JP2000213284A - Tunnel excavator and roller cutter - Google Patents

Tunnel excavator and roller cutter

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JP2000213284A
JP2000213284A JP1677699A JP1677699A JP2000213284A JP 2000213284 A JP2000213284 A JP 2000213284A JP 1677699 A JP1677699 A JP 1677699A JP 1677699 A JP1677699 A JP 1677699A JP 2000213284 A JP2000213284 A JP 2000213284A
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JP
Japan
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cutter
frame
cutter frame
disk
tunnel excavator
Prior art date
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Application number
JP1677699A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Urata
修 浦田
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
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Priority to JP1677699A priority Critical patent/JP2000213284A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunnel excavator capable of performing the excavation with excellent accuracy while efficiently crushing large stones and rocks. SOLUTION: In this tunnel excavator provided with a cutter frame 4 of the specified shape connected to drive shafts of a plurality of rotating motors through a crank 5, performing the parallel link motion copying a tunnel excavation section by the synchronous operation of the drive shafts, roller cutters 10 are arranged along the longitudinal direction of the frames at the front side on a cutting face side of the cutter frames 4 so that a rotary shaft 21 of a disk cutter 20 is rotated in the normal direction orthogonal to the advancing direction accompanied by the parallel link motion of the cutter frame 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はトンネル掘削機及び
ローラーカッタに係り、特に巨礫や岩盤を掘進するため
に、ローラーカッタを多軸偏心カッタ機構に装着したト
ンネル掘削機と、その巨礫等を効率よく破砕するローラ
ーカッタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel excavator and a roller cutter, and more particularly to a tunnel excavator in which a roller cutter is mounted on a multi-axis eccentric cutter mechanism for excavating a boulder or a bedrock, and an efficient boulder or the like. It relates to a roller cutter that breaks well.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、シールドトンネルにおいて、従来
の円形断面以外に矩形、楕円形、馬蹄形のトンネル断面
が求められるようになってきた。この要請に応えること
ができるトンネル掘削機として多軸偏心カッタ機構を備
えたシールド掘削機が開発されている。図8はすでに開
発された多軸偏心カッタ機構51を備えたシールド掘削
機50の一例をカッタヘッド側から見た概略正面図であ
る。同図に示したように、このシールド掘削機50は角
が丸みをした矩形断面形状トンネル60を掘削可能な掘
削機である。矩形のスキンプレート52に囲まれたカッ
タチャンバー53内には四角い枠状をなすカッタフレー
ム54が、その四隅に配設された4台のカッタモータ
(図示せず)の駆動軸に取り付けられた4本のクランク
アーム55を介して支持されている。この4台のカッタ
モータは方向、回転数を一致させた同期運転が行えるよ
うに図示しない操作部により制御されている。すなわ
ち、クランクアーム55を介して駆動軸に対して平行リ
ンク機構を構成するように組み立てられたカッタフレー
ム54は、4台のカッタモータの同期回転によるクラン
クアーム55の回転に伴い、所定平面形状の軌跡を描く
平行リンク運動をする。このカッタフレーム54の軌跡
は図8に示したようにスキンプレート52に囲まれたト
ンネル断面に一致する。この多軸偏心カッタ機構51を
備えたトンネル掘削機50では、回転軸の配置、クラン
クアームの長さ、クランクアームに支持されたカッタフ
レームの形状を変えることで様々なトンネル断面に対応
させることができる。
2. Description of the Related Art In recent years, in a shield tunnel, a rectangular, elliptical, or horseshoe-shaped tunnel section has been required in addition to a conventional circular section. As a tunnel excavator that can meet this demand, a shield excavator equipped with a multi-axis eccentric cutter mechanism has been developed. FIG. 8 is a schematic front view of an example of the shield excavator 50 provided with the already developed multi-axis eccentric cutter mechanism 51 as viewed from the cutter head side. As shown in the figure, this shield excavator 50 is an excavator capable of excavating a tunnel 60 having a rectangular cross section with rounded corners. In a cutter chamber 53 surrounded by a rectangular skin plate 52, a cutter frame 54 having a square frame shape is attached to drive shafts of four cutter motors (not shown) disposed at four corners thereof. It is supported via a crank arm 55. The four cutter motors are controlled by an operation unit (not shown) so as to perform synchronous operation in which the direction and the number of revolutions are matched. That is, the cutter frame 54 assembled to form a parallel link mechanism with respect to the drive shaft via the crank arm 55 has a predetermined planar shape with the rotation of the crank arm 55 by the synchronous rotation of the four cutter motors. Perform a parallel link motion that draws a trajectory. The trajectory of the cutter frame 54 matches the cross section of the tunnel surrounded by the skin plate 52 as shown in FIG. In the tunnel excavator 50 having the multi-axis eccentric cutter mechanism 51, it is possible to cope with various tunnel cross sections by changing the arrangement of the rotating shaft, the length of the crank arm, and the shape of the cutter frame supported by the crank arm. it can.

【0003】このときカッタフレーム54の外周及び十
字形の補剛フレーム56上には所定の間隔をあけてカッ
タビット57が装着されており、カッタフレーム54の
軌跡に沿って切羽地盤の切削を行うことができる。ま
た、各カッタビット57は同一の軌跡を描いて地山を切
削するため、各カッタビットの摩耗も均一になるという
利点もある。
At this time, cutter bits 57 are mounted at predetermined intervals on the outer periphery of the cutter frame 54 and on the cross-shaped stiffening frame 56, and the cutting ground is cut along the locus of the cutter frame 54. be able to. Further, since each cutter bit 57 cuts the ground along the same trajectory, there is an advantage that the wear of each cutter bit is also uniform.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図8に示し
たトンネル掘削機のカッタフレーム54には図9に示し
たようなカッタビット57が装着されている。このトン
ネル掘削機ではカッタビットは一定の軌跡に沿って地山
を切削するため、カッタビット先端が色々な角度で地山
に当接し、地山を切削する。このため十字形をなすよう
に超硬チップ58が先端に埋め込まれている。クロスル
ーフビットと呼ばれているこのカッタビット54はチッ
プ58で地山を切削していくため、掘削可能な土質とし
てシルト、粘土、砂等に限られている。このため、巨礫
や岩盤層での掘削は困難である。
The cutter bit 54 shown in FIG. 9 is mounted on the cutter frame 54 of the tunnel excavator shown in FIG. In this tunnel excavator, since the cutter bit cuts the ground along a fixed trajectory, the tip of the cutter bit contacts the ground at various angles to cut the ground. For this reason, a carbide tip 58 is embedded at the tip so as to form a cross. Since the cutter bit 54 called a cross roof bit cuts the ground with the tip 58, the excavated soil is limited to silt, clay, sand and the like. For this reason, excavation in boulders and bedrock is difficult.

【0005】一方、巨礫や岩盤を掘削可能なビットとし
てトンネルボーリングマシン(TBM)に採用されてい
るローラーカッタがある。このローラーカッタはTBM
の先端部のカッタフレームに装着され、ディスクカッタ
を切削する地山(礫、岩)等に押しつけ、カッタフレー
ムの回転に伴って回転軸回りに回転するディスクカッタ
の破砕力により岩や巨礫を破砕するようになっている。
このローラーカッタを前述した多軸偏心カッタ機構のク
ロスルーフビットに代えて図8に示したようなトンネル
掘削機に適用した場合、カッタフレームが平行リンクと
して規定された軌跡を描く際にローラーカッタの回転方
向と、様々に変化するカッタフレームの移動方向とが角
度をなしてしまいローラーカッタのディスクカッタが回
転軸回りにスムースに回転できないと言う問題がある。
このため、礫や岩盤を効率よく切削できない上、ディス
クカッタ自体の傷みの進行も速い。
On the other hand, there is a roller cutter employed as a bit capable of excavating boulders and rocks in a tunnel boring machine (TBM). This roller cutter is TBM
Attached to the cutter frame at the tip of the, the disc cutter is pressed against the ground (gravels, rocks), etc., where the disc cutter is to be cut, and rocks and boulders are crushed by the crushing force of the disc cutter that rotates around the rotation axis as the cutter frame rotates It is supposed to.
When this roller cutter is applied to a tunnel excavator as shown in FIG. 8 instead of the cross-roof bit of the multi-axis eccentric cutter mechanism described above, when the cutter frame draws a locus defined as a parallel link, There is a problem in that the rotation direction and the moving direction of the cutter frame that change variously form an angle, and the disc cutter of the roller cutter cannot rotate smoothly around the rotation axis.
For this reason, gravels and rocks cannot be efficiently cut, and the damage of the disk cutter itself progresses rapidly.

【0006】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、多軸偏心カッタ機構に装着
されるローラーカッタと、これにより巨礫、硬質岩盤等
の掘進にも適用できるようにしたトンネル掘削機を提供
することにある。
[0006] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to apply the present invention to a roller cutter mounted on a multi-axis eccentric cutter mechanism and to excavation of boulders, hard rock and the like. To provide a tunnel excavator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は複数の回転モータの駆動軸にクランクを介
して連結され、前記駆動軸の同期運転によりトンネル掘
削断面に倣って平行リンク運動をする所定形状のカッタ
フレームを備えたトンネル掘削機において、前記カッタ
フレームの切羽側前面のフレーム長手方向に沿って、前
記カッタフレームの平行リンク運動に伴う進行方向と直
交する法線方向を向くようにディスクカッタの回転軸が
回転するローラーカッタが配設されたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a parallel link which is connected to the drive shafts of a plurality of rotary motors via a crank, and which is synchronized with the cross section of the tunnel excavation by the synchronous operation of the drive shafts. In a tunnel excavator provided with a cutter frame having a predetermined shape that moves, in a longitudinal direction of the frame on the front face side of the cutter frame, the cutter frame faces a normal direction perpendicular to a traveling direction accompanying the parallel link movement of the cutter frame. Thus, the roller cutter in which the rotating shaft of the disk cutter rotates is provided.

【0008】ローラーカッタとして、トンネル掘削機に
装備されたカッタフレームの一部に形成された取付孔に
固着される取付座と、該取付座に、軸受を介して所定の
回転軸に関して回転可能に基部が収容され、該基部から
回転軸支持部の一方を切羽側に延在させて、前記カッタ
フレームの切羽側前面に対して所定の傾斜角を有するよ
うに前記回転軸支持部に前記ディスクカッタの回転軸を
軸支させたことを特徴とする。
[0008] As a roller cutter, a mounting seat fixed to a mounting hole formed in a part of a cutter frame mounted on a tunnel excavator, and the mounting seat is rotatable about a predetermined rotating shaft via a bearing. A base is accommodated, and one of the rotating shaft supports is extended from the base toward the face, and the disk cutter is attached to the rotating shaft support so as to have a predetermined inclination angle with respect to the face on the face side of the cutter frame. Characterized in that the rotary shaft is supported.

【0009】また、前記ローラーカッタは、前記カッタ
フレームが、複数の回転モータの駆動軸にクランクを介
して連結され、前記駆動軸の同期運転によりトンネル掘
削断面に倣って平行リンク運動をする際に、前記カッタ
フレームの切羽側前面のフレーム長手方向に沿って、前
記カッタフレームの平行リンク運動に伴う進行方向と直
交する法線方向にディスクカッタの回転軸が回転するこ
とを特徴とする。
The roller cutter may be configured such that the cutter frame is connected to a drive shaft of a plurality of rotary motors via a crank, and performs a parallel link motion following a tunnel excavation cross section by synchronous operation of the drive shaft. The rotation axis of the disk cutter rotates in a normal direction perpendicular to a traveling direction accompanying the parallel link movement of the cutter frame along a longitudinal direction of the frame on the front face on the face of the cutter frame.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明のトンネル掘削機及
びトンネル掘削機に取り付けられるローラーカッタの一
実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図
1は多軸偏心カッタ機構を備えたトンネル掘削機1をカ
ッタヘッド側から見た概略正面図である。本実施の形態
では、円筒形状のスキンプレート2に囲まれたカッタチ
ャンバ3内に備えられた直径DCの円形カッタフレーム
4の平行リンク運動を利用してトンネル直径DTの円形
断面を掘削するようになっている。この円形のカッタフ
レーム4は実線で示したようにリング状の外周フレーム
4Aと、この外周フレーム4Aの真円度や平面を確保す
る鉛直方向に延びる2本の鉛直補剛フレーム4Bと、鉛
直補剛フレーム4Bと直交する水平補剛フレーム4Cと
から構成されている。このカッタフレーム4は従来の多
軸偏心カッタ機構と同様の構成要素としてバルクヘッド
側に設置された3台のカッタモータ(図示せず)の駆動
軸に3本のクランクアーム5を介して支持されている。
この3台のカッタモータは方向、回転数を一致させた同
期運転が行えるように図示しない操作部により制御され
ている。すなわち、クランクアーム5を介して駆動軸に
対して平行リンク機構を構成するように組み立てられた
カッタフレーム4は、仮想線でその一部の状態を示した
ように、3台のカッタモータの同期回転によるクランク
アーム5の回転に伴い、直径DTの円形形状の軌跡を描
く平行リンク運動をする。また、バルクヘッドの下端に
は掘削土砂をトンネル掘削機1の後部に搬出するスクリ
ューコンベア7が配備されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a tunnel excavator and a roller cutter attached to the tunnel excavator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic front view of a tunnel excavator 1 provided with a multi-axis eccentric cutter mechanism as viewed from a cutter head side. In the present embodiment, a circular cross section having a tunnel diameter D T is excavated using parallel link motion of a circular cutter frame 4 having a diameter D C provided in a cutter chamber 3 surrounded by a cylindrical skin plate 2. It has become. The circular cutter frame 4 includes a ring-shaped outer peripheral frame 4A as shown by a solid line, two vertical stiffening frames 4B extending in a vertical direction for securing roundness and a flat surface of the outer peripheral frame 4A, and a vertical stiffening frame 4B. It is composed of a rigid frame 4B and a horizontal stiffening frame 4C orthogonal to the rigid frame 4B. The cutter frame 4 is supported via three crank arms 5 on the drive shafts of three cutter motors (not shown) installed on the bulkhead side as components similar to the conventional multi-axis eccentric cutter mechanism. ing.
The three cutter motors are controlled by an operation unit (not shown) so that a synchronous operation in which the directions and the number of rotations are matched can be performed. That is, the cutter frame 4 assembled so as to constitute a parallel link mechanism with respect to the drive shaft via the crank arm 5 has a synchronous state of the three cutter motors as shown partially in the phantom line. With the rotation of the crank arm 5 due to the rotation, a parallel link motion that draws a circular locus having a diameter DT is performed. At the lower end of the bulkhead, a screw conveyor 7 for carrying excavated earth and sand to the rear of the tunnel excavator 1 is provided.

【0011】このカッタフレーム4の外周フレーム4A
及び補剛フレーム4B、4Cの切羽側前面には複数のロ
ーラーカッタ10、10…がフレーム長手方向に沿って
所定間隔をあけて装着されている。このローラーカッタ
10の構成について図2、図3を参照して説明する。図
2はカッタフレーム4に取り付けられた1個のローラー
カッタ10の正面図を示している。このローラーカッタ
10はカッタフレーム4に直接固定される取付座11
と、この取付座11に軸受を介してその一部が収容され
るディスク支持回転座12と、回転軸21に取り付けら
れたディスクカッタ20とからなる。回転軸21は回転
軸支持アーム17a、17bに軸支されている。
The outer peripheral frame 4A of the cutter frame 4
A plurality of roller cutters 10, 10... Are mounted at predetermined intervals along the longitudinal direction of the frame on the face side front surface of the stiffening frames 4B, 4C. The configuration of the roller cutter 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a front view of one roller cutter 10 attached to the cutter frame 4. The roller cutter 10 has a mounting seat 11 directly fixed to the cutter frame 4.
And a disk support rotary seat 12 whose part is housed in the mounting seat 11 via a bearing, and a disk cutter 20 mounted on a rotary shaft 21. The rotation shaft 21 is supported by the rotation shaft support arms 17a and 17b.

【0012】以上の構成要素について、各図を参照して
説明する。本実施の形態ではカッタフレーム4は、図3
に示したように肉厚略角形鋼管断面からなり、その前面
の一部がくり抜かれ取付孔4aが形成され、ローラーカ
ッタ10の取付座11の基部12aを収容するようにな
っている。取付座11は図示したように、扁平な円形皿
形をなし、内部には皿形凹所11aが形成されている。
皿形凹所11aの肩部の周囲にはフランジ11bが形成
されている。取付座11はフランジ11bに設けられた
ボルト孔(図示せず)を介して取付ボルト15によって
カッタフレーム4の所定位置に固定されている。さらに
取付座11の皿部凹所11aの底面と内側面には図3に
示したようにローラー軸受が装着されている。すなわ
ち、底面にはスラスト軸受14がディスク支持回転座1
2の回転中心軸16回りに配設されている。さらに内側
面にはラジアル軸受13が円筒形状をなすディスク支持
回転座12の外周との境界位置に配設されている。な
お、軸受の種類や構造は、ディスクカッタから加わるス
ラスト力を支持可能に回転できる構造であれば各種の公
知のものを採用できる。同様にカッタフレームの断面諸
元もその力学的仕様を満足すれば、円管、中実部材等様
々なものを適用できる。取付座の正面形状も円形に限ら
れないことはいうまでもない。
The above components will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the cutter frame 4 is
As shown in the figure, the section has a substantially rectangular steel pipe section, and a part of the front surface thereof is hollowed out to form a mounting hole 4a to accommodate the base 12a of the mounting seat 11 of the roller cutter 10. As shown, the mounting seat 11 has a flat circular dish shape, and has a dish-shaped recess 11a formed therein.
A flange 11b is formed around the shoulder of the dish-shaped recess 11a. The mounting seat 11 is fixed to a predetermined position of the cutter frame 4 by mounting bolts 15 via bolt holes (not shown) provided in the flange 11b. Further, roller bearings are mounted on the bottom surface and the inner side surface of the dish recess 11a of the mounting seat 11, as shown in FIG. That is, the thrust bearing 14 is provided on the bottom surface of the disk supporting rotary seat 1.
The second rotation center shaft 16 is disposed around the rotation center shaft 16. Further, a radial bearing 13 is provided on the inner side surface at a boundary position with the outer periphery of the disk supporting rotary seat 12 having a cylindrical shape. As the type and structure of the bearing, various known types can be adopted as long as the structure can rotate so that the thrust force applied from the disk cutter can be supported. Similarly, as long as the cross-sectional specifications of the cutter frame satisfy the mechanical specifications, various types such as a circular pipe and a solid member can be applied. It goes without saying that the front shape of the mounting seat is not limited to a circle.

【0013】図示したようにディスク支持回転座12の
基部12aの外形は、取付座11の皿形凹所11aの内
周寸法に一致するように設定されており、前述した2種
類の軸受13、14を介して保持され取付座11に対し
て回転中心軸16回りに矢印A方向に回転することがで
きる。さらにディスク支持回転座12の基部12aから
は回転軸支持アーム17a、17bが突設されている。
この回転軸支持アーム17aは、ディスクカッタ20の
回転軸21が鉛直軸に対して傾斜角θをなすように形成
されている。言い換えると、ディスク支持回転座12の
一方の軸端を切羽面に対して延在させ、ディスクカッタ
20の回転軸21がカッタフレーム4の切羽側前面に対
して所定の傾斜角θだけ傾くようにしている。ディスク
カッタ20の回転軸21はこの回転軸支持アーム17
a、17bの先端付近に軸支され、回転中心軸18回り
に矢印B方向(図3参照)に回転できる。平行リンクが
所定の軌跡を描いて移動する際に、ディスクカッタ20
が地山から受ける回転抵抗が最小になるように、ディス
ク支持回転座12を回転中心軸16回りに回転させるこ
とができる。ディスクカッタ20には公知の高周波焼き
入れを行った特殊鋼カッタが使用されている。
As shown in the drawing, the outer shape of the base 12a of the disk support rotary seat 12 is set to match the inner peripheral dimension of the dish-shaped recess 11a of the mounting seat 11, and the two types of bearings 13, 14 and can be rotated in the direction of arrow A about the rotation center axis 16 with respect to the mounting seat 11. Further, rotating shaft supporting arms 17a and 17b are protruded from a base 12a of the disk supporting rotating seat 12.
The rotating shaft support arm 17a is formed such that the rotating shaft 21 of the disk cutter 20 forms an inclination angle θ with respect to the vertical axis. In other words, one of the shaft ends of the disk support rotary seat 12 is extended with respect to the face, and the rotary shaft 21 of the disk cutter 20 is tilted by a predetermined tilt angle θ with respect to the face on the face of the cutter frame 4. ing. The rotating shaft 21 of the disk cutter 20 is mounted on the rotating shaft support arm 17.
The shafts 17a and 17b are rotatably supported in the vicinity of the distal ends, and can rotate around the rotation center axis 18 in the direction of arrow B (see FIG. 3). When the parallel link moves along a predetermined trajectory, the disk cutter 20
The disk support rotary seat 12 can be rotated around the rotation center axis 16 so that the rotation resistance received from the ground is minimized. As the disk cutter 20, a special steel cutter subjected to a known induction hardening is used.

【0014】ここで、ディスクカッタ20の回転軸21
回りの回転を阻害する地山からの抵抗を小さくする時の
ディスクカッタの回転中心軸16回りの回転動作につい
て説明する。まず、カッタフレーム4が所定の平行リン
ク運動をすると、ディスクカッタ20の最外縁の刃先P
は傾いた状態で硬質な地山に押しつけられる。このため
ディスクカッタ20の回転軸21回りのスムースな回転
が阻害される。そして同時に地山からの抵抗はディスク
支持回転座12を回転中心軸16に関して回転方向A
(図3参照)に回転させる偏心偶力としてディスクカッ
タ20の刃先Pに作用する。これによりディスクカッタ
20はカッタフレーム4の平行リンク運動に伴う進行方
向と直交する法線方向(平行リンクの軌跡の接線方向)
と一致する位置、すなわち地山からの抵抗が最小となる
位置まで回転中心軸16回りに回転する。
Here, the rotating shaft 21 of the disk cutter 20
A description will be given of the rotation operation of the disk cutter about the rotation center axis 16 when reducing the resistance from the ground that hinders the rotation around the disk. First, when the cutter frame 4 makes a predetermined parallel link motion, the outermost edge of the disk cutter 20 has a cutting edge P.
Is pressed against a hard ground in an inclined state. Therefore, smooth rotation of the disk cutter 20 around the rotation axis 21 is hindered. At the same time, the resistance from the ground causes the disk support rotary seat 12 to rotate in the rotation direction A with respect to the rotation center axis 16.
As shown in FIG. 3, the eccentric couple acts on the cutting edge P of the disk cutter 20. As a result, the disk cutter 20 moves in the normal direction perpendicular to the traveling direction accompanying the parallel link movement of the cutter frame 4 (tangential direction of the trajectory of the parallel link).
, That is, the position where the resistance from the ground is minimized, rotates around the rotation center axis 16.

【0015】次に、このディスクカッタ20の回転動作
について、カッタフレームの平行リンク運動との関係に
おいて説明する(図4、図5参照)。図4は図1に示し
たトンネル掘削機のカッタフレーム4の一部(○印→I
V)が平行リンク運動によって描く円弧状軌跡を部分的
に示した模式図である。図示したように着目したローラ
ーカッタ10を含むカッタフレーム4が位置から曲率
半径Rの円弧状軌跡に沿って反時計回りに90°回転す
る。このときローラーカッタ10に装着されたディスク
カッタ20も各位置〜間において、その円弧の接線
方向と一致するような向きにディスク支持回転座12が
取付座11の回転中心軸16回り(図3参照)に反時計
回りに回転する。したがって、ディスクカッタ20は常
にその刃先Pが地山に直交するように位置でき、地山切
削の際の回転抵抗を最小な状態に置くことができる。言
い換えると、対象となるディスクカッタ20が平行リン
クにおいて図4に示したような円弧状軌跡を描くとき、
ディスクカッタ20の回転軸は進行方向と直交する法線
方向(円弧の場合には、その円弧の中心点C)に向くよ
うに回転する。
Next, the rotation operation of the disk cutter 20 will be described in relation to the parallel link movement of the cutter frame (see FIGS. 4 and 5). FIG. 4 shows a part of the cutter frame 4 of the tunnel excavator shown in FIG.
V) is a schematic diagram partially showing an arc-shaped trajectory drawn by a parallel link motion. As shown in the drawing, the cutter frame 4 including the focused roller cutter 10 rotates 90 ° counterclockwise from a position along an arc-shaped locus having a radius of curvature R. At this time, the disc supporting rotary seat 12 rotates around the rotation center axis 16 of the mounting seat 11 in such a direction that the disc cutter 20 mounted on the roller cutter 10 also coincides with the tangential direction of the arc between the respective positions (1) to (4). ) To rotate counterclockwise. Therefore, the disk cutter 20 can always be positioned so that its cutting edge P is orthogonal to the ground, and the rotational resistance at the time of ground cutting can be minimized. In other words, when the target disk cutter 20 draws an arc-shaped trajectory as shown in FIG.
The rotation axis of the disk cutter 20 rotates so as to face a normal direction perpendicular to the traveling direction (in the case of an arc, the center point C of the arc).

【0016】図5は、図8に示した略矩形形状をなすカ
ッタフレーム4の一部である。同図に示したように、水
平方向に延在するカッタフレーム4は鉛直方向に下降
し、所定の曲率半径の隅角部を切削した後に水平方向に
移動する軌跡を描いている。カッタフレーム4がこのよ
うな軌跡を描く場合、ディスクカッタ20は位置にお
いて紙面に直交する鉛直面と傾斜角θ傾いた鉛直面内に
保持され、位置より右側において紙面に直交する水平
面に対して傾斜角θだけ傾いた水平線を含む平面内に保
持される。そしてその間の位置においては図4の場合
と同様に円弧に沿って角度を変えるように反時計回りに
回転し、回転軸21は円弧の中心点Cに向いた状態が保
持される。
FIG. 5 shows a part of the cutter frame 4 having a substantially rectangular shape shown in FIG. As shown in the figure, the cutter frame 4 extending in the horizontal direction descends in the vertical direction, and moves along the horizontal direction after cutting a corner having a predetermined radius of curvature. When the cutter frame 4 draws such a trajectory, the disk cutter 20 is held in a vertical plane perpendicular to the plane of the paper and an inclined plane θ at a position, and is inclined to a horizontal plane perpendicular to the plane of the paper to the right of the position. It is held in a plane containing a horizontal line inclined by the angle θ. At the position between them, it rotates counterclockwise so as to change the angle along the arc as in the case of FIG. 4, and the state where the rotating shaft 21 faces the center point C of the arc is maintained.

【0017】図6はディスクカッタ20の回転軸がディ
スク支持回転座12に対して傾斜角を有しないような形
状のローコストで堅牢なタイプのローラーカッタ10を
示している。図1に示したローラーカッタ10は、回転
軸21に傾斜角θからなるオフセットを付与することに
より、ディスク支持回転座12の取付座11に対する偏
心偶力を効率よく生じさせることができ、ディスク支持
回転座12の回転をスムースに行うようになっていた。
これに対して図6に示したディスク支持回転座12は回
転軸21の両端の軸支部17a、17bのアーム長が等
しく設計されている。このため、製造コストを抑えるこ
とができる。しかし、オフセットがある場合に比べ、カ
ッタフレーム4(平行リンク)が曲線状の軌跡を描くよ
うな場合にはスムースな回転が望めないときがある。そ
こで、このような形状のディスク支持回転座12は、図
5に示したように平行リンクが直線状の軌跡を多く含む
ような多軸偏心カッタ機構に適用することが好ましい。
FIG. 6 shows a low-cost and robust type of roller cutter 10 in which the rotation axis of the disk cutter 20 does not have an inclination angle with respect to the disk support rotary seat 12. The roller cutter 10 shown in FIG. 1 can efficiently generate an eccentric couple of the disk support rotary seat 12 with respect to the mounting seat 11 by giving an offset having an inclination angle θ to the rotary shaft 21, The rotation of the rotating seat 12 was smoothly performed.
On the other hand, in the disk support rotary seat 12 shown in FIG. 6, the arm lengths of the shaft support portions 17a and 17b at both ends of the rotary shaft 21 are designed to be equal. Therefore, the manufacturing cost can be reduced. However, smooth rotation may not be expected when the cutter frame 4 (parallel link) draws a curved trajectory as compared to the case where there is an offset. Therefore, it is preferable that the disk support rotary seat 12 having such a shape is applied to a multi-axis eccentric cutter mechanism in which the parallel link includes many linear trajectories as shown in FIG.

【0018】図7はディスクカッタ20を回転軸に対し
て多列配置した変形例を示した部分断面図である。同図
に示したように、軸端のオフセット量が大きい側のディ
スク径を小さくし、各ディスクカッタ20の刃先Pが切
羽30に対してほぼ同一面で当接するように設計するこ
とが好ましい。このように多列のカッタの場合にも、デ
ィスクカッタ20の回転軸21をカッタフレーム4の前
面に対して所定のオフセットをとって取り付けているの
で、ディスク支持回転座12は図3に示した構造のもの
と同様な回転動作を実現することができる。
FIG. 7 is a partial sectional view showing a modification in which the disk cutters 20 are arranged in multiple rows with respect to the rotation axis. As shown in the figure, it is preferable to reduce the disk diameter on the side where the offset amount of the shaft end is large, and to design so that the cutting edge P of each disk cutter 20 abuts on the face 30 substantially in the same plane. As described above, also in the case of a multi-row cutter, since the rotating shaft 21 of the disk cutter 20 is attached with a predetermined offset with respect to the front surface of the cutter frame 4, the disk supporting rotary seat 12 is shown in FIG. A rotation operation similar to that of the structure can be realized.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上に述べたように、ディスクカッタ回
転軸が所定のオフセットを有するようにローラーカッタ
を多軸偏心カッタ機構のカッタフレームに配設すること
により、巨礫を含む地盤や岩盤に特殊断面のトンネルを
掘削することができるという効果を奏する。
As described above, by arranging the roller cutter on the cutter frame of the multi-axis eccentric cutter mechanism so that the disk cutter rotation axis has a predetermined offset, it can be specially applied to the ground or bedrock containing boulders. This has an effect that a tunnel having a cross section can be excavated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるトンネル掘削機の一実施の形態を
示した概略正面図。
FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of a tunnel excavator according to the present invention.

【図2】本発明のローラーカッタの一実施の形態を示し
た部分正面図。
FIG. 2 is a partial front view showing an embodiment of the roller cutter of the present invention.

【図3】図2に示したローラーカッタをIII-III断面線
に沿って示した横断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the roller cutter shown in FIG. 2 along a line III-III.

【図4】カッタフレームの平行リンク運動に伴うローラ
ーカッタのディスク支持回転座の回転状態を示した状態
説明図。
FIG. 4 is a state explanatory view showing a rotating state of a disk supporting rotary seat of a roller cutter accompanying a parallel link movement of the cutter frame.

【図5】他の形状のカッタフレームの平行リンク運動に
伴うローラーカッタのディスク支持回転座の回転状態を
示した状態説明図。
FIG. 5 is a state explanatory view showing a rotating state of a disk supporting rotary seat of a roller cutter accompanying a parallel link movement of a cutter frame of another shape.

【図6】本発明のローラーカッタの他の実施の形態を示
した横断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the roller cutter of the present invention.

【図7】本発明のローラーカッタの他の実施の形態を示
した横断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the roller cutter of the present invention.

【図8】多軸偏心カッタ機構を備えたトンネル掘削機の
従来例を示した概略正面図。
FIG. 8 is a schematic front view showing a conventional example of a tunnel excavator having a multi-axis eccentric cutter mechanism.

【図9】図8に示したカッタフレームに装着されたクロ
スルーフビットの一例を示した概略斜視図。
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an example of a cross roof bit attached to the cutter frame shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トンネル掘削機 4 カッタフレーム 5 クランク 10 ローラーカッタ 11 取付座 12 ディスク支持回転座 13,14 軸受 16,18 回転中心軸 20 ディスクカッタ 21 回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavator 4 Cutter frame 5 Crank 10 Roller cutter 11 Mounting seat 12 Disk support rotary seat 13,14 Bearing 16,18 Rotation center axis 20 Disk cutter 21 Rotation axis

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の回転モータの駆動軸にクランクを介
して連結され、前記駆動軸の同期運転によりトンネル掘
削断面に倣って平行リンク運動をする所定形状のカッタ
フレームを備えたトンネル掘削機において、前記カッタ
フレームの切羽側前面のフレーム長手方向に沿って、前
記カッタフレームの平行リンク運動に伴う進行方向と直
交する法線方向を向くようにディスクカッタの回転軸が
回転するローラーカッタが配設されたことを特徴とする
トンネル掘削機。
1. A tunnel excavator having a cutter frame of a predetermined shape connected to drive shafts of a plurality of rotary motors via a crank and performing parallel link movement following a tunnel excavation cross section by synchronous operation of the drive shafts. A roller cutter in which a rotation axis of a disk cutter rotates so as to face a normal direction orthogonal to a traveling direction accompanying a parallel link motion of the cutter frame along a frame longitudinal direction on a front face of the cutter frame on a face side of the cutter frame. Tunnel excavator characterized by being done.
【請求項2】トンネル掘削機に装備されたカッタフレー
ムの一部に固着される取付座と、該取付座に、軸受を介
して所定の回転軸に関して回転可能に基部が収容され、
該基部から回転軸支持部の一方を切羽側に延在させて、
前記カッタフレームの切羽側前面に対して所定の傾斜角
を有するように前記回転軸支持部に前記ディスクカッタ
の回転軸を軸支させたことを特徴とするトンネル掘削機
用ローラーカッタ。
2. A mounting seat fixed to a part of a cutter frame mounted on a tunnel excavator, and a base is accommodated in the mounting seat so as to be rotatable about a predetermined rotation axis via a bearing,
By extending one of the rotating shaft support portions from the base to the face side,
A roller cutter for a tunnel excavator, wherein a rotating shaft of the disk cutter is supported by the rotating shaft support portion so as to have a predetermined inclination angle with respect to a front surface on a face side of the cutter frame.
【請求項3】前記カッタフレームが、複数の回転モータ
の駆動軸にクランクを介して連結され、前記駆動軸の同
期運転によりトンネル掘削断面に倣って平行リンク運動
をする際に、前記カッタフレームの切羽側前面のフレー
ム長手方向に沿って、前記カッタフレームの平行リンク
運動に伴う進行方向と直交する法線方向にディスクカッ
タの回転軸が回転することを特徴とする請求項2記載の
トンネル掘削機用ローラーカッタ。
3. The cutter frame is connected to drive shafts of a plurality of rotary motors via a crank, and performs a parallel link motion following a tunnel excavation cross section by synchronous operation of the drive shafts. 3. The tunnel excavator according to claim 2, wherein the rotation axis of the disk cutter rotates in a normal direction perpendicular to a traveling direction accompanying the parallel link movement of the cutter frame along a longitudinal direction of the frame on the front face on the face side. For roller cutter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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