JP3821632B2 - Excavator for shield machine and parent-child shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基準となる小径円形断面から最大円形断面の範囲内で任意形状のトンネルを拡張掘削可能なシールド掘進機の掘削装置および大径断面のトンネルの掘削途中で小径断面の子シールド機を発進させる親子シールド掘進機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のシールド掘進機において、たとえば特公平7−116913号公報には、カッタヘッドを駆動するカッタ駆動軸を偏心位置に支持する第1ドラムと、この第1ドラムを偏心位置に回転自在に支持する第2ドラムと、この第2ドラムを回転自在に支持するバルクヘッドとを設けたものが開示されている。
【0003】
また大径断面のトンネルの掘削途中で、小径断面のシールド掘進機を発進させる親子シールド掘進機では、親シールド掘進機の掘進時と子シールド掘進機の掘削時では掘削範囲が大きく変化するため、それに対応してカッタヘッドの形状を変化させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先の従来例では、バルクヘッドから前方に突出して第2ドラムが配置されるとともに、この第2ドラムから前方に突出して第1ドラムが配置されていることから、掘削装置全体が大型となり、またバルクヘッドの前部の圧力室に、略クランク状に突出して旋回移動することになり、圧力室に大きい岩石塊などが取り込まれると、第1,第2ドラム間やバルクヘッドとの間、スキンプレートとの間に噛み込まれて機器を損傷したり、土砂の排出が困難になるおそれがあった。
【0005】
また親子シールド掘進機では、カッタヘッドの外周部を着脱自在に構成したり、溶断により削除する必要があり、カッタヘッドの構造が複雑になるという問題があった。
【0006】
本発明は上記問題点を解決して、カッタヘッドの背面の圧力室に十分な空間を提供できるシールド掘進機の掘削装置およびカッタヘッドの構造を簡略化できる親子シールド掘進機を提供することを目的とする。
【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請求項1記載の発明は、シールド本体の前部に回転自在なカッタヘッドを具備したシールド掘進機の掘削装置であって、シールド本体の前部で切羽崩壊土圧を支持する圧力隔壁に、シールド軸心周りに回転自在に支持された外旋回ドラムと、この外旋回ドラム内でシールド軸心から所定量ずれた偏心軸心周りに回転自在に配置された内旋回ドラムと、この内旋回ドラムにシールド軸心周りに回転自在に配置されてカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材とを設け、前記外旋回ドラムと内旋回ドラムとの前面を圧力隔壁の前面と面一状に配置し、前記カッタヘッドをカッタ駆動部材を介して回転駆動するカッタ駆動装置と、内旋回ドラムを旋回駆動する内ドラム駆動装置と、外旋回ドラムを旋回駆動する外ドラム駆動装置とを設け、前記カッタ駆動部材の回転軸心を、内旋回ドラムの偏心量の4倍の範囲で任意位置に移動可能に構成したものである。
【0008】
上記構成によれば、内旋回ドラムと外旋回ドラムとを圧力隔壁と面一状に配置したので、従来のように圧力室に大きな突出物がなく、大きい岩石塊などが挟まれて掘削不能となるといった事故を防止することができ、掘削装置をコンパクトに構成できる。また、従来のようにコピーカッタや副カッタなどのサブ掘削カッタを設けること無く、余掘り量が大きくとれるとともに、外旋回ドラムと内旋回ドラムとの協動により、任意位置にカッタ駆動軸を移動させて任意な断面を掘削することができる。
【0009】
また請求項2記載の構成は、上記構成において、カッタ駆動装置の掘削反力をシールド本体に支持させる反力支持装置を設けたものである。
上記構成によれば、内偏心ドラムの旋回に伴って移動するカッタ駆動装置を反力支持装置によりシールド本体に支持させるので、掘削反力を効果的に支持できて大きい掘削力で効果的に掘削することができる。
【0010】
さらに請求項3記載の発明は、シールド機本体の前部に、シールド軸心周りに回転自在なカッタヘッドを設け、シールド機本体を親シールド本体と、この親シールド本体内に分離発進可能に配置された子シールド本体とで構成し、トンネルの掘削途中で親シールド本体を残して子シールド掘進機をシールド軸心方向に発進可能な親子シールド掘進機であって、子シールド本体の前部に切羽崩壊土圧を支持する圧力隔壁を設け、この圧力隔壁にカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材と、圧力隔壁にシールド軸心周りに回転自在に支持された外旋回ドラムと、この外旋回ドラム内でシールド軸心から所定量ずれた偏心軸心周りに回転自在に配置された内旋回ドラムと、この内旋回ドラムにシールド軸心周りに回転自在に配置されてカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材とを設け、前記カッタヘッドをカッタ駆動部材を介して回転駆動するカッタ駆動装置と、内旋回ドラムを旋回駆動する内ドラム駆動装置と、外旋回ドラムを旋回駆動する外ドラム駆動装置とを設け、親シールド本体および子シールド本体の断面形状を、カッタヘッドの直径からカッタヘッドの直径に内旋回ドラムの偏心量の4倍を加えた直径の範囲内に形成される任意形状としたものである。
【0011】
上記構成によれば、外旋回ドラムと内旋回ドラムとの回転角を制御することにより、カッタヘッドの外径に対応する最小径円形断面から、その外径に内旋回ドラムの4倍の偏心量を直径とする最大径円形断面の範囲内で、任意位置にカッタ駆動軸を移動させることにより任意な断面のトンネルを掘削することができるので、親シールド機の掘進時と子シールド機の掘進時とを同一のカッタヘッドを使用して異径断面のトンネルを掘削することができる。したがって、従来必要であったカッタヘッド外周部の着脱構造やカッタヘッドの溶断作業が不要となり、簡単な構造のカッタヘッドで親シールド機用と子シールド機用のトンネルを掘削することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。
【0013】
このシールド掘進機は、図1〜図3に示すように、シールド本体1の前部にシールド軸心O周りに回転自在に配置されて多数のカッタビット2aおよび複数の土砂取入口2bを有するカッタヘッド2によりトンネルを掘削するもので、シールド本体1の前部には、切羽崩壊土圧を支持する圧力室4を形成する圧力隔壁3が配置されている。そして、この圧力隔壁3にシールド軸心Oを中心に形成されたドラム支持穴3aに、軸受とシール部材を介して外旋回ドラム5が回転自在に支持されている。またこの外旋回ドラム5内でシールド軸心Oから所定の偏心量Eずれて形成された偏心穴5aに、軸受とシール部材を介して内旋回ドラム6が偏心軸心Oeを中心に回転自在に支持されている。そして、この内旋回ドラム6に形成された軸支持穴6aに、カッタヘッド2を支持するカッタ駆動軸(カッタ駆動部材)7が軸受とシール部材を介してシールド軸心Oと平行な軸心(シールド軸心Oを含む)周りに回転自在に支持されている。そして、前記外旋回ドラム5と内旋回ドラム6との前面が圧力隔壁3の前面と略面一状に形成されて圧力室4にドラム5,6が突出しないように構成されている。
【0014】
前記圧力隔壁3の後部の大気室8には、カッタヘッド2を駆動する掘削装置10が配設されており、この掘削装置10は、カッタ駆動軸7を介してカッタヘッド2を回転駆動するカッタ駆動装置11と、内旋回ドラム6を旋回駆動する内ドラム駆動装置12と、外旋回ドラム5を旋回駆動する外ドラム駆動装置13とで構成されている。
【0015】
前記カッタ駆動装置11は、カッタ駆動軸7の後端部に固定された受動大ギヤ14と、この受動大ギヤ14に噛合する複数の駆動ピニオン15と、これら駆動ピニオン15をそれぞれ回転駆動するカッタ回転駆動装置(油圧モータ、電動モータなど)16とで構成されている。そして、カッタ回転駆動装置16は、受動大ギヤ14と駆動ピニオン15を覆うギヤボックス17に配設され、このギヤボックス17は、反力支持装置18を介してシールド本体1に支持されいる。この反力支持装置18は、たとえばギヤボックス17とシールド本体1との間に揺動自在に連結された一対の伸縮支持具(電動式または油圧式ジャッキや油圧シリンダーなど)18a,18bにより構成され、カッタ駆動軸7の移動に追従可能で、かつカッタヘッド2による掘削反力をシールド本体に直接支持させるように構成されている。なお、この伸縮駆動装置18a,18bに替えて、互いに直交する2方向にスライド自在に支持するクロススライダー機構により構成することもできる。
【0016】
また内ドラム駆動装置12は、後面軸受を介して内旋回ドラム6の背面に一体に設けられた旋回用ウォームホイール21と、この旋回用ウォームホイール21に噛み合うウォームギヤ22と、外旋回ドラム5に設けられてウォームギヤ22を回転駆動する内ドラム回転装置(油圧モータ、電動モータなど)23とで構成されている。
【0017】
さらに外ドラム駆動装置13は、後面軸受を介して外旋回ドラム5の背面に一体に設けられた旋回用リングギヤ25と、旋回用リングギヤ25に噛み合う外ドラム駆動ピニオン26と、圧力隔壁3に支持部材を介して設けらて外ドラム駆動ピニオン26を回転駆動する外ドラム回転装置(油圧モータ、電動モータなど)27とで構成されている。
【0018】
また圧力隔壁3には、泥水式シールドの排土装置である送泥管9Aと排泥管9Bが貫設されている。なお送排泥管9A,9Bに替えて、土圧式シールドの土砂プラグにより圧力を保持しつつ土砂を排出する排土用スクリュコンベヤであってもよい。
【0019】
さらにシールド本体1の後部には、トンネル後方から搬入された覆工体であるセグメントピースを組み立てるエレクタ装置28と、このエレクタ装置28により組み立てられたセグメント30を反力受けとしてシールド本体1を前進させる推進ジャッキ29とが所定位置に配置されている。なお、セグメントを組み立てる方式に替えて、場所内コンクリートにより覆工体を構成してもよく、この場合の推進装置は、互いに接近離間移動可能な複数のグリッパ装置により構成される。
【0020】
上記構成におけるカッタヘッド2の動作を図2,図3を参照して説明する。
圧力隔壁3では、外旋回ドラム5とカッタ駆動軸7とがシールド軸心Oを中心に回転自在に配置され、また内旋回ドラム6がシールド軸心Oから偏心量Eで偏心された偏心軸心Oeを中心に回転自在に支持される。
【0021】
▲1▼.図3に示すように、外旋回ドラム5と内旋回ドラム6とを固定してカッタ駆動装置11によりカッタ駆動軸7を介してカッタヘッド2を回転駆動することにより、カッタヘッド2と同一の直径Dminの最小円形断面のトンネルTminを掘削することができる。なお、仮想線で示すように、最小円形断面のトンネルTmin′は、後述する直径Dmaxの範囲であれば、任意位置に設定できる。
【0022】
▲2▼.図5に示すように、内ドラム駆動装置12により内旋回ドラム6を180度旋回させることにより、カッタ駆動軸7をシールド軸心Oから偏心量E×2離れた位置Omに移動させ、内旋回ドラム6を固定した状態で、カッタ駆動装置11と外ドラム駆動装置13によりカッタヘッド2と外旋回ドラム5を回転駆動することにより、直径Dmax=Dmin+4×Eの最大円形断面のトンネルTmaxを掘削することができる。
【0023】
▲3▼.図6に示すように、カッタ駆動装置11によりカッタヘッド2を回転駆動するとともに、内ドラム駆動装置12と外ドラム駆動装置13とにより内旋回ドラム6と外旋回ドラム5の回転角を制御してカッタ駆動軸7を水平軸x−x方向に沿って4E分Om⇔Om′の間で移動させることにより、Dmin〜Dmaxの範囲で長径LD=Dmax、SD=Dminの長円形断面のトンネルTaを掘削することができる。なお、カッタ駆動軸7を垂直軸y−yに沿って移動させることにより、Dmin〜Dmaxの範囲で縦長の長円形断面のトンネルを掘削できる。もちろん2E分O⇔Omの移動で短長円形断面のトンネルTa′の掘削も可能となる。
【0024】
▲4▼.図7に示すように、▲3▼におけるカッタ駆動軸7の水平軸x−x上の2E分O⇔Omの移動軌跡を、往路軌跡と複路軌跡とで水平軸x−xから上下方向に所定範囲でずらすことにより、シールド軸心O上の最小円形断面のトンネルと内接した状態で、長径LD=Dmin+2×E、SD=Dminの横長の短楕円形断面のトンネルTbを掘削することができる。もちろんシールド軸Oに対称の楕円形断面のトンネルTb′を掘削できる。これは図8に示すように、水平軸x−xから垂直軸y−yに変更すると縦長短楕円形断面のトンネルTc,Tc′が掘削できる。
【0025】
▲5▼.図9に示すように、カッタ駆動装置11によりカッタヘッド2を回転駆動するとともに、内ドラム駆動装置12と外ドラム駆動装置13とによりカッタ駆動軸7の移動軌跡Oa〜Odを、Dmin〜Dmaxの範囲で図示した正方形や長方形上に駆動することにより、角丸の矩形断面のトンネルTdを掘削することができる。
【0026】
また上記の他に、カッタ駆動軸7の移動量を少なくすることで余掘り掘削が可能となる。
さらに、図10に示すように、掘削範囲に砂礫層31と粘土層32との境界部分に縦長の楕円形トンネルTcを土圧式シールドで掘削した場合、カッタヘッド2が砂礫層31を移動する時はカッタヘッド2を低速で回転駆動して、砂礫層31の崩壊を防止するとともに、カッタヘッド2が粘土層32を移動する時にはカッタヘッド2を高速で回転駆動して土砂を細片化し、土砂の流動を促して取り込みを促進させることができる。
【0027】
以上のように、上記掘削装置では、Dmin〜Dmaxの範囲であれば、任意の断面形状のトンネルを掘削することができる。もちろん、シールド本体1の断面は、掘削するトンネルの断面形状にあわせて製作され、余掘り掘削以外に拡幅掘削する場合には、シールド本体1をトンネル断面に対応させて拡幅可能な公知の胴体構造が採用される。
【0028】
上記実施の形態によれば、1つのカッタヘッド2だけで、コピーカッタなどの掘削用付加装置なしに、余掘り掘削や拡幅掘削が可能となり、また大小円形断面のトンネルの他に、長円形断面や楕円形断面、角丸矩形断面のトンネルを掘削することができる。
【0029】
また、外旋回ドラム5および内旋回ドラム6を圧力隔壁3の前面と面一に配置することにより、掘削装置10をコンパクトに構成することができ、従来のように圧力室4に突出する部材が無いので、掘削された岩石塊が噛み込まれた排土が困難になるようなことはない。
【0030】
さらに、反力支持装置18によりギヤボックス17を介してカッタ駆動装置11の掘削反力を直接シールド本体1に支持するので、大きい掘削力が得られ効果的にカッタヘッド2を回転駆動することができる。
【0031】
さらにまた、特に大きい径断面のトンネル掘削時に、旋回移動の所定範囲で土質に応じてカッタヘッド2の回転速度を変化させることができるので、良好な掘削状態を継続することができる。
【0032】
次に本発明に係る親子シールド掘進機の実施の形態を図11〜図17に基づいて説明する。
この親子シールド掘進機は、図11,図12に示すように、シールド機本体41の前部に、シールド軸心O周りに回転自在なカッタヘッド2を設け、シールド機本体41を親シールド本体42と、この親シールド本体42内に分離発進可能に配置された子シールド本体43とで構成し、トンネルの掘削途中で親シールド本体42を残して、カッタヘッド2と子シールド本体43からなる子シールド機をシールド軸心方向に発進可能にしたもので、子シールド機は先のシールド掘進機と同一構造であるため、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0033】
親シールド本体41の掘進時の子シールド本体43は、図12に示すフロントプレート45と、テールプレート46が削除され、エレクタ装置47と推進ジャッキ29とが親シールド本体42側に設けられた状態で、カッタヘッド2が親シールド本体42の外周形状、たとえば円形に沿って移動されて大径の円形断面のトンネルが掘削される。
【0034】
そして、大径トンネルから小径トンネルに移行する子シールド本体43の発進時には、圧力室の土砂が取り除かれてフロントプレート45が取付けられるとともに、子シールド本体43が親シールド本体42から切り離される。そして、推進ジャッキ29が親シールド本体42から子シールド本体43に移設されるとともに、小径用のエレクタ装置28が装着される。そして、大径セグメント49の前端部にプレッシャリング50が組み立てられて、子シールド本体41の推進ジャッキ29の反力受けが形成され、カッタヘッド2が回転駆動されて推進ジャッキ29により子シールド本体41が所定距離前進されて、テールプレート46が取付けられ、プレッシャリング50と推進ジャッキ29の間に小径セグメント30が組み立てられて親シールド本体42から子シールド本体43が発進される。
【0035】
なお、上記実施の形態では、図13に示すように、子シールド本体43の掘進時に最小円形断面のトンネルt1を掘削させ、親シールド本体42の掘進時に大径円形トンネルT1を掘削させたが、図14〜図17に示すように、親シールド本体42の掘進時に最小円形断面のトンネルt1を覆う楕円形断面のトンネルT2や長円形のトンネルT3,T4、矩形断面のトンネルT5を形成してもよい。もちろん親シールド本体42の断面形状もトンネルに対応した同一形状となる。さらに、図18に示すように、子シールド本体43の掘進時に矩形断面のトンネルt5を掘削することもでき、図示しないが、楕円形や長円形断面のトンネルを形成することもでき、最小円形断面のトンネルTminと最大円形断面のトンネルTmaxの範囲では、あらゆる形状のトンネルを形成して組み合わせることができる。
【0036】
なお、上記実施の形態では、カッタヘッド2がカッタ駆動軸7により支持されているが、内旋回ドラム6に回転自在に支持された駆動ドラムに複数の支持脚を介してカッタヘッド2を支持させることもできる。
【0037】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項1記載の発明によれば、内旋回ドラムと外旋回ドラムとを圧力隔壁と面一状に配置したので、従来のように圧力室に大きな突出物がなく、大きい岩石塊などが挟まれて掘削不能となるといった事故を防止することができ、掘削装置をコンパクトに構成できる。また、従来のようにコピーカッタや副カッタなどのサブ掘削カッタを設けること無く、余掘り量が大きくとれるとともに、外旋回ドラムと内旋回ドラムとの協動により、任意位置にカッタ駆動軸を移動させて任意な断面を掘削することができる。
【0038】
また請求項2記載の発明によれば、内偏心ドラムの旋回に伴って移動するカッタ駆動装置を反力支持装置によりシールド本体に支持させるので、掘削反力を効果的に支持できて大きい掘削力で効果的に掘削することができる。
【0039】
さらに請求項3記載の発明によれば、外旋回ドラムと内旋回ドラムとの回転角を制御することにより、カッタヘッドの外径に対応する最小径円形断面から、その外径に内旋回ドラムの4倍の偏心量を直径とする最大径円形断面の範囲内で、任意位置にカッタ駆動軸を移動させることにより任意な断面のトンネルを掘削することができるので、親シールド機の掘進時と子シールド機の掘進時とを同一のカッタヘッドを使用して異径断面のトンネルを掘削することができる。したがって、従来必要であったカッタヘッド外周部の着脱構造やカッタヘッドの溶断作業が不要となり、簡単な構造のカッタヘッドで親シールド機用と子シールド機用のトンネルを掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示す側面断面図である。
【図2】同シールド掘進機の掘削装置を説明する正面図である。
【図3】同シールド掘進機のカッタヘッドの動きを説明する正面図である。
【図4】同シールド掘進機の反力支持装置を示す背面図である。
【図5】同シールド掘進機の掘削装置による掘削状態を説明する正面図である。
【図6】同シールド掘進機の掘削装置による長円形断面のトンネルの掘削状態を示す正面図である。
【図7】同シールド掘進機の掘削装置による短楕円形断面のトンネルの掘削状態を示す正面図である。
【図8】同シールド掘進機の掘削装置による縦長短楕円形断面のトンネルの掘削状態を示す正面図である。
【図9】同シールド掘進機の掘削装置による矩形断面のトンネルの掘削状態を示す正面図である。
【図10】同シールド掘進機の掘削装置による矩形断面のトンネルの掘削状態を示す正面図である。
【図11】本発明に係る親子シールド掘進機の実施の形態を示す側面断面図である。
【図12】同親子シールド掘進機の子シールド掘進機の発進状態を示す側面断面図である。
【図13】同親子シールド掘進機の掘削状態を示す正面図である。
【図14】同親子シールド掘進機の掘削装置による最小円形断面と大径の楕円形断面の掘削状態を示す正面図である。
【図15】同親子シールド掘進機の掘削装置による最小円形断面と大径の短長円形断面の掘削状態を示す正面図である。
【図16】同親子シールド掘進機の掘削装置による最小円形断面と大径の長長円形断面の掘削状態を示す正面図である。
【図17】同親子シールド掘進機の掘削装置による最小円形断面と大径の矩形断面の掘削状態を示す正面図である。
【図18】同親子シールド掘進機の掘削装置による小径の矩形断面と大径の矩形断面の掘削状態を示す正面図である。
【符号の説明】
O シールド軸心
Oe 偏心軸心
Tmin 最小円形断面トンネル
Tmax 最大円形断面トンネル
1 シールド本体
2 カッタヘッド
3 圧力隔壁
4 圧力室
5 外旋回ドラム
6 内旋回ドラム
7 カッタ駆動軸
8 大気室
10 掘削装置
11 カッタ駆動装置
12 内ドラム駆動装置
13 外ドラム駆動装置
17 ギヤボックス
18 反力支持装置
18a,18b 伸縮支持装置
29 推進ジャッキ
41 シールド機本体
42 親シールド本体
43 子シールド本体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drilling device for a shield machine capable of expanding and excavating a tunnel having an arbitrary shape within a range from a standard small-diameter circular cross section to a maximum circular cross-section, and a small-diameter cross-section shield shield machine during the excavation of a large-diameter cross-section tunnel. It relates to a parent-child shield machine to be launched.
[0002]
[Prior art]
In a conventional shield machine, for example, Japanese Patent Publication No. 7-116913 discloses a first drum that supports a cutter driving shaft that drives a cutter head in an eccentric position, and the first drum that is rotatably supported in the eccentric position. The thing provided with the 2nd drum and the bulkhead which supports this 2nd drum rotatably is disclosed.
[0003]
Also, in the case of a parent-child shield machine that starts a shield machine with a small-diameter section during excavation of a tunnel with a large-diameter section, the excavation range greatly changes when the parent shield machine is excavated and when the child shield machine is excavated. Correspondingly, the shape of the cutter head is changed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the previous conventional example, the second drum is arranged to protrude forward from the bulkhead, and the first drum is arranged to protrude forward from the second drum, so that the entire excavator becomes large. In addition, when a large rock block is taken into the pressure chamber, it protrudes in a substantially crank shape into the pressure chamber at the front of the bulkhead, and between the first and second drums and between the bulkhead. There is a possibility that the device is damaged by being bitten between the skin plate and it becomes difficult to discharge earth and sand.
[0005]
Further, in the parent-child shield machine, there is a problem in that the structure of the cutter head becomes complicated because the outer periphery of the cutter head needs to be detachable or needs to be removed by fusing.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a shield machine for excavating a shield machine capable of providing a sufficient space for the pressure chamber on the back of the cutter head and a parent-child shield machine for simplifying the structure of the cutter head. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0008]
According to the above configuration, since the inner and outer revolving drums are arranged flush with the pressure bulkhead, there is no large protrusion in the pressure chamber as in the prior art, and a large rock mass is sandwiched and excavation is impossible. Can prevent accidents, and the excavator can be made compact. In addition, the amount of excess excavation can be increased without providing a sub-drilling cutter such as a copy cutter or a sub-cutter as in the past, and the cutter drive shaft can be moved to an arbitrary position by the cooperation of the outer and inner rotating drums. Any section can be excavated.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a reaction force support device for supporting the excavation reaction force of the cutter driving device on the shield body in the above configuration.
According to the above configuration, since the cutter driving device that moves as the inner eccentric drum turns is supported by the shield body by the reaction force support device, the excavation reaction force can be effectively supported and the excavation force can be effectively excavated. can do.
[0010]
Furthermore, the invention according to
[0011]
According to the above configuration, by controlling the rotation angle between the outer turning drum and the inner turning drum, from the smallest circular section corresponding to the outer diameter of the cutter head, the eccentric amount is four times that of the inner turning drum. Because the tunnel of any cross section can be excavated by moving the cutter drive shaft to an arbitrary position within the range of the maximum diameter circular cross section with a diameter of It is possible to excavate tunnels with different diameters using the same cutter head. Therefore, the conventional attachment / detachment structure of the outer periphery of the cutter head and the fusing operation of the cutter head are unnecessary, and the tunnels for the parent shield machine and the child shield machine can be excavated with the cutter head having a simple structure.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a shield machine according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 3, the shield machine has a plurality of
[0014]
An
[0015]
The
[0016]
Further, the inner
[0017]
Further, the outer
[0018]
Further, the
[0019]
Further, at the rear part of the shield
[0020]
The operation of the
In the
[0021]
(1). As shown in FIG. 3, the
[0022]
(2). As shown in FIG. 5, by rotating the
[0023]
(3). As shown in FIG. 6, the
[0024]
(4). As shown in FIG. 7, the movement trajectory of 2E OmOm on the horizontal axis xx of the
[0025]
(5). As shown in FIG. 9, the
[0026]
In addition to the above, excessive excavation is possible by reducing the amount of movement of the
Furthermore, as shown in FIG. 10, when a vertically long elliptical tunnel Tc is excavated in the excavation range at the boundary portion between the
[0027]
As described above, in the excavator, a tunnel having an arbitrary cross-sectional shape can be excavated within the range of Dmin to Dmax. Of course, the cross section of the
[0028]
According to the above-described embodiment, it is possible to perform excavation and widening excavation with only one
[0029]
Further, by arranging the outer revolving
[0030]
Furthermore, since the reaction
[0031]
Furthermore, since the rotational speed of the
[0032]
Next, an embodiment of a parent-child shield machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 11 and 12, this parent-child shield machine has a
[0033]
The child shield
[0034]
Then, when the child shield
[0035]
In the above embodiment, as shown in FIG. 13, the tunnel t1 having the smallest circular cross section is excavated when the child shield
[0036]
In the above embodiment, the
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the inner rotating drum and the outer rotating drum are arranged flush with the pressure partition wall, there is no large protrusion in the pressure chamber as in the prior art, and a large rock It is possible to prevent an accident in which excavation is impossible due to a lump or the like being sandwiched, and the excavator can be configured compactly. In addition, the amount of excess excavation can be increased without providing a sub-drilling cutter such as a copy cutter or a sub-cutter as in the past, and the cutter drive shaft can be moved to an arbitrary position by the cooperation of the outer and inner rotating drums. Any section can be excavated.
[0038]
According to the second aspect of the present invention, since the cutter driving device that moves as the inner eccentric drum turns is supported by the shield body by the reaction force support device, the excavation reaction force can be effectively supported and the excavation force can be increased. Can be drilled effectively.
[0039]
Furthermore, according to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a front view for explaining an excavation device of the shield machine.
FIG. 3 is a front view for explaining the movement of the cutter head of the shield machine.
FIG. 4 is a rear view showing a reaction force support device of the shield machine.
FIG. 5 is a front view for explaining a state of excavation by the excavator of the shield machine.
FIG. 6 is a front view showing an excavation state of a tunnel having an oval cross section by the excavation apparatus of the shield machine.
FIG. 7 is a front view showing an excavation state of a tunnel having a short oval cross section by the excavation device of the shield machine.
FIG. 8 is a front view showing a state of excavation of a tunnel having a vertically long elliptical cross section by the excavation device of the shield machine.
FIG. 9 is a front view showing an excavation state of a tunnel having a rectangular cross section by the excavator of the shield machine.
FIG. 10 is a front view showing an excavation state of a tunnel having a rectangular cross section by the excavation apparatus of the shield machine.
FIG. 11 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a parent-child shield machine according to the present invention.
FIG. 12 is a side sectional view showing a start state of the child shield machine of the parent-child shield machine.
FIG. 13 is a front view showing an excavation state of the parent-child shield machine.
FIG. 14 is a front view showing an excavation state of a minimum circular cross section and a large-diameter elliptical cross section by the excavation apparatus of the parent-child shield machine.
FIG. 15 is a front view showing an excavation state of a minimum circular section and a large-diameter short and long circular section by the excavation apparatus of the parent-child shield machine.
FIG. 16 is a front view showing an excavation state of a minimum circular section and a large-diameter oblong section by the excavation apparatus of the parent-child shield machine.
FIG. 17 is a front view showing a state of excavation of a minimum circular section and a large-diameter rectangular section by the excavation apparatus of the parent-child shield machine.
FIG. 18 is a front view showing a state where a small-diameter rectangular section and a large-diameter rectangular section are excavated by the excavator of the parent-child shield machine.
[Explanation of symbols]
O Shield axis Oe Eccentric axis Tmin Minimum circular section tunnel Tmax Maximum
Claims (3)
シールド本体の前部で切羽崩壊土圧を支持する圧力隔壁に、シールド軸心周りに回転自在に支持された外旋回ドラムと、この外旋回ドラム内でシールド軸心から所定量ずれた偏心軸心周りに回転自在に配置された内旋回ドラムと、この内旋回ドラムにシールド軸心周りに回転自在に配置されてカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材とを設け、
前記外旋回ドラムと内旋回ドラムとの前面を圧力隔壁の前面と面一状に配置し、
前記カッタヘッドをカッタ駆動部材を介して回転駆動するカッタ駆動装置と、内旋回ドラムを旋回駆動する内ドラム駆動装置と、外旋回ドラムを旋回駆動する外ドラム駆動装置とを設け、
前記カッタ駆動部材の回転軸心を、内旋回ドラムの偏心量の4倍の範囲で任意位置に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掘削装置。A shield machine excavator having a rotatable cutter head at the front of the shield body,
An outer rotating drum supported rotatably around the shield axis on a pressure bulkhead supporting the face collapse earth pressure at the front of the shield body, and an eccentric shaft center deviated by a predetermined amount from the shield axis in the outer rotating drum An inner swiveling drum rotatably disposed around the inner swiveling drum, and a cutter driving member disposed on the inner swirling drum so as to be rotatable about the shield axis and supporting the cutter head;
The front surfaces of the outer and inner revolving drums are arranged flush with the front surface of the pressure bulkhead,
A cutter driving device that rotationally drives the cutter head via a cutter driving member, an inner drum driving device that drives the inner rotating drum to rotate, and an outer drum driving device that drives the outer rotating drum to rotate,
An excavation device for a shield machine, wherein the rotational axis of the cutter driving member is configured to be movable to an arbitrary position within a range four times the eccentric amount of the inner turning drum.
ことを特徴とする請求項1記載のシールド掘進機の掘削装置。The excavation device for a shield machine according to claim 1, further comprising a reaction force support device for supporting the excavation reaction force of the cutter driving device on the shield body.
子シールド本体の前部に切羽崩壊土圧を支持する圧力隔壁を設け、
この圧力隔壁にカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材と、圧力隔壁にシールド軸心周りに回転自在に支持された外旋回ドラムと、この外旋回ドラム内でシールド軸心から所定量ずれた偏心軸心周りに回転自在に配置された内旋回ドラムと、この内旋回ドラムにシールド軸心周りに回転自在に配置されてカッタヘッドを支持するカッタ駆動部材とを設け、
前記カッタヘッドをカッタ駆動部材を介して回転駆動するカッタ駆動装置と、内旋回ドラムを旋回駆動する内ドラム駆動装置と、外旋回ドラムを旋回駆動する外ドラム駆動装置とを設け、
親シールド本体および子シールド本体の断面形状を、カッタヘッドの直径からカッタヘッドの直径に内旋回ドラムの偏心量の4倍を加えた直径の範囲内に形成される任意形状とした
ことを特徴とする親子シールド掘進機。A cutter head that can rotate around the shield axis is provided at the front of the shield machine body, and the shield machine body is composed of a parent shield body and a child shield body that can be separated and started in the parent shield body. , A parent-child shield machine capable of starting the child shield machine in the axial direction of the shield while leaving the parent shield body during tunnel excavation,
A pressure bulkhead is provided at the front of the child shield body to support the face collapse earth pressure.
A cutter driving member that supports the cutter head on the pressure bulkhead, an outer swing drum that is rotatably supported around the shield axis by the pressure bulkhead, and an eccentric shaft center that is deviated by a predetermined amount from the shield axis in the outer swing drum An inner swiveling drum rotatably disposed around the inner swiveling drum, and a cutter driving member disposed on the inner swirling drum so as to be rotatable about the shield axis and supporting the cutter head;
A cutter driving device that rotationally drives the cutter head via a cutter driving member, an inner drum driving device that drives the inner rotating drum to rotate, and an outer drum driving device that drives the outer rotating drum to rotate,
The cross-sectional shape of the parent shield body and the child shield body is an arbitrary shape formed within a range of the diameter of the cutter head to the diameter of the cutter head plus four times the eccentric amount of the inner turning drum. Parent-child shield machine.
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