【実施例1】
【0022】
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から
図5を参照して説明する。
【0023】
図2に示すように、トンネル掘削機1は、掘削機本体としての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2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2における右方側)に設けられる推進ジャッキ(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。
【0024】
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、カッタ駆動モータ14を駆動することにより、ギヤ機構を介してカッタヘッド11を回転させることができる。
【0025】
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10aが形成されている。つまり、バルクヘッド15によってチャンバ10aと掘削機本体内の空間(本体内空間)10bとが隔てられている。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。
【0026】
カッタヘッド11を駆動回転させて前方の地山を掘削した土砂は、チャンバ10a内に前端部が開口して設けられるスクリューコンベア16によって後方へ搬送され、スクリューコンベア16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。
【0027】
図3に示すように、カッタヘッド11には、その回転中心部から後方側(
図3における右方側)へ延出する回転軸部(回転体)20が設けられている。バルクヘッド15には、回転軸部20の外径と略同径の内径を有する貫通穴15aが形成され、回転軸部20は、バルクヘッド15を貫通して設けられている。なお、バルクヘッド15と回転軸部20との間にはシール部材30が設けられ、チャンバ10aと本体内空間10bとは隔離された状態である。
【0028】
回転軸部20の後端(
図3における右方端)には、第一の接続ブロック(回転体)21を介して後述する流路封止機構を備えた中間軸部(回転体)22が連結され、中間軸部22の後端には、第二の接続ブロック(回転体)23を介してロータリジョイント(回転式管継手)40が連結されている。
【0029】
ロータリジョイント40は、略円筒形状のアウトサイドボディ(固定部)41と、当該アウトサイドボディ41の内周側に係合して回転自在の略円柱形状のインサイドボディ(回転部)42とを備えている。
【0030】
アウトサイドボディ41は、図示しないブラケットを介してバルクヘッド15(固定側)に支持され、軸方向および周方向の動き(移動)が制限されている。つまり、アウトサイドボディ41は、インサイドボディ42の回転を許容しつつ掘削機本体側(固定側)に支持されている。
【0031】
一方、インサイドボディ42は、回転軸部20、第一の接続ブロック21、中間軸部22、第二の接続ブロック23を介してカッタヘッド11に連結されている。つまり、回転軸部20、第一の接続ブロック21、中間軸部22、第二の接続ブロック23、インサイドボディ42は、それぞれボルト(機械的締結手段)によってカッタヘッド11と同軸心状に連結され、カッタヘッド11と共に駆動回転される。
【0032】
アウトサイドボディ41には、加泥剤をロータリジョイント40内に取り入れるための開口部41aが形成され、当該開口部41aには加泥剤を供給するための図示しない加泥剤供給装置と連通する加泥剤供給管50が連結されている。また、アウトサイドボディ41には、開口部41aに対応する位置(軸方向の位置を同じくする位置)の全周に亘って、内周面に開口する凹状の溝41bが形成されている。
【0033】
インサイドボディ42には、軸方向前端面(
図3における左方側端面)およびアウトサイドボディ41に形成された溝41bに対応する外周面に開口する連通孔(連通流路)42aが形成されている。この連通孔42aは、図示しない加泥剤供給装置から供給される加泥剤をチャンバ10a内へ送るための加泥剤供給流路(連通流路)51の一部である。
【0034】
また、第二の接続ブロック23、中間軸部22、第一の接続ブロック21および回転軸部20には、インサイドボディ42における連通孔42aと互いに連通する連通孔(連通流路)23a,22a,21a,20aが設けられている。つまり、インサイドボディ42、第二の接続ブロック23、中間軸部22、第一の接続ブロック21および回転軸部20に設けた連通孔42a,23a,22a,21a,20aによって、加泥剤供給流路51が形成されている。
【0035】
よって、図示しない加泥剤供給装置から供給される加泥剤は、加泥剤供給管50から、ロータリジョイント40におけるアウトサイドボディ41に供給され、更に、ロータリジョイント40におけるインサイドボディ42、第二の接続ブロック23、中間軸部22、第一の接続ブロック21、回転軸部20を介して、カッタヘッド11の前方(チャンバ10a)に供給されるようになっている。
【0036】
なお、
図3においては、図を明瞭にするために、ロータリジョイント40等におけるチャンバ10a内への加泥剤の供給やコピーカッタ等への作動油の供給などを行うための多数の流路の図示を省略し、一本の加泥剤供給流路(連通流路)51のみを示している。
【0037】
図1に示すように、中間軸部22には、加泥剤供給流路51の流路封止手段として、加泥剤供給流路51と交差する挿通孔60を備えると共に、挿通孔60内を移動可能に設けられて先端部71aが加泥剤供給流路51と交差する位置まで到達可能な棒状の挿通棒(ピストン部材)71と、挿通棒71の先端部71aに取り付けられる弾性部材72とを有する流路封止装置(連通流路封止手段)70を備えている。
【0038】
つまり、流路封止装置70は、挿通孔60に挿通棒71を挿入し、その先端部71aに設けられた弾性部材72によって加泥剤供給流路51を封止するものである。これにより、チャンバ10aにおける加泥剤等が、加泥剤供給流路51を逆流し、ロータリジョイント40および挿通孔60を介して、本体内空間10bへ浸入することを防ぐことができる。なお、本実施例においては、加泥剤供給流路51を確実に封止することができるように、挿通孔60を加泥剤供給流路51と略同径に形成すると共に、弾性部材72を、挿通孔60と交差する加泥剤供給流路51(連通孔22a)に対応した形状に形成している。つまり、弾性部材72は、挿通孔60の内面に対応する形状、すなわち、挿通孔60の内径と略同径の外径で挿通孔60の軸方向に沿う形状の円柱部と、加泥剤供給流路51の内面に対応する形状、すなわち、円柱部の先端に形成される加泥剤供給流路51の内径と略同径の外径の半球部とから成る。
【0039】
また、本発明における弾性部材は、本実施例の
図1に示すように、中実の弾性部材72に限定されるものではない。例えば、
図5に示すように、弾性部材172に中空部172aを設けると共に、挿通棒171に流路171bを設けることにより、流体供給手段178によって挿通棒171の流路171bを介して空気等の流体を弾性部材172の中空部172aに送り込むことができる。これによれば、弾性部材172が中空部172aに送り込まれる流体によって膨張し、加泥剤供給流路51をより確実に封止することができる。
【0040】
更に、流路封止装置70は、図示しないブラケットを介してバルクヘッド15に支持される支持プレート73と、支持プレート73に固定されてねじ切り加工が施されたガイド棒74と、ガイド棒74と係合してガイド棒74に沿って移動可能な移動プレート75と、ガイド棒74と螺合して図示しない駆動回転手段によって回転されることでガイド棒74に沿って移動するナット76とを備えている。
【0041】
また、支持プレート73には挿通棒71を挿通可能な挿通孔73aが設けられ、移動プレート75には挿通棒71の一端が連結され、移動プレート75の上下に隣接するようにナット76が配置されている。このような構成により、図示しない駆動回転手段によってナット76を回転させると、ナット76と共に移動プレート75および移動プレート75に連結された挿通棒71をガイド棒74に沿って移動させることができる。もちろん、油圧ジャッキやモータ等の駆動手段を利用して、挿通棒71を挿通孔60内で移動させるようにしても良い。
【0042】
また、
図1に示すように、中間軸部22の挿入孔(挿通孔)60には、ボールバルブ(弁手段)77を備えている。ボールバルブ77は、弁閉時には挿通孔60を遮断して加泥剤供給流路51から加泥剤等が流出するのを防止し、弁開時には挿通棒71を挿通可能とするものである。よって、ボールバルブ77の弁開口部77aは、挿入孔60と同軸心状であり、挿通棒71を挿通することができる程度の内径を有している。
【0043】
もちろん、本発明における弁手段は、本実施例におけるボールバルブ77に限定されず、弁閉時には挿通孔(挿入孔60)を遮断し、弁開時にはピストン部材(挿通棒71)を挿通可能とするものであれば良く、本発明における弁手段として、コック弁など種々のバルブを採用することができる。
【0044】
本実施例においては、挿入孔60を加泥剤供給流路51と直交して設けているが、本発明における挿通孔はこれに限定されず、本発明における挿通孔としては、角度によらず連通流路と交差してピストン部材(挿通棒71)を挿入することができるものであれば良い。
【0045】
多数の流路に対して、それぞれ流路封止装置70を設ける場合には、
図4に示すように、多数の流路封止装置70を中間軸部22の周方向に間隔を空けて放射状に配設することにより、設置スペースを確保することができる。また、流路封止装置70を周方向にずらして配設するだけでなく、中間軸部22の軸方向に間隔を空けて配設することにより設置スペースを確保するようにしても良く、中間軸部22の軸方向に対する流路封止装置70の設置角度が異なるように配設することにより設置スペースを確保するようにしても良い。
【0046】
本発明の実施例1に係るトンネル掘削機1におけるロータリジョイント40のメンテナンス等の動作について、
図1を参照して説明する。
【0047】
まず、図示しない加泥剤供給手段によるチャンバ10aへの加泥剤の供給を停止する。そして、ボールバルブ77を開弁すると共に、図示しない駆動回転手段によってナット76を回転させ、ナット76と共に移動プレート75および移動プレート75に連結された挿通棒71をガイド棒74に沿って移動させる。
【0048】
挿通棒71の先端部71aに設けた弾性部材72は、挿入孔60と加泥剤供給流路51(連通孔22a)とが交差する位置に達する、すなわち、加泥剤供給流路51(連通孔22a)に突き当たり、僅かに弾性変形することによって、加泥剤供給流路51は確実に封止される。つまり、チャンバ10aにおける加泥剤等が、加泥剤供給流路51を逆流し、ロータリジョイント40および挿通孔60を介して、本体内空間10bへ浸入することはない。
【0049】
よって、ロータリジョイント40のアウトサイドボディ41をインサイドボディ42から取り外して、ロータリジョイント40のメンテナンス等を行うことができる。
【0050】
また、本実施例においては、ロータリジョイント40のインサイドボディ42とは別の中間軸部22に挿入孔60および流路封止装置70を備えているので、ロータリジョイント40のインサイドボディ42を第二の接続ブロック23から取り外して、ロータリジョイント40のメンテナンス等を行うことができる。
【0051】
このようにして、本実施例に係るトンネル掘削機1によれば、チャンバ10aと本体内空間10bとを連通する加泥剤供給流路51を有するロータリジョイント40のメンテナンス等を、地山に薬液注入するなどの地盤改良を施すことなく、容易に行うことができる。