JPH09132993A - Shield excavating machine - Google Patents
Shield excavating machineInfo
- Publication number
- JPH09132993A JPH09132993A JP29012995A JP29012995A JPH09132993A JP H09132993 A JPH09132993 A JP H09132993A JP 29012995 A JP29012995 A JP 29012995A JP 29012995 A JP29012995 A JP 29012995A JP H09132993 A JPH09132993 A JP H09132993A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutter head
- rotational speed
- outer peripheral
- central part
- cutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は外周カッタヘッドと
中心部カッタヘッドとを備えた二重カッタヘッド式のシ
ールド掘進機の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a double cutter head type shield machine having an outer peripheral cutter head and a central cutter head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シールド工法は、軟弱な地盤に適用する
トンネル工法の一種法として知られている。この工法で
は、シールド掘進機と呼ばれる掘削機を地中で掘進さ
せ、土砂の崩壊を防ぎながら、その内部で安全に掘削作
業、覆工作業を行い、トンネルを構築してゆく。2. Description of the Related Art The shield construction method is known as a kind of tunnel construction method applied to soft ground. In this method, an excavator called a shield excavator is excavated in the ground to prevent collapse of the earth and sand while safely excavating and lining the interior of the tunnel to construct a tunnel.
【０００３】ところで、二重カッタヘッド式のシールド
掘進機は、一重、すなわちカッタヘッドが１つのシール
ド掘進機の持つ欠点を解消するために提供されたもので
ある。すなわち、カッタヘッドが１つの場合、その中心
部と外周部の周速に大きな差が生ずることにより、カッ
タヘッド後方への土砂の取込み性能が不均一となり、特
に中心部の周速が遅くなって取込み性能が悪くなる。ま
た、中心部と外周部のカッタビットの摩耗も不均一とな
り、カッタビット交換のための保守作業も面倒となる。
このような問題点を解消するための二重カッタヘッド式
のシールド掘進機は、例えば特開平１−１２７７９４
号、特開平５−１４９０８９号に開示されている。By the way, the double cutter head type shield machine is provided in order to eliminate the drawback of a single shield machine having a single cutter head. That is, in the case of one cutter head, a large difference in peripheral speed between the central portion and the outer peripheral portion causes unevenness in the performance of taking in dirt and sand to the rear of the cutter head, and particularly the peripheral speed in the central portion becomes slow. Capture performance deteriorates. Further, the wear of the cutter bits in the central portion and the outer peripheral portion becomes uneven, and maintenance work for exchanging the cutter bits becomes troublesome.
A double cutter head type shield machine for solving such a problem is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-127794.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-149089.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、これ
までの二重カッタヘッド式のシールド掘進機の持つ利点
を活かし、かつ掘削効率を更に向上させることができる
ようなシールド掘進機を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a shield machine capable of utilizing the advantages of the double cutter head type shield machine up to now and further improving the excavation efficiency. To do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、外周カッタヘ
ッドと中心部カッタヘッドとを備えた二重カッタヘッド
式のシールド掘進機において、前記外周カッタヘッドは
回転速度ｎa で、前記中心部カッタヘッドは回転速度ｎ
b でそれぞれ同じ方向に駆動し、しかも回転速度の比ｎ
a ／ｎb を０．５〜０．７の範囲内で駆動することを特
徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a double cutter head type shield machine having an outer peripheral cutter head and a central cutter head, wherein the outer peripheral cutter head has a rotational speed n a and the central portion The cutter head has a rotation speed n
Drive in the same direction with b , and the ratio of rotation speed n
It is characterized in that a / n b is driven within a range of 0.5 to 0.7.
【０００６】なお、前記外周カッタヘッドと前記中心部
カッタヘッドの駆動方向が互いに逆方向であっても良
い。The outer cutter head and the central cutter head may be driven in opposite directions.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明における
二重カッタヘッドは、外周カッタヘッド１０と中心部カ
ッタヘッド２０とを備えている。外周カッタヘッド１
０、中心部カッタヘッド２０はそれぞれ、多数のカッタ
ビット１１，２１を有している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a double cutter head according to the present invention comprises an outer peripheral cutter head 10 and a central cutter head 20. Peripheral cutter head 1
0, the center cutter head 20 has a large number of cutter bits 11 and 21, respectively.
【０００８】図２は、外周カッタヘッド１０、中心部カ
ッタヘッド２０を互いに逆方向に駆動するための駆動機
構を概略的に示している。掘進機本体の中心軸を中心と
する円周上に間隔をおいて固定配置した複数のカッタ駆
動モータ（図示せず）の出力軸にそれぞれピニオン１３
を設け、外周カッタヘッド１０駆動用のギヤ１４にかみ
合わせている。ギヤ１４にはまた、１８０°の間隔をお
いて配置した２つのアイドルギヤ１５をかみ合わせ、こ
れらのアイドルギヤ１５にはまた、中心部カッタ２０駆
動用のギヤ１２をかみ合わせている。FIG. 2 schematically shows a driving mechanism for driving the outer cutter head 10 and the central cutter head 20 in opposite directions. A pinion 13 is attached to each of the output shafts of a plurality of cutter drive motors (not shown) that are fixedly arranged at intervals on the circumference around the central axis of the excavator body.
Is provided and meshed with the gear 14 for driving the outer cutter head 10. The gear 14 is also meshed with two idle gears 15 arranged at an interval of 180 °, and these idle gears 15 are also meshed with a gear 12 for driving the central cutter 20.
【０００９】本発明は、外周カッタヘッド１０の回転速
度ｎa と中心部カッタヘッド２０の回転速度ｎb との比
ｎa ／ｎb を０．５〜０．７の範囲内に設定して駆動す
る点を特徴を有し、以下にこの点について説明する。The present invention, by setting the ratio n a / n b of the rotational speed n b of the rotational speed n a and the central portion cutter head 20 of the outer cutter head 10 in the range of 0.5 to 0.7 It is characterized in that it is driven, and this point will be described below.
【００１０】カッタヘッド全体に作用する外力（トル
ク、スラスト力）を一定とした場合、カッタヘッドが一
体で中心部と外周部とで回転数に差の無い場合の掘進速
度をＶ1 とし、本発明のように外周カッタヘッド１０と
中心部カッタヘッド２０の回転数に差のある場合の掘進
速度をＶ2 とした場合の速度比を求めるものとする。こ
の速度比は、理論的には、同一カッタスラスト力、すな
わちジャッキ推力について最大Ｖ2 ／Ｖ1 ＝４／３とな
り、同一カッタトルク、すなわちカッタ駆動モータによ
りカッタを回転させるトルクについては最大Ｖ2 ／Ｖ1
＝２７／２３となることにより、掘進速度の向上を図る
ことができる。以下に、このことを説明する。When the external force (torque, thrust force) acting on the entire cutter head is constant, the excavation speed is V 1 when the cutter head is integral and there is no difference in rotation speed between the central portion and the outer peripheral portion, and It is assumed that the speed ratio is obtained when the excavation speed is V 2 when there is a difference in the rotational speeds of the outer peripheral cutter head 10 and the central cutter head 20 as in the invention. This speed ratio theoretically becomes maximum V 2 / V 1 = 4/3 for the same cutter thrust force, that is, jack thrust, and the same cutter torque, that is, maximum V 2 for the torque for rotating the cutter by the cutter drive motor. / V 1
= 27/23, the excavation speed can be improved. This will be described below.
【００１１】半径ｒi の円周上に配置されたカッタビッ
トｂi による切削深さｈi は、掘進速度をＶとすると、
次の数式（１）で表わされる。The cutting depth h i by the cutter bit b i arranged on the circumference of the radius r i is, assuming that the excavation speed is V,
It is expressed by the following mathematical expression (1).
【００１２】[0012]
【数１】 なお、Ｌi は、Ｌi ＝２πｒi ／ｍi で表わされ、ｍi
は半径ｒi の円周上に配置されたカッタビット数を表わ
す。(Equation 1) Note that L i is represented by L i = 2πr i / m i , and m i
Represents the number of cutter bits arranged on the circumference of the radius r i .
【００１３】一方、図３を参照して個々のカッタビット
ｂi にかかる力は、畠・村山による、平羽による土の掘
削抵抗の式の類推から、下記の数式（２）、（３）で表
わされるものとする。On the other hand, referring to FIG. 3, the force applied to each cutter bit b i is calculated by the following equations (2) and (3) from the analogy of the equation of the excavation resistance of soil by flat blades by Hatake and Murayama. Shall be represented by.
【００１４】[0014]
【数２】 (Equation 2)
【数３】 以上により、カッタヘッド全体にかかる切削スラスト力
は、次の数式（４）で表わされる。(Equation 3) From the above, the cutting thrust force applied to the entire cutter head is expressed by the following mathematical expression (4).
【００１５】[0015]
【数４】 また、カッタヘッド全体にかかる切削トルクは、次の数
式（５）で表わされる。(Equation 4) The cutting torque applied to the entire cutter head is represented by the following mathematical expression (5).
【００１６】[0016]
【数５】 図４を参照して、ビットの摺動速度の上限からｎ・ｒ＝
Ｗと決めると、外周カッタヘッド１０の回転速度ｎa 、
中心部カッタヘッド２０の回転速度ｎb はそれぞれ、ｎ
a ＝Ｗ／Ｒa 、ｎb ＝Ｗ／Ｒb となる。(Equation 5) Referring to FIG. 4, from the upper limit of the sliding speed of the bit, n · r =
Decides is W, the rotational speed n a of the outer cutter head 10,
The rotational speed n b of the central cutter head 20 is n
a = W / R a and n b = W / R b .
【００１７】ここで、Ｆc ／Ｖを次の数式（６）に基づ
いて計算する。Here, F c / V is calculated based on the following equation (6).
【００１８】[0018]
【数６】 数式（６）のＦc ／Ｖは、図５中破線Ｃ1 で示すように
変化し、ｘ＝１／２の時に最小値（３／４）・（Ｈc ／
Ｗ）・Ｒ2 を持つ。この時の回転速度ｎa 、ｎb の比
は、ｎa ：ｎb ＝１：２となる。(Equation 6) F c / V of the equation (6) changes as shown by a broken line C 1 in FIG. 5, and when x = 1/2, the minimum value (3/4) · (H c /
W) has R 2 . At this time, the ratio of the rotational speeds n a and n b is n a : n b = 1: 2.
【００１９】一方、Ｔc ／Ｖを次の数式（７）に基づい
て計算する。On the other hand, T c / V is calculated based on the following equation (7).
【００２０】[0020]
【数７】 数式（７）のＴc ／Ｖは、図５中破線Ｃ2 で示すように
変化し、ｘ＝２／３の時に最小値（２３／２７）・（Ｈ
m ／Ｗ）・Ｒ2 を持つ。この時の回転速度ｎa、ｎb の
比は、ｎa ：ｎb ＝２：３となる。(Equation 7) T c / V of the equation (7) changes as shown by a broken line C 2 in FIG. 5, and when x = 2/3, the minimum value (23/27) · (H
m / W) · R 2 . At this time, the ratio of the rotational speeds n a and n b is n a : n b = 2: 3.
【００２１】前述したように、カッタヘッド全体にかか
る外力（トルク、スラスト力）を一定とした場合につい
て掘進速度Ｖ1 とＶ2 の速度比を求めると、カッタスラ
スト力については、Ｖ2 ／Ｖ1 ＝４／３＝１．３３、カ
ッタトルクについてはＶ2 ／Ｖ1 ＝２７／２３＝１．１
７となり、掘削効率の向上、掘進速度の向上を図ること
ができる。以上の点、及び図５の曲線Ｃ1 、Ｃ2 を考慮
して、回転速度比ｎa／ｎb は、０．５〜０．７の範囲
が好ましい。As described above, when the speed ratio between the excavation speeds V 1 and V 2 is calculated with the external force (torque, thrust force) applied to the entire cutter head being constant, the cutter thrust force is V 2 / V. 1 = 4/3 = 1.33, the cutter torque V 2 / V 1 = 27/ 23 = 1.1
7, it is possible to improve the excavation efficiency and the excavation speed. Above points, and taking into account the curve C 1, C 2 in FIG. 5, the rotational speed ratio n a / n b is in the range of 0.5 to 0.7 is preferred.
【００２２】なお、図１、図２では外周カッタヘッド１
０、中心部カッタヘッド２０を互いに逆方向に回転させ
る場合について示しているが、同方向に回転させる場合
にも適用できることは言うまでもない。そのための駆動
機構は周知の駆動機構を用いれば良いので説明は省略す
る。In FIGS. 1 and 2, the outer peripheral cutter head 1 is shown.
0, the case where the central cutter head 20 is rotated in the mutually opposite directions is shown, but it goes without saying that the present invention is also applicable to the case where the central cutter head 20 is rotated in the same direction. A well-known drive mechanism may be used as the drive mechanism for that purpose, and thus the description thereof is omitted.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
二重カッタ式のシールド掘進機において、外周カッタヘ
ッドの回転速度ｎa と中心部カッタヘッドの回転速度ｎ
b の比ｎa ／ｎb を０．５〜０．７の範囲内に設定する
ことで、周速の差に起因する中心部カッタヘッドの切削
効率の低下を改善して切削効率を向上させることがで
き、カッタヘッドの馬力を変えずに最大で３３％の掘進
速度の向上を図ることができる。As described above, in the double cutter type shield machine according to the present invention, the rotational speed n a of the outer cutter head and the rotational speed n of the central cutter head are n.
By setting the ratio n a / n b of b within the range of 0.5 to 0.7, it is possible to improve the cutting efficiency by improving the decrease in the cutting efficiency of the central cutter head due to the difference in peripheral speed. Therefore, it is possible to improve the excavation speed by 33% at the maximum without changing the horsepower of the cutter head.
【図１】本発明が適用される二重カッタヘッド式のシー
ルド掘進機のカッタヘッドを正面から見た図である。FIG. 1 is a front view of a cutter head of a double cutter head type shield machine to which the present invention is applied.
【図２】図１に示されたカッタヘッドの駆動機構の一部
を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a part of a drive mechanism of the cutter head shown in FIG.
【図３】カッタヘッドの一つのビットによる切削におけ
るトルク、スラスト力を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a torque and a thrust force in cutting by one bit of the cutter head.
【図４】二重カッタ式のカッタヘッドの半径と回転速度
との関係を示した特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a radius and a rotation speed of a double cutter type cutter head.
【図５】図１に示されたカッタヘッドにおける回転速度
比をトルク及びスラスト力に関して示した特性図であ
る。5 is a characteristic diagram showing a rotational speed ratio in the cutter head shown in FIG. 1 with respect to torque and thrust force.
１０ 外周カッタヘッド ２０ 中心部カッタヘッド １１，２１ カッタビット １３ ピニオン １４ ギヤ １５ アイドルギヤ 10 Outer peripheral cutter head 20 Central cutter head 11, 21 Cutter bit 13 Pinion 14 Gear 15 Idle gear
Claims (2)
とを備えた二重カッタヘッド式のシールド掘進機におい
て、前記外周カッタヘッドは回転速度ｎa で、前記中心
部カッタヘッドは回転速度ｎb でそれぞれ同じ方向に駆
動し、しかも回転速度の比ｎa ／ｎb を０．５〜０．７
の範囲内で駆動することを特徴とするシールド掘進機。1. A double cutter head type shield machine having an outer cutter head and a central cutter head, wherein the outer cutter head has a rotational speed n a and the central cutter head has a rotational speed n b . each driven in the same direction, yet the ratio of the rotational speed n a / n b 0.5~0.7
A shield machine that is driven within the range.
タヘッドの駆動方向が互いに逆方向であることを特徴と
する請求項１記載のシールド掘進機。2. The shield machine according to claim 1, wherein driving directions of the outer peripheral cutter head and the central cutter head are opposite to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29012995A JPH09132993A (en) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Shield excavating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29012995A JPH09132993A (en) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Shield excavating machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09132993A true JPH09132993A (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=17752180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29012995A Pending JPH09132993A (en) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Shield excavating machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09132993A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088074A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Wirth Maschinen- Und Bohrgeraete-Fabrik Gmbh | Device for digging roads, tunnels or the like |
| CN105114088A (en) * | 2015-08-28 | 2015-12-02 | 济南轨道交通集团有限公司 | Front end soil cutting partition device of shield tunneling machine and cutting cover |
| JP2016169557A (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 川崎重工業株式会社 | Shield drilling machine and tunnel excavation method |
| KR20200007118A (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-22 | 한국생산기술연구원 | Axial-type cutting head having reduced drilling deviation and torque reaction force |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP29012995A patent/JPH09132993A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088074A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Wirth Maschinen- Und Bohrgeraete-Fabrik Gmbh | Device for digging roads, tunnels or the like |
| JP2016169557A (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 川崎重工業株式会社 | Shield drilling machine and tunnel excavation method |
| CN105114088A (en) * | 2015-08-28 | 2015-12-02 | 济南轨道交通集团有限公司 | Front end soil cutting partition device of shield tunneling machine and cutting cover |
| KR20200007118A (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-22 | 한국생산기술연구원 | Axial-type cutting head having reduced drilling deviation and torque reaction force |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH09132993A (en) | Shield excavating machine | |
| CN111335817B (en) | Rotary drilling machine impact drill hammer head convenient to assemble | |
| JP3240289B2 (en) | Flat section tunnel tunneling machine | |
| JP2002371790A (en) | Lateral hole boring machine | |
| JPS6187092A (en) | Hole digging machine | |
| JP3993615B2 (en) | Excavator | |
| JP3901368B2 (en) | Driving method of cutter head | |
| JP6366192B2 (en) | Circular machine | |
| JP2007262819A (en) | Excavator | |
| JP2716677B2 (en) | Tunnel excavator | |
| CN216948061U (en) | Mill and dig machine clear reef under water with no stalk formula and mill and dig head | |
| JPH0449396A (en) | Concentric biaxial auger machine | |
| JP3954528B2 (en) | Excavator | |
| US20240125086A1 (en) | Add-on milling unit with cross-cutting heads at an angle to each other and output gears with Belevoid toothing | |
| JP4328002B2 (en) | Multi-axis auger excavator | |
| JP2722588B2 (en) | Rectangular section shield machine | |
| JPH11173074A (en) | Cutter head for tightly closed type shield boring machine | |
| JPS6332932B2 (en) | ||
| JPS6136590Y2 (en) | ||
| JPS5825037Y2 (en) | auger drill head | |
| JP2000337082A (en) | Shield machine with earth-pressure-adjusting, sediment agitating device | |
| JP3161804B2 (en) | Shield machine | |
| JP2730707B2 (en) | Driving mechanism of reversing center kneading device in shield machine | |
| JP4806283B2 (en) | Excavator | |
| JPH11223087A (en) | Driving device for cutter head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990310 |