JP2815782B2 - 礫破砕用矩形シールド掘削機 - 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、断面が正方形の横孔
を掘削できる礫破砕用矩形シールド掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド掘削機としては次のよう
なものがある(特開昭６３−２４７４９７号公報)。この
シールド掘削機は、円筒形状のスキンプレートの前端に
漏斗形状のフードを固定し、上記スキンプレートにフー
ドの後方に位置するように隔壁を固定して、上記フード
の後端と隔壁との間にチャンバーを形成している。この
隔壁の中心には回転軸を回転自在に嵌合し、この回転軸
の先端にカッタヘッドを固定している。このカッタヘッ
ドは回転軸の先端に固定したコーンとこのコーンの先端
に固定したカッタアーム等の掘削部とからなっており、
上記コーンとフードとの間に破砕室を形成している。そ
して、この破砕室には送泥管により泥水を供給し、掘削
部により地盤を掘削し、掘削された礫を破砕室で破砕
し、破砕された礫，土砂等を破砕室からチャンバーに導
き、さらに、チャンバーに連通する排泥管により外部に
排出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、断面
が正方形の管路のための横孔を掘る際には、その管路の
形状に合わせて断面が正方形の横孔を掘削したいという
要請がある。

【０００４】ところが、上記従来のシールド掘削機は円
筒形のスキンプレートに固定した隔壁の中心、つまり円
筒形のスキンプレートの中心に回転軸を配置し、この回
転軸に固定したカッタヘッドの回転によって掘削を行う
ため、掘削された横孔は必然的に円形になり、断面が正
方形の横孔を掘ることができないという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の目的は、断面が正方形
の横孔を掘削することができる礫破砕用矩形シールド掘
削機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の礫破砕用矩形シールド掘削機は、
断面略正方形状のスキンプレートと、 上記スキンプレ
ートの内側に配置され、上記スキンプレートの中心を中
心とした円孔を穿った固定隔壁と、上記円孔に嵌合さ
れ、上記固定隔壁に回転自在に支持された円形の回転隔
壁と、上記回転隔壁の中心に対して偏心した位置に回転
自在に支持された回転軸と、上記回転軸の先端に固定さ
れ、略正三角形を構成する掘削部を有するカッタヘッド
と、上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤと、中心が
上記スキンプレートの中心と一致するように上記スキン
プレートに固定されるとともに、ピッチ円の直径が上記
外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、かつ、上
記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、上記回転軸を上記ス
キンプレートの中心に対して公転させる駆動装置と、上
記スキンプレートの前部の内側に配置され、上記回転隔
壁側からカッタヘッド側に向かって次第に大径となる略
円錐形状の開口面を有するフードと、上記回転軸の上記
フードの内側に位置する部分に偏心して回転自在に支持
され、かつ軸直角断面の少なくとも半分が楕円であり、
その長径基端部分が上記フード内周面に当接し、上記回
転隔壁側から上記カッタヘッド側に向けて小径となって
おり、外周面と上記フードの内周面との間に破砕室を形
成するコーンと、上記固定隔壁に設けられ、上記破砕室
内から被掘削物を外部に排出する開口部とを備えたこと
を特徴としている。

【０００７】また、請求項２の発明の礫破砕用矩形シー
ルド掘削機は、断面略正方形状のスキンプレートと、上
記スキンプレートの内側に配置され、上記スキンプレー
トの中心を中心とした円孔を穿った固定隔壁と、上記円
孔に嵌合され、上記固定隔壁に回転自在に支持された円
形の回転隔壁と、上記回転隔壁の中心に対して偏心した
位置に回転自在に支持された回転軸と、上記回転軸の先
端に固定され、略正三角形を構成する掘削部を有するカ
ッタヘッドと、上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤ
と、中心が上記スキンプレートの中心と一致するように
上記スキンプレートに固定されるとともに、ピッチ円の
直径が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であ
り、かつ、上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、上記回
転軸を上記スキンプレートの中心に対して公転させる駆
動装置と、上記スキンプレートの前部の内側に配置さ
れ、上記回転隔壁側からカッタヘッド側に向かって次第
に大径となる略円錐形状の開口面を有するフードと、上
記回転軸を回転自在に嵌合し、上記フードの内側に位置
するように上記回転隔壁に固定され、上記回転隔壁側か
ら上記カッタヘッド側に向けて小径となっており、外周
面と上記フードの内周面との間に破砕室を形成するコー
ンと、上記固定隔壁に設けられ、上記破砕室内から被掘
削物を外部に排出する開口部とを備え、上記フードの内
周またはコーンのいずれか一方の軸直角断面の少なくと
も半分が楕円であることを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記請求項１の礫破砕用矩形シールド掘削機
は、上記駆動装置を駆動すると、上記スキンプレートの
中心に対して回転軸が公転して、上記固定隔壁に回転自
在に支持された回転隔壁が回転する。このため、上記回
転軸の他端に固定された外歯ギヤが内歯ギヤに噛合し
て、公転しながら自転する。したがって、上記回転軸も
スキンプレートの中心の回りを公転しながら自転する。
すなわち、上記回転軸は、自転する回転隔壁を介してス
キンプレートにその中心に対して偏心して支持された状
態で、自転しながら公転する遊星運動を行うのである。
また、上記コーンは、上記回転軸の遊星運動に伴って、
コーンの長径基端部分がフード内周面と当接しながら回
転隔壁と同一回転方向に回転運動する。そして、上記回
転軸の先端に固定されたカッタヘッドの略正三角形を構
成する掘削部は、地盤の土砂や礫を掘削する。このと
き、上記カッタヘッドの掘削部は、外歯ギヤのピッチ円
の直径と内歯ギヤのピッチ円の直径とが３対４の比であ
るから、上記回転軸が遊星運動を行い、この掘削部の軌
跡の包絡線は略正方形となる。したがって、上記スキン
プレートの断面が略正方形状であることと相俟って、略
正方形の横孔を掘削できる。また、上記カッタヘッドに
より掘削された土砂や礫は、フードとコーンとの間の破
砕室に入る。そして、上記回転運動するコーンによっ
て、破砕室のフードとコーンとの隙間が広がったり狭ま
ったりして、掘削された礫を破砕する。この破砕された
礫は、土砂とともに固定隔壁に設けた開口部を通って外
部に排出される。

【０００９】また、上記コーンの軸直角断面の少なくと
も半分が楕円であり、その長径部分がフード内周面に当
接していることと、コーンが回転運動することとが相俟
って、フードとコーンとの間の半径方向の寸法が拡大と
縮小を繰返して、礫が破砕室内でコーンと共回りするの
を防止するとともに、礫を効率よく破砕できる。

【００１０】また、上記コーンは上記カッタヘッドが１
回転する間に逆の回転方向に３回転するから、礫を効率
よく破砕することができる。

【００１１】上記回転軸が遊星運動しているため、この
箇所でスキンプレート内をカッタヘッド側と駆動装置側
とに仕切ることは、通常困難と考えられている。しか
し、この発明では、上記回転軸は回転隔壁の偏心した位
置に回転自在に支持され、かつ回転隔壁は固定隔壁に回
転自在に支持されているから、上記回転軸の遊星運動を
許容しつつ、上記スキンプレート内の破砕室側と駆動装
置側とを密に仕切ることができる。

【００１２】また、上記請求項２の礫破砕用矩形シール
ド掘削機は、上記駆動装置を駆動すると、上記スキンプ
レートの中心に対して回転軸が公転して、上記固定隔壁
に回転自在に支持された回転隔壁が回転する。このた
め、上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤが内歯ギヤ
に噛合して、公転しながら自転する。したがって、上記
回転軸もスキンプレートの中心の回りを公転しながら自
転する。すなわち、上記回転軸は、自転する回転隔壁を
介してスキンプレートにその中心に対して偏心して支持
された状態で、自転しながら公転する遊星運動を行うの
である。また、上記コーンは回転隔壁とともに同一回転
方向に回転運動する。そして、上記回転軸の先端に固定
されたカッタヘッドの略正三角形を構成する掘削部は、
地盤の土砂や礫を掘削する。このとき、上記カッタヘッ
ドの掘削部は、外歯ギヤのピッチ円の直径と内歯ギヤの
ピッチ円の直径とが３対４の比であるから、上記回転軸
が遊星運動を行い、この掘削部の軌跡の包絡線は略正方
形となる。したがって、上記スキンプレートの断面が略
正方形状であることと相俟って、略正方形の横孔を掘削
できる。また、上記カッタヘッドにより掘削された土砂
や礫は、フードとコーンとの間の破砕室に入る。そし
て、上記回転運動するコーンによって、破砕室のフード
とコーンとの隙間が広がったり狭まったりして、掘削さ
れた礫を破砕する。この破砕された礫は、土砂とともに
固定隔壁に設けられた開口部を通って外部に排出され
る。

【００１３】また、上記フードの内周またはコーンのい
ずれか一方の軸直角断面の少なくとも半分が楕円である
ため、コーンの回転運動によってフードとコーンとの間
の半径方向の寸法が拡大と縮小を繰返して、礫が破砕室
内でコーンと共回りするのを防止するとともに、礫を効
率よく破砕できる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の礫破砕用矩形シールド掘削
機を実施例により詳細に説明する。

【００１５】図１は請求項１の発明の一実施例の礫破砕
用矩形シールド掘削機の断面図を示しており、１は断面
が略正方形状のスキンプレート、２は上記スキンプレー
ト１の内側に固定された支持板、３は固定隔壁１２およ
び支持板２にベアリング１１を介して、上記スキンプレ
ート１の中心を回転中心として回転自在に支持された回
転隔壁である。上記回転隔壁３のスキンプレート１の中
心に対して偏心した位置に第１円筒部５を固定し、その
内側に回転軸１５を挿通し、図示しないブッシュを介し
て回転自在に支持している。上記回転軸１５の前方の一
端には、カッタヘッド２０を固定している。一方、上記
回転軸１５の支持板２側の他端には、外歯ギヤ３１を固
定している。この外歯ギヤ３１は、スキンプレート１の
内周に固定された内歯ギヤ３２と歯合し、この外歯ギヤ
３１と内歯ギヤ３２とで偏心リングギヤ装置３０を構成
している。そして、上記回転隔壁３とカッタヘッド２０
との間のスキンプレート１の内側にフード１６を固定し
ている。上記フード１６の内側には、回転隔壁３側から
カッタヘッド２０側に向かって次第に大径となる円錐形
状の開口面１６ａを有している。また、上記回転軸１５
のフード１６の内側に位置する部分には、中心がスキン
プレート１の中心と一致するようにコーン１７を図示し
ないブッシュを介して回転自在に配している。上記コー
ン１７は、回転隔壁３側からカッタヘッド２０側に向か
って次第に小径となっている。また、コーン１７の断面
は楕円形状をしており、その長径後端部はフード１６の
後端部内面に当接している。なお、上記コーン１７と回
転隔壁３との間には、コーン１７の後端に当接する環状
のストッパー１８を回転軸１５に固定して、このストッ
パー１８はコーン１７の後退を止める働きをしている。
また、上記フード１６とコーン１７との間に破砕室４５
を形成する一方、上記コーン１７の後端と回転隔壁３と
の間にチャンバー４６を形成している。

【００１６】上記回転隔壁３は、円板部４と、この円板
部４に固定された上記第１円筒部５と、この円板部４の
外周から支持板２側に延びる第２円筒部４ａと、この第
２円筒部４ａから支持板２側に延び、内周が第２円筒部
４ａの内周と同径で外周が第２円筒部４ａより小径の第
３円筒部４ｂとを備えている。上記第２円筒部４ａと第
３円筒部４ｂとの段部と固定隔壁１２および支持板２と
の間にベアリング１１を配置している。このベアリング
１１によって、回転隔壁３に作用するラジアル荷重とス
ラスト荷重の両方を支持することができる。また、上記
回転隔壁３の円板部４の前方に面する壁面には、図４に
示すように、回転隔壁３の回転角度にして略９０度毎に
放射状に配置した三つの攪拌羽根７を備え、回転隔壁３
とコーン１７との間のチャンバー４６内において礫や土
砂などを攪拌する働きをする。また、上記第３円筒部４
ｂは、上記支持板２の内周を貫通し、上記偏心リングギ
ヤ装置３０側の外周に図５に示す外歯ギヤ６を形成して
いる。この外歯ギヤ６と互いに歯合する駆動ギヤ４１を
介して内歯ギヤ３２に貫通支持された駆動装置としての
電動機４２により、第３円筒部４ｂすなわち回転隔壁３
を回転するようにしている。なお、回転軸１５をクラン
ク軸で直接回転させてもよい。

【００１７】上記カッタヘッド２０は、図１および図２
に示すように、上記回転軸１５の先端に固定された円筒
部２６と、この円筒部２６に円周方向に等間隔に固定さ
れ、半径方向に延びる３本のカッタアーム２１と、この
カッタアーム２１のほぼ先端部をつなぐ小さな曲率のカ
ッタリング２２とから構成されている。そして、上記カ
ッタアーム２１の背面には、破砕ブレード２３を固定し
ている。上記カッタアーム２１の前面には、一つまたは
二つのカッタ歯２４を半径方向に異なった位置に夫々配
置する一方、カッタリング２２の前面の中央には、一つ
の外周ビット２５を夫々配置している。なお、上記各カ
ッタアーム２１の頂点Ａは、断面が略正方形のスキンプ
レート１のほぼ外側に位置し、このカッタアーム２１の
頂点Ａを夫々結ぶと正三角形が構成されるようにしてい
る。

【００１８】一方、上記偏心リングギヤ装置３０は、図
６に示す内歯ギヤ３２のピッチ円の半径と外歯ギヤ３１
のピッチ円の半径の比は４対３になっている。この内歯
ギヤ３２の中心はスキンプレート１の中心に位置してい
る。例えば、上記内歯ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ１＝
４、外歯ギヤ３１のピッチ円の半径Ｒ2＝３とすると、
上記回転軸１５および外歯ギヤ３１はスキンプレート１
の中心から偏心量ｅ＝１だけ偏心していることになる。
さらに、この偏心量ｅ＝１、半径Ｒ1＝４、半径Ｒ2＝３
のときに、図２に示すように、スキンプレート１の一辺
の長さＳ＝１４とし、カッタアームの頂点Ａを結ぶ正三
角形の一辺の長さＳ＝１４としている。そして、上記電
動機４２が第３円筒部４ｂの外歯ギヤ６と駆動ギヤ４１
とを介して回転隔壁３を回転させると、上記偏心リング
ギヤ装置３０の外歯ギヤ３１は内歯ギヤ３２に噛合し、
外歯ギヤ３１は内歯ギヤ３２の内周を自転しながら公転
することができる。

【００１９】また、図１および図３に示すように、上記
フード１６は、内周の開口面１６ａに注水管５２の開口
部５２ａを備えている。また、上記開口面１６ａには、
母線方向に延びる複数の突起７１を形成している。ま
た、上記コーン１７は、軸直角断面は楕円の略円錐台形
状をしており、外周に母線方向に延びる複数の突起７２
を形成している。上記フード１６の開口面１６ａの突起
７１とコーン１７の突起７２は、破砕室４５内の礫がコ
ーン１７と共回りするのを防いで、礫を容易に破砕する
働きをしている。また、上記フード１６の後端部とコー
ン１７の後端部との間には、破砕室４５とチャンバー４
６を連通する排出口５０を備えている。

【００２０】また、図１および図４において、５１はこ
の礫破砕用矩形シールド掘削機の掘進方向を修正するた
めの方向修正ジャッキ、５２は内歯ギヤ３２と固定隔壁
１２を貫通し、上記フード１６の図３に示す開口部５２
ａを通して、上記破砕室４５内に泥水または加泥剤を注
入する注入管、５３は上記固定隔壁１２のスキンプレー
ト１の下側の一方のコーナー部近傍に設けた開口部５３
ａを通して、泥水をチャンバー４６内に導く送泥管、５
４は上記固定隔壁１２のスキンプレート１の下側の他方
のコーナー部近傍に設けた開口部５４ａを通して、チャ
ンバー４６内の被掘削物としての土砂や礫を外部に排出
するための排泥管である。

【００２１】上記構成の礫破砕用矩形シールド掘削機は
次のように動作する。まず、この礫破砕用矩形シールド
掘削機は、縦穴の底部に設けた図示しないジャッキによ
って埋設管を介して前方に推進される。

【００２２】この礫破砕用矩形シールド掘削機を前方に
推進しながら、電動機４２によって第３円筒部４ｂの外
歯ギヤ６と駆動ギヤ４１とを介して回転隔壁３を回転さ
せると、回転隔壁３の偏心した位置に回転自在に支持さ
れた回転軸１５が回転隔壁３の中心の回りを回る。この
ため、上記回転軸１５の一端に固定された外歯ギヤ３１
は、内歯ギヤ３２に歯合して自転し、回転隔壁３が３回
転する間に自転を１回行い、自転をしながらその自転と
逆方向の公転を３回行う。この外歯ギヤ３１の遊星運動
によって、上記回転軸１５とカッタヘッド２０が回転隔
壁３が３回転する間に、自転を１回行い、それと逆方向
の公転を３回して遊星運動を行う。

【００２３】一方、上記偏心リングギヤ装置３０の内歯
ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ1＝４、外歯ギヤ３１のピ
ッチ円の半径Ｒ2＝３、回転隔壁３の偏心量ｅ＝１、カ
ッタアーム２１の頂点Ａを結ぶ正三角形の一辺の長さＳ
＝１４、およびスキンプレート１の一辺の長さＳ＝１４
であるため、上記カッタヘッド２０のカッタアーム２１
の先端Ａの軌跡は、図７に示すように、スキンプレート
１の外形に適合した略正方形となる。したがって、上記
カッタアーム２１等の掘削部は、スキンプレート１の外
形に適合した略正方形の横孔を掘削する。

【００２４】そして、掘削された土砂や礫は、カッタヘ
ッド２０の破砕ブレード２３によって破砕室４５内に送
り込まれ、注入管５２の開口部５２ａから注入された泥
水または加泥剤と攪拌される。そして、上記コーン１７
の回転運動によって、フード１６の内周とコーン１７の
外周との間の破砕室４５の半径方向の寸法が拡縮し、破
砕室４５内に導かれた礫は、フード１６に対するコーン
１７の半径方向の揺動により破砕される。そして、砕か
れた礫は、土砂や泥水とともに破砕室４５内からフード
１６とコーン１７との間の排出口５０を通って、チャン
バー４６内に入る。そして、このチャンバー４６内の土
砂や礫は、送泥管５３の開口部５３ａから導かれた泥水
とともに、回転隔壁３の攪拌羽根７によって攪拌され、
開口部５４ａから排泥管５４を通して外部に排出され
る。

【００２５】このように、上記カッタヘッド２０のカッ
タアーム２１の先端は、略正方形の軌跡を描きながら前
方の地盤を掘削するので、スキンプレート１の外形が略
正方形であることと相俟って、略正方形の横孔を掘削す
ることができる。

【００２６】また、上記コーン１７の軸直角断面が楕円
であることと、コーンが回転運動することとが相俟っ
て、フード１６とコーン１７との間の半径方向の寸法が
拡大と縮小を繰返して、礫が破砕室４５内でコーン１７
と共回りするのを防止するとともに、礫を効率よく破砕
できる。

【００２７】また、上記コーン１７は上記カッタヘッド
２０が１回転する間に逆の回転方向に３回転するから、
上記破砕室４５内の礫を効率よく破砕することができ
る。

【００２８】また、地盤を掘削する際に、遊星運動する
回転軸１５に作用する大きな曲げモーメントは、上記回
転軸１５を偏心した位置で回転自在に支持しながら回転
する回転隔壁３によって支持されるから、この回転軸１
５は曲がることなくスムーズに回転することができる。

【００２９】また、上記回転軸１５は回転隔壁３の偏心
した位置に回転自在に支持され、かつ回転隔壁３は固定
隔壁１２に回転自在に支持されているから、上記回転軸
１５の遊星運動を許容しつつ、上記スキンプレート１内
のカッタヘッド２０側と偏心リングギヤ装置３０側とを
密に仕切ることができる。したがって、上記チャンバー
４６内の泥水と攪拌された土砂や礫が、上記スキンプレ
ート１内の偏心リングギヤ装置３０側に侵入するのを防
止することができる。

【００３０】図８は請求項２の発明の一実施例の礫破砕
用矩形シールド掘削機の断面図である。この礫破砕用矩
形シールド掘削機は、コーンを回転隔壁に固定している
以外は、上記請求項１の実施例と同一の構成をしてお
り、同一構成部は同一参照番号を付している。１は断面
が略正方形状のスキンプレート、２は上記スキンプレー
ト１の内側に固定された支持板、３は固定隔壁１２およ
び支持板２にベアリング１１を介して、上記スキンプレ
ート１の中心を回転中心として回転自在に支持された回
転隔壁である。上記回転隔壁３のスキンプレート１の中
心に対して偏心した位置に第１円筒部６１を固定し、そ
の内側に回転軸１５を挿通し、図示しないブッシュを介
して回転自在に支持している。上記回転軸１５の前方の
一端には、カッタヘッド２０を固定している。一方、上
記回転軸１５の支持板２側の他端には、外歯ギヤ３１を
固定している。この外歯ギヤ３１は、スキンプレート１
の内周に固定された内歯ギヤ３２と歯合している。そし
て、上記回転隔壁３とカッタヘッド２０との間のスキン
プレート１の内側に固定され、内周に回転隔壁３側から
カッタヘッド２０側に向かって次第に大径となる円錐形
状の開口面１６ａを有するフード１６を配置している。
このフード１６の内周には、中心がスキンプレート１の
中心と一致するように回転隔壁３の第１円筒部６１に固
定され、回転隔壁３側からカッタヘッド２０側に向かっ
て次第に小径となるコーン６２を配置している。このと
き、コーン６２の外周面は常にフード１６の内周面と離
間しておいてもよい。なお、上記コーン６２は、回転隔
壁３の第１円筒部６１と一体に形成してもよい。そし
て、上記フード１６とコーン６２との間に破砕室４５を
形成するとともに、上記コーン６２の後端と回転隔壁３
との間にチャンバー４６を形成している。上記コーン６
２は、軸直角断面が楕円の略円錐台形状をしており、外
周に母線方向に延びる複数の突起（図示せず）を形成し
ている。

【００３１】上記構成の礫破砕用矩形シールド掘削機
は、上記コーン６２の動作を除いて、請求項１の実施例
の礫破砕用矩形シールド掘削機と同様の動作をする。上
記コーン６２は、回転隔壁３が回転すると、この回転隔
壁３とともに同一回転方向にスキンプレート１の中心を
軸に回転運動する。このため、上記コーン６２の回転運
動によって、フード１６の内周とコーン６２の外周との
間の破砕室４５の半径方向の寸法が拡縮し、破砕室４５
内に導かれた礫を破砕する。したがって、礫が破砕室４
５内でコーン６２と共回りするのを防止するとともに、
礫を効率よく破砕することができる。

【００３２】上記実施例では、上記第３円筒部４ｂの外
歯ギヤ６と駆動ギヤ４１とを介して電動機４２により回
転隔壁３を回転させたが、電動機等の駆動装置から回転
隔壁に回転させる力を伝える伝達機構はこれに限らない
のは勿論である。

【００３３】また、上記実施例では、上記回転隔壁３の
偏心量ｅ＝１、内歯ギヤ３２のピッチ円の半径Ｒ1＝
４、外歯ギヤ３１のピッチ円の半径Ｒ2＝３とし、さら
にカッタアーム２１の頂点Ａを結ぶ正三角形の一辺の長
さＳ＝１４としたが、この一辺の長さＳの長さと偏心量
ｅとの比を変えることによって各一辺が内側あるいは外
側に湾曲した多少変形した略正方形の断面の横孔を掘削
することができる。

【００３４】また、上記実施例では、上記コーン６２は
軸直角断面が楕円の略円錐台形状をとしたが、コーンは
軸直角断面の半分が楕円で残り半分が円の略円錐台形状
であってもよい。また、上記コーンは軸直角断面が円の
円錐台形状とし、フードの開口面の軸直角断面が楕円で
あってもよい。また、このフードは、開口面の軸直角断
面の半分が楕円で残り半分が円であってもよい。

【００３５】また、上記コーン１７の中心がスキンプレ
ート１の中心と一致するように回転軸１５または回転隔
壁３の第１円筒部５に固定したが、コーンの中心はスキ
ンプレートの中心と一致しなくてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の礫破砕用矩形シールド掘削機は、断面略正方形のス
キンプレートの内側にスキンプレートの中心を中心とし
た円孔を穿った固定隔壁を配置し、この固定隔壁の円孔
に円形の回転隔壁を嵌合して、上記固定隔壁に回転隔壁
を回転自在に支持するとともに、上記回転隔壁の中心に
対して偏心した位置に回転軸を回転自在に支持し、上記
回転軸の先端に略正三角形を構成する掘削部を有するカ
ッタヘッドを固定し、上記回転軸の他端に外歯ギヤを固
定し、ピッチ円の直径が外歯ギヤのピッチ円の直径の４
／３倍の内歯ギヤを外歯ギヤと歯合し、この内歯ギヤの
中心がスキンプレートと一致するようにスキンプレート
に固定して、上記回転軸を駆動装置によりスキンプレー
トの中心に対して公転させる一方、フードをスキンプレ
ートの前部の内側に配置し、上記フードは回転隔壁側か
らカッタヘッド側に向かって次第に大径となる略円錐台
形状の開口面を内周に有し、コーンを回転軸のフードの
内側に位置する部分に偏心して回転自在に支持し、かつ
上記コーンの軸直角断面の少なくとも半分が楕円であ
り、そのコーンの長径基端部分がフード内周面に当接
し、上記コーンは回転隔壁側からカッタヘッド側に向か
って次第に小径となっており、上記フードの内周面とコ
ーンの外周面との間に破砕室を形成し、上記固定隔壁に
設けた開口部によって破砕室内から披掘削物を外部に排
出するものである。

【００３７】したがって、請求項１の発明の礫破砕用矩
形シールド掘削機によれば、駆動装置によって回転軸を
公転させると、上記固定隔壁に回転自在に支持された回
転隔壁が回転する。この回転隔壁の回転によって外歯ギ
ヤを内歯ギヤに噛合しながら自転をさせ、それと逆方向
の公転をさせて、この外歯ギヤに固定した回転軸および
カッタヘッドを自転させながら公転させる。このため、
上記カッタヘッドの略正三角形を構成する掘削部が遊星
運動し、この略正三角形の掘削部の軌跡が略正方形とな
るので、スキンプレートが略正方形断面を有することと
相俟って、略正方形の横孔を掘削することができる。

【００３８】また、上記コーンの軸直角断面の少なくと
も半分が楕円であることと、コーンが回転運動すること
とが相俟って、破砕室のフードとコーンとの間の半径方
向の寸法が拡大と縮小を繰返して、礫が破砕室内でコー
ンと共回りするのを防止するとともに、礫を効率よく破
砕することができる。

【００３９】また、上記コーンは上記カッタヘッドが１
回転する間に逆の回転方向に３回転するから、上記破砕
室内の礫を効率よく破砕することができる。

【００４０】また、上記回転軸は回転隔壁の偏心した位
置に回転自在に支持され、かつ上記回転隔壁はスキンプ
レートに回転自在に支持されているから、上記回転軸の
遊星運動を許容しつつ、上記スキンプレート内のカッタ
ヘッド側と駆動装置側とを密に仕切ることができる。

【００４１】また、請求項２の発明の礫破砕用矩形シー
ルド掘削機は、断面略正方形のスキンプレートの内側に
スキンプレートの中心を中心とした円孔を穿った固定隔
壁を配置し、この固定隔壁の円孔に円形の回転隔壁を嵌
合して、上記固定隔壁に回転隔壁を回転自在に支持する
とともに、上記回転隔壁の中心に対して偏心した位置に
回転軸を回転自在に支持し、上記回転軸の先端に略正三
角形を構成する掘削部を有するカッタヘッドを固定し、
上記回転軸の他端に外歯ギヤを固定し、ピッチ円の直径
が外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍の内歯ギヤを外
歯ギヤと歯合し、この内歯ギヤの中心がスキンプレート
と一致するようにスキンプレートに固定して、上記回転
軸を駆動装置によりスキンプレートの中心に対して公転
させる一方、フードをスキンプレートの前部の内側に配
置し、上記フードは回転隔壁側からカッタヘッド側に向
かって次第に大径となる略円錐台形状の開口面を内周に
有し、コーンは回転軸を回転自在に嵌合し、上記コーン
をフードの内側に位置するように回転隔壁に固定し、上
記コーンは回転隔壁側からカッタヘッド側に向かって次
第に小径となっており、上記フードの内周面とコーンの
外周面との間に破砕室を形成し、上記固定隔壁に設けた
開口部によって破砕室内から披掘削物を外部に排出し
て、上記フードの内周またはコーンのいずれか一方の軸
直角断面の少なくとも半分を楕円にしたものである。

【００４２】したがって、請求項２の発明の礫破砕用矩
形シールド掘削機によれば、駆動装置によって回転軸を
公転させると、上記固定隔壁に回転自在に支持された回
転隔壁が回転する。この回転隔壁の回転によって外歯ギ
ヤを内歯ギヤに噛合しながら自転をさせ、それと逆方向
の公転をさせて、この外歯ギヤに固定した回転軸および
カッタヘッドを自転させながら公転させる。このため、
上記カッタヘッドの略正三角形を構成する掘削部が遊星
運動し、この略正三角形の掘削部の軌跡が略正方形とな
るので、スキンプレートが略正方形断面を有することと
相俟って、略正方形の横孔を掘削することができる。

【００４３】また、上記コーンは回転隔壁とともに回転
運動し、上記フードの内周またはコーンのいずれか一方
の軸直角断面の少なくとも半分が楕円であるため、破砕
室のフードとコーンとの間の半径方向の寸法が拡大と縮
小を繰返す。したがって、礫が破砕室内でコーンと共回
りするのを防止することができ、礫を効率よく破砕する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は請求項１の発明の一実施例の礫破砕用
矩形シールド掘削機の断面図である。

【図２】 図２は図１のII−II線から見た図である。

【図３】 図３は図１のIII−III線から見た図である。

【図４】 図４は図１のIV−IV線から見た図である。

【図５】 図５は図１のV−V線から見た図である。

【図６】 図６は図１のVI−VI線から見た図である。

【図７】 図７は正三角形を構成する掘削部が遊星運動
を行うことによって、正方形の横孔を掘削することを示
す説明図である。

【図８】 図８は請求項２の発明の一の実施例の礫破砕
用矩形シールド掘削機の断面図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…支持板、３…回転隔壁、４…
円板部、４ａ…第２円筒部、４ｂ…第３円筒部、５…第
１円筒部、６…外歯ギヤ、７…攪拌羽根、１１…ベアリ
ング、１２…固定隔壁、１５…回転軸、１６…フード、
１７…コーン、１８…ストッパー、２０…カッタヘッ
ド、２１…カッタアーム、２２…カッタリング、２３…
破砕ブレード、２４…カッタ歯、３０…偏心リングギヤ
装置、３１…外歯ギヤ、３２…内歯ギヤ、４１…駆動ギ
ヤ、４２…電動機、５１…方向修正ジャッキ、５２…注
入管、５３…送泥管、５４…排泥管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/08 E21D 9/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面略正方形状のスキンプレートと、 上記スキンプレートの内側に配置され、上記スキンプレ
   ートの中心を中心とした円孔を穿った固定隔壁と、 上記円孔に嵌合され、上記固定隔壁に回転自在に支持さ
   れた円形の回転隔壁と、 上記回転隔壁の中心に対して偏心した位置に回転自在に
   支持された回転軸と、上記回転軸の先端に固定され、略
   正三角形を構成する掘削部を有するカッタヘッドと、 上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤと、 中心が上記スキンプレートの中心と一致するように上記
   スキンプレートに固定されるとともに、ピッチ円の直径
   が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、か
   つ、上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、 上記回転軸を上記スキンプレートの中心に対して公転さ
   せる駆動装置と、 上記スキンプレートの前部の内側に配置され、上記回転
   隔壁側からカッタヘッド側に向かって次第に大径となる
   略円錐形状の開口面を有するフードと、 上記回転軸の上記フードの内側に位置する部分に偏心し
   て回転自在に支持され、かつ軸直角断面の少なくとも半
   分が楕円であり、その長径基端部分が上記フード内周面
   に当接し、上記回転隔壁側から上記カッタヘッド側に向
   けて小径となっており、外周面と上記フードの内周面と
   の間に破砕室を形成するコーンと、 上記固定隔壁に設けられ、上記破砕室内から被掘削物を
   外部に排出する開口部とを備えたことを特徴とする礫破
   砕用矩形シールド掘削機。
2. 【請求項２】 断面略正方形状のスキンプレートと、 上記スキンプレートの内側に配置され、上記スキンプレ
   ートの中心を中心とした円孔を穿った固定隔壁と、 上記円孔に嵌合され、上記固定隔壁に回転自在に支持さ
   れた円形の回転隔壁と、 上記回転隔壁の中心に対して偏心した位置に回転自在に
   支持された回転軸と、上記回転軸の先端に固定され、略
   正三角形を構成する掘削部を有するカッタヘッドと、 上記回転軸の他端に固定された外歯ギヤと、 中心が上記スキンプレートの中心と一致するように上記
   スキンプレートに固定されるとともに、ピッチ円の直径
   が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、か
   つ、上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、 上記回転軸を上記スキンプレートの中心に対して公転さ
   せる駆動装置と、 上記スキンプレートの前部の内側に配置され、上記回転
   隔壁側からカッタヘッド側に向かって次第に大径となる
   略円錐形状の開口面を有するフードと、 上記回転軸を回転自在に嵌合し、上記フードの内側に位
   置するように上記回転隔壁に固定され、上記回転隔壁側
   から上記カッタヘッド側に向けて小径となっており、外
   周面と上記フードの内周面との間に破砕室を形成するコ
   ーンと、 上記固定隔壁に設けられ、上記破砕室内から被掘削物を
   外部に排出する開口部とを備え、 上記フードの内周またはコーンのいずれか一方の軸直角
   断面の少なくとも半分が楕円であることを特徴とする礫
   破砕用矩形シールド掘削機。