JPH083518Y2

JPH083518Y2 - トンネル掘削機

Info

Publication number: JPH083518Y2
Application number: JP1993015105U
Authority: JP
Inventors: 有孝福田; 和典山中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2006-01-31
Also published as: JPH0667594U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、前胴、中胴、後胴に
分割されて各胴が屈曲自在に接合された比較的機長の長
いトンネル掘削機において、とくに急なカーブのトンネ
ルの掘削（以下、急曲進掘削ともいう）が可能なトンネ
ル掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のトンネル掘削機として、特公昭
６２−３２３１９号公報に記載の掘削機がある。この掘
削機は、図示を省略するが、前胴、中胴、後胴が屈曲自
在に接合されるとともに、中胴が外筒とこれに対し軸方
向に摺動自在に嵌挿される内筒とから構成され、前胴と
後胴との間に推進用ジャッキが介設されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記公報に記載の従来
のトンネル掘削機では、たとえば前胴と中胴の接合構造
について、具体的には（実施例では）、前胴の後端部内
に中胴の前端部が嵌挿され、両者間が複数本の方向制御
ジャッキで連結されているので、前胴は水平方向だけで
なく、垂直方向にも屈曲させられるが、屈曲可能な角度
が小さいため、カーブの急なトンネルの掘削は困難であ
る。

【０００４】またカーブしたトンネルを掘削する際に
上記タイプの掘削機では、前胴と中胴の間に設けられた
左右の方向制御ジャッキの伸長量を異ならせることによ
り、中胴に対し前胴を水平方向に傾斜（首振り）させた
姿勢で作業が行われているが、そのような首振り姿勢を
保持するために、複数本の方向制御ジャッキの保持力に
頼ることなく、前胴の後端（リングガーダー）と中胴の
前端面との隙間（片側）においてスペーサーを数箇所に
嵌め込んでいる。そして、この作業は作業者の手作業に
よって行われるが、スペーサーを嵌め込む位置Ｓが、図
３（ｂ）および（ｃ）に破線で示すように、方向制御ジ
ャッキ（１８）の外側で、前胴のシールドプレート（ス
キンプレートともいう）の内面の近くであるため、スペ
ーサーの取り除き作業を含めて作業が困難で、時間がか
かっている。

【０００５】この考案は上述の点に鑑みなされたもの
で、中胴に対する前胴の屈曲角度を大きくでき、急曲進
掘削が可能で、しかも中胴に対し設定した前胴の屈曲姿
勢を保持するためのスペーサーの着脱作業が容易なトン
ネル掘削機を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの考案のトンネル掘削機は、ａ）カッターヘッド
を先端にフロントグリッパーを外周面にそれぞれ備えた
前胴と、中胴と、リヤグリッパーを外周面に備えた後胴
とが屈曲自在に接合されるとともに、中胴が外筒とこれ
に対し軸方向に摺動自在に嵌挿される内筒とから構成さ
れ、前胴と後胴の間に推進用ジャッキが介設されたトン
ネル掘削機において、ｂ）中胴の外周面前端部を球面状
に形成して前胴の後端部内に嵌挿するとともに、中胴の
前端部の中央部上下と前胴の後端部の中央部上下とを垂
直ピンにより水平方向に屈曲自在に連結し、中胴の前端
部と前胴の後端部との間の左右に前胴と中胴の屈曲姿勢
保持機構を設け、ｃ）後胴の前端部と中胴の後端部と
を、リンク部材およびその両端部に配置した一対の垂直
ピンにより水平方向および垂直方向に屈曲自在に連結
し、ｄ）前記屈曲姿勢保持機構を、方向制御ジャッキ
と、このジャッキの内側にほぼ平行に配置され、両端部
がそれぞれ垂直ピンで枢支連結されるリンク部材とで構
成するとともに、ｅ）中胴側の垂直ピンはリンク部材に
形成した長穴に嵌挿し、長穴と垂直ピンのスペース内に
スペーサーを嵌合させるようにしている。

【０００７】

【０００８】

【作用】上記の構成を有するこの考案のトンネル掘削機
によれば、従来の掘削機と同様に、リヤグリッパーをト
ンネルの坑壁に押圧して後胴を定位置に固定し、推進用
ジャッキの伸長により前胴を前進させながら先端のカッ
ターヘッドを回転させることにより、トンネルの掘削作
業が行われる。とくにカーブしたトンネルの掘削に際し
ては、前胴と中胴間の左右の屈曲姿勢保持機構および推
進用ジャッキの片押しの併用によって中胴に対し前胴を
水平方向に屈曲させ、かつ保持した状態で、通常（直線
状）のトンネル掘削と同様にカッターヘッドを回転させ
ながら推進用ジャッキを伸長させることにより、掘削す
ることができる。また、中胴に対する前胴の屈曲（首振
り）角度は、垂直ピンを中心にして前胴が水平方向に旋
回するとともに、この旋回に伴って前胴の内周面後端部
が中胴の外周面前端部の球面に沿って傾斜することによ
り、両端部間の干渉が回避されるので、かなり大きな角
度まで前胴の屈曲が可能になる。このため、従来の掘削
機に比べて急なカーブのトンネルの掘削が可能になる。

【０００９】また後胴は前胴をフロントグリッパーで定
位置に固定した状態で推進用ジャッキを収縮することに
より前方へ引き寄せられるが、このとき後胴は中胴（の
後部）に対しリンク部材を介してトンネルのカーブ面に
沿って自在に屈曲することによって、急なカーブの掘削
を容易にしている。。

【００１０】さらに左右の方向制御ジャッキの伸長量
を異ならせることによりあるいはこの動作と推進ジャッ
キの片押しを併用させることにより中胴に対して前胴が
屈曲し、この屈曲した状態で作業者が、リンク部材の長
穴と垂直ピンとの間のスペース内に、対応する大きさの
スペーサーを嵌合させることで、中胴に対する前胴の屈
曲状態（姿勢）が保持される。そして作業者によるスペ
ーサーの嵌合作業および長穴からスペーサーを抜き取る
作業は、リンク部材の位置が掘削機内の内側（通路寄
り）にあることから、容易に行われる。

【００１１】

【実施例】以下、この考案のトンネル掘削機の実施例を
図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は本実施例にかかる岩盤用トンネル掘
削機の中央縦断面図、図２は図１のトンネル掘削機の中
胴が伸長した状態を示す中央縦断面図、図３は図１のＹ
−Ｙ線断面図とリンク部材の長穴部分の拡大図で、図３
(ａ)は直進時、図３(ｂ)は右曲進時、図３(ｃ)は左曲進
時を示している。

【００１３】図１に示すように、トンネル掘削機の本体
１は中空の円筒体からなり、前胴２と中胴３と後胴４と
に分割されている。中胴３のシールドプレート３ａの前
端部３ｂは、全周にわたって半径方向外方に凸の球面状
に形成され、前胴２のシールドプレート２ａの後端部内
に相互に屈曲可能に嵌挿されており、中胴３のシールド
プレート３ａと前胴２のシールドプレート２ａの間に
は、全周にわたりシール部材（図示せず）が介装されて
いる。そして、前胴２のリングガーダー２ｃにおいて、
その中央の上端部と下端部とに凸状連結部材６がそれぞ
れ後方へ向けて突設されるとともに、中胴３の環状の前
壁３ｃにおいて、その中央の上端部と下端部とに凹状連
結部材７がそれぞれ前方へ向けて突設され、前後の連結
部材６・７に垂直ピン８が一連に貫通して嵌挿されるこ
とにより、前胴２と中胴３とが水平方向に屈曲自在に連
結されている。

【００１４】また、中胴３の環状の後壁３ｇにおいて、
その中央の上端部と下端部とに凹状連結部材９がそれぞ
れ後方へ向けて突設されるとともに、後胴４の環状の前
壁４ｃにおいて、その中央の上端部と下端部とに凹状連
結部材１０がそれぞれ前方へ向けて突設されている。中
胴３側の凹状連結部材９と後胴４側の凹状連結部材１０
との間には、板状のリンク部材１１が跨がって嵌挿さ
れ、各リンク部材１１の両端部でそれぞれ垂直ピン１２
・１３により枢支される。一方、前側の垂直ピン１２が
嵌挿されるリンク部材１１の穴１１ａは長穴に形成さ
れ、中胴３と後胴４とが相互に軸方向にある程度移動
（伸縮）可能とすることにより、水平方向および垂直方
向に屈曲自在に連結されている。

【００１５】中胴３は内筒３ｅと外筒３ｆとを軸方向に
摺動自在に重合した２重シールド構造からなり、内筒３
ｅ側が前胴２に、外筒３ｆ側が後胴４にそれぞれ連結さ
れている。さらに前胴２の後壁２ｃと後胴４の前壁４ｃ
とが複数本（本実施例では、左右に２本ずつ合計４本）
の推進用ジャッキ１４で連結され、これらの推進用ジャ
ッキ１４の伸縮動作により、中胴３の内筒３ｅと外筒３
ｆが相互に摺動して重合部分の長さが変化し、中胴３の
長さが変わると同時に前胴２と後胴４の間隔が変わる。

【００１６】後胴４の両側には、リヤグリッパー１５が
シリンダ装置（図示せず）を介してそのシールドプレー
ト４ａから外方へ出入自在に配備されている。また、前
胴２にも、複数のフロントグリッパー１６がシリンダ装
置１６ａを介しシールドプレート２ａから外方へ出入自
在に配備されている。

【００１７】前胴２の後端部と中胴３の前端部の左右両
側に、図３に示すように前胴２と中胴３の屈曲姿勢保持
機構１７が設けられている。各屈曲姿勢保持機構１７
は、方向制御ジャッキ１８と上下一対の板状のリンク部
材１９とからなり、リンク部材１９は方向制御ジャッキ
１８の内側にほぼ平行に配置されている。そして、前胴
２のリングガーダー２ｃにブラケット２０が、中胴３の
内筒３ｅの前部にブラケット２１がそれぞれ固設され、
各ブラケット２０・２１の外側寄りに方向制御ジャッキ
１８の両端が垂直ピン２０ａ・２１ａで枢支されてい
る。

【００１８】また、各ブラケット２０・２１の内側寄り
に、リンク部材１９の両端が垂直ピン２０ｂ・２１ｂで
枢支されている。上下のリンク部材１９の後端部には長
穴１９ａが形成され、垂直ピン２１ｂは長穴１９ａに嵌
挿されている。さらに、長穴１９ａ内の垂直ピン２１ｂ
とのスペースに、嵌合可能なスペーサ２２が数種類（少
なくとも３種類）用意されており、図３(ａ)のように直
進時は２個の同一形状のスペーサ２２ａを、図３(ｂ)の
ように右曲時は左側リンク部材１９にスペーサ２２ｂ・
２２ｃを、図３(ｃ)のように左曲時は右側リンク部材１
９にスペーサ２２ｂ・２２ｃを嵌合し、間隔を保持す
る。なお、前胴２と中胴３の屈曲姿勢を確実に保持する
ために、反対側のリンク部材１９についても、図３(ｃ)
のように相対称形のスペーサ２２ｂ・２２ｃを左右の長
穴１９ａに嵌合する。

【００１９】前胴２の先端に、カッターヘッド２５が回
動自在に支持されている。このカッターヘッド２５の支
持構造は、その外周付近を軸受２６で回動自在に支持し
た外周支持タイプで、カッターヘッド２５は、前胴２内
に配設された駆動モーター（図示せず）によりギヤ２７
を介して回転される。なお、カッターヘッド２５の面板
上に、多数のローラーカッター２５ｂが取り付けられて
おり、図１および図２の符号２５ｂ’はローラーカッタ
ー２５ｂの刃先を結ぶ外形線を現している。

【００２０】次に、上記した本考案の実施例にかかるト
ンネル掘削機の掘削動作について図１〜図３を参照して
説明する。

【００２１】図１および図２は新規に直線状のトンネル
を掘削する作業状態を示すもので、図１の状態で、トン
ネル掘削機１はリヤグリッパー１５を張り出して坑壁に
押し付けることにより後胴４を固定し、カッターヘッド
２５を回転させ推進用ジャッキ１４を徐々に伸長し、前
胴２とともにカッターヘッド２５を前進させる。これに
より、図２のように中胴３の内筒３ｅ側が外筒３ｆに対
し前方へ摺動し、両筒３ｅ・３ｆの重合箇所が減少して
中胴３が延びる。

【００２２】推進用ジャッキ１４が最大限伸長される
と、今度は前胴２のフロントグリッパー１６を張り出し
坑壁に押し付けて前胴２を固定するとともに、後胴４の
リヤグリッパー１５を引っ込め、推進用ジャッキ１４を
収縮して後胴４を前胴２側へ引き寄せる。このとき、中
胴３の内筒３ｅに対し外筒３ｆが前方へ摺動し、両筒３
ｅ・３ｆの重合箇所が増加して中胴３が縮む。このあ
と、後胴４のリヤグリッパー１５を張り出し坑壁に押し
付けることにより後胴４を固定し、前胴２のフロントグ
リッパー１６を引っ込める。そして、カッターヘッド２
５を回転させながら推進用ジャッキ１４を徐々に伸長
し、上記した手順を繰り返すことにより掘削作業が遂行
される。

【００２３】また、カーブしたトンネルを掘削する場合
に、たとえば右曲進時は、右側の２本の推進用ジャッキ
１４を伸長させるとともに、図３(ｂ)のように前胴２と
中胴３間の左側の方向制御ジャッキ１８を伸長させ、中
胴３に対し前胴２を上下の垂直ピン８（図１）を中心に
右方向に旋回させ屈曲させる。そして、前胴２が所定の
角度まで屈曲した状態において、作業者が左側および右
側のリンク部材１９の長穴１９ａ内の垂直ピン２１ｂと
の間のスペース内に、対応する大きさのスペーサー２２
ｂ・２２ｃを嵌合させ、中胴３に対する前胴２の屈曲状
態（姿勢）を保持する。こうした、作業者によるスペー
サー２２の嵌合作業あるいは長穴１９ａからスペーサー
２２を抜き取る作業は、リンク部材１９の位置が方向制
御ジャッキ１８の内側で、掘削機本体１内の通路に面し
ているので、容易に行われる。あとは、通常（直線状）
のトンネル掘削と同様にカッターヘッド２５を回転させ
ながら推進用ジャッキ１４を伸長させることにより、掘
削することができる。

【００２４】とくにカーブの急なトンネルの掘削に際し
ては、上記した曲進掘削と同じ要領で、片側の２本の推
進用ジャッキ１４を伸長させるとともに前胴２と中胴３
間の片側の方向制御ジャッキ１８を伸長させ、中胴３に
対し前胴２を上下の垂直ピン８を中心に一方向に旋回さ
せて屈曲させ、さらにこうした動作を継続しつつ、カー
ブしたトンネルの掘削作業を行ってカーブした軌跡上に
のせ、前胴２を所定の屈曲角度に達するまで徐々に屈曲
させていけばよい。

【００２５】カーブしたトンネル内を移動する際の中胴
３に対する後胴４の屈曲動作は、後胴４が中胴３の前進
に従って追随しながら、リンク部材１１を介して前後の
垂直ピン１２・１３を中心に屈曲することによりトンネ
ルのカーブ面に沿って円滑に行われる。また、中胴３と
後胴４との屈曲を強制的に行わせる必要がある場合に
は、後胴４の一側方（屈曲させる方向と反対側）のリヤ
グリッパ１５を外方に張り出させ、後胴４の向きを変更
すればよい。なお、中胴３の外筒３ｆは、前胴２および
中胴３の内筒３ｅの前進に伴って、トンネルのカーブに
沿って屈曲して追随するので、特別な操作は不要であ
る。ただし、カーブが急な場合には、中胴３の長さがあ
まり長くなり過ぎないように、推進用ジャッキ１４の伸
長量を制限する方がよい。

【００２６】ところで、本発明のトンネル掘削機による
カーブ状のトンネルの掘削では、約４０Ｒの急なカーブ
のトンネルまでの掘削が可能である（従来の装置では１
００Ｒ程度）。

【００２７】

【考案の効果】以上説明したことから明らかなように、
本考案のトンネル掘削機には、次のような効果がある。

【００２８】(1) 前胴、中胴、後胴を屈曲自在に接合し
た構造のトンネル掘削機において、中胴に対する前胴の
首振り角度を大きくできるため、急曲進掘削が可能にな
る。

【００２９】（２）また、中胴に対し設定した前胴の
首振り姿勢を保持するためのスペーサーの着脱作業が容
易で、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のトンネル掘削機の実施例を示す中央縦
断面図である。

【図２】図１のトンネル掘削機の中胴が伸長した状態を
示す中央縦断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図と屈曲姿勢保持機構のリ
ンク部材の長穴部分の拡大図を示すもので、図３(ａ)は
直進時、図３(ｂ)は右曲進時、図３(ｃ)は左曲進時を示
している。

【符号の説明】

１トンネル掘削機本体２前胴３中胴４後胴６・７・９・１０連結部材８・１２・１３・２１ｂ垂直ピン１１・１９リンク部材１４推進用ジャッキ１５・１６グリッパー１７屈曲姿勢保持機構１９ａ長穴２２スペーサー２５カッターヘッド

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】カッターヘッドを先端にフロントグリッ
パーを外周面にそれぞれ備えた前胴と、中胴と、リヤグ
リッパーを外周面に備えた後胴とが屈曲自在に接合され
るとともに、中胴が外筒とこれに対し軸方向に摺動自在
に嵌挿される内筒とから構成され、前胴と後胴の間に推
進用ジャッキが介設されたトンネル掘削機において、中胴の外周面前端部を球面状に形成して前胴の後端部内
に嵌挿するとともに、中胴の前端部の中央部上下と前胴
の後端部の中央部上下とを垂直ピンにより水平方向に屈
曲自在に連結し、中胴の前端部と前胴の後端部との間の
左右に前胴と中胴の屈曲姿勢保持機構を設け、後胴の前端部と中胴の後端部とを、リンク部材およびそ
の両端部に配置した一対の垂直ピンにより水平方向およ
び垂直方向に屈曲自在に連結し、前記屈曲姿勢保持機構を、方向制御ジャッキと、このジ
ャッキの内側にほぼ平行に配置され、両端部がそれぞれ
垂直ピンで枢支連結されるリンク部材とで構成するとと
もに、中胴側の垂直ピンはリンク部材に形成した長穴に
嵌挿し、長穴と垂直ピンのスペース内にスペーサーを嵌
合させるようにしたことを特徴とするトンネル掘削機。