JPH02300498A - マルチフエースシールド掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トンネルの切羽掘削用カッタフェースの傾斜
による方向制御に特徴を有するマルチフェースシールド
掘削機に関するものである。

（従来の技術） シールド掘削機（トンネル掘削機）の従来例を第７．８
図によって説明すると、第７図に示すように円形状横断
面を有するシールド本体（ａ）の前部にカッタ旋回軸（
図示省略）により突設されたカッタフェース（ビット付
き、スポークを含む）［有］）を備えた通常の単一旋回
軸式シールド掘削機、第８図に示すように非円形横断面
を有するシールド本体（ａ＋）の前部に複数のカッタ旋
回軸（図示省略）を機体前後方向に指向させかつ横方向
の間隔をおいて突設し、各カッタ旋回軸の先端部にそれ
ぞれカッタフェース（ｂ＋）（ｂｚ）を先、後行の配置
で固設した複旋回軸式、即ちマルチフェースシールド掘
削機があり、いずれもシールド本体（ａ＋ａ＋）の後部
内に配設した推進ジヤツキ群（図示省略）により機体の
推力を得て、カッタフェース（ｂ、ｂ、ｂｚ）の回転に
より切羽を掘削し、掘削土砂を排土装置（図示省略）に
より機体後方へ排出して掘進する機構になっており（機
体後側にセグメントが施工される）、前記単一旋回軸式
シールド掘削機は、カッタフェース（ｂ）のカッタ旋回
力に対しシールド本体（ａ）側にカッタ旋回反力が生じ
、該カッタ旋回反力によりシールド本体（ａＪをローリ
ング方向に動かす方向制御が行われ、前記マルチフェー
スシールド掘削機の場合は、カッタフェース（ｂｌ）（
ｂりを同方向に回転するとシールド本体（ａ）側にカッ
タ旋回反力が生じローリング力になるが、シールド本体
（ａ、）が非円形状横断面になっているためローリング
に多大な力が必要となり、カッタ旋回反力ではローリン
グ力が不足する。

（発明が解決しようとする課題） 従来の前記マルチフェースシールド掘削機は、複数のカ
ッタフェースを有しシールド本体が非円形状横断面にな
っているため、各カッタフェースを同方向に回転して得
られるカッタ旋回反力のみでは方向制御！ｌＩが難しく
、特にローリング方向に大きくズレが生じると、覆工材
であるセグメントの組立てが不能となり、そのカッタ旋
回機構では、各カッタ旋回軸の旋回トルク反力のみがロ
ーリング方向に作用する力であり、特にゆるい地盤では
制御不能となり、方向制御が大きな問題となっている。

本発明は、前記のような課題に対処するため６、二開発
されたものであって、その目的とする処は、掘削機本体
の前部に配設された複数のカッタフェースを個別に傾斜
させることにより、多様なかつ強力な方向制御力を得て
方向制御性能を向上し施工性、掘削能率を高めたマルチ
フェースシール［掘削機を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、掘削機本体の前部に複数のカッタ旋回軸を機
体前後方向に指向させかつ横方向の間隔をおいて突設し
、該各カッタ旋回軸の先端部にそれぞれカッタフェース
を先、後行の配置で固設したマルチフェースシールド掘
削機において、１１１Ｊ記掘削機本体と前記各カッタ旋
回軸の間に同カッタ旋回軸を介して同カッタフェースを
個別に傾斜させる方向制御機構を設けた構成に特徴を有
し、方向制御機構により各カッタ旋回軸を介してカッタ
フェースを個別にかつ多様に傾斜調整可能とし、該傾斜
調整により強力なローリング力、ピッチング力あるいは
ヨーイング力を得て、掘削機本体の方向側’ｔ’ＪＨを
自在、円滑にしている。

（作用） 方向制御機構により各カッタ旋回軸を介し各カッタフェ
ースを個別にかつ多様に傾斜調整して掘進すると、切羽
前面に作用する反力がカッタフェース面に垂直に働らき
、この時、カッタフェース面が傾斜しているため、カッ
タフェース面に働らく荷重が掘削機本体の掘進方向とそ
の直角方向の成分に分解され、掘進方向に対し直角の荷
重が方向制御力として作用し、カッタフェースの傾斜角
、傾斜方向の多様な組合せによりローリング力、ピッチ
ング力あるいはａ−イング力として強力な方向側１ＴＢ
ｌ力が得られ、方向制御が自在に行われて、掘削が円滑
に遂行される。

（実施例） 第１図ないし第６図に本発明の一実施例を示し、図中（
１）はシールド本体、（２）はシールド本体（１）の前
部内に設けられた仕切壁、（３ａ）　（３ｂ）はカッタ
旋回軸、Ｃ３ａ）　（５ｂ）はビット群を有するカッタ
フェース（スポークも含む）であって、掘削機本体（１
，２）の１１１部に複数のカッタ旋回軸（３ａ）　（３
ｂ）を機体前後方向（Ｘ）に指向させかつ横方向の間隔
をおいて突設し、各カッタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）の
先端部にそれぞれカッタフェース（５ａ）　（５ｂ）を
先、後行の配置で固設したマルチフェースシールド掘削
機において、掘削機本体（１、２）と各カッタ旋回軸（
３ａ）　（３ｂ）の間に同カッタ旋回軸を介して同カッ
タフェースを個別に傾斜させる方向制御機構（４ａ、ｂ
、６）を設けたマルチフェースシールド掘削機になって
いる。

前記方向制御機構（４ａ、ｂ、６）は、仕切壁（２）に
配設されてカッタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）を多方向に
傾斜可能に支持した球面軸受（４ａ）　（４ｂ）と、仕
切壁（２）とカッタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）の間に枢
着して連結されたに動用ジヤツキ（６１（６）等からな
り、適宜の流体回路（図示省略）により揺動用ジヤツキ
（６）（６）を個別に伸縮、固定して、カッタ旋回軸（
３ａ）を介してカッタフェース（５ａ）を傾斜し、ある
いはカッタ旋回軸（３ｂ）を介してカッタフェース（５
ｂ）を（填料して方向制御を容易にしている。

前記マルチフェースシールド掘削機には、シ−ルト′本
体（１）内に適宜の手段で配設された旋回駆動用モータ
（７ａ）　（７ｂ）、カッタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）
の基端部側に連結された動力伝達機構（８ａ）　（８ｂ
）が設けられ、該動力伝達機構（８ａ）　（８ｂ）は、
適宜の手段によリカツタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）の傾
動を許容し、旋回駆動用モータ（７ａ）　（７ｂ）の動
力をカッタ旋回軸（３ａ）（３ｂ）に伝達する。図中（
９）は掘削機本体（１）の後部内に配設された複数の推
進用ジヤツキ、（ｌＯ）は掘削機本体（１）の後側内に
配設されセグメントブロックを把持して配置するエレク
タ−装置、（１１）は掘削機本体（１）の後部に組立て
施工されたセグメントである。

本発明の実施例は、前記のような構成になっており作用
について詳述すると、推進用ジヤツキ（９）群を組立て
施工されているセグメント（１１）の前部に当てその反
力により機体の推力を得て、旋回駆動用モータ（７ａ）
　（７ｂ）により動力伝達機構（８ａ）　（８ｂ）、カ
ッタ旋回軸（３ａ）　（３ｂ）を介してカッタフェース
（５ａ）　（５ｂ）が個別に正、逆回転され、カッタフ
ェース（５ａ＞　（５ｂ）の回転により切羽が掘削され
るときもに、掘削土砂は適宜の排土機構（図示省略）に
より機体後方へ排出されて掘進され、掘削後の機体後部
側ではエレクタ−装置（１ｏ）によりセグメントブロッ
クが配置され、セグメントの組立て施工が行われる。

前記シールド掘削において、第２図に示すようにカッタ
旋回軸（３ａ）　（３ｂ）を相反する方向に傾斜してカ
ッタフェース（５ａ）　（５ｂ）を逆方向に傾斜させた
配置にすると、第３図（八）に示すようにカッタ、フェ
ース（５ａ）に作用するフェース面に対し垂直の切羽荷
重Ｆは、掘進方向Ｘに平行な推進反力Ｆ　ｃｏｓθとそ
の直角方向成分である方向制御力Ｆｓｉｎθに分解され
、第３図（Ｂ）に示すように力゛ンタフェース（５ｂ）
にも同様にカッタフェース（５ａ）とは反対方向の方向
制御力Ｆｓｉｎθが作用し、各方向制御力は、第３図（
Ｃ）に示すようにカッタフェース（５ａ）ではその中心
において下向きの方向制御力、カッタフェース（５ｂ）
では上向きの方向制御力となって（シールド本体を推進
するとクサビ効果によりこのような力が生じる）、シー
ルド本体（１）に強力なローリング力として作用する。

カフタフエース（５ａ）　（５ｂ）をそれぞれ逆方向に
傾斜させるとローリングの作用方向を逆方向にでき、ま
た、カッタフェースの傾斜角θの調整によってローリン
グ力が調節可能である。

さらに、カフタフエース（５ａ）　（５ｂ）を第４図に
示すように同方向に傾斜させると、カッタフェース（５
ａ）　（５ｂ）に生じる方向制御力がともに上向きとな
りピッチング方向の制御が可能となり、カッタフェース
（５ａ）　（５ｂ）を第５図に示すように同方向に傾斜
させるとヨーイング力が得られる。

シールド本体（１）は、従来のようなカッタフェース（
５ａ）　（５ｂ）のカッタ旋回力によるカッタ旋回反力
によりローリング力が得られるとともに、カッタフェー
ス（５ａ）　（５ｂ）の様々な前記傾斜配置により掘進
すると、ローリング力、ピッチング力、あるい↓よヨー
イング力として、強力な方向制御力が得られ、シールド
本体（１）のローリング性能が高められて多様な掘削が
可能となり、例えば第６図に示すようなセグメント（１
１）の組立て覆工が行われる。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成からなり、各カッタフェー
スのカッタ旋回力によるカッタ旋回反力により得られる
ローリング力とともに、方向制御機構により各カッタ旋
回軸を介し複数のカッタフェースを個別にかつ多様に傾
斜調整することによって、掘進機本体のローリング力、
ピッチング力あるいはヨーイング力として強力な方向制
御力が得られ、方向制御性能が著しく向上され、施工性
、掘削能率が大幅に高められている。

従ってまた、前記方向制御により複数のカッタフェース
を横方向に配置した横型のシールド掘削から、カッタフ
ェースを上・下に配置した縦型のシールド掘削へ、ある
いは逆に縦型から横型への配置変換が随時にかつ容易に
行われ、マルチフェースのシールド掘削の適用範囲が大
幅に拡大される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例を示す正面図、第１図
（Ｂ）は第１図（Ａ）のＩＢ−１８部分の断面図、第１
図（Ｃ）は第１図（Ｂ）のＩ　Ｃ−Ｉ　Ｃ部分の断面図
、第２図は両力ツタフェースの逆方向傾斜を示す側視図
、第３図（Ａ）は第２図の先行カッタフェース側の側視
機構図、第３図（ＩＩ）は第２図の後行カッタフェース
側の側視機構図、第３図（Ｃ）は第２図の正面図、第４
図（＾）（Ｂ）はカッタフェースの同方向傾斜を示す側
視機構図と正面図、第５図（Ａ）（Ｂ）は他の同方向１
頃斜を示す平面視機構図と正面図、第６図はセグメント
の組立状態を示す斜視図、第７図は従来例を示す斜視機
構図、第８図は他の従来例を示す斜視機構図である。 】、２　：掘削機本体　　　３ａ、３ｂ　　：カツタ旋
回軸５ａ、５ｂ　　：カツタフェース ４ａ、ｂ、６　：方向制ｊ顛機構 代理人　弁理士　岡　本　重　文 外】名 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 掘削機本体の前部に複数のカッタ旋回軸を機体前後方向
   に指向させかつ横方向の間隔をおいて突設し、該各カッ
   タ旋回軸の先端部にそれぞれカッタフェースを先、後行
   の配置で固設したマルチフェースシールド掘削機におい
   て、前記掘削機本体と前記各カッタ旋回軸の間に同カッ
   タ旋回軸を介して同カッタフェースを個別に傾斜させる
   方向制御機構を設けたことを特徴とするマルチフェース
   シールド掘削機。