(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレームの前方に地盤を掘削するカッタを設け、シールドフレーム内に、セグメントを把持して組み立てる回転自在なエレクタを設けると共に、そのエレクタを回転するエレクタ回転駆動モータを設け、上記カッタで地盤を掘削しながら、エレクタ回転駆動モータでエレクタを回転させると共に、セグメントを、既設セグメントに周方向に当接させて組み立てる際に、カッタからの反力でシールドフレームにローリングが発生したときに、組立中のセグメントやエレクタの破損を防止するためのシールド掘進機において、エレクタにセグメントを周方向に移動自在に設けると共にそのセグメントを油圧ジャッキで、その両側から所定の圧力で押圧してエレクタに保持し、組立時に既設セグメントからセグメントに伝わる反力で、いずれかの油圧ジャッキの圧力が所定圧以上になった時にシールドフレームのローリング発生を検知するローリングセンサを設け、そのローリングセンサによるローリング発生の検知に連動して上記エレクタ回転駆動モータの回転をフリーにするセグメント回転回避手段を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
上記エレクタ回転駆動モータは、メカニカルブレーキを有し、上記セグメント回転回避手段は、上記ローリングセンサがシールドフレームのローリング発生を検知した際に、エレクタ回転駆動モータのメカニカルブレーキを解除して、エレクタの回転をフリーにし、セグメントを組立位置に保持する請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記セグメントは、エレクタの把持爪に保持されて周方向移動自在に設けられ、その把持爪の周方向両側に油圧ジャッキが設けられ、ローリングセンサは、その油圧ジャッキの圧力を検出する油圧センサからなる請求項１または２に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削しながらセグメントを組み立てるシールド掘進機に係り、そのシールドフレーム本体にローリングが発生しても適宜セグメントの組立ができるように改良されたシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールド掘進機は、シールドフレームの前方のカッタで掘削した後、その掘削孔の内周面にエレクタを用いてセグメントを順次組み立てて坑道を形成するようになっている。
【０００３】
図３に示すように、従来のエレクタ５１のセグメント把持部５２には、ピン穴が形成された把持金具５３が設けられている。一方、セグメント５４には、ピン穴が形成された吊り金具５５が螺合して取り付けられている。
【０００４】
このエレクタ５１でセグメント５４を把持するに際しては、把持金具５３を吊り金具５５の位置まで移動させ、各ピン穴の高さを合わせた後、ピン穴にピンを挿入して、把持するようになっている。なお、図中５６はサポートジャッキを示す。
【０００５】
エレクタはシールド掘進機のシールドフレーム内にモータ等の駆動装置によって回転自在に固定されており、セグメントを搬送台上で把持した後、適宜セグメントの組立位置まで回転され、その位置で固定されてセグメントの組立を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールド掘進機においては、掘削時にカッタが岩盤等に食い込んで、シールド掘進機のシールドフレームに反力が加わりローリングが発生することがある。
【０００７】
通常は、掘削工程とセグメント組立工程とを交互に行うようになっているので、ローリングが発生してもセグメント組立工程には影響がなく、さほど問題ではなかった。
【０００８】
しかしながら、近年、施工の高速化のために、掘削工程とセグメント組立工程とを同時に行うことがあるが、この同時施工の場合、上述のエレクタがセグメントの組立位置で固定されているときに、シールド掘進機のローリングが発生すると、エレクタがシールドフレームと共に回転して、組立中のセグメントが既設セグメントに押圧され、セグメントやエレクタが破損してしまうという問題があった。
【０００９】
そのため、掘削工程とセグメント組立工程とが同時施工の場合には、複胴式のシールド掘進機や、シールド掘進機とエレクタとを分離したシールド掘進機が用いられていた。
【００１０】
複胴式のシールド掘進機は、そのシールドフレームが前胴と後胴とに分割されており、前胴側にカッタが設けられ、後胴側にエレクタが設けられているので、カッタが岩盤に食い込んでも、前胴がローリングするだけで、後胴がローリングすることはなく、エレクタに反力が伝わらない。
【００１１】
エレクタを分離したシールド掘進機は、エレクタがシールド掘進機の後方で組み立てられた既設セグメント側に固定されており、エレクタにローリングの反力が伝わらない。
【００１２】
しかしながら、複胴式のシールド掘進機では、前胴と後胴とを形成し、これらを接続して移動させる機構も設けなければならないので、部品点数が増加して、構造が非常に複雑になってしまうという問題があった。
【００１３】
また、エレクタを分離したシールド掘進機では、既設セグメント側にエレクタを固定しているため、掘削が進行する度に、エレクタの組み替えを行わなければならず、多くの時間と労力を要するという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明はこのような問題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、簡単な構造で、ローリングによるセグメントやエレクタの破損を防止できるシールド掘進機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、シールドフレームの前方に地盤を掘削するカッタを設け、シールドフレーム内に、セグメントを把持して組み立てる回転自在なエレクタを設けると共に、そのエレクタを回転するエレクタ回転駆動モータを設け、上記カッタで地盤を掘削しながら、エレクタ回転駆動モータでエレクタを回転させると共に、セグメントを、既設セグメントに周方向に当接させて組み立てる際に、カッタからの反力でシールドフレームにローリングが発生したときに、組立中のセグメントやエレクタの破損を防止するためのシールド掘進機において、エレクタにセグメントを周方向に移動自在に設けると共にそのセグメントを油圧ジャッキで、その両側から所定の圧力で押圧してエレクタに保持し、組立時に既設セグメントからセグメントに伝わる反力で、いずれかの油圧ジャッキの圧力が所定圧以上になった時にシールドフレームのローリング発生を検知するローリングセンサを設け、そのローリングセンサによるローリング発生の検知に連動して上記エレクタ回転駆動モータの回転をフリーにするセグメント回転回避手段を設けたものである。
【００１６】
上記構成によれば、ローリングの検知に連動して組立中のセグメントのローリングによる回転を防止するので、組立中のセグメントが既設セグメントに押圧されることがなく、セグメントやエレクタの破損を防止できる。
【００１７】
そして、上記エレクタ回転駆動モータは、メカニカルブレーキを有し、上記セグメント回転回避手段は、上記ローリングセンサがシールドフレームのローリング発生を検知した際に、エレクタ回転駆動モータのメカニカルブレーキを解除して、エレクタの回転をフリーにし、セグメントを組立位置に保持するものが好ましい。
【００１８】
また、上記セグメントは、エレクタの把持爪に保持されて周方向移動自在に設けられ、その把持爪の周方向両側に油圧ジャッキが設けられ、ローリングセンサは、その油圧ジャッキの圧力を検出する油圧センサからなるものが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示した全体断面図、図２はエレクタの把持部を示した正面図である。
【００２１】
まず、上記シールド掘進機の構成を説明する。
【００２２】
図１に示すように、シールド掘進機１は、シールドフレーム２の先端のバルクヘッド３にカッタ４が前方に延びて設けられている。バルクヘッド３の後方のシールドフレーム２内には、セグメント５を把持して組み立てるエレクタ６が設けられている。
【００２３】
エレクタ６は、シールドフレーム２の径方向中心に回転自在に設けられたエレクタ回転軸７に径方向に出没自在に設けられている。
【００２４】
エレクタ回転軸７には、これを前後方向に移動させるための摺動ジャッキ（図示せず）が内蔵されている。摺動ジャッキは、エレクタ６を後方のセグメント搬送台８上の把持位置と前方のセグメント５の組立位置の間を移動させる役目を有している。この他に摺動ジャッキは、掘進によってシールド掘進機１が前進するが、これと同期して伸長し、エレクタ６の絶対位置を一定に保つ役目も有している。
【００２５】
また、エレクタ回転軸７の前方基端部には、回転リング９が設けられている。回転リング９には、ギヤ１１が設けられており、このギヤ１１に歯合するピニオン１２を有したエレクタ回転駆動モータ１４がシールドフレーム２に固定して設けられている。
【００２６】
エレクタ回転駆動モータ１４は、メカニカルブレーキを有しており、エレクタ６をセグメント５の組立位置や把持位置でその周方向で固定するようになっている。メカニカルブレーキは、ケーシング側の摩擦板と回転軸側の相手板とが交互に重ねて設けられており、これら摩擦板と相手板とをスプリングで押し付けることによって、ブレーキトルクを発生するようになっている。スプリングの軸方向の摩擦板側にはブレーキ解除用ポートが形成されており、このブレーキ解除用ポートを昇圧させることによって、スプリングが縮退して、摩擦板と相手板との接触がなくなりブレーキが解放されるようになっている。
【００２７】
図２に示すように、セグメント５の中央部には、先端が拡径した吊り金具１５が螺合されている。エレクタ６の把持部１６には、吊り金具１５を、掘削孔１９の周方向両端から挟み込んで把持する把持爪１７が周方向に移動自在に設けられている。把持爪１７の両外側には、この把持爪１７を移動させるための油圧ジャッキ１８がそれぞれ設けられている。
【００２８】
なお、図示しないが、把持爪１７の両外側には、径方向に伸縮してセグメント５を押えるサポートジャッキがそれぞれ設けられている。
【００２９】
本発明は、シールド掘進機１のローリングを検知するローリングセンサ２１と、そのローリングセンサ２１によるローリングの検知に連動して組立中のセグメント５のローリングによる回転を防止するセグメント回転回避手段２２とを設けたことを特徴とするものである。
【００３０】
ローリングセンサ２１は、上述の油圧ジャッキ１８にそれぞれ設けられ、その油圧を検出する油圧センサ２３からなっている。油圧センサ２３には、セグメント５の自重よりも大きい所定の圧力が設定されており、油圧ジャッキ１８の油圧が、所定圧力よりも大きくなったときに、ローリングが発生したと検知するようになっている。
【００３１】
すなわち、組立中のセグメント５が既設セグメント５の隣に挿入され位置したときに、シールド掘進機１がローリングした場合、エレクタ６と共に、組立中のセグメント５が回転し、既設セグメント５に当接する。このとき、回転方向の後側の油圧ジャッキ１８には所定以上の圧力が加わり、この油圧を検出することによって、ローリングの発生を検知するようになっている。
【００３２】
セグメント回転回避手段２２は、上記ローリングセンサ２１がシールド掘進機１のローリングを検知した際に、エレクタ６をセグメントの組立位置で固定するためのブレーキが解放されるエレクタ回転駆動モータ１４からなっている。
【００３３】
エレクタ回転駆動モータ１４は、上述のローリングセンサ２１と配線或いは無線で接続されており、ローリングの発生信号を受けるようになっている。エレクタ回転駆動モータ１４には、ローリングセンサ２１がシールド掘進機１のローリングを検知したときに、瞬時にブレーキ解除用ポートを昇圧させて、ブレーキを解放させる制御装置（図示せず）が設けられている。ブレーキの解放時間は、周方向にフリーとなったエレクタ６が回転し過ぎるのを防止すべく、短い所定時間に設定されている。
【００３４】
次に、上記構成によるシールド掘進機１の作用を説明する。
【００３５】
セグメント５を組み立てる際には、まず、エレクタ６をセグメント搬送台８上の把持位置に移動させて、油圧ジャッキ１８を伸長させ、把持爪１７で吊り金具を把持して、セグメント５を把持する。
【００３６】
その後、エレクタ６を径方向内側に移動させて、エレクタ回転軸７内の摺動ジャッキを縮退させると共に、エレクタ回転駆動モータ１４を駆動させて、エレクタ６をセグメント５の組立位置に移動させる。
【００３７】
そして、エレクタ６を径方向外側に移動させて、セグメント５を取り付ける。このときに、シールド掘進機１のローリングが発生すると、エレクタ６と共に、組立中のセグメント５が回転し、隣接する既設セグメント５に当接する。このとき、組立中のセグメント５の動きが規制されるが、エレクタ６はシールドフレーム２と共にさらに回転を続けるので、回転方向の後側の油圧ジャッキ１８に圧力が加わり、その油圧が所定圧力よりも大きくなる。この油圧を検出することによって、ローリングの発生を検知する。
【００３８】
このように、掘削孔１９の周方向両端から吊り金具１５を挟み込んで把持する把持爪１７を移動させる油圧ジャッキ１８に油圧センサ２３を設けたことによって、ローリングによる周方向の回転が油圧ジャッキ１８に伝わり、油圧センサ２３で確実に検知することができる。
【００３９】
そして、このローリングの発生信号を、エレクタ回転駆動モータ１４が受けて、それと同時に制御装置によってブレーキ解除用ポートが昇圧され、回転方向のブレーキを解放させる。これによって、セグメント５がローリングと共に、無理に回転することがないので、既設セグメント５に押圧されてセグメント５やエレクタ６が破損するのを防止できる。
【００４０】
また、本発明はローリングセンサ２１とセグメント回転回避手段２２とを新たに設けただけであるので、従来の複胴式やエレクタを分離したシールド掘進機に比べて、非常に簡単な構造とすることができる。
【００４１】
ところで、組立中のセグメント５の下側に既設セグメント５が無い場合は、セグメント５の重力によって、周方向にフリーとなったエレクタ６が下方に回転しようとするが、ブレーキの解放時間が短く設定されているので、回転し過ぎることはない。
【００４２】
さらに、本発明によれば、セグメント５が組立位置に位置する時以外は、油圧ジャッキ１８に圧力が加わらず、ローリングの発生は検知されないので、ブレーキは解放されない。すなわち、セグメント５やエレクタ６の破損する可能性のない部分では、ブレーキは解放されず、組立作業は中断しないので、作業効率の低下を防止できる。
【００４３】
なお、上記実施の形態においては、ローリングの発生に連動してブレーキを解放するようにしているが、ブレーキを解放する代りにブレーキのトルクを小さくするようにしてもよい。これによれば、ローリングによって組立中のセグメント５が隣接する既設セグメント５に当接したとき、エレクタ回転駆動モータ１４の摩擦板と相手板とが摺動して、組立中のセグメント５の絶対位置を保持できると共に、解放時間を短く設定しなくても、エレクタ６が回転し過ぎるのを防止できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、掘削しながらセグメントを組み立てるシールド掘進機であっても、簡単な構造で、ローリングによるセグメントやエレクタの破損を防止できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示した全体断面図である。
【図２】エレクタの把持部を示した正面図である。
【図３】従来のエレクタの把持部を示した正面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
５  セグメント
６  エレクタ
１７  把持爪
１９  掘削孔
２１  ローリングセンサ
２２  セグメント回転回避手段
２３  油圧センサ
【図１】
0004178635.tif 000002
【図２】
0004178635.tif 000003
【図３】
0004178635.tif 000004