JPH03262898A

JPH03262898A - シールド掘進機

Info

Publication number: JPH03262898A
Application number: JP6076090A
Authority: JP
Inventors: Tadao Yoshikawa; 忠男吉川
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-11-22

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、断面形状が円形以外のトンネルをも掘削し得
るシールド掘進機に関するものである。

従来の技術一般に、シールド掘進機においては、その断面形状が円
形であり、円形以外の断面形状（以下、変断面形状とい
う）、例えば矩形状（箱形状）、馬蹄形状のトンネルを
掘削する場合には、通常、ブーム式掘削機が使用されて
いるが、どうしても掘削に時間を要するという問題があ
った。このため、最近、変断面形状例えば断面が矩形状
のトンネルを掘削し得るシールド掘進機が提案されてい
る。このシールド掘進機は、カッタヘッドをシールド本
体軸心と直交する直交軸心回りで回転自在に設けるとと
もに、このカッタヘッドをその直交軸心において、輪切
り状に複数個に分割し、しかもこの内、中間部の分割ヘ
ッドを小径にして複数個配置したものである。すなわち
、中間部の分割ヘッドを小径にして複数個配置すること
により、分割ヘッド間に形成される隙間部に、最外部に
位置する両端部の分割ヘッドの駆動軸体などの駆動力の
伝達手段の配置場所を確保し得るようにしたものである
。

発明が解決しようとする課題しかし、上記、の構成によると、カッタヘッドを輪切り
状に複数個に分割した上に、さらにその中間部の分割ヘ
ッドを複数個配置したため、これら各分割ヘッドを回転
駆動自在に支持させなければならず、したがって構造が
非常に複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解消し得るシールド掘進機
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、本発明のシールド掘進機は、
シールド本体の前端部にカッタヘッドを、シールド本体
軸心と直交する直交軸心回りで回転自在に支持するとと
もに、このカッタヘッドをその直交軸心において複数個
に分割し、これら分割された複数個の分割ヘッドの内、
少なくとも１個の分割ヘッドを揺動装置により所定角度
範囲内で揺動させるようにしたものである。

作用上記構成によると、カッタヘッドを複数個に分割し、か
つこれら分割された複数個の分割ヘッドの内、少なくと
も１個の分割ヘッドを揺動装置により所定角度範囲内で
揺動させるようにしたので、この分割ヘッドの平面視形
状を、その一部を切り欠いた扇形状にすることができ、
したがってこの切り欠いた部分に、他の分割ヘッドの駆
動力の伝達手段を配置することができる。

実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図〜第５図において、１はシールド本体で、その前
端部には掘削用のカッタヘッド２が配置されている。こ
のカッタヘッド２は、シールド本体軸心ａと直交する直
交軸心す回りで回転自在に配置されるとともに、その直
交軸心すにおいて輪切り状に上下３分割されている。す
なわち、上部分割ヘツド３および下部分割ヘツド４は回
転自在に設けられるとともに、これらの中間側である中
間部分割ヘッド５が所定角度範囲内で揺動自在に設けら
れ、しかもこれら各分割ヘッド３〜５は、同一の駆動源
により回転および揺動が行われるようにされている。以
下、この駆動系統について説明する。すなわち、シール
ド本体１内の隔壁１１からは、先端側に鉛直方向の回転
軸体１２を、外側軸受１３、保持筒体１４および保持筒
体１４内の内側軸受１５を介して回転自在に支持する支
持フレーム例えばギヤボックス１６が突設されており、
この回転軸体１２の上下部にそれぞれ平面視形状が円形
の上部分割ヘツド３および下部分割ヘツド４が固定され
、また例えば中間部分割ヘッド５は、その平面視形状が
扇形状（例えば、その中心角度が１８０度以上とされる
）にされ、しかも土壁アーム部５ａが上記保持筒体１４
に固定されるとともにその下部アーム部５ｂが軸受１７
を介して回転軸体１２に案内されることにより、回転可
能に支持されている。そして、これら各分割ヘッド３〜
５を駆動させる駆動袋ｆ１８は、ギヤボックス１８内に
回転軸体１２と平行に配設された第１および第２中間軸
体１９．２０と、上記回転軸体１２に固定された回転駆
動用の駆動歯車２１と、上記保持筒体１４に固定されか
つ円弧状溝部２２の内側面および外側面にそれぞれ形成
された内歯２３ａおよび外歯２３ｂを有する扇形歯車２
３と、上記第１中間軸体１９に取り付けられて上記各歯
車２１．２３にそれぞれ噛み合う回転用ピニオン２４お
よび揺動用ピニオン２５と、上記第１および第２中間軸
体１９．２０に取り付けられるとともに雨中間軸体１９
．２０同士を連動させる連動用歯車２６およびピニオン
２７と、上記シールド本体１側に取り付けられるととも
に一対のかさ歯車２８．２９を介して上記第２中間軸体
２０を回転させる回転駆動袋！（例えば、電動機、油圧
モータなど）３０とから構成されている。そして、さら
に上記揺動用ピニオン２５は、第４図に示すように、そ
の歯部２５ａは所定角度範囲だけしか設けられておらず
、すなわち内歯２３ａまたは外歯２３ｂの一方だけに噛
み合うような範囲にだけ設けられている。

なお、第１図および第２図において、３１．３２は隔壁
１１にそれぞれ接続された送泥管および排泥管、また３
３は各分割ヘッド３〜５の前面に形成された土砂取込口
である。

上記構成において、回転駆動装置３０が駆動されると、
歯車２６〜２９を介して第１中間軸体１９が回転され、
すなわち回転用ビニオン２４および揺動用ピニオン２５
が回転される。そして、この回転用ビニオン２４が回転
されると、回転軸体１２が回転して上部分割ヘツド３お
よび下部分割ヘツド４が回転されて、地山の上下部が掘
削される。また、揺動用ピニオン２５が第４図の矢印Ｃ
にて示すように回転されると、揺動用ピニオン２５の歯
部２５ａが内歯２３ａに噛み合って扇形歯車２３は第４
図実線にて示すように回転し、そして揺動用ピニオン２
５がさらに回転すると、その歯部２５ａが内歯２３ａか
ら離れた後、外歯２３ｂと噛み合うため、扇形歯車２３
は第４図波線にて示すように上記とは逆方向に回転する
。ナなわち、中間部分割ヘッド５が水平面内で揺動して
、地山の中間部を掘削することになる。上記掘削された
掘削土砂は、送泥管３１から注入された泥水によりスラ
リー化されて、排泥管３２より外部に搬出される。

なお、上記扇形歯車２３の揺動範囲（α）は、中間部分
割ヘッド５の揺動によって掘り残しが生しないような範
囲にされていることは言うまでもない。

ところで、上記実施例においては、各分割ヘッドを同一
の駆動装置により、それぞれ回転および揺動を行わせる
ようにしたが、例えば第６図に示すように、各分割ヘッ
ド５１〜５３にそれぞれの駆動装置５４〜５６を設けて
もよい。この場合、シールド本体内には、前部隔壁５７
と後部隔壁５８とが設けられ、そして上部分割ヘツド５
１および下部分割ヘツド５２は上記両隅壁５１．５２間
に配置された旋回軸受５９により支持されるとともに、
この旋回軸受５９の可動側輪体５９ａがインナーギヤ６
０および揺動用ピニオン６１を介シて回転駆動装置６２
により回転できるようにされている。また、中間部分割
ヘッド５３は鉛直方向の回転軸体６３を介して前部隔壁
５７側に支持され、また両隅壁５７．５８間には上記回
転軸体６３に連結された揺動用シリンダー装置６４が配
置されている。すなわち、上記揺動用シリンダー装［６
４を作動させることにより、中間部分割ヘッド５３を水
平面内で揺動させることができる。

また、上記実施例においては、力、夕ヘッドを上中下の
３段に分割したが、第７図に示すように、上下４段に分
割するとともにその中間部の２個の分割ヘッド７１．７
２の両方を一緒に同一方向に揺動駆動させるようにして
もよく、また互いに逆方向に揺動駆動させてもよい。こ
の場合、両方の揺動用ピニオンの歯部が互いに対称位置
となるように設けられる。

さらに、上記実施例においては、中間部分割ヘッドだけ
を揺動させるよにしたが、例えば第８図〜第１０図に示
すように、全ての分割ヘッドを平面視扇形状にして、揺
動させるようにしてもよい。

この場合、各分割ヘッド８１〜８４を揺動させる揺動装
置としては、第９図に示すように、シリンダー装置を使
用してもよい。すなわち、上下の分割ヘッド８１．８２
を、それぞれ回転軸体８８に固定するとともに、この回
転軸体８８をシリンダー装置８５により直接揺動させ、
また中間部の両分割ヘッド８３．８４を保持筒体８９，
９０にそれぞれ連結させるとともに、これら両保持筒体
８９．９０をそれぞれシリンダー装置８Ｅ３，８７によ
り揺動させるようにしたものである。

このように、上下端部の分割ヘッド８１．８２を揺動さ
せるようにすると、その上下面と土砂との摩擦力が少な
くなり、その動力と地山の崩壊作用にとって有利となる
。

なお、第１１図および第１２図に示すように、３分割さ
れたカッタヘッド９１〜９３の内、上下部の分割ヘッド
９１，９２を揺動用シリンダー装置９４．９５により揺
動させるとともに、中間部の分割ヘッド９３を回転駆動
装置９６を有する駆動装置９７により回転させるように
したものでもよい。

さらに、上記各実施例においては、カッタヘッドの回転
軸心を鉛直方向として説明したが、例えば第１３図に示
すように、水平方向にしてもよい。

また、第１４図および第１５図に示すように、その正面
視形状を楕円形状または馬蹄形状にしてもよい。

発明の効果以上のように本発明の構成によると、カッタヘッドを複
数個に分割し、かつこれら分割された複数個の分割ヘッ
ドの内、少なくとも１個の分割ヘッドを揺動装置により
所定角度範囲内で揺動させるようにしたので、この分割
ヘッドの平面視形状を、その一部を切り欠いた扇形状に
することができ、したがってこの切り欠いた部分に、他
の分割ヘッドの駆動力の伝達手段を配置することができ
るため、従来のように同一平面内に複数個の分割ヘッド
を配置しなくても、容易に他の分割ヘッドの駆動用の伝
達手段を組み込むことができ、構造を簡単にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例におけるシールド掘
進機を示すもので、第１図は全体断面図、第２図は同正
面図、第３図は同平面図、第４図は第１図のＩ−Ｉ矢視
図、第５図は全体概略斜視図、第６図および第７図はそ
れぞれ上記実施例の変形例を示す全体概略断面図、第８
図〜第１２図は他の実施例を示すもので、第８図は全体
斜視図、第９図は同断面図、第１０図は同正面図、第１
１図は全体断面図、第１２図は同正面図、第１３図はカ
ッ多ヘツドの軸心を水平にした場合の概略正面図、第１
４図および第１５図はカッタヘッドの正面視形状の変形
例を示す概略正面図である。１・・・・シールド本体、２・・・・カッタヘッド、３
・・・・上部分割ヘツド、４・・・・下部分割ヘツド、
５・・・・中間部分割ヘッド、１１・・・・隔壁、１２
・・・・回転軸体、１４・・・・保持軸体、１６・・・
・ギヤボックス、１８・・・・駆動装置、２１・・・・
駆動歯車、２２・・・・円弧状溝部、２３・・・・扇形
歯車、２３ａ・・・・内歯、２３ｂ・・・・外歯、２４
・・・・回転用ピニオン、２５・・・・揺動用ピニオン
、３０・・・・回転駆動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１、シールド本体の前端部にカッタヘッドを、シールド
本体軸心と直交する直交軸心回りで回転自在に支持する
とともに、このカッタヘッドをその直交軸心において複
数個に分割し、これら分割された複数個の分割ヘッドの
内、少なくとも１個の分割ヘッドを揺動装置により所定
角度範囲内で揺動させるようにしたことを特徴とするシ
ールド掘進機。