(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体と、
前記掘削機本体の内部に配置される駆動部と、
前記駆動部に潤滑剤を供給する第一の潤滑剤供給手段と、
前記駆動部から排出される潤滑剤を前記掘削機本体の外側面に供給する第二の潤滑剤供給手段と
を備えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記第二の潤滑剤供給手段が、前記駆動部から排出される潤滑剤に所定の圧力を付与する圧力付与部と、前記掘削機本体の外側面に臨んで設けられる供給穴部と、前記圧力付与部と前記供給穴部とを接続する配管部とを備えたものである
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前記駆動部と前記圧力付与部との間に、潤滑剤に含まれる異物を除去する異物除去手段を備えた
ことを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項４】
前記供給穴部が、前記掘削機本体に設けられる隔壁の後方かつ近傍に設けられるものである
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のトンネル掘削機。
【請求項５】
前記駆動部と前記圧力付与部との間に、潤滑剤を一時的に貯える潤滑剤貯留手段を備えた
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削機は、円筒形状を成す掘削機本体（スキンプレート）の前方部に円盤形状を成すカッタヘッドがカッタ駆動装置により駆動回転可能に支持されると共に、掘削機本体の後方部に当該掘削機本体を前進させる複数のシールドジャッキと既設トンネルの内壁面（地山の周壁）にセグメントを組み付けるエレクタ装置とが装着されて成る。シールドジャッキを伸長させて既設のセグメントに押し当てることにより、セグメントからの反力を得て掘削機本体を前進させると共に、カッタ駆動装置を駆動させてカッタヘッドを回転させることにより、前方の地山を掘削することができる。
【０００３】
カッタヘッドの後方には、バルクヘッドが備えられており、カッタヘッドとバルクヘッドとの間にチャンバが形成される。カッタヘッドによって掘削された土砂は、チャンバ内に前端部が開口して設けられるスクリューコンベアによって後方へ搬送され、スクリューコンベアの後端部からベルトコンベア等によって排出されるようになっている。
【０００４】
また、カッタヘッドの回転軸部には、ロータリジョイントが備えられており、このロータリジョイントを介してカッタヘッドへの潤滑油の供給やチャンバ内への加泥剤の注入等がなされるようになっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１４１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようなスクリューコンベアやロータリジョイント等の駆動部には、摺接部の摩擦抵抗を低減するためのグリス（潤滑剤）を供給している。このグリスは、ポンプによって駆動部に供給されると共に、前記ポンプの圧力によってそのまま駆動部から排出されるようになっている。そして、駆動部から排出されたグリスは、所定の容器に貯められた後、定期的に作業者によってトンネル掘削機外部へ排出される。
【０００７】
しかし、このようなグリスの排出作業は作業者にとって手間の掛かるものであり、グリスが機内の機器や作業者の作業着に付着した場合には、当該機器や作業着が汚れるだけでなく、作業者の転倒を招く虞がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、使用済みの潤滑剤の排出等における作業者の手間を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第一の発明に係るトンネル掘削機は、掘削機本体と、前記掘削機本体の内部に配置される駆動部と、前記駆動部に潤滑剤を供給する第一の潤滑剤供給手段と、前記駆動部から排出される潤滑剤を前記掘削機本体の外側面に供給する第二の潤滑剤供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第二の発明に係るトンネル掘削機は、第一の発明に係るトンネル掘削機において、前記第二の潤滑剤供給手段が、前記駆動部から排出される潤滑剤に所定の圧力を付与する圧力付与部と、前記掘削機本体の外側面に臨んで設けられる供給穴部と、前記圧力付与部と前記供給穴部とを接続する配管部とを備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第三の発明に係るトンネル掘削機は、第二の発明に係るトンネル掘削機において、前記駆動部と前記圧力付与部との間に、潤滑剤に含まれる異物を除去する異物除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第四の発明に係るトンネル掘削機は、第二または第三の発明に係るトンネル掘削機において、前記供給穴部が、前記掘削機本体に設けられる隔壁の後方かつ近傍に設けられるものであることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第五の発明に係るトンネル掘削機は、第二から第四のいずれか一つの発明に係るトンネル掘削機において、前記駆動部と前記圧力付与部との間に、潤滑剤を一時的に貯える潤滑剤貯留手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第一の発明に係るトンネル掘削機によれば、駆動部から排出される潤滑剤を、第二の潤滑剤供給手段によって掘削機本体の外側面に供給することにより、作業者による使用済みの潤滑剤の排出作業をなくすことができる。よって、使用済みの潤滑剤の排出等における作業者の手間が低減される。
また、潤滑剤を掘削機本体の外側面に供給することにより、掘削機本体の外側面とトンネルの内壁面との間に潤滑剤を介在させる、すなわち、トンネル掘削機の内部で排出される使用済みの潤滑剤を掘削機本体の外側面とトンネルの内壁面との摩擦抵抗を低減する潤滑剤として再利用することにより、トンネル掘削機に必要とされる推力を低減することができる。このように、トンネル掘削機の推力を低減することによって、推進手段の小型化を図ることができると共に、推進手段によるセグメントの損傷等を防止することができる。
また、駆動部から排出される潤滑剤を、第二の潤滑剤供給手段によってトンネル掘削機の外部である掘削機本体の外側面に供給することにより、潤滑剤がトンネル掘削機の内部機器および作業者の作業着等に付着することはない。よって、機器および作業着の汚れ、ならびに、作業者の転倒を防止することができる。
【００１５】
第二の発明に係るトンネル掘削機によれば、駆動部から排出される潤滑剤に、圧力付与部によって所定の圧力を付与することにより、配管部および供給穴部を介して、当該潤滑剤をトンネル掘削機の外部である掘削機本体の外側面に確実に供給することができる。
【００１６】
第三の発明に係るトンネル掘削機によれば、駆動部と圧力付与部との間に設けた異物除去手段によって潤滑剤に含まれる異物を除去することにより、圧力付与部への異物の流入を防ぐことができる。よって、例えば、圧力付与部としてポンプを使用した場合には、異物によるポンプの性能低下および損耗等を低減することができる。
【００１７】
第四の発明に係るトンネル掘削機によれば、供給穴部を隔壁の後方かつ近傍に設けることにより、配管部をチャンバ内ではなく、トンネル掘削機の内部に配設することができるので、当該配管部の配設を容易に行うことができる。
【００１８】
第五の発明に係るトンネル掘削機によれば、駆動部から排出される潤滑剤を潤滑剤貯留手段によって一時的に貯えることにより、駆動部から排出される潤滑剤に対して、圧力付与部によって確実に所定の圧力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係るトンネル掘削機の構造を示す説明図である。
【図２】実施例１に係るトンネル掘削機における潤滑剤の経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るトンネル掘削機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例１に係るトンネル掘削機の構造について、図１および図２を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、トンネル掘削機１は、円筒形状を成すスキンプレート（掘削機本体）１０と、スキンプレート１０の前方部（図１における左方側）に回転自在に装着される円盤形状のカッタヘッド１１と、スキンプレート１０の後方部（図１における右方側）に設けられるシールドジャッキ（推進手段）１２およびエレクタ装置１３とから構成されている。
【００２３】
カッタヘッド１１は、図示しないリングギヤ等のギヤ機構を介して、その後方に設けられるカッタ駆動モータ１４と連結されており、カッタ駆動モータ１４が駆動されると、ギヤ機構を介してカッタヘッド１１が回転駆動されるようになっている。
【００２４】
また、スキンプレート１０には、カッタヘッド１１の後方に位置してバルクヘッド１５が取り付けられ、カッタヘッド１１とバルクヘッド１５との間にチャンバ１６が形成されている。なお、カッタヘッド１１、カッタ駆動モータ１４および図示しないギヤ機構は、バルクヘッド１５を介してスキンプレート１０に支持されている。
【００２５】
スキンプレート１０の内部には、スクリューコンベア１７が配設され、カッタヘッド１１の回転駆動によって掘削された土砂をトンネル１００の後方へ排出可能になっている。すなわち、スクリューコンベア１７の前端部（取り出し口）１８がバルクヘッド１５を貫通してチャンバ１６に開口すると共に、後方部に設けた図示しない排出口がトンネル１００内の長手方向に配設された図示しないベルトコンベア上に位置する。このスクリューコンベア１７は、後上がりに傾斜して配置された円筒管１９の内部に、スクリューコンベア駆動モータ２０およびスクリューコンベア駆動部２１によって回転可能にスクリュー翼２２が装着されて成る。
【００２６】
よって、カッタヘッド１１の回転駆動によって掘削された土砂（掘削土砂）は、チャンバ１６内に取り込まれた後、当該チャンバ１６内に前端部１８が開口して設けられるスクリューコンベア１７によって後方へ搬送されると共に、スクリューコンベア１７の後端部から図示しないベルトコンベア等によって排出されるようになっている。
【００２７】
また、カッタヘッド１１の回転中心軸には、ロータリジョイント（回転式管継手）２３が設けられており、このロータリジョイント２３を介して、カッタヘッド１１における図示しないコピーカッタへの作動油の供給および図示しない加泥注入口への加泥剤の供給等が行われるようになっている。
【００２８】
図１および図２に示すように、トンネル掘削機１の内部には、潤滑剤であるグリスが貯えられるグリス供給タンク（第一の潤滑剤供給手段）２４が設けられている。グリス供給タンク２４は、グリス供給ポンプ（第一の潤滑剤供給手段）２５に接続されており、このグリス供給ポンプ２５は、グリス供給配管（第一の潤滑剤供給手段）２６を介して、トンネル掘削機１における各駆動部（図１および図２においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３）に接続されている。
【００２９】
つまり、グリス供給タンク２４に貯えられたグリスは、グリス供給ポンプ２５の駆動によって、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されるようになっている。このように、グリスがスクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されることによって、各駆動部における摺接部の摩擦抵抗が低減される。
【００３０】
また、各駆動部（図１および図２においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３）には、グリス排出配管（第二の潤滑剤供給手段、配管部）２７が設けられており、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されたグリスがグリス排出配管２７から排出されるようになっている。グリス排出配管２７は、グリス再利用タンク（第二の潤滑剤供給手段、潤滑剤貯留手段）２８に接続されており、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部から排出された使用済みのグリス（各駆動部に供給された後の使用済みの潤滑剤）は、グリス再利用タンク２８に一時的に貯えられるようになっている。
【００３１】
つまり、グリス供給ポンプ２５の駆動によって、グリス供給タンク２４に貯えられたグリスがグリス供給配管２６を介してスクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されると共に、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されたグリスがグリス排出配管２７を介してグリス再利用タンク２８に排出されるようになっている。
【００３２】
グリス再利用タンク２８は、グリスに含まれる異物を除去するためのストレーナ（異物除去手段）２９を介して、グリス再利用ポンプ（第二の潤滑剤供給手段、圧力付与部）３０に接続されており、このグリス再利用ポンプ３０は、グリス再利用配管（第二の潤滑剤供給手段、配管部）３１を介して、スキンプレート１０に設けられたグリス供給穴（第二の潤滑剤供給手段、供給穴部）３２に接続されている。
【００３３】
つまり、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部から排出されたグリスは、グリス再利用タンク２８に一時的に貯えられた後、グリス再利用ポンプ３０の駆動によって、グリス供給穴３２からスキンプレート１０の外側面（外周面）１０ａに供給されるようになっている。
【００３４】
ここで、グリス再利用ポンプ３０によってグリスに付与される所定の圧力は、地山の周壁からの土圧（トンネル掘削機１の外部の圧力）よりも高いものとする。よって、グリス再利用ポンプ３０によってグリスを確実にスキンプレート１０の外側面１０ａに供給することができ、グリス再利用配管３１において地山の周壁の土圧によるグリスの逆流および土砂の浸入の虞はない。なお、グリス再利用配管３１におけるグリスの逆流および土砂の浸入をより確実に防止するために、グリス再利用配管３１またはグリス供給穴３２等にチェック弁等の弁部材を設けても良い。
【００３５】
また、グリス再利用ポンプ３０の上流側、すなわち、各駆動部とグリス再利用ポンプ３０との間（本実施例においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３とグリス再利用ポンプ３０との間であって、グリス再利用タンク２８よりも下流側）に設けられたストレーナ２９によって、グリスに含まれる異物が除去される。よって、ストレーナ２９によってグリス再利用ポンプ３０への異物の流入を防ぐことができ、異物によるグリス再利用ポンプ３０の性能低下および損耗等を低減することができる。
【００３６】
なお、ストレーナ２９は、グリスに含まれる全ての異物を除去するものでなくとも良く、図示しないメッシュ部材（網状部材）によって、グリス再利用ポンプ３０の性能低下および損耗等の虞がある大きさの異物を除去することができるものであれば良い。
【００３７】
グリス供給穴３２は、スキンプレート１０の外側面１０ａに臨んで形成される開口部であり、スキンプレート１０におけるバルクヘッド１５の後方かつ近傍（スキンプレート１０の前方部）に設けられると共に、スキンプレート１０の周方向に複数設けられている。
【００３８】
このように、グリス供給穴３２をスキンプレート１０におけるバルクヘッド１５の後方かつ近傍に設けることにより、グリス再利用配管３１をチャンバ１６内ではなく、トンネル掘削機１の内部（スキンプレート１０の内周側であってバルクヘッド１５の後方側）に配設することができるので、グリス再利用配管３１の配設を容易に行うことができる。
【００３９】
また、グリス供給穴３２をスキンプレート１０の周方向に複数設けることにより、グリスを複数のグリス供給穴３２からスキンプレート１０の外側面１０ａの略全体に供給することができる。このように、グリスがスキンプレート１０の外側面１０ａに供給されることによって、スキンプレート１０の外側面１０ａとトンネル１００の内壁面（地山の周壁）１００ａとの摩擦抵抗が低減され、トンネル掘削機１に必要とされる推力が低減される。
【００４０】
もちろん、本発明における供給穴部は、本実施例のようにスキンプレート１０におけるバルクヘッド１５の後方かつ近傍に設けられるものに限定されず、トンネル掘削機１の内部における潤滑剤を掘削機本体１０の外側面１０ａ（掘削機本体１０とトンネル１００との間）に供給することができるものであれば良い。
【００４１】
供給穴部から掘削機本体の外側面に供給した潤滑剤によって、掘削機本体の外側面とトンネルの内壁面との摩擦抵抗を低減し、トンネル掘削機の推力を低減するためには、供給穴部を掘削機本体の前方部に設けることが好ましい。例えば、供給穴部であるグリス供給穴３２を、スキンプレート１００のカッタヘッド１１近傍（バルクヘッド１５の前方）に設けても良く、また、スキンプレート１００の周方向および軸方向に複数設けるようにしても良い。
【００４２】
本発明の実施例１に係るトンネル掘削機の動作について、図１および図２を参照して説明する。
【００４３】
トンネル掘削機１は、カッタ駆動モータ１４を駆動することによって図示しないギヤ機構を介してカッタヘッド１１を回転すると共に、複数のシールドジャッキ１２を伸長して既設セグメントＳから押し付け反力を得ることによって掘削機本体１０を前進させ、前方の地山を掘削する（図１参照）。
【００４４】
カッタヘッド１１の回転駆動によって掘削された土砂は、図示しない土砂取り込み口からチャンバ１６内に取り込まれ、当該チャンバ１６内に前端部１８が開口して設けられるスクリューコンベア１７によって後方へ搬送されると共に、スクリューコンベア１７の後端部から図示しないベルトコンベア等によって排出される。
【００４５】
次に、シールドジャッキ１２の何れか一つを縮み方向に作動して既設セグメントＳとの間に空所を形成し、エレクタ装置１３によってこの空所に新しいセグメントＳを構築する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成していく。
【００４６】
トンネル掘削機１の掘削等の動作において、グリス供給ポンプ２５を駆動することにより、グリス供給タンク２４に貯えられたグリスをスクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給している（図１および図２参照）。よって、各駆動部（図１および図２においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３）には潤滑剤であるグリスが供給され、各駆動部における摺接部の摩擦抵抗が低減される。
【００４７】
スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部に供給されたグリスは、グリス排出配管２７から排出され、グリス再利用タンク２８に一時的に貯えられる。
【００４８】
続いて、グリス再利用ポンプ３０を駆動することにより、グリス再利用タンク２８に一時的に貯えられたグリスをグリス供給穴３２からスキンプレート１０の外側面１０ａ（トンネル掘削機１の外部）に供給している。よって、スキンプレート１０の外側面１０ａには潤滑剤であるグリスが供給され、スキンプレート１０の外側面１０ａとトンネル１００の内壁面１００ａとの摩擦抵抗が低減される。
【００４９】
このとき、グリス再利用ポンプ３０によってグリスに付与される圧力は、地山の周壁からの土圧（トンネル掘削機１の外部の圧力）よりも高いものであるので、グリス再利用ポンプ３０によってグリスを確実にスキンプレート１０の外側面１０ａに供給することができ、グリス再利用配管３１において地山の周壁の土圧によるグリスの逆流および土砂の浸入の虞はない。
【００５０】
また、グリス再利用ポンプ３０の上流側、すなわち、各駆動部とグリス再利用ポンプ３０との間（本実施例においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３とグリス再利用ポンプ３０との間であって、グリス再利用タンク２８よりも下流側）に、グリス再利用ポンプ３０への異物の流入を防ぐためのストレーナ２９を設けているので、グリス再利用タンク２８に貯えられたグリスは、当該グリスに含まれる異物が除去された後に、グリス再利用ポンプ３０によってスキンプレート１０の外側面１０ａに供給される。よって、異物によるグリス再利用ポンプ３０の性能低下および損耗等を低減することができる。
【００５１】
トンネル掘削機１によれば、トンネル掘削機１の内部にある各駆動部（本実施例においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３）から排出されるグリスを、グリス再利用ポンプ３０によってトンネル掘削機１の外部であるスキンプレート１０の外側面１０ａ（掘削機本体１０とトンネル１００との間）に供給することにより、作業者による使用済みのグリスの排出作業をなくすことができる。
【００５２】
また、各駆動部（本実施例においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３）から排出されるグリスを、グリス再利用ポンプ３０によってスキンプレート１０の外側面１０ａに供給し、スキンプレート１０の外側面１０ａとトンネル１００の内壁面１００ａとの摩擦抵抗を低減する潤滑剤として再利用することにより、トンネル掘削機１に必要とされる推力を低減することができる。このように、トンネル掘削機１の推力を低減することによって、シールドジャッキ１２の小型化を図ることができると共に、シールドジャッキ１２によるセグメントＳの損傷を防止することができる。
【００５３】
本実施例においては、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３とグリス再利用ポンプ３０との間にグリス再利用タンク２８を設け、当該グリス再利用タンク２８に使用済みのグリスを一時的に貯えるようにしている。もちろん、本発明に係るトンネル掘削機は、これに限定されるものではなく、潤滑剤貯留手段としてのグリス再利用タンク２８を設けなくとも良い。
【００５４】
つまり、グリス再利用タンク２８を設けず、スクリューコンベア駆動部２１およびロータリジョイント２３等の各駆動部から排出されるグリスを、グリス再利用ポンプ３０によって直接スキンプレート１０の外側面１０ａに供給するようにしても良い。なお、この場合においても、必要に応じてグリス再利用ポンプ３０の上流側、すなわち、各駆動部とグリス再利用ポンプ３０との間に、ストレーナ２９等の異物除去手段を設けるようにする。
【符号の説明】
【００５５】
１      トンネル掘削機
１０    スキンプレート（掘削機本体）
１０ａ  スキンプレートの外側面
１１    カッタヘッド
１２    シールドジャッキ
１３    エレクタ装置
１４    カッタ駆動モータ
１５    バルクヘッド（隔壁）
１６    チャンバ
１７    スクリューコンベア
１８    スクリューコンベアの前端部
１９    円筒管
２０    スクリューコンベア駆動モータ
２１    スクリューコンベア駆動部（駆動部）
２２    スクリュー翼
２３    ロータリジョイント（駆動部）
２４    グリス供給タンク（第一の潤滑剤供給手段）
２５    グリス供給ポンプ（第一の潤滑剤供給手段）
２６    グリス供給配管（第一の潤滑剤供給手段）
２７    グリス排出配管（第二の潤滑剤供給手段、配管部）
２８    グリス再利用タンク（潤滑剤貯留手段）
２９    ストレーナ（異物除去手段）
３０    グリス再利用ポンプ（第二の潤滑剤供給手段、圧力付与部）
３１    グリス再利用配管（第二の潤滑剤供給手段、配管部）
３２    グリス供給穴（第二の潤滑剤供給手段、供給穴部）
１００    トンネル
１００ａ  トンネルの内壁面
【図１】
0006339028.tif 000002
【図２】
0006339028.tif 000003