JPH0781510B2 - Free section shield machine - Google Patents

Free section shield machine

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JPH0781510B2
JPH0781510B2 JP13376289A JP13376289A JPH0781510B2 JP H0781510 B2 JPH0781510 B2 JP H0781510B2 JP 13376289 A JP13376289 A JP 13376289A JP 13376289 A JP13376289 A JP 13376289A JP H0781510 B2 JPH0781510 B2 JP H0781510B2
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planetary cutter
cutter
shield machine
planetary
drive
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利則 朝日
泰造 福永
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a free-section shield machine capable of continuously excavating a tunnel having a desired cross-sectional shape, not limited to a circular shape.

〔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 implemented. Generally, a cutter placed on the front surface of the shield machine body is rotated around the central axis of the shield machine to excavate the front surface in the propulsion direction of the shield machine, and the shield machine is propelled by the excavated amount to make the segment ring. It is used by digging 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 Laid-Open No. 59-102090 discloses an enlarged shield construction method for forming an expanded diameter portion such as a retreat portion or a station portion in a part of a tunnel excavated by the shield machine.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems 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。
Since the conventional shield construction method and shield machine excavate by rotating the front cutter, the excavation cross-sectional shape is limited to a circular shape, and it is difficult to excavate a tunnel having another irregular cross-sectional shape. On the other hand, most of the actual cross-sectional shapes such as sewage, power lines, subway tunnels, etc., other than the circular shape, have been conventionally used for excavation of large circular cross-sections including such irregular cross-sectional shapes. Must be performed, and an extra excavation work and a work for processing the excavation shear are required. Such extra work has a greater effect on the tunnel construction cost as the cross section of the subway tunnel has a larger diameter, which is also 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、一旦ト
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。
In order to solve this problem, the invention disclosed in the above publication is constructed by excavating a tunnel with a normal diameter once to assemble a segment ring, then removing the segment ring of the target portion and performing special excavation work in the radial direction. The diameter portion and the like are partially formed, and the cross section having a desired shape other than the circular shape is not continuously excavated.

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。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a shield machine capable of continuously excavating a tunnel having a desired sectional shape, not limited to a circular shape.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

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、前面
にセンターカッタを有する回転体と、この回転体を駆動
する回転体駆動手段と、この回転体にその回転軸から外
れた位置に回動可能に支持された複数の回動部材と、こ
の回動部材を駆動する回動部材駆動手段と、この回動部
材においてその回動中心軸から外れた位置に回転可能に
支持された遊星カッタと、遊星カッタ駆動手段と、この
遊星カッタ駆動手段の駆動力を各遊星カッタの回転軸に
伝達する駆動伝達機構と、各遊星カッタが所望の掘削形
状に応じた軌跡を描きながら公転するように回動部材の
駆動を制御する駆動制御系とを備えたものである。
The present invention provides a shield machine main body, a rotary body rotatably supported by the shield machine main body around an axis extending in the propulsion direction, and having a center cutter on the front surface, and a rotary body drive means for driving the rotary body, A plurality of rotating members rotatably supported by the rotating body at positions deviated from the rotating shaft, rotating member driving means for driving the rotating members, and a rotating center shaft of the rotating members. A planetary cutter rotatably supported at a position away from the planetary cutter driving means, a planetary cutter driving means, a drive transmission mechanism for transmitting the driving force of the planetary cutter driving means to the rotation shaft of each planetary cutter, and each planetary cutter desired. A drive control system for controlling the drive of the rotating member so as to revolve while drawing a locus according to the excavation shape.

〔作用〕[Action]

上記構成によれば、回転体駆動手段により回転体および
センター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、このセ
ンターカッタおよび回転体の回転中、この回転体に回動
可能に支持された遊星カッタが駆動制御系の制御の下で
特有の軌跡を描きながら公転し、かつ遊星カッタ駆動手
段から駆動伝達機構を介して伝達された駆動力で自転す
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 rotating body and the center cutter are rotationally driven by the rotating body driving means, so that the central portion of the face, which is the excavation front surface, is excavated. Further, during rotation of the center cutter and the rotating body, the planetary cutter rotatably supported by the rotating body revolves while drawing a unique trajectory under the control of the drive control system, and is driven by the planetary cutter driving means. By the rotation of the driving force transmitted through the transmission mechanism, the outer peripheral portion of the face is excavated, and the excavation having a desired sectional shape is performed as a whole.

〔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 with reference to the drawings.

第1実施例(第1図〜第7図) ここ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
の先端部にカッティングホイール(回転体)2を内蔵し
ている。
1st Example (FIGS. 1-7) The shield machine shown here is equipped with the skin plate (shield machine main body) 1 of a square tube shape, and this skin plate 1
A cutting wheel (rotating body) 2 is built in at the tip of the.

このカッティングホイール2は前面板3および後面板10
を有し、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構成されている。上記前
面板3には、複数のスリット3aが放射状に形成されると
ともに、この前面板3の中心部分にはセンタービット4
が設けられ、上記スリット3aの周縁部分には多数のカッ
タビット5が配設されており、両ビット4,5によりセン
ターカッタ6が構成されている。また、このカッティン
グホイール2の周縁部前方の複数箇所には、カッタビッ
ト7a,7bをもつ遊星カッタ7が配設されている。
This cutting wheel 2 includes a front plate 3 and a rear plate 10.
And is configured to be rotatable about the central axis (axis extending in the propulsion direction) G of the skin plate 1. A plurality of slits 3a are radially formed on the front plate 3, and a center bit 4 is formed at the center of the front plate 3.
Is provided, and a large number of cutter bits 5 are arranged on the peripheral portion of the slit 3a, and a center cutter 6 is constituted by both bits 4 and 5. Further, planetary cutters 7 having cutter bits 7a and 7b are arranged at a plurality of positions in front of the peripheral edge of the cutting wheel 2.

第2図に示されるように、カッティングホイール2の後
部外周面は、スキンプレート1側のブラケット8aに固定
された旋回軸受9の内輪に接合されており、カッティン
グホイール2の後面板10には後方に延びるリング11が固
定されている。これに対し、スキンプレート1の中央部
分には中空状の固定リング15が設置されており、この固
定リング15の外側にシール16を挟んで上記リング11が回
転可能に嵌められている。
As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the rear portion of the cutting wheel 2 is joined to the inner ring of the slewing bearing 9 fixed to the bracket 8a on the skin plate 1 side, and the rear surface plate 10 of the cutting wheel 2 is rearward. A ring 11 extending to the is fixed. On the other hand, a hollow fixing ring 15 is installed in the central portion of the skin plate 1, and the ring 11 is rotatably fitted to the outside of the fixing ring 15 with a seal 16 interposed therebetween.

このリング11の後端部にはカッティングホイール駆動用
歯車12が固定され、リング11の外周面には幅広の遊星カ
ッタ駆動用歯車13が軸受14を介して回転可能に支承され
ている。リング11の後方では、スキンプレート1に設け
られたブラケット8cに減速機付モータ(回転体駆動手
段)35が固定されており、この減速機付モータ35の駆動
軸に設けられたピニオン18bが上記カッティングホイー
ル駆動用歯車12に噛合されている。また、この減速機付
モータ35に加え、同モータ35と位置をずらして減速機付
モータ45が取付座45aを介して上記ブラケット8cに固定
され、この減速機付モータ45の駆動軸に設けられたピニ
オン18dが上記遊星カッタ駆動用歯車13の後半部に噛合
されている。
A cutting wheel driving gear 12 is fixed to the rear end portion of the ring 11, and a wide planetary cutter driving gear 13 is rotatably supported by a bearing 14 on the outer peripheral surface of the ring 11. Behind the ring 11, a motor 8 with a speed reducer (rotating body driving means) 35 is fixed to a bracket 8c provided on the skin plate 1, and the pinion 18b provided on the drive shaft of the motor 35 with a speed reducer is used as described above. It is meshed with the cutting wheel drive gear 12. In addition to the motor with reduction gear 35, a motor with reduction gear 45, which is displaced from the motor 35, is fixed to the bracket 8c via a mounting seat 45a, and is provided on the drive shaft of the motor with reduction gear 45. The pinion 18d is meshed with the latter half of the planetary cutter driving gear 13.

なお、第2図中16aはシールであり、チャンバ2a内の土
砂が後方に流入するのを防いでいる。このシール16aを
設ける座にあたるスキンプレート1の一部の内周は円状
に形成されている。
In addition, 16a in FIG. 2 is a seal, which prevents the earth and sand in the chamber 2a from flowing backward. The inner circumference of a part of the skin plate 1 corresponding to the seat on which the seal 16a is provided is formed in a circular shape.

次に、上記遊星カッタ7を支持する回動部材の構造、並
びに遊星カッタ7を駆動するための駆動伝達機構Cを第
3図に基づいて説明する。
Next, the structure of the rotating member that supports the planetary cutter 7 and the drive transmission mechanism C for driving the planetary cutter 7 will be described with reference to FIG.

カッティングホイール2の後面板10には、この後面板10
を前後方向に貫通する状態でトーションバー23が取付け
られ、このトーションバー23の前部および後部にレバー
24および制御レバー29が一体に固定されており、これら
によって、トーションバー23を中心に回動可能な回動部
材が構成されている。
The rear plate 10 of the cutting wheel 2 includes the rear plate 10
The torsion bar 23 is attached so as to penetrate through the front and rear direction, and the lever is attached to the front and rear of the torsion bar 23.
The 24 and the control lever 29 are integrally fixed, and by these, a rotating member that is rotatable around the torsion bar 23 is configured.

具体的には、後面板10に設けられた貫通孔にハウジング
25aが嵌められ、このハウジング25a内に設けられた軸受
26aによってトーションバー23が回転可能に支持されて
いる。このトーションバー23は略筒状に形成され、その
内部には前記方向に延びる駆動軸19が回転可能に収納さ
れている。この駆動軸19の後端部はトーションバー23の
外部に突出しており、この突出部分にスプライン20aに
よって遊星カッタ駆動用ピニオン18aが結合され、この
遊星カッタ駆動用ピニオン18aが上記遊星カッタ駆動用
歯車13の前半部に噛合されている。
Specifically, the housing is installed in the through hole provided on the rear plate 10.
Bearings in which the housing 25a is fitted and in which the housing 25a is fitted
The torsion bar 23 is rotatably supported by 26a. The torsion bar 23 is formed in a substantially cylindrical shape, and the drive shaft 19 extending in the above direction is rotatably housed inside the torsion bar 23. The rear end of the drive shaft 19 projects to the outside of the torsion bar 23, and the planetary cutter driving pinion 18a is coupled to the projecting portion by a spline 20a, and the planetary cutter driving pinion 18a is the planetary cutter driving gear. It is meshed with the first half of 13.

レバー24は、レバー本体24aおよびレバー蓋24bに分解可
能に構成されており、レバー蓋24bにおいて上記駆動軸1
9の軸心線上に位置する部分には軸状突出部24cが形成さ
れている。これに対し、前面板3の後面には軸受26bを
内蔵するハウジング25bが固定されており、上記軸受26b
によって軸状突出部24cが回転可能に支持されている。
The lever 24 is configured to be disassembled into a lever body 24a and a lever lid 24b, and the drive shaft 1 is attached to the lever lid 24b.
A shaft-shaped protruding portion 24c is formed in a portion located on the axis center line of 9. On the other hand, a housing 25b containing a bearing 26b is fixed to the rear surface of the front plate 3, and the bearing 26b is
The shaft-shaped protrusion 24c is rotatably supported by.

このレバー24内には、第3図の上から順に、遊星カッタ
回転軸22の後端部、中間軸19b、および駆動軸19の前端
部が回転可能に支持されている。各軸にはそれぞれ歯車
21a,21b,21cが固定され、歯車21aと歯車21b、および歯
車21bと歯車21cが各々噛合されており、遊星カッタ7は
上記遊星カッタ回転軸22の前端部にスプライン20bを介
して結合されている。また、この遊星カッタ7の回動軌
跡に応じてカッティングホイール2に切欠2b(第1図)
が形成されており、これによって両者の干渉が防止され
ている。
In the lever 24, the rear end of the planetary cutter rotating shaft 22, the intermediate shaft 19b, and the front end of the drive shaft 19 are rotatably supported in this order from the top of FIG. Gears on each axis
21a, 21b, 21c are fixed, and gear 21a and gear 21b are meshed with each other, and gear 21b and gear 21c are meshed with each other, and the planetary cutter 7 is coupled to the front end portion of the planetary cutter rotating shaft 22 via a spline 20b. There is. In addition, the notch 2b (FIG. 1) is formed in the cutting wheel 2 according to the rotation trajectory of the planetary cutter 7.
Are formed, which prevents interference between the two.

この構造において、上記遊星カッタ駆動用ピニオン18a
および駆動軸19が回転すると、その回転が歯車列21a〜2
1cを介して遊星カッタ回転軸22に伝達され、遊星カッタ
7が自転することとなる。
In this structure, the planetary cutter driving pinion 18a
When the drive shaft 19 and the drive shaft 19 rotate, the rotation of the drive shaft 19 causes the gear trains 21a to 21a to rotate.
It is transmitted to the planetary cutter rotating shaft 22 via 1c, and the planetary cutter 7 rotates.

制御レバー29は、上記トーションバー23の後端部にスプ
ライン20cを介して結合されている。これに対し、第4
図に示されるように、前記リング11の外周には複数のブ
ラケット8eが配設され、各ブラケット8eにピン27bを中
心として揺動可能に伸縮部材(回動部材駆動手段)33が
取付けられており、この伸縮部材33の可動端に、上記制
御レバー29がピン27cを介して回転可能に連結されてい
る。従って、この伸縮部材33の伸縮に伴い、上記制御レ
バー29等からなる回動部材が一体に回動するようになっ
ている。
The control lever 29 is connected to the rear end of the torsion bar 23 via a spline 20c. On the other hand, the fourth
As shown in the figure, a plurality of brackets 8e are arranged on the outer circumference of the ring 11, and an expansion / contraction member (rotating member driving means) 33 is attached to each bracket 8e so as to be swingable about a pin 27b. The control lever 29 is rotatably connected to the movable end of the elastic member 33 via a pin 27c. Therefore, with the expansion and contraction of the expansion and contraction member 33, the rotation member including the control lever 29 and the like is integrally rotated.

さらに、このシールド機の内部には、第5図に示される
ような駆動制御系が設けられている。
Further, a drive control system as shown in FIG. 5 is provided inside the shield machine.

図において、カッティングホイール回転位置検出器90
は、カッティングホイール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
対するカッティングホイール2の回転変位量(例えば角
度)を検出するものである。
In the figure, the cutting wheel rotation position detector 90
Is for determining the reference rotational position of the cutting wheel 2 at an appropriate position (for example, the position shown in FIG. 1) and detecting the rotational displacement amount (for example, angle) of the cutting wheel 2 with respect to this reference rotational position.

伸縮部材伸縮量検出器94は、伸縮部材33の基準長さを適
当な値に定め、この長さに対する実際の伸縮部材33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、上記基準長さとしては、例えば制御
レバー29が第1図の位置にあるときの伸縮部材33の長さ
を設定すればよい。
The expansion / contraction member expansion / contraction amount detector 94 sets the reference length of the expansion / contraction member 33 to an appropriate value and detects the actual expansion / contraction amount of the expansion / contraction member 33 with respect to this length, and is configured by a potentiometer or the like. As the reference length, for example, the length of the elastic member 33 when the control lever 29 is at 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
場合に上記カッティングホイール2の回転変位量に対し
て必要な伸縮部材33の伸縮量を演算するプログラムが組
込まれたものであり、上記カッティングホイール回転位
置検出器90から入力されたカッティングホイール2の回
転変位量に対して必要な伸縮部材33の伸縮量を瞬時に演
算する。その演算内容については後に詳細に記す。
The arithmetic unit 91 has a built-in program for calculating the expansion / contraction amount of the expansion / contraction member 33 necessary for the rotational displacement amount of the cutting wheel 2 for the purpose of obtaining a predetermined excavation cross section. The expansion / contraction amount of the expansion / contraction member 33 required for the rotational displacement amount of the cutting wheel 2 input from the cutting wheel rotation position detector 90 is instantly calculated. The details of the calculation will be described later.

比較器92は、演算装置91および伸縮部材伸縮量検出器94
から各々入力された変位量同士を比較し、両者が等しく
なるように伸縮部材制御器93に伸長あるいは収縮の指令
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 includes an arithmetic unit 91 and an expansion / contraction member expansion / contraction detector 94.
The displacement amounts respectively input from are compared with each other, an expansion or contraction command is given to the expansion / contraction member controller 93 so that they are equal, and a stop command is given when the difference between the two is eliminated.

伸縮部材制御器93は、伸縮部材33の実際の伸縮量を制御
するものである。例えば伸縮部材33に油圧シリンダを使
用した場合には、この油圧シリンダへの供給油を制御す
るサーボ弁、並びにこのサーボ弁の制御機器一式が上記
伸縮部材制御器93に該当する。
The elastic member controller 93 controls the actual amount of expansion and contraction of the elastic member 33. For example, when a hydraulic cylinder is used for the expansion / contraction member 33, the expansion / contraction member controller 93 corresponds to a servo valve for controlling the oil supplied to the expansion cylinder and a set of control devices for this servo valve.

なお、第2図において、66はチャンバ2a内の掘削土砂を
後方に搬出するスクリューコンベア、37はシールド機で
掘削したトンネル内壁にセグメント36を敷設するエレク
タ、38はセグメント36から反力をとってシールド機を推
進させるシールドジャッキ、39はセグメント36の外周部
からシールド機内へ土砂や水等が流入することを防ぐテ
ールシールである。
In FIG. 2, 66 is a screw conveyor that carries the excavated soil in the chamber 2a backward, 37 is an erector that lays a segment 36 on the inner wall of the tunnel excavated by a shield machine, and 38 is a reaction force from the segment 36. A shield jack for propelling the shield machine, and 39 are tail seals for preventing the inflow of earth and sand or water from the outer peripheral portion of the segment 36 into the shield machine.

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 described.

スキンプレート1内の減速機付モータ35を駆動すること
により、その駆動軸に固定されたピニオン18bに噛合さ
れているカッティングホイール駆動用歯車12が回転し、
これと一体にリング11およびカッティングホイール2も
回転する。このカッティングホイール2の回転に伴っ
て、遊星カッタ7およびその駆動装置全体も中心軸G回
りに一体に公転する。
By driving the motor 35 with a reducer in the skin plate 1, the cutting wheel drive gear 12 meshed with the pinion 18b fixed to the drive shaft thereof rotates,
The ring 11 and the cutting wheel 2 also rotate integrally with this. With the rotation of the cutting wheel 2, the planetary cutter 7 and its entire drive device revolve around the central axis G as a unit.

また、これと並行して減速機付モータ45を駆動すること
により、その回転力が遊星カッタ駆動用歯車13を介して
遊星カッタ駆動用ピニオン18aに伝達され、さらに上記
第3図で説明した機構により各遊星カッタ回転軸22に伝
達されるため、各遊星カッタ7がカッティングホイール
2の回転とは独立した回転数で回転駆動されることにな
る。
Further, by driving the motor 45 with a reduction gear in parallel with this, the rotational force thereof is transmitted to the planetary cutter driving pinion 18a via the planetary cutter driving gear 13 and further the mechanism described in FIG. 3 above. Is transmitted to each planetary cutter rotation shaft 22 by means of the above, each planetary cutter 7 is rotationally driven at a rotational speed independent of the rotation of the cutting wheel 2.

一方、駆動制御系では、まず演算装置91により、カッテ
ィングホイール2の回転位置に対し、所望の断面形状を
得るために必要な伸縮部材33の伸縮量が演算され、この
伸縮量と実際の伸縮量との比較から、伸縮部材33の伸縮
駆動、すなわち制御レバー29等からなる回動部材の回動
駆動が制御される。
On the other hand, in the drive control system, first, the arithmetic unit 91 calculates the expansion / contraction amount of the expansion / contraction member 33 required to obtain the desired cross-sectional shape with respect to the rotational position of the cutting wheel 2, and this expansion / contraction amount and the actual expansion / contraction amount. From the comparison with, the expansion / contraction drive of the expansion / contraction member 33, that is, the rotation drive of the rotating member including the control lever 29 and the like is controlled.

その制御内容を具体的に説明すると、例えば遊星カッタ
7がスキンプレート1のコーナー部に対応する位置にあ
るときは、伸縮部材33を伸長させることによって、中心
軸Gから遊星カッタ7までの距離(すなわち公転半径)
を延ばし、これによって遊星カッタ7による掘削領域を
コーナー部まで広げる。逆に、遊星カッタ7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、伸縮部材33を収縮させ、中心軸Gから遊星カッタ7
までの距離を縮める。このような制御により、遊星カッ
タ7は所望の掘削形状(ここでは略四角形状)に応じた
軌跡を描いて公転する。
The details of the control will be described. For example, when the planetary cutter 7 is located at a position corresponding to the corner of the skin plate 1, by extending the elastic member 33, the distance from the central axis G to the planetary cutter 7 ( Ie revolution radius)
To extend the excavation area by the planetary cutter 7 to the corner portion. On the contrary, when the planetary cutter 7 is located at the position corresponding to the midpoint of each side of the rectangular skin plate 1, the elastic member 33 is contracted to move the planetary cutter 7 from the central axis G.
Reduce the distance to. By such control, the planetary cutter 7 revolves around a trajectory corresponding to a desired excavation shape (here, a substantially square shape).

このとき、駆動軸19に対する制御レバー29の取付角α1
(第4図)と、駆動軸19に対するレバー24の取付角α2
(第1図)とを同一に設定しておけば、遊星カッタ7の
描く軌跡は伸縮部材33の先端(可動端)が描く軌跡と完
全に相似することになる。
At this time, the mounting angle α 1 of the control lever 29 with respect to the drive shaft 19
(Fig. 4) and the mounting angle α 2 of the lever 24 with respect to the drive shaft 19
If (1) and (2) are set to be the same, the locus drawn by the planetary cutter 7 is completely similar to the locus drawn by the tip (movable end) of the elastic member 33.

従って、上記減速機付モータ35,45によってカッティン
グホイール2および遊星カッタ7を回転駆動しながら、
シールド機ジャッキ38の作動力でシールド機全体を推進
させることにより、中央で回転するセンタービット4お
よびカッタビット5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
つ自転する遊星カッタ7のカッタビット7a,7b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, while rotating the cutting wheel 2 and the planetary cutter 7 by the motors 35 and 45 with the speed reducer,
By propelling the entire shield machine with the operating force of the shield machine jack 38, the center circular portion 4 and the cutter bit 5 rotating at the center excavate the central circular portion, and revolve around the periphery while drawing a unique trajectory, and The outer peripheral portion can be excavated by the cutter bits 7a and 7b of the planetary cutter 7 that rotates, and a tunnel having a desired sectional shape as a whole can be excavated.

このようにして掘削された土砂は、前面板3に形成され
たスリット3a、およびカッティングホイール2の切欠2b
を通ってチャンバ2a内に取込まれ、順次スクリューコン
ベア66によって後方に搬出された後、第2図に一点鎖線
で示されるベルトコンベア40等で最終的に地上へ搬出さ
れる。
The earth and sand excavated in this way has slits 3a formed in the front plate 3 and notches 2b in the cutting wheel 2.
It is taken into the chamber 2a through the above, is sequentially carried out rearward by the screw conveyor 66, and is finally carried out to the ground by the belt conveyor 40 and the like shown by the one-dot chain line in FIG.

この際、掘削土砂をチャンバ2a内に充満させ、チャンバ
2a内の圧力を一定範囲に保持するようにスクリューコン
ベア66で引出す土砂の量を調節すれば、チャンバ2a内お
よびその前方にある土砂は、スクリューコンベア66の作
動により生ずる圧力差によってその先端取込み口に円滑
に流れることになる。
At this time, the excavated earth and sand are filled in the chamber 2a,
If the amount of earth and sand pulled out by the screw conveyor 66 is adjusted so that the pressure in 2a is kept within a certain range, the earth and sand in the chamber 2a and in front of the chamber 2a will have its tip intake port due to the pressure difference caused by the operation of the screw conveyor 66. It will flow smoothly.

このようなシールド機によれば、カッティングホイール
2に固定されたセンターカッタ6と、その周囲に支持さ
れた遊星カッタ7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, the center cutter 6 fixed to the cutting wheel 2 and the planetary cutter 7 supported around the center cutter 6 can continuously and easily excavate a tunnel having a desired cross-sectional shape. .

しかも、このシールド機では、減速機付モータ35でカッ
ティングホイール2を駆動し、これとは別の減速機付モ
ータ45で各遊星カッタ7を回転駆動するようにしている
ので、カッティングホイール2の回転数および遊星カッ
タ7の回転数を別個独立に設定することができる。従っ
て、カッティングホイール2の回転数に拘らず、遊星カ
ッタ7の回転数を土質等に応じて所望の値に設定するこ
とができる。また、第7図に示されるように、上記遊星
カッタ駆動用歯車13として前歯車13aおよび後歯車13bか
らなる二重構造の歯車を用い、前歯車13aに遊星カッタ
駆動用ピニオン18aを噛合し、後歯車13bにピニオン18d
を噛合するようにすれば、両歯車13a,13bの歯車比を変
えることにより、遊星カッタ7の駆動減速比を適宜設定
することができる。
Moreover, in this shield machine, the motor 35 with a speed reducer drives the cutting wheel 2 and the motor 45 with a speed reducer different from this drives each planetary cutter 7 to rotate, so that the cutting wheel 2 rotates. The number and the rotational speed of the planetary cutter 7 can be set independently. Therefore, regardless of the rotation speed of the cutting wheel 2, the rotation speed of the planetary cutter 7 can be set to a desired value according to the soil quality and the like. Further, as shown in FIG. 7, a double-structured gear consisting of a front gear 13a and a rear gear 13b is used as the planetary cutter driving gear 13, and a planetary cutter driving pinion 18a is meshed with the front gear 13a, Pinion 18d on rear gear 13b
If the gears are meshed with each other, the drive reduction ratio of the planetary cutter 7 can be appropriately set by changing the gear ratio of the two gears 13a and 13b.

また、このシールド機では遊星カッタ7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や
レバー24等の設計の際に遊星カッタ7の回転方向にとら
われる必要がなく、その作業が容易となる。さらに、遊
星カッタ7の回転方向を変えることにより、この遊星カ
ッタ7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の修正を行った
りすることも可能となる。
Further, in this shield machine, since the planetary cutter 7 can be driven in either forward or reverse directions, there is no need to be caught in the rotational direction of the planetary cutter 7 when designing the drive transmission mechanism C, the lever 24, etc. Work becomes easy. Furthermore, by changing the rotation direction of the planetary cutter 7, it is possible to remove stones caught between the outer peripheral portion of the planetary cutter 7 and the skin plate 1 and to correct rolling during excavation. Becomes

また、この実施例に示されるように、シールド機本体の
中央部に中空状の固定リング15を設け、この固定リング
15の外周部に伸縮部材33等を設けることにより、この固
定リング15の内部空間を利用してスクリューコンベア66
を好適な傾斜角度で設定することが可能になる。
Further, as shown in this embodiment, a hollow fixing ring 15 is provided in the central portion of the shield machine main body, and this fixing ring
By providing the elastic member 33 and the like on the outer peripheral portion of the screw 15, the screw conveyor 66 is utilized by utilizing the internal space of the fixing ring 15.
Can be set at a suitable inclination angle.

さらに、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、遊星カッタ7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。
Further, in this shield machine, since the planetary cutter 7 draws a desired revolution locus by controlling the rotational drive of the rotary member by the drive control system, the arithmetic unit 91
By simply converting the program installed in
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。
Further, by performing so-called overcut using such a function, a further excellent effect can be obtained. This overcut will be described with reference to FIG.

図において、スキンプレート1の外周1aの外側にハッチ
ングで示された領域J,K,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
ムによって遊星カッタ7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に沿って遊星カッタ7を移動させるプログラム、ま
た、領域Kを加えた外周形状96b、領域Lを加えた外周
形状96c、領域Mを加えた外周形状96dに沿ってそれぞれ
遊星カッタ7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, regions J, K, L, and M indicated by hatching outside the outer periphery 1a of the skin plate 1 are overcut zones. In normal excavation, a program installed in the arithmetic unit 91 is controlled so that the planetary cutter 7 moves along the outer peripheral shape of the skin plate 1. Here, in order to realize the above-mentioned movement in the arithmetic unit 91. Other programs,
Outer peripheral shape obtained by adding the area J to the outer peripheral shape of the skin plate 1.
Program for moving the planetary cutter 7 along 96a, and moving the planetary cutter 7 along the outer peripheral shape 96b including the region K, the outer peripheral shape 96c including the region L, and the outer peripheral shape 96d including the region M, respectively. Try to incorporate the program. At the same time, a selection circuit for arbitrarily selecting the above-mentioned five types of programs 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, the effect of overcut as described below can be obtained.

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)。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。
For example, if a normal excavation cross section program is selected and excavation is in progress, if this program is switched to an excavation cross section program that matches the outer peripheral shape 96a, the earth and sand of the part protruding upward from the upper side of the skin plate 1 is also excavated. (Overcut). When excavation proceeds in this state, a cross-sectional space corresponding to the region J above the skin plate 1 is formed,
Friction resistance between the skin plate 1 and the earth and sand at this portion is reduced. On the other hand, since the lower part of the skin plate 1 is still in contact with the earth and sand, the difference between the frictional resistance of the upper part of the skin plate 1 and the frictional resistance of the lower part of the skin plate 1 gradually increases. As a result, the shield machine tries to escape to the upper side where the frictional resistance is small, and the propulsion direction of the shield machine gradually rises.

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〜96d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
のコーナー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 to the overcut direction. Therefore, by appropriately selecting the excavation cross-section program that matches the outer peripheral shapes 96a to 96d in FIG. It can be easily changed to a steep curve. Further, if a program capable of overcutting each of the four corners is incorporated, the posture recovery control for the rolling can be easily performed.

第2実施例(第8図〜第12図) ここでは、前記第1実施例における遊星カッタ7がカッ
ティングホイール2の後方に配置されている。
Second Embodiment (FIGS. 8 to 12) Here, the planetary cutter 7 in the first embodiment is arranged behind the cutting wheel 2.

具体的には、カッティングホイール2がスポーク状の前
面板3と後面板10とに2分され、前面板3側に補強用の
外周リング3cが、後面板10側に箱型断面リング10aが各
々設けられており、両リング3c,10a同士がトルクアーム
3bによって連結されている。また、前記第1実施例にお
けるハウジング25bが前方に延長されるとともに、レバ
ー蓋24bにおいて遊星カッタ回転軸22を支持する部分の
突出量が減縮されている。
Specifically, the cutting wheel 2 is divided into a spoke-shaped front plate 3 and a rear plate 10, and a reinforcing outer ring 3c is provided on the front plate 3 side and a box-shaped cross-section ring 10a is provided on the rear plate 10 side. It is provided, and both rings 3c and 10a are torque arms.
Connected by 3b. Further, the housing 25b in the first embodiment is extended forward, and the protrusion amount of the portion of the lever lid 24b that supports the planetary cutter rotating shaft 22 is reduced.

このような構造によれば、まず、前面板3に設けられた
センタービット4およびカッタビット5が土砂を掘削
し、次に、その周囲の部分を遊星カッタ7が掘削するた
め、遊星カッタ7が掘削する領域は第11図の斜線領域と
なる。
According to such a structure, first, the center bit 4 and the cutter bit 5 provided on the front plate 3 excavate the earth and sand, and then the planetary cutter 7 excavates the peripheral portion thereof. The area to be excavated is the hatched area in FIG.

これに対し、前記第1実施例のシールド機によれば遊星
カッタ7が面板3の前方に配置されており、まず遊星カ
ッタ7が土砂を掘削し、その残りの部分を前面板3のセ
ンタービット4およびカッタビット5が掘削するため、
遊星カッタ7による掘削領域は第12図の斜線領域とな
る。
On the other hand, according to the shield machine of the first embodiment, the planetary cutter 7 is arranged in front of the face plate 3, and the planetary cutter 7 excavates the earth and sand, and the remaining part is the center bit of the front plate 3. 4 and cutter bit 5 excavate,
The excavation area by the planetary cutter 7 is the hatched area in FIG.

従って、この第2実施例の構造によれば、第1実施例の
構造に比べて遊星カッタ7による掘削領域が大幅に減少
し、これに伴い次のような効果が得られる。
Therefore, according to the structure of the second embodiment, the excavation area by the planetary cutter 7 is greatly reduced as compared with the structure of the first embodiment, and the following effects can be obtained.

(1)一般に、遊星カッタ7におけるカッタビット7bの
先端部の回転半径、すなわち遊星カッタ7の外周半径D1
は、カッティングホイール2のカッタ径D2よりも小さく
設定される。従って、前記第1実施例のように遊星カッ
タ7の負担が大きい(第12図では両カッタの仕事量の比
は約1:1となる。)と、遊星カッタ7のカッタビット7a,
7bがセンターカッタ6よりも先行して損耗することにな
る。これに対し、この実施例のように遊星カッタ7を後
方に配置すれば、その掘削面積が低減するとともに、カ
ッティングホイール2のカッタによる掘削で土砂が弛む
ため、遊星カッタ7の負担が軽減され、両カッタの損耗
度が平均化されて、シールド機全体の寿命が延びる。
(1) Generally, the radius of gyration of the tip of the cutter bit 7b in the planetary cutter 7, that is, the outer radius D 1 of the planetary cutter 7
Is set to be smaller than the cutter diameter D 2 of the cutting wheel 2. Therefore, when the load on the planetary cutter 7 is large as in the first embodiment (the ratio of the work of both cutters is about 1: 1 in FIG. 12), the cutter bit 7a of the planetary cutter 7,
7b is worn before the center cutter 6. On the other hand, if the planetary cutter 7 is arranged rearward as in this embodiment, the excavation area is reduced and the load on the planetary cutter 7 is reduced because the earth and sand are loosened by the excavation by the cutter of the cutting wheel 2. The wear of both cutters is averaged to extend the life of the entire shield machine.

(2)カッティングホイール2の駆動に比べ、遊星カッ
タ7の駆動には複雑な機構を要するため、遊星カッタ7
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。特に、チャンバ2a内のレバー24を薄肉にす
ることにより、チャンバ2a内の土砂の流動性が高まると
ともに、遊星カッタ7で掘削された土砂がチャンバ2a内
に取込まれ易くなる。
(2) Compared to driving the cutting wheel 2, driving the planetary cutter 7 requires a complicated mechanism.
By reducing the load of the above, it is possible to further simplify the drive mechanism, reduce the cost, and reduce the size of the shield machine. In particular, by making the lever 24 in the chamber 2a thin, the fluidity of the earth and sand in the chamber 2a is enhanced, and the earth and sand excavated by the planetary cutter 7 is easily taken into the chamber 2a.

(3)スキンプレート1内から見て遊星カッタ7がカッ
ティングホイール2よりも手前側に位置することになる
ので、掘削途中で遊星カッタ7のカッタビット7a,7bが
折損した場合等、遊星カッタ7に異常が生じたときにそ
の補修を容易に行うことができる。
(3) The planetary cutter 7 is located on the front side of the cutting wheel 2 when viewed from the inside of the skin plate 1. Therefore, when the cutter bits 7a, 7b of the planetary cutter 7 are broken during excavation, the planetary cutter 7 can be broken. When an abnormality occurs in the, it can be easily repaired.

第3実施例(第13図) 上記のようなシールド機において、切羽を安定させ、か
つスクリューコンベア66の土砂取込み口にチャンバ2a内
の土砂を円滑に流入させるためには、シールド機内から
切羽面およびチャンバ2a内に向けて泥水を注入する工法
がよく用いられる。この場合には、高濃度泥水がチャン
バ2aの下部に溜まるのを防ぐ手段が必要になる。そこ
で、この実施例では、前記減速機付モータの駆動力を利
用してチャンバ2a内で攪拌翼を回すようにしている。
Third Embodiment (FIG. 13) In the shield machine as described above, in order to stabilize the cutting face and smoothly allow the sediment in the chamber 2a to flow into the sediment intake of the screw conveyor 66, the face of the shield is cut from inside the shield machine. A method of injecting muddy water into the chamber 2a is often used. In this case, a means for preventing the high concentration muddy water from accumulating in the lower part of the chamber 2a is required. Therefore, in this embodiment, the stirring blade is rotated in the chamber 2a by utilizing the driving force of the motor with a reducer.

具体的に、第13図において、カッティングホイール2の
後面板10および箱形断面リング10aにより筒状のハウジ
ング62が支持されており、このハウジング62内に前後一
対の軸受63が設けられ、これらの軸受63によって攪拌軸
61が回転可能に支持されている。
Specifically, in FIG. 13, a cylindrical housing 62 is supported by the rear plate 10 of the cutting wheel 2 and the box-shaped cross-section ring 10a, and a pair of front and rear bearings 63 are provided in the housing 62. Bearing 63 by stirring shaft
61 is rotatably supported.

この攪拌軸61は、前端部、すなわちチャンバ2a内に臨む
端部に放射状に延びる攪拌翼64を有し、後端部に攪拌駆
動ピニオン61aを有しており、この攪拌駆動ピニオン61a
が遊星カッタ駆動用歯車13に噛合されている。
The stirring shaft 61 has a stirring blade 64 extending radially at the front end, that is, the end facing the inside of the chamber 2a, and has a stirring drive pinion 61a at the rear end, and the stirring drive pinion 61a.
Are meshed with the planetary cutter driving gear 13.

このような構造によれば、前記減速機付モータ35の作動
により、カッティングホイール2および遊星カッタ7に
加えて攪拌軸61が公転しながら攪拌翼64が回転する。こ
れによって、チャンバ2aの下部に高濃度泥水が溜まるの
が防止されるとともに、チャンバ2a内の土砂の凝固も防
止される。しかも、新たに駆動源を設ける必要がなく、
低コストおよび簡単な構造で上記効果が得られる。ま
た、複数の攪拌装置を円周上の要所に配置することも容
易である。
According to this structure, the stirring blade 64 rotates while the stirring shaft 61 revolves in addition to the cutting wheel 2 and the planetary cutter 7 by the operation of the speed reducer motor 35. This prevents high-concentration muddy water from accumulating in the lower part of the chamber 2a, and also prevents solidification of the earth and sand in the chamber 2a. Moreover, there is no need to provide a new drive source,
The above effect can be obtained with a low cost and a simple structure. Further, it is easy to arrange a plurality of stirring devices at important points on the circumference.

さらに、第14図に示されるように、攪拌軸61の前端部を
カッティングホイール2側に設けた軸受65で支持するよ
うにすれば、攪拌翼64を挟んで攪拌軸61を両端で支持す
ることができるため、攪拌軸が曲がりにくくなり、強度
的に有利な構造となる。
Further, as shown in FIG. 14, if the front end portion of the stirring shaft 61 is supported by the bearing 65 provided on the cutting wheel 2 side, the stirring shaft 61 is supported at both ends with the stirring blade 64 interposed therebetween. Therefore, the stirring shaft is less likely to bend and the structure is advantageous in terms of strength.

なお、攪拌翼の形状、大きさ、枚数等は土質に応じて適
宜設定すればよく、例えば翼を丸棒にし、その個数を増
やすようにしても同様の効果が得られる。また、攪拌翼
の位置についても、他の部材と干渉しない範囲で自由に
配置すればよい。
The shape, size, number, etc. of the stirring blades may be appropriately set depending on the soil quality. For example, the same effect can be obtained by increasing the number of blades with round bars. Further, the position of the stirring blade may be freely arranged as long as it does not interfere with other members.

第4実施例(第15図) ここでは、カッティングホイール2の周縁部の所定箇所
に内側に膨出する膨出部2dを設け、この膨出部2dに円盤
状の小回転体(回動部材)70を軸受71を介して回転可能
に取付け、その偏心位置に遊星カッタ回転軸22を回転可
能に取付けている。なお、この遊星カッタ7の駆動構造
および公転軌跡の規制構造は前記実施例と同様である。
Fourth Embodiment (FIG. 15) Here, a bulging portion 2d that bulges inward is provided at a predetermined position on the peripheral portion of the cutting wheel 2, and a small disk-shaped rotating body (rotating member) is provided in the bulging portion 2d. ) 70 is rotatably mounted via a bearing 71, and the planetary cutter rotating shaft 22 is rotatably mounted at the eccentric position. The drive structure of the planetary cutter 7 and the orbital trajectory restricting structure are the same as those in the above-described embodiment.

このような構造においても、カッティングホイール2の
回転中に小回転体70が適宜回転することにより、遊星カ
ッタ7は所望の掘削形状に応じた軌跡を描いて公転す
る。
Even in such a structure, the planetary cutter 7 revolves along a trajectory corresponding to a desired excavation shape by appropriately rotating the small rotating body 70 while the cutting wheel 2 is rotating.

ただし、前記各実施例に示されるように回動部材をレバ
ー形状にすれば、遊星カッタ回転軸22をカッティングホ
イール2の周縁よりも外側まで張り出すことができるた
め、遊星カッタ7の直径をより小さくするとともに、内
部空間であるチャンバ2aを大きく確保することができる
利点がある。
However, if the turning member is formed into a lever shape as shown in each of the above-described embodiments, the planetary cutter rotating shaft 22 can be extended to the outside of the peripheral edge of the cutting wheel 2, so that the diameter of the planetary cutter 7 can be increased. There is an advantage that the chamber 2a, which is an internal space, can be made large while being made small.

第5実施例(第16図〜第18図) この実施例では、カッティングホイール2に単一のハウ
ジング54を連結部材53を介して一体に連結し、このハウ
ジング54に回動部材であるレバー24を回動可能に取付け
るとともに、上記カッティングホイール2および遊星カ
ッタ7の回転駆動機構とレバー24の回動駆動機構とを、
このレバー24および上記ハウジング54内に全て収納する
ことを特徴としている。
Fifth Embodiment (FIGS. 16 to 18) In this embodiment, a single housing 54 is integrally connected to the cutting wheel 2 via a connecting member 53, and a lever 24, which is a rotating member, is attached to the housing 54. Is rotatably attached, and the rotation driving mechanism of the cutting wheel 2 and the planetary cutter 7 and the rotation driving mechanism of the lever 24 are
It is characterized in that the lever 24 and the housing 54 are all housed.

具体的に、上記ハウジング54は、軸受9を介してスキン
プレート1側のブラケット8aに回転可能に支持され、そ
の後端部にカッティングホイール駆動用歯車12が固定さ
れており、このカッティングホイール駆動用歯車12が、
減速機付モータ35の駆動軸に設けられたピニオン18bに
噛合されている。
Specifically, the housing 54 is rotatably supported by a bracket 8a on the skin plate 1 side via a bearing 9, and a cutting wheel driving gear 12 is fixed to a rear end portion of the housing 54. 12 is,
It meshes with a pinion 18b provided on the drive shaft of the motor 35 with a reducer.

また、ハウジング54の後端部中央に減速機付モータ45が
固定され、この減速機付モータ45の出力軸と結合された
前後方向に延びる軸50aがハウジング54内に回転可能に
支持されている。そして、この軸50aの前端部に遊星カ
ッタ駆動用歯車13が固定されている。
Further, a motor 45 with a speed reducer is fixed to the center of the rear end of the housing 54, and a shaft 50a extending in the front-rear direction coupled to the output shaft of the motor 45 with a speed reducer is rotatably supported in the housing 54. . The planetary cutter driving gear 13 is fixed to the front end of the shaft 50a.

一方、ハウジング54の後端部には、各レバー24を回動駆
動するための減速機付モータ55が固定され、この減速機
付モータ55の出力軸に結合された軸50bがハウジング54
内に回転可能に支持されており、この軸50bが歯車52a,5
2b,52cからなる歯車列を介してレバー24の回動軸である
トーションバー23に連結されている。上記減速機付モー
タ55は、前記実施例の伸縮部材33と同様に、遊星カッタ
7が所望の形状に応じた軌跡を描いて公転するように駆
動制御系によって駆動制御される。具体的には、上記第
5図に示される駆動制御系において、伸縮部材制御器93
がモータ制御器に置換えられ、伸縮部材伸縮量検出器94
がモータ回転数検出器に置換えられたものが用いられ
る。
On the other hand, a motor 55 with a speed reducer for rotationally driving each lever 24 is fixed to the rear end of the housing 54, and a shaft 50b coupled to the output shaft of the motor 55 with a speed reducer is attached to the housing 54.
It is rotatably supported in the shaft 50b and the shaft 50b
It is connected to a torsion bar 23, which is a rotating shaft of a lever 24, via a gear train composed of 2b and 52c. The motor 55 with a speed reducer is drive-controlled by a drive control system so that the planetary cutter 7 revolves around a trajectory corresponding to a desired shape, like the elastic member 33 of the above-described embodiment. Specifically, in the drive control system shown in FIG.
Is replaced by a motor controller and the expansion / contraction amount detector 94
Is used instead of the motor rotation speed detector.

一方、レバー24内には上記第3図に示されるものと同様
の歯車21a〜21cからなる歯車列が収納され、歯車21aに
駆動軸19が連結されており、この駆動軸19に固定された
遊星カッタ駆動用ピニオン18aが上記遊星カッタ駆動用
歯車13に噛合されている。また、駆動軸19は上記トーシ
ョンバー23と一直線上に並べられている。
On the other hand, a gear train composed of gears 21a to 21c similar to that shown in FIG. 3 is housed in the lever 24, and the drive shaft 19 is connected to the gear 21a and fixed to the drive shaft 19. The planetary cutter driving pinion 18a is meshed with the planetary cutter driving gear 13. The drive shaft 19 is aligned with the torsion bar 23.

この構造において、減速機付モータ35が作動することに
より、その駆動力がピニオン18bおよびカッティングホ
イール駆動用歯車12を介してハウジング54に伝達され、
このハウジング54と一体にカッティングホイール2が回
転駆動される。また、減速機付モータ45の作動により、
その駆動力が軸50a、遊星カッタ駆動用歯車13、遊星カ
ッタ駆動用ピニオン18a、およびレバー24内の駆動伝達
機構を介して遊星カッタ7に伝達され、これによって遊
星カッタ7が所望の回転数で駆動される。
In this structure, by operating the motor 35 with a reducer, its driving force is transmitted to the housing 54 via the pinion 18b and the cutting wheel driving gear 12,
The cutting wheel 2 is rotationally driven integrally with the housing 54. Also, by the operation of the motor 45 with a reducer,
The driving force is transmitted to the planetary cutter 7 via the shaft 50a, the planetary cutter driving gear 13, the planetary cutter driving pinion 18a, and the drive transmission mechanism in the lever 24, whereby the planetary cutter 7 is rotated at a desired rotation speed. Driven.

さらに、減速機付モータ55の作動により、その駆動力が
軸50b、歯車52a〜52cを介してトーションバー23に伝達
されることにより、このトーションバー23を中心として
レバー24が回動する。この減速機付モータ55の駆動は、
上述のような駆動制御系により制御されているため、遊
星カッタ7は所望の掘削形状に応じた軌跡を描いて公転
する。
Further, the driving force is transmitted to the torsion bar 23 via the shaft 50b and the gears 52a to 52c by the operation of the speed reducer motor 55, whereby the lever 24 rotates around the torsion bar 23. The drive of this motor 55 with a reducer is
Since the planetary cutter 7 is controlled by the drive control system as described above, the planetary cutter 7 revolves around a trajectory corresponding to a desired excavation shape.

このような構造によれば、全ての回転駆動機構が単一の
ユニットとして構成されているので、上記機構の組立、
分解が容易となり、また、寿命に達した後はユニット全
体を交換することにより、交換作業時間の大幅な短縮を
図ることができる。さらに、スクリューコンベア66の取
込み口66aをチャンバ2aの下部に配置できるため、チャ
ンバ2a内の下部に溜った土砂の取込みがより容易とな
る。
According to such a structure, since all rotary drive mechanisms are configured as a single unit, the assembly of the above mechanism,
It becomes easy to disassemble, and after the unit has reached the end of its life, the entire unit can be replaced, and the replacement work time can be greatly shortened. Further, since the intake port 66a of the screw conveyor 66 can be arranged in the lower part of the chamber 2a, it becomes easier to take in the earth and sand accumulated in the lower part of the chamber 2a.

なお、第17図に示されるようにスクリューコンベア66の
取込み口66aをチャンバ2aの下部中央に配置した場合に
は、チャンバ2aの隅Gに溜った土砂が取込み口66aに向
かって流動しにくく、土砂の流れを良くする加泥材を注
入する等の方策をとらないと上記隅Gに土砂が溜まり易
くなるが、第18図に示されるように複数のスクリューコ
ンベア66を左右方向に並設すれば、隅Gの土砂も容易に
取込むことが可能となる。
Incidentally, as shown in FIG. 17, when the intake port 66a of the screw conveyor 66 is arranged in the lower center of the chamber 2a, the sediment collected in the corner G of the chamber 2a is less likely to flow toward the intake port 66a, If measures are not taken such as injecting a mud material to improve the flow of sediment, it becomes easy for sediment to collect in the corner G, but as shown in FIG. 18, a plurality of screw conveyors 66 may be installed side by side in the left-right direction. Therefore, it is possible to easily take in the soil in the corner G.

なお、本発明は以上説明した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できる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and the following aspects can be taken as examples.

(1)本発明における駆動伝達機構は、前記各実施例に
示されるものに限らず、例えば第3,10図に示される軸状
突出部24cを設ける代わりに、第19図に示されるように
レバー蓋24bから駆動軸19の端部を突出させ、この突出
端部を軸受26bで支持するようにしてもよい。また、歯
車列21a〜21cの代わりに第20図に示されるようなスプロ
ケット30aを各軸22,19に固定し、両者をチェーン31で連
結するようにしても、上記と同様の効果を得ることがで
きる。
(1) The drive transmission mechanism according to the present invention is not limited to that shown in each of the above-described embodiments, and as shown in FIG. 19 instead of providing the axial projection 24c shown in FIGS. 3 and 10, for example. The end of the drive shaft 19 may be projected from the lever lid 24b, and the protruding end may be supported by the bearing 26b. Further, instead of the gear trains 21a to 21c, a sprocket 30a as shown in FIG. 20 is fixed to the shafts 22 and 19, and the two are connected by a chain 31, the same effect as above can be obtained. You can

(2)駆動制御系の制御により決定される掘削形状は、
上記実施例のような角形に限らず、円形、卵形、馬蹄形
等、所望の掘削形状に合せて適宜設定すればよい。
(2) The excavation shape determined by the control of the drive control system is
The shape is not limited to the rectangular shape as in the above embodiment, and may be appropriately set according to a desired excavation shape such as a circle, an egg shape, and a horseshoe shape.

第21図は、スキンプレート1の外周1a、カッティングホ
イール2の回転により得られる掘削断面形状である小円
100(一点鎖線)、上記小円100の中心から遊星カッタの
中心を最も遠ざけた状態でカッティングホイール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101
(一点鎖線)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遊星カッ
タの公転軌跡を設定することができる。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、かつ上
記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、各筒形状のスキンプレート1の外周1a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。
FIG. 21 is a small circle which is an excavated sectional shape obtained by rotating the outer periphery 1a of the skin plate 1 and the cutting wheel 2.
100 (dashed-dotted line), a great circle 101 which is an excavated cross-sectional shape obtained when the cutting wheel 2 is rotated with the center of the planetary cutter being farthest from the center of the small circle 100.
Although it is shown by (dashed-dotted line), this device can freely set the revolution trajectory of the planetary cutter within the range surrounded by the small circle 100 and the large circle 101. In any case, exchanging the excavation cross-section program of the arithmetic unit 91 and using a skin plate having a cross-sectional shape corresponding to the above-mentioned shape enables good excavation. For example, FIG. 1 shows the outer circumference 1a of each tubular skin plate 1. As is clear from this drawing, the outer circumference shape of the skin plate 1 is within the above range.

同様にして、第22,23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、遊星カッタの公転軌跡がこれ
らの形に合致するようなプログラムを演算装置に組込め
ばよい。
Similarly, FIGS. 22 and 23 show an example in which the horseshoe-shaped and oval-shaped outer peripheral shapes are accommodated within the above range. In these cases as well, a skin plate having the above-mentioned horseshoe-shaped or oval outer peripheral shape may be used, and a program for matching the revolution trajectory of the planetary cutter with these shapes may be incorporated in the arithmetic unit.

すなわち、このシールド機によれば、演算装置のプログ
ラムを変更し、かつスキンプレートの形状を上記演算装
置のプログラムに対応する形状に変更するだけで、単一
のシールド機により種々の掘削断面を容易に得ることが
できる。
That is, according to this shield machine, various excavation cross-sections can be easily performed by a single shield machine simply by changing the program of the arithmetic unit and changing the shape of the skin plate to the shape corresponding to the program of the arithmetic unit. Can be obtained.

(3)前記各実施例では、回動部材を駆動する手段とし
て伸縮部材33や減速機付モータ55を用いているが、その
駆動手段は問わず、周知のものを用いればよい。
(3) In each of the above embodiments, the expansion / contraction member 33 and the motor 55 with a speed reducer are used as the means for driving the rotating member, but any known drive means may be used.

(4)前記各実施例ではカッティングホイール2をスキ
ンプレート1の内側面で支持するようにしているが、例
えば第2図に示される固定リング15の外周に軸受を固定
し、この軸受によってカッティングホイール2を支承す
るようにしてもよい。
(4) In each of the above embodiments, the cutting wheel 2 is supported by the inner surface of the skin plate 1. However, for example, a bearing is fixed to the outer periphery of the fixing ring 15 shown in FIG. 2 may be supported.

(5)本発明では、遊星カッタの個数および配設位置は
問わず、土質に応じて適当な場所に配置すればよい。
(5) In the present invention, regardless of the number of planetary cutters and the arrangement position, the planetary cutters may be arranged at appropriate places depending on the soil quality.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明は、センターカッタを有する回転体
を回転させるとともに、この回転体に回動部材を介して
遊星カッタを支持し、この遊星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回動部材の回動を制御
するものであるので、上記センター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
の軌跡を描く遊星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、上記回動部材の駆動制御
内容を変えるだけで、上記遊星カッタによる掘削形状を
容易に変更することができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the rotating body having the center cutter is rotated, and the planetary cutter is supported by the rotating body via the rotating member so that the planetary cutter draws a trajectory corresponding to a desired excavation shape. In order to control the rotation of the rotating member, by excavating the central circular portion of the face by the center cutter, by excavating the outer peripheral portion by a planetary cutter that draws a unique trajectory,
It is possible to freely excavate a tunnel having a desired sectional shape as a whole. Moreover, there is an effect that the excavation shape by the planetary cutter can be easily changed only by changing the drive control content of the rotating member.

また、上記回転体の駆動手段および遊星カッタの駆動手
段を各々別個に設けているので、センターカッタおよび
遊星カッタの回転方向および回転数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選択する
ことができる効果がある。
Further, since the driving means for the rotating body and the driving means for the planetary cutter are separately provided, the rotation direction and the rotation speed of the center cutter and the planetary cutter can be set independently, and the rotation suitable for excavation is performed. There is an effect that the number can be freely selected.

【図面の簡単な説明】[Brief description 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II−II線断面図、第3図は上記シ
ールド機における遊星カッタの駆動構造を示す断面図、
第4図は第2図のIV−IV線断面図、第5図は上記シール
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図は遊星カッタの駆動構造の他の例を示す第2
図相当の断面図、第8図は第2実施例におけるシールド
機の正面図、第9図は第8図のIX−IX線断面図、第10図
は上記シールド機における遊星カッタの駆動構造を示す
断面図、第11図は第2実施例におけるシールド機の遊星
カッタにより掘削される領域を示す説明図、第12図は第
1実施例におけるシールド機の遊星カッタにより掘削さ
れる領域を示す説明図、第13図は第3実施例におけるシ
ールド機の要部を示す前記第9図相当の断面図、第14図
は同実施例の変形例を示す第9図相当の断面図、第15図
は第4実施例におけるシールド機の要部を示す断面正面
図、第16図は第5実施例におけるシールド機の要部を示
す断面図、第17図および第18図は同シールド機における
スクリューコンベアの配置例を示す断面正面図、第19図
および第20図は遊星カッタの駆動構造の他の変形例を示
す断面図、第21図は遊星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22図お
よび第23図はスキンプレートの外周形状の他の例を示す
説明図である。 1…スキンプレート(シールド機本体)、2…カッティ
ングホイール(回転体)、3…前面板、6…センターカ
ッタ、7…遊星カッタ、23…トーションバー(回動部材
を構成)、24…レバー(回動部材を構成)、29…制御レ
バー(回動部材を構成)、33…伸縮部材(回動部材駆動
手段)、35…減速機付モータ(回転体駆動手段)、45…
減速機付モータ(遊星カッタ駆動手段)、55…減速機付
モータ(回動部材駆動手段)、90…カッティングホイー
ル回転位置検出器(駆動制御系を構成)、91…演算装置
(駆動制御系を構成)、92…比較器(駆動制御系を構
成)、93…伸縮部材制御器(駆動制御系を構成)、94…
伸縮部材伸縮量検出器(駆動制御系を構成)、C…駆動
伝達機構、G…中心軸(推進方向に延びる軸)。
FIG. 1 is a front view of a shield machine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing a drive structure of a planetary cutter in the shield machine. ,
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, FIG. 5 is a block diagram showing a drive control system provided in the shield machine, and FIG. 6 is a front view showing an overcut area by the shield machine. , FIG. 7 is a second view showing another example of the drive structure of the planetary cutter.
8 is a front view of the shield machine according to the second embodiment, FIG. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 8, and FIG. 10 is a drive structure of the planetary cutter in the shield machine. FIG. 11 is a sectional view showing the region excavated by the planetary cutter of the shield machine in the second embodiment, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing the region excavated by the planetary cutter of the shield machine in the first embodiment. FIG. 13 is a sectional view corresponding to FIG. 9 showing a main part of a shield machine in a third embodiment, and FIG. 14 is a sectional view corresponding to FIG. 9 showing a modification of the same embodiment, and FIG. Is a sectional front view showing an essential part of the shield machine in the fourth embodiment, FIG. 16 is a sectional view showing an essential part of the shield machine in the fifth embodiment, and FIGS. 17 and 18 are screw conveyors in the shield machine. Fig. 19 and Fig. 20 are cross-sectional front views showing examples of arrangements of planetary cutters. FIG. 21 is a cross-sectional view showing another modified example of the drive structure, FIG. 21 is an explanatory view showing the revolution locus of the planetary cutter and the setting range of the outer peripheral shape of the skin plate, and FIGS. 22 and 23 are other outer peripheral shapes of the skin plate. It is an explanatory view showing an example of. 1 ... Skin plate (shielding machine main body), 2 ... Cutting wheel (rotating body), 3 ... Front plate, 6 ... Center cutter, 7 ... Planetary cutter, 23 ... Torsion bar (constituting rotating member), 24 ... Lever ( Rotating member), 29 ... Control lever (rotating member), 33 ... Telescopic member (rotating member driving means), 35 ... Motor with reduction gear (rotating member driving means), 45 ...
Motor with speed reducer (planetary cutter driving means), 55 ... Motor with speed reducer (rotating member driving means), 90 ... Cutting wheel rotational position detector (constitutes drive control system), 91 ... Computing device (drive control system) Configuration), 92 ... Comparator (configures drive control system), 93 ... Expandable member controller (configures drive control system), 94 ...
Expansion / contraction member expansion / contraction amount detector (which constitutes a drive control system), C ... Drive transmission mechanism, G ... Central axis (axis extending in the propulsion direction).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝日 利則 大阪府大阪市西淀川区姫島3丁目5番26号 奥村機械製作株式会社内 (72)発明者 福永 泰造 兵庫県神戸市西区伊川谷町有瀬131―1― 711 (72)発明者 竹村 守順 兵庫県芦屋市高浜町3―1―812 (56)参考文献 特開 昭50−21542(JP,A) 特公 昭36−7671(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshinori Asahi 3-5-25 Himejima, Nishiyodogawa-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Okumura Machine Manufacturing Co., Ltd. 1-711 (72) Inventor Morinori Takemura 3-1-812 Takahama-cho, Ashiya-shi, Hyogo (56) Reference JP-A-50-21542 (JP, A) JP-B-367671 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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、前
面にセンターカッタを有する回転体と、この回転体を駆
動する回転体駆動手段と、この回転体にその回転軸から
外れた位置に回動可能に支持された複数の回動部材と、
この回動部材を駆動する回動部材駆動手段と、この回動
部材においてその回動中心軸から外れた位置に回転可能
に支持された遊星カッタと、遊星カッタ駆動手段と、こ
の遊星カッタ駆動手段の駆動力を各遊星カッタの回転軸
に伝達する駆動伝達機構と、各遊星カッタが所望の掘削
形状に応じた軌跡を描きながら公転するように回動部材
の駆動を制御する駆動制御系とを備えたことを特徴とす
る自由断面シールド機。
1. A shield machine main body, a rotary body rotatably supported by the shield machine main body around an axis extending in its propulsion direction, and having a center cutter on the front surface, and a rotary body drive means for driving the rotary body. , A plurality of rotating members rotatably supported by the rotating body at a position deviated from the rotation axis thereof,
Rotating member driving means for driving the rotating member, a planetary cutter rotatably supported on the rotating member at a position deviated from the central axis of rotation, planetary cutter driving means, and planetary cutter driving means. A drive transmission mechanism that transmits the driving force of the above to the rotation shaft of each planetary cutter, and a drive control system that controls the drive of the rotating member so that each planetary cutter revolves while drawing a trajectory according to the desired excavation shape. A free-section shield machine characterized by being equipped.
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