JP2000104484A

JP2000104484A - 地中掘削機

Info

Publication number: JP2000104484A
Application number: JP27305198A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kashima; 豊加島; Norio Kondo; 紀夫近藤; Takaharu Kobayashi; 隆治小林
Original assignee: Daiho Construction Co Ltd
Current assignee: Daiho Construction Co Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP3120067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大断面トンネルと小断面トンネルとも、鉛直
方向または水平方向に偏心可能で、離隔距離も自由に設
定でき、大断面トンネルと小断面トンネルとも、円形断
面のほかに異形の断面形状のトンネルを掘削でき、掘削
断面に適したカッタトルクで、しかも掘削土質に適する
カッタ回転数で掘削を行うことができ、小断面トンネル
を大断面トンネルに対して、７割以下の掘削断面に自由
に設定可能な地中掘削機を提供すること。【解決手段】外側に、環状の偏心多軸または環状の単
軸の第１カッタ４３を設置し、この第１カッタ４３の内
側に、偏心多軸または単軸の第２カッタ６６を設置し、
第１カッタ４３にはカッタ駆動装置３８を、第２カッタ
６６にはカッタ駆動装置６３をそれぞれ独立に取り付け
て構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中掘削機に係
り、特に掘進途中から異なる大きさの断面のトンネルを
掘削するための地中掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】掘進途中から異なる大きさの断面のトン
ネルを掘削するために、いわゆる親子シールドが開発さ
れている。

【０００３】図１１は従来の親子シールドの正面図、図
１２は図１１の縦断側面図である。

【０００４】これら図１１，図１２に示す従来の親子シ
ールド１は、親シールド外筒２と、親フードプレート３
と、親テールプレート４と、親隔壁５と、親シールド内
筒６と、反力受け７と、後端板９を有する子フードプレ
ート８と、子隔壁１０と、後端板１２を有する子シール
ド前部１１と、子シールド固定部材１３と、親シールド
と子シールドとに兼用のカッタ駆動装置１４と、同じく
親シールドと子シールドとに兼用のカッタ１７と、排土
装置２５と、親推進ジャッキ２６と、親テールプレート
４に設けられた親テールシール２７と、親セグメント２
８と、子シールド鋼殻部材（図示せず）と、子シールド
鋼殻部材の後端部に設けられた子テールシール（図示せ
ず）と、子セグメント（図示せず）等を装備している。

【０００５】前記カッタ駆動装置１４は、駆動モータ１
５と、これに連結された駆動軸１６とを備えている。

【０００６】前記カッタ１７は、前記駆動軸１６の前端
部に設けられたボス１８と、これの前部に設けられたセ
ンタカッタ１９と、ボス１８の周りに所定の間隔をおい
て固定され複数本のカッタスポーク２０と、各カッタス
ポーク２０にスライド可能に装着されたスライドスポー
ク２１と、各スライドスポーク２１の前面に植設された
多数のカッタビット２２とを有して構成されている。な
お、各スライドスポーク２１の後面には攪拌翼２３が複
数本ずつ取り付けられている。

【０００７】前記親フードプレート３と、親隔壁５と、
子隔壁１０と、カッタ１７とに囲まれた空間には、親チ
ャンバ２４が形成されている。

【０００８】なお、この親子シールド１では親シールド
の掘削中心と、子シールドの掘削中心とは同一であり、
図１１，図１２中にその親子掘削中心を符号２９で示
す。

【０００９】しかして、親子シールド１全体で掘進する
ときは、図１２に示すように、親シールド内筒６と子シ
ールド前部１１間に子フードプレート８を格納し、反力
受け７と子シールド前部１１間に子シールド固定部材１
３を介装し、この子シールド固定部材１３と反力受け７
間に子フードプレート８の後端板９をはさみ込み、子シ
ールド前部１１と子シールド固定部材１３と反力受け７
とを溶接等により固定し、子フードプレート８と子シー
ルド前部１１とが親チャンバ２４内に出ないように、親
シールドの鋼殻部材側に固定しておく。

【００１０】さらに、カッタ１７のカッタスポーク２０
に沿ってスライドスポーク２１をスライドさせ、各スラ
イドスポーク２１を掘削すべき大断面トンネルに合わせ
て調整し、その位置に固定する。

【００１１】この状態で、カッタ駆動装置１４を駆動さ
せ、カッタ１７にカッタトルクを与える。一方、親セグ
メント２８に反力を取って親推進ジャッキ２６を伸長さ
せ、カッタ１７に推力を与える。

【００１２】前述のごとく、カッタ１７にカッタトルク
と推力とを与えて地山３０を掘削する。掘削された土砂
を親チャンバ２４に取り込み、掘削土砂に作泥土材を添
加し、攪拌翼２３で攪拌し、親チャンバ２４の泥土圧を
保ちながら、排土装置２５により排出する。

【００１３】このようにして、次の親セグメント２８を
組み上げ得る程度の距離掘進後、親推進ジャッキ２６を
縮小させ、親テールプレート４内で親セグメント２８を
組み上げ、この親セグメント２８に反力を取って再び親
子シールド１を推進させる。

【００１４】以上の動作を繰り返して行い、親子シール
ド１により大断面トンネルを掘進する。

【００１５】次に、親子シールド１から子シールドを分
離，発進させるときは、親セグメント２８を親シールド
に固定し、親推進ジャッキ２６を撤去する。

【００１６】また、子シールド固定部材１３を撤去し、
子フードプレート８を前方にスライドさせた後、子シー
ルド前部１１に溶接等で固定する。次に、子シールド前
部１１に子シールド鋼殻部材と子推進ジャッキ（いずれ
も図示せず）とを溶接等で固定する。

【００１７】さらに、カッタ１７のカッタスポーク２０
に沿ってスライドスポーク２１を縮め、各スライドスポ
ーク２１を掘削すべき小断面のトンネルに合わせて位置
を調整し、その位置に固定する。

【００１８】前述のごとく縮小されたカッタ１７と、子
フードプレート８と、子隔壁１０とに囲まれた空間に子
チャンバ（図示せず）を形成する。

【００１９】各部材をこのようにセットした後、カッタ
駆動装置１４を駆動させ、反力受け７に反力を取って子
推進ジャッキにより推進させ、子シールドを発進させ
る。

【００２０】そして、カッタ１７により地山を掘削し、
その掘削土砂を子チャンバに取り込み、前記大断面のト
ンネルの掘削時と同様、掘削土砂に作泥土材を添加し、
攪拌翼２３で攪拌し、子チャンバ内の泥土圧を保持しな
がら排土装置２５により掘削土砂を排出する。

【００２１】このようにして、子セグメント（図示せ
ず）を組み上げ得る程度の距離掘進後、子推進ジャッキ
を縮小させ、子シールド鋼殻部材の子テールプレート内
で子セグメントを組み上げる。ついで、この子セグメン
トに反力を取り、再び子推進ジャッキにより子シールド
を推進させる。

【００２２】以上の動作を繰り返して行い、子シールド
により小断面トンネルを掘進する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
親子シールド１では構築するトンネルの掘削断面が掘進
方向に同心状になっている。このため、トンネルの掘削
中心を偏心させることができないという問題がある。

【００２４】また、従来技術では掘削断面が円形にしか
できないという問題もある。

【００２５】さらに、大断面トンネルを掘削する親子シ
ールド１と、小断面トンネルを掘削する子シールドとに
カッタ駆動装置１４を兼用しているため、掘削断面に適
したカッタトルクを与えにくいという問題もある。

【００２６】さらには、従来技術では親シールドに必要
とされるトルクを持たせるために構造上、子シールドの
外径は親シールドの外径に対して、約７割〜８割程度に
制約される。

【００２７】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、大断面トンネルと小断面
トンネルとも、鉛直方向または水平方向に偏心可能で、
離隔距離も自由に設定でき、大断面トンネルと小断面ト
ンネルとも、円形断面のほかに異形の断面形状のトンネ
ルを掘削でき、掘削断面に適したカッタトルクで、しか
も掘削土質に適するカッタ回転数で掘削を行うことがで
き、小断面トンネルを大断面トンネルに対して、７割以
下の掘削断面に自由に設定可能な地中掘削機を提供する
ことにある。

【００２８】また、本発明の他の目的は、一つの大断面
トンネルから複数の小断面トンネルを分岐，掘削し得る
地中掘削機を提供することにある。

【００２９】さらに、本発明の他の目的は、掘削断面の
大きさが異なる複数のトンネルを連続的に掘削可能な地
中掘削機を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では外側に、環状の偏心多軸または環状の単
軸の第１カッタを設置し、この第１カッタの内側に、偏
心多軸または単軸の第２カッタを設置し、前記第１カッ
タと第２カッタとに、それぞれ独立のカッタ駆動装置を
取り付けている。

【００３１】また、前記目的を達成するため、本発明で
は前記第２カッタを複数台、並列に設置している。

【００３２】さらに、前記目的を達成するため、本発明
では外側に、環状の偏心多軸または環状の単軸の第１カ
ッタを設置し、この第１カッタの内側に、環状の偏心多
軸または環状の単軸の第２カッタを設置し、さらに第２
カッタの内側に、偏心多軸または単軸の第３カッタを設
置し、第１カッタと第２カッタと第３カッタとに、それ
ぞれ独立のカッタ駆動装置を取り付けている。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００３４】図１〜図３は本発明の第１実施例を示すも
ので、図１は第１，第２シールドである親子シールドに
よるトンネル掘進時の正面図、図２は図１の縦断側面
図、図３は第２シールドである子シールドの発進状態を
示す縦断側面図である。

【００３５】これら図１〜図３に示す第１実施例では、
第１シールドである親シールド３１と、第２シールドで
ある子シールド５６とを具備している。

【００３６】前記親シールド３１は、親シールド外筒３
２と、親フードプレート３３と、親テールプレート３４
と、親隔壁３５と、親シールド内筒３６と、反力受け３
７と、親カッタ駆動装置３８と、第１カッタである親カ
ッタ４３と、親排土装置取り付け部４９と、これに取り
付けられた親排土装置５１と、親推進ジャッキ５３と、
親テールシール５４と、親セグメント５５等を備えてい
る。これらの部材のほかには、作泥土材注入装置や、エ
レクタ（いずれも図示せず）等を装備している。

【００３７】前記親シールド３１の鋼殻部材を構成して
いる親シールド外筒３２と、親フードプレート３３と、
親テールプレート３４や親シールド内筒３６は、この実
施例では正面から見て円形に形成されている。

【００３８】前記親カッタ駆動装置３８は、円周方向に
所定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁３５に支持され
た複数台の駆動モータ３９と、各駆動モータ３９に連結
された駆動軸４０と、各駆動軸４０に連結された回転子
であるクランク４１と、各クランク４１に設けられた支
持軸４２とを有して構成されている。クランク軸である
駆動軸４０とクランクピンである支持軸４２とは、図２
に示すように、偏心距離ｅ、偏心している。前記各クラ
ンク４１には、図２に示すように、親攪拌翼４６が設け
られている。

【００３９】前記親カッタ４３は、図１に示すように、
円形の環状に形成されかつ前記カッタ駆動装置３８の複
数本の支持軸４２に共通に取り付けられたカッタフレー
ム４４と、これの前面に植設された多数のカッタビット
とを有して構成されている。前記カッタフレーム４４の
内周４７は、後述の子カッタ６６と干渉しない大きさに
形成されている。しかして、この親カッタ４３は円形で
環状の偏心多軸カッタである。

【００４０】前記親フードプレート３３と、親隔壁３５
と、後述の子隔壁５９と、親カッタ４３と、後述の子カ
ッタ６６とに囲まれた空間には、親チャンバ４８が形成
されている。

【００４１】前記親排土装置取り付け部４９には、土砂
入口側に親ゲート５０が設けられている。また、この親
排土装置取り付け部４９の土砂出口には、親子シールド
による掘進時には図２に示すように、親排土装置５１が
取り付けられ、子シールド５６による掘進時には図３に
示すように、蓋体５２を取り付け、閉鎖するようになっ
ている。

【００４２】他方、子シールド５６は、後端板５８を有
する子フードプレート５７と、子隔壁５９と、これと一
体に形成されかつ後端板６１を有する子シールド前部６
０と、子シールド固定部材６２と、子カッタ駆動装置６
３と、第２カッタである子カッタ６６と、子排土装置取
り付け部７３と、この子排土装置取り付け部７３に取り
付けられる子排土装置７５と、前端板７８を有する子シ
ールド後筒７７と、これに設けられた子テールプレート
７９と、子推進ジャッキ８０と、子シールド発進反力架
台８１と、子テールシール８２と、子セグメント８３等
を装備している。

【００４３】前記子フードプレート５７は、親子シール
ドによる掘進時には親シールド内筒３６と、子シールド
前部６０および子シールド固定部材６２ならびに反力受
け３７間に格納され、親チャンバ４８内に出ないように
固定されている。

【００４４】前記子カッタ駆動装置６３は、親子シール
ドの中心部に配置されかつ子隔壁５９に支持された駆動
モータ６４と、これに連結された駆動軸６５とを有して
構成されている。

【００４５】前記子カッタ６６は、前記子カッタ駆動装
置６３の駆動軸６５に設けられたボス６７と、このボス
６７の前面に設けられたセンタカッタ６８と、前記ボス
６７の周りに所定の間隔をおいて取り付けられた複数本
のカッタスポーク６９と、各カッタスポーク６９の前面
に植設された多数のカッタビット７０と、各カッタスポ
ーク６９の後面に取り付けられた子攪拌翼７１とを有し
て構成されている。前記子カッタ６６は、円形で単軸回
転カッタである。

【００４６】前記子隔壁５９と、子シールド５６による
掘進時に突出された子フードプレート５７と、子カッタ
６６とに囲まれた空間には、図３に示すように、子チャ
ンバ７２が形成される。

【００４７】前記子排土装置取り付け部７３の土砂入口
側には、子ゲート７４が設けられており、親子シールド
による掘進時には図２に示すように、土砂出口に蓋体７
６が取り付けられていて、閉鎖されている。

【００４８】前記子排土装置７５と、子シールド後筒７
７と、子推進ジャッキ８０と、子シールド発進反力架台
８１と、子セグメント８３は、子シールド５６の発進時
または掘進時に配備されるものである。

【００４９】前記構成にかかる地中掘削機である親子シ
ールドにより、異なる大きさの断面トンネルを掘削する
には、次のようにして行う。

【００５０】まず、親子シールドの発進時には図２に示
すように、親子シールド内筒３６と子シールド前部６０
間に子フードプレート５７を格納する。そして、子シー
ルド前部６０と反力受け３７間に子シールド固定部材６
２を介在させ、この子シールド固定部材６２と反力受け
３７間に子フードプレート５７の後端板５８をはさみ込
む。ついで、子シールド前部６０と子シールド固定部材
６２と、反力受け３７の三つの部材を溶接等により固定
し、これらの部材を親シールド３１の鋼殻部材に固定
し、親子シールドによる掘進時に子フードプレート５７
が親チャンバ４８内に出ないように固定しておく。

【００５１】また、子排土装置取り付け部７３に設けら
れた子ゲート７４を閉じ、同じく子排土装置取り付け部
７３の土砂出口に蓋体７６を取り付け、閉じておく。

【００５２】この状態で、親カッタ駆動装置３８の複数
台の駆動モータ３９を一斉に駆動させ、各駆動軸４０、
各クランク４１、各支持軸４２を介して親カッタ４３に
平行リンク運動を与える。また、子カッタ駆動装置６３
の駆動モータ６４を駆動させ、駆動軸６５を介して子カ
ッタ６６に単軸回転運動を与える。さらに、親推進ジャ
ッキ５３により親セグメント５５に反力を取って親子シ
ールドを発進させる。

【００５３】前述のごとく、親カッタ４３を平行リンク
運動させると、カッタフレーム４４に設けられたカッタ
ビット４５により、親シールド３１の外周部の地山３０
を切削する。

【００５４】また、子カッタ６６を回転させると、セン
タカッタ６８と、複数本のカッタスポーク６９に設けら
れたカッタビット７０とにより、親シールド３１の内周
部の地山３０を切削する。

【００５５】親カッタ４３と子カッタ６６とにより掘削
した土砂を親チャンバ４８に取り込み、この掘削土砂に
作泥土材注入装置（図示せず）により作泥土材を添加
し、親攪拌翼４６と子攪拌翼７１とにより混練し、掘削
土砂を塑性流動化させ、親チャンバ４８内に充満させ
る。そして、親チャンバ４８内の泥土圧を保持しつつ、
親排土装置５１により掘削土砂を排出する。

【００５６】ついで、親推進ジャッキ５３を伸長させ、
地山３０を親セグメント５５を組み上げ得る距離掘進
後、親推進ジャッキ５３を縮小させ、親テールプレート
３４内で新たに親セグメント５５を組み上げる。そし
て、再び親セグメント５５に反力を取って親推進ジャッ
キ５３により親子シールドを推進させ、親カッタ４３と
子カッタ６６とを絶えず地山３０に押し付けながら掘削
する。

【００５７】この実施例では、親カッタ４３のカッタフ
レーム４４と、子カッタ６６のカッタスポーク６９とが
干渉しない離隔距離を設けることにより、親カッタ４３
と子カッタ６６とを回転動作させるための同期装置は不
要である。このため、親シールド３１と子シールド５６
とで異なる地盤土質を掘削するとき、親カッタ４３と子
カッタ６６の回転を、それぞれの掘削土質に適した回転
数とすることが可能である。また、親カッタ４３と子カ
ッタ６６の回転方向も、互いに反対方向に回転させても
よい。

【００５８】次に、子シールド５６を単体で発進させる
ときは、次のように行う。

【００５９】すなわち、子シールド５６の発進位置で、
親シールド３１と子シールド５６の掘進を停止させる。

【００６０】ついで、親セグメント５５を親シールド３
１に溶接等により固定し、親カッタ駆動装置３８の駆動
モータ３９等、子シールド５６による掘進に不要な部材
を解体撤去する。

【００６１】安全のため親ゲート５０を閉じ、親排土装
置取り付け部４９から親排土装置５１を解体撤去し、図
３に示すように、親排土装置取り付け部４９の土砂出口
に蓋体５２を取り付け、閉鎖する。

【００６２】仮設の子シールド固定部材６２を撤去し、
その空いたスペースまで子シールド前部６０を掘進方向
の後方にスライドさせ、反力受け３７に密着させ、子シ
ールド前部６０と子フードプレート５７を溶接等で固定
する。そして、後方にスライドさせると同時にチャンバ
ー内に作泥土材等を注入し、停止時の泥土圧を保持す
る。これにより、子フードプレート５７と、子隔壁５９
と、子カッタ６６とに囲まれた空間に子チャンバ７２を
形成する。

【００６３】さらに、子シールド発進反力架台８１を仮
設し、反力受け３７を一時撤去する。ついで、子シール
ド後胴７７のガーダ部、テール部を子シールド前部６０
に溶接等により固定し、子シールド５６の鋼殻部材を形
成する。

【００６４】前記子シールド５６には、作泥土材注入装
置（図示せず）を取り付ける。子シールド５６の鋼殻部
材には、子推進ジャッキ８０を取り付け、さらにはエレ
クタや真円保持装置（いずれも図示せず）も取り付けて
おく。さらに、子シールド後胴７７の子テールプレート
７９には、あらかじめ子テールシール８２を取り付けて
おく。

【００６５】そして、子排土装置取り付け部７３の土砂
出口を閉鎖していた蓋体７６を撤去し、子排土装置７５
を取り付け、閉じていた子ゲート７４を開放する。

【００６６】さらに、一時撤去していた反力受け３７を
再度親シールド３１に固定する。

【００６７】以上のように子シールド５６の構成部材を
取り付けた後、子カッタ駆動装置６３の駆動モータ６４
を駆動させ、駆動軸６５を介して子カッタ６６に単軸回
転運動を与える。また、反力受け３７に反力を取って子
推進ジャッキ８０を伸長させ、子シールド５６を推進さ
せ、発進させる。

【００６８】前述のごとく、子カッタ６６を単軸回転さ
せ、子推進ジャッキ８０により子シールド５６を推進さ
せ、子カッタ６６を地山３０に押し付けると、子カッタ
６６のセンタカッタ６８とカッタビット７０とにより、
子掘削断面の地山３０を切削する。

【００６９】子シールド５６により掘削した土砂を子チ
ャンバ７２に取り込み、その掘削土砂に作泥土材注入装
置により作泥土材を添加し、子攪拌翼７１で混練し、塑
性流動化させ、子チャンバ７２内に充満させる。つい
で、子チャンバ７２内の泥土圧を保持しながら、子排土
装置７５により掘削土砂を排出する。

【００７０】さらに子推進ジャッキ８０を伸長させ、子
セグメント８３を組み上げ得る距離掘進した後、子推進
ジャッキ８０を縮小させ、子セグメント８３を新たに組
み上げ、これに反力を取って子推進ジャッキ８０により
子シールド５６を再び推進させる。

【００７１】以上の動作を繰り返して行い、円形の小断
面トンネルを掘進する。

【００７２】なお、この実施例では親シールド３１の掘
削中心と子シールド５６の掘削中心とは同一であり、親
子シールドの掘削中心を図１に符号８４で示す。

【００７３】以上説明したように、この第１実施例によ
れば、一台の親子シールドにより異なる大きさの断面ト
ンネルを掘削することができる。

【００７４】また、この第１実施例では親カッタ駆動装
置３８と子カッタ駆動装置６３とをそれぞれ独立に設置
しているので、親シールド３１と子シールド５６とに断
面形状に適したカッタトルクを与えて掘削することがで
きる。この場合、子シールド５６の外径を親シールド３
１の外径に対して、７割以下にすることも可能である。

【００７５】さらに、この第１実施例では親カッタ４３
のカッタフレーム４４と、子カッタ６６のカッタスポー
ク６９とがそれぞれ干渉しない離隔距離をおくことで、
親カッタ４３と子カッタ６６を回転動作させるための同
期装置を省略することができる。

【００７６】しかも、この第１実施例では親シールド３
１と子シールド５６とで異なる地盤土質を掘進すると
き、親カッタ４３と子カッタ６６の回転を、それぞれ掘
削土質に適した回転数とすることができる。また、回転
方向も親カッタ４３と子カッタ６６とで反対方向に回転
させて掘進することもできる。

【００７７】この第１実施例において、親隔壁３５と子
隔壁５９とを掘進方向のほぼ同一面に設置しているが、
必ずしも同一面上に設置する必要がない。

【００７８】また、この第１実施例において、子カッタ
６６のカッタビット７０の掘削面を親カッタ４３のカッ
タビット４５の掘削面に対して、掘進方向に前進させて
取り付けてもよい。このようにすれば、親子シールドに
よるトンネル掘進時に、中央部分を先行して掘削でき、
親カッタ４３のカッタビット４５の負荷を軽減すること
ができる。なお、この実施例では、小シールドの組立て
に際し、小シールドの前部を後方にスライドさせて、接
合しているが、フード部を前方に押し出した後、小シー
ルドの前部と固定することもできる。

【００７９】次に、図４は本発明の第２実施例を示す正
面図、図５は図４の縦断側面図である。

【００８０】これら図４および図５に示す第２実施例で
は、第１カッタである環状の親カッタ８６の内側に、第
２カッタである子カッタ６６が設置されている。

【００８１】前記親カッタ８６は、正面から見て円形
で、外周８７に対して内周８８が偏心した形状に形成さ
れている。

【００８２】前記親カッタ８６は、前記第１実施例と同
様に構成された親カッタ駆動装置３８に取り付けられて
いる。したがって、この親カッタ８６は環状で偏心多軸
カッタであり、平行リンク運動する。

【００８３】前記子カッタ６６は、前記第１実施例と同
様に構成されており、また前記第１実施例と同じ子カッ
タ駆動装置６３に取り付けられている。したがって、こ
の子カッタ６６は単軸回転カッタである。

【００８４】そして、前記子カッタ６６と親カッタ８６
とは掘削面はほぼ同一面に取り付けられているが、子掘
削中心８５と親掘削中心８９とは鉛直方向に偏心させて
設置されている。

【００８５】この第２実施例の親子シールドは、親カッ
タ８６が親掘削中心８９で、また子カッタ６６が子掘削
中心８５で地山３０を掘削するようになっている外は、
構成および作用とも前記第１実施例と同様である。

【００８６】なお、この第２実施例において、子掘削中
心８５と親掘削中心８９とを鉛直方向に偏心させる場合
に限らず、水平方向に偏心させてもよい。また、偏心距
離も親カッタ８６のカッタフレームに子カッタ６６のカ
ッタスポーク６９が干渉しない範囲で自由に設定するこ
とができる。

【００８７】ついで、図６は本発明の第３実施例を示す
正面図である。

【００８８】この図６に示す第３実施例では、単軸回転
型の親カッタ駆動装置（図示せず）と、親シールド９０
と、偏心多軸型の子カッタ駆動装置９５と、子カッタ９
９とを備えている。

【００８９】前記親シールド９０は、正面から見て八角
形に骨組みされたカッタフレーム９１と、これの前面の
要所に植設された多数のカッタビット９２と、正面から
見て円形のカッタフレーム支持板９３とを有して構成さ
れている。この親シールド９０は、単軸回転カッタであ
る。

【００９０】前記子カッタ駆動装置９５は、円周方向に
所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁５９に支持され
た複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに
連結された駆動軸９６と、各駆動軸９６に連結されたク
ランク９７と、各クランク９７に設けられた支持軸９８
とを有して構成されている。

【００９１】前記子カッタ９９は、正面から見て実質的
に円形に形成されたカッタフレーム１００と、このカッ
タフレーム１００の前面に設けられた多数のカッタビッ
ト１０１とを有して構成されている。そして、この子カ
ッタ９９は親シールド９０の内側９４に配置され、前記
偏心多軸型の子カッタ駆動装置９５に取り付けられてい
る。したがって、この子カッタ９９は偏心多軸カッタで
あり、平行リンク運動する。

【００９２】前述のごとく構成された第３実施例では、
トンネルの掘進時、親カッタ駆動装置を駆動すると、親
シールド９０に単軸回転運動が与えられ、カッタビット
９２により地山を切削する。

【００９３】一方、子カッタ駆動装置９５の複数台の駆
動モータを一斉に駆動させると、各駆動軸９６、各クラ
ンク９７および各支持軸９８を通じて子カッタ９９に平
行リンク運動が与えられ、子カッタ９５のカッタビット
１０１により地山を切削する。

【００９４】このときの親シールド９０の掘削中心と子
カッタ９９の掘削中心とは同じであり、図６に親子掘削
中心を符号１０２で示す。

【００９５】しかして、この第３実施例では親子シール
ドにより掘進することによって、大断面で円形断面のト
ンネルを掘削することができ、子シールドにより掘進す
ることによって、小断面で円形断面のトンネルを掘削す
ることができる。

【００９６】なお、この第３実施例の他の構成，作用に
ついては、前記第１実施例と同様であり、親シールドか
ら子シールドを分離，発進させる方法も第１実施例と同
様である。

【００９７】続いて、図７および図８は本発明の第４実
施例を示すもので、図７は正面図、図８は図７の縦断側
面図である。

【００９８】これら図７および図８に示す第４実施例で
は、親シールド３１の鋼殻部材１０３は鉛直方向に膨ら
みを持ったほぼ矩形に形成され、子シールド５６の鋼殻
部材１１５は矩形に形成されている。

【００９９】そして、この実施例では親カッタ駆動装置
１０４と、第１カッタである親カッタ１０９と、子カッ
タ駆動装置１１６と、第２カッタである子カッタ１２１
とを装備している。

【０１００】前記親カッタ駆動装置１０４は、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁３５に支持さ
れた駆動モータ１０５と、各駆動モータ１０５に連結さ
れた駆動軸１０６と、各駆動軸１０６に連結されたクラ
ンク１０７と、各クランク１０７に設けられた支持軸１
０８とを有して構成されている。

【０１０１】前記親カッタ１０９は、鉛直方向に台形の
部分を有するほぼ矩形に形成されたカッタフレーム１１
０と、これの前面に設けられた多数のカッタビット１１
１とを備えて構成されている。そして、この親カッタ１
０９は前記親カッタ駆動装置１０４の複数本の支持軸１
０８に共通に取り付けられており、偏心多軸カッタであ
る。

【０１０２】前記親カッタ駆動装置１０４の各クランク
１０７には、親攪拌翼１１２が設けられている。

【０１０３】前記子カッタ駆動装置１１６も、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁５９に支持さ
れた複数台の駆動モータ１１７と、各駆動モータ１１７
に連結された駆動軸１１８と、各駆動軸１１８に連結さ
れたクランク１１９と、各クランク１１９に設けられた
支持軸１２０とを有して構成されている。

【０１０４】前記子カッタ１２１は、矩形に形成された
カッタフレーム１２２と、これの前面に設けられた多数
のカッタビット１２３とを有して構成されている。この
子カッタ１２１は、前記親カッタ１０９の内側１１４に
配置されかつ前記子カッタ駆動装置１１６の複数本の支
持軸１２０に共通に取り付けられており、偏心多軸カッ
タである。

【０１０５】前記子カッタ駆動装置１１６の各クランク
１１９には、子攪拌翼１２４が設けられている。

【０１０６】しかして、この実施例では親カッタ１０９
における親掘削中心１１３と、子カッタ１２１における
子掘削中心１２５とを水平方向に偏心させて設定されて
いる。

【０１０７】この第４実施例では、親カッタ駆動装置１
０４の複数台の駆動モータ１０５を一斉に駆動させる
と、各駆動軸１０６、各クランク１０７および各支持軸
１０８を通じて親カッタ１０９に平行リンク運動を与え
る。これにより、親カッタ１０９は親シールド３１の外
周付近の地山３０を掘削する。

【０１０８】一方、子カッタ駆動装置１１６の複数台の
駆動モータ１１７を一斉に駆動させると、この子カッタ
駆動装置１１６の場合も各駆動軸１１８、各クランク１
１９および各支持軸１２０を通じて子カッタ１２１に平
行リンク運動を与える。これにより、子カッタ１２１は
親子シールドの中央部、つまり子シールド５６の外周付
近の地山３０を掘削する。

【０１０９】したがって、この実施例によれば、親子シ
ールドにより掘進することによって、大断面でほぼ矩形
断面のトンネルを掘削することができるし、子シールド
５６により掘進することによって、小断面で矩形断面の
トンネルを掘削することができる。

【０１１０】一般に、カッタ駆動装置に偏心多軸機構を
採用すれば、単軸回転機構を採用した場合に比べてカッ
タトルクを小さくすることができ、カッタビットの摩耗
を小さく抑えることができる。

【０１１１】そこで、この第４実施例では親カッタ駆動
装置１０４と子カッタ駆動装置１１６にそれぞれ偏心多
軸機構を採用しているので、カッタビットの摩耗を小さ
くできるため、親カッタ１０９および子カッタ１２１と
も長距離掘削に有利である。

【０１１２】なお、この実施例において矩形断面以外の
断面形状の掘削にも適用することができる。

【０１１３】また、親掘削中心１１３と子掘削中心１２
５の偏心方向は水平方向に限らず、鉛直方向であっても
よい。さらには、親掘削中心１１３と子掘削中心１２５
の離隔距離も自由に設定することができる。

【０１１４】この第４実施例の他の構成，作用について
は、前記第１実施例と同様であり、子シールド５６の分
離，発進方法についても前記第１実施例と同様である。

【０１１５】進んで、図９は本発明の第５実施例を示す
正面図である。

【０１１６】この図９に示す第５実施例では、第１シー
ルドである親シールド３１の鋼殻部材１２６は、鉛直方
向に膨らみを持ったほぼ矩形部分を水平方向に二連に設
けた形状に形成されている。前記親シールド３１には、
第２シールドとして第１，第２子シールド１３８，１３
９が並列に設置されている。

【０１１７】前記親シールド３１は、親カッタ駆動装置
１２７と、第１カッタである親カッタ１３１と、親排土
装置１３６，１３７とを備えている。

【０１１８】前記親カッタ駆動装置１２７は、互いに所
定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁３５に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１２８と、各駆動軸１２８に連結された
クランク１２９と、各クランク１２９に設けられた支持
軸１３０とを有して構成されている。

【０１１９】前記親カッタ１３１は、矩形部分を水平方
向に二連に連結した形状のカッタフレーム１３２と、こ
のカッタフレーム１３２に設けられた多数のカッタビッ
ト１３３とを有して構成されている。また、この親カッ
タ１３１は前記親カッタ駆動装置１２７の複数本の支持
軸１３０に共通に取り付けられており、偏心多軸カッタ
である。さらに、この親カッタ１３１には二つの内側空
間１３４，１３５が設けられている。

【０１２０】前記排土装置１３６，１３７は、水平方向
に互いに所定の間隔をおいて設置されている。

【０１２１】前記第１，第２子シールド１３８，１３９
は、水平方向に互いに所定の間隔をおいて設置され、か
つ親シールド３１に分離，発進可能に組み込まれてい
る。これら第１，第２子シールド１３８，１３９は、そ
れぞれ鋼殻部材１４０と、子カッタ駆動装置１４１と、
第２カッタである子カッタ１４５と、子排土装置１４８
とを装備している。

【０１２２】前記第１，第２子シールド１３８，１３９
の鋼殻部材１４０は、矩形に形成されている。

【０１２３】前記子カッタ駆動装置１４１は、それぞれ
円周方向に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁に支
持された複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モ
ータに連結された駆動軸１４２と、各駆動軸１４２に連
結されたクランク１４３と、各クランク１４３に設けら
れた支持軸１４４とを備えて構成されている。

【０１２４】前記子カッタ１４５は、それぞれ矩形に形
成されたカッタフレーム１４６と、これの前面に植設さ
れた多数のカッタビット１４７とを有して構成されてい
る。そして、これらの子カッタ１４５は当該親カッタ１
３１に形成された当該内側１３４，１３５に配置され、
かつ当該子カッタ駆動装置１４１の複数本の支持軸１４
４に共通に取り付けられている。したがって、各子カッ
タ１４５は偏心多軸カッタである。

【０１２５】前記子排土装置１４８は、当該第１，第２
子シールド１３８，１３９に１台宛設置されている。

【０１２６】前記親シールド３１の他の構成について
は、前記第１実施例と同様である。また、前記第１，第
２子シールド１３８，１３９の他の構成については、前
記第４実施例と同様である。

【０１２７】そして、この第５実施例では親シールド３
１と第１，第２子シールド１３８，１３９とにより掘進
することによって、水平方向に長いほぼ矩形断面で、し
かも大断面のトンネルを掘削することができる。

【０１２８】また、トンネルの掘進途中で、第１子シー
ルド１３８と第２子シールド１３９とを親シールド３１
から分離，発進させることによって、小断面で矩形断面
の二つのトンネルを並列に掘削することができる。

【０１２９】これら第１，第２子シールド１３８，１３
９の分離，発進方法については、前記第１実施例の子シ
ールド５６の分離，発進方法と同様である。

【０１３０】この第５実施例では、子シールドは第１，
第２子シールド１３８，１３９に限らず、３台以上であ
ってもよい。

【０１３１】さらに、親シールドおよび子シールドは矩
形に限らず、他の断面形状でもよい。

【０１３２】さらには、子シールドは水平方向に並列に
設置する場合に限らず、仕様によっては鉛直方向、また
は水平方向と鉛直方向とに偏心させて設置してもよい。

【０１３３】ついで、図１０は本発明の第６実施例を示
す正面図である。

【０１３４】この図１０に示す第６実施例では、第１シ
ールドである親シールド１５１と、第２シールドである
子シールド１６２と、第３シールドである孫シールド１
７３とを備えている。

【０１３５】前記親シールド１５１は、鋼殻部材１５２
と、親カッタ駆動装置１５３と、第１カッタである親カ
ッタ１５７と、親排土装置１６１とを装備している。

【０１３６】前記親シールド１５１の鋼殻部材１５２
は、断面円形に形成されている。

【０１３７】前記親カッタ駆動装置１５３は、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１５４と、各駆動軸１５４に連結された
クランク１５５と、各クランク１５５に設けられた支持
軸１５６とを有して構成されている。

【０１３８】前記親カッタ１５７は、円形で環状に形成
されたカッタフレーム１５８と、これの前面に植設され
た多数のカッタビット１５９とを有して構成されてい
る。この親カッタ１５７は、前記親カッタ駆動装置１５
３の複数本の支持軸１５６に取り付けられていて、環状
の偏心多軸カッタである。

【０１３９】前記親シールド１５１の他の構成は、前記
第１実施例における親シールド３１と同じである。

【０１４０】前記子シールド１６２は、鋼殻部材１６３
と、子カッタ駆動装置１６４と、第２カッタである子カ
ッタ１６８と、子排土装置１７２とを備えている。

【０１４１】前記子シールド１６２の鋼殻部材１６３
も、断面円形に形成されている。

【０１４２】前記子カッタ駆動装置１６４も、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１６５と、各駆動軸１６５に連結された
クランク１６６と、各クランク１６６に設けられた支持
軸１６７とを有して構成されている。

【０１４３】前記子カッタ１６８も、円形で環状に形成
されたカッタフレーム１６９と、これの前面に植設され
た多数のカッタビット１７０とを有して構成されてい
る。この子カッタ１６８は、前記親カッタ１５７の内側
１６０に配置され、子カッタ駆動装置１６４の複数本の
支持軸１６７に共通に取り付けられている。したがっ
て、この子カッタ１６８も環状の偏心多軸カッタであ
る。

【０１４４】前記子シールド１６２の他の構成は、前記
第１実施例における親シールド３１と同様である。

【０１４５】前記孫シールド１７３は、鋼殻部材１７４
と、孫カッタ駆動装置１７５と、第３カッタである孫カ
ッタ１７７と、孫排土装置１８２とを備えている。

【０１４６】前記孫シールド１７３の鋼殻部材１７４
も、断面円形に形成されている。

【０１４７】前記孫カッタ駆動装置１７５は、孫シール
ド１７３のほぼ中央部に配置されかつ孫隔壁に支持され
た駆動モータ１７６と、これに連結された駆動軸（図示
せず）とを有して構成されている。

【０１４８】前記孫カッタ１７７は、前記孫カッタ駆動
装置１７５の駆動軸の前端部に設けられたボス１７８
と、このボス１７８の前面に設けられたセンタカッタ１
７９と、前記ボス１７８の周りに所定の間隔をおいて固
定された複数本のカッタスポーク１８０と、各カッタス
ポーク１８０の前面に設けられた多数のカッタビット１
８１とを有して構成されている。そして、この孫カッタ
１７７は前記子カッタ１６８の内側１７１に配置されか
つ孫カッタ駆動装置１７５の単一の駆動軸に取り付けら
れており、単軸回転カッタである。

【０１４９】前記孫シールド１７３の他の構成について
は、前記第１実施例における子シールド５６と同様であ
る。

【０１５０】ところで、この第６実施例では親，子，孫
シールド１５１，１６２，１７３を発進させ、地山を掘
進することによって、円形断面で最も大きい断面のトン
ネルを掘削することができる。

【０１５１】次に、掘進途中で子，孫シールド１６２，
１７３を発進させ、地山を掘進することによって、円形
断面で次に大きい断面のトンネルを掘削することができ
る。

【０１５２】ついで、子シールド１６２から孫シールド
１７３を分離，発進させ、地山を掘進することによっ
て、円形断面で最も小さい断面のトンネルを掘削するこ
とができる。

【０１５３】したがって、この第６実施例によれば、大
きさの異なる三つのトンネルを連続的に掘削することが
できる。

【０１５４】なお、この第６実施例において、必要に応
じて四つ以上の異なる大きさのトンネルを掘削するよう
に構成することも可能である。

【０１５５】また、親，子，孫シールド１５１，１６
２，１７３とも円形断面のトンネルに限らず、異形断面
のトンネルを掘削するように構成してもよく、円形断面
と異形断面のトンネルを組み合わせて掘削するようにし
てもよい。

【０１５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では外側
に、環状の偏心多軸または環状の単軸の第１カッタを設
置し、この第１カッタの内側に、偏心多軸または単軸の
第２カッタを設置し、第１カッタと第２カッタとに、そ
れぞれ独立のカッタ駆動装置を取り付けているので、大
断面トンネルと小断面トンネルとを鉛直方向または水平
方向に偏心させて掘削できる効果があり、第１カッタと
第２カッタとの離隔距離を自由に設定できる効果があ
り、大断面トンネルと小断面トンネルとも円形断面の他
に、異なる断面形状のトンネルを掘削できる効果があ
り、大断面トンネルと小断面トンネルとも適切なカッタ
トルクで、しかも掘削土質に適したカッタ回転数で掘削
できる効果もあり、小断面トンネルを大断面トンネルに
対して、７割以下の大きさに設定し、掘削できる効果を
も有する。

【０１５７】また、本発明では前記第１カッタの内側
に、第２カッタを複数台、並列に設置しているので、一
つの大断面トンネルから複数の小断面トンネルを分岐さ
せて掘削できる効果がある。

【０１５８】さらに、本発明では外側に、環状の偏心多
軸または環状の単軸の第１カッタを設置し、その内側
に、環状の偏心多軸または環状の単軸の第２カッタを設
置し、さらにその内側に、偏心多軸または単軸の第３カ
ッタを設置し、これら第１，第２，第３カッタに、それ
ぞれ独立のカッタ駆動装置を取り付けているので、大き
さの異なる三つのトンネルを連続的に掘削できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面図である。

【図２】図１の縦断側面図である。

【図３】第１実施例において、大断面トンネルの掘削
後、小断面シールドを発進させる状態を示す縦断側面図
である。

【図４】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【図５】図４の縦断側面図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す正面図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す正面図である。

【図８】図７の縦断側面図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す正面図である。

【図１０】本発明の第６実施例を示す正面図である。

【図１１】従来の親子シールドを示す正面図である。

【図１２】図１１の縦断側面図である。

【符号の説明】

３１第１シールドである親シールド３８親カッタ駆動装置４３第１カッタである親カッタ４７親カッタの内側５６第２シールドである子シールド６３子カッタ駆動装置６６第２カッタである子カッタ８６第１カッタである親カッタ９０親シールド９４親カッタの内側９５子カッタ駆動装置９９第２カッタである子カッタ１０４親カッタ駆動装置１０９第１カッタである親カッタ１１４親カッタの内側１１６子カッタ駆動装置１２１第２カッタである子カッタ１２７親カッタ駆動装置１３１第１カッタである親カッタ１３４親カッタの内側１３８，１３９第１，第２子シールド１４１子カッタ駆動装置１４５第２カッタである子カッタ１５１第１シールドである親シールド１５３親カッタ駆動装置１５７第１カッタである親カッタ１６０親カッタの内側１６２第２シールドである子シールド１６４子カッタ駆動装置１６８第２カッタである子カッタ１７１子カッタの内側１７３第３シールドである孫シールド１７５孫カッタ駆動装置１７７第３カッタである孫カッタ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月２７日（１９９９．９．２
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】地中掘削機

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】図１０は従来の親子シールドの正面図、図
１１は図１０の縦断側面図である。

【０００４】これら図１０，図１１に示す従来の親子シ
ールド１は、親シールド外筒２と、親フードプレート３
と、親テールプレート４と、親隔壁５と、親シールド内
筒６と、反力受け７と、後端板９を有する子フードプレ
ート８と、子隔壁１０と、後端板１２を有する子シール
ド前部１１と、子シールド固定部材１３と、親シールド
と子シールドとに兼用のカッタ駆動装置１４と、同じく
親シールドと子シールドとに兼用のカッタ１７と、排土
装置２５と、親推進ジャッキ２６と、親テールプレート
４に設けられた親テールシール２７と、親セグメント２
８と、子シールド鋼殻部材（図示せず）と、子シールド
鋼殻部材の後端部に設けられた子テールシール（図示せ
ず）と、子セグメント（図示せず）等を装備している。

【０００８】なお、この親子シールド１では親シールド
の掘削中心と、子シールドの掘削中心とは同一であり、
図１０，図１１中にその親子掘削中心を符号２９で示
す。

【０００９】しかして、親子シールド１全体で掘進する
ときは、図１１に示すように、親シールド内筒６と子シ
ールド前部１１間に子フードプレート８を格納し、反力
受け７と子シールド前部１１間に子シールド固定部材１
３を介装し、この子シールド固定部材１３と反力受け７
間に子フードプレート８の後端板９をはさみ込み、子シ
ールド前部１１と子シールド固定部材１３と反力受け７
とを溶接等により固定し、子フードプレート８と子シー
ルド前部１１とが親チャンバ２４内に出ないように、親
シールドの鋼殻部材側に固定しておく。

【００２３】

【００３０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では外側に、環状の偏心多軸の第１カッタを
設置し、この第１カッタの内側に、偏心多軸または単軸
の第２カッタを設置し、前記第１カッタと第２カッタと
に、それぞれ独立のカッタ駆動装置を取り付け、前記第
１、第２カッタの隔壁の下部にそれぞれ独立の排土装置
を取り付け可能としている。

【００３２】さらに、前記目的を達成するため、本発明
では外側に、環状の偏心多軸の第１カッタを設置し、こ
の第１カッタの内側に、環状の偏心多軸または環状の単
軸の第２カッタを設置し、さらに第２カッタの内側に、
偏心多軸または単軸の第３カッタを設置し、第１カッタ
と第２カッタと第３カッタとに、それぞれ独立のカッタ
駆動装置を取り付け、かつ各カッタの隔壁の下部にそれ
ぞれ独立の排土装置を取り付け可能としている。

【００３３】

【００３６】前記親シールド３１は、親シールド外筒３
２と、親フードプレート３３と、親テールプレート３４
と、親隔壁３５と、親シールド内筒３６と、反力受け３
７と、親カッタ駆動装置３８と、第１カッタである親カ
ッタ４３と、親の隔壁３５の下部に設けられた親排土装
置取り付け部４９と、これに取り付けられた親排土装置
５１と、親推進ジャッキ５３と、親テールシール５４
と、親セグメント５５等を備えている。これらの部材の
ほかには、作泥土材注入装置や、エレクタ（いずれも図
示せず）等を装備している。

【００４２】他方、子シールド５６は、後端板５８を有
する子フードプレート５７と、子隔壁５９と、これと一
体に形成されかつ後端板６１を有する子シールド前部６
０と、子シールド固定部材６２と、子カッタ駆動装置６
３と、第２カッタである子カッタ６６と、子隔壁５９の
下部に設けられた子排土装置取り付け部７３と、この子
排土装置取り付け部７３に取り付けられる子排土装置７
５と、前端板７８を有する子シールド後筒７７と、これ
に設けられた子テールプレート７９と、子推進ジャッキ
８０と、子シールド発進反力架台８１と、子テールシー
ル８２と、子セグメント８３等を装備している。

【００８７】続いて、図６および図７は本発明の第３実
施例を示すもので、図６は正面図、図７は図６の縦断側
面図である。

【００８８】これら図６および図７に示す第３実施例で
は、親シールド３１の鋼殻部材１０３は鉛直方向に膨ら
みを持ったほぼ矩形に形成され、子シールド５６の鋼殻
部材１１５は矩形に形成されている。

【００８９】そして、この実施例では親カッタ駆動装置
１０４と、第１カッタである親カッタ１０９と、子カッ
タ駆動装置１１６と、第２カッタである子カッタ１２１
とを装備している。

【００９０】前記親カッタ駆動装置１０４は、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁３５に支持さ
れた駆動モータ１０５と、各駆動モータ１０５に連結さ
れた駆動軸１０６と、各駆動軸１０６に連結されたクラ
ンク１０７と、各クランク１０７に設けられた支持軸１
０８とを有して構成されている。

【００９１】前記親カッタ１０９は、鉛直方向に台形の
部分を有するほぼ矩形に形成されたカッタフレーム１１
０と、これの前面に設けられた多数のカッタビット１１
１とを備えて構成されている。そして、この親カッタ１
０９は前記親カッタ駆動装置１０４の複数本の支持軸１
０８に共通に取り付けられており、偏心多軸カッタであ
る。

【００９２】前記親カッタ駆動装置１０４の各クランク
１０７には、親攪拌翼１１２が設けられている。

【００９３】前記子カッタ駆動装置１１６も、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁５９に支持さ
れた複数台の駆動モータ１１７と、各駆動モータ１１７
に連結された駆動軸１１８と、各駆動軸１１８に連結さ
れたクランク１１９と、各クランク１１９に設けられた
支持軸１２０とを有して構成されている。

【００９４】前記子カッタ１２１は、矩形に形成された
カッタフレーム１２２と、これの前面に設けられた多数
のカッタビット１２３とを有して構成されている。この
子カッタ１２１は、前記親カッタ１０９の内側１１４に
配置されかつ前記子カッタ駆動装置１１６の複数本の支
持軸１２０に共通に取り付けられており、偏心多軸カッ
タである。

【００９５】前記子カッタ駆動装置１１６の各クランク
１１９には、子攪拌翼１２４が設けられている。

【００９６】しかして、この実施例では親カッタ１０９
における親掘削中心１１３と、子カッタ１２１における
子掘削中心１２５とを水平方向に偏心させて設定されて
いる。

【００９７】この第３実施例では、親カッタ駆動装置１
０４の複数台の駆動モータ１０５を一斉に駆動させる
と、各駆動軸１０６、各クランク１０７および各支持軸
１０８を通じて親カッタ１０９に平行リンク運動を与え
る。これにより、親カッタ１０９は親シールド３１の外
周付近の地山３０を掘削する。

【００９８】一方、子カッタ駆動装置１１６の複数台の
駆動モータ１１７を一斉に駆動させると、この子カッタ
駆動装置１１６の場合も各駆動軸１１８、各クランク１
１９および各支持軸１２０を通じて子カッタ１２１に平
行リンク運動を与える。これにより、子カッタ１２１は
親子シールドの中央部、つまり子シールド５６の外周付
近の地山３０を掘削する。

【００９９】したがって、この実施例によれば、親子シ
ールドにより掘進することによって、大断面でほぼ矩形
断面のトンネルを掘削することができるし、子シールド
５６により掘進することによって、小断面で矩形断面の
トンネルを掘削することができる。

【０１００】一般に、カッタ駆動装置に偏心多軸機構を
採用すれば、単軸回転機構を採用した場合に比べてカッ
タトルクを小さくすることができ、カッタビットの摩耗
を小さく抑えることができる。

【０１０１】そこで、この第３実施例では親カッタ駆動
装置１０４と子カッタ駆動装置１１６にそれぞれ偏心多
軸機構を採用しているので、カッタビットの摩耗を小さ
くできるため、親カッタ１０９および子カッタ１２１と
も長距離掘削に有利である。

【０１０２】なお、この実施例において矩形断面以外の
断面形状の掘削にも適用することができる。

【０１０３】また、親掘削中心１１３と子掘削中心１２
５の偏心方向は水平方向に限らず、鉛直方向であっても
よい。さらには、親掘削中心１１３と子掘削中心１２５
の離隔距離も自由に設定することができる。

【０１０４】この第３実施例の他の構成，作用について
は、前記第１実施例と同様であり、子シールド５６の分
離，発進方法についても前記第１実施例と同様である。

【０１０５】進んで、図８は本発明の第４実施例を示す
正面図である。

【０１０６】この図８に示す第４実施例では、第１シー
ルドである親シールド３１の鋼殻部材１２６は、鉛直方
向に膨らみを持ったほぼ矩形部分を水平方向に二連に設
けた形状に形成されている。前記親シールド３１には、
第２シールドとして第１，第２子シールド１３８，１３
９が並列に設置されている。

【０１０７】前記親シールド３１は、親カッタ駆動装置
１２７と、第１カッタである親カッタ１３１と、隔壁の
下部に設けられた親排土装置１３６，１３７とを備えて
いる。

【０１０８】前記親カッタ駆動装置１２７は、互いに所
定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁３５に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１２８と、各駆動軸１２８に連結された
クランク１２９と、各クランク１２９に設けられた支持
軸１３０とを有して構成されている。

【０１０９】前記親カッタ１３１は、矩形部分を水平方
向に二連に連結した形状のカッタフレーム１３２と、こ
のカッタフレーム１３２に設けられた多数のカッタビッ
ト１３３とを有して構成されている。また、この親カッ
タ１３１は前記親カッタ駆動装置１２７の複数本の支持
軸１３０に共通に取り付けられており、偏心多軸カッタ
である。さらに、この親カッタ１３１には二つの内側空
間１３４，１３５が設けられている。

【０１１０】前記排土装置１３６，１３７は、水平方向
に互いに所定の間隔をおいて設置されている。

【０１１１】前記第１，第２子シールド１３８，１３９
は、水平方向に互いに所定の間隔をおいて設置され、か
つ親シールド３１に分離，発進可能に組み込まれてい
る。これら第１，第２子シールド１３８，１３９は、そ
れぞれ鋼殻部材１４０と、子カッタ駆動装置１４１と、
第２カッタである子カッタ１４５と、子排土装置１４８
とを装備している。

【０１１２】前記第１，第２子シールド１３８，１３９
の鋼殻部材１４０は、矩形に形成されている。

【０１１３】前記子カッタ駆動装置１４１は、それぞれ
円周方向に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁に支
持された複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モ
ータに連結された駆動軸１４２と、各駆動軸１４２に連
結されたクランク１４３と、各クランク１４３に設けら
れた支持軸１４４とを備えて構成されている。

【０１１４】前記子カッタ１４５は、それぞれ矩形に形
成されたカッタフレーム１４６と、これの前面に植設さ
れた多数のカッタビット１４７とを有して構成されてい
る。そして、これらの子カッタ１４５は当該親カッタ１
３１に形成された当該内側１３４，１３５に配置され、
かつ当該子カッタ駆動装置１４１の複数本の支持軸１４
４に共通に取り付けられている。したがって、各子カッ
タ１４５は偏心多軸カッタである。

【０１１５】前記子排土装置１４８は、当該第１，第２
子シールド１３８，１３９に１台宛設置されている。

【０１１６】前記親シールド３１の他の構成について
は、前記第１実施例と同様である。また、前記第１，第
２子シールド１３８，１３９の他の構成については、前
記第３実施例と同様である。

【０１１７】そして、この第４実施例では親シールド３
１と第１，第２子シールド１３８，１３９とにより掘進
することによって、水平方向に長いほぼ矩形断面で、し
かも大断面のトンネルを掘削することができる。

【０１１８】また、トンネルの掘進途中で、第１子シー
ルド１３８と第２子シールド１３９とを親シールド３１
から分離，発進させることによって、小断面で矩形断面
の二つのトンネルを並列に掘削することができる。

【０１１９】これら第１，第２子シールド１３８，１３
９の分離，発進方法については、前記第１実施例の子シ
ールド５６の分離，発進方法と同様である。

【０１２０】この第４実施例では、子シールドは第１，
第２子シールド１３８，１３９に限らず、３台以上であ
ってもよい。

【０１２１】さらに、親シールドおよび子シールドは矩
形に限らず、他の断面形状でもよい。

【０１２２】さらには、子シールドは水平方向に並列に
設置する場合に限らず、仕様によっては鉛直方向、また
は水平方向と鉛直方向とに偏心させて設置してもよい。

【０１２３】ついで、図９は本発明の第５実施例を示す
正面図である。

【０１２４】この図９に示す第５実施例では、第１シー
ルドである親シールド１５１と、第２シールドである子
シールド１６２と、第３シールドである孫シールド１７
３とを備えている。

【０１２５】前記親シールド１５１は、鋼殻部材１５２
と、親カッタ駆動装置１５３と、第１カッタである親カ
ッタ１５７と、隔壁の下部に設けられた親排土装置１６
１とを装備している。

【０１２６】前記親シールド１５１の鋼殻部材１５２
は、断面円形に形成されている。

【０１２７】前記親カッタ駆動装置１５３は、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ親隔壁に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１５４と、各駆動軸１５４に連結された
クランク１５５と、各クランク１５５に設けられた支持
軸１５６とを有して構成されている。

【０１２８】前記親カッタ１５７は、円形で環状に形成
されたカッタフレーム１５８と、これの前面に植設され
た多数のカッタビット１５９とを有して構成されてい
る。この親カッタ１５７は、前記親カッタ駆動装置１５
３の複数本の支持軸１５６に取り付けられていて、環状
の偏心多軸カッタである。

【０１２９】前記親シールド１５１の他の構成は、前記
第１実施例における親シールド３１と同じである。

【０１３０】前記子シールド１６２は、鋼殻部材１６３
と、子カッタ駆動装置１６４と、第２カッタである子カ
ッタ１６８と、隔壁の下部に設けられた子排土装置１７
２とを備えている。

【０１３１】前記子シールド１６２の鋼殻部材１６３
も、断面円形に形成されている。

【０１３２】前記子カッタ駆動装置１６４も、円周方向
に所定の間隔をおいて配置されかつ子隔壁に支持された
複数台の駆動モータ（図示せず）と、各駆動モータに連
結された駆動軸１６５と、各駆動軸１６５に連結された
クランク１６６と、各クランク１６６に設けられた支持
軸１６７とを有して構成されている。

【０１３３】前記子カッタ１６８も、円形で環状に形成
されたカッタフレーム１６９と、これの前面に植設され
た多数のカッタビット１７０とを有して構成されてい
る。この子カッタ１６８は、前記親カッタ１５７の内側
１６０に配置され、子カッタ駆動装置１６４の複数本の
支持軸１６７に共通に取り付けられている。したがっ
て、この子カッタ１６８も環状の偏心多軸カッタであ
る。

【０１３４】前記子シールド１６２の他の構成は、前記
第１実施例における親シールド３１と同様である。

【０１３５】前記孫シールド１７３は、鋼殻部材１７４
と、孫カッタ駆動装置１７５と、第３カッタである孫カ
ッタ１７７と、隔壁の下部に設けられた孫排土装置１８
２とを備えている。

【０１３６】前記孫シールド１７３の鋼殻部材１７４
も、断面円形に形成されている。

【０１３７】前記孫カッタ駆動装置１７５は、孫シール
ド１７３のほぼ中央部に配置されかつ孫隔壁に支持され
た駆動モータ１７６と、これに連結された駆動軸（図示
せず）とを有して構成されている。

【０１３８】前記孫カッタ１７７は、前記孫カッタ駆動
装置１７５の駆動軸の前端部に設けられたボス１７８
と、このボス１７８の前面に設けられたセンタカッタ１
７９と、前記ボス１７８の周りに所定の間隔をおいて固
定された複数本のカッタスポーク１８０と、各カッタス
ポーク１８０の前面に設けられた多数のカッタビット１
８１とを有して構成されている。そして、この孫カッタ
１７７は前記子カッタ１６８の内側１７１に配置されか
つ孫カッタ駆動装置１７５の単一の駆動軸に取り付けら
れており、単軸回転カッタである。

【０１３９】前記孫シールド１７３の他の構成について
は、前記第１実施例における子シールド５６と同様であ
る。

【０１４０】ところで、この第５実施例では親，子，孫
シールド１５１，１６２，１７３を発進させ、地山を掘
進することによって、円形断面で最も大きい断面のトン
ネルを掘削することができる。

【０１４１】次に、掘進途中で子，孫シールド１６２，
１７３を発進させ、地山を掘進することによって、円形
断面で次に大きい断面のトンネルを掘削することができ
る。

【０１４２】ついで、子シールド１６２から孫シールド
１７３を分離，発進させ、地山を掘進することによっ
て、円形断面で最も小さい断面のトンネルを掘削するこ
とができる。

【０１４３】したがって、この第５実施例によれば、大
きさの異なる三つのトンネルを連続的に掘削することが
できる。

【０１４４】なお、この第５実施例において、必要に応
じて四つ以上の異なる大きさのトンネルを掘削するよう
に構成することも可能である。

【０１４５】また、親，子，孫シールド１５１，１６
２，１７３とも円形断面のトンネルに限らず、異形断面
のトンネルを掘削するように構成してもよく、円形断面
と異形断面のトンネルを組み合わせて掘削するようにし
てもよい。

【０１４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では外側
に、環状の偏心多軸の第１カッタを設置し、この第１カ
ッタの内側に、偏心多軸または単軸の第２カッタを設置
し、第１カッタと第２カッタとに、それぞれ独立のカッ
タ駆動装置を取り付け、前記第１、第２カッタの隔壁の
下部にそれぞれ独立の排土装置を取り付け可能としてい
るので、大断面トンネルと小断面トンネルとを鉛直方向
または水平方向に偏心させて掘削できる効果があり、第
１カッタと第２カッタとの離隔距離を自由に設定できる
効果があり、大断面トンネルと小断面トンネルとも円形
断面の他に、異なる断面形状のトンネルを掘削できる効
果があり、大断面トンネルと小断面トンネルとも適切な
カッタトルクで、しかも掘削土質に適したカッタ回転数
で掘削できる効果もあり、小断面トンネルを大断面トン
ネルに対して、７割以下の大きさに設定し、掘削できる
効果をも有する。

【０１４７】また、本発明では前記第１カッタの内側
に、第２カッタを複数台、並列に設置しているので、一
つの大断面トンネルから複数の小断面トンネルを分岐さ
せて掘削できる効果がある。

【０１４８】さらに、本発明では外側に、環状の偏心多
軸の第１カッタを設置し、その内側に、環状の偏心多軸
または環状の単軸の第２カッタを設置し、さらにその内
側に、偏心多軸または単軸の第３カッタを設置し、これ
ら第１，第２，第３カッタに、それぞれ独立のカッタ駆
動装置を取り付け、かつ各カッタの隔壁の下部にそれぞ
れ独立の排土装置を取り付け可能としているので、大き
さの異なる三つのトンネルを連続的に掘削できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面図である。

【図２】図１の縦断側面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【図５】図４の縦断側面図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す正面図である。

【図７】図７の縦断側面図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す正面図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す正面図である。

【図１０】従来の親子シールドを示す正面図である。

【図１１】図１０の縦断側面図である。

【符号の説明】３１第１シールドである親シールド３８親カッタ駆動装置４３第１カッタである親カッタ４７親カッタの内側５６第２シールドである子シールド６３子カッタ駆動装置６６第２カッタである子カッタ８６第１カッタである親カッタ１０４親カッタ駆動装置１０９第１カッタである親カッタ１１４親カッタの内側１１６子カッタ駆動装置１２１第２カッタである子カッタ１２７親カッタ駆動装置１３１第１カッタである親カッタ１３４親カッタの内側１３８，１３９第１，第２子シールド１４１子カッタ駆動装置１４５第２カッタである子カッタ１５１第１シールドである親シールド１５３親カッタ駆動装置１５７第１カッタである親カッタ１６０親カッタの内側１６２第２シールドである子シールド１６４子カッタ駆動装置１６８第２カッタである子カッタ１７１子カッタの内側１７３第３シールドである孫シールド１７５孫カッタ駆動装置１７７第３カッタである孫カッタ

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】削除

フロントページの続き (72)発明者小林隆治東京都中央区新川１丁目24番４号大豊建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D054 AB01 AB05 AD07 BB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外側に、環状の偏心多軸または環状の単
軸の第１カッタを設置し、この第１カッタの内側に、偏
心多軸または単軸の第２カッタを設置し、前記第１カッ
タと第２カッタとに、それぞれ独立のカッタ駆動装置を
取り付けたことを特徴とする地中掘削機。
【請求項２】前記第２カッタを複数台、並列に設置し
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】外側に、環状の偏心多軸または環状の単
軸の第１カッタを設置し、この第１カッタの内側に、環
状の偏心多軸または環状の単軸の第２カッタを設置し、
さらに第２カッタの内側に、偏心多軸または単軸の第３
カッタを設置し、第１カッタと第２カッタと第３カッタ
とに、それぞれ独立のカッタ駆動装置を取り付けたこと
を特徴とする地中掘削機。