JPH07139292A - 自由断面シールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円形に限らず所望の断面形状のトンネルを連
続して正確に掘削する。 【構成】 センターカッタ６をもつカッティングホイー
ル２に複数のカッタアーム７０を回動可能に取付け、そ
の前部回動端に、カッティングホイール２と一体に回転
して前方の土砂を削るフォーミングカッタ７を設ける。
上記カッティングホイール２の回転変位量を検出し、予
め設定された掘削形状に対応する各フォーミングカッタ
の公転軌跡を得るために必要なカッタアーム７０の回動
作動量に相当する目標作動量を上記回転変位量検出手段
で検出された回転体回転変位量に応じて演算し、実際の
回動作動量と上記目標作動量とを比較して両者を等しく
するようにカッタアーム７０の回動駆動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】また、特公昭４２−６７１２号公報には、
円形掘削用カッタディスクの回転中、電磁クラッチの切
換によって上記ディスクの周縁部からオーバーカット用
回転カッタを放射方向に適宜出没させることによって特
定方向にのみオーバーカットし、このオーバーカット部
分を利用してシールド機のカーブ進行を可能にした装置
が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００５】これに対し、上記公報の装置では、上記円
形掘削断面から少しはみ出した部分の掘削を可能にして
いるが、次のような欠点を有している。

【０００６】１）上記オーバーカット用回転カッタをモ
ータ等の特別な手段で駆動しなければならず、その分装
置が大型化し、また高価となる。

【０００７】２）電磁クラッチのオンオフでオーバーカ
ット用回転カッタを放射方向に出没させるだけなので、
カーブ進行を実現すべく円形からわずかにはみ出した部
分を補助的に掘削することは可能であるが、円形から大
きくかけ離れた掘削形状を正確に得ることは到底困難で
ある。ましてや、矩形、馬蹄形、楕円形といった種々の
掘削形状を単一のシールド機で得ることは事実上不可能
である。

【０００８】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正確に掘削
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、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、この回動部材の前部回動端に一体に固定され、上
記回転体の回転に伴って前方の土砂を削るフォーミング
カッタと、上記回動部材を回動させる作動手段と、上記
回転体の回転変位量を検出する回転変位量検出手段と、
予め設定された掘削形状に対応する各フォーミングカッ
タの公転軌跡を得るために必要な回動部材の作動量に相
当する目標作動量を上記回転変位量検出手段で検出され
た回転体回転変位量に応じて演算する演算手段と、実際
の回動部材の作動量を検出する作動量検出手段と、この
作動量検出手段で検出された検出作動量と上記演算手段
で演算された目標作動量とを比較して両者を等しくする
方向に上記作動手段による回動部材の駆動を制御する作
動制御手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】上記シールド機によれば、上記回転体の回転
中、その回転変位量を検出してこれに対応する回動部材
の目標作動量を演算手段が演算する一方、実際の回動部
材の作動量を検出し、この検出作動量と上記目標作動量
とを比較して両者を等しくする方向に上記回動部材の駆
動制御を行うことにより、予め設定された所望の掘削断
面形状を正確に得ることができる。しかも、回転体と一
体にフォーミングカッタを回転させてその回転力により
前方の土砂を上記フォーミングカッタで削るようにして
いるので、このフォーミングカッタによる掘削のための
駆動手段を新たに設ける必要がない。すなわち、上記回
転体の駆動手段がフォーミングカッタによる掘削のため
の駆動手段として兼用される。また、上記演算手段の演
算内容を変えるだけで、最終的に得られる掘削断面形状
を容易に変更することが可能である。また、回動部材の
回動端が回動する量に比べて実際にフォーミングカッタ
の先端が放射方向に変位する量は僅かであるので、直接
補助カッタ等を放射方向に移動させるシールド機に比
べ、フォーミングカッタの公転軌跡の微妙な制御も可能
である。

【００１１】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図４に基づいて
説明する。

【００１２】ここに示すシールド機は、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。

【００１３】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、前方の土砂を削るためのフォーミングカッタ
７が配設されている。

【００１４】図２に示すように、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８
ａ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にはリング１１が後
方に延設されている。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、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。

【００１５】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（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。

【００１６】なお、図２中１６ａはシールであり、上記
シール１６とともに、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。

【００１７】次に、上記フォーミングカッタ７が固定さ
れる回動部材の構造（図２のＰ部）を説明する。

【００１８】カッティングホイール２の後面板１０に
は、この後面板１０とブラケット７３により前後で支持
されるハウジング７２が周方向に複数個（ここでは３
個）配設され、このハウジング７２内に軸受７１を介し
て前後方向に延びるトーションバー２３が回転可能に支
持されている。このトーションバー２３の前端部にはカ
ッタアーム７０が固定され、後部には制御レバー２９が
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。そし
て、上記カッタアーム７０の回動端（前部回動端）に上
記フォーミングカッタ７が固定されており、このフォー
ミングカッタ７と回動部材とが一体に回動するようにな
っている。なお、カッティングホイール２には切欠２ｂ
（図１）が形成されており、上記フォーミングカッタ７
との干渉が防止されている。

【００１９】制御レバー２９は、上記トーションバー２
３の後端部にスプラインを介して結合されている。図３
に示すように、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（作動手段）３３が取付
けられている。そして、図４に示す駆動制御系が伸縮部
材（作動手段）３３の伸縮ストロークを制御することに
より、回動部材が適当なタイミングで適当な角度だけ回
動することにより、フォーミングカッタ７が所望の公転
軌跡を描くようになっている。

【００２０】図４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（例えば図３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。

【００２１】伸縮部材伸縮量検出器９４は、伸縮部材３
３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が図３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。

【００２２】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
転変位量に対応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の回転変位量に対応して必要な伸縮部
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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】なお、図２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、３
７はシールド機で掘削したトンネル内壁にセグメント３
６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、３
９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。

【００２６】次に、このシールド機の作用を説明する。

【００２７】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、フォーミングカッタ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。

【００２８】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。

【００２９】その制御内容を具体的に説明すると、例え
ばフォーミングカッタ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からフォーミングカッタ７
先端部までの距離（すなわち公転半径）を延ばし、これ
によってフォーミングカッタ７による掘削領域をコーナ
ー部まで広げる。逆に、フォーミングカッタ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からフォーミン
グカッタ７先端部までの距離を縮める。このような制御
により、フォーミングカッタ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。

【００３０】従って、上記減速機付モータ３５によって
カッティングホイール２およびフォーミングカッタ７を
回転駆動しながら、シールドジャッキ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
きながら公転するフォーミングカッタ７によって外周部
分の土砂を削ることができ、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。

【００３１】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、図２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。

【００３２】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。

【００３３】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
周囲に配設されたフォーミングカッタ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。

【００３４】しかも、このシールド機では、単一の駆動
源である減速機付モータ３５によってカッティングホイ
ール２および各フォーミングカッタ７の双方を回転させ
ており、フォーミングカッタ７を駆動するための特別な
機構は不要であるため、故障要因が少なく、軽量かつ低
コストの簡単な構造で上記効果を得ることができる。

【００３５】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、フ
ォーミングカッタ７が所望の公転軌跡を描くようにして
いるので、前記公報に示したオーバーカットだけでな
く、円形から大きくかけ離れた矩形等の異形断面をも正
確に掘削することができ、その適用範囲は非常に広いも
のとなる。もちろん、このような異形断面掘削機能を利
用していわゆるオーバーカットを行うことができること
はいうまでもない。

【００３６】このオーバーカットを図５に基づいて説明
する。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フォーミングカッタ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に沿ってフォーミン
グカッタ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に沿ってそれぞれフォー
ミングカッタ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。

【００３７】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９
６ａ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。

【００３８】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、図５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。

【００３９】さらに、このシールド機では、回動部材の
回動によりフォーミングカッタの先端位置を放射方向に
変位させており、よってこの実際の放射方向変位量は上
記回動部材の回動端の回動量（すなわち伸縮部材３３の
伸縮ストローク）に比して小さいので、従来のように補
助カッタを直接放射方向に駆動する場合に比べ、フォー
ミングカッタ７の先端の放射方向位置のより微妙な制御
が可能であり、これにより掘削断面形状はより高精度で
得られることになる。

【００４０】また、この実施例に示すように、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等を設けるよう
にすれば、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置すること
が可能になる。

【００４１】第２実施例（図６，図７） ここでは、前記第１実施例におけるフォーミングカッタ
７がカッティングホイール２の後方に配置されている。

【００４２】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、両板
３，１０が前後に延びる図外のトルクアームで連結され
ている。また、前面板３において各トーションバー２３
に対応する位置にはハウジング７４が固定され、このハ
ウジング７４内に設けられた軸受７４ａによってトーシ
ョンバー２３の前端部が回転可能に支持されている。

【００４３】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、その周囲の部分をフォーミングカ
ッタ７が掘削するため、前記第１実施例のようにフォー
ミングカッタ７が前面板３の前方に配置されたものに比
べ、フォーミングカッタ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。

【００４４】(1) フォーミングカッタ７は、センター
カッタ６による掘削領域の外周部土砂を掘削するもので
あるため、その掘削仕事量は単なる見掛け以上に大き
い。従って、前記第１実施例のようにフォーミングカッ
タ７の負担が大きい構造では、フォーミングカッタ７の
刃がセンターカッタ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フォーミングカッ
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、センターカッタ６による掘削で土砂が弛むため、
フォーミングカッタ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。

【００４５】(2) フォーミングカッタ７の公転中、こ
のフォーミングカッタ７が固定された回動部材には大き
なねじり荷重が作用するため、フォーミングカッタ７の
負担を軽減することにより、上記回動部材の構造をより
簡略化して製作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内に位置する
回動部材を小型化することにより、チャンバ２ａ内の土
砂の流動性が高まるとともに、フォーミングカッタ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。

【００４６】(3) スキンプレート１内から見てフォー
ミングカッタ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、掘削途中でフォーミングカ
ッタ７に折損等の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。

【００４７】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。

【００４８】(1) 本発明では、フォーミングカッタの
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。フォーミングカッタの構造について
も、前方の土砂を回動方向に削り落すものであればよ
く、例えば図８に示されるフォーミングカッタ７′のよ
うに、複数のピースに分割されたカッタビット７ａを有
するものでも上記と同様の効果を得ることができる。

【００４９】(2) 本発明では、掘削断面の具体的な形
状を問わず、上記馬蹄形や小判形等の種々の外周形状を
もつスキンプレートを用いるとともに、フォーミングカ
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むようにすれば、種々の掘削形状を
得ることができる。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。

【００５０】(3) 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、例えば図２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。

【００５１】(4) 本発明において回動部材を回動させ
るための作動手段はその種類を問わず、例えば、上記カ
ッティングホイール２の駆動と同様に、減速機付モータ
で回動部材を駆動することも可能である。

【００５２】

【発明の効果】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
回動部材を介して支持されたフォーミングカッタが所望
の掘削形状に対応する軌跡を描くように回動部材の回動
を制御するものであるので、簡単かつ低コストの構造
で、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。

【００５３】また、従来のように電磁クラッチのオンオ
フでオーバーカット用回転カッタを放射方向に出没させ
るだけのものとは異なり、逐次回動部材の作動量と回転
体の回転変位量とを検出してこの検出回転変位量に対応
する目標作動量（すなわち所望の掘削形状を得るために
必要な回動部材の作動量）を演算し、この目標作動量と
実際の検出作動量との比較に基づいて回動部材の駆動制
御を行うようにしているので、オーバーカットは勿論の
こと、円形から大きくかけ離れた異形断面形状のトンネ
ル掘削も正確に行うことができ、しかも、この公転軌跡
を上記駆動制御内容を変えるだけで自由に変更すること
ができる。さらに、回動部材の回動端が回動する量に比
べて実際にフォーミングカッタの先端が放射方向に変位
する量は僅かであるので、直接補助カッタ等を放射方向
に移動させるシールド機に比べ、フォーミングカッタの
公転軌跡の微妙な制御も可能であり、所望の掘削断面形
状をより高精度で得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるシールド機の正面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】上記シールド機に備えられた駆動制御系のブロ
ック図である。

【図５】上記シールド機により行われるオーバーカット
の説明図である。

【図６】第２実施例におけるシールド機の正面図であ
る。

【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図８】他の実施例におけるフォーミングカッタの正面
図である。

【符号の説明】

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） ６ センターカッタ ７，７´ フォーミングカッタ（フォーミングカッタ） ２３ トーションバー（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（作動手段） ３５ 減速機付モータ（駆動手段） ７０ カッタアーム（回動部材を構成） ９０ カッティングホイール回転位置検出器（回転変位
量検出手段） ９１ 演算装置（演算手段） ９２ 比較器（作動制御手段） ９３ 伸縮部材制御器（作動制御手段） ９４ 伸縮部材伸縮量検出器（作動量検出手段） Ｇ 中心軸（推進方向に延びる軸）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   回動部材の前部回動端に一体に固定され、上記回転体の
   回転に伴って前方の土砂を削るフォーミングカッタと、
   上記回動部材を回動させる作動手段と、上記回転体の回
   転変位量を検出する回転変位量検出手段と、予め設定さ
   れた掘削形状に対応する各フォーミングカッタの公転軌
   跡を得るために必要な回動部材の作動量に相当する目標
   作動量を上記回転変位量検出手段で検出された回転体回
   転変位量に応じて演算する演算手段と、実際の回動部材
   の作動量を検出する作動量検出手段と、この作動量検出
   手段で検出された検出作動量と上記演算手段で演算され
   た目標作動量とを比較して両者を等しくする方向に上記
   作動手段による回動部材の駆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。