリング外
筒ヲ、スラストシリン々。外筒およびグランドに摺動可能に支持させ、スラストシ
リング内筒に駆動軸を回転自在番こ挿入し、駆動軸の前
端部ｔｒはカッタヘッドを結合し、後端部はスラストシ
リング外筒ζご一体に結合させたハウジングＩＣ軸受を
介して支持させ、ハウジングにて軸方向に摺動させる案
内片をハウジングに取付けたことを特徴とするシールド
掘進機。