シールド掘進機
【課題】単純な機構でトンネルを拡幅することができ、かつコンパクト化を図ることができるシールド掘進機を提供する。
【解決手段】筒体状の外殻を形成するスキンプレート２と、該スキンプレート２の切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタ４と、該中央カッタ４の外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレート２の前端部に延出されて設けられた外周カッタ５と、該外周カッタ５をその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段６とを備えたものである。
【解決手段】筒体状の外殻を形成するスキンプレート２と、該スキンプレート２の切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタ４と、該中央カッタ４の外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレート２の前端部に延出されて設けられた外周カッタ５と、該外周カッタ５をその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段６とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルに拡幅部を形成可能なシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルを掘削する場合に、非常駐車帯やランプ合流部などを構築するために、トンネルの一部を拡幅させることがある。一般に、そのような拡幅作業はシールド掘進機などの機械により施工される。特に大深度トンネルなどでは拡幅作業が高水圧下で行われることになるため、安全上、機械で施工することが望ましい。
【０００３】
従来、トンネルの拡幅部を掘削可能なシールド掘進機として、機体のサイド部に径方向に出没自在な拡幅用カッタを備えたシールド掘進機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのシールド掘進機では、通常掘削を行う場合には、拡幅用カッタを機内に格納すると共に、メインのカッタで掘削を行い、拡幅部を形成する場合には、拡幅用カッタをサイド部から突出させて掘削を行うようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１６４０７号公報
【特許文献２】特表２００４−５３６９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、サイド部に拡幅用カッタを設けると、その拡幅用カッタの径の分だけ、シールド掘進機の機長が延びてしまうという問題があった。しかも、拡幅カッタを出入りさせるための機構や、拡幅用カッタの収納時にサイド部を遮蔽するためのシャッタなど必要となり、シールド掘進機の機構が複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、単純な機構でトンネルを拡幅することができ、かつコンパクト化を図ることができるシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、筒体状の外殻を形成するスキンプレートと、該スキンプレートの切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタと、該中央カッタの外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレートの前端部に延出されて設けられた外周カッタと、該外周カッタをその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段とを備えたものである。
【０００９】
好ましくは、上記中央カッタが、上記スキンプレートの開口径より小さな外径を有すると共に、上記外周カッタの先端部が上記スキンプレートの前端部に臨んで傾斜して延出されたものである。
【００１０】
好ましくは、上記外周カッタを枢支した中央カッタの基端部を、上記スキンプレート内において上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持したものである。
【００１１】
好ましくは、上記外周カッタ拡径手段は、各外周カッタの裏面に一端部が枢支されると共に他端部が上記中央カッタの回転軸廻りに回転可能な回転隔壁に枢支されたリンク部材と、上記回転隔壁を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタを前後方向に移動させる中央カッタ移動手段とを備えたものである。
【００１２】
好ましくは、上記回転隔壁と上記中央カッタの裏面とに係合可能であり、上記外周カッタと中央カッタとの角度を固定するための着脱ビームが、異なる所定長さで複数用意され、それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタの上記中央カッタに対する角度に応じて交換されるように構成されたものである。
【００１３】
好ましくは、上記中央カッタおよび上記外周カッタを支持する回転体と、その回転体を上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回転させて上記着脱ビームを坑内側に位置させるための回転体駆動手段とを備えたものである。
【００１４】
好ましくは、上記スキンプレート側に上記スキンプレートの前方に向けて出没自在に設けられた固定リングと、その固定リングに枢支され上記外周カッタの裏面に当接されて上記外周カッタが受ける土圧を支持するための支持リングとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、単純な機構でトンネルを拡幅することができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
本実施形態のシールド掘進機は、トンネルに拡幅部を形成すべく、マシン径以上の径で地山を掘削可能なものである。
【００１８】
図１から図３に基づき本実施形態のシールド掘進機の概略構造を説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のシールド掘進機１は、筒体状の外殻を形成するスキンプレート２と、該スキンプレート２の切羽側（図１において左側）に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタ４と、該中央カッタ４の外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部５ａが枢支され且つ先端部５ｂが上記スキンプレート２の前端部に延出されて設けられた外周カッタ５と、該外周カッタ５をその枢支軸５ｃ廻りに先端部５ｂを径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段６とを備える。
【００２０】
スキンプレート２は、全体として二重の筒体状（具体的には、円筒体状）に構成され、外筒側スキンプレート８と、その外筒側スキンプレート８内に摺動可能に設けられた内筒側スキンプレート９と、それら外筒側および内筒側スキンプレート８、９を連結する連結手段（図示せず）とを備える。
【００２１】
内筒側スキンプレート９の後方側には、シールド掘進機１に掘進力を付与するためのシールドジャッキ１０が設けられる。シールドジャッキ１０は、内筒側スキンプレート９の周方向に間隔を隔てて複数配置され、その先端部が既設セグメント１１に係合可能に構成される。
【００２２】
内筒側スキンプレート９の前方には、上記中央カッタ４および外周カッタ５が設けられる。中央カッタ４は、内筒側スキンプレート９の軸芯部に同芯的に配置される。
【００２３】
本実施形態では、中央カッタ４が、スキンプレート２の開口径（または、内径）より小さな外径を有すると共に、外周カッタ５の先端部５ｂが、内筒側スキンプレート９の前端部（図１において左側端部）に臨んで傾斜して延出される。
【００２４】
図２に示すように、中央カッタ４および外周カッタ５は、面板状カッタからなり、その面板に、複数のディスクカッタ１２および固定式カッタビット１４が設けられる。中央カッタ４は前面視多角形状に形成され、その中央カッタ４の各辺ごとに各外周カッタ５が設けられる。
【００２５】
図１に戻り、本実施形態では、外周カッタ５を枢支した中央カッタ４の基端部４ａが、スキンプレート２内においてスキンプレート２の軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持される。より具体的には、シールド掘進機１は、内筒側スキンプレート９内に配置され中央カッタ４および外周カッタ５を支持する回転体（具体的には、球体）１６と、その球体１６を上記直交軸廻りに回転させる回転体駆動手段１７とを備える。
【００２６】
球体１６は、内筒側スキンプレート９内の上下に各々設けられた回動軸部１８により回動可能に支持される。回転体駆動手段１７は、例えば、球体１６の上方に設けられ回動軸部１８を周方向に押圧して回転させる複数の回転体ジャッキなどからなる。また、球体１６は、例えば大深度掘削や硬岩掘削など、高推力、高トルクが必要な時に、図示しない球体固定手段により、内筒側スキンプレート９に固定されるようになっている。この球体固定手段により上記回動軸部１８にかかる曲げ力、せん断力を低減することができる。また、図３に示すように、球体１６の後方には、球体１６内を遮蔽するための球体ふた１６ａを取り付けることができる。
【００２７】
図１に戻り、その球体１６内には、上記内筒側スキンプレート９の軸方向に延出した筒体形状を有するカッタ駆動部支持筒２０が、軸方向にスライド可能に収容される。そのカッタ駆動部支持筒２０と球体１６との間には、カッタ駆動部支持筒２０を軸方向に移動するための駆動部ジャッキ２１が設けられる。駆動部ジャッキ２１は、カッタ駆動部支持筒２０の周方向に間隔を隔てて複数配置される。
【００２８】
カッタ駆動部支持筒２０内には、中央カッタ４の回転軸と同芯的に旋回環２２が設けられる。その旋回環２２の後方には、旋回環駆動装置をなす複数のカッタ駆動用モータ（例えば、電動モータや油圧モータなど）２４が、周方向に間隔を隔てて配置される。旋回環２２には、カッタ駆動用モータ２４に取り付けられたギア２４ａと噛合する歯部２２ａが形成される。
【００２９】
旋回環２２の前方には、中央カッタ４の回転軸廻りに回転可能に支持されて旋回環２２に接続された回転隔壁２５が設けられる。その回転隔壁２５に、上記中央カッタ４が、回転隔壁２５と中央カッタ４の裏面とに係合可能な着脱ビーム２６を介して支持される。着脱ビーム２６は、一端部が回転隔壁２５に着脱自在に固定され、他端部が中央カッタ４の裏面外周部に設けられたボス部２８に嵌合可能に形成される。その着脱ビーム２６により、回転隔壁２５のトルクが中央カッタ４に伝達されると共に、掘進時に中央カッタ４に掛かる土圧が支持される。
【００３０】
外周カッタ拡径手段６は、各外周カッタ５と回転隔壁２５との間に設けられたリンク部材３０と、上記回転隔壁２５を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタ４を前後方向に移動させる中央カッタ移動手段３１とを備える。
【００３１】
リンク部材３０は、一端部が各外周カッタ５の裏面に枢支されると共に他端部が上記回転隔壁２５に枢支される。リンク部材３０は、回転隔壁２５からの駆動トルクが枢支部分に作用しないようにある程度余裕をもたせて結合される。
【００３２】
隔壁移動手段は、上記シールドジャッキ１０と上記駆動部ジャッキ２１とから構成される。
【００３３】
詳しくは後述するが、シールドジャッキ１０を、内筒側および外筒側スキンプレート８、９の連結を解除した状態で進退させることで、内筒側スキンプレート９が外筒側スキンプレート８に対して、前後方向に移動する。これにより、内筒側スキンプレート９内に設けられた球体１６を介して回転隔壁２５が前後に移動する。また、駆動部ジャッキ２１を進退させることで、カッタ駆動部支持筒２０を介して回転隔壁２５が前後に移動する。
【００３４】
中央カッタ移動手段３１は、上記カッタ駆動部支持筒２０内に設けられ上記中央カッタ４の裏面に連結されたセンタージャッキ３５から構成される。センタージャッキ３５は、カッタ駆動部支持筒２０（スキンプレート２）の軸芯部に配置され、その先端がセンターシャフト３６を介して中央カッタ４の裏面中心部に連結される。
【００３５】
図３に示すように、隔壁移動手段と中央カッタ移動手段３１により、中央カッタ４と回転隔壁２５とを近接させると、リンク部材３０が作動して外周カッタ５が拡径側に回動する。このとき、外周カッタ５と中央カッタ４との角度（拡径側の角度位置）は、中央カッタ４と回転隔壁２５との間に設けられた上記着脱ビーム２６により固定される。詳しくは後述するが、本実施形態では、着脱ビーム２６が異なる所定長さで複数用意され、それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタ５の上記中央カッタ４に対する角度や、外周カッタ５の外径や、中央カッタ４と回転隔壁２５との距離などに応じて交換される。
【００３６】
一方、中央カッタ４と回転隔壁２５とを離間させると、外周カッタ５が縮径側に回動する。このように、本実施形態では、外周カッタ拡径手段６により、外周カッタ５が拡径および縮径される。つまり、本実施形態のシールド掘進機１は、カッタ径が連続可変の拡縮カッタを備える。
【００３７】
また、本実施形態のシールド掘進機１は、スキンプレート２側にスキンプレート２の前方（図１および図３において左方）に向けて出没自在に設けられた固定リング４０と、その固定リング４０に枢支され外周カッタ５の裏面に当接されて上記外周カッタ５が受ける土圧を支持するための支持リング４１とを備える。
【００３８】
具体的には、上記球体１６のカッタ駆動部支持筒２０よりも径方向外側に、固定リング４０を前後方向に移動させるためのリングジャッキ４２が設けられる。リングジャッキ４２は、周方向に間隔を隔てて複数配置される。また、支持リング４１と固定リング４０との間には、図示しないベアリング部材が設けられ、支持リング４１が外周カッタ５の回転軸廻りに回動自在に支持される。
【００３９】
外周カッタ５の回転時には、支持リング４１が外周カッタ５と共に回転し、その支持リング４１を介して、固定リング４０およびリングジャッキ４２が外周カッタ５を裏面側（図１において右側）から支持する。
【００４０】
次に、本実施形態のシールド掘進機１の作用を説明する。
【００４１】
本実施形態のシールド掘進機１は、図１に示すように、通常掘削時は外周カッタ５の径をマシン径（スキンプレート２の径）と略同一（縮径状態）にして掘削を行い、非常駐車帯などを構築する場所においては（つまり、拡幅掘削時は）、図３に示すように、外周カッタ５の外径をマシン径よりも拡径（拡径状態）して掘削を行う。
【００４２】
この通常掘削時と拡幅掘削時とにおいて、回転隔壁２５の着脱ビーム２６が中央カッタ４に突き合わされ、外周カッタ５の外径が規定される。本実施形態では、外周カッタ５を拡径する時に、着脱ビーム２６を交換するようにしている。その着脱ビーム２６の交換は、まず、外周カッタ５を縮径して球体１６内に収容し、その球体１６を坑内側に反転させる。次に、着脱ビーム２６を短いものに交換した後、球体１６を切羽側に回転させる。その後、外周カッタ５を拡径する。
【００４３】
図４から図１４に基づき、外周カッタ５の拡幅を以下に詳述する。図４から図１３は、シールド掘進機１の模式側面図であり、図１４はシールド掘進機１の平面図である。なお、図４は、図１と同様の通常掘削状態を示すものである。
【００４４】
まず、図５に示すように、外周カッタ５から支持リング４１を離間させる。具体的には、外周カッタ５と支持リング４１との係合を解除した後、リングジャッキ４２を縮退させて支持リング４１および固定リング４０を後方に移動する。つまり、支持リング４１および固定リング４０をスキンプレート２側に引き寄せる。
【００４５】
次に、外周カッタ５を縮径する。本実施形態では、外周カッタ５の縮径は、シールドジャッキ１０、または駆動部ジャッキ２１を縮退させながら（スキンプレート２側に引き寄せながら）、センタージャッキ３５を伸長させて行う。
【００４６】
図６に示すように、まず、予め内筒側スキンプレート９と外筒側スキンプレート８との連結を解除する。次に、シールドジャッキ１０の先端を既設セグメント１１に係合する。このとき、内筒側スキンプレート９の後退スペースを確保するために、既設セグメント１１を一リング分または複数リング分取り外すようにしてもよい。次に、シールドジャッキ１０を縮退させて内筒側スキンプレート９を後方に（坑内側に）移動させながら、センタージャッキ３５を伸長させる。本実施形態では、センタージャッキ３５の伸長量をシールドジャッキ１０の縮退量と同一にする。
【００４７】
これにより、リンク部材３０により外周カッタ５が後方側に回動して、外周カッタ５が縮径する。また、センタージャッキ３５の伸長量とシールドジャッキ１０の縮退量とを同一としたので、中央カッタ４の前後位置が固定される。
【００４８】
次に、図７に示すように、駆動部ジャッキ２１を縮退させてカッタ駆動部支持筒２０を後方に移動させながら、センタージャッキ３５を伸長させる。このとき、シールドジャッキ１０を縮退させた場合と同様に、センタージャッキ３５の伸長量をシールドジャッキ１０の縮退量と同一にする。これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が後方側に回動して、外周カッタ５がさらに縮径する。
【００４９】
以上により、中央カッタ４および外周カッタ５がシールド掘進機１内に格納可能な大きさまで縮径される。具体的には、外周カッタ５の外径が球体１６の回転軌跡（図６および図７において二点鎖線で示す）内に収まるまで、外周カッタ５が縮径される。
【００５０】
次に、着脱ビーム２６を交換する。まず、図７に示すように、送泥管や排泥管（図示せず）などを取り外して、球体１６の後部（坑内側）に球体ふた１６ａを設置する。その後、図８に示すように、球体１６を上記直交軸廻りに回転させて前後反転させ、中央カッタ４および外周カッタ５をシールド掘進機１内に格納する。これにより、中央カッタ４および外周カッタ５が坑内側（図８において右側）に位置して露出する。この状態で、着脱ビーム２６を、通常掘削時よりも短いものに交換する（図９参照）。本実施形態では、図３に示すように、中央カッタ４と外周カッタ５が面一の状態のときに、中央カッタ４のボス部２８に突き合わされるような長さの着脱ビーム２６’を用いる。さらに、本実施形態では、損耗カッタビット等を適宜交換する。その後、再び球体１６を前後反転して、中央カッタ４および外周カッタ５を地山側に向ける。
【００５１】
次に、外周カッタ５を拡径する。本実施形態では、外周カッタ５の拡径は、シールドジャッキ１０、または駆動部ジャッキ２１を伸長させながら（切羽側に押し出しながら）、センタージャッキ３５を縮退させて行う。
【００５２】
まず、図１０に示すように、駆動部ジャッキ２１を伸長させてカッタ駆動部支持筒２０を前方に（地山側に）移動させながら、センタージャッキ３５を縮退させる。本実施形態では、センタージャッキ３５の縮退量をシールドジャッキ１０の伸長量と同一にする。
【００５３】
これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が前方側に回動して、外周カッタ５が拡径する。
【００５４】
次に、図１１に示すように、シールドジャッキ１０を伸長させて内筒側スキンプレート９を前方に移動させながら、センタージャッキ３５を縮退させる。このとき、駆動部ジャッキ２１を伸長させた場合と同様に、センタージャッキ３５の縮退量をシールドジャッキ１０の伸長量と同一にする。
【００５５】
これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が前方側に回動して、外周カッタ５がさらに拡径する。
【００５６】
以上により、中央カッタ４および外周カッタ５がマシン径よりも拡径される。本実施形態では、中央カッタ４と外周カッタ５とが面一となる状態まで、外周カッタ５が拡径される。
【００５７】
次に、図１２に示すように、外周カッタ５を支持リング４１により支持する。具体的には、リングジャッキ４２を伸長させて支持リング４１および固定リング４０を前方に移動する。つまり、支持リング４１および固定リング４０を切羽側（外周カッタ５側）に押し出す。その後、外周カッタ５と支持リング４１とを係合させる。
【００５８】
次に、図１３に示すように、シールドジャッキ１０を縮退させて内筒側スキンプレート９を後方に移動させる。なお、このときは、センタージャッキ３５を伸長させない。
【００５９】
以上のように、外周カッタ５の外径をマシン径よりも拡径することで、トンネルが拡幅掘削され、その後、拡幅部のセグメントが組み立てられる。拡幅部のセグメントの組立は、例えば、拡幅部を掘削後、その拡幅部がシールド掘進機１の後方に位置したら、拡幅部の土砂を除去してセグメントを組み立てる方法や、トンネル本体の周方向外側に三日月型に張り出すようにセグメントを組み立てた後、その拡幅部をトンネル本体と結合させる方法など、様々ものが可能である。
【００６０】
このように、本実施形態では、通常掘削に使用した外周カッタ５を拡径することで、トンネルを拡幅して掘削することができる。
【００６１】
したがって、シールド掘進機１のサイド部に拡幅用カッタを追加装備する必要がなくなり、メインのカッタ４、５のみでトンネルを拡幅することが可能である。さらに、拡幅用カッタを省略することで機長を短縮することができ、シールド掘進機１のコンパクト化を図ることができる。また、拡幅用カッタを省略することで機構を単純にすることができる。
【００６２】
また、外周カッタ５の外径が連続可変するので、トンネルの拡幅径を自在に変化させることができる。
【００６３】
また、着脱ビーム２６を交換することで、外周カッタ５の外径を正確に定めることができ、また中央カッタ４および外周カッタ５を裏面側から確実に支持することができる。
【００６４】
また、着脱ビーム２６の交換時に、中央カッタ４および外周カッタ５を坑内側に位置させることで、容易に取替作業を行うことができる。
【００６５】
また、スキンプレートを内筒側スキンプレートと外筒側スキンプレートとから構成することで、外周カッタが回動するためのスペースを容易に確保することができる。
【００６６】
また、外周カッタを縮小してシールド掘進機内部側に回動させる機構を備えたため、掘進途中にカッタの損耗カッタビット等を交換することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態では、図１４に示すように、球体１６を拡幅側に回転させて、外周カッタ５を拡幅側のスキンプレート２から、さらに突出させる。具体的には、拡幅部と反対側の外周カッタ５の端部が、スキンプレート２の前方（図１４において左方）延長線内に位置するまで、球体１６を回転させる。
【００６８】
このように、拡幅掘削（拡径）時に球体１６により中央カッタ４および外周カッタ５を拡幅側に振ることで、所望の箇所のみを掘削することとなり、さらに効率よく拡幅部を掘削することが可能となる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００７０】
例えば、着脱ビームの長さは、形成する拡幅部の大きさに応じて、適宜設定することが可能である。
【００７１】
また、着脱ビームを、回転隔壁に出没自在に（例えば、ネジ送り機構により）設け、その着脱ビームの出没長さを、外周カッタの中央カッタに対する角度に応じて変更するようにしてもよい。
【００７２】
また、着脱ビームの変わりに、シールドジャッキ、駆動部ジャッキ、およびセンタージャッキのロッド部に、例えば、半割円筒状のストッパを嵌合させて、各ジャッキの進退を固定することで、外周カッタの外径を規定するようにしてもよい。
【００７３】
また、外周カッタの拡径時および縮径時においては、中央カッタの前後位置を保つことが望ましいが、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る一実施形態によるシールド掘進機の側面図である。
【図２】本実施形態のシールド掘進機の正面図である。
【図３】本実施形態のシールド掘進機の側面図であり、外周カッタを拡径した状態を示す。
【図４】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、通常掘削時を示す。
【図５】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図４の次の工程を示す。
【図６】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図５の次の工程を示す。
【図７】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図６の次の工程を示す。
【図８】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図７の次の工程を示す。
【図９】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図８の次の工程を示す。
【図１０】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図９の次の工程を示す。
【図１１】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１０の次の工程を示す。
【図１２】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１１の次の工程を示す。
【図１３】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１２の次の工程を示す。
【図１４】本実施形態のシールド掘進機の平面図であり、中央カッタおよび外周カッタを拡幅部側に振った状態を示す。
【符号の説明】
【００７５】
１ シールド掘進機
２ スキンプレート
４ 中央カッタ
５ 外周カッタ
６ 外周カッタ拡径手段
１６ 回転体
１７ 回転体駆動手段
２５ 回転隔壁
２６ 着脱ビーム
３０ リンク部材
３１ 中央カッタ移動手段
４０ 固定リング
４１ 支持リング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルに拡幅部を形成可能なシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルを掘削する場合に、非常駐車帯やランプ合流部などを構築するために、トンネルの一部を拡幅させることがある。一般に、そのような拡幅作業はシールド掘進機などの機械により施工される。特に大深度トンネルなどでは拡幅作業が高水圧下で行われることになるため、安全上、機械で施工することが望ましい。
【０００３】
従来、トンネルの拡幅部を掘削可能なシールド掘進機として、機体のサイド部に径方向に出没自在な拡幅用カッタを備えたシールド掘進機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのシールド掘進機では、通常掘削を行う場合には、拡幅用カッタを機内に格納すると共に、メインのカッタで掘削を行い、拡幅部を形成する場合には、拡幅用カッタをサイド部から突出させて掘削を行うようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１６４０７号公報
【特許文献２】特表２００４−５３６９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、サイド部に拡幅用カッタを設けると、その拡幅用カッタの径の分だけ、シールド掘進機の機長が延びてしまうという問題があった。しかも、拡幅カッタを出入りさせるための機構や、拡幅用カッタの収納時にサイド部を遮蔽するためのシャッタなど必要となり、シールド掘進機の機構が複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、単純な機構でトンネルを拡幅することができ、かつコンパクト化を図ることができるシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、筒体状の外殻を形成するスキンプレートと、該スキンプレートの切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタと、該中央カッタの外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレートの前端部に延出されて設けられた外周カッタと、該外周カッタをその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段とを備えたものである。
【０００９】
好ましくは、上記中央カッタが、上記スキンプレートの開口径より小さな外径を有すると共に、上記外周カッタの先端部が上記スキンプレートの前端部に臨んで傾斜して延出されたものである。
【００１０】
好ましくは、上記外周カッタを枢支した中央カッタの基端部を、上記スキンプレート内において上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持したものである。
【００１１】
好ましくは、上記外周カッタ拡径手段は、各外周カッタの裏面に一端部が枢支されると共に他端部が上記中央カッタの回転軸廻りに回転可能な回転隔壁に枢支されたリンク部材と、上記回転隔壁を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタを前後方向に移動させる中央カッタ移動手段とを備えたものである。
【００１２】
好ましくは、上記回転隔壁と上記中央カッタの裏面とに係合可能であり、上記外周カッタと中央カッタとの角度を固定するための着脱ビームが、異なる所定長さで複数用意され、それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタの上記中央カッタに対する角度に応じて交換されるように構成されたものである。
【００１３】
好ましくは、上記中央カッタおよび上記外周カッタを支持する回転体と、その回転体を上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回転させて上記着脱ビームを坑内側に位置させるための回転体駆動手段とを備えたものである。
【００１４】
好ましくは、上記スキンプレート側に上記スキンプレートの前方に向けて出没自在に設けられた固定リングと、その固定リングに枢支され上記外周カッタの裏面に当接されて上記外周カッタが受ける土圧を支持するための支持リングとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、単純な機構でトンネルを拡幅することができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
本実施形態のシールド掘進機は、トンネルに拡幅部を形成すべく、マシン径以上の径で地山を掘削可能なものである。
【００１８】
図１から図３に基づき本実施形態のシールド掘進機の概略構造を説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態のシールド掘進機１は、筒体状の外殻を形成するスキンプレート２と、該スキンプレート２の切羽側（図１において左側）に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタ４と、該中央カッタ４の外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部５ａが枢支され且つ先端部５ｂが上記スキンプレート２の前端部に延出されて設けられた外周カッタ５と、該外周カッタ５をその枢支軸５ｃ廻りに先端部５ｂを径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段６とを備える。
【００２０】
スキンプレート２は、全体として二重の筒体状（具体的には、円筒体状）に構成され、外筒側スキンプレート８と、その外筒側スキンプレート８内に摺動可能に設けられた内筒側スキンプレート９と、それら外筒側および内筒側スキンプレート８、９を連結する連結手段（図示せず）とを備える。
【００２１】
内筒側スキンプレート９の後方側には、シールド掘進機１に掘進力を付与するためのシールドジャッキ１０が設けられる。シールドジャッキ１０は、内筒側スキンプレート９の周方向に間隔を隔てて複数配置され、その先端部が既設セグメント１１に係合可能に構成される。
【００２２】
内筒側スキンプレート９の前方には、上記中央カッタ４および外周カッタ５が設けられる。中央カッタ４は、内筒側スキンプレート９の軸芯部に同芯的に配置される。
【００２３】
本実施形態では、中央カッタ４が、スキンプレート２の開口径（または、内径）より小さな外径を有すると共に、外周カッタ５の先端部５ｂが、内筒側スキンプレート９の前端部（図１において左側端部）に臨んで傾斜して延出される。
【００２４】
図２に示すように、中央カッタ４および外周カッタ５は、面板状カッタからなり、その面板に、複数のディスクカッタ１２および固定式カッタビット１４が設けられる。中央カッタ４は前面視多角形状に形成され、その中央カッタ４の各辺ごとに各外周カッタ５が設けられる。
【００２５】
図１に戻り、本実施形態では、外周カッタ５を枢支した中央カッタ４の基端部４ａが、スキンプレート２内においてスキンプレート２の軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持される。より具体的には、シールド掘進機１は、内筒側スキンプレート９内に配置され中央カッタ４および外周カッタ５を支持する回転体（具体的には、球体）１６と、その球体１６を上記直交軸廻りに回転させる回転体駆動手段１７とを備える。
【００２６】
球体１６は、内筒側スキンプレート９内の上下に各々設けられた回動軸部１８により回動可能に支持される。回転体駆動手段１７は、例えば、球体１６の上方に設けられ回動軸部１８を周方向に押圧して回転させる複数の回転体ジャッキなどからなる。また、球体１６は、例えば大深度掘削や硬岩掘削など、高推力、高トルクが必要な時に、図示しない球体固定手段により、内筒側スキンプレート９に固定されるようになっている。この球体固定手段により上記回動軸部１８にかかる曲げ力、せん断力を低減することができる。また、図３に示すように、球体１６の後方には、球体１６内を遮蔽するための球体ふた１６ａを取り付けることができる。
【００２７】
図１に戻り、その球体１６内には、上記内筒側スキンプレート９の軸方向に延出した筒体形状を有するカッタ駆動部支持筒２０が、軸方向にスライド可能に収容される。そのカッタ駆動部支持筒２０と球体１６との間には、カッタ駆動部支持筒２０を軸方向に移動するための駆動部ジャッキ２１が設けられる。駆動部ジャッキ２１は、カッタ駆動部支持筒２０の周方向に間隔を隔てて複数配置される。
【００２８】
カッタ駆動部支持筒２０内には、中央カッタ４の回転軸と同芯的に旋回環２２が設けられる。その旋回環２２の後方には、旋回環駆動装置をなす複数のカッタ駆動用モータ（例えば、電動モータや油圧モータなど）２４が、周方向に間隔を隔てて配置される。旋回環２２には、カッタ駆動用モータ２４に取り付けられたギア２４ａと噛合する歯部２２ａが形成される。
【００２９】
旋回環２２の前方には、中央カッタ４の回転軸廻りに回転可能に支持されて旋回環２２に接続された回転隔壁２５が設けられる。その回転隔壁２５に、上記中央カッタ４が、回転隔壁２５と中央カッタ４の裏面とに係合可能な着脱ビーム２６を介して支持される。着脱ビーム２６は、一端部が回転隔壁２５に着脱自在に固定され、他端部が中央カッタ４の裏面外周部に設けられたボス部２８に嵌合可能に形成される。その着脱ビーム２６により、回転隔壁２５のトルクが中央カッタ４に伝達されると共に、掘進時に中央カッタ４に掛かる土圧が支持される。
【００３０】
外周カッタ拡径手段６は、各外周カッタ５と回転隔壁２５との間に設けられたリンク部材３０と、上記回転隔壁２５を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタ４を前後方向に移動させる中央カッタ移動手段３１とを備える。
【００３１】
リンク部材３０は、一端部が各外周カッタ５の裏面に枢支されると共に他端部が上記回転隔壁２５に枢支される。リンク部材３０は、回転隔壁２５からの駆動トルクが枢支部分に作用しないようにある程度余裕をもたせて結合される。
【００３２】
隔壁移動手段は、上記シールドジャッキ１０と上記駆動部ジャッキ２１とから構成される。
【００３３】
詳しくは後述するが、シールドジャッキ１０を、内筒側および外筒側スキンプレート８、９の連結を解除した状態で進退させることで、内筒側スキンプレート９が外筒側スキンプレート８に対して、前後方向に移動する。これにより、内筒側スキンプレート９内に設けられた球体１６を介して回転隔壁２５が前後に移動する。また、駆動部ジャッキ２１を進退させることで、カッタ駆動部支持筒２０を介して回転隔壁２５が前後に移動する。
【００３４】
中央カッタ移動手段３１は、上記カッタ駆動部支持筒２０内に設けられ上記中央カッタ４の裏面に連結されたセンタージャッキ３５から構成される。センタージャッキ３５は、カッタ駆動部支持筒２０（スキンプレート２）の軸芯部に配置され、その先端がセンターシャフト３６を介して中央カッタ４の裏面中心部に連結される。
【００３５】
図３に示すように、隔壁移動手段と中央カッタ移動手段３１により、中央カッタ４と回転隔壁２５とを近接させると、リンク部材３０が作動して外周カッタ５が拡径側に回動する。このとき、外周カッタ５と中央カッタ４との角度（拡径側の角度位置）は、中央カッタ４と回転隔壁２５との間に設けられた上記着脱ビーム２６により固定される。詳しくは後述するが、本実施形態では、着脱ビーム２６が異なる所定長さで複数用意され、それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタ５の上記中央カッタ４に対する角度や、外周カッタ５の外径や、中央カッタ４と回転隔壁２５との距離などに応じて交換される。
【００３６】
一方、中央カッタ４と回転隔壁２５とを離間させると、外周カッタ５が縮径側に回動する。このように、本実施形態では、外周カッタ拡径手段６により、外周カッタ５が拡径および縮径される。つまり、本実施形態のシールド掘進機１は、カッタ径が連続可変の拡縮カッタを備える。
【００３７】
また、本実施形態のシールド掘進機１は、スキンプレート２側にスキンプレート２の前方（図１および図３において左方）に向けて出没自在に設けられた固定リング４０と、その固定リング４０に枢支され外周カッタ５の裏面に当接されて上記外周カッタ５が受ける土圧を支持するための支持リング４１とを備える。
【００３８】
具体的には、上記球体１６のカッタ駆動部支持筒２０よりも径方向外側に、固定リング４０を前後方向に移動させるためのリングジャッキ４２が設けられる。リングジャッキ４２は、周方向に間隔を隔てて複数配置される。また、支持リング４１と固定リング４０との間には、図示しないベアリング部材が設けられ、支持リング４１が外周カッタ５の回転軸廻りに回動自在に支持される。
【００３９】
外周カッタ５の回転時には、支持リング４１が外周カッタ５と共に回転し、その支持リング４１を介して、固定リング４０およびリングジャッキ４２が外周カッタ５を裏面側（図１において右側）から支持する。
【００４０】
次に、本実施形態のシールド掘進機１の作用を説明する。
【００４１】
本実施形態のシールド掘進機１は、図１に示すように、通常掘削時は外周カッタ５の径をマシン径（スキンプレート２の径）と略同一（縮径状態）にして掘削を行い、非常駐車帯などを構築する場所においては（つまり、拡幅掘削時は）、図３に示すように、外周カッタ５の外径をマシン径よりも拡径（拡径状態）して掘削を行う。
【００４２】
この通常掘削時と拡幅掘削時とにおいて、回転隔壁２５の着脱ビーム２６が中央カッタ４に突き合わされ、外周カッタ５の外径が規定される。本実施形態では、外周カッタ５を拡径する時に、着脱ビーム２６を交換するようにしている。その着脱ビーム２６の交換は、まず、外周カッタ５を縮径して球体１６内に収容し、その球体１６を坑内側に反転させる。次に、着脱ビーム２６を短いものに交換した後、球体１６を切羽側に回転させる。その後、外周カッタ５を拡径する。
【００４３】
図４から図１４に基づき、外周カッタ５の拡幅を以下に詳述する。図４から図１３は、シールド掘進機１の模式側面図であり、図１４はシールド掘進機１の平面図である。なお、図４は、図１と同様の通常掘削状態を示すものである。
【００４４】
まず、図５に示すように、外周カッタ５から支持リング４１を離間させる。具体的には、外周カッタ５と支持リング４１との係合を解除した後、リングジャッキ４２を縮退させて支持リング４１および固定リング４０を後方に移動する。つまり、支持リング４１および固定リング４０をスキンプレート２側に引き寄せる。
【００４５】
次に、外周カッタ５を縮径する。本実施形態では、外周カッタ５の縮径は、シールドジャッキ１０、または駆動部ジャッキ２１を縮退させながら（スキンプレート２側に引き寄せながら）、センタージャッキ３５を伸長させて行う。
【００４６】
図６に示すように、まず、予め内筒側スキンプレート９と外筒側スキンプレート８との連結を解除する。次に、シールドジャッキ１０の先端を既設セグメント１１に係合する。このとき、内筒側スキンプレート９の後退スペースを確保するために、既設セグメント１１を一リング分または複数リング分取り外すようにしてもよい。次に、シールドジャッキ１０を縮退させて内筒側スキンプレート９を後方に（坑内側に）移動させながら、センタージャッキ３５を伸長させる。本実施形態では、センタージャッキ３５の伸長量をシールドジャッキ１０の縮退量と同一にする。
【００４７】
これにより、リンク部材３０により外周カッタ５が後方側に回動して、外周カッタ５が縮径する。また、センタージャッキ３５の伸長量とシールドジャッキ１０の縮退量とを同一としたので、中央カッタ４の前後位置が固定される。
【００４８】
次に、図７に示すように、駆動部ジャッキ２１を縮退させてカッタ駆動部支持筒２０を後方に移動させながら、センタージャッキ３５を伸長させる。このとき、シールドジャッキ１０を縮退させた場合と同様に、センタージャッキ３５の伸長量をシールドジャッキ１０の縮退量と同一にする。これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が後方側に回動して、外周カッタ５がさらに縮径する。
【００４９】
以上により、中央カッタ４および外周カッタ５がシールド掘進機１内に格納可能な大きさまで縮径される。具体的には、外周カッタ５の外径が球体１６の回転軌跡（図６および図７において二点鎖線で示す）内に収まるまで、外周カッタ５が縮径される。
【００５０】
次に、着脱ビーム２６を交換する。まず、図７に示すように、送泥管や排泥管（図示せず）などを取り外して、球体１６の後部（坑内側）に球体ふた１６ａを設置する。その後、図８に示すように、球体１６を上記直交軸廻りに回転させて前後反転させ、中央カッタ４および外周カッタ５をシールド掘進機１内に格納する。これにより、中央カッタ４および外周カッタ５が坑内側（図８において右側）に位置して露出する。この状態で、着脱ビーム２６を、通常掘削時よりも短いものに交換する（図９参照）。本実施形態では、図３に示すように、中央カッタ４と外周カッタ５が面一の状態のときに、中央カッタ４のボス部２８に突き合わされるような長さの着脱ビーム２６’を用いる。さらに、本実施形態では、損耗カッタビット等を適宜交換する。その後、再び球体１６を前後反転して、中央カッタ４および外周カッタ５を地山側に向ける。
【００５１】
次に、外周カッタ５を拡径する。本実施形態では、外周カッタ５の拡径は、シールドジャッキ１０、または駆動部ジャッキ２１を伸長させながら（切羽側に押し出しながら）、センタージャッキ３５を縮退させて行う。
【００５２】
まず、図１０に示すように、駆動部ジャッキ２１を伸長させてカッタ駆動部支持筒２０を前方に（地山側に）移動させながら、センタージャッキ３５を縮退させる。本実施形態では、センタージャッキ３５の縮退量をシールドジャッキ１０の伸長量と同一にする。
【００５３】
これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が前方側に回動して、外周カッタ５が拡径する。
【００５４】
次に、図１１に示すように、シールドジャッキ１０を伸長させて内筒側スキンプレート９を前方に移動させながら、センタージャッキ３５を縮退させる。このとき、駆動部ジャッキ２１を伸長させた場合と同様に、センタージャッキ３５の縮退量をシールドジャッキ１０の伸長量と同一にする。
【００５５】
これにより、中央カッタ４の前後位置が固定された状態で、外周カッタ５が前方側に回動して、外周カッタ５がさらに拡径する。
【００５６】
以上により、中央カッタ４および外周カッタ５がマシン径よりも拡径される。本実施形態では、中央カッタ４と外周カッタ５とが面一となる状態まで、外周カッタ５が拡径される。
【００５７】
次に、図１２に示すように、外周カッタ５を支持リング４１により支持する。具体的には、リングジャッキ４２を伸長させて支持リング４１および固定リング４０を前方に移動する。つまり、支持リング４１および固定リング４０を切羽側（外周カッタ５側）に押し出す。その後、外周カッタ５と支持リング４１とを係合させる。
【００５８】
次に、図１３に示すように、シールドジャッキ１０を縮退させて内筒側スキンプレート９を後方に移動させる。なお、このときは、センタージャッキ３５を伸長させない。
【００５９】
以上のように、外周カッタ５の外径をマシン径よりも拡径することで、トンネルが拡幅掘削され、その後、拡幅部のセグメントが組み立てられる。拡幅部のセグメントの組立は、例えば、拡幅部を掘削後、その拡幅部がシールド掘進機１の後方に位置したら、拡幅部の土砂を除去してセグメントを組み立てる方法や、トンネル本体の周方向外側に三日月型に張り出すようにセグメントを組み立てた後、その拡幅部をトンネル本体と結合させる方法など、様々ものが可能である。
【００６０】
このように、本実施形態では、通常掘削に使用した外周カッタ５を拡径することで、トンネルを拡幅して掘削することができる。
【００６１】
したがって、シールド掘進機１のサイド部に拡幅用カッタを追加装備する必要がなくなり、メインのカッタ４、５のみでトンネルを拡幅することが可能である。さらに、拡幅用カッタを省略することで機長を短縮することができ、シールド掘進機１のコンパクト化を図ることができる。また、拡幅用カッタを省略することで機構を単純にすることができる。
【００６２】
また、外周カッタ５の外径が連続可変するので、トンネルの拡幅径を自在に変化させることができる。
【００６３】
また、着脱ビーム２６を交換することで、外周カッタ５の外径を正確に定めることができ、また中央カッタ４および外周カッタ５を裏面側から確実に支持することができる。
【００６４】
また、着脱ビーム２６の交換時に、中央カッタ４および外周カッタ５を坑内側に位置させることで、容易に取替作業を行うことができる。
【００６５】
また、スキンプレートを内筒側スキンプレートと外筒側スキンプレートとから構成することで、外周カッタが回動するためのスペースを容易に確保することができる。
【００６６】
また、外周カッタを縮小してシールド掘進機内部側に回動させる機構を備えたため、掘進途中にカッタの損耗カッタビット等を交換することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態では、図１４に示すように、球体１６を拡幅側に回転させて、外周カッタ５を拡幅側のスキンプレート２から、さらに突出させる。具体的には、拡幅部と反対側の外周カッタ５の端部が、スキンプレート２の前方（図１４において左方）延長線内に位置するまで、球体１６を回転させる。
【００６８】
このように、拡幅掘削（拡径）時に球体１６により中央カッタ４および外周カッタ５を拡幅側に振ることで、所望の箇所のみを掘削することとなり、さらに効率よく拡幅部を掘削することが可能となる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００７０】
例えば、着脱ビームの長さは、形成する拡幅部の大きさに応じて、適宜設定することが可能である。
【００７１】
また、着脱ビームを、回転隔壁に出没自在に（例えば、ネジ送り機構により）設け、その着脱ビームの出没長さを、外周カッタの中央カッタに対する角度に応じて変更するようにしてもよい。
【００７２】
また、着脱ビームの変わりに、シールドジャッキ、駆動部ジャッキ、およびセンタージャッキのロッド部に、例えば、半割円筒状のストッパを嵌合させて、各ジャッキの進退を固定することで、外周カッタの外径を規定するようにしてもよい。
【００７３】
また、外周カッタの拡径時および縮径時においては、中央カッタの前後位置を保つことが望ましいが、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る一実施形態によるシールド掘進機の側面図である。
【図２】本実施形態のシールド掘進機の正面図である。
【図３】本実施形態のシールド掘進機の側面図であり、外周カッタを拡径した状態を示す。
【図４】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、通常掘削時を示す。
【図５】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図４の次の工程を示す。
【図６】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図５の次の工程を示す。
【図７】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図６の次の工程を示す。
【図８】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図７の次の工程を示す。
【図９】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図８の次の工程を示す。
【図１０】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図９の次の工程を示す。
【図１１】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１０の次の工程を示す。
【図１２】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１１の次の工程を示す。
【図１３】本実施形態のシールド掘進機における外周カッタの拡径を説明するための図であり、図１２の次の工程を示す。
【図１４】本実施形態のシールド掘進機の平面図であり、中央カッタおよび外周カッタを拡幅部側に振った状態を示す。
【符号の説明】
【００７５】
１ シールド掘進機
２ スキンプレート
４ 中央カッタ
５ 外周カッタ
６ 外周カッタ拡径手段
１６ 回転体
１７ 回転体駆動手段
２５ 回転隔壁
２６ 着脱ビーム
３０ リンク部材
３１ 中央カッタ移動手段
４０ 固定リング
４１ 支持リング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体状の外殻を形成するスキンプレートと、
該スキンプレートの切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタと、
該中央カッタの外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレートの前端部に延出されて設けられた外周カッタと、
該外周カッタをその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段とを備えたシールド掘進機。
【請求項２】
上記中央カッタが、上記スキンプレートの開口径より小さな外径を有すると共に、上記外周カッタの先端部が上記スキンプレートの前端部に臨んで傾斜して延出された請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記外周カッタを枢支した中央カッタの基端部を、上記スキンプレート内において上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持した請求項１または２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
上記外周カッタ拡径手段は、各外周カッタの裏面に一端部が枢支されると共に他端部が上記中央カッタの回転軸廻りに回転可能な回転隔壁に枢支されたリンク部材と、上記回転隔壁を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタを前後方向に移動させる中央カッタ移動手段とを備えた請求項１から３いずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項５】
上記回転隔壁と上記中央カッタの裏面とに係合可能であり、上記外周カッタと中央カッタとの角度を固定するための着脱ビームが、異なる所定長さで複数用意され、
それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタの上記中央カッタに対する角度に応じて交換されるように構成された請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項６】
上記中央カッタおよび上記外周カッタを支持する回転体と、その回転体を上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回転させて上記着脱ビームを坑内側に位置させるための回転体駆動手段とを備えた請求項５記載のシールド掘進機。
【請求項７】
上記スキンプレート側に上記スキンプレートの前方に向けて出没自在に設けられた固定リングと、その固定リングに枢支され上記外周カッタの裏面に当接されて上記外周カッタが受ける土圧を支持するための支持リングとを備えた請求項１から６いずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項１】
筒体状の外殻を形成するスキンプレートと、
該スキンプレートの切羽側に位置されて回転駆動自在に設けられた中央カッタと、
該中央カッタの外周部に、その周方向に沿って分割されてそれぞれの基端部が枢支され且つ先端部が上記スキンプレートの前端部に延出されて設けられた外周カッタと、
該外周カッタをその枢支軸廻りに先端部を径方向外方に展開移動させて拡径する外周カッタ拡径手段とを備えたシールド掘進機。
【請求項２】
上記中央カッタが、上記スキンプレートの開口径より小さな外径を有すると共に、上記外周カッタの先端部が上記スキンプレートの前端部に臨んで傾斜して延出された請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記外周カッタを枢支した中央カッタの基端部を、上記スキンプレート内において上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回動自在に支持した請求項１または２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
上記外周カッタ拡径手段は、各外周カッタの裏面に一端部が枢支されると共に他端部が上記中央カッタの回転軸廻りに回転可能な回転隔壁に枢支されたリンク部材と、上記回転隔壁を前後方向に移動させる隔壁移動手段と、上記中央カッタを前後方向に移動させる中央カッタ移動手段とを備えた請求項１から３いずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項５】
上記回転隔壁と上記中央カッタの裏面とに係合可能であり、上記外周カッタと中央カッタとの角度を固定するための着脱ビームが、異なる所定長さで複数用意され、
それら長さの異なる着脱ビームが、上記外周カッタの上記中央カッタに対する角度に応じて交換されるように構成された請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項６】
上記中央カッタおよび上記外周カッタを支持する回転体と、その回転体を上記スキンプレートの軸と直交する直交軸廻りに回転させて上記着脱ビームを坑内側に位置させるための回転体駆動手段とを備えた請求項５記載のシールド掘進機。
【請求項７】
上記スキンプレート側に上記スキンプレートの前方に向けて出没自在に設けられた固定リングと、その固定リングに枢支され上記外周カッタの裏面に当接されて上記外周カッタが受ける土圧を支持するための支持リングとを備えた請求項１から６いずれかに記載のシールド掘進機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−１００３１６（Ｐ２００７−１００３１６Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８７９６７（Ｐ２００５−２８７９６７）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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