JP2678683B2 - Shield machine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、地中にトンネルを構築する際に用いられる
シールド機に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shield machine used when constructing a tunnel in the ground.

（従来の技術） シールド機には地山を掘削するための掘削カッターが
設けられているが、第５図に示すように、従来のシール
ド機101において、掘削カッター106によってある程度の
距離を掘削するとカッタースポーク107の前面に設けら
れた掘削ビット111が磨耗してしまい、その磨耗した掘
削ビット111を交換する場合、まず、シールド機101の周
囲を地盤改良して地山が崩れないようにし、人間が隔壁
103に設けたマンロック116を通り切羽へ出て、前方に支
保工を設置し、ついでビット交換ができる空間を人力に
より掘削し確保し、ガス切断及びアーク溶接等の作業用
具を切羽室内に運び入れ、作業足場を組み立て、換気す
るするために送風機を設けるなどして環境を整えてから
作業にとりかかっていた。そして、この場合、掘削ビッ
ト111を交換し終わるまで掘削作業を停止しなければな
らない。(Prior Art) Although a shield machine is provided with an excavation cutter for excavating the natural ground, as shown in FIG. 5, when excavating a certain distance by the excavation cutter 106 in the conventional shield machine 101, When excavating bit 111 provided on the front surface of cutter spoke 107 is worn and the worn excavating bit 111 is to be replaced, first, the ground around shield machine 101 is improved to prevent the ground from collapsing. Is the partition
Go through the man-lock 116 provided in 103 to the face, install a support in the front, and then manually excavate and secure a space where bits can be exchanged, and carry work tools such as gas cutting and arc welding into the face chamber. I put in the work, assembled the work scaffolding, installed a blower to ventilate the environment, and started working after preparing the environment. In this case, the excavation work must be stopped until the excavation bit 111 is replaced.

その他、第５図（イ）、（ロ）中104には隔壁103に設
けられた軸受、105は軸受104によって軸支されたセンタ
ーシャフト、115は排土装置である。In addition, in FIGS. 5A and 5B, 104 is a bearing provided on the partition wall 103, 105 is a center shaft pivotally supported by the bearing 104, and 115 is an earth discharging device.

（発明が解決しようとする課題） このように従来のシールド機においては、ビット交換
をするために人間がいちいちシールド機101の切羽室に
入る必要があるので、極めて危険で苦渋な作業になる。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional shield machine, a person needs to enter the face room of the shield machine 101 in order to exchange bits, which is extremely dangerous and difficult work.

また、地山が崩れないように周囲を地盤改良しなけれ
ばならないので、高価な地盤改良工費がかかる。In addition, since the surrounding ground must be improved so that the ground does not collapse, expensive ground improvement work costs.

さらに、切羽でビットを交換する作業は工場内と違い
効率的な作業ができず、作業時間もよけいにかかる。Furthermore, the work of exchanging the bits with the face is not as efficient as in the factory, and the work time is long.

また、ビット交換する作業は他の作業を停止する事に
なるので、工事の工期が長くなる、といった課題を有し
ていた。Further, since the work of exchanging the bits will stop other works, there is a problem that the construction period becomes long.

本発明は以上のことに鑑み提案されたもので、その目
的とするところは、掘削ビットが磨耗、損傷した場合、
極めて簡単に、かつ選択的に掘削能力のある掘削ビット
に交換できるシールド機を提供することにある。The present invention has been proposed in view of the above, and an object of the present invention is to provide a drill bit that is worn or damaged.
It is an object of the present invention to provide a shield machine that can be replaced with a drill bit having a drilling capability extremely easily and selectively.

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題点を解決するために、シール
ド筒の前方に掘削ビットを有する複数のカッターポーク
を備えてなる掘削カッターが設けられたシールド機にお
いて、適数カッタースポークがシールド筒の軸方向に延
びる中心線のほぼ法線方向を中心軸として自転自在に設
けられ、この自転自在のカッタースポークの外周に複数
の掘削ビットを選択可能に設け、前記自転自在のカッタ
ースポークはモータを駆動源として回転自在であって、
かつ自転位置をカッタースポークに形成された穴に出入
れ自在なロッドを有するストッパー用ジャッキにて固定
される構成とし、上記目的を達成している。(Means for Solving Problems) In order to solve these problems, the present invention provides a shield machine provided with an excavating cutter including a plurality of cutter pokes having an excavating bit in front of a shield cylinder. , A suitable number of cutter spokes are provided so as to be rotatable about a direction substantially normal to a center line extending in the axial direction of the shield cylinder, and a plurality of excavating bits are selectably provided on the outer circumference of the cutter spokes capable of rotating, The self-rotating cutter spoke is rotatable by using a motor as a drive source,
Further, the rotation position is fixed by a stopper jack having a rod that can be freely inserted / removed into / from a hole formed in the cutter spoke, thereby achieving the above object.

（作用） 本発明は上記のように構成することによって、地山を
掘削ビットが設けられた掘削カッターを用いて掘削して
いる過程で、掘削ビットが磨耗ないし損傷し、掘削能力
が低下した場合、シールド機内からの遠隔操作で自転自
在としたカッタースポークを自転させ、掘削をしていな
い新たな掘削ビット列を選択して掘削する位置にくるよ
うに設定することができるようになっている。(Operation) According to the present invention, when configured as described above, when the excavation bit is worn or damaged and excavation ability is lowered in the process of excavating the natural ground using the excavation cutter provided with the excavation bit. , It is possible to rotate the cutter spokes that can be rotated by remote control from inside the shield machine, select a new excavation bit string that has not been excavated, and set it so that it is in the position for excavation.

（実施例１） 第１図（イ）〜（ハ）は、本発明の第１実施例で、土
圧式シールドに本発明を適用したものである。これらの
図において、１はシールド機であり、例えば鋼製からな
る略円筒状のシールド筒２の前部に隔壁３を設け、隔壁
３の略中央部には軸受け４が設けられ、周知のように駆
動装置によって回転自在に構成されたセンターシャフト
５が軸支されている。(Embodiment 1) FIGS. 1A to 1C show a first embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to an earth pressure type shield. In these figures, 1 is a shield machine, for example, a partition 3 is provided at the front part of a substantially cylindrical shield tube 2 made of steel, and a bearing 4 is provided at the substantially central part of the partition 3, as is well known. A center shaft 5 is rotatably supported by a drive device.

しかして、このセンターシャフト５の先端には、掘削
カッター６が設けられ、この掘削カッター６には前方に
掘削ビット11を有するカッタースポーク７がシールド筒
の２軸方向に延びる中心線に対しそのほぼ法線方向を中
心軸として自転自在に取り付けられた構成となってい
る。An excavating cutter 6 is provided at the tip of the center shaft 5, and a cutter spoke 7 having an excavating bit 11 in front of the excavating cutter 6 is formed substantially in relation to the center line extending in the two axial directions of the shield cylinder. It is configured so that it can be rotated about its normal axis.

すなわち、このカッタースポーク７は、センターシャ
フト５の先端部分に設けられた軸受け10を介して軸支さ
れ、かつセンターシャフト５の先端部分を貫通してシー
ルド筒２の径方向に延び、かつこのセンターシャフト５
内の部分は中空状になっていて、その中空部分にカサ歯
車８があり、このカサ歯車８はモータ９の出力軸に設け
られた歯車9aと噛合され、モータ９の回転がカッタース
ポーク７に伝達され、これによりカッタースポーク７は
自転自在に構成されている。なお、回転伝達装置にカサ
歯車を使用したが、の他の装置の例としては、第２図に
示すように、モータ９の駆動軸とカッタースポーク７の
外周に設けるギヤをウォームギヤ50としたり、あるいは
第３図に示すように、モータ９の駆動軸の向きをカッタ
ースポーク７の向きと平行とし、両者をチェーン60で連
結してなるチェーン方式とし、カッタースポーク７を自
転させるように構成しても良い。なお、上記モータ９に
はケーブル12が接続されており、電源を外部より取り入
れている。モータ９が油圧駆動の場合は、12は油圧ホー
スとなる。That is, the cutter spokes 7 are rotatably supported by the bearings 10 provided at the tip portion of the center shaft 5, extend through the tip portion of the center shaft 5 in the radial direction of the shield cylinder 2, and Shaft 5
The inner part is hollow, and there is a bevel gear 8 in the hollow part. This bevel gear 8 meshes with a gear 9a provided on the output shaft of a motor 9, and the rotation of the motor 9 is directed to the cutter spoke 7. The cutter spokes 7 are configured to be rotatable by the transmission. Although a bevel gear is used as the rotation transmission device, as another example of the device, as shown in FIG. 2, the worm gear 50 may be a gear provided on the drive shaft of the motor 9 and the outer periphery of the cutter spoke 7, or Alternatively, as shown in FIG. 3, the direction of the drive shaft of the motor 9 is parallel to the direction of the cutter spokes 7, and a chain system in which the two are connected by a chain 60 is used, and the cutter spokes 7 are configured to rotate. Is also good. A cable 12 is connected to the motor 9 to take in power from the outside. When the motor 9 is hydraulically driven, 12 is a hydraulic hose.

また、カッタースポーク７には、掘削ビット11がその
概数外周においてその長さ方向に沿って、例えば整列し
て複数列取付けられ、モータ９を駆動源として自転させ
ることにより、掘削ビット列14を自由に選択可能となっ
ている。Further, a plurality of excavating bits 11 are attached to the cutter spokes 7 along the length direction on the outer circumference of the cutter so as to be aligned, for example, in plural rows, and the excavating bit row 14 is freely rotated by rotating the motor 9 as a driving source. It is selectable.

第１図（イ）（ロ）の例では掘削ビット14は４列であ
るが、必要に応じて複数配列される。また、同じ種類の
ビットだけでなく、掘削他山により、種々配列可能であ
る。さらに、配列も任意とし得る。In the example of FIGS. 1 (a) and (b), the excavation bits 14 have four rows, but a plurality of them are arranged as needed. Further, not only the same kind of bits but various arrangements can be made by excavation and other mountains. Further, the sequence can be arbitrary.

しかして、カッタースポーク７を自転させて位置の設
定を行ったら、カッタースポーク７が回転しないよう
に、センターシャフト５の中空部内に設けられたストッ
パー用ジャッキ16のロッドを、これと対応してカッター
スポーク７に設けられた穴17に伸ばし入れて固定する。
このストッパー用ジャッキ16は油圧ジャッキ等により構
成される。Then, when the position of the cutter spoke 7 is set by rotating the cutter spoke 7, the rod of the stopper jack 16 provided in the hollow portion of the center shaft 5 is corresponding to the cutter so that the cutter spoke 7 does not rotate. It is fixed by extending it into the holes 17 provided in the spokes 7.
The stopper jack 16 is composed of a hydraulic jack or the like.

なお、センターシャフト５の先端部外周には、第１図
（ロ）に示すように、自転しないカッタースポーク７′
の基端が固定されている。これら放射状に延びる複数の
カッタースポーク７′の前面には掘削ビット11′が設け
られている。また、第１図（ハ）のように、自転しない
カッタースポーク７′には切羽室側に向って延びる撹拌
翼13が設けられている。この撹拌翼13は地山条件及び撹
拌効率を考慮して設定されるもので、必要に応じ適数設
けられる。In addition, as shown in FIG. 1B, the cutter spokes 7'that do not rotate on the outer circumference of the center shaft 5 are provided.
The base end of is fixed. A drill bit 11 'is provided on the front surface of the plurality of radially extending cutter spokes 7'. Further, as shown in FIG. 1C, the non-rotating cutter spoke 7'is provided with a stirring blade 13 extending toward the face of the face. The stirring blades 13 are set in consideration of the ground conditions and stirring efficiency, and an appropriate number of stirring blades 13 are provided.

掘削ビット11の磨耗の判断は通例、掘削時間等で判別
できるが、その他図示しないがカッタースポーク７の適
位置に取り付けた超音波測定器等の磨耗測定器により、
掘削ビット11に向って超音波等を当て、その反射状態を
監視し、基準以上磨耗した場合にモータ９と連動して次
の掘削ビット列14を掘削する位置にカッタースポークを
自転させるうよにしても良い。また、上記例ではシール
ド筒101は円筒状であるが、角筒状のものにも適用でき
る。Although the wear of the drill bit 11 can be generally judged by the drilling time, etc., although not shown, a wear measuring instrument such as an ultrasonic measuring instrument attached at an appropriate position of the cutter spoke 7
Ultrasonic waves are applied toward the excavation bit 11, the reflection state is monitored, and when worn beyond a reference level, the cutter spoke is rotated to the position for excavating the next excavation bit string 14 in cooperation with the motor 9. Is also good. Further, although the shield cylinder 101 is cylindrical in the above example, it can be applied to a rectangular cylinder.

土圧式シールドの掘削方法においては、シールド機１
に装備したカッタースポーク７に取付けられた掘削ビッ
ト11、11′により他山を掘削し、その掘削土を切羽室内
に取い込み、添加剤を注入し、撹拌翼13により十分練り
交ぜ、スクリューコンベア等の排土装置15により排土す
るようにしているが、この装置は土圧式シールドだけで
なく、その他のブラインドシールド、泥水式シールドや
TBM（トンネルボーリングマシン）等に装備することも
できる。In the method of excavating the earth pressure type shield, the shield machine 1
Other mountains are excavated by excavating bits 11 and 11 'attached to the cutter spokes 7 installed in the machine, the excavated soil is taken into the face chamber, the additive is injected, and the mixture is sufficiently mixed by the stirring blade 13 and screw conveyor. It is designed to remove the soil with the soil removal device 15, but this device is not only for the earth pressure type shield, but also for other blind shields, muddy water shields,
It can also be equipped with TBM (tunnel boring machine) etc.

（実施例２） 第４図（イ）（ロ）は本発明の第２実施例で、この実
施例のシールド機は大口径用のもので、掘削カッターが
中間支持タイプとなっている例である。(Embodiment 2) FIG. 4 (a) and (b) are the second embodiment of the present invention, in which the shield machine of this embodiment is for a large diameter, and the excavating cutter is an intermediate support type. is there.

すなわち、自転するカッタースポーク７は、センター
シャフト5Aの軸受10と中間支持アーム30の先端に設けら
れた軸受31により支持されている。また、自転するカッ
タースポーク７のそれぞれに回転伝達装置と回転駆動装
置が装備されている。この回転伝達装置としては、セン
ターシャフト5Aの先端中空部内に延びたカッタースポー
ク７の内端または内端部外周に設けられたカサ歯車８
と、このカサ歯車８と噛合するモータ９の出力軸の設け
られた歯車9aとから成り、回転駆動装置は中空部内に設
けられた前記モータ９により構成されている。That is, the rotating cutter spokes 7 are supported by the bearing 10 of the center shaft 5A and the bearing 31 provided at the tip of the intermediate support arm 30. Further, each of the rotating cutter spokes 7 is equipped with a rotation transmission device and a rotation drive device. As this rotation transmitting device, a bevel gear 8 provided on the inner end or outer periphery of the inner end of the cutter spoke 7 extending into the hollow end of the center shaft 5A.
And a gear 9a provided with an output shaft of a motor 9 that meshes with the bevel gear 8, and the rotation drive device is constituted by the motor 9 provided in the hollow portion.

なお、上記例では各カッタースポーク７毎にモータ９
が設けられているが、回転伝達装置としてカサ歯車８に
噛合するその他の適宜の歯車列を採用し、モータ９を削
減することも可能である。また、中間支持のほか、周知
構造の外周支持タイプを採用しても良い。In the above example, the motor 9 is provided for each cutter spoke 7.
However, it is also possible to reduce the number of motors 9 by adopting another appropriate gear train that meshes with the bevel gear 8 as the rotation transmission device. In addition to the intermediate support, an outer peripheral support type having a well-known structure may be adopted.

その他、図中32は隔壁３の後方であって中間支持アー
ム30に連結された歯車、駆動モータ33等にて成る掘削カ
ッター駆動装置である。In addition, reference numeral 32 in the figure denotes an excavating cutter drive device which is behind the partition wall 3 and includes a gear connected to the intermediate support arm 30, a drive motor 33, and the like.

また、その他の構成、作用等は前述の第１実施例と同
様であるため、同一部材は同じ符号で示し、説明は省略
する。Further, since other configurations, operations, and the like are the same as those of the above-described first embodiment, the same members are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

（発明の効果） 以上のように構成した本発明によれば、掘削ビットが
磨耗したらカッタースポークを自転させ、掘削をしてい
ない代わりの掘削ビット列を掘削する位置に設定すれば
良く、の操作は遠隔操作でシールド機から行えるので、
人間が切羽にはいることなく、短期間でビット交換が容
易にできる効果がある。(Effects of the Invention) According to the present invention configured as described above, when the excavation bit wears, the cutter spokes may be rotated, and an alternative excavation bit string that has not been excavated may be set at a position for excavating. Since it can be done remotely from the shield machine,
There is an effect that bits can be easily exchanged in a short period of time without human being in the face.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の第１実施例であり、（イ）はシールド
機前部の縦断図で、（ロ）は正面図でセンターシャフト
内の回転駆動部が断面である。（ハ）は回転しないカッ
タースポークの側面図である。第２図および第３図はそ
れぞれ本発明で用いられる回転伝達装置の他の例、第４
図は第２実施例であり、（イ）はシールド機前部の縦断
図で、（ロ）は正面図でセンターシャフト内の回転駆動
部が断面である。第５図はシールド機の従来例であり、
（イ）は正面図であり、（ロ）は縦断図である。 １……シールド機 ２……シールド筒 ３……隔壁 ４……軸受 ５……センターシャフト ６……掘削カッター ７……カッタースポーク ８……カサ歯車 ９……モータ 10……軸受 11……掘削ビット 12……ケーブル 13……撹拌翼 14……掘削ビット列 15……排土装置 16……ストッパー用ジャッキ 17……穴 30……中間支持アーム 31……軸受 32……掘削カッター駆動装置 50……ウォームギヤ 60……チェーン 116……マンロックFIG. 1 is a first embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view of the front part of the shield machine, (b) is a front view and the rotary drive section in the center shaft is a cross section. (C) is a side view of the cutter spoke which does not rotate. 2 and 3 show another example of the rotation transmitting device used in the present invention, respectively.
The drawing shows the second embodiment, (a) is a vertical cross-sectional view of the front part of the shield machine, (b) is a front view, and the rotary drive part in the center shaft is a cross section. Fig. 5 shows a conventional example of a shield machine,
(A) is a front view and (B) is a vertical cross-sectional view. 1 ... Shielding machine 2 ... Shield cylinder 3 ... Partition wall 4 ... Bearing 5 ... Center shaft 6 ... Excavation cutter 7 ... Cutter spoke 8 ... Bevel gear 9 ... Motor 10 ... Bearing 11 ... Excavation Bit 12 …… Cable 13 …… Stirring blade 14 …… Drilling bit string 15 …… Soil removal device 16 …… Stopper jack 17 …… Hole 30 …… Intermediate support arm 31 …… Bearing 32 …… Drilling cutter drive unit 50… … Worm gear 60 …… Chain 116 …… Manlock

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】シールド筒の前方に掘削ビットを有する複
数のカッターポークを備えてなる掘削カッターが設けら
れたシールド機において、 適数カッタースポークがシールド筒の軸方向に延びる中
心線のほぼ法線方向を中心軸として自転自在に設けら
れ、この自転自在のカッタースポークの外周に複数の掘
削ビットを選択可能に設け、 前記自転自在のカッタースポークはモータを駆動源とし
て回転自在であって、かつ自転位置をカッタースポーク
に形成された穴に出入れ自在なロッドを有するストッパ
ー用ジャッキにて固定されることを特徴としたシールド
機。1. A shield machine provided with an excavating cutter comprising a plurality of cutter pokes having an excavating bit in front of a shield cylinder, wherein a suitable number of cutter spokes are substantially normal to a center line extending in the axial direction of the shield cylinder. Is provided so that it can rotate about a direction as a central axis, and a plurality of excavating bits are selectably provided on the outer periphery of this rotatable cutter spoke.The rotatable cutter spoke is rotatable by a motor as a drive source, and A shield machine whose position is fixed by a jack for a stopper that has a rod that can be freely inserted and withdrawn into a hole formed in a cutter spoke.