JPH0771191A - 大断面矩形シールド掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面積が大きい略矩形の横孔を掘削できる大
断面矩形シールド掘削機を提供する。 【構成】 上記固定隔壁２の複数の円穴２ａに複数の回
転隔壁３をベアリング１５を介して回転自在に支持す
る。上記支持壁４の複数の円穴４ａに複数のクランク輪
５をブッシュ６を介して回転自在に支持する。上記複数
の回転隔壁３の中心に対して一定量偏心した位置と複数
のクランク輪５の中心に対して上記一定量偏心した位置
に回転軸１０を夫々回転自在に支持する。上記各回転軸
１０の前方の一端には、略正三角形状のカッタヘッド２
０を固定する。一方、上記各回転軸１０の回転隔壁３と
クランク輪５との間に位置する部分には、外歯ギヤ３１
を固定する。そして、上記スキンプレート１の内側に
は、外歯ギヤ３１に噛合する内歯ギヤ３２をスペーサ板
３３を介して固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、断面積の大きい略矩
形の横孔を掘進する大断面矩形シールド掘削機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、大断面の横孔を掘削するシールド
掘削機としては、円筒形状のスキンプレートと、上記ス
キンプレートの内側に固定された隔壁と、上記隔壁の中
心に回転自在に嵌合された回転軸と、上記スキンプレー
トの先端に位置し、上記回転軸の一端に固定されたカッ
タヘッドとを備えたものがある。上記カッタヘッドは、
上記回転軸から半径方向外向に延びるカッタアームやそ
のカッタアームの先端部をつなぐカッタリング等からな
り、上記カッタアームやカッタリングの前面に掘削用の
ビットを配置している。そして、上記シールド掘削機
は、円筒形状のスキンプレートの中心に配置された回転
軸を回転して、この回転軸に固定したカッタヘッドによ
って、断面積の大きい円形の横孔を掘削するようにして
いる。

【０００３】しかしながら、上記シールド掘削機では、
カッタヘッドの回転により掘削するため、断面が円形の
横孔しか掘削できず、断面が正方形の横孔を掘削するこ
とができない。そこで、最近、断面積が大きく、かつ断
面が略正方形状の横孔を掘削できる大断面矩形シールド
掘削機が本出願人により考えられた。なお、この大断面
矩形シールド掘削機は、この発明を理解しやすくするた
めに説明するものであって、公知ではない。この大面矩
形シールド掘削機は、断面積が大きく、かつ断面が略正
方形状のスキンプレートと、上記スキンプレートの内側
に固定されたリング状の支持板と、この支持板にスキン
プレートの中心を回転中心として回転自在に支持された
回転隔壁とを備えている。上記回転隔壁のスキンプレー
トの中心に対して偏心した位置に回転軸を挿通して回転
自在に支持している。そして、上記回転軸の前方側の一
端に略正三角形状のカッタヘッドを固定する一方、他端
にスキンプレートの中心を中心とする内歯ギヤとギヤ数
が内歯ギヤのギヤ数の３／４である外歯ギヤで構成する
偏心リングギヤ装置を接続している。なお、上記カッタ
ヘッドは、スキンプレートの断面の大きさに合わせて、
大きな略正三角形状としている。

【０００４】上記構成の大断面矩形シールド掘削機にお
いて、上記回転隔壁を電動機により回転すると、この回
転隔壁の回転に伴って、回転軸は偏心リングギヤ装置に
よって公転しながら自転して、遊星運動を行う。したが
って、上記回転軸に固定されたカッタヘッドは遊星運動
し、カッタヘッドの軌跡の包絡線がスキンプレートの断
面と同形の略正方形となるようにして、断面積の大きい
略正方形状の横孔を掘削する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記大断面
矩形シールド掘削機は、略正三角形状のカッタヘッドの
遊星運動により掘削された横孔の断面形状は略正方形と
なるため、断面が略長方形状の横孔を掘削できないとい
う欠点がある。

【０００６】また、断面積の大きな横孔を掘削する場
合、その断面を掘削できる大きなカッタヘッドを遊星運
動させるため、駆動機構が相対的に大きくなると共に、
上記大きなカッタヘッドを回転させるのに大きなトルク
が必要となり、カッタヘッドを駆動する駆動装置が相対
的に大きくなるため、この大断面矩形シールド掘削機の
機長が長くなるという欠点がある。また、機長が長くな
るために、スキンプレート等が長くなり、重量が重くな
るという問題がある。さらに、機長が長くなることによ
って、進む方向を十分に変えることができないため、曲
線施行がしにくくなる。

【０００７】また、上記カッタヘッドを駆動する駆動機
構は、この大断面矩形シールド掘削機の断面の中央に位
置するので、土砂や礫等を外部に排出するための排土口
は、スキンプレートの内周の駆動機構の存在しない下側
の両コーナー部近傍の限られた領域にしか設けることが
できない。このため、土砂や礫等の排出効率を向上させ
ることができない。

【０００８】また、上記単一のカッタヘッドでは、その
カッタヘッドの周囲に大きな空間ができるため、土砂や
礫等がその空間に集まって、攪拌が十分にできないとい
う欠点がある。さらに、カッタヘッドが小さい場合に比
してカッタヘッドの外周部の移動距離が長くなるため、
外周部のビットが摩耗しやすいという問題がある。

【０００９】そこで、この発明の目的は、複数の正方形
掘削機を用いて、断面積が大きい略長方形状の横孔も掘
削でき、かつカッタヘッドを遊星運動させる駆動機構や
駆動装置を小さくして軽量化でき、かつ機長を短くして
曲線施行がしやすくすると共に、排土口の開口面積を大
きくでき、かつ土砂や礫等の攪拌が効率よくでき、しか
も、カッタヘッドの外周部のビットの摩耗を低減できる
大断面矩形シールド掘削機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の大断面矩形シールド掘削機は、断面略矩
形状のスキンプレートの内周に沿って配置され、断面略
正方形状の孔を掘削する複数の正方形掘削機を備えたこ
とを特徴としている。

【００１１】また、請求項２の大断面矩形シールド掘削
機は、請求項１に記載の大断面矩形シールド掘削機にお
いて、上記断面略矩形状のスキンプレートの内周に配置
され、上記スキンプレートの断面を区画する複数の略正
方形のうちの少なくとも上記スキンプレートの内周に沿
って配置された上記複数の略正方形の各中心を中心とし
た円穴を穿った固定隔壁を備え、上記複数の正方形掘削
機は、上記固定隔壁の上記各円穴に嵌合され、上記固定
隔壁の上記円穴に回転自在に支持された円形の回転隔壁
と、上記回転隔壁の中心に対して一定量偏心した位置に
回転自在に支持された回転軸と、上記回転軸の先端に固
定された略正三角形状のカッタヘッドと、上記回転軸に
固定された外歯ギヤと、中心が上記回転隔壁の中心と一
致するように配置され、ピッチ円の直径が上記外歯ギヤ
のピッチ円の直径の４／３倍であり、かつ上記外歯ギヤ
と噛合する内歯ギヤと、上記回転軸を上記回転隔壁の中
心に対して公転させる駆動装置とを備えたことを特徴と
している。

【００１２】また、請求項３の大断面矩形シールド掘削
機は、請求項１に記載の大断面矩形シールド掘削機にお
いて、上記断面略矩形状のスキンプレートの内周に配置
され、上記スキンプレートの断面を区画する複数の略正
方形のうちの少なくとも上記スキンプレートの内周に沿
って配置された上記複数の略正方形の各中心を中心とし
た円穴を穿った固定隔壁と、上記断面略矩形状のスキン
プレートの内周に上記固定隔壁の後方に所定の間隔をあ
けて配置され、上記固定隔壁の上記各円穴の中心と対向
する位置を中心とした円穴を穿った支持壁とを備え、上
記複数の正方形掘削機は、上記固定隔壁の上記各円穴に
嵌合され、上記固定隔壁の上記円穴に回転自在に支持さ
れた円形の回転隔壁と、上記支持壁の上記各円穴に嵌合
され、上記支持壁の上記円穴に回転自在に支持された円
形のクランク輪と、上記回転隔壁の中心に対して一定量
偏心した位置と上記クランク輪の中心に対して上記一定
量偏心した位置に夫々回転自在に支持された回転軸と、
上記回転軸の先端に固定された略正三角形状のカッタヘ
ッドと、上記回転軸の上記回転隔壁と上記クランク輪と
の間に位置する部分に固定された外歯ギヤと、中心が上
記回転隔壁の中心と一致するように配置され、ピッチ円
の直径が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であ
り、かつ上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、上記回転
軸を上記クランク輪を介して上記回転隔壁の中心に対し
て公転させる駆動装置とを備えたことを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】上記請求項１の大断面矩形シールド掘削機によ
れば、断面略矩形状のスキンプレートの内周に沿って配
置された複数の正方形掘削機は、断面が略正方形状の横
孔を夫々掘削する。そして、上記各正方形掘削機によっ
て掘削された横孔は、断面積の大きい略矩形の横孔を形
成する。

【００１４】したがって、断面が同一外形の複数の正方
形掘削機を組み合わせたり、断面が異なる寸法の複数の
正方形掘削機を組み合せたりして、断面が略長方形状の
スキンプレートの内周に沿って配置することによって、
断面積が大きい略長方形状の横孔も掘削することができ
る。

【００１５】また、上記複数の正方形掘削機の駆動機構
は、単一の大きな掘削部を駆動する駆動機構に比して全
長を短くできる。さらに、上記複数の正方形掘削機の外
形に合わせて、各掘削部の外形は小さくなるので、掘削
部を回転させるためのトルクを小さくでき、掘削部を駆
動する駆動装置を小型化できる。したがって、この大断
面矩形シールド掘削機の機長を短くできるので、それに
伴って全体の重量も軽くできる。また、機長を短くでき
るから、曲線施行がしやすくなる。

【００１６】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の駆動機構の存在しない
領域に設けることができるため、排土口の開口面積を大
きくしたり、排土口の位置を変えたりして、土砂や礫等
の排出を効率よくすることができる。

【００１７】また、上記複数の正方形掘削機の掘削部に
よって、土砂や礫等が大きな空間に集まることなく攪拌
されるので、効率よく攪拌できる。さらに、上記複数の
正方形掘削機の夫々の掘削部の外周部分の移動距離が短
くなるため、掘削部の外周部分のビットの摩耗を低減で
きる。

【００１８】また、上記請求項２の大断面矩形シールド
掘削機によれば、請求項１の大断面矩形シールド掘削機
において、上記正方形掘削機の上記駆動装置を駆動する
と、上記回転隔壁の中心に対して一定量偏心した位置に
回転自在に支持された回転軸は、回転隔壁の中心の回り
を公転する。このため、上記回転軸に固定された外歯ギ
ヤが内歯ギヤに噛合して公転しながら自転する。したが
って、上記回転軸やカッタヘッドも回転隔壁の中心の回
りを公転しながら自転する。そして、上記回転軸の先端
に固定された略三角形状のカッタヘッドは、地盤の土砂
や礫等を掘削する。このとき、上記カッタヘッドは、外
歯ギヤのピッチ円の直径と内歯ギヤのピッチ円の直径と
が３対４の比であるから、回転軸が遊星運動を行うこと
によって、カッタヘッドの軌跡の包絡線は略正方形とな
る。そして、上記複数の正方形掘削機は、夫々略正方形
状の横孔を掘削して、断面積の大きな略矩形の横孔を掘
削する。

【００１９】したがって、断面が同一外形の複数の正方
形掘削機を組み合わせたり、断面が異なる外形の複数の
正方形掘削機を組み合せたりして、断面が略長方形状の
スキンプレートの内周に沿って配置することによって、
断面積の大きい略長方形状の横孔も掘削することができ
る。

【００２０】また、上記複数の正方形掘削機の回転隔
壁,回転軸,外歯ギヤおよび内歯ギヤからなる駆動機構
は、単一の大きなカッタヘッドを駆動する駆動機構に比
して全長を短くできる。さらに、上記複数の正方形掘削
機の外形に合わせて、カッタヘッドの外形は小さくなる
ので、カッタヘッドを回転させるためのトルクを小さく
でき、カッタヘッドを駆動する駆動装置を小型化でき
る。したがって、この大断面矩形シールド掘削機の機長
が短くなるので、それに伴って全体の重量も軽くでき
る。また、機長を短くできるから、曲線施行がしやすく
なる。

【００２１】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の回転隔壁と外歯ギヤの
存在しない領域かつ内歯ギヤの歯の外側領域に設けるこ
とができ、排土口の開口面積を大きくしたり、数を増や
したり、位置を変えたりできるので、土砂や礫等の排出
効率をよくすることができる。

【００２２】また、上記複数の正方形掘削機のカッタヘ
ッドによって、土砂や礫等が攪拌されるので、攪拌効率
がよくなる。さらに、上記複数の正方形掘削機の夫々の
カッタヘッドは、単一の大きなカッタヘッドの場合に比
してカッタヘッドの外周部の移動距離が短くなるため、
このカッタヘッドの外周部のビットの摩耗を低減でき
る。

【００２３】また、上記請求項３の大断面矩形シールド
掘削機によれば、請求項１の大断面矩形シールド掘削機
において、上記正方形掘削機の上記駆動装置を駆動する
と、上記回転隔壁の中心に対して一定量偏心した位置と
上記クランク輪の中心に対して上記一定量偏心した位置
に夫々回転自在に支持された回転軸は、回転隔壁の中心
の回りを公転する。このため、上記回転軸に固定された
外歯ギヤが内歯ギヤに噛合して公転しながら自転する。
したがって、上記回転軸やカッタヘッドも回転隔壁の中
心の回りを公転しながら自転する。そして、上記回転軸
の先端に固定された略三角形状のカッタヘッドは、地盤
の土砂や礫等を掘削する。このとき、上記カッタヘッド
は、外歯ギヤのピッチ円の直径と内歯ギヤのピッチ円の
直径とが３対４の比であるから、回転軸が遊星運動を行
うことによって、カッタヘッドの軌跡の包絡線は略正方
形となる。そして、上記複数の正方形掘削機は、夫々略
正方形状の横孔を掘削して、断面積の大きな略矩形の横
孔を掘削する。

【００２４】したがって、断面が同一外形の複数の正方
形掘削機を組み合わせたり、断面が異なる外形の複数の
正方形掘削機を組み合せたりして、断面が略長方形状の
スキンプレートの内周に沿って配置することによって、
断面積の大きい略長方形状の横孔も掘削することができ
る。

【００２５】また、上記複数の正方形掘削機の回転隔
壁,クランク輪,回転軸,外歯ギヤおよび内歯ギヤからな
る駆動機構は、単一の大きなカッタヘッドを駆動する駆
動機構に比して全長を短くできる。さらに、上記複数の
正方形掘削機の外形に合わせて、カッタヘッドの外形は
小さくなるので、カッタヘッドを回転させるためのトル
クを小さくでき、カッタヘッドを駆動する駆動装置を小
型化できる。したがって、この大断面矩形シールド掘削
機の機長が短くなるので、それに伴って全体の重量も軽
くできる。また、機長を短くできるから、曲線施行がし
やすくなる。

【００２６】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の回転隔壁,クランク輪
および外歯ギヤの存在しない領域かつ内歯ギヤの歯の外
側領域に設けることができ、排土口の開口面積を大きく
したり、数を増やしたり、位置を変えたりできるので、
土砂や礫等の排出効率をよくすることができる。

【００２７】また、上記複数の正方形掘削機のカッタヘ
ッドによって、土砂や礫等が攪拌されるので、攪拌効率
がよくなる。さらに、上記複数の正方形掘削機の夫々の
カッタヘッドは、単一の大きなカッタヘッドの場合に比
してカッタヘッドの外周部の移動距離が短くなるため、
このカッタヘッドの外周部のビットの摩耗を低減でき
る。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の大断面矩形シールド掘削機
を一実施例により詳細に説明する。

【００２９】図１はこの発明の一実施例の大断面矩形シ
ールド掘削機の断面図を示しており、１は断面積が大き
くかつ断面が略長方形状のスキンプレート、２は上記ス
キンプレート１の内周前方に配置され、スキンプレート
１の断面を区画する複数の略正方形の各中心を中心とし
た円穴２ａを穿った固定隔壁と、３は上記固定隔壁２の
各円穴２ａに嵌合され、ベアリング１５を介して回転自
在に支持された複数の回転隔壁、４は上記スキンプレー
ト１の内周に固定隔壁２の後方に所定の間隔をあけて配
置され、上記固定隔壁２の各円穴２ａの中心と対向する
位置を中心とした円穴４ａを穿った支持壁、５は上記支
持壁４の各円穴４ａに嵌合され、ブッシュ６を介して回
転自在に支持された複数のクランク輪である。上記各ブ
ッシュ６の内周に電動機１１を夫々配置している。そし
て、上記回転隔壁３の中心に対して一定量偏心した位置
とクランク輪５の中心に対して上記一定量偏心した位置
に回転軸１０を夫々回転自在に支持している。上記各回
転軸１０の前方の一端には、略正三角形状のカッタヘッ
ド２０を夫々固定する一方、上記各回転軸１０の回転隔
壁３とクランク輪５との間に位置する部分には、外歯ギ
ヤ３１を夫々固定している。上記各外歯ギヤ３１は、上
記スキンプレート１の内側にスペーサ板３３を介して中
心が回転隔壁の中心と一致するように配置された内歯ギ
ヤ３２と夫々噛合している。上記外歯ギヤ３１と内歯ギ
ヤ３２で偏心リングギヤ装置３０を構成しており、上記
外歯ギヤ３１と内歯ギヤ３２とのピッチ円の直径の比を
３対４としている。上記回転隔壁３,クランク輪５,回転
軸１０,偏心リングギヤ装置３０および電動機１１で正
方形掘削機５０を構成している。また、上記スキンプレ
ート１の内周の後方に支持壁４から所定の間隔をあけて
略長方形状の穴４０ａを有する取付部材４０を配置し、
この取付部材４０に複数の推進ジャッキ３７を取り付け
ている。上記複数の推進ジャッキ３７は、後方に覆工さ
れたセグメント３８を押して、この大断面矩形シールド
掘削機を前方に推進するようにしている。

【００３０】また、図１および図２に示すように、上記
クランク輪５には、外周から軸方向後方に延びる円筒部
５ａを有し、この円筒部５ａの内周に形成した内歯ギヤ
（図示せず）と電動機１１の駆動ギヤ（図示せず）とを
噛合して、電動機１１によってクランク輪５を回転駆動
するようにしている。また、上記支持壁４の下側の両コ
ーナー部近傍に配置されたブッシュ６,６とその内側に
隣接するブッシュ６,６との間に設けた開口部４ｂ,４ｃ
を通して土砂や礫を外部に排出するスクリューコンベア
３５,３６を配置している。なお、上記開口部４ｂ,４ｃ
に対向する固定隔壁２の位置には、図３に示す楕円形状
の排土口２ｂ,２ｃを設けている。

【００３１】また、上記カッタヘッド２０は、図１およ
び図３に示すように、上記回転軸１０の先端に固定され
た円筒部２１と、この円筒部２１に円周方向に等間隔に
固定され、半径方向に延びる三本のカッタアーム２２
と、このカッタアーム２２のほぼ先端部をつなぐ小さな
曲率の三つのカッタリング２３と、上記円筒部２１から
半径方向に各カッタリング２３の中央に向けて延びる三
本のカッタアーム２４とから構成されている。そして、
上記円筒部２１,カッタアーム２２,カッタリング２３,
カッタアーム２４の前面には、地盤を掘削するビット２
５,２５,…を夫々配置している。また、上記カッタアー
ム２２の後面には、攪拌羽根２５を夫々固定している。
なお、上記各カッタアーム２２の先端に配置したビット
２５の刃先は、上記スキンプレート１の断面を区画する
略正方形（図３では点線７で示す）の外周に位置し、上
記各ビット２５の刃先を互いに結ぶと正三角形が形成さ
れるようにしている。

【００３２】上記構成の大断面矩形シールド掘削機は、
図１において、後方に覆工されたセグメント３８の前方
端を推進ジャッキ３８で押して推進しながら、電動機１
１によってクランク輪５を回転させる。上記クランク輪
５が回転すると、回転軸１０はクランク輪５の中心の回
りを回ると共に、上記回転軸１０に固定された外歯ギヤ
３１が内歯ギヤ３２に噛合して自転することによって、
回転軸１０はクランク輪５が３回転する間に逆方向に１
回転自転する。すなわち、上記偏心リングギヤ装置３０
の外歯ギヤ３１と内歯ギヤ３２とのピッチ円の比を３対
４にしているので、内歯ギヤ３１が外歯ギヤ３２の内周
を３回公転するとき、内歯ギヤ３１は１回転するのであ
る。このとき、上記回転隔壁３もクランク軸５と同一方
向に３回転する。そして、上記回転軸１０の公転によっ
て、カッタヘッド２０もクランク輪５が３回転する間に
逆方向に１回転して遊星運動を行う。したがって、上述
のカッタヘッド２０の各カッタアーム２２の先端のビッ
ト２５の刃先を互いに結んで形成された正三角形は、軌
跡の包絡線が略正方形となり、各カッタヘッド２０は断
面が略正方形の横孔を夫々掘削して、スキンプレート１
の断面と同形の断面積の大きな略長方形の横孔を形成す
る。そして、掘削された土砂や礫は、カッタヘッド２０
と固定隔壁２との間の土圧室１６内に溜り、カッタヘッ
ド２０とカッタアーム２２の攪拌羽根２５によって攪拌
される。その後、上記土圧室１６内の溜った土砂や礫
は、下側から順に排土口２ｂ,２ｃを通ってスクリュー
コンベア３５,３６によって外部に排出される。

【００３３】このように、上記スキンプレート１の内周
に同一外形の正方形掘削機５０を縦に４列と横に３列の
１２機配置することによって、各正方形掘削機５０は、
略正方形の横孔を夫々掘削して、断面積が大きい略長方
形状の横孔を掘削することができる。また、断面積が大
きい略正方形状のスキンプレートの内周に同一外形の複
数の正方形掘削機５０を縦に３列と横に３列の９機配置
することによって、断面積が大きい略正方形状の横孔を
掘削することもでき、複数の正方形掘削機５０を組み合
わせることによって、断面が略矩形状の種々の横孔を掘
削することができる。

【００３４】また、上記複数の正方形掘削機５０の回転
隔壁３,クランク輪５,回転軸１０および偏心リングギヤ
装置３０からなる駆動機構は、単一の大きなカッタヘッ
ドを遊星運動させる駆動機構に比して小型化することが
できる。すなわち、一辺をＤ₁＝4000mm、全長をＬ₁＝12
800mmとする１機の正方形掘削機５０で構成された大断
面矩形シールド掘削機とした場合、 Ｌ₁／Ｄ₁＝（12800）／4000＝3.2 となる。一方、一辺をＤ₂＝2000mm、全長をＬ₂＝6400mm
（＝Ｌ₁／2）とする正方形掘削機５０を４機組み合わせ
て、上記と同一外形の一辺をＤ₁＝4000mmとする大断面
矩形シールド掘削機とした場合、 Ｌ₂／Ｄ₂＝6400／4000＝1.6 となる。このように、上記正方形掘削機５０の数を多く
する程、各正方形掘削機５０の全長は短くなり、この大
断面矩形シールド掘削機の機長を短くすることができ
る。また、機長が短くなるに従って、スキンプレート１
等が短くなって、この大断面矩形シールド掘削機を軽量
化することができる。

【００３５】さらに、上記正方形掘削機５０の外形に合
わせて、カッタヘッド２０の外形を小さくするので、カ
ッタヘッド２０を回転させるためのトルクを小さくでき
る。例えば、上記カッタヘッド２０の外形を１／２にす
ると、トルクは略１／２となるのである。このため、上
記カッタヘッド２０を駆動する電動機１１を小さくし
て、駆動源を分散させることができる。

【００３６】また、この大断面矩形シールド掘削機は、
機長を短くすることによって、図示しない方向修正ジャ
ッキにより進む方向を大きく変えることができ、曲線施
行がしやすくなる。

【００３７】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口２ｂ,２ｃは、上記各正方形掘削機５０の回転隔
壁３,クランク輪５,回転軸１０および外歯ギヤ３１の存
在しない領域かつ内歯ギヤ３２の歯の外側領域に設ける
ことができる。例えば、図５(a)に示すように、スキン
プレート５１の一辺をＳとする一つの正方形掘削機（図
示せず）で構成された大断面矩形シールド掘削機の場
合、排土口を設けることができる位置としては、スキン
プレート５１の内周の下側の両コーナー部の領域Ａ（図
５では右側領域のみ示す）である。なお、図５(a)にお
いて、Ｒ₁は図示しない偏心リングギヤ装置の内歯ギヤ
のピッチ円（直径は0.62・Ｓ）を示し、Ｒ₂は駆動機構の
機械製作上の外縁（直径は0.80・Ｓ）を示している。こ
の外縁Ｒ₂の外側の領域が排土口の設置できる領域であ
る。一方、図５(b)に示すように、スキンプレート５２
の一辺をＳとし、４機の正方形掘削機（図示せず）から
なる大断面矩形シールド掘削機の場合は、排土口はスキ
ンプレート５２の中央の領域Ｂと下側の中央の領域Ｃ等
に設けることができる。なお、Ｒ₃は図示しない偏心リ
ングギヤ装置の内歯ギヤのピッチ円（直径は0.31・Ｓ）
を示し、Ｒ₄は駆動機構の機械製作上の外縁（直径は0.4
0・Ｓ）を示している。このように、排土口の開口面積を
大きくしたり、数を増やしたり、位置を変えたりするこ
とによって、土砂や礫等を排出する効率を向上すること
ができる。

【００３８】また、上記複数の正方形掘削機５０のカッ
タヘッド２０によって、単一のカッタヘッドの場合に比
して各カッタヘッド２０の周囲の空間が小さくなり、土
砂や礫等が大きな空間に集まることなく攪拌されるの
で、攪拌効率がよくなる。また、上記カッタヘッド２０
のカッタアーム２２の攪拌羽根２５は、カッタヘッド２
０と固定隔壁２との間の土圧室１６内の土砂や礫等を効
率よく攪拌することができる。さらに、上記複数の正方
形掘削機５０のカッタヘッド２０の外周部は、単一のカ
ッタヘッドの場合に比して移動距離が短くなるため、カ
ッタヘッドの外周部のビット２５の摩耗を低減すること
ができる。

【００３９】上記実施例では、同一外形の複数の正方形
掘削機５０をスキンプレート１の内周に配置したが、異
なる外形の複数の正方形掘削機を組み合せて、断面略矩
形状のスキンプレートの内周に沿って配置してもよい。

【００４０】すなわち、図４に示すように、長手方向が
水平の略長方形状の断面のスキンプレートにおいて、そ
のスキンプレートの外縁線６１内の左右のコーナー部に
夫々縦に二つ互いに隣接するように略正方形６２を配置
して、その略正方形６２に左右から挟まれるように、略
正方形６３を縦に三つ配置してもよい。

【００４１】また、上記実施例では、上記スキンプレー
ト１の内周の領域全てに正方形掘削機５０を配置した
が、正方形掘削機をスキンプレートの内周に沿って配置
して、スキンプレートの内周の中央付近に正方形掘削機
を配置しなくてもよい。

【００４２】また、上記実施例では、上記固定隔壁２と
支持壁４を用いたが、固定隔壁や支持壁を正方形掘削機
毎に設けて、互いに隣接する固定隔壁を夫々固定した
り、互いに隣接する支持壁を夫々固定したりしてもよ
い。また、上記各固定隔壁や各支持壁をスキンプレート
に支持された支持部材等を用いて固定してもよい。

【００４３】また、上記実施例では、上記支持壁４に回
転自在に支持されたクランク輪５を回転駆動することに
よって、回転軸１０を遊星運動させたが、回転軸を遊星
運動させる駆動機構はこれに限らず、支持壁やクランク
輪を用いる代わりに回転隔壁を回転駆動するようにして
もよい。また、上記支持壁４によってクランク輪５と回
転軸１０を介して回転隔壁３が後退しないようにしてい
るが、支持壁の代わりに他の方法によって回転隔壁の後
退を防いでもよいのは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の大断面矩形シールド掘削機は、断面略矩形状のスキ
ンプレートの内周に沿って配置され、断面略正方形状の
孔を掘削する複数の正方形掘削機を備えたものである。

【００４５】したがって、請求項１の発明の大断面矩形
シールド掘削機によれば、上記複数の正方形掘削機は、
断面が略正方形状の横孔を夫々掘削して、断面積の大き
い略矩形状の横孔を形成する。したがって、断面が同一
外形の複数の正方形掘削機や断面が異なる外形の複数の
正方形掘削機を組み合せて、上記断面が略長方形状のス
キンプレート内周に沿って配置することによって、断面
積が大きい略長方形状の横孔も掘削することができる。

【００４６】また、上記複数の正方形掘削機の駆動機構
は、単一の大きな掘削部を駆動する駆動機構に比して全
長を短くすることができる。さらに、上記複数の正方形
掘削機の外形に合わせて、各掘削部の外形は小さくなる
ので、掘削部を回転させるためのトルクを小さくするこ
とができ、掘削部を駆動する駆動装置を小型化すること
ができる。したがって、この大断面矩形シールド掘削機
の機長を短くでき、それに伴って軽量化できると共に、
機長が短くなることによって、進む方向を大きく変える
ことができ、曲線施行がしやすくなる。

【００４７】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の駆動機構の存在しない
領域に設けることができるため、排土口の開口面積を大
きくしたり、排土口の位置を変えたりすることができ
る。したがって、土砂や礫等の排出効率をよくすること
ができる。

【００４８】また、上記複数の正方形掘削機の掘削部に
よって、土砂や礫等が密に攪拌されるので、攪拌効率を
向上することができる。さらに、上記複数の正方形掘削
機の夫々の掘削部の外周部分の移動距離が短くなるた
め、掘削部の外周部分のビットの摩耗を低減することが
できる。

【００４９】また、請求項２の発明の大断面矩形シール
ド掘削機は、請求項１に記載の大断面矩形シールド掘削
機において、上記断面略矩形状のスキンプレートの断面
を区画する複数の略正方形のうちの少なくともスキンプ
レートの内周に沿って配置された複数の略正方形の各中
心を中心とした円穴を穿った固定隔壁をスキンプレート
の内周に配置すると共に、上記複数の正方形掘削機は、
上記固定隔壁の各円穴に円形の回転隔壁を嵌合し、上記
円形の回転隔壁を固定隔壁の円穴に回転自在に支持し、
上記回転隔壁の中心に対して一定量偏心した位置に回転
軸を回転自在に支持し、上記回転軸の先端に略正三角形
状のカッタヘッドを固定し、上記回転軸に外歯ギヤを固
定し、ピッチ円の直径が外歯ギヤのピッチ円の直径の４
／３倍の内歯ギヤをその中心が回転隔壁の中心と一致す
るように配置して、上記内歯ギヤと外歯ギヤとが歯合す
ると共に、上記回転軸を駆動装置により固定隔壁の中心
に対して公転させるものである。

【００５０】したがって、請求項２の発明の大断面矩形
シールド掘削機によれば、断面が同一外形の複数の正方
形掘削機を組み合わせたり、断面が異なる外形の複数の
正方形掘削機を組み合せたりして、断面が略長方形状の
スキンプレートの内周に沿って配置することによって、
断面積の大きい略長方形状の横孔も掘削することができ
る。

【００５１】また、上記複数の正方形掘削機の駆動機構
は、単一の大きなカッタヘッドを駆動する駆動機構に比
して全長を短くすることができる。さらに、上記正方形
掘削機の外形に合わせて、カッタヘッドの外形を小さく
するので、カッタヘッドを回転させるためのトルクを小
さくすることができ、カッタヘッドを駆動する駆動装置
を小型化することができる。したがって、この大断面矩
形シールド掘削機の機長を短くすることができ、全体の
重量を軽くすることができると共に、機長が短くなるこ
とによって、進む方向を大きく変えることができ、曲線
施行がしやすくなる。

【００５２】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の回転隔壁や外歯ギヤの
存在しない領域かつ内歯ギヤの歯の外側領域に設けるこ
とができ、排土口の開口面積を大きくしたり、数を増や
したり、位置を変えたりできるので、土砂や礫等の排出
効率をよくすることができる。

【００５３】また、上記複数の正方形掘削機のカッタヘ
ッドによって、単一のカッタヘッドに比して土砂や礫等
を密に攪拌することができ、攪拌効率を向上することが
できる。さらに、上記複数の正方形掘削機の夫々のカッ
タヘッドの外周部は、単一のカッタヘッドの場合に比し
て移動距離が短くなるため、カッタヘッドの外周部のビ
ットの摩耗を低減することができる。

【００５４】また、請求項３の発明の大断面矩形シール
ド掘削機は、請求項１に記載の大断面矩形シールド掘削
機において、上記断面略矩形状のスキンプレートの断面
を区画する複数の略正方形のうちの少なくともスキンプ
レートの内周に沿って配置された複数の略正方形の各中
心を中心とした円穴を穿った固定隔壁をスキンプレート
の内周に配置する一方、上記固定隔壁の各円穴の中心と
対向する位置を中心とした円穴を穿った支持壁をスキン
プレートの内周に固定隔壁の後方に所定の間隔をあけて
配置すると共に、上記複数の正方形掘削機は、上記固定
隔壁の各円穴に円形の回転隔壁を嵌合し、上記円形の回
転隔壁を固定隔壁の円穴に回転自在に支持し、支持壁の
各円穴に円形のクランク輪を嵌合し、上記円形のクラン
ク輪を支持壁の円穴に回転自在に支持し、上記回転隔壁
の中心に対して一定量偏心した位置とクランク輪の中心
に対して上記一定量偏心した位置に回転軸を夫々回転自
在に支持し、上記回転軸の先端に略正三角形状のカッタ
ヘッドを固定し、上記回転軸の回転隔壁とクランク輪と
の間に位置する部分に外歯ギヤを固定し、ピッチ円の直
径が外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍の内歯ギヤを
その中心が回転隔壁の中心と一致するように配置して、
上記内歯ギヤと外歯ギヤとが歯合すると共に、上記回転
軸を駆動装置によりクランク輪を介して固定隔壁の中心
に対して公転させるものである。

【００５５】したがって、請求項３の発明の大断面矩形
シールド掘削機によれば、断面が同一外形の複数の正方
形掘削機を組み合わせたり、断面が異なる外形の複数の
正方形掘削機を組み合せたりして、断面が略長方形状の
スキンプレートの内周に沿って配置することによって、
断面積の大きい略長方形状の横孔も掘削することができ
る。

【００５６】また、上記複数の正方形掘削機の駆動機構
は、単一の大きなカッタヘッドを駆動する駆動機構に比
して全長を短くすることができる。さらに、上記正方形
掘削機の外形に合わせて、カッタヘッドの外形を小さく
するので、カッタヘッドを回転させるためのトルクを小
さくすることができ、カッタヘッドを駆動する駆動装置
を小型化することができる。したがって、この大断面矩
形シールド掘削機の機長を短くすることができ、全体の
重量を軽くすることができると共に、機長が短くなるこ
とによって、進む方向を大きく変えることができ、曲線
施行がしやすくなる。

【００５７】また、土砂や礫等を外部に排出するための
排土口は、上記各正方形掘削機の回転隔壁やクランク輪
および外歯ギヤの存在しない領域かつ内歯ギヤの歯の外
側領域に設けることができ、排土口の開口面積を大きく
したり、数を増やしたり、位置を変えたりできるので、
土砂や礫等の排出効率をよくすることができる。

【００５８】また、上記複数の正方形掘削機のカッタヘ
ッドによって、単一のカッタヘッドに比して土砂や礫等
を密に攪拌することができ、攪拌効率を向上することが
できる。さらに、上記複数の正方形掘削機の夫々のカッ
タヘッドの外周部は、単一のカッタヘッドの場合に比し
て移動距離が短くなるため、カッタヘッドの外周部のビ
ットの摩耗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の一実施例の大断面矩形シー
ルド掘削機の断面図である。

【図２】 図２は図１のII−II線から見た図である。

【図３】 図３は図１のIII−III線から見た図である。

【図４】 図４はこの発明の他の実施例の大断面矩形シ
ールド掘削機の複数の略正方形により区画された断面を
示す図である。

【図５】 図５(a)は一つの正方形掘削機の構成の場合
の排土口の領域を示す図であり、図５(b)は四つの正方
形掘削機の構成の場合の排土口の領域を示す図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…固定隔壁、２ａ…円穴、２
ｂ,２ｃ…排土口、３…回転隔壁、４…支持壁、４ａ…
円穴、４ｂ,４ｃ…開口部、５…クランク輪、６…ブッ
シュ、１０…回転軸、１１…電動機、１５…ベアリン
グ、１６…土圧室、２０…カッタヘッド、２１…円筒
部、２２,２４…カッタアーム、２３…カッタリング、
２５…ビット、２６…攪拌羽根、３０…偏心リングギヤ
装置、３１…外歯ギヤ、３２…内歯ギヤ、３３…スペー
サ板、３５,３６…スクリューコンベア、３７…推進ジ
ャッキ、３８…セグメント、４０…取付部材、５０…正
方形掘削機。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面略矩形状のスキンプレートの内周に
   沿って配置され、断面略正方形状の孔を掘削する複数の
   正方形掘削機を備えたことを特徴とする大断面矩形シー
   ルド掘削機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の大断面矩形シールド掘
   削機において、上記断面略矩形状のスキンプレートの内
   周に配置され、上記スキンプレートの断面を区画する複
   数の略正方形のうちの少なくとも上記スキンプレートの
   内周に沿って配置された上記複数の略正方形の各中心を
   中心とした円穴を穿った固定隔壁を備え、上記複数の正
   方形掘削機は、上記固定隔壁の上記各円穴に嵌合され、
   上記固定隔壁の上記円穴に回転自在に支持された円形の
   回転隔壁と、上記回転隔壁の中心に対して一定量偏心し
   た位置に回転自在に支持された回転軸と、上記回転軸の
   先端に固定された略正三角形状のカッタヘッドと、上記
   回転軸に固定された外歯ギヤと、中心が上記回転隔壁の
   中心と一致するように配置され、ピッチ円の直径が上記
   外歯ギヤのピッチ円の直径の４／３倍であり、かつ上記
   外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、上記回転軸を上記回転
   隔壁の中心に対して公転させる駆動装置とを備えたこと
   を特徴とする大断面矩形シールド掘削機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の大断面矩形シールド掘
   削機において、上記断面略矩形状のスキンプレートの内
   周に配置され、上記スキンプレートの断面を区画する複
   数の略正方形のうちの少なくとも上記スキンプレートの
   内周に沿って配置された上記複数の略正方形の各中心を
   中心とした円穴を穿った固定隔壁と、上記断面略矩形状
   のスキンプレートの内周に上記固定隔壁の後方に所定の
   間隔をあけて配置され、上記固定隔壁の上記各円穴の中
   心と対向する位置を中心とした円穴を穿った支持壁とを
   備え、上記複数の正方形掘削機は、上記固定隔壁の上記
   各円穴に嵌合され、上記固定隔壁の上記円穴に回転自在
   に支持された円形の回転隔壁と、上記支持壁の上記各円
   穴に嵌合され、上記支持壁の上記円穴に回転自在に支持
   された円形のクランク輪と、上記回転隔壁の中心に対し
   て一定量偏心した位置と上記クランク輪の中心に対して
   上記一定量偏心した位置に夫々回転自在に支持された回
   転軸と、上記回転軸の先端に固定された略正三角形状の
   カッタヘッドと、上記回転軸の上記回転隔壁と上記クラ
   ンク輪との間に位置する部分に固定された外歯ギヤと、
   中心が上記回転隔壁の中心と一致するように配置され、
   ピッチ円の直径が上記外歯ギヤのピッチ円の直径の４／
   ３倍であり、かつ上記外歯ギヤと噛合する内歯ギヤと、
   上記回転軸を上記クランク輪を介して上記回転隔壁の中
   心に対して公転させる駆動装置とを備えたことを特徴と
   する大断面矩形シールド掘削機。