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JP5017633B2 - Shield machine - Google Patents
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JP5017633B2 - Shield machine - Google Patents

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Description

本発明は、シールド工法によるトンネルの形成に用いるシールドマシンに関する。   The present invention relates to a shield machine used for forming a tunnel by a shield method.

シールド工法とは、トンネルの先端にシールドと呼ばれる茶筒の様な鋼鉄製の外筒を設けて、崩壊しようとする土を押さえつつ掘削を行い、内部でゼグメントと呼ばれるブロックをリング状に組み立てていく工法として知られている(非特許文献1)。シールドを有して、当該工法に用いられる機械がシールドマシンである。   With the shield method, a steel outer cylinder called a tea cylinder called a shield is provided at the tip of the tunnel, and excavation is performed while holding down the soil that is about to collapse, and a block called a segment is assembled into a ring shape inside. It is known as a construction method (Non-Patent Document 1). A machine having a shield and used in the construction method is a shield machine.

従来のシールドマシンの代表的なものとして、例えば非特許文献2に開示される技術が知られている。このシールドマシンは、トンネルの壁面に敷設されたセグメントの掘削方向前方端面を、多数のシールドジャッキにより押圧し、その反作用により掘削方向前方への推進力を生成するように構成されている。そして、シールドの掘削方向前端部に設けられたカッターヘッドに推進力が伝えられ、推進力を得た当該カッターヘッドを回転させることにより、前方の地山を掘削する(非特許文献2の図−1.1.1)。また、掘削方向を調整するためには、シールドを前後に分割し、多数の中折れジャッキを用いて、それらの間の相対的な傾斜角を調整する機構が採用される(非特許文献2の図−1.2.5)。このように、代表的な従来のシールドマシンでは、多数のジャッキをシールド内に設置することが必要とされていた。   As a typical conventional shield machine, for example, a technique disclosed in Non-Patent Document 2 is known. This shield machine is configured to generate a propulsive force forward in the excavation direction by pressing the front end surface of the segment laid on the wall surface of the tunnel with a large number of shield jacks. Then, the propulsive force is transmitted to the cutter head provided at the front end of the shield in the excavation direction, and the cutter head that has obtained the propulsive force is rotated to excavate a natural ground ahead (see FIG. 1.1.1). Further, in order to adjust the excavation direction, a mechanism is adopted in which the shield is divided into front and rear, and a relative inclination angle between them is adjusted using a number of middle folding jacks (Non-Patent Document 2). Fig. 1.2.5). As described above, in a typical conventional shield machine, it is necessary to install a large number of jacks in the shield.

一方、特許文献1には、セグメントをらせん状に組み立ててゆく技術が開示されている。この技術は、らせん状に組み立てられたセグメントの最先端部に、扇状のカッターを配置し、当該カッターをセグメントに沿ってらせん状に回転させることにより、地山の掘削を進めるものとなっている。それにより、この従来技術は、シールドジャッキを要することなく、掘削を進めることが可能となっている。しかしこの従来技術では、カッターは、セグメントの掘削方向軸を含む面を掘削面とするものであり、そもそも前方へ向かう推進力を要しないものである。さらにこの従来技術によるシールドマシンは、掘削の方向を転換することは想定されていない。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for assembling segments in a spiral shape. This technology is designed to advance excavation of natural ground by placing a fan-shaped cutter at the tip of a spirally assembled segment and rotating the cutter spirally along the segment. . Thereby, this prior art can advance excavation, without requiring a shield jack. However, in this prior art, the cutter uses the surface including the excavation direction axis of the segment as the excavation surface, and originally does not require a propulsive force toward the front. Furthermore, this shield machine according to the prior art is not supposed to change the direction of excavation.

以上のように、掘削方向前面の地山を掘削する代表的なタイプのシールドマシンでは、前方へ向かう推進力を得るために多数のシールドジャッキを必要とするという問題点があった。さらに、非特許文献2が開示するように、掘削方向の転換を可能とするシールドマシンでは、多数の中折れジャッキを必要とする、という問題点があった。このため、シールドマシンの構造が複雑となり、前後の全長も大きいものとならざるを得ないという問題点があった。   As described above, a typical type of shield machine that excavates a natural ground in front of the excavation direction has a problem that a large number of shield jacks are required to obtain a forward propulsion force. Furthermore, as disclosed in Non-Patent Document 2, the shield machine that can change the excavation direction has a problem that a large number of middle-folding jacks are required. For this reason, the structure of the shield machine becomes complicated, and there is a problem that the front and rear total length must be large.

特開昭62−0059796号公報JP 62-0059796 A

鹿島建設株式会社のウェブサイト「テクノ・ライブラリ(2002年)」(http://www.kajima.co.jp/news/digest/apr_2002/techno/index-j.htm)Kajima Corporation website “Techno Library (2002)” (http://www.kajima.co.jp/news/digest/apr_2002/techno/index-j.htm) シールド工法技術協会「泥土加圧シールド工法技術資料」(平成19年6月発行第11版:http://www.shield-method.gr.jp/gijyutsu/dk.pdfにより入手可能)図−1.1.1「泥土加圧シールド工法原理図」、図−1.2.5「玉石・巨礫用外周支持タイプシールド」参照Shield Construction Method Technical Association “Mudden Pressurization Shield Construction Method Technical Data” (issued in June 2007, 11th edition: available at http://www.shield-method.gr.jp/gijyutsu/dk.pdf) Ref. 1.1 “Principle of mud pressure shield method” and Figure 1.2.5 “Outer support type shield for cobblestones and boulders”

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、多数のジャッキを要しないシールドマシンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a shield machine that does not require a large number of jacks.

上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第1の態様に係るものは、地山を掘削してトンネルを形成するとともに、セグメントを、その掘削方向前方端面が周方向に沿って掘削方向へ傾斜する傾斜面を有するように、前記トンネルの壁面に敷設するシールドマシンである。そして、当該シールドマシンは、筒状のシールドと、周回推進体と、推進体駆動機構と、カッターヘッドと、カッターヘッド駆動機構と、を備えている。周回推進体は、前記シールド内に設置され、前記トンネルの壁面に敷設された前記セグメントの前記前方端面上を周方向に滑動するように周回することにより、掘削方向前方への推進力を生成するものである。推進体駆動機構は、前記シールド内に設置され、前記周回推進体を周回駆動するものである。カッターヘッドは、前記シールドの掘削方向前端部に設けられ、前方の地山を掘削するものである。そして、カッターヘッド駆動機構は、前記シールド内に設置され、前記前面の地山を掘削するように前記カッターヘッドを駆動するものである。   In order to solve the above problems and achieve the above object, the first aspect of the present invention is to excavate a natural ground to form a tunnel, and to divide the segment in the circumferential direction with the front end surface in the excavation direction. The shield machine is laid on the wall surface of the tunnel so as to have an inclined surface inclined in the excavation direction along. The shield machine includes a cylindrical shield, an orbiting propulsion body, a propulsion body drive mechanism, a cutter head, and a cutter head drive mechanism. The orbiting propulsion body is installed in the shield and generates a propulsive force forward in the excavating direction by circling so as to slide in the circumferential direction on the front end surface of the segment laid on the wall surface of the tunnel. Is. The propulsion body drive mechanism is installed in the shield and drives the orbiting propulsion body to rotate. The cutter head is provided at the front end portion of the shield in the excavation direction, and excavates a natural ground ahead. The cutter head driving mechanism is installed in the shield and drives the cutter head so as to excavate the front ground.

この構成によれば、推進体駆動機構により周回駆動されることにより、周回推進体が、トンネルの壁面に敷設されたセグメントの前方端面上を周方向に滑動する。セグメントの前方端面が傾斜面を有するために、周回推進体は、セグメントからの反作用により掘削方向前方へ向かう推進力を得る。この推進力は、推進体駆動機構あるいはシールドに伝えられ、さらにシールドあるいはカッターヘッド駆動機構を通じて、シールドの掘削方向前端部に設けられたカッターヘッドに伝えられる。カッターヘッドは、それにより推進力を得て、さらにカッターヘッド駆動機構により駆動されることにより、掘削方向前方の地山の掘削を進めることができる。推進力を得るのに周回推進体が用いられるので、従来の技術に必要とされた多数の推進ジャッキを要しない。なお本発明において、セグメントの前方端面が傾斜面を有する、とは、必ずしもセグメントの前方端面の全てが傾斜面をなすことを要するものではない。また、「トンネル」とは、道路、鉄道用のみを指すのではなく、下水用、配管用、ケーブル配設用を含み、さらに縦坑をも含むものであり、地山を掘削して形成される孔を広く意味する。   According to this configuration, the circular propulsion body slides in the circumferential direction on the front end surface of the segment laid on the wall surface of the tunnel by being driven by the propulsion body drive mechanism. Since the front end surface of the segment has an inclined surface, the orbiting propulsion body obtains a propulsive force directed forward in the excavation direction by a reaction from the segment. This propulsive force is transmitted to the propelling body drive mechanism or the shield, and further to the cutter head provided at the front end of the shield in the excavation direction through the shield or the cutter head drive mechanism. Thus, the cutter head obtains a propulsive force and is driven by the cutter head driving mechanism, so that the excavation of the natural ground ahead of the excavation direction can be advanced. Since the orbiting propulsion body is used to obtain the propulsive force, a large number of propulsion jacks required for the conventional technology are not required. In the present invention, the fact that the front end surface of the segment has an inclined surface does not necessarily require that the entire front end surface of the segment has an inclined surface. “Tunnel” does not only refer to roads and railroads, but also includes sewage, piping, and cable installation, and also includes vertical shafts, which are formed by excavating natural ground. Widely means a hole.

本発明のうち第2の態様に係るものは、第1の態様に係るシールドマシンであって、前記周回推進体は、前記推進体駆動機構により周回駆動される環状体と、当該環状体の掘削方向後端面に設けられ前記セグメントの前記前方端面上を転動する転動体とを有するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a shield machine according to the first aspect, wherein the orbiting propulsion body includes an annular body that is orbitally driven by the propulsion body driving mechanism, and excavation of the annular body. A rolling element provided on a rear end surface in the direction and rolling on the front end surface of the segment.

この構成によれば、周回推進体が環状体の掘削方向後端面に、セグメントの前方端面上を転動する転動体を有するので、環状体を周回駆動することにより、セグメントの前方端面上に転動体を転動させることが可能となる。それにより、周回推進体とセグメントとの間の摩擦を減じることができ、その結果、推進体駆動機構から周回推進体に付与される周回駆動力が、効率よく推進力に変換される。環状体の内側には空間が確保されるので、他の機材、例えばエレクタ、泥土搬出用スクリューコンベヤーなどを、シールド内に設置することが容易となる。   According to this configuration, since the orbiting propulsion member has the rolling element that rolls on the front end surface of the segment on the rear end surface in the excavation direction of the annular member, the annular propelling member rotates on the front end surface of the segment by driving around the annular member. It becomes possible to roll the moving body. Thereby, the friction between the orbiting propulsion body and the segment can be reduced, and as a result, the orbiting driving force applied from the propelling body drive mechanism to the orbiting propulsion body is efficiently converted into the propulsive force. Since a space is secured inside the annular body, it becomes easy to install other equipment such as an erector and a mud-carrying screw conveyor in the shield.

本発明のうち第3の態様に係るものは、第2の態様に係るシールドマシンであって、前記周回推進体は、前記環状体の内壁面に形成された内歯歯車をさらに有している。また、前記推進体駆動機構は、前記内歯歯車に噛み合う駆動歯車を有しており、当該駆動歯車を介して前記周回推進体を周回駆動するものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a shield machine according to the second aspect, wherein the circumferential propulsion body further includes an internal gear formed on an inner wall surface of the annular body. . In addition, the propulsion body drive mechanism has a drive gear that meshes with the internal gear, and drives the orbiting propulsion body through the drive gear.

この構成によれば、周回推進体の環状体の内壁面に形成された内歯歯車と、推進体駆動機構が有する駆動歯車とが噛み合っており、それにより駆動歯車を介して周回駆動力が推進体駆動機構から周回推進体に付与される。すなわち、簡素な構造により周回推進体を周回駆動することが可能となる。   According to this configuration, the internal gear formed on the inner wall surface of the annular propulsion member and the drive gear included in the propulsion member drive mechanism are engaged with each other, so that the circulation drive force is propelled via the drive gear. It is given to the orbiting propulsion body from the body drive mechanism. That is, it becomes possible to drive the orbiting propulsion member with a simple structure.

本発明のうち第4の態様に係るものは、第1ないし第3のいずれかの態様に係るシールドマシンであって、前記周回推進体は、環状に連結された一連の連結片を有し、当該一連の連結片の各々は、隣り合う連結片と、前記掘削方向に沿った軸の周りに相対的に回動可能に連結されており、前記推進体駆動機構は、前記周回推進体を所定の軌道に沿うように案内するガイドを有するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a shield machine according to any one of the first to third aspects, wherein the orbiting propulsion body has a series of connecting pieces connected in an annular shape, Each of the series of connection pieces is connected to an adjacent connection piece so as to be relatively rotatable around an axis along the excavation direction, and the propulsion body drive mechanism is configured to connect the orbiting propulsion body to a predetermined number. It has a guide which guides along the track.

この構成によれば、環状に連結された一連の連結片の各々が、隣り合う連結片と掘削方向に沿った軸の周りに相対的に回動可能で、かつ所定の軌道に沿うように案内されるので、周回推進体が周回する軌道の形状が円形に限定されない。したがって断面が円形のシールドマシンである円形マシンだけでなく、矩形マシン、2連マシン、3連マシンなどにも、周回推進体を適用することが可能となる。また円形マシンに適用した場合においても、岩盤圧等によるシールドの変形に対して、周回推進体が容易に追随することができる。   According to this configuration, each of the series of connecting pieces connected in an annular shape can be relatively rotated around an axis along the excavation direction with the adjacent connecting piece, and guided along a predetermined track. Therefore, the shape of the orbit around the orbiting propulsion body is not limited to a circle. Therefore, the circular propulsion body can be applied not only to a circular machine that is a shield machine having a circular cross section but also to a rectangular machine, a double machine, a triple machine, and the like. In addition, even when applied to a circular machine, the orbiting propulsion body can easily follow the deformation of the shield due to rock pressure or the like.

本発明のうち第5の態様に係るものは、第1ないし第4のいずれかの態様に係るシールドマシンであって、前記筒状のシールドは、互いに分割されたシールド頭部とシールド胴部とを有している。また、前記カッターヘッドは、前記シールド頭部に設けられており、前記周回推進体と前記推進体駆動機構とは、前記シールド胴部内に設けられている。さらに前記シールドマシンは、前記シールド頭部と前記シールド胴部との傾斜角を調整する傾斜角調整機構をさらに備えるものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a shield machine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the cylindrical shield includes a shield head and a shield body that are divided from each other. have. The cutter head is provided on the shield head, and the orbiting propulsion body and the propulsion body drive mechanism are provided in the shield body. Further, the shield machine further includes an inclination angle adjusting mechanism for adjusting an inclination angle between the shield head and the shield body.

この構成によれば、シールドが、カッターヘッドが設けられるシールド頭部と、周回推進体が設けられるシールド胴部とを有しており、それらは互いに分割されており、それらの間の傾斜角が傾斜角調整機構によって調整されるので、掘削の方向を変えることができる。それにより、直進するトンネルだけでなく、進路が湾曲するトンネルも容易に形成することが可能となる。また、周回推進体を周回駆動する推進体駆動機構が、周回推進体と同じくシールド胴部内に設けられるので、推進体駆動機構による周回推進体の周回駆動が容易であり、推進体駆動機構を簡素な構造とすることができる。   According to this configuration, the shield has a shield head provided with a cutter head and a shield body provided with a circular propulsion body, which are divided from each other, and an inclination angle between them is Since it is adjusted by the tilt angle adjusting mechanism, the direction of excavation can be changed. Thereby, not only a straight traveling tunnel but also a tunnel having a curved path can be easily formed. In addition, since the propulsion drive mechanism that drives the orbiting propulsion member is provided in the shield body as well as the orbiting propulsion member, the orbiting drive of the orbiting propulsion member by the propelling member drive mechanism is easy and the propulsion member drive mechanism is simplified Structure.

本発明のうち第6の態様に係るものは、第5の態様に係るシールドマシンであって、前記シールド頭部と前記シールド胴部とを相対的に傾斜可能に連結する連結機構を、さらに備えている。そして、前記傾斜角調整機構は、前方筒状体と、後方筒状体と、前方筒状体駆動機構と、後方筒状体駆動機構と、を有している。前方筒状体及び後方筒状体は、筒状体を斜めに輪切りにしてなる一方と他方とに対応し、輪切りにされた面で互いに当接し合うものである。前方筒状体駆動機構は、前記シールド頭部内に設置され、前記前方筒状体を回転駆動するものである。後方筒状体駆動機構は、前記シールド胴部内に設置され、前記後方筒状体を回転駆動するものである。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the shield machine according to the fifth aspect, further comprising a coupling mechanism that couples the shield head and the shield body so as to be relatively tiltable. ing. The tilt angle adjusting mechanism includes a front cylindrical body, a rear cylindrical body, a front cylindrical body driving mechanism, and a rear cylindrical body driving mechanism. The front cylindrical body and the rear cylindrical body correspond to one and the other formed by obliquely cutting the cylindrical body, and are in contact with each other on the rounded surface. The front cylindrical body driving mechanism is installed in the shield head and rotationally drives the front cylindrical body. The rear cylindrical body driving mechanism is installed in the shield body and rotationally drives the rear cylindrical body.

この構成によれば、前方筒状体と後方筒状体とは、前方筒状体駆動機構と後方筒状体駆動機構とによってそれぞれ回転駆動されるので、これらの駆動機構によりそれぞれの中心軸の周りの回転位置を変えることができる。前方筒状体と後方筒状体とは、筒状体を斜めに輪切りにしてなる一方と他方とに対応し、輪切りにされた面で互いに当接し合うので、互いの相対的な回転位置を変えることにより、それぞれの中心軸の相対的な方向を変えることができる。前方筒状体と後方筒状体とを回転駆動する前方筒状体駆動機構と後方筒状体駆動機構とは、相対的に傾斜可能に連結されたシールド頭部とシールド胴部とにそれぞれ設置されているので、前方筒状体と後方筒状体との間の中心軸の相対的な方向が変わることにより、シールド頭部とシールド胴部との間の中心軸の相対的な方向が変わることとなる。すなわち、前方筒状体と後方筒状体とを回転駆動することにより、従来技術が必要とした傾斜角調整用の多数のジャッキを用いることなく、シールド頭部とシールド胴部との間の傾斜角を調整することが可能となる。前方筒状体と後方筒状体とは、それぞれ筒状であるため、それらの内側には空間が確保される。このため他の機材、例えば泥土搬出用スクリューコンベヤーなどを、シールド内に設置することが容易となる。   According to this configuration, the front cylindrical body and the rear cylindrical body are rotationally driven by the front cylindrical body driving mechanism and the rear cylindrical body driving mechanism, respectively. The rotation position around can be changed. The front cylindrical body and the rear cylindrical body correspond to one and the other formed by diagonally cutting the cylindrical body, and contact each other on the rounded surface. By changing, the relative direction of each central axis can be changed. The front cylindrical body driving mechanism and the rear cylindrical body driving mechanism that rotationally drive the front cylindrical body and the rear cylindrical body are respectively installed on a shield head and a shield body that are relatively tiltably connected. Since the relative direction of the central axis between the front cylindrical body and the rear cylindrical body changes, the relative direction of the central axis between the shield head and the shield body changes. It will be. In other words, by rotating and driving the front cylindrical body and the rear cylindrical body, the inclination between the shield head and the shield body without using a large number of jacks for adjusting the inclination angle required by the prior art. The corner can be adjusted. Since the front cylindrical body and the rear cylindrical body are each cylindrical, a space is secured inside them. For this reason, it becomes easy to install other equipment, for example, a mud carrying screw conveyor, etc. in the shield.

本発明のうち第7の態様に係るものは、地山を掘削してトンネルを形成するとともに、前記トンネルの壁面にセグメントを敷設するシールドマシンであって、筒状のシールドと、推進力生成機構と、カッターヘッドと、カッターヘッド駆動機構と、を備えている。推進力生成機構は、前記シールド内に設置され、前記トンネルの壁面に敷設された前記セグメントの掘削方向前方端面を押圧し、その反作用により掘削方向前方への推進力を生成するものである。カッターヘッドは、前記シールドの掘削方向前端部に設けられ、前面の地山を掘削するものである。カッターヘッド駆動機構は、前記シールド内に設置され、前記前面の地山を掘削するように前記カッターヘッドを駆動するものである。また、前記筒状のシールドは、互いに分割されたシールド頭部とシールド胴部とを有している。そして、前記カッターヘッドは、前記シールド頭部に設けられており、前記推進力生成機構は、前記シールド胴部に設けられている。さらに前記シールドマシンは、連結機構と、傾斜角調整機構と、を備えている。連結機構は、前記シールド頭部と前記シールド胴部とを相対的に傾斜可能に連結するものである。傾斜角調整機構は、前記シールド頭部と前記シールド胴部との傾斜角を調整するものである。そして前記傾斜角調整機構は、前方筒状体と、後方筒状体と、前方筒状体駆動機構と、後方筒状体駆動機構と、を有している。前方筒状体及び後方筒状体は、筒状体を斜めに輪切りにして分けられた形状をなし、輪切りにされた面で互いに当接し合うものである。前方筒状体駆動機構は、前記シールド頭部内に設置され、前記前方筒状体を回転駆動するものである。そして、後方筒状体駆動機構は、前記シールド胴部内に設置され、前記後方筒状体を回転駆動するものである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a shield machine for excavating a natural ground to form a tunnel and laying a segment on a wall surface of the tunnel, the cylindrical shield, and a propulsion generating mechanism And a cutter head and a cutter head drive mechanism. The propulsion force generating mechanism is installed in the shield, presses the front end surface in the excavation direction of the segment laid on the wall surface of the tunnel, and generates a propulsive force forward in the excavation direction by its reaction. The cutter head is provided at a front end portion of the shield in the excavation direction, and excavates a natural ground on the front surface. The cutter head drive mechanism is installed in the shield and drives the cutter head so as to excavate the front ground. The cylindrical shield has a shield head and a shield body that are divided from each other. The cutter head is provided on the shield head, and the propulsive force generation mechanism is provided on the shield body. The shield machine further includes a connection mechanism and an inclination angle adjustment mechanism. A connection mechanism connects the said shield head and the said shield trunk | drum so that it can incline relatively. The tilt angle adjusting mechanism adjusts the tilt angle between the shield head and the shield body. The tilt angle adjusting mechanism includes a front cylindrical body, a rear cylindrical body, a front cylindrical body driving mechanism, and a rear cylindrical body driving mechanism. The front cylindrical body and the rear cylindrical body have a shape that is formed by obliquely cutting the cylindrical body into pieces, and are in contact with each other on the cut surfaces. The front cylindrical body driving mechanism is installed in the shield head and rotationally drives the front cylindrical body. The rear cylindrical body driving mechanism is installed in the shield body and rotationally drives the rear cylindrical body.

この構成によれば、推進力生成機構が、トンネルの壁面に敷設されたセグメントからの反作用により掘削方向前方への推進力を生成する。推進力生成機構は、例えば、従来技術に用いられる推進ジャッキであってもよく、本願発明に係る周回推進体を用いたものであっても良い。この推進力は、シールドを通じてシールドの掘削方向前端部に設けられたカッターヘッドに伝えられる。カッターヘッドは、それにより推進力を得て、さらにカッターヘッド駆動機構により駆動されることにより、掘削方向前方の地山の掘削を進めることができる。さらに、前方筒状体と後方筒状体とは、前方筒状体駆動機構と後方筒状体駆動機構とによってそれぞれ回転駆動されるので、これらの駆動機構によりそれぞれの中心軸の周りの回転位置を変えることができる。前方筒状体と後方筒状体とは、筒状体を斜めに輪切りにしてなる一方と他方とに対応し、輪切りにされた面で互いに当接し合うので、互いの相対的な回転位置を変えることにより、それぞれの中心軸の相対的な方向を変えることができる。前方筒状体と後方筒状体とを回転駆動する前方筒状体駆動機構と後方筒状体駆動機構とは、相対的に傾斜可能に連結されたシールド頭部とシールド胴部とにそれぞれ設置されているので、前方筒状体と後方筒状体との間の中心軸の相対的な方向が変わることにより、シールド頭部とシールド胴部との間の中心軸の相対的な方向が変わることとなる。すなわち、前方筒状体と後方筒状体とをそれぞれ回転駆動することにより、従来技術が必要とした傾斜角調整用の多数のジャッキを用いることなく、シールド頭部とシールド胴部との間の傾斜角を調整することが可能となる。前方筒状体と後方筒状体とは、それぞれ筒状であるため、それらの内側には空間が確保される。このため他の機材、例えば泥土搬出用スクリューコンベヤーなどを、シールド内に設置することが容易となる。   According to this configuration, the propulsive force generation mechanism generates the propulsive force forward in the excavation direction by the reaction from the segment laid on the wall surface of the tunnel. The propulsion force generation mechanism may be, for example, a propulsion jack used in the prior art, or may be one using a circular propulsion body according to the present invention. This propulsive force is transmitted to the cutter head provided at the front end of the shield in the excavation direction through the shield. Thus, the cutter head obtains a propulsive force and is driven by the cutter head driving mechanism, so that the excavation of the natural ground ahead of the excavation direction can be advanced. Further, since the front cylindrical body and the rear cylindrical body are respectively driven to rotate by the front cylindrical body driving mechanism and the rear cylindrical body driving mechanism, the rotational positions around the respective central axes by these driving mechanisms. Can be changed. The front cylindrical body and the rear cylindrical body correspond to one and the other formed by diagonally cutting the cylindrical body, and contact each other on the rounded surface. By changing, the relative direction of each central axis can be changed. The front cylindrical body driving mechanism and the rear cylindrical body driving mechanism that rotationally drive the front cylindrical body and the rear cylindrical body are respectively installed on a shield head and a shield body that are relatively tiltably connected. Since the relative direction of the central axis between the front cylindrical body and the rear cylindrical body changes, the relative direction of the central axis between the shield head and the shield body changes. It will be. That is, by rotating and driving the front cylindrical body and the rear cylindrical body, without using a large number of jacks for adjusting the inclination angle required by the prior art, it is possible to connect between the shield head and the shield body. The inclination angle can be adjusted. Since the front cylindrical body and the rear cylindrical body are each cylindrical, a space is secured inside them. For this reason, it becomes easy to install other equipment, for example, a mud carrying screw conveyor, etc. in the shield.

本発明のうち第8の態様に係るものは、第6又は第7の態様に係るシールドマシンであって、前記連結機構は、環状の連結部材と、第1の支持部材と、第2の支持部材と、を有している。環状の連結部材は、前記前方筒状体及び前記後方筒状体の周囲に配置されている。第1の支持部材は、前記連結部材の一対の対角位置に回動自在に前記シールド頭部を支持するものである。第2の支持部材は、前記連結部材の他の一対の対角位置に回動自在に前記シールド胴部を支持するものである。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a shield machine according to the sixth or seventh aspect, wherein the coupling mechanism includes an annular coupling member, a first support member, and a second support. And a member. The annular connecting member is disposed around the front cylindrical body and the rear cylindrical body. The first support member supports the shield head so as to be rotatable to a pair of diagonal positions of the connecting member. The second support member supports the shield body so as to be rotatable to another pair of diagonal positions of the connecting member.

この構成によれば、連結機構が環状の連結部材を有する自在継手を成している。シールド頭部とシールド胴部とが、自在継手で連結されるので、360°の全方位にわたって、それらを相対的に傾斜させることが可能となる。それにより、進行方向が左右に湾曲したり、上下に湾曲したり、斜めに湾曲したトンネルを容易に形成することが可能となる。さらに自在継手は、環状の連結部材を介してシールド頭部とシールド胴部とを連結しており、当該連結部材は、前方筒状体及び後方筒状体の周囲に配置されている。このため、前方筒状体と後方筒状体がそれらの内側に空間を確保するのを妨げないように、自在継手が構成される。   According to this configuration, the coupling mechanism forms a universal joint having an annular coupling member. Since the shield head and the shield body are connected by a universal joint, they can be relatively inclined over all 360 ° directions. Accordingly, it is possible to easily form a tunnel whose traveling direction is curved left and right, curved up and down, or slanted. Further, the universal joint connects the shield head and the shield body through an annular connecting member, and the connecting member is disposed around the front cylindrical body and the rear cylindrical body. For this reason, a universal joint is comprised so that a front cylindrical body and a back cylindrical body may not prevent securing a space inside them.

以上のように本発明によれば、従来の技術で必要とされた多数のジャッキを要しないので、簡素な構造を有するシールドマシンが実現する。   As described above, according to the present invention, since a large number of jacks required in the prior art are not required, a shield machine having a simple structure is realized.

本発明の実施の形態1によるシールドマシンの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the shield machine by Embodiment 1 of this invention. 図1のシールドマシンに用いられる周回推進体の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the rotation propulsion body used for the shield machine of FIG. 図1のシールドマシンに用いられる周回推進体の背面図である。It is a rear view of the rotation propulsion body used for the shield machine of FIG. 図1のシールドマシンに用いられる周回推進体の別の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the rotation propulsion body used for the shield machine of FIG. 図4の周回推進体の使用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the usage example of the rotation propulsion body of FIG. 図1のシールドマシンに用いられる周回推進体のさらに別の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the rotation propulsion body used for the shield machine of FIG. 図6の周回推進体の使用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the usage example of the rotation propulsion body of FIG. 図6の周回推進体の別の使用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of use of the rotation propelling body of FIG. 図1のシールドマシンに用いられる周回推進体のさらに別の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the rotation propulsion body used for the shield machine of FIG. 本発明の実施の形態2によるシールドマシンの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the shield machine by Embodiment 2 of this invention. 図10のシールドマシンに用いられる連結機構の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the connection mechanism used for the shield machine of FIG. 図10のシールドマシンに用いられる筒状摺動体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the cylindrical sliding body used for the shield machine of FIG. 図12の筒状摺動体の動作を示す上面図である。It is a top view which shows operation | movement of the cylindrical sliding body of FIG. 周回推進体のさらに別の例を示す斜視図であり、(a)は全体斜視図であり、(b)は1つの連結片の斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a rotation propulsion body, (a) is a whole perspective view, (b) is a perspective view of one connection piece. 周回推進体のさらに別の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a rotation propulsion body. 周回推進体のさらに別の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a rotation propulsion body. 図14〜図16の周回推進体を用いたシールドマシンの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the shield machine using the rotation propulsion body of FIGS. 図14〜図16の周回推進体を用いたシールドマシンの別の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the shield machine using the rotation propulsion body of FIGS.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるシールドマシンの構成を示す縦断面図である。このシールドマシン100は、地山を掘削してトンネルを形成するとともに、セグメント5をトンネルの壁面にらせん状に敷設するものである。そのためにシールドマシン100は、主要な構成要素として、カッターヘッド1、カッターヘッド駆動機構2、筒状のシールド10、周回推進体20、推進体駆動機構30、傾斜角調整機構40、及びエレクタ50を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a shield machine according to Embodiment 1 of the present invention. This shield machine 100 excavates natural ground to form a tunnel, and lays the segment 5 in a spiral shape on the wall surface of the tunnel. Therefore, the shield machine 100 includes a cutter head 1, a cutter head drive mechanism 2, a cylindrical shield 10, a circular propulsion body 20, a propulsion body drive mechanism 30, an inclination angle adjustment mechanism 40, and an erector 50 as main components. I have.

カッターヘッド1は、トンネルの掘削方向前方Fの地山を掘削するものであり、シールド10の掘削方向前端部に設けられ、シールド10内に設けられたカッターヘッド駆動機構2によって回転駆動される。シールド10は、前方に位置するシールド頭部11と、後方に位置するシールド胴部12とに分割されている。図1の例では、カッターヘッド駆動機構2はシールド頭部11に取り付けられており、カッターヘッド1は、直接にはカッターヘッド駆動機構2に支持されることにより、シールド頭部11に設けられている。   The cutter head 1 excavates a natural ground in front of the tunnel in the excavation direction F, is provided at the front end of the shield 10 in the excavation direction, and is driven to rotate by a cutter head drive mechanism 2 provided in the shield 10. The shield 10 is divided into a shield head 11 located in the front and a shield body 12 located in the rear. In the example of FIG. 1, the cutter head driving mechanism 2 is attached to the shield head 11, and the cutter head 1 is directly supported by the cutter head driving mechanism 2, thereby being provided on the shield head 11. Yes.

周回推進体20は、シールド胴部12内に設けられ、トンネルの壁面にらせん状に敷設されたセグメント5の掘削方向前方Fの端面上を、周方向に滑動するように周回することにより、掘削方向前方Fへの推進力を生成するものである。推進体駆動機構30は、周回推進体20を周回駆動するものであり、シールド胴部12に取り付けられている。図1の例では、周回推進体20は全体が剛体として形成されているため、推進体駆動機構30による周回駆動は、より具体的には回転駆動に該当する。また図1の例では周回推進体20は、直接には推進体駆動機構30に支持されることにより、シールド胴部12内に設けられている。   The orbiting propulsion body 20 is provided in the shield body 12 and circulates so as to slide in the circumferential direction on the end surface of the segment F that is spirally laid on the wall surface of the tunnel in the excavating direction F. Propulsive force in the direction forward F is generated. The propulsion body drive mechanism 30 drives the orbiting propulsion body 20 in an orbit and is attached to the shield body 12. In the example of FIG. 1, since the orbiting propulsion body 20 is entirely formed as a rigid body, the orbiting driving by the propelling body driving mechanism 30 more specifically corresponds to rotational driving. Further, in the example of FIG. 1, the orbiting propulsion body 20 is provided in the shield body 12 by being directly supported by the propulsion body driving mechanism 30.

周回推進体20は、環状体21と、この環状体21の内壁面に形成された内歯歯車22とを有している。一方、推進体駆動機構30は、環状のフレーム31と、動力部32と、駆動歯車33とを有している。環状のフレーム31は、シールド胴部12の内壁に取り付けられ、周回推進体20の環状体21を回転可能に支持するものである。動力部32はフレーム31に取り付けられ、周回推進体20を回転駆動する動力を発生するものであり、例えば電気モータあるいは油圧アクチュエータである。駆動歯車33は、動力部32の駆動軸に取り付けられ、かつ周回推進体20の内歯歯車22に噛み合っており、それにより動力部32の回転力を周回推進体20に伝える。   The orbiting propulsion body 20 includes an annular body 21 and an internal gear 22 formed on the inner wall surface of the annular body 21. On the other hand, the propulsion body drive mechanism 30 includes an annular frame 31, a power unit 32, and a drive gear 33. The annular frame 31 is attached to the inner wall of the shield body 12 and rotatably supports the annular body 21 of the orbiting propulsion body 20. The power unit 32 is attached to the frame 31 and generates power for rotationally driving the orbiting propulsion body 20, and is, for example, an electric motor or a hydraulic actuator. The drive gear 33 is attached to the drive shaft of the power unit 32 and meshes with the internal gear 22 of the orbiting propulsion body 20, thereby transmitting the rotational force of the power unit 32 to the orbiting propulsion body 20.

傾斜角調整機構40は、シールド頭部11とシールド胴部12との傾斜角を調整するものであり、シールド頭部11とシールド胴部12とのつなぎ目部分に設けられている。図1の例では、傾斜角調整機構40はいわゆる「中折れジャッキ」に該当するもので、油圧ジャッキとして構成されており、そのシリンダ部がシールド胴部12に取り付けられ、ピストンに連結するアーム部がカッターヘッド駆動機構2を通じてシールド頭部11に接続されている。   The tilt angle adjusting mechanism 40 is for adjusting the tilt angle between the shield head 11 and the shield body 12 and is provided at the joint between the shield head 11 and the shield body 12. In the example of FIG. 1, the tilt angle adjusting mechanism 40 corresponds to a so-called “half-folded jack” and is configured as a hydraulic jack, and its cylinder portion is attached to the shield body 12 and connected to the piston. Is connected to the shield head 11 through the cutter head drive mechanism 2.

エレクタ50は、自動でトンネルの壁面にセグメント5を敷設するものである。このエレクタ50は、シールド胴部12内に設けられた環状軌道51と、この環状軌道51上を自在に周回し、セグメントを掴んだり、移送したりするアーム付きロボット52とを有している。図示を略するが、シールドマシン100には、カッターヘッド駆動機構2、推進体駆動機構30、傾斜角調整機構40、及びエレクタ50を制御する制御装置がさらに設けられている。制御装置は、例えばプログラムに従って動作するコンピュータを含むものである。また図示を略するが、シールドマシン100には、カッターヘッド1が掘削することにより生成する掘削土から泥土を形成する作泥機構や、当該泥土を掘削方向後方Rへ搬出するスクリューコンベアなどを、適宜設置することができる。周回推進体20及び推進体駆動機構30は、概略環状に形成され、その内側には広い空間が確保されるので、エレクタ50やスクリューコンベヤーなどを、シールド10の内部に設置することが容易である。   The erector 50 automatically lays the segment 5 on the wall surface of the tunnel. The erector 50 includes an annular track 51 provided in the shield body 12 and an arm-equipped robot 52 that freely circulates on the annular track 51 to grab and transfer segments. Although not shown, the shield machine 100 is further provided with a control device that controls the cutter head drive mechanism 2, the propellant drive mechanism 30, the tilt angle adjustment mechanism 40, and the erector 50. The control device includes, for example, a computer that operates according to a program. Although not shown in the drawings, the shield machine 100 includes a mud making mechanism that forms mud from excavated soil generated by excavating the cutter head 1, a screw conveyor that carries the mud to the rear R in the excavating direction, and the like. It can be installed as appropriate. The orbiting propulsion body 20 and the propulsion body driving mechanism 30 are formed in an approximately annular shape, and a wide space is secured inside thereof, so that it is easy to install the erector 50, the screw conveyor, and the like inside the shield 10. .

図2は、周回推進体20の外観斜視図である。周回推進体20の環状体21の掘削方向後方Rの端面は、らせん状に形成されている。このらせん状の後方端面に沿って、セグメント5(図1)がらせん状に配置されることとなる。環状体21の後端面は、中心角360°の全円周にわたって単一のらせん面をなしている。一回転に伴うらせん面のピッチPを、セグメント5の掘削方向幅W(図1)に一致させることにより、周回推進体20が1回転する毎に、1層のセグメント5を1周にわたってらせん状に敷設することができる。また、ピッチPをセグメント5の掘削方向幅Wの例えば2倍に設定することも可能であり、この場合には、周回推進体20が1回転する毎に、2層のセグメント5を1周にわたってらせん状に敷設することができる。   FIG. 2 is an external perspective view of the orbiting propulsion body 20. The end surface of the annular propulsion body 20 on the rear side R in the excavation direction is formed in a spiral shape. The segments 5 (FIG. 1) are spirally arranged along the spiral rear end surface. The rear end surface of the annular body 21 forms a single spiral surface over the entire circumference with a central angle of 360 °. By making the pitch P of the spiral surface accompanying one rotation coincide with the excavation direction width W (FIG. 1) of the segment 5, every time the orbiting propulsion body 20 makes one revolution, the layer 5 of the layer 5 spirals over one revolution. Can be laid. It is also possible to set the pitch P to, for example, twice the excavation direction width W of the segment 5, and in this case, every time the revolution propulsion body 20 makes one revolution, the two layers of the segment 5 are spread over one revolution Can be laid in a spiral.

環状体21のらせん状の後方端面には、周方向に沿ってローラ23の列が配置されている。これらのローラ23は、周回推進体20が回転するときに、らせん状に配置されたセグメント5の前方端面上を転動する。それにより、周回推進体20とセグメント5との間の摩擦を減じることができる。したがって、推進体駆動機構30から周回推進体20に付与される回転駆動力が、推進力に効率よく変換される。   A row of rollers 23 is arranged along the circumferential direction on the spiral rear end surface of the annular body 21. These rollers 23 roll on the front end surfaces of the segments 5 arranged in a spiral when the orbiting propulsion body 20 rotates. Thereby, the friction between the orbital propelling body 20 and the segment 5 can be reduced. Therefore, the rotational driving force applied from the propulsion body drive mechanism 30 to the orbiting propulsion body 20 is efficiently converted into the propulsion force.

図3は、周回推進体20の背面図である。図3は、内歯歯車22と駆動歯車33の位置関係を明瞭に示している。すなわち、周回推進体20の本体部である環状体21の内周に沿って内歯歯車22が形成されている。そしてこの内歯歯車22に噛み合うように、推進体駆動機構30の動力部32(図1)の駆動軸に設けられた駆動歯車33が配置されている。特に、駆動歯車33及びこれを駆動する動力部32は、シールド10の天井部に設けられている。このことも、エレクタ50やスクリューコンベヤーなどの機材を、シールド10の内部に設置することを容易なものにしている。また、シールド10内に立ち入る作業者の安全上も好ましいものとなっている。   FIG. 3 is a rear view of the orbiting propulsion body 20. FIG. 3 clearly shows the positional relationship between the internal gear 22 and the drive gear 33. That is, the internal gear 22 is formed along the inner periphery of the annular body 21 that is the main body portion of the orbiting propulsion body 20. And the drive gear 33 provided in the drive shaft of the motive power part 32 (FIG. 1) of the propulsion body drive mechanism 30 is arrange | positioned so that it may mesh with this internal gear 22. FIG. In particular, the drive gear 33 and the power unit 32 that drives the drive gear 33 are provided on the ceiling of the shield 10. This also makes it easy to install equipment such as the erector 50 and the screw conveyor inside the shield 10. In addition, it is also preferable for the safety of workers entering the shield 10.

図1に戻って、シールドマシン100は以上のように構成されるので、以下のように動作する。推進体駆動機構30により回転駆動されることにより、周回推進体20が、トンネルの壁面にらせん状に敷設されたセグメント5の前方端面上を周方向に滑動する。セグメント5の前方端面がらせん面を形成するので、周回推進体20は、セグメント5からの反作用により掘削方向前方Fへ向かう推進力を得る。この推進力は、周回推進体20を支持する推進体駆動機構30に伝えられ、さらにシールド胴部12、傾斜角調整機構40、及びカッターヘッド駆動機構2を通じて、カッターヘッド1に伝えられる。カッターヘッド1は掘削方向前方Fへ向かう推進力を得るとともに、さらにカッターヘッド駆動機構2により回転駆動されることにより、掘削方向前方Fの地山の掘削を進めることができる。推進力を得るのに周回推進体20が用いられるので、従来の技術に必要とされた多数の推進ジャッキを要しない。   Returning to FIG. 1, since the shield machine 100 is configured as described above, it operates as follows. By being rotationally driven by the propulsion body drive mechanism 30, the orbiting propulsion body 20 slides in the circumferential direction on the front end face of the segment 5 laid spirally on the wall surface of the tunnel. Since the front end surface of the segment 5 forms a spiral surface, the orbiting propulsion body 20 obtains a propulsive force toward the front F in the excavation direction due to the reaction from the segment 5. This propulsive force is transmitted to the propulsion body drive mechanism 30 that supports the orbital propulsion body 20, and is further transmitted to the cutter head 1 through the shield body 12, the tilt angle adjustment mechanism 40, and the cutter head drive mechanism 2. The cutter head 1 obtains a propulsive force toward the front F in the excavation direction, and is further driven to rotate by the cutter head drive mechanism 2, whereby the excavation of the natural ground in the front F in the excavation direction can be advanced. Since the orbiting propulsion body 20 is used to obtain the propulsive force, a large number of propulsion jacks required in the prior art are not required.

最終のセグメント5がコレクタ50によりトンネル内壁に設置された後、周回推進体20の回転がセグメント5の周に沿った長さ(周長)Lを超えると、新たなセグメント5を設置し得る空隙が、周回推進体20の環状体21と、既に設置されたセグメント5との間に生まれる。このとき、コレクタ50は新たなセグメント5をつかみ取り、空隙に配置する。その間、周回推進体20は停止する必要がない。すなわち、シールドマシン100は、カッターヘッド1への推進力の付与を休止することなく、前方の地山の掘削を連続的に進めつつ、セグメント5をトンネル内壁に敷設することが可能である。すなわちシールドマシン100は、高い作業効率を実現する。   After the final segment 5 is installed on the inner wall of the tunnel by the collector 50, if the rotation of the orbiting propulsion body 20 exceeds the length (peripheral length) L along the circumference of the segment 5, a gap in which a new segment 5 can be installed However, it is born between the annular body 21 of the orbital propelling body 20 and the already installed segment 5. At this time, the collector 50 grabs the new segment 5 and places it in the gap. Meanwhile, the orbiting propulsion body 20 does not need to stop. In other words, the shield machine 100 can lay the segment 5 on the inner wall of the tunnel while continuously advancing excavation of the front ground without stopping the application of the propulsive force to the cutter head 1. That is, the shield machine 100 realizes high work efficiency.

なお、周回推進体20の環状体21の後端面のらせん面のピッチPが、セグメント5の掘削方向幅Wに一致する場合には、周回推進体20の回転に伴って形成される空隙に、セグメント5が1層ずつ敷設される。これに対して、ピッチPがセグメント5の掘削方向幅Wの例えば2倍に設定される場合には、周回推進体20の回転に伴って形成される空隙に、セグメント5が2層ずつ敷設される。   In addition, when the pitch P of the spiral surface of the rear end surface of the annular body 21 of the orbiting propulsion body 20 coincides with the excavation direction width W of the segment 5, the gap formed along with the rotation of the orbiting propulsion body 20 Segments 5 are laid one layer at a time. On the other hand, when the pitch P is set to, for example, twice the excavation direction width W of the segment 5, the segment 5 is laid in two layers in the gap formed as the rotating propulsion body 20 rotates. The

また、シールド10が、カッターヘッド1が設けられるシールド頭部11と、周回推進体20が設けられるシールド胴部12とに分割されており、これらの間の傾斜角が傾斜角調整機構40によって調整されるので、掘削の方向を変えることができる。このため、直進するトンネルだけでなく、カーブを有するトンネルも容易に形成することができる。また、周回推進体20を回転駆動する推進体駆動機構30が、周回推進体20と同じくシールド胴部12内に設けられるので、互いに噛み合う駆動歯車33と内歯歯車22という簡素な伝達構造を通じて、周回推進体20を推進体駆動機構30により回転駆動することができる。   Further, the shield 10 is divided into a shield head 11 provided with the cutter head 1 and a shield body 12 provided with the orbiting propulsion body 20, and an inclination angle between these is adjusted by an inclination angle adjusting mechanism 40. So you can change the direction of excavation. For this reason, not only a straight traveling tunnel but also a tunnel having a curve can be easily formed. Further, since the propulsion body drive mechanism 30 that rotationally drives the orbiting propulsion body 20 is provided in the shield body 12 like the orbiting propulsion body 20, through a simple transmission structure of the drive gear 33 and the internal gear 22 that mesh with each other, The orbiting propulsion body 20 can be rotationally driven by the propulsion body drive mechanism 30.

図4は、シールドマシン100に用いられる周回推進体の別の例を示す斜視図である。図1及び図2に示した周回推進体20では、中心角360°の全円周にわたって単一のらせん面が、環状体21の後端面に形成されていた。これに対して、図4に例示する周回推進体20Aの環状体21Aの後端面には、全円周を4分割してなる中心角90°の円弧毎に単一のらせん面が形成されており、らせん面は中心角90°毎に掘削方向への凹凸を反復している。このように形成された周回推進体20Aを用いることにより、図5に例示するように、周回推進体20Aが一回転する毎に、4層から成るらせん状の帯A1〜A4に沿って、セグメント5を配置することができる。周回推進体20Aが、セグメント5の周長L(図1)に相当する円弧長だけ回転する毎に、周方向に沿った4箇所に、新たなセグメント5を配設し得る空隙が生まれる。したがって、周回推進体20Aが、セグメント5の周長Lに相当する円弧長だけ回転する毎に、4箇所に新たなセグメント5を敷設することができる。   FIG. 4 is a perspective view showing another example of the orbiting propulsion body used in the shield machine 100. FIG. In the orbiting propulsion body 20 shown in FIGS. 1 and 2, a single spiral surface is formed on the rear end surface of the annular body 21 over the entire circumference with a central angle of 360 °. On the other hand, on the rear end surface of the annular body 21A of the orbiting propulsion body 20A illustrated in FIG. 4, a single spiral surface is formed for each arc having a central angle of 90 ° formed by dividing the entire circumference into four. The spiral surface repeats irregularities in the excavation direction every 90 ° central angle. By using the orbiting propulsion body 20A formed in this way, as illustrated in FIG. 5, every time the orbiting propulsion body 20A makes one revolution, the segment is formed along the four-layered spiral bands A1 to A4. 5 can be arranged. Each time the orbiting propulsion body 20A rotates by an arc length corresponding to the circumferential length L of the segment 5 (FIG. 1), gaps in which new segments 5 can be disposed are created at four locations along the circumferential direction. Therefore, every time the orbiting propulsion body 20 </ b> A rotates by an arc length corresponding to the circumferential length L of the segment 5, new segments 5 can be laid at four locations.

なお、図5の例は、中心角90°毎のらせん面のピッチP(図4)が、セグメント5の掘削方向の幅Wに一致する場合である。これに対して、当該ピッチPが幅Wの例えば2倍に設定される場合には、らせん状の帯A1〜A4の各々、例えば帯A1の中に、2層のセグメント5が敷設されることとなる。   In the example of FIG. 5, the pitch P (FIG. 4) of the spiral surface for each central angle of 90 ° matches the width W of the segment 5 in the excavation direction. On the other hand, when the pitch P is set to, for example, twice the width W, two layers of segments 5 are laid in each of the spiral bands A1 to A4, for example, the band A1. It becomes.

図6は、シールドマシン100に用いられる周回推進体のさらに別の例を示す斜視図である。この周回推進体20Bは、既に述べた周回推進体20、20Aとは異なり、環状体21Bの後端面にらせん面が形成されておらず、この後端面から掘削方向後方Rに相当な高さに突起したローラ23Bの列を有している。ローラ23Bの列は、周方向に沿って配置されており、周回推進体20Bの回転に伴い、らせん状に配置されたセグメント5の前方端面上を転動する。   FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the orbiting propulsion body used in the shield machine 100. Unlike the above-described orbiting propulsion bodies 20 and 20A, the orbiting propulsion body 20B does not have a spiral surface formed on the rear end face of the annular body 21B, and has a substantial height from the rear end face to the rearward R in the excavation direction. It has a row of protruding rollers 23B. The row | line | column of the roller 23B is arrange | positioned along the circumferential direction, and rolls on the front end surface of the segment 5 arrange | positioned helically with rotation of the rotation propulsion body 20B.

この周回推進体20Bは、ローラ23Bが等間隔に6本配置されているため、図4の周回推進体20Aについて、全円周を6分割してなる中心角60°の円弧毎に単一のらせん面を形成するように変形したものと同様に、使用することが可能である。すなわち、図5の例を拡張したらせん状の帯A1〜A6に沿って、セグメント5を配置することが可能となる。また図6の周回推進体20Bにおいて、4本に代えて6本のローラ23Bが等間隔に配置されておれば、図4の周回推進体20Aと同様に使用することが可能となる。   In this orbiting propulsion body 20B, six rollers 23B are arranged at equal intervals. Therefore, the orbiting propulsion body 20A in FIG. 4 has a single circular arc having a central angle of 60 ° formed by dividing the entire circumference into six. It can be used in the same way that it has been modified to form a helical surface. That is, it becomes possible to arrange the segments 5 along the spiral bands A1 to A6 that expand the example of FIG. Further, in the orbiting propulsion body 20B of FIG. 6, if six rollers 23B are arranged at equal intervals instead of four, it can be used in the same manner as the orbiting propulsion body 20A of FIG.

図7は、図6の周回推進体20Bを用いたシールドマシン100によって、セグメントを敷設する別の例を示す説明図である。図7の例では、六角形のセグメント5Bが敷設される。セグメント5Bは、掘削方向前方Fの端面が周方向に沿って掘削方向へ傾斜する傾斜面を有している。周回推進体20Bの環状体21Bの回転に伴い、ローラ23Bがこの傾斜面上を転動する。その結果、周回推進体20Bは、セグメント5Bからの反作用により掘削方向前方Fへ向かう推進力を得る。ローラ23Bが、セグメント5Bの前方端面のうちの非傾斜面に達すると、隣り合うローラ23Bの間に、新たなセグメント5B(図7に二点鎖線で表現)を配置する空隙が生まれる。それゆえ、ローラ23Bが非傾斜面にある期間中に、新たなセグメント5Bがコレクタ50により敷設される。その後、ローラ23Bが、新たに敷設されたセグメント5Bの前方端面のうちの傾斜面を転動することにより、周回推進体20Bは再び推進力を得る。このようにして、周回推進体20Bを用いたシールドマシン100は、前方地山の掘削とセグメント5Bの敷設とを進めることができる。   FIG. 7 is an explanatory view showing another example in which segments are laid by the shield machine 100 using the orbiting propulsion body 20B of FIG. In the example of FIG. 7, hexagonal segments 5B are laid. The segment 5B has an inclined surface in which the end surface of the front F in the excavation direction is inclined in the excavation direction along the circumferential direction. The roller 23B rolls on the inclined surface as the annular body 21B of the orbiting propulsion body 20B rotates. As a result, the orbiting propulsion body 20B obtains a propulsive force toward the front F in the excavation direction by the reaction from the segment 5B. When the roller 23B reaches the non-inclined surface of the front end surface of the segment 5B, a gap for arranging a new segment 5B (represented by a two-dot chain line in FIG. 7) is created between the adjacent rollers 23B. Therefore, a new segment 5B is laid by the collector 50 while the roller 23B is on the non-inclined surface. Thereafter, the roller 23B rolls on the inclined surface of the front end surface of the newly laid segment 5B, so that the orbiting propulsion body 20B obtains a propulsive force again. Thus, the shield machine 100 using the orbiting propulsion body 20B can advance the excavation of the front ground and the laying of the segment 5B.

なお、六角形状のセグメント5Bは、らせん状に敷設されるもの、と見ることも可能である。この見方によれば、ローラ23Bは、らせん状に敷設されるセグメント5Bの前方端面上を転動する(図7にローラ23Bの軌跡を矢印で示している)。このように、セグメントが「らせん状に敷設される」場合であっても、セグメントの形状によっては、周回推進体20Bの回転に伴って絶えず掘削方向前方Fに向かうように推進力が得られることを必ずしも要しない。推進力に休止期間があってもよく、或いはさらに、周回推進体20Bが掘削方向後方Rに後退する期間があってもよい。全体として、周回推進体20Bが掘削方向前方Fに前進するものであればよい。   Note that the hexagonal segment 5B can also be viewed as being laid in a spiral shape. According to this view, the roller 23B rolls on the front end surface of the segment 5B laid in a spiral shape (the locus of the roller 23B is indicated by an arrow in FIG. 7). In this way, even when the segment is “laid in a spiral”, depending on the shape of the segment, the propulsive force can be obtained so as to continuously move forward F in the excavation direction as the rotating propulsion body 20B rotates. Is not necessarily required. There may be a suspension period in the propulsion force, or there may be a period in which the orbiting propulsion body 20B moves backward R in the excavation direction. As a whole, it is sufficient if the orbiting propulsion body 20B moves forward F in the excavation direction.

図8は、周回推進体20Bを用いたシールドマシン100によって、セグメントを敷設するさらに別の例を示す説明図である。図7の例では、隣り合うローラ23Bの間におおよそ1枚の六角形のセグメント5Bが配設されたが、図8の例では、おおよそ2枚の六角形のセグメント5Cが敷設される。すなわち隣り合うローラ23Bの間隔は、図7のセグメント5Bの周方向の配設ピッチに一致するのに対し、図8のセグメント5Cの配設ピッチの2倍に一致している。図8の例では、ローラ23Bがセグメント5Cの前方端面のうちの傾斜面上を転動している間にも、新たなセグメント5Cを敷設することができる。このため、作業能率が向上する。   FIG. 8 is an explanatory view showing still another example in which segments are laid by the shield machine 100 using the orbiting propulsion body 20B. In the example of FIG. 7, approximately one hexagonal segment 5B is disposed between adjacent rollers 23B, but in the example of FIG. 8, approximately two hexagonal segments 5C are laid. That is, the interval between the adjacent rollers 23B coincides with the arrangement pitch of the segments 5B in FIG. 7 in the circumferential direction, but coincides with twice the arrangement pitch of the segments 5C in FIG. In the example of FIG. 8, a new segment 5C can be laid while the roller 23B is rolling on the inclined surface of the front end surface of the segment 5C. For this reason, work efficiency improves.

ローラ23Bがセグメント5Cの前方端面のうちの傾斜面上にある間に、新たなセグメント5Cを敷設することが可能であるために、セグメント5Cの前方端面に非傾斜面がなくとも、セグメント5Cを敷設することが可能となる。すなわち、六角形状のセグメント5Cに代えて、菱形のセグメントを敷設することも可能となる。それにより、推進力の休止期間を無くして、絶えず掘削を進めつつ、セグメントを敷設することが可能となる。すなわち、作業能率がさらに向上する。なお、当該菱形のセグメント、或いは図8に示す六角形状のセグメント5Cについても、らせん状に敷設されるもの、と見ることが可能である。   Since the new segment 5C can be laid while the roller 23B is on the inclined surface of the front end surface of the segment 5C, the segment 5C can be moved even if the front end surface of the segment 5C has no non-inclined surface. It can be laid. That is, instead of the hexagonal segment 5C, a rhombus segment can be laid. As a result, it is possible to lay the segments while continuously advancing excavation without the suspension period of propulsion. That is, work efficiency is further improved. Note that the diamond-shaped segment or the hexagonal segment 5C shown in FIG. 8 can also be viewed as being spirally laid.

図6に例示した周回推進体20Bでは、環状体21Bの後端面から棒状に突起した軸受けがローラ23Bを支持していた。これに対して、図9に例示する周回推進体20Cのように、環状体21Cの後端面から三角形状に突起した軸受けが、ローラ23Cを支持するものであっても良い。周回推進体20Cは、軸受けがより頑強な構造となっており、耐久性に優れるという利点がある。   In the orbiting propulsion body 20B illustrated in FIG. 6, a bearing protruding in a rod shape from the rear end surface of the annular body 21B supported the roller 23B. On the other hand, a bearing that protrudes in a triangular shape from the rear end face of the annular body 21C may support the roller 23C, as in the orbiting propulsion body 20C illustrated in FIG. The orbiting propulsion body 20C has an advantage that the bearing has a more robust structure and is excellent in durability.

(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2によるシールドマシンの構成を示す縦断面図である。このシールドマシン200は、主として、シールド10Dが分割されて成るシールド頭部11Dとシールド胴部12Dとの相対的な傾斜角を調整する機構において、実施の形態1によるシールドマシン100(図1)とは異なっている。さらに、周回推進体20に代えて、図9に例示した周回推進体20Cが用いられている。より詳細には、シールドマシン200は、主要な構成要素として、シールドマシン100と同様に、カッターヘッド1、カッターヘッド駆動機構2、筒状のシールド10D、周回推進体20C、推進体駆動機構30、及びエレクタ50を備えている。シールドマシン200はさらに、主要な構成要素として、シールドマシン100の傾斜角調整機構40に代えて、別の傾斜角調整機構としての筒状摺動体80、前方筒状体駆動機構60、及び後方筒状体駆動機構70を備えるとともに、連結機構90を備えている。図示を略するが、シールドマシン200には、カッターヘッド駆動機構2、推進体駆動機構30、傾斜角調整機構40、エレクタ50、前方筒状体駆動機構60、及び後方筒状体駆動機構70を制御する制御装置がさらに設けられている。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the shield machine according to the second embodiment of the present invention. The shield machine 200 is mainly a mechanism for adjusting the relative inclination angle between the shield head 11D and the shield body 12D formed by dividing the shield 10D, and the shield machine 100 (FIG. 1) according to the first embodiment. Is different. Furthermore, instead of the orbiting propulsion body 20, an orbiting propulsion body 20C illustrated in FIG. 9 is used. More specifically, the shield machine 200 includes, as main components, the cutter head 1, the cutter head driving mechanism 2, the cylindrical shield 10D, the orbiting propulsion body 20C, the propulsion body driving mechanism 30, as the shield machine 100. And an erector 50. The shield machine 200 further includes, as main components, a cylindrical slide body 80, a front cylindrical body drive mechanism 60, and a rear cylinder as another inclination angle adjustment mechanism instead of the inclination angle adjustment mechanism 40 of the shield machine 100. A solid body drive mechanism 70 and a connection mechanism 90 are provided. Although not shown, the shield machine 200 includes a cutter head driving mechanism 2, a propelling body driving mechanism 30, an inclination angle adjusting mechanism 40, an erector 50, a front cylindrical body driving mechanism 60, and a rear cylindrical body driving mechanism 70. A control device for controlling is further provided.

図11は、連結機構90の構造を示す斜視図である。連結機構90は、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとを連結するものであり、より特定的には、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとが全方位にわたって相対的に傾斜可能に連結する自在継手として構成されている。すなわち連結機構90は、環状の連結部材91、第1支持部材92、及び第2支持部材93を有している。環状の連結部材91は、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとのつなぎ目付近に配置され、かつこれらのシールド頭部11D及び胴部12Dの内側にあって、筒状摺動体80(図10)に干渉しないようにその周囲に配置される。環状の連結部材91の一対の対角位置に、第1の支持部材92が設けられ、別の一対の対角位置に、第2の支持部材93が設けられている。図11の例では、第1の支持部材92が設けられる一対の対角位置を結ぶ軸線と、第2の支持部材93が設けられる一対の対角位置を結ぶ軸線とは、互いに直交している。第1の支持部材92は、シールド頭部11Dを回動自在に支持するものであり、図11の例ではピンとして構成されている。第2の支持部材93は、シールド胴部12Dを回動自在に支持するものであり、図11の例では第1の支持部材92と同様にピンとして構成されている。シールド胴部12Dには、自身と第1支持部材92との干渉を回避するために、切り欠き94が形成されている。   FIG. 11 is a perspective view showing the structure of the coupling mechanism 90. The connecting mechanism 90 connects the shield head 11D and the shield body 12D, and more specifically, the shield head 11D and the shield body 12D are connected so as to be relatively tiltable in all directions. It is configured as a universal joint. That is, the connection mechanism 90 includes an annular connection member 91, a first support member 92, and a second support member 93. The annular connecting member 91 is disposed near the joint between the shield head portion 11D and the shield body portion 12D, and is located inside the shield head portion 11D and the body portion 12D, and has a cylindrical sliding body 80 (FIG. 10). It is arranged around it so as not to interfere with. A first support member 92 is provided at a pair of diagonal positions of the annular connecting member 91, and a second support member 93 is provided at another pair of diagonal positions. In the example of FIG. 11, the axis connecting the pair of diagonal positions where the first support member 92 is provided and the axis connecting the pair of diagonal positions where the second support member 93 is provided are orthogonal to each other. . The first support member 92 rotatably supports the shield head 11D, and is configured as a pin in the example of FIG. The second support member 93 supports the shield body 12 </ b> D so as to be rotatable, and is configured as a pin in the example of FIG. 11, similarly to the first support member 92. A cutout 94 is formed in the shield body 12D in order to avoid interference between the shield body 12D and the first support member 92.

図12は、筒状摺動体80の構成を示す斜視図である。筒状摺動体80は、前方筒状体81と後方筒状体82とを有している。これらの前方筒状体81と後方筒状体82とは、一つの筒状体を斜めに輪切りにしてなる一方と他方とに対応しており、輪切りにされた面で互いに当接し合っている。互いに当接し合う面とは反対側に位置する端部付近の内周面には、前方筒状体81については内歯歯車83が形成されており、後方筒状体82については内歯歯車84が形成されている。内歯歯車83は、前方筒状体81を回転駆動する動力を受けるための歯車であり、内歯歯車84は、後方筒状体82を回転駆動する動力を受けるための歯車である。   FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the cylindrical sliding body 80. The cylindrical sliding body 80 has a front cylindrical body 81 and a rear cylindrical body 82. The front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82 correspond to one and the other formed by diagonally cutting a single cylindrical body, and are in contact with each other on the rounded surface. . An internal gear 83 is formed for the front cylindrical body 81 and an internal gear 84 for the rear cylindrical body 82 on the inner peripheral surface near the end located on the opposite side to the surfaces that contact each other. Is formed. The internal gear 83 is a gear for receiving power for rotationally driving the front cylindrical body 81, and the internal gear 84 is a gear for receiving power for rotationally driving the rear cylindrical body 82.

図12は、前方筒状体81と後方筒状体82とが、単一の筒状体からあたかも斜めに輪切りにすることにより形成されたままで、回転位置を変えない状態を表している。便宜上、この回転位置を基準として、前方筒状体81の回転角θ1及び後方筒状体82の回転角θ2を定める。回転角θ1、θ2は、図12に例示するように、各筒状体81、82の当接面の反対側から見た右回りの角度を正(>0)とする。図12に例示される各筒状体81、82の回転角θ1、θ2は“0”である。このとき、筒状体81、82の中心軸は同一となり、筒状体81、82は相対的に傾斜しない。図12の例では、回転角θ1、θ2が“0”であるときの筒状体81、82同士の当接面は、左右には傾いておらず、その法線は鉛直軸と中心軸とが規定する平面内に位置するものとしている。   FIG. 12 shows a state in which the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82 are formed by cutting the single cylindrical body as if it is diagonally cut and the rotational position is not changed. For convenience, the rotation angle θ1 of the front cylindrical body 81 and the rotation angle θ2 of the rear cylindrical body 82 are determined with reference to this rotational position. As illustrated in FIG. 12, the rotation angles θ <b> 1 and θ <b> 2 are positive (> 0) when viewed clockwise from the opposite side of the contact surfaces of the cylindrical bodies 81 and 82. The rotation angles θ1 and θ2 of the cylindrical bodies 81 and 82 illustrated in FIG. 12 are “0”. At this time, the central axes of the cylindrical bodies 81 and 82 are the same, and the cylindrical bodies 81 and 82 are not relatively inclined. In the example of FIG. 12, the contact surfaces of the cylindrical bodies 81 and 82 when the rotation angles θ1 and θ2 are “0” are not inclined to the left and right, and their normal lines are the vertical axis and the central axis. Is located in a plane defined by

図13は、筒状摺動体80の動作を示す上面図である。図13(a)に示すように、筒状体81、82の回転角θ1、θ2が“0”であるときには、筒状体81の中心軸85と筒状体82の中心軸86とは、互いに一致する。すなわち、筒状体81、82の間の相対的な傾斜角は“0”となる。一方、図13(b)に示すように、各筒状体81、82の回転角θ1、θ2が“+90°”であるときには、筒状体81の中心軸85と筒状体82の中心軸86とは、最大の角度をもって交差する。すなわち、筒状体81、82は、最大の角度をもって相対的に左右に傾斜する。各筒状体81、82の回転角θ1、θ2が“0”から“+90°”へ近づくほど、筒状体81、82は互いに左右に大きく傾斜する。さらに、各筒状体81、82の回転角θ1、θ2が“+90°”から“+180°”へ近づくほど、筒状体81、82の左右の傾斜は小さくなり、回転角θ1、θ2が“180°”であるときには、図13(a)と同様に傾斜角は“0”となる。また、各筒状体81、82の回転角θ1、θ2が負であるときには、筒状体81、82は、回転角θ1、θ2が正であるときとは逆方向に傾斜する。   FIG. 13 is a top view showing the operation of the cylindrical sliding body 80. As shown in FIG. 13A, when the rotation angles θ1 and θ2 of the cylindrical bodies 81 and 82 are “0”, the central axis 85 of the cylindrical body 81 and the central axis 86 of the cylindrical body 82 are Match each other. That is, the relative inclination angle between the cylindrical bodies 81 and 82 is “0”. On the other hand, as shown in FIG. 13B, when the rotation angles θ1 and θ2 of the cylindrical bodies 81 and 82 are “+ 90 °”, the central axis 85 of the cylindrical body 81 and the central axis of the cylindrical body 82 86 intersects with the maximum angle. That is, the cylindrical bodies 81 and 82 are relatively inclined to the left and right with the maximum angle. As the rotation angles θ1 and θ2 of the tubular bodies 81 and 82 approach from “0” to “+ 90 °”, the tubular bodies 81 and 82 are greatly inclined to the left and right. Further, as the rotation angles θ1 and θ2 of the cylindrical bodies 81 and 82 approach from “+ 90 °” to “+ 180 °”, the left and right inclinations of the cylindrical bodies 81 and 82 become smaller, and the rotation angles θ1 and θ2 become “ When it is “180 °”, the inclination angle is “0” as in FIG. In addition, when the rotation angles θ1 and θ2 of the cylindrical bodies 81 and 82 are negative, the cylindrical bodies 81 and 82 are inclined in a direction opposite to that when the rotation angles θ1 and θ2 are positive.

以上のように、筒状体81、82を、互いに等しい回転角θ1、θ2だけ回転させることにより、相対的に左右に傾斜させることができる。これに対して、回転角θ1、θ2を互いに異ならせることにより、筒状体81、82を様々な方向に傾斜させることが可能となる。例えば、前方筒状体81の回転角θ1を“180°”とし、後方筒状体82の回転角θ2を“0”に設定することにより、筒状体81、82を最大の角度をもって相対的に上下方向に傾斜させることができる。   As described above, the cylindrical bodies 81 and 82 can be relatively inclined to the left and right by rotating them by the same rotation angles θ1 and θ2. On the other hand, the cylindrical bodies 81 and 82 can be inclined in various directions by making the rotation angles θ1 and θ2 different from each other. For example, by setting the rotation angle θ1 of the front cylindrical body 81 to “180 °” and the rotation angle θ2 of the rear cylindrical body 82 to “0”, the cylindrical bodies 81 and 82 can be relatively relative to each other with the maximum angle. Can be inclined in the vertical direction.

筒状体81、82の当接面の形状は円環であることが望ましい。その場合には、中心軸85、86に垂直な切断面上の筒状体81、82の断面形状は楕円環となる。筒状体81、82の当接面の形状が円環であれば、筒状体81、82がどのような回転角θ1、θ2をもって回転しても、当接面の間に径方向内方及び外方へのはみ出し部分を生じない。   The shape of the contact surface of the cylindrical bodies 81 and 82 is preferably a ring. In that case, the cross-sectional shapes of the cylindrical bodies 81 and 82 on the cutting plane perpendicular to the central axes 85 and 86 are elliptical rings. If the shape of the contact surfaces of the cylindrical bodies 81 and 82 is a ring, no matter what rotation angle θ1 or θ2 the cylindrical bodies 81 and 82 rotate, the radially inward between the contact surfaces And no protruding part to the outside.

図10に戻って、前方筒状体駆動機構60は、シールド頭部11D内に配置され、前方筒状体81を回転駆動するものである。また、後方筒状体駆動機構70は、シールド胴部12D内に配置され、後方筒状体82を回転駆動するものである。より特定的には、前方筒状体駆動機構60は、環状のフレーム61、動力部62、及び駆動歯車63を有している。環状のフレーム61は、シールド頭部11Dの内壁及び/又はカッターヘッド駆動機構2に取り付けられ、前方筒状体81を回転可能に支持するものである。動力部62はフレーム61に取り付けられ、前方筒状体81を回転駆動する動力を発生するものであり、例えば電気モータあるいは油圧アクチュエータである。駆動歯車63は、動力部62の駆動軸に取り付けられ、かつ前方筒状体81の内歯歯車83に噛み合っており、それにより動力部62の回転力を前方筒状体81に伝える。   Returning to FIG. 10, the front cylindrical body driving mechanism 60 is disposed in the shield head 11 </ b> D and rotationally drives the front cylindrical body 81. The rear cylindrical body driving mechanism 70 is disposed in the shield body 12D and rotationally drives the rear cylindrical body 82. More specifically, the front cylindrical body drive mechanism 60 has an annular frame 61, a power unit 62, and a drive gear 63. The annular frame 61 is attached to the inner wall of the shield head 11D and / or the cutter head drive mechanism 2, and supports the front tubular body 81 in a rotatable manner. The power unit 62 is attached to the frame 61 and generates power for rotationally driving the front cylindrical body 81, and is, for example, an electric motor or a hydraulic actuator. The drive gear 63 is attached to the drive shaft of the power unit 62 and meshes with the internal gear 83 of the front cylindrical body 81, thereby transmitting the rotational force of the power unit 62 to the front cylindrical body 81.

同様に、後方筒状体駆動機構70は、環状のフレーム71、動力部72、及び駆動歯車73を有している。環状のフレーム71は、シールド胴部12Dの内壁及び/又は推進体駆動機構30のフレーム31に取り付けられ、後方筒状体82を回転可能に支持するものである。動力部72はフレーム71に取り付けられ、後方筒状体82を回転駆動する動力を発生するものであり、例えば電気モータあるいは油圧アクチュエータである。駆動歯車73は、動力部72の駆動軸に取り付けられ、かつ後方筒状体82の内歯歯車84に噛み合っており、それにより動力部72の回転力を後方筒状体82に伝える。   Similarly, the rear cylindrical body drive mechanism 70 includes an annular frame 71, a power unit 72, and a drive gear 73. The annular frame 71 is attached to the inner wall of the shield body 12D and / or the frame 31 of the propelling body drive mechanism 30, and supports the rear cylindrical body 82 to be rotatable. The power unit 72 is attached to the frame 71 and generates power for rotationally driving the rear cylindrical body 82, and is, for example, an electric motor or a hydraulic actuator. The drive gear 73 is attached to the drive shaft of the power unit 72 and meshes with the internal gear 84 of the rear cylindrical body 82, thereby transmitting the rotational force of the power unit 72 to the rear cylindrical body 82.

前方筒状体81と後方筒状体82とを、それぞれ回転駆動する前方筒状体駆動機構60と後方筒状体駆動機構70とは、相対的に傾斜可能に連結されたシールド頭部11Dとシールド胴部12Dとにそれぞれ設置されているので、前方筒状体81と後方筒状体82との間の中心軸の相対的な方向が変わることにより、シールド胴部11Dとシールド胴部12Dとの間の中心軸の相対的な方向が変わることとなる。すなわち、前方筒状体81と後方筒状体82とを回転駆動することにより、従来技術が必要とした傾斜角調整用の多数のジャッキ(すなわち中折れジャッキ)を用いることなく、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとの間の傾斜角を調整することが可能となる。   The front cylindrical body driving mechanism 60 and the rear cylindrical body driving mechanism 70 that rotate and drive the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82, respectively, are connected to the shield head 11D that is relatively tiltable. Since each is installed in the shield body 12D, the relative direction of the central axis between the front tubular body 81 and the rear tubular body 82 changes, so that the shield body 11D and the shield body 12D The relative direction of the central axis between the two will change. That is, by rotating and driving the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82, the shield head 11D is used without using a large number of jacks for adjusting the tilt angle (that is, the bent jacks) required by the prior art. And the inclination angle between the shield body 12D can be adjusted.

前方筒状体11Dと後方筒状体12Dとは、それぞれ筒状であるため、それらの内側には空間が確保される。このため他の機材、例えば泥土搬出用スクリューコンベヤーなどを、シールド10D内に設置することが容易である。また、駆動歯車63、73及びこれらを駆動する動力部62、72は、シールド10Dの天井部に設けられており、このことも、スクリューコンベヤーなどの機材を、シールド10の内部に設置することを容易なものにしている。また、シールド10内に立ち入る作業者の安全上も好ましい。   Since the front cylindrical body 11D and the rear cylindrical body 12D are each cylindrical, a space is secured inside them. For this reason, it is easy to install other equipment such as a mud carrying screw conveyor in the shield 10D. Further, the drive gears 63 and 73 and the power units 62 and 72 for driving them are provided on the ceiling of the shield 10D. This also means that equipment such as a screw conveyor is installed inside the shield 10. It is easy. Further, it is also preferable for the safety of an operator who enters the shield 10.

(実施の形態3)
実施の形態1及び2による周回推進体20、20A〜20Cは、全体として剛性の環状体21、21A〜21Cをそれぞれ有しており、推進体駆動機構30により回転駆動された。これに対して周回推進体を、柔軟に変形し得るように構成することも可能である。図14はその一例を示す周回推進体の斜視図である。この周回推進体20Eは、周回推進体20B(図6)の環状体21Bを変形可能な構成としたものである。図14(a)に全体斜視図を示すように、この周回推進体20Eが有する環状体21Eは、一連の連結片25を有している。図14(b)に示すように各連結片25は、回動軸となるピン27によって隣り合う連結片25と連結されている。すなわち、連結片25の本体部26の周方向端部は蝶番構造となっており、それにより隣接する連結片25とは、掘削方向(F又はR)に沿った軸の周りに相対的に回動可能となっている。一例として、ピン27は割ピン28により係止される。また各連結片25の内周には、1連結片分の内歯歯車22が形成されている。さらに連結片25のうちの幾つかには、その後方端面にローラ23Eが設けられている。
(Embodiment 3)
The circumferential propulsion bodies 20 and 20A to 20C according to the first and second embodiments respectively have rigid annular bodies 21 and 21A to 21C as a whole, and are driven to rotate by the propulsion body drive mechanism 30. On the other hand, it is also possible to configure the orbiting propulsion body so that it can be flexibly deformed. FIG. 14 is a perspective view of an orbiting propulsion body showing an example thereof. This orbiting propulsion body 20E is configured such that the annular body 21B of the orbiting propulsion body 20B (FIG. 6) can be deformed. As shown in an overall perspective view in FIG. 14A, the annular propulsion body 20 </ b> E has an annular body 21 </ b> E having a series of connecting pieces 25. As shown in FIG. 14B, each connecting piece 25 is connected to the adjacent connecting piece 25 by a pin 27 serving as a rotating shaft. That is, the circumferential end of the main body portion 26 of the connecting piece 25 has a hinge structure, so that the adjacent connecting piece 25 can rotate relatively around an axis along the excavation direction (F or R). It is possible to move. As an example, the pin 27 is locked by the split pin 28. An internal gear 22 for one connecting piece is formed on the inner periphery of each connecting piece 25. Further, some of the connecting pieces 25 are provided with rollers 23E on the rear end surfaces thereof.

図15は、周回推進体20C(図9)の環状体21Cを変形可能な構成としたものである。この周回推進体20Fは図14に示した周回推進体20Eと同様に、その環状体21Fが一連の連結片29を有している。各連結片29は、隣接する連結片29とは、蝶番構造により掘削方向(F又はR)に沿った軸の周りに相対的に回動可能となっている。また一連の連結片29には交互に、後方端面にローラ23Fが設けられている。   FIG. 15 shows a configuration in which the annular body 21C of the orbiting propulsion body 20C (FIG. 9) can be deformed. As with the orbiting propulsion body 20E shown in FIG. 14, the orbiting propulsion body 20F has an annular body 21F having a series of connecting pieces 29. Each connecting piece 29 is rotatable relative to an adjacent connecting piece 29 around an axis along the excavation direction (F or R) by a hinge structure. The series of connecting pieces 29 are alternately provided with rollers 23F on the rear end face.

周回推進体20E(図14)、20F(図15)において、各連結片25、29の周方向の幅を狭くして、連結片25、29の個数を多くするほど、変形の度合い、すなわち柔軟さの度合いは増大する。さらに図16に例示するように、チェーン状の環状体21Gを有するように周回推進体20Gを構成することも可能である。環状体21Gは、連結片121及び122が相対的に回動可能に、交互に連結することにより環状をなしている。そして、連結片121の一部には、その後方端面にローラ23Gが設けられている。環状体21Gは、全体がチェーン構造を有しているので、推進体駆動機構30による周回駆動を受けるために、内歯歯車22を別途設ける必要はない。すなわち、推進体駆動機構30の駆動歯車33は、チェーン構造をなす環状体21Gと噛み合うことにより、周回推進体20Gを周回駆動することができる。   In the orbiting propulsion bodies 20E (FIG. 14) and 20F (FIG. 15), the degree of deformation, that is, the flexibility is increased as the circumferential width of each connecting piece 25, 29 is reduced and the number of connecting pieces 25, 29 is increased. The degree of height increases. Further, as illustrated in FIG. 16, it is also possible to configure the orbiting propulsion body 20G so as to have a chain-like annular body 21G. The annular body 21G has an annular shape by alternately connecting the connecting pieces 121 and 122 such that the connecting pieces 121 and 122 are relatively rotatable. A roller 23G is provided on a rear end surface of a part of the connecting piece 121. Since the annular body 21G has a chain structure as a whole, it is not necessary to separately provide the internal gear 22 in order to receive circular driving by the propulsion body driving mechanism 30. That is, the drive gear 33 of the propulsion body drive mechanism 30 can drive the orbiting propulsion body 20G by meshing with the annular body 21G having a chain structure.

周回推進体20E(図14)又は20F(図15)において、内歯歯車22の代わりに、チェーンを配置しても良い。そのように構成された周回推進体(図示略)も、周回推進体20Gと同様に、推進体駆動機構30によって周回駆動することが可能である。この場合に、各連結片は連結片21E又は21Fと同様に、蝶番構造により連結されていても良いが、隣り合う連結片同士がチェーンで連結されていても良い。この場合に、隣り合う連結片の間には空隙があっても良い。なお、周回推進体20B、20Cだけでなく、周回推進体20(図2)、20A(図4)についても、周回推進体20E(図14)又は20F(図15)と同様に、蝶番構造により連結された一連の連結片、あるいは、チェーンで連結された一連の連結片を有するように構成することも可能である。チェーンで連結されていても、一連の連結片の各々は、隣り合う連結片と、掘削方向に沿った軸の周りに相対的に回動可能なように連結されていることに変わりはない。   A chain may be arranged in place of the internal gear 22 in the orbiting propulsion body 20E (FIG. 14) or 20F (FIG. 15). The orbiting propulsion body (not shown) configured as described above can also be driven by the propulsion body driving mechanism 30 in the same manner as the orbiting propulsion body 20G. In this case, each connecting piece may be connected by a hinge structure similarly to the connecting piece 21E or 21F, but adjacent connecting pieces may be connected by a chain. In this case, there may be a gap between adjacent connecting pieces. Not only the orbiting propulsion bodies 20B and 20C but also the orbiting propulsion bodies 20 (FIG. 2) and 20A (FIG. 4) have a hinge structure as in the orbiting propulsion bodies 20E (FIG. 14) or 20F (FIG. 15). It is also possible to have a series of connected pieces or a series of connected pieces connected by a chain. Even when connected by a chain, each of the series of connecting pieces is still connected to the adjacent connecting pieces so as to be relatively rotatable around an axis along the excavation direction.

図17は、柔軟な周回推進体20Pを用いたシールドマシンの概略構造を示す断面図である。図14〜図16に示した周回推進体20E〜20Gは、周回推進体20Pの一例に該当する。このシールドマシン300では、シールド胴部12Pの内壁に取り付けられた環状のフレーム31Pの内周に、周回推進体20Pが摺動可能に支持されている。フレーム31Pは、フレーム31(図1)と同様に、推進体駆動機構(図示略)の構成要素である。周回推進体20Pは柔軟に変形し得るので、周回推進体20Pが所定の周回軌道に沿うように、その周回方向に沿ってガイド35が適度な間隔をもって配置されている。ガイド35は、例えば駆動歯車33(図1、図3)と同様の歯車を有し、例えば周回推進体20Pに設けられた内歯歯車22に噛み合うことにより、周回推進体20Pを案内する。ガイド35の一部、例えば1つあるいは複数は、周回推進体20Pを駆動するものであり、例えば駆動歯車33である。周回推進体20Pが柔軟に変形し得るので、図17に例示するように周回推進体20Pを用いることにより、シールド胴部12Pを含むシールドの断面形状が円形以外の形状とすることが可能となる。図17の例では、シールドの断面形状は略矩形である。   FIG. 17 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a shield machine using a flexible orbiting propulsion body 20P. The orbiting propulsion bodies 20E to 20G shown in FIGS. 14 to 16 correspond to an example of the orbiting propulsion body 20P. In this shield machine 300, the orbiting propulsion body 20P is slidably supported on the inner periphery of an annular frame 31P attached to the inner wall of the shield body 12P. The frame 31P is a constituent element of a propelling body drive mechanism (not shown), like the frame 31 (FIG. 1). Since the orbiting propulsion body 20P can be flexibly deformed, the guides 35 are arranged at appropriate intervals along the circling direction so that the orbiting propulsion body 20P follows a predetermined orbit. The guide 35 has a gear similar to the drive gear 33 (FIGS. 1 and 3), for example, and guides the orbiting propulsion body 20P by meshing with an internal gear 22 provided on the orbiting propulsion body 20P, for example. Part, for example, one or more of the guides 35 drives the orbiting propulsion body 20P, and is, for example, a drive gear 33. Since the orbiting propulsion body 20P can be flexibly deformed, by using the orbiting propulsion body 20P as illustrated in FIG. 17, the cross-sectional shape of the shield including the shield body 12P can be changed to a shape other than a circle. . In the example of FIG. 17, the cross-sectional shape of the shield is substantially rectangular.

図18は、柔軟な周回推進体20Rを用いたシールドマシンの概略構造を示す断面図である。周回推進体20Pと同様に、図14〜図16に示した周回推進体20E〜20Gは、周回推進体20Rの一例に該当する。このシールドマシン400では、周回推進体20Rが、シールド胴部12Rの内壁に取り付けられた環状のフレーム31Rの内周に、摺動可能に支持されている。フレーム31Rは、フレーム31P(図17)と同様に、推進体駆動機構(図示略)の構成要素である。周回推進体20Pと同様に、周回推進体20Rの周回方向に沿ってガイド35が適度な間隔をもって配置されている。ガイド35の一部は、周回推進体20Rを駆動するものであり、例えば駆動歯車33である。シールドマシン400は、いわゆる3連マシンとして構成されたものである。このように断面形状が円形から著しく離れた異形をなすシールドマシン400においても、敷設されるセグメント5、5B、5Cに沿って、言い換えるとシールドの内周に沿って、周回推進体20Rを周回させることにより、掘削方向前方Fへ向かう推進力を得ることが可能となる。なお、図17及び図18の例が示すように、本発明のシールドマシンが有する「筒状のシールド」とは、円筒状のシールドに限られるものではない。筒状のシールドの断面形状として、楕円やアーチを採ることも、当然可能である。   FIG. 18 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a shield machine using a flexible orbiting propulsion body 20R. Similarly to the orbiting propulsion body 20P, the orbiting propulsion bodies 20E to 20G illustrated in FIGS. 14 to 16 correspond to an example of the orbiting propulsion body 20R. In this shield machine 400, the orbiting propulsion body 20R is slidably supported on the inner periphery of an annular frame 31R attached to the inner wall of the shield body 12R. The frame 31R is a constituent element of a propelling body drive mechanism (not shown), like the frame 31P (FIG. 17). Similar to the orbiting propulsion body 20P, the guides 35 are arranged at appropriate intervals along the orbiting direction of the orbiting propulsion body 20R. A part of the guide 35 drives the orbiting propulsion body 20R, and is, for example, a drive gear 33. The shield machine 400 is configured as a so-called triple machine. Even in the shield machine 400 whose cross-sectional shape is significantly different from the circular shape in this way, the orbiting propulsion body 20R circulates along the laid segments 5, 5B and 5C, in other words, along the inner periphery of the shield. Thus, it becomes possible to obtain a propulsive force toward the front F in the excavation direction. As shown in the examples of FIGS. 17 and 18, the “cylindrical shield” included in the shield machine of the present invention is not limited to the cylindrical shield. Of course, it is possible to adopt an ellipse or an arch as the cross-sectional shape of the cylindrical shield.

柔軟に変形可能な周回推進体20E、F、G、P、Rは、シールドマシン100(図1)又は200(図10)のように、円形断面のシールド10を有するシールドマシンに対しても、ガイド35と共に使用することが可能である。それにより、地山の圧力によりシールド10が変形することがあっても、周回推進体20E等が、変形に柔軟に追随することが可能となる。   The orbiting propulsion bodies 20E, F, G, P, and R that can be flexibly deformed are also used for a shield machine having a shield 10 having a circular cross section, such as the shield machine 100 (FIG. 1) or 200 (FIG. 10). It can be used with the guide 35. Thereby, even if the shield 10 is deformed by the pressure of the natural ground, the orbiting propulsion body 20E and the like can flexibly follow the deformation.

(その他の実施の形態)
(A) 実施の形態1によるシールドマシン100として、シールド10がシールド頭部11及びシールド頭部12とに2分割されている例を示した。実施の形態2によるシールドマシン200についても同様であった。これに対して、シールド10が3以上の部分に分割されたシールドマシンを実施することも可能である。カッターヘッド1が設けられたシールド頭部11と、周回推進体20及び推進体駆動機構30が設けられたシールド胴部12とを含んでおれば良い。さらには、シールド10が分割されておらず、それゆえ傾斜角調整機構40を備えず、周回推進体20及び推進体駆動機構30がシールド10内に設けられたシールドマシンを実施することも可能である。これらも全て、本発明の一態様をなす。また、実施の形態2によるシールドマシン200の変形形態として、周回推進体20C及び推進体駆動機構30を備えず、その代わりに、例えば従来の推進ジャッキを用いた形態を実施することも可能である。当該形態においても多数の中折れジャッキの使用を不要とすることができる。この形態もまた、本発明の別の一態様をなす。
(Other embodiments)
(A) As the shield machine 100 according to the first embodiment, an example in which the shield 10 is divided into the shield head 11 and the shield head 12 is shown. The same applies to the shield machine 200 according to the second embodiment. On the other hand, it is also possible to implement a shield machine in which the shield 10 is divided into three or more parts. The shield head 11 provided with the cutter head 1 and the shield body 12 provided with the orbiting propulsion body 20 and the propulsion body drive mechanism 30 may be included. Further, it is possible to implement a shield machine in which the shield 10 is not divided and therefore does not include the tilt angle adjusting mechanism 40 and the orbiting propulsion body 20 and the propulsion body driving mechanism 30 are provided in the shield 10. is there. All of these also constitute one aspect of the present invention. Further, as a modified form of the shield machine 200 according to the second embodiment, it is possible not to include the orbiting propulsion body 20C and the propulsion body drive mechanism 30, and to implement a form using, for example, a conventional propulsion jack instead. . Also in this form, it is possible to eliminate the need for a large number of bent jacks. This form also forms another aspect of the present invention.

(B) 図10及び図11に示した連結機構90では、連結部材91がシールド頭部11D及びシールド胴部12Dの内側に配置された例を示した。これに対し、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとの間に配置されても良い。この場合には、図11に示した切り欠き94は無用である。 (B) In the connection mechanism 90 shown in FIGS. 10 and 11, the example in which the connection member 91 is disposed inside the shield head portion 11D and the shield body portion 12D is shown. On the other hand, you may arrange | position between shield head 11D and shield trunk | drum 12D. In this case, the notch 94 shown in FIG. 11 is unnecessary.

(C) 実施の形態2によるシールドマシン200では、連結機構90が自在継手として構成されているので、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとを、360°の全方位にわたって相対的に傾斜させることが可能である。それにより、進行方向が左右や上下、あるいは斜めにカーブしたトンネルを容易に形成することが可能となる。これに対して、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dが傾斜する方位を制限するように連結機構90を構成することも可能である。例えば、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとが、左右方向にのみ相対的に傾斜するように、それらを連結しても良い。図13に例示したように、前方筒状体81の回転角θ1と後方筒状体82の回転角θ2とを、互いに同一となるように制御するのであれば、シールド頭部11Dとシールド胴部12Dとは、左右方向にのみ相対的に傾斜するように連結されておれば足りる。 (C) In the shield machine 200 according to the second embodiment, since the coupling mechanism 90 is configured as a universal joint, the shield head 11D and the shield body 12D are relatively inclined over all 360 ° directions. Is possible. Accordingly, it is possible to easily form a tunnel whose traveling direction is curved left and right, up and down, or diagonally. On the other hand, the coupling mechanism 90 can be configured to limit the direction in which the shield head 11D and the shield body 12D are inclined. For example, the shield head 11D and the shield body 12D may be coupled so as to be relatively inclined only in the left-right direction. As illustrated in FIG. 13, if the rotation angle θ1 of the front tubular body 81 and the rotation angle θ2 of the rear tubular body 82 are controlled to be the same, the shield head 11D and the shield body It is sufficient that 12D is connected so as to be relatively inclined only in the left-right direction.

(D) 実施の形態2によるシールドマシン200において、筒状摺動体80は、前方筒状体81と後方筒状体82との間に介在するローラ等の転動体を有していても良い。例えば、前方筒状体81と後方筒状体82の一方の当接面に、図2の環状体21の後端面と同様に、ローラが周方向に沿って配置されていても良い。あるいは、双方の当接面の周方向に沿って環状の溝が形成され、当該溝内を転動するボールベアリングが配設されていても良い。それによって、前方筒状体81と後方筒状体82の回転に伴う当接面同士の摩擦を低減することができる。 (D) In the shield machine 200 according to the second embodiment, the cylindrical sliding body 80 may have a rolling element such as a roller interposed between the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82. For example, a roller may be disposed on one contact surface of the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82 along the circumferential direction, similarly to the rear end surface of the annular body 21 in FIG. Or the annular groove | channel may be formed along the circumferential direction of both contact surfaces, and the ball bearing which rolls in the said groove | channel may be arrange | positioned. Thereby, the friction between the contact surfaces accompanying the rotation of the front cylindrical body 81 and the rear cylindrical body 82 can be reduced.

(E) 実施の形態1及び2によるシールドマシン100及び200では、カッターヘッド駆動機構2は、カッターヘッド1を回転駆動することにより、カッターヘッド1が前方の地山を掘削することを可能にした。しかし一般に、カッターヘッド駆動機構2は、前方の治山を掘削するようにカッターヘッド1を駆動するものであれば良く、例えば、左右、上下、もしくは斜め方向にカッターヘッド1を揺動させたり、環状に揺動させたりするものであっても良い。 (E) In the shield machines 100 and 200 according to the first and second embodiments, the cutter head driving mechanism 2 allows the cutter head 1 to excavate a natural ground in front by rotating the cutter head 1. . However, in general, the cutter head driving mechanism 2 may be any mechanism that drives the cutter head 1 so as to excavate a front mountain. For example, the cutter head 1 can be swung in the left-right, up-down, or diagonal directions, Or may be made to swing.

1 カッターヘッド
2 カッターヘッド駆動機構
5、5B、5C セグメント
10、10D シールド
11、11D シールド頭部
12、12D シールド胴部
20、20A、20B、20C、20E、20F、20G、20P、20R 周回推進体
21、21A、21B、21C、21E、21F、21G 環状体
22 内歯歯車
23、23B、23C、23E、23F、23G ローラ(転動体)
25、29 連結片
30 推進体駆動機構
31、31P、31R フレーム
32 動力部
33 駆動歯車
35 ガイド
40 傾斜角調整機構
60 前方筒状体駆動機構
70 後方筒状体駆動機構
61、71 フレーム
62、72 動力部
63、73 駆動歯車
80 筒状摺動体
81 前方筒状体
82 後方筒状体
83、84 内歯歯車
90 連結機構
91 連結部材
92 第1支持部材
93 第2支持部材
F 掘削方向前方
R 掘削方向後方
100、200 シールドマシン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutter head 2 Cutter head drive mechanism 5, 5B, 5C Segment 10, 10D Shield 11, 11D Shield head 12, 12D Shield body 20, 20A, 20B, 20C, 20E, 20F, 20G, 20P, 20R 21, 21A, 21B, 21C, 21E, 21F, 21G Ring 22 Internal gear 23, 23B, 23C, 23E, 23F, 23G Roller (rolling element)
25, 29 Connecting piece 30 Propulsion body drive mechanism 31, 31P, 31R Frame 32 Power section 33 Drive gear 35 Guide 40 Inclination angle adjustment mechanism 60 Front cylindrical body drive mechanism 70 Rear cylindrical body drive mechanism 61, 71 Frame 62, 72 Power unit 63, 73 Drive gear 80 Cylindrical sliding body 81 Front cylindrical body 82 Rear cylindrical body 83, 84 Internal gear 90 Connection mechanism 91 Connection member 92 First support member 93 Second support member F Excavation direction front R Excavation Direction back 100, 200 Shield machine

Claims (8)

地山を掘削してトンネルを形成するとともに、セグメントを、その掘削方向前方端面が周方向に沿って掘削方向へ傾斜する傾斜面を有するように、前記トンネルの壁面に敷設するシールドマシンであって、
筒状のシールドと、
前記シールド内に設置され、前記トンネルの壁面に敷設された前記セグメントの前記前方端面上を周方向に滑動するように周回することにより、掘削方向前方への推進力を生成する周回推進体と、
前記シールド内に設置され、前記周回推進体を周回駆動する推進体駆動機構と、
前記シールドの掘削方向前端部に設けられ、前方の地山を掘削するカッターヘッドと、
前記シールド内に設置され、前記前面の地山を掘削するように前記カッターヘッドを駆動するカッターヘッド駆動機構と、
を備えるシールドマシン。
A shield machine that digs a natural ground to form a tunnel and lays a segment on the wall surface of the tunnel such that a front end surface of the segment has an inclined surface that is inclined in the excavation direction along the circumferential direction. ,
A cylindrical shield,
A circulating propulsion body that generates a propulsive force forward in the excavation direction by circulating around the front end surface of the segment installed in the shield and laid on the wall surface of the tunnel, and
A propulsion body drive mechanism that is installed in the shield and circulates and drives the orbiting propulsion body;
A cutter head that is provided at the front end of the shield in the excavation direction and excavates a natural ground ahead;
A cutter head driving mechanism that is installed in the shield and drives the cutter head to excavate the ground on the front surface;
Shield machine equipped with.
前記周回推進体は、前記推進体駆動機構により周回駆動される環状体と、当該環状体の掘削方向後端面に設けられ前記セグメントの前記前方端面上を転動する転動体とを有する、請求項1に記載のシールドマシン。   The rotation propulsion body includes an annular body that is circularly driven by the propulsion body drive mechanism, and a rolling element that is provided on a rear end surface of the annular body in a digging direction and rolls on the front end surface of the segment. The shield machine according to 1. 前記周回推進体は、前記環状体の内壁面に形成された内歯歯車をさらに有しており、
前記推進体駆動機構は、前記内歯歯車に噛み合う駆動歯車を有しており、当該駆動歯車を介して前記周回推進体を周回駆動する、請求項2に記載のシールドマシン。
The circular propulsion body further has an internal gear formed on the inner wall surface of the annular body,
The shield machine according to claim 2, wherein the propulsion body drive mechanism has a drive gear that meshes with the internal gear, and drives the orbiting propulsion body through the drive gear.
前記周回推進体は、環状に連結された一連の連結片を有し、当該一連の連結片の各々は、隣り合う連結片と、前記掘削方向に沿った軸の周りに相対的に回動可能に連結されており、
前記推進体駆動機構は、前記周回推進体を所定の軌道に沿うように案内するガイドを有する請求項1ないし3のいずれかに記載のシールドマシン。
The orbiting propulsion body has a series of connecting pieces connected in an annular shape, and each of the series of connecting pieces is relatively rotatable around an adjacent connecting piece and an axis along the excavation direction. Connected to
The shield machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the propulsion body drive mechanism includes a guide for guiding the orbiting propulsion body along a predetermined path.
前記筒状のシールドは、互いに分割されたシールド頭部とシールド胴部とを有しており、
前記カッターヘッドは、前記シールド頭部に設けられており、
前記周回推進体と前記推進体駆動機構とは、前記シールド胴部内に設けられており、
前記シールドマシンは、
前記シールド頭部と前記シールド胴部との傾斜角を調整する傾斜角調整機構をさらに備える請求項1ないし4のいずれかに記載のシールドマシン。
The cylindrical shield has a shield head and a shield body that are divided from each other,
The cutter head is provided on the shield head,
The circling propulsion body and the propulsion body drive mechanism are provided in the shield body,
The shield machine is
The shield machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising an inclination angle adjustment mechanism for adjusting an inclination angle between the shield head and the shield body.
前記シールド頭部と前記シールド胴部とを相対的に傾斜可能に連結する連結機構を、さらに備え、
前記傾斜角調整機構は、
筒状体を斜めに輪切りにしてなる一方と他方とに対応し、輪切りにされた面で互いに当接し合う前方筒状体及び後方筒状体と、
前記シールド頭部内に設置され、前記前方筒状体を回転駆動する前方筒状体駆動機構と、
前記シールド胴部内に設置され、前記後方筒状体を回転駆動する後方筒状体駆動機構と、を有する請求項5に記載のシールドマシン。
A coupling mechanism that couples the shield head and the shield body so as to be relatively tiltable;
The tilt angle adjusting mechanism is
A front cylindrical body and a rear cylindrical body that correspond to one and the other formed by cutting the cylindrical body into a ring, and abut against each other on the surface that has been cut;
A front cylindrical body drive mechanism that is installed in the shield head and rotationally drives the front cylindrical body;
The shield machine according to claim 5, further comprising: a rear cylindrical body driving mechanism that is installed in the shield body and rotationally drives the rear cylindrical body.
地山を掘削してトンネルを形成するとともに、前記トンネルの壁面にセグメントを敷設するシールドマシンであって、
筒状のシールドと、
前記シールド内に設置され、前記トンネルの壁面に敷設された前記セグメントの掘削方向前方端面を押圧し、その反作用により掘削方向前方への推進力を生成する推進力生成機構と、
前記シールドの掘削方向前端部に設けられ、前面の地山を掘削するカッターヘッドと、
前記シールド内に設置され、前記前面の地山を掘削するように前記カッターヘッドを駆動するカッターヘッド駆動機構と、
を備え、
前記筒状のシールドは、互いに分割されたシールド頭部とシールド胴部とを有しており、
前記カッターヘッドは、前記シールド頭部に設けられており、
前記推進力生成機構は、前記シールド胴部に設けられており、
前記シールドマシンは、
前記シールド頭部と前記シールド胴部とを相対的に傾斜可能に連結する連結機構と、
前記シールド頭部と前記シールド胴部との傾斜角を調整する傾斜角調整機構と、をさらに備え、
前記傾斜角調整機構は、
筒状体を斜めに輪切りにして分けられた形状をなし、輪切りにされた面で互いに当接し合う前方筒状体及び後方筒状体と、
前記シールド頭部内に設置され、前記前方筒状体を回転駆動する前方筒状体駆動機構と、
前記シールド胴部内に設置され、前記後方筒状体を回転駆動する後方筒状体駆動機構と、を有するシールドマシン。
A shield machine that excavates natural ground to form a tunnel and lays a segment on the wall of the tunnel,
A cylindrical shield,
A propulsive force generating mechanism that is installed in the shield and presses the front end surface in the digging direction of the segment laid on the wall surface of the tunnel, and generates a propulsive force forward in the digging direction by its reaction;
A cutter head that is provided at the front end of the shield in the excavation direction and excavates the ground in the front;
A cutter head driving mechanism that is installed in the shield and drives the cutter head to excavate the ground on the front surface;
With
The cylindrical shield has a shield head and a shield body that are divided from each other,
The cutter head is provided on the shield head,
The propulsive force generation mechanism is provided in the shield body,
The shield machine is
A coupling mechanism that couples the shield head and the shield body so as to be relatively tiltable;
An inclination angle adjusting mechanism for adjusting an inclination angle between the shield head and the shield body, and
The tilt angle adjusting mechanism is
A cylindrical body is formed into a shape that is divided into diagonally rounded sections, and a front cylindrical body and a rear cylindrical body that are in contact with each other on the rounded surface,
A front cylindrical body drive mechanism that is installed in the shield head and rotationally drives the front cylindrical body;
A shield machine, comprising: a rear cylindrical body drive mechanism that is installed in the shield body and rotationally drives the rear cylindrical body.
前記連結機構は、
前記前方筒状体及び前記後方筒状体の周囲に配置された環状の連結部材と、
前記連結部材の一対の対角位置に回動自在に前記シールド頭部を支持する第1の支持部材と、
前記連結部材の他の一対の対角位置に回動自在に前記シールド胴部を支持する第2の支持部材と、を有する請求項6又は7に記載のシールドマシン。
The coupling mechanism is
An annular connecting member disposed around the front cylindrical body and the rear cylindrical body;
A first support member that rotatably supports the shield head at a pair of diagonal positions of the connecting member;
The shield machine according to claim 6, further comprising: a second support member that supports the shield body so as to be rotatable at another pair of diagonal positions of the connecting member.
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