WO1994009257A1 - Excavateur a bouclier - Google Patents

Description

明 細 書 シール ド掘削機 技術分野

本発明は、 多角形好ま しく は四角形の断面形状を有する ト ンネル、 穴、 溝等の構築に用いるシールド掘削機に関する。 背景技術

多角形の断面形状を有する ト ンネル、 穴、 溝等を構築するための角型 シールド掘削機においては、 多角形の各隅角部を弧状に掘削することな く美麗に掘削可能であることが望まれている。

この種の角型シールド掘削機の 1つとして、 四角筒状のシール ド本体 の軸線と直交する第 1の方向へ伸びかつ該第 1の方向およびシール ド本 体の軸線と直交する第 2の方向へ往復移動可能の複数の支持杆と、 各支 持杆に取り付けられた複数の力 、ソターであって第 1 の方向へ伸びる一対 のビッ 卜すなわち刃先を第 2の方向における端部に有するカッターとを 備えるカツタ組立体を用いたものがある （特開平 1 一 3 1 0 0 8 9号公 報） 。 この掘削機は、 第 2の方向へのカツタ組立体の往復運動にともな う各カッターの往復運動により、 切羽を掘削する。 しかし、 この掘削機 では、 第 1 の方向に隣り合うカ ッターの刃先が連続するようにカッター が配置されているから、 木を鉋で削るように切羽全体を削り取るにすぎ ず、 従って掘削効率が低い。

角型シールド掘削機の他の一つとして、 四角筒状のシールド本体の軸 線と直交する方向へ伸びる軸線の周りに回転可能の ドラムと、 該ドラム の外周面に取り付けられた複数のカ ッターとを備えるカ ツ夕組立体を用 いたものがある （特開塀 2 — 6 6 2 9 5号公報） 。 この掘削機は、 ドラ ムの回転運動にと もなうカ ツ ターの回転運動によ り切羽を掘削する。 し かし、 この公知の掘削機では、 シール ド本体の前端部の殆どが ド ラムに よ り閉鎖されているから、 シール ド本体内への土砂の取り込み量が少な く 、 従って掘削効率が低い。 また、 この公知の掘削機では、 掘削された 土砂が力 ッ ターの回転運動によ り一方の側に搔き集められるから、 大き な駆動力が必要である。

角型シール ド掘削機の他の 1 つと して、 前後方向へ伸びかつ四角筒状 のシール ド本体の軸線と直交する第 1 の方向に伸びる軸線の周 りに角度 的に回転可能の複数のアームと、 該アームの前端部に取り付けられかつ 第 1 の方向の方向へ伸びる支持杆と、 該支持杆に取り付けられた複数の カ ッターとを備えるカ ツ夕組立体を用いたものがある （米国特許第 3 7 1 1 1 5 9号） 。 この掘削機は、 アームおよび支持扞の揺動運動にとも なうカ ッターの往復運動によ り切羽を掘削する。 しかし、 この掘削機で は、 力 ッタ組立体が切羽の崩壊を保護すべく充満された掘削土砂を押し iiけるようにして移動されるから、 カ ツ夕組立体駆動用に大きな駆動力 が必要である。 発明の開示

本発明は、 掘削効率が高く 、 カ ツ タ組立体駆動用に大きな駆動力を必 要と しないシール ド掘削機とするこ とにある。

本発明のシール ド掘削機は、 多角形の断面形状を有する筒状のシール ド本体と、 少なく と も前記シール ド本体の軸線と交差する第 1 の方向へ 往復移動可能に前記シール ド本体の前端部に配置されたカ ツ 夕組立体 と、 該カ ッ 夕組立体を駆動する駆動機構とを含む。

前記カ ツ タ組立体は、 前記シール ド本体の前端部に前記シール ド本体 の軸線と前記第 1 の方向とに交差する第 2の方向へ間隔をおいて配置さ れかつ前記第 1 の方向へ伸びる複数の鋸歯状の力 ッ夕一と、 前記シール ド本体の前端部に前記第 1 の方向へ間隔をおいて配置されかつ前記第 2 の方向へ伸びる複数の板状のカ ッ ターと、 から選択される複数のカ ツ 夕一を備える。

力 ッ 夕組立体が鋸歯状の力 ッターを備える場合、 掘削機の前進の間、 カ ツ 夕組立体は第 1 の方向へ往復移動されるから、 掘削機の前進とカ ツ 夕組立体の往復移動とに起因して、 各鋸歯状の力 ッ 夕一は鋸のように作 用して切羽を掘削する。 これによ り、 切羽は鋸歯状のカ ッ ターによ り複 数のブロ ッ クに分割される。

カ ツ タ組立体が板状のカ ッ ターを備える場合、 掘削機の前進の間、 カ ツ タ組立体は第 1 の方向へ往復移動されるから、 掘削機の前進とカ ツ タ組立体の往復移動とに起因して、 各板状のカ ッ ターは切羽を掘削す る。 これによ り、 切羽は板状のカ ッターによ り複数のブロ ックに分割さ れる。

いずれの場合も、 分割された各ブロ ッ クは、 掘削機の前進にと もなつ て、 隣り合うカ ッター間の空間を経て、 シール ド本体内に受け入れられ る。 また、 シール ド本体内に受け入れられた土砂は、 排出手段等によ り、 最終的に掘削機の外に排出される。

上記のように、 本発明によれば、 少なく とも第 1 の方向へ往復移動さ れるカ ツタ組立体が、 第 2の方向へ間隔をおいて第 1 の方向へ伸びる鋸 歯状の複数のカ ッ ターと、 第 1 の方向へ間隔をおいて第 2の方向へ伸び る複数の板状のカ ッ ターと、 から選択される複数のカ ッ ターを備える から、 切羽が複数の力 ッ 夕一によ り複数のプロ ッ クの形に分割され、 従って掘削効率が高く 、 またカ ッ ター用の駆動力を大き く する必要が ない。 前記カ ツ タ組立体は、 前記複数の鋸歯状のカ ッ ターと、 隣り合う前記 鋸歯状の力 ッ ターに連結された前記複数の板状のカ ッターとを備えるこ とが好ま しい。 これによ り、 掘削機の前進とカ ツ 夕組立体の往復移動と に起因して、 各鋸歯状のカ ッ ターは鋸のように作用して切羽を掘削し， また各板状のカ ッ ターはすきまたはスコ ップのように作用して切羽を掘 削するから、 切羽は鋸歯状の力 ッ 夕一によ り複数のブロ ッ クに分割され ると ともに、 板状のカ ッターによ り複数のブロ ッ クに分割される。 その 結果、 鋸歯状または板状の力 ッ ターのみを備えるカ ツタ組立体を用いる 場合に比べ、 掘削効率がよ り高く なり、 またカ ッ ター用の駆動力をよ り ノトさ く するこ とができる。

前記各カ ッターの刃先を少なく とも前方に向けるこ とができる。 この 場合、 前記駆動機構は、 少なく とも前記各カ ッ ターの刃先が前方へ変位 しつつ前記第 1 の方向の一方の側へ変位しかつ後方へ変位しつつ前記第 1 の方向の他方の側へ変位するように、 前記各カ ッターを移動させる機 構であるこ とが好ましい。 これによ り、 カ ッターは、 その刃先が前方へ 変位しつつ第 1 の方向の一方の側へ変位するとき、 切羽内へ食い込み、 後方へ変位しつつ第 1 の方向の他方の側へ変位するとき、 切羽から離れ るように、 移動するから、 切羽内への各カ ッ ターの食い込みが確実にな り、 よ り小さい駆動力で切羽を掘削するこ とができる。

前記駆動機構は、 前記シール ド本体に配置された駆動源と、 前記シー ル ド本体に前記第 2の方向へ伸びる軸線の周りに回転可能に配置され、 両端部に偏心部を有するクラ ンク軸と、 前記駆動源の回転を前記クラ ン ク軸に伝達する伝達機構と、 前記偏心部に個々に対応された一対のァー ムであって一端部において対応する前記偏心部に回転可能に支持されか つ他端部が前記力 ッ 夕組立体に連結されたアームとを備えるこ とが好ま しい。 このような駆動機構を用いれば、 ピス ト ン ' シリ ンダ機構のよ う なジャ ッキを用いた場合に比べ、 単位時間当た りのカ ツターの往復移動 回数を高めるこ とができ、 よ り効率的に掘削するこ とができる。 また、 各カ ツターの刃先が円形状の軌跡を描く ような偏心運動をカ ツ 夕組立体 がするから、 各カ ッターは切羽内へよ り確実に入り込むように運動し、 切羽内への力 ッターの食い込みがよ り確実になる。

前記駆動機構は、 さらに、 一端部において前記第 2の方向へ伸びる軸 線の周りに角度的に回転可能に前記シール ド本体に配置された リ ンクで あって他端部において前記第 2の方向へ伸びる軸線の周りに角度的に回 転可能に前記力 ッ タ組立体に連結された リ ンクを備えるこ とが好ま し い。 これによ り、 各カ ッ ターの刃先が前後方向へ移動しつつ第 1 の方向 へ往復移動するような運動が各カ ッ ターに生じるから、 掘削効率が高く なる。

特に、 第 1 の方向における前記力 ッ タ組立体への前記リ ンクの連結点 の位置は、 前記シール ド本体への前記リ ンクの連結点のそれよ り、 前記 第 1 の方向の他方の側へ変位させるこ とが好ま しい。 このような駆動機 構を用いれば、 クランク軸の回転による回転運動とあいまって、 少なく と も各カ ッ ターの刃先が前方へ変位しつつ前記第 〗 の方向の一方の側 へ変位しかつ後方へ変位しつつと前記第 1 の方向の他方の側へ変位す るよ う に、 各カ ツ ターを簡単な機構でかつ確実に移動させるこ とがで きる。

好ま しい実施例においては、 さらに、 前記シール ド本体内を前方域と 後方域とに区画する隔壁を含む。 この場合、 掘削された土砂は、 受入口 から前方域に受け入れられる。

さらに、 前記力 ッ タ組立体の後方に配置されかつ前記駆動機構によ り 駆動されるクラ ッ シャ本体であって該クラ ッ シャ本体と前記隔壁との間 または該クラ ッ シャ本体と前記シール ド本体との間に入り込んだ土砂中 の礫を前記隔壁または前記シール ド本体と共同して破砕するクラ ッ シャ 本体を含むこ とが好ま しい。 これによ り、 土砂中の礫が土砂の排出の妨 げになるこ とを防止するこ とができる。

さらに、 前記前方域に受け入れられた土砂を排出するための一対のパ イブを含み、 前記前方域は、 前記土砂を受け入れる第 1 の室であって前 記クラ ッ シャ本体が配置された第 1 の室と、 該第 1 の室内の土砂を前記 クラ ッ シャ本体と前記シール ド本体との間および前記クラ ッ シャ本体と 前記隔壁との間を介して受け入れる第 2の室であって前記パイプに連通 された第 2の室とを備えるこ とが好ま しい。 これによ り、 切羽の土圧が 第 1 の室に充満された土砂を介して隔壁に伝達されるから、 第 2の室を 泥水室と して利用するこ とができる。

前記シール ド本体は、 前記第 1 の方向へ間隔をおいて対向された一 対の第 1 の外面部および前記第 2の方向へ間隔をおいて対向された一 対の第 2の外面部によ り本質的に四角形の断面形状を有するこ とがで きる。

前記シール ド本体は、 前記カ ツ 夕組立体が配置された第 1 の本体部 と、 該第 1 の本体部の後方に配置された第 2の本体部とを備え、 前記 第 1 および第 2の本体部は前記シール ド本体に前記四角形の 4つの隅角 部に個々に対応して配置された 4つのジャ ッキによ り相よ り相離れる方 向へ移動可能に連結されているこ とが好ましい。 これによ り、 断面形状 が四角形の掘削機であるにもかかわらず、 前進方向の修正をするこ とが できる。

好ましい実施例においては、 前記シール ド本体の軸線と前記第 1 の方 向と前記第 2の方向とは、 互いに直交する。 また、 好ま しい実施例にお いては、 掘削機は、 前記シール ド本体の軸線の方向と前記第 2の方向と が水平方向となるような姿勢で利用される。 図面の簡単な説明

第 1 図は、'本発明のシール ド掘削機の一実施例を示す正面図である。 第 2図は、 第 1 図における 2 — 2線に沿って得た断面図である。

第 3図は、 第 1 図における 3 — 3線に沿って得た断面図である。

第 4図は、 第 1 図における 4 一 4線に沿って得た断面図である。

第 5図は、 クランク軸の端部近傍の一実施例を示す断面図である。 第 6図は、 方向修正法を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1図〜第 4図を参照するに、 角型のシール ド掘削機 1 0は、 四角筒 状のシールド本体 1 2 と、 該シールド本体に設けられた隔壁 1 4 と、 該 隔壁に支持された駆動機構 1 6 と、 該駆動機構によ りシール ド本体 1 2 の軸線と直交する第 1の方向 （図示の例では、 上下方向） へ往復移動さ れて切羽を掘削する力ッタ組立体 1 8 とを含む。 '

シールド本体 1 2は、 四角筒状の第 1の本体部 2 0と、 該第 1 の本体 部の後端部に受け入れられた四角筒状の第 2の本体部 2 2 とに分割され ている。 第 1および第 2の本体部 2 0 , 2 2は、 第 6図に概略的に示す ように、 四角形の隅角部に個々に対応して配置された 4つの方向修正用 ジャ ッキ 2 4 a， 2 4 b， 2 4 c , 2 4 dによ り連結されている。

シールド本体 1 2は、 図示しない元押し装置のような推力発生装置に よる推力を、 掘削機 1 0による掘削跡に押し込まれる四角筒状の複数の パイプ 2 6を介して受けることによ り前進される。 しかし、 推力発生装 置としては、 例えば、 シールド本体と掘削跡に構築された覆ェとの間に 配置されかつ前記覆ェを反力体とする複数のジャ ッキを用いてもよい。 覆ェを反力体とする複数の推進用ジャ ッキを用いた場合、 これらのジャ ツキを方向修正用ジャ ッキと兼用にしてもよい。 第 1 の本体部 1 2内は、 隔壁 1 4 によ り、 切羽側の前方域 2 8 と、 こ れの後方にあって大気圧に維持される後方域 3 0 とに区画されている。 前方域 2 8は、 格子 3 2 によ り、 掘削された土砂を受け入れるずり室す なわち第 1 の室 3 4 と、 該第 1 の室の後端下部に続く 泥水室すなわち第 2の室 3 6 とに区画されている。 第 2の室 3 6は、 第 1 の室 3 4の後方 にあってシール ド本体 1 2の下部に形成されている。 第 2の室 3 6は、 泥水供給用のパイプ 3 8 と、 土砂を泥水と と もに排出するパイプ 4 0 と に接続されている。

駆動機構 1 6は、 ブラケ ッ 卜 4 2 によ り隔壁 】 4 に支持された駆動 源 4 4 と、 シール ド本体 1 2の軸線および前記第 1 の方向に直交する 第 2の方向 （図示の例では、 第 1 図において左右の方向） へ伸びる軸線 の周りに回転可能に隔壁 1 4の下部に支持された、 主体部の両端部に偏 心部を有するクランク軸 4 6 と、 駆動源 4 4の回転をクラ ンク軸 4 4に 伝達する伝達機構 4 8 と、 前記偏心部に個々に対応されかつ対応する前 記偏心部に回転可能に支持されたアーム 5 0 と、 前記第 2の方向へ伸び る軸線の周りに角度的に回転可能に隔壁 】 4の上部に連結された一対の リ ンク 5 2 とを備える。

駆動源 4 4は、 電動機のような回転源と、 その出力軸に連結された減 速機とを有する公知のものである。 また、 伝達機構 4 8は、 スブロケッ 卜 とチヱ一ンとを用いた公知のものである。 しかし、 いずれも他の装置 であってもよい。 各アーム 5 0は、 一端部において対応する前記偏心部 に連結されている。 各リ ンク 5 2 も、 一端部において隔壁 1 4に連結さ れている。

第 5図に示すように、 クラ ンク軸 4 6は、 第 2の室 3 6の上方を左右 方向へ伸びており、 また軸受 5 4およびケース 5 6によ り クラ ンク軸の 主体部の両端部において隔壁 〗 4に支持されている。 各アーム 5 0は、 軸受 5 8およびケース 6 0 とによ り対応するクラ ンク軸の偏心部に支持 されている。 ケース 5 6， 6 0の間には、 メ カニカルシール 6 2が配 置されている。 ケース 6 0には、 キャ ップ 6 4が取り付けられている。 ケース 5 6 ， 6 0 には各種のシール材が配置されてお り、 またケース 5 6 , 6 0内には潤滑油が充填されている。

力 ッ 夕組立体 1 8は、 シール ド本体 1 2の前端部に配置されてお り、 また下部においてアーム 5 0の先端部に、 上部において リ ンク 5 2の先 端部にそれぞれ前記第 2の方向へ伸びる軸線の周りに角度的に回転可能 に連結されている。 第 2図に示すように、 上下方向における、 カ ツ タ組 立体 1 8へのリ ンク 5 2の連結点は、 シール ド本体 1 2および隔壁 1 4 へのリ ンク 5 2のそれよ り、 上方である。

力 ッタ組立体 1 8は、 左右方向へ間隔をおいて上下方向へ伸びる鋸歯 状の複数の力 ッター 6 6 と、 上下方向へ間隔をおいて左右方向へ伸びか つ隣り合うカ ッター 6 6を互いに連結する板状の複数の連結体 6 8 とを 備える。

各カ ッター 6 6は、 これが前記第 1 の方向へ移動されるとき、 切羽を 掘削するように、 ビッ トすなわち刃先 7 0を前方かつ上方にすなわち斜 め上方に向けている。 各連結体 6 8は、 隣り合うカ ッター 6 6 と共同し て土砂の受入口を規定する。 カ ッ ター 6 6は、 クランク軸 4 6の偏心部 の偏心量 e以下のピッチ Pで配置されている。

各連結体 6 8は、 水平となるように隣り合うカ ッ ター 6 6に固定され ている。 各連結体 6 8は、 図示の例では板状のカ ッ ターであり、 従って 左右方向へ連続して伸びる ビッ 卜すなわち刃先 7 2を主体部の前端緣部 に有する。 各板状のカ ッター 6 8の刃先 7 2は、 前方かつ上方にすなわ ち斜め上方に向けられている。

隔壁 1 4 とカ ツ 夕組立体 1 8 との間には、 クラ ッ シャ本体 7 4が配置 されている。 クラ ッ シャ本体 7 4は、 カ ツ夕組立体 1 8の後方から隣り 合う鋸歯状の力 ッ ター 6 6の間にまで伸びてお り、 またアーム 5 0 と 鋸歯状のカ ッ ター 6 6 と に移動不能に連結されている。 クラ ッ シャ本 体 7 4は、 左右方向へ連続して伸びて前方に向けられたビッ 卜すなわち 刃先 7 6を前端縁部に有する。

掘削機 1 0において、 駆動源 4 4によ り クランク軸 4 6が回転される と、 クランク軸 4 6の偏心部がクラ ンク軸 4 6の軸線の周りを第 2図に おける矢印方向へ旋回されるから、 アーム 5 0は、 クラ ンク軸 4 6の偏 心部の周りに揺動運動をし、 リ ンク 5 2 と共同してカ ツ タ組立体 1 8を 上下方向に往復移動させる。

このため、 掘削機 1 0が前進力を受けた状態で駆動源 4 4が駆動され ると、 カ ツタ組立体 1 8が鋸歯状の力 ッ夕ー 6 6の配置ピッチ P以上の 範囲にわたって上下方向へ往復移動されるから、 掘削機 1 0の前進と カ ツ タ組立体 1 8の往復移動と に起因して、 各鋸歯状のカ ッ ター 6 6 は鋸のように作用して切羽を掘削し、 また各板状の力 ッター 6 8および クラ ッ シャ本体 7 4はすきまたはスコ ップのように作用して切羽を掘削 する。

これによ り、 上下方向へ伸びる複数の溝が鋸歯状の力 ッ ター 6 6によ り切羽に形成されるから、 切羽は鋸歯状の力 ッ ター 6 6によ り複数のブ ロ ッ クに分割される。 また、 分割された各ブロ ックは、 板状のカ ッター 6 8およびクラ ッ シャ本体 7 4によ り さらに複数のブロ ッ クに再分割さ れる。 再分割されたブロ ッ クは、 掘削機 1 0の前進にと もなって、 鋸歯 状のカ ッター 6 6および連結体 6 6によ り規定される受入口から第 1 の 室 3 4へ受け入れられる。

掘削された土砂は第 1 の室 2 8内を満たし、 第 1 の室 2 8内の土砂 は、 第 1 の本体部 2 0 とクラ ッ シャ本体 7 4 との間または隔壁 1 2 と ク ラ ッ シャ本体 7 4 との間を経た後、 格子 3 2 を通って第 2の室 3 6 に 受け入れられる。 第 2の室 3 6内の土砂は、 パイプ 3 8によ り第 2の室 3 6に供給された泥水と と もに、 パイプ 4 0によ り第 2の室 3 6から掘 削機 1 0の外に排出される。 前方域 2 8の圧力は、 圧力計 7 8によ り計 測され、 また切羽の崩壊を防止すべく所定の値に維持される。

再分割されたブロ ッ クに含まれる大きな礫は、 これが第 1 の本体部 2 0 とクラ ッ シャ本体 7 4 との間または隔壁 1 2 と クラ ッ シャ本体 7 4 との間を通る と き、 クラ ッ シャ本体 7 4の往復移動にと もなって、 ク ラ ッ シャ本体 7 4 によ り第 1 の本体部 2 0または隔壁 1 4に押圧される こ とによ り、 格子 3 2を通過可能の大きさに破砕される。 駆動源 4 4を ときどき逆転させて、 クラ ッ シャ本体 7 4 と第 1 の本体部 2 0 との間の 破砕効果を高めてもよい。

鋸歯状のカ ッター 6 6の配置ピッチ Pは、 クランク軸 5 0の偏心部の 偏心量 e以下、 好ましく は

e = P〜 3 P

よ り好ま し く は、

e = P〜 1 . 5 P

である。

鋸歯状の力 ッター 6 6の配列ピッチ Pが eよ り大きいと、 隣り合う鋸 歯状の力 ッタ一 6 6の移動軌跡が連続しないから、 第 1 の方向へ連続す る溝を切羽に形成するこ とができない。 これに対し、 鋸歯状のカ ッター 6 6の配列ピッチ P力 s小さすぎると、 鋸歯状の力 ッ 夕ー 6 6力；小さ く な るから、 鋸歯状の力 ッター 6 6の機械的強度が小さ く なる。

左右方向への刃先 7 2の寸法は、 鋸歯状の力 ッ ター 6 6の主体部の厚 さ寸法よ りやや大きいこ とが好ましい。 これによ り、 鋸歯状のカ ツ 夕一 6 6の往復移動が円滑になる。 掘削機 1 0によれば、 切羽を鋸歯状のカ ッター 6 6、 板状のカ ッ ター 6 8およびクラ ッ シャ本体 7 4によ り複数のブロ ッ クに分割するように 掘削するから、 従来のいずれの掘削機に比べても、 掘削効率が高い。 ま た、 鋸歯状の力 ッター 6 6が自信によ り形成した掘削溝内で移動するか ら、 カ ツ 夕一用の駆動力を大き く する必要がない。

掘削機 1 0のように、 カ ツ夕組立体 1 8をクラ ンク軸 4 6の回転運動 によ り往復移動させると、 ピス ト ン ' シリ ンダ機構のようなジャ ッキを 用いた場合に比べ、 単位時間当たりのカ ツ夕一の往復移動回数を高める こ とができ、 よ り効率的に掘削するこ とができる。 また、 各カ ッ ターの 刃先がシール ド本体 1 2の軸線と直交して水平方向へ伸びる軸線の周 り の円形状の軌跡を描く ような偏心運動を力 ッタ組立体 1 8がするから、 鋸歯状の力 ッ ター 6 6および板状の力 ッ 夕ー 6 8は切羽内へ入り込む ように運動し、 切羽内への鋸歯状の力 ッター 6 6および板状の力 ッター 6 8の食い込みが確実になる。

力 ッ夕組立体 1 8の上端部をリ ンク 5 2によ り シールド本体 1 2 また は隔壁 1 4に枢軸的に連結する代わりに、 力 ッ 夕組立体 1 8の往復移動 をガイ ド等によ り規制してもよい。

しかし、 カ ツ タ組立体 1 8の上端部を リ ンク 5 2 によ り シール ド本 体 1 2 または隔壁 1 4に枢軸的に連結すると、 ガイ ド等を用いる場合に 比べ、 駆動機構 1 6が簡単になる。 また、 各カ ッ ターの刃先が前後方向 へ移動しつつ第 1 の方向へ往復移動するような運動を各カ ッターに生じ させるこ とができるから、 掘削効率を高めるこ とができる。

特に、 上下方向における力 ッ 夕組立体 1 8へのリ ンク 5 2の連結点の 位置は、 隔壁 1 4ひいてはシール ド本体 1 2へのリ ンク 5 2の連結点の それよ り、 下方の側へ変位させるこ とが好ましい。 このような駆動機構 を用いれば、 クランク軸 4 6の回転による回転運動とあいまって、 カ ツ 夕組立体 1 8へのリ ンク 5 2の連結点が第 2図において両方向の弧状の 矢印で示すように変位するから、 少なく と も各カ ッ ターの刃先が前方へ 変位しつつ上方へ変位しかつ後方へ変位しつつ下方へ変位するように、 各カ ッターを簡単な機構でかつ確実に移動させるこ とができる。

鋸歯状のカ ッター 6 6が切羽を掘削するとき、 シール ド本体 1 2に反 力が作用する。 このと きの反力はシール ド本体 1 2を押し下げる力で あるから、 掘削機 1 0の前進方向が反力によ り変更されるおそれは少 ない。

計画基準線に対する掘削機 1 0の位置が変化したとき、 掘削機の前進 方向が変化したとき、 および掘削機の前進方向を変更するときは、 方向 修正ジャ ッキ 2 4 a， 2 4 b , 2 4 c , 2 4 dによ り修正するこ とがで きる。

掘削機 1 0の前進方向を左右方向へ修正する と きは、 例えば、 図 6 ( A ) および （ B ) において、 ジャ ッキ 24 a , 2 4 bを伸長 （または 収縮） させるか、 またはジャ ッキ 2 4 c , 2 4 dを収縮 （または伸長） させればよい。 また、 ジャ ッキ 2 4 a , 2 4 bを伸長 （または収縮） さ せかつジャ ッキ 24 c , 2 4 dを収縮 （または伸長） させてもよい。 掘削機 1 0の前進方向を上下方向へ修正する と きは、 例えば、 図 6 ( A ) および （ B ) において、 ジャ ッキ 2 4 a， 2 4 dを伸長 （または 収縮） させるカ またはジャ ッキ 2 4 b , 2 4 cを収縮 （または伸長） させればよい。 また、 ジャ ッキ 2 4 a , 2 4 dを伸長 （または収縮） さ せかつジャ ッキ 2 4 b， 2 4 cを収縮 （または伸長） させてもよい。

さ らに、 掘削機 1 0の前進方向を四角形の対角線の方向へ修正する と きは、 例えば、 図 6 ( C ) および （ D ) において、 ジャ ッキ 2 4 a， 2 4 cを伸縮させない状態で、 ジャ ッキ 2 4 bを収縮 （または伸長） さ せかつジャ ッキ 2 4 dを収縮 （または伸長） させればよい。 このように すれば、 第 1 の本体部 2 0が第 2の本体部 2 2 に対し対角線 8 ()の周 り に角度的に回転するこ とによ り、 第 1 の本体部 2 0が第 2の本体部 2 2 に対して角度 Θ傾斜するから、 矢印 8 2方向へのロー リ ングを修正する こ とができる。

上記の方向修正技術は、 掘削機 1 0のみならず、 従来技術で述べた公 知の角型シール ド掘削機にも適用するこ とができる。 この場合も、 シー ル ド本体は、 第 1 および第 2の本体部に分割されていなく てもよいし、 また推進用のジャ 、ソキを方向修正用のジャ ッキに兼用してもよい。

なお、 鋸歯状のカ ッ ター 6 6の往復移動方向が上下方向となるよう に 掘削機 1 0を利用する代わりに、 鋸歯状のカ ッ ター 6 6の往復移動方向 が左右方向となるように掘削機 】 0をこれの軸線の周り にほぼ 9 0度回 転させた状態で利用してもよいし、 上下方向へまたは斜めに伸びる穴等 を構築すべく 掘削機を上下方向へまたは斜めに前進させてもよい。 ま た、 大面積の ト ンネル等を構築する場合には、 複数の掘削機 1 0を田の 字状またはマ ト リ クス状に重ねて配置すればよい。

本発明は、 四角形の断面形状を有する掘削機のみならず、 六角形、 八 角形等他の多角形の断面形状をを有する掘削機にも適用するこ とがで きる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 · 多角形の断面形状を有する筒状のシール ド本体と、 少なく と も 前記シール ド本体の軸線と交差する第 1 の方向へ往復移動可能に前記 シール ド本体の前端部に配置された力 ッ夕組立体と、 該カ ッ タ組立体を 駆動する駆動機構とを含み、 前記カ ツ タ組立体は、 前記シール ド本体の 前端部に前記シール ド本体の軸線と前記第 】 の方向とに交差する第 2の 方向へ間隔をおいて配置されかつ前記第 1 の方向へ伸びる複数の鋸歯状 のカ ッ ターと、 前記シール ド本体の前端部に前記第 1 の方向へ間隔をお いて配置されかつ前記第 2の方向へ伸びる複数の板状の力 ッ ターと、 か ら選択される複数のカ ッ ターを備える、 シール ド掘削機。

2 . 前記カ ツ 夕組立体は前記鋸歯状のカ ッ ターである、 請求の範囲 1 に記載の掘削機。

3 . 前記カ ツ 夕組立体は前記板状のカ ッ ターである、 請求の範囲 1 に記載の掘削機。

4 . 前記カ ツ 夕組立体は前記複数の鋸歯状の力 ッ ターと前記複数の 板状の力 ッ 夕一とを備え、 前記各板状の力 ッタ一は隣り合う前記鋸歯状 のカ ッターに連結されている、 請求の範囲 〗 に記載の掘削機。

5 . 前記各カ ッ ターは、 その刃先を少なく と も前方に向けている、 請求の範囲 1 〜 4のいずれか 1 項に記載の掘削機。

6 . 前記駆動機構は、 少なく と も前記各カ ッ ターの刃先が前方へ変 位しつつ前記第 】 の方向の一方の側へ変位しかつ後方へ変位しつつと前 記第 1 の方向の他方の側へ変位するよ うに、 前記各カ ッ ターを移動させ る機構である、 請求の範囲 4項に記載の掘削機。

• 7 . 前記第 ] の方向における前記カ ツ 夕組立体への前記リ ン クの連 結点の位置は、 前記シール ド本体への前記リ ン クの連結点のそれよ り、 前記第 1 の方向の他方の側へ変位されている、 請求項 6 に記載の掘削 機。 ·

8 . 前記駆動機構は、 前記シール ド本体に配置された駆動源と、 前記 シール ド本体に前記第 2の方向へ伸びる軸線の周りに回転可能に配置さ れ、 両端部に偏心部を有するクラ ンク軸と、 前記駆動源の回転を前記ク ラ ンク軸に伝達する伝達機構と、 前記偏心部に個々に対応された一対の アームであって一端部において対応する前記偏心部に回転可能に支持さ れかつ他端部が前記カ ツ 夕組立体に連結されたアームとを備える、 請求 の範囲 5〜 7のいずれか 〗 項に記載の掘削機。

9 . 前記駆動機構は、 さらに、 一端部において前記第 2の方向へ伸 びる軸線の周りに角度的に回転可能に前記シール ド本体に配置された リ ンクであって他端部において前記第 2の方向へ伸びる軸線の周り に角度 的に回転可能に前記力 ッ タ組立体に連結された リ ンクを備える、 請求の 範囲 8に記載の掘削機。

1 0 . さらに、 前記シール ド本体内を前方域と後方域とに区画する 隔壁を含む、 請求の範囲 】 〜 9のいずれか 1 項に記載の掘削機。

1 1 . さらに、 前記カ ツ タ組立体の後方に配置されかつ前記駆動機 構によ り駆動されるクラ ッ シャ本体であって該クラ ッ シャ本体と前記隔 壁との間または該クラ ッ シャ本体と前記シール ド本体との間に入り込ん だ土砂中の礫を前記隔壁または前記シール ド本体と共同して破砕する ク ラ ッ シャ本体を含む、 請求の範囲 】 0に記載の掘削機。

1 2 . さらに、 前記前方域に受け入れられた土砂を排出するための 一対のパイプを含み、 前記前方域は、 前記土砂を受け入れる第 〗 の室で あって前記クラ ッ シャ本体が配置された第 1 の室と、 該第 1 の室内の土 砂を前記クラ ッ シ ャ本体と前記シール ド本体との間および前記ク ラ ッ シャ本体と前記隔壁との間を介して受け入れる第 2の室であって前記ハ イブに連通された第 2の室とを備える、 請求の範囲 1 0 または 1 1 に言己 載の掘削機。 -

1 3 . 前記シール ド本体は、 前記第 1 の方向へ間隔をおいて対向さ れた一対の第 1 の外面部および前記第 2の方向へ間隔をおいて対向され た一対の第 2の外面部によ り本質的に四角形の断面形状を有する、 請求 の範囲 1 〜 1 2のいずれか 1 項に記載の掘削機。

1 4 . 前記シール ド本体は、 前記カ ツ夕組立体が配置された第 】 の 本体部と、 該第 1 の本体部の後方に配置された第 2の本体部とを備え、 前記第 1 および第 2の本体部は、 前記シール ド本体に前記四角形の 4つ の隅角部に個々 に対応して配置された 4つのジャ ッキによ り相よ り相 離れる方向へ移動可能に連結されている、 請求の範囲 1 3 に記載の掘 削機。

1 5 . 前記シール ド本体の軸線と前記第 1 の方向と前記第 2の方向 とは、 互いに直交する、 請求の範囲 1 〜 1 4のずれか 1 項に記載の掘 削機。

1 6 . 前記シール ド本体の軸線の方向と前記第 2の方向とは水平方 向であり、 前記第 〗 の方向は上下方向である、 請求の範囲 1 5に記載の 掘削機。