(57)【要約】【課題】外部から電力の供給を受けることなくエレクター装置に装着されたパワーユニットの油圧ポンプをエレクター装置に装着されたバッテリーや発電機で充電されたバッテリーからの電力供給で駆動するようにしたシールド掘削機のエレクター装置の提供。【解決手段】シールド掘削機のエレクター装置にバッテリーとパワーユニットを装着し、このバッテリーからの電力供給でパワーユニットの油圧ポンプを駆動、または、該エレクター装置にエレクターリングの回転により前記バッテリーを充電する発電機を装着し、このバッテリー及び発電機で充電されたバッテリーからの電力供給でパワーユニットの油圧ポンプを駆動する。【選択図】              図３
2004204442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機のエレクター装置において、エレクター装置にバッテリーと、該バッテリーからの電力供給により駆動して該エレクター装置に設けられたアクチュエーターに圧油を供給するパワーユニットとを装備したことを特徴とするシールド掘削機のエレクター装置。
【請求項２】
前記バッテリーは、エレクター装置を取付けたエレクターリングに付設され、前記エレクターリングの回転により発電する発電機により充電されることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機のエレクター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機によって掘削された内壁面にセグメントを設置するエレクター装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−１０９７９８号公報
都市部における交通問題の解消やインフラの整備のために、従来の地表面からの開削に代わってシールド掘削機を用いたトンネル掘削が行われている。シールド掘削機の前面に設けたカッターヘッドを掘削切羽面に押し付け、このカッターヘッドを駆動させて切羽面を掘削し、シールド掘削機の内部に掘削された土砂を取り込み、この取り込まれた掘削土砂をスクリューコンベアや管路、ベルトコンベア等の排土装置などにより地上に搬出する。その後、シールドジャッキを縮小し、シールドジャッキと既設のセグメントとの間にエレクター装置でセグメントを掴み持ち上げて設置すると共に、シールドジャッキを伸長して再びカッターヘッドを掘削切羽面に押し付けて切羽面を掘削する以上の工程を繰り返しながらトンネルを構築している。
【０００３】
このシールド掘削機に設けられたエレクター装置は、回転しないシールド掘削機本体の軸線に対して左右各２００度程度回転可能に支承されて設けられている。すなわち、エレクター装置を回転可能に支承するため、固定部であるシールド掘削機本体の内側がわに適宜の間隔で先端部にローラを設けた複数のローラ支持部材を取付け、これら複数のローラ支持部材のローラにエレクター装置を取付けたエレクターリングの外周面が回転可能に支持されている。該エレクターリングの外周面にはラックが形成されており、シールド掘削機本体側に設けられた回転駆動装置により回転されるギアと噛合して該エレクターリングは回転し、このエレクターリングが回転されることによりエレクター装置が回転する。
【０００４】
この回転するエレクターリングに取付けられたエレクター装置で新たなセグメントを掘削された内壁面に設置するため、エレクター装置は押付けジャッキ及び把持用アクチュエータによつて伸縮及び把持作動されるが、そのための動力源は、従来公知のシールド掘削機では、固定部であるシールド掘削機本体側に設置された油圧駆動源及び電力源からの圧油及び電力を、油圧ホースガイドや油圧ホースリール及び電力ケーブルガイドや電力ケーブルリール経由で引き回し、長い油圧ホースや長い電力ケーブルにより回転部であるエレクターリングに取付けられたエレクター装置の押付けジャッキ、把持用アクチュエータ及び同油圧ジャッキや把持用アクチュエータを操作する制御装置にそれぞれ供給されている。
【０００５】
そして、エレクターリングの回転によりエレクター装置のセグメント把持部は、新たなセグメントの上方に位置され、シールド掘削機本体側から圧油及び電力の供給を受けて、制御装置によりエレクター装置の押付けジャッキ及び把持用アクチュエータが操作される。押付けジャッキの伸長によりエレクター装置の先端に設けられたセグメント把持部により新たなセグメントが把持された後、押付けジャッキは縮小され、エレクターリングの回転によりエレクター装置も回転し、新たなセグメントを設置すべき掘削された内壁面に位置させ、押付けジャッキの伸長によりセグメントを掘削された内壁面に押し付けると共に、既設のセグメントに固定具によって取付ける。
【０００６】
また、別方式の従来公知のシールド掘削機として、シールド掘削機本体３０のエレクター装置３２自体にバッテリー４０、及び押付け用電動シリンダー３７とセグメント把持用電動シリンダー３６を装備し、このバッテリー４０から電力の供給を受けてエレクター装置３２の押付け用電動シリンダー３７及びセグメント把持用電動シリンダー３６を駆動して、新たなセグメント３８を設置すべき掘削された内壁面に位置させ、押付け用電動シリンダー３７の伸長によりセグメント３８を掘削された内壁面に押し付けると共に、既設のセグメントに固定具によって取付ける。なお、このエレクター装置３２自体の回転駆動はシールド掘削機本体３０に設けられた回転駆動装置４１によって行われる（図４、５の記載参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来公知のシールド掘削機では、上記固定部であるシールド掘削機本体から回転するエレクターリングと共に回転するエレクター装置に圧油及び電力の供給を、長い油圧ホースや電力ケーブルをケーブルガイドやケーブルリール経由で引き回して供給しているので、特に、小口径のシールド掘削機では、掘削するシールド掘削機の前部とセグメントの設置や掘削土砂の搬送等の作業をする後部とを行き来するオペレーターやケーブルの設置されている場所付近で作業をしているオペレーターにとって、回転するエレクター装置の動きに伴って動き回わる長いホースやケーブルは作業の邪魔となっており、トラブル発生の要因にもなっている。
【０００８】
また、この邪魔となっている長い油圧ホースや電力ケーブルを無くしてケーブルの絡み等での作業の中止やトラブルを避けるようにした前記特開平８−１０９７９８号公報に記載のシールド掘削機では、エレクター装置に装備したバッテリーの容量に限りがあり、バッテリーに充電するためにエレクター装置での作業を中止し、このエレクター装置の作業を中止している間に充電作業を行う必要があり、このため、このバッテリーへの充電作業中にはエレクター装置の作業を行うことができず作業の効率面からも好ましいことではない。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した課題によりなされたもので、エレクター装置による作業を頻繁に中止することなくシールド掘削機本体内でのエレクター装置を駆動するための油圧ホースや電力ケーブルの絡みを防止して、作業性の良いシールド掘削機のエレクター装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明は、シールド掘削機のエレクター装置において、エレクター装置にバッテリーと、該バッテリーからの電力供給により駆動して該エレクター装置に設けられたアクチュエーターに圧油を供給するパワーユニットとを装備したことを特徴とするものである。また、上記の目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明は、バッテリーは、エレクター装置を取付けたエレクターリングに付設され、前記エレクターリングの回転により発電する発電機により充電されることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜３によって説明する。図１は、本発明のシールド掘削機の側断面図、図２は、本発明のシールド掘削機の後視図、図３は、本発明のシールド掘削機のエレクター装置近傍の部分縦断面図である。
【００１２】
シールド掘削機１は、カッターヘッド部２を回転駆動する回転駆動源８、切羽面の自立とカッターチャンバー４内に水又は泥水を供給する送水管１０、カッターチャンバー４内の泥水を排出するための排泥管１１、カッターチャンバー４の下方には、取り込まれた掘削土砂を撹拌する撹拌装置１５、掘削された内壁面にセグメント１４を配置するエレクター装置１２、シールド掘削機１を前進させるシールドジャッキ９を備えている。隔壁６に取付けられた回転駆動源８によって回転駆動されるカッター駆動部７が、回転する隔壁６の回転隔壁外周部と係合し、カッター支持部材５を介してカッターヘッド部２を回転駆動する。
【００１３】
シールド掘削機１の胴部３に設けられた複数個の支承ローラー２０によってエレクターリング１３が回転可能に支承されており、シールド掘削機１の隔壁６に設けられた油圧又は電気源による回転駆動装置２１のギヤ２２がエレクターリング１３の外周と噛合することによりエレクターリング１３は回転される。また、エレクターリング１３には発電機１７が付設されており、発電機１７に設けられたローラー１９がシールド掘削機１のリングガータ１６の内周面に当接し、エレクターリング１３の回転により発電機１７のローラー１９が回転して発電する。
【００１４】
エレクターリング１３に設けたエレクターアーム２５には、セグメントを把持する把持装置を設けたエレクター装置１２が設けられると共に、電気的に接続されたバッテリー２３およびパワーユニット２４が載置されており、該バッテリー２３は発電機１７と電気的に接続されている。パワーユニット２４に内蔵されている電動モータは、バッテリー２３からの電力供給によって駆動され油圧ポンプを駆動し、押付けジャッキ１８やセグメント把持用の油圧ジャッキに圧油が供給され、パワーユニット２４とセグメント把持用の油圧ジャッキ装置及び押付けジャッキ１８とは図示されていない油圧ホースによって接続されている。また、図示されていない制御装置は、バッテリー２３からの電力供給を得てエレクターリング１３の回転動作、押付けジャッキ１８の伸縮動作、セグメント把持用の油圧ジャッキの把持動作が行われる。
【００１５】
次に、上記構成を有する本発明のシールド掘削機の動作について説明する。掘削されたの内壁面に覆工された既設のセグメント１４を反力台としてシールドジャッキ９を伸長させて切羽面にカッターヘッド部２を押し付ける。このとき、カッターヘッド部２の回転する隔壁６の回転隔壁外周部が、回転駆動源８で回転駆動されるカッター駆動部７と係合して回転駆動されるので、カッターヘッド部２が回転駆動されて切羽面を掘削し、掘削された土砂は、カッターチャンバー４内に取り込まれる。このカッターチャンバー４内に取り込まれた掘削された土砂は、カッターチャンバー４内で撹拌装置１５で送水管１０より供給された水又は泥水と撹拌されて排泥管１１からシールド掘削機１外に搬送される。
【００１６】
その後、シールドジャッキ９を縮小し、シールドジャッキ９と既設のセグメントとの間にセグメント１４を設置する。そのためには、まず、エレクター装置１２をセグメント１４を掴むため、図示されていない制御装置により胴部３側に設けられた回転駆動装置２１を作動してエレクターリング１３を回転させ、エレクター装置１２のセグメント把持装置をシールド掘削機１内に置かれているセグメント１４の上方に位置させる。
【００１７】
エレクター装置１２がセグメント１４を把持し、持ち上げる際の動力は、エレクターアーム２５に載置されているバッテリー２３から電力が供給されてパワーユニット２４の油圧ポンプが作動し、油圧ポンプからの圧油が押付けジャッキ１８及びセグメント把持用の油圧ジャッキに送られている。そして、前記制御装置により押付けジャッキ１８及びセグメント把持用の油圧ジャッキを操作してセグメントを把持して持ち上げ、エレクターリング１３の回転に伴ってセグメントを設置すべき位置に配置し、押付けジャッキ１８を伸長してセグメントを掘削された内壁面に押し付け、既設のセグメントに固定具によって取付ける。そして、前記制御装置によりセグメント把持用の油圧ジャッキを操作してセグメントを離すと共に押付けジャッキ１８を縮小し、図示されていない制御装置により胴部３側に設けられた回転駆動装置２１を作動してエレクターリング１３を回転させ次のセグメントの設置待機のためエレクター装置１２を回転させる。
【００１８】
このように、押付けジャッキ１８及びセグメント把持用の油圧ジャッキを駆動するための圧油は、パワーユニット２４から供給され、パワーユニット２４を駆動するための電力はバッテリー２３から供給されている。また、エレクターリング１３の回転する際、エレクターリング１３に付設された発電機１７に設けられたローラー１９がリングガータ１６の内周面に当接し、エレクターリング１３の回転により発電機１７のローラー１９が回転して発電し、エレクターアーム２５に載置されているバッテリー２３を充電する。
【００１９】
以上説明したように、エレクターアーム２５に載置され予め充電されているバッテリー２２からパワーユニット２４の油圧ポンプを駆動させるための電力が消費されるが、エレクター装置１２によるセグメント１４設置のために、エレクターリング１３が回転されるに伴ってエレクターリング１３に付設された発電機１７に設けられたローラー１９がリングガータ１６に当接し、エレクターリング１３の回転により発電機１７のローラー１９が回転して発電し、エレクターアーム２５に載置されているバッテリー２３を充電するので、パワーユニット２４の油圧ポンプを駆動するための電力を補うことができる。
【００２０】
なお、バッテリー２３によるパワーユニット２４の油圧ポンプ駆動のための電力消費量は、押付けジャッキ１８の作動は、セグメント１４の持ち上げと内壁面への押し付けだけであるので作動時間は短かく、また、セグメント把持用油圧ジャッキもセグメント１４を一旦把持してしまえばその状態を保持したままで停止させておけば良く作動時間は短かいので、共に電力消費量も少なくて済み、これらの電力消費量はバッテリー２３の初期充電容量と発電機１７の発電量で賄うことが可能である。また、バッテリー２３と発電機１７とを併用することで、バッテリー２３の初期充電容量の電気量だけを使用する従来の場合に比して発電機１７による充電量分作業時間を伸ばすことができ、外部からの充電の回数を減らすことができる。その結果、シールド掘削作業を頻繁に中断することもなく、作業効率を高めることができる。また、エレクター装置１２を取り回すための油圧ホースや電動ケーブルが不要なため、シールド掘削機本体内の空間を広く採れ、作業性も向上する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールド掘削機のエレクター装置によれば、回転するエレクター装置側にエレクター装置のアクチュエーターに圧油を供給するパワーユニットと該パワーユニットを駆動するためのバッテリーとを装備しているので、固定部であるシールド掘削機の胴部側と回転部であるエレクター装置との間に動力供給のためのケーブルの掛け回しが無いので、作業の邪魔にならない、と云う効果を奏する。また、バッテリーと発電機とを併用することで、発電機による充電量分の作業時間を伸ばすことができ、外部からの充電の回数を減らすことができる。その結果、シールド掘削作業を頻繁に中断することもなく、作業効率を高めることができる、と云う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘削機の側断面図、
【図２】本発明のシールド掘削機の後視図、
【図３】本発明のシールド掘削機のエレクター装置近傍の部分縦断面図、
【図４】従来公知のシールド掘削機の後視図、、
【図５】従来公知のシールド掘削機のエレクター装置近傍の部分縦断面図。
【符号の説明】
１  シールド掘削機、  ２  カッターヘッド部、  ３  胴部、
４  カッターチャンバー、  ５  カッター支持部材、  ６  隔壁、
７  カッター駆動部、  ８  回転駆動源、  ９  シールドジャッキ、
１０  送水管、  １１  排泥管、  １２  エレクター装置、
１３  エレクターリング、  １４  セグメント、  １５  撹拌装置、
１６  リングガータ、  １７  発電機、  １８  押付けジャッキ、
１９  ローラー、  ２０  支承ローラー、  ２１  回転駆動装置、
２２  ギヤ、  ２３  バッテリー、  ２４  パワーユニット、
２５  エレクターアーム。
【図１】
2004204442.tif 000003
【図２】
2004204442.tif 000004
【図３】
2004204442.tif 000005
【図４】
2004204442.tif 000006
【図５】
2004204442.tif 000007