(57)【要約】【課題】複数のシールドジャッキの伸縮ロッドを連結したシールド掘進機の推進装置において、連結された各伸縮ロッドの伸長速度、伸長長さに差が生じてもシールドジャッキにこじり力が生じない推進装置を提供する。【解決手段】シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレーム２の内周面に、既設のセグメントに反力を取ってシールド掘進機を前進させるため、周方向に間隔を隔てて配設された複数のシールドジャッキ１と、これらシールドジャッキ１の伸縮ロッド５の端部に首振り可能に装着されたシュー６と、複数のシュー６同士を連結する連結板１３とを有し、連結板１３で連結される複数のシュー６が、連結板１３に固定された一の固定シュー６ａと、連結板１３に摺動可能に当接された滑りシュー６ｂとを備え、滑りシュー６ｂと連結板１３との間に、両者を所定範囲での相対移動を許容して係合する係合機構１４を介設した。【選択図】図４
2008248508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内周面に、既設のセグメントに反力を取って上記シールド掘進機を前進させるため、周方向に間隔を隔てて配設された複数のシールドジャッキと、
これらシールドジャッキの伸縮ロッドの端部に首振り可能に装着されたシューと、
複数のシュー同士を連結する連結板とを有し、
該連結板で連結される複数のシューが、上記連結板に固定された一の固定シューと、上記連結板に摺動可能に当接された滑りシューとを備え、
該滑りシューと上記連結板との間に、両者を所定範囲での相対移動を許容して係合する係合機構を介設したことを特徴とするシールド掘進機の推進装置。
【請求項２】
上記係合機構は、
上記滑りシューの側面に設けられた係合部と、
上記連結板に設けられ、上記係合部を上記伸縮ロッドの径方向及び軸方向に所定隙間を隔てて囲繞するように形成された被係合部とを有する請求項１に記載のシールド掘進機の推進装置。
【請求項３】
上記固定シューの両隣に上記滑りシューが配置された請求項１又は２に記載のシールド掘進機の推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に推進装置として複数備えられるシールドジャッキを複数連結したシールド掘進機の推進装置に係り、特に、大口径のシールド掘進機に好適なシールド掘進機の推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームを有する掘進機本体と、掘進機本体の前部に切羽を切削するために配設されたカッタと、カッタで切削された土砂を掘進機本体の内部に取り込むための排土装置と、セグメントをシールドフレームの内周面に沿ってリング状に組み立てるために掘進機本体の内部に設けられたエレクタと、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取って掘進機本体を前進させるためにシールドフレームの内周面にその周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキとを備えている。かかるシールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させてカッタを切羽に押し付けてそのカッタで切羽を切削し、掘削された土砂を排土装置（スクリューコンベヤ等）によって掘進機本体の内部に取り込み、掘進機本体をシールドジャッキの伸長ストロークに応じて前進（掘進）させ、爾後、シールドジャッキを収縮させて既設のセグメントとシールドジャッキとの間にスペースを形成し、そのスペースにエレクタによってセグメントをリング状に組み立て、トンネルを構築するものである。
【０００３】
ところで、シールドフレームの直径が大きな（例えば１０ｍ以上）所謂大口径シールド掘進機においては、切羽の面積が大きくなるため、切羽圧力（土圧、水圧）に打ち勝って掘進機本体を前進させるのに大きな推力が必要となり、シールドジャッキの数を稼ぐべく、シールドジャッキの間隔を狭くし、シールドジャッキを密に配設する必要がある。しかし、シールドジャッキを密に配設すると、各シールドジャッキの伸縮ロッドの端部に夫々シュー（既設のセグメントを押圧するための部材）を装備させることが、スペース的に不可能となる。すなわち、シューのセグメント押圧部分は、セグメントに対する押圧力を分散するために所定の面積が必要であるところ、そのような面積のセグメント押圧部分を備えたシューを、間隔を狭めて配設された隣接するシールドジャッキの伸縮ロッドに夫々装着しようとすると、隣り合うシュー同士が干渉してしまうのである。
【０００４】
そこで、図１０に示すように、隣接するシールドジャッキ１の伸縮ロッド５に共通のシュー６ｃ（以下共通シュー）を装着し、隣接するシールドジャッキ１の間隔を狭めることと、共通シュー６ｃのセグメント押圧部分６ｄの面積の拡大との両立を図ったシールド掘進機の推進装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１８０４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシールド掘進機の推進装置においては、隣接するシールドジャッキ１の伸縮ロッド５の端部に、球面軸受２０を介してガタなく（可動のための必要最小限の隙間を介して）共通シュー６ｃを装着している。このため、各伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さに差が生じた場合、各シールドジャッキ１の伸縮ロッド５にこじり（こじり力）が発生する。
【０００７】
すなわち、共通シュー６ｃで連結された各伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さが等しければ、共通シュー６ｃは伸縮ロッド５に対して直交する姿勢を保ったまま図中右方に移動し、問題は生じない。しかし、各シールドジャッキ１の伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さに差が生じると、共通シュー６ｃの姿勢が斜めに変化する。すると、共通シュー６ｃの各球面軸受２０の中心同士の間隔は一定であるため、各シールドジャッキ１の伸縮ロッド５の端部（共通シュー６ｃで連結された部分）同士が近付こうとし、他方、各シールドジャッキ１のシリンダ４はシールドフレームに固定されているため、各シールドジャッキ１の伸縮ロッド５にこじり力（伸縮ロッド５の伸縮方向と直交する横力）が発生する。
【０００８】
こじり力が大きいとシールドジャッキ１の破損に繋がり兼ねず、シールドジャッキ１が破損すると修理のためにトンネル掘削工事を中断しなければならず、工期の遅れを招く。これを回避するためには、共通シュー６ｃで連結された各伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さが等しくなるように各シールドジャッキ１を精度良く油圧制御しなければならず、コストアップに繋がる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、複数のシールドジャッキの伸縮ロッドを連結したシールド掘進機の推進装置において、連結された各伸縮ロッドの伸長速度、伸長長さに差が生じてもシールドジャッキにこじり力が生じないシールド掘進機の推進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係るシールド掘進機の推進装置は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内周面に、既設のセグメントに反力を取って上記シールド掘進機を前進させるため、周方向に間隔を隔てて配設された複数のシールドジャッキと、これらシールドジャッキの伸縮ロッドの端部に首振り可能に装着されたシューと、複数のシュー同士を連結する連結板とを有し、該連結板で連結される複数のシューが、上記連結板に固定された一の固定シューと、上記連結板に摺動可能に当接された滑りシューとを備え、該滑りシューと上記連結板との間に、両者を所定範囲での相対移動を許容して係合する係合機構を介設したものである。
【００１１】
上記係合機構は、上記滑りシューの側面に設けられた係合部と、上記連結板に設けられ、上記係合部を上記伸縮ロッドの径方向及び軸方向に所定隙間を隔てて囲繞するように形成された被係合部とを有することが好ましい。
【００１２】
上記固定シューの両隣に上記滑りシューが配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のシールドジャッキの伸縮ロッドを連結したシールド掘進機の推進装置において、連結された各伸縮ロッドの伸長速度、伸長長さに差が生じてもシールドジャッキにこじり力が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るシールド掘進機の推進装置を構成するシールドジャッキをシールドフレームの径方向内方から見た平面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図１のIII−III線矢視図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、シールドジャッキ１は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレーム２の内周面に、周方向に間隔を隔てて複数配設されている。各シールドジャッキ１は、シールドフレーム２の軸方向に沿って配置されており、既設のセグメントに反力を取ってシールド掘進機（シールドフレーム２）を前進させるものである。
【００１７】
シールドジャッキ１は、シールドフレーム２の内周面にブラケット３（リングガーダ）を介してシールドフレーム２の軸方向沿って固定されたシリンダ４と、シリンダ４の後端から軸方向後方に出没する伸縮ロッド５と、伸縮ロッド５の端部（後端部）に首振り可能に装着されたシュー６とを有している。伸縮ロッド５の後端部とシュー６との間には、球面軸受７が介設されている。球面軸受７は、伸縮ロッド５の後端部に設けられた凸球面部８と、シュー６の前面部に凸球面部８の曲率に合わせて凹設された凹球面部９とを有する。
【００１８】
凸球面部８と凹球面部９とは、図１の紙面垂直方向に配置されたピン１０で連結されており、ピン１０を中心としてシュー６が所定範囲で回動可能となっている。図１の真ん中のシールドジャッキ１のシュー６のピン１０は、円筒状のシールドフレーム２の法線方向に沿って配置されており、図１の上下のシールドジャッキ１のシュー６のピン１０は、真ん中のシールドジャッキ１のピン１０と平行に配置されている。なお、伸縮ロッド５の後端部には、シュー６が図４に示すようにピン１０廻りに回動することを許容するため、弾性板１１（ゴム質等）が装着されている。
【００１９】
本実施形態に係るシールド掘進機の推進装置１２は、図１の上中下の三つのシールドジャッキ１のシュー６を連結する連結板１３を有する。連結板１３で連結される三つのシュー６は、連結板１３に固定された中央の固定シュー６ａと、連結板１３に摺動可能に当接された上下の滑りシュー６ｂとに分類できる。これら固定シュー６ａ及び滑りシュー６ｂは、伸縮ロッド５の軸方向に沿った円柱状に形成されており、その軸方向前部の円柱頂面に上記凹球面部９が夫々形成されている。固定シュー６ａの軸方向後部の円柱底面には、連結板１３に溶接やボルト等によって固定される固定部が形成され、他方、滑りシュー６ｂの軸方向後部の円柱底面には、連結板１３と摺接する摺接部が形成されている。
【００２０】
また、本実施形態に係るシールド掘進機の推進装置１２は、滑りシュー６ｂと連結板１３とを係合する係合機構１４を有する。係合機構１４は、滑りシュー６ｂと連結板１３とを、所定範囲での相対移動を許容して係合するものである。係合機構１４は、滑りシュー６ｂの側面に設けられた係合部１５と、連結板１３に設けられた被係合部１６とを有する。係合部１５は、滑りシュー６ｂの側面から径方向外方に張り出して形成されており、被係合部１６は、係合部１５を滑りシュー６ｂ（伸縮ロッド５）の径方向及び軸方向に夫々所定隙間を隔てて囲繞するように形成されている。
【００２１】
詳しくは、係合部１５は、滑りシュー６ｂの側面に取り付けられたブラケットからなり、被係合部１６は、連結板１３に固定され、係合部１５を滑りシュー６ｂの径方向外方から所定隙間Ａを隔てて取り囲むカバー１６ａと、カバー１６ａに設けられ、係合部１５の前端から滑りシュー６ｂの軸方向前方に所定隙間Ｂを隔てて配置されたストッパ１６ｂとからなる。ストッパ１６ｂは、伸縮ロッド５がシリンダ４に没入される際、係合部１５の前端に係合して連結板１３をシリンダ４の側に引き寄せる機能を有する。ストッパ１６ｂと滑りシュー６ｂとの間には、滑りシュー６ｂの径方向に所定隙間Ｃが設けられている。
【００２２】
上記所定隙間Ａ、Ｂ、Ｃは、連結板１３が図１に示すように各シールドジャッキ１の軸方向と直交する姿勢となっているとき（ニュートラル時）の隙間である。また、連結板１３には、中央の固定シュー６ａとその両側の滑りシュー６ｂとの間に位置させて、補強板１７が取り付けられている。
【００２３】
本実施形態の作用を述べる。
【００２４】
シールド掘進機を前進させる際、図１に示す三本のシールドジャッキ１を伸長作動させ、各伸縮ロッド５をシリンダ４から図中右方に突出し、連結板１３の図１における右面で既設のセグメントのトンネル軸方向前端面を押圧する。ここで、三本のシールドジャッキ１の伸長速度、伸長長さが等しい場合、連結板１３が伸縮ロッド５に対して直交する姿勢を保ったまま図１にて右方に移動するため、特に問題は生じず、三本のシールドジャッキ１にこじり力が生じることは勿論ない。
【００２５】
他方、三本のシールドジャッキ１の伸長速度、伸長長さに差が生じた場合、図４に示すように、係合機構１４が滑りシュー６ｂと連結板１３との相対移動を許容するので、すなわち固定シュー６ａ及び滑りシュー６ｂがピン１０廻りに夫々回動し、滑りシュー６ｂが連結板１３に対して滑るので、三本のシールドジャッキ１の伸縮ロッド５にこじり力が生じることなく、連結板１３の適切な傾斜が許容される。この結果、こじり力の発生を回避するために、連結板１３で連結された各伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さが等しくなるように各シールドジャッキ１を精度良く油圧制御する必要はなく、コストダウンに繋がる。
【００２６】
すなわち、本実施形態に係るシールド掘進機の推進装置１２によれば、大口径シールド掘進機において、隣接するシールドジャッキ１の間隔を狭めると共に隣接するシールドジャッキ１の伸縮ロッド５のシュー６を連結板１３で連結し、シールドジャッキ５の間隔を狭めることとシュー６のセグメント押圧部分の面積の拡大との両立を図っても、連結板１３で連結された各伸縮ロッド５の伸長速度、伸長長さが等しくなるように各シールドジャッキ１を精度良く油圧制御する必要はなく、コストダウンに繋がる。
【００２７】
こじり力の発生防止は、係合機構１４の係合部１５と被係合部１６との間に所定隙間Ａ、Ｂ、Ｃを空けるという簡単な構成で達成しているので、低コスト且つ確実に防止できる。すなわち、本実施形態に係るシールド掘進機の推進装置１２は、連結板１３で伸縮ロッド５が連結された各シールドジャッキ１に生じようとするこじり力を、簡単な構造ですなわち低コストで、確実に逃がすことができる。
【００２８】
また、図４に示すように連結板１３を斜めの姿勢として既設のセグメントに押し付けることで、シールド掘進機（シールドフレーム２）にはシールドジャッキ１の反力としてシールドジャッキ１の軸方向に対する斜めの成分が生じるので、シールド掘進機のローリング（シールドフレーム２の軸心廻りの回転）の制御、シールド掘進機の掘進方向の制御をすることが可能となる。
【００２９】
なお、連結板１３は、図１の中央の固定シュー６ａのピン１０廻りに回動すると考えることができるので、中央のシールドジャッキ１にのみストロークセンサを設け、中央のシールドジャッキ１のストロークのみを制御するようにしてもよい。
【００３０】
本発明の変形実施形態を図５〜図８に示す。
【００３１】
この変形実施形態は、シールドジャッキ１の数を前実施形態の三本から四本に変更した点のみが前実施形態と異なり、その他は前実施形態と同様の構成になっている。よって、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図９は、最初の実施形態（三本のシールドジャッキ１を束ねたもの）と変形実施形態（四本のシールドジャッキ１を束ねたもの）とを備えたシールド掘進機の推進装置を示す説明図である。図９に示すように、シールドフレーム２の上方に配置されたシールドジャッキ１は三本が束ねられた最初の実施形態が適用され、下方に配置されたシールドジャッキ１は四本が束ねられた変形実施形態が適用されている。切羽でのシールドフレーム２の直径の上下方向において、下方の方が上方よりもシールドフレーム２の直径分だけ土荷重が大きくなるため、下方の方が上方よりも大きな推力が必要となるからである。よって、下方のシールドジャッキ１の周方向ピッチが上方のそれよりも小さくなっており、ピッチの狭い下方のシールドジャッキ１には四本を束ねた変形実施形態が適用され、ピッチの広い上方のシールドジャッキ１には三本を束ねた最初の実施形態が適用されている。
【００３３】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されることはない。
【００３４】
例えば、図１に示す上側又は下側のシールドジャッキ１を省略し、残る二つのシールドジャッキ１のシュー６ａ、６ｂ同士を二ジャッキ分の長さの連結板１３で図１に示すものと同様に連結してもよい。また、図５にて、四本ではなく五本以上のシールドジャッキ１のシュー６同士を連結板１３で図５に示すものと同様に連結してもよい。シールドジャッキ１の数が奇数の場合、固定シュー６ａは、中央に配置されることが好ましい。連結板１３は、中央の固定シュー６ａのピン１０廻りに回動すると考えることができ、中央のシールドジャッキ１にのみストロークセンサを設ければよいからである。但し、固定シュー６ａの位置は、中央に限られずどの位置でも構わない。これは、図１の三本のシールドジャッキ１を束ねるタイプ、図５の四本のシールドジャッキ１を束ねるタイプでも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の推進装置を示す説明図であり、その推進装置を構成するシールドジャッキをシールドフレームの径方向内方から見た平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線矢視図である。
【図４】図１に示す推進装置の作動図である。
【図５】本発明の変形実施形態に係るシールド掘進機の推進装置を示す説明図であり、その推進装置を構成するシールドジャッキをシールドフレームの径方向内方から見た平面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図５のVII−VII線矢視図である。
【図８】図５に示す推進装置の作動図である。
【図９】図１の実施形態に係るシールド掘進機の推進装置と図５の変形実施形態に係るシールド掘進機の推進装置とを備えたシールド掘進機の背面図である。
【図１０】従来例に係るシールド掘進機の推進装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  シールドジャッキ
２  シールドフレーム
５  伸縮ロッド
６  シュー
６ａ  固定シュー
６ｂ  滑りシュー
１２  シールド掘進機の推進装置
１３  連結板
１４  係合機構
１５  係合部
１６  被係合部
【図１】
2008248508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008248508.tif 000009
【図８】
2008248508.tif 000010
【図９】
2008248508.tif 000011
【図１０】
2008248508.tif 000012