JP2001027094A - 地中掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カッタ回転軸の後端部側のクランクを省略
し、伝動系統の簡略化を図り得る地中掘削機を提供する
こと。 【解決手段】 カッタ本体５の背面に、１本または複数
本のカッタ回転軸２３を取り付け、掘削機内部に、カッ
タ回転軸２３の本数と同数の回転盤２５を回転自在に設
け、当該回転盤２５の偏心位置にカッタ回転軸２３を挿
通するとともに、前記カッタ回転軸２３の後端部に連結
材２７を設け、この連結材２７に、液圧で作動する複数
本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…を連結し、これら
複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…によりカッタ
回転軸２３を、当該カッタ回転軸２３の中心と回転盤２
５の中心との偏心量ｅを回転半径として回動させ、カッ
タ４を平行リンク的に回動させて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】本発明は、液圧で作動する複
数本の駆動ジャッキによりカッタ回転軸を所定の回転半
径で回動させ、そのカッタ回転軸によりカッタを平行リ
ンク的に回動させて地山を掘削する地中掘削機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の地中掘削機としての、多軸
型のシールド機を示す縦断側面図、図６は図５のＢ−Ｂ
矢視図（背面図）である。

【０００３】これら図５，図６に示す従来の多軸型のシ
ールド機は、シールド筒１と、隔壁２と、フード３と、
カッタ４と、複数個としての４個の第１クランク７ａ〜
７ｄと、複数本としての４本のカッタ回転軸１０ａ〜１
０ｄと、複数個としての４個の第２クランク１２ａ〜１
２ｄと、連結材１５と、複数本としての４本の駆動ジャ
ッキ１６ａ〜１６ｄと、掘削土砂のチャンバ２０と、排
土装置であるスクリューコンベア２１とを装備してい
る。

【０００４】このシールド機は、他には複数本のシール
ドジャッキと、テールシールと、添加剤注入手段と、裏
込め注入手段等を備えているが、これらの部材は図面で
は省略されている。

【０００５】前記カッタ４は、カッタ本体５と、これの
前面に設けられた多数のカッタビット６とを有して構成
されている。

【０００６】前記第１クランク７ａ〜７ｄは、それぞれ
クランクアーム８と、クランクピン９とを有している。
これら第１クランク７ａ〜７ｄは、互いに平行に配置さ
れている。そして、第１クランク７ａ〜７ｄの各クラン
クピン９は、カッタ本体５の背面に固定されている。

【０００７】前記カッタ回転軸１０ａ〜１０ｄは、当該
第１クランク７ａ〜７ｄのクランクアーム８の後端部に
接続されている。これらカッタ回転軸１０ａ〜１０ｄ
は、第１クランク７ａ〜７ｄのクランク軸であり、第２
クランク１２ａ〜１２ｄのクランクピンである。各カッ
タ回転軸１０ａ〜１０ｄは、隔壁２に設けられた当該軸
受１１に、回転自在に支持されている。

【０００８】前記第２クランク１２ａ〜１２ｄは、それ
ぞれクランクアーム１３と、クランク軸１４とを有して
いる。そして、第２クランク１２ａ〜１２ｄのクランク
アーム１３は、当該カッタ回転軸１０ａ〜１０ｄの後端
部に接続されている。

【０００９】前記連結材１５は、第２クランク１２ａ〜
１２ｄのクランク軸１４に共通に取り付けられている。

【００１０】前記駆動ジャッキ１６ａ〜１６ｄは、油圧
等の液圧で作動するもので、シールド機の中心部から放
射方向に配置されている。各駆動ジャッキ１６ａ〜１６
ｄのロッド側端部は、連結ピン１７を介して連結材１５
に枢支されている。各駆動ジャッキ１６ａ〜１６ｄのシ
リンダ側端部は、シールド筒１の内周面に固定された駆
動ジャッキ固定部１８に、取り付けピン１９を介して枢
支されている。

【００１１】そして、センサ（図示せず）により駆動ジ
ャッキ１６ａ〜１６ｄのストロークまたはクランクの回
転角度を検出し、制御器（これも図示せず）により駆動
ジャッキ１６ａ〜１６ｄの上死点，下死点またはそれら
の近傍で、駆動ジャッキ１６ａ〜１６ｄの押しと引きが
切り替わるように制御し、駆動ジャッキ１６ａ〜１６ｄ
による複数の押しと引きが重なり、効率よく働くように
構成されている。

【００１２】しかして、この従来例では駆動ジャッキ１
６ａ〜１６ｄを順次動作させ、連結材１５を回転させ、
その回転力を第２クランク１２ａ〜１２ｄ→カッタ回転
軸１０ａ〜１０ｄ→第１クランク７ａ〜７ｄを経てカッ
タ４を平行リンク的に回動させるとともに、シールドジ
ャッキ（図示せず）によりカッタ４に推力を与え、カッ
タ本体５の前面に設けられた多数のカッタビット６によ
り地山を掘削する。

【００１３】その掘削土砂をチャンバ２０内に取り込
み、この取り込んだ掘削土砂によりチャンバ２０内を所
定の圧力に維持し、切羽の崩壊を防止しつつチャンバ２
０からスクリューコンベア２１により掘削土砂を取り込
み、排出する。

【００１４】このようにして、地山を所定範囲掘削後、
シールドジャッキを縮小させ、シールド筒１の後部でセ
グメント（図示せず）を組み立て、そのセグメントに反
力を取ってシールドジャッキを伸長させ、シールド機全
体を推進させる。

【００１５】以上の作業を繰り返して行い、トンネルを
掘進して行く。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
では１本のカッタ回転軸に対して、前端部側には第１ク
ランクを、後端部側には第２クランクをそれぞれ連接し
ている。

【００１７】したがって、図５から分かるように、駆動
ジャッキ１６ａ〜１６ｄにより連結材１５を回転させ、
その回転力をカッタ４に伝達するまでの伝動系統が非常
に複雑化している、という問題がある。

【００１８】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、カッタ回転軸の後端部側
のクランクを省略し、伝動系統の簡略化を図り得る地中
掘削機を提供することにある。

【００１９】また、本発明の他の目的は複数本の駆動ジ
ャッキによって発生したトルクにおける合成トルクの変
動が小さく、安定した回転力でカッタを回動させ得る地
中掘削機を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明ではカッタ本体５の背面に、１本または複数
本のカッタ回転軸２３を取り付け、掘削機内部に、カッ
タ回転軸２３の本数と同数の回転盤２５を回転自在に設
け、当該回転盤２５の偏心位置にカッタ回転軸２３を挿
通するとともに、前記カッタ回転軸２３の後端部に連結
材２７を設け、この連結材２７に、液圧で作動する複数
本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…を連結し、これら
複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…によりカッタ
回転軸２３を、当該カッタ回転軸２３の中心と回転盤２
５の中心との偏心量ｅを回転半径として回動させ、カッ
タ４を平行リンク的に回動させて地山を掘削するように
構成している。

【００２１】また、前記目的を達成するため、本発明で
は前記複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…を、互
いに相対しない位置に設置している。

【００２２】

【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。

【００２３】図１は本発明の一実施例を示す縦断側面
図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図（背面図）である。

【００２４】これら図１，図２に示す実施例では、地中
掘削機としての多軸型のシールド機は、シールド筒１
と、隔壁２と、フード３と、カッタ４と、複数本として
の４本のカッタ回転軸２３と、カッタ回転軸２３の本数
と同数の４個の回転盤２５と、連結材２７と、複数本と
しての４本の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄと、掘削土砂
のチャンバ２０と、排土装置であるスクリューコンベア
２１とを装備している。

【００２５】この実施例においても、前記部材の他に、
複数本のシールドジャッキと、テールシールと、添加剤
注入手段と、裏込め注入手段等を備えているが、図面で
は省略されている。

【００２６】前記カッタ４は、カッタ本体５と、これの
前面に設けられた多数のカッタビット６とを有してい
る。

【００２７】前記４本のカッタ回転軸２３は、互いに平
行に配置されており、前端部はカッタ本体５の背面に固
定されている。

【００２８】前記４個の回転盤２５は、隔壁２に取り付
けられた当該回転盤受け用のスリーブ２４内に回転自在
に設けられている。

【００２９】当該回転盤２５には、所定距離偏心した位
置に、軸受２６を介して１本宛カッタ回転軸２３が挿通
されている。しかして、各カッタ回転軸２３は当該回転
盤２５の中心とカッタ回転軸２３の中心との偏心量ｅを
回転半径として回動可能に取り付けられている。

【００３０】前記連結材２７は、軸受２８を介して、４
本のカッタ回転軸２３の後端部に、共通に取り付けられ
ている。

【００３１】前記駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄには、油
圧等の液圧で作動するものが採用されている。また、駆
動ジャッキ２９ａ〜２９ｄには当該カッタ回転軸２３の
中心と回転盤２５の中心との偏心量ｅか、または前記偏
心量ｅよりもやや長いストロークを有するものが使用さ
れている。これら４本の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄ
は、シールド機の中心部から放射方向に配置されてい
る。そして、各駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄのロッド側
端部は、連結ピン３０を介して前記連結材２７に枢支さ
れている。一方、各駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄのシリ
ンダ側端部は、シールド筒１の内周面に固定された当該
駆動ジャッキ固定部３１に、取り付けピン３２を介して
枢支されている。

【００３２】この実施例では、センサ（図示せず）によ
り回転盤２５の回転角度または駆動ジャッキ２９ａ〜２
９ｄのストロークを検出し、制御器（これも図示せず）
により駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄの上死点，下死点ま
たはそれらの近傍で、駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄの押
しと引きが切り替わるように制御し、駆動ジャッキ２９
ａ〜２９ｄによる複数の押しと引きが重なり、効率よく
働くように設定されている。

【００３３】そして、図１および図２に示す状態では、
駆動ジャッキ２９ｃが上死点で押しから引きに替わりつ
つあり、駆動ジャッキ２９ｄが押しの状態とすると、駆
動ジャッキ２９ａが下死点で引きから押しに替わりつつ
あり、駆動ジャッキ２９ｂが引きの状態になり、連結材
２７は図２において時計方向に回転する。

【００３４】前述のごとく連結材２７が回転すると、４
本のカッタ回転軸２３が当該回転盤２５の中心の回り
に、カッタ回転軸２３の中心と回転盤２５の中心との偏
心量ｅを回転半径として一斉に回動し、これらのカッタ
回転軸２３によりカッタ４に回転力を与え、カッタ４を
平行リンク的に回動させるとともに、シールドジャツキ
（図示せず）によりカッタ４に推力を与え、カッタ本体
５の前面に設けられた多数のカッタビット６により地山
を掘削する。

【００３５】この実施例において、前記カッタ４により
地山掘削後は、前述の従来例と同様に作業を進める。

【００３６】以上説明したように、多軸型のこの実施例
では複数本としての４本の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄ
により連結材２７を回転させ、この連結材２７により複
数本としての４本のカッタ回転軸２３を一斉に、偏心量
ｅを回転半径として回動させ、これら複数本のカッタ回
転軸２３によりカッタ４を平行リンク的に回動させるよ
うにしており、従来例における第２クランクを省略して
いるので、連結材２７からカッタ４へ回転力を伝達する
伝動系統の簡略化を図ることができる。

【００３７】また、この実施例では回転盤受け用のスリ
ーブ２４と、これに設けられた回転盤２５の組が地山に
露出していないため、耐久性の向上を図ることができ
る。

【００３８】また、この実施例では回転部分としての回
転盤２５や連結材２７などがシールド機内に配置されて
いるため、保守点検を容易に行うことができる。

【００３９】さらに、この実施例では駆動ジャッキ２９
ａ〜２９ｄをシールド機の中心から放射状に配置してい
るので、シールド機の内部スペースを有効に活用するこ
とができる。

【００４０】次に、図３は本発明の他の実施例を示すも
ので、要部の背面図である。

【００４１】この図３に示す実施例では、４本の駆動ジ
ャッキ２９ａ〜２９ｄが、ｙ軸を始点として、時計回り
に０°、４５°、１３５°、２７０°に配置されてい
て、４本の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄを互いに相対し
ない位置に配置している。

【００４２】この図３に示す実施例の他の構成について
は、前記図１，図２に示す実施例と同様である。

【００４３】ところで、図４は図３に示す実施例のトル
ク線図であり、この図４の下段に１サイクルにおける４
本の駆動ジャッキによって発生するトルクの変動を示
し、上段に４本の駆動ジャッキの合成トルクの変動を示
す。

【００４４】図３に示す実施例では、前述のごとく４本
の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄを互いに相対しない位置
に配置しているため、これらの駆動ジャッキ２９ａ〜２
９ｄの死点（上死点，下死点）が一致せず、図４から分
かるように、４本の駆動ジャッキ２９ａ〜２９ｄの合成
トルクの変動を著しく小さくすることができる。

【００４５】したがって、図３に示す実施例によれば、
効率的で、スムーズな回転力を得ることができるので、
地山を安定した掘削力で掘削することができる。

【００４６】この図３に示す実施例の他の作用について
は、前記図１，図２に示す実施例と同様である。

【００４７】なお、図１および図２に示す実施例、図３
に示す実施例とも、多軸型のシールド機に本発明を適用
した場合を示しているが、本発明を単軸型のシールド機
に適用することもできる。

【００４８】また、本発明では多軸型のシールド機にお
いて、カッタ回転軸２３の本数は図面に示す４本に限ら
ず３本でもよく、５本以上であってもよい。

【００４９】さらに、本発明では駆動ジャッキの本数も
４本に限らず、複数本であればよく、またカッタ回転軸
２３の本数に合わせる必要もない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では単軸型
または多軸型の地中掘削機において、液圧で作動する複
数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…により連結材２
８を回転させ、この連結材２７によりカッタ回転軸２３
を、カッタ回転軸２３の中心と回転盤２５の中心との偏
心量ｅを回転半径として回動させ，このカッタ回転軸２
３によりカッタ４を平行リンク的に回動させ、地山を掘
削するように構成しており、カッタ回転軸２３の後端部
側のクランクを省略しているので、連結材２７からカッ
タ４へ回転力を伝達する伝動系統の簡略化を図り得る効
果がある。

【００５１】また、本発明では複数本の駆動ジャッキ２
９ａ，２９ｂ，…を互いに相対しない位置に配置してい
るので、これら複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，
…の合成トルクの変動を小さくすることができ、効率的
でスムーズな回転力を得ることができる効果があり、ひ
いてはカッタ４を安定した回転力で回動させ、安定した
掘削力で地山を掘削し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す縦断側面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図（背面図）である。

【図３】 本発明の他の実施例を示すもので、要部の背
面図である。

【図４】 図３に示す実施例における４本の駆動ジャッ
キにより発生するトルクのトルク線図である。

【図５】 従来例を示す縦断側面図である。

【図６】 図５のＢ−Ｂ矢視図（背面図）である。

【符号の説明】

１ 地中掘削機としてのシールド機のシールド筒 ４ カッタ ５ カッタ本体 ２３ カッタ回転軸 ２４ 回転盤受け用のスリーブ ２５ 回転盤 ｅ カッタ回転軸の中心と回転盤の中心との偏心量 ２７ 連結材 ２９ａ〜２９ｄ 駆動ジャッキ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタ本体５の背面に、１本または複数
   本のカッタ回転軸２３を取り付け、 掘削機内部に、カッタ回転軸２３の本数と同数の回転盤
   ２５を回転自在に設け、 当該回転盤２５の偏心位置にカッタ回転軸２３を挿通す
   るとともに、前記カッタ回転軸２３の後端部に連結材２
   ７を設け、 この連結材２７に、液圧で作動する複数本の駆動ジャッ
   キ２９ａ，２９ｂ，…を連結し、 これら複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９ｂ，…により
   カッタ回転軸２３を、当該カッタ回転軸２３の中心と回
   転盤２５の中心との偏心量ｅを回転半径として回動さ
   せ、カッタ４を平行リンク的に回動させて地山を掘削す
   るように構成した、 ことを特徴とする地中掘削機。
2. 【請求項２】 前記複数本の駆動ジャッキ２９ａ，２９
   ｂ，…を、互いに相対しない位置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。