JPH03122397A - Free cross section shield machine - Google Patents

Free cross section shield machine

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JPH03122397A
JPH03122397A JP25984489A JP25984489A JPH03122397A JP H03122397 A JPH03122397 A JP H03122397A JP 25984489 A JP25984489 A JP 25984489A JP 25984489 A JP25984489 A JP 25984489A JP H03122397 A JPH03122397 A JP H03122397A
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cutter
sub
main
shield machine
rotating body
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JP25984489A
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Shohei Senda
昌平 千田
Masami Ozaki
小崎 正巳
Toshinori Asahi
利則 朝日
Taizo Fukunaga
福永 泰造
Moriyoshi Takemura
竹村 守順
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DOBOKU KENKYU CENTER
Kobe Steel Ltd
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DOBOKU KENKYU CENTER
Kobe Steel Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PURPOSE:To excavate a gateway of desired configuration by providing a rotor with a sliding member capable of sliding in the radial direction and a subcutter, the rotor having a main cutter mounted thereto, and also providing both a driving conversion mechanism for driving the sub-cutter and a slide control means. CONSTITUTION:A rotor 2 having the main cutter 3 of a shield main body 1 mounted thereto is provided with a sliding member 5 capable of sliding in the radial direction and a sub-cutter 4. A driving conversion mechanism C for converting rotation of the rotor 2 into that of the sub-cutter 4, and a control means for controlling actuation of the sliding member 5 are provided. The center portion of a working face i.e., the front face of excavation is excavated by driving of the main cutter 3, and during rotation of the main cutter 3 the outer peripheral portion of the center portion is excavated along the locus of revolution of the sub-cutter 4 by the actuation control means of the sliding member 5 and the driving conversion mechanism C. A tunnel of desired cross section is thus excavated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円形に限らず、所望の断面形状のトンネルを
連続して掘削することができる自由断面シールド機に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a free-section shield machine that can continuously excavate tunnels of any desired cross-sectional shape, not just circular ones.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、上記のようなシールド機として種々のものが提案
され、実施されている。一般には、シールド機本体の前
面に配置したカッタを、このシールド機の中心軸回りに
回転させることにより、シールド機の推進方向前面を掘
削し、この掘削した分だけシールド機を推進させてセグ
メントリングを継足すことにより掘り進むといったもの
が用いられている。
Conventionally, various types of shield machines as described above have been proposed and put into practice. Generally, a cutter placed on the front of the shield machine body is rotated around the central axis of the shield machine to excavate the front face in the propulsion direction of the shield machine, and the shield machine is propelled by the excavated amount to create a segment ring. It is used to dig deeper by adding .

また、特開昭59−102090号公報には、上記シー
ルド機によって掘削したトンネル内の一部区間に退避部
や駅部などの拡径部を形成するための拡大シールド工法
が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-102090 discloses an enlarged shield construction method for forming enlarged diameter sections such as retreat sections and station sections in a section of a tunnel excavated by the above-mentioned shield machine.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のシールド工法やシールド機は、前面カッタの回転
により掘削するものであるため、掘削断面形状は円形に
限られ、それ以外の異形断面形状のトンネルを掘削する
ことは困難である。これに対し、下水道、電力線、地下
鉄のトンネル等、実際に必要とされる横断面形状は円形
以外のものが大半であるため、従来は、このような異形
断面形状を包含する大きな円形断面の掘削を行わねばな
らず、余分な掘削作業と、その掘削ずりの処理作業とが
必要とされている。このような余分な作業は、地下鉄の
トンネルのように大口径断面となる程、トンネル築造コ
ストに与える影響が大きく、シールド工法適用に際して
の制約ともなっている。
Conventional shield construction methods and shield machines excavate tunnels by rotating the front cutter, so the cross-sectional shape of the excavation is limited to a circle, and it is difficult to excavate tunnels with other irregular cross-sectional shapes. On the other hand, most of the cross-sectional shapes actually required for sewers, power lines, subway tunnels, etc. are other than circular, so conventionally, excavations with large circular cross-sections that include such irregular cross-sectional shapes have been carried out. Therefore, extra excavation work and disposal of the excavation waste are required. Such extra work has a greater impact on tunnel construction costs as the diameter of the cross section becomes larger, such as in subway tunnels, and is a constraint when applying the shield construction method.

この問題に対し、上述の公報に示される発明は、−旦ト
ンネルを通常径で掘削してセグメントリングを組立てた
後、対象部分のセグメントリングを取外して半径方向に
特殊掘削作業を行うことにより上記拡径部などを部分的
に形成するものであり、円形以外の所望形状の断面を連
続して掘削するものではない。
To solve this problem, the invention disclosed in the above-mentioned publication first excavates a tunnel with a normal diameter and assembles segment rings, then removes the segment ring in the target area and performs special excavation work in the radial direction. The method is to partially form an enlarged diameter portion, and it is not to continuously excavate a cross section of a desired shape other than a circle.

本発明は、このような事情に鑑み、円形に限らず所望の
断面形状のトンネルを連続して掘削することができるシ
ールド機を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a shield machine that can continuously excavate a tunnel having a desired cross-sectional shape, not just a circular one.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、シールド機本体と、このシールド機本体にそ
の推進方向に延びる軸回りに回転可能に支持された回転
体と、この回転体の前面に固定されたメインカッタと、
このメインカッタおよび上記回転体を回転駆動するメイ
ンカッタ駆動手段と、上記回転体にこの回転体に対して
放射方向にスライド可能に取付けられたスライド部材と
、このスライド部材に回転可能に取付けられたサブカッ
タと、上記回転体に設けられ、この回転体の回転を上記
サブカッタの回転に変換する駆動変換機構と、上記メイ
ンカッタの回転中にこのメインカッタの掘削領域の周囲
の所望の掘削領域をサブカッタが掘削しながら公転する
ようにスライド部材のスライド作動を制御する作動制御
手段とを備えたものである(請求項1)。
The present invention includes a shield machine main body, a rotary body rotatably supported by the shield machine body so as to be rotatable around an axis extending in the propulsion direction, and a main cutter fixed to the front surface of the rotary body.
a main cutter driving means for rotationally driving the main cutter and the rotating body; a slide member attached to the rotating body so as to be slidable in a radial direction with respect to the rotating body; and a slide member rotatably attached to the sliding member. a sub-cutter, a drive conversion mechanism provided on the rotating body and converting rotation of the rotating body into rotation of the sub-cutter; and an operation control means for controlling the sliding operation of the slide member so that the slide member rotates while excavating (claim 1).

また本発明は、シールド機本体と、このシールド機本体
にその推進方向に延びる軸回りに回転可能に支持された
回転体と、この回転体の前面に固定されたメインカッタ
と、このメインカッタおよび上記回転体を回転駆動する
メインカッタ駆動手段と、上記回転体にこの回転体に対
して放射方向にスライド可能に取付けられたスライド部
材と、このスライド部材に回転可能に取付けられたサブ
カッタと、上記回転体に設けられ、各サブカッタを回転
駆動するサブカッタ駆動手段と、上記メインカッタの回
転中にこのメインカッタの掘削領域の周囲の所望の掘削
領域をサブカッタが掘削しながら公転するようにスライ
ド部材のスライド作動を制御する作動制御手段とを備え
たものである(請求項2)。
The present invention also provides a shield machine main body, a rotating body rotatably supported by the shield machine main body so as to be rotatable around an axis extending in the propulsion direction, a main cutter fixed to the front surface of the rotary body, and a main cutter and a main cutter driving means for rotationally driving the rotating body; a slide member attached to the rotating body so as to be slidable in a radial direction with respect to the rotating body; a sub-cutter rotatably attached to the sliding member; a sub-cutter drive means provided on the rotating body to rotationally drive each sub-cutter; and a slide member configured to rotate the sub-cutter while excavating a desired excavation area around the excavation area of the main cutter while the main cutter is rotating. and an operation control means for controlling the slide operation (claim 2).

〔作 用〕[For production]

上記構成によれば、メインカッタ駆動手段によりメイン
カッタが回転駆動されることによって、掘削前面である
切羽の中央部分が掘削される。さらに、このメインカッ
タの回転中、作動制御手段の制御下でスライド部材がメ
インカッタに対して放射方向にスライドすることにより
、サブカッタが特有の軌跡を描いて公転し、かつ請求項
1記載の駆動変換機構の作用で、あるいは請求項2記載
のサブカッタ回転駆動手段の作動でサブカッタが回転駆
動されることにより、上記切羽の外周部が掘削され、全
体として所望の断面形状の掘削が行われる。
According to the above configuration, the main cutter is rotationally driven by the main cutter driving means, so that the central portion of the face, which is the front surface of the excavation, is excavated. Furthermore, during the rotation of the main cutter, the slide member slides in the radial direction with respect to the main cutter under the control of the operation control means, so that the sub cutter revolves drawing a unique locus, and the drive according to claim 1 By rotationally driving the sub-cutter by the action of the conversion mechanism or by the action of the sub-cutter rotation driving means according to claim 2, the outer peripheral portion of the face is excavated, and the entire excavation is performed in a desired cross-sectional shape.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1実施例(第1図〜第5図) 第1図および第2図に示されるシールド機は、角筒形状
のスキンプレート(シールド機本体)1を備え、このス
キンプレート1の前端部(第2図では左端部)にカッタ
ケーシング(回転体)2が設けられている。
First Embodiment (Figs. 1 to 5) The shielding machine shown in Figs. A cutter casing (rotating body) 2 is provided at the left end (in FIG. 2).

このカッタケーシング2の前面には、第1図に示される
ような正面視十字状のメインカッタ(カッタアーム)3
が固定されている。このメインカッタ3には複数の刃3
aが配設され、このメインカッタ3の各先端部同士はカ
ッタリング6で連結されている。
On the front side of this cutter casing 2, there is a main cutter (cutter arm) 3 which is cross-shaped in front view as shown in FIG.
is fixed. This main cutter 3 has multiple blades 3.
a is provided, and the tips of the main cutter 3 are connected to each other by a cutter ring 6.

このメインカッタ3の各先端部の近傍の位置には、前面
に刃4aをもつ複数(この実施例では計4つ)のサブカ
ッタ4が配設され、これらのサブカッタ4はスライド部
材5を介してカッタケーシング2の外周部に支持されて
いる。また、メインカッタ3の各先端部には、上記サブ
カッタ4との干渉を避けるための切欠3bが設けられて
いる。
A plurality of (four in total in this embodiment) sub-cutters 4 having blades 4a on the front surface are arranged near each tip of the main cutter 3, and these sub-cutters 4 are cut through a slide member 5. It is supported by the outer circumference of the cutter casing 2. Further, each tip of the main cutter 3 is provided with a notch 3b to avoid interference with the sub-cutter 4.

第2図に示されるように、上記カッタケーシング2の後
端部は、スキンプレート1の内面に設けられた隔壁1a
に大軸受7を介して支持されている。この大軸受7は、
ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重を
支えるものであり、この大軸受7によって、カッタケー
シング2は上記スキンプレート1の中心軸(推進方向に
延びる軸)Gを中心に回転可能に支承されている。また
、上記隔壁1aの後面には内歯をもつリングギヤ8が固
定されている。
As shown in FIG. 2, the rear end of the cutter casing 2 is connected to a partition wall 1a provided on the inner surface of the skin plate 1.
is supported via a large bearing 7. This large bearing 7 is
It supports radial load, thrust load, and moment load, and the cutter casing 2 is rotatably supported by this large bearing 7 around the central axis (axis extending in the propulsion direction) G of the skin plate 1. . Further, a ring gear 8 having internal teeth is fixed to the rear surface of the partition wall 1a.

なお、第2図では1つのサブカッタ4のみを示し、他の
サブカッタ4の図示を省略している。また、同図におい
て48は、スキンプレート1の前部にあるチェンバlb
内の土砂が後方に流入するのを防ぐためのシールである
In addition, in FIG. 2, only one sub-cutter 4 is shown, and illustration of other sub-cutter 4 is omitted. In addition, in the same figure, 48 is a chamber lb located at the front of the skin plate 1.
This is a seal to prevent the dirt inside from flowing backwards.

上記カッタケーシング2の後方では、スキンプレート1
の内壁面に設けられたブラケット1cに保持板40が固
定され、この保持板40にカッタ駆動モータ(メインカ
ッタ駆動手段)41が固定されている。このカッタ駆動
モータ41の駆動軸にはピニオン42が固定され、カッ
タケーシング2の後端部には大歯車43が固定されてお
り、両者が噛合されている。従って、上記カッタ駆動モ
ータ41の作動によって、カッタケーシング2およびメ
インカッタ3は一体に回転駆動される。
At the rear of the cutter casing 2, the skin plate 1
A retainer plate 40 is fixed to a bracket 1c provided on the inner wall surface of the cutter drive motor 41, and a cutter drive motor (main cutter drive means) 41 is fixed to the retainer plate 40. A pinion 42 is fixed to the drive shaft of the cutter drive motor 41, and a large gear 43 is fixed to the rear end of the cutter casing 2, and the two are meshed. Therefore, the cutter casing 2 and the main cutter 3 are rotationally driven as a unit by the operation of the cutter drive motor 41.

第3図は、上記カッタケーシング2およびスライド部材
5の内部構造を示したものである。まず、この構造にお
いて、カッタケーシング2の回転をサブカッタ4の回転
に変換する駆動変換機構Cについて説明する。
FIG. 3 shows the internal structure of the cutter casing 2 and slide member 5. As shown in FIG. First, in this structure, the drive conversion mechanism C that converts the rotation of the cutter casing 2 into the rotation of the sub-cutter 4 will be explained.

上記スライド部材5は、中空状のスライドパイプ9と、
このスライドパイプ9内の中空ロッド10とからなる二
重構造とされ、両者は一体に固定されている。そして、
上記スライドパイプ9がすべり軸受11を介して上記カ
ッタケーシング2に支持されており、スライド部材5全
体がカッタケーシング2に対して放射方向(第1〜3図
の矢印Aの方向)に移動可能となっている。
The slide member 5 includes a hollow slide pipe 9,
It has a double structure consisting of a hollow rod 10 inside this slide pipe 9, and both are fixed together. and,
The slide pipe 9 is supported by the cutter casing 2 via a slide bearing 11, and the entire slide member 5 is movable in the radial direction (direction of arrow A in FIGS. 1 to 3) with respect to the cutter casing 2. It has become.

上記中空ロッド10内には、中間回転軸12および中空
回転軸13が回転可能に収納されている。
Inside the hollow rod 10, an intermediate rotating shaft 12 and a hollow rotating shaft 13 are rotatably housed.

中間回転軸12の基端部(第3図では下端部)は、上記
中空回転軸13にスプライン14によって相対回転不能
かつスライド可能に結合されている。また先端部(第3
図では上端部)は、カッタケーシング2に固定された軸
受15によって回転可能に支持されるとともに、この支
持部分よりも内側の部分にがさ歯車16が固定されてい
る。
A base end (lower end in FIG. 3) of the intermediate rotating shaft 12 is connected to the hollow rotating shaft 13 by a spline 14 so as to be non-rotatable and slidable relative to the hollow rotating shaft 13. Also, the tip (third
The upper end (in the figure) is rotatably supported by a bearing 15 fixed to the cutter casing 2, and a bevel gear 16 is fixed to the inner part of this support part.

一方、カッタケーシング2の先端部には軸受17が固定
され、この軸受17によって上記サブカッタ4の回転軸
18が回転可能に支持されており、この回転軸18の後
端部に、上記かさ歯車16と噛合うかさ歯車19が固定
されている。
On the other hand, a bearing 17 is fixed to the tip of the cutter casing 2, and a rotating shaft 18 of the sub-cutter 4 is rotatably supported by the bearing 17. The bevel gear 16 is attached to the rear end of the rotating shaft 18. A bevel gear 19 that meshes with is fixed.

中空回転軸13の基端部には、かぎ歯車20が固定され
、これよりもさらに外側の部分が、カッタケーシング2
のブラケット2aに固定された軸受21によって回転可
能に支持されている。
A hook gear 20 is fixed to the base end of the hollow rotating shaft 13, and a portion further outside the hook gear 20 is connected to the cutter casing 2.
It is rotatably supported by a bearing 21 fixed to a bracket 2a.

これに対し、カッタケーシング2内には、シールド機推
進方向に延びるサブカッタ駆動軸23が軸受22を介し
て回転可能に支持され、このサブカッタ駆動軸23の前
端部に、上記かさ歯車20と噛合うかさ歯車24が固定
されている。同駆動軸23の後端部は、カッタケーシン
グ2の外部に突出し、この突出端部に、第2図に示され
るようなサブカッタ回転用ピニオン25が固定されてお
り、このサブカッタ回転用ピニオン25が上記リングギ
ヤ8に噛合されている。
On the other hand, inside the cutter casing 2, a sub-cutter drive shaft 23 extending in the shield machine propulsion direction is rotatably supported via a bearing 22, and a front end portion of the sub-cutter drive shaft 23 engages with the bevel gear 20. A bevel gear 24 is fixed. The rear end of the drive shaft 23 protrudes outside the cutter casing 2, and a sub-cutter rotation pinion 25 as shown in FIG. 2 is fixed to this protruding end. It is meshed with the ring gear 8.

上述のように、このリングギヤ8はスキンプレート1側
に固定されているので、カッタケーシング2が回転する
ことにより、上記リングギヤ8と噛合うサブカッタ回転
用ピニオン25が回転し、その回転が順次、サブカッタ
駆動軸23、かさ歯車24,20、中空回転軸13、中
間回転軸12、およびかさ歯車16.19を介してサブ
カッタ4の回転軸18に伝達され、この回転軸18と一
体にサブカッタ4が回転することとなる。
As mentioned above, since this ring gear 8 is fixed to the skin plate 1 side, when the cutter casing 2 rotates, the sub-cutter rotation pinion 25 that meshes with the ring gear 8 rotates, and the rotation sequentially rotates the sub-cutter rotation pinion 25. It is transmitted to the rotation shaft 18 of the sub-cutter 4 through the drive shaft 23, bevel gears 24, 20, hollow rotation shaft 13, intermediate rotation shaft 12, and bevel gears 16 and 19, and the sub-cutter 4 rotates integrally with this rotation shaft 18. I will do it.

次に、第3図の構造において、スライド部材5を放射方
向にスライド作動させるための手段について説明する。
Next, in the structure shown in FIG. 3, means for sliding the slide member 5 in the radial direction will be explained.

上記スライド部材5の中空ロッド10の基端部は、カッ
タケーシング2にピン26で固定された油圧シリンダ2
7内に収納されている。この油圧シリンダ27の先端部
には、内側方向に突出する突条27aが形成され、上記
中空ロッド10の先端部には外側方向に突出する突条1
0aが形成されており、両突条10a、27aの間に引
き側部圧室28が形成され、突条10aと油圧シリンダ
27の底壁との間に押し側部圧室29が形成されている
。そして、上記引き側部圧室28に油圧パイプ30を介
して圧力油が供給されることにより、中空ロッド10お
よびスライドパイプ9が一体にカッタケーシング2内に
没入し、逆に押し側部圧室29に油圧パイプ31を介し
て圧力油が供給されることにより、中空ロッド10およ
びスライドパイプ9が一体にカッタケーシング2から突
出するようになっている。
The base end of the hollow rod 10 of the slide member 5 is connected to a hydraulic cylinder 2 fixed to the cutter casing 2 with a pin 26.
It is housed in 7. A protrusion 27a that protrudes inward is formed at the tip of the hydraulic cylinder 27, and a protrusion 1 that protrudes outward is formed at the tip of the hollow rod 10.
0a is formed, a pull side pressure chamber 28 is formed between both protrusions 10a and 27a, and a push side pressure chamber 29 is formed between the protrusion 10a and the bottom wall of the hydraulic cylinder 27. There is. Then, by supplying pressure oil to the pull side pressure chamber 28 through the hydraulic pipe 30, the hollow rod 10 and the slide pipe 9 are integrated into the cutter casing 2, and conversely, the push side pressure chamber By supplying pressure oil to the cutter casing 29 through the hydraulic pipe 31, the hollow rod 10 and the slide pipe 9 project together from the cutter casing 2.

第4図は、上記油圧室28.29内に圧力油を供給する
ための油圧回路の一例を示したものである。
FIG. 4 shows an example of a hydraulic circuit for supplying pressure oil into the hydraulic chambers 28, 29.

図において、32は第2図にも示されるロータリジヨイ
ント、33はサーボ弁、34はタンク、35は油圧ポン
プ、36.37は切換用ソレノイドである。ここで、ス
ライド部材5を一定位置に保持したい場合には、サーボ
弁33を図の位置にシフトし、スライド部材5を引込む
場合にはソレノイド36、スライド部材5を押出す場合
にはソレノイド37を各々励磁するようにすればよい。
In the figure, 32 is a rotary joint also shown in FIG. 2, 33 is a servo valve, 34 is a tank, 35 is a hydraulic pump, and 36 and 37 are switching solenoids. Here, if you want to hold the slide member 5 in a fixed position, shift the servo valve 33 to the position shown in the figure, and use the solenoid 36 to retract the slide member 5 and the solenoid 37 to push the slide member 5 out. It is sufficient to excite each of them.

さらに、このシールド機の内部には、第5図に示される
ような駆動制御系(作動制御手段)が設けられ、この駆
動制御系によって、上記圧力油の供給が制御されるよう
になっている。
Furthermore, a drive control system (operation control means) as shown in FIG. 5 is provided inside this shield machine, and the supply of the pressure oil is controlled by this drive control system. .

図において、メインカッタ回転位置検出器90は、メイ
ンカッタ3の基準回転位置、すなわちカッタケーシング
2の基準回転位置を適当な位置(例えば第1図の位置)
に定め、この基準回転位置に対するメインカッタ3の回
転変位量(例えば角度)を検出するものである。
In the figure, a main cutter rotational position detector 90 sets the reference rotational position of the main cutter 3, that is, the reference rotational position of the cutter casing 2, to an appropriate position (for example, the position shown in FIG. 1).
is determined, and the amount of rotational displacement (for example, angle) of the main cutter 3 with respect to this reference rotational position is detected.

中空ロッド移動量検出器94は、スライド部材5におけ
る中空ロッド10の基準位置を適当に定め、この基準位
置からの実際の中空ロッド10の伸縮量を検出するもの
であり、ポテンショメータ等で構成されている。なお、
上記基準位置としては、例えばサブカッタ4が第1図の
位置にあるときの中空ロッド10の位置を設定すればよ
い。
The hollow rod movement amount detector 94 appropriately determines the reference position of the hollow rod 10 in the slide member 5 and detects the actual amount of expansion and contraction of the hollow rod 10 from this reference position, and is composed of a potentiometer or the like. There is. In addition,
As the reference position, for example, the position of the hollow rod 10 when the sub cutter 4 is in the position shown in FIG. 1 may be set.

演算装置91は、所定の掘削断面を得ることを目的とし
た場合に上記メインカッタ3の回転変位量に対して必要
な中空ロッド10の移動量を演算するプログラムが組込
まれたものであり、上記メインカッタ回転位置検出器9
0から入力されたメインカッタの回転変位量に対して必
要な中空ロッド10の移動量を瞬時に演算する。その演
算内容については後に詳細に記す。
The calculation device 91 has a built-in program that calculates the amount of movement of the hollow rod 10 necessary for the amount of rotational displacement of the main cutter 3 when the purpose is to obtain a predetermined excavation cross section. Main cutter rotation position detector 9
The necessary amount of movement of the hollow rod 10 is instantaneously calculated for the amount of rotational displacement of the main cutter input from 0. The contents of the calculation will be described in detail later.

比較器92は、演算装置91および中空口・ソド移動量
検出器94から各々入力された移動量同士を比較し、両
者が等しくなるように中空ロッド制御器93に“突出”
あるいは“没入”の指令を与え、両者の差がなくなった
時点で停止の指令を与えるものである。
The comparator 92 compares the movement amounts input from the arithmetic device 91 and the hollow rod movement amount detector 94, and causes the hollow rod controller 93 to "protrude" so that the two are equal.
Alternatively, it gives a command to "immerse" and then gives a command to stop when the difference between the two disappears.

中空ロッド制御器93は、中空ロッド10の実際の移動
量を制御するものである。すなわち、上記第4図の油圧
回路に含まれる制御機器−式が上記中空ロッド制御器9
3に該当する。
The hollow rod controller 93 controls the actual amount of movement of the hollow rod 10. That is, the control equipment type included in the hydraulic circuit shown in FIG. 4 is the hollow rod controller 9.
This corresponds to 3.

なお、第2図において、45はチャンバ1b内の掘削土
砂を後方に搬出するスクリューコンベア、46はトンネ
ル内壁に順次敷設されるセグメント47から反力をとっ
てシールド機を推進させるシールドジヤツキである。
In addition, in FIG. 2, 45 is a screw conveyor that carries out the excavated earth and sand in the chamber 1b backward, and 46 is a shield jack that propels the shield machine by taking reaction force from segments 47 that are sequentially laid on the inner wall of the tunnel. .

次に、このシールド機の作用を説明する。Next, the operation of this shield machine will be explained.

まず、スキンプレート1内のカッタ駆動モータ41を作
動させることにより、その駆動軸に固定されたピニオン
42、および大歯車43がともに回転し、この大歯車4
3が固定されているカッタケーシング2全体が回転する
。このカッタケーシング2の回転に伴って、前方のメイ
ンカッタ3が回転し、切羽の中央部分を掘削するととも
に、サブカッタ4およびその駆動機構全体も中心軸0回
りに一体に公転する。
First, by operating the cutter drive motor 41 in the skin plate 1, the pinion 42 fixed to its drive shaft and the large gear 43 rotate together.
The entire cutter casing 2 to which 3 is fixed rotates. As the cutter casing 2 rotates, the main cutter 3 at the front rotates to excavate the central portion of the face, and the sub-cutter 4 and its entire drive mechanism also revolve around the central axis 0.

また、上述のようにリングギヤ8はスキンプレート1側
に連結されており、カッタケーシング2の回転中も固定
されたままなので、このリングギヤ8と噛合う各サブカ
ッタ駆動用ピニオン25は、リングギヤ8の内周を公転
しながら自転する。このサブカッタ駆動用ビニオン25
の回転は、上記第3図で説明した機構により各サブカッ
タ4の回転軸18に伝達されるため、各サブカッタ4が
所定の回転数で回転駆動されることになる。
Further, as mentioned above, the ring gear 8 is connected to the skin plate 1 side and remains fixed even while the cutter casing 2 is rotating, so each sub-cutter driving pinion 25 that meshes with the ring gear 8 is connected to the inner part of the ring gear 8. It rotates while revolving around the circumference. This sub-cutter driving binion 25
Since the rotation is transmitted to the rotating shaft 18 of each sub-cutter 4 by the mechanism explained in FIG. 3 above, each sub-cutter 4 is rotationally driven at a predetermined rotation speed.

一方、駆動制御系では、まず演算装置91により、メイ
ンカッタ3の回転位置に対し、所望の断面形状を得るた
めに必要な中空ロッド10の移動量が演算され、この移
動量と実際の移動量との比較から、中空ロッド10に対
する移動命令および停止命令が時々刻々と中空ロッド制
御器93に発令され、所望の掘削断面が得られるように
サブカッタ4およびスライド部材5のスライド作動が制
御される。
On the other hand, in the drive control system, the calculation device 91 first calculates the amount of movement of the hollow rod 10 necessary to obtain a desired cross-sectional shape with respect to the rotational position of the main cutter 3, and calculates this amount of movement and the actual amount of movement. Based on the comparison, movement commands and stop commands for the hollow rod 10 are issued to the hollow rod controller 93 from time to time, and the sliding operations of the sub-cutter 4 and the slide member 5 are controlled so that a desired excavation cross section is obtained.

その制御内容を具体的に説明すると、例えば第1図に示
されるように、サブカッタ4がスキンプレート1のコー
ナ一部に対応する位置にあるときは、中空ロッド10を
カッタケーシング2から突出させることによって、中心
軸Gからサブカッタ4までの距離(すなわち公転半径)
を延ばし、これによってサブカッタ4による掘削領域を
コーナ一部まで広げる。逆に、サブカッタ4が角型スキ
ンプレート1の各辺の中点に対応する位置にあるときは
、中空ロッド10をカッタケーシング2内に没入させ、
中心軸Gからサブカッタ4までの距離を縮める。このよ
うな制御により、サブカッタ4が所望の掘削形状(ここ
では略四角形状)に応じた軌跡を描いて公転する。
To explain the details of the control in detail, for example, as shown in FIG. The distance from the central axis G to the sub-cutter 4 (i.e., the revolution radius)
, thereby expanding the excavation area by the sub cutter 4 to a part of the corner. Conversely, when the sub-cutter 4 is located at a position corresponding to the midpoint of each side of the square skin plate 1, the hollow rod 10 is recessed into the cutter casing 2,
The distance from the central axis G to the sub cutter 4 is shortened. By such control, the sub-cutter 4 revolves while drawing a locus according to a desired excavation shape (here, a substantially rectangular shape).

従って、上記カッタ駆動モータ41によってカッタケー
シング2およびサブカッタ4を回転駆動しながら、シー
ルドジヤツキ47の作動力でシールド機全体を推進させ
ることにより、中央で回転するメインカッタ3によって
中央円形部分を掘削するとともに、その周囲を特有の軌
跡を描きながら公転し、かつ自転するサブカッタ4によ
って外周部分を掘削することができ、全体として所望の
断面形状を有するトンネルを掘削することができる。
Therefore, by driving the cutter casing 2 and sub-cutter 4 rotationally by the cutter drive motor 41 and propelling the entire shield machine by the operating force of the shield jack 47, the central circular portion is excavated by the main cutter 3 rotating at the center. At the same time, the outer peripheral portion can be excavated by the sub-cutter 4 which revolves around the tunnel while drawing a unique locus and rotates on its own axis, and a tunnel having a desired cross-sectional shape as a whole can be excavated.

このようにして掘削された土砂は、スキンプレート1前
部のチェンバ1b内に取込まれ、スクリューコンベア4
5によって後方に搬出された後、図外のベルトコンベア
等で最終的に地上へ搬出される。
The earth and sand excavated in this way is taken into the chamber 1b at the front of the skin plate 1, and is transferred to the screw conveyor 4.
5, and then finally transported to the ground by a belt conveyor (not shown) or the like.

このようなシールド機によれば、カッタケーシング2に
固定されたメインカッタ3と、その周囲に配されたサブ
カッタ4により、所望の断面形状をもつトンネルを連続
して容易に掘削することができる。
According to such a shield machine, a tunnel having a desired cross-sectional shape can be continuously and easily excavated by the main cutter 3 fixed to the cutter casing 2 and the sub-cutters 4 arranged around the main cutter 3.

しかも、このシールド機では、サブカッタ4を放射方向
、すなわち公転半径の方向に直接スライドさせているの
で、公転半径の算出が容易であり、簡単な制御で所望の
掘削形状を得ることができる。
Moreover, in this shield machine, since the sub-cutter 4 is directly slid in the radial direction, that is, in the direction of the revolution radius, calculation of the revolution radius is easy, and a desired excavation shape can be obtained with simple control.

また、単一のカッタケーシング2内にサブカッタ4の回
転駆動機構およびスライド機構の双方を収めているので
、スクリューコンベア45等の配置の自由度が増す利点
がある。特に、チェンバ1b内の土砂はその下部に堆積
するので、第2図に示されるようにスクリューコンベア
45の土砂取込み口を下部に設置できるメリットは大き
い。
Further, since both the rotational drive mechanism and the slide mechanism of the sub-cutter 4 are housed in the single cutter casing 2, there is an advantage that the degree of freedom in arranging the screw conveyor 45 and the like is increased. In particular, since the earth and sand in the chamber 1b accumulates in the lower part thereof, there is a great advantage that the earth and sand inlet of the screw conveyor 45 can be installed in the lower part as shown in FIG.

さらに、このシールド機では、単一の駆動源であるカッ
タ駆動モータ41によってカッタケーシング2および各
サブカッタ4の双方を駆動するようにしているので、簡
単かつ低コストの構造で上記効果を得ることができる。
Furthermore, in this shield machine, both the cutter casing 2 and each sub-cutter 4 are driven by the cutter drive motor 41, which is a single drive source, so that the above effects can be obtained with a simple and low-cost structure. can.

また、このシールド機では、駆動制御系によって回動部
材の回動駆動を制御することにより、サブカッタ4が所
望の公転軌跡を描くようにしているので、演算装置91
に組込まれるプログラムを適宜変換するだけの操作で、
種々の掘削断面形状を容易に得ることができる。
In addition, in this shield machine, the drive control system controls the rotational drive of the rotating member so that the sub-cutter 4 draws a desired orbital trajectory, so the calculation device 91
By simply converting the program to be incorporated into the
Various excavation cross-sectional shapes can be easily obtained.

また、このような機能を利用していわゆるオーバーカッ
トを行うことにより、さらに優れた効果を得ることがで
きる。このオーバーカットを第6図に基づいて説明する
Moreover, even better effects can be obtained by performing so-called overcut using such a function. This overcut will be explained based on FIG.

図において、スキンプレート1の外周1′の外側にハツ
チングで示された領域J、に、L、Mがオーバーカット
ゾーンである。通常の掘削は、演算装置91に組込まれ
たプログラムによってサブカッタ4がスキンプレート1
の外周形状に沿って移動するように制御されるが、ここ
では、演算装置91に、上記移動を実現するためのプロ
グラムの他、スキンプレート1の外周形状に領域Jを加
えた外周形状96aに沿ってサブカッタ4を移動させる
プログラム、また、領域Kを加えた外周形状96b1領
域りを加えた外周形状96C1領域Mを加えた外周形状
96dに沿ってそれぞれサブカッタ4を移動させるプロ
グラムを組込むようにする。これと同時に、上記5種類
のプログラムを任意に選択するための選択回路を演算装
置91に付加し、必要に応じて5種類の掘削断面のうち
の1つを任意に選択できるようにする。このような構成
にすることにより、次に説明するようなオーバーカット
による効果を得ることができる。
In the figure, areas J, L, and M are overcut zones indicated by hatching on the outside of the outer periphery 1' of the skin plate 1. During normal excavation, the sub cutter 4 is operated by the skin plate 1 by a program built into the computing device 91.
However, in this case, in addition to the program for realizing the above-mentioned movement, the calculation device 91 is controlled to move along the outer circumferential shape of the skin plate 1 and the outer circumferential shape 96a, which is the outer circumferential shape of the skin plate 1 plus the area J. A program for moving the sub-cutter 4 along the outer circumferential shape 96b1 including the area K, an outer circumferential shape 96C1 including the area M, and a program for moving the sub-cutter 4 along the outer circumferential shape 96d including the area M are incorporated. . At the same time, a selection circuit for arbitrarily selecting one of the five types of programs described above is added to the arithmetic unit 91, so that one of the five types of excavation cross sections can be arbitrarily selected as required. With such a configuration, it is possible to obtain the effect of overcutting as described below.

例えば、通常の掘削断面プログラムを選択して掘進して
いる途中で、このプログラムを外周形状96aに一致す
る掘削断面プログラムに切換えると、スキンプレート1
の上辺から上方にはみ出した部分の土砂も掘削される(
オーバーカット)。
For example, if a normal excavation cross-section program is selected and excavation is being performed, and this program is switched to an excavation cross-section program that matches the outer peripheral shape 96a, the skin plate 1
The earth and sand that protrudes upward from the top side will also be excavated (
overcut).

この状態で掘削を進めると、スキンプレート1上方の領
域Jに相当する断面空間が形成され、この部分でのスキ
ンプレート1と土砂との摩擦抵抗が減少する。一方、ス
キンプレート1の下部は依然土砂と接しているため、ス
キンプレート1の上部の摩擦抵抗とスキンプレート1の
下部の摩擦抵抗との差は次第に大きくなる。その結果、
シールド機は摩擦抵抗の小さい上側に逃げようとし、シ
ールド機の推進方向は次第に上を向く。
If excavation is continued in this state, a cross-sectional space corresponding to the region J above the skin plate 1 is formed, and the frictional resistance between the skin plate 1 and the earth and sand in this part is reduced. On the other hand, since the lower part of the skin plate 1 is still in contact with earth and sand, the difference between the frictional resistance at the upper part of the skin plate 1 and the frictional resistance at the lower part of the skin plate 1 gradually increases. the result,
The shield machine tries to escape to the upper side where there is less frictional resistance, and the direction of propulsion of the shield machine gradually points upward.

このように、シールド機はオーバーカットした方向に向
きを変えようとするので、第6図の外周形状96a〜9
6dに一致する掘削断面プログラムを適宜選択すること
により、シールド機の進行方向を上下左右に容易に変更
することができ、急カーブの掘進が可能になる。また、
4つのコーナ一部をそれぞれオーバーカットできるプロ
グラムを組込んでおけば、ローリングに対する姿勢立直
し制御も容易に行うことができる。
In this way, the shield machine tries to change its direction in the direction of the overcut, so the outer peripheral shapes 96a to 9 in FIG.
By appropriately selecting the excavation cross-section program that corresponds to 6d, the advancing direction of the shield machine can be easily changed vertically and horizontally, making it possible to excavate sharp curves. Also,
By incorporating a program that can overcut a portion of each of the four corners, posture righting control against rolling can be easily performed.

第2実施例(第7図、第8図) 前記実施例では、油圧によってスライド部材5のスライ
ド作動を制御しているが、ここでは、カッタケーシング
2内にガイドカム50を配し、このガイドカム50によ
ってサブカッタ4の公転軌跡を特定するようにしている
Second Embodiment (FIGS. 7 and 8) In the above embodiment, the sliding operation of the slide member 5 is controlled by hydraulic pressure, but here, a guide cam 50 is arranged inside the cutter casing 2, and the guide cam 50 is arranged inside the cutter casing 2. The cam 50 specifies the orbit of the sub-cutter 4.

具体的に、第7図において、保持板40の中央部には、
シールド機の推進方向に延びる固定軸51の後端が固定
され、この固定軸51の前端に上記ガイドカム50が固
定されている。すなわち、このガイドカム50はスキン
プレート1側に固定されている。また、カッタケーシン
グ2の内壁にはブラケット52が固定され、このブラケ
ット52に固定された軸受53によって上記固定軸51
の前端部が支持されている。すなわち、カッタケーシン
グ2の回転中、上記固定軸51の周面上を上記軸受53
が摺動することになる。
Specifically, in FIG. 7, the central part of the holding plate 40 is
The rear end of a fixed shaft 51 extending in the direction of propulsion of the shield machine is fixed, and the guide cam 50 is fixed to the front end of this fixed shaft 51. That is, this guide cam 50 is fixed to the skin plate 1 side. A bracket 52 is fixed to the inner wall of the cutter casing 2, and a bearing 53 fixed to the bracket 52 allows the fixed shaft 51 to
The front end of is supported. That is, while the cutter casing 2 is rotating, the bearing 53 moves on the circumferential surface of the fixed shaft 51.
will slide.

上記ガイドカム50は、相対向する断面コ字状のガイド
溝54を前後(第7図の左右)に有している。このガイ
ド溝54の正面視形状、すなわち第8図に示される形状
は、所望の掘削形状に対応する形状に設定されている。
The guide cam 50 has opposing guide grooves 54 having a U-shaped cross section at the front and rear (left and right in FIG. 7). The shape of the guide groove 54 when viewed from the front, that is, the shape shown in FIG. 8, is set to correspond to a desired excavation shape.

これに対し、スライド部材5については、前記実施例に
示されるようなスライドパイプ9および中空ロッド10
からなる二重構造のものに代えて、単一構造のスライド
パイプ9′を備えたものが用いられている。このスライ
ドパイプ9′は、すべり軸受11を介してカッタケーシ
ング2側にスライド可能に支持され、このスライドパイ
プ9′によって単一の中間回転軸12が回転可能に支持
されている。この中間回転軸12の基端部(第7図では
下端部)は、かさ歯車20にスプライン57を介して相
対回転不能かつスライド可能に結合されている。
On the other hand, regarding the slide member 5, a slide pipe 9 and a hollow rod 10 as shown in the above embodiments are used.
Instead of the double-structure structure, a structure with a single-structure slide pipe 9' is used. This slide pipe 9' is slidably supported on the cutter casing 2 side via a slide bearing 11, and a single intermediate rotating shaft 12 is rotatably supported by this slide pipe 9'. A base end (lower end in FIG. 7) of the intermediate rotating shaft 12 is coupled to the bevel gear 20 via a spline 57 so as to be non-rotatable and slidable.

中間回転軸12の基端部には取付ブラケット55が固定
され、この取付ブラケット55の先端部の前後(第7図
では左右)にローラ56が回転可能に取付けられており
、これらのローラ56が上記ガイド溝54内に各々嵌入
されている。
A mounting bracket 55 is fixed to the base end of the intermediate rotating shaft 12, and rollers 56 are rotatably mounted on the front and rear (left and right in FIG. 7) of the distal end of the mounting bracket 55. They are respectively fitted into the guide grooves 54.

このようなシールド機によれば、前記実施例と同様にカ
ッタ駆動モータ41を作動させてカッタケーシング2を
回転駆動することにより、上記ローラ56とガイド溝5
4とが嵌合したままスライド部材5およびサブカッタ4
が公転する。従って、上記ガイド溝54の案内によって
、このガイド溝54の形状に対応する軌跡を描きながら
スライド部材5およびサブカッタ4が公転し、これによ
って所望形状、すなわちカム50の形状に対応する形状
のトンネルが掘削される。
According to such a shield machine, the roller 56 and the guide groove 5 are rotated by operating the cutter drive motor 41 to rotationally drive the cutter casing 2 in the same manner as in the embodiment described above.
The slide member 5 and the sub cutter 4 remain engaged with each other.
revolves. Therefore, guided by the guide groove 54, the slide member 5 and the sub cutter 4 revolve while drawing a locus corresponding to the shape of the guide groove 54, thereby creating a tunnel having a desired shape, that is, a shape corresponding to the shape of the cam 50. to be excavated.

この実施例装置によれば、特別な制御プログラム等を用
いることなく、特定形状のカム50を設けるだけで所望
の掘削形状を得ることができる。
According to the apparatus of this embodiment, a desired excavation shape can be obtained simply by providing the cam 50 of a specific shape without using any special control program or the like.

また、この実施例においても、カム50をはじめとする
駆動用機構はカッタケーシング2内に収められているの
で、シールド機内での省スペース化を図ることができる
Further, in this embodiment as well, since the drive mechanism including the cam 50 is housed within the cutter casing 2, it is possible to save space within the shield machine.

第3実施例(第9図) ここでは、前記実施例におけるアーム状のメインカッタ
3の代わりに、メインカッタとして面板状のカッタプレ
ート60を用いている。このカッタプレート60には、
複数の刃60aが設けられるとともに、その適所には、
前方の土砂を前記実施例にも示されるチェンバ1b内に
導入するためのスリット61が設けられ、サブカッタ4
の近傍には、同カッタ4との干渉を避けるための切欠6
2が設けられている。
Third Embodiment (FIG. 9) Here, a face plate-shaped cutter plate 60 is used as the main cutter instead of the arm-shaped main cutter 3 in the previous embodiment. This cutter plate 60 has
A plurality of blades 60a are provided, and at appropriate locations,
A slit 61 is provided for introducing the earth and sand in front into the chamber 1b shown in the above embodiment, and the sub cutter 4
There is a notch 6 near the cutter 4 to avoid interference with the cutter 4.
2 is provided.

この実施例にも示されるように、本発明ではメインカッ
タの具体的な形状を問わず、必要に応じて適宜設定すれ
ばよい。
As shown in this embodiment, in the present invention, the shape of the main cutter may be set as appropriate regardless of the specific shape.

第4実施例(第10図) 前記第1.第2実施例では、単一のカッタ駆動モータ4
1でメインカッタ3およびサブカッタ4の双方を駆動す
るようにしているが、この実施例では、上記カッタ駆動
モータ41とは別のサブカッタ駆動モータ(サブカッタ
駆動手段)70を備え、このサブカッタ駆動モータ70
によって、各サブカッタ4をメインカッタ3とは別に駆
動するようにしている。
Fourth embodiment (FIG. 10) The first embodiment described above. In the second embodiment, a single cutter drive motor 4
1 drives both the main cutter 3 and the sub cutter 4, but in this embodiment, a sub cutter drive motor (sub cutter drive means) 70 separate from the cutter drive motor 41 is provided, and this sub cutter drive motor 70
Accordingly, each sub cutter 4 is driven separately from the main cutter 3.

第10図において、カッタケーシング2の後端部には、
軸受71を介して二重歯車72が回転可能に支承されて
おり、この二重歯車72の前歯車72aに、前記実施例
にも示されているサブカッタ駆動用ピニオン25が噛合
されている。一方、保持板40には上記サブカッタ駆動
モータ70が固定され、その駆動軸に固定されたピニオ
ン73が上記二重歯車72の後歯車72bに噛合されて
いる。
In FIG. 10, at the rear end of the cutter casing 2,
A double gear 72 is rotatably supported via a bearing 71, and a front gear 72a of the double gear 72 is meshed with the sub-cutter driving pinion 25, which is also shown in the above embodiment. On the other hand, the sub-cutter drive motor 70 is fixed to the holding plate 40, and a pinion 73 fixed to its drive shaft is meshed with the rear gear 72b of the double gear 72.

このようなシールド機によれば、カッタ駆動モータ41
によるカッタケーシング2の回転駆動中、サブカッタ駆
動モータ70を作動させることにより、その回転力が二
重歯車72に伝達されて同歯車72がカッタケーシング
2とは別個に回転し、さらにサブカッタ駆動用ピニオン
25に伝達される。従って、この構造では、サブカッタ
駆動モータ70の回転数や、二重歯車72による減速比
を適宜設定することにより、サブカッタ4の回転速度を
メインカッタ3の回転速度とは別個に定めることができ
る。
According to such a shield machine, the cutter drive motor 41
When the cutter casing 2 is rotationally driven by the cutter casing 2, by operating the sub-cutter drive motor 70, the rotational force is transmitted to the double gear 72, which rotates separately from the cutter casing 2, and further rotates the sub-cutter drive pinion. 25. Therefore, with this structure, the rotation speed of the sub cutter 4 can be determined separately from the rotation speed of the main cutter 3 by appropriately setting the rotation speed of the sub cutter drive motor 70 and the reduction ratio by the double gear 72.

また、この実施例装置では、サブカッタ4を正逆いずれ
の方向にも駆動することができるため、駆動伝達機構C
等の設計の際にサブカッタ4の回転方向にとられれる必
要がなく、その作業が容易となる。さらに、サブカッタ
4の回転方向を変えることにより、このサブカッタ4の
外周部とスキンプレート1との間に噛み込んだ石を取除
いたり、掘削途中でローリング等の修正を行ったりする
ことも可能となる。
In addition, in this embodiment device, since the sub cutter 4 can be driven in either forward or reverse directions, the drive transmission mechanism C
There is no need to adjust the direction of rotation of the sub-cutter 4 when designing, etc., making the work easier. Furthermore, by changing the rotation direction of the sub-cutter 4, it is also possible to remove stones stuck between the outer periphery of the sub-cutter 4 and the skin plate 1, or to make corrections such as rolling during excavation. Become.

なお、本発明はこのような実施例に限定されず、例とし
て次のような態様をとることも可能である。
Note that the present invention is not limited to such embodiments, and may take the following embodiments as examples.

(1)前記各実施例では、メインカッタ3の前方にサブ
カッタ4が配設されたものを示しているが、本発明では
、メインカッタ3の後方にサブカッタ4を配置するよう
にしてもよい。このような構造によれば、まず、メイン
カッタ3が中央部分の土砂を掘削し、次に、その周囲の
部分をサブカッタ4が掘削するため、サブカッタ4が掘
削する領域は前記各実施例に示されるようにサブカッタ
4が前方に位置するシールド機よりも大幅に減少し、こ
れに伴い次のような効果が得られる。
(1) In each of the above embodiments, the sub cutter 4 is arranged in front of the main cutter 3, but in the present invention, the sub cutter 4 may be arranged behind the main cutter 3. According to such a structure, first, the main cutter 3 excavates the earth and sand in the central part, and then the sub-cutter 4 excavates the surrounding part, so the area excavated by the sub-cutter 4 is the same as shown in the above embodiments. As shown in FIG.

(a)  一般に、サブカッタ4の外周半径は、メイン
カッタ3の外周半径よりも小さ(設定されるため、サブ
カッタ4に取付けられる刃4aの個数はメインカッタ3
に取付けられる刃3aの個数よりも少なく、1個の刃4
aが行う仕事量は大きい。従って、サブカッタ4の負担
が大きいと、サブカッタ4の刃4aがメインカッタ3の
刃3aよりも先行して損耗することになる。
(a) In general, the outer radius of the sub cutter 4 is smaller than the outer radius of the main cutter 3 (because it is set, the number of blades 4a attached to the sub cutter 4 is smaller than that of the main cutter 3).
One blade 4 is smaller than the number of blades 3a attached to the
The amount of work done by a is large. Therefore, if the load on the sub-cutter 4 is large, the blade 4a of the sub-cutter 4 will wear out before the blade 3a of the main cutter 3.

この点、上述のようにサブカッタ4を後方に配置したシ
ールド機では、その掘削面積が低減するとともに、メイ
ンカッタ3による掘削で土砂が弛むため、サブカッタ4
の負担が軽減され、両力ツタの損耗度が平均化されて、
シールド機全体の寿命が延びる。
In this regard, with the shield machine in which the sub-cutter 4 is placed at the rear as described above, the excavation area is reduced and the earth and sand is loosened by the excavation by the main cutter 3, so the sub-cutter 4
The burden of
The life of the entire shield machine is extended.

(b)  メインカッタ3に比べ、サブカッタ4を駆動
するには複雑な機構を要するため、サブカッタ4の負担
を軽減することにより、その駆動機構をより簡略化して
コストの低減およびシールド機の小型化を図ることがで
きる。
(b) Compared to the main cutter 3, driving the sub-cutter 4 requires a more complicated mechanism, so by reducing the burden on the sub-cutter 4, the driving mechanism can be simplified, reducing costs and downsizing the shield machine. can be achieved.

(2)  本発明のシールド機による掘削形状は、上記
実施例のような角形に限らず、円形、卵形、馬蹄形等、
所望の掘削形状を得ることが可能である。
(2) The shape of excavation by the shield machine of the present invention is not limited to the rectangular shape as in the above embodiments, but may include circular, oval, horseshoe, etc.
It is possible to obtain the desired excavation shape.

第11図は、スキンプレート1の外周1′ と、メイン
カッタ3の回転により得られる掘削断面形状である小円
100(−点鎖線)と、上記小円100の中心からサブ
カッタの中心を最も通ざけた状態でカッタケーシング2
を回転させたときに得られる掘削断面形状である大円1
01(−点鎖線)とを示したものであるが、この装置で
は、上記小円100と大円101に囲まれる範囲内で自
由にサブカッタの公転軌跡を設定することができる。
FIG. 11 shows the outer periphery 1' of the skin plate 1, a small circle 100 (-dotted chain line) that is the excavation cross-sectional shape obtained by rotating the main cutter 3, and the distance that passes most from the center of the small circle 100 to the center of the sub-cutter. Cutter casing 2 in a rough state
Great circle 1, which is the excavation cross-sectional shape obtained when rotating
01 (-dotted chain line), in this device, the orbit of the sub-cutter can be freely set within the range surrounded by the small circle 100 and the large circle 101.

いずれの場合も、演算装置91の掘削断面プログラムを
交換し、かつ各掘削断面形状に応じた断面形状をもつス
キンプレートを用いることにより、良好な掘削を行うこ
とができる。例えば同図は、角筒形状をもつスキンプレ
ート1の外周1′を示したものであるが、この図から明
らかなように、上記スキンプレート1の外周形状は上述
の範囲内に収められている。
In either case, good excavation can be performed by exchanging the excavation cross-section program of the calculation device 91 and using a skin plate having a cross-sectional shape corresponding to each excavation cross-sectional shape. For example, the figure shows the outer periphery 1' of the skin plate 1 having a rectangular cylinder shape, and as is clear from this figure, the outer circumferential shape of the skin plate 1 falls within the above-mentioned range. .

同様にして、3g12.13図は、上述の範囲内に馬蹄
形および小判形の外周形状を収めた例を示している。こ
れらの場合も、上記馬蹄形や小判形の外周形状をもつス
キンプレートを用いるとともに、サブカッタの公転軌跡
がこれらの形に合致するような演算プログラムやカム等
を備えるようにすればよい。
Similarly, Figure 3g12.13 shows an example in which the outer peripheral shapes of a horseshoe shape and an oval shape are kept within the above-mentioned range. In these cases as well, a skin plate having the above-mentioned horseshoe-shaped or oval-shaped outer circumferential shape may be used, and a calculation program, cam, etc. may be provided so that the orbit of the sub-cutter matches these shapes.

(3)  本発明では、例えば第14図に示されるよう
に、複数のスキンプレート1を重ねて一体化する連装を
行うことが可能である。この場合、図に示される2連装
の他、3連装、4連装も可能である。また、第15図に
示されるように、スキンプレート1は単一のものを用い
、このスキンプレート1内に複数の掘削機構を装備する
ようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
(3) In the present invention, as shown in FIG. 14, for example, it is possible to perform a continuous installation in which a plurality of skin plates 1 are stacked and integrated. In this case, in addition to the double installation shown in the figure, triple installation or quadruple installation is also possible. Further, as shown in FIG. 15, the same effect as described above can be obtained even if a single skin plate 1 is used and a plurality of excavation mechanisms are installed in this skin plate 1. .

(4)  本発明では、サブカッタの個数および配役位
置は問わず、土質に応じて適当な場所に配置すればよい
(4) In the present invention, the number of sub-cutters and their positions do not matter, and they may be placed at appropriate locations depending on the soil quality.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明は、メインカッタおよび回転体を回
転させるとともに、上記回転体にスライド部材を介して
サブカッタを支持し、このサブカッタが所望の掘削形状
に対応する軌跡を描くように上記スライド部材を放射方
向に移動させるものであるので、上記メインカッタによ
って切羽の中央円形部分を掘削するとともに、その外周
部を特有の軌跡を描くサブカッタによって掘削すること
により、全体として所望の断面形状を有するトンネルを
自由に掘削することができる。しかも、サブカッタを放
射方向、すなわち公転半径の方向に直接スライドさせる
ようにしているので、所望のサブカッタの公転半径に対
応するスライド量の設定が容易であり、簡単な制御で上
記効果を得ることができる効果がある。
As described above, the present invention rotates a main cutter and a rotating body, supports a sub-cutter on the rotating body via a slide member, and moves the slide member so that the sub-cutter draws a trajectory corresponding to a desired excavation shape. Since the tunnel is moved in the radial direction, the main cutter excavates the central circular part of the face, and the outer periphery is excavated by the sub-cutters that draw a unique trajectory, thereby creating a tunnel that has the desired cross-sectional shape as a whole. can be excavated freely. Moreover, since the sub-cutter is made to slide directly in the radial direction, that is, in the direction of the revolution radius, it is easy to set the sliding amount corresponding to the desired revolution radius of the sub-cutter, and the above effects can be obtained with simple control. There is an effect that can be done.

さらに、請求項1記載のシールド機では、上記回転体の
回転をサブカッタの回転軸の回転に変換する駆動変換機
構を備えているので、同一の駆動手段でメインカッタお
よびサブカッタの双方を駆動することができ、構造の簡
略化および低コスト化を図ることができる効果がある。
Furthermore, the shielding machine according to claim 1 is provided with a drive conversion mechanism that converts the rotation of the rotating body into rotation of the rotation shaft of the sub-cutter, so that both the main cutter and the sub-cutter can be driven by the same driving means. This has the effect of simplifying the structure and reducing costs.

また、請求項2記載のシールド機では、メインカッタの
駆動手段およびサブカッタの駆動手段を各々別個に設け
ているので、両力ツタの回転方向および回転速度を各々
独立して設定することができ、掘削に適した回転数を自
由に設定することができる効果がある。
Further, in the shielding machine according to claim 2, since the driving means for the main cutter and the driving means for the sub-cutter are provided separately, the rotational direction and rotational speed of the double-force vine can be set independently. This has the effect of allowing you to freely set the rotation speed suitable for digging.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例におけるシールド機の正面
図、第2図は第1図のm−m線断面図、第3図は上記シ
ールド機におけるサブカッタの駆動構造を示す断面図、
第4図は同シールド機に設けられた油圧回路の回路図、
第5図は同シールド機に設けられた駆動制御系を示すブ
ロック図、第6図は同シールド機によるオーバーカット
の領域を示す正面図、第7図は第2実施例におけるシー
ルド機の要部を示す断面図、第8図は第7図の■−■線
断面図、第9図は第3実施例におけるシールド機の正面
図、第10図は第4実施例におけるシールド機のサブカ
ッタの駆動構造を示す断面図、第11図はサブカッタの
公転軌跡およびスキンプレートの外周形状の設定範囲を
示す説明図、第12図および第13図はスキンプレート
の外周形状の他の例を示す説明図、第14図は複数のス
キンプレートを連装した状態を示す説明図、第15図は
複数の掘削機構が装備される単一のスキンプレートを示
す説明図である。 1・・・スキンプレート(シールド機本体)、2・・・
カッタケーシング(回転体)、3・・・メインカッタ、
4・・・サブカッタ、5・・・スライド部材、41・・
・カッタ駆動モータ(回転体駆動手段)、50・・・ガ
イドカム(作動制御手段を構成)、60・・・カッタプ
レート(メインカッタ)、70・・・サブカッタ駆動モ
ータ(サブカッタ駆動手段)、90・・・カッティング
ホイール回転位置検出器(作動制御手段を構成)、91
・・・演算装置(作動制御手段を構成)、92・・・比
較器(作動制御手段を構成)、93・・・伸縮部材制御
器(作動制御手段系を構成)、94・・・伸縮部材伸縮
量検出器(作動制御手段を構成)、C・・・駆動変換機
構、G・・・中心軸(推進方向に延びる軸) 第  1 図
FIG. 1 is a front view of a shielding machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line mm in FIG.
Figure 4 is a circuit diagram of the hydraulic circuit installed in the shield machine.
Fig. 5 is a block diagram showing the drive control system installed in the shield machine, Fig. 6 is a front view showing the overcut area by the shield machine, and Fig. 7 is the main part of the shield machine in the second embodiment. 8 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 7, FIG. 9 is a front view of the shield machine in the third embodiment, and FIG. 10 is a drive of the sub-cutter of the shield machine in the fourth embodiment. A sectional view showing the structure, FIG. 11 is an explanatory view showing the orbital locus of the sub-cutter and the setting range of the outer peripheral shape of the skin plate, FIGS. 12 and 13 are explanatory views showing other examples of the outer peripheral shape of the skin plate, FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state in which a plurality of skin plates are connected in series, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing a single skin plate equipped with a plurality of excavation mechanisms. 1...Skin plate (shield machine body), 2...
Cutter casing (rotating body), 3...main cutter,
4...Sub cutter, 5...Slide member, 41...
- Cutter drive motor (rotating body drive means), 50... Guide cam (constituting operation control means), 60... Cutter plate (main cutter), 70... Sub cutter drive motor (sub cutter drive means), 90 ... Cutting wheel rotational position detector (constituting operation control means), 91
. . . Arithmetic unit (constituting the operation control means), 92 . . . Comparator (constituting the operation control means), 93 . Expansion/contraction amount detector (constituting the operation control means), C... Drive conversion mechanism, G... Central axis (axis extending in the propulsion direction) Fig. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、シールド機本体と、このシールド機本体にその推進
方向に延びる軸回りに回転可能に支持された回転体と、
この回転体の前面に固定されたメインカッタと、このメ
インカッタおよび上記回転体を回転駆動するメインカッ
タ駆動手段と、上記回転体にこの回転体に対して放射方
向にスライド可能に取付けられたスライド部材と、この
スライド部材に回転可能に取付けられたサブカッタと、
上記回転体に設けられ、この回転体の回転を上記サブカ
ッタの回転に変換する駆動変換機構と、上記メインカッ
タの回転中にこのメインカッタの掘削領域の周囲の所望
の掘削領域をサブカッタが掘削しながら公転するように
スライド部材のスライド作動を制御する作動制御手段と
を備えたことを特徴とする自由断面シールド機。 2、シールド機本体と、このシールド機本体にその推進
方向に延びる軸回りに回転可能に支持された回転体と、
この回転体の前面に固定されたメインカッタと、このメ
インカッタおよび上記回転体を回転駆動するメインカッ
タ駆動手段と、上記回転体にこの回転体に対して放射方
向にスライド可能に取付けられたスライド部材と、この
スライド部材に回転可能に取付けられたサブカッタと、
上記回転体に設けられ、各サブカッタを回転駆動するサ
ブカッタ駆動手段と、上記メインカッタの回転中にこの
メインカッタの掘削領域の周囲の所望の掘削領域をサブ
カッタが掘削しながら公転するようにスライド部材のス
ライド作動を制御する作動制御手段とを備えたことを特
徴とする自由断面シールド機。
[Claims] 1. A shield machine main body, a rotating body rotatably supported by the shield machine main body around an axis extending in the propulsion direction;
A main cutter fixed to the front surface of the rotating body, a main cutter driving means for rotationally driving the main cutter and the rotating body, and a slide attached to the rotating body so as to be slidable in a radial direction with respect to the rotating body. a member, a sub-cutter rotatably attached to the slide member,
A drive conversion mechanism is provided on the rotary body and converts rotation of the rotary body into rotation of the sub-cutter, and the sub-cutter excavates a desired excavation area around the excavation area of the main cutter while the main cutter is rotating. and an operation control means for controlling the sliding operation of the slide member so that the slide member rotates while rotating. 2. A shield machine main body, a rotating body rotatably supported by the shield machine main body around an axis extending in the propulsion direction;
A main cutter fixed to the front surface of the rotating body, a main cutter driving means for rotationally driving the main cutter and the rotating body, and a slide attached to the rotating body so as to be slidable in a radial direction with respect to the rotating body. a member, a sub-cutter rotatably attached to the slide member,
a sub-cutter drive means provided on the rotary body to rotationally drive each sub-cutter; and a slide member configured to rotate the sub-cutter while excavating a desired excavation area around the excavation area of the main cutter while the main cutter is rotating. A free cross-section shield machine characterized by comprising: an operation control means for controlling the slide operation of the machine.
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