(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が楕円形に形成されたシールド機本体の前方に設けられた１本の棒状のカッタを回動させつつシールド機本体を前進させることで掘進を行うシールド機であって、
前記シールド機本体は、幅が、高さのほぼ２倍以上の長さの楕円の断面形に形成され、
このシールド機本体の前部には、シールド機本体の外周縁に沿う第１のレール部と、
この第１のレール部にほぼ内接し、幅が、シールド機本体の幅からシールド機本体の高さの２倍を差し引いた長さで、高さがシールド機本体の高さとほぼ等しい長さの楕円形または線分形の第２のレール部が設けられ、
前記第１のレール部と第２のレール部との間に、棒状のカッタが架設され、
前記カッタの一端が前記第１のレール部上を回動しながら、このカッタの他端が前記第２のレール部上を、前記カッタの一端の回動方向と逆周り方向に回動すること
を特徴とするシールド機。
【請求項２】
請求項１に記載のシールド機であって、
前記シールド機本体の前部に、このシールド機本体の長さ方向と直交する向きに設けられたレール部を備え、
前記カッタは、このレール部に沿って摺動自在に取り付けられ、かつ、自身が、前記シールド機本体の前面と平行な面内で回動可能であること
を特徴とするシールド機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシールド機であって、
前記カッタには、シールド機本体の外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが備えられていること
を特徴とするシールド機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機に関し、特に断面形状が偏平なシールド坑を掘削する際に好適なシールド機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のトンネルをシールド工法により構築するためのシールド機が広く実用に供されている。このうち、地下道路用トンネルなどを構築する際、トンネル内の空間を有効活用できるよう、楕円形など偏平な断面形状のトンネルを掘削可能なシールド坑も実用化されている。
【０００３】
偏平な断面のシールド坑を掘削するために、従来、種々のシールド機が提案されている。例えば、大径の主カッタディスクの左右両側に小径の１対の副カッタディスクを装備した、３連シールド機などが実用化されている。この技術によれば、３つのカッタディスクを夫々回転させつつ掘進することで、偏平な断面のシールド坑を掘削することができる。
【０００４】
また、例えば矩形状や円形状のカッタヘッドを揺動駆動することで任意の断面形状のシールド坑を掘削可能な、揺動式シールド機も実用化されている。この揺動式シールド機において、カッタヘッド揺動駆動する形態としては、クランク運転的な揺動（円運動）、往復回動駆動による往復揺動、などが適用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
３連シールド機を適用する場合、主カッタディスクと副カッタディスクとの４か所の境界部付近にトンネル内側へかなり突出する未掘削領域が残る。したがって、トンネルの外周形状が滑らかな楕円形状にならず、このためトンネル内空間の利用率を高めにくい。また、これら未掘削領域の内面を覆工する為に特殊形状の鋼製の大型のセグメントを適用しなければならないので、トンネル建設費が高価になる。
また、揺動式シールド機では、揺動されるカッタヘッドのシールド機本体への取付剛性が小さいため、掘削速度を高めにくい。したがって、シールド坑の大部分を揺動式シールド機で掘削することは現実的ではない。
【０００６】
本発明の課題は、断面形状が偏平なシールド坑を掘削するにあたり、掘削されるシールド坑の断面を滑らかな形状とすることができ、またカッタのシールド機本体への取付構造が簡素で、比較的長い路線を安定的に掘進することのできるシールド機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、例えば図２に示すように、断面が楕円形に形成されたシールド機本体２１の前方に設けられた１本の棒状のカッタ２４を回動させつつシールド機本体２１を前進させることで掘進を行うシールド機２であって、
前記シールド機本体２１は、幅２１ｗが、高さ２１ｈのほぼ２倍以上の長さの楕円の断面形に形成され、
このシールド機本体２１の前部には、シールド機本体２１の外周縁に沿う第１のレール部２３Ａと、
この第１のレール部２３Ａの幅方向中央においてほぼ内接し、幅２３Ａｗが、ほぼ、シールド機本体の幅２１ｗからシールド機本体の高さ２１ｈの２倍を差し引いた長さの楕円形または線分形の第２のレール部２３Ｂが設けられ、
前記第１のレール部２３Ａと第２のレール部２３Ｂとの間に、棒状のカッタ２４が架設され、
前記カッタ２４の一端２４ａが前記第１のレール部２３Ａ上を回動しながら、このカッタの他端２４ｂが前記第２のレール部２３Ｂ上を、前記カッタの一端２４ａの回動方向と逆周り方向に回動すること
を特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、カッタの両端が、シールド機本体の前部に設けられた第１のレール部と第２のレール部との間に架設されているので、カッタのシールド機本体に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
また、カッタの一端が第１のレール部上を回動しながら、このカッタの他端が第２のレール部上を、カッタの一端の回動方向と逆周り方向に回動するので、カッタがシールド機本体の前方の全面を覆うような軌跡を描く。このように、簡単な構造のシールド機で、偏平のシールド坑を安定的に掘進することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、前記シールド機本体１１の前部に、このシールド機本体１１の長さ方向と直交する向きに設けられたレール部１２を備え、
前記カッタ１４は、このレール部１２に沿って摺動自在に取り付けられ、かつ、自身が、前記シールド機本体１１の前面と平行な面内で回動可能であること
を特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、カッタを自身の周りに回動させつつ、このカッタをレール部に沿って摺動させることで、偏平な断面のシールド坑を掘削することができる。
また、カッタが、シールド機本体の前部に備えられたレール部に取り付けられているので、カッタのシールド機本体に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、請求項１または２に記載のシールド機であって、
前記カッタ１４，２４には、シールド機本体１１，２１の外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが備えられていること
を特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、カッタには、シールド機本体の外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが備えられているので、シールド機によって、曲線部のあるシールド坑を掘削することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るシールド機の実施の形態を具体的に説明する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
図１（ａ１）〜（ｅ１）は、本実施の形態のシールド機１の一連の動作を示す正面図である。図１（ａ２）〜（ｅ２）は、図１（ａ１）〜（ｅ１）に示す各時点における、シールド機１の側面図である。
【００１５】
本実施の形態のシールド機１は、図１に示すように、シールド機本体１１の前方に設けられた１本の棒状のカッタ１４を回動させつつシールド機本体１１を前進させることで掘進を行うものである。
このシールド機１は、幅が、高さのほぼ３倍の長さの楕円の断面形に形成されたシールド機本体１１の前部に、このシールド機本体１１の幅方向に備えられたレール部１２と、レール部１２に、このレール部１２に沿って摺動自在に取り付けられ、かつ、自身が、前記シールド機本体１１の前面と平行な面内で回動可能な棒状のカッタ１４とが備えられて、概略構成されている。
【００１６】
図１に示すように、レール部１２には、１本のカッタ１４が、レール部１２に沿って摺動自在に取り付けられている。レール部１２にはラック１２１が設けられている。そして、カッタ１４には、ラック１２１と係合するピニオン１４１と、このピニオン１４１を回転させる駆動源１４４とが設けられている。
駆動源１４４によりピニオン１４１が回転すると、図１に示すように、カッタ１４がレール部１２に沿って動く。
【００１７】
また、図１に示すように、カッタ１４では、そのケーシングに回動自在に取り付けられた回転軸に、円盤状のカッタ面が取り付けられている。回転軸の側面にはラック１４５が形成されており、このラック１４５と係合するピニオン１４６、ピニオン１４６を回転させる駆動源１４７が、カッタ１４のケーシングに取り付けられている。駆動源１４７の動作により、カッタ１４が、シールド機本体１１の前面と平行な面内で、自身の周りに回動可能となっている。
【００１８】
さらに、図１に示すように、このシールド機本体１１の前部には、シールド機本体１１の外周縁に沿う第１のレール部１３Ａと、この第１のレール部１３Ａの幅方向中央においてほぼ内接する円形の第２のレール部１３Ｂが設けられている。そして、カッタ１４の一端１４ａが第１のレール部１３Ａに、カッタ１４の他端１４ｂが第２のレール部１３Ｂに、それぞれ摺動自在に取り付けられている。
【００１９】
また、カッタ１４には、シールド機本体１１外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが内蔵されている。
【００２０】
〔第２の実施の形態〕
図２（ａ１）〜（ｅ１）は、本実施の形態のシールド機２の一連の動作を示す正面図である。図２（ａ２）〜（ｅ２）は、図２（ａ１）〜（ｅ１）に示す各時点における、シールド機２の側面図である。
【００２１】
本実施の形態のシールド機２は、図２に示すように、断面が楕円形に形成されたシールド機本体２１の前方に設けられた１本の棒状のカッタ２４を回動させつつシールド機本体２１を前進させることで掘進を行うものである。
このシールド機２は、シールド機本体２１が、幅２１ｗが、高さ２１ｈのほぼ３倍の長さの楕円の断面形に形成され、このシールド機本体２１の前部には、シールド機本体２１の外周縁に沿う第１のレール部２３Ａと、この第１のレール部２３Ａの幅方向中央においてほぼ内接する円形の第２のレール部２３Ｂが設けられ、前記第１のレール部２３Ａと第２のレール部２３Ｂとの間に、棒状のカッタ２４が架設されて、概略構成されている。
【００２２】
第１のレール部２３Ａと第２のレール部２３Ｂには、それぞれに沿うように、図示しないチェーンが備えられている。そして、カッタ２４の一端２４ａが第１のレール部２３Ａに備えられたチェーンに、カッタ２４の他端２４ｂが第２のレール部２３Ｂに備えられたチェーンに固定されている。
そして、図２に示すように、第１のレール部２３Ａに備えられたチェーンが回動するとき、第２のレール部２３Ｂに備えられたチェーンは、これと逆周りに回動するようになっている。
【００２３】
また、カッタ２４には、シールド機本体２１外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが内蔵されている。
【００２４】
第１または第２の実施の形態に記載のシールド機１，２によれば、カッタ１４，２４の両端１４ａ，１４ｂまたは２４ａ，２４ｂが、シールド機本体１１，２１の前部に設けられた第１のレール部１３Ａ，２３Ｂと第２のレール部１３Ｂ，２３Ａとの間に架設されているので、カッタ１４，２４のシールド機本体１１，２１に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機１，２で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
【００２５】
また、カッタ１４，２４には、シールド機本体１１，２１の外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが内蔵されているので、シールド機１，２によって、曲線部のあるシールド坑を掘削することができる。
【００２６】
また、第１の実施の形態に記載のシールド機１によれば、カッタ１４を自身の周りに回動させつつ、このカッタ１４をレール部１２に沿って摺動させることで、偏平な断面のシールド坑を掘削することができる。
また、カッタ１４が、シールド機本体１１の前部に備えられたレール部１２に取り付けられているので、カッタ１４のシールド機本体１１に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機１で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
【００２７】
また、第２の実施の形態に記載のシールド機２によれば、カッタ２４の一端２４ａが第１のレール部２３Ａ上を回動しながら、このカッタ２４の他端２４ｂが第２のレール部２３Ｂ上を、カッタ２４の一端２４ａの回動方向と逆周り方向に回動するので、カッタ２１がシールド機本体２１の前方の全面を覆うような軌跡を描く。このように、簡単な構造のシールド機２で、楕円形のシールド坑を安定的に掘進することができる。
【００２８】
なお、本発明のシールド機は、上記各実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内おいて、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、第１および第２の実施の形態において、シールド機本体１１，２１の幅は、その高さのほぼ３倍に形成されているものとしたが、例えばシールド機本体の幅がその高さのほぼ２倍に形成されている場合には、第１のレール部を線分形（棒形）とすることで、同様の作用・効果を奏するシールド機となる。
その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、カッタの両端が、シールド機本体の前部に設けられた第１のレール部と第２のレール部との間に架設されているので、カッタのシールド機本体に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
また、カッタの一端が第１のレール部上を回動しながら、このカッタの他端が第２のレール部上を、カッタの一端の回動方向と逆周り方向に回動するので、カッタがシールド機本体の前方の全面を覆うような軌跡を描く。このように、簡単な構造のシールド機で、偏平のシールド坑を安定的に掘進することができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、カッタを自身の周りに回動させつつ、このカッタをレール部に沿って摺動させることで、偏平な断面のシールド坑を掘削することができる。
また、カッタが、シールド機本体の前部に備えられたレール部に取り付けられているので、カッタのシールド機本体に対する取付強度が比較的高いものとなる。したがって、シールド機で比較的長い路線を安定的に掘進することができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、カッタには、シールド機本体の外周より外側への余掘りを可能とするコピーカッタが備えられているので、シールド機によって、曲線部のあるシールド坑を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド機の一例の一連の動作を示す、正面図および側面図である。
【図２】本発明のシールド機の他の一例の一連の動作を示す、正面図および側面図である。
【符号の説明】
１，２      シールド機
１１，２１    シールド機本体
１２          レール部
２３Ａ                    第１のレール部
２３Ｂ                    第２のレール部
１４，２４    カッタ
【図１】
0003594935.tif 000002
【図２】
0003594935.tif 000003