特許 7508419 トンネル掘削機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】トンネル掘削機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20240624BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 302Z

E21D9/06 301A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021139247

(22)【出願日】2021-08-27

(65)【公開番号】P2023032887

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2023-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】521478094

【氏名又は名称】地中空間開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】花岡 泰治

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７６２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１００５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９３４５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カッタヘッドと、
前記カッタヘッドにより掘削された土砂が貯留されるチャンバと、前記チャンバよりも後方の機内室とを区画する隔壁と、
前記カッタヘッドに後方から直接接続されることにより、前記カッタヘッドとともに回転するように構成され、後端が前記隔壁よりも後方の前記機内室に配置された軸部と、
前記機内室において前記軸部に取り付けられ、前記軸部を介して前記カッタヘッドに前後方向の振動を加えることにより、前記カッタヘッドの振動を抑制する制振ジャッキと、を備え、
前記軸部よりも外周側の位置で前記カッタヘッドを後方から支持する複数の支持脚をさらに備え、
前記制振ジャッキは、前記複数の支持脚を介して前記カッタヘッドに振動を加えるのではなく前記軸部を介して前記カッタヘッドに前後方向の振動を加えるように構成されている、トンネル掘削機。

【請求項2】

前記軸部は、前記カッタヘッドの回転中心軸線上に配置されている、請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記カッタヘッドは、駆動油が供給されることにより前記カッタヘッドの外周側の端部から突出して余掘りを行う油圧式の余掘用ジャッキを含み、
前記カッタヘッドの前記回転中心軸線上に配置された前記軸部には、少なくとも、前記機内室から前記カッタヘッド側に前記駆動油を送る供給路が設けられている、請求項２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記機内室において、前記制振ジャッキを、前記隔壁の後面および胴体の内周面の少なくとも一方に固定する固定部材をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項5】

前記制振ジャッキは、前記カッタヘッドの回転中心軸線上で、かつ、前記軸部よりも後方に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項6】

前記機内室において前記制振ジャッキを固定する固定部材をさらに備え、
前記制振ジャッキは、筒部が前記固定部材に取り付けられ、前記筒部から進退し、前記軸部に取り付けられるロッド部を含み、前記筒部に対して前記ロッド部を回転させることにより、前記制振ジャッキ自体の構造内で、前記軸部を回転支持するように構成されている、請求項５に記載のトンネル掘削機。

【請求項7】

前記制振ジャッキは、複数設けられ、
複数の前記制振ジャッキは、前記カッタヘッドの前後方向に直交する方向において、前記軸部を挟み込むように配置され、
前記軸部と前記軸部を挟み込む前記複数の制振ジャッキとの間には、前記複数の制振ジャッキを前記軸部に取り付けるとともに、前記複数の制振ジャッキに対して前記軸部を回転支持する回転軸受部が設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項8】

前記制振ジャッキは、前記複数の支持脚に支持された前記カッタヘッドに、前記軸部を介して前後方向の振動を加えることにより、前記カッタヘッドの振動を抑制するように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタヘッドによる地盤の掘削に伴う振動を抑制するトンネル掘削機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カッタヘッドによる地盤の掘削に伴う振動を抑制するトンネル掘削機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、方向制御ジャッキを備えるトンネル掘削機が開示されている。方向制御ジャッキは、伸縮することによりトンネル掘削機の掘進方向を変更するジャッキである。トンネル掘削機は、カッタヘッドによる地盤の掘削に伴う振動が発生した際に、方向制御ジャッキによりトンネル掘削機の推進方向に所定位相の振動を発生させることによって、カッタヘッドによる地盤の掘削に伴う振動を抑制するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１７２１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、トンネル掘削機の振動の中では、地盤の掘削に伴うカッタヘッド自体の振動が特に大きいため、従来よりカッタヘッド自体の振動を効果的に低減することが望まれている。カッタヘッド自体の振動が低減された場合、トンネル掘削機本体や、地盤に伝わる振動が抑制されるため好ましい。上記特許文献１に記載のトンネル掘削機では、前胴の最後尾に配置され、前胴などの各種構造を介して間接的にカッタヘッドに振動を伝える方向制御ジャッキ、を利用してカッタヘッドによる地盤の掘削に伴う振動を抑制しようとする構成であるため、カッタヘッド自体の振動を効果的に低減することができないという問題点がある。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、カッタヘッド自体の振動を効果的に低減することが可能なトンネル掘削機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明のトンネル掘削機は、カッタヘッドと、カッタヘッドにより掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバよりも後方の機内室とを区画する隔壁と、カッタヘッドに後方から直接接続されることにより、カッタヘッドとともに回転するように構成され、後端が隔壁よりも後方の機内室に配置された軸部と、機内室において軸部に取り付けられ、軸部を介してカッタヘッドに前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッドの振動を抑制する制振ジャッキと、を備え、軸部よりも外周側の位置でカッタヘッドを後方から支持する複数の支持脚をさらに備え、制振ジャッキは、複数の支持脚を介してカッタヘッドに振動を加えるのではなく軸部を介してカッタヘッドに前後方向の振動を加えるように構成されている。

【0008】

この発明のトンネル掘削機では、上記のように、カッタヘッドに後方から直接接続される軸部に対して機内室において取り付けられ、軸部を介してカッタヘッドに前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッドの振動を抑制する制振ジャッキを設ける。これによって、軸部に取り付けられる制振ジャッキにより、カッタヘッドに対して直接接続される軸部を介してカッタヘッドに振動を伝えることができる。また、制振ジャッキがチャンバ側ではなく比較的スペースに余裕のある機内室に配置されるため、カッタヘッドの振動を抑制するのに必要となる出力を確保可能な制振ジャッキの大きさを確保することが可能となる。以上の結果、カッタヘッド自体の振動を効果的に低減することができる。

【0009】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、軸部は、カッタヘッドの回転中心軸線上に配置されている。このように構成すれば、カッタヘッドが回転する際に、軸部を回転中心軸線上に保持することができる。すなわち、カッタヘッドの回転に伴い軸部が前後方向に交差する方向に移動することを防ぐことができる。

【0010】

この場合、好ましくは、カッタヘッドは、駆動油が供給されることによりカッタヘッドの外周側の端部から突出して余掘りを行う油圧式の余掘用ジャッキを含み、カッタヘッドの回転中心軸線上に配置された軸部には、少なくとも、機内室からカッタヘッド側に駆動油を送る供給路が設けられている。このように構成すれば、軸部を、制振ジャッキの振動を伝えるための構成としてだけではなく、余掘用ジャッキの駆動油の供給路としても利用することができるので、部品点数を削減して、装置構成を簡素化することができる。

【0011】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、機内室において、制振ジャッキを、隔壁の後面および胴体の内周面の少なくとも一方に固定する固定部材をさらに備える。このように構成すれば、固定部材により制振ジャッキの反力を受けることができるようになり、制振ジャッキの振動をより効果的にカッタヘッドに伝えることができる。その結果、カッタヘッド自体の振動をより効果的に低減することができる。

【0012】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、制振ジャッキは、カッタヘッドの回転中心軸線上で、かつ、軸部よりも後方に配置されている。このように構成すれば、制振ジャッキを軸部と同軸上に配置することができるので、制振ジャッキの振動を発生させる力を、軸部およびカッタヘッドに効果的に伝えることができる。その結果、カッタヘッド自体の振動をより効果的に低減することができる。

【0013】

この場合、好ましくは、機内室において制振ジャッキを固定する固定部材をさらに備え、制振ジャッキは、筒部が固定部材に取り付けられ、筒部から進退し、軸部に取り付けられるロッド部を含み、筒部に対してロッド部を回転させることにより、制振ジャッキ自体の構造内で、軸部を回転支持するように構成されている。このように構成すれば、制振ジャッキ自体の構造内で、軸部を回転支持することができるので、軸部を回転支持する専用の構成を設ける場合と比較して、部品点数を削減して、装置構成を簡素化することができる。

【0014】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、制振ジャッキは、複数設けられ、複数の制振ジャッキは、カッタヘッドの前後方向に直交する方向において、軸部を挟み込むように配置され、軸部と軸部を挟み込む複数の制振ジャッキとの間には、複数の制振ジャッキを軸部に取り付けるとともに、複数の制振ジャッキに対して軸部を回転支持する回転軸受部が設けられている。このように構成すれば、複数の制振ジャッキにより、カッタヘッド自体の振動を低減するための比較的大きな振動を発生させることができる。

【0015】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、制振ジャッキは、複数の支持脚に支持されたカッタヘッドに、軸部を介して前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッドの振動を抑制するように構成されている。このように構成すれば、カッタヘッドの支持方式がいわゆる外周支持方式となり、カッタヘッドの中央部付近が複数の支持脚により拘束されないため、カッタヘッドの中央部付近を効果的に振動させることが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、上記のように、カッタヘッド自体の振動を効果的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態によるトンネル掘削機を側方から示した模式的な断面図である。

【図2】図１の９０－９０線に沿った矢視図である。

【図3】図１のＥ部の拡大図である。

【図4】第２実施形態によるトンネル掘削機を側方から示した模式的な断面図である。

【図5】図４の９１－９１線に沿った矢視図である。

【図6】変形例の軸部およびカッタヘッドを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0019】

［第１実施形態］
（トンネル掘削機の構成）
図１～図３を参照して、第１実施形態によるトンネル掘削機１００について説明する。

【0020】

各図では、掘進方向（前後方向）に沿って延びるカッタヘッド１の回転中心軸線αに平行な方向（前後方向）をＸ方向により示す。Ｘ方向のうち、掘進方向をＸ１方向（前方）により示し、他方をＸ２方向（後方）により示す。

【0021】

各図では、上下方向をＺ方向により示す。Ｚ方向のうち、上方をＺ１方向により示し、下方をＺ２方向により示す。

【0022】

各図では、カッタヘッド１の回転方向（周方向）をＲ方向により示す。また、カッタヘッド１の半径方向をｒ方向により示す。

【0023】

図１に示すように、トンネル掘削機１００は、カッタヘッド１と、複数の支持脚１０と、隔壁２３を含む掘削機本体２と、旋回台軸受３と、カッタヘッド１を回転させる駆動源４と、固定部材５と、軸部６と、振動センサ７と、制振ジャッキ８とを備えている。トンネル掘削機１００は、泥土圧式のトンネル掘削機である。

【0024】

制振ジャッキ８は、隔壁２３よりも後方の機内室（大気室）Ｃ２において軸部６に取り付けられている。トンネル掘削機１００は、制振ジャッキ８により、軸部６を介してカッタヘッド１に前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制するように構成されている。詳細については後述する。

【0025】

（カッタヘッドおよび支持脚の構成）
カッタヘッド１は、前面に複数のカッタビットＢを有しており、回転により地盤を掘削するように構成されている。カッタヘッド１は、後方から複数の支持脚１０により支持されている。

【0026】

支持脚１０は、前後方向に延びる例えば円柱状形状の部材である。複数の支持脚１０は、カッタヘッド１の回転方向に所定の角度間隔で円周上に配置されている。複数の支持脚１０は、カッタヘッド１の半径方向（ｒ方向）の外周側に配置されている。すなわち、カッタヘッド１は、外周側で支持される外周支持方式のカッタヘッドである。つまり、カッタヘッド１の半径方向（ｒ方向）において、複数の支持脚１０は、カッタヘッド１の回転中心軸線αおよび軸部６よりも、カッタヘッド１の外周側の端部１ａに近い位置に配置されている。複数の支持脚１０は、円環状の支持リング１１の前面に固定されている。

【0027】

カッタヘッド１は、油圧式の余掘用ジャッキ１２ａを有するカッタスポーク１２を含んでいる。余掘用ジャッキ１２ａは、駆動油が供給されることによりカッタヘッド１の外周側の端部１ａから突出して余掘りを行うように構成されている。余掘用ジャッキ１２ａは、曲面状のトンネル施工時などに用いられる。余掘用ジャッキ１２ａは、軸部６を介して、潤滑用のグリースが供給されるように構成されている。また、余掘用ジャッキ１２ａは、軸部６を介して、余掘用ジャッキ１２ａを駆動させるための駆動油が供給されるように構成されている。

【0028】

（掘削機本体の構成）
掘削機本体２は、円筒状の胴体２０と、隔壁２３と、複数の推進ジャッキ２４と、複数の中折れジャッキ２５と、スクリュコンベア２６とを備えている。

【0029】

胴体２０は、前胴２１と、前胴２１の後方に配置された後胴２２とを含んでいる。前胴２１の内側には、旋回台軸受３、駆動源４および制振ジャッキ８などが配置されている。また、胴体２０の内側には、隔壁２３が設けられている。

【0030】

隔壁２３は、掘進方向（Ｘ１方向）と直交する方向に延びており、カッタヘッド１により掘削された土砂が貯留されるチャンバＣ１と、チャンバＣ１よりも後方の機内室Ｃ２とを区画している。機内室Ｃ２とは、カッタヘッド１により掘削された土砂が直接流入することがない空間であり、作業者が立ち入ることが可能な空間である。

【0031】

隔壁２３には、カッタヘッド１の半径方向（ｒ方向）の中央部に軸部６を配置するための貫通穴２３ａが設けられている。貫通穴２３ａの中心位置は、カッタヘッド１の回転中心軸線αと略一致している。隔壁２３の貫通穴２３ａは、軸部６を内側に配置した状態で土砂シール２３ｂにより密閉されている。なお、土砂シール２３ｂは、軸部６が振動したとしても密閉状態を保持して、チャンバＣ１から機内室Ｃ２に土砂が流入することを防止するように構成されている。

【0032】

複数の推進ジャッキ２４は、カッタヘッド１の回転方向に所定の角度間隔で円周上に配置されている。複数の推進ジャッキ２４は、胴体２０に固定されており、掘削機本体２を押し進めるように構成されている。すなわち、複数の推進ジャッキ２４は、掘削機本体２を推進させる駆動源である。

【0033】

複数の中折れジャッキ２５は、カッタヘッド１の回転方向に所定の角度間隔で円周上に配置されている。複数の中折れジャッキ２５は、前胴２１と後胴２２とを連結するとともに、トンネル掘削機１００の掘進方向を修正または変更するように構成されている。

【0034】

スクリュコンベア２６は、チャンバＣ１に接続され、チャンバＣ１内の土砂を機内室Ｃ２側に排出するように構成されている。スクリュコンベア２６は、前胴２１の内側の下方側に配置されている。

【0035】

（旋回台軸受の構成）
旋回台軸受３は、駆動源４の回転力をカッタヘッド１に伝達するように構成されている。旋回台軸受３は、前胴２１に固定された円環状の固定外輪３０と、固定外輪３０の内周側に配置された円環状の可動内輪３１とを備えている。

【0036】

可動内輪３１は、固定外輪３０に支持されており、カッタヘッド１の回転中心軸線α回りに回転可能に構成されている。可動内輪３１は、駆動源４の駆動用ピニオンギヤに噛み合う円環状の内歯ギヤ（ラック）を有している。可動内輪３１は、円環状の支持リング１１の後面に固定されている。

【0037】

（駆動源の構成）
カッタヘッド１を回転させる駆動源４は、駆動油により駆動される油圧式の駆動源である。駆動源４は、複数の油圧式モータにより構成されている。なお、駆動源は、電動式モータにより構成されてもよい。

【0038】

（固定部材の構成）
図２に示す固定部材５は、機内室Ｃ２において、制振ジャッキ８を固定するように構成されている。詳細には、固定部材５には、前方から制振ジャッキ８の筒部８ａ側が接続されている。固定部材５は、カッタヘッド１の半径方向（ｒ方向）に延びる梁部材である。固定部材５は、前方に位置する制振ジャッキ８の反力を受ける支持構造体である。

【0039】

固定部材５の両端部は、胴体２０（前胴２１）の内周面２１ａに固定されている。固定部材５は、中折れジャッキ２５および後胴２２の球面摺動部との干渉を避けるために、両端部が制振ジャッキ８の筒部８ａ側が接続される中央部よりも前方に位置するように、屈曲している。なお、複数の中折れジャッキ２５の間に固定部材５を配置して、中折れジャッキ２５と固定部材５との干渉を回避してもよい。また、固定部材５は、箱状断面を有する梁部材により形成されているが、このような形状の断面に限られない。

【0040】

（軸部の構成）
図１に示すトンネル掘削機１００は、制振ジャッキ８により、軸部６を介してカッタヘッド１に前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制するように構成されている。すなわち、軸部６は、制振ジャッキ８により生成された前後方向の振動をカッタヘッド１に伝達するための振動伝達部材として機能する。

【0041】

軸部６は、前後方向に延びている。軸部６は、カッタヘッド１の回転中心軸線α上に配置されている。詳細には、軸部６の中心位置は、カッタヘッド１の回転中心軸線αと略一致している。

【0042】

軸部６は、円柱状の回転部材６０と、回転部材６０が内側に嵌合された円筒状の非回転部材６１とを備えている。回転部材６０は、カッタヘッド１とともに回転する部材である。非回転部材６１は、カッタヘッド１とともに回転しない部材である。

【0043】

回転部材６０は、カッタヘッド１に後方から直接接続（固定）されている。このため、回転部材６０は、カッタヘッド１とともに回転中心軸線α回りに回転するように構成されている。軸部６（回転部材６０）の後端６ａは、隔壁２３よりも後方の機内室Ｃ２に配置されている。

【0044】

図３に示すように、カッタヘッド１の回転中心軸線α上に配置された軸部６（回転部材６０および非回転部材６１）には、少なくとも、機内室Ｃ２からカッタヘッド１側に余掘用ジャッキ１２ａの駆動油を送る供給路６４が設けられている。また、軸部６には、機内室Ｃ２からカッタヘッド１側に作泥材を送る供給路６２が設けられている。なお、供給路６２を介してカッタヘッド１側に供給された作泥材は、カッタヘッド１の前方側などに注入される。また、軸部６には、機内室Ｃ２から余掘用ジャッキ１２ａにグリースを送る供給路６３が設けられている。

【0045】

非回転部材６１は、作泥材、グリースおよび駆動油を供給する供給口Ｓを有している。非回転部材６１の供給口Ｓには、作泥材、グリースおよび駆動油を供給する供給管Ｔが接続されている。非回転部材６１は、カッタヘッド１とともに回転しない。そこで、非回転部材６１から回転する回転部材６０に対して作泥材、グリースおよび駆動油の供給を継続的に行うために、供給路６２、６３および６４は、環状溝Ｇを有している。すなわち、軸部６は、作泥材、グリースおよび駆動油を供給するためのロータリージョイントとしても機能する。

【0046】

環状溝Ｇは、非回転部材６１の内周面に沿った円環状に形成されている。なお、環状溝を、回転部材の外周面に沿った円環状に形成してもよい。また、供給路６２、６３および６４の各々は、軸部６に対して１つずつ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。

【0047】

（振動センサの構成）
図１に示すように、振動センサ７は、カッタヘッド１に設けられている。一例ではあるが、振動センサ７は、加速度計により構成されている。振動センサ７の設置場所は、カッタヘッド１の振動を検知可能であればいかなる位置でもよい。なお、振動センサ７は、カッタヘッド１の半径方向において、内周側（中央部付近）に設置することが好ましい。すなわち、振動センサ７は、制振ジャッキ８によるカッタヘッド１の変位が特に大きくなる軸部６の近傍に設置することが好ましい。振動センサ７の検知信号は、制振ジャッキ８に設けられた駆動制御部７ａにより取得される。

【0048】

（制振ジャッキの構成）
制振ジャッキ８は、駆動制御部７ａにより駆動が制御されるように構成されている。駆動制御部７ａは、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む制御基板として構成されている。

【0049】

駆動制御部７ａは、振動センサ７の検知信号に基づいて、制振ジャッキ８の駆動を制御するように構成されている。一例ではあるが、駆動制御部７ａは、振動センサ７により検知したカッタヘッド１の振動を効果的に打ち消すために、主として、振動センサ７において検知した振動とは逆位相の振動を制振ジャッキ８により発生させて、カッタヘッド１自体の振動を抑制する制御を行うように構成されている。

【0050】

制振ジャッキ８は、１つのみ設けられている。制振ジャッキ８は、前後方向に延びている。制振ジャッキ８は、カッタヘッド１の回転中心軸線α上で、かつ、軸部６よりも後方に配置されている。制振ジャッキ８は、筒部８ａが固定部材５に取り付けられ、筒部８ａから進退し、軸部６に取り付けられるロッド部８ｂを含んでいる。

【0051】

筒部８ａは、後端側が固定部材５により回転可能に支持されている。ロッド部８ｂは、前端側が軸部６（回転部材６０）に対して回転可能に接続されている。制振ジャッキ８は、油圧式のジャッキである。なお、制振ジャッキ８は、電動式のジャッキであってもよい。

【0052】

制振ジャッキ８は、カッタヘッド１が回転する際に、筒部８ａに対してロッド部８ｂを回転させることにより、制振ジャッキ８自体の構造内で、軸部６を回転支持するように構成されている。すなわち、制振ジャッキ８は、制振ジャッキ８自体の構造内で、筒部８ａに対する軸部６（回転部材６０）の回転を吸収するように構成されている。したがって、カッタヘッド１とともに回転中心軸線α回りに回転する構成は、軸部６の回転部材６０、および、ロッド部８ｂである。

【0053】

制振ジャッキ８は、複数の支持脚１０に支持されたカッタヘッド１に対して、カッタヘッド１に後方から直接接続された軸部６を介して、前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制するように構成されている。

【0054】

カッタヘッド１は、外周支持方式であり、内周側の比較的大きな範囲ＲＡ（図１の二点鎖線で囲んだ範囲）が複数の支持脚１０に拘束されない範囲となっている。したがって、カッタヘッド１は、カッタヘッド１の中央部に配置された制振ジャッキ８が伸縮した場合、範囲ＲＡを太鼓（ダイアフラム）のように前後に膨らませる振動が発生するように構成されている。

【0055】

トンネル掘削機１００は、このような振動を制振ジャッキ８および軸部６により発生させて、掘削に伴いカッタヘッド１自体に発生する振動を打ち消すことにより、カッタヘッド１自体に発生する振動を低減するように構成されている。

【0056】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0057】

第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド１に後方から直接接続される軸部６に対して機内室Ｃ２において取り付けられ、軸部６を介してカッタヘッド１に前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制する制振ジャッキ８を設ける。これによって、軸部６に取り付けられる制振ジャッキ８により、カッタヘッド１に対して直接接続される軸部６を介してカッタヘッド１に振動を伝えることができる。また、制振ジャッキ８がチャンバＣ１側ではなく比較的スペースに余裕のある機内室Ｃ２に配置されるため、カッタヘッド１の振動を抑制するのに必要となる出力を確保可能な制振ジャッキ８の大きさを確保することが可能となる。以上の結果、カッタヘッド１自体の振動を効果的に低減することができる。

【0058】

第１実施形態では、上記のように、軸部６は、カッタヘッド１の回転中心軸線α上に配置されている。これによって、カッタヘッド１が回転する際に、軸部６を回転中心軸線α上に保持することができる。すなわち、カッタヘッド１の回転に伴い軸部６が前後方向に交差する方向に移動することを防ぐことができる。

【0059】

第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド１は、駆動油が供給されることによりカッタヘッド１の外周側の端部１ａから突出して余掘りを行う油圧式の余掘用ジャッキ１２ａを含み、カッタヘッド１の回転中心軸線α上に配置された軸部６には、少なくとも、機内室Ｃ２からカッタヘッド１側に駆動油を送る供給路６４が設けられている。これによって、軸部６を、制振ジャッキ８の振動を伝えるための構成としてだけではなく、余掘用ジャッキ１２ａの駆動油の供給路６４としても利用することができるので、部品点数を削減して、装置構成を簡素化することができる。

【0060】

第１実施形態では、上記のように、機内室Ｃ２において、制振ジャッキ８を、胴体２０の内周面２１ａに固定する固定部材５をさらに備える。これによって、固定部材５により制振ジャッキ８の反力を受けることができるようになり、制振ジャッキ８の振動をより効果的にカッタヘッド１に伝えることができる。その結果、カッタヘッド１自体の振動をより効果的に低減することができる。

【0061】

第１実施形態では、上記のように、制振ジャッキ８は、カッタヘッド１の回転中心軸線α上で、かつ、軸部６よりも後方に配置されている。これによって、制振ジャッキ８を軸部６と同軸上に配置することができるので、制振ジャッキ８の振動を発生させる力を、軸部６およびカッタヘッド１に効果的に伝えることができる。その結果、カッタヘッド１自体の振動をより効果的に低減することができる。

【0062】

第１実施形態では、上記のように、機内室Ｃ２において制振ジャッキ８を固定する固定部材５をさらに備え、制振ジャッキ８は、筒部８ａが固定部材５に取り付けられ、筒部８ａから進退し、軸部６に取り付けられるロッド部８ｂを含み、筒部８ａに対してロッド部８ｂを回転させることにより、制振ジャッキ８自体の構造内で、軸部６を回転支持するように構成されている。これによって、制振ジャッキ８自体の構造内で、軸部６を回転支持することができるので、軸部６を回転支持する専用の構成を設ける場合と比較して、部品点数を削減して、装置構成を簡素化することができる。

【0063】

第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド１の半径方向の外周側に配置され、カッタヘッド１を後方から支持する複数の支持脚１０をさらに備え、制振ジャッキ８は、複数の支持脚１０に支持されたカッタヘッド１に、軸部６を介して前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制するように構成されている。これによって、カッタヘッド１の支持方式がいわゆる外周支持方式となり、カッタヘッド１の中央部付近が複数の支持脚１０により拘束されないため、カッタヘッド１の中央部付近を効果的に振動させることが可能となる。

【0064】

［第２実施形態］
図４および図５を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、トンネル掘削機１００が１つの制振ジャッキ８を備える上記第１実施形態とは異なり、トンネル掘削機２００が複数の制振ジャッキ２０８を備える例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して図示する。

【0065】

第２実施形態のトンネル掘削機２００は、複数（２つ）の制振ジャッキ２０８を備えている。

【0066】

制振ジャッキ２０８は、筒部２０８ａと、筒部２０８ａから前方側に進退移動するロッド部２０８ｂとを含んでいる。第１実施形態のロッド部８ｂとは異なり、第２実施形態のロッド部２０８ｂは、カッタヘッド１とともに回転することはない。

【0067】

２つの制振ジャッキ２０８は、カッタヘッド１の前後方向に直交する方向において、軸部６を挟み込むように配置されている。詳細には、２つの制振ジャッキ２０８は、軸部６の左右方向の一方側および他方側に１つずつ配置されている。すなわち、複数（２つ）の制振ジャッキ２０８は、軸部６の回転方向において、等角度間隔（１８０度間隔）で配置されている。２つの制振ジャッキ２０８は、略平行に配置されている。

【0068】

軸部６と、軸部６を挟み込む複数（２つ）の制振ジャッキ２０８との間には、回転軸受部２０９が設けられている。回転軸受部２０９は、複数の制振ジャッキ２０８を軸部６に取り付けるとともに、複数の制振ジャッキ２０８に対して軸部６を回転支持するように構成されている。複数の制振ジャッキ２０８は、後端側が固定部材５に接続されている。

【0069】

複数の制振ジャッキ２０８は、複数の支持脚１０に支持されたカッタヘッド１に対して、カッタヘッド１に後方から直接接続された軸部６を介して前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制するように構成されている。

【0070】

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0071】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0072】

第２実施形態では、上記のように、カッタヘッド１に後方から直接接続される軸部６に対して機内室Ｃ２において取り付けられ、軸部６を介してカッタヘッド１に前後方向の振動を加えることにより、カッタヘッド１の振動を抑制する制振ジャッキ２０８を設ける。これによって、上記第１実施形態と同様に、カッタヘッド１自体の振動を効果的に低減することができる。

【0073】

第２実施形態では、上記のように、制振ジャッキ２０８は、複数設けられ、複数の制振ジャッキ２０８は、カッタヘッド１の前後方向に直交する方向において、軸部６を挟み込むように配置され、軸部６と軸部６を挟み込む複数の制振ジャッキ２０８との間には、複数の制振ジャッキ２０８を軸部６に取り付けるとともに、複数の制振ジャッキ２０８に対して軸部６を回転支持する回転軸受部２０９が設けられている。これによって、複数の制振ジャッキ２０８により、カッタヘッド１自体の振動を低減するための比較的大きな振動を発生させることができる。

【0074】

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0075】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0076】

たとえば、上記第１および第２実施形態では、カッタヘッドの支持方式として外周支持方式を採用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カッタヘッドの支持方式として中間支持方式や、センターシャフト支持方式などの異なる支持方式を採用してもよい。

【0077】

また、上記第１実施形態では、トンネル掘削機が１つの制振ジャッキを備える例を示し、上記第２実施形態では、トンネル掘削機が２つの制振ジャッキを備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トンネル掘削機が３つ以上の制振ジャッキを備えていてもよい。

【0078】

また、上記第１および第２実施形態では、制振ジャッキを、固定部材を介して胴部の内表面に固定した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制振ジャッキを、固定部材を介して隔壁の後面に固定してもよい。

【0079】

また、上記第１および第２実施形態では、制振ジャッキのロッド部を軸部に接続した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制振ジャッキの筒部を軸部に接続してもよい。また、制振ジャッキの筒部を軸部に接続することに加え、ロッド部が固定部材に取り付けられるようにしてもよい。

【0080】

また、上記第１実施形態では、１つの制振ジャッキのロッド部を筒部に対して回動させることにより、制振ジャッキ自体の構造内で筒部に対する軸部の回転を吸収した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２実施形態と同様に、１つの制振ジャッキと軸部との間に回転軸受部を設けてもよい。

【0081】

また、上記第１および第２実施形態では、制振ジャッキをカッタヘッドの回転中心軸線上に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制振ジャッキをカッタヘッドの回転中心軸線からずれた位置に配置してもよい。

【0082】

また、上記第１および第２実施形態では、軸部に作泥材の供給路を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、軸部に作泥材の供給路を設けなくてもよい。

【0083】

また、上記第１および第２実施形態では、軸部に余掘用ジャッキの潤滑用のグリースの供給路を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、軸部に余掘用ジャッキの潤滑用のグリースの供給路を設けなくてもよい。

【0084】

また、上記第１および第２実施形態では、軸部に余掘用ジャッキの駆動油の供給路を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、軸部に余掘用ジャッキの駆動油の供給路を設けなくてもよい。

【0085】

また、上記第１および第２実施形態では、泥土圧式のトンネル掘削機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、泥水式のトンネル掘削機に本発明を適用してもよい。

【0086】

また、上記第１および第２実施形態では、軸部を、カッタヘッドに後方から接続されるとともに、制振ジャッキが取り付けられる部材により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図６に示すように、軸部３０６を、制振ジャッキ（図示せず）が取り付けられる部材３０６ａ、および、部材３０６ａとカッタヘッド１とを互いに接続する中間部材３０６ｂなどを含むように構成してもよい。この他、カッタヘッドを、地盤を掘削するカッタヘッド本体、および、軸部を接続するためにカッタヘッド本体の後面に設けられた補助部材などを含むように構成してもよい。

【符号の説明】

【0087】

１ カッタヘッド
１ａ （カッタヘッドの外周側の）端部
５ 固定部材
６、３０６ 軸部
６ａ （軸部の）後端
８、２０８ 制振ジャッキ
８ａ 筒部
８ｂ ロッド部
１０ 支持脚
１２ａ 余掘用ジャッキ
２０ 胴体
２１ａ （胴体の）内周面
２３ 隔壁
６４ （余掘用ジャッキの駆動油の）供給路
１００、２００ トンネル掘削機
２０９ 回転軸受部
Ｃ１ チャンバ
Ｃ２ 機内室
α （カッタヘッドの）回転中心軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】