(57)【要約】【課題】  超大口径シールド掘進機のカッタに十分なトルクを与えることのできるシールド掘進機のカッタ回転装置を提供する。【解決手段】  カッタ２の旋回環５にリングギア１５を設け、そのリングギア１５に駆動装置９に連結されたピニオンギア１７を噛合させてカッタ２を回転駆動するシールド掘進機１のカッタ回転装置３において、旋回環５に内側リングギア１５及び外側リングギア１６を形成し、その内側リングギア１５及び外側リングギア１６にそれぞれピニオンギア１７、１８を介して駆動モータ９、１０を連結したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタの旋回環にリングギアを設け、そのリングギアに駆動装置に連結されたピニオンギアを噛合させてカッタを回転駆動するシールド掘進機のカッタ回転装置において、上記旋回環に内側リングギア及び外側リングギアを形成し、その内側リングギア及び外側リングギアにそれぞれピニオンギアを介して駆動モータを連結したことを特徴とするシールド掘進機のカッタ回転装置。
【請求項２】
カッタの裏面にビーム部材を介して旋回環を設け、その旋回環をシールドフレームの内周に設けた隔壁に軸受を介して旋回自在に設け、その隔壁の外周部にシールドジャッキを取り付けた請求項１記載のシールド掘進機のカッタ回転装置。
【請求項３】
カッタの裏面にビーム部材を介して旋回環を設け、その旋回環をシールドフレームの内周に設けた所定幅の隔壁に軸受を介して旋回自在に設け、その隔壁の外周部にシールドジャッキの一部を収容させて取り付けた請求項１記載のシールド掘進機のカッタ回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のカッタを駆動するカッタ回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大口径のシールド掘進機は、カッタの径に見合った大きな駆動トルクを必要とする。このため、カッタを支持する構造においても種々の工夫がなされている。例えば、図５に示すように、隔壁３０にシールドフレーム３１の２／３程度の径に形成された旋回環３２をラジアル・スラスト軸受３３を介して回転自在に設け、旋回環３２に前方へ延びる中間ビーム３４を介してカッタ３５を設けた中間ビーム支持方式（特許文献１参照）や、中間ビーム支持方式よりも大径の旋回環３２を用い、シールドフレーム３１の近傍でカッタ３５を支持する外周ビーム（図示せず）を有する外周ビーム支持方式等がある。これらのビーム支持方式によれば、旋回環３２の内周又は外周にリングギアを設け、リングギアに沿って多数の駆動モータ３６を設けることができるため、容易に大きなトルクを得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】実開平７−８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シールド掘進機３７の口径が大きくなると、口径に見合ったトルクを得るために旋回環３２も大きくしなくてはならず、旋回環３２を比較的小径に形成できる中間ビーム支持方式にあってもラジアル・スラスト軸受３３を搬送車両で搬送するために分割し、現地で組み立てなくてはならない場合があるという課題があった。特にラジアル・スラスト軸受３３の分割数が多くなると、現地での組立作業に時間がかかる。
【０００５】
また、世界最大級の大口径シールド掘進機として直径約１４ｍのものが知られているが、これを越える大きさの超大口径シールド掘進機は、駆動モータ３６が不足し、必要なトルクを得られないという課題があった。これは、必要なトルクが口径の３乗に比例して大きくなるのに対し、旋回環３２に沿って設置できる駆動モータ３６の数は口径に比例して多くなるためである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、超大口径シールド掘進機のカッタに十分なトルクを与えることのできるシールド掘進機のカッタ回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、カッタの旋回環にリングギアを設け、そのリングギアに駆動装置に連結されたピニオンギアを噛合させてカッタを回転駆動するシールド掘進機のカッタ回転装置において、上記旋回環に内側リングギア及び外側リングギアを形成し、その内側リングギア及び外側リングギアにそれぞれピニオンギアを介して駆動モータを連結したものである。
【０００８】
カッタの裏面にビーム部材を介して旋回環を設け、その旋回環をシールドフレームの内周に設けた隔壁に軸受を介して旋回自在に設け、その隔壁の外周部にシールドジャッキを取り付けるとよい。
【０００９】
また、カッタの裏面にビーム部材を介して旋回環を設け、その旋回環をシールドフレームの内周に設けた所定幅の隔壁に軸受を介して旋回自在に設け、その隔壁の外周部にシールドジャッキの一部を収容させて取り付けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超大口径シールド掘進機のカッタに十分なトルクを与えることができる。また、同トルクを発生させた場合、駆動部をコンパクトにすることが可能となるため、従来方式よりも、ラジアル・スラスト軸受の分割数を少なくする、又は分割を不要とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す大口径シールド掘進機の側面断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。図３は図１の要部拡大図である。
【００１２】
図１及び図３に示すように、大口径シールド掘進機１のカッタ回転装置３は、カッタ２の旋回環５にリングギア１５、１６を設け、そのリングギア１５、１６に駆動モータ９、１０に連結されたピニオンギア１７、１８を噛合させてカッタ２を回転駆動するように構成されている。
【００１３】
カッタ２は、地山を掘削するカッタビット２ａを表面に有し、裏面にビーム部材４を介して旋回環５を設けられている。
【００１４】
旋回環５は、シールドフレーム６の内周に設けられた隔壁７にラジアル・スラスト軸受８を介して旋回自在に設けられており、後述する駆動モータ９、１０から駆動力を受けてカッタ２に駆動力を伝達するようになっている。具体的には、旋回環５は、隔壁７に設けられたシール１１に摺接されるシールリング部１２と、シールリング部１２に後方へ延びて設けられラジアル・スラスト軸受８に支持される軸部１３とからなる。シールリング部１２は、旋回環５の前部を構成しており、ビーム部材４に一体に設けられている。軸部１３は、シールリング部１２と略同径の環状に形成されており、内周の後端近傍にラジアル・スラスト軸受８に係合される係合部１４を有する。
【００１５】
図１、図２及び図３に示すように、軸部１３は、内周と外周とに内側リングギア１５と外側リングギア１６を形成されている。内側リングギア１５は、係合部１４の前方に隣接して配置されており、径方向内側に突出して形成されている。外側リングギア１６は、軸部１３の後端近傍に形成されている。そして、内側リングギア１５と外側リングギア１６には、それぞれピニオンギア１７、１８を介して駆動モータ９、１０が連結されている。
【００１６】
内側リングギア１５に連結される駆動モータ９は、内側リングギア１５に沿って複数配置されており、それぞれの駆動軸（図示せず）に設けられたピニオンギア１７を内側リングギア１５に噛合させている。
【００１７】
外側リングギア１６に連結される駆動モータ１０は、外側リングギア１６に沿って複数配置されており、それぞれの駆動軸（図示せず）に設けられたピニオンギア１８を外側リングギア１６に噛合させている。
【００１８】
駆動モータ９、１０は、それぞれ電動モータからなる。ギヤのモジュールとピニオン外径を同一にした場合、内側リングギア１５に連結される駆動モータ９の出力軸と外側リングギア１６に連結される駆動モータ１０の出力軸には、それぞれ異なる回転速度が要求されるため、これら駆動モータ９、１０のいずれか一方、或いはその両方は、インバータを用いて回転速度差をつけられるようになっている。
【００１９】
旋回環５は、ラジアル・スラスト軸受８のサイズに合わせてラジアル・スラスト軸受８より一回り大きい程度の口径に形成されている。ただし、旋回環５は機体とのバランスを考慮して、その直径を少なくとも機体の１／３程度以上に設定されている。
【００２０】
そして、外側リングギア１６に連結される駆動モータ１０とシールドフレーム６との間に形成される空間には、推力を発生するシールドジャッキ１９が複数配置されており、機長を短縮するように構成されている。シールドジャッキ１９は、それぞれ隔壁７の外周部に一端（前端）を設けられており、他端（後端）でセグメント（図示せず）を押すことで隔壁７に推進力を伝えるようになっている。
【００２１】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２２】
大口径シールド掘進機１を現場へ搬送する場合、シールドフレーム６等大きな部材は予め分割しておき、現地にて組み立てる。このとき、ラジアル・スラスト軸受８についても予め搬送可能な大きさに分割されているが、従来より小さく形成することで分割数を極力少なくしているため、短時間で組み立てることができる。
【００２３】
大口径シールド掘進機１を現地で組み立てたら、発進立坑等から発進させる。このとき、ラジアル・スラスト軸受８は計画されたサイズに形成されている。旋回環５には内側リングギア１５と外側リングギア１６が形成されており、それぞれのリングギア１５、１６に駆動モータ９、１０が連結されるようになっているため、リングギア１５、１６に連結する駆動モータ９、１０の数が不足することはなく、旋回環５に十分なトルクを与えることができる。
【００２４】
トンネルの構築が終わったら、大口径シールド掘進機１を分解して回収する。このとき、ラジアル・スラスト軸受８は従来方式のものより小径に形成されているため、少ない分割で搬送車等に積み込むことができ、再利用も容易にできる。
【００２５】
このように、旋回環５に内側リングギア１５と外側リングギア１６を形成し、その内側リングギア１５と外側リングギア１６にそれぞれピニオンギア１７、１８を介して駆動モータ９、１０を連結したため、旋回環５を小径に形成しても旋回環５に十分な数の駆動モータ９、１０を連結することができ、ラジアル・スラスト軸受８を少ない分割で現地まで搬送することができる。そして、大口径シールド掘進機１の直径が８ｍ程度以内である場合、ラジアル・スラスト軸受８を分割することなく現地まで搬送することができる。また、旋回環５に十分な数の駆動モータ９、１０を連結できることから、シールド掘進機１を直径１４ｍを越える超大口径としても、その超大口径カッタ２に十分なトルクを与えることができる。
【００２６】
また、カッタ２の裏面にビーム部材４を介して旋回環５を設け、旋回環５をシールドフレーム６の内周に設けた隔壁７にラジアル・スラスト軸受８を介して旋回自在に設け、隔壁７の外周部にシールドジャッキ１９を取り付けるため、隔壁７の外周部近傍に形成される空間を有効に利用して機長を短くすることができる。
【００２７】
他の実施の形態について述べる。
【００２８】
図４は、他の実施の形態を示す大口径シールド掘進機の要部側面断面図であり、シールドジャッキ１９の取付構造を変更したものである。同様の構成については説明を省略し、変更した点を説明する。
【００２９】
シールドフレーム６の内周に設けられた隔壁２６は、軸方向に所定幅を有して形成されている。具体的には、隔壁２６は、前端に配置されてカッタ室２０を区画する前壁２１と、前壁２１の後方に所定間隔を隔てて前壁２１と並行に配置された後壁２２とからなる。後壁２２の外周部には、シールドジャッキ１９を挿通させるための穴２３が形成されており、シールドジャッキ１９を隔壁２６内に挿入できるようになっている。隔壁２６内には、シールドジャッキ１９の前端を受けるための受フランジ２４が設けられると共に、受フランジ２４を支持するためのブラケット２５が設けられている。ブラケット２５は、一辺をシールドフレーム６に取り付けられると共に、受フランジ２４と前壁２１との間に挟んで設けられており、受フランジ２４に作用する推力をシールドフレーム６と前壁２１とに伝達するようになっている。
【００３０】
シールドジャッキ１９は、前端を後壁２２の穴２３から隔壁２６内に挿入されて受フランジ２４に取り付けられており、前部を隔壁２６の外周部内に収容されている。これにより、シールドジャッキ１９を前述の実施の形態よりも前方に配置することができ、機長をさらに短くできる。
【００３１】
このように、カッタ２の裏面にビーム部材４を介して旋回環５を設け、その旋回環５をシールドフレーム６の内周に設けた所定幅の隔壁２６にラジアル・スラスト軸受８を介して旋回自在に設け、その隔壁２６の外周部にシールドジャッキ１９の一部を収容させて取り付けたため、隔壁２６の外周部に形成される空間を有効に利用して機長をさらに短くすることができる。
【００３２】
なお、旋回環５は、内周の後端近傍をラジアル・スラスト軸受８に係合されるものとしたが、前後のいずれの位置をラジアル・スラスト軸受８に係合されるものであってもよく、外周をラジアル・スラスト軸受（図示せず）に係合されるものであってもよい。
【００３３】
また、駆動モータ９、１０をインバータ制御するものとしたが、内側リングギア１５側の駆動モータ９に内蔵される減速機（図示せず）と外側リングギア１６側の駆動モータ１０に内蔵される減速機（図示せず）の減速比を変える、または、内側リングギア１５とピニオンギア１７、外側リングギア１６とピニオンギア１８のギア比を同一とすることなどにより、機械的に回転数に差を付けてもよい。
【００３４】
そして、駆動モータ９、１０は、電動モータに限るものではなく、油圧モータであってもよい。この場合、駆動モータ９、１０の回転差は問題とならないため、インバータ等の回転速度を調節するための装置は必要ない。ただし、シールド掘進機の口径が大きくなると油圧回路が長大となり、油圧モータの効率が落ちるため、大出力の油圧供給装置を用意するなどして効率低下を補う必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】大口径シールド掘進機の側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】他の実施の形態を示す大口径シールド掘進機の要部側面断面図である。
【図５】従来の大口径シールド掘進機の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  シールド掘進機
２  カッタ
３  カッタ回転装置
４  ビーム部材
５  旋回環
６  シールドフレーム
７  隔壁
８  軸受
９  駆動モータ（駆動装置）
１０  駆動モータ（駆動装置）
１５  内側リングギア
１６  外側リングギア
１７  ピニオンギア
１８  ピニオンギア
１９  シールドジャッキ
２６  隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005264497.tif 000006
【図５】
2005264497.tif 000007