JP4247473B2 - Shield excavator - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘削機に関し、特に、非円形断面形状を有するトンネルを掘削するためのシールド掘削機に関する。 The present invention relates to a shield excavator, and more particularly to a shield excavator for excavating a tunnel having a non-circular cross-sectional shape.
従来、シールドトンネルの断面形状は円形であったが、用途に応じて自由な断面形状のトンネルを掘削できるシールド掘削機の開発が望まれていた。そこで、近年、矩形や楕円形などの非円形断面を掘削することができるシールド掘削機が開発されており、円形カッターを多重配置した掘削機や、偏芯多軸掘削機(特許文献1参照。)、あるいは固定カッターに伸縮カッターを付加した掘削機(特許文献2参照。)などがある。
(特許文献1参照。)。
(See Patent Document 1).
しかしながら、円形カッターを多重配置した掘削機は、多数のカッターを使用するにもかかわらず、掘り残しや過掘りの危険性がある。また、偏芯多軸掘削機の場合は、掘削機構が複雑なうえ、カッター反力でシールド本体が揺れ動くという問題がある。さらに、固定カッターに伸縮カッターを付加した掘削機の場合は、伸縮機構が複雑になるという問題がある。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、任意断面形状を滑らかに掘削でき、且つ、掘削機構がシンプルなシールド掘削機を提供することを目的とする。
However, an excavator in which circular cutters are arranged in a multiple manner has a risk of being left behind or overexcavated despite the use of a large number of cutters. Further, in the case of an eccentric multi-axis excavator, there are problems that the excavation mechanism is complicated and the shield body swings due to the reaction force of the cutter. Furthermore, in the case of an excavator in which a telescopic cutter is added to a fixed cutter, there is a problem that the telescopic mechanism becomes complicated.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a shield excavator that can smoothly excavate an arbitrary cross-sectional shape and has a simple excavation mechanism.
上記目的を達成するため、本発明に係るシールド掘削機では、トンネル断面形状に略相似形に形成された外殻と、当該外殻と係合する先端部が当該外殻に沿って移動自在とされ、基端部がシールド本体の中心軸回りに回転自在に軸支され、中間部が前記シールド本体の径方向に伸縮自在なカッターとを備え、前記外殻の内周部に沿ってラック歯車を設けるとともに、当該ラック歯車に噛合して移動するピニオン歯車をモーターの外周面に装着し、該モーターを前記カッターの先端部に連結したことを特徴とする。
本発明では、トンネル断面形状に略相似形に形成された外殻に沿って、伸縮自在なカッターをシールド本体の中心軸回りに回転駆動させることにより、カッターを伸縮させるためのジャッキ等を必要とせず、任意断面形状を滑らかに掘削でき、且つ、掘削機構がシンプルなシールド掘削機を実現することができる。
In order to achieve the above object, in the shield excavator according to the present invention, the outer shell formed in a substantially similar shape to the cross-sectional shape of the tunnel, and the tip portion engaged with the outer shell are movable along the outer shell. The base end portion is rotatably supported around the central axis of the shield body, the intermediate portion includes a cutter that is extendable and contractible in the radial direction of the shield body, and the rack gear along the inner peripheral portion of the outer shell. And a pinion gear that moves in mesh with the rack gear is mounted on the outer peripheral surface of the motor, and the motor is connected to the tip of the cutter .
In the present invention, a jack or the like for extending or retracting the cutter is required by rotating and driving a retractable cutter around the central axis of the shield body along the outer shell formed in a substantially similar shape to the tunnel cross section. In addition, it is possible to realize a shield excavator that can smoothly excavate an arbitrary cross-sectional shape and has a simple excavation mechanism.
特に本発明に係るシールド掘削機では、前記カッターの駆動機構として、前記外殻の内周部に沿ってラック歯車を設けるとともに、当該ラック歯車に噛合して移動するピニオン歯車をモーターの外周面に装着して該モーターを前記カッターの先端部に連結した構成としたので、前記モーターを駆動することにより前記ピニオン歯車を前記ラック歯車上を移動させてそのピニオン歯車とともに前記カッターを前記外殻に沿ってシールド本体の中心軸回りに回転駆動させることができる。 Particularly in the shield excavator according to the present invention, as a driving mechanism for the cutter, a rack gear is provided along the inner peripheral portion of the outer shell, and a pinion gear that meshes with the rack gear and moves on the outer peripheral surface of the motor. Since the motor is connected to the front end of the cutter, the pinion gear is moved on the rack gear by driving the motor, and the cutter is moved along the outer shell together with the pinion gear. Can be rotated around the central axis of the shield body.
本発明によれば、トンネル断面形状に略相似形に形成された外殻に沿って、伸縮自在なカッターをシールド本体の中心軸回りに回転駆動させることにより、カッターを伸縮させるためのジャッキ等を必要とせず、任意断面形状を滑らかに掘削でき、且つ、掘削機構がシンプルなシールド掘削機を実現することができる。 According to the present invention, a jack or the like for expanding and contracting the cutter is driven by rotating the retractable cutter around the central axis of the shield body along the outer shell formed in a substantially similar shape to the tunnel cross-sectional shape. A shield excavator that can smoothly excavate an arbitrary cross-sectional shape and has a simple excavation mechanism can be realized.
以下、本発明に係るシールド掘削機の実施形態について、図面に基いて説明する。
図1は、シールド掘削機の第一の実施形態を示す立面図である。また、図2は、その側断面図である。以下、シールド掘削機1の掘進方向を「前」、その逆側を「後」と称する。
本実施形態によるシールド掘削機1は、シールド本体8前方の中心軸上に位置する回転軸6を中心として、回転軸6直交方向に放射状に延びた4本のカッター2をシールド本体8前端に備えている。各カッター2の基端部は、基端軸6aを介して回転軸6に軸支されている。
シールド本体8は、外殻を形成するスキンプレート8bと、回転軸6を軸支する、シールド本体8前方の隔壁8aを備えている。スキンプレート8bの断面形状は、トンネル断面形状に略相似な楕円形状をしている。
カッター2は、前面に複数のカッタービット5を有する直方体状のカッター先端部3と、同じく前面に複数のカッタービット5を有する直方体状のカッター伸縮部4とから構成される。
カッター先端部3の後面には、回転軸6と平行に先端軸3aが連結されている。先端軸3aの他端には、カッター2を回転軸6回りに回転駆動させるためのモーター7が連結されており、モーター7の外周面にはピニオン歯車7aが装着されている。一方、スキンプレート8b前方の内周面には、ラック歯車7bが全周にわたって取り付けられている。モーター7は、スキンプレート8b内周面のラック歯車7bと、スキンプレート8bから一定の間隔をおいて内側に形成されたスキンプレート8c間で挟持されている。そして、モーター7の外周面がピニオン歯車7aとともに回転することにより、ラック歯車7b上をモーター7が移動するようになっている。
カッター伸縮部4は、先端側の第一部材4aと、基端側の第二部材4bと、第一部材4aと第二部材4bを連結する中間部材4cとからなる。中間部材4cの両端部は、それぞれ第一部材4aおよび第二部材4bに内蔵され、中間部材4cが第一部材4a内および第二部材4b内を摺動することにより、カッター伸縮部4がシールド本体8の径方向に伸縮するようになっている。
Hereinafter, an embodiment of a shield excavator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an elevation view showing a first embodiment of a shield excavator. FIG. 2 is a side sectional view thereof. Hereinafter, the digging direction of the
The
The
The
A
The cutter expansion /
次に、本実施形態によるシールド掘削機1の動作について説明する。
モーター7を駆動させると、モーター7の軸は回転せず、モーター7の外周面がピニオン歯車7aとともに回転し、モーター7はラック歯車7b上をスキンプレート8bの内周面に沿って移動する。それと同時に、先端部をモーター7に連結されたカッター2も、カッター伸縮部4を伸縮させながら、スキンプレート8bの内周面に沿って移動し、複数のカッタービット5を使って図示しない切羽面の掘削を行う。
なお、本実施形態では、カッター2ごとにモーター7が備えられているため、カッター2の回転角速度がカッター2ごとに異なる。そのため、カッター2の基端部は基端軸6aを介して回転軸6に軸支されている。
Next, the operation of the
When the
In the present embodiment, since the
本実施形態によるシールド掘削機1では、トンネル断面形状に略相似形に形成された外殻8bに沿って、伸縮自在なカッター2をシールド本体8の回転軸6回りに回転駆動させることにより、カッター2を伸縮させるためのジャッキ等を必要とせず、任意断面形状を滑らかに掘削でき、且つ、掘削機構がシンプルなシールド掘削機1を実現することができる。
In the
以上、本発明に係るシールド掘削機の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although the embodiment of the shield excavator according to the present invention has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof .
1 シールド掘削機 1 Shield excavator
2 カッター 2 Cutter
3 カッター先端部 3 Cutter tip
4 カッター伸縮部 4 Cutter telescopic part
5 カッタービット 5 Cutter bit
6 回転軸(シールド掘削機の中心軸) 6 Rotating shaft (center axis of shield excavator)
7 モーター 7 Motor
7a ピニオン歯車 7a Pinion gear
7b ラック歯車 7b Rack gear
8 シールド本体 8 Shield body
8b スキンプレート(外殻) 8b Skin plate (outer shell)
Claims (1)
当該外殻と係合する先端部が当該外殻に沿って移動自在とされ、基端部がシールド本体の中心軸回りに回転自在に軸支され、中間部が前記シールド本体の径方向に伸縮自在なカッターとを備え、
前記外殻の内周部に沿ってラック歯車を設けるとともに、当該ラック歯車に噛合して移動するピニオン歯車をモーターの外周面に装着し、該モーターを前記カッターの先端部に連結したことを特徴とするシールド掘削機。 An outer shell that is substantially similar to the tunnel cross-sectional shape;
A distal end portion that engages with the outer shell is movable along the outer shell, a proximal end portion is rotatably supported around the central axis of the shield body, and an intermediate portion expands and contracts in the radial direction of the shield body. With a flexible cutter ,
A rack gear is provided along the inner peripheral portion of the outer shell, and a pinion gear that moves in mesh with the rack gear is mounted on the outer peripheral surface of the motor, and the motor is connected to the tip of the cutter. And shield excavator.
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