JPH0972193A - シールド掘進機のカッターの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビットを球体Ｂ内へ取り込んで修理点検が可能
であると共に、礫層のような抵抗の多い地盤においても
小さい直径のトンネルを掘削するこができるシールド掘
進機を提供することを目的とする。 【解決手段】球体Ｂ内にビット群を収納するタイプのシ
ールド掘進機において、カッターの円盤を、球体Ｂに収
納可能な直径の円を複数に分割し扇型のカッター群を形
成し、この扇型カッター１群の間隔を開閉自在に構成
し、この扇型カッター１群の間隔を開いた場合に、その
最外部がトンネルの内径に等しく構成し、この扇型カッ
ター１群の内側には、扇型カッター１の間隔が開いた場
合に、扇型カッター１の間に向けて進退自在の進退カッ
ター２を配置して構成した、シールド掘進機のカッター
の構造を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転掘削円盤の直径
の伸縮が可能なシールド掘進機のカッターの構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の都市におけるトンネルは地下の深
い部分に設置される傾向にあり、そのために縦坑を建設
する費用が増大する。また最近は縦坑建設のための施工
用地の取得が困難となっている。以上のような状況のた
めに、縦坑の数が制限される傾向にある。そのために１
台のシールド掘進機によって掘削するトンネルの延長が
長くなり、その結果、シールド掘進機のビットの磨耗が
激しくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ビットは最前部の切羽
において未掘削部に向けて配置してあるものである。し
たがって従来はビットの摩耗が進行しても、掘進中にシ
ールド掘進機のビットを交換することは困難であった。
しかし近年、ビットを球体の一部に進退可能に収納して
おくタイプのシールド掘進機が開発された。このタイプ
のシールド掘進機では、図３に示すようにビットを収納
した状態でシールド掘進機Ａの内部で球体Ｂを回転する
と、ビットを掘進機Ａの内側に向けることができる。し
たがって、掘進機Ａの内部の安定した状況下において、
通常の地上での作業と同様にしてビットを交換すること
が可能となった。

【０００４】しかし上記のような球体を使用したシール
ド掘進機でも、次のような問題があった。このタイプの
シールド掘進機では掘削時には球体の直径以上の大きな
直径を描けるビット群が必要であり、球体Ｂに取り込む
際にはそれを収縮させて小さな断面とする必要がある。
そのために、図４に示すように、ビットを取り付けた円
盤ｂから外側に向けて伸縮可能なスポークカッターｃを
配置しておき、このカッターに外周掘削用のビットｄを
取り付けておく。そして、掘削時にはスポークカッター
ｃを伸長して外径を拡大し、収納時にはそれを短縮して
外径を縮小して球体内に収納する構成を採用している。

【０００５】このようなスポークカッターｃの拡大縮小
のためにはジャッキｅを使用するが、これらのジャッキ
ｅは円盤の中心から放射状に配置しておけばよく、断面
に余裕がある場合には問題はない。しかし掘削断面が小
さくなると、ジャッキｅを放射状に配置するスペースを
確保できない。そのために図４に示すように少数本のジ
ャッキｅを交互に位置をずらして平行に配置する構成が
採用されている。このような配置では少数本のジャッキ
ｅしか配置できず、そのために伸縮可能なスポークカッ
ターｃの数も少数となる。伸縮可能なスポークカッター
ｃの本数が少なければ、礫地盤などの抵抗の多い地盤に
おいては掘削が困難となる。すなわち、図４のような構
成のシールド掘進機では、ビットの交換は可能である
が、小さい断面のトンネルの掘削の能力には限界があっ
たのである。

【０００６】

【本発明の目的】本発明は上記のような問題を解決する
ためになされたもので、ビットを球体内へ取り込んで修
理点検が可能であると共に、礫層のような抵抗の多い地
盤においても小さい直径のトンネルを掘削するこができ
るシールド掘進機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、球体
内にビット群を収納するタイプのシールド掘進機におい
て、カッターの円盤を、球体に収納可能な直径の円を複
数に分割し扇型のカッター群を形成し、この扇型カッタ
ー群の間隔を開閉自在に構成し、この扇型カッター群の
間隔を開いた場合に、その最外部がトンネルの内径に等
しく構成し、この扇型カッター群の内側には、扇型カッ
ターの間隔が開いた場合に、扇型カッターの間に向けて
進退自在の進退カッターを配置して構成した、シールド
掘進機のカッターの構造を特徴とするものである。

【０００８】

【本発明の実施の態様】

【０００９】＜イ＞球体シールド掘進機 本発明のカッターは、球体シールド掘進機において使用
する。この球体シールド掘進機は、掘進機の外殻Ａの内
部に球体Ｂを回転自在に収納した構成である。この球体
Ｂは内部に掘削円盤を回転する機構が収納してある。そ
して球体Ｂの一面が切断してあり、この切断口から掘削
円盤が出入り自在である。

【００１０】＜ロ＞扇型カッター 従来の掘削円盤は前記したように円盤の中心から放射方
向に向けてスポークカッターが出入りする構成であっ
た。しかし本発明の掘削円盤は、スポークカッターを使
用せず、掘削円盤を複数に分割して扇型カッター１群を
構成する。そしてこの扇型カッター１群は、扇型カッタ
ー支持板１１に搭載し、扇型カッター１相互の間隔は開
閉自在に構成する。この開閉には、扇型カッター支持板
１１の裏面に配置したジャッキ１２によって行う。ジャ
ッキは扇型カッター１を移動して相互の距離を離したり
接近させたりすればよいから、ジャッキを放射状に配置
する必要はなく、扇型カッター支持板１１上に、非放射
状の自由な配置を選択することができる。扇型カッター
１の分割は自由であるが、例えば図の実施例のように円
盤を三等分して構成する。

【００１１】扇型カッター１は収縮、解散が自在である
が、その場合の寸法の制限がある。すなわち、扇型カッ
ター１群を収縮した場合には、球体Ｂに収納可能な直径
の円を形成するように構成する。一方、この扇型カッタ
ー１群の間隔を開いた場合に、その最外部がトンネルの
内径に等しいように構成する。

【００１２】＜ハ＞進退カッター この扇型カッター１群の内側には、進退カッター２を配
置する。進退カッター２は扇型カッター支持板１１の裏
面に配置した進退カッター支持板上２１に搭載する。こ
の進退カッター２は、ジャッキ２２の伸縮によって切羽
に向けて前進、後退が自在である。そして、扇型カッタ
ー１の間隔が開いた場合にのみ、進退カッター２は切羽
面に向けて前進可能である。前進した場合にはこの進退
カッター２は、解散した状態の扇型カッター１群の間隔
に位置し、扇型カッター１群の前面と、進退カッター２
群の前面とは同一平面を形成する。この進退カッター２
が前進して同一平面を形成することにより、扇型カッタ
ー１の間隔部分の掘削を行うことができる。

【００１３】＜ニ＞中心カッター 扇型カッター１群の内側には、さらに中心カッターを配
置する。この中心カッターも、ジャッキの伸縮によって
切羽に向けて前進、後退が自在である。そして、扇型カ
ッター１の間隔が開いた場合にのみ、中心カッターは切
羽面に向けて前進可能である。前進した場合にはこの中
心カッターは、解散した状態の扇型カッター１群の中央
に位置し、扇型カッター１群の前面と、中心カッター群
の前面とは同一平面を形成する。この中心カッターが前
進して同一平面を形成することにより、扇型カッター１
が解散した場合にその中心部分の掘削を行うことができ
る。

【００１４】＜ホ＞掘削回転機構 掘削時には扇型カッター１群は、解散状態で、円盤中心
を中心として回転しなければならない。一方、進退カッ
ター２と、中心カッターとは切羽側に向けて前進し、扇
型カッター１群の同一平面を維持した状態で回転しなけ
れならない。そのために例えば、扇型カッター支持板１
１と、進退カッター支持板２１とが平行に配置してある
から、その中心部には多角形の貫通孔１３、２３を開口
する。 そしてこの貫通孔１３、２３に中心部を掘削す
る中心カッター３の角柱軸を貫通する。するとこの角柱
の回転によってすべてのカッター２、３が、角柱の中心
軸を中心として同時に回転移動することになる。

【００１５】

【作動】次に掘進中の作動について説明する。 ＜イ＞掘削時 掘削時には扇型カッター１群は、球体Ｂから切羽側に露
出しており、かつ解散状態にある。そしてこの扇型カッ
ター１の間隔には進退カッター２が位置し、扇型カッタ
ー１の中心には中心カッター３が配置される。こうして
すべてのカッター群が同一平面を維持した状態で、角柱
の中心軸を中心として同時に回転移動する。この場合の
最外径がトンネルの内径、すなわち掘進機の外殻の外径
に等しく、したがって球体Ｂの開放口の内径よりも大き
い。こうして切羽面のすべての点を漏れなく掘削するこ
とができる。

【００１６】＜ロ＞収納時 ビットの交換などの場合にはまずカッター群を球体Ｂの
内部に収納する。しかし掘削時の状態では扇型カッター
１群の配置の外径は、球体Ｂの開放口の内径よりも大き
いから球体Ｂ内へ収納することはできない。そこでまず
進退カッター２を後退させて球体Ｂ内へ収納する。その
後、扇型カッター１をジャッキの操作で引き付けて中心
点に集合させる。すると扇型カッター１群の外径は球体
Ｂの開放口の内径以下になる。そこで扇型カッター１
群、および中心カッター３を球体Ｂ内に引き込ませる。
こうして球体Ｂ外に露出していた構造物のすべてを球体
Ｂ内に収納することができる。

【００１７】＜ハ＞ビットなどの交換 掘進機Ａ内において球体Ｂは回転自在に構成してある。
そして球体Ｂ外に露出した部材がすべて収納された状態
であるから、球体Ｂを回転して球体Ｂの開放口を掘進機
Ａ内で坑口側に向ける。すると技術者は掘進機Ａの内部
で保護された状態において大気圧の下で、危険性もなく
ビットの交換、点検その他の作業を行うことができる。

【００１８】

【本発明の効果】本発明のシールド掘進機は上記したよ
うな構成を採用したから、次のような効果を期待するこ
とができる。 ＜イ＞従来のように放射状のスポークカッターを使用し
ていない。それに代わって外周の径を変更できるように
円盤カッターを分割した。そのためにスポークカッター
のように掘削断面に対して配置できるビットの数が制限
されることがなく、掘削能力が向上した。 ＜ロ＞カッター群は後方から支持された構成を採用する
ことができる。したがってスポークカッターと比較して
剛性が高くなり、強力な回転力を伝達できるようになっ
た。その結果、礫層などの地盤にも採用することが可能
となった。 ＜ハ＞スポークカッターと異なり、面で受ける構成であ
るからローラーカッターを取り付けることも可能となっ
た。そのために更に礫地盤などに対しても十分に対応す
ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカッター装置の実施例の配置図

【図２】扇型カッターを開閉状態の正面から見た説明図

【図３】一般の球体シールド掘進機

【図４】従来のスポークカッター装置の説明図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】球体内にビット群を収納するタイプのシー
   ルド掘進機において、 シールド掘進機のカッターの円盤を、円を複数に分割し
   た扇型のカッター群の集合体として構成し、 扇型カッター群の間隔を開閉自在に構成し、 扇型カッター群の間隔を閉じた場合に、その直径は球体
   に収納可能な直径の円となるように構成し、 扇型カッター群の間隔を開いた場合に、その最外部がト
   ンネルの内径に等しく構成し、 この扇型カッター群の内側には進退カッターを配置し、 進退カッターは、扇型カッターの間隔が開いた場合に、
   扇型カッターの間に向けて進退自在に構成した、 シールド掘進機のカッターの構造
2. 【請求項２】扇型カッターは、円盤を三等分して構成し
   た、請求項１記載のシールド掘進機のカッターの構造
3. 【請求項３】扇型カッターは、扇型カッター支持板上に
   搭載し、 進退カッターは扇型カッター支持板の裏面に配置した進
   退カッター支持板上に搭載して構成した、請求項１記載
   のシールド掘進機のカッターの構造
4. 【請求項４】扇型カッター支持板と、進退カッター支持
   板とは平行に配置し、 その中心部には多角形の貫通孔を開口し、 この貫通孔には中心部を掘削するカッターの軸を貫通
   し、 この中心部カッターの軸に回転力を与えるように構成し
   た、請求項１記載のシールド掘進機のカッターの構造
5. 【請求項５】扇型カッター群の開閉を行うジャッキを、 扇型カッター支持板に、非放射状に配置して構成した、 請求項１記載のシールド掘進機のカッターの構造