JP4271893B2 - トンネル掘進機のコピーカッタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド本体の前方に装着するカッタヘッドに取り付けるトンネル掘進機のコピーカッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削機において、シールド本体の前方に装着するカッタヘッドに取り付けられて、カッタヘッドの外周より突出して、このカッタヘッドの外周より大きな径のトンネルを掘削するオーバカットを行うコピーカッタが知られていた。
【０００３】
このコピーカッタの構成としては、図４（Ａ）に示すように、カッタヘッド８側に固着する外筒体２１を備えると共に、この外筒体２１の内側に外筒体２１に対して摺動自在となる内筒体２２を備え、この内筒体２２の内側に格納する油圧ジャッキ２３を備えた構成として、この油圧ジャッキ２３を伸長することで、カッタヘッド８の外周Ｓより内筒体２２が突出する。そして、この内筒体２２の先端及び先端側の周囲には複数のカッタビット２４を取り付ける。また、外筒体２１と内筒体２２の間にはブッシュ２５を介在して内筒体２２の摺動をスムーズにすると共に、外筒体２１と内筒体２２の間の端部にシール材２６を設けて、外筒体２１と内筒体２２の間に土砂等が浸入するのを防ぐ。
【０００４】
このコピーカッタにおけるオーバカットとしては、図４（Ｂ）に示すように、内筒体２２の内側に格納する油圧ジャッキ２３を伸長することで、内筒体２２を摺動し、カッタヘッド８の外周Ｓより内筒体２２の先端側を突出して、この内筒体２２の先端及び先端側の周囲に取り付けた複数のカッタビット２４により地山を掘削して、カッタヘッド８の外周Ｓより大きな径のトンネルを掘削するオーバカットを行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のトンネル掘削機のコピーカッタにおいて、オーバカットを行う際、複数のカッタビットを取り付けてカッタヘッドの外周より突出する内筒体には掘削時の土圧等による力が作用する。そして、内筒体の先端側を大きく突出して、オーバカット量を大きくした場合、ここに大きなモーメントが作用するが、このとき、内筒体にあっては外筒体によって保持される範囲が狭いため、この大きなモーメントに対抗することができなくなるおそれがあった。
【０００６】
また、外筒体の内側に摺動する内筒体が位置するため、この内筒体に取り付けるカッタビットにあっては、その取り付け位置が先端側の狭い範囲に限られていた。このため、オーバカット量を大きくするため、カッタヘッド８の外周Ｓより内筒体２２の先端側を大きく突出した場合、図４（Ｂ）に示すように、この内筒体２２に取り付けるカッタビット２４において、このカッタビット２４が配置されない領域すなわち掘削できない領域Ｔが生じるおそれがあり、オーバカット量を大きくすることが困難といった問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
第１の発明は、トンネル掘進機のコピーカッタにおいて、シールド本体の前方に装着するカッタヘッド側に固着する外筒体と、前記外筒体の内側に間隙を形成しつつ位置しカッタヘッド側に固着する内筒体と、前記外筒体と前記内筒体により、内外両側からブッシュを介して摺動自在に保持されて、前記カッタヘッドの外周より突出可能に構成される中間筒体と、前記中間筒体の内側に格納して前記中間筒体を前記カッタヘッドの外周より突出させるための油圧ジャッキと、を備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、内筒体の長手寸法と中間筒体の長手寸法を略同一にすると共に、外筒体の長手寸法を内筒体と中間筒体の長手寸法より小さくする。
【０００９】
第１の発明によれば、カッタヘッド側に固着する外筒体及び内筒体と、前記外筒体と前記内筒体により、内外両側からブッシュを介して摺動自在に保持されて、前記カッタヘッドの外周より突出可能に構成される中間筒体と、を備えたことにより、カッタヘッドの外周より中間筒体の先端側を大きく突出して、オーバカット量を大きくした場合、ここに大きなモーメントが作用しても、中間筒体を外筒体と内筒体により内外両側から保持すると共に、中間筒体を内筒体によって広い範囲で保持することができ、この大きなモーメントに十分対抗することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、内筒体の長手寸法と中間筒体の長手寸法を略同一にすると共に、外筒体の長手寸法を内筒体と中間筒体との長手寸法より小さくしたことにより、外筒体を短くすることができ、この外筒体の内側に位置して摺動自在となる中間筒体において、カッタビットを広い範囲に多数取り付けることができる。これにより、中間筒体の先端側を大きく突出して、オーバカット量を大きくしても、どこの位置にもカッタビットが配置されるようになり、カッタビットが位置しない領域すなわち掘削できない領域が生じるのを無くすことができ、オーバカット量を大きくた場合でも良好に掘削することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
トンネル掘削機の一例としては、図１、図２に示すように、前後において分割して上下左右に屈曲自在となる円筒状のシールド本体１を備え、このシールド本体１内にはシールド本体１を前後において屈曲させるアーティキュレートジャッキ２を取り付ける。また、シールド本体１内には後方に位置するセグメント３に押し当たるシールドジャッキ４を取り付けると共に、搬入されるセグメント３を組み立てるセグメントエレクタ５を取り付ける。さらに、シールド本体１内にはカッタヘッド回転用油圧モータあるいは電動モータ６を取り付けると共に、土砂を搬送するスクリュコンベヤ７を前後に向けて取り付ける。そして、このシールド本体１の前方にカッタヘッド８を回転自在に装着し、このカッタヘッド８には地山を掘削するためのカッタビット９を多数取り付ける。なお、ここで述べるトンネル掘削機は、単なる一例であり、これに限定されるものではなく、例えば、シールド本体を前後において分割されることなく一体としたストレートシールドとなるトンネル掘削機、あるいはその他の構造となるトンネル掘削機でも良い。
【００１２】
そして、このトンネル掘削機にあっては、シールド本体１内に取り付けたカッタヘッド回転用油圧モータあるいは電動モータ６によりカッタヘッド８を回転し、このカッタヘッド８に取り付けたカッタビット９により地山を掘削すると共に、シールド本体１内に取り付けたシールドジャッキ４を後方に位置するセグメント３に押し当てて伸長することで、ここで反力を得て、シールド本体１を推進する。このとき、シールド本体１内に取り付けたアーティキュレートジャッキ２によりシールド本体１を前後において屈曲することで、推進方向を変更可能にする。そして、シールド本体１内に取り付けたスクリュコンベヤ７により掘削した土砂を搬送し後方に排出する。
【００１３】
このようにシールドジャッキ４を伸長してシールド本体１の推進を行いながらカッタヘッド８のカッタビット９による掘削をシールドジャッキ４が伸びきるまで行う。そして、伸びきったら、今度はシールドジャッキ４の後方にセグメント３を搬入し、シールド本体１内に取り付けたセグメントエレクタ５によりセグメント３を組み立てる。次に、セグメント３を組み立てたら、再びシールド本体１の推進及びカッタビット９による掘削を行って、これを繰り返すことにより、トンネルを構築していく。
【００１４】
そして、このトンネル掘削機において、シールド本体１の前方に装着するカッタヘッド８にはオーバカットを行うコピーカッタ１０を取り付ける。このコピーカッタ１０はカッタヘッド８に放射方向に向くようにして単数あるいは複数配置する。なお、コピーカッタ１０のカッタヘッド８への配置についてはこれらに限定されるものではない。
【００１５】
次に、このコピーカッタ１０の構成としては、図３（Ａ）に示すように、カッタヘッド８側に固着する外筒体１１を備えると共に、この外筒体１１の内側に間隙を形成しつつ位置しカッタヘッド８側に固着する内筒体１２を備える。そして、この外筒体１１と内筒体１２との間の間隙に位置し外筒体１１と内筒体１２に対して摺動自在となる中間筒体１３を備え、この中間筒体１３を外筒体１１と内筒体１２により内外両側から保持する。また、この中間筒体１２は先端を塞いでいる。
【００１６】
そして、この外筒体１１と内筒体１２と中間筒体１３とにおいては、内筒体１２の長手寸法と中間筒体１３の長手寸法を略同一にすると共に、外筒体１１の長手寸法を内筒体１２と中間筒体１３との長手寸法より小さくして、中間筒体１３が外筒体１１に対してその先端側を大きく露出している。この中間筒体１３にあっては、外筒体１１に対して大きく露出する部分である先端と先端から外筒体１１先端までの間の先端側の周囲とにカッタビット１４を広い範囲にわたって多数取り付ける。
【００１７】
さらに、外筒体１１と内筒体１２の内側である中間筒体１３の内側に格納する油圧ジャッキ１５を備え、この油圧ジャッキ１５は基端をカッタヘッド８側に軸着すると共に、先端を中間筒体１３に軸着し、この油圧ジャッキ１５の伸縮により中間筒体１３を外筒体１１と内筒体１２に対して摺動自在にし、これにより、中間筒体１３をカッタヘッド８の外周Ｓより突出可能とする。
【００１８】
そして、外筒体１１と中間筒体１３の間にはブッシュ１６を介在して、外筒体１１に対する中間筒体１３の摺動をスムーズにする。また、外筒体１１と中間筒体１３の間の端部にはシール材１７を設けて、外筒体１１と中間筒体１３の間に土砂等が浸入するのを防ぐ。
【００１９】
また、内筒体１２と中間筒体１３の間にも２つのブッシュ１８を介在して、内筒体１２に対する中間筒体１３の摺動をスムーズにする。この２つのブッシュ１８にあっては、その間隔を広げて配置して、中間筒体１３を広い範囲で保持する。
【００２０】
なお、外筒体１１と中間筒体１３の間、あるいは内筒体１２と中間筒体１３の間に介在するブッシュ１６，１８にあっては、その大きさや個数、位置について前述のものに限定されるものではない。
【００２１】
このような構成となるコピーカッタ１０において、オーバカットとしては、図３（Ｂ）に示すように、中間筒体１３の内側に格納する油圧ジャッキ１５を伸長することで、外筒体１１と内筒体１２の間に位置する中間筒体１３を外筒体１１と内筒体１２に対して摺動し、カッタヘッド８の外周Ｓより中間筒体１３の先端側を突出して、この中間筒体１３の先端と先端側の周囲とに取り付けた多数のカッタビット１４により地山を掘削して、カッタヘッド８の外周Ｓより大きな径のトンネルを掘削するオーバカットを行う。このオーバカットを行っているとき、中間筒体１３にあっては、カッタヘッド８の外周Ｓから中間筒体１３の先端までの間のどこの位置にもカッタビット１４が配置されるようになる。
【００２２】
以上のように、カッタヘッド８側に固着する外筒体１１及び内筒体１２と、前記外筒体１１と前記内筒体１２により、内外両側からブッシュを介して摺動自在に保持されて、前記カッタヘッド８の外周より突出可能に構成される中間筒体１３と、を備えたことで、多数のカッタビット１４を取り付けて地山を掘削する中間筒体１３を外筒体１１と内筒体１２により内外両側から保持すると共に、この中間筒体１３を内筒体１２によって広い範囲で保持する。よって、カッタヘッド８の外周Ｓより中間筒体１３の先端側を大きく突出して、オーバカット量を大きくした場合、ここに大きなモーメントが作用しても、中間筒体１３を内外両側から保持すると共に、内筒体１２によって広い範囲で保持することができ、この大きなモーメントに十分対抗することができる。
【００２３】
しかも、内筒体１２の長手寸法と中間筒体１３の長手寸法を略同一にすると共に、外筒体１１の長手寸法を内筒体１２と中間筒体１３との長手寸法より小さくしたことで、外筒体１１を短くすることができ、この外筒体１１の内側に位置して摺動自在となる中間筒体１３において、その先端側の周囲にカッタビット１４を広い範囲にわたって多数取り付けることができ、これにより、中間筒体の先端側を大きく突出して、オーバカット量を大きくしても、どこの位置にもカッタビット１４が配置されるようになり、従来のようなカッタビット１４が配置されない領域すなわち掘削できない領域Ｔが生じるのを無くすことができ、オーバカット量を大きくした場合でも良好に掘削することができる。
【００２４】
なお、前述の外筒体１１、内筒体１２、中間筒体１３において、その形状は特に限定されるものではなく、四角筒状、多角筒状あるいは円形筒状等、形状はどのようなものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル掘削機の断面図である。
【図２】トンネル掘削機の正面図である。
【図３】（Ａ）本発明のコピーカッタの説明図である。
（Ｂ）本発明のコピーカッタにおけるオーバカット状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）従来のコピーカッタの説明図である。
（Ｂ）従来のコピーカッタにおけるオーバカット状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…シールド本体、２…アーティキュレートジャッキ、３…セグメント、４…シールドジャッキ、５…セグメントエレクタ、６…電動モータ、７…スクリュコンベヤ、８…カッタヘッド、９…カッタビット、１０…コピーカッタ、１１…外筒体、１２…内筒体、１３…中間筒体、１４…カッタビット、１５…油圧ジャッキ、１６…ブッシュ、１７…シール材、１８…ブッシュ、２１…外筒体、２２…内筒体、２３…油圧ジャッキ、２４…カッタビット、２５…ブッシュ、２６…シール材。

Claims (2)

1. トンネル掘進機のコピーカッタにおいて、
   シールド本体（１）の前方に装着するカッタヘッド（８）側に固着する外筒体（１１）と、
   前記外筒体（１１）の内側に間隙を形成しつつ位置しカッタヘッド（８）側に固着する内筒体（１２）と、
   前記外筒体（１１）と前記内筒体（１２）により、内外両側からブッシュ（１６，１８）を介して摺動自在に保持されて、前記カッタヘッド（８）の外周より突出可能に構成される中間筒体（１３）と、
   前記中間筒体（１３）の内側に格納して前記中間筒体（１３）を前記カッタヘッド（８）の外周より突出させるための油圧ジャッキ（１５）と、
   を備えたことを特徴とするトンネル掘進機のコピーカッタ。
2. 前記内筒体（１２）の長手寸法と前記中間筒体（１３）の長手寸法を略同一にすると共に、前記外筒体（１１）の長手寸法を内筒体（１２）と中間筒体（１３）の長手寸法より小さくしたことを特徴とする請求項１記載のトンネル掘進機のコピーカッタ。

Images