JPH086556B2 - Free section shield machine - Google Patents

Free section shield machine

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JPH086556B2
JPH086556B2 JP25984489A JP25984489A JPH086556B2 JP H086556 B2 JPH086556 B2 JP H086556B2 JP 25984489 A JP25984489 A JP 25984489A JP 25984489 A JP25984489 A JP 25984489A JP H086556 B2 JPH086556 B2 JP H086556B2
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JP
Japan
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cutter
sub
shield machine
main
rotating body
Prior art date
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JP25984489A
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昌平 千田
正巳 小崎
利則 朝日
泰造 福永
守順 竹村
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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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 cross-sectional shapes actually required other than circular, such as sewers, power lines, and subway tunnels, are conventionally excavated with large circular cross-sections including such irregular cross-sectional shapes. In such a case, an extra excavation operation and an excavation shearing operation are required. Such extra work has a greater influence 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 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 relates to a shield machine body, a rotating body rotatably supported by the shield machine body around an axis extending in the propulsion direction, a main cutter fixed to the front surface of the rotating body, the main cutter, and the above A main cutter driving means for rotationally driving the rotating body, a slide member mounted on the rotating body so as to be slidable in a radial direction with respect to the rotating body, a sub-cutter rotatably mounted on the slide member, and the rotating body. A drive conversion mechanism provided on the body for converting the rotation of the rotating body into the rotation of the sub-cutter, and the sub-cutter revolving 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 of the slide member (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 around an axis extending in the propulsion direction, a main cutter fixed to the front surface of the rotating body, and the main cutter and 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 slide member, A sub-cutter driving means provided on the rotating body to drive each sub-cutter to rotate, and a slide member that revolves while the sub-cutter excavates a desired excavation region around the excavation region of the main cutter while the main cutter is rotating. An operation control means for controlling the slide operation is provided (Claim 2).

〔作用〕[Action]

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 central portion of the face, which is the excavation front surface, is excavated by rotating the main cutter by the main cutter drive means. Further, during 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 in a unique trajectory and revolves. The outer peripheral portion of the face is excavated by the operation of the converting mechanism or the sub cutter is rotationally driven by the operation of the sub cutter rotational drive means according to claim 2.
Excavation with a desired cross-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 shield machine shown in FIG. 1 and FIG. 2 is provided with a rectangular tube-shaped skin plate (shield machine body) 1, and a front end portion of the skin plate 1 ( In FIG. 2, a cutter casing (rotating body) 2 is provided at the left end portion.

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
3a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 surface of the cutter casing 2, a main cutter (cutter arm) having a cross shape in a front view as shown in FIG.
3 is fixed. This main cutter 3 has multiple blades
3a is provided, and the respective tip portions of the main cutter 3 are connected 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 sub-cutters 4 having a blade 4a on the front surface (a total of four in this embodiment) are provided at positions near the respective tip portions of the main cutter 3, and these sub-cutters 4 are provided with a slide member 5 therebetween. It is supported on the outer peripheral portion of the cutter casing 2. Further, each tip of the main cutter 3 is provided with a notch 3b for avoiding 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 portion of the cutter casing 2 has a partition wall 1 a provided on the inner surface of the skin plate 1.
Supported by a large bearing 7. This large bearing 7
It supports a radial load, a thrust load, and a moment load, and the large bearing 7 rotatably supports the cutter casing 2 about a central axis (axis extending in the propulsion direction) G of the skin plate 1. . 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1b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 FIG. 2, only one sub cutter 4 is shown and the other sub cutters 4 are omitted. Further, in the figure, reference numeral 48 is a seal for preventing the earth and sand in the chamber 1b at the front part of the skin plate 1 from flowing backward.

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。
Behind the cutter casing 2, a holding plate 40 is fixed to a bracket 1c provided on the inner wall surface of the skin plate 1, and a cutter driving motor (main cutter driving means) 41 is fixed to the holding plate 40. This cutter drive motor
A pinion 42 is fixed to the drive shaft of 41, and a large gear 43 is fixed to the rear end portion of the cutter casing 2, which mesh with each other. Therefore, the cutter casing 2 and the main cutter 3 are integrally rotated by the operation of the cutter driving 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 the slide member 5. First, the drive conversion mechanism C for converting the rotation of the cutter casing 2 into the rotation of the sub cutter 4 in this structure will be described.

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 is a hollow slide pipe 9
And a hollow rod 10 in the slide pipe 9 has a double structure, and both are integrally fixed. The slide pipe 9 is supported by the cutter casing 2 via a slide bearing 11, and the slide member 5
Radial direction (first to third) with respect to the cutter casing 2 as a whole
It is movable in the direction of arrow A in the figure).

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。
An intermediate rotating shaft 12 and a hollow rotating shaft 13 are rotatably housed in the hollow rod 10.

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かさ歯車16が固定されている。
A base end portion (lower end portion in FIG. 3) of the intermediate rotary shaft 12 is connected to the hollow rotary shaft 13 by a spline 14 so as not to be relatively rotatable and slidable. The tip (upper end in FIG. 3) is a bearing 15 fixed to the cutter casing 2.
The bevel gear 16 is rotatably supported by and the bevel gear 16 is fixed to a portion inside the supporting portion.

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 end of the cutter casing 2, and the rotating shaft 18 of the sub cutter 4 is fixed by the bearing 17.
Is rotatably supported, and a bevel gear 19 meshing with the bevel gear 16 is fixed to the rear end of the rotary shaft 18.

中空回転軸13の基端部には、かさ歯車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 bevel gear 20 is fixed to the base end of the hollow rotary shaft 13,
A portion further outside than this is rotatably supported by a bearing 21 fixed to the bracket 2a of the cutter casing 2.

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, in the cutter casing 2, a sub-cutter drive shaft 23 extending in the propelling direction of the shield machine is rotatably supported via a bearing 22, and the front end portion of the sub-cutter drive shaft 23 is engaged with the bevel gear 20. The bevel gear 24 is fixed. The rear end of the drive shaft 23 projects to the outside of the cutter casing 2, and a sub-cutter rotating pinion 25 as shown in FIG. 2 is fixed to the projecting 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1
2、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 described above, the ring gear 8 is the skin plate 1
Since it is fixed to the side, when the cutter casing 2 rotates, the sub-cutter rotation pinion 25 that meshes with the ring gear 8 rotates, and the rotation is sequentially performed. The sub-cutter drive shaft 23, the bevel gears 24, 20, and the hollow rotation. Shaft 13, Intermediate rotary shaft 1
2, and the rotating shaft of the sub cutter 4 via the bevel gears 16 and 19
The sub cutter 4 is transmitted to the rotary shaft 18 and is rotated integrally with the rotary shaft 18.

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 described.

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27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10aが形成さ
れており、両突条10a,27aの間に引き側油圧室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
油圧室29が形成されている。そして、上記引き側油圧室
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、逆に押し側油圧室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 portion of the hollow rod 10 of the slide member 5 is housed in a hydraulic cylinder 27 fixed to the cutter casing 2 by a pin 26. At the tip of this hydraulic cylinder 27,
A ridge 27a that projects inward is formed, and a ridge 10a that projects outward is formed at the tip of the hollow rod 10, and the pull-side hydraulic chamber 28 is formed between the ridges 10a and 27a. A push-side hydraulic chamber 29 is formed between the protrusion 10a and the bottom wall of the hydraulic cylinder 27. And the pulling side hydraulic chamber
By supplying pressure oil to the hydraulic pressure pipe 28 through the hydraulic pipe 30, the hollow rod 10 and the slide pipe 9 are integrally immersed in the cutter casing 2, and conversely, pressure is applied to the push side hydraulic chamber 29 via the hydraulic pipe 31. By supplying the oil, the hollow rod 10 and the slide pipe 9 integrally project 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 and 29.

図において、32は第2図にも示されるロータリジョイ
ント、33はサーボ弁、34はタンク、35は油圧ポンプ、3
6,37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, 3
6,37 are switching solenoids. Here, when it is desired to hold the slide member 5 at a fixed position, the servo valve 33 is shifted to the position shown in the figure, the solenoid 36 is used when the slide member 5 is retracted, and the solenoid 36 is used when the slide member 5 is pushed out.
37 should be excited respectively.

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。
Further, a drive control system (operation control means) as shown in FIG. 5 is provided inside the shield machine, and the drive control system controls the supply of the pressure oil. .

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, the main cutter rotational position detector 90 indicates that the reference rotational position of the main cutter 3, that is, the reference rotational position of the cutter casing 2 is an appropriate position (for example, the position shown in FIG. 1).
The rotation displacement amount (for example, angle) of the main cutter 3 with respect to the reference rotation 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 expansion / contraction amount of the hollow rod 10 from this reference position, and is composed of a potentiometer or the like. There is. As the reference position, for example, the position of the hollow rod 10 when the sub cutter 4 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90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 arithmetic unit 91 has a built-in program for calculating the required movement amount of the hollow rod 10 with respect to the rotational displacement amount of the main cutter 3 for the purpose of obtaining a predetermined excavation cross section. The amount of movement of the hollow rod 10 required for the rotational displacement of the main cutter input from the main cutter rotational position detector 90 is instantly calculated. The details of the operation will be described later in detail.

比較器92は、演算装置91および中空ロッド移動量検出
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 respectively input from the arithmetic unit 91 and the hollow rod movement amount detector 94, and issues a “projection” or “immersion” command to the hollow rod controller 93 so that the movement amounts become equal. It gives a stop command when the difference between the two is eliminated.

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一式が上記中空ロッド制御器93に
該当する。
The hollow rod controller 93 controls the actual movement amount of the hollow rod 10. That is, the set of control devices included in the hydraulic circuit of FIG. 4 corresponds to the hollow rod controller 93.

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ャッキである。
In FIG. 2, reference numeral 45 is a screw conveyor for carrying the excavated soil in the chamber 1b rearward, and 46 is a shield jack for propelling the shield machine by taking a reaction force from the segments 47 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 described.

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43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G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 fixed to the drive shaft
42 and the large gear 43 rotate together, and the entire cutter casing 2 to which the large gear 43 is fixed rotates. With the rotation of the cutter casing 2, the front main cutter 3 rotates to excavate the central portion of the face, and the sub cutter 4 and the entire drive mechanism thereof revolve around the central axis G integrally.

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ピニオン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。
Also, as described above, the ring gear 8 is the skin plate 1
Since the sub-cutter driving pinion 25, which is connected to the side and remains fixed during rotation of the cutter casing 2, rotates about the inner circumference of the ring gear 8 while revolving around the inner circumference of the ring gear 8. The rotation of the sub-cutter driving pinion 25 is transmitted to the rotary shaft 18 of each sub-cutter 4 by the mechanism described in FIG. 3, so that each sub-cutter 4 is rotationally driven at a predetermined rotational 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, first, the moving amount of the hollow rod 10 required to obtain the desired cross-sectional shape is calculated with respect to the rotational position of the main cutter 3 by the calculation device 91, and this moving amount and the actual moving amount are calculated. In comparison with the hollow rod 10, the movement command and the stop command for the hollow rod 10 are momentarily changed.
93, the sliding operation of the sub cutter 4 and the slide member 5 is controlled so that a desired excavation cross section can be 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
ーナー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
コーナー部まで広げる。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。
The details of the control will be described. For example, as shown in FIG. 1, when the sub-cutter 4 is at the position corresponding to the corner of the skin plate 1, the hollow rod 10 is projected from the cutter casing 2. , Distance from the central axis G to the sub-cutter 4 (that is, revolution radius)
To extend the excavation area by the sub cutter 4 to the corner portion. On the contrary, when the sub-cutter 4 is at the position corresponding to the midpoint of each side of the rectangular skin plate 1, the hollow rod 10 is retracted 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 around a trajectory corresponding to a desired excavation shape (here, a substantially square 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
ルドジャッキ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, while the cutter casing 2 and the sub-cutter 4 are rotationally driven by the cutter driving motor 41, the entire shield machine is propelled by the operating force of the shield jack 47, so that the central circular portion is excavated by the main cutter 3 rotating in the center. At the same time, it is possible to excavate the outer peripheral portion by the sub-cutter 4 that revolves around its periphery while drawing a unique locus and rotates, and it is possible to excavate a tunnel having a desired cross-sectional shape as a whole.

このようにして掘削された土砂は、スキンプレート1
前部のチャンバ1b内に取込まれ、スクリューコンベア45
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 can be removed from the skin plate 1
It is taken into the front chamber 1b and screw conveyor 45
After being unloaded to the ground by a belt conveyor or the like (not shown).

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, the cutter casing 2
With the main cutter 3 fixed to and the sub cutters 4 arranged around the main cutter 3, a tunnel having a desired cross-sectional shape can be continuously and easily excavated.

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。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。
Moreover, in this shield machine, since the sub-cutter 4 is slid directly in the radial direction, that is, the direction of the revolution radius, the revolution radius can be calculated easily, and the desired excavation shape can be obtained with simple control. Further, since both the rotary drive mechanism and the slide mechanism of the sub cutter 4 are housed in the single cutter casing 2, the screw conveyor
There is an advantage that the degree of freedom of arrangement of 45 etc. increases. Especially the chamber
Since the sediment in 1b is deposited in the lower part, the advantage that the sediment inlet of the screw conveyor 45 can be installed in the lower part as shown in FIG. 2 is great.

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。
Further, in this shield machine, since both the cutter casing 2 and each sub-cutter 4 are driven by the cutter drive motor 41 which is a single drive source, the above effect can be obtained with a simple and low-cost structure. it 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。
Further, in this shield machine, since the sub cutter 4 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1′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, K, L and M hatched outside the outer periphery 1'of the skin plate 1 are overcut zones. Normal excavation is controlled by a program installed in the arithmetic unit 91 so that the sub-cutter 4 moves along the outer peripheral shape of the skin plate 1, but here,
A program for moving the sub cutter 4 along the outer peripheral shape 96a obtained by adding the area J to the outer peripheral shape of the skin plate 1 in addition to the program for realizing the above movement in the arithmetic unit 91, and the outer peripheral shape including the area K A program for moving the sub cutter 4 along the outer peripheral shape 96c including the area L and the outer peripheral shape 96d including the area M is incorporated. 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 this 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堀進し
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, when the normal excavation section program is selected and the excavation section program is switched to the excavation section program that matches the outer peripheral shape 96a, the skin plate 1
The part of the earth and sand protruding above the upper edge is also excavated (overcut). When excavation proceeds in this state, a 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 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 the direction to the overcut direction, so the outer peripheral shapes 96a to 96d in FIG.
By appropriately selecting the excavation cross-section program corresponding to, it is possible to easily change the advancing direction of the shield machine up, down, left and right, and to excavate a sharp curve. If a program capable of overcutting each of the four corners is incorporated, it is possible to easily carry out the control of the posture recovery for rolling.

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. Here, however, a guide cam 50 is arranged in the cutter casing 2 and The cam 50 is used to identify the revolution trajectory 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, in the central portion of the holding plate 40,
The rear end of a fixed shaft 51 extending in the propulsion direction of the shield machine is fixed, and the guide cam 50 is fixed to the front end of the fixed shaft 51. That is, the 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 supports the front end of the fixed shaft 51. That is, during rotation of the cutter casing 2, the bearing 53 slides on the peripheral surface of the fixed shaft 51.

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 opposite front and rear guide grooves 54 having U-shaped cross sections (left and right in FIG. 7). The front view shape of the guide groove 54, that is, the shape shown in FIG.
The shape is set to correspond to the 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, for the slide member 5, the slide pipe 9 and the hollow rod 10 as shown in the above-mentioned embodiment.
Instead of the double structure consisting of the above, a structure having a single structure slide pipe 9'is used. The slide pipe 9'is slidably supported on the cutter casing 2 side through a slide bearing 11, and a single intermediate rotary shaft 12 is rotatably supported by the slide pipe 9 '. The base end portion (lower end portion in FIG. 7) of the intermediate rotary shaft 12 is connected to the bevel gear 20 via a spline 57 so as not to be relatively 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 portion of the intermediate rotating shaft 12, and rollers 56 are rotatably attached to the front and rear (left and right in FIG. 7) of the front end portion of the mounting bracket 55. They are fitted in the guide grooves 54, respectively.

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54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 cutter drive motor 41 is operated to drive the cutter casing 2 in the same manner as in the above-described embodiment, so that the roller 56 and the guide groove 54 are fitted and the slide member 5 and The sub cutter 4 revolves around. Therefore, by the guide of 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, whereby a tunnel having a desired shape, that is, a shape corresponding to the shape of the cam 50 is formed. 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。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。
According to the apparatus of this embodiment, a desired excavation shape can be obtained only by providing the cam 50 of a specific shape without using a special control program or the like. Also in this embodiment, since the drive mechanism including the cam 50 is housed in the cutter casing 2, it is possible to save space in 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62が設けら
れている。
Third Embodiment (FIG. 9) Here, a face plate-shaped cutter plate 60 is used as a main cutter instead of the arm-shaped main cutter 3 in the above-described embodiment. The cutter plate 60 is provided with a plurality of blades 60a, and a slit 61 for introducing the earth and sand in the front into the chamber 1b shown in the above-mentioned embodiment is provided at an appropriate position in the vicinity of the sub cutter 4. A notch 62 for avoiding interference with the cutter 4 is provided on the.

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, regardless of the specific shape of the main cutter, it may be appropriately set as needed.

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41
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) In the first and second embodiments, a single cutter drive motor 41 is used.
Although both the main cutter 3 and the sub cutter 4 are driven by this, in this embodiment, a sub cutter drive motor (sub cutter drive means) 70 different from the cutter drive motor 41 is provided, and this sub cutter drive motor 70 is used. The sub cutters 4 are 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 a sub-cutter driving pinion 25 also shown in the above embodiment. On the other hand, the sub-cutter drive motor 70 is fixed to the holding plate 40, and the 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
By driving the sub-cutter drive motor 70 while the cutter casing 2 is being driven to rotate, the rotational force is transmitted to the double gear 72 so that the gear 72 rotates independently of the cutter casing 2, and the sub-cutter drive pinion is further driven. Transmitted to 25. Therefore, in 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の回転方向にとらわれる
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。
Further, in the apparatus of this embodiment, since the sub cutter 4 can be driven in either forward or reverse directions, it is not necessary to be caught in the rotational direction of the sub cutter 4 when designing the drive transmission mechanism C and the like, and the work is easy. Becomes Further, by changing the rotation direction of the sub cutter 4,
It is also possible to remove stones caught between the outer peripheral portion of the skin plate 1 and the skin plate 1, and to correct rolling or the like during excavation.

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 an embodiment, and the following embodiments can be taken 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 peripheral part, so that the region excavated by the sub-cutter 4 is shown in each of the embodiments. Sub-cutter 4 is significantly reduced compared to the shield machine located in the front,
With this, the following effects can be obtained.

(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く設定されるため、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4a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。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。
(A) Generally, since the outer radius of the sub cutter 4 is set smaller than the outer radius of the main cutter 3, the number of blades 4a attached to the sub cutter 4 is smaller than the number of blades 3a attached to the main cutter 3. The amount of work performed by one blade 4a is large. Therefore, if the burden on the sub-cutter 4 is heavy, the blade 4a of the sub-cutter 4 will be worn before the blade 3a of the main cutter 3. In this respect, as described above, in the shield machine in which the sub-cutter 4 is arranged at the rear, the excavation area is reduced, and since the earth and sand are loosened by the excavation by the main cutter 3, the load on the sub-cutter 4 is reduced, and the degree of wear of both cutters is reduced. Are averaged to extend the life of the entire shield machine.

(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) Since a complicated mechanism is required to drive the sub-cutter 4 as compared with the main cutter 3, by reducing the load on the sub-cutter 4, the driving mechanism is further simplified to reduce the cost and downsize 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、楕円形
等、所望の掘削形状を得ることができる。具体的に、共
同溝や電力洞道には矩形、道路トンネルには馬蹄形等が
好適であり、使用目的に応じて適宜設定すればよい。
(2) The excavation shape by the shield machine of the present invention is not limited to the rectangular shape as in the above embodiment, and a desired excavation shape such as a circle, an egg shape, a horseshoe shape, an elliptical shape, or the like can be obtained. Specifically, a rectangular shape is suitable for the common groove and the power cave, and a horseshoe shape is suitable for the road tunnel, which may be appropriately set according to the purpose of use.

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10
0(一点鎖線)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101(一点
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。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。
FIG. 11 shows a small circle 10 which is an excavated cross-sectional shape obtained by rotating the outer periphery 1 ′ of the skin plate 1 and the main cutter 3.
0 (dashed-dotted line) and a large circle 101 (dashed-dashed line), which is the excavated cross-sectional shape obtained when the cutter casing 2 is rotated with the center of the small circle 100 passing through the center of the sub-cutter most In this device, the revolution path of the sub-cutter can be freely set within the range surrounded by the small circle 100 and the large circle 101. In either case, excavation can be performed well by exchanging the excavation section program of the arithmetic unit 91 and using a skin plate having a section shape corresponding to each excavation section shape. For example, the figure shows the outer periphery 1'of the skin plate 1 having a rectangular tube shape, but as is apparent from this figure, the outer periphery shape of the skin plate 1 is within the above range. .

同様にして、第12,13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, FIGS. 12 and 13 show examples in which horseshoe-shaped and oval-shaped outer peripheral shapes are accommodated within the above range. In these cases as well, the skin plate having the horseshoe-shaped or oval outer peripheral shape may be used, and a calculation program, a cam, or the like that allows the revolution trajectory of the sub-cutter to match these shapes may be provided.

(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, a plurality of skin plates 1 can be stacked and integrated so as to be connected. In this case, in addition to the dual connection shown in the figure,
It is possible to use 3 or 4 units. Further, as shown in FIG. 15, even if a single skin plate 1 is used and a plurality of excavation mechanisms are provided in this skin plate 1, the same effect as above can be obtained. .

(4)本発明では、サブ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。
(4) In the present invention, regardless of the number of sub-cutters and the arrangement position, the sub-cutters may be arranged at an appropriate place depending on the soil quality.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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, according to the present invention, the main cutter and the rotating body are rotated, and the sub cutter is supported by the rotating body via the slide member, and the slide member is drawn so that the sub cutter draws a locus corresponding to a desired excavation shape. Since the main cutter is used to excavate the central circular portion of the face, and the sub cutter that draws a unique trajectory is used to excavate the outer peripheral portion, the tunnel having the desired cross-sectional shape as a whole. Can be freely drilled. Moreover, since the sub cutter is directly slid in the radial direction, that is, the direction of the revolution radius, it is easy to set the slide amount corresponding to the desired revolution radius of the sub cutter, and the above effect 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。
Further, the shield machine according to claim 1 is provided with a drive conversion mechanism for converting the rotation of the rotating body into the rotation of the rotating shaft of the sub-cutter, so that both the main cutter and the sub-cutter can be driven by the same drive means. Therefore, there is an effect that the structure can be simplified and the cost can be reduced.

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、両カッ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 shield machine according to the second aspect, since the driving means for the main cutter and the driving means for the sub-cutter are separately provided, the rotation direction and the rotation speed of both cutters can be set independently of each other. There is an effect that the number of rotations suitable for can be freely set.

【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VIII−VI
II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)
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 the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing a drive structure of a sub-cutter in the shield machine.
FIG. 4 is a circuit diagram of a hydraulic circuit provided in the shield machine,
FIG. 5 is a block diagram showing a drive control system provided in the shield machine, FIG. 6 is a front view showing an overcut area by the shield machine, and FIG. 7 is a main part of the shield machine in the second embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view showing VIII-VI in FIG.
II sectional view, FIG. 9 is a front view of the shield machine in the third embodiment, FIG. 10 is a cross-sectional view showing the drive structure of the sub-cutter of the shield machine in the fourth embodiment, and FIG. 11 is the revolution trajectory of the sub-cutter and Explanatory drawing showing the setting range of the outer peripheral shape of the skin plate, FIGS. 12 and 13 are explanatory views showing another example of the outer peripheral shape of the skin plate, and FIG. 14 is an explanatory view showing a state in which a plurality of skin plates are connected in series. FIG. 15 and FIG. 15 are explanatory views showing a single skin plate equipped with a plurality of excavation mechanisms. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Skin plate (shielding machine main body), 2 ... Cutter casing (rotating body), 3 ... Main cutter, 4 ... Sub cutter, 5 ... Sliding member, 41 ... Cutter drive motor (rotating body drive means), 50 ... Guide cam ( Configuring operation control means),
60 ... Cutter plate (main cutter), 70 ... Sub-cutter drive motor (Sub-cutter drive means), 90 ... Cutting wheel rotation position detector (constitutes operation control means), 91 ...
Computational device (constitutes operation control means), 92 ... Comparator (constitutes operation control means), 93 ... Expansion / contraction member controller (composition of operation control means system), 94 ... Expansion / contraction member expansion amount detector (operation control means) Structure), C ... Drive conversion 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(72) Inventor Toshinori Asahi, 3-5-25 Himejima, Nishiyodogawa-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Okumura Kikai Seisakusho Co., Ltd. (72) Inventor Mamoru Takemura 3-1-812 Takahama-cho, Ashiya City, Hyogo Prefecture

Claims (2)

【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。
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, and the main cutter and 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 slide member, A drive conversion mechanism provided on the rotating body for converting the rotation of the rotating body into the rotation of the sub cutter, and the sub cutter excavating a desired excavation area around the excavation area of the main cutter while the main cutter is rotating. A free-section shield machine, comprising: an operation control means for controlling a slide operation of a slide member so as to revolve.
【請求項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。
2. A shield machine main body, a rotary 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 rotary body, the main cutter, and 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 slide member, A sub-cutter driving means provided on the rotating body to drive each sub-cutter to rotate, and a slide member that revolves while the sub-cutter excavates a desired excavation region around the excavation region of the main cutter while the main cutter is rotating. A free-section shield machine comprising: an operation control means for controlling a slide operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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