JP4246316B2

JP4246316B2 - Underground excavator

Info

Publication number: JP4246316B2
Application number: JP11298599A
Authority: JP
Inventors: 正巳井上; 治郎角田
Original assignee: 大豊建設株式会社
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP2000303786A

Description

【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複数本のカッタ回転軸を回転させ、このカッタ回転軸によりカッタを回転させて地山を掘削する型式の地中掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来例の縦断側面図、図６は図５のＣ−Ｃ矢視図（背面図）である。
【０００３】
これら図５および図６に示す従来例では、地中掘削機であるシールド機１はシールド筒２と、隔壁３と、フード４と、前面に多数のカッタビット６を有するカッタ５と、カッタ回転装置と、掘削土砂のチャンバ２５と、排土装置であるスクリューコンベア２６と、複数本のシールドジャッキ２７とを装備している。シールド機１は、他にはテールシールや添加剤注入手段、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。
【０００４】
前記カッタ回転装置は、複数個（４個）の第１クランク９ａ〜９ｄと、複数本（４本）のカッタ回転軸１２ａ〜１２ｄと、複数個（４個）の第２クランク１３ａ〜１３ｄと、駆動ジャッキ連結板２０と、複数本（４本）の駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄとを備えている。
【０００５】
前記第１クランク９ａ〜９ｄは、それぞれクランクアーム１０と、クランク軸１１とを有して構成されている。そして、第１クランク９ａ〜９ｄはカッタ５の背面において、円周方向に所定の間隔をおいて配置され、各クランク軸１１を介してカッタ５に取り付けられている。
【０００６】
前記カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄは、第１クランク９ａ〜９ｄのクランクピンであり、第２クランク１３ａ〜１３ｄのクランク軸であって、第１クランク９ａ〜９ｄの当該クランクアーム１０に接続されている。また、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄは隔壁３に設けられた軸受１６に支持されている。
【０００７】
前記第２クランク１３ａ〜１３ｄは、それぞれクランクアーム１４と、クランクピン１５とを有している。そして、第２クランク１３ａ〜１３ｄはクランク軸である当該カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄに接続されている。
【０００８】
前記駆動ジャッキ連結板２０は、第２クランク１３ａ〜１３ｄのクランクピン１５に共通に取り付けられている。
【０００９】
前記駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄは、第２クランク１３ａ〜１３ｄの回転半径か、それよりもやや長いストロークを持っている。また、これらの駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄは円周方向に互いに９０°の間隔をおいて配置されている。そして、各駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄのシリンダ側端部はシールド筒２の内周に固定された当該駆動ジャッキ固定部２２に取り付けピン２３を介して結合され、ロッド側端部は連結ピン２４を介して駆動ジャッキ連結板２０に結合されている。
【００１０】
そして、センサ（図示せず）により駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄ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２１ａ〜２１ｄの上死点，下死点またはそれらの近傍で、駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄの押しと引きが切り替わるように制御し、駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄ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。
【００１１】
しかして、この従来例では駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄを前述のごとく押しまたは引き側に動作させ、駆動ジャッキ連結板２０→第２クランク１３ａ〜１３ｄ→カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄ→第１クランク９ａ〜９ｄを通じてカッタ５に回転力を与えるとともに、シールドジャッキ２７によりカッタ５に推力を与え、カッタ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。
【００１２】
その掘削土砂をチャンバ２５内に取り込み、この取り込んだ掘削土砂によりチャンバ２５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２５からスクリューコンベア２６により掘削土砂を取り込み、排出する。
【００１３】
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２７を縮小させ、シールド筒２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２７を伸長させ、シールド機１全体を推進させる。
【００１４】
以上の作業を繰り返して行い、トンネルを掘進して行く。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例では、第２クランク１３ａ〜１３ｄに共通に駆動ジャッキ連結板２０を取り付け、この駆動ジャッキ連結板２０とシールド筒２の内周間に駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄを連結している。すなわち、多軸シールドのカッタ回転軸１２ａ〜１２ｄの外側に駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄを配置している。したがって、前記従来例では駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄにより機内スペースの使用が制約されるという問題がある。
【００１６】
ところで、図９は前記従来例におけるトルク線図であり、この図９の下段に１サイクルにおける駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄによって発生するトルクの変動を示し、上段に駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄの合成トルクの変動を示す。
【００１７】
前記従来例では図６に示すように、４本の駆動ジャッキ２１ａ〜２１ｄは円周方向に９０°ずつの間隔をおいて設置され、上死点，下死点が互いに相対する位置に配置されている。
【００１８】
そして、図６の状態では駆動ジャッキ２１ａは上死点で引きから押しに切り替わろうとし、駆動ジャッキ２１ｂは引きの状態にあり、駆動ジャッキ２１ｃは下死点で押しから引きに切り替わろうとし、駆動ジャッキ２１ｄは押しの状態にあり、駆動ジャッキ連結板２０や第２クランク１３ａ〜１３ｄが時計方向に回転しようとする状態にある。
【００１９】
この状態から、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄが時計方向に９０°回転すると、駆動ジャッキ２１ｂが上死点の位置に、駆動ジャッキ２１ｄが下死点の位置になる。
【００２０】
このように、９０°ずつ回転するごとに相対する駆動ジャッキ２１ａと２１ｃ、駆動ジャッキ２１ｂと２１ｄが死点（上死点，下死点）の位置に来る。
【００２１】
その結果、図９に示す合成トルクの変動を見れば、大きな谷が９０°ピッチで現われ、トルクの変動が大きいことが分かる。このように、前記従来技術では合成トルクの変動が大きく、安定した回転力が得られないという問題もあった。
【００２２】
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、多軸型シールドにおいて機内スペースを有効に使用でき、かつカッタ回転軸の入力側端部のクランクと駆動ジャッキの接続位置を任意に選択でき、しかも掘削機の小型化を図り得る地中掘削機を提供することにある。
【００２３】
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、安定した回転力を得ることができる地中掘削機を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では多軸型シールドのカッタ回転軸の入力側端部に、カッタ回転軸に対して直角に第２のクランクを設け、この第２のクランクはクランクアームとクランクピンを有し、このクランクピンは、掘削機中心部付近に設けられた駆動ジャッキ固定部に一端が連結された、液圧で作動する複数本の駆動ジャッキの他端に連結され、かつ前記カッタ回転軸は前記第２クランクのクランク軸兼第１クランクのクランクピンに相当し、このクランクピンの前方には第１のクランクのクランクアームを介しクランク軸が設けられ、このクランク軸前端部はカッタ背面に連結され、前記駆動ジャッキにより前記カッタ回転軸を回転させ、このカッタ回転軸により前記カッタを回転させ、地山を掘削するように構成している。
【００２５】
また、前記目的を達成するため、本発明では多軸型シールドのカッタ回転軸の入力側端部に、カッタ回転軸に対して直角に第２のクランクを設け、この第２のクランクはクランクアームとクランクピンを有し、このクランクピンは、掘削機中心部付近に設けられた駆動ジャッキ固定部に一端が連結された、液圧で作動する複数本の駆動ジャッキの他端に連結され、かつ前記カッタ回転軸は前記第２クランクのクランク軸兼第１クランクのクランクピンに相当し、このクランクピンの前方には第１のクランクのクランクアームを介しクランク軸が設けられ、このクランク軸前端部はカッタ背面に連結され、前記複数本の駆動ジャッキを前記第２のクランクが１回転する間に上死点、下死点が重ならないように配置し、前記駆動ジャッキにより前記カッタ回転軸を回転させ、このカッタ回転軸により前記カッタを回転させ、地山を掘削するように構成している。
【００２６】
【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。
【００２７】
図１は本発明の実施例１の縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図（背面図）である。
【００２８】
これら図１，図２に示す実施例１では、地中掘削機であるシールド機１のカッタ５の前面には多数のカッタビット６が設けられ、カッタ５の背面には複数本の練り混ぜ翼７が設けられている。
【００２９】
また、カッタ５の背面には５個の第１クランク９ａ〜９ｅが円周方向に所定の間隔おいてを取り付けられている。各第１クランク９ａ〜９ｅは、クランクアーム１０と、クランク軸１１と、クランクピンであるカッタ回転軸１２ａ〜１２ｅとを有している。そして、第１クランク９ａ〜９ｅは、カッタ５に設けられた軸受８にクランク軸１１を装着した構造を介してカッタ５に連結されている。
【００３０】
前記５本のカッタ回転軸１２ａ〜１２ｅは、図１に示すように、隔壁３に設けられた軸受１６に回転可能に支持されている。
【００３１】
前記カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅの入力側端部には、第２クランク１３ａ〜１３ｅが接続されている。各第２クランク１３ａ〜１３ｅは、クランクアーム１４と、クランクピン１５とを有している。前記カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅは、第２クランク１３ａ〜１３ｅのクランク軸であり、前述のごとく第１クランク９ａ〜９ｅのクランクピンである。前記第２クランク１３ａ〜１３ｅのクランクアーム１４は、当該カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅに対して直角で、かつ図２から分かるように、任意の角度に設けられている。
【００３２】
掘削機中心部付近において、隔壁３の背面には駆動ジャッキ固定部１７が設けられている。
【００３３】
前記駆動ジャッキ固定部１７の周りには、液圧で作動する５本の駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅが配置されている。前記駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅのシリンダ側端部は、取り付けピン１９を介して駆動ジャッキ固定部１７に枢支され、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅのロッド側端部は、クランクピン１５を介して当該第２クランク１３ａ〜１３ｅに回転可能に接続されている。
【００３４】
前記第２クランク１３ａ〜１３ｅと駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅは、第２クランク１３ａ〜１３ｅのクランクアーム１４と駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅが互いに平行ならどの位置で接続してもよいが、この実施例１では図２に示すように、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅと当該第２クランク１３ａ〜１３ｅのクランクピン１５を結ぶ中心線と、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅと当該カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅを結ぶ中心線とがなす角度が、駆動ジャッキ１８ａでは基準位置（０°）、駆動ジャッキ１８ｂでは概ね７２°、駆動ジャッキ１８ｃでは概ね１４４°、駆動ジャッキ１８ｄでは概ね２１６°、駆動ジャッキ１８ｅでは概ね２８８°に配置している。
【００３５】
また、前記駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅはそれぞれ第２クランク１３ａ〜１３ｅが１回転する間に上死点，下死点が重ならないように配置されている。
【００３６】
さらに、この実施例１においても、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅのストロークまたはクランクの回転角度を検出するセンサ（図示せず）と、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅの制御器（これも図示せず）とを配備している。
【００３７】
そして、前記センサにより検出した各駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅのストロークまたはクランクの回転角度に基づいて、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅをその上死点，下死点またはその近傍で押しと引きが切り替わるように設定され、複数本の駆動ジャッキ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。
【００３８】
しかして、図２に示す状態では、駆動ジャッキ１８ａ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１８ｂと１８ｃが押しの状態にあり、駆動ジャッキ１８ｄと１８ｅが引きの状態にあり、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅにより第２クランク１３ａ〜１３ｅはカッタ回転軸１２ａ〜１２ｅに時計方向の回転運動を伝達する。続いて、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅは第１クランク９ａ〜９ｅを通じてカッタ５に回転力を伝達し、カッタ５が回転し、カッタ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。
【００３９】
ところで、図７は実施例１のトルク線図であり、この図の下段に１サイクルにおける５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５本の駆動ジャッキの合成トルクを示す。
【００４０】
この図７から、５本の駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅの合成トルクでは１つの山から谷に移行する間の変動が小さく、最大トルクと最小トルクの差が小さく、安定していることが分かる。このように、実施例１によれば、安定した回転力を得ることができるため、地山を安定した掘削力で掘削することができる。
【００４１】
また、この実施例１では掘削機中心部付近に駆動ジャッキ固定部１７を設け、この駆動ジャッキ固定部１７と第２クランク１３ａ〜１３ｅ間に駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅを接続しているので、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｅの内側に駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅを配置できるため、機内スペースを有効に使用できるし、ひいては掘削機径を小さくすることができる。
【００４２】
さらに、この実施例１によれば、第２クランク１３ａ〜１３ｅと駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅの接続位置を任意に選択することができる。
【００４３】
しかも、この実施例１によれば、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｅを同一平面内に配置しているので、掘削機長を短くすることができる。
【００４４】
この実施例１の他の構成，作用は、前記従来例と同様であり、同じ部材には同じ符号を付けて示している。
【００４５】
次に、図３は本発明の実施例２を示す縦断側面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図（背面図）である。
【００４６】
これら図３，図４に示す実施例２では、４個の第１クランク９ａ〜９ｄと、４本のカッタ回転軸１２ａ〜１２ｄと、４個の第２クランク１３ａ〜１３ｄとが接続されている。
【００４７】
また、シールド機中心部付近に、駆動ジャッキ固定部１７′が設けられている
。
【００４８】
前記駆動ジャッキ固定部１７′と第２クランク１３ａ〜１３ｄのクランクピン１５間には、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｄが接続されている。
【００４９】
前記第２クランク１３ａ〜１３ｄと駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｄは、互いに平行ならどの位置に接続しても回転を伝えることができるが、この実施例２では図４に示すように、カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄと当該第２クランク１３ａ〜１３ｄのクランクピン１５を結ぶ中心線と、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｄと当該カッタ回転軸１２ａ〜１２ｄを結ぶ中心線とがなす角が、ｙ軸を基準（０°）として円周方向に、駆動ジャッキ１８ａでは（９０°）、駆動ジャッキ１８ｂでは２２５°、駆動ジャッキ１８ｃでは１８０°、駆動ジャッキ１８ｄでは３１５°に配置されている。
【００５０】
この実施例２においても、駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｄは第２クランク１３ａ〜１３ｄが１回転する間に上死点，下死点が重ならないように配置されている。
【００５１】
この実施例２では、図４の状態で駆動ジャッキ１８ｃ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１８ｄが押しの状態にあり、駆動ジャッキ１８ａと１８ｂが引きの状態にあり、第２クランク１３ａ〜１３ｄは時計方向の回転運動をカッタ回転軸１２ａ〜１２ｄに伝達する。
【００５２】
図８は実施例２のトルク線図であり、この図の下段に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を示す。
【００５３】
この図８から、４本の駆動ジャッキ１８ａ〜１８ｄの合成トルクでは１つの山から谷に移行する間の変動が小さく、最大トルクと最小トルクの差が小さく、安定していることが分かる。したがって、実施例２によっても安定した回転力を得ることができるため、地山を安定した掘削力で掘削することができる。
【００５４】
また、この実施例２では、上，下死点の位置で駆動ジャッキ１８ａと１８ｂ、駆動ジャッキ１８ｃと１８ｄが直線的に配置でき、かつ平行に配置されているので、例えば矩形シールドにおいて、その短辺を最小とすることができる。
【００５５】
この実施例２の他の構成や作用については、前記実施例１と同様である。
【００５６】
なお、本発明ではクランクの個数、カッタ回転軸および駆動ジャッキの本数は、実施例１および２に限らず、任意に設定することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では多軸型のシールドのカッタ回転軸の入力側端部に、カッタ回転軸に対して直角にクランクを設け、各クランクと掘削機（シールド機）中心部付近に設けられた駆動ジャッキ固定部に、複数本の駆動ジャッキを連結しているので、多軸シールドのカッタ回転軸の内側に駆動ジャッキを配置できるため、機内スペースを有効に使用できる効果があり、ひいては掘削機径を小さくすることができる効果があり、カッタ回転軸の入力側端部に設けられたクランクと駆動ジャッキの接続位置を任意に選択できる効果があり、複数本の駆動ジャッキを同一平面内に配置できるので、掘削機長を短縮できる効果がある。
【００５８】
また、本発明では複数本の駆動ジャッキをクランクが１回転する間に上死点，下死点が重ならないように配置しているので、複数本の駆動ジャッキの合成トルクの変動の小さい、安定した回転力を得ることができる効果があり、したがって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】本発明の実施例１を示す縦断側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図であって、図１の背面図である。
【図３】本発明の実施例２を示す縦断側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図であって、図３の背面図である。
【図５】従来例を示す縦断側面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図であって、図５の背面図である。
【図７】実施例１におけるトルク線図である。
【図８】実施例２におけるトルク線図である。
【図９】従来例におけるトルク線図である。
【符号の説明】
１掘削機としてのシールド機
２シールド筒
３隔壁
５カッタ
９ａ〜９ｅ第１クランク
１２ａ〜１２ｅカッタ回転軸
１３ａ〜１３ｅ第２クランク
１７駆動ジャッキ固定部
１７′ 駆動ジャッキ固定部
１８ａ〜１８ｅ駆動ジャッキ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an underground excavator of a type in which a plurality of cutter rotating shafts are rotated by a plurality of drive jacks operated by hydraulic pressure, and a cutter is rotated by the cutter rotating shafts to excavate natural ground.
[0002]
[Prior art]
5 is a longitudinal side view of a conventional example, and FIG. 6 is a view (rear view) taken along the line CC of FIG.
[0003]
In the conventional examples shown in FIGS. 5 and 6, the shield machine 1 which is an underground excavator includes a shield cylinder 2, a partition wall 3, a hood 4, a cutter 5 having a large number of cutter bits 6 on the front surface, and cutter rotation. The apparatus is equipped with a chamber 25 for excavating earth and sand, a screw conveyor 26 as a soil discharging device, and a plurality of shield jacks 27. The shield machine 1 includes a tail seal, additive injection means, backfill injection means, and the like, but these members are omitted in the drawing.
[0004]
The cutter rotating device includes a plurality (four) of first cranks 9a to 9d, a plurality (four) of cutter rotating shafts 12a to 12d, and a plurality (four) of second cranks 13a to 13d. The drive jack connecting plate 20 and a plurality (four) of drive jacks 21a to 21d are provided.
[0005]
Each of the first cranks 9a to 9d has a crank arm 10 and a crankshaft 11. The first cranks 9 a to 9 d are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the back surface of the cutter 5, and are attached to the cutter 5 via the respective crankshafts 11.
[0006]
The cutter rotation shafts 12a to 12d are crank pins of the first cranks 9a to 9d, are crank shafts of the second cranks 13a to 13d, and are connected to the crank arm 10 of the first cranks 9a to 9d. . Further, the cutter rotating shafts 12 a to 12 d are supported by bearings 16 provided on the partition 3.
[0007]
Each of the second cranks 13 a to 13 d has a crank arm 14 and a crank pin 15. The second cranks 13a to 13d are connected to the cutter rotation shafts 12a to 12d, which are crank shafts.
[0008]
The drive jack connecting plate 20 is commonly attached to the crank pins 15 of the second cranks 13a to 13d.
[0009]
The drive jacks 21a to 21d have a rotation radius of the second cranks 13a to 13d or a slightly longer stroke. Further, these drive jacks 21a to 21d are arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction. The cylinder-side end portions of the drive jacks 21 a to 21 d are coupled to the drive jack fixing portion 22 fixed to the inner periphery of the shield tube 2 via attachment pins 23, and the rod-side end portions are connected to the connection pins 24. Are coupled to the drive jack connecting plate 20.
[0010]
Then, the strokes of the drive jacks 21a to 21d or the rotation angles of the cranks are detected by a sensor (not shown), and the top dead center, the bottom dead center, or those of the drive jacks 21a to 21d are detected by a controller (also not shown). Is controlled so that the push and pull of the drive jacks 21a to 21d are switched, and a plurality of pushes and pulls by the drive jacks 21a to 21d are overlapped to work efficiently.
[0011]
In this conventional example, the drive jacks 21a to 21d are pushed or pulled as described above, and the drive jack connecting plate 20 → second cranks 13a to 13d → cutter rotating shafts 12a to 12d → first cranks 9a to 9d. A rotational force is applied to the cutter 5 through, a thrust is applied to the cutter 5 by the shield jack 27, and a natural ground is excavated by a number of cutter bits 6 provided on the front surface of the cutter 5.
[0012]
The excavated earth and sand is taken into the chamber 25, and the inside of the chamber 25 is maintained at a predetermined pressure by the taken excavated earth and sand, and the excavated earth and sand are taken in and discharged from the chamber 25 by the screw conveyor 26 while preventing the face from collapsing.
[0013]
In this way, after excavating the natural ground for a predetermined range, the shield jack 27 is reduced, a segment (not shown) is assembled at the rear of the shield tube 2, and the shield jack 27 is extended by taking a reaction force on the segment, The entire shield machine 1 is propelled.
[0014]
Repeat the above work to dig up the tunnel.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example, the drive jack connecting plate 20 is commonly attached to the second cranks 13 a to 13 d, and the drive jacks 21 a to 21 d are connected between the drive jack connecting plate 20 and the inner periphery of the shield tube 2. That is, the drive jacks 21a to 21d are arranged outside the cutter rotation shafts 12a to 12d of the multi-axis shield. Therefore, in the conventional example, there is a problem that use of the space in the machine is restricted by the drive jacks 21a to 21d.
[0016]
FIG. 9 is a torque diagram in the conventional example. The lower part of FIG. 9 shows torque fluctuations generated by the drive jacks 21a to 21d in one cycle, and the upper stage shows fluctuations in the combined torque of the drive jacks 21a to 21d. Indicates.
[0017]
In the conventional example, as shown in FIG. 6, the four drive jacks 21a to 21d are installed at intervals of 90 ° in the circumferential direction, and the top dead center and the bottom dead center are arranged at positions facing each other. ing.
[0018]
In the state of FIG. 6, the drive jack 21a tries to switch from pulling to pushing at the top dead center, the driving jack 21b is in the pulling state, and the driving jack 21c tries to switch from pushing to pulling at the bottom dead center. The drive jack 21d is in a pushed state, and the drive jack connecting plate 20 and the second cranks 13a to 13d are in a state of rotating clockwise.
[0019]
From this state, when the cutter rotation shafts 12a to 12d are rotated 90 ° clockwise, the drive jack 21b is at the top dead center position and the drive jack 21d is at the bottom dead center position.
[0020]
In this manner, the driving jacks 21a and 21c and the driving jacks 21b and 21d that are opposed to each other are rotated at the positions of the dead points (top dead center and bottom dead center) every time they are rotated by 90 °.
[0021]
As a result, looking at the fluctuations in the composite torque shown in FIG. 9, it can be seen that large valleys appear at a pitch of 90 ° and the fluctuations in torque are large. As described above, the conventional technique has a problem that the fluctuation of the synthesized torque is large and a stable rotational force cannot be obtained.
[0022]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to effectively use the in-machine space in the multi-shaft shield and to connect the crank and the drive jack at the input side end of the cutter rotating shaft. An object of the present invention is to provide an underground excavator in which the position can be arbitrarily selected and the excavator can be miniaturized.
[0023]
Another object of the present invention is to provide an underground excavator in which the fluctuation of the combined torque in the torque generated by a plurality of drive jacks is small and a stable rotational force can be obtained.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the input side end portion of the cutter rotary shaft of the multi-axis type shield in the present invention, provided the second crank at a right angle to the cutter rotation axis, the second crank crank arm and crank The crankpin is connected to the other end of a plurality of drive jacks that are hydraulically operated, one end of which is connected to a drive jack fixing portion provided near the center of the excavator , and the cutter The rotation shaft corresponds to the crank shaft of the second crank and the crank pin of the first crank. A crank shaft is provided in front of the crank pin via a crank arm of the first crank, and the front end portion of the crank shaft is a cutter. is connected to the back, by the power jack rotates the cutter rotary shaft, rotating the cutter by the cutter rotary shaft, and configured to excavate the natural ground.
[0025]
In order to achieve the above object, the input side end portion of the cutter rotary shaft of the multi-axis type shield in the present invention, provided the second crank at a right angle to the cutter rotation axis, the second crank crank arm The crankpin is connected to the other end of a plurality of drive jacks that are hydraulically operated, one end of which is connected to a drive jack fixing portion provided near the center of the excavator , and The cutter rotating shaft corresponds to the crankshaft of the second crank and the crankpin of the first crank, and a crankshaft is provided in front of the crankpin via a crank arm of the first crank. is connected to the cutter back, top dead center while the plurality of the second crank drive jack of one revolution, and arranged so as bottom dead center do not overlap, before the said power jack Rotating the cutter rotary shaft, rotating the cutter by the cutter rotary shaft, and configured to excavate the natural ground.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a longitudinal side view of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view (rear view) taken along line AA of FIG.
[0028]
1 and 2, a number of cutter bits 6 are provided on the front surface of the cutter 5 of the shield machine 1 that is an underground excavator, and a plurality of kneading blades are provided on the back surface of the cutter 5. 7 is provided.
[0029]
Further, five first cranks 9a to 9e are attached to the back surface of the cutter 5 at a predetermined interval in the circumferential direction. Each of the first cranks 9a to 9e has a crank arm 10, a crank shaft 11, and cutter rotating shafts 12a to 12e that are crank pins. The first cranks 9 a to 9 e are connected to the cutter 5 through a structure in which a crankshaft 11 is mounted on a bearing 8 provided on the cutter 5.
[0030]
As shown in FIG. 1, the five cutter rotating shafts 12 a to 12 e are rotatably supported by bearings 16 provided on the partition wall 3.
[0031]
Second cranks 13a to 13e are connected to input side ends of the cutter rotating shafts 12a to 12e. Each of the second cranks 13 a to 13 e has a crank arm 14 and a crank pin 15. The cutter rotation shafts 12a to 12e are crank shafts of the second cranks 13a to 13e, and are crank pins of the first cranks 9a to 9e as described above. The crank arms 14 of the second cranks 13a to 13e are perpendicular to the cutter rotation shafts 12a to 12e and are provided at an arbitrary angle as can be seen from FIG.
[0032]
A drive jack fixing portion 17 is provided on the back surface of the partition wall 3 in the vicinity of the excavator center.
[0033]
Around the drive jack fixing portion 17, five drive jacks 18 a to 18 e that are operated by hydraulic pressure are arranged. The cylinder side end portions of the drive jacks 18a to 18e are pivotally supported by the drive jack fixing portion 17 via the mounting pins 19, and the rod side end portions of the drive jacks 18a to 18e are connected to the second end via the crank pin 15. The cranks 13a to 13e are rotatably connected.
[0034]
The second cranks 13a to 13e and the drive jacks 18a to 18e may be connected at any position as long as the crank arm 14 of the second cranks 13a to 13e and the drive jacks 18a to 18e are parallel to each other. As shown in FIG. 2, there are a center line connecting the cutter rotation shafts 12a to 12e and the crank pins 15 of the second cranks 13a to 13e, and a center line connecting the drive jacks 18a to 18e and the cutter rotation shafts 12a to 12e. The drive jack 18a is arranged at a reference position (0 °), the drive jack 18b is approximately 72 °, the drive jack 18c is approximately 144 °, the drive jack 18d is approximately 216 °, and the drive jack 18e is approximately 288 °. Yes.
[0035]
The drive jacks 18a to 18e are arranged so that the top dead center and the bottom dead center do not overlap while the second cranks 13a to 13e rotate once.
[0036]
Further, also in the first embodiment, a sensor (not shown) for detecting the stroke of the drive jacks 18a to 18e or the rotation angle of the crank and a controller (also not shown) for the drive jacks 18a to 18e are provided. is doing.
[0037]
Based on the strokes of the drive jacks 18a to 18e detected by the sensor or the rotation angle of the crank, the drive jacks 18a to 18e are set to be switched between pushing and pulling at the top dead center, the bottom dead center, or the vicinity thereof. The pushing and pulling of a plurality of drive jacks overlap each other so that they work efficiently.
[0038]
Therefore, in the state shown in FIG. 2, the drive jack 18a is changing from pushing to pulling at the top dead center, the driving jacks 18b and 18c are in the pushing state, and the driving jacks 18d and 18e are in the pulling state. The second cranks 13a to 13e transmit the clockwise rotational motion to the cutter rotating shafts 12a to 12e by the drive jacks 18a to 18e. Subsequently, the cutter rotating shafts 12a to 12e transmit the rotational force to the cutter 5 through the first cranks 9a to 9e, and the cutter 5 rotates, and a large number of cutter bits 6 provided on the front surface of the cutter 5 excavate natural ground. To do.
[0039]
FIG. 7 is a torque diagram of the first embodiment. The lower part of FIG. 7 shows torque fluctuations generated by the five drive jacks in one cycle, and the upper part shows the combined torque of the five drive jacks.
[0040]
From FIG. 7, it can be seen that the combined torque of the five drive jacks 18a to 18e has a small fluctuation during the transition from one peak to the valley, and the difference between the maximum torque and the minimum torque is small and stable. Thus, according to Example 1, since the stable rotational force can be obtained, a natural ground can be excavated with the stable excavation force.
[0041]
In the first embodiment, the drive jack fixing portion 17 is provided near the center of the excavator, and the drive jacks 18a to 18e are connected between the drive jack fixing portion 17 and the second cranks 13a to 13e. Since the drive jacks 18a to 18e can be arranged inside the shafts 12a to 12e, the space in the machine can be used effectively, and the diameter of the excavator can be reduced.
[0042]
Furthermore, according to the first embodiment, the connection positions of the second cranks 13a to 13e and the drive jacks 18a to 18e can be arbitrarily selected.
[0043]
Moreover, according to the first embodiment, since the drive jacks 18a to 18e are arranged in the same plane, the length of the excavator can be shortened.
[0044]
Other configurations and operations of the first embodiment are the same as those of the conventional example, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0045]
Next, FIG. 3 is a longitudinal side view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view (rear view) taken along the line BB of FIG.
[0046]
In the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, four first cranks 9a to 9d, four cutter rotating shafts 12a to 12d, and four second cranks 13a to 13d are connected. .
[0047]
Further, a drive jack fixing portion 17 'is provided in the vicinity of the central portion of the shield machine.
[0048]
Drive jacks 18a to 18d are connected between the drive jack fixing portion 17 'and the crank pins 15 of the second cranks 13a to 13d.
[0049]
As long as the second cranks 13a to 13d and the drive jacks 18a to 18d are parallel to each other, the rotation can be transmitted to any position. However, in the second embodiment, as shown in FIG. The angle formed by the center line connecting 12d and the crank pin 15 of the second cranks 13a to 13d and the center line connecting the drive jacks 18a to 18d and the cutter rotating shafts 12a to 12d is based on the y axis (0 °). In the circumferential direction, the drive jack 18a is (90 °), the drive jack 18b is 225 °, the drive jack 18c is 180 °, and the drive jack 18d is 315 °.
[0050]
Also in the second embodiment, the drive jacks 18a to 18d are arranged so that the top dead center and the bottom dead center do not overlap while the second cranks 13a to 13d make one rotation.
[0051]
In the second embodiment, the drive jack 18c is changing from pushing to pulling at the top dead center in the state of FIG. 4, the driving jack 18d is in the pushing state, the driving jacks 18a and 18b are in the pulling state, The two cranks 13a to 13d transmit the clockwise rotational motion to the cutter rotating shafts 12a to 12d.
[0052]
FIG. 8 is a torque diagram of the second embodiment. The lower part of the figure shows the torque fluctuations generated by the four drive jacks in one cycle, and the upper part shows the combined torque of the four drive jacks.
[0053]
From FIG. 8, it can be seen that the combined torque of the four drive jacks 18a to 18d has a small fluctuation during the transition from one peak to the valley, and the difference between the maximum torque and the minimum torque is small and stable. Therefore, since the stable rotational force can be obtained also in Example 2, the natural ground can be excavated with a stable excavation force.
[0054]
In the second embodiment, the drive jacks 18a and 18b and the drive jacks 18c and 18d can be arranged linearly and in parallel at the positions of the top and bottom dead points. Edges can be minimized.
[0055]
Other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
[0056]
In the present invention, the number of cranks, the number of cutter rotating shafts, and the number of drive jacks are not limited to those in the first and second embodiments, and can be arbitrarily set.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a crank is provided at the input side end of the cutter rotation shaft of the multi-axis shield at a right angle to the cutter rotation shaft, and near each crank and the center of the excavator (shield machine). Since multiple drive jacks are connected to the provided drive jack fixing part, the drive jack can be placed inside the cutter rotation shaft of the multi-axis shield, so there is an effect that the space in the machine can be used effectively, and consequently There is an effect that the diameter of the excavator can be reduced, and there is an effect that the connecting position of the crank and the drive jack provided at the input side end of the cutter rotating shaft can be arbitrarily selected. Since the excavator can be shortened, there is an effect.
[0058]
Further, in the present invention, the plurality of drive jacks are arranged so that the top dead center and the bottom dead center do not overlap during one rotation of the crank, so that the fluctuation in the combined torque of the plurality of drive jacks is small and stable. Thus, there is an effect that the rotating force can be obtained, and therefore, there is an effect that the natural ground can be excavated with a stable excavation force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing Embodiment 1 of the present invention.
2 is a rear view of FIG. 1 as seen in the direction of arrows AA in FIG. 1;
FIG. 3 is a longitudinal side view showing Embodiment 2 of the present invention.
4 is a rear view of FIG. 3 as seen in the direction of arrows BB in FIG. 3;
FIG. 5 is a longitudinal side view showing a conventional example.
6 is a view taken along the line CC of FIG. 5 and is a rear view of FIG. 5;
7 is a torque diagram in Example 1. FIG.
FIG. 8 is a torque diagram in the second embodiment.
FIG. 9 is a torque diagram in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine as excavator 2 Shield cylinder 3 Bulkhead 5 Cutters 9a to 9e First cranks 12a to 12e Cutter rotating shafts 13a to 13e Second crank 17 Driving jack fixing part 17 'Driving jack fixing parts 18a to 18e Driving jack

Claims

The input end of the cutter rotary shaft of the multi-axis type shield is provided with a second crank at a right angle to the cutter rotation axis, the second crank having a crank arm and a crank pin, the crank pin, Connected to the other end of a plurality of hydraulically operated drive jacks, one end of which is connected to a drive jack fixing portion provided near the center of the excavator , and the cutter rotating shaft is a crankshaft of the second crank corresponds to and the first crank of the crank pin, this is in front of the crank pin the crankshaft is provided via a first crank of the crank arm, the crank shaft front end is connected to the cutter back, said by the power jack rotating the cutter rotary shaft, this cutter rotary shaft rotates the cutter, underground excavator, characterized in that drilling a natural ground.

The input end of the cutter rotary shaft of the multi-axis type shield is provided with a second crank at a right angle to the cutter rotation axis, the second crank having a crank arm and a crank pin, the crank pin, Connected to the other end of a plurality of hydraulically operated drive jacks, one end of which is connected to a drive jack fixing portion provided near the center of the excavator , and the cutter rotating shaft is a crankshaft of the second crank Also equivalent to the crank pin of the first crank, a crankshaft is provided in front of the crankpin via a crank arm of the first crank, and the front end portion of the crankshaft is connected to the rear surface of the cutter, and the plurality of drives top dead center while the jack second crank rotates 1, arranged so that the bottom dead center do not overlap, rotate the cutter rotary shaft by the power jack, the cutter rotation Underground excavator, characterized in that rotating the cutter, drilling natural ground by.