(57)【要約】【課題】シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大でき、かつ、機長を従来よりも短縮できる中折れ式のミニシールド掘進機を提供する。【解決手段】ミニシールド掘進機において、前胴１ａと前部中胴１ｂとの間及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間を、上下の連結ピン８により下方の連結ピン８を支点にして上下方向に揺動可能にブラケット２０，２０’を介して連結し、前胴１ａと前部中胴１ｂ同士を揺動させる第１の中折れジャッキ３及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃ同士を揺動させる第２の中折れジャッキ３をそれぞれ上方向寄りにシールド本体１内の左右に１本ずつ対称的に配置するとともに、従来より少ない３本の推進ジャッキ４を、第１、第２の中折れジャッキ３の双方とシールド本体１の軸方向において端部同士をオーバーラップさせてシールド本体１の周方向に等間隔に配置し、かつ、シールド本体１の中央部を避けて配置した。【選択図】        図１
2004218198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の胴を設けて構成されこれらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結したシールド本体と、これらの胴の隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体を中折れさせる中折れジャッキとを備え、シールド本体をシールドジャッキで推進しながら地山をカッタヘッドで掘削して掘進するシールド掘進機において、複数の胴のうちの隣接する少なくとも一対の胴の間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結し、これら一対の胴同士を揺動させる中折れジャッキを前記支点と反対方向寄りにシールド本体内の左右に一つずつ対称的に配置するようにしたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前胴と前部中胴と後部中胴と後胴とを設けて構成されこれらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結したシールド本体と、これらの胴の隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体を中折れさせる中折れジャッキと、前部中胴の前部と後部中胴側とに連結されて前部中胴を後部中胴に対して前方に移動させてカッタヘッドに推力を付与する推進ジャッキとを備え、シールド本体をシールドジャッキで推進しながら地山をカッタヘッドで掘削して掘進して、三分割セグメントを組み立てるシールド掘進機において、前胴と前部中胴との間及び前部中胴と後部中胴との間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結し、前胴と前部中胴同士を揺動させる第１の中折れジャッキ及び前部中胴と後部中胴同士を揺動させる第２の中折れジャッキをそれぞれ前記支点と反対方向寄りにシールド本体内の左右に一つずつ対称的に配置するとともに、三つの推進ジャッキを、第１の中折れジャッキ及び第２の中折れジャッキの少なくとも一方とシールド本体の軸方向において一部オーバーラップさせて配置し、かつ、シールド本体の中央部を避けて配置するようにしたことを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、複数の胴を上下の連結ピンで互に水平方向に揺動可能に連結してシールド本体を構成し、このシールド本体を中折れジャッキで中折れ可能にしたシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘進方向を大きく変えて曲進してカーブするトンネル等を掘削することが可能なシールド掘進機として、シールド掘進機の胴体をなすシールド本体を前胴及び後胴を含む複数個の胴に分割して、これらの各胴の隣接する端部同士を揺動可能に連結することにより、シールド本体を中折れさせることができるようにした中折れ式のシールド掘進機が従来から一般に知られている。この中折れ式のシールド掘進機においては、隣接する胴を揺動可能に連結するための連結機構が必要となるが、この連結機構を大別すると、中折れピン付き方式及び中折れピンなし方式と呼ばれている二つの方式に分けることができる。この出願の発明は、前者の中折れピン付き方式の連結機構を採用した中折れ式シールド掘進機を改良しようとするものである。
【０００３】
この中折れピン付き方式の連結機構は、複数個の胴の隣接する端部同士を揺動可能に連結する場合、隣接する胴の上下を、センターピンと称する連結ピンにより軸着して、両者をシールド本体の直径方向垂直線を中心に水平方向に互に揺動できるようにするものである。その場合、隣接する胴を上下方向にも若干の角度揺動できるようにするため、遊びをもたせて軸着している。こうした連結機構を採用した中折れ式シールド掘進機では、複数個の胴の隣接するもの同士を互いに揺動させるように駆動するための中折れジャッキを、シールド本体が中折れする各中折れ部ごとに左右対称に多数設置している。
【０００４】
また、前記の中折れピン付き方式の連結機構と関連して、隣接する胴のうちの後方側の胴の前端部外面には、上下の連結ピンの軸線とシールド本体の軸線との交点を中心とするシールド本体と略同径の球面をなす摺動面を形成している。こうした球面形状の摺動面を後方側の胴に形成することにより、前方側の胴をどのような角度で揺動させても、前方側の胴の後端部内面は、後方側の胴の前端部外面に対して常に等しい隙間を保持して摺動しながら揺動することができる。前方側の胴の後端部内面には、その揺動時に後方側の胴の前端部外面との間を密封状態に保持するように中折れシールを設けている。
【０００５】
シールド掘進機では、通常、シールド本体をシールドジャッキで推進しながら地山をカッタヘッドで掘削して単位長さ掘進した後、セグメントを組み立てて覆工するが、その際、三分割セグメントを組み立てるようにした、ミニシールド掘進機と称するシールド掘進機がある。この三分割セグメントは、周方向に３分割したセグメントピースによりセグメントを組み立てるものであり、セグメントの周方向の分割数が通常のセグメントよりも少なく、その分、セグメントピースが通常のセグメントピースよりも大きい点に特徴がある。
【０００６】
通常のシールド掘進機では、これを駆動、操縦するのに必要なパワーユニットや動力盤や制御盤等、種々の機器を分担して搭載した複数台の後続台車を地下坑内に配備し、シールド掘進機の掘進に伴って移動させるようにしているが、ミニシールド掘進機では、三分割セグメントのセグメントピースが通常のセグメントよりも大きいため、後続台車を配備すると、セグメントピースをシールド本体後方のセグメント組立現場近くまで搬送することが困難になる。そのため、ミニシールド掘進機では、後続台車の使用を廃止して、後続台車に搭載するパワーユニットや動力盤や制御盤をなす機器等、種々の機器をシールド本体内に設置するようにしており、勢い、機長が長くなる。
【０００７】
こうしたことから、ミニシールド掘進機では、シールド本体を多数の胴に分割して中折れできるように構成している。このミニシールド掘進機は、通常、前胴と前部中胴と後部中胴と後胴とを設けて、これらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結してシールド本体を構成し、このシールド本体を各胴の間で中折れさせる中折れジャッキを設けている。また、掘進に要する推力が機長の増加に伴って増加するのを緩和するため、推進ジャッキを特別に設けている。この推進ジャッキは、前部中胴側と後部中胴側とに連結されて、その伸縮により前部中胴を後部中胴に対して相対的に前後方向に移動させることができ、伸ばすことによりカッタヘッドに推力を付与する。
【０００８】
その場合、パワーユニット、動力盤、制御盤等に関する大型の機器を設置する上で不可欠の利用価値の最も高いシールド本体中央部の空間を中折れジャッキが占有しないようにするため、中折れジャッキをシールド本体上方の左右及び下方の左右に１本ずつ配置して、各中折れ部ごとに計４本の中折れジャッキをシールド本体の中央部を避けて配置するようにしていた。また、推進ジャッキは、利用価値の最も高いシールド本体中央部の空間を占有しないようにするため、最前方の各中折れジャッキとその後方の各中折れジャッキとの間にそれぞれ配置して合計４本ほど設置して、各推進ジャッキを、これに隣接する前後の中折れジャッキと一直線をなすように直列に配置していた。以上の技術内容の全てが明示された公知文献は見当らないが、シールド本体を多数の胴に分割して構成したミニシールド掘進機の例としては、特許文献１に記載のシールド掘削機を挙げることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１ー４０９９７号公報（第３頁、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールド掘進機は、通常のシールド掘進機でもスクリューコンベアやエレクタを始めとする配線配管類等様々な機器や部材を手狭なシールド本体の内部空間に設置しなければならない。加えて、その手狭な内部空間に種々の作業を行うための作業空間も確保しなければならない。特に、中折れ式のシールド掘進機では、シールド本体の内部空間に多数の中折れジャッキが設置されて、ただでさえ手狭なシールド本体の内部空間空間を一層狭めることとなるため、大型機器の設置や機内での作業等のために実際に利用することができるシールド本体内の空間すなわち有用空間を少しでも拡大することが要求されている。
【００１１】
一方、三分割セグメントを組み立てるミニシールド掘進機では、このようにシールド本体内の有用空間を拡大することことが要求されることに加え、前述したように、各推進ジャッキを、これに隣接する前後の中折れジャッキと一直線をなすように直列に配置していて、ただでさえ長くしなければならない機長が一層長くなるため、機長を少しでも短縮することが要求される。このように機長が長くなると、中折れ時等の掘進に要するシールドジャッキの推力が増加してセグメントの変形、位置ずれやその端部の破損をもたらしたり、掘進方向を精度よく制御することができなくなったりする等、種々の問題が生じる。
【００１２】
この出願の発明は、以上のような要求に応えるために創作されたものであり、その第１の技術課題は、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができる中折れ可能なシールド掘進機を提供することにある。また、この出願の発明の第２の技術課題は、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができ、かつ、機長を従来よりも短縮することができる三分割セグメントを組み立てる中折れ可能なシールド掘進機（中折れ式のミニシールド掘進機）を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明の第１の技術課題は、
１）複数の胴を設けて構成されこれらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結したシールド本体と、これらの胴の隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体を中折れさせる中折れジャッキとを備え、シールド本体をシールドジャッキで推進しながら地山をカッタヘッドで掘削して掘進するシールド掘進機において、
複数の胴のうちの隣接する少なくとも一対の胴の間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結し、これら一対の胴同士を揺動させる中折れジャッキを前記支点と反対方向寄りにシールド本体内の左右に一つずつ対称的に配置するようにしたこと、
により達成される。
【００１４】
従来の中折れ式のシールド掘進機では、一つの中折れ部に多数の中折れジャッキを設置していたが、この第１番目の発明に係るシールド掘進機では、前記１）に示すように、一つの中折れ部に対し、シールド本体の左右に一つずつ対称的に計二つの中折れジャッキしか設置しないようにしていて、中折れジャッキを従来よりも大幅に減少させることができる。本発明のシールド掘進機では、このように二つの中折れジャッキしか設置していないにもかかわらず、シールド本体を当該中折れ部において上下方向及び左右方向の何れの方向にも中折れさせることができ、従来の中折れ式のシールド掘進機と同様の機能を果たすことができる。
【００１５】
すなわち、本発明のシールド掘進機では、隣接する一対の胴の間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結したことに加え、中折れジャッキをその支点と反対方向寄りにシールド本体の左右に一つずつ対称的に配置するようにしたので、二つの中折れジャッキを同一のストロークで伸縮することにより、一方の連結ピンを支点にしてシールド本体を上下方向にスムーズに中折れさせることができる。また、二つの中折れジャッキをストローク差をつけて伸縮することにより、シールド本体を、上下の連結ピンを中心にして水平方向に中折れさせることができる。
【００１６】
このように、本発明のシールド掘進機では、シールド本体を上下左右方向に中折れさせる従来の中折れ式のシールド掘進機と同様の動作を必要最小限の中折れジャッキにより達成することができて、中折れジャッキの設置数を大幅に減少させることができるため、シールド本体内の空間は、その分増加する。そして、二つの中折れジャッキは、何れも、一対の胴の揺動支点と反対方向寄りのシールド本体内に配置するようにしていて、シールド本体の中央部を避けて配置するようにしているため、最も利用価値の高いシールド本体中央部の空間を中折れジャッキが占有することはない。したがって、本発明のシールド掘進機によれば、大型機器の設置や機内での作業等のために実際に利用することが可能なシールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができる。
【００１７】
この出願の発明の第２の技術課題は、
２）前胴と前部中胴と後部中胴と後胴とを設けて構成されこれらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結したシールド本体と、これらの胴の隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体を中折れさせる中折れジャッキと、前部中胴の前部と後部中胴側とに連結されて前部中胴を後部中胴に対して前方に移動させてカッタヘッドに推力を付与する推進ジャッキとを備え、シールド本体をシールドジャッキで推進しながら地山をカッタヘッドで掘削して掘進して、三分割セグメントを組み立てるシールド掘進機において、
前胴と前部中胴との間及び前部中胴と後部中胴との間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結し、前胴と前部中胴同士を揺動させる第１の中折れジャッキ及び前部中胴と後部中胴同士を揺動させる第２の中折れジャッキをそれぞれ前記支点と反対方向寄りにシールド本体内の左右に一つずつ対称的に配置するとともに、三つの推進ジャッキを、第１の中折れジャッキ及び第２の中折れジャッキの少なくとも一方とシールド本体の軸方向において一部オーバーラップさせて配置し、かつ、シールド本体の中央部を避けて配置するようにしたこと、
により達成される。
【００１８】
この第２番目の発明に係る三分割セグメントを組み立てるシールド掘進機も、前記２）に示すように、前胴と前部中胴の間及び前部中胴と後部中胴の間の部位でそれぞれ第１番目の発明と同様の中折れ機構を採用しているので、シールド本体をこれらの部位で上下左右方向に中折れさせる動作を必要最小限の二つの中折れジャッキにより達成することができ、中折れジャッキがシールド本体内で占有する空間を大幅に減少させることができる。そして、これら二つの中折れジャッキは、何れも、シールド本体の中央部を避けて配置されるため、最も利用価値の高いシールド本体の中央部空間を中折れジャッキが占有することはない。
【００１９】
一方、この種のシールド掘進機に設置される推進ジャッキは、従来よりも少ない三つしか設置せず、何れも、シールド本体の中央部を避けて配置するようにしているので、最も利用価値の高いシールド本体の中央部空間を占有することはない。そして、このように三つの推進ジャッキを設置すれば、これらの推進ジャッキをストローク差をつけて伸縮することにより、カッタヘッドに推力を付与する方向を、シールド本体の中折れ時におけるシールド掘進機の曲進方向に合わせて上下左右の何れの方向にも修正することができ、必要最小限の推進ジャッキでその機能を果たすことができる。このように、中折れジャッキ及び推進ジャッキの双方を従来よりも少ない必要最小限の数しか設置しなくても、それぞれの機能を果たせるように工夫するとともに、何れのジャッキも、シールド本体の中央部を避けて配置するようにしているので、本発明のシールド掘進機では、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができる。
【００２０】
また、三つの推進ジャッキは、前胴と前部中胴同士を揺動させる第１の中折れジャッキ及び前部中胴と後部中胴同士を揺動させる第２の中折れジャッキの少なくとも一方とシールド本体の軸方向において一部オーバーラップさせて配置するようにしたので、機長を従来よりも短縮することができる。以上のように、本発明によれば、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができ、しかも、機長を従来よりも短縮することができる三分割セグメントを組み立てる中折れ可能なシールド掘進機が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この出願の第２番目の発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図４に基づいて説明することにより、この出願の各発明の実施の形態を明らかにする。図１は、この出願の第２番目の発明に係る具体化例のシールド掘進機の垂直縦断面図、図２は、図１の線Ａの断面図、図３は、図１の線Ｂの断面図、図４は、図２の矢印Ｃ方向の矢視図である。これらの図に図示するシールド掘進機は、三分割セグメントを組み立てる中折れ可能なミニシールド掘進機であり、通常のシールド掘進機に付設する後続台車を設けないで、この後続台車に搭載されるパワーユニット、動力盤、制御盤等の種々の機器をシールド本体内に一括して設置している。
【００２２】
これらの図において、１は前胴１ａと前部中胴１ｂと後部中胴１ｃと後胴１ｄとを設けて中折れ可能に構成されたシールド掘進機の胴体をなすシールド本体、１ｅはシールド本体１の内部空間を機外から遮断するシールド本体１の隔壁、２はシールド本体１の前方に隔壁１ｅを介して回転可能に設置され切羽を掘削するカッタヘッド、２ａはこのカッタヘッド２を回転駆動するカッタ駆動装置、１０はカッタヘッド２と隔壁１ｅとの間に形成され掘削土砂を取り込んで充満させることにより切羽を土圧で支持するチャンバ、１１はシールド本体１の周方向に複数個設置され既設のセグメントＳで反力を取りながらシールド本体１を推進するシールドジャッキ、Ｓは地下坑の周壁に沿ってリング状に組み立てられた既設のセグメントである。
【００２３】
シールド掘進機は、シールドジャッキ１１でシールド本体１を推進しながらカッタヘッド２で切羽を掘削して地下坑を形成する。その際、チャンバ１０内の掘削土砂により土圧をたて切羽の崩落を防止する。チャンバ１０内には、内部に取り込んだ掘削土砂を塑性流動化するための添加剤が注入され、チャンバ１０内の掘削土砂と撹拌混合される。切羽は、こうして生成された塑性流動状の掘削土砂の土圧により支持されて、崩落が防止される。セグメントＳは、分割数が通常のセグメントより少ない３分割のセグメントピースで組み立てられた前述の三分割セグメントであり、セグメントピースが通常のものよりも大きい。
【００２４】
３は胴１ａ、１ｂ，１ｃ，１ｄの隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体１を３個所で中折れさせる中折れジャッキ、４は前部中胴１ｂの前部と後部中胴１ｃ側とに連結されて前部中胴１ｂを後部中胴１ｃに対して前方に移動させてカッタヘッド２に推力を付与する推進ジャッキ、５は前胴１ａの後端部内面側に取り付けられ前胴１ａの揺動時にその後端部内面と前部中胴１ｂの前端部外面の間を密封状態に保持する中折れシール、６は前胴１ａの後端部内面側に設けられ中折れシール５を取り付けるための溝を有するシールケース、７は前部中胴１ｂの前端部外面に形成され前胴１ａの揺動時に前胴１ａ側の中折れシール５が摺動するシール摺動面、８はシールド本体１を中折れさせるときの中折れ中心となる連結ピン、９は隔壁１ｅに水平方向に揺動可能に取り付けられチャンバ１０内の掘削土砂をシールド本体１内に移送するスクリューコンベアである。
【００２５】
前胴１ａと前部中胴１ｂ、前部中胴１ｂと後部中胴１ｃ及び後部中胴１ｃと後胴１ｄは、それぞれ、シールド本体１の径方向垂直線を中心にして水平方向に揺動できるように、上部及び下部を連結ピン８で軸着している。中折れジャッキ３は、それぞれ、前胴１ａと前部中胴１ｂとの間、前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間及び後部中胴１ｃと後胴１ｄとの間を軸着して連結するように３個所に設けている。胴１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの連結ピン８による連結構造及び中折れジャッキ３の配置は、発明の特長となる点であるので、後に詳述する。
【００２６】
中折れシール５は、前部中胴１ｂと後部中胴１ｃにも、前胴１ａと同様、シールケース６により後端部内面に取り付けられている。前部中胴１ｂの前端部外面のシール摺動面７は、前胴１ａの揺動時に前胴１ａの後端部の中折れシール５が常に密に摺動しながら揺動できるようにするため、中折れ中心線（上下の連結ピン８の軸心同士を結ぶ線）とシールド本体の軸線との交点を中心とするシールド本体と略同径の球面をなすように形成されている。こうしたシール摺動面７は、後部中胴１ｃと後胴１ｄの各前端部外面にも形成されている。
【００２７】
推進ジャッキ４は、前端部が前部中胴１ｂの前端寄りに取り付けられ、後端部が後部中胴１ｃの前端部側に、前部中胴１ｂの推進時に後部中胴１ｃ側で反力を取れるように、後に詳述する仕組みにより連結されている。この推進ジャッキ４は、カッタヘッド２による切羽の掘削時に伸ばすことにより、前部中胴１ｂを介して前胴１ａを小距離前進させてカッタヘッド２に推力を付与する働きをする。また、このように推進ジャッキ４を伸ばした状態からこれを縮めながらシールドジャッキ１１を伸ばすと、後部中胴１ｃ及び後胴１ｄを前進させることができ、こうした尺取り運動を行うことによりシールド本体１全体を前進させることができる。この推進ジャッキ４の配置は、発明の特長となる点であるので、後に詳述する。
【００２８】
この中折れ式のミニシールド掘進機は、前述したように、パワーユニット、動力盤、制御盤等に関する、後続台車に搭載する全ての機器をシールド本体１内に設置していて、機長がきわめて長くなるため、このように推進ジャッキ４を設けてシールド本体１を尺取り運動により推進できるようにして、掘進に要する推力を軽減するようにしている。また、シールド本体１に通常より多くの中折れ部を設けて急曲線の施工を行いやすくしている。
【００２９】
図１には、後続台車に搭載される機器のうちパワーユニットをなすオイルタンク１２やモータ１３だけが図示されている。オイルタンク１２は、カッタ駆動装置２ａ、シールドジャッキ１１、中折れジャッキ３、スクリューコンベア９等のシールド掘進機のアクチュエータの作動油を貯溜するタンクであり、内部に、油圧の発生源となる油圧ポンプを設置し、前端に、この油圧ポンプを駆動するための前記モータ１３を付設している。シールド本体１の内部には、図示されたもののほか、実際には、動力盤をなすモータ類やジャッキ類を起動、停止させるための電源スイッチや漏電遮断器等の電源系統の機器や制御盤に関する機器等、様々な機器が設置されている。なお、図示はしていないが、セグメントＳを組み立てるためのエレクタは、台車に載せられてシールド本体１の後方に配置され、シールド本体１に随伴して移動できるように設置されている。
【００３０】
ここに示すミニシールド掘進機の最大の特長は、第１に、前胴１ａと前部中胴１ｂとの間及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間を、それぞれ上下の連結ピン８により下方の連結ピン８を支点にして上下方向に揺動可能に連結し、前胴１ａと前部中胴１ｂ同士を揺動させる中折れジャッキ３及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃ同士を揺動させる中折れジャッキ３を、それぞれ前記支点と反対方向寄りにシールド本体１内の左右に一つずつ対称的に配置するようにした点にある。第２に、三つの推進ジャッキ４を、これらの中折れジャッキ３とシールド本体１の軸方向において一部オーバーラップさせて配置し、かつ、シールド本体Ｉの中央部を避けて配置するようにした点にある。なお、この出願の発明にとって不可欠の要件ではないが、後部中胴１ｃと後胴１ｄの間の中折れ部を中折れさせるための中折れ機構についても、第１の特長点の構造と同様の構造を採用している。
【００３１】
そこで、まず、このミニシールド掘進機に関する第１の特長点の技術内容を具体的に説明する。
【００３２】
前胴１ａと前部中胴１ｂとの間及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間をそれぞれ上下の連結ピン８で連結するため、ここに示す例では、これらの間の下方に胴連結用のブラケット２０を、上方に胴連結用のブラケット２０’をそれぞれ設けて連結ピン８で連結している。その場合、前胴１ａと前部中胴１ｂ同士及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃ同士をそれぞれ下方の連結ピン８を支点にして上下方向に揺動させることができるように胴連結用のブラケット２０，２０’を構成している。両ブラケット２０，２０’の構造は、前胴１ａと前部中胴１ｂとの間を連結するためのものと、前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間を連結するためのものとに実質上差はないので、前胴１ａと前部中胴１ｂとの間を連結するためのブラケット２０，２０’を中心にして、その構造を以下に説明する。
【００３３】
下方の胴連結用のブラケット２０は、後方に突出するように前胴１ａの後端部下方に取り付けられ、連結ピン８を挿通するピン挿通用の丸孔を有する連結ピン挿通部材２１と、この連結ピン挿通部材２１を前部中胴１ｂの前端部内周面との間で挟持するように前部中胴１ｂの前端部下方に取り付けられた挟持部材２２とを設けて構成されている。連結ピン挿通部材２１は、前胴１ａの後端部内周面と径方向に間隔を置いて後方に突出させて前部中胴１ｂの前端部内周面に対向させるようにするため、前胴１ａの後端部下方に固着した支持部材２３に取り付けて底上げしている。
【００３４】
挟持部材２２は、連結ピン挿通部材２１を挿入するための間隙を前部中胴１ｂの前端部内周面との間に形成するため、前部中胴１ｂの前端部下方に固着した支持部材２４に取り付けている。連結ピン挿通部材２１は、こうして挟持部材２２と前部中胴１ｂの前端部内周面との間に形成された間隙に挿入した後、連結ピン８を連結ピン挿通部材２１のピン挿通用の丸孔に挿通して連結ピン８の上下両端部を挟持部材２２及び前部中胴１ｂの前端部にそれぞれ取り付けることにより、連結ピン８を中心に水平方向に揺動できるように軸着する。
【００３５】
上方の胴連結用のブラケット２０’は、後方に突出するように前胴１ａの後端部上方に取り付けられ、連結ピン８を挿通するピン挿通用の長孔を有する連結ピン挿通部材２１’と、この連結ピン挿通部材２１’を前部中胴１ｂの前端部内周面との間で挟持するように前部中胴１ｂの前端部上方に取り付けられた挟持部材２２とで構成されている。したがって、上方の胴連結用のブラケット２０’が前記下方の胴連結用のブラケット２０に対して実質上構造が異なる点は、連結ピン挿通部材２１’のピン挿通用の孔が長孔である点だけであり、その他の点では、下方のブラケット２０の構造と実質上差異がない。
【００３６】
下方のブラケット２０において連結ピン挿通部材２１のピン挿通用の孔を丸孔にしたのに対し、上方のブラケット２０’において連結ピン挿通部材２１’のピン挿通用の孔を長孔にしたのは、前胴１ａを、下方の連結ピン８を支点にして上下方向に揺動できるようにするためである。前胴１ａがこうした揺動動作を行う場合、前胴１ａの下方部分は、上方部分よりも相対的に小さい振幅で上下方向に揺動するため、連結ピン挿通部材２１のピン挿通用の丸孔は、若干の遊びをもたせて連結ピン８を挿通できる程度の丸孔とする。また、前胴１ａの上方部分は、下方部分よりも相対的に大きい振幅で上下方向に揺動するため、連結ピン挿通部材２１’のピン挿通用の長孔は、こうした前胴１ａの上方部分の振幅の大きい揺動を可能にするような前胴１ａの軸方向に長い長孔とする。なお、この長孔の幅は、当然のことながら連結ピン８の径とほぼ同じ寸法にする。以上、前胴１ａと前部中胴１ｂの間を連結する連結機構について説明したが、前部中胴１ｂと後部中胴１ｃとの間の連結も、下方及び上方のブラケット２０，２０’と連結ピン８による同様の連結機構により連結している。
【００３７】
こうした連結機構と共に前記の第１の特長点をなす中折れジャッキ３の配置について説明する。前胴１ａと前部中胴１ｂの間及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃの間をそれぞれ中折れジャッキ３で連結する場合、従来のミニシールド掘進機では、シールド本体１の上方左側（第１象限）、上方右側（第２象限）、下方左側（第３象限）及び下方右側（第４象限）に、中折れジャッキ３をそれぞれ１本ずつ左右対称に配置して、各中折れ部ごとに計４本の中折れジャッキ３を配置していたが、このミニシールド掘進機では、シールド本体１の上方左側及び上方右側に、中折れジャッキ３をそれぞれ１本ずつ配置して、各中折れ部ごとに計２本の中折れジャッキしか配置しないようにしている。すなわち、各中折れ部とも、２本の中折れジャッキ３をシールド本体１の中央部に対して上方寄りに、シールド本体１内の左右に対称的に配置するようにしている。その場合、中折れジャッキ３は、中立位置において伸縮の何れも行えるように取り付ける。また、中折れジャッキ３は、従来の４本から２本へと設置本数を減らすので、その分、１本当たりの容量を増加させることとする。ここに示す例では、後部中胴１ｃと後胴１ｄの間の中折れ機構も以上と同様の構造を採用している。
【００３８】
次に、このミニシールド掘進機の第２の特長点である推進ジャッキ４の配置やこれに関連する技術内容を具体的に説明する。
【００３９】
前述したように、推進ジャッキ４は、前部中胴１ｂを後部中胴１ｃに対して前後方向に移動させ得るように前部中胴１ｂ側と後部中胴１ｃ側とに連結しているが、まず、その仕組みについて説明する。図１に示すように、前部中胴１ｂは、前胴１ａの後端部と連結している胴体の長い前部中胴本体１ｂ１  と、この前部中胴本体１ｂ１  内に前後方向に摺動可能に嵌入して後部中胴１ｃの前端部と連結している胴体の短い前部中胴摺動部１ｂ２  とに分割して構成されている。推進ジャッキ４は、前端部を、前部中胴本体１ｂ１  に取り付けられたブラケットに軸着することにより、中胴１ｂの前部に連結し、後端部を、前部中胴摺動部１ｂ２  に取り付けられたブラケットに軸着することにより、前部中胴摺動部１ｂ２  を介して後部中胴１ｃに推進ジャッキ４の駆動力を伝達し得るように連結している。
【００４０】
したがって、推進ジャッキ４を伸ばすと、後部中胴１ｃ側で反力を取りながら前部中胴本体１ｂ１  を後部中胴１ｃに対し前方に移動させてカッタヘッド２に推力を付与することができる。こうした状態において推進ジャッキ４を縮めながらシールドジャッキ１１を伸ばすと、後部中胴１ｃ及び後胴１ｄを前部中胴摺動部１ｂ２  と共に前進させることができる。このようにシールド本体１の一部だけを前進させた後に他の一部を前進させてシールド本体１全体を二段階で前進させることができるため、機長が長く特に曲進時に過大な推力を要するミニシールド掘進機において、シールドジャッキ１１の容量を低減することができる。
【００４１】
従来、こうした推進ジャッキ４は、前端部を、最前方の１番目の中折れジャッキ３の直後の前部中胴１ｂの前部に取り付け、後端部を、その後方の２番目の中折れジャッキ３の前端部に連結して１番目の中折れジャッキ３と２番目の中折れジャッキ３との間に配置し、これら隣接する前後の中折れジャッキ３と一直線をなすように直列に配置していた。したがって、従来は、推進ジャッキ４を１番目や２番目の中折れジャッキ３と同様に４本設置することとなるが、このミニシールド掘進機では、３本の推進ジャッキ４を前記のような態様で設置している。
【００４２】
その場合、これらの推進ジャッキ４を、図１に示すように１番目及び２番目の中折れジャッキ３に対して従来のようには一直線に並べないで、シールド本体１の軸方向において端部同士をオーバーラップさせて配置し、これにより、１番目の中折れジャッキ３の前端から２番目の中折れジャッキ３の後端までの距離を短縮してシールド本体１の長さを短縮するようにしている。また、３本の推進ジャッキ４の１本をシールド本体１の頂部に配置するとともに残りの２本をその頂部に対し１２０°の間隔を置いて配置して下方左側（第３象限）及び下方右側（第４象限）に配置することにより、３本の推進ジャッキ４を、シールド本体１の中央部を避けて配置するようにし、これにより、これらの推進ジャッキ４が利用価値の最も高いシールド本体１の中央部の空間を占有しないようにしている。推進ジャッキ４は、従来の４本から３本へと設置本数を減らしているので、中折れジャッキ３と同様、１本当たりの容量を増加させる。
【００４３】
以上のような構造を備えたミニシールド掘進機の作用効果を説明する。
【００４４】
このミニシールド掘進機では、一つの中折れ部に対して、シールド本体１の上方に左右対称に２本の中折れジャッキ３しか配置しないようにしていて、中折れジャッキ３の設置本数を従来よりも大幅に減少させることができる。しかも、こうした中折れジャッキ３の配置やすでに述べた胴の連結機構を採用したことにより、２本の中折れジャッキ３しか設置していないにもかかわらず、シールド本体１を、次のような操作により各中折れ部で上下方向及び左右方向の何れの方向にも中折れさせることができて、従来の中折れ式のミニシールド掘進機と同様の機能を果たすことができる。
【００４５】
すなわち、このミニシールド掘進機では、隣接する一対の胴の間を、上下の連結ピン８により下方の連結ピン８を支点にして上下方向に揺動可能に連結したことに加え、中折れジャッキ３を、シールド本体１の中央部に対して前記支点と反対方向寄りの位置である上方位置に左右に１本ずつ対称的に配置するようにしたので、任意の中折れ部において左右２本の中折れジャッキ３を同一のストロークで適当量伸縮することにより、下方の連結ピン８を支点にしてシールド本体１を上下方向に所望の角度でスムーズに中折れさせることができる。また、２本の中折れジャッキ３を適宜のストローク差をつけて伸縮することにより、シールド本体１を、上下の連結ピン８を中心にして水平方向に所望の角度で中折れさせることができる。
【００４６】
このように、このミニシールド掘進機では、シールド本体１を上下左右方向に中折れさせる従来の中折れ式のミニシールド掘進機と同様の動作を必要最小限の中折れジャッキ３で達成することができて、中折れジャッキ３の設置本数を大幅に減少させることができるため、シールド本体１内の空間は、その分増加する。そして、２本の中折れジャッキ３は、何れも、下方の連結ピン８による揺動支点と反対方向寄りのシールド本体１の上方位置に配置するようにしていて、シールド本体１の中央部を避けて配置するようにしているため、最も利用価値の高いシールド本体１の中央部の空間を中折れジャッキ３が占有することはない。
【００４７】
したがって、このミニシールド掘進機によれば、大型機器の設置や機内での作業等のために実際に利用することができるシールド本体１内の有用空間を従来よりも拡大することができる。また、中折れジャッキ３をシールド本体１内の左右に一つずつ必要最小限の二つしか配置しなくてもよく、中折れジャッキ３の数を従来のシールド掘進機と比べて格段に減らすことができる。そのため、中折れジャッキ３の圧油の給排路となる中折れジャッキ用の油圧ホースの敷設数を減少させることができるとともに、中折れジャッキ制御用のコントロールバルブの数も減らすことができて、コントロールバルブ等を組み込んだ油圧機器を小型化することもできる。その結果、シールド掘進機の製作費を低減することができるとともに、発進のための現場でのシールド掘進機の組立作業や油圧ホースの接続作業等の現場作業の作業負担を軽減することができる。
【００４８】
一方、ミニシールド掘進機に設置される推進ジャッキ４は、設置本数を従来の４本から３本に減らすことができ、その分、シールド本体１内の空間を増加することができることに加え、３本の推進ジャッキ４をシールド本体１の頂部と下方の左右とに配置して、その何れも、シールド本体１の中央部を避けて配置するようにしたので、最も利用価値の高いシールド本体１の中央部空間を占有することはない。そして、このように３本の推進ジャッキ４を設置すれば、これらの推進ジャッキ４を適宜のストローク差をつけて伸縮することにより、カッタヘッド２に推力を付与する方向を、シールド本体１の中折れ時におけるミニシールド掘進機の曲進方向に合わせて上下左右の何れの方向にも所望の角度修正することができて、必要最小限の推進ジャッキ４でその機能を果たすことができる。
【００４９】
このように、このミニシールド掘進機では、中折れジャッキ３及び推進ジャッキ４の双方を従来より少ない必要最小限の本数しか設置しなくても、それぞれの機能を果たせるように工夫するとともに、これら何れのジャッキ３，４も、シールド本体１の中央部を避けて配置するようにしているので、シールド本体１内の有用空間を従来よりも拡大することができる。また、３本の推進ジャッキ４は、前胴１ａと前部中胴１ｂ同士を揺動させる第１の中折れジャッキ３及び前部中胴１ｂと後部中胴１ｃ同士を揺動させる第２の中折れジャッキ３とシールド本体１の軸方向において端部をオーバーラップさせて配置するようにしたので、機長を従来よりも短縮することができる。
【００５０】
以上のように、このミニシールド掘進機によれば、シールド本体１内の有用空間を従来よりも拡大することができ、しかも、機長を従来よりも短縮することができる。このミニシールド掘進機は、このように機長を従来よりも短縮することができるので、特に、中折れ掘進時にシールドジャッキ１１が負担する著大な推力を軽減することができ、これに伴って、シールドジャッキ１１の著大な推進反力によりもたらされるセグメントＳの変形、位置ずれやその端部の破損を防ぐことができるとともに、急曲線による掘進を容易に行うことができ、カーブする地下坑を施工する際の施工精度を向上させることができる。さらに、こうした機長の短縮により、発進立坑や到達立坑の断面積を縮小することができて両立坑の建設費を節減することができるとともに、小さな発進立坑及び到達立坑でミニシールド掘進機を分割発進及び分割回収するときでも、シールド本体１の分割数を少なくすることができて、シールド掘進機の発進及び回収に伴う付帯経費を節減することができる。
【００５１】
また、このミニシールド掘進機では、前記のように中折れジャッキ３の数を減らすことができることに加え、推進ジャッキ４の数も減らすことができるので、中折れジャッキ用の油圧ホースの敷設数だけでなく推進ジャッキ用の油圧ホースの敷設数も減少させることができ、さらには、中折れジャッキ制御用のコントロールバルブのほか推進ジャッキ制御用のコントロールバルブの数も減らすことができて油圧機器を一層小型化することができる。その結果、前記のシールド掘進機の製作費の低減や現場作業の作業負担の軽減が助長される。
【００５２】
ここに示す例では、隣接する一対の胴の間を、下方の連結８ピンを支点にして上下方向に揺動可能に上下の連結ピン８で連結するとともに、中折れジャッキ３をその支点と反対方向寄りの上方に左右に１本ずつ対称的に配置するようにしているが、隣接する一対の胴の間を、上方の連結８ピンを支点にして上下方向に揺動可能に上下の連結ピン８で連結するとともに、中折れジャッキ３をその支点と反対方向寄りの下方に左右に１本ずつ対称的に配置するようにしても、前者の構造と同様の作用効果を奏することができる。
【００５３】
ここに示す例では、３本の推進ジャッキ４の１本をシールド本体１の頂部に設置し、残余の２本をその頂部に対し１２０°の間隔で下方の左右に配置するようにしているが、要は、３本の推進ジャッキ４を、シールド本体１の中央部を避けて配置するようにすれば、シールド本体１内の有用空間を従来よりも拡大することができる。また、３本の推進ジャッキ４を最前方の１番目の中折れジャッキ３及びその後方の２番目の中折れジャッキ３の双方に対してシールド本体１の軸方向において端部同士をオーバーラップさせて配置しているが、１番目の中折れジャッキ３及び２番目の中折れジャッキ３の少なくとも一方とシールド本体１の軸方向において一部オーバーラップさせて推進ジャッキ４を配置すれば、機長を従来よりも短縮することができる。
【００５４】
以上、三分割セグメントを組み立てるミニシールド掘進機の例について述べたが、このミニシールド掘進機で採用している中折れ機構は、「複数の胴を設けて構成されこれらの胴の隣接する端部同士を上下の連結ピンで水平方向に揺動可能に連結したシールド本体と、これらの胴の隣接するもの同士を互いに揺動させてシールド本体を中折れさせる中折れジャッキとを備えた」中折れピン付き方式の胴の連結機構を有するシールド掘進機に採用しても、ミニシールド掘進機で採用した場合と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
すなわち、こうした中折れピン付き方式のシールド掘進機において、「複数の胴のうちの隣接する少なくとも一対の胴の間を、上下の連結ピンによりその一方の連結ピンを支点にして上下方向に揺動可能に連結し、これら一対の胴同士を揺動させる中折れジャッキを前記支点と反対方向寄りにシールド本体内の左右に一つずつ対称的に配置する」ようにすれば、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができるとともに中折れジャッキや中折れジャッキ制御用のコントロールバルブの数を従来の通常のシールド掘進機よりも減らすことができ、これに伴って、前述した効果と同様の種々の優れた効果を発揮することができる。シールド掘進機の中には、ミニシールド掘進機と同様、後続台車に搭載する種々の機器をシールド本体内に収容するコンパクトシールドと称するシールド掘進機があるが、前記の中折れ機構を特にこうしたシールド掘進機に採用すれば、実用上顕著な効果を発揮することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この出願の第１番目の発明は、「課題を解決するための手段」の項において示した１）の手段を採用しているので、本発明によれば、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができる中折れ可能なシールド掘進機が得られる。また、このシールド掘進機は、中折れジャッキをシールド本体内の左右に一つずつ必要最小限の二つしか配置しなくてもよく、中折れジャッキの数を従来の通常のシールド掘進機と比べて格段に減らすことができるので、中折れジャッキ用の油圧ホースの敷設数を減少させるとともに、中折れジャッキ制御用のコントロールバルブの数も減らすことができて、こうしたコントロールバルブ等を組み込んだ油圧機器を小型化することもできる。その結果、シールド掘進機の製作費を低減することができるとともに、発進のための現場でのシールド掘進機の組立作業や油圧ホースの接続作業等の現場作業に要する作業負担を軽減することができる。
【００５７】
この出願の第２番目の発明は、「課題を解決するための手段」の項において示した２）の手段を採用しているので、本発明によれば、シールド本体内の有用空間を従来よりも拡大することができるだけではなく、機長を従来よりも短縮することができる三分割セグメントを組み立てる中折れ可能なシールド掘進機が得られる。このシールド掘進機は、このように機長を従来よりも短縮することができるので、特に、中折れ掘進時にシールドジャッキが負担する著大な推力を軽減することができ、これに伴って、シールドジャッキの著大な推進反力によりもたらされるセグメントの変形、位置ずれやその端部の破損を防ぐことができるとともに、急曲線による掘進を容易に行うことができ、カーブする地下坑を施工する際の施工精度を向上させることができる。
【００５８】
さらに、こうした機長の短縮により、発進立坑や到達立坑の断面積を縮小することができて両立坑の建設費を節減することができるとともに、小さな発進立坑及び到達立坑でシールド掘進機を分割発進及び分割回収するときでも、シールド本体の分割数を少なくすることができて、シールド掘進機の発進及び回収に伴う付帯経費を節減することができる。また、中折れジャッキの数を第１番目の発明と同様に減らすことができることに加え、従来四つ設置していた推進ジャッキを三つに減らすことができるので、中折れジャッキ用の油圧ホースの敷設数だけでなく推進ジャッキ用の油圧ホースの敷設数も減少させることができ、さらには、中折れジャッキ制御用のコントロールバルブのほか推進ジャッキ制御用のコントロールバルブの数も減らすことができて、これらのコントロールバルブ等を組み込んだ油圧機器を小型化することができる。その結果、三分割セグメントを組み立てるシールド掘進機の製作費を従来よりも低減することができるとともに、発進のための現場でのシールド掘進機の組立作業や油圧ホースの接続作業等の現場作業の作業負担を従来よりも格段に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の第２番目の発明に係る具体化例のシールド掘進機の垂直縦断面図である。
【図２】図１の線Ａの断面図である。
【図３】図１の線Ｂの断面図である。
【図４】図２の矢印Ｃ方向の矢視図である。
【符号の説明】
１    シールド本体
１ａ  前胴
１ｂ  前部中胴
１ｂ１    前部中胴本体
１ｂ２    前部中胴摺動部
１ｃ  後部中胴
１ｄ  後胴
２    カッタヘッド
３    中折れジャッキ
４    推進ジャッキ
５    中折れシール
６    シールケース
７    摺動面
８    連結ピン
９    スクリューコンベア
１１  シールドジャッキ
１２    オイルタンク
２０，２０’  胴連結用のブラケット
２１，２１’  連結ピン挿通部材
２２    挟持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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