(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたシールド掘進機の排土機構であって、
前記前胴部に設置されて、第１排土管を通じて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて、第２排土管を通じて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能に連結する球面ジョイントとを備え、
該球面ジョイントの中心位置が前記中折れ機構の中心と一致するように配置され、前記第１排土管と前記第２排土管がそれぞれ前記前胴部と前記後胴部に固定されていることを特徴とするシールド掘進機の排土機構。
【請求項２】
前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたシールド掘進機の排土機構であって、
前記前胴部に設置されて、第１排土管を通じて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて、第２排土管を通じて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部とを備え、
前記第１排土管と前記第２排土管がそれぞれ前記前胴部と前記後胴部に固定されていることを特徴とするシールド掘進機の排土機構。
【請求項３】
前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたシールド掘進機の排土機構であって、
前記前胴部に設置されて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部とを備え、
前記第１排土機構及び前記排土機構はそれぞれ別個の駆動装置により駆動されることを特徴とするシールド掘進機の排土機構。
【請求項４】
前記接続機構部を、一端側が前記第１排土機構の後端に球面ジョイントを介して接続され、他端側が前記第２排土機構の前端に球面ジョイントを介して接続され、かつ両端間の距離が変化自在な伸縮管によって構成したことを特徴とする請求項２又は３記載のシールド掘進機の排土機構。
【請求項５】
前記接続機構部が、前記中折れ機構の中心より後方に配置されることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のシールド掘進機の排土機構。
【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進機の排土機構に関する。
【０００２】
地中を掘削してトンネルを構築するシールド掘進機においては、掘削途中で掘進方向を急曲率で変化させる場合の操作性をよくするために、シールド掘進機の胴部の途中を屈曲可能に構成したいわゆる中折れ機構を有するシールド掘進機がある。このような中折れ機構を有するシールド掘進機においても、前方に設けられた掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の内部に搬入して、さらにシールド掘進機の後方へ搬送するためのスクリュウコンベア等からなる排土機構がシールド掘進機の内部に設置されている。
【０００３】
ところが、中折れ角度の大きいシールド掘進機では、スクリューコンベヤ等の排土機構を前胴部に固定設置すると、シールド掘進機が中折れ（前胴と後胴を屈曲）した際に後胴部内における排土機構と後胴部との相対位置が大きく変化し、セグメントの組立に支障をきたしたり、機内の他の部分と干渉したりすることがある。また、排土機構の後方に設置されたベルトコンベヤ等の２次的な排土装置との相対位置が変化して土砂の受け渡しに支障をきたす等の弊害も生じる。
【０００４】
そこで、中折れ角度が大きいシールド掘進機では一般的に、シールド掘進機が中折れした場合に後胴部内における排土機構の相対位置を調整できる機構を設けている。図８はこのような調整機構を有する従来のシールド掘進機の側面断面図である。図において、１はシールド掘進機、３はシールド掘進機１の前胴部、５は前胴部３の後端側に中折れ機構７を介して屈曲可能に接続された後胴部、９は前胴部３の前方に設けらて地山を掘削する掘削機構、１１は掘削機構９との間に一定の空間を介して前胴部３の前部側に設けられたバルクヘッドである。
【０００５】
１３は前端側がバルクヘッド１１に設けられた取込口１１ａに連結されたスクリュウコンベアからなる排土機構である。排土機構１３は、バルクヘッド１１に取り付けられた接続管１５、接続管１５に球面ジョイント１７を介して屈曲可能に連結された排土管１９を備えている。２１は前胴３に設置された台座、２３は排土管１９に設置された脚部、２１ａは台座２１の上端に設けられた水平面部である。排土管１９は脚部２３を介して台座２１の水平面部２１ａに移動可能に載置されている。
【０００６】
図９は上述した従来のシールド掘進機の平面断面図である。上記のように構成された従来のシールド掘進機の動作を図９に基づいて説明すると、シールド掘進機１が図中の矢印の方向に屈曲する場合には、排土機構１３を球面ジョイント１７を中心として中折れの方向と同一の方向に屈曲させる。このとき、排土管１９は水平面部２１ａ上を中折れの方向にスライドさせる。なお、球面ジョイント１７及び水平面部２１ａの作用がなければ、排土機構１３の相対位置は図中二点鎖線で示すように、後胴部５の一方側へ片寄ることになる。これに比較すると、球面ジョイント１７及び水平面部２１ａの作用によって排土管１９の後胴部に対する相対位置は中折れ前とほぼ同等に保持されていることが分かる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来のシールド掘進機においては、排土管１９は台座２１の水平面部２１ａ上を水平的に移動できるだけであり、脚部２３の位置を上下方向に任意に調整することはできない。そのため、後胴部５内における排土管１９の上下方向の相対位置は、前胴部３と後胴部５との相対的な位置関係によって必然的に決定される。例えば、図１０の側面断面図に示すように、前胴部３が矢印に示す方向に屈曲する場合には、排土管１９の後端の位置は図中の実線で示すように後胴部５の上面に近くなる。なお、図中の二点鎖線は移動前の位置を示している。
したがって、このような不具合を調整するためには、さらに脚部２３または台座２１に上下方向調整用の機構を設けることが必要となるが、このためには脚部２３をより複雑な構造にする必要があり、コストアップとなるという問題がある。
【０００８】
また、従来技術では、排土管１９は台座２１の水平面部２１ａ上に水平方向に移動自在に上載されているが、排土機構１３自体がかなりの重量物であるため位置調整のための作業が大がかりとなり、また後胴部５内における排土機構１３の相対位置を完全に一定にすることも出来ない。
【０００９】
さらに、掘削断面が横広の矩形であるシールド掘進機等では、図１１に示すように、バルクヘッド１１に左右２箇所の取り込み口を設け、それぞれの取り込み口に１次排土機構２５，２７を接続し、これら１次排土機構２５，２７の後端側で１本に集約して別の２次排土機構２９に接続したいわゆるＹ字形排土機構がある。この場合、１次排土機構２５，２７の前端にそれそれ球面ジョイント部３１，３３を設けても、排土機構全体としては、２つの球面ジョイント部の中心を結ぶ直線を回転軸とした方向にしか回転できないため、前記のごとく左右方向の中折れに対応させて位置調整をすることは出釆ないという問題がある。
【００１０】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、中折れ機構を有するシールド掘進機において、シールド掘進機がいかなる方向に中折れした場合であっても、後胴部における排土管の相対位置が変化することのないシールド掘進機の排土機構を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機の排土機構は、前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたものであって、
前記前胴部に設置されて、第１排土管を通じて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて、第２排土管を通じて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能に連結する球面ジョイントとを備え、
該球面ジョイントの中心位置が前記中折れ機構の中心と一致するように配置され、前記第１排土管と前記第２排土管がそれぞれ前記前胴部と前記後胴部に固定されているものである。
【００１２】
また、前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたシールド掘進機の排土機構であって、
前記前胴部に設置されて、第１排土管を通じて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて、第２排土管を通じて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部とを備え、
前記第１排土管と前記第２排土管がそれぞれ前記前胴部と前記後胴部に固定されているものである。
【００１３】
また、前胴部と後胴部とが屈曲可能に連結されてなる中折れ機構を有するシールド掘進機の機内に、前記前胴部と前記後胴部とに亘って設置されたシールド掘進機の排土機構であって、
前記前胴部に設置されて掘削土砂を機内側に取り込む第１排土機構と、前記後胴部に設置されて前記第１排土機構によって機内に取り込まれた土砂を後胴部の後端側に搬送する第２排土機構と、前記第１排土機構の後端と前記第２排土機構の前端とを屈曲可能かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部とを備え、
前記第１排土機構及び前記排土機構はそれぞれ別個の駆動装置により駆動されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記接続機構部を、一端側が前記第１排土機構の後端に球面ジョイントを介して接続され、他端側が前記第２排土機構の前端に球面ジョイントを介して接続され、かつ両端間の距離が変化自在な伸縮管によって構成したものである。
さらに、前記接続機構部が、前記中折れ機構の中心より後方に配置されるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態であるシールド掘進機の排土機構の説明図であり、図中従来例を示した図８と同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。図において、３５は前端がバルクヘッド１１の取込口に接続されて土砂を機内側に取り込む第１排土機構であり、第１排土管３９、第１排土管３９を支持する台座３７、第１排土管３９の後端側に設けられて第１排土管３９の内部に設置されたスクリュウを第１排土管３９の外周部から駆動させる外周駆動装置４１を備えている。４３は第１排土機構３５の後端に球面ジョイント４５を介して連結された第２排土機構である。第２排土機構４３は、第２排土管４７、第２排土管４７を後胴部５内で支持する台座４９、第２排土管４７の後端に設置されて第２排土管４７の内部に設置されたスクリュウを回転駆動する駆動装置５１を備えている。
【００１６】
そして、球面ジョイント４５の中心は中折れ機構７の球面中心とほぼ一致するように配置されている。
上記のように構成された本実施の形態において、図２に示すように、中折れ機構７を中心とした屈曲が行われた場合における第１排土機構３５と第２排土機構４３との相対位置変化は、第１排土機構３５と第２排土機構４３を連結する球面ジョイント４５を中心とした相対位置変化でもあるため、球面ジョイント４５で吸収可能であり、各排土機構３５，４３をそれそれの胴部内に固定設置しても問題が生じない。また、シールド掘進機１のローリングに伴う前胴部３と後胴部５、すなわち第１排土機構３５と第２排土機構４３との相対位置変化の場合も同様である。
【００１７】
以上のように、本実施の形態によれば、第１排土機構３５と第２排土機構４３をそれぞれ前胴部３及び後胴部５に固定設置できるので、シールド掘進機が中折れした場合にも、各排土機構３５，４３と各胴部３，５との相対位置が変化しない。したがって、各排土機構３５，４３が機内の各部分と干渉したり、２次的な排土装置との相対位置の変化による支障が生ずることがない。
また、各排土機構３５，４３は、それぞれ各胴部３，５に固定されているので、従来例のような排土管の移動作業も不要である。
さらに、排土機構を２分割して球面ジョイント４５で連結するだけであり、構成も極めてシンプルである。
【００１８】
実施の形態２．
図３は本発明の他の実施の形態の平面断面図である。図において、従来例を示した図８又は実施の形態１を示した図１と同一部分には同一の符号が付してある。本実施の形態においては、第１排土機構の後端と第２排土機構の前端とを屈曲可能で、かつ軸方向の相対移動可能な接続機構部５５によって接続したものである。
図３において、シールド掘進機１の基本構成、第１排土機構３５及び第２排土機構４３の構成は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００１９】
５５は第１排土機構３５と第２排土機構４３とを連結する接続機構であり、中折れ機構７の中心よりやや後方に配置されている。図４は接続機構５５の断面図であり、図４に基づいて接続機構５５の構成を説明する。
５７，５８はそれぞれ第１排土管３９の後端，第２排土管４７の前端のそれぞれの外周に設けられた凸球面部、５９は一端側に凸球面部５７と面接触する凹球面部５９ａを有し、他端側に第２排土機構４３側に延びる短管５９ｂを有する第１接続管、６１は一端側に凸球面部５８と面接触する凹球面部６１ａを有し、他端側に第１排土機構３５側に延びる短管６１ｂを有する第２接続管である。そして、第１接続管５９ｂの一部が第２接続管６１ｂに挿入されて、両者は軸方向に相対移動可能に構成されている。また、第１接続管５９ｂと第２接続管６１ｂとの接触面には両者間の隙間をシールするための止水パッキン６３が設置されている。
【００２０】
図５はシールド掘進機１が図３に示す状態から掘進方向に向かって左側に屈曲した状態を示している。図６は図５の状態における接続機構５５の断面図である。図５に示すように、中折れをかけた状態では、２つの凸球面部５７，５８の相対距離および相対角度が変化するが、相対距離の変化は短管５９ｂと短管６１ｂの相対移動で、相対角度の変化は球面ジョイント部の回転でそれぞれ吸収されるので、各排土機構３５，４３はシールド掘進機１の姿勢変化に影響を受けることがなく、それそれが配置されている胴内に固定配置していても問題が生じないのである。
なお、本実施の形態では左右方向の中折れに対応可能なことを示しているが、上下方向の中折れやローリング等により両球面の相対関係が変化した場合でも、同様にして球面ジョイント部の回転と短管の相対移動により変化分を吸収できる。
【００２１】
本実施の形態においては、接続機構５５を中折れ機構７の中心線上に設置する必要がなく、設置位置の自由度が大きい。
【００２２】
実施の形態３．
図７は本発明の他の実施の形態の平面図であり、従来技術を示した図１１と同一部分には同一符号が付してある。本実施の形態においては、２本の一次排土機構２５，２７のそれぞれの前端側をバルクヘッド１１に固定接続し、それぞれの後端側を連結した後に、実施の形態２で示した接続機構５５によって二次排土機構２９に接続したものである。
このように、接続機構５５を用いることによって、Ｙ字状の排土機構に対しても一次排土機構２５，２７と二次排土機構２９の相対移動が自在となり、一次排土機構２５，２７及び二次排土機構２９のそれぞれを前胴部及び後胴部にそれぞれ固定設置でき、二次排土機構２９の後胴部に対する相対位置の変化をなくすることができる。
【００２３】
なお、上記の実施の形態２，３においては、第１排土機構の後端と第２排土機構の前端とを屈曲可能で、かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部として、球面ジョイント部を有する伸縮管の例を示したが、これに代えて蛇腹管を用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明においては、第１排土機構の後端と第２排土機構の前端とを屈曲可能に連結する球面ジョイントを、その中心位置が中折れ機構の中心と一致するように配置したので、シールド掘進機が中折れした場合にも追従できると共に、第１排土機構及び第２排土機構をそれぞれ前胴部及び後胴部に固定設置することができ、特に後胴部側では相対位置の変化に起因する種々の弊害を回避できる。また、従来例に示したような中折れの際の排土機構の位置調整作業が不要となる。
【００２５】
また、第１排土機構の後端と第２排土機構の前端とを屈曲可能かつ軸方向の相対移動可能に連結する接続機構部を備えたので、接続機構部を中折れタイプ（球面または片開き）や、中折れ中心位置に関係なく、任意の位置に配置できるので、機内スペースを有効に使える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の設置状態を示す側面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図３】  本発明の実施の形態２の設置状態を示す平面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２の要部の断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態２の動作説明図である。
【図６】  本発明の実施の形態２の要部の動作説明図である。
【図７】  本発明の実施の形態３の平面図である。
【図８】  従来例の設置状態を示す側面図である。
【図９】  従来例の動作説明図である。
【図１０】  従来例の動作説明図である。
【図１１】  他の従来例の平面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
３  前胴部
５  後胴部
７  中折れ機構
９  掘削機構
１１  バルクヘッド
３５  第１排土機構
４３  第２排土機構
４５  球面ジョイント
５５  接続機構
５７，５８  凸球面部
５９  第１接続管
６１  第２接続管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003870987.tif 000010
【図１０】
0003870987.tif 000011
【図１１】
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