JP3606733B2 - Drive mechanism of shield machine for rectangular section - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド軸心に回りに回転自在に支持された公転壁体を、この公転壁体の偏心位置に支持されてカッタヘッドを駆動する自転軸体の回転に対して、逆方向に3倍の速度で公転させることにより、矩形断面のトンネルを掘削可能な矩形断面用シールド掘進機の駆動機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、たとえば特開平4−281995号公報や特開平5−209497号公報に、シールド軸心に回転自在に支持された公転体を公転させるとともに、カッタヘッドを有する自転軸を公転体の偏心位置に回転自在に支持させ、自転軸の回転に対して、公転体を逆方向に3倍の速度で回転させることにより、矩形断面のトンネルを掘削する矩形断面トンネル掘削用のシールド掘進機が提案されている。
【0003】
上記矩形断面用シールド掘進機において、公転体の回転駆動装置と、自転軸の駆動装置がそれぞれ配設されており、それぞれの駆動モータの回転数を制御することでカッタヘッドを駆動していた。
【0004】
また、遊星ギヤ機構を使用して単一の入力機構により公転と自転とを行うものも提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先の従来構成によれば、公転体および自転軸は、それぞれ負荷が異なるとともに、回転速度も異なることから、自転運動および公転運動が不安定であるという問題があった。
【0006】
後者の遊星ギヤ機構によれば、自転運動と公転運動は安定するが、カッタヘッドを介して自転軸に、自転と公転とによる掘削反力により複雑な負荷がかかり、公転体だけでは支持することが困難であるという問題があった。
【0007】
本発明は、上記問題点を解決して、公転体および自転軸の回転を安定して制御できるとともに、自転軸を確実に支持することができる矩形断面シールド掘進機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、シールド本体の前部にシールド軸心回りに回転自在に支持された公転体の公転速度を、この公転体のシールド軸心から偏心した位置に回転自在に支持されカッタヘッドが取付けられた自転軸の回転に対して、逆方向に3倍の速度とすることにより、矩形断面のトンネルを掘削可能な矩形断面シールド掘進機の駆動機構において、前記公転体に、自転軸を回転自在に支持する前部軸受と、カッタ駆動モータにより駆動される駆動ギヤに噛合される公転用外歯ギヤとを設けるとともに、シールド本体に固定された自転用内歯ギヤとを設け、自転軸に前記自転用内歯ギヤに噛合される自転用遊星ギヤを固定し、前記公転体の後部に、公転体と同期して公転される公転支持体を配置するとともに、この公転支持体に自転軸を回転自在に支持する後部軸受を設け、前記自転軸を前部軸受と後部軸受とにより自転用遊星ギヤの前後で支持するように構成したものである。
【0009】
上記構成によれば、遊星ギヤ機構により、公転と自転とを安定して正確に駆動制御できるとともに、カッタヘッドの公転運動および自転運動による掘削反力により、回転軸に加わるラジアル方向の負荷およびスラスト方向の負荷やその変動が大きくても、自転用遊星ギヤの前後に配置された前部軸受と後部軸受で確実に支持することができ、また自転用内歯ギヤと自転用遊星ギヤとの噛み合いを良好に保持することができる。
【0010】
また、請求項2記載の発明は、上記構成において、カッタ駆動モータにより回転される駆動軸と公転支持体との間に、公転支持体を公転駆動する連動ギヤ装置を設けたものである。
【0011】
上記構成によれば、カッタ駆動と同一の駆動源により公転支持体を公転させることができ、同期駆動が容易でコンパクトに構成できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る矩形断面シールド掘進機の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0013】
矩形断面のシールド本体1の前部には、正面視で先端部が正三角形の頂点に位置する3本のスポーク2aにより構成されたカッタヘッド2が配置されている。シールド本体1の前部には、支持隔壁3に公転軸受4を介して公転体である公転隔壁5がシールド軸心Oを中心に回転自在に支持され、この公転隔壁5により切羽崩壊土圧を支持する圧力室6が形成されている。またこの公転隔壁5でシールド軸心Oから偏心量eだけ偏心した偏心軸心Oe上に、前部軸受7を介して自転軸8が回転自在に支持され、この自転軸8の先端部にカッタヘッド2が取り付けられている。またこのカッタヘッド2の偏心量eは、
e=(L/2)/cos30°−(L/2)
を満足するように設定される。ここでLはカッタヘッド2の頂点を結ぶ正三角形の一辺の長さである。
【0014】
前記カッタヘッド2は、各スポーク2aに半径方向に伸縮自在なコピーカッタ装置2bが内蔵されるとともに、図示しないが多数のカッタビットと複数の土砂取り入れ口とを具備している。9は支持隔壁3に貫設されて圧力室6から掘削土砂を排出する排土装置である。
【0015】
このカッタヘッド2は、公転隔壁5の後部に配設されたカッタ駆動装置10により回転(自転)駆動および公転駆動されており、このカッタ駆動装置10は、カッタヘッド2を自転軸8の1回転に対して公転隔壁5がその逆方向に3回転するように構成され、カッタヘッド2の自転運動と公転運動とにより矩形断面を掘削することができる。
【0016】
すなわち、カッタ駆動装置10は、公転隔壁5の外周部所定位置に後部支持壁20を介して配置された複数(図面では4個、なお図2は簡略化のため1個)のカッタ駆動モータ11と、これらカッタ駆動モータ11により駆動される駆動軸12に取付けられた駆動ギヤ13と、公転隔壁5の後部外周に固定され各駆動ギヤ13が噛合される公転用外歯ギヤ14と、公転隔壁5の後部外周に軸受17を介して回転自在に連結され前部支持壁18を介してシールド本体1に固定された自転用内歯ギヤ15と、自転軸8に固定されて自転用内歯ギヤ15に噛合する自転用遊星ギヤ16とを具備し、カッタ駆動モータ11により駆動ギヤ13および公転用外歯ギヤ14を介して公転隔壁5を公転させ、自転用遊星ギヤ16と自転用内歯ギヤ15との噛み合いにより自転軸8をその軸心回りに回転させ、カッタヘッド2を回転駆動することができる。
【0017】
またカッタ駆動装置10では、公転と自転による掘削反力によりカッタヘッド2を介して複雑な負荷を受ける自転軸8を安定して支持するために、公転隔壁5に設けられた前部軸受7の他に、この公転支持壁22に自転軸8を支持する後部軸受23が公転支持体である公転支持壁22を介して設けられている。すなわち、後部支持壁20の内周部に支持壁軸受24を介して公転支持壁22がシールド軸心Oを中心に回転自在に支持され、カッタ駆動モータ11に連動ギヤ装置21を介して公転支持壁22が連結連動されている。この連動ギヤ装置21は、支持壁軸受24の外周部に連動用外歯ギヤ25が取り付けられ、この連動用外歯ギヤ25が、カッタ駆動モータ11の駆動軸12に取付けられた連動用ギヤ26に2個のアイドルギヤ27A,27Bを介して連結連動されて構成され、連動用ギヤ26と、2個のアイドルギヤ27A,27B、連動用外歯ギヤ25のギヤ比が、公転壁5の公転と同期するように設定される。
【0018】
上記構成において、カッタ駆動装置10のカッタ駆動モータ11が駆動されると、駆動ギヤ13により公転用外歯ギヤ14を介して公転隔壁5が公転される。そして、公転隔壁5の公転に従って自転軸8が公転され、自転用内歯ギヤ15に噛合される自転用遊星ギヤ16を介して自転軸8が自転される。さらにカッタヘッド2がシールド軸心Oを中心に公転されつつ自転軸8が偏心軸心Oeを中心に自転され、自転軸8の1回転に対して公転隔壁5が逆方向に3回転公転される。これによりカッタヘッド2により矩形断面のトンネルが掘削される。同時に、カッタ駆動モータ11が駆動に連動ギヤ装置21の連動用ギヤ26によりアイドルギヤ27A,27Bを介して公転支持壁22が公転隔壁5に同期して回転され、公転隔壁5の公転に追従される。
【0019】
上記構成によれば、自転用遊星ギヤ16の前後で前部軸受7と後部軸受23とにより自転軸8を支持隔壁3および後部支持壁20に支持するので、カッタヘッド2の自転運動および公転運動による掘削反力により作用するラジアル方向の負荷およびスラスト方向の負荷を、確実に支持することができる。また、公転支持壁22は、カッタ駆動モータ11により連動されるので、別に連動用の駆動源も不要で簡略化できる。さらに、公転支持壁22は、自転軸8の公転範囲を含む最小の大きさに形成され、2個のアイドルギヤ27A,27Bを介して連結連動されるので、全体をコンパクトに形成することができ、公転支持壁22の周囲の空間を有効利用することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項1記載の発明によれば、遊星ギヤ機構により、公転と自転とを安定して正確に駆動制御できるとともに、カッタヘッドの公転運動および自転運動による掘削反力により、回転軸に加わるラジアル方向の負荷およびスラスト方向の負荷やその変動が大きくても、自転用遊星ギヤの前後に配置された前部軸受と後部軸受で確実に支持することができ、また自転用内歯ギヤと自転用遊星ギヤとの噛み合いを良好に保持することができる。
【0021】
また、請求項2記載の発明によれば、カッタ駆動と同一の駆動源により公転支持壁を公転させることができ、同期駆動が容易でコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る矩形断面シールド掘進機の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】同矩形断面シールド掘進機のカッタヘッド駆動装置を示す概略構成図である。
【図3】図1に示すA−A断面図である。
【符号の説明】
1 シールド本体
2 カッタヘッド
3 支持隔壁
5 公転隔壁(公転体)
7 前部軸受
8 自転軸
10 カッタ駆動装置
11 カッタ駆動モータ
12 駆動軸
13 駆動ギヤ
14 公転用外歯ギヤ
15 自転用内歯ギヤ
16 自転用遊星ギヤ
17 軸受
18 前部支持壁
20 後部支持壁
21 連動ギヤ装置
22 公転支持壁(公転支持体)
23 後部軸受
24 支持壁軸受
25 連動用外歯ギヤ
26 連動用ギヤ
27A,27B 連動用ギヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the revolution wall body rotatably supported around the shield axis is supported in the opposite direction to the rotation of the rotation shaft body that is supported at the eccentric position of the revolution wall body and drives the cutter head. The present invention relates to a drive mechanism for a shield excavator for a rectangular section capable of excavating a tunnel having a rectangular section by revolving at a double speed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-281995 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-209497, the revolution body rotatably supported by the shield shaft center is revolved, and the rotation shaft having the cutter head is set to the eccentric position of the revolution body. A shield tunneling machine for excavation of a rectangular cross-section tunnel that excavates a tunnel with a rectangular cross-section by rotating the rotating body in a reverse direction at a speed three times the rotation of the rotating shaft is proposed. Yes.
[0003]
In the shield excavator for rectangular cross section, a rotation drive device for the revolution body and a drive device for the rotation shaft are provided, and the cutter head is driven by controlling the rotation speed of each drive motor.
[0004]
There has also been proposed a planetary gear mechanism that performs revolution and rotation with a single input mechanism.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional configuration, the revolution body and the rotation shaft have different loads and rotation speeds, so that there is a problem that the rotation movement and the revolution movement are unstable.
[0006]
According to the latter planetary gear mechanism, the rotation and revolution are stable, but a complex load is applied to the rotation shaft via the cutter head due to the excavation reaction force due to rotation and revolution, and the rotation body alone supports it. There was a problem that was difficult.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a rectangular cross-section shield machine capable of stably controlling the rotation of the revolution body and the rotation shaft and capable of reliably supporting the rotation shaft. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention enables the revolution speed of a revolution body supported rotatably around the shield axis at the front portion of the shield body to freely rotate to a position eccentric from the shield axis of the revolution body. In the drive mechanism of the rectangular cross-section shield machine capable of excavating a rectangular cross-section tunnel by setting the speed to 3 times in the opposite direction relative to the rotation of the rotation shaft to which the cutter head is attached, And a front bearing for rotatably supporting the rotation shaft, an external gear for revolution meshed with a drive gear driven by a cutter drive motor, and an internal gear for rotation fixed to the shield body. The rotating planetary gear meshed with the rotating internal gear is fixed to the rotating shaft, and a revolving support body that revolves in synchronization with the revolving body is disposed at the rear of the revolving body, and this revolving support is provided. body The rear bearing for rotatably supporting the rotation shaft is provided, the rotation shaft by a front bearing and a rear bearing is obtained by configured to support before and after-rotating planet gears.
[0009]
According to the above configuration, the planetary gear mechanism can stably and accurately drive and control the revolution and rotation, and the radial load and thrust applied to the rotating shaft by the revolving motion of the cutter head and the excavation reaction force due to the rotation motion. Even if the load in the direction and its fluctuation are large, it can be reliably supported by the front and rear bearings arranged before and after the planetary gear for rotation, and the internal gear for rotation and the planetary gear for rotation mesh with each other. Can be held well.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the above configuration, an interlocking gear device for driving the revolution support to revolve is provided between the drive shaft rotated by the cutter drive motor and the revolution support.
[0011]
According to the said structure, a revolution support body can be revolved with the drive source same as a cutter drive, and synchronous drive can be comprised easily and compactly.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, an embodiment of a rectangular cross-section shield machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0013]
At the front part of the
e = (L / 2) / cos30 °-(L / 2)
Is set to satisfy. Here, L is the length of one side of the equilateral triangle connecting the vertices of the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
That is, the
[0017]
Further, in the
[0018]
In the above configuration, when the
[0019]
According to the above configuration, since the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in
[0021]
According to the second aspect of the invention, the revolution support wall can be revolved by the same drive source as the cutter drive, and the synchronous drive can be easily and compactly configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a rectangular section shield machine according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a cutter head driving device of the rectangular section shield machine.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1
7
23 Rear bearing 24 Support wall bearing 25 Interlocking
Claims (2)
前記公転体に、自転軸を回転自在に支持する前部軸受と、カッタ駆動モータにより駆動される駆動ギヤに噛合される公転用外歯ギヤとを設けるとともに、シールド本体に固定された自転用内歯ギヤとを設け、
自転軸に前記自転用内歯ギヤに噛合される自転用遊星ギヤを固定し、
前記公転体の後部に、公転体と同期して公転される公転支持体を配置するとともに、この公転支持体に自転軸を回転自在に支持する後部軸受を設け、
前記自転軸を前部軸受と後部軸受とにより自転用遊星ギヤの前後で支持するように構成した
ことを特徴とする矩形断面用シールド掘進機の駆動機構。The revolution speed of the revolution body supported rotatably around the shield axis at the front part of the shield body is set so that the revolution axis of the revolution axis, which is rotatably supported at a position eccentric from the shield axis of the revolution body, is attached to the cutter head. In the drive mechanism of the rectangular cross-section shield machine capable of excavating a tunnel with a rectangular cross section by setting the speed three times in the opposite direction to the rotation,
The revolution body is provided with a front bearing for rotatably supporting the rotation shaft and an external gear for revolution meshed with a drive gear driven by a cutter drive motor, and an inner rotation for rotation fixed to the shield body. With tooth gear,
Fixing the planetary gear for rotation meshed with the internal gear for rotation to the rotation shaft,
In the rear portion of the revolution body, a revolution support body that revolves in synchronization with the revolution body is disposed, and a rear bearing that rotatably supports the rotation shaft is provided on the revolution support body,
A drive mechanism for a rectangular cross-section shield machine, wherein the rotation shaft is supported by front and rear bearings before and after a planetary gear for rotation.
ことを特徴とする請求項1記載の矩形断面用シールド掘進機の駆動機構。2. A drive mechanism for a rectangular cross-section shield machine according to claim 1, wherein an interlocking gear device for driving the revolution support to revolve is provided between the drive shaft rotated by the cutter drive motor and the revolution support. .
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| JPH11256991A JPH11256991A (en) | 1999-09-21 |
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- 1998-03-13 JP JP6182398A patent/JP3606733B2/en not_active Expired - Fee Related
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