(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体の前端に装備され外周に複数のカッタービットの付いたカッターフレームと、該カッターフレームを複数の互いに平行な回転駆動軸にクランクを介して連結させ前記カッターフレームを前記回転駆動軸の同期運転によりトンネル掘削断面に倣って旋回するように平行リンク運動させるフレーム旋回手段とを備えたシールド掘削機であって、
前記フレーム旋回手段は、前記クランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させる機構を備えていることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
請求項１記載のシールド掘削機において、前記クランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させる機構は、前記クランクの伸縮量を前記カッターフレームの旋回位置角度に応じて変化させることを特徴とするシールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機、特に多軸偏心カッター掘削機構式のシールド掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘削において、曲線施工、方向制御や姿勢制御のために、シールドマシーンの外形より大きく掘削（いわゆるオーバーカット（余掘り））する必要がある。従来、カッタービットを取り付けたカッターフレームを複数の回転駆動軸によって旋回運動させる「多軸偏心カッター掘削機構」を採用したシールドマシーンでは、掘進時における余掘りを行う方法として、図３に示すように、カッタービットＢが複数取り付けられたカッターフレーム１の一部（側部カッターフレーム１ａ）を必要な量だけ必要な方向（ただし、旋回軸に対して左右上下）にスライドさせるオーバーカッタージャッキ２を用いた機構で対応している。すなわち、シールド本体３の先端に半径方向に伸縮可能なオーバーカッタージャッキ２を設け、その先端に側部カッターフレーム１ａを取り付けることにより、オーバーカッタージャッキ２で側部カッターフレーム１ａを必要に応じて半径方向に押し出すことで余掘りを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シールド掘削機には、以下のような課題が残されている。すなわち、上記シールド掘削機のオーバーカット機構では、１組の機構で対応できるのがシールド断面においてオーバーカットをする１方向のみの余掘りだけであるため、シールド断面全方向でオーバーカットを可能にするためには、左右上下各方向用の４組のオーバーカット機構が必要となる。すなわち、全体構造が複雑となり、またそのために４組の機構全てを装着できない場合も生じる。この場合、必要なオーバーカットを行うことができず、シールドマシーンの制御が困難となって掘進できなくなるおそれもある。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、シールドマシーンの外周部全域で必要な量のオーバーカットができ、複雑なシールド断面にも十分に適用することができるシールド掘削機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の構成を採用した。すなわち、請求項１記載のシールド掘削機では、シールド本体の前端に装備され外周に複数のカッタービットの付いたカッターフレームと、該カッターフレームを複数の互いに平行な回転駆動軸にクランクを介して連結させ前記カッターフレームを前記回転駆動軸の同期運転によりトンネル掘削断面に倣って旋回するように平行リンク運動させるフレーム旋回手段とを備えたシールド掘削機であって、前記フレーム旋回手段は、前記クランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させる機構を備えている技術が採用される。
【０００６】
このシールド掘削機では、フレーム旋回手段がクランクを伸縮させる機構を備えているので、その機構によりクランクを伸縮させることによりカッターフレームをシールド断面の任意の方向へ偏心させて、カッターフレームが旋回する範囲を自在に変えることができ、シールド断面全方向のオーバーカットおよび複雑なシールド断面の掘削にも適用することができる。また、クランクの伸縮量がカッターフレームの偏心量となるから、カッターフレームの偏心量を容易に変えることができる。
【０００７】
請求項２記載のシールド掘削機では、請求項１記載のシールド掘削機において、前記クランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させる機構は、前記クランクの伸縮量を前記カッターフレームの旋回位置角度に応じて変化させる技術が採用される。
【０００８】
このシールド掘削機では、前記機構がクランクの伸縮量をカッターフレームの旋回位置角度に応じて変化させることにより、カッターフレームの偏心量をその旋回位置角度に応じて変化させることができ、それよりカッターフレームの半径方向への移動量が旋回位置角度に同調することから、シールド断面の特定方向（一方向または複数方向）にカッターフレームを必要な量だけ突出させて所定のオーバーカット量で切削を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシールド掘削機の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。これらの図にあって、符号１０はシールド本体、１１はカッターフレーム、１２はフレーム旋回手段を示している。Ｏはシールド本体１０の軸心の位置を示す。
【００１０】
本実施形態のシールド掘削機は、図１および図２に示すように、多軸偏心カッター掘削機構を採用したものであり、シールド本体１０の前端に装備され外周に複数のカッタービットＢの付いた円環状のカッターフレーム１１と、該カッターフレーム１１を複数の互いに平行な回転駆動軸１３ａにクランク１４を介して連結させカッターフレーム１１を回転駆動軸１３ａの同期運転によりトンネル掘削断面に倣って旋回するように平行リンク運動させるフレーム旋回手段１２とを備えている。前記カッターフレーム１１は、内側にも水平フレーム部１１ａおよび垂直フレーム部１１ｂが設けられ、これらにも前面に向けて複数のカッタービットＢが取り付けられている。
【００１１】
前記フレーム旋回手段１２は、シールド本体１０のバルクヘッド部１０ａに取り付けられカッターフレーム１１の軸線に平行な回転駆動軸１３ａを有する３つのカッター駆動用モータ１３と、回転駆動軸１３ａの先端に基端が取り付けられ回転半径方向に延在して先端が軸支部１１ｃでカッターフレーム１１に回転可能に軸支されたクランク１４とを備えている。
【００１２】
前記クランク１４には、クランク１４を回転半径方向に任意の長さに伸縮させる油圧ジャッキ１４ａが設けられている。すなわち、油圧ジャッキ１４ａは、カッターフレーム１１を径方向に任意に偏心させる機構であって、この油圧ジャッキ１４ａにより、カッターフレーム１１の偏心量をカッターフレーム１１の旋回位置角度に応じて変化させる。
【００１３】
すなわち、フレーム旋回手段１２は、クランク１４の回転角度を検出する回転角度検出装置（図示略）を備えており、該回転角度検出装置で検出した回転角度に応じて油圧ジャッキ１４ａを駆動することにより、クランク１４の伸縮量を制御している。
【００１４】
なお、前記カッター駆動用モータ１３は、油圧式モータまたは電動式モータのいずれでも構わない。また、上記ではクランク１４を回転半径方向に伸縮させる機構の一例として、油圧ジャッキ１４ａを用いたが、クランク１４を伸縮できるものであれば油圧ジャッキ１４ａに限らず他の手段を採用しても構わない。
【００１５】
このシールド掘削機では、３つのカッター駆動用モータ１３を駆動し回転駆動軸１３ａを回転させると、クランク１４が、各回転駆動軸１３ａを中心に同時に回転し、軸支部１１ｃを介して連結されたカッターフレーム１１が偏心旋回する平行リンク運動を行う。このカッターフレーム１１に装着されたカッタービットＢによって、シールド前面の地山を掘削する。この際、クランク１４を回転させながら油圧ジャッキ１４ａによって伸縮させ、その回転半径を連続的に変化させると、カッターフレーム１１に装着されたカッタービットＢもその変化に伴って運動軌跡が変わる。
【００１６】
これによって、カッタービットＢの切削範囲を変化させ、オーバーカットの必要なときに必要な範囲で必要なオーバーカット量の余掘り掘削を行うことができる。なお、回転角度検出装置によってクランク１４を伸縮させる回転位置角度を検出することによって、クランク１４の伸縮とカッターフレーム１１の旋回位置角度とを同調させて、正確に必要な範囲の余掘りが行われる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）請求項１記載のシールド掘削機によれば、フレーム旋回手段がクランクを伸縮させる機構を備えているので、シールドマシーンの外周部全域で必要な量のオーバーカットができ、また、複雑なシールド断面にも十分に適応させることができる。したがって、マルチフェース、ドット等楕円シールドにも多軸偏心カッター掘削機構式のシールド掘削機を採用することができ、掘削機のコストダウンを図ることができる。
また、上記の機構によりクランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させることにより、クランクの伸縮量がカッターフレームの偏心量となり、偏心量を容易に変えることができる。
【００１８】
（２）請求項２記載のシールド掘削機によれば、上記の機構によりクランクの伸縮量をカッターフレームの旋回位置角度に応じて変化させることにより、カッターフレームの偏心量をその旋回位置角度に応じて変化させることができ、それによりシールド断面の特定方向にカッターフレームを必要な量だけ正確に突出させることができ、複雑なシールド断面でも容易にかつ高精度な切削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るシールド掘削機の一実施形態を示す正面図である。
【図２】  本発明に係るシールド掘削機の一実施形態を示す概略的な側断面図である。
【図３】 シールド掘削機の従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  シールド本体
１１  カッターフレーム
１１ｃ  軸支部
１２  フレーム旋回手段
１３  カッター用駆動用モータ
１３ａ  回転駆動軸
１４  クランク
１４ａ  油圧ジャッキ（クランクを回転半径方向に任意の長さに伸縮させる機構）
Ｂ  カッタービット
Ｏ  シールド本体の軸心
【図１】
0003728651.tif 000002
【図２】
0003728651.tif 000003
【図３】
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