(57)【要約】【課題】駆動源にジャッキを用いたカッタの偏芯回転駆動装置を、より小口径の地中掘削機に適用できるように改良する。【解決手段】掘削機本体１の前部に配置されたカッタ５を偏芯回転させる駆動装置であって、掘削機本体１内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁２にこれを貫通して軸支された複数の回転軸３と、各回転軸３の切羽側端部に設けられた出力側クランク部材４と、各出力側クランク部材４に枢支されたカッタ５と、上記回転軸３の坑内側端部に設けられた入力側クランク部材６と、各入力側クランク部材６に枢支された連結板７と、一端が該連結板７に他端が上記掘削機本体１に接続された複数の駆動ジャッキ８とを備え、該駆動ジャッキ８は、最収縮または最伸長時の軸心Ｌ２が上記連結板７の偏芯回転中心からの放射線Ｌ１に対してずらされて、配置されたもの。【選択図】　　　図３
2004137743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の前部に配置されたカッタを偏芯回転させる駆動装置であって、掘削機本体内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁にこれを貫通して軸支された複数の回転軸と、各回転軸の切羽側端部に設けられた出力側クランク部材と、各出力側クランク部材に枢支されたカッタと、上記回転軸の坑内側端部に設けられた入力側クランク部材と、各入力側クランク部材に枢支された連結板と、一端が該連結板に他端が上記掘削機本体に接続された複数の駆動ジャッキとを備え、該駆動ジャッキは、最収縮または最伸長時の軸心が上記連結板の偏芯回転中心からの放射線に対してずらされて、配置されたことを特徴とするカッタの偏芯回転駆動装置。
【請求項２】
上記駆動ジャッキは、最収縮または最伸長時に、上記放射線から平行且つ中心方向にずらして配置された請求項１記載のカッタの偏芯回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中掘削機のカッタを偏芯回転させる駆動装置であって、特に、駆動源にジャッキを用いたカッタの偏芯回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削機本体の前部に配置されたカッタ（カッタフレーム）を偏芯回転させるカッタの偏芯回転駆動装置として、特許文献１および特許文献２等に記載されたものが知られており、本出願人は、先に、図１０乃至図１２に示すものを創案した。
【０００３】
図示するように、このカッタの偏芯回転駆動装置は、掘削機本体１内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁２にこれを貫通して軸支された複数の回転軸３と、各回転軸３の切羽側端部に設けられた出力側クランク部材４と、各出力側クランク部材４に枢支されたカッタフレーム５とを備え、各回転軸３を回転させることにより、出力側クランク部材４を介してカッタフレーム５を平行クランク運動により偏芯回転させるものである。
【０００４】
そして、各回転軸３の回転は、これら回転軸３の坑内側端部にそれぞれ設けられた入力側クランク部材６と、各入力側クランク部材６に枢支された連結板７と、その連結板７と掘削機本体１（シールドフレーム）との間に同一平面上に３本介設された駆動ジャッキ８（油圧ジャッキ）とによって、成している。すなわち、各駆動ジャッキ８を適宜伸縮させることにより、連結板７を偏芯回転させ、入力側クランク部材６を介して各回転軸３を回転させている。
【０００５】
図１２において、破線円９（半径９ｒ、図１０参照）は、各回転軸３の軸芯廻りに公転する入力側クランク部材６のクランク円軌跡を示す。また、破線円１０（半径１０ｒ＝９ｒ、図１０参照）は、入力側クランク部材６の公転に伴って平行クランク運動により公転する連結板７の偏芯回転の円軌跡を示す。また、破線円１１は、連結板７を偏芯回転させる各駆動ジャッキ８の伸縮に伴ったジャッキピン１２のクランク円軌跡を示す。これら各破線円９、１０、１１の半径は一致する。
【０００６】
かかるジャッキ駆動タイプのカッタ偏芯回転駆動装置によれば、駆動源に油圧ジャッキ８による伸縮動作を用いているので駆動部がシンプルでメンテナンスが容易であり、駆動部にモータがないため機長を短くでき掘削機の制作費・立坑費を低減でき、駆動部がシンプルなので掘削機の製作・組立・解体期間を短縮でき、ジャッキの制御は伸縮位置の検出により行うため容易である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２８０８７９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０３７８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記カッタの偏芯回転駆動装置においては、図１２に示すように、駆動ジャッキ８が、その最収縮または最伸長状態のとき、上記連結板７の偏芯回転円１０の中心からの放射線Ｌ１上に配置されているため、大きな取付スペースが必要となり、小口径シールド（小口径地中掘削機）への適用が困難となっていた。
【０００９】
すなわち、図１２の配置では、各駆動ジャッキ８の先端部が一点に集中し、且つクランク長さ（破線円１１の直径分の長さ）も取付スペースに加算されるため、各駆動ジャッキ８を図１２に示した位置以上に中心側に移動させることが困難であり、これ以上シールド径（掘削機の口径）を小さくすることが制限されていた。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、駆動源にジャッキを用いたカッタの偏芯回転駆動装置を、より小口径の地中掘削機に適用できるように改良する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、掘削機本体の前部に配置されたカッタを偏芯回転させる駆動装置であって、掘削機本体内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁にこれを貫通して軸支された複数の回転軸と、各回転軸の切羽側端部に設けられた出力側クランク部材と、各出力側クランク部材に枢支されたカッタと、上記回転軸の坑内側端部に設けられた入力側クランク部材と、各入力側クランク部材に枢支された連結板と、一端が該連結板に他端が上記掘削機本体に接続された複数の駆動ジャッキとを備え、該駆動ジャッキは、最収縮または最伸長時の軸心が上記連結板の偏芯回転中心からの放射線に対してずらされて、配置されたものである。
【００１２】
本発明に係るカッタの偏芯回転駆動装置によれば、駆動ジャッキを、最収縮または最伸長時の軸心が上記連結板の偏芯回転中心からの放射線からずれるように、配置したので、各駆動ジャッキの先端部が一点に集中することはなく、しかも駆動ジャッキのクランク長さが取付スペースに加算されないため、小口径の地中掘削機においても駆動ジャッキの取付スペースを確保することができる。よって、ジャッキ駆動式のカッタ偏芯回転駆動装置を、従来よりも小口径の地中掘削機に、装着できる。
【００１３】
また、上記駆動ジャッキは、最収縮または最伸長時に、上記放射線から平行且つ中心方向にずらして配置されることが好ましい。駆動ジャッキを放射線から平行にずらして配置することで、従来の駆動ジャッキを放射線上に配置したタイプと同一のクランク運動を確保できるため、ジャッキ仕様（ストローク、推力）を変更することなく従来と同一のカッタ性能（トルク、偏芯回転速度）を確保できる。また、駆動ジャッキを中心方向にずらして配置しているので、従来のタイプよりも小口径の地中掘削機に装着可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１５】
図１乃至図３は、掘削機本体の前部に配置されたカッタ（カッタフレーム）を偏芯回転させるカッタの偏芯回転駆動装置を備えた地中掘削機（シールド掘進機）を示すものである。
【００１６】
図示するように、掘削機本体１の内部には、切羽側と坑内側とに仕切る隔壁２が設けられている。掘削機本体１は、図例では円形断面のシールドフレーム１ａを有するが、これに限らず異形断面（楕円、四角等）のシールドフレームを有していてもよい。
【００１７】
隔壁２には、これを貫通して複数の回転軸３が、軸支されている。回転軸３は、隔壁２に設けられた軸受箱１３内に、ラジアルベアリング１４とスラストベアリング１５とを介して収容されている。回転軸３は、図例では等間隔で４個に配置されているが、これに限らず２個以上であれば何個でもよい。２個以上なら後述する平行クランク運動が可能となるからである。
【００１８】
各回転軸３の切羽側端部には、出力側クランク部材４がそれぞれ設けられている。出力側クランク部材４は、図例では、回転軸３の切羽側端部に取り付けられた軸からなり、クランク半径４ｒがその軸の軸心と回転軸３の軸心との間の距離となっている。但し、クランク半径４ｒをより大きくしたい場合には、上記軸に更にＬ字型アームを接続し、これらを出力側クランク部材としてもよい。
【００１９】
各出力側クランク部材４の先端部には、図１１に示すものと同様のカッタフレーム５が枢支されている。カッタフレーム５の切羽側面には、切羽を掘削するビット５ａが取り付けられている。カッタフレーム５の形状およびカッタビット５ａの取付位置は、カッタフレーム５が回転軸３の回転に伴って出力側クランク部材４を介した平行クランク運動により偏芯回転されたとき、シールドフレーム１ａの内の全領域をカバーできるように設定されている。
【００２０】
各回転軸３の坑内側端部には、入力側クランク部材６がそれぞれ設けられている。入力側クランク部材６は、図例では、回転軸３の坑内側端部に取り付けられた軸からなり、クランク半径９ｒがその軸の軸心と回転軸３の軸心との間の距離となっている。但し、クランク半径９ｒをより大きくしたい場合には、上記軸に更にＬ字型アームを接続し、これらを入力側クランク部材としてもよい。
【００２１】
各入力側クランク部材６の先端部には、連結板７が枢支されている。連結板７は、図２に示すように、各入力側クランク部材６に枢支された４本のアーム７ａと、これらアーム７ａを放射状に連結する中心円板７ｂとを有する。この構成によれば、各回転軸３が回転すると、平行クランク運動が生じ、各入力側クランク部材６がその軸と回転軸３との間の距離を半径９ｒとしたクランク円軌跡で破線円９で示すように公転し、これに伴い連結板７も同一クランク半径で破線円１０で示すように公転（偏芯回転）する。
【００２２】
このように連結板７を偏芯回転させるために、連結板７とシールドフレーム１ａとの間には、駆動ジャッキ８が同一平面（横断面）上に複数介設されている。詳しくは、連結板７は、図３に示すように、中心円板７ｂに同芯的に取り付けられた中心円柱７ｃを有し、その中心円柱７ｃの側面に設けられたブラケット１６とシールドフレーム１ａの内周面に設けられたリブ１７との間に、伸縮により連結板７を偏芯回転させる上記駆動ジャッキ８が、３本等間隔（１２０度）で同一平面上に介設されている。
【００２３】
この構成によれば、各駆動ジャッキ８を順次伸縮させることにより、連結板７が平行クランク運動して破線円１０で示すクランク円軌跡で偏芯回転（公転）し、このとき各駆動ジャッキ８の先端部のピン１８の軌跡も同一クランク半径で破線円１１で示すように公転する。
【００２４】
各駆動ジャッキ８の伸縮による連結板７の偏芯回転の様子を、図４乃至図９に示す。図４乃至図９では、連結板７のアーム７ａおよび中心板７ｂが作図上省略されている。また、図４乃至図９中、９ｒは、連結板７のクランク回転半径であり、図２および図３の破線円９の半径に該当すると共に図１の半径９ｒに該当する。また、４ｒは、カッタフレーム５のクランク回転半径であり、図１の半径４ｒに該当する。
【００２５】
図４は、図３と同一状態であり、上側の駆動ジャッキ８が最収縮状態となっており、連結板７が最も上側に引き上げられた状態となっている。この状態から各駆動ジャッキ８を適宜伸縮させると、図５乃至図９に示すように、各駆動ジャッキ８の先端部のピン１８が破線円１１に沿って公転し、これに同期して連結板７が平行クランク運動してクランク半径９ｒの破線円１０に沿って公転（偏芯回転）し、回転軸３が回転（自転）される。そして、回転軸３の回転（自転）に伴って、カッタフレーム５が平行クランク運動してクランク半径４ｒで公転（偏芯回転）される。
【００２６】
本実施形態の特徴とするところは、図３に示すように、上記駆動ジャッキ８を、最収縮または最伸長時の軸心Ｌ２が連結板７の偏芯回転円１０の中心からの放射線Ｌ１に対してずらして、配置した点にある。詳しくは、駆動ジャッキ８は、図１２の旧タイプ（駆動ジャッキ８をその最収縮または最伸長状態のとき連結板７の偏芯回転円１０の中心からの放射線Ｌ１上に配置した物）と比べると、その最収縮または最伸長時に、上記放射線Ｌ１から平行且つ中心方向にずらされて配置されている。
【００２７】
このように、駆動ジャッキ８を上記放射線Ｌ１からずらして配置することにより、各駆動ジャッキ８の先端部が一点に集中することはなく、しかも駆動ジャッキ８のクランク長さ（破線円１１の直径）が図１２の旧タイプのように取付スペースに加算されないため、小口径の地中掘削機においても駆動ジャッキ８の取付スペースを確保することができる。よって、図１２の旧タイプよりも小口径のシールドフレーム１ａを有する地中掘削機１に、ジャッキ駆動式のカッタ偏芯回転駆動装置を装備できる。
【００２８】
また、駆動ジャッキ８を放射線から平行にずらして配置することで、図１２の駆動ジャッキ８を放射線Ｌ１上に配置した旧タイプと同一のクランク運動を確保できるため、ジャッキ仕様（ストローク、推力）を一切変更することなく旧タイプと同一のカッタ性能（トルク、偏芯回転速度）を確保できる。また、駆動ジャッキ８を中心方向にずらして配置しているので、駆動ジャッキ８の外周側（シールドフレーム１ａ側）の取付点１９が内径側に移動し、旧タイプよりも小口径のシールドフレーム１ａを有する地中掘削機１に装着可能となることは勿論である。
【００２９】
逆に考えれば、本実施形態のシールドフレーム１ａを図１２の旧タイプと同一径とすれば、駆動ジャッキ８の外周側（シールドフレーム１ａ側）の取付点１９と、そのシールドフレーム１ａの内周面との間にスペースが生じるため、そのスペースに図１に示すシールドジャッキ２０（推進ジャッキ）を前進配置することが可能となる。この場合、掘削機本体１の機長を短縮化できることになる。
【００３０】
なお、図例では、駆動ジャッキ８をその最収縮または最伸長時に上記放射線Ｌ１から平行にずらして配置したものを示したが、必ずしも平行にずらす必要はない。例えば、図３の上側の駆動ジャッキ８を、連結板７に枢支された先端部のピン１８を中心として図中左方に傾け、その状態で基端部のピン１９をシールドフレーム側のリブ１７に枢支してもよい。この場合、他の２本の駆動ジャッキ８も同様に取り付けることが好ましい。３本の駆動ジャッキ８の共通部品化が図れ、トルク変動のバランスが取れるからである。
【００３１】
この構成であっても、図１２の旧タイプよりも小口径化が可能である。何故なら、図３の物と同様に、各駆動ジャッキ８の先端部が一点に集中することはなく、しかも駆動ジャッキ８のクランク長さ（破線円１１の直径）が図１２の旧タイプのように取付スペースに加算されないからである。また、図３の上側の駆動ジャッキ８を、ピン１８を中心として図中右方に傾けても同様である。
【００３２】
また、最収縮または最伸長時に放射線Ｌ１から平行にずらされた駆動ジャッキ８の中心方向へのずらし量は、隣り合う駆動ジャッキ８同士がそれぞれの伸縮に伴って干渉しない範囲とすることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、駆動源にジャッキを用いたカッタの偏芯回転駆動装置を、従来よりも小口径の地中掘削機に適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカッタの偏芯回転駆動装置を備えた地中掘削機（シールド掘進機）の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図５】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図６】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図７】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図８】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図９】各駆動ジャッキの伸縮による連結板の偏芯回転の様子示す説明図である。
【図１０】本出願人が先に創案したカッタの偏芯回転駆動装置を備えた地中掘削機（シールド掘進機）の側断面図である。
【図１１】上記地中掘削機の正面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１　掘削機本体
２　隔壁
３　回転軸
４　出力側クランク部材
５　カッタ（カッタフレーム）
６　入力側クランク部材
７　連結板
８　駆動ジャッキ
Ｌ１　放射線
Ｌ２　駆動ジャッキの最収縮または最伸長時の軸心
【図１】
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【図２】
2004137743.tif 000004
【図３】
2004137743.tif 000005
【図４】
2004137743.tif 000006
【図５】
2004137743.tif 000007
【図６】
2004137743.tif 000008
【図７】
2004137743.tif 000009
【図８】
2004137743.tif 000010
【図９】
2004137743.tif 000011
【図１０】
2004137743.tif 000012
【図１１】
2004137743.tif 000013
【図１２】
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