JP2606795B2 - シールド掘進機のオーバカッター装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネルの掘削に使
用されるシールド掘進機の前面に配備されるカッターデ
ィスクにおいて、その周縁部からカッタービットを半径
方向へ出入自在に備えたシールド掘進機のオーバカッタ
ー装置（コピーカッター装置とも呼ばれる）に関し、と
くに岩盤や硬質土地盤での掘削（余掘）に好適なオーバ
カッター装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記したシールド掘進機では、シールド
と呼ばれる筒状の盾を備えた掘進機本体の前面のカッタ
ーディスクを回転しながら、掘進機本体をシールドジャ
ッキを伸長させ、その後方に構築されるセグメント壁等
に対する反力で前進させることにより、トンネルの掘削
作業が遂行される。また、複数本のシールドジャッキの
うち、カーブさせる方向のシールドジャッキに比べてこ
れらとは逆の方向のシールドジャッキの方を大きく伸長
させることによって、掘進機本体の前進方向を変えるこ
とで、カーブしたトンネルの掘削が可能になる。こうし
た掘削作業の場合には、通常、掘進機をカーブさせる側
の地山を余分に掘削、すなわちオーバカットする。この
種のオーバカッター装置の先行技術に、実開昭６１−６
５９８号公報に記載の装置および実公昭６３−３８３１
６号公報に記載の装置がある。

【０００３】前者は、ローラカッター（ビット）を傾斜
させた状態で回動自在に保持体に保持し、この保持体を
カッターディスクの前面周縁部に、ローラカッターの外
周部がシールド掘進機本体から外方へ出入りするように
揺動自在に支持して、前記保持体を揺動するシリンダ装
置を設けた構造からなる。

【０００４】後者は、オーバカッター装置のカッタービ
ットの、シールド掘進機の前進方向と反対の面に、平板
状のスクレーパをカッターディスク面と平行に固着し、
オーバカット時の掘削ズリがカッターチャンバー内に容
易に掻き込まれるようにした構造からなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のオーバカッター装置には、それぞれ次のような
点で改良すべき技術的課題がある。

【０００６】 前者は、カッタービットとしてローラ
カッターを備えているため、岩盤や硬質土地盤での掘削
には向くが、オーバカット時にローラカッターの突出ス
トロークが小さく、余掘時の掘削効率が悪い。また、ロ
ーラカッターをシリンダ装置を介して外方へ突出する際
に、ローラカッターは枢支点を中心に揺動するため、突
出度合いに応じて刃の向きが変わり、掘削作業が安定し
ない。

【０００７】 後者は、カッタービットの構造が岩盤
などの硬い地盤には不向きであり、またカッタービット
を支持するためにビットの中央部に板状の支持部材が設
けられているが、この支持部材は伸縮ジャッキのロッド
の先端側にあり、ロッドを支持するものではないから、
岩盤や硬質土地盤での掘削に対しては反力を十分に支持
し得ず、例えばロッドが変形したり破損したりしてロッ
ドの進退作動ができなくなる。また、板状の支持部材で
は、岩盤の掘削に好適なローラカッターを支持するのは
困難である。

【０００８】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、岩盤や硬質土地盤での余掘作業に十分に耐えられる
強度をもち、進退するロッドの変形が生じにくく、余掘
を確実かつ安定して行い得る、シールド掘進機のオーバ
カッター装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明のオーバカッター装置は、a)シールド掘進
機のカッターディスクの周縁部からカッタービットを半
径方向へ出入自在に備えたシールド掘進機のオーバカッ
ター装置において、b)前記カッタービットとしてローラ
カッターを用い、このローラカッターを前記カッターデ
ィスクの半径方向に内装した伸縮ジャッキのロッド先端
部に回動自在に取り付け、c)その取付部の両側と前記カ
ッターディスクの前記ローラカッター出入口の両側部と
をそれぞれアームで連結するとともに、d)各アームの連
結部は回動自在に枢支し、e)アームの少なくとも一方の
連結部をアームがその長手方向へ所定長さ移動可能に構
成している。

【００１０】請求項２記載のように、f)前記アームの一
端部をピンで枢支連結し、アームの他端部に長円形孔を
形成し、この長円形孔に沿って摺動可能なピンで枢支連
結してもよい。

【００１１】請求項３記載のように、g)前記両側のアー
ムに、スクレーパーカッターを取り付けることができ
る。

【００１２】請求項４記載のように、a)シールド掘進機
のカッターディスクの周縁部からカッタービットを半径
方向へ出入自在に備えたシールド掘進機のオーバカッタ
ー装置において、b)前記カッタービットとしてローラカ
ッターを用い、このローラカッターを前記カッターディ
スクの半径方向に内装した伸縮ジャッキのロッド先端部
に回動自在に取り付け、c)その取付部の両側と前記カッ
ターディスクの前記ローラカッター出入口の両側部とを
それぞれアームで連結するとともに、d')各アームの両
側連結部は回動自在に枢支し、e')アームをその長手方
向へ所定長さ伸縮可能に構成してもよい。

【００１３】

【作用】上記の構成を有するこの発明のオーバカッター
装置によれば、オーバカッター時に伸縮ジャッキのロッ
ドを伸長し、先端のローラカッターを回転するカッター
ディスクの周縁部から半径方向へ突出させた状態で、ロ
ーラカッターの両側取付部とその出入口の両側部とがそ
れぞれアームで支持されることにより、ロッドが補強さ
れ、ローラカッターが突出位置にしっかりと保持され
る。地山に対し前記ローラカッターが接触し、余掘作業
が開始されるとき、ローラカッターの前面の接触につい
てはその掘削反力を両側のアームが支持するとともに、
ローラカッターの一側面が地山に接触して回転するとき
の掘削反力は主に回転方向側のアームが支持する。これ
により、従来はロッドで全てを支持していた掘削反力が
アームで分担され、ロッドに作用する負荷が軽減され
る。したがって、岩盤や硬質土地盤などの硬い地盤にお
いて余掘作業を行う場合にも、伸縮ジャッキのロッドの
変形や、ロッドの変形に伴うローラカッターの損傷など
が防止される。

【００１４】請求項２記載のオーバカッター装置によれ
ば、伸縮ジャッキのロッドを伸長した時に、両側のアー
ム先端のローラカッター取付部側が前進すると同時に、
長円形孔の長手方向に沿ってピンが相対的に摺動し、ア
ームがロッド先端のローラカッター取付部とカッターデ
ィスクのローラカッター出入口の側部との間に張設さ
れ、ローラカッターに負荷が作用したときにローラカッ
ターを定位置で保持し、かつロッドを支持して補強す
る。一方、ロッドを収縮した時には、両側のアーム先端
のローラカッター取付部側が後退し、同時に長円形孔の
長手方向に沿ってピンが相対的に摺動してアームの基端
側が両側方へ広がるように摺動し、カッターディスク内
に収納される。

【００１５】請求項３記載のオーバカッター装置によれ
ば、ロッドを伸長してローラカッターをカッターディス
クの周縁部から半径方向へ突出させたときに、スクレー
パーカッターもカッターディスクの周縁部から突出す
る。この状態で、カッターディスクが回転することによ
り、スクレーパーカッターによっても地山が掻き取られ
るとともに、ローラカッターで掘削されてカッターディ
スクの回転方向側へ溜まった土砂がスクレーパーカッタ
ーによって誘導され、カッターディスク内（シールド掘
進機のカッターチャンバー内）へ取り込まれる。

【００１６】請求項４記載のオーバカッター装置によれ
ば、オーバカット時に請求項１記載の装置とほぼ同様の
作用により両側のアームがローラカッターを余掘作業位
置に保持するとともに、ロッドを支持して負荷を軽減す
るが、本発明の装置ではロッドの伸長時にアーム自身が
伸長し、ロッドの収縮時にアーム自身が元の状態に戻る
という違いがある。

【００１７】

【実施例】以下、この発明のオーバカッター装置の実施
例を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は本実施例のオーバカッター装置を備
えたシールド掘進機の前端部分を概略的に示す、図２
(ａ)のＯ−Ｏ線断面図である。図２(ａ)は図１のカッタ
ーディスクの一部を示す正面図、図２(ｂ)は図２(ａ)の
ａ方向矢視図である。図３(ａ)はオーバカッター装置の
先端部分を拡大して示す正面図、図３(ｂ)は図３(ａ)の
ｂ−ｂ線矢視図である。

【００１９】図１に示すように、シールド掘進機１の前
端面に、前後に間隔をあけて二枚の面板２ａを備えたカ
ッターディスク２が回転可能に配備されている。このカ
ッターディスク２は、図２のように中心部から半径方向
へ十字状に開口３が形成されている。この開口３内に一
対の平行なフレーム４が配設され、各フレーム４の外側
縁に沿って多数のカッタービット５が間隔をあけて植設
されている。また、フレーム４間には、直交する複数組
の対をなすフレーム６が長手方向に間隔をあけて配設さ
れ、各組のフレーム６間にローラカッター７が回動自在
に軸支されている。

【００２０】カッターディスク２の外周縁部寄りで各開
口３の間に開口８が形成され、この開口８内にも一対の
平行なフレーム９が配設され、各フレーム９の外側縁に
沿って多数のカッタービット１０が間隔をあけて植設さ
れている。フレーム９内で面板２ａの間の空間部に、図
１のように油圧式の伸縮ジャッキ１１がその基端側を支
持部材２ｂに枢着され、カッターディスク２の半径方向
外方へ伸長可能に配装されている。伸縮ジャッキ１１の
ロッド１１ａが出入りするための出入口２ｃがカッター
ディスク２の外周縁に設けられており、ロッド１１ａの
先端にオーバカット用のローラカッター１２が取り付け
られている。ローラカッター１２は、図３に示すように
軸受（図示せず）を備えた保持体１３内に前方下向きに
傾斜して回動自在に支承され、保持体１３の下端部がロ
ッド１１ａの先端に固定されている。

【００２１】カッターディスク２の出入口２ｃの両側に
は、それぞれ前後に間隔をあけて一対の五角形状の支持
板１４が配設されており、この支持板１４間にアーム１
５の基端側が枢支ピン１６で回転可能に枢支連結されて
いる。本例では、アーム１５の基端部に長円形孔１７が
形成され、枢支ピン１６は長円形孔１７に沿って長手方
向に摺動自在に嵌挿されている。アーム１５の先端側
は、保持体１３の両側のブラケット１８にそれぞれ枢支
ピン１９で回転可能に枢支連結されている。各アーム１
５の長手方向の中間位置よりやや先端側に、略三角形の
スクレーパカッター２０が半径方向外方へ突出するよう
に止め具２０ａで固着されている。

【００２２】保持体１３には、図３(ｂ)のように前面に
突起部１３ａが突設され、伸縮ジャッキ１１のロッド１
１ａを最収縮したときに、前後の面板２ａでガイドされ
て引き込まれ、図１のように突起部１３ａが前側の面板
２ａの上端に当接する。そして、この状態でローラカッ
ター１２およびスクレーパーカッター２０はカッターデ
ィスク２内に完全に引き込まれ、収納される。一方、伸
縮ジャッキ１１のロッド１１ａを最伸長したときには、
ローラカッター１２およびスクレーパーカッター２０が
カッターディスク２の外周縁から突出し、余掘作業が可
能になる。またこの状態では、両側の支持板１４の枢支
ピン１６に対しアーム１５が最大限前進して長円形孔１
７の基端に枢支ピン１６が当接し、各アーム１５が張設
される。このため、とくにローラカッター１２が下側の
ロッド１１ａと両側のアーム１５との３点で支持され、
定位置に堅固に保持される。なお、図１中の符号２１お
よび２２は、それぞれローラカッターである。

【００２３】上記にオーバカッター装置の一実施例を示
したが、本発明のオーバカッター装置は、次のように実
施することができる。

【００２４】1) アーム１５の先端側に長円形孔１７を
形成し、基端側を支持板１４に枢支ピン１６で回動自在
に連結する。

【００２５】2) アーム１５を長手方向で２つに分割
し、分割したアームを長手方向に伸縮自在に連結してア
ームを構成し、このアームの両端をブラケット１８と支
持板１４とにそれぞれ枢支ピンで回転可能に連結する。

【００２６】3) スクレーパーカッター２０をアーム１
５から取り除く。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
この発明のオーバカッター装置には、下記の優れた効果
がある。

【００２８】(1) 伸縮ジャッキのロッドに作用する掘削
反力がアームで分担され、ロッドの負荷が軽減されるの
で、岩盤や硬質土地盤などの硬い地盤において余掘作業
を行っても、伸縮ジャッキのロッドの変形や、ロッドの
変形に伴うローラカッターの損傷などが防止される。岩
盤や硬質土地盤に対しても、余掘を確実かつ安定して行
い得る。

【００２９】(2) 請求項２記載の装置では、伸縮ジャッ
キのロッドの進退に対応し長円形孔の長手方向に沿って
ピンが相対的に摺動し、アームが円滑に移動するととも
に、オーバカット時にはロッドを確実に支持して補強す
る。

【００３０】(3) 請求項３記載の装置では、オーバカッ
ト時にスクレーパーカッターもカッターディスクの周縁
部から突出し、地山を掻き取って余掘作業を補助すると
ともに、ローラカッターで掘削した土砂を誘導してカッ
ターディスク内への取り込みを容易にする。

【００３１】(4) 請求項４記載の装置は、ローラカッタ
ーの進退に応じてアームが伸縮するという構造上の違い
があるが、請求項１記載の装置と同様に上記 (1)の効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるオーバカッター装置を
備えたシールド掘進機の前端部分を概略的に示す、図２
(ａ)のＯ−Ｏ線断面図である。

【図２】図２(ａ)は図１のカッターディスクの一部を示
す正面図、図２(ｂ)は図２(ａ)のａ方向矢視図である。

【図３】図３(ａ)はオーバカッター装置の先端部分を拡
大して示す正面図、図３(ｂ)は図３(ａ)のｂ−ｂ線矢視
図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ カッターディスク ２ｃ出入口 ４・６ フレーム １１ 伸縮ジャッキ １１ａロッド １２ ローラカッター １３ 保持体 １４ 支持板 １５ アーム １６・１９ 枢支ピン １７ 長円形孔 ２０ スクレーパカッター

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機のカッターディスクの周
   縁部からカッタービットを半径方向へ出入自在に備えた
   シールド掘進機のオーバカッター装置において、 前記カッタービットとしてローラカッターを用い、この
   ローラカッターを前記カッターディスクの半径方向に内
   装した伸縮ジャッキのロッド先端部に回動自在に取り付
   け、 その取付部の両側と前記カッターディスクの前記ローラ
   カッター出入口の両側部とをそれぞれアームで連結する
   とともに、 各アームの連結部は回動自在に枢支し、アームの少なく
   とも一方の連結部をアームがその長手方向へ所定長さ移
   動可能に構成したことを特徴とするシールド掘進機のオ
   ーバカッター装置。
2. 【請求項２】 前記アームの一端部をピンで枢支連結
   し、アームの他端部に長円形孔を形成し、この長円形孔
   に沿って摺動可能なピンで枢支連結した請求項１記載の
   シールド掘進機のオーバカッター装置。
3. 【請求項３】 前記両側のアームに、スクレーパーカッ
   ターを取り付けた請求項１又は２記載のシールド掘進機
   のオーバカッター装置。
4. 【請求項４】 シールド掘進機のカッターディスクの周
   縁部からカッタービットを半径方向へ出入自在に備えた
   シールド掘進機のオーバカッター装置において、 前記カッタービットとしてローラカッターを用い、この
   ローラカッターを前記カッターディスクの半径方向に内
   装した伸縮ジャッキのロッド先端部に回動自在に取り付
   け、 その取付部の両側と前記カッターディスクの前記ローラ
   カッター出入口の両側部とをそれぞれアームで連結する
   とともに、 各アームの両側連結部は回動自在に枢支し、アームをそ
   の長手方向へ所定長さ伸縮可能に構成したことを特徴と
   するシールド掘進機のオーバカッター装置。