(57)【要約】【課題】掘削断面形状の自由度を大きくする。【解決手段】シールド軸心Ｏに平行なカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌから半径方向に伸びる複数のカッタスポーク２１が一定角度隔てて設けられたカッタヘッド２Ｒ，２Ｌと、前記カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌをカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌと直交する水平方向に往復移動させるカッタスライドと具備し、前記カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの回転角に対応してカッタスライド装置１２Ｒ，１２Ｌを制御しカッタスポーク２１の先端部の移動軌跡を掘削断面の外周に沿わせる掘削制御装置を設けた。【選択図】        図１
2006112165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド軸心に平行なカッタ駆動軸から半径方向に伸びる複数のカッタスポークが一定角度を隔てて設けられたカッタヘッドを回転駆動するとともに、前記カッタ駆動軸をカッタ駆動軸と直交する直線方向に往復移動させ、
前記カッタヘッドの回転角に対応してカッタ駆動軸を前記直線方向で位置制御し前記カッタスポークの先端部の移動軌跡を掘削断面の外周部に沿わせてトンネルを掘削する
シールド掘進機の掘削方法。
【請求項２】
複数のカッタヘッドを同期して回転駆動する
請求項１記載のシールド掘進機の掘削方法。
【請求項３】
各カッタヘッドをそれぞれ直線方向に同期して往復移動させる
請求項２記載のシールド掘進機の掘削方法。
【請求項４】
３本のカッタスポークを有するカッタヘッドにより、矩形断面のトンネルを掘削する
請求項１乃至３の何れかに記載のシールド掘進機の掘削方法。
【請求項５】
２本のカッタスポークを有するカッタヘッドにより、角部が弧状の三角形断面または三角形の複合断面のトンネルを掘削する
請求項１乃至３の何れかに記載のシールド掘進機の掘削方法。
【請求項６】
シールド軸心に平行なカッタ駆動軸から半径方向に伸びる複数のカッタスポークが一定角度隔てて設けられたカッタヘッドと、前記カッタ駆動軸をカッタ駆動軸と直交する直線方向に往復移動させるカッタスライド機構と具備し、
前記カッタヘッドの回転角に対応してカッタスライド機構を制御しカッタスポークの先端部の移動軌跡を掘削断面の外周に沿わせる掘削制御装置を設けた
シールド掘進機の掘削装置。
【請求項７】
複数のカッタヘッドを具備し、
カッタスライド機構に、前記各カッタヘッドを直線方向に互いに同期して移動させる連動手段を設け、
前記連動手段を、各カッタヘッドのカッタ駆動軸を連結する連結部材により構成した
請求項６記載のシールド掘進機の掘削装置。
【請求項８】
各カッタヘッドをそれぞれ回転駆動するカッタ駆動装置を設け、
前記カッタ駆動装置に各カッタヘッドを同期して回転させる同調手段を設け、
前記同調手段を、各カッタヘッドに連動されるギヤを噛み合わせて構成した
請求項７記載のシールド掘進機の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角部が弧状の矩形断面や三角形断面など円形以外の異形断面を掘削するシールド掘進機の掘削方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、矩形断面を掘削するためのシールド掘進機の掘削装置として、たとえば特許文献１に示されるように、３本のカッタスポークをルーロの三角形の頂部に位置するように配置して、カッタ軸の自転と偏心公転とを組合わせることにより、矩形断面のトンネルを掘削する従来例が提案されている。
【特許文献１】特開平６−３３６８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、カッタヘッドの半径と偏心量とでトンネルの縦横比が決定され、単連、２連または３連のカッタヘッドで掘削できる縦横比率が制限され、またコーナー部の曲率半径も制限を受け、掘削できるトンネル断面の自由度が低いという問題があった。
【０００４】
また機構的にもカッタ駆動装置が大型であり、複数連のカッタヘッドを配置するとカッタ駆動装置が干渉する恐れがあった。さらにカッタヘッドが偏心して旋回されることから、シールド本体の振動や姿勢制御に影響が大きいという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、掘削断面形状の自由度が大きいシールド掘進機の掘削方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る請求項１記載の発明は、シールド軸心に平行なカッタ駆動軸から半径方向に伸びる複数のカッタスポークが一定角度を隔てて設けられたカッタヘッドを回転駆動するとともに、前記カッタ駆動軸をカッタ駆動軸と直交する直線方向に往復移動させ、前記カッタヘッドの回転角に対応してカッタ駆動軸を前記直線方向で位置制御し前記カッタスポークの先端部の移動軌跡を掘削断面の外周部に沿わせてトンネルを掘削するものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、複数のカッタヘッドを同期して回転駆動するものである。
請求項３記載の発明は、各カッタヘッドをそれぞれ直線方向に同期して往復移動させるものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、３本のカッタスポークを有するカッタヘッドにより、矩形断面のトンネルを掘削するものである。
請求項５記載の発明は、２本のカッタスポークを有するカッタヘッドにより、角部が弧状の三角形断面または三角形の複合断面のトンネルを掘削するものである。
【０００９】
請求項６記載の発明は、シールド軸心に平行なカッタ駆動軸から半径方向に伸びる複数のカッタスポークが一定角度隔てて設けられたカッタヘッドと、前記カッタ駆動軸をカッタ駆動軸と直交する直線方向に往復移動させるカッタスライド機構と具備し、前記カッタヘッドの回転角に対応してカッタスライド機構を制御しカッタスポークの先端部の移動軌跡を掘削断面の外周に沿わせる掘削制御装置を設けたものである。
【００１０】
請求項７記載の発明は、複数のカッタヘッドを具備し、カッタスライド機構に、前記各カッタヘッドを直線方向に互いに同期して移動させる連動手段を設け、前記連動手段を、各カッタヘッドのカッタ駆動軸を連結する連結部材により構成したものである。
【００１１】
請求項８記載の発明は、各カッタヘッドをそれぞれ回転駆動するカッタ駆動装置を設け、前記カッタ駆動装置に各カッタヘッドを同期して回転させる同調手段を設け、前記同調手段を、各カッタヘッドに連動されるギヤを噛み合わせて構成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記請求項１記載の発明によれば、カッタスポークの先端部の移動軌跡を目的の掘削断面の外周部に沿わせるように、一定角度を隔てて伸びる複数のカッタスポークを有するカッタヘッドの回転角に対応して、カッタ駆動軸を直線方向に移動させることで、任意の異形断面のトンネルを掘削するので、カッタヘッドの直線方向の移動距離により、縦横比の自由度の大きい掘削断面を掘削することができ、掘削断面の自由度が大きい。またカッタヘッドを直線方向に往復移動させるので、従来のルーロの三角形のカッタヘッドを偏心回転させるのに比較して、シールド掘進機への振動や余分な掘削反力が少なくなり、姿勢制御に与える影響も少なく、掘削制御を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、複数のカッタヘッドを同期駆動させることで、カッタスポークの干渉を確実に防止しつつ切羽面を同一の掘削面内で掘削することができ、掘削時の姿勢を安定させることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、各カッタヘッドを直線方向に同期して移動させることで、カッタヘッドの位置制御を容易に行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、カッタヘッドの配置間隔により矩形の掘削断面の縦横比を選択することができ、掘削断面の自由度を広く確保することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、カッタスポークの先端部の移動軌跡を目的の掘削断面の外周部に沿わせるように、掘削制御装置により、一定角度を隔てて伸びる複数のカッタスポークを有するカッタヘッドの回転角に対応してカッタスライド機構を制御しカッタ駆動軸を直線方向に移動させることで、任意の異形断面のトンネルを掘削することができる。したがって、カッタヘッドの直線方向の移動距離により、縦横比の自由度の大きい掘削断面を掘削することができる。またカッタヘッドは直線方向に往復移動させるので、従来のルーロの三角形のカッタヘッドを偏心回転させるのに比較して、シールド掘進機への振動や余分な掘削反力が少なくなり、姿勢制御に与える影響も少なく、掘削制御を容易に行うことができる。また従来例に比較してカッタ駆動装置を小型化することができる。
【００１６】
請求項７記載の発明によれば、複数のカッタヘッドを連動手段の連結部材により複数のカッタヘッドを機械的に同期移動させることにより、各カッタヘッドを互いに精度良く直線移動させることができ、異形断面のトンネルを掘削することができる。
【００１７】
請求項８記載の発明によれば、ギヤを噛み合わせてなる同調手段により、カッタヘッドを確実に同期させて回転させることができ、カッタスポークの干渉を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１，図２に示すように、このシールド掘進機は、横長で角が弧状の矩形断面（以下、矩形断面という）を掘削するもので、シールド本体１の前部に同一の掘削面に２連のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを有する掘削装置３を具備している。
【００１９】
シールド本体１は、掘削装置３を有する前胴１Ａと、この前胴１Ａに複数の中折れジャッキ４Ａと屈曲摺動部４Ｂとを介して屈曲自在に連結された後胴１Ｂとで構成されている。そして、前胴１Ａおよび後胴１Ｂは、横断面が横長の矩形状で四隅コーナー部（角部）が弧状に形成されたスキンプレート１ａ，１ｂを具備している。また前胴１Ａのスキンプレート１ａには、前端部に沿って掘削ビットが取付けられている。
【００２０】
前記後胴１Ｂには、覆工体である矩形断面のセグメントＳを組立てるエレクタ装置５が設けられ、また前胴１Ａの後端部に、組立てられたセグメントＳを反力受けとして推進させる複数の推進ジャッキ１０が設けられている。
【００２１】
前胴１Ａには、スキンプレート１ａ内の前部寄りに圧力隔壁９が設けられており、この圧力隔壁９の前部に切羽崩壊土圧を保持する圧力室７が形成され、圧力隔壁９の後部に大気側に連通する大気室８が形成されている。またこの圧力隔壁９には、圧力室７内の土砂を排出するスクリュー式排土装置６Ｒ，６Ｌが設けられている。
【００２２】
前記掘削装置３は、シールド軸心Ｏに直交する同一掘削面内で、掘削部が一部互いに重なる位置に配置されて３本のカッタスポーク２１を有する左右一対のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌと、シールド軸心Ｏに平行に配置されて左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌをそれぞれ支持するカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌと、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌを介してカッタヘッド２Ｒ，２Ｌをそれぞれ所定範囲で左右両側に往復移動可能なカッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌと、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌをカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌを介して回転駆動するカッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｌとを具備している。
【００２３】
前記カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌには、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌを同一方向に同期駆動する機械式のスライド連動装置（連動手段）１４が設けられ、またカッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｌには、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを互いに反対方向に同期駆動する機械式のカッタ同調装置（同調手段）１５が設けられている。もちろん、スライド連動装置１４および／またはカッタ同調装置を電気制御式に構成することもできる。
【００２４】
さらにカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの回転角に対応してカッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌを制御し、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌに設けられたカッタスポーク２１の先端部の移動軌跡を、矩形断面の外周部に沿って移動させる掘削制御装置１６が設けられている。
【００２５】
前記カッタヘッド２Ｒ，２Ｌは、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌの前端部の中心部材２２から１２０°ずつ隔てて伸びる３本のカッタスポーク２１を有するスポーク式で、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌは６０°の位相差をもって配置されている。また中心部材２２にセンタービット２３が設けられ、各カッタスポーク２１の前面に掘削ビット２４が設けられている。さらに各カッタスポーク２１には、出退ジャッキにより可動カッタを先端部から出退させて余掘り可能なコピーカッタ装置２５がそれぞれ設けられている。
【００２６】
なお、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌにそれぞれ３本ずつのカッタスポーク２１を設けたが、たとえば掘削面と異なる背面側の面でカッタスポーク２１間に短い副カッタスポークを、隣接するカッタヘッド２Ｒ，２Ｌのカッタスポーク２１に干渉しないように設置することにより、たとえばカッタヘッド２Ｒ，２Ｌそれぞれ各合計６本のカッタスポークを設けることができ、１つの掘削面におけるカッタスポークの本数と配置は掘削断面により制限されるが、各カッタヘッド自体でカッタスポークの本数が制限されるものではない。
【００２７】
前記左右のカッタスライド装置１２Ｒ，１２Ｌは同一構造である。すなわち、前記圧力隔壁９は、図３，図４に詳細に示すように、スキンプレート１ａ内に、固定隔壁３１と外周シールリング３２と偏心シールリング３３とにより構成されている。スキンプレート１ａに固定された固定隔壁３１には、シールド軸心Ｏの左右両側で互いに所定間隔をあけて配置されたカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌの掘削軸心ＯＲ，ＯＬを中心に外軸受穴３４が形成され、左右の外軸受穴３４にそれぞれ軸受部材３５を介して外周シールリング３２が回転自在に支持されている。さらに各外周シールリング３２には、掘削軸心ＯＲ，ＯＬから所定の偏心距離ｅ離れた偏心軸心ＯＥを中心に左右の偏心軸受穴３６がそれぞれ形成され、各偏心軸受穴３６にそれぞれ軸受部材３７を介して偏心シールリング３３が回転自在に支持されている。前記偏心シールリング３３には、それぞれ偏心軸心ＯＥから偏心距離ｅ離れた位置に内軸受穴３８が形成され、各内軸受穴３８にそれぞれ軸受部材３９を介してカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌが支持されている。前記各軸受部材３５，３７，３９はそれぞれ止水シールＷＳとメタルシールＭＳとを具備している。
【００２８】
また、前記固定隔壁３１の背面で上部および下部にそれぞれスライドガイド４１が配設され、これらスライドガイド４１にスライド部材４０を介して左右一体のスライドプレート（連動部材）４２が水平方向に所定範囲でスライド自在に支持されている。一方、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌの後端部には、それぞれ外周部にリングギヤ４４を有する回転面板４３が取り付けられ、前記スライドプレート４２に回転面板４３が旋回軸受４５を介して回転自在に支持されている。さらに固定隔壁３１の背面に連結された複数のスライドジャッキ４６の出力軸がスライドプレート４２に連結されている。
【００２９】
したがって、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、スライドジャッキ４６を伸縮させスライドプレート４２を介してカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌを矢印Ａ方向に付勢すると、外周シールリング３２がを中心に矢印ａ方向に回転されるとともに偏心シールリンク３３が偏心軸心ＯＥを中心に矢印ｂ方向に回転されて、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌが水平方向にスライドされる。たとえば、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌが掘削軸心ＯＲ'，ＯＬ'まで移動すると、偏心シールリンク３３がβ°回転し、外周シールリング３２がα°回転することになる。また図７（ｄ）（ｅ）に示すように、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１ＬのストロークＳは、偏心軸心ＯＥが掘削軸心ＯＲ，ＯＬがを通る水平軸に達しない範囲（転位点に達しない範囲）で、外周シールリング３２の回動範囲αmax°＜１８０°、偏心シールリンク３３の回動範囲βmax°＜３６０°に設定されて、それぞれ往復回動され、これによりカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを水平方向のストロークＳの範囲で往復移動させることができる。
【００３０】
前記カッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｌは、回転面板４３に取り付けられたリングギヤ４４と、スライドプレート４２に取り付けられた複数のカッタ回転駆動装置（減速機付き油圧モータ、減速機付き電動モータ）４７と、カッタ回転駆動装置４７の出力軸に取り付けられてリングギヤ４４に噛合された駆動ピニオン４８とで構成されている。また左右のカッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｌを連動してカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを相対方向に同期駆動する同調機構（同調手段）１５は、同一歯数の左右のリングギヤ４４を互いに噛み合わせて機械的にカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌを相対方向に同期駆動するように構成されている。なお、左右のリングギヤ４４の間に中間ギヤを介在させることにより、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌを同一方向に同期駆動することもできる。
【００３１】
また前記掘削制御装置１６は、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの回転角をカッタ回転駆動装置４７の回転角検出器４９から検出し、この検出値に対応してスライドジャッキ制御装置５１を介してスライドジャッキ４６の制御弁５２をそれぞれ制御し伸縮量を調整するものである。
【００３２】
カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの回転角度と水平移動とを図５（ａ）〜（ｃ），図６（ｄ）〜（ｆ）を参照して説明する。図５（ａ）に示すカッタヘッドの水平ストロークＳの中間点Ｍの位置から図５（ｂ）に示すように、カッタヘッド２Ｒが矢印Ａ方向に、カッタヘッド２Ｌが逆の矢印Ｂ方向にそれぞれ回転され、前記回転に対応してカッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌにより一方の移動限ＳＬ側の矢印Ｃ方向に移動される。そして図５（ｃ）に示すように、カッタヘッド２ＲがＳ／２だけ移動されて一方の移動限ＳＬに達すると、図６（ｄ）に示すように、カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌにより逆の移動限ＳＲに向って矢印Ｄ方向に移動される。さらに図６（ｅ）〜（ｆ）に示すように、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌが矢印Ａ，Ｂ方向に回転されつつ矢印Ｄ方向に移動されて水平ストロークＳの中間点Ｍを通過し、カッタヘッド２Ｒ，２ＬがＳ／２だけ移動して一方の移動源ＳＲに達する。そして、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌが図６（ｆ）から図５（ａ）まで回転する間に、カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌにより矢印Ｃ方向にＳ／２だけ移動される。これを繰り返しつつ、カッタスポーク２１の先端部を矩形断面の外周に沿わせて移動させ、矩形断面のトンネルを掘削することができる。
【００３３】
ところで、上記の動作におけるカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの軌跡が図８にあらわされており、また図９（ａ）に、理想とする矩形断面を掘削するためのカッタスポーク２１先端の理想移動軌跡が表わされている。また図９（ｂ）には、前記理想移動軌跡に対応して、カッタスポーク２１の回転角度に対するカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの理想移動量が表わされている。ここで、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの理想移動軌跡は、カッタスポーク２１の回転角度のサインカーブの積（正弦関数）に近似している。たとえば図９（ｂ）に、カッタスポーク２１の回転角度に対するカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの近似移動量を正弦関数＝偏心量×［sin（３θ）］（θはカッタヘッドの回転角）で表し、さらにその近似移動量に対応してカッタスポーク２１先端の近似移動軌跡を図９（ａ）に表すと、カッタスポーク２１先端の近似移動軌跡が理想移動軌跡とほぼ一致し、実際の掘削では問題とならない掘削誤差で矩形断面トンネルの掘削に実用になるものと判断される。このように前記掘削制御装置１６では、正弦関数を用いて、カッタスポーク２１の回転角度に対するカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの移動量すなわちスライドジャッキ４６の伸縮量を設定することにより、簡単な制御式で理想に近い矩形状の掘削断面を形成するように構成されている。
【００３４】
上記構成において、エレクタ装置５により組立てられたセグメントＳを反力受けとして推進ジャッキ１０を進展しつつ、カッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｌを駆動しカッタ駆動軸１１を介してカッタヘッド２Ｒ，２Ｌをそれぞれ回転させてトンネルを掘削する。
【００３５】
掘削制御装置１６では、回転角検出器４９によりカッタ回転駆動装置４７の回転角からカッタヘッド２Ｒ，２Ｌのカッタスポーク２１の角度を検知し、カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌのスライドジャッキ４６の伸縮量を制御してスライドプレート４２、カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌおよびカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの水平位置を制御し、カッタスポーク２１の先端部の軌跡を矩形断面の外周部に沿わせる。
【００３６】
この時、掘削制御装置１６でカッタヘッドの回転角に対する水平位置の演算に、正弦関数を採用することで、近似移動軌跡に沿ってカッタスポーク２１の先端部を移動させて、簡単な制御で矩形断面のトンネルを掘削することができる。また掘削面で掘削できない部分は、コピーカッタ装置２５などにより掘削される。
【００３７】
上記実施の形態１によれば、１２０°隔てて伸びる３本のカッタスポーク２１を有するカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを具備し、掘削制御装置１６によりカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの回転角に対応して、カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｌのスライドジャッキ４６を制御してカッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｌを直線方向に移動させることで、カッタスポーク２１の先端部の移動軌跡を矩形断面の外周部に沿わせて、幾分縦長の２つの矩形断面を左右に重ねた横長矩形矩形断面のトンネルを掘削することができる。
【００３８】
したがって、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの径（カッタスポーク２１の長さ）や水平移動距離を選択することにより、縦横比や回動部の弧状形状の異なる矩形断面トンネルを掘削することができ、掘削するトンネル断面の自由度が大きい。
【００３９】
またカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを水平方向に往復移動させるので、従来のルーロの三角形のカッタヘッドを偏心回転させるのに比較して、シールド掘進機への振動や余分な掘削反力が少なくなり、姿勢制御に与える影響も少なく、掘削制御を容易に行うことができる。
【００４０】
さらに、同調機構５１により左右のリングギヤ４４を互いに噛み合わせて２個のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを機械的に連動するので、カッタスポーク２１の干渉を確実に防止して同一掘削面で安定して掘削することができ、掘削姿勢を安定させることができる。
【００４１】
またスライドプレート４２により左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを連結し水平方向に同期して移動させることで、カッタヘッド２Ｒ，２Ｌの位置制御を正確かつ容易に行うことができる。
【００４２】
次に実施の形態１の変形例と他の実施の形態とを図面を参照して説明する。
なお、実施の形態１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
［実施の形態１の変形例１］
図１０に示すように、３本カッタスポーク２１を有する２基のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌのスライド連動機構を削除して、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌにそれぞれスライドプレート４２Ｒ，４２Ｌを分離して設け、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを水平移動を別々に可能としたものである。ここでカッタ同調装置は、電気的にカッタ回転駆動装置４７を同調させている。
【００４３】
上記構成によれば、たとえば一方のカッタヘッド２Ｌで矩形掘削動作を行い、他方のカッタヘッド２Ｌを水平移動の外端限で停止して円形断面を掘削させることで、矩形断面Ｔ１と円形断面Ｔ２の複合掘削断面を掘削できる。これにより、一方のカッタヘッド２Ｒ側に水平移動のストロークＳ分張出した余掘り部ＣＯを有するトンネルの掘削を行うことができる。またシールド掘進機の推進を停止して、一方または／および他方のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌを外側に水平移動させることにより、シールド掘進機の左右側面の一方または両方を余掘りすることもできる。
【００４４】
［実施の形態１の変形例２］
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、３本カッタスポーク２１で左右一対のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌの垂直方向にストロークＳでそれぞれスライド可能とし、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌをスライドプレート４２（連動部材）により同期して移動させる。これにより、左右のカッタヘッド２Ｒ，２Ｌで横長矩形断面のトンネルをそれぞれ掘削し、全体として横長矩形断面の一部が重複する横長の矩形断面Ｔ２のトンネルを掘削することができる。
【００４５】
［実施の形態２］
図１２に示すように、３本カッタスポーク２１を有し、左右に３連カッタ駆動軸１１Ｒ，１１Ｍ，１１Ｌを介して配置されたカッタヘッド２Ｒ，２Ｍ，２Ｌと、カッタスライド機構１２Ｒ，１２Ｍ，１２Ｌとを具備して横長の矩形断面のトンネルを掘削するものである。この掘削の場合には、一体のスライドプレート４２に設けられたカッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｍ，１３Ｌによりカッタヘッド２Ｒ，２Ｍ，２Ｌを回転駆動させるとともに、カッタ駆動装置１３Ｒ，１３Ｍ，１３Ｌの隣接するリングギヤ４４を噛み合わせて連動させ、スライドジャッキによりカッタヘッド２Ｒ，２Ｍ，２Ｌの水平移動を同期連動させる。なお、カッタヘッド２Ｒ，２Ｍ，２Ｌを先の変形例２と同様に垂直方向に連動して往復移動させることもできる。
【００４６】
［実施の形態３］
図１３（ａ）（ｂ）に示すように、３本カッタスポーク２１を有する１基のカッタヘッド２をカッタ駆動軸１１を介して配設し、カッタ駆動装置１３によりカッタヘッド２を回転駆動するとともに、カッタスライド機構１２によりカッタヘッド２を水平移動させ、カッタヘッド２の回転角に応じて水平移動量Ｓを制御することにより、カッタスポーク２１の先端部を矩形断面の外周に沿わせるように位置制御することで、幾分縦長の矩形断面Ｔ３のトンネルを掘削するものである。
【００４７】
なお、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、３本カッタスポーク２１を有する１基のカッタヘッド２を、先の変形例２と同様に、カッタヘッド２を垂直方向にストロークＳで移動可能に構成し、カッタヘッド２の回転角に応じてカッタヘッド２を垂直方向の位置を制御して、幾分横長の矩形断面Ｔ４のトンネルを掘削することができる。
【００４８】
［実施の形態４］
先の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図１５（ａ）（ｂ）に示すように、１８０°隔てて伸びる２本カッタスポーク６１を有するカッタヘッド６２を１基具備し、カッタヘッド６２の回転角度に対する水平移動量Ｓを正弦関数＝偏心量×［sin（２θ）］（θはカッタヘッドの回転角）とすることで、角部が弧状の三角形断面Ｔ４（いわゆるおむすび形断面）のトンネルを掘削することができる。
【００４９】
なお、２本カッタスポーク６１の掘削面より背面側に複数の副カッタスポーク６３を設けてもよい。
［実施の形態５］
図１６（ａ）（ｂ）に示すように、１８０°隔てて伸びる２本カッタスポーク６１を有する２連のカッタヘッド６２Ｒ，６２Ｌを、カッタスポーク６１の位相差を１８０°となるように電機式のカッタ同調装置（図示せず）を設け、カッタヘッド６２Ｒ，６２Ｌの回転角度θに対する水平移動量を正弦関数とすることで、角が弧状の三角形断面（いわゆるおむすび形断面）の一部が重なった２つ並びで角が弧状の正立台形断面のトンネルを掘削する。この時、左右のカッタヘッド６２Ｒ，６２Ｌの水平移動Ｓを同期させると、左右の掘削断面が正立形状にならないため、水平位置に位相差をもたせる。この範囲でカッタスポーク２１が干渉しないように設定される。そしてカッタヘッド６２Ｒ，６２Ｌのカッタスポーク６１が９０°の位相差を持つことから、右のカッタヘッド６２Ｒの水平移動量＝偏心量×［sin（２θ）］と、左のカッタヘッド６２Ｒの水平移動量＝偏心量×sin［２×（θ＋９０°）］とにより、カッタスポークの先端部を理想的な掘削軌跡に近似的な掘削軌跡に沿って移動させることができる。これにより、２個のおにぎり形断面を正立姿勢で並列させた正立台形断面Ｔ５のトンネルを掘削することができる。
【００５０】
［実施の形態６］
図１７（ａ）（ｂ）に示すように、１８０°隔てて伸びる２本カッタスポーク６１を有する３連のカッタヘッド６２Ｒ，６２Ｍ，６２Ｌを、カッタスポーク６１の位相差を１８０°として配置し、カッタヘッド６２Ｒ，６２Ｍ，６２Ｌの回転角度θに対する水平移動量Ｓを正弦関数とすることで、角が弧状の三角形断面（いわゆるおむすび形断面）で正立姿勢で一部が重なった正立台形断面Ｔ６のトンネルを掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態１を示す正面図である。
【図２】同シールド掘進機の側面断面図である。
【図３】同シールド掘進機のカッタスライド機構を示す側面断面図である。
【図４】図３に示すＧ部拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同シールド掘進機のカッタヘッドの動作を説明する正面図である。
【図６】（ｄ）〜（ｆ）はそれぞれシールド掘進機のカッタヘッドの動作を説明する正面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）はカッタスライド機構の説明図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）（ｄ）（ｅ）はそれぞれスライド動作を説明する部分正面図、（ｃ）は（ｂ）の拡大図である。
【図８】同カッタヘッドの回転軌跡を示す正面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は同カッタヘッドの回転角とスライド量の関係を示し、（ａ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す部分正面説明図、（ｂ）はカッタヘッドの部分回転角と部分スライド量を示すグラフ図である。
【図１０】実施の形態１の変形例１を示すシールド掘進機の正面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は実施の形態１の変形例２を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【図１２】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態２を示す正面図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態３を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は実施の形態３の変形例を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態４を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【図１６】（ａ），（ｂ）は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態５を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【図１７】（ａ），（ｂ）は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態６を示し、（ａ）はシールド掘進機の正面図、（ｂ）はカッタスポークの先端部の軌跡を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    シールド本体
１Ａ  前胴
１Ｂ  後同
２Ｒ，２Ｌ  カッタヘッド
３    中折れジャッキ
４    屈曲摺動部
５    エレクタ装置
６Ｒ，６Ｌ  排土装置
７    圧力室
８    大気室
９    圧力隔壁
１０    推進ジャッキ
１１Ｒ，１１Ｌ  カッタ駆動軸
１２Ｒ，１２Ｌ  カッタスライド機構
１３Ｒ，１３Ｌ  カッタ駆動装置
１４    スライド連動装置
１５    カッタ同調装置
１６    掘削制御装置
２１    カッタスポーク
２５    コピーカッタ装置
３１    固定隔壁
３２    外周シールリング
３３    偏心シールリング
４２    スライドプレート
４４    リングギヤ
４６    スライドジャッキ
４７    カッタ回転駆動装置
４８    駆動ピニオン
４９    回転角検出器
５１    スライドジャッキ制御装置
５２    制御弁
【図１】
2006112165.tif 000003
【図２】
2006112165.tif 000004
【図３】
2006112165.tif 000005
【図４】
2006112165.tif 000006
【図５】
2006112165.tif 000007
【図６】
2006112165.tif 000008
【図７】
2006112165.tif 000009
【図８】
2006112165.tif 000010
【図９】
2006112165.tif 000011
【図１０】
2006112165.tif 000012
【図１１】
2006112165.tif 000013
【図１２】
2006112165.tif 000014
【図１３】
2006112165.tif 000015
【図１４】
2006112165.tif 000016
【図１５】
2006112165.tif 000017
【図１６】
2006112165.tif 000018
【図１７】
2006112165.tif 000019