JPH04155100A - シールド掘進機 - 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、トンネル断面の有効利用やその他の理由から
円形以外の任意形状の断面を掘削する場合に有効なシー
ルド掘進機に関する。

〔従来の技術］ 通常の円形断面のトンネル施工には、例えば第５図に示
すように、シールド本体１の隔壁３の前方に配置したカ
ッタ面板４を１個の駆動軸１８により左右回転させて切
羽を掘削する１軸駆動（センタシャフト方式）の掘削機
構を備えたシールド掘進機が使用されている。また、円
形以外の任意形状の断面を掘削する掘削機構についても
従来から多数の提案があり、そのうち本発明に最も近い
公知例として、平行うランク状掘削具を用いたものが特
開昭６３−１３４７８７号に開示されている。

この平行うランク状掘削具は、第６図および第７図に示
すように、任意の断面形状の外筒２を有するシールド本
体１の隔壁３の前方に外筒２と相似形の輪郭を有するカ
ッタ面板４を配置し、隔壁３を貫通した複数個のクラン
ク軸１９とカッタ面板４とをアーム２０およびクランク
ピン２１により連結して構成され、クランク軸１９の回
転によりカッタ面板４がクランクピン２１と共に円運動
して、面板前面のカッタビット５により切羽を連続的に
掘削する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような平行うランク状掘削具を用いたシールド掘進
機は、簡単な機構で任意形状の断面の掘削を掘り残しな
く行うことができるが、クランク軸１９の先端に設けた
アーム２０とクランクピン２１によりカッタ面板４を円
運動させる機構であるため、第５図に示すセンタシャフ
ト方式のシールド掘進機に比ベクランク軸１９に過大な
曲げモーメントが作用し、軸径を太くする必要から駆動
部が大形になることや、掘削土砂中にあるクランクピン
２Ｉの回転摺動面の土砂シールおよび給脂が十分に行え
ず、回転摺動面の摩耗がはげしいことが問題となる。

本発明の目的は、カッタ面板の駆動軸に過大な曲げモー
メントが発生したり、土砂による回転摺動面の異常摩耗
を生じることなく、任意形状の断面の掘削が掘り残しな
く行えるシールド掘進機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明のシールド掘進機は、
任意の断面形状に形成された外筒を有し、その外筒内に
切羽を密閉するための隔壁が設けられたシールド本体と
、シールド本体外筒と相似形の輪郭を有し、隔壁の前方
に配置されたカッタ面板と、このカッタ面板に一端を固
定され、隔壁側に延びた複数個のカッタ軸と、これらカ
ッタ軸に対しそれぞれ同一量だけ偏心して配置され、カ
ッタ軸を囲んで切羽側に延びた円筒状支持部を有する複
数個の偏心回転軸と、前記カッタ軸とこれを囲む前記偏
心回転軸の円筒状支持部との間に設けられたカッタ軸軸
受および軸シールと、前記偏心回転軸と前記隔壁との間
に設けられた偏心回転軸軸受および軸シールと、前記隔
壁の後方に設置され、前記偏心回転軸の少なくとも一つ
を回転駆動するカッタ駆動装置とを備え、前記偏心回転
軸の回転により前記カッタ軸を偏心軸の軸心を中心とし
て円運動させ、これに伴うカッタ面板の円運動により切
羽を掘削するようにしたものである。

〔作用〕

偏心回転軸が回転すると、カッタ軸はそれぞれ偏心回転
軸の軸心を中心とし、カッタ軸と偏心回転軸との偏心量
を半径とする円運動を行う。そして、カッタ面板に固定
された複数個のカッタ軸が同位相で円運動することによ
り、カッタ面板も全体として円運動を行い、面板前面に
設けられたカッタピントにより切羽を掘削する。したが
って、カッタ面板形状と相似の任意形状の断面を掘り残
しなく掘削することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。両図において、ｌは掘削断面に合った断面形状
（本例では卵形）の外筒２を有し、その外筒２内に切羽
を密閉するための隔壁３が設けられたシールド本体、４
は隔壁３の前方に配置されたカッタ面板で、シールド本
体外筒２と相似形の輪郭を有し、その前面に多数のカッ
タビット５が設けられている。６はカッタ面板４に一端
を固定され、隔壁３側に延びたカッタ軸で、本例では上
下２個設けられている。７はカッタ軸６に対しそれぞれ
同一量δだけ偏心して配置された短円筒状の偏心回転軸
で、カッタ軸６を囲んで切羽側に延びた円筒状支持部７
ａを有し、その円筒状支持部７ａとカッタ軸６との間に
それぞれラジアル・モーメント荷重およびスラスト荷重
を受けるカッタ軸軸受８．９と、その回転摺動面への土
砂の侵入を防止するための軸シールｌＯが設けられてい
る。１１は隔壁３の後方に設けられたブラケット、１２
は偏心回転軸７とブラケット１１との間に設けられた偏
心回転軸軸受で、ラジアル・モーメント荷重とスラスト
荷重の両方を受ける大口径ころがり軸受からなっており
、それぞれの内輪はブラケト１１に取り付けられ、外輪
は偏心回転軸７に取−付けられている。１３は回転摺動
面への土砂の侵２を防止するため、偏心回転軸７と隔壁
３との間心設けられた軸シール、１４は上側の偏心回転
軸軸ｊ１２の外輪と一体に形成された偏心回転軸駆動ギ
→で、ブラケット１１に取り付けられた駆動モータ１側
のビニオン１５とかみ合っている。駆動モータ１と駆動
ギヤ１４、ピニオン１５はカッタ駆動装置をも成する。

、１７はカッタ面板４と隔壁３との間に形パされた掘削
土砂取込用のカッタチャンバである。

上記構成において、駆動モータ１６の回転力はビニオン
１５と駆動ギヤ１４を介して上側の偏心回転東７に伝達
される。偏心回転軸７とカッタ軸６とＧ；互いに偏心し
た関係にあるから、偏心回転軸７力回転すると、上側の
カッタ軸６は偏心回転軸７Ｃ軸心０．を中心として偏心
量δを半径とする円運動を行い、その運動をカッタ面板
４に伝える。±下２個のカッタ軸６は常に同位相の関係
にあるようにカッタ面板４に取り付けられているので、
下ン　　　側のカッタ軸６も上側のカッタ軸６に追従し
て偏ワ　　６回転軸７の軸心０２を中心とする半径δの
円運（動を行う。これに伴い、カッタ面板４は全体とし
こ　　で半径δの円運動を行いながら前面のカッタピッ
を　　　ト５により切羽を掘削し、その掘削断面形状は
カッタ面板形状によって定まる。

６　　　掘削土砂はカッタ面板４とシールド本体外筒２
６　　の間からカッタチャンバ１７に取り込み、第５図
に１　　示す通常のシールド掘進機と同様に、スクリュ
コ２　　ンベア等の排土装置によりカッタチャンバ内の
土砂の圧力と切羽土圧とのバランスをとりなから後°　
　方に搬出する。

ｈ　　　カッタ軸６と偏心回転軸７には、カッタ面板の
゛　　重量や地山の掘削抵抗などがモーメント荷重とし
ゝ　　て作用するが、カッタ軸６は偏心回転軸７の円筒
ｉ　　状支持部７ａとの間に設けられたカッタ軸軸受８
゜［９で支持されているので、第６図のクランク軸１９
のように軸端に過大な曲げモーメントが発生することは
なく、偏心回転軸７に作用するモーメント荷重に対して
も、隔壁３との間に設けた大口径の偏心回転軸軸受１２
により十分対抗させることができる。また、カッタ軸６
と偏心回転軸７問および偏心回転軸７と隔壁３間にはそ
れぞれ軸シール１０゜１３が設けられており、シール部
への給脂も機内がら十分に行われるので、土砂による回
転摺動面の摩耗を防止できる。

第３図および第４図は、カッタ面板４の形状を変えるこ
とによって任意の掘削断面形状に対応できることを示し
ており、第３図はカッタ軸６を２軸とした場合、第４図
はカッタ軸６を４軸とした場合である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、下記の効果が得られる。

（１１カッタ面板に固定した複数個のカッタ軸をそれぞ
れ偏心回転軸の軸心を中心として円運動させることによ
り、任意形状の断面の掘削を掘り残しなく行うことがで
きる。

（２）カッタ面板に固定したカッタ軸を偏心回転軸から
切羽側に延びた円筒状支持部の軸受で支持しているので
、カッタ軸に過大な曲げモーメントが発注することがな
い。また、偏心回転軸は隔壁との間に設けた軸受により
モーメント荷重に十分対抗できるように支持されている
ので、駆動部を大形にすることなく所要の掘削能力が得
られる。

（３）掘削土砂に接するカッタ軸および偏心回転軸の回
転摺動面には十分な土砂シールと給脂が行えるので、土
砂による回転摺動面の摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第２図はそ
の正面図、第３図および第４図は掘削断面形状の異なる
本発明の他の実施例の正面図、第５図は従来のセンタシ
ャフト方式のシールド掘進機の側断面図、第６図番シ従
来の平行うランク状掘削具を用いたシールド掘進機の側
断面図、第７図はその正面図である。 １・・・シールド本体、２・・・外筒、３・・・隔壁、
４・・・カッタ面板、５・・・カッタビット、６・・・
カッタ軸、７・・・偏心回転軸、７ａ・・・円筒状支持
部、８．９・・・カッタ軸軸受、１０・・・軸シール、
１２・・・偏心回転軸軸受、１３・・・軸シール、１４
・・・偏心回転軸駆動ギヤ、１５・・・ピニオン、１６
・・・駆動モータ、○、〜０４・・・偏心回転軸の軸心
、δ・・・偏心量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、任意の断面形状に形成された外筒を有し、その外筒
   内に切羽を密閉するための隔壁が設けられたシールド本
   体と、シールド本体外筒と相似形の輪郭を有し、隔壁の
   前方に配置されたカッタ面板と、このカッタ面板に一端
   を固定され、隔壁側に延びた複数個のカッタ軸と、これ
   らカッタ軸に対しそれぞれ同一量だけ偏心して配置され
   、カッタ軸を囲んで切羽側に延びた円筒状支持部を有す
   る複数個の偏心回転軸と、前記カッタ軸とこれを囲む前
   記偏心回転軸の円筒状支持部との間に設けられたカッタ
   軸軸受および軸シールと、前記偏心回転軸と前記隔壁と
   の間に設けられた偏心回転軸軸受および軸シールと、前
   記隔壁の後方に設置され、前記偏心回転軸の少なくとも
   一つを回転駆動するカッタ駆動装置とを備え、前記偏心
   回転軸の回転により前記カッタ軸をそれぞれ偏心回転軸
   の軸心を中心として円運動させ、これに伴うカッタ面板
   の円運動により切羽を掘削するようにしたシールド掘進
   機。