JPH0371559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は中折れ型シールド掘進機に係り、詳し
くは、曲進掘削する際、隣りあう二つの胴が上下
方向、左右方向のみならず、その中間方向へも中
折れできるようにした掘進機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

大都市などにおいて、下水道工事や地下排水溝
の拡充工事、または、電気配線やケーブル配線お
よび都市ガス配管を地下に埋設する工事のため
に、トンネルが諸方で掘削される。その際、シー
ルド掘進機は、直進する以外に左右方向に中折れ
した状態で掘進し、水平な曲線を描く曲つたトン
ネルを掘削することがしばしばある。

近年、開発が進んだ都市におけるトンネル掘削
条件は著しく変化し、シールド掘進機は既埋設物
を上下左右に避けて掘進しなければならない場合
が多い。したがつて、長手方向に隣りあう二つの
胴を上下方向に中折れさせて、所望の方向へ曲進
させたり、あるいは、左右と上下の中間方向に中
折れして、その方向へ迅速に曲進できる機能を有
することが望まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような左右方向や上下方向、さらには、
その中間方向に所望する位置から確実に曲進でき
るシールド掘進機が、現状では存在しないため、
掘進機が三次元的な曲がりを有するトンネルを掘
削しながら前進することはできないことが多い。
したがつて、そのような曲進を必要とされる際に
は、掘進機を停止させて曲進方向への変向を可能
とする掘り起こし処置などを地山に対して別途施
している。

すなわち、掘進機の向きを掘り起こしに沿つて
変えてから、少し前進しながら掘削させる必要が
あり、それを繰り返しつつ前進させなければなら
なかつた。そのために、変向のための掘り起こし
作業など曲進のための準備と、その都度の前進掘
削作業に多大の時間と手間を要していた。それゆ
えに、連続的な曲進掘削を行うことができないの
が現状であつた。

ところで、特開昭57−180798号公報には、掘進
機の本体を長手方向に隣り合う二つの胴に分割
し、両胴の連結部においてピンを用いて、隣りあ
う二つの胴の相対姿勢を変更することができるよ
うにしたシールド掘進機の屈曲装置が記載されて
いる。

その例は、前胴と後胴とを、その連結部におい
て掘進機本体の半径方向に進退するロツクピンを
用いて、接続したり中折れ状態とさせたりするこ
とができる構成となつている。すなわち、ロツク
ピンを進出させて前胴と後胴とを接続した場合に
は、シールド本体を直線的な状態に維持して直進
させることができ、そのロツクピンを退避させた
場合には、前胴と後胴との直線的な状態をヨーイ
ングジヤツキの左右もしくは上下の伸縮量を違え
て中折れ状態に変更し、曲進することができるよ
うにしている。

したがつて、ロツクピンはシールド本体を中折
れさせるときの中折れ軸として機能するのではな
く、単に、前胴と後胴との直線姿勢を維持するロ
ツク作用をするものである。一方、シールド本体
を中折れ状態とするときの中折れ角度を維持する
のは、上記したヨーイングジヤツキを差動伸縮さ
せ、その伸縮量の違えた状態でヨーイングジヤツ
キを油圧的にロツクすることにより、実現してい
る。

したがつて、このような機構の中折れ装置で
は、ロツクピンを退避させた状態でヨーイングジ
ヤツキを差動させれば、上下方向、左右方向、そ
の中間方向の任意の角度に中折れさせることがで
きる。しかしながら、ヨーイングジヤツキは、シ
ールド本体の周囲に幾つも設置されていることか
ら、例えば左右方向に中折れさせる場合には、最
も上下に位置するヨーイングジヤツキを同一の伸
長状態として、最も左右に位置するヨーイングジ
ヤツキの一方を伸長させ、他方を伸長させないか
もしくは縮小させることになる。そのとき所望す
る方向に中折れさせるために、後胴に対して前胴
を傾動させる中折れ中心が存在しなく、単に二つ
のヨーイングジヤツキの伸縮量を調整しながら向
きを変えるだけとなる。それゆえに、中折れした
ときのシールド本体の進行方向である縦軸線に対
してずれの生じることが起こる。これでは、縦軸
線に対する所望する曲進方向が得られなくなるこ
とがあり、掘削方向の正確性を欠く問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、シールド掘進機が所望の方向に迅速に
中折れされ、三次元的な曲進を連続して行いなが
ら、複雑に折れ曲がつたトンネルを掘削すること
ができるようにすること、その際に、シールド本
体の現在の縦軸線にのつとつて、一方の胴と他方
の胴との連結部の中央を基準にした中折れを行わ
せ、その曲進方向と位置の正確を期すことができ
ること、を実現する中折れ型シールド掘進機を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、シールド本体が長手方向に隣りあう
二つの胴に分割され、その一方の胴と他方の胴と
の連結部にピンを挿脱して、シールド本体を曲進
中折れ状態としたり直進状態とすることができる
ようになつている中折れ型シールド掘進機に適用
される。

その特徴とするところは、第１図を参照して、
隣りあう一方の胴４と他方の胴５との連結部に設
けられた接続部材６に、シールド本体２の直径方
向に伸縮するシリンダー１５が設けられる。その
シリンダー１５の伸縮作動でシールド本体２の直
径方向に進退して、一方の胴４と他方の胴５の上
下左右等の中折れ状態を可能とする中折れ軸とし
て機能し、また、直進状態を維持する機能を有す
る中折れピン１０〜１３が設けられる。その中折
れピン１０〜１３が挿脱されるピン挿通筒９ａ，
９ｂ，１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ，４０
ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂが、一方の胴４およ
び他方の胴５のそれぞれに設けられて重合配置さ
れ、シールド本体２の一直径線上の端部に位置し
て対向し、一つの対を構成する中折れピン対が、
シールド本体２の周囲に角度を変えて複数配置さ
れる。そして、シリンダー１５でもつて、その中
折れピン対の対向する二つの中折れピン１０〜１
３が同時に、一方の胴４のピン挿通筒９ａ，１２
ａ，１４ａ，４０ａ，４１ａと他方の胴５のピン
挿通筒９ｂ，１２ｂ，１４ｂ，４０ｂ，４１ｂと
に抜き差しされて、その重合したピン挿通筒９
ａ，９ｂ，１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ，４
０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂでの接続を可能に
したり、その接続を解いたりすることができるよ
うになつていることである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、二つの胴を連結する中折れピ
ンを連結部で抜き差し自在に設け、それを胴内で
対向して複数対配置したので、シールド掘進機は
曲進姿勢を上下や左右方向のみならずその中間方
向にも曲進することができる。したがつて、三次
元的に複雑な曲がりを有するトンネルを掘削する
際に、シールド掘進機を所望する曲がり方向に対
応して容易に中折れさせ、掘削準備の迅速化や掘
削工事の能率化を図ることができる。しかも、中
折れにおいては、一方の胴と他方の胴との連結部
の中央を基準にした中折れとなり、その曲進状態
を所望位置において正確に現出させることができ
る。

〔実施例〕

以下に、本発明をその実施例に基づいて詳細に
説明する。第１図に示す中折れ型シールド掘進機
１は、直進するような状態にある。掘進機１のシ
ールド本体２における胴３は、長手方向に隣りあ
つた状態に分割された一方の胴である前胴４と、
他方の胴である後胴５とから構成されている。

そのシールド本体２は、後胴５に固着されると
共にその外面６ａが球面状に形成された接続部材
６を備え、前胴４と内面とがシール材７を介して
摺動し、左右および上下やそれらの中間方向に回
動自在に接続された中折れ構造となつている。

すなわち、本例では、接続部材６の内面と前胴
４に固着された固定部材８の後端に、ピン挿通筒
９ａ，９ｂがそれぞれシールド本体２の天井部と
底部の二個所（図示は底部の一個所）に設けら
れ、そのピン挿通筒９ａ，９ｂには、一本の中折
れピン１０が抜き差し自在に挿入されるようにな
つている。なお、中折れピン１０が挿脱されるこ
れらのピン挿通筒９ａ，９ｂは、前胴４および後
胴５のそれぞれに設けられて、重合配置となつて
いる。

第２図ａ，ｂに示すように、中折れピン１０の
段差を有する端部１０ａにはクレビス１５ａが装
着され、さらに、そのクレビス１５ａに抜き差し
用の油圧シリンダー１５のピストンロツド１５ｂ
が結合されている。そして、第１図に示すよう
に、天井部と底部で対向して対をなす二本の挿入
状態の中折れピン１０，１０は、油圧シリンダー
１５の伸縮作動で、シールド本体２の直径方向に
進退して、前胴４と後胴５の上下左右等の中折れ
状態を可能とする中折れ軸として機能し、また、
直進状態を維持する機能をも有する。ちなみに、
掘進機が前進する場合には、後述するシールドジ
ヤツキ１８および中折れ用の油圧シリンダー１６
の伸縮作動などとあいまつて、曲がつたり真つ直
ぐ移動しなが掘削するようになつている。

さらに、他のピン挿通筒１４ａ，１４ｂが左右
二個所（図示は右の一個所）に設けられ、それら
に挿入された対をなす中折れピン１１は、同様に
上下方向２１における中折れ軸となるものであ
り、抜き差し用のシールド本体２の直径方向に伸
縮する油圧シリンダー１５がそれぞれに取り付け
られている。

上述の中折れピン１０，１１やそれに対向した
図示しないピンのそれぞれの間に、前胴４内で対
向した複数（図示は二個）の対配置された中折れ
ピン１２，１３が、中折れピン１０や中折れピン
１１から、例えば、周方向に30度異なる位置にそ
れぞれ設けられている。

したがつて、対をなす中折れピン１２は、その
位置、すなわち、ピン１０からピン１１側に30度
寄つた位置において、掘進機１を三次元的な方向
に曲進させるために前胴４が中折れされる際に、
矢印２２方向の中折れ軸となる。同様にして、中
折れピン１３もその位置における矢印２３方向の
中折れ軸とされる。なお、上述の中折れピン１
２，１３に代えて、両中折れピン１０，１１の間
において45度の位置に図示しない中折れピン一対
を対向して設けてもよい。また、スペースや取り
付け位置が確保されるなら、多数対の中折れピン
を設けてもよい。要は、シールド本体２の一直径
線上の端部に位置して対向し、一つの対を構成す
る中折れピン対が、シールド本体の周囲に角度を
変えて複数配置され、相互に干渉しなくて、しか
も、掘進機１の必要な曲進方向に対応した中折れ
方向が選択できるようになつていればよい。

また、前胴４と接続部材６には、適数本（図示
は一本）の中折れ用の油圧シリンダー１６の各端
部が装着され、上述したように、各方向に中折れ
する際に、各対をなす二本の中折れピンが傾動中
心とされて中折れできるようになつている。な
お、上述のシール材７は、中折れの如何にかかわ
らず、掘進機１に切羽からの湧水や掘削土の侵入
を防止するために介在されているものである。

シールドジヤツキ１８は、その前方側１８ａが
前胴４に固着された固定部材１９に球面継手２４
を介して揺動可能に装着され、中折れによつて前
胴４が変向する際に生じる相対位置の変化を吸収
できるようになつている。シールドジヤツキ１８
のピストンロツド１８ｂの先端１８ｃには、球面
軸継手２５を介して、第３図に示すトンネル壁２
６の前端面２６ａに当接し、掘進反力を受けるべ
く押圧するスプレツダー２７が装着されている。

シールドジヤツキ１８の支持装置は、後胴５に
取り付けられたリングガーダー２８のウエブ２９
に、シリンダー本体後部１８ｄを保持するための
挿通孔３０が穿設されている。

本例は泥土圧式のシールド掘進機に適用した例
であり、第４図および第５図における３１はカツ
タチヤンバー３２に取り込まれた掘削土を掘進機
１の後方に搬出するスクリユーコンベア、３３は
セグメントの組み立て用エレクター装置、３４は
カツターデイスク３５を回転させるリングギヤ
ー、３６はそれに噛み合うギヤー３７を駆動する
油圧モーター、３８は掘進機１の中折れ時にカツ
ターデイスク３５を曲進方向へより一層変向させ
る油圧シリンダーである。

このような構成の実施例によれば、次のように
掘進機１を作動させて、種々な方向に曲がりを有
するトンネルを掘削するのに対応させることがで
きる。

第１図において、矢印２０ａ方向である右へ曲
進する場合を説明する。まず、シールドジヤツキ
１８の片押し操作または適数本の中折れ用シリン
ダー１６の伸縮を併用させて、シールド掘進機１
の前胴４を、第５図に示すように、直進時の機軸
中心線１ｍから角度θだけ中折れさせ、軸線１ｎ
で示すように移す。

その際、多数の中折れピンのうち、中折れピン
１０とそれに対をなす中折れピンのみが、ピン挿
通筒９ａ，９ｂなどに、抜き差し用の油圧シリン
ダー１５の伸長（第２図ａ，ｂ参照）で差し込ま
れた状態にある。もちろん、その他の中折れピン
は同図ａの二点鎖線で示すように抜かれている。

そして、第５図に示すように、最初、左側のシ
ールドジヤツキ１８が伸長して、そのスプレツダ
ー２７がトンネル壁２６の前端面２６ａを押圧
し、右側のシールドジヤツキ１８を伸縮されない
状態にあるので、前胴４は対をなす中折れピン１
０を中心にして、後胴５に対し曲げられて角度θ
で中折れすると共に、中折れ用油圧シリンダー１
６で保持される。

さらに、油圧シリンダー３８は伸長され、カツ
ターデイスク３５を曲進方向へより一層変向させ
る。続いて、全てのシールドジヤツキ１８が、ト
ンネルの曲がりに沿うような異なる伸長量で伸長
されると、掘進機１のカツターデイスク３５は順
次回転しながら切羽を掘削する。その掘削土はカ
ツターチヤンバ３２に取り込まれ、スクリユーコ
ンベア３１で後方に搬出される。

上述の作動の繰り返しにより掘進機１は曲進で
き、掘進機１は中折れの角度θを、中折れ軸を中
心にして、その都度所望の値に変化させながらト
ンネルを曲進掘削する。同様にして、掘進機１は
左側への曲進も容易に行うことができる。

さらに、上下方向２１や左右と上下の種々の中
間方向、すなわち、矢印２２方向や矢印２３方向
への掘進も同様にして行うことができる。その
際、曲進すべき所望の方向において、中折れ軸と
なる一対の中折れピンを差し込んだ状態にし、他
の中折れピンを抜いた状態で、その一対の中折れ
ピンにより前胴４と後胴５を連結しておくと、所
望の曲進を実現することができる。

掘進機１が直進する場合は、第５図に示す軸線
１ｎに移つた状態の前胴４が機軸中心線１ｍ上に
復元され、掘進機１は直進できる状態となる。そ
して、中折れピン１０を差し込んだ状態に保ち、
抜かれている他の中折れピン１１〜１３の少なく
ても三本が、油圧シリンダー１５や図示しない他
の油圧シリンダーの伸長により、それぞれのピン
挿通筒１２ａ，１２ｂ，４０ａ，４０ｂ，４１
ａ，４１ｂに差し込み状態とされる。

続いて、全てのシールドジヤツキ１８が均等量
伸長して、トンネル壁２６の前端面２６ａを押圧
すると、掘進機１は直進してトンネルを掘削す
る。なお、少なくても３本の中折れピンを差し込
んだ状態にあつては、第１図に示す胴３の接続剛
性が高められて、掘進機１は円滑にトンネルを掘
削する。

このように、油圧シリンダーでもつて、その中
折れピン対の対向する二つの中折れピンが同時
に、前胴のピン挿通筒と後胴のピン挿通筒とに抜
き差しされて、前胴と後胴の連結部において重合
したピン挿通筒での接続を可能にしたり、その接
続を解いたりすることができる。その際、シール
ド本体の現在の縦軸線にのつとつて、前胴と後胴
との連結部の中央を基準にして中折れさせ、その
曲進状態の正確を期すことができる。

本発明は以上詳細に説明したように、シールド
本体の曲進姿勢を上下方向や左右方向のみならず
その中間方向へも曲進することができる。したが
つて、三次元的に複雑な曲がりをさせる場合、シ
ールド本体は所望する方向に対応して容易に中折
れされる。また、中折れに際しては、シールド本
体の現在の縦軸線を基準にして傾動され、掘削準
備の迅速化や掘削工事の能率化が図られると共
に、所望する方向と位置を満たした曲進掘削が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されたシールド掘進機に
おける要部斜視図、第２図ａは中折れピンの正面
図、第２図ｂは同図ａの−線矢視図、第３図
はシールド掘進機の中折れ状態における曲進状態
図、第４図はシールド掘進機の縦断面図、第５図
は中折れ状態にある場合の縦断面図である。 １……中折れ型シールド掘進機、２……シール
ド本体、３……胴、４……一方の胴（前胴）、５
……他方の胴（後胴）、６……接続部材、１５…
…シリンダー（油圧シリンダー）、９ａ，９ｂ，
１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ，４０ａ，４０
ｂ，４１ａ，４１ｂ……ピン挿通筒、１０，１
１，１２，１３……中折れピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド本体が長手方向に隣りあう二つの胴
   に分割され、その一方の胴と他方の胴との連結部
   にピンを挿脱して、シールド本体を曲進中折れ状
   態としたり直進状態とすることができるようにな
   つている中折れ型シールド掘進機において、 上記隣りあう一方の胴と他方の胴との連結部に
   設けられた接続部材に、シールド本体の直径方向
   に伸縮するシリンダーが設けられ、 そのシリンダーの伸縮作動でシールド本体の直
   径方向に進退して、上記一方の胴と他方の胴の上
   下左右等の中折れ状態を可能とする中折れ軸とし
   て機能し、また、直進状態を維持する機能を有す
   る中折れピンが設けられ、 その中折れピンが挿脱されるピン挿通筒が、一
   方の胴および他方の胴のそれぞれに設けられて重
   合配置され、 シールド本体の一直径線上の端部に位置して対
   向し、一つの対を構成する中折れピン対が、シー
   ルド本体の周囲に角度を変えて複数配置され、 前記シリンダーでもつて、その中折れピン対の
   対向する二つの中折れピンが同時に、一方の胴の
   ピン挿通筒と他方の胴のピン挿通筒とに抜き差し
   されて、前記重合したピン挿通筒での接続を可能
   にしたり、その接続を解いたりすることができる
   ようになつていることを特徴とする中折れ型シー
   ルド掘進機。