JP6905924B2

JP6905924B2 - Shield digger

Info

Publication number: JP6905924B2
Application number: JP2017227450A
Authority: JP
Inventors: 利幸岡田; 大助三宅
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: JP2019094738A

Description

本発明は、シールド掘進機に関し、特に、カッタビットを備えるシールド掘進機に関する。 The present invention relates to a shielded excavator, and more particularly to a shielded excavator including a cutter bit.

従来、カッタビットを備えるシールド掘進機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a shield excavator including a cutter bit is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１には、中心軸線回りに回転するカッタヘッドと、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバ内の土砂を排出するスクリュコンベア（排土装置）とを備えるシールド掘進機が開示されている。上記特許文献１では、カッタヘッドの中心に岩盤破砕用のローラビットを設け、岩盤破砕用のローラビットの後方（カッタヘッドの中心）にカッタヘッドを貫通する貫通穴を設けている。カッタヘッドの中心付近で、岩盤破砕用のローラビットにより破砕された掘削土砂は、貫通穴を通過してチャンバ内に取り込まれる。 Patent Document 1 discloses a shield excavator including a cutter head that rotates around the central axis, a chamber in which excavated earth and sand are stored, and a screw conveyor (earth and earth removal device) for discharging the earth and sand in the chamber. Has been done. In Patent Document 1, a roller bit for rock crushing is provided at the center of the cutter head, and a through hole penetrating the cutter head is provided behind the roller bit for rock crushing (center of the cutter head). Near the center of the cutter head, the excavated earth and sand crushed by the roller bit for rock crushing passes through the through hole and is taken into the chamber.

特開平６−１５８９９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-15894

ここで、都市部などで建設物の地下を通過するシールドトンネル工事においては、地中で鉄杭や鋼矢板などの障害物に遭遇することが少なくない。予期せぬ障害物に遭遇する場合もあれば、障害物の存在が予期されたとしても経路が変更できず、上部構造物のため地上側から排除できない場合もある。そのため、シールド掘進機には、地中に埋設された障害物を除去する機能が求められる。 Here, in shield tunnel construction that passes underground of a building in an urban area or the like, it is not uncommon to encounter obstacles such as iron piles and steel sheet piles in the ground. In some cases, an unexpected obstacle may be encountered, or even if the presence of an obstacle is expected, the route cannot be changed and it cannot be excluded from the ground side due to the superstructure. Therefore, the shield excavator is required to have a function of removing obstacles buried in the ground.

避けられない障害物に遭遇した場合には、シールド掘進機は、掘進速度を下げ、カッタヘッドの回転速度を上昇させて、障害物を徐々に切除することを試みる。しかし、特にカッタヘッドの中央部では周速が低いため、障害物を切除できずにカッタビットを損傷させたり、障害物が切れないまま絡みついてチャンバ内に取り込めなくなる場合がある。 When encountering an unavoidable obstacle, the shield excavator attempts to gradually remove the obstacle by reducing the excavation speed and increasing the rotation speed of the cutter head. However, since the peripheral speed is low especially in the central portion of the cutter head, the cutter bit may be damaged because the obstacle cannot be cut off, or the obstacle may be entangled without being cut and cannot be taken into the chamber.

仮に上記特許文献１のシールド掘進機で障害物除去を試みた場合、周速がほとんど得られない中央部に配置されたローラビットでは障害物を切除できずに損傷するおそれがある。また、貫通穴の正面前方に貫通穴とオーバラップするようにローラビットが配置されるため、障害物がローラビットに引っかかって貫通穴を通過できずに、チャンバ内に取り込めなくなるおそれがある。障害物によって掘進不能となった場合、カッタヘッドの前面側に作業員が出て、ガス切断等で除去するなどの危険度の高い作業が必要になる。そのため、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去できるようにすることが望まれている。 If an attempt is made to remove an obstacle with the shield excavator of Patent Document 1, the roller bit arranged in the central portion where the peripheral speed can hardly be obtained may not be able to remove the obstacle and may be damaged. Further, since the roller bit is arranged in front of the through hole so as to overlap the through hole, an obstacle may be caught by the roller bit and cannot pass through the through hole, so that it cannot be taken into the chamber. When digging becomes impossible due to an obstacle, a worker appears on the front side of the cutter head, and high-risk work such as removing by gas cutting or the like is required. Therefore, it is desired to be able to remove obstacles even in the central portion of the cutter head having a low peripheral speed.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することが可能なシールド掘進機を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to be able to remove obstacles even in the central portion of a cutter head having a low peripheral speed. To provide a shield excavator.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるシールド掘進機は、中心軸線回りに回転し、前面に複数のカッタビットを有するカッタヘッドと、カッタヘッドの後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバ内の土砂を排出する排土装置と、を備え、カッタヘッドは、中央に前方に露出するように設けられチャンバに連通する貫通孔を有し、複数のカッタビットは、カッタヘッドの前面に貫通孔の周縁に沿って配置され、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットである複数の第１カッタビットと、第１カッタビットよりも外周側に配置され、地盤切削用のカッタビットである複数の第２カッタビットとを含む。なお、前面、後面、前方、後方は、いずれも掘進方向における前後方向を基準とする。前方に露出するとは、貫通孔の全断面が覆われることなく、前方の地山に対して開口していることを意味する。ただし、貫通孔の全断面が覆われていなくてもよく、一部が局所的に覆われていてもよい。 In order to achieve the above object, the shield excavator in one aspect of the present invention is provided and excavated on a cutter head that rotates around the central axis and has a plurality of cutter bits on the front surface and on the rear surface side of the cutter head. The cutter head is provided with a chamber in which the sediment is stored and a soil discharge device for discharging the sediment in the chamber, and the cutter head is provided so as to be exposed forward in the center and has a through hole communicating with the chamber. The cutter bit is arranged on the front surface of the cutter head along the peripheral edge of the through hole, and is a plurality of first cutter bits which are rod-shaped or needle-shaped cutter bits for cutting obstacles, and on the outer peripheral side of the first cutter bit. Includes a plurality of second cutter bits that are arranged and are cutter bits for ground cutting. The front surface, rear surface, front surface, and rear surface are all based on the front-rear direction in the excavation direction. Being exposed forward means that the entire cross section of the through hole is not covered and is open to the ground in front. However, the entire cross section of the through hole may not be covered, and a part of the through hole may be locally covered.

この発明の一の局面によるシールド掘進機では、上記のように、カッタヘッドに、中央に前方に露出するように設けられチャンバに連通する貫通孔を設け、カッタヘッドの前面に貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットを設ける。ここで、複数の第１カッタビットは、カッタヘッドの中心軸線から離れた貫通孔の周縁に沿う位置にあるため、カッタビットが貫通孔の前方（中心軸線上）にオーバラップするように設けられる場合と異なり、ある程度の周速が得られ、有効に障害物を切断することができる。カッタヘッドの中央付近に存在する障害物は、貫通孔の周縁に沿う第１カッタビットによって、貫通孔の周縁（直径）と同等以下の大きさに切断される。そのため、カッタヘッドの中央で前方に露出する貫通孔によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ内に取り込むことができる。以上の作用により、本発明によれば、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することができる。さらに、カッタヘッドの中央付近は摺動距離（回転に伴う第１カッタビットの軌跡）が短く、貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットが略同じ軌跡を通ることから、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。また、周速の高い外周側に配置される第２カッタビットは、通常の地盤切削用のカッタビットとして掘進性能を確保し、周速の低い中央に配置される第１カッタビットは、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとして障害物を容易に切削できるようにすることができる。また、カッタヘッドの中央は摺動距離（回転に伴う第１カッタビットの軌跡）が短く、貫通孔の周縁に沿う複数の第１カッタビットが略同じ軌跡を複数のカッタビットが通るので、棒状またはニードル状のカッタビットであっても、地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。 In the shield excavator according to one aspect of the present invention, as described above, the cutter head is provided with a through hole in the center so as to be exposed forward and communicates with the chamber, and the front surface of the cutter head is provided with a through hole at the periphery of the through hole. A plurality of first cutter bits arranged along the line are provided. Here, since the plurality of first cutter bits are located along the peripheral edge of the through hole away from the central axis of the cutter head, the cutter bits are provided so as to overlap in front of the through hole (on the central axis). Unlike the case, a certain peripheral speed can be obtained, and obstacles can be effectively cut. The obstacle existing near the center of the cutter head is cut to a size equal to or smaller than the peripheral edge (diameter) of the through hole by the first cutter bit along the peripheral edge of the through hole. Therefore, the through hole exposed forward in the center of the cutter head allows the cut obstacle piece to pass through and be taken into the chamber. By the above action, according to the present invention, obstacles can be removed even in the central portion of the cutter head having a low peripheral speed. Further, since the sliding distance (trajectory of the first cutter bit due to rotation) is short near the center of the cutter head, and a plurality of first cutter bits arranged along the peripheral edge of the through hole pass through substantially the same locus. Bit wear during normal ground excavation can be suppressed. Further, the second cutter bit arranged on the outer peripheral side having a high peripheral speed secures excavation performance as a cutter bit for normal ground cutting, and the first cutter bit arranged in the center having a low peripheral speed is an obstacle. Obstacles can be easily cut as rod-shaped or needle-shaped cutter bits for cutting. Further, the center of the cutter head has a short sliding distance (trajectory of the first cutter bit due to rotation), and the plurality of first cutter bits along the peripheral edge of the through hole pass through substantially the same locus, so that the cutter bit has a rod shape. Alternatively, even a needle-shaped cutter bit can suppress bit wear during excavation of the ground.

上記一の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、第１カッタビットは、第２カッタビットよりも小型の形状を有する。このように構成すれば、周速の低い中央付近の第１カッタビットを小型の形状にすることにより、障害物との接触面積を小さくして障害物を切削しやすくすることができる。そして、複数の小型の第１カッタビットにより、障害物を徐々に削って切断していくことができる。 In the shield excavator according to the above one aspect, preferably, the first cutter bit has a shape smaller than that of the second cutter bit. With this configuration, by making the first cutter bit near the center, which has a low peripheral speed, into a small shape, the contact area with the obstacle can be reduced and the obstacle can be easily cut. Then, the obstacles can be gradually scraped and cut by the plurality of small first cutter bits.

上記一の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、複数の第１カッタビットは、貫通孔の周縁に沿って貫通孔の全周を取り囲むように配列されている。このように構成すれば、第１カッタビットを貫通孔の全周を取り囲むように配列することによって、より多くの第１カッタビットがカッタヘッドの回転に伴って略同じ軌跡を通るようになる。そのため、障害物の略同一箇所をより多くの第１カッタビットによって集中的に切削することができる。また、より多くの第１カッタビットが配置されるので、障害物との接触によって一部の第１カッタビットが破損する場合でも、残りの第１カッタビットによって障害物の除去ができる。 In the shield excavator according to the above one aspect, preferably, a plurality of first cutter bits are arranged along the peripheral edge of the through hole so as to surround the entire circumference of the through hole. With this configuration, by arranging the first cutter bits so as to surround the entire circumference of the through hole, more first cutter bits will follow substantially the same trajectory as the cutter head rotates. Therefore, substantially the same portion of the obstacle can be intensively cut by more first cutter bits. Further, since more first cutter bits are arranged, even if a part of the first cutter bits is damaged due to contact with an obstacle, the obstacle can be removed by the remaining first cutter bits.

上記一の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、貫通孔の内径は、排土装置の内径よりも小さい。このように構成すれば、排土装置の内径よりも小さくなるまで第１カッタビットによって切断された障害物片を、貫通孔を通過させてチャンバ内に取り込ませることができる。そのため、貫通孔を通過してチャンバ内に取り込まれた障害物を、排土装置によって容易に排出することができるとともに、排土装置内で障害物を詰まらせることが抑制できる。 In the shield excavator according to the above one aspect, the inner diameter of the through hole is preferably smaller than the inner diameter of the earth removal device. With this configuration, the obstacle piece cut by the first cutter bit until it becomes smaller than the inner diameter of the soil removal device can be taken into the chamber through the through hole. Therefore, the obstacles that have passed through the through hole and are taken into the chamber can be easily discharged by the soil removal device, and the clogging of the obstacles in the soil removal device can be suppressed.

上記一の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、貫通孔は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビットにより切削された障害物をチャンバ内へ通過させるように構成されている。このように構成すれば、少なくとも貫通孔の中心部がカッタビットなどによって覆われることなく開放されるので、貫通孔の入口付近でカッタビットなどに引っかかって障害物が詰まることを抑制できる。 In the shield excavator according to the above one aspect, preferably, the through hole is configured to be opened forward at least without covering the central part, and to allow an obstacle cut by the first cutter bit to pass into the chamber. ing. With this configuration, at least the central portion of the through hole is opened without being covered by the cutter bit or the like, so that it is possible to prevent the cutter bit or the like from being caught in the vicinity of the entrance of the through hole and clogging an obstacle.

本発明によれば、上記のように、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することができる。 According to the present invention, as described above, obstacles can be removed even in the central portion of the cutter head having a low peripheral speed.

本発明の第１実施形態によるシールド掘進機の模式的な縦断面図である。It is a schematic vertical sectional view of the shield excavator according to the 1st Embodiment of this invention. シールド掘進機を掘進方向前方から見た模式的な正面図である。It is a schematic front view which looked at the shield excavator from the front in the excavation direction. カッタヘッドの貫通孔周辺を示した拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which showed the periphery of the through hole of a cutter head. カッタヘッドの貫通孔周辺を示した拡大正面図である。It is an enlarged front view which showed the periphery of the through hole of a cutter head. 本発明の第２実施形態によるシールド掘進機の貫通孔周辺を示した拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which showed the periphery of the through hole of the shield excavator according to the 2nd Embodiment of this invention. 第１実施形態の変形例による第１カッタビットの配置を示した拡大正面図である。It is an enlarged front view which showed the arrangement of the 1st cutter bit by the modification of 1st Embodiment. 第１カッタビットの一例を示した模式的な断面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。It is a schematic cross-sectional view (A) and perspective view (B) which showed an example of the 1st cutter bit. 第２カッタビットの一例を示した模式的な断面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。It is a schematic cross-sectional view (A) and perspective view (B) which showed an example of the 2nd cutter bit. 第１カッタビットの第１変形例の模式的な平面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。It is a schematic plan view (A) and perspective view (B) of the 1st modification of the 1st cutter bit. 第１カッタビットの第２変形例の模式的な平面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。It is a schematic plan view (A) and perspective view (B) of the 2nd modification of the 1st cutter bit.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１実施形態］
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるシールド掘進機１について説明する。 [First Embodiment]
The shield excavator 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

（シールド掘進機の全体構成）
図１に示すように、シールド掘進機１は、掘削面を構成するカッタヘッド２と、掘削された土砂が貯留されるチャンバ３と、チャンバ３内の土砂を排出する排土装置４と、を備えている。第１実施形態のシールド掘進機１は、掘進経路上に存在する障害物ＯＭを除去する機能を有する。なお、以下では、単に前方、後方、前面、後面などというとき、掘進方向の前後方向を基準とする。 (Overall configuration of shield excavator)
As shown in FIG. 1, the shield excavator 1 includes a cutter head 2 constituting an excavation surface, a chamber 3 in which excavated earth and sand are stored, and an earth removal device 4 for discharging earth and sand in the chamber 3. I have. The shield excavator 1 of the first embodiment has a function of removing an obstacle OM existing on the excavation path. In the following, when simply referring to the front, rear, front, rear, etc., the front-back direction in the excavation direction is used as a reference.

第１実施形態では、シールド掘進機１が、泥土圧式のシールド掘進機である例を示している。泥土圧式のシールド掘進機１では、カッタヘッド２により掘削された土砂にチャンバ３内で作泥材が注入されて土砂と混合され、掘削土砂が不透水性と塑性流動性を持つ泥土に変換される。掘削土砂（泥土）は、チャンバ３内および排土装置４内に充満する。シールド掘進機１は、掘削土砂（泥土）をチャンバ３内および排土装置４内に充満させた状態を維持してシールドジャッキ５の推力によりチャンバ３内に圧力を発生させることにより、地山側の圧力（切羽の土圧および地下水圧）に対抗させる。シールド掘進機１は、掘進量と排土量とのバランスによって圧力の平衡を図りながら掘進する。 In the first embodiment, an example is shown in which the shield excavator 1 is a mud pressure type shield excavator. In the mud pressure type shield excavator 1, the mud-making material is injected into the earth and sand excavated by the cutter head 2 in the chamber 3 and mixed with the earth and sand, and the excavated earth and sand is converted into mud with impermeable property and plastic fluidity. NS. The excavated earth and sand (mud) fills the chamber 3 and the earth removal device 4. The shield excavator 1 maintains a state in which the excavated earth and sand (mud) is filled in the chamber 3 and the earth removal device 4, and generates pressure in the chamber 3 by the thrust of the shield jack 5, thereby generating pressure on the ground side. Counteract pressure (earth pressure and groundwater pressure on the face). The shield excavator 1 excavates while balancing the pressure by the balance between the excavation amount and the soil discharge amount.

シールド掘進機１は、それぞれ円筒状の前胴部６ａおよび後胴部６ｂから構成された胴体６を備えている。前胴部６ａは、推進力が付与されてカッタヘッド２により地山の掘進を行う部分であり、後胴部６ｂは、前胴部６ａに伴って、トンネルのリング状の周壁部分を構成するセグメントＳＧを図示しないエレクタによって配列しながら進行する部分である。 The shield excavator 1 includes a body 6 composed of a cylindrical front body portion 6a and a rear body portion 6b, respectively. The front body portion 6a is a portion to which propulsive force is applied to dig the ground by the cutter head 2, and the rear body portion 6b constitutes a ring-shaped peripheral wall portion of the tunnel along with the front body portion 6a. It is a part that progresses while arranging the segment SG by an elector (not shown).

カッタヘッド２は、掘進方向に沿う中心軸線Ａ回りに回転し、回転によって地山を掘削するように構成されている。図２に示すように、カッタヘッド２は、前面に複数のカッタビット３０を有する。カッタヘッド２は、掘進方向から見て円形状に形成されている。カッタヘッド２の前面は、複数の放射状のスポーク部１１と、カッタ面板１２とにより構成され、スポーク部１１とカッタ面板１２との隙間に掘削土砂の取込口となるカッタスリット１３が形成されている。 The cutter head 2 is configured to rotate around the central axis A along the excavation direction and excavate the ground by the rotation. As shown in FIG. 2, the cutter head 2 has a plurality of cutter bits 30 on the front surface. The cutter head 2 is formed in a circular shape when viewed from the digging direction. The front surface of the cutter head 2 is composed of a plurality of radial spoke portions 11 and a cutter face plate 12, and a cutter slit 13 serving as an intake port for excavated earth and sand is formed in a gap between the spoke portions 11 and the cutter face plate 12. There is.

また、第１実施形態では、カッタヘッド２は、中央にチャンバ３に連通する貫通孔４０を有している。つまり、貫通孔４０は、カッタヘッド２の径方向中央を掘進方向に貫通し、前面側（地山）と後面側（チャンバ３）とを連通させている。貫通孔４０は、カッタヘッド２の中央に、前方に露出するように設けられている。 Further, in the first embodiment, the cutter head 2 has a through hole 40 communicating with the chamber 3 in the center. That is, the through hole 40 penetrates the center of the cutter head 2 in the radial direction in the excavation direction, and communicates the front side (ground) and the rear side (chamber 3). The through hole 40 is provided in the center of the cutter head 2 so as to be exposed forward.

図１に示すように、カッタヘッド２は、カッタコラム１４を介して旋回台１５に取り付けられ、カッタ駆動部１６によって回転駆動される。旋回台１５は、前胴部６ａの隔壁７に回転可能に支持されている。カッタ駆動部１６は、隔壁７の後方に配置されており、旋回台１５に駆動トルクを付与して回転駆動する。つまり、カッタヘッド２、カッタコラム１４および旋回台１５がカッタ駆動部１６によって一体的に回転（旋回）される。 As shown in FIG. 1, the cutter head 2 is attached to the swivel base 15 via the cutter column 14, and is rotationally driven by the cutter drive unit 16. The swivel base 15 is rotatably supported by the partition wall 7 of the front body portion 6a. The cutter drive unit 16 is arranged behind the partition wall 7, and applies drive torque to the swivel base 15 to drive the rotation table 15. That is, the cutter head 2, the cutter column 14, and the swivel base 15 are integrally rotated (turned) by the cutter drive unit 16.

カッタコラム１４は、中空筒状の梁部材（ビーム）であり、カッタヘッド２を支持し、かつ、カッタヘッド２と共に回転するように構成されている。カッタコラム１４は、前方端部がカッタヘッド２のスポーク部１１に取り付けられ、後方端部が旋回台１５に取り付けられている。 The cutter column 14 is a hollow tubular beam member (beam), which supports the cutter head 2 and is configured to rotate together with the cutter head 2. The front end of the cutter column 14 is attached to the spokes 11 of the cutter head 2, and the rear end is attached to the swivel base 15.

旋回台１５は、円環状に形成され、前方側で複数のカッタコラム１４を支持している。旋回台１５は、前胴部６ａの隔壁７に設けられた軸受によって中心軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。 The swivel base 15 is formed in an annular shape and supports a plurality of cutter columns 14 on the front side. The swivel base 15 is rotatably supported around the central axis A by bearings provided on the partition wall 7 of the front body portion 6a.

チャンバ３は、カッタヘッド２の後面側に設けられている。チャンバ３は、カッタヘッド２、前胴部６ａおよび隔壁７によって囲まれた空間（作泥土室）である。チャンバ３内の泥土圧は、設置高さの異なる位置に複数設けられた土圧センサ３ａにより計測される。チャンバ３内の泥土圧は、地山側からカッタヘッド２に作用する圧力と概ね平衡状態となるように維持される。 The chamber 3 is provided on the rear surface side of the cutter head 2. The chamber 3 is a space (mud making chamber) surrounded by a cutter head 2, a front body portion 6a, and a partition wall 7. The mud pressure in the chamber 3 is measured by a plurality of earth pressure sensors 3a provided at different positions at different installation heights. The mud pressure in the chamber 3 is maintained so as to be substantially in equilibrium with the pressure acting on the cutter head 2 from the ground side.

シールド掘進機１は、セグメントＳＧを押圧して胴体６（前胴部６ａおよび後胴部６ｂ）を推進させるシールドジャッキ５を備える。シールドジャッキ５は、後胴部６ｂに取り付けられている。シールドジャッキ５は、複数設けられており、胴体６の周方向に沿って配列されている。シールド掘進機１は、シールドジャッキ５の推進力によって掘進方向に推進する。シールドジャッキ５は、複数本で１つのブロックを構成し、複数のブロックが、円筒形状の後胴部６ｂの内周に略全周にわたって配列されている。カッタ駆動部１６による回転駆動と、シールドジャッキ５によるジャッキ推力の付与（推進）とは、独立して制御される。 The shield excavator 1 includes a shield jack 5 that presses the segment SG to propel the fuselage 6 (front fuselage 6a and rear fuselage 6b). The shield jack 5 is attached to the rear body portion 6b. A plurality of shield jacks 5 are provided and are arranged along the circumferential direction of the body 6. The shield excavator 1 is propelled in the excavation direction by the propulsive force of the shield jack 5. A plurality of shield jacks 5 form one block, and the plurality of blocks are arranged on the inner circumference of the cylindrical rear body portion 6b over substantially the entire circumference. The rotational drive by the cutter drive unit 16 and the application (propulsion) of the jack thrust by the shield jack 5 are controlled independently.

図１の例では、排土装置４は、スクリュコンベアにより構成されている。排土装置４は、ケーシング２１と、スクリュ２２と、駆動部２３とを含む。排土装置４は、チャンバ３に接続され、チャンバ３内の土砂を排出するように構成されている。 In the example of FIG. 1, the soil removal device 4 is configured by a screw conveyor. The soil removal device 4 includes a casing 21, a screw 22, and a drive unit 23. The soil discharge device 4 is connected to the chamber 3 and is configured to discharge the earth and sand in the chamber 3.

ケーシング２１は、掘削土砂の排出経路を構成する管状部材である。ケーシング２１は、内径（直径）Ｄ２の円筒形状を有する。ケーシング２１は、一端で開口する入口部（取込口）２４が隔壁７を貫通してチャンバ３内に露出し、他端側の開口である出口部（排出口）２５が隔壁７よりも後方側の作業領域ＷＳ内に露出している。出口部２５から排出される土砂は、たとえばベルトコンベア８などの搬送装置によってさらに後方に搬送されていく。排土装置４は、チャンバ３内の土砂を排出してチャンバ３内の圧力を調整する機能を有する。 The casing 21 is a tubular member that constitutes a discharge path for excavated soil. The casing 21 has a cylindrical shape with an inner diameter (diameter) of D2. In the casing 21, the inlet portion (intake port) 24 that opens at one end penetrates the partition wall 7 and is exposed in the chamber 3, and the outlet portion (exhaust port) 25 that is the opening on the other end side is behind the partition wall 7. It is exposed in the work area WS on the side. The earth and sand discharged from the outlet portion 25 is further conveyed rearward by a conveying device such as a belt conveyor 8. The soil discharging device 4 has a function of discharging the earth and sand in the chamber 3 and adjusting the pressure in the chamber 3.

スクリュ２２は、ケーシング２１内に配置されており、回転によって掘削土砂に搬送力を付与する。スクリュ２２は、筒状のケーシング２１と同軸で配置され、中心軸線回りに回転可能に設けられている。図１の例では、スクリュ２２は、回転軸２２ａおよび回転軸２２ａに固定された螺旋状の羽根２２ｂを備える軸付きスクリュの例を示している。スクリュ２２は、回転軸なしの螺旋状の羽根２２ｂを有するリボンスクリュであってもよいし、入口側がリボンスクリュで途中から軸付きスクリュに切り替わる複合タイプのスクリュであってもよい。スクリュ２２は、駆動部２３によって回転される。ケーシング２１に対するスクリュ２２の相対回転によって、土砂が入口部２４から出口部２５に向かう搬送方向に搬送される。 The screw 22 is arranged in the casing 21 and imparts a carrying force to the excavated earth and sand by rotation. The screw 22 is arranged coaxially with the tubular casing 21 and is rotatably provided around the central axis. In the example of FIG. 1, the screw 22 shows an example of a screw with a shaft including a rotating shaft 22a and a spiral blade 22b fixed to the rotating shaft 22a. The screw 22 may be a ribbon screw having a spiral blade 22b without a rotating shaft, or a composite type screw in which the inlet side is a ribbon screw and the screw is switched to a screw with a shaft from the middle. The screw 22 is rotated by the drive unit 23. Due to the relative rotation of the screw 22 with respect to the casing 21, earth and sand are transported in the transport direction from the inlet portion 24 to the outlet portion 25.

チャンバ３内の土圧センサ３ａの圧力計測値は、データ処理装置１７に送られる。データ処理装置１７は、シールド掘進機１のオペレーションルーム（運転室）１８の制御部１９と接続されている。制御部１９は、ＣＰＵおよびメモリなどを備えたコンピュータを備え、土圧センサ３ａなどの圧力計測値や、オペレーションルーム１８における操作入力などに基づいて、シールド掘進機１の動作制御を行う。制御部１９により、カッタ駆動部１６によるカッタヘッド２の回転速度、シールドジャッキ５の推進力（シールド掘進機１の掘進速度）、排土装置４による掘削土砂の排出量などが制御される。 The pressure measurement value of the earth pressure sensor 3a in the chamber 3 is sent to the data processing device 17. The data processing device 17 is connected to the control unit 19 of the operation room (driver's cab) 18 of the shield excavator 1. The control unit 19 includes a computer equipped with a CPU, a memory, and the like, and controls the operation of the shield excavator 1 based on a pressure measurement value of the earth pressure sensor 3a and the like, an operation input in the operation room 18, and the like. The control unit 19 controls the rotation speed of the cutter head 2 by the cutter drive unit 16, the propulsive force of the shield jack 5 (the excavation speed of the shield excavator 1), the amount of excavated earth and sand discharged by the excavation device 4.

（カッタヘッド）
次に、カッタヘッドの詳細構成について説明する。 (Cutter head)
Next, the detailed configuration of the cutter head will be described.

上記の通り、カッタヘッド２の前面には、複数のカッタビット３０が設けられている。カッタビット３０は、土砂を削る掘削刃である。カッタビット３０によって削られた掘削土は、カッタスリット１３（図２参照）や中央の貫通孔４０を通ってカッタヘッド２の内部のチャンバ３に進入する。 As described above, a plurality of cutter bits 30 are provided on the front surface of the cutter head 2. The cutter bit 30 is an excavation blade that cuts earth and sand. The excavated soil scraped by the cutter bit 30 enters the chamber 3 inside the cutter head 2 through the cutter slit 13 (see FIG. 2) and the central through hole 40.

図２に示すように、第１実施形態では、複数のカッタビット３０は、カッタヘッド２の前面に貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１を含む。また、複数のカッタビット３０は、第１カッタビット３１よりも外周側に配置された複数の第２カッタビット３２を含む。これらのカッタビット３０は、カッタヘッド２の前面に固定的に設けられ、カッタヘッド２と一体で回転しながら土砂を掘削する。なお、図２では、便宜的に、第１カッタビット３１にハッチングを付して図示している。 As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the plurality of cutter bits 30 include a plurality of first cutter bits 31 arranged on the front surface of the cutter head 2 along the peripheral edge of the through hole 40. Further, the plurality of cutter bits 30 include a plurality of second cutter bits 32 arranged on the outer peripheral side of the first cutter bit 31. These cutter bits 30 are fixedly provided on the front surface of the cutter head 2 and excavate earth and sand while rotating integrally with the cutter head 2. In FIG. 2, for convenience, the first cutter bit 31 is shown with hatching.

第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周囲に並んで配置されている。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から所定の範囲内に配置されている。所定の範囲は、貫通孔４０に十分に近いことが好ましく、たとえば図３に示す貫通孔４０の半径（Ｄ１／２）以上で、かつ、半径（Ｄ１／２）の２倍以下の範囲である。図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に隣接するように、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から所定の範囲内の距離Ｌ１の位置に並んで配置されている。図３および図４の例では、距離Ｌ１は、貫通孔４０の半径（Ｄ１／２）に一致する。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に隣接するように配置することによって、カッタヘッド２を回転させた際の第１カッタビット３１の軌跡を貫通孔４０の大きさに近づけることができる。そのため、貫通孔４０の内径Ｄ１よりも寸法が大きい鉄杭などの障害物ＯＭ（図１参照）を、極力小さく切断することができる。 The first cutter bits 31 are arranged side by side around the through hole 40. The plurality of first cutter bits 31 are arranged within a predetermined range from the center of the through hole 40 (the central axis A of the cutter head 2). The predetermined range is preferably sufficiently close to the through hole 40, for example, a range equal to or more than the radius (D1 / 2) of the through hole 40 shown in FIG. 3 and not more than twice the radius (D1 / 2). .. In the example of FIG. 4, the plurality of first cutter bits 31 are located at a distance L1 within a predetermined range from the center of the through hole 40 (center axis A of the cutter head 2) so as to be adjacent to the peripheral edge of the through hole 40. They are arranged side by side. In the examples of FIGS. 3 and 4, the distance L1 corresponds to the radius (D1 / 2) of the through hole 40. By arranging the plurality of first cutter bits 31 so as to be adjacent to the peripheral edge of the through hole 40, the locus of the first cutter bit 31 when the cutter head 2 is rotated is brought closer to the size of the through hole 40. Can be done. Therefore, an obstacle OM (see FIG. 1) such as an iron pile having a dimension larger than the inner diameter D1 of the through hole 40 can be cut as small as possible.

複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周方向に並んで配列されている。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）回りに、１列または複数列（図６参照）で、並んで配列される。図２および図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から距離（半径）Ｌ１の位置に、周方向に１列で並んで配列されている。 The plurality of first cutter bits 31 are arranged side by side in the circumferential direction of the through hole 40. The plurality of first cutter bits 31 are arranged side by side in one row or a plurality of rows (see FIG. 6) around the center of the through hole 40 (the central axis A of the cutter head 2). In the examples of FIGS. 2 and 4, the plurality of first cutter bits 31 are arranged in a row in the circumferential direction at a position of a distance (radius) L1 from the center of the through hole 40 (center axis A of the cutter head 2). It is arranged.

複数の第１カッタビット３１は、たとえば所定の角度範囲に渡って、周方向に並んで配列される。所定の角度範囲は、１周（３６０度）未満でもよい。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に沿って貫通孔４０の全周を取り囲むように配列されている。図２および図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に沿って１周するように、等角度間隔で配列されている。第１カッタビット３１が等角度間隔で配列されることにより、カッタヘッド２の正転時（たとえば前方から見て反時計回り）と逆転時（前方から見て時計回り）とで、性能ばらつきを生じ難くすることができる。 The plurality of first cutter bits 31 are arranged side by side in the circumferential direction, for example, over a predetermined angular range. The predetermined angle range may be less than one round (360 degrees). In the first embodiment, the plurality of first cutter bits 31 are arranged along the peripheral edge of the through hole 40 so as to surround the entire circumference of the through hole 40. In the examples of FIGS. 2 and 4, the plurality of first cutter bits 31 are arranged at equal angular intervals so as to make one round along the peripheral edge of the through hole 40. By arranging the first cutter bits 31 at equal angular intervals, the performance of the cutter head 2 varies between forward rotation (for example, counterclockwise when viewed from the front) and reverse rotation (clockwise when viewed from the front). It can be made less likely to occur.

具体的には、図２および図４の例では、８つの第１カッタビット３１が、４５度間隔で配列されている。第１カッタビット３１の数は、８つ以外の複数でもよい。第１カッタビット３１の数は、たとえば、１列当たり４０度間隔で９個、３０度間隔で１２個（図６参照）、２０度間隔で１８個、１５度間隔で２４個、１２度間隔で３０個、１０度間隔で３６個、などでもよい。第１カッタビット３１の数は、多い方が好ましい。障害物ＯＭの切削時に、多数の第１カッタビット３１によって集中的に切削を行うことができ、通常の土砂切削時における個々の第１カッタビット３１のビット摩耗を抑制できるためである。 Specifically, in the examples of FIGS. 2 and 4, eight first cutter bits 31 are arranged at intervals of 45 degrees. The number of the first cutter bits 31 may be a plurality other than eight. The number of first cutter bits 31 is, for example, 9 at 40 degree intervals, 12 at 30 degree intervals (see FIG. 6), 18 at 20 degree intervals, 24 at 15 degree intervals, and 12 degree intervals per row. 30 pieces, 36 pieces at 10 degree intervals, and so on. The number of the first cutter bits 31 is preferably large. This is because when cutting an obstacle OM, a large number of first cutter bits 31 can perform intensive cutting, and bit wear of individual first cutter bits 31 during normal earth and sand cutting can be suppressed.

第１実施形態では、第１カッタビット３１は、第２カッタビット３２よりも小型の形状を有する。また、第１カッタビット３１は、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットであり、第２カッタビット３２は、第１カッタビット３１とは異なる地盤切削用のカッタビットである。たとえば図７（Ａ）および（Ｂ）の例では、第１カッタビット３１は、円柱状（棒状またはニードル状）の台金部３１ｂの上端面中央部に埋め込まれた超硬合金製のチップ（超硬チップ）３１ａを有する。チップ３１ａは、先細り形状の先端部が形成された円柱形状を有し、先端部が台金部３１ｂの上端面から露出するように、台金部３１ｂに１つ設けられている。 In the first embodiment, the first cutter bit 31 has a shape smaller than that of the second cutter bit 32. The first cutter bit 31 is a rod-shaped or needle-shaped cutter bit for cutting obstacles, and the second cutter bit 32 is a cutter bit for ground cutting different from the first cutter bit 31. For example, in the examples of FIGS. 7A and 7B, the first cutter bit 31 is a cemented carbide tip embedded in the center of the upper end surface of a columnar (rod-shaped or needle-shaped) base metal portion 31b. Carbide tip) 31a. The tip 31a has a cylindrical shape in which a tapered tip portion is formed, and one tip 31a is provided on the base metal portion 31b so that the tip portion is exposed from the upper end surface of the base metal portion 31b.

第２カッタビット３２には、掘削する地山の土質に応じた適切な形状のカッタビットが選択される。第１カッタビット３１よりも外周側の第２カッタビット３２では、中央と比べて周速が高いため、通常の地盤切削用のカッタビットでも十分に障害物ＯＭを除去することができる。カッタヘッド２に設けられる複数の第２カッタビット３２は、たとえば、先行ビット、ローラビットなどのうち１種または複数種を採用することができる。たとえば図８（Ａ）および（Ｂ）の例では、第２カッタビット３２は、概略で直方体状の台金部３２ｂの両隅部に、それぞれ板状のチップ３２ａが設けられた構造を有する。 For the second cutter bit 32, a cutter bit having an appropriate shape is selected according to the soil quality of the ground to be excavated. Since the second cutter bit 32 on the outer peripheral side of the first cutter bit 31 has a higher peripheral speed than the center, the obstacle OM can be sufficiently removed even with a normal cutter bit for ground cutting. As the plurality of second cutter bits 32 provided in the cutter head 2, for example, one or more of the leading bit, the roller bit, and the like can be adopted. For example, in the examples of FIGS. 8A and 8B, the second cutter bit 32 has a structure in which plate-shaped chips 32a are provided at both corners of a roughly rectangular parallelepiped base metal portion 32b.

図４では模式的に示しているが、第２カッタビット３２は、正面視で（掘進方向前方から見て）、たとえば短辺ａ×長辺ｂの矩形形状を有する。第１カッタビット３１は、正面視で、直径ｃの円形状を有し、直径ｃは、短辺ａおよび長辺ｂの両方よりも小さい。このため、第１カッタビット３１は、障害物ＯＭに対して、第２カッタビット３２よりも接触面積が小さくなるように形成されている。 Although schematically shown in FIG. 4, the second cutter bit 32 has a rectangular shape of, for example, a short side a × a long side b when viewed from the front (viewed from the front in the digging direction). The first cutter bit 31 has a circular shape with a diameter c in front view, and the diameter c is smaller than both the short side a and the long side b. Therefore, the first cutter bit 31 is formed so that the contact area with respect to the obstacle OM is smaller than that of the second cutter bit 32.

図３の例では、第１カッタビット３１は、掘進方向に直線状に延びるように形成されている。また、第１カッタビット３１は、先端が鋭角となっている。これにより、障害物ＯＭに対して、第１カッタビット３１の接触面積をより一層小さくすることが可能である。なお、障害物ＯＭが鋼材など硬さのある材質である場合、第１カッタビット３１は障害物ＯＭとの接触により先端（チップ３１ａ）が欠ける可能性もある。その場合でも、第１カッタビット３１が棒状またはニードル状に形成されることにより、欠けた箇所に別の先端部が形成され、障害物ＯＭの切削を継続可能となることが期待できる。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１が同一の軌跡（距離Ｌ１を半径とする回転軌跡）で移動するため、それぞれの第１カッタビット３１がノコギリのように障害物ＯＭの同一箇所を摺動することにより、周速が低くても効果的な切削が可能であるとともに、個々の第１カッタビット３１の摩耗が平均化されビット摩耗の抑制が可能である。 In the example of FIG. 3, the first cutter bit 31 is formed so as to extend linearly in the excavation direction. The tip of the first cutter bit 31 has an acute angle. As a result, the contact area of the first cutter bit 31 with respect to the obstacle OM can be further reduced. When the obstacle OM is a hard material such as a steel material, the tip (tip 31a) of the first cutter bit 31 may be chipped due to contact with the obstacle OM. Even in that case, it can be expected that by forming the first cutter bit 31 in the shape of a rod or a needle, another tip portion is formed in the chipped portion, and the cutting of the obstacle OM can be continued. In the first embodiment, since the plurality of first cutter bits 31 move on the same locus (rotational locus with the radius L1 as the radius), each first cutter bit 31 moves at the same location of the obstacle OM like a saw. By sliding the above, effective cutting is possible even if the peripheral speed is low, and the wear of each first cutter bit 31 is averaged and bit wear can be suppressed.

第２カッタビット３２は、カッタヘッド２の前面において、周状に配列された複数の第１カッタビット３１よりも外周側に配置されている。図２では模式的に示しているが、第２カッタビット３２は、カッタヘッド２の前面のうち、貫通孔４０および第１カッタビット３１の配置位置を除く略全断面を通過するように、放射状に分布して配置されている。つまり、カッタヘッド２を１回転させた場合に個々の第２カッタビット３２が形成する軌跡がカッタヘッド２の略全断面を通るように、第２カッタビット３２が分布している。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１および複数の第２カッタビット３２によって、貫通孔４０の形成位置を除く略全断面が掘削される。 The second cutter bit 32 is arranged on the front surface of the cutter head 2 on the outer peripheral side of the plurality of first cutter bits 31 arranged in a circumferential shape. Although schematically shown in FIG. 2, the second cutter bit 32 radially passes through substantially the entire cross section of the front surface of the cutter head 2 except for the arrangement position of the through hole 40 and the first cutter bit 31. It is distributed and arranged in. That is, the second cutter bits 32 are distributed so that the loci formed by the individual second cutter bits 32 when the cutter head 2 is rotated once pass through substantially the entire cross section of the cutter head 2. In the first embodiment, the plurality of first cutter bits 31 and the plurality of second cutter bits 32 excavate substantially the entire cross section except for the formation position of the through hole 40.

図２〜図４の例では、貫通孔４０は、内径（直径）Ｄ１の円形状を有する。貫通孔４０の断面形状は、円形状以外の矩形状などの多角形状や、楕円形状などでもよい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４の内径Ｄ２（図１参照）に応じて設定されている。第１実施形態では、貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さい。なお、貫通孔４０の内径は、前後方向において変化してもよく、ここでは、貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０の内径の最小値とする。図３の例では、貫通孔４０は一定の内径Ｄ１でカッタヘッド２を貫通している。 In the examples of FIGS. 2 to 4, the through hole 40 has a circular shape with an inner diameter (diameter) D1. The cross-sectional shape of the through hole 40 may be a polygonal shape such as a rectangular shape other than a circular shape, an elliptical shape, or the like. The inner diameter D1 of the through hole 40 is set according to the inner diameter D2 (see FIG. 1) of the soil removal device 4. In the first embodiment, the inner diameter D1 of the through hole 40 is smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device 4. The inner diameter of the through hole 40 may change in the front-rear direction, and here, the inner diameter D1 of the through hole 40 is the minimum value of the inner diameter of the through hole 40. In the example of FIG. 3, the through hole 40 penetrates the cutter head 2 with a constant inner diameter D1.

図１の例では、排土装置４の内径Ｄ２は、ケーシング２１の内径である。つまり、貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０を通過した障害物片を排土装置４によって排出可能な大きさとなるように設定されている。障害物ＯＭは、貫通孔４０を通過できるサイズになるまで、第１カッタビット３１によって切断されて細かな障害物片となる。通過可能なサイズまで切断された障害物片は、貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれ、排土装置４によって排出される。この際、貫通孔４０を通過できるサイズまで切断されたことにより、貫通孔４０よりも内径が大きい排土装置４において障害物片による閉塞が発生することが抑制される。 In the example of FIG. 1, the inner diameter D2 of the soil removal device 4 is the inner diameter of the casing 21. That is, the inner diameter D1 of the through hole 40 is set to have a size that allows the soil removal device 4 to discharge the obstacle piece that has passed through the through hole 40. The obstacle OM is cut by the first cutter bit 31 into small obstacle pieces until it reaches a size that allows it to pass through the through hole 40. The obstacle piece cut to a size that allows it to pass through the through hole 40, is taken into the chamber 3, and is discharged by the soil removal device 4. At this time, since the soil is cut to a size that allows it to pass through the through hole 40, it is possible to prevent the soil removal device 4 having an inner diameter larger than that of the through hole 40 from being blocked by an obstacle piece.

貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０を通過した障害物片が排土装置４内で詰まることがないように、十分に小さいことが好ましい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、たとえば、排土装置４の内径Ｄ２の２／３以下である。なお、排土装置４のスクリュ２２が、軸付きスクリュであるか、リボンスクリュであるかによって、排土装置４による排出可能サイズが異なる。通常、排土装置４による排出可能サイズが設計仕様として設定されているため、貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４による排出可能サイズ以下であることが好ましい。排出可能サイズ以下であれば、貫通孔４０の内径Ｄ１が排土装置４の内径Ｄ２の２／３よりも大きくてもよい。 The inner diameter D1 of the through hole 40 is preferably sufficiently small so that the obstacle pieces that have passed through the through hole 40 are not clogged in the soil removal device 4. The inner diameter D1 of the through hole 40 is, for example, 2/3 or less of the inner diameter D2 of the soil removal device 4. The size that can be discharged by the soil removal device 4 differs depending on whether the screw 22 of the soil removal device 4 is a screw with a shaft or a ribbon screw. Normally, the size that can be discharged by the soil removal device 4 is set as a design specification, so that the inner diameter D1 of the through hole 40 is preferably equal to or smaller than the size that can be discharged by the soil removal device 4. The inner diameter D1 of the through hole 40 may be larger than 2/3 of the inner diameter D2 of the soil discharging device 4 as long as it is equal to or smaller than the dischargeable size.

一方、貫通孔４０の内径Ｄ１が小さすぎると、障害物片が貫通孔４０を通りにくくなり、貫通孔４０で詰まりやすくなる。そのため、貫通孔４０の内径Ｄ１は、必要以上に小さすぎないことが好ましい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、たとえば、排土装置４の内径Ｄ２の１／３以上である。したがって、貫通孔４０の内径Ｄ１の範囲としては、たとえば、（１／３）Ｄ２≦Ｄ１≦（２／３）Ｄ２である。たとえば排土装置４の内径Ｄ２が十分に大きい場合、貫通孔４０の内径Ｄ１は、内径Ｄ２の１／４程度であってもよい。 On the other hand, if the inner diameter D1 of the through hole 40 is too small, it becomes difficult for the obstacle piece to pass through the through hole 40, and the through hole 40 is likely to be clogged. Therefore, it is preferable that the inner diameter D1 of the through hole 40 is not too small than necessary. The inner diameter D1 of the through hole 40 is, for example, 1/3 or more of the inner diameter D2 of the soil removal device 4. Therefore, the range of the inner diameter D1 of the through hole 40 is, for example, (1/3) D2 ≦ D1 ≦ (2/3) D2. For example, when the inner diameter D2 of the soil removal device 4 is sufficiently large, the inner diameter D1 of the through hole 40 may be about 1/4 of the inner diameter D2.

また、第１実施形態では、貫通孔４０は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット３１により切削された障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるように構成されている。少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放されるとは、少なくとも貫通孔４０の中心部において、中心軸線Ａ上の前方にはカッタビットやその他の構造物が配置されておらず、切削された障害物片の通過を妨げる構造が存在しないことを意味する。少なくとも中心部とは、たとえば貫通孔４０の外周縁近傍において、第１カッタビット３１の一部や、第１カッタビット３１を固定するための構造などが、部分的に貫通孔４０の前方にオーバラップする（前方を覆う）ことを許容することを意味する。したがって、貫通孔４０は、外周縁近傍を除く略全体が、覆われることなく前方に開放されていることが好ましい。図３では、貫通孔４０の全体が、覆われることなく前方に開放されている例を示している。第１カッタビット３１は、貫通孔４０と略平行に中心軸線Ａに沿って延び、貫通孔４０とはオーバラップしないように設けられている。 Further, in the first embodiment, the through hole 40 is configured to be opened forward at least without covering the central portion, and to allow the obstacle OM cut by the first cutter bit 31 to pass into the chamber 3. There is. At least the central portion is opened forward without being covered, that is, at least in the central portion of the through hole 40, no cutter bit or other structure is arranged in front on the central axis A, and the cutting is performed. It means that there is no structure that prevents the passage of obstacle pieces. At least in the central portion, for example, in the vicinity of the outer peripheral edge of the through hole 40, a part of the first cutter bit 31 or a structure for fixing the first cutter bit 31 partially overlaps the front of the through hole 40. Means to allow wrapping (covering the front). Therefore, it is preferable that substantially the entire through hole 40 is opened forward without being covered except for the vicinity of the outer peripheral edge. FIG. 3 shows an example in which the entire through hole 40 is opened forward without being covered. The first cutter bit 31 extends along the central axis A substantially parallel to the through hole 40 and is provided so as not to overlap with the through hole 40.

第１実施形態では、貫通孔４０は、シールド掘進機１の掘進中に、前方に開放されている状態が維持される。すなわち、シールド掘進機１は、蓋あるいはシャッターや、柱状部材などで貫通孔４０を塞ぐことなく、貫通孔４０が地山側に開放された状態で掘進を行うように構成されている。これにより、貫通孔４０は、掘進に伴って第１カッタビット３１により切削された中央部近傍の障害物片をチャンバ３内へ通過させるように構成されている。なお、第２カッタビット３２が設置された外周側に障害物ＯＭが位置する場合、周速の高い第２カッタビット３２によって障害物ＯＭを切断することが可能で、切断された障害物片がカッタスリット１３からチャンバ３内に取り込まれる。 In the first embodiment, the through hole 40 is maintained in a state of being open forward during the excavation of the shield excavator 1. That is, the shield excavator 1 is configured to excavate in a state where the through hole 40 is open to the ground side without blocking the through hole 40 with a lid, a shutter, a columnar member, or the like. As a result, the through hole 40 is configured to allow an obstacle piece near the central portion cut by the first cutter bit 31 to pass into the chamber 3 during excavation. When the obstacle OM is located on the outer peripheral side where the second cutter bit 32 is installed, the obstacle OM can be cut by the second cutter bit 32 having a high peripheral speed, and the cut obstacle piece can be cut. It is taken into the chamber 3 from the cutter slit 13.

以上のように、第１実施形態では、カッタヘッド２は、中央に設けられ、障害物をチャンバ３内へ通過させるための貫通孔４０と、貫通孔４０の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）とを含んでいる。 As described above, in the first embodiment, the cutter head 2 is provided in the center, and the through hole 40 for passing the obstacle into the chamber 3 and the obstacle arranged in the vicinity of the outer periphery of the peripheral edge of the through hole 40. It includes a cutter bit for cutting objects (first cutter bit 31).

（シールド掘進機の動作）
次に、障害物ＯＭの除去に関するシールド掘進機１の動作について説明する。 (Operation of shield excavator)
Next, the operation of the shield excavator 1 regarding the removal of the obstacle OM will be described.

障害物ＯＭは、地盤を構成する土砂（礫、玉石等を含む）以外の地中に埋設された物体で、特に鉄杭や矢板などの除去が困難な物体を含む。鉄杭や矢板は、たとえば構造物の建設時に用いられる。鉄杭は、たとえば鋼杭（Ｈ型鋼杭など）や、ＲＣ杭（鉄筋コンクリート杭）などである。矢板は、たとえば鋼矢板（シートパイル）などである。これらの障害物ＯＭは強度が高く、土砂と同じように切削や粉砕をすることは通常容易ではない。そのため、障害物ＯＭに遭遇した場合に、掘進経路変更による回避や、地上（立坑）からの排除が検討されるが、経路変更ができず、上部構造物が存在する等によって地上からの排除もできない場合、シールド掘進機１は、掘進により障害物ＯＭを除去する。 Obstacle OM is an object buried in the ground other than the earth and sand (including gravel, boulders, etc.) that compose the ground, and includes an object that is difficult to remove, such as an iron pile and a sheet pile. Iron piles and sheet piles are used, for example, when constructing structures. The iron piles are, for example, steel piles (H-shaped steel piles, etc.) and RC piles (reinforced concrete piles). The sheet pile is, for example, a steel sheet pile (sheet pile). These obstacles OM have high strength and are usually not easy to cut or crush like earth and sand. Therefore, when an obstacle OM is encountered, avoidance by changing the excavation route or exclusion from the ground (shaft) is considered, but the route cannot be changed and removal from the ground due to the existence of superstructures, etc. If not, the shield excavator 1 removes the obstacle OM by excavation.

障害物ＯＭを除去する場合、シールド掘進機１は、障害物ＯＭを除去するための運転を行う。障害物ＯＭを除去するための運転では、シールド掘進機１は、シールドジャッキ５による掘進速度を通常掘進時よりも低下させる低速運転で動作する。また、シールド掘進機１は、カッタ駆動部１６によるカッタヘッド２の回転速度を通常掘進時よりも上昇させる高速回転で動作する。すなわち、シールド掘進機１は、カッタビット３０の周速を高くするとともに掘進方向前方に低速で推進して、カッタビット３０により障害物ＯＭを徐々に切削する。 When removing the obstacle OM, the shield excavator 1 operates to remove the obstacle OM. In the operation for removing the obstacle OM, the shield excavator 1 operates at a low speed operation in which the excavation speed by the shield jack 5 is lower than that at the time of normal excavation. Further, the shield excavator 1 operates at a high speed rotation in which the rotation speed of the cutter head 2 by the cutter drive unit 16 is increased as compared with the normal excavation. That is, the shield excavator 1 increases the peripheral speed of the cutter bit 30 and propels it forward at a low speed in the excavation direction, and the cutter bit 30 gradually cuts the obstacle OM.

カッタヘッド２の中央付近の障害物ＯＭは、複数の第１カッタビット３１により切削される。複数の第１カッタビット３１は小型で、かつ、貫通孔４０の周縁に沿って周方向に並んで配列されるため、複数の第１カッタビット３１の各々が障害物ＯＭの同一箇所を繰り返し切削する。その結果、カッタヘッド２の中央付近の障害物ＯＭは、掘進に伴って細かく切断される。第１カッタビット３１が回転により貫通孔４０と略同等の大きさの円形軌跡を描くので、切断された障害物片は、大きくても回転による第１カッタビット３１の軌跡の大きさの範囲内となり、貫通孔４０内に容易に取り込まれる。取り込まれない障害物片は、第１カッタビット３１によってさらに細かく切削され得る。貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれた障害物片は、排土装置４によって排出される。貫通孔４０の内径Ｄ１が排土装置の内径Ｄ２よりも小さいので、貫通孔４０を通過した障害物片は、容易に排土装置４内を通過して排出される。そのため、切断された障害物片が排土装置４内で詰まることが抑制される。 The obstacle OM near the center of the cutter head 2 is cut by a plurality of first cutter bits 31. Since the plurality of first cutter bits 31 are small and are arranged side by side in the circumferential direction along the peripheral edge of the through hole 40, each of the plurality of first cutter bits 31 repeatedly cuts the same portion of the obstacle OM. do. As a result, the obstacle OM near the center of the cutter head 2 is cut into small pieces as it is dug. Since the first cutter bit 31 draws a circular locus having a size substantially equal to that of the through hole 40 by rotation, the cut obstacle piece is within the range of the size of the locus of the first cutter bit 31 due to rotation at most. And is easily taken into the through hole 40. Obstacle pieces that are not taken in can be further finely cut by the first cutter bit 31. Obstacle pieces that have passed through the through hole 40 and are taken into the chamber 3 are discharged by the soil removal device 4. Since the inner diameter D1 of the through hole 40 is smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device, the obstacle piece that has passed through the through hole 40 easily passes through the soil removal device 4 and is discharged. Therefore, it is possible to prevent the cut obstacle pieces from being clogged in the soil removal device 4.

なお、カッタヘッド２の中央以外の外周側では、周速の高い第２カッタビット３２によって障害物ＯＭが細かく切断される。切断された障害物片がカッタスリット１３からチャンバ３内に取り込まれ、排土装置４により排出される。 On the outer peripheral side of the cutter head 2 other than the center, the obstacle OM is finely cut by the second cutter bit 32 having a high peripheral speed. The cut obstacle piece is taken into the chamber 3 from the cutter slit 13 and discharged by the soil removal device 4.

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 (Effect of the first embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.

第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド２に、中央に前方に露出するように設けられチャンバ３に連通する貫通孔４０を設け、カッタヘッド２の前面に貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１を設ける。ここで、複数の第１カッタビット３１は、カッタヘッド２の中心軸線Ａから離れた貫通孔４０の周縁に沿う位置にあるため、カッタビットが貫通孔４０の前方（中心軸線Ａ上）にオーバラップするように設けられる場合と異なり、ある程度の周速が得られ、有効に障害物ＯＭを切断することができる。カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭは、貫通孔４０の周縁に沿う第１カッタビット３１によって、貫通孔４０の周縁（直径）と同等の大きさに切断される。そのため、カッタヘッド２の中央で前方に露出する貫通孔４０によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ３内に取り込むことができる。以上の作用により、第１実施形態のシールド掘進機１によれば、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。さらに、カッタヘッド２の中央は摺動距離（回転に伴う第１カッタビット３１の軌跡）が短く、かつ、貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１が略同じ軌跡を通ることから、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。 In the first embodiment, as described above, the cutter head 2 is provided with a through hole 40 that is provided in the center so as to be exposed forward and communicates with the chamber 3, and is provided on the front surface of the cutter head 2 along the peripheral edge of the through hole 40. A plurality of first cutter bits 31 arranged so as to be provided are provided. Here, since the plurality of first cutter bits 31 are located along the peripheral edge of the through hole 40 away from the central axis A of the cutter head 2, the cutter bit extends in front of the through hole 40 (on the central axis A). Unlike the case where it is provided so as to wrap, a certain peripheral speed can be obtained, and the obstacle OM can be effectively cut. The obstacle OM existing near the center of the cutter head 2 is cut to a size equivalent to the peripheral edge (diameter) of the through hole 40 by the first cutter bit 31 along the peripheral edge of the through hole 40. Therefore, the cut obstacle piece can be passed through the through hole 40 exposed forward at the center of the cutter head 2 and taken into the chamber 3. Due to the above action, according to the shield excavator 1 of the first embodiment, the obstacle OM can be removed even in the central portion of the cutter head 2 having a low peripheral speed. Further, the center of the cutter head 2 has a short sliding distance (trajectory of the first cutter bit 31 due to rotation), and a plurality of first cutter bits 31 arranged along the peripheral edge of the through hole 40 have substantially the same locus. Since it passes through, bit wear during normal ground excavation can be suppressed.

なお、貫通孔４０は、障害物ＯＭを除去するための運転時以外の通常掘進時にも、カッタヘッド２の中央部における土砂取り込みを促進するように作用する。すなわち、一般的なシールド掘進機では、カッタヘッド２の中央にはフィッシュテールカッタと呼ばれる大型の三角翼状のビットが取り付けられることが多いが、中央部は回転に伴う周速が低いため、掘削土砂の取り込み性能が低くなる。そのため、カッタヘッド２の中央では土砂が取り込めずに閉塞し、掘進の妨げとなることがある。これに対して、第１実施形態では、カッタヘッド２の中央に貫通孔４０が設けられ、中央の掘削土砂を貫通孔４０からチャンバ３内に取り込める。そのため、貫通孔４０によって、障害物ＯＭを除去するための運転時以外の通常掘進時にも、カッタヘッド２の中央における掘削土砂の取り込み性能を改善することが期待できる。 The through hole 40 acts to promote the uptake of earth and sand in the central portion of the cutter head 2 even during normal excavation other than the operation for removing the obstacle OM. That is, in a general shield excavator, a large triangular wing-shaped bit called a fishtail cutter is often attached to the center of the cutter head 2, but since the peripheral speed accompanying rotation is low in the central portion, excavated earth and sand The uptake performance of Therefore, the center of the cutter head 2 may not be able to take in earth and sand and may be blocked, which may hinder digging. On the other hand, in the first embodiment, the through hole 40 is provided in the center of the cutter head 2, and the excavated earth and sand in the center can be taken into the chamber 3 through the through hole 40. Therefore, it can be expected that the through hole 40 improves the excavated soil take-in performance at the center of the cutter head 2 even during normal excavation other than the operation for removing the obstacle OM.

また、第１実施形態では、上記のように、第１カッタビット３１を、第２カッタビット３２よりも小型の形状に形成する。これにより、周速の低い中央付近の第１カッタビット３１を小型の形状にすることにより、障害物ＯＭとの接触面積を小さくして障害物ＯＭを切削しやすくすることができる。そして、複数の小型の第１カッタビット３１により、障害物ＯＭを徐々に削って切断していくことができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the first cutter bit 31 is formed into a shape smaller than that of the second cutter bit 32. As a result, by making the first cutter bit 31 near the center having a low peripheral speed into a small shape, the contact area with the obstacle OM can be reduced and the obstacle OM can be easily cut. Then, the obstacle OM can be gradually scraped and cut by the plurality of small first cutter bits 31.

また、第１実施形態では、上記のように、第１カッタビット３１を、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとし、第２カッタビット３２を、地盤切削用のカッタビットとする。これにより、周速の高い外周側に配置される第２カッタビット３２は、通常の地盤切削用のカッタビットとして掘進性能を確保し、周速の低い中央に配置される第１カッタビット３１は、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとして障害物ＯＭを容易に切削できるようにすることができる。また、上記のように複数の第１カッタビット３１は摺動距離が短く、互いに略同じ軌跡を通ることから、棒状またはニードル状のカッタビットであっても、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the first cutter bit 31 is a rod-shaped or needle-shaped cutter bit for cutting obstacles, and the second cutter bit 32 is a cutter bit for ground cutting. As a result, the second cutter bit 32 arranged on the outer peripheral side having a high peripheral speed secures the excavation performance as a cutter bit for normal ground cutting, and the first cutter bit 31 arranged in the center having a low peripheral speed Obstacle OM can be easily cut as a rod-shaped or needle-shaped cutter bit for cutting obstacles. Further, as described above, since the plurality of first cutter bits 31 have a short sliding distance and pass substantially the same locus with each other, even if the cutter bits are rod-shaped or needle-shaped, bit wear during normal ground excavation can be caused. It can be suppressed.

また、第１実施形態では、上記のように、複数の第１カッタビット３１を、貫通孔４０の周縁に沿って貫通孔４０の全周を取り囲むように配列する。これにより、より多くの第１カッタビット３１がカッタヘッド２の回転に伴って略同じ軌跡を通るようになる。そのため、障害物ＯＭの略同一箇所をより多くの第１カッタビット３１によって集中的に切削することができる。また、より多くの第１カッタビット３１が配置されるので、障害物ＯＭとの接触によって一部の第１カッタビット３１が破損する場合でも、残りの第１カッタビット３１によって障害物ＯＭの除去ができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the plurality of first cutter bits 31 are arranged along the peripheral edge of the through hole 40 so as to surround the entire circumference of the through hole 40. As a result, more first cutter bits 31 follow substantially the same locus as the cutter head 2 rotates. Therefore, substantially the same portion of the obstacle OM can be intensively cut by more first cutter bits 31. Further, since more first cutter bits 31 are arranged, even if a part of the first cutter bits 31 is damaged by contact with the obstacle OM, the remaining first cutter bits 31 remove the obstacle OM. Can be done.

また、第１実施形態では、上記のように、貫通孔４０の内径Ｄ１を、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくする。これにより、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくなるまで第１カッタビット３１によって切断された障害物片を、貫通孔４０を通過させてチャンバ３内に取り込ませることができる。そのため、貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれた障害物ＯＭを、排土装置４によって容易に排出することができるとともに、排土装置４内で障害物ＯＭを詰まらせることが抑制できる。 Further, in the first embodiment, as described above, the inner diameter D1 of the through hole 40 is made smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device 4. As a result, the obstacle piece cut by the first cutter bit 31 can be taken into the chamber 3 through the through hole 40 until it becomes smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device 4. Therefore, the obstacle OM that has passed through the through hole 40 and is taken into the chamber 3 can be easily discharged by the soil removal device 4, and the clogging of the obstacle OM in the soil removal device 4 is suppressed. can.

また、第１実施形態では、上記のように、貫通孔４０を、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット３１により切削された障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるように構成する。これにより、少なくとも貫通孔４０の中心部がカッタビットなどによって覆われることなく開放されるので、貫通孔４０の入口付近でカッタビットなどに引っかかって障害物ＯＭが詰まることを抑制できる。 Further, in the first embodiment, as described above, the through hole 40 is opened forward at least without covering the central portion, and the obstacle OM cut by the first cutter bit 31 is passed into the chamber 3. It is configured as follows. As a result, at least the central portion of the through hole 40 is opened without being covered by the cutter bit or the like, so that it is possible to prevent the obstacle OM from being caught by the cutter bit or the like near the entrance of the through hole 40.

また、第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド２に、中央に設けられ、障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるための貫通孔４０と、貫通孔４０の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）とを設ける。これにより、カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭは、障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）によって切断され、カッタヘッド２の中央の貫通孔４０内を通過できるようになる。その結果、切断された障害物片を貫通孔４０を介してチャンバ３内に取り込むことができるので、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the cutter head 2 is provided in the center, and the through hole 40 for passing the obstacle OM into the chamber 3 and the through hole 40 are arranged near the outer periphery of the peripheral edge of the through hole 40. A cutter bit (first cutter bit 31) for cutting obstacles is provided. As a result, the obstacle OM existing near the center of the cutter head 2 is cut by the cutter bit (first cutter bit 31) for cutting the obstacle so that it can pass through the through hole 40 in the center of the cutter head 2. Become. As a result, the cut obstacle piece can be taken into the chamber 3 through the through hole 40, so that the obstacle OM can be removed even in the central portion of the cutter head 2 having a low peripheral speed.

［第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、上記第１実施形態の図３に対応する、第２実施形態のカッタヘッド２の中央部（中心軸線Ａ）周辺の拡大断面を示す。第２実施形態では、貫通孔１４０および第１カッタビット１３１の位置および形状が上記第１実施形態とは異なる例について説明する。なお、第２実施形態において、貫通孔１４０および第１カッタビット１３１の位置および形状以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an enlarged cross section around the central portion (central axis A) of the cutter head 2 of the second embodiment, which corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. In the second embodiment, an example in which the positions and shapes of the through hole 140 and the first cutter bit 131 are different from those in the first embodiment will be described. In the second embodiment, the configurations other than the positions and shapes of the through hole 140 and the first cutter bit 131 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

図５に示す第２実施形態では、貫通孔１４０は、前後方向（掘進方向）に沿って内径が変化するように形成されている。 In the second embodiment shown in FIG. 5, the through hole 140 is formed so that the inner diameter changes along the front-rear direction (digging direction).

具体的には、貫通孔１４０は、チャンバ３側の後部おいて、チャンバ３（後方）に向かって内径が大きくなる拡大部１４１を有する。また、貫通孔１４０は、前面側において、前面に向かって内径が大きくなることにより形成された傾斜縁部１４２を有する。貫通孔１４０は、前後方向において拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間の中間部１４３において、内径が最小となっている。 Specifically, the through hole 140 has an enlarged portion 141 whose inner diameter increases toward the chamber 3 (rear) at the rear portion on the chamber 3 side. Further, the through hole 140 has an inclined edge portion 142 formed on the front surface side by increasing the inner diameter toward the front surface. The through hole 140 has the smallest inner diameter in the intermediate portion 143 between the enlarged portion 141 and the inclined edge portion 142 in the front-rear direction.

中間部１４３の内径Ｄ１１は、たとえば第１実施形態の貫通孔４０の内径Ｄ１と略等しい。つまり、中間部１４３の内径Ｄ１１は、排土装置４の内径Ｄ２に応じて設定されている。中間部１４３の内径Ｄ１１は、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さく、中間部１４３の内径Ｄ１１の範囲としては、たとえば、（１／３）Ｄ２≦Ｄ１１≦（２／３）Ｄ２である。なお、図５では、中間部１４３は拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間の境界部（貫通孔１４０の傾斜した内周面の頂点部分）である。中間部１４３は、拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間で内径一定のまま前後方向に延びるように形成されていてもよい。 The inner diameter D11 of the intermediate portion 143 is substantially equal to, for example, the inner diameter D1 of the through hole 40 of the first embodiment. That is, the inner diameter D11 of the intermediate portion 143 is set according to the inner diameter D2 of the soil removal device 4. The inner diameter D11 of the intermediate portion 143 is smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device 4, and the range of the inner diameter D11 of the intermediate portion 143 is, for example, (1/3) D2 ≦ D11 ≦ (2/3) D2. In FIG. 5, the intermediate portion 143 is a boundary portion between the enlarged portion 141 and the inclined edge portion 142 (the apex portion of the inclined inner peripheral surface of the through hole 140). The intermediate portion 143 may be formed so as to extend in the front-rear direction while keeping the inner diameter constant between the enlarged portion 141 and the inclined edge portion 142.

拡大部１４１は、中間部１４３からチャンバ３側の開口（カッタヘッド２の後面）まで後方に延びるように形成されている。拡大部１４１は、チャンバ３（後方）に向かうに従って内径が略一定の割合で拡大しており、図５の断面において内表面が直線状の傾斜面となっている。拡大部１４１は、チャンバ３側の開口において最大の内径Ｄ１２を有する。内径Ｄ１２は、中間部１４３の内径Ｄ１１よりも大きく、たとえば排土装置４の内径Ｄ２よりも大きい。 The enlarged portion 141 is formed so as to extend rearward from the intermediate portion 143 to the opening on the chamber 3 side (the rear surface of the cutter head 2). The inner diameter of the enlarged portion 141 is enlarged at a substantially constant ratio toward the chamber 3 (rear), and the inner surface of the enlarged portion 141 is a linear inclined surface in the cross section of FIG. The enlargement portion 141 has a maximum inner diameter D12 in the opening on the chamber 3 side. The inner diameter D12 is larger than the inner diameter D11 of the intermediate portion 143, and is larger than, for example, the inner diameter D2 of the soil removal device 4.

このように貫通孔１４０の内径を後方側へ拡大することによって、貫通孔１４０内に入り込んだ土砂や障害物片をチャンバ３へ流出させやすくすることができる。つまり、何らかの理由で貫通孔１４０の内部が詰まり閉塞することが抑制される。なお、貫通孔１４０は、中間部１４３において最小内径Ｄ１１で拡大部１４１よりも絞られた形状を有するので、排土装置４を通過しないような大きさの障害物片が通過することは抑制される。 By expanding the inner diameter of the through hole 140 to the rear side in this way, it is possible to facilitate the outflow of earth and sand and obstacle pieces that have entered the through hole 140 into the chamber 3. That is, it is possible to prevent the inside of the through hole 140 from being clogged and blocked for some reason. Since the through hole 140 has a shape that is narrower than the enlarged portion 141 at the minimum inner diameter D11 in the intermediate portion 143, it is suppressed that an obstacle piece having a size that does not pass through the soil removal device 4 passes through. NS.

傾斜縁部１４２は、中間部１４３から地山側の開口（カッタヘッド２の前面）まで前方に延びるように形成されている。傾斜縁部１４２は、前方に向かうに従って内径が略一定の割合で拡大しており、図５の断面において内表面が直線状の傾斜面となっている。傾斜縁部１４２は、前面側の開口において最大の内径Ｄ１３を有する。内径Ｄ１３は、中間部１４３の内径Ｄ１１よりも大きく、たとえば排土装置４の内径Ｄ２よりも大きい。内径Ｄ１３は、たとえば拡大部１４１の最大内径Ｄ１２よりは小さい。傾斜縁部１４２は、第１カッタビット１３１を設置するための貫通孔１４０の縁部として設けられている。言い換えると、第２実施形態では、貫通孔１４０は、カッタヘッド２の前面から円錐状（すり鉢状）に窪んだ傾斜縁部１４２を有し、複数の第１カッタビット１３１が円錐状の傾斜縁部１４２に、傾斜縁部１４２に沿って周方向に配置されている。そのため、傾斜縁部１４２の内径Ｄ１３は、第１カッタビット１３１の大きさ（すなわち第１カッタビット１３１が設置される斜面の長さ）と、第１カッタビット１３１の向き（すなわち傾斜縁部１４２の中心軸線Ａに対する傾斜角度）に応じて設定される。 The inclined edge portion 142 is formed so as to extend forward from the intermediate portion 143 to the opening on the ground side (front surface of the cutter head 2). The inner diameter of the inclined edge portion 142 expands at a substantially constant rate toward the front, and the inner surface of the inclined edge portion 142 is a linear inclined surface in the cross section of FIG. The inclined edge portion 142 has a maximum inner diameter D13 in the opening on the front surface side. The inner diameter D13 is larger than the inner diameter D11 of the intermediate portion 143, and is larger than, for example, the inner diameter D2 of the soil removal device 4. The inner diameter D13 is smaller than, for example, the maximum inner diameter D12 of the enlarged portion 141. The inclined edge portion 142 is provided as an edge portion of the through hole 140 for installing the first cutter bit 131. In other words, in the second embodiment, the through hole 140 has an inclined edge portion 142 recessed in a conical shape (mortar shape) from the front surface of the cutter head 2, and a plurality of first cutter bits 131 have a conical inclined edge portion. The portion 142 is arranged in the circumferential direction along the inclined edge portion 142. Therefore, the inner diameter D13 of the inclined edge portion 142 is the size of the first cutter bit 131 (that is, the length of the slope on which the first cutter bit 131 is installed) and the direction of the first cutter bit 131 (that is, the inclined edge portion 142). It is set according to the inclination angle with respect to the central axis A of.

第２実施形態では、複数の第１カッタビット１３１が、傾斜縁部１４２に設けられることにより貫通孔１４０の周縁に沿って配置されている。図示は省略するが、第１カッタビット１３１は、第１実施形態（図４参照）と同様に、貫通孔１４０の周縁に沿って貫通孔１４０の全周を取り囲むように配列されている。第１カッタビット１３１は、先端に向けて細くなるニードル状の形状を有する。複数の第１カッタビット１３１は傾斜縁部１４２から、掘進方向前方に突出するとともに、カッタヘッド２の半径方向の内側（中心軸線Ａ側）へ傾斜するように設けられている。この結果、第２実施形態では、それぞれの第１カッタビット１３１の先端部１３２が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも、僅かに内側に配置され、貫通孔１４０の外周部分と前後方向に僅かにオーバラップしている。すなわち、カッタヘッド２の回転に伴う第１カッタビット１３１の先端部１３２の移動軌跡は、中心軸線Ａ回りの半径Ｌ２の円形状となる。この移動軌跡の直径（２×Ｌ２）が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも僅かに小さい。ただし、第２実施形態においても、貫通孔１４０は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット１３１により切削された障害物をチャンバ３内へ通過させるように構成されている。 In the second embodiment, a plurality of first cutter bits 131 are arranged along the peripheral edge of the through hole 140 by being provided on the inclined edge portion 142. Although not shown, the first cutter bits 131 are arranged along the peripheral edge of the through hole 140 so as to surround the entire circumference of the through hole 140, as in the first embodiment (see FIG. 4). The first cutter bit 131 has a needle-like shape that tapers toward the tip. The plurality of first cutter bits 131 are provided so as to project forward from the inclined edge portion 142 in the excavation direction and to incline inward (center axis A side) in the radial direction of the cutter head 2. As a result, in the second embodiment, the tip 132 of each of the first cutter bits 131 is arranged slightly inside the minimum inner diameter D11 of the through hole 140, and is slightly in the outer peripheral portion of the through hole 140 and in the front-rear direction. Overlaps with. That is, the movement locus of the tip portion 132 of the first cutter bit 131 accompanying the rotation of the cutter head 2 has a circular shape with a radius L2 around the central axis A. The diameter (2 × L2) of this movement locus is slightly smaller than the minimum inner diameter D11 of the through hole 140. However, also in the second embodiment, the through hole 140 is configured to be opened forward at least without covering the central portion, and to allow an obstacle cut by the first cutter bit 131 to pass into the chamber 3. There is.

これにより、カッタヘッド２の中央部付近に位置する障害物ＯＭが存在する場合、第１カッタビット１３１は、障害物ＯＭを貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも小さいサイズまで切削することが可能である。そして、切削された障害物片が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１の中間部１４３を通過して、チャンバ３内へ取り込まれる。中間部１４３を通過した後は、拡大部１４１によって内径が拡大するので、貫通孔１４０の詰まりが発生することが効果的に抑制される。 As a result, when there is an obstacle OM located near the center of the cutter head 2, the first cutter bit 131 can cut the obstacle OM to a size smaller than the minimum inner diameter D11 of the through hole 140. be. Then, the cut obstacle piece passes through the intermediate portion 143 of the minimum inner diameter D11 of the through hole 140 and is taken into the chamber 3. After passing through the intermediate portion 143, the inner diameter is expanded by the enlarged portion 141, so that clogging of the through hole 140 is effectively suppressed.

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 (Effect of the second embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、カッタヘッド２に、中央に前方に露出するように設けられチャンバ３に連通する貫通孔１４０を設け、カッタヘッド２の前面に貫通孔１４０の周縁（傾斜縁部１４２）に沿って配置された複数の第１カッタビット１３１を設ける。これにより、カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭを、貫通孔１４０の周縁に沿う第１カッタビット１３１によって、貫通孔４０の周縁（直径）と同等の大きさに切断し、カッタヘッド２の中央で前方に露出する貫通孔１４０によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ３内に取り込むことができる。その結果、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the cutter head 2 is provided with a through hole 140 provided in the center so as to be exposed forward and communicates with the chamber 3, and a through hole 140 is provided in the front surface of the cutter head 2. A plurality of first cutter bits 131 arranged along the peripheral edge (inclined edge portion 142) of the first cutter bit 131 are provided. As a result, the obstacle OM existing near the center of the cutter head 2 is cut to the same size as the peripheral edge (diameter) of the through hole 40 by the first cutter bit 131 along the peripheral edge of the through hole 140, and the cutter head The through hole 140, which is exposed forward in the center of 2, allows the cut obstacle pieces to pass through and be taken into the chamber 3. As a result, the obstacle OM can be removed even in the central portion of the cutter head 2 having a low peripheral speed.

なお、第２実施形態では、貫通孔１４０に傾斜縁部１４２、中間部１４３および拡大部１４１を設けた例を示したが、傾斜縁部１４２を設けなくてもよい。すなわち、上記第１実施形態の貫通孔４０において、拡大部１４１を後面側に設けてもよい。 In the second embodiment, an example in which the through hole 140 is provided with the inclined edge portion 142, the intermediate portion 143, and the enlarged portion 141 is shown, but the inclined edge portion 142 may not be provided. That is, in the through hole 40 of the first embodiment, the enlarged portion 141 may be provided on the rear surface side.

［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。 [Modification example]
It should be noted that the embodiments and modifications disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記第１および第２実施形態では、泥土圧式シールド掘進機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明を、泥水式シールド掘進機に適用してもよい。泥水式シールド掘進機の場合には、チャンバ３内に泥水を送り込んで掘削土砂をスラリー化し、スラリー化した掘削土砂を排土装置４から排出する。 For example, in the first and second embodiments, the present invention is applied to a mud pressure type shield excavator, but the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a muddy water shield excavator. In the case of a muddy water type shield excavator, muddy water is sent into the chamber 3 to slurry the excavated soil, and the slurried excavated soil is discharged from the excavation device 4.

また、上記第１および第２実施形態では、貫通孔４０（１４０）の中心がカッタヘッド２の中心軸線Ａと一致する例を示したが、本発明はこれに限られない。貫通孔はカッタヘッドの中央に配置されていればよく、たとえばカッタヘッドの中心軸線が貫通孔の内部を通過する範囲内で、貫通孔の中心がカッタヘッドの中心軸線からずれていてもよい。ただし、周速が低いカッタヘッドの回転中心近傍に貫通孔および第１カッタヘッドを設けることが好ましいため、貫通孔の中心がカッタヘッドの中心軸線と一致することが好ましい。 Further, in the first and second embodiments, an example is shown in which the center of the through hole 40 (140) coincides with the central axis A of the cutter head 2, but the present invention is not limited to this. The through hole may be arranged in the center of the cutter head. For example, the center of the through hole may be deviated from the central axis of the cutter head within a range in which the central axis of the cutter head passes through the inside of the through hole. However, since it is preferable to provide the through hole and the first cutter head in the vicinity of the rotation center of the cutter head having a low peripheral speed, it is preferable that the center of the through hole coincides with the central axis of the cutter head.

また、上記第１および第２実施形態では、第２カッタビット３２よりも小型の形状の第１カッタビット３１（１３１）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１カッタビットを、第２カッタビットと同一形状または同一種類のカッタビットとしてもよい。 Further, in the first and second embodiments, an example in which the first cutter bit 31 (131) having a shape smaller than that of the second cutter bit 32 is provided is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the first cutter bit may be a cutter bit having the same shape or the same type as the second cutter bit.

また、上記第１実施形態において、１つのチップ３１ａを有する棒状またはニードル状の第１カッタビット３１の例（図７参照）を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば図９および図１０に示すように、複数のチップ３１ａを有する第１カッタビット３１を設けてもよい。図９（Ａ）および（Ｂ）では、先細りの７つのチップ３１ａを有する第１カッタビット３１の例を示している。また、図１０（Ａ）および（Ｂ）では、先端側から見て扇形状の４つのチップ３１ａを有する第１カッタビット３１の例を示している。チップ３１ａの数は、４つまたは７つ以外の複数でもよい。複数のチップ３１ａを有する第１カッタビット３１を設ける構成では、１つの第１カッタビット３１内で、いずれかのチップ３１ａが破損した場合でも、残りのチップ３１ａによって第１カッタビット３１の切削性能を維持することが可能となる。すなわち、チップ３１ａが大きく割れて損傷する場合があるが、単一のチップ３１ａでは割れがチップ３１ａ内を進展し大きく脱落し切削性能を失うリスクがあるのに対して、複数のチップ３１ａとすることで割れの進展は割れの発生したチップ３１ａの内にとどまり、それ以外のチップ３１ａには割れが直接的には伝わらず大きく脱落するリスクを回避できるのである。そのため、強度が高い障害物ＯＭを除去する場合などチップ３１ａの損耗が激しい場合でも、カッタビットの交換頻度が増大するのを抑制できるので有効である。第２実施形態の第１カッタビット１３１についても同様である。 Further, in the first embodiment, an example of a rod-shaped or needle-shaped first cutter bit 31 having one tip 31a (see FIG. 7) has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, a first cutter bit 31 having a plurality of chips 31a may be provided. 9A and 9B show an example of a first cutter bit 31 having seven tapered tips 31a. Further, FIGS. 10A and 10B show an example of the first cutter bit 31 having four fan-shaped chips 31a when viewed from the tip side. The number of chips 31a may be a plurality other than four or seven. In the configuration in which the first cutter bit 31 having a plurality of chips 31a is provided, even if one of the chips 31a is damaged in one first cutter bit 31, the remaining chips 31a cut the cutting performance of the first cutter bit 31. Can be maintained. That is, the inserts 31a may be severely cracked and damaged, but with a single insert 31a, there is a risk that the inserts propagate in the inserts 31a and fall off significantly, resulting in loss of cutting performance, whereas a plurality of inserts 31a are used. As a result, the progress of cracks stays within the chip 31a where the cracks have occurred, and the risk of the cracks not being directly transmitted to the other chips 31a and falling off can be avoided. Therefore, even when the chip 31a is severely worn, such as when removing a high-strength obstacle OM, it is possible to suppress an increase in the frequency of cutter bit replacement, which is effective. The same applies to the first cutter bit 131 of the second embodiment.

また、上記第１および第２実施形態では、複数の第１カッタビット３１（１３１）を、貫通孔４０（１４０）の周縁に沿って貫通孔４０（１４０）の全周を取り囲むように配列した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば複数の第１カッタビットを、貫通孔の全周を取り囲むことなく、貫通孔の周縁に沿って数カ所にだけ設けてもよい。 Further, in the first and second embodiments, a plurality of first cutter bits 31 (131) are arranged along the peripheral edge of the through hole 40 (140) so as to surround the entire circumference of the through hole 40 (140). Although an example is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, a plurality of first cutter bits may be provided at only a few places along the peripheral edge of the through hole without surrounding the entire circumference of the through hole.

また、上記第１および第２実施形態では、貫通孔４０（１４０）の内径Ｄ１（Ｄ１１）を排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば貫通孔の内径を排土装置の内径と略等しくしてもよい。 Further, in the first and second embodiments, an example in which the inner diameter D1 (D11) of the through hole 40 (140) is made smaller than the inner diameter D2 of the soil removal device 4 is shown, but the present invention is not limited to this. .. In the present invention, for example, the inner diameter of the through hole may be substantially equal to the inner diameter of the soil removal device.

１シールド掘進機
２カッタヘッド
３チャンバ
４排土装置
３０カッタビット
３１、１３１第１カッタビット
３２第２カッタビット
４０、１４０貫通孔
Ａ中心軸線
Ｄ１貫通孔の内径
Ｄ２排土装置の内径
ＯＭ障害物 1 Shield excavator 2 Cutter head 3 Chamber 4 Soil removal device 30 Cutter bit 31, 131 1st cutter bit 32 2nd cutter bit 40, 140 Through hole A Center axis D1 Through hole inner diameter D2 Soil removal device inner diameter OM Obstacle

Claims

A cutter head that rotates around the central axis and has multiple cutter bits on the front,
A chamber provided on the rear surface side of the cutter head and for storing excavated earth and sand,
A soil discharging device for discharging the earth and sand in the chamber is provided.
The cutter head is provided in the center so as to be exposed forward and has a through hole communicating with the chamber.
The plurality of cutter bits
A plurality of first cutter bits , which are rod-shaped or needle-shaped cutter bits for cutting obstacles, are arranged on the front surface of the cutter head along the peripheral edge of the through hole.
A shield excavator that is arranged on the outer peripheral side of the first cutter bit and includes a plurality of second cutter bits that are cutter bits for ground cutting.

Before Symbol first cutter bit, it said has a compact shape than the second cutter bit, shield machine according to claim 1.

The shield excavator according to claim 1 or 2 , wherein the plurality of first cutter bits are arranged so as to surround the entire circumference of the through hole along the peripheral edge of the through hole.

The shield excavator according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inner diameter of the through hole is smaller than the inner diameter of the soil removal device.

Any of claims 1 to 4 , wherein the through hole is opened forward at least without covering the central portion, and is configured to allow an obstacle cut by the first cutter bit to pass into the chamber. The shield excavator described in item 1.