JP2000054792A

JP2000054792A - 地中掘削機

Info

Publication number: JP2000054792A
Application number: JP23802998A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Kobayashi; 隆治小林
Original assignee: Daiho Construction Co Ltd
Current assignee: Daiho Construction Co Ltd
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ビットが平行リンク運動を行うもので、シー
ルド断面の全面を押さえることができて地山の崩壊を防
止できる地中掘削機を提供する。【解決手段】平行リンク運動を行う内面板９と、該内
面板９の外側で、該内面板９と略同一平面上に配設され
て単軸回転運動を行う外面板１２とを有し、該内面板９
には地山を掘削するカッタービット１０が設けられると
共に、前記内面板９と外面板１２を同期回転運動させる
ように駆動制御し、前記内面板９及び外面板１２でシー
ルド断面の全面を押さえつつ、前記カッタービット１０
で地山を掘削するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地下鉄,道路用
トンネルや上下水道等を構築すべく、そのトンネルを掘
削するのに適した地中掘削機、特に、前部に地山の崩壊
を防止する面板が設けられた地中掘削機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から地中掘削機としては、例えば図
１０及び図１１に示すように平行リンク運動を行うこと
により、地山Ｇを掘削するなものがある。この地中掘削
機は、筒状のシールド本体１０１の前部側の内部に隔壁
１０２が配設され、この隔壁１０２に駆動モータ１０３
にてそれぞれ駆動される複数の駆動軸１０４が回転自在
に支持され、これら駆動軸１０４の先端部に回転子１０
５が設けられ、この回転子１０５に前記駆動軸１０４中
心より偏心した位置に、カッター支持軸１０６が固定さ
れている。そして、これらカッター支持軸１０６の先端
部が、カッターフレーム１０７に回転自在に挿入される
ことにより、このカッターフレーム１０７が支持されて
いる。このカッターフレーム１０７の前側には、カッタ
ービット１０８が多数配設されている。

【０００３】これにより、駆動モータ１０３が駆動され
ると、カッターフレーム１０７が平行リンク運動され、
カッタービット１０８にて地山Ｇが掘削され、この掘削
土砂がフード１０９や隔壁１０２等で形成されるチャン
バー１１０内に充填され、この土砂に作泥土材を、作泥
管１１１の吐出口１１２から吐出させて添加し、撹拌翼
１１３にて土砂と作泥土材を混練し、塑性流動化させ
て、排土装置１１４にて土砂を排土するようにしてい
る。

【０００４】また、隔壁１０２の後ろ側のシールド本体
１０１には、推進ジャッキ１１５が配設され、この推進
ジャッキ１１５にて順次組み立てられたセグメント１１
６を押して地中掘削機を前進させるようにしている。シ
ールド本体１０１の後端部の内側には、そのセグメント
１１６との間をシールするテールシール１１７が配設さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような平行リンク運動を行うものにあっては、カッター
フレーム１０７面より、大きなシールド断面を掘削でき
るようになっているが、かかる掘削機で泥水加圧方式の
掘削を行おうとすると、そのシールド断面の全面を押さ
えるのは難しく、地山Ｇが崩壊する虞があった。

【０００６】そこで、この発明は、ビットが平行リンク
運動を行うもので、シールド断面の全面を押さえること
ができて地山の崩壊を防止できる地中掘削機を提供する
ことを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、平行リンク運動を行う
内面板と、該内面板の外側で、該内面板と略同一平面上
に配設されて単軸回転運動を行う外面板とを有し、該内
面板には地山を掘削するビットが設けられると共に、前
記内面板と外面板を同期回転運動させるように駆動制御
し、前記内面板及び外面板でシールド断面の全面を押さ
えつつ、前記ビットで地山を掘削するように構成した地
中掘削機としたことを特徴としている。

【０００８】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の構成に加え、前記外面板には、地山を掘削するビ
ットが設けられたことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２に記載の構成に加え、掘削された土砂に泥水を供給
して排泥する泥水加圧方式であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１１】図１乃至図８には、この発明の実施の形態
を示す。

【００１２】まず構成について説明すると、この実施の
形態の地中掘削機１は、図２等に示すように、筒状のシ
ールド本体２を有し、このシールド本体２内に支持部材
３を介して内側隔壁４が支持されて配設されている。こ
の内側隔壁４に２本の内面板駆動軸６と１本の内面板回
転軸１１とが回転自在に配設され、その２本の内面板駆
動軸６には、図３に示すように、それぞれ内面板駆動モ
ータ５が２つづつ接続されて駆動されるようになってい
る。これら内面板駆動軸６と内面板回転軸１１とのそれ
ぞれの先端部に回転子７が設けられ、この回転子７の各
軸６，１１中心より偏心した位置に、それぞれ内面板支
持軸８が固定されている。そして、これら内面板支持軸
８の先端部が、円形の内面板９に軸受けを介して回転自
在に挿入されることにより、この内面板９が支持されて
いる。この内面板９の前側には、地山Ｇを掘削する多数
の内面板カッタービット１０が、内面板９の半径方向に
沿って配設されている。また、これらカッタービット１
０の近傍には、掘削土砂取込み用の内面板開口部９ａが
多数形成されている。

【００１３】一方、その内面板９の外側には、同一平面
上に、外面板１２が外面板支持フレーム１３に支持され
て配設されている。この外面板１２の中心Ｏ２と、内面
板９の中心Ｏ１とはオフセットされた位置に配設され、
このオフセット量は、平行リンク運動を行う内面板９の
回転半径Ｌ１と同じに設定されている。また、その外面
板１２には、外面板カッタービット１４が配設されると
共に、このカッタービット１４の近傍に掘削土砂取込み
用の外面板開口部１２ａが多数形成されている。

【００１４】また、その外面板支持フレーム１３は、円
筒形状を呈し、この外面板支持フレーム１３の内側には
内歯歯車１５が設けられると共に、この内歯歯車１５
に、外面板駆動軸１８の先端部に設けられたピニオン１
６が噛み合わされ、このピニオン１６が外面板駆動モー
タ１７により回転されることにより、外面板１２が回転
されるようになっている。この外面板１２の回転と前記
内面板９の回転とは後述するように制御されるようにな
っている。

【００１５】さらに、その外面板支持フレーム１３は、
前記内側隔壁４と、前記シールド本体２の内側に固定さ
れた外側隔壁１９との間に挿通されており、それら隔壁
４，１９に設けられたシール部材２０によりシールされ
ている。また、この外面板支持フレーム１３には、各隔
壁４，１９、内面板９及び外面板１２にて形成されるチ
ャンバー２２内に位置する撹拌板２３が固定されてい
る。

【００１６】なお、符号２６は外面板支持フレーム１３
と支持部材３との間に設けられたベアリングである。

【００１７】さらにまた、前記内側隔壁４には、切羽保
持用と掘削土砂輸送用のために、上部側に送泥管２４が
接続され、下部側に排泥管２５が接続されている。これ
ら管２４，２５は図示しない送排泥用ポンプと泥水処理
設備から延長されている。

【００１８】また、シールド本体２の各隔壁４，１９の
後方には、シールドジャッキ２７が配設されると共に、
シールド本体２の後端部側には、セグメント２８との間
をシールするテールシール２９が配設されている。

【００１９】次に、作用について説明する。

【００２０】各内面板駆動モータ５を同一方向に駆動さ
せると、内面板駆動軸６、回転子７、内面板支持軸８を
介して内面板９が内面板回転半径Ｌ１にて平行リンク運
動をする。これにより、内面板９に設けられた内面板カ
ッタービット１０によって地山Ｇが掘削される。

【００２１】また、これと同時に、外面板駆動モータ１
７も上記内面板駆動モータ５と同一方向に駆動され、ピ
ニオン１６、内歯歯車１５、外面板支持フレーム１３を
介して外面板中心Ｏ２を中心に、外面板回転半径Ｌ２に
て回転運動をする。これにより、外面板１２に取り付け
られた外面板カッタービット１４によって地山Ｇが掘削
される。

【００２２】この際には、内面板９と外面板１２との各
駆動軸６，１８の回転角度が等しく、つまり、内面板９
と外面板１２とが同期回転運動されるように、内面板駆
動モータ５と外面板駆動モータ１７との駆動制御を行
う。

【００２３】その掘削と同時にシールドジャッキ２７を
セグメント２８に押し当てながら、このシールドジャッ
キ２７を延ばすことにより、シールド本体２を前進させ
て内面板９及び外面板１２を絶えず地山Ｇに押し付けな
がら掘削する。

【００２４】そして、シールドジャッキ２７を伸ばし、
次のセグメント２８を組める間隔ができたときに、シー
ルドジャッキ２７を縮め、セグメント２８を新たに組み
上げて上記掘削を繰り返す。

【００２５】そのようにして掘削された土砂は、内面板
開口部９ａ及び外面板開口部１２ａを介してチャンバー
２２に取り込まれ、この掘削土砂と、このチャンバー２
２内に送泥管２４から供給された泥水とが撹拌板２３に
て撹拌され、排泥管２５により排泥される。これが泥水
処理設備により泥水処理されて循環されることにより、
再度チャンバー２２に供給されることとなる。

【００２６】ここで、図４乃至図８には、各面板９，１
２の回転位置を示す。

【００２７】図４に示す回転位置０度において、内面板
９の内面板マーカＰ１の位置と、外面板１２の外面板マ
ーカＰ２の位置とが一致しているとすると、図５に示す
回転位置４５度では、両マーカＰ１，Ｐ２の位置は４５
度ズレる。そして、図６に示す回転位置９０度では、両
マーカＰ１，Ｐ２の位置は９０度ズレ、図７及び図８に
示す回転位置１３５度，回転位置１８０度ではそれぞ
れ、両マーカＰ１，Ｐ２の位置は１３５度、１８０度ズ
レる。

【００２８】内面板９は平行リンク運動をするため、内
面板９の内面板マーカＰ１が常に内面板９の最上昇位置
にあるのに対し、外面板１２は単軸回転を行うため、こ
の外面板１２の外面板マーカＰ２は常に回転位置と同じ
角度となるので、両面板９，１２を円滑に運動させるの
に上記のような回転位置関係に制御する必要がある。

【００２９】このようにすればシールド断面のほとんど
の部分が内面板カッタービット１０により掘削され、残
った部分が外面板カッタービット１４により掘削される
ことにより、シールド断面の全体が掘削される。そし
て、この掘削時には、内面板９と外面板１２とでシール
ド断面を全面に渡って押さえることができるため、地山
Ｇの崩壊を防止できて、泥水加圧式掘削が可能となる。

【００３０】また、外面板回転半径Ｌ２より、内面板回
転半径Ｌ１の方が短いため、内面板カッタービット１０
の回転半径を短くできることから、カッタービット１０
のカッタートルクが小さく、摺動距離も短くなるので、
カッタービット１０の磨耗量を小さくできる。従って、
かかる平行リンク運動を行う内面板カッタービット１０
により、シールド断面の大部分を掘削し、残りの部分を
単軸回転運動を行う外面板カッタービット１４で掘削す
ることにより、地中掘削機１全体としてのカッタートル
ク、ビット磨耗量が小さく、ビットの交換作業等を削減
できる。このことにより、大断面、長距離シールドに適
することとなる。

【００３１】さらに、泥水加圧方式は、土圧式に比べ一
般的にカッタービット１０，１４の摩擦トルク、土の撹
拌、掻き上げトルクが小さいため効果的である。

【００３２】なお、上記実施の形態では、外面板１２に
も外面板カッタービット１４を設けたが、これに限ら
ず、外面板１２のカッタービット１４を例えば図９に示
すように廃止することもできる。但し、この場合には、
外面板１２で、地山を掘削できないため、この外面板１
２の外周円は、内面板カッタービット１０により掘削さ
れるシールド断面の外周円と等しくする必要がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載の発明によれば、平行リンク運動を行うカッタービッ
トにより地山を掘削する地中掘削機において、シールド
断面全面を面板で押さえると共に、内面板と外面板を同
期回転運動させるように駆動制御することにより、泥水
加圧方式の掘削を行った場合でも地山の崩壊を防止する
ことができる。

【００３４】請求項２に記載の発明によれば、上記効果
に加え、外面板にカッタービットを設けることにより、
外面板の単軸回転運動によっても地山を掘削できる。

【００３５】請求項３に記載の発明によれば、上記効果
に加え、泥水加圧方式であるため、土圧式に比べ一般的
にカッタービット１０，１４の摩擦トルク、土の撹拌、
掻き上げトルクが小さく、泥水を循環させて掘削土砂を
排出することができ、経済的である、という実用上有益
な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る地中掘削機の正面
図である。

【図２】同実施の形態に係る図１のＡ−Ａ線に沿う断面
図である。

【図３】同実施の形態に係る図２の一部がＺ−Ｚ線、他
の部分がＢーＢ線に沿う断面図である。

【図４】同実施の形態に係る回転位置０度の場合の地中
掘削機の正面図である。

【図５】同実施の形態に係る回転位置４５度の場合の地
中掘削機の正面図である。

【図６】同実施の形態に係る回転位置９０度の場合の地
中掘削機の正面図である。

【図７】同実施の形態に係る回転位置１３５度の場合の
地中掘削機の正面図である。

【図８】同実施の形態に係る回転位置１８０度の場合の
地中掘削機の正面図である。

【図９】変形例を示す図４に相当する正面図である。

【図１０】従来例を示す地中掘削機の正面図である。

【図１１】同従来例を示す図１０のＣーＣ線に沿う断面
図である。

【符号の説明】

１地中掘削機２シールド本体３支持部材５内面板駆動モータ９内面板 10 内面板カッタービット 12 外面板 14 外面板カッタービット 17 外面板駆動モータＧ地山

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行リンク運動を行う内面板と、該内面
板の外側で、該内面板と略同一平面上に配設されて単軸
回転運動を行う外面板とを有し、該内面板には地山を掘
削するビットが設けられると共に、前記内面板と外面板
を同期回転運動させるように駆動制御し、前記内面板及
び外面板でシールド断面の全面を押さえつつ、前記ビッ
トで地山を掘削するように構成したことを特徴とする地
中掘削機。
【請求項２】前記外面板には、地山を掘削するビット
が設けられたことを特徴とする請求項１記載の地中掘削
機。
【請求項３】掘削された土砂に泥水を供給して排泥す
る泥水加圧方式であることを特徴とする請求項１又は２
記載の地中掘削機。