(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の前部に配置された隔壁部材に設けられた旋回受け台に、放射状に突設された複数のスポーク状の第１カッタ部材を有する主カッタヘッドを、上記第１カッタ部材の中間部に接続された支持脚体を介して支持するとともに、上記隔壁部材に、上記主カッタヘッドより後方位置にて、放射状に突設された第２カッタ部材を有する副カッタヘッドを回転自在に支持し、
且つ上記支持脚体を複数の支持脚部により構成するとともに、これら支持脚部間を、上記副カッタヘッドにおける第２カッタ部材を案内し得る案内用空間部としたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
駆動用歯車を介して回転駆動装置により回転される主カッタヘッド側に連動用歯車を設けるとともに、副カッタヘッド側に、上記連動用歯車に噛合する従動側歯車を設けて、両カッタヘッドの回転を互いに連動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削機本体の前部に複数のカッタヘッドを有するトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削機の中には、円形トンネルではなく、一方の側部が突出した異径トンネルを掘削するために、掘削機本体の前部に複数のカッタヘッドを有するものがある。
【０００３】
この種のトンネル掘削機における掘削機本体の前部には、例えば２個のカッタヘッドが、互いの側部同士が重なり合うように回転自在に設けられるとともに、重なり合う部分では、カッタヘッド同士が衝突しないような構造にされている。
【０００４】
すなわち、各カッタヘッドにスポーク状のカッタ部材を複数本放射状に形成するとともに、一方のカッタヘッドのカッタ部材が、他方のカッタヘッドにおける隣接する両カッタ部材同士間に嵌まり込むように両カッタヘッドが回転されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、掘削するトンネルの口径が大きくなった場合には、たとえ両カッタヘッドが互いに前後方向でずらして配置されたとしても、スポーク状のカッタ部材の中間部を支持する必要が生じるため、一方のカッタヘッドのカッタ部材が、他方のカッタヘッドのカッタ部材同士の間に移動してきた場合、どうしてもカッタ部材の中間部を支持する支持脚に接触するという問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、掘削トンネルの口径が大きい場合でも、複数のカッタヘッドを支障なく具備して異径トンネルを掘削し得るトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載のトンネル掘削機は、掘削機本体の前部に配置された隔壁部材に設けられた旋回受け台に、放射状に突設された複数のスポーク状の第１カッタ部材を有する主カッタヘッドを、上記第１カッタ部材の中間部に接続された支持脚体を介して支持するとともに、上記隔壁部材に、上記主カッタヘッドより後方位置にて、放射状に突設された第２カッタ部材を有する副カッタヘッドを回転自在に支持し、
且つ上記支持脚体を複数の支持脚部により構成するとともに、これら支持脚部間を、上記副カッタヘッドにおける第２カッタ部材を案内し得る案内用空間部としたものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のトンネル掘削機は、請求項１に記載のトンネル掘削機において、回転駆動装置により回転される主カッタヘッド側に駆動側歯車を設けるとともに、副カッタヘッド側に、上記駆動側歯車に噛合する従動側歯車を設けて、両カッタヘッドの回転を互いに連動させるように構成したものである。
【０００９】
上記の構成によると、第１カッタ部材の中間部を支持する支持脚体に、副カッタヘッドの第２カッタ部材を案内し得る案内用空間部を設けたので、複数のカッタヘッドを具備して異型トンネルを掘削する掘削機の掘削口径を大きくする場合でも、支障なく、第１カッタ部材の中間部を、支持脚体により支持することができる。
【００１０】
また、主カッタヘッドと副カッタヘッドとを、連動用歯車および従動側歯車を介して互いに連動させるようにしたので、支持脚体に設けられた案内用空間部に、第２カッタ部材を確実に移動させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるトンネル掘削機を、図１〜図８に基づき説明する。
【００１２】
なお、本実施の形態においては、トンネル掘削機をシールド掘進機とした場合について説明する。
図１〜図３に示すように、このシールド掘進機１のシールド本体２内の前部には、大口径のトンネルを掘削する主カッタヘッド３と、この主カッタヘッド３の側方部に配置されるとともに側方部から一部が三日月状に突出されて小口径のトンネルを掘削する副カッタヘッド４と、これら主カッタヘッド３と副カッタヘッド４との上下の交差部に配置されて両カッタヘッド３，４により形成されるトンネル内壁面同士を滑らかに接続するためのコーナ部分を掘削するコーナ用カッタヘッド５とがそれぞれ回転自在に設けられている。
【００１３】
すなわち、上記各カッタヘッド３〜５は、シールド本体２内の前寄り位置に設けられた隔壁部材１１にそれぞれ支持されており、またこの隔壁部材１１は、シールド本体２の中心部に配置される円形状の中心壁部１２と、この中心壁部１２の外周に配置された環状の外周壁部１３とから構成され、さらにこれら中心壁部１２と外周壁部１３との間には環状凹部１４が形成されるとともに、この環状凹部１４内には、主カッタヘッド３を支持する旋回軸受１５が配置されている。
【００１４】
上記主カッタヘッド３は、その中心ボス部３ａから放射状に６０度おきに突設されるとともに多数のカッタビットが取り付けられたスポーク状の６本（６本に限定されるものではない）の第１長尺カッタ部材２１と、これら各第１長尺カッタ部材２１，２１の中間部同士を連結して一体化を図るための環状連結部材２２と、隣接する第１長尺スポーク部材２１，２１同士間の上記環状連結部材２２から外周に向って突設されるとともに多数のカッタビットが取り付けられたスポーク状の６本の第１短尺スポーク部材２３と、上記環状凹部１４に配置された旋回軸受１５にて支持された環状の旋回受け台２４と、この旋回受け台２４と上記環状連結部材２２との間に設けられて第１長尺カッタ部材２１の中間部を支持する支持脚体２５と、上記旋回受け台２４の後部前寄り位置に設けられた駆動側リングギア（駆動側歯車）２６および後部の後寄り位置に設けられた連動用歯車２７とから構成されている。
【００１５】
そして、上記駆動側リングギア２６には、シールド本体２側に複数設けられた第１電動機（回転駆動装置の一例で、油圧モータでもよい）２８の出力軸に取り付けられた駆動用ピニオン（駆動用歯車）２９が噛合されており、この駆動用ピニオン２９および駆動側リングギア２６を介して、第１電動機２８により、主カッタヘッド３が回転される。
【００１６】
なお、上記中心壁部１２には、先端部が主カッタヘッド３のボス部３ａに連結された回転支持軸体３０が回転自在に挿通して設けられており、この回転支持軸体３０を介して、第１長尺カッタ部材２１の先端部に配置されたコピーカッタ装置（図示せず）に油圧などの動力源が供給される。
【００１７】
また、副カッタヘッド４は、図２〜図４に示すように、主カッタヘッド３の第１カッタ部材２１，２３の直ぐ後方位置で且つ隔壁部材１１に設けられた筒状軸受体３１に回転自在に挿通支持された回転駆動軸体３２と、この回転駆動軸体３２の前端部に且つ１８０度対称位置にて外周側に突設されるとともに正面視が扇形状に形成された一対の第２カッタ部材３３と、上記回転駆動軸体３２の後端部に取り付けられるとともに上記連動用歯車２７に噛合された従動側歯車３４とから構成されている。
【００１８】
なお、上記各第２カッタ部材３３は、図２に示すように、副カッタヘッド４の中心ボス部４ａから例えば５０度程度の間隔にて放射状に突設された一対のスポーク部３３ａと、これらスポーク部３３ａにおける先端同士を連結する円弧状の連結部３３ｂとから構成されたものであり、扇形状の第２カッタ部材３３が１８０度対称位置に設けられるため、副カッタヘッド４の正面視形状は鼓型にされている。
【００１９】
ここで、上記主カッタヘッド３に設けられる支持脚体２５について説明する。
この支持脚体２５は、副カッタヘッド４が回転した際に、外周側に突設された第２カッタ部材３３と接触しないような構造にされている。
【００２０】
すなわち、この支持脚体２５は、１８０度対称位置において、それぞれ隣接する一対の第１長尺カッタ部２１，２１同士間の６０度の範囲に亘って配置された一対の支持脚部２５ａ（図２の斜線部にて示す）により構成されており、したがって１８０度対称位置に設けられた両支持脚部２５ａ，２５ａ同士間の１２０度の範囲は、支持脚が設けられていない第２カッタ部材３３の案内用空間部Ａにされている。
【００２１】
さらに、この副カッタヘッド４の回転は、駆動側リングギア２６および連動用歯車２７を介して、主カッタヘッド３の回転に連動して駆動されるとともに、第２カッタ部材３３が、支持脚部２５ａが設けられていない案内用空間部Ａ内に移動するように回転される。なお、両カッタヘッド３，４の回転方向は、矢印ａ，ｂにて示すように、互いに逆方向にされている。
【００２２】
より具体的に言えば、主カッタヘッド３と副カッタヘッド４とは、その回転速度が同一で且つ回転方向が逆方向にされるとともに、副カッタヘッド４の第２カッタ部材３３が水平姿勢に移動した際に、主カッタヘッド３における支持脚部２５ａ，２５ａが上下で鉛直姿勢となるように、すなわち第２カッタ部材３３が案内用空間部Ａの中央に位置するような位相でもって設けられている。
【００２３】
また、上記コーナ用カッタヘッド５は、上述したように、主カッタヘッド３と副カッタヘッド４との上下の交差部の位置にて、上記隔壁部材１１に設けられた筒状軸受体４１を介して回転自在に挿通支持された回転駆動軸体４２と、副カッタヘッド４の後方位置に配置されるとともに上記回転駆動軸体４２の前端部にその中心ボス部５ａから四方に突設されるとともに多数のカッタビットが取り付けられたスポーク状の第３カッタ部材４３と、上記回転駆動軸体４２の後端部に取り付けられるとともに隔壁部材１１に設けられた第２電動機４４の駆動側歯車４５に噛合する従動側歯車４６とから構成されている。
【００２４】
上記構成において、主カッタヘッド３が第１電動機２８により駆動側リングギア２６が回転されると、連動用歯車２７および従動側歯車３４を介して副カッタヘッド４が回転されるが、この時、図５〜図８に示すように、副カッタヘッド４の扇型の第２カッタ部材３３は、主カッタヘッド３における一対の支持脚部２５ａ，２５ａ間の案内用空間部Ａを通過して互いに接触することなく、主カッタヘッド３と副カッタヘッド４とにより、一方が膨らんだ達磨形状をした断面のトンネルが掘削される。
【００２５】
勿論、主カッタヘッド３と副カッタヘッド４との上下の交差部分では、コーナ用カッタヘッド５により掘削が行われて、この掘削壁面により主カッタヘッド３と副カッタヘッド４による掘削壁面同士が滑らかに接続される。
【００２６】
このように、主カッタヘッドおよび副カッタヘッドを有するシールド掘進機において、主カッタヘッド３に放射状に設けられた第１長尺カッタ部材２１の中間部を旋回受け台に支持するための支持脚部間に案内用空間部を形成するとともに、その掘削時において、副カッタヘッド４に設けられた第２カッタ部材３３を、両支持脚部間の案内用空間部Ａに入り込むように回転させることにより、支障なく掘削を行わせることができる。
【００２７】
すなわち、少なくとも２個のカッタヘッドを具備して異型トンネルを掘削するシールド掘進機の掘削口径が大きい場合でも、支障なく、第１カッタ部材の中間部を支持脚部により支持することができる。
【００２８】
また、主カッタヘッド３と副カッタヘッド４とを、連動用歯車２７および従動側歯車３４を介して互いに連動させて駆動するようにしたので、支持脚部間の案内用空間部Ａに、第２カッタ部材３３を確実に案内することができるとともに、副カッタヘッド側の回転駆動装置を設ける必要がないため、製造コストの低減化を図ることができる。
【００２９】
ところで、上記実施の形態においては、支持脚体の支持脚部を１８０度対称位置で一対、すなわち２個配置したが、例えば３個配置することもできる。勿論、この場合、主カッタヘッドの支持脚部間に形成される３個の案内用空間部内に、副カッタヘッド側の第２カッタ部材が案内されるように、第２カッタ部材の設置個数または回転速度が調整される。
【００３０】
なお、上記実施の形態においては、シールド掘進機に適用した場合について説明したが、勿論、他のトンネル掘削機にも適用し得るものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明のトンネル掘削機の構成によると、第１カッタ部材の中間部を支持する支持脚体に、副カッタヘッドの第２カッタ部材を案内し得る案内用空間部を設けたので、複数のカッタヘッドを具備して異型トンネルを掘削する掘削機の掘削口径を大きくする場合でも、支障なく、第１カッタ部材の中間部を、支持脚体により支持することができる。
【００３２】
また、主カッタヘッドと副カッタヘッドとを、連動用歯車および従動側歯車を介して互いに連動させるようにしたので、支持脚体に設けられた案内用空間部に、第２カッタ部材を確実に案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の断面図である。
【図２】同シールド掘進機の正面図である。
【図３】同シールド掘進機の背面図である。
【図４】同シールド掘進機の副カッタヘッドにおける断面図である。
【図５】同シールド掘進機における主カッタヘッドおよび副カッタヘッドの回転状態を示す正面図である。
【図６】同シールド掘進機における主カッタヘッドおよび副カッタヘッドの回転状態を示す正面図である。
【図７】同シールド掘進機における主カッタヘッドおよび副カッタヘッドの回転状態を示す正面図である。
【図８】同シールド掘進機における主カッタヘッドおよび副カッタヘッドの回転状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１      シールド掘進機
２      シールド本体
３      主カッタヘッド
４      副カッタヘッド
５      コーナ用カッタヘッド
１１      隔壁部材
１２      中心壁部
１５      旋回軸受
２１      第１長尺カッタ部材
２２      環状連結部材
２３      第１短尺カッタ部材
２４      旋回受け台
２５      支持脚体
２５ａ    支持脚部
２６      駆動側リングギア
２７      連動用歯車
２８      第１電動機
３３      第２カッタ部材
３４      従動側歯車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003886336.tif 000008
【図８】
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