JP4008296B2

JP4008296B2 - Corner cutter structure

Info

Publication number: JP4008296B2
Application number: JP2002206711A
Authority: JP
Inventors: 信明小林; 弘太郎小林; 隆中根; 克美門田
Original assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Current assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP2004052230A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、矩形のトンネルを掘削する矩形型シールドのコーナ部に設けられるコーナカッタ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
矩形型シールドのコーナ部に設けられるコーナカッタ構造は、複数の回転式カッタを配設したり、揺動カッタを採用するなどされていた。
【０００３】
複数の回転式カッタを用いる方式は、比較的小型のカッタを掘削断面のコーナ部に合わせてＬ字状に配置するようになっていた。ところで、回転式カッタでは、その掘削軌跡が円形であるため、隣接するカッタ間には未切削部分が発生してしまう。この未切削部分は、隣接するカッタ間の距離が大きいほど大きくなってしまう。
【０００４】
そのため、従来では、カッタを機長方向にずらして配置し、その掘削軌跡をラップさせることによって、上述の未切削部分を小さくするような構造が用いられていた。
【０００５】
一方、揺動カッタを用いる方式は、所定の長さのカッタを所定の角度範囲内で揺動運動させて、コーナ部を掘削するようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコーナカッタ構造では、以下に示すような問題があった。
【０００７】
カッタを機長方向にずらして配置する場合では、装置の構造が複雑になる上に、前後にラップしている部分に礫や岩が挟まりやすく、礫等が挟まると、カッタの異常摩耗の発生や回転に必要なトルクが大きくなってしまう。さらに、前方に配置されたカッタのビットの摩耗が大きく、後方のカッタのビットとで、偏摩耗が発生してしまう。
【０００８】
一方、揺動カッタを用いる場合では、カッタを揺動させるために大きなトルクが必要となると共に、装置のハードやソフトが特殊なものとなるため、製造コストやメンテナンス費用の増大を招いてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、簡単な構造で、未切削部分を極力小さくすることができるコーナカッタ構造を安価で提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、請求項１の発明は、掘削断面のコーナ部の端部に回転式の端部カッタを設け、その端部カッタと同一平面上で上記端部カッタと掘削軌跡が重合するように上記端部カッタに隣接され且つ上記端部カッタに対して逆方向に同期回転する２つの隣接カッタを、上記端部カッタを中心として略Ｌ字状になるように配置すると共に、その２つの隣接カッタを互いの掘削軌跡が重合するように配置し、上記２つの隣接カッタ同士が干渉しないように、上記各隣接カッタは、回転半径方向に延出されたカッタスポーク又はカッタヘッド部が、各隣接カッタの掘削軌跡同士の重合部に掛からない長さとなるように短く形成されたものと、各隣接カッタの掘削軌跡同士の重合部に掛かるように長く形成されたものとを有するものである。
【００１１】
上記構成によれば、各隣接カッタを端部カッタと逆方向に同期回転させると共に、隣接カッタの一部を短く形成したことによって、一方の隣接カッタの短く形成された部分と他方の隣接カッタの長く形成された部分（掘削軌跡の外周端まで延びた部分）とが互いにすれ違い回転するので、隣接カッタ同士を、その掘削軌跡が重合するように配置でき、各カッタ間の距離が小さくなるので、未切削部分を小さくすることが可能となる。また、同一平面で回転式のカッタを配設しているので、構造が比較的簡単で製造コストのアップを防止することができる。
【００１２】
そして、請求項２の発明は、矩形のトンネルを掘削する矩形型シールドのコーナ部に設けられるコーナカッタ構造において、上記コーナ部の出隅端部に回転式の端部カッタを設け、その端部カッタと同一平面上で上記端部カッタと掘削軌跡が重合するように上記端部カッタに隣接され且つ上記端部カッタに対して逆方向に同期回転する２つの隣接カッタを、上記端部カッタを中心として略Ｌ字状になるように配置すると共に、その２つの隣接カッタを互いの掘削軌跡が重合するように配置し、上記２つの隣接カッタ同士が干渉しないように、上記各隣接カッタは、回転半径方向に延出された部分が、各隣接カッタの掘削軌跡同士の重合部に掛からない長さとなるように短く形成されたものと、各隣接カッタの掘削軌跡同士の重合部に掛かるように長く形成されたものとを有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１は本発明に係るコーナカッタ構造の好適な実施の形態の作動状態を示した正面図、図２は本発明に係るコーナカッタ構造を適用した矩形シールドを示した正面図、図３は本発明に係るコーナカッタ構造を適用した矩形シールドを示した断面図、図４は本発明に係るコーナカッタ構造との比較例の作動状態を示した正面図、図５は本発明に係るコーナカッタ構造の好適な他の実施の形態の作動状態を示した正面図である。
【００１５】
本実施の形態では、本発明に係るコーナカッタ構造を適用した開放型矩形シールドを例に挙げて、コーナカッタ構造について説明する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、本実施の形態の開放型矩形シールド１は、矩形のトンネルを掘削する全面開放型の掘削機であって、掘削中、天端の地山崩落を防止するために、前面上部に、前方に突出した門型のフード２を有している。このフード２の下部後方には、地山を掘削するバックフォー３と掘削された土砂を後方に搬出する搬出コンベヤ４とが設けられている。バックフォー３は、先端部に爪５を有しており、その先端部が前後、上下及び左右に傾動することによって、地山を掘削するようになっている。
【００１７】
フード２の前端面には、地山を掘削する小型の回転カッタ６が複数、配設されている。回転カッタ６は１８０°ピッチで設けられた２本のカッタスポーク１５を有したカッタスポーク型のカッタにて構成されている。この回転カッタ６の内、フード２の左右端部に本発明に係るコーナカッタ構造７が採用されている。
【００１８】
係るコーナカッタ構造７は、図１に示すように、フード２の前端のコーナ部の出隅端部に回転式の端部カッタ８が設けられ、その端部カッタ８に隣接する２つの隣接カッタ９が、端部カッタ８を中心として略Ｌ字状になるように配置されている。隣接カッタ９は、端部カッタ８と同一平面上で設けられており、端部カッタ８の掘削軌跡１１と隣接カッタ９の掘削軌跡１２が互いに重合するように隣接されている。端部カッタ８と隣接カッタ９とは同径のギヤ１４を介して接続されており、互いに逆方向に同期回転するようになっている。端部カッタ８と隣接カッタ９のカッタスポーク１５は、その角度の位相が互いに９０°ずれて配置されている。
【００１９】
なお、フード２前端の各回転カッタ６も、隣接する回転カッタ６同士が同径のギヤ１４を介して接続されており、互いに逆方向に同期回転するようになっており、そのカッタスポーク１５は、角度の位相が互いに９０°ずれて配置されている。
【００２０】
端部カッタ８に隣接する２つの隣接カッタ９は、その掘削軌跡１２が重合するように近接・配置されている。端部カッタ８の２本のカッタスポーク１５は、両方が掘削軌跡１１の外周端まで延びて形成されている。
【００２１】
２つの隣接カッタ９は、隣接カッタ９同士が重合した部分で干渉しないように各隣接カッタ９の一部が短くなるように形成されている。具体的には、各隣接カッタ９の一方のカッタスポーク１５ａが短く形成されて、他方のカッタスポーク１５ｂが掘削軌跡１２の外周端まで延びて形成されている。短いカッタスポーク１５ａの長さは、その先端が、隣接カッタ９の掘削軌跡１１同士の重合部１６に掛からない長さとなっている。２つの隣接カッタ９の短いカッタスポーク１５ａは、回転角度の位相が同じ側になるように形成されている。
【００２２】
次に、上記構成による開放型矩形シールド１及びコーナカッタ構造７の作動を説明しながら、その作用を説明する。
【００２３】
開放型矩形シールド１は、天端の地山崩落防止のためフード２を備え、シールドジャッキ１７の推進力とフード２の前面の回転カッタ６とで、掘削部上部を掘削しながら掘進すると共に、バックフォー３でフード２の下部の地山を掘削しながら、搬出コンベヤ４で掘削土砂を搬出する。
【００２４】
フード２の前面の回転カッタ６は、各々設けられた回転モータ１０にて回転力が与えられ、隣同士で互いに歯合する同径のギヤ１４によって、隣同士で互いに逆方向に同期回転する。これによって、各カッタスポーク１５は、干渉することなく回転する。
【００２５】
フード２の左右端部では、コーナカッタ構造７が採用されているが、本発明に係るコーナカッタ構造７は、各隣接カッタ９が端部カッタ８と逆方向に同期回転すると共に、隣接カッタ９の一方のカッタスポーク１５ａを短く形成したことによって、一方の短いカッタスポーク１５ａと他方の長いカッタスポーク１５ｂとが互いにすれ違い回転するので、端部カッタ８及び各隣接カッタ９同士が干渉することなく、隣接カッタ９を、その掘削軌跡１２同士が重合するように配置できる。
【００２６】
ここで、図１によって、端部カッタ８と隣接カッタ９の動作を詳述する。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、原点位置である第一工程では、端部カッタ８のカッタスポーク１５は垂直方向に向いて、隣接カッタ９のカッタスポーク１５ａ、１５ｂは水平方向に向いている。短いカッタスポーク１５ａは、共に右側に位置している。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、端部カッタ８が左回りに４５°回転して、各隣接カッタ９が右回りに４５°回転した第二工程では、端部カッタ８と隣接カッタ９のカッタスポーク１５は互いに平行となり、隣接カッタ９のカッタスポーク１５ａ、１５ｂは一直線上に位置する。このとき、一方（下側）の隣接カッタ９の長いカッタスポーク１５ｂが隣接カッタ９同士の重合部１６に位置するが、この長いカッタスポーク１５ｂは、他方（左側）の隣接カッタ９の短いカッタスポーク１５ａと対向するので各カッタスポーク１５ａ、１５ｂが干渉することはない。
【００２９】
図１（ｃ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（９０°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第三工程では、端部カッタ８のカッタスポーク１５は水平方向に向いて、隣接カッタ９のカッタスポーク１５ａ、１５ｂは垂直方向に向いている。このとき、一方の隣接カッタ９のカッタスポーク１５ｂが端部カッタ８の掘削軌跡１１内に位置して、端部カッタ８のカッタスポーク１５が他方の隣接カッタ９の掘削軌跡１２内に位置するが、端部カッタ８と隣接カッタ９は逆方向に同期回転しているので、カッタスポーク１５、１５ａ、１５ｂ同士が干渉することはない。
【００３０】
図１（ｄ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（１３５°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第四工程では、端部カッタ８と隣接カッタ９のカッタスポーク１５、１５ａ、１５ｂは互いに平行となる。このときも、端部カッタ８と隣接カッタ９は逆方向に同期回転しているので、カッタスポーク１５、１５ａ、１５ｂ同士が干渉することはない。
【００３１】
図１（ｅ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（１８０°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第五工程では、端部カッタ８のカッタスポーク１５は垂直方向に向いて、隣接カッタ９のカッタスポーク１５ａ、１５ｂは水平方向に向いている。短いカッタスポーク１５ａは、共に左側に位置している。
【００３２】
図１（ｆ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（２２５°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第六工程では、端部カッタ８と隣接カッタ９のカッタスポーク１５、１５ａ、１５ｂは互いに平行となり、隣接カッタ９のカッタスポーク１５は一直線上に位置する。このとき、一方（左側）の隣接カッタ９の長いカッタスポーク１５ｂが隣接カッタ９同士の重合部１６に位置するが、この長いカッタスポーク１５ｂは、他方（下側）の隣接カッタ９の短いカッタスポーク１５ａと対向するので各カッタスポーク１５ａ、１５ｂが干渉することはない。
【００３３】
図１（ｇ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（２７０°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第七工程では、端部カッタ８のカッタスポーク１５は水平方向に向いて、隣接カッタ９のカッタスポーク１５ａ、１５ｂは垂直方向に向いている。このとき、端部カッタ８のカッタスポーク１５が他方の隣接カッタ９の掘削軌跡１２内に位置するが、端部カッタ８と隣接カッタ９は逆方向に同期回転しているので、カッタスポーク１５、１５ａ、１５ｂ同士が干渉することはない。
【００３４】
図１（ｈ）に示すように、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（３１５°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転した第八工程では、端部カッタ８と隣接カッタ９のカッタスポーク１５は互いに平行となる。このときも、端部カッタ８と隣接カッタ９は逆方向に同期回転しているので、カッタスポーク１５同士が干渉することはない。
【００３５】
そして、端部カッタ８がさらに左回りに４５°回転して（３６０°位置）、各隣接カッタ９がさらに右回りに４５°回転して、原点状態に戻る。
【００３６】
以上の作動を連続的に繰り返して行うことで、コーナ部を掘削し、端部カッタ８と各隣接カッタ９同士が干渉することはない。
【００３７】
これによって、端部カッタ８と隣接カッタ９との距離を小さくなるように配置することができるので、各掘削軌跡１１，１２が通過しない未切削部分１８を小さくすることが可能となる。
【００３８】
ここで、図４に示した、隣接カッタ９の掘削軌跡１２同士が重合しないコーナカッタ構造３１と未切削部分１８の大きさを比較する。
【００３９】
図４に示すように、隣接カッタ９同士が重合しない配置では、隣接カッタ９のカッタスポーク１５を短く形成しなくてもよいが、各掘削軌跡１１，１２が通過しない未切削部分３２が大きくなってしまう。
【００４０】
これに対して、本発明では、隣接カッタ９の一方のカッタスポーク１５ａを短く形成したことによって、端部カッタ８と隣接カッタ９との間隔を小さくすることができるので、未切削部分１８を大幅に小さくすることができる。
【００４１】
また、本発明によれば、回転式のカッタ８，９を用いているので、揺動式のカッタのような特殊なハードやソフトは不要である。さらに、同一平面で端部カッタ８と隣接カッタ９とを配設しているので、これら各カッタ８、９を同期回転させるのにギヤ１４を設けるだけでよく、構造を比較的簡単にすることができ、製造コストのアップを防止できる。
【００４２】
また、カッタ８，９間に礫や岩が挟まることがなく、カッタ８，９の異常摩耗の発生や回転に必要なトルクが大きくなるといった問題を未然に防ぐことができる。また、従来発生していたカッタの偏摩耗を防止することもできる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、端部カッタ８及び隣接カッタ９を含む回転カッタ６がカッタスポーク式のカッタであったが、これに限られるものではない。図５に示すように、カッタスポークに相当する部分に扇状のカッタヘッド部２１を設けた形状であってもよい。すなわち、隣接カッタ９に、短いカッタヘッド部２１ａと長いカッタヘッド部２１ｂとが形成されることとなる。
【００４４】
これによれば、カッタ部２１前面のカッタビット（図示せず）をカッタスポークの場合よりも増設することができ、掘削効率を向上させることができる。
【００４５】
この場合の各カッタ８、９の作動は、図５（ａ）〜（ｈ）に示すようになるが、図１の作動と同様であるので、その説明を省略する。
【００４６】
なお、図示した扇形の形状は一例であって、端部カッタ８と隣接カッタ９間の距離やカッタ部２１の長さに応じて、扇形の開き角度は設定される。
【００４７】
また、本実施の形態では、かかるコーナカッタ構造７を開放型矩形シールド１のフード２に適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、回転式のメインカッタ２２の四隅に、コーナカッタ構造７をそれぞれ設けて構成した矩形シールド２４によって、矩形のトンネルを掘削することも可能である。
【００４８】
なお、この場合、メインカッタ２２と隣接カッタ９との間の空間２３は、メインカッタ２２にコピーカッタ（図示せず）を設けて、その伸縮で掘削するようにすればよい。
【００４９】
この場合においても、図１の開放型矩形シールド１と同様に、コーナ部における未切削部分の縮小や、構造の簡素化による製造コストのアップ防止といった作用を得ることができる。
【００５０】
さらに、本発明が適用可能なトンネル掘削機は、矩形のシールド掘進機に限られるものではなく、矩形以外の掘削断面のものやシールド掘進機以外のトンネル掘削機、さらにはトンネル以外の溝等を掘削する機械であってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、各隣接カッタを端部カッタと逆方向に同期回転させると共に、隣接カッタの一部を短く形成したことによって、一方の隣接カッタの短く形成された部分と他方の隣接カッタの長く形成された部分とが互いにすれ違い回転するので、隣接カッタ同士を、掘削軌跡が重合するように配置でき、各カッタ間の距離が小さくなるので、未切削部分を極力小さくすることが可能となるといった優れた効果を発揮する。
【００５２】
また、同一平面で回転式のカッタを配設しているので、構造が比較的簡単で製造コストのアップを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコーナカッタ構造の好適な実施の形態の作動状態を示した正面図である。
【図２】本発明に係るコーナカッタ構造を適用した矩形シールドを示した正面図である。
【図３】本発明に係るコーナカッタ構造を適用した矩形シールドを示した断面図である。
【図４】本発明に係るコーナカッタ構造との比較例の作動状態を示した正面図である。
【図５】本発明に係るコーナカッタ構造の好適な他の実施の形態の作動状態を示した正面図である。
【図６】本発明に係るコーナカッタ構造を適用した矩形型シールドを示した正面図である。
【符号の説明】
７コーナカッタ構造
８端部カッタ
９隣接カッタ
１１（端部カッタの）掘削軌跡
１２（隣接カッタの）掘削軌跡[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a corner cutter structure provided at a corner portion of a rectangular shield for excavating a rectangular tunnel.
[0002]
[Prior art]
The corner cutter structure provided at the corner portion of the rectangular shield has been provided with a plurality of rotary cutters or a swing cutter.
[0003]
In the system using a plurality of rotary cutters, a relatively small cutter is arranged in an L shape in accordance with the corner portion of the excavation cross section. By the way, in a rotary cutter, since the excavation locus is circular, an uncut portion is generated between adjacent cutters. This uncut portion increases as the distance between adjacent cutters increases.
[0004]
For this reason, conventionally, a structure has been used in which the above-mentioned uncut portion is reduced by shifting the cutter in the machine length direction and lapping the excavation locus.
[0005]
On the other hand, in the method using the swing cutter, the corner portion is excavated by swinging a cutter having a predetermined length within a predetermined angle range.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional corner cutter structure described above has the following problems.
[0007]
When the cutters are shifted in the machine direction, the structure of the device is complicated, and gravel and rocks tend to get caught in the parts that are wrapped back and forth. The torque required for rotation will increase. Further, the wear of the cutter bit arranged in the front is large, and uneven wear occurs between the cutter bit in the rear.
[0008]
On the other hand, when a swing cutter is used, a large torque is required to swing the cutter, and the hardware and software of the apparatus are special, which increases manufacturing costs and maintenance costs.
[0009]
Therefore, the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a corner cutter structure that can reduce an uncut portion as much as possible with a simple structure at low cost. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that a rotary end cutter is provided at the end of the corner portion of the excavation cross section, and the end cutter and excavation locus are on the same plane as the end cutter. two adjacent cutter rotating synchronously in opposite directions with respect to said end and said end cutter is adjacent to the cutter so as to overlap, as well as arranged to be substantially L-shape around the end portion cutter, the two adjacent cutter arranged such drilling trajectory of one another are polymerized, as between the two adjacent cutter does not interfere, each adjacent cutters, the cutter spokes or the cutter head is extended in the radial direction Are formed so as to be short so as not to overlap the overlapping portions of the excavation trajectories of the adjacent cutters, and are formed long so as to overlap the overlapping portions of the excavation trajectories of the adjacent cutters. so That.
[0011]
According to the above configuration, each adjacent cutter is synchronously rotated in the opposite direction to the end cutter, and a part of the adjacent cutter is formed to be short, so that the short part of one adjacent cutter and the other adjacent cutter are Since the long formed part (the part extending to the outer peripheral end of the excavation trajectory) rotates with each other, adjacent cutters can be arranged so that the excavation trajectory overlaps, and the distance between each cutter becomes small, It is possible to reduce the uncut portion. Further, since the rotary cutter is arranged on the same plane, the structure is relatively simple and the manufacturing cost can be prevented from being increased.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a corner cutter structure provided at a corner portion of a rectangular shield for excavating a rectangular tunnel, wherein a rotary end portion cutter is provided at a corner end portion of the corner portion, and the end cutter is provided. The two adjacent cutters that are adjacent to the end cutter and rotate synchronously in the opposite direction with respect to the end cutter so that the excavation trajectory overlaps with the end cutter on the same plane as the center of the end cutter. as well as arranged to be substantially L-shape, the two adjacent cutter arranged such drilling trajectory of one another are polymerized, as between the two adjacent cutter does not interfere, each adjacent cutter rotation The part extending in the radial direction is short so that it does not overlap the overlapping part between the excavation trajectories of each adjacent cutter, and the overlapping part between the excavation trajectories of each adjacent cutter. Those having a one long formed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 is a front view showing an operation state of a preferred embodiment of a corner cutter structure according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing a rectangular shield to which the corner cutter structure according to the present invention is applied, and FIG. FIG. 4 is a front view showing an operation state of a comparative example with the corner cutter structure according to the present invention, and FIG. 5 is another preferred embodiment of the corner cutter structure according to the present invention. It is the front view which showed the operation state of embodiment.
[0015]
In the present embodiment, the corner cutter structure will be described by taking an open rectangular shield to which the corner cutter structure according to the present invention is applied as an example.
[0016]
As shown in FIGS. 2 and 3, the open rectangular shield 1 according to the present embodiment is a full-open excavator that excavates a rectangular tunnel, and prevents the collapse of a natural ground at the top during excavation. For this purpose, a gate-shaped hood 2 protruding forward is provided at the upper front. A back fore 3 for excavating natural ground and an unloading conveyor 4 for unloading the excavated earth and sand are provided at the lower rear of the hood 2. The back fore 3 has a claw 5 at its tip, and the tip is tilted back and forth, up and down, and left and right to excavate natural ground.
[0017]
A plurality of small rotary cutters 6 for excavating natural ground are disposed on the front end surface of the hood 2. The rotary cutter 6 is constituted by a cutter pork type cutter having two cutter porks 15 provided at a pitch of 180 °. Among the rotating cutters 6, corner cutter structures 7 according to the present invention are employed at the left and right ends of the hood 2.
[0018]
As shown in FIG. 1, the corner cutter structure 7 includes a rotary end cutter 8 provided at a corner end portion of a corner portion at the front end of the hood 2, and two adjacent cutters 9 adjacent to the end cutter 8. However, it arrange | positions so that it may become a substantially L shape centering on the edge part cutter 8. FIG. The adjacent cutter 9 is provided on the same plane as the end cutter 8 and is adjacent so that the excavation locus 11 of the end cutter 8 and the excavation locus 12 of the adjacent cutter 9 overlap each other. The end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are connected via a gear 14 having the same diameter, and are synchronously rotated in opposite directions. The cutter spokes 15 of the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are arranged so that the phases of the angles are shifted from each other by 90 °.
[0019]
The rotating cutters 6 at the front end of the hood 2 are also connected to each other through the gears 14 having the same diameter, and the rotating cutters 6 are synchronously rotated in opposite directions. The phases of the angles are arranged so as to be shifted from each other by 90 °.
[0020]
Two adjacent cutters 9 adjacent to the end cutter 8 are arranged close to each other so that their excavation trajectories 12 overlap. Both of the two cutter spokes 15 of the end cutter 8 are formed to extend to the outer peripheral end of the excavation locus 11.
[0021]
The two adjacent cutters 9 are formed such that a part of each adjacent cutter 9 is shortened so that the adjacent cutters 9 do not interfere with each other at the overlapped portion. Specifically, one cutter spoke 15 a of each adjacent cutter 9 is formed short and the other cutter spoke 15 b is formed extending to the outer peripheral end of the excavation locus 12. The length of the short cutter pork 15a is such a length that the tip does not hit the overlapping portion 16 between the excavation trajectories 11 of the adjacent cutters 9. The short cutter pork 15a of the two adjacent cutters 9 is formed so that the phase of the rotation angle is on the same side.
[0022]
Next, the operation of the open rectangular shield 1 and the corner cutter structure 7 configured as described above will be described, and the operation thereof will be described.
[0023]
The open rectangular shield 1 includes a hood 2 for preventing a collapse of a mountain at the top, and digs while excavating the upper part of the excavation portion with the propulsion force of the shield jack 17 and the rotary cutter 6 on the front surface of the hood 2. The excavated earth and sand are carried out by the carry-out conveyor 4 while excavating the natural ground below the hood 2 with the back fore 3.
[0024]
The rotary cutters 6 on the front surface of the hood 2 are given rotational force by respective rotary motors 10 and are rotated synchronously in the opposite directions from each other by the gears 14 having the same diameter meshing with each other. Thereby, each cutter pork 15 rotates without interfering.
[0025]
The corner cutter structure 7 is adopted at the left and right end portions of the hood 2, but the corner cutter structure 7 according to the present invention is configured such that each adjacent cutter 9 rotates synchronously in the opposite direction to the end cutter 8 and one of the adjacent cutters 9. The short cutter pork 15a is shortened so that one short cutter pork 15a and the other long cutter pork 15b rotate with each other, so that the end cutter 8 and the adjacent cutters 9 do not interfere with each other. 9 can be arranged such that the excavation trajectories 12 overlap each other.
[0026]
Here, the operation of the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 will be described in detail with reference to FIG.
[0027]
As shown in FIG. 1A, in the first step, which is the origin position, the cutter spokes 15 of the end cutter 8 are oriented in the vertical direction, and the cutter spokes 15a, 15b of the adjacent cutter 9 are oriented in the horizontal direction. . Both short cut spokes 15a are located on the right side.
[0028]
As shown in FIG. 1B, in the second step in which the end cutters 8 are rotated 45 ° counterclockwise and each adjacent cutter 9 is rotated 45 ° clockwise, the end cutters 8 and the adjacent cutters 9 The cutter spokes 15 are parallel to each other, and the cutter spokes 15a and 15b of the adjacent cutters 9 are positioned on a straight line. At this time, the long cutter pork 15b of one (lower) adjacent cutter 9 is positioned in the overlapping portion 16 of the adjacent cutters 9, and this long cutter pork 15b is the short cutter pork of the other (left) adjacent cutter 9. Since it faces 15a, each of the spokes 15a, 15b will not interfere.
[0029]
As shown in FIG. 1C, in the third step in which the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (90 ° position) and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise, the end portion The cutter spokes 15 of the cutter 8 are oriented in the horizontal direction, and the cutter spokes 15a and 15b of the adjacent cutter 9 are oriented in the vertical direction. At this time, the cutter pork 15b of one adjacent cutter 9 is located in the excavation locus 11 of the end cutter 8, and the cutter pork 15 of the end cutter 8 is located in the excavation locus 12 of the other adjacent cutter 9. Since the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are synchronously rotated in the opposite directions, the cutter spokes 15, 15a, 15b do not interfere with each other.
[0030]
As shown in FIG. 1D, in the fourth step in which the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (position 135 °) and each adjacent cutter 9 is further rotated clockwise 45 °, The cutter spokes 15, 15a, 15b of the cutter 8 and the adjacent cutter 9 are parallel to each other. Also at this time, since the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are synchronously rotated in the opposite directions, the cutter spokes 15, 15a, 15b do not interfere with each other.
[0031]
As shown in FIG. 1E, in the fifth step in which the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (180 ° position) and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise, the end portion The cutter spokes 15 of the cutter 8 are oriented in the vertical direction, and the cutter spokes 15a and 15b of the adjacent cutter 9 are oriented in the horizontal direction. Both short cut spokes 15a are located on the left side.
[0032]
As shown in FIG. 1 (f), in the sixth step in which the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (225 ° position) and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise, the end cutter The cutter spokes 15, 15a, 15b of the cutter 8 and the adjacent cutter 9 are parallel to each other, and the cutter spokes 15 of the adjacent cutter 9 are positioned on a straight line. At this time, the long cutter pork 15b of one (left side) adjacent cutter 9 is positioned in the overlapping portion 16 of the adjacent cutters 9. The long cutter pork 15b is a short cutter pork of the other (lower) adjacent cutter 9. Since it faces 15a, each of the spokes 15a, 15b will not interfere.
[0033]
As shown in FIG. 1 (g), in the seventh step in which the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (270 ° position) and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise, the end cutter The cutter spokes 15 of the cutter 8 are oriented in the horizontal direction, and the cutter spokes 15a and 15b of the adjacent cutter 9 are oriented in the vertical direction. At this time, the cutter pork 15 of the end cutter 8 is located in the excavation locus 12 of the other adjacent cutter 9, but the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are synchronously rotated in opposite directions, so that the cutter pork 15, 15a and 15b do not interfere with each other.
[0034]
As shown in FIG. 1 (h), in the eighth step, the end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (position 315 °), and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise. The cutter spokes 15 of the cutter 8 and the adjacent cutter 9 are parallel to each other. Also at this time, since the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are synchronously rotated in the opposite directions, the cutter spokes 15 do not interfere with each other.
[0035]
The end cutter 8 is further rotated 45 ° counterclockwise (360 ° position), and each adjacent cutter 9 is further rotated 45 ° clockwise and returns to the original state.
[0036]
By repeating the above operation continuously, the corner portion is excavated, and the end cutter 8 and each adjacent cutter 9 do not interfere with each other.
[0037]
Thus, the distance between the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 can be reduced, so that the uncut portion 18 through which the excavation trajectories 11 and 12 do not pass can be reduced.
[0038]
Here, the size of the corner cutter structure 31 shown in FIG. 4 where the excavation traces 12 of the adjacent cutters 9 do not overlap each other and the uncut portion 18 are compared.
[0039]
As shown in FIG. 4, in the arrangement in which the adjacent cutters 9 do not overlap with each other, the cutter pork 15 of the adjacent cutter 9 does not have to be formed short, but the uncut portion 32 through which the excavation trajectories 11 and 12 do not pass becomes large. End up.
[0040]
On the other hand, in the present invention, the distance between the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 can be reduced by shortening one of the cutter spokes 15a of the adjacent cutter 9, so that the uncut portion 18 is greatly increased. Can be made smaller.
[0041]
In addition, according to the present invention, since the rotary cutters 8 and 9 are used, special hardware and software such as a swing cutter are not required. Further, since the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 are arranged on the same plane, it is only necessary to provide a gear 14 to rotate these cutters 8 and 9 synchronously, and the structure is relatively simple. This can prevent an increase in manufacturing cost.
[0042]
Further, gravel and rock are not caught between the cutters 8 and 9, and problems such as occurrence of abnormal wear of the cutters 8 and 9 and an increase in torque necessary for rotation can be prevented. In addition, it is possible to prevent the uneven wear of the cutter, which has conventionally occurred.
[0043]
In the present embodiment, the rotary cutter 6 including the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 is a cutter spoke cutter, but is not limited thereto. As shown in FIG. 5, a shape in which a fan-shaped cutter head portion 21 is provided in a portion corresponding to a cutter pork may be used. That is, the short cutter head portion 21 a and the long cutter head portion 21 b are formed in the adjacent cutter 9.
[0044]
According to this, a cutter bit (not shown) on the front surface of the cutter unit 21 can be added more than in the case of a cutter pork, and excavation efficiency can be improved.
[0045]
The operations of the cutters 8 and 9 in this case are as shown in FIGS. 5A to 5H, but are the same as the operations of FIG.
[0046]
The fan-shaped shape shown is an example, and the fan-shaped opening angle is set according to the distance between the end cutter 8 and the adjacent cutter 9 and the length of the cutter unit 21.
[0047]
In the present embodiment, the corner cutter structure 7 is applied to the hood 2 of the open rectangular shield 1, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, a rectangular tunnel can be excavated by rectangular shields 24 each having a corner cutter structure 7 provided at each of four corners of a rotary main cutter 22.
[0048]
In this case, the space 23 between the main cutter 22 and the adjacent cutter 9 may be provided with a copy cutter (not shown) in the main cutter 22 and excavated by the expansion and contraction.
[0049]
Even in this case, as in the open rectangular shield 1 of FIG. 1, it is possible to obtain effects such as reduction of an uncut portion in the corner portion and prevention of an increase in manufacturing cost due to simplification of the structure.
[0050]
Furthermore, the tunnel excavator to which the present invention can be applied is not limited to a rectangular shield machine, but has a non-rectangular cross section, a tunnel excavator other than a shield machine, and a groove other than a tunnel. It may be a machine for excavation.
[0051]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, each adjacent cutter is synchronously rotated in the direction opposite to the end cutter, and a part of the adjacent cutter is formed to be short, so that the short part of one adjacent cutter and the other adjacent cutter are formed. Since the cutter is rotated with each other, the adjacent cutters can be arranged so that the excavation trajectory overlaps, and the distance between each cutter is reduced, so the uncut portion can be minimized. Excellent effects such as become.
[0052]
Further, since the rotary cutter is arranged on the same plane, the structure is relatively simple and the manufacturing cost can be prevented from being increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an operating state of a preferred embodiment of a corner cutter structure according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a rectangular shield to which a corner cutter structure according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a rectangular shield to which a corner cutter structure according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a front view showing an operating state of a comparative example with a corner cutter structure according to the present invention.
FIG. 5 is a front view showing an operating state of another preferred embodiment of the corner cutter structure according to the present invention.
FIG. 6 is a front view showing a rectangular shield to which a corner cutter structure according to the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
7 Corner cutter structure 8 End cutter 9 Adjacent cutter 11 Excavation locus (of end cutter) 12 Excavation locus (of adjacent cutter)

Claims

A rotary end cutter is provided at the end of the corner of the excavation section,
Two adjacent cutters that are adjacent to the end cutter and rotate synchronously in the opposite direction with respect to the end cutter so that the end cutter and the excavation locus overlap on the same plane as the end cutter as well as arranged to be substantially L-shape parts cutter around, place the two adjacent cutter as drilling trajectory of one another are polymerized,
In order to prevent the two adjacent cutters from interfering with each other , each of the adjacent cutters has a length in which the cutter pork or the cutter head portion extending in the rotational radius direction does not hang over the overlapping portion of the excavation trajectories of the adjacent cutters. A corner cutter structure characterized in that the corner cutter structure has a structure formed so as to be short and a structure formed so as to be applied to the overlapping portion of the excavation trajectories of adjacent cutters .

In the corner cutter structure provided in the corner part of the rectangular shield that excavates the rectangular tunnel,
Provide a rotary end cutter at the corner end of the corner,
Two adjacent cutters that are adjacent to the end cutter and rotate synchronously in the opposite direction with respect to the end cutter so that the end cutter and the excavation locus overlap on the same plane as the end cutter as well as arranged to be substantially L-shape parts cutter around, place the two adjacent cutter as drilling trajectory of one another are polymerized,
In order to prevent the two adjacent cutters from interfering with each other , each of the adjacent cutters is formed to be short so that a portion extending in the rotational radius direction does not reach the overlapping portion between the excavation trajectories of the adjacent cutters. A corner cutter structure characterized in that the corner cutter structure is formed so as to extend over the overlapping portion of the excavation trajectories of adjacent cutters .