(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体内でセグメントを把持してセグメントリングを組み立てるエレクタ装置を備えたシールド掘進機であって、
前記シールド掘進機は、前胴と後胴とを有するシールド本体を備えた中折れ型シールド掘進機であり、
前記シールド掘進機の前面で掘削した土砂をシールド本体から排出する土砂排出装置を有し、
前記土砂排出装置は、前記前胴に固定された前端部と後方の部分との間で屈曲可能な前端支持部と、前記エレクタ装置を支持するエレクタ支持部と、を有し、
前記エレクタ支持部は、前記エレクタ装置の中心軸線を前記シールド本体の中心軸線と平行に保つエレクタ平行機構を有し、
前記エレクタ平行機構は、エレクタ装置の中心軸線を前記シールド本体の中心軸線と平行に保つと共に、前記前胴の中折れ時に生じる前記エレクタ装置の軸方向移動分を吸収する軸方向調整機構を有していることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
シールド本体内でセグメントを把持してセグメントリングを組み立てるエレクタ装置を備えたシールド掘進機であって、
前記シールド掘進機は、前胴と後胴とを有するシールド本体を備えた中折れ型シールド掘進機であり、
前記シールド掘進機の前面で掘削した土砂をシールド本体から排出する土砂排出装置を有し、
前記土砂排出装置は、前記前胴に固定された前端部と後方の部分との間で屈曲可能な前端支持部と、前記エレクタ装置を支持するエレクタ支持部と、を有し、
前記エレクタ支持部は、前記エレクタ装置の中心軸線を前記シールド本体の中心軸線と平行に保つエレクタ平行機構を有し、
前記シールド本体は、前記前胴と後胴との中心軸線の角度変化に追従して前記土砂排出装置のエレクタ支持部を前記後胴の径方向中心部に位置させる角度追従装置を備え、
前記角度追従装置は、前記土砂排出装置を水平方向に移動可能に支持する支持機構と、前記土砂排出装置を前記前胴に対して所定の角度に調整する角度調整機構とを有し、
前記角度調整機構は、前記土砂排出装置上に前記土砂排出装置と連結する土砂排出装置連結部を有すると共に、前記前胴の中折れ時に前記土砂排出装置連結部を中折れ側に所定量移動させるリンク機構を備えていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
前記エレクタ装置は、前記セグメントリングを組み立てるセグメントを周囲で移動させるエレクタ回転ドラムを備え、
前記エレクタ支持部は、前記エレクタ回転ドラムの中心軸線を前記シールド本体の中心軸線に近接する位置に支持するように構成されている請求項１又は２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記リンク機構は、一端が前記前胴に連結された第一リンクと、一端が前記土砂排出装置連結部に連結された第二リンクと、これら第一リンクと第二リンクのそれぞれの他端に連結された中間リンクとを備え、
前記中間リンクは、前記前胴の中折れ量に応じて前記第二リンクを所定量移動させるように形成されている請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記リンク機構は、前記中間リンクを後胴に支持するリンク支持部を有し、
前記第二リンクは、前記土砂排出装置連結部を前記リンク支持部に向けてシールド本体の中心軸線と直交する径方向に移動させるように配置されている請求項４に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、エレクタ装置をスクリューコンベヤ等の土砂排出装置で支持するシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド掘進機によって地山を掘削した後、シールド本体の内部に設けられたエレクタ装置によって複数に分割されたセグメントを周方向に組み付けることでセグメントリングが組み立てられている。
【０００３】
上記エレクタ装置は、シールド本体内に後方から搬送されてきたセグメントを把持し、このセグメントをシールド掘進機の軸方向（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、「Ｚ軸方向」という）と径方向、及び周方向に移動（ハンドリング）して、所定の位置に組み付けることで円筒形のセグメントリングを組み立てている。
【０００４】
このようなエレクタ装置をシールド本体内に設けるための支持構造としては、一般的に、シールド本体から支持ローラを介して支持する構造や、シールド本体からサポートビームを張り出して設けたスライドテーブル上に支持する構造等が採用されている。また、エレクタ回転支持は従来式で、それ以外の伸縮・摺動・振れ止め機構を、エレクタドラムからＺ軸方向後方に張り出したサポートビームに支持する方式も提案されている。
【０００５】
この種の先行技術として、例えば、シールド本体の軸心に設けられたエレクタリングからＺ軸方向後方に延びる２本のアームを設け、セグメント把持部を有するスライドフレームを上記アームに沿ってＺ軸方向に移動させるようにしたものがある。このエレクタ装置では、スライドフレームを直線ベアリングでアームに設け、スライドフレームをＺ軸方向に移動させる機構として、回転駆動装置とボールねじとを有する前後駆動装置で移動させるようにしている。そして、そのスライドフレームにＸ軸・Ｙ軸動作が可能な装置を取り付けて各セグメントを組み立てるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、他の先行技術として、シールド本体に軸受けを介して旋回体を設け、その旋回体に昇降機能・摺動機能・把持機能を装備した状態で、シールド掘進機軸心と旋回体軸心とを偏心させることで、下部にスペースを設けて桁高さの高いセグメントに対応できるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６０４９７号公報
【特許文献２】特許第４５１５６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、シールド掘進機は、トンネル形成後、シールド本体内部に設けられている構成品等は撤去される。特に、近年、シールド掘進機のコスト削減や廃棄物削減による環境保全等のために再利用可能な構成品はリサイクルされている。例えば、機械部品であるエレクタ装置はシールド掘進機のコストに大きく影響するので、シールド掘進機の費用低減のためにリサイクルの要望が高い。
【０００９】
しかし、エレクタ装置のリサイクルに際しては、上記したように従来のエレクタ装置はシールド本体から支持している関係から、新たに製作するシールド掘進機のシールド外径が異なる場合や、エレクタ装置の中空有効径内に配置するスクリューコンベヤなどの通過物が大きくなる場合には、リサイクルができない。
【００１０】
特に、中折れ型シールド掘進機の場合、エレクタ中空有効径内のスクリューコンベヤなどの通過物が、シールド本体前胴に追従して動くため、その都度、スクリューコンベヤなどの通過物とシールド本体後胴に取り付けられているエレクタ装置の干渉を検討しなければならず、多大な設計時間を要する。しかも、シールド本体に旋回体が取り付けられているため、リサイクル性が低い。
【００１１】
このように、通常、シールド掘進機の外径がトンネルの目的等に応じて異なるので、外径が異なるシールド掘進機の場合にはエレクタ装置のリサイクルが限られ、エレクタ装置のコスト削減によるシールド掘進機のコスト低減を図ることができない場合が多い。
【００１２】
なお、上記特許文献１に記載されたエレクタ装置の場合、スライドフレームがエレクタリングとベアリングを介してシールド本体に取り付けられている。そのため、エレクタ装置の中空部分を通過させる土砂排出装置の配置等を考慮した有効径の設計が難しい。また、シールド本体にエレクタリングが取り付けられているため、異なる外径のシールド掘進機で再利用することは難しく、リサイクル性が低い。
【００１３】
しかも、スライドフレームとセグメントの重量をアームで支持するため、アームに剛性が必要である。その上、セグメントを把持した状態のスライドフレームを軸方向に移動可能とする２本のアームに高精度が必要となる。そのため、これらの条件を満たす構造とするために多大な費用を要する。
【００１４】
また、上記特許文献２では、シールド本体に軸受けを介して旋回体を取り付けているため、エレクタ装置の中空有効径は通過物に影響されて、設計が難しい。
【００１５】
そこで、本発明は、エレクタ装置を土砂排出装置で支持して、トンネル形成後におけるエレクタ装置のリサイクル性の向上を図ることができる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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、シールド本体内でセグメントを把持してセグメントリングを組み立てるエレクタ装置を備えたシールド掘進機であって、前記シールド掘進機の前面で掘削した土砂をシールド本体から排出する土砂排出装置を有し、前記土砂排出装置は、前記エレクタ装置を支持するエレクタ支持部を有し、前記エレクタ支持部は、前記エレクタ装置の中心軸線を前記シールド本体の中心軸線と平行に保つエレクタ平行機構を有していることを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「土砂排出装置」は、カッタヘッドで掘削した土砂をシールド本体の後方に排出するスクリューコンベヤ等の土砂排出装置をいう。これにより、シールド本体内に配置するエレクタ装置をシールド本体の中央部で土砂排出装置によって適正な位置に安定して支持し、エレクタ装置の中心軸線をエレクタ平行機構でシールド本体の中心軸線と平行に保って、エレクタ装置によるセグメントの組み立てを安定して行うことができる。しかも、エレクタ装置は、外周部分にシールド本体からの支持部分がないので、トンネル形成後に撤去したエレクタ装置を異なる外径のシールド掘進機へリサイクルすることが容易に行えるようになり、エレクタ装置のリサイクル性を向上させることができる。
【００１７】
また、前記エレクタ装置は、前記セグメントリングを組み立てるセグメントを周囲で移動させるエレクタ回転ドラムを備え、前記エレクタ支持部は、前記エレクタ回転ドラムの中心軸線を前記シールド本体の中心軸線に近接する位置に支持するように構成されていてもよい。このようにすれば、エレクタ装置で周方向に移動させるセグメントとシールド本体との距離をほぼ一定にすることができ、エレクタ装置によるセグメントの組み付け作業を全周で安定して行うことができる。
【００１８】
また、前記シールド掘進機は、前胴と後胴とを有するシールド本体を備えた中折れ型シールド掘進機であり、前記土砂排出装置は、前記前胴部分に屈曲可能な前端支持部を有し、前記シールド本体は、前記前胴と後胴との中心軸線の角度変化に追従して前記土砂排出装置のエレクタ支持部を前記後胴の径方向中心部に位置させる角度追従装置を備え、前記角度追従装置は、前記土砂排出装置を水平方向に移動可能に支持する支持機構と、前記土砂排出装置を前記前胴に対して所定の角度に調整する角度調整機構とを有していてもよい。このようにすれば、中折れ型シールド掘進機の中折れ時に、土砂排出装置とエレクタ装置とを干渉させることなくエレクタ装置を後胴の径方向中央部に位置させることができる。従って、エレクタ装置とその有効径内を通過する土砂排出装置との位置関係を中折れ時も適正な関係に安定して保つことができ、中折れ型シールド掘進機における中折れ時のエレクタ装置と土砂排出装置とが干渉することが無くなる。
【００１９】
また、前記角度調整機構は、前記土砂排出装置上に前記土砂排出装置と連結する土砂排出装置連結部を有すると共に、前記前胴の中折れ時に前記土砂排出装置連結部を中折れ側に所定量移動させるリンク機構を備えていてもよい。このようにすれば、角度調整機構の土砂排出装置連結部を前胴の中折れ方向に移動させるので、角度調整機構による小さな角度調整でエレクタ支持部の位置を後胴の径方向中央部に安定して保つことができる。しかも、高精度を必要としない単純なリンク機構を採用したエレクタ装置とすることで、エレクタ装置の製造コストを低減させることができ、シールド掘進機のコスト低減を図ることが可能となる。
【００２０】
また、前記リンク機構は、一端が前記前胴に連結された第一リンクと、一端が前記土砂排出装置連結部に連結された第二リンクと、これら第一リンクと第二リンクのそれぞれの他端に連結された中間リンクとを備え、前記中間リンクは、前記前胴の中折れ量に応じて前記第二リンクを所定量移動させるように形成されていてもよい。このようにすれば、２つのリンクとそれらのリンクの間に設けた中間リンクで、前胴の中折れ量に応じて土砂排出装置を自動的に所定量移動させることができる。
【００２１】
また、前記リンク機構は、前記中間リンクを後胴に支持するリンク支持部を有し、前記第二リンクは、前記土砂排出装置連結部を前記リンク支持部に向けてシールド本体の中心軸線と直交する径方向に移動させるように配置されていてもよい。このようにすれば、第二リンクによる土砂排出装置連結部の移動が径方向に直線的になり、第１リンク及び中間リンクの設定のみで、前胴の中折れ量に応じて土砂排出装置連結部の移動量を設計することができ、容易にリンク機構を設計することができる。
【００２２】
また、前記エレクタ平行機構は、エレクタ装置の中心軸線を前記シールド本体の中心軸線と平行に保つと共に、前記前胴の中折れ時に生じる前記エレクタ装置の軸方向移動分を吸収する平行維持部材を有していてもよい。このようにすれば、中折れ型シールド掘進機の中折れ時においても、エレクタ装置の中心軸線をシールド本体の中心軸線に正確に保つことができ、中折れ型シールド掘進機においてもセグメントを安定して供給することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、土砂排出装置でエレクタ装置を支持する構成であるため、中折れ時に土砂排出装置とエレクタ装置が干渉することがない。また、この構成によれば、シールド掘進機の外径が異なっても、エレクタ装置を広くリサイクルすることができ、エレクタ装置のリサイクル性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシールド掘進機のシールド本体上部を除いて示す平面図である。
【図２】図１に示すシールド掘進機シールド本体側部を除いて示す側面図である。
【図３】図２に示すIII−III矢視断面図である。
【図４】(a) は図１に示すシールド掘進機の直進状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すIV−IV矢視断面図である。
【図５】(a) は図１に示すシールド掘進機の右中折れ状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すV−V矢視断面図である。
【図６】(a) は図１に示すシールド掘進機の左中折れ状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すVI−VI矢視断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るシールド掘進機のシールド本体上部を除いて示す平面図である。
【図８】図７に示すシールド掘進機シールド本体側部を除いて示す側面図である。
【図９】図８に示すIX−IX矢視断面図である。
【図１０】(a) は図７に示すシールド掘進機の直進状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すX−X矢視断面図である。
【図１１】(a) は図７に示すシールド掘進機の右中折れ状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すXI−XI矢視断面図である。
【図１２】(a) は図７に示すシールド掘進機の左中折れ状態を示す平面図であり、(b) は(a) に示すXII−XII矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、中折れ型シールド掘進機に土砂排出装置としてスクリューコンベヤを設けた例を説明する。
【００２６】
図１，２は第１実施形態に係る中折れ型シールド掘進機１を示している。この中折れ型シールド掘進機１は、前端部にカッタヘッド２を有するシールド本体３が前胴４と後胴５とから構成されている。この前胴４と後胴５は、中折れ中心７で中折れする中折れ部６で連結されている。前胴４の前部には、カッタチャンバ１３を仕切るバルクヘッド８が設けられている。このバルクヘッド８の内側には、上記カッタヘッド２を回転駆動する駆動機９が設けられている。
【００２７】
上記後胴５の前端と前胴４の後端との間には、中折れを可能とするための球面座６ａが設けられている。後胴５の前部にはリングガーダー１０が設けられ、このリングガーダー１０には周方向に複数本のシールドジャッキ１１が設けられている。これらのシールドジャッキ１１は、ジャッキスプレッダー１２を既設のセグメントリング１００に向けて伸長することで掘進反力を受けている。上記カッタヘッド２を回転させながら、ジャッキスプレッダー１２を伸長することで、シールド掘進機１によって地山１１０を掘削することができる。
【００２８】
さらに、周方向に設けられた複数本の中折れジャッキ１４の伸長量制御により、中折れ部６で中折れさせることができる。例えば、左部分の中折れジャッキ１４の伸長量を右部分の中折れジャッキ１４の伸長量よりも多くすることで右方向に中折れさせることができ、逆にすれば左方向に中折れさせることができる。
【００２９】
また、上記バルクヘッド８の下部には、カッタヘッド２で掘削した土砂をシールド本体３の中央部から後方へ排出するスクリューコンベヤ２０の前端部２１が固定されている。スクリューコンベヤ２０は、シールド本体３の径方向中央部に配置されている。
【００３０】
そして、このスクリューコンベヤ２０の所定位置に、エレクタ装置３０が設けられている。このエレクタ装置３０は、スクリューコンベヤ２０上に設けられたエレクタ支持部３１で支持されている。エレクタ支持部３１は、エレクタ装置３０の中央開口部（中空有効径部分）３７をスクリューコンベヤ２０が通過した状態で、このエレクタ装置３０を上下部分で軸支するように構成されている。
【００３１】
上記エレクタ支持部３１でエレクタ装置３０を支持する構成としては、例えば、エレクタ支持部３１の上下部にピン３２を設け、このピン３２を中心にして、エレクタ装置３０をスクリューコンベヤ２０に対して回動可能に支持する構成等が採用される。
【００３２】
さらに、上記エレクタ装置３０は、セグメント１０１（スチールセグメント等も含む）を把持するセグメント把持部３３を移動させるエレクタ回転ドラム３４を有している。上記エレクタ支持部３１で支持されたエレクタ装置３０は、エレクタ回転ドラム３４の中心軸線４１（エレクタ装置３０の中心軸線４１でもある）が、後胴５の中心軸線４０とほぼ一致するように近接した位置で支持されている（この図では、中心軸線４０と４１とが一致した状態で示している）。これにより、エレクタ装置３０で半径方向に移動させるセグメント１０１の移動量が全周でほぼ同一（この図では同一）となるようにしている。
【００３３】
また、エレクタ支持部３１と後胴５との間には、上記エレクタ装置３０の中心軸線４１を後胴５の中心軸線４０と平行に保つエレクタ平行機構５０が設けられている。このエレクタ平行機構５０は、後胴５のリングガーダー１０から径方向中心に向けて突設されたブラケット５１と、エレクタ装置３０と一体となったエレクタ支持部３１からブラケット５１に向けて延びる平行維持部材５２とを有している。この平行維持部材５２は軸方向調整機構となっており、ブラケット５１に連結されたロッド５３が軸方向に伸縮する構造（ピストン構造）となっている。このロッド５３が軸方向に伸縮することで、後述するように、前胴４の中折れ時に生じる軸方向移動分を吸収するようにしている。
【００３４】
このように、平行維持部材５２でエレクタ支持部３１（エレクタ装置３０）をリングガーダー１０に設けたブラケット５１と連結することで、エレクタ装置３０の中心軸線４１と後胴５の中心軸線４０とが常に平行となるようにしている。つまり、このエレクタ平行機構５０により、中折れ時にスクリューコンベヤ２０を水平方向に角度変更してたとしても、後胴５とエレクタ装置３０との相対角度が変化しないようにしている。
【００３５】
つまり、上記したように、エレクタ支持部３１に設けたピン３２でエレクタ装置３０を支持しているため、後胴５の中心軸線４０に対するスクリューコンベヤ２０の軸心の相対角度が変化したとしても、エレクタ装置３０の中心軸線４１と後胴５の中心軸線４０との平行度が保たれるようにしている。なお、エレクタ支持部３１は、垂直方向に設けたピン３２のみであっても、そのピン３２を支持する架台を有する構成であってもよい。
【００３６】
このように、エレクタ平行機構５０によって、中折れ時にスクリューコンベヤ２０の後部支持部６５を位置制御することで、セグメント組立中心点となるエレクタ支持部３１のピン３２の位置（エレクタ装置支持中心）が常に定位置となるようにしている。
【００３７】
従って、シールド本体３の後胴５内にセグメントリング１００を組み立てる際、エレクタ装置３０の中心軸線４１が後胴５の中心軸線４０と平行に保たれるので、シールド本体３の中折れ状態に関係なく、後胴５の内面でエレクタ装置３０によってセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００３８】
一方、上記シールド本体３には、前胴４を中折れさせたとしても、上記後胴５の中心軸線４０にエレクタ支持部３１、すなわちエレクタ装置３０の中心部分を後胴５の中心部分に位置させるように角度調整する角度追従装置６０が設けられている。この角度追従装置６０は、シールド掘進機１の中折れ時に前胴４と後胴５との中心軸線の角度変化に対して、スクリューコンベヤ２０の角度を調整して追従させるようになっている。角度追従装置６０としては、スクリューコンベヤ２０を水平方向に移動可能に支持する支持機構６１と、スクリューコンベヤ２０を前胴４に対して所定の角度に調整する角度調整機構６２とを備えている。
【００３９】
上記支持機構６１は、スクリューコンベヤ２０の前端部２１をバルクヘッド８に支持する前端支持部６３と、後部を後胴５の前部に設けられたリングガーダー１０によって支持する後部支持部６５とを有している。
【００４０】
前端支持部６３は、バルクヘッド８に固定された前端部２１から所定距離後方に設けられている。この前端支持部６３は球面座となっており、この前端支持部６３よりも前方のバルクヘッド８に固定された前端部２１と後方の部分との間で屈曲可能となっている。
【００４１】
後部支持部６５は、この第１実施形態に係るシールド掘進機１では、上方吊下げ方式となっている。後胴５の前部に設けられたリングガーダー１０には、スクリューコンベヤ２０の両側部に向けて２本の支持部材６６が吊下げられている。これらの支持部材６６は、スクリューコンベヤ２０の長さ方向中間部分よりも後方位置で、リングガーダー１０よりも後方に設けられた支持ブラケット６７に連結されている。この支持ブラケット６７は、スクリューコンベヤ２０の上部に設けられている。
【００４２】
また、図３に示すように、２本の支持部材６６をスクリューコンベヤ２０の両側部に配置し、図２に示すように、これら支持部材６６をリングガーダー１０から後方に向けて傾斜するように配置することで、前端支持部６３で前端位置が決まるスクリューコンベヤ２０の後部支持部６５となる支持ブラケット６７の部分に前方に向いて力が作用するようにしている。このようにスクリューコンベヤ２０を３点支持することにより、スクリューコンベヤ２０を前端支持部６３と後部支持部６５とで安定した状態で支持している。
【００４３】
さらに、支持部材６６と支持ブラケット６７との連結部、及び支持部材６６とリングガーダー１０との連結部は、それぞれ支持ピン６８で連結されている。また、これらの支持ピン６８による連結部分は、スクリューコンベヤ２０が水平方向（Ｚ軸方向と直交する方向）にも多少移動することを許容する隙間を有して連結されている。この連結部分としては、例えば、支持ピン６８を球面座で受けるような構造とすればよい。
【００４４】
このような支持機構６１により、スクリューコンベヤ２０は吊下げられた状態でＺ軸方向の移動は規制され、水平方向の揺動は可能となっている。
【００４５】
また、図１，２に示すように、上記角度調整機構６２は、前胴４の側部に設けられた前部基端６９からシールド掘進機１の後方に延びる第一リンク７０と、スクリューコンベヤ２０の上部に設けられた揺動支点７１からシールド掘進機１の側方に延びる第二リンク７２と、後胴５のリングガーダー１０に設けられた支持ピン（リンク支持部）７３を介して設けられた中間リンク７４とを具備したリンク機構７５を有している。揺動支点７１は、土砂排出装置連結部である。
【００４６】
このリンク機構７５により、前胴４とスクリューコンベヤ２０とが連結されている。第一リンク７０及び第二リンク７２は、棒状部材で形成されている。中間リンク７４は、平面視でＬ字状に形成され、中央部の支持ピン７３がリングガーダー１０のブラケット７６に支持されて、水平方向に揺動可能となっている。この実施形態では、中間リンク７４が、力の方向を変換する方向変換レバーとなっている。
【００４７】
上記第一リンク７０は、上記前部基端６９と中間リンク７４の一端にピンで連結され、水平方向に配置されている（図３）。上記第二リンク７２は、上記揺動支点７１と中間リンク７４の他端にピンで連結され、水平方向に配置されている（図３）。このように、中間リンク７４の一端に上記第一リンク７０の一端がピンで連結され、他端に上記第二リンク７２の一端がピンで連結されている。
【００４８】
一方、中折れ型シールド掘進機１の場合、シールド本体３の前胴４と後胴５との間で屈折するが、その際、前胴４に前端支持部６３があり後胴５に後部支持部６５があるスクリューコンベヤ２０は、前端支持部６３を支点として後部支持部６５が動かされようとする。そのため、スクリューコンベヤ２０でエレクタ装置３０を支持した場合、エレクタ装置３０のセグメント組立中心点が動かされてセグメント組立作業に支障をきたすことがある。そこで、上記角度追従装置６０によって、スクリューコンベヤ２０の移動方向及び移動量を制御することで、エレクタ装置３０によるセグメント組立中心が変化しないようにしている。
【００４９】
すなわち、上記角度追従装置６０により、前端支持部６３と後部支持部６５とで支持されたスクリューコンベヤ２０を、後述するようにシールド本体３が中折れした時に、水平方向に所定の角度で揺動させるようにしている。しかも、中折れ時にエレクタ支持部３１のピン３２の位置を同位置に保つようにスクリューコンベヤ２０の後部支持部６５の位置を調整することにより、セグメント１０１の組立中心であるエレクタ装置３０の中心部を同位置に保って、エレクタ装置３０によるセグメント１０１の組み立てを常に安定して行えるようにしている。
【００５０】
さらに、この実施形態におけるエレクタ装置３０は、エレクタ支持部３１によってスクリューコンベヤ２０に支持された状態で、下部に設けられたセグメント把持部３３でセグメント１０１を把持するようになっている。また、Ｚ軸方向の伸縮アーム機構３５によるＺ軸方向移動と、エレクタ回転ドラム３４の回転による周方向の移動、及びリンク板３６の径方向揺動によって、セグメント１０１を周方向の所定位置に移動させるように構成されている。
【００５１】
このようなエレクタ装置３０によれば、セグメント把持部３３でセグメント１０１を把持し、エレクタ回転ドラム３４を回転させることで、スクリューコンベヤ２０の周囲でセグメント１０１を搬送し、上記伸縮アーム機構３５やリンク板３６の制御によってセグメント１０１を所定の位置に組み付けて、セグメントリング１００を組み立てることができる。
【００５２】
以上のように構成された第１実施形態の中折れ型シールド掘進機１によれば、以下の図４(a),(b) 〜図６(a),(b) に示すようにスクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０に支持したエレクタ装置３０の安定した姿勢維持を図ることができる。
【００５３】
図４(a),(b) に示すように、中折れ型シールド掘進機１を直進させた状態では、上記リンク機構７５は図１，２に示す状態を保つため、シールド本体３の中央部に設けられたスクリューコンベヤ２０は中央部の位置が保たれる。また、支持機構６１で吊下げられたスクリューコンベヤ２０に支持されたエレクタ装置３０も、その中心軸線４１がシールド本体３の後胴５の中心軸線４０と平行な状態が保たれる（図では一致）。これにより、掘進後にエレクタ装置３０で把持したセグメント１０１は、後胴５の内面と平行に移動させられ、既設のセグメントリング１００の前部に新しいセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００５４】
次に、図５(a),(b) に示すように、前胴４を右方向に中折れさせた状態では、上記リンク機構７５の第一リンク７０の後端部が後胴５の方向に移動させられる。これにより、第一リンク７０によって中間リンク７４が支持ピン７３を支点に揺動させられる。この中間リンク７４の揺動により、第二リンク７２が右方向に移動させられ、この第一リンク７０が連結された揺動支点７１が右方向に移動させられる。
【００５５】
従って、スクリューコンベヤ２０は、揺動支点７１が右方向に所定量移動させられる。このスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１を右方向に移動させる量は、第一リンク７０の長さと、中間リンク７４の支持ピン７３から第一リンク７０の連結部及び第二リンク７２の連結部までの距離とによって調整される。この移動量の調整としては、図５(a) に示すように、エレクタ装置３０を支持しているエレクタ支持部３１が後胴５の中心軸線４１上に位置する関係となっている。
【００５６】
つまり、シールド掘進機１の中折れ時の状態に基づいてリンク機構７５を設定することにより、中折れ時でも、スクリューコンベヤ２０を所定の位置で姿勢維持することができると共に、エレクタ装置３０の中心軸線４１をシールド本体３の後胴５の中心軸線４０とをほぼ平行に保つことができるようにしている。
【００５７】
このようにスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１が右方向に移動させられた時には、リングガーダー１０の上部から吊下げている支持部材６６が傾くことで、スクリューコンベヤ２０の支持状態は保たれる。
【００５８】
また、シールド掘進機１の中折れ時、スクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０はエレクタ装置３０の中央開口部（中空有効径部分）３７を貫通しているので、他の構成と干渉することはない。
【００５９】
一方、エレクタ装置３０は、リングガーダー１０との間に設けられたエレクタ平行機構５０の平行維持部材５２により、一側方の部分（右部分）がリングガーダー１０と同距離に保たれる。これにより、エレクタ支持部３１でスクリューコンベヤ２０に支持されたエレクタ装置３０は、その中心軸線４１が後胴５の中心軸線４１と平行な状態に保たれる。なお、エレクタ装置３０が水平方向に移動してＺ軸方向の距離が多少変化しても、上記平行維持部材５２のロッド５３が伸縮することで変化分は吸収される。
【００６０】
従って、このように中折れ状態となっても、エレクタ装置３０で把持したセグメント１０１は、後胴５の内面と平行に移動させられ、既設のセグメントリング１００の前部に新しいセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００６１】
次に、図６(a),(b) に示すように左中折れさせた状態を説明する。この図は上記図５の状態と反対方向の左方向に前胴４を中折れさせた場合であり、上記図５(a),(b) と同一の構成に同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６２】
前胴４を左方向に中折れさせると、上記リンク機構７５の第一リンク７０の後端部が前胴４の方向に移動させられる。これにより、この第一リンク７０によって中間リンク７４が揺動させられる。この中間リンク７４の揺動により、第二リンク７２が左方向に移動させられ、第一リンク７０が連結された揺動支点７１が左方向に移動させられる。
【００６３】
従って、スクリューコンベヤ２０は、揺動支点７１が左方向に所定量移動させられる。このスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１を左方向に移動させる量は、上記右中折れと同じ条件であるため、説明は省略する。
【００６４】
このようにスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１が左方向に移動させられた時には、リングガーダー１０の上部から吊下げている支持部材６６が傾くことで、スクリューコンベヤ２０の支持状態は保たれる。
【００６５】
また、この左中折れ時も、エレクタ装置３０は、リングガーダー１０との間に設けられたエレクタ平行機構５０の平行維持部材５２により、一側方の部分がリングガーダー１０と同距離に保たれる。これにより、エレクタ支持部３１でスクリューコンベヤ２０に支持されたエレクタ装置３０は、その中心軸線４１が後胴５の中心軸線４０と平行な状態に保たれる。
【００６６】
しかも、上記中折れ部６によってシールド本体３の前胴４と後胴５との間が屈曲したとしても、上記支持機構６１及びリンク機構７５は、その連結部において吸収することができるので、安定したスクリューコンベヤ２０の姿勢を保つことができる。その上、中折れ部６は、左右方向の中折れとともに、上下方向に僅かに中折れするが、その角度変化を吸収して安定したスクリューコンベヤ２０の位置制御ができる。
【００６７】
従って、このように中折れ状態となっても、エレクタ装置３０で把持したセグメント１０１は、後胴５の内面と平行に移動させられ、既設のセグメントリング１００の前部に新しいセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００６８】
次に、図７〜９に基づいて、第２実施形態に係る中折れ型シールド掘進機８０を説明する。この第２実施形態は、上述した第１実施形態と支持機構６１が異なる例である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６９】
図７，８に示すように、この実施形態の中折れ型シールド掘進機８０は、スクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０の後部を後胴５の前部に設けられたリングガーダー１０によって支持する後部支持部６５が、スクリューコンベヤ２０を下方から支持する下部支持方式の支持機構８１となっている。
【００７０】
この実施形態の中折れ型シールド掘進機８０は、後胴５の前部に設けられたリングガーダー１０の下部に、スクリューコンベヤ２０の両側部に向けて２本の支持部材８２が上向きに設けられている。これらの支持部材８２は、スクリューコンベヤ２０の長さ方向中間部分よりも後方位置で、リングガーダー１０よりも後方に設けられた支持ブラケット８３に連結されている。この支持ブラケット８３は、スクリューコンベヤ２０の上部に設けられている。
【００７１】
また、図９に示すように、２本の支持部材８２をスクリューコンベヤ２０の両側部に配置し、図８に示すように、これら支持部材８２をリングガーダー１０から後方に向けて傾斜するように配置することで、スクリューコンベヤ２０の後部支持部６５となる支持ブラケット８３の部分に前方に向いて力が作用するようにしている。このようにスクリューコンベヤ２０を３点支持することにより、スクリューコンベヤ２０を前端支持部６３と後部支持部６５とで安定した状態で支持している。
【００７２】
さらに、支持部材８２と支持ブラケット８３との連結部、及びリングガーダー１０との連結部は、支持ピン８４で連結されている。また、これらの支持ピン８４による連結部分は、スクリューコンベヤ２０が水平方向（Ｚ軸方向と直交する方向）にも多少移動することを許容する隙間を有して連結されている。この連結部分も、例えば、支持ピン８４を球面座で受けるような構造とすればよい。
【００７３】
このような支持機構８１により、スクリューコンベヤ２０は下方から支持された状態でＺ軸方向の移動は規制され、水平方向の揺動は可能となっている。
【００７４】
一方、このように支持機構８１で支持されたスクリューコンベヤ２０の中間部分に、上記角度調整機構６２が設けられている。この角度調整機構６２は第１実施形態と同一であり、前胴４の側部に設けられた前部基端６９から後方に延びる第一リンク７０と、スクリューコンベヤ２０の径中心上方に設けられた揺動支点７１から側方に延びる第二リンク７２と、後胴５のリングガーダー１０に設けられた支持ピン７３に設けられた中間リンク７４とを具備したリンク機構７５を有している。このリンク機構７５により、前胴４とスクリューコンベヤ２０とが連結されている。この角度調整機構６２の機能は、上述した第１実施形態と同一である。
【００７５】
以上のように構成された第２実施形態の中折れ型シールド掘進機８０によれば、以下の図１０(a),(b) 〜図１２(a),(b) に示すように、スクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０に支持したエレクタ装置３０の安定した姿勢維持を図ることができる。
【００７６】
図１０(a),(b) に示すように、中折れ型シールド掘進機８０の直進状態では、上述した第１実施形態と同様に、エレクタ装置３０の中心軸線４１と後胴５の中心軸線４０とを平行に保ち、エレクタ装置３０によるセグメント１０１の組み立てを安定して行うことができる。
【００７７】
次に、図１１(a),(b) に示すように、中折れ型シールド掘進機８０の前胴４を右方向に中折れさせた状態では、上述した第１実施形態と同様に、リンク機構７５の第一リンク７０の後端部が後胴５の方向に移動させられる。これにより、この第一リンク７０によって中間リンク７４が揺動させられる。この中間リンク７４の揺動により、第二リンク７２が右方向に移動させられ、第二リンク７２が連結された揺動支点７１が右方向に移動させられる。
【００７８】
このようにスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１が右方向に移動させられた時には、リングガーダー１０の下部から支持している支持部材８２が傾くことで、スクリューコンベヤ２０の支持状態は保たれる。
【００７９】
また、この右中折れ時も、エレクタ装置３０はエレクタ平行機構５０の平行維持部材５２により、中心軸線４１が後胴５の中心軸線４０と平行に保たれる。従って、エレクタ装置３０で把持したセグメント１０１は、後胴５の内面と平行に移動させることができ、既設のセグメントリング１００の前部に新しいセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００８０】
次に、図１２(a),(b) に示すように、中折れ型シールド掘進機８０の前胴４を左方向に中折れさせた状態では、上述した第１実施形態と同様に、上記リンク機構７５の第一リンク７０の後端部が前胴４の方向に移動させられる。これにより、この第一リンク７０によって中間リンク７４が揺動させられる。この中間リンク７４の揺動により、第二リンク７２が左方向に移動させられ、この第二リンク７２が連結された揺動支点７１が左方向に移動させられる。
【００８１】
従って、スクリューコンベヤ２０は、揺動支点７１が左方向に所定量移動させられる。このスクリューコンベヤ２０の揺動支点７１を左方向に移動させる量は、上記右中折れと同じ条件であり、上述した第１実施形態と同一であるため、説明は省略する。
【００８２】
このようにスクリューコンベヤ２０が左方向に移動させられた時には、リングガーダー１０の下部から支持している支持部材８２が傾くことで、スクリューコンベヤ２０の支持状態は保たれる。
【００８３】
また、この左中折れ時も、エレクタ装置３０は、リングガーダー１０との間に設けられたエレクタ平行機構５０の平行維持部材５２により、一側方の部分（右部分）がリングガーダー１０と同距離に保たれる。これにより、エレクタ支持部３１でスクリューコンベヤ２０に支持されたエレクタ装置３０は、その中心軸線４１が後胴５の中心軸線４０と平行な状態に保たれる。
【００８４】
従って、このように中折れ状態となっても、エレクタ装置３０で把持したセグメント１０１は、後胴５の内面と平行に移動させられ、既設のセグメントリング１００の前部に新しいセグメントリング１００を安定して組み立てることができる。
【００８５】
以上のように、上記中折れ型シールド掘進機１，８０によれば、スクリューコンベヤ２０等の土砂排出装置を、エレクタ装置３０の中空有効径内を通過させた構成としても、そのスクリューコンベヤ２０で支持したエレクタ装置３０と後胴５との相対位置関係を安定して保つことができる。従って、エレクタ装置３０の中空有効径内を通過させるスクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０の角度変化等に影響されることなく、エレクタ装置３０で安定したセグメント１０１の組み立てが可能となる。
【００８６】
しかも、シールド掘進機１，８０から直接エレクタ装置３０を支持しない構成であるため、トンネル形成後に撤去したエレクタ装置３０をシールド本体３の外径やエレクタ装置３０の中空有効径が異なるシールド掘進機に適用することも可能となり、エレクタ装置３０のリサイクル性を向上させることが可能となる。
【００８７】
その上、上記シールド掘進機１，８０によれば、シールド本体３に支持したエレクタ装置３０の中空有効径内に土砂排出装置を通過させる、というエレクタ装置における概念を排除し、中空有効径内を通過させるスクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０にエレクタ装置３０を取り付けて、スクリューコンベヤ２０とエレクタ装置３０との相対的動きの変化時に起きる干渉問題を無くすことを可能としている。従って、シールド掘進機１，８０の運転時に生じるスクリューコンベヤ（土砂排出装置）２０とエレクタ装置３０との干渉間題という設計の難易性を低下させることができ、設計時間の短縮を図ることが可能となる。
【００８８】
しかも、エレクタ装置３０とスクリューコンベヤ２０が干渉しないように、角度追従装置６０でスクリューコンベヤ２０の角度を調整するので、従来の調整作業の排除によるシールド掘進機１の操作性向上を図ることができる。
【００８９】
このように、上記シールド掘進機１，８０によれば、エレクタ装置３０をスクリューコンベヤ２０で支持するエレクタ支持部３１を設け、このエレクタ支持部３１でエレクタ装置３０を支持することにより、エレクタ装置３０のリサイクル性の向上及び、設計時間の軽減等に寄与することが可能となる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、中折れ型シールド掘進機１，８０を例に説明したが、中折れ機構の無いシールド掘進機であっても、土砂排出装置（スクリューコンベヤ２０）でエレクタ装置３０を定位置に支持する構成として、エレクタ装置３０のリサイクル性を向上させることができ、中折れ型シールド掘進機１，８０に限定されるものではない。
【００９１】
また、上記実施形態では、土砂排出装置としてスクリューコンベヤを例に説明したが、カッタヘッド側からシールド本体中央部の後方へ土砂を排出する装置であれば他の装置であってもよく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９２】
さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係るシールド掘進機は、エレクタ装置と土砂排出装置との干渉問題等を避け、エレクタ装置のリサイクルを図りたい使用条件の場合に利用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１  中折れ型シールド掘進機
２  カッタヘッド
３  シールド本体
４  前胴
５  後胴
６  中折れ部
７  中折れ中心
９  駆動機
１０  リングガーダー
１１  シールドジャッキ
１４  中折れジャッキ
２０  スクリューコンベヤ（土砂排出装置）
２１  前端部
３０  エレクタ装置
３１  エレクタ支持部
３２  ピン
３３  セグメント把持部
３４  エレクタ回転ドラム
３５  伸縮アーム機構
３６  リンク板
３７  中央開口部（中空有効径部分）
４０  中心軸線（後胴）
４１  中心軸線（エレクタ装置）
５０  エレクタ平行機構
５１  ブラケット
５２  平行維持部材（軸方向調整機構）
５３  ロッド
６０  角度追従装置
６１  支持機構
６２  角度調整機構
６３  前端支持部
６５  後部支持部
６６  支持部材
６７  支持ブラケット
６８  支持ピン
６９  前部基端
７０  第一リンク
７１  揺動支点（土砂排出装置連結部）
７２  第二リンク
７３  支持ピン（リンク支持部）
７４  中間リンク
７５  リンク機構
７６  ブラケット
８０  中折れ型シールド掘進機
８１  支持機構
８２  支持部材
８３  支持ブラケット
８４  支持ピン
【図１】
0005671393.tif 000002
【図２】
0005671393.tif 000003
【図３】
0005671393.tif 000004
【図４】
0005671393.tif 000005
【図５】
0005671393.tif 000006
【図６】
0005671393.tif 000007
【図７】
0005671393.tif 000008
【図８】
0005671393.tif 000009
【図９】
0005671393.tif 000010
【図１０】
0005671393.tif 000011
【図１１】
0005671393.tif 000012
【図１２】
0005671393.tif 000013