(57)【要約】【課題】カッタースポークと中間ビームを接合する接合部分の形状が単純になり、製作及び溶接がしやすいシールド掘進機を提供する。【解決手段】シールドフレーム１の前端部に丸断面のカッタースポーク２を有するカッターフレーム３を配置し、前記シールドフレーム１内の隔壁４に回転リング５を有する回転駆動部５０を設け、前記回転リング５と前記カッタースポーク２を丸断面又は角断面の中間ビーム６を介して連結したシールド掘進機において、前記カッタースポーク２と前記中間ビーム６を接合部材２４を介して溶接接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレームの前端部に丸断面のカッタースポークを有するカッターフレームを配置し、前記シールドフレーム内の隔壁に回転リングを有する回転駆動部を設け、該回転リングと前記カッタースポークを丸断面又は角断面の中間ビームを介して連結したシールド掘進機において、前記カッタースポークと前記中間ビームを接合部材を介して溶接接合することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記接合部材は、カッタースポークの側面に当接する第１当接部と、中間ビームの端面に当接する第２当接部とを有することを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記第１当接部は、カッタースポークの周方向の面に当接する一対の湾曲部と、カッタースポークの軸方向の面に当接する一対の直線部とを有し、これら湾曲部及び直線部には開先部が設けられていることを特徴とする請求項２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記接合部材は、一対の端枠と、これら端枠間に介設された一対の側枠とからなり、前記端枠は、第１当接部側の幅が第２当接部側の幅よりも狭くなるように両側辺が傾斜して形成され、その傾斜に沿って前記側枠が傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に係り、特に丸断面のカッタースポークと丸断面又は角断面の中間ビームを容易に溶接接合する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機としては、図４の（ａ）、（ｂ）に示すようにシールドフレーム１の前端部にカッタースポーク２を有するカッターフレーム３を配置し、前記シールドフレーム１内の隔壁４に回転リング５を有する回転駆動部５０を設け、前記回転リング５と前記カッタースポーク２を中間ビーム６を介して連結したシールド掘進機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記カッターフレーム３は、センターボス７に複数本のカッタースポーク２を放射状に設け、これらカッタースポーク２の先端部同士をつなぐように外周リングフレーム８を設けると共に、外周リングフレーム８とカッタースポーク２をつなぐようにカッターフレーム補強材９を適宜設けて主要部が構成されている。
【０００４】
前記カッタースポーク２は、丸断面（断面円形ないし円筒状）の筒体ないし管体例えば鋼管からなっている。カッタースポーク２には地山を掘削するカッタービット１０が設けられている。また、所定のカッタースポーク２の内部にはカッターフレーム３の周縁部から径方向外方に突出して地山を掘削するオーバーカッター１１及び該オーバーカッター１１を突没駆動する油圧シリンダ１２が設けられている。
【０００５】
前記カッターフレーム３の回転駆動方式として中間ビーム駆動方式を採用するために、前記隔壁４には、前記カッターフレーム３の回転中心１５回りに環状に形成された前記回転リング５が回転自在に設けられている。この回転リング５の回転駆動部５０として、回転リング５の後端部にはリング状の従動歯車１６がボルト１７で取付けられ、前記隔壁４には前記従動歯車１６に噛合する駆動歯車１８を有する油圧モータ１９が取付けブラケット２０を介して取付けられている。
【０００６】
前記中間ビーム６は、丸断面（断面円形ないし円筒状）又は角断面（断面四角形ないし角筒状）の筒体ないし管体例えば鋼管からなっている。前記回転リング５の前端部に前記中間ビーム６の一端が溶接等により接合され、前記カッタースポーク２の背面部に中間ビーム６の他端が溶接により接合されている。大きな駆動力を伝達する構造上、中間ビーム６の直径は、カッタースポーク２の直径よりも大きく形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２１７３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記シールド掘進機においては、図５に示すように丸断面のカッタースポーク２の側面部（背面部）に中間ビーム６の端部を直角又は所定の角度で交わるように溶接接合するために、中間ビーム６の端部に開先部６０を形成する必要があるが、中間ビーム６の端部が当接されるカッタースポーク２の断面形状が中間ビーム６の周方向の各箇所で異なるため、中間ビーム６の周方向の各箇所で開先角度αを変えて開先部６０を形成する必要があり、カッタースポーク２と中間ビーム６を接合する接合部分である開先部６０の形状が三次元的に複雑になり、製作及び溶接がしにくいという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、カッタースポークと中間ビームを接合する接合部分の形状が単純になり、製作及び溶接がしやすいシールド掘進機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、シールドフレームの前端部に丸断面のカッタースポークを有するカッターフレームを配置し、前記シールドフレーム内の隔壁に回転リングを有する回転駆動部を設け、前記回転リングと前記カッタースポークを丸断面又は角断面の中間ビームを介して連結したシールド掘進機において、前記カッタースポークと前記中間ビームを接合部材を介して溶接接合することを特徴とする。
【００１１】
前記接合部材は、カッタースポークの側面に当接する第１当接部と、中間ビームの端面に当接する第２当接部とを有することが好ましい。
【００１２】
前記第１当接部は、カッタースポークの周方向の面に当接する一対の湾曲部と、カッタースポークの軸方向の面に当接する一対の直線部とを有し、これら湾曲部及び直線部には開先部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
前記接合部材は、一対の端枠と、これら端枠間に介設された一対の側枠とからなり、前記端枠は、第１当接部側の幅が第２当接部側の幅よりも狭くなるように両側辺が傾斜して形成され、その傾斜に沿って前記側枠が傾斜して設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カッタースポークと中間ビームを接合部材を介して溶接接合するため、カッタースポークと中間ビームを接合する接合部分の形状が単純になり、製作及び溶接がしやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施形態に係るシールド掘進機の要部を示す断面図、図２は図１のＡ部の拡大斜視図、図３は接合部材を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図ある。
【００１６】
シールド掘進機は、図１に示すようにシールドフレーム１の前端部にカッタースポーク２を有するカッターフレーム３を配置し、前記シールドフレーム１内の隔壁４を構成する環状の第１隔壁４ａに回転リング５を有する回転駆動部５０を設け、前記回転リング５と前記カッタースポーク２を中間ビーム６を介して連結している。前記隔壁４は、例えば前記シールドフレーム１の内周に設けられた環状の第１隔壁４ａと、該第１隔壁４ａの内周側に配置される第２隔壁４ｂとからなっている。なお、図示例では、第２隔壁４ｂは、回転リング５と一緒に回転するようになっているが、第１隔壁４ａと同様に固定であってもよい。
【００１７】
前記カッターフレーム３は、センターボス７に複数本のカッタースポーク２を放射状に設け、これらカッタースポーク２の先端部同士をつなぐように外周リングフレーム８を設けると共に、外周リングフレーム８とカッタースポーク２をつなぐようにカッターフレーム補強材９を適宜設けて主要部が構成されている（図４（ａ）参照）。
【００１８】
前記カッタースポーク２は、丸断面（断面円形ないし円筒状）の筒体ないし管体例えば鋼管からなっている。カッタースポーク２には地山を掘削するカッタービット１０が設けられている。また、所定のカッタースポーク２の内部には回転カッターフレーム３の周縁部から径方向外方に突出して地山を掘削するオーバーカッター１１及び該オーバーカッター１１を突没駆動する油圧シリンダ１２が設けられている。
【００１９】
前記カッターフレーム３と隔壁４の間には、カッタービット１０やオーバーカッター１１により掘削された土砂を取り込むための土砂取り込み室（チャンバー）１３が形成されている。なお、カッタースポーク２の背面部には、該カッタースポーク２と一体に回転して土砂取り込み室１３内の土砂を混練したり、第１隔壁４ａへの土砂の付着を抑制するための攪拌翼１４が突設されていることが好ましい。前記隔壁４を構成する第１隔壁４ａの下側には土砂取り込み室１３から土砂を後方に搬出するための土砂搬出手段例えばスクリューコンベヤ（図示省略）が設けられている。
【００２０】
前記カッターフレーム３の回転駆動方式として中間ビーム駆動方式を採用するために、前記第１隔壁４ａには、前記回転カッターフレーム３の回転中心１５回りに環状に形成された前記回転リング５が回転自在に設けられている。この回転リング５の駆動部として、回転リング５の後端部にはリング状の従動歯車１６がボルト１７で取付けられ、前記第１隔壁４ａには前記従動歯車１６に噛合する駆動歯車１８を有する油圧モータ１９が取付けブラケット２０を介して取付けられている。
【００２１】
前記取付けブラケット２０には、前記従動歯車１６を回転自在に支持するボールベアリング又はローラベアリングからなる軸受２１がボルト２２で取付けられている。また、前記第１隔壁４ａには、前記回転リング５との間をシールするためのシール機構２３が取付けブラケット２０を介して取付けられている。
【００２２】
前記中間ビーム６は、丸断面（断面円形ないし円筒状）又は角断面（断面四角形ないし角筒状）の筒体ないし管体例えば鋼管からなっている。前記回転リング５の前端部に前記中間ビーム６の一端が溶接等により接合され、前記カッタースポーク２の背面部に中間ビーム６の他端部が溶接接合される。大きな駆動力を伝達する構造上、中間ビーム６の直径は、カッタースポーク２の直径よりも大きく形成されている。また、丸断面のカッタースポーク２の側面（背面部）に丸断面の中間ビーム６の端部を溶接接合する際の煩雑性を解消するために、次のような接合構造が採用されている。
【００２３】
すなわち、図２ないし図３に示すように、前記カッタースポーク２と前記中間ビーム６は、接合部材２４を介して溶接接合されている。前記接合部材２４は、カッタースポーク２の側面に当接する第１当接部２５と、中間ビーム６の端面に当接する第２当接部２６とを有している。前記第１当接部２５は、カッタースポーク２の周方向の面に当接する一対の湾曲部２７と、カッタースポーク２の軸方向の面に当接する一対の直線部２８とを有し、これら湾曲部２７及び直線部２８には開先部２９，３０が設けられている。
【００２４】
前記接合部材２４は、一対の端枠３１と、これら端枠３１間に介設された一対の側枠３２とからなる。中間ビーム６の直径に比してカッタースポーク２の直径が小さいため、カッタースポーク２に対応するよう、前記端枠３１は、第１当接部２５側の幅が第２当接部２６側の幅よりも狭くなるように両側辺３１ａが傾斜して形成され、その各側辺３１ａに沿って前記側枠３２が傾斜して設けられている。
【００２５】
第２当接部２６は、中間ビーム６の端部（端面）を収容し得る大きさの方形（好ましくは正方形）の平面に形成されている。接合部材２４を構成する一対の端枠３１及び一対の側枠３２からなる第２当接部２６側の方形部分の内側には端板（底板ともいう。）３３が嵌め込まれている。これら端枠３１、側枠３２及び端板３３は、側枠３２の両側部及び端板３３の四周に開先部３４，３５を設けることにより、その開先部３４，３５にて溶接ｙａ，ｙｂで互いに接合されている。中間ビーム６の端部周縁部にも開先部３６が設けられ、この開先部３６にて接合部材２４の第２当接部２６である平面部に溶接ｙｃで接合される。
【００２６】
一方、前記カッターフレーム３は、その回転中心１５から後方へ延出して設けられた内部が中空のセンターシャフト３７を有し、図１の図示例ではセンターシャフト３７と前記回転リング５との間に前記第２隔壁４ｂが設けられている。この第２隔壁４ｂは、環状に形成されており、前記センターシャフト３７と前記回転リング５とに対して取付けられている。なお、第２隔壁４ｂが第１隔壁４ａと同様に固定である場合には、この第２隔壁４ｂに軸受（図示省略）を介してセンターシャフト３７が回転可能に支持される。
【００２７】
前記オーバーカッター１１を作動する油圧シリンダ１２に油圧を供給するための油圧配管は、前記センターシャフト３７の後端部に設けられたロータリージョイント３８を介して前記センターシャフト３７の内部を通って前記オーバーカッター１１の油圧シリンダ１２にそれぞれ接続されている。
【００２８】
以上の構成からなるシールド掘進機によれば、シールドフレーム１の前端部に丸断面のカッタースポーク２を有するカッターフレーム３を配置し、前記シールドフレーム１内の隔壁４に回転リング５を有する回転駆動部６を設け、前記回転リング５と前記カッタースポーク２を丸断面の中間ビーム６を介して連結したシールド掘進機において、前記カッタースポーク２と前記中間ビーム６を接合部材２４を介して溶接接合するため、カッタースポーク２と中間ビーム６を接合する接合部分の形状が単純になり、製作がしやすく、溶接もしやすくなり、シールド掘進機の組立作業性が向上する。
【００２９】
前記接合部材２４は、カッタースポーク２の側面に当接する第１当接部２５と、中間ビーム６の端面に当接する第２当接部２６とを有するため、接合部分２４の形状を単純にできる。特に、前記第１当接部２５は、カッタースポーク２の周方向の面に当接する一対の湾曲部２７と、カッタースポーク２の軸方向の面に当接する一対の直線部２８とを有し、これら湾曲部２７及び直線部２８には開先部２９，３０が設けられているため、複雑な形状の開先部を形成する必要がなく、製作及び溶接がしやすい。
【００３０】
また、前記接合部材２４は、一対の端枠３１と、これら端枠３１間に介設された一対の側枠３２とからなり、前記端枠３１は、第１当接部２５側の幅が第２当接部２６側の幅よりも狭くなるように両側辺３１ａが傾斜して形成され、その各側辺３１ａに沿って前記側枠３２が傾斜して設けられているため、構造が簡単で容易に製作することができ、コストの低減が図れる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。例えば、中間ビームは角断面であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の要部を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大斜視図である。
【図３】接合部材を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図ある。
【図４】従来のシールド掘進機を概略的に示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】従来のシールド掘進機におけるカッターフレームのカッタースポークと中間ビームの接合構造を説明する図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｆ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図、（ｇ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  シールドフレーム
２  カッタースポーク
３  カッターフレーム
４  隔壁
５  回転リング
２４  接合部材
２５  第１当接部
２６  第２当接部
２７  湾曲部
２８  直線部
２９，３０  開先部
３１  端枠
３２  側枠
５０  回転駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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