JP2678683B2

JP2678683B2 - シールド機

Info

Publication number: JP2678683B2
Application number: JP2263664A
Authority: JP
Inventors: 毅一本間
Original assignee: 大豊建設株式会社
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1997-11-17
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JPH04140398A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、地中にトンネルを構築する際に用いられる
シールド機に関する。

（従来の技術）シールド機には地山を掘削するための掘削カッターが
設けられているが、第５図に示すように、従来のシール
ド機101において、掘削カッター106によってある程度の
距離を掘削するとカッタースポーク107の前面に設けら
れた掘削ビット111が磨耗してしまい、その磨耗した掘
削ビット111を交換する場合、まず、シールド機101の周
囲を地盤改良して地山が崩れないようにし、人間が隔壁
103に設けたマンロック116を通り切羽へ出て、前方に支
保工を設置し、ついでビット交換ができる空間を人力に
より掘削し確保し、ガス切断及びアーク溶接等の作業用
具を切羽室内に運び入れ、作業足場を組み立て、換気す
るするために送風機を設けるなどして環境を整えてから
作業にとりかかっていた。そして、この場合、掘削ビッ
ト111を交換し終わるまで掘削作業を停止しなければな
らない。

その他、第５図（イ）、（ロ）中104には隔壁103に設
けられた軸受、105は軸受104によって軸支されたセンタ
ーシャフト、115は排土装置である。

（発明が解決しようとする課題）このように従来のシールド機においては、ビット交換
をするために人間がいちいちシールド機101の切羽室に
入る必要があるので、極めて危険で苦渋な作業になる。

また、地山が崩れないように周囲を地盤改良しなけれ
ばならないので、高価な地盤改良工費がかかる。

さらに、切羽でビットを交換する作業は工場内と違い
効率的な作業ができず、作業時間もよけいにかかる。

また、ビット交換する作業は他の作業を停止する事に
なるので、工事の工期が長くなる、といった課題を有し
ていた。

本発明は以上のことに鑑み提案されたもので、その目
的とするところは、掘削ビットが磨耗、損傷した場合、
極めて簡単に、かつ選択的に掘削能力のある掘削ビット
に交換できるシールド機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、これらの問題点を解決するために、シール
ド筒の前方に掘削ビットを有する複数のカッターポーク
を備えてなる掘削カッターが設けられたシールド機にお
いて、適数カッタースポークがシールド筒の軸方向に延
びる中心線のほぼ法線方向を中心軸として自転自在に設
けられ、この自転自在のカッタースポークの外周に複数
の掘削ビットを選択可能に設け、前記自転自在のカッタ
ースポークはモータを駆動源として回転自在であって、
かつ自転位置をカッタースポークに形成された穴に出入
れ自在なロッドを有するストッパー用ジャッキにて固定
される構成とし、上記目的を達成している。

（作用）本発明は上記のように構成することによって、地山を
掘削ビットが設けられた掘削カッターを用いて掘削して
いる過程で、掘削ビットが磨耗ないし損傷し、掘削能力
が低下した場合、シールド機内からの遠隔操作で自転自
在としたカッタースポークを自転させ、掘削をしていな
い新たな掘削ビット列を選択して掘削する位置にくるよ
うに設定することができるようになっている。

（実施例１）第１図（イ）〜（ハ）は、本発明の第１実施例で、土
圧式シールドに本発明を適用したものである。これらの
図において、１はシールド機であり、例えば鋼製からな
る略円筒状のシールド筒２の前部に隔壁３を設け、隔壁
３の略中央部には軸受け４が設けられ、周知のように駆
動装置によって回転自在に構成されたセンターシャフト
５が軸支されている。

しかして、このセンターシャフト５の先端には、掘削
カッター６が設けられ、この掘削カッター６には前方に
掘削ビット11を有するカッタースポーク７がシールド筒
の２軸方向に延びる中心線に対しそのほぼ法線方向を中
心軸として自転自在に取り付けられた構成となってい
る。

すなわち、このカッタースポーク７は、センターシャ
フト５の先端部分に設けられた軸受け10を介して軸支さ
れ、かつセンターシャフト５の先端部分を貫通してシー
ルド筒２の径方向に延び、かつこのセンターシャフト５
内の部分は中空状になっていて、その中空部分にカサ歯
車８があり、このカサ歯車８はモータ９の出力軸に設け
られた歯車9aと噛合され、モータ９の回転がカッタース
ポーク７に伝達され、これによりカッタースポーク７は
自転自在に構成されている。なお、回転伝達装置にカサ
歯車を使用したが、の他の装置の例としては、第２図に
示すように、モータ９の駆動軸とカッタースポーク７の
外周に設けるギヤをウォームギヤ50としたり、あるいは
第３図に示すように、モータ９の駆動軸の向きをカッタ
ースポーク７の向きと平行とし、両者をチェーン60で連
結してなるチェーン方式とし、カッタースポーク７を自
転させるように構成しても良い。なお、上記モータ９に
はケーブル12が接続されており、電源を外部より取り入
れている。モータ９が油圧駆動の場合は、12は油圧ホー
スとなる。

また、カッタースポーク７には、掘削ビット11がその
概数外周においてその長さ方向に沿って、例えば整列し
て複数列取付けられ、モータ９を駆動源として自転させ
ることにより、掘削ビット列14を自由に選択可能となっ
ている。

第１図（イ）（ロ）の例では掘削ビット14は４列であ
るが、必要に応じて複数配列される。また、同じ種類の
ビットだけでなく、掘削他山により、種々配列可能であ
る。さらに、配列も任意とし得る。

しかして、カッタースポーク７を自転させて位置の設
定を行ったら、カッタースポーク７が回転しないよう
に、センターシャフト５の中空部内に設けられたストッ
パー用ジャッキ16のロッドを、これと対応してカッター
スポーク７に設けられた穴17に伸ばし入れて固定する。
このストッパー用ジャッキ16は油圧ジャッキ等により構
成される。

なお、センターシャフト５の先端部外周には、第１図
（ロ）に示すように、自転しないカッタースポーク７′
の基端が固定されている。これら放射状に延びる複数の
カッタースポーク７′の前面には掘削ビット11′が設け
られている。また、第１図（ハ）のように、自転しない
カッタースポーク７′には切羽室側に向って延びる撹拌
翼13が設けられている。この撹拌翼13は地山条件及び撹
拌効率を考慮して設定されるもので、必要に応じ適数設
けられる。

掘削ビット11の磨耗の判断は通例、掘削時間等で判別
できるが、その他図示しないがカッタースポーク７の適
位置に取り付けた超音波測定器等の磨耗測定器により、
掘削ビット11に向って超音波等を当て、その反射状態を
監視し、基準以上磨耗した場合にモータ９と連動して次
の掘削ビット列14を掘削する位置にカッタースポークを
自転させるうよにしても良い。また、上記例ではシール
ド筒101は円筒状であるが、角筒状のものにも適用でき
る。

土圧式シールドの掘削方法においては、シールド機１
に装備したカッタースポーク７に取付けられた掘削ビッ
ト11、11′により他山を掘削し、その掘削土を切羽室内
に取い込み、添加剤を注入し、撹拌翼13により十分練り
交ぜ、スクリューコンベア等の排土装置15により排土す
るようにしているが、この装置は土圧式シールドだけで
なく、その他のブラインドシールド、泥水式シールドや
TBM（トンネルボーリングマシン）等に装備することも
できる。

（実施例２）第４図（イ）（ロ）は本発明の第２実施例で、この実
施例のシールド機は大口径用のもので、掘削カッターが
中間支持タイプとなっている例である。

すなわち、自転するカッタースポーク７は、センター
シャフト5Aの軸受10と中間支持アーム30の先端に設けら
れた軸受31により支持されている。また、自転するカッ
タースポーク７のそれぞれに回転伝達装置と回転駆動装
置が装備されている。この回転伝達装置としては、セン
ターシャフト5Aの先端中空部内に延びたカッタースポー
ク７の内端または内端部外周に設けられたカサ歯車８
と、このカサ歯車８と噛合するモータ９の出力軸の設け
られた歯車9aとから成り、回転駆動装置は中空部内に設
けられた前記モータ９により構成されている。

なお、上記例では各カッタースポーク７毎にモータ９
が設けられているが、回転伝達装置としてカサ歯車８に
噛合するその他の適宜の歯車列を採用し、モータ９を削
減することも可能である。また、中間支持のほか、周知
構造の外周支持タイプを採用しても良い。

その他、図中32は隔壁３の後方であって中間支持アー
ム30に連結された歯車、駆動モータ33等にて成る掘削カ
ッター駆動装置である。

また、その他の構成、作用等は前述の第１実施例と同
様であるため、同一部材は同じ符号で示し、説明は省略
する。

（発明の効果）以上のように構成した本発明によれば、掘削ビットが
磨耗したらカッタースポークを自転させ、掘削をしてい
ない代わりの掘削ビット列を掘削する位置に設定すれば
良く、の操作は遠隔操作でシールド機から行えるので、
人間が切羽にはいることなく、短期間でビット交換が容
易にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例であり、（イ）はシールド
機前部の縦断図で、（ロ）は正面図でセンターシャフト
内の回転駆動部が断面である。（ハ）は回転しないカッ
タースポークの側面図である。第２図および第３図はそ
れぞれ本発明で用いられる回転伝達装置の他の例、第４
図は第２実施例であり、（イ）はシールド機前部の縦断
図で、（ロ）は正面図でセンターシャフト内の回転駆動
部が断面である。第５図はシールド機の従来例であり、
（イ）は正面図であり、（ロ）は縦断図である。１……シールド機２……シールド筒３……隔壁４……軸受５……センターシャフト６……掘削カッター７……カッタースポーク８……カサ歯車９……モータ 10……軸受 11……掘削ビット 12……ケーブル 13……撹拌翼 14……掘削ビット列 15……排土装置 16……ストッパー用ジャッキ 17……穴 30……中間支持アーム 31……軸受 32……掘削カッター駆動装置 50……ウォームギヤ 60……チェーン 116……マンロック

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド筒の前方に掘削ビットを有する複
数のカッターポークを備えてなる掘削カッターが設けら
れたシールド機において、適数カッタースポークがシールド筒の軸方向に延びる中
心線のほぼ法線方向を中心軸として自転自在に設けら
れ、この自転自在のカッタースポークの外周に複数の掘
削ビットを選択可能に設け、前記自転自在のカッタースポークはモータを駆動源とし
て回転自在であって、かつ自転位置をカッタースポーク
に形成された穴に出入れ自在なロッドを有するストッパ
ー用ジャッキにて固定されることを特徴としたシールド
機。