特許 6021101 トンネル掘削機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021101

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】トンネル掘削機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-104375(P2012-104375)

(22)【出願日】2012年5月1日

(65)【公開番号】特開2013-231318(P2013-231318A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2015年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工メカトロシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100182224

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲三

(74)【代理人】

【識別番号】230111796

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 忠敬

(73)【特許権者】

【識別番号】000228811

【氏名又は名称】日本シビックコンサルタント株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】230111796

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 忠敬

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】保苅 実

(72)【発明者】

【氏名】小松 典彦

(72)【発明者】

【氏名】加島 豐

(72)【発明者】

【氏名】大塚 孝義

(72)【発明者】

【氏名】滝本 孝哉

(72)【発明者】

【氏名】野口 宏治

(72)【発明者】

【氏名】足立 邦靖

(72)【発明者】

【氏名】野中 圭二郎

(72)【発明者】

【氏名】小山 幸則

【審査官】 亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２２５４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８７６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３２８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０４−９／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カッタヘッドを掘削機本体の前部に回転可能に支持したトンネル掘削機において、
前記カッタヘッドを内周カッタと外周カッタとに分割形成して各々独立した回転駆動手段で回転可能に設けると共に、
前記内周カッタを前後方向にスライド可能に設ける一方、
前記内周カッタにトンネルの径方向に伸縮可能なコピーカッタを設け、
前記内周カッタの所定のスライド位置で前記コピーカッタを介して外周カッタに連結可能とし、
前記内周カッタは、その回転中心から放射状に延出された複数本のカッタスポークの内の任意のカッタスポーク内に筒状ケーシングが固設され、この筒状ケーシング内に、前記コピーカッタのコピーカッタビット兼係止棒がコピーカッタジャッキにより当該カッタスポークの外端面から出没可能に収装されると共に、
前記外周カッタは、その回転中心から放射状に延出された複数本のカッタスポークの内の任意のカッタスポーク内に筒状ケーシングが固設され、この筒状ケーシング内に、前記コピーカッタビット兼係止棒が挿抜可能に当該カッタスポークの内端面に開口された係合孔を閉塞する栓部材が前記コピーカッタビット兼係止棒の挿抜に応動して進退可能に収装される
ことを特徴とするトンネル掘削機。

【請求項2】

前記栓部材は、圧縮ばねに付勢されたピストン体であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記コピーカッタビット兼係止棒と前記係合孔とが対向すべく内周カッタと外周カッタの回転位相を合せる回転位相合せ手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記内周カッタと外周カッタは伴にカッタヘッド後方にチャンバを仕切るバルクヘッドに各々独立して支持されることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のトンネル掘削機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタヘッドを内周カッタと外周カッタとに分割形成して大断面のトンネルを掘削するのに好適なトンネル掘削機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、大断面（例えばφ１６ｍ）のトンネルを掘削する大口径の泥土圧シールド掘削機等において、カッタヘッド内周部の切削性や泥土化の改善を図るのに、カッタヘッドを内周カッタと外周カッタとに分割形成する、所謂二重カッタ方式を採用するのが有効であることが知られている。この種のシールド掘削機として、例えば特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。

【0003】

特許文献１は、カッタヘッドを中央小円部（内周カッタ）とその外周環部（外周カッタ）に分割形成し、両者をひとつの回転駆動手段で回動し、しかも外周環部の回転方向にかかわらず常に中央小円部の回転方向が一定になる回転動力伝達手段を設け、さらには中央小円部の回転軸を伸縮可能な二重軸構造とし、内部に油圧ジャッキを配設している。

【0004】

これにより、カッタヘッドの外周環部が正逆両回転しても、中央小円部は常に一定方向に回転し、その中央小円部を常に一定土圧で保持しつつ回転する。そして、中央小円部の回転軸を油圧ジヤツキにより伸縮可能としたことにより、油圧力によって中央小円部が受ける土圧を検出でき、その検出値に応じて伸縮させることにより土圧をも制御できるとしたものである。

【0005】

特許文献２は、シールド本体の前部に、駆動モータにより回転駆動されるカッタヘッドを設け、このカッタヘッドの前面には放射方向に複数のスポークを設けて、これらスポークに取り付けたカッタにより掘削された土砂を、スポーク間に開口された土砂取込み口よりチャンバ内へ取込むようにしたシールド掘進機において、上記カッタヘッドの中心部に３本スポーク形の中央切削カッタ（内周カッタ）を、そしてチャンバ内の中心部に中央アジテータを設けると共に、これら中央切削カッタ及び中央アジテータを、上記カッタヘッド（外周カッタ）の駆動モータとは別個の駆動モータで回転駆動するようにしている。

【0006】

これにより、カッタヘッドの中心付近の土砂取込み性が向上すると共に、チャンバ中心付近の土砂流動性もよくなるため、掘削能率も向上するとしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特公平６−３１５４３号公報

【特許文献2】特開平６−２４０９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、特許文献１に開示されたものにあっては、中央小円部が伸縮可能であることから、大きな推進力が中央小円部に過負荷した場合、中央小円部が後退することで吸収することができるが、中央小円部がひとつの回転駆動手段により外周環部内において、差動歯車機構や内，外周の爪車等からなる回転動力伝達手段を介して、外周環部の回動方向にかかわらず常に回転方向が一定になるようになっているため、中央小円部の回転速度を上げてカッタヘッド内周部における切削性の改善を図ることができないことから、大口径の泥土圧シールド掘削機等への適用が不可能であるという問題点があった。

【0009】

また、中央小円部の外周と外周環部の内周との隙間を掘削するカッタを装備していないので掘削効率を低下させる要因にもなっていると共に、回転動力伝達手段等が故障した場合は中央小円部が回転不能になるという虞もあった。

【0010】

一方、特許文献２に開示されたものにあっては、中央切削カッタをカッタヘッドの駆動モータとは別個の駆動モータで回転駆動することで、中央切削カッタの回転速度を上げてカッタヘッド内周部における切削性の改善を図ることができるが、中央切削カッタは前後方向に固定されているため、大きな推進力が中央切削カッタに過負荷した場合、これを吸収することができず、掘進を停止せざるを得ない事態に陥るという問題点があった。

【0011】

また、特許文献１と同様に、中央切削カッタの外周とカッタヘッドの内周との隙間を掘削するカッタを装備していないので掘削効率を低下させる要因にもなっていると共に、駆動系が故障した場合は中央切削カッタが回転不能になるという虞もあった。

【0012】

そこで、本発明は、内周カッタにおける余掘りが可能となると共に内周カッタの駆動系の故障にも容易に対応することができて掘削効率と利便性が高く大断面トンネルの掘削に好適なトンネル掘削機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

斯かる目的を達成するための本発明に係るトンネル掘削機は、
カッタヘッドを掘削機本体の前部に回転可能に支持したトンネル掘削機において、
前記カッタヘッドを内周カッタと外周カッタとに分割形成して各々独立した回転駆動手段で回転可能に設けると共に、
前記内周カッタを前後方向にスライド可能に設ける一方、
前記内周カッタにトンネルの径方向に伸縮可能なコピーカッタを設け、
前記内周カッタの所定のスライド位置で前記コピーカッタを介して外周カッタに連結可能とし、
前記内周カッタは、その回転中心から放射状に延出された複数本のカッタスポークの内の任意のカッタスポーク内に筒状ケーシングが固設され、この筒状ケーシング内に、前記コピーカッタのコピーカッタビット兼係止棒がコピーカッタジャッキにより当該カッタスポークの外端面から出没可能に収装されると共に、
前記外周カッタは、その回転中心から放射状に延出された複数本のカッタスポークの内の任意のカッタスポーク内に筒状ケーシングが固設され、この筒状ケーシング内に、前記コピーカッタビット兼係止棒が挿抜可能に当該カッタスポークの内端面に開口された係合孔を閉塞する栓部材が前記コピーカッタビット兼係止棒の挿抜に応動して進退可能に収装される
ことを特徴とする。

【0015】

また、
前記栓部材は、圧縮ばねに付勢されたピストン体であることを特徴とする。

【0016】

また、
前記コピーカッタビット兼係止棒と前記係合孔とが対向すべく内周カッタと外周カッタの回転位相を合せる回転位相合せ手段を備えたことを特徴とする。

【0017】

また、
前記内周カッタと外周カッタは伴にカッタヘッド後方にチャンバを仕切るバルクヘッドに各々独立して支持されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係るトンネル掘削機によれば、コピーカッタを設けるという簡単な手段で内周カッタによる余掘りが可能となると共に、内周カッタをスライドさせてコピーカッタにより外周カッタと連結することで内周カッタの駆動系の故障にも容易に対応することができるので、掘削効率と利便性が高められる。

【0019】

これらの結果、大断面のトンネルを掘削するのに好適なトンネル掘削機が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施例を示す泥土圧シールド掘削機の全体構成図である。

【図2】同じく泥土圧シールド掘削機の正面図である。

【図3】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図4】同じく内周カッタの作動状態を示す泥土圧シールド掘削機の要部拡大図である。

【図5】同じく内周カッタと外周カッタの連結構造の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係るトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

【実施例】

【0022】

図１は本発明の一実施例を示す泥土圧シールド掘削機の全体構成図、図２は同じく泥土圧シールド掘削機の正面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は同じく内周カッタの作動状態を示す泥土圧シールド掘削機の要部拡大図、図５は同じく内周カッタと外周カッタの連結構造の説明図である。

【0023】

図１乃至図３に示すように、泥土圧シールド掘削機（トンネル掘削機）の筒状をなす掘削機本体１０のバルクヘッド１１にはカッタヘッド１２が回転自在に支持されると共に、このカッタヘッド１２は外周カッタ１２Ａとその中央に位置する内周カッタ（中央切削カッタとも謂う）１２Ｂとに同心円状に分割形成される。

【0024】

前記外周カッタ１２Ａは、その回転中心から放射状をなして周方向へ複数本（図示例では長，短合せて１６本）に亘って配設されるカッタスポーク１３が中間リング１４と外周リング１５とに固定されてなる。カッタスポーク１３及び外周リング１５の前面部には多数の各種カッタビット１６が取着されている。また、周方向に等配された４本のカッタスポーク１３には、カッタヘッド１２の径方向（カッタスポーク１３の長手方向）へ油圧ジャッキ１７により伸縮（出没）可能に、コピーカッタ１８が装着される。

【0025】

また、外周カッタ１２Ａは、前記中間リング１４部において、中間ビーム１９及びカッタドラム２０を介してベアリング２１により回転自在に装着される。このベアリング２１は外周カッタ１２Ａに作用する負荷の内のスラスト力とラジアル力とモーメント力の三軸方向の荷重を担持するリングギア付き三軸コロ軸受からなる。

【0026】

そして、前記ベアリング２１のリングギア部２１ａには、複数個（図示例では２６個）からなる駆動モータ（回転駆動手段）２２の駆動ギア２３が噛み合っている。従って、駆動モータ２２の駆動により駆動ギア２３が回転すると、ベアリング２１のリングギア部２１ａを介して外周カッタ１２Ａが回転駆動される。このベアリング２１と駆動モータ２２はベアリングハウジング２４を介してバルクヘッド１１に支持される。

【0027】

前記内周カッタ１２Ｂは、その回転軸２５が、バルクヘッド１１に円盤状フレーム５９を介して固設された外周カッタ用ロータリジョイント２６の図示しない固定リングに回転自在で且つ前後方向にスライド可能に支持されてなる。

【0028】

前記ロータリジョイント２６の外周からは、略Ｌ字状の複数本の筒状フレーム５８が放射状に延出され、それらの先端部が外周カッタ１２Ａの複数本のカッタスポーク１３にそれぞれ接続されている。そして、各筒状フレーム５８内には、前記コピーカッタ１８の油圧ジャッキ１７に対し圧油を給排したり、前記カッタスポーク１３の加泥注入口４３へ加泥剤を供給したり、前記各種カッタビット１６の摩耗を検知する信号等を送信するための図示しない配管、配線が通される。尚、前記ロータリジョイント２６から掘削機本体１０側への前記配管、配線は円盤状フレーム５９と後述する支持筒部４０内を通される。

【0029】

前記回転軸２５の前端には筒部２７を介してフィッシュテールカッタ２８が取着されると共に、筒部２７の外周から放射状をなして周方向へ複数本（図示例では４本）に亘ってカッタスポーク２９が配設され、それらの先端が外周リング２９ａで連結されている。カッタスポーク２９の前面部には多数の各種カッタビット３０が取着されている。

【0030】

そして、点対称位置の２本のカッタスポーク２９には、カッタヘッド１２の径方向（カッタスポーク２９の長手方向）へ伸縮（出没）可能に、後述するコピーカッタ３１が装着される。また、カッタスポーク２９の後面部には複数本の撹拌翼３４が取着され、前記バルクヘッド１１により画成されたチャンバ３３内に取り込まれた土砂に後述する内周カッタ用ロータリジョイント４２を介して供給される加泥剤を加えて撹拌し、泥土化し得るようになっている。

【0031】

前記コピーカッタ３１は、図５に示すように、前述したカッタスポーク２９の内部に、当該カッタスポーク２９の長手方向に沿って、筒状ケーシング６１が補強リブ６０を介して固設される。この筒状ケーシング６１内に、コピーカッタビット兼係止棒３２ａが、油圧式のコピーカッタジャッキ３２ｂにより当該カッタスポーク２９の外端面から出没可能に、収装される。尚、図中６２はコピーカッタビット兼係止棒３２ａに嵌装されたリングシールである。

【0032】

そして、前記外周カッタ１２Ａにおいては、点対称位置の２本のカッタスポーク１３の内部に、当該カッタスポーク１３の長手方向に沿って、筒状ケーシング（シリンダ）６４が補強リブ６３を介して固設される。この筒状ケーシング６４内に、前記コピーカッタビット兼係止棒３２ａが挿抜可能に当該カッタスポーク１３の内端面に開口された係合孔５７を閉塞するピストン体（栓部材）６５が、前記コピーカッタビット兼係止棒３２ａの挿抜に応動して、進退可能に収装される。

【0033】

図示例では、ピストン体６５が圧縮ばね６６により常に前進方向（係合孔５７を塞ぐ方向）に付勢され、その前進限は、当該ピストン体６５の先端面とカッタスポーク１３の内端面とが面一になるように、筒状ケーシング６４内周面とピストン体６５外周面の段付き面で構成されるピストン体係止部６７で規制されるようになっている。前記圧縮ばね６６は、ピストン体６５の断面に作用する土圧、水圧より大きな力をばね力として保持するように設定される。尚、図中６８はばね受けで、６９はピストン体６５に嵌装されたリングシールである。

【0034】

一方、回転軸２５の後端には、カッタドラム３５を介してベアリング３６が連接される。このベアリング３６は内周カッタ１２Ｂに作用する負荷の内のスラスト力とラジアル力とモーメント力の三軸方向の荷重を担持するリングギア付き三軸コロ軸受からなる。

【0035】

そして、前記ベアリング３６のリングギア部３６ａには、複数個（図示例では３個）からなる駆動モータ（回転駆動手段）３７の駆動ギア３８が噛み合っている。従って、駆動モータ３７の駆動により駆動ギア３８が回転すると、ベアリング３６のリングギア部３６ａを介して内周カッタ１２Ｂが回転駆動される。

【0036】

前記ベアリング３６と駆動モータ３７はベアリングハウジング３９に支持され、このベアリングハウジング３９はバルクヘッド１１の支持筒部４０内を油圧式のスライドジャッキ４１により支持部材７０に反力をとって前後方向（掘進方向）にスライド可能になっている。また、支持筒部４０には、ベアリングハウジング３９が内周カッタ１２Ｂの回転反力を取りながらスライドすることができるように、図示しない回転止め付きガイドが装備されている。さらに、前記ベアリングハウジング３９には、前記コピーカッタ３２の油圧ジャッキ３１に対し圧油を給排したり、内周カッタに前述した加泥剤を供給したりするための内周カッタ用ロータリジョイント４２の図示しない固定リングが支持されている。

【0037】

前記掘削機本体１０の内部には左右一対のスクリューコンベヤ４４が配設され、カッタヘッド１２で掘削された土砂をトンネルの後方へ排出可能になっている。即ち、各スクリューコンベヤ４４の前端部（取出口）がバルクヘッド１１の下部を貫通してチャンバ３３に開口すると共に、後下部に設けた排出口（ジャッキ４５駆動のゲート４６で開閉される）がトンネル内の長手方向に配設された図示しないベルトコンベア上に対向するのである。このスクリューコンベヤ４４は、後上がりに傾斜して配置された円筒管４４ａの内部に、駆動モータ４４ｂによって回転可能にスクリュー翼４４ｃが装着されてなる。

【0038】

前記掘削機本体１０の内周部には、覆工部材としてトンネルの内周面に構築された（組み立てられた）既設のセグメントＳに対し伸縮し得る推進ジャッキ４７が円周方向へ所定間隔離間して多数本（図示例では５０本）配設される。また、掘削機本体１０の後端部（スキンプレート）は、テールシール４８を介して前記既設セグメントＳの外周に嵌合している。また、掘削機本体１０の後部にはリングガータ５６を介して前記セグメントＳを組み立てるエレクタ４９と後方張出台５０が組み付けられ、この後方張出台５０上に、組み立てたセグメントＳの真円保持を行うセグメントアジャスタ５１や旋回式組立足場５２が装備される。尚、図１中５３は外周カッタ１２Ａの後面部から突出した複数本の撹拌翼で、５４はバルクヘッド１１の前面部から突出した複数本の撹拌翼である。

【0039】

このように構成されるため、泥土圧シールド掘削機による掘削にあたっては、先ず、全ての推進ジャッキ４７が縮んだ初期位置（図１の状態）で、駆動モータ２２及び３７を駆動してカッタヘッド１２を回転させる。つまり、外周カッタ１２Ａと内周カッタ１２Ｂを伴に回転させるのである。

【0040】

次に、前記状態から全て又は任意の推進ジャッキ４７を伸ばして掘削機本体１０を１ストローク推進（前進）させる。この際、推進反力は既設セグメントＳで受ける。そして、この推進により、カッタヘッド１２に装着された多数の各種カッタビット１６及び３０が前方の地盤を掘削する。掘削された土砂は、外周カッタ１２Ａにおいてはカッタスポーク１３間に開口された土砂取込み口５５Ａから、また、内周カッタ１２Ｂにおいてはカッタスポーク２９間に開口された土砂取込み口５５Ｂからそれぞれチャンバ３３内取り込まれ、このチャンバ３３内からスクリューコンベヤ４４等によって外部に排出される。

【0041】

次に、カッタヘッド１２の旋回を止めた状態で、推進ジャッキ４７を部分的に順次縮めてエレクタ４９及びセグメントアジャスタ５１によりセグメントＳを組み立てると共にその真円保持を行う。以降、前述した工程を繰り返して、所定長さのトンネルを掘削・形成していく。

【0042】

そして、上記一連の掘進下において、外周カッタ１２Ａの突出状態にあるコピーカッタ１８によりトンネルの余掘りが可能となっていると共に、内周カッタ１２Ｂの突出状態にあるコピーカッタ３１により内周カッタ１２Ｂの外周と外周カッタ１２Ａの内周との隙間が掘削可能となっているので掘削効率が高められる。

【0043】

また、内周カッタ１２Ｂにおけるカッタスポーク２９の後面部には複数本の撹拌翼３４が取着されているので、筒状フレーム５８による撹拌効果と相俟って、チャンバ３３内における内周カッタ１２Ｂ付近の土砂の流動性及び泥土化が向上し、内周カッタ１２Ｂにおける前述した土砂取込み口５５Ｂからの土砂の取込み性が一段と向上する。これによって、アジテータ及びこれの駆動モータ等を用いないで済む。

【0044】

また、内周カッタ１２Ｂの回転軸２５上に嵌装された外周カッタ用ロータリジョイント２６の外周から放射状に延出した複数本の筒状フレーム５８を外周カッタ１２Ａの複数本のカッタスポーク１３にそれぞれ接続して該筒状フレーム５８内に少なくとも加泥剤の供給配管を通したので、外周カッタ１２Ａの各カッタスポーク１３における効果的な位置から加泥剤を切羽やチャンバ３３内に供給でき、効率良く泥土化が図れる。これにより、大断面のトンネルを掘削するのに好適となる。

【0045】

また、万が一、内周カッタ１２Ｂの駆動系が故障して回転不能になった場合は、先ず、図５の（ａ）に示すように、コピーカッタ３１のコピーカッタビット兼係止棒３２ａをコピーカッタジャッキ３２ｂの収縮により一旦縮めた後、図４に示すように、スライドジャッキ４１を収縮して内周カッタ１２Ｂを外周カッタ１２Ａと面一になるまで後退させる。この時、ピストン体６５は依然として係合孔５７を塞いだままであり、土砂水の侵入は阻止されている（図５の（ａ）参照）。

【0046】

その後、外周カッタ１２Ａを回転させて、所定の回転位相合せ手段により、外周カッタ１２Ａの内周面（厳密にはカッタスポーク１３の内端面）に形成した係合孔５７が前記コピーカッタ３１のコピーカッタビット兼係止棒３２ａと位相が一致したら、図５の（ｂ）に示すように、当該コピーカッタビット兼係止棒３２ａをコピーカッタジャッキ３２ｂの伸長により再び突出させてその先端側半部を前記係合孔５７に挿入すれば、内周カッタ１２Ｂと外周カッタ１２Ａが相互の筒状ケーシング６１，６４を介して連結される。これにより、内周カッタ１２Ｂと外周カッタ１２Ａは外周カッタ駆動用の駆動モータ２２により一体回転され、内周カッタ１２Ｂの空転等が未然に回避される。この時も、係合孔５７はコピーカッタビット兼係止棒３２ａとこれに押圧されて圧縮ばね６６の付勢力に抗して後退するピストン体６５により塞がれ、土砂水の侵入は阻止される。

【0047】

また、内周カッタ１２Ｂを前方へスライドさせた状態の仮壁掘進時等において、大きな推進力が内周カッタ１２Ｂに過負荷した場合は、これをスライドジャッキ４１のストロークセンサや油圧センサ等で検知して、内周カッタ１２Ａをスライドジャッキ４１の収縮により後方へスライドさせるので、内周カッタ１２Ｂの過負荷を効果的に吸収することができ、内周カッタ１２Ｂの破損等を未然に回避できる。この際、コピーカッタ３２を突出させた状態のまま外周カッタ１２Ａの直前まで後退させても良いし、コピーカッタ３２を縮めた状態のまま内周カッタ１２Ｂを外周カッタ１２Ａと面一になるまで後退させても良い。

【0048】

また、内周カッタ１２Ｂを前方へスライドさせた状態では、芯抜き効果と加泥剤撹拌向上効果により高速掘進時のトルク低減が図れる一方、内周カッタ１２Ｂを後方へスライドさせた状態では、立坑組立時の機長短縮が図れるという利点も得られる。

【0049】

そして、本実施例では、内周カッタ１２Ｂと外周カッタ１２Ａを各々独立した駆動モータ２２，３７で回転させるので、特許文献１のように差動歯車機構や内，外周の爪車等からなる回転動力伝達手段を用いる場合と比べ、駆動系の簡略化により信頼性を高められると共にコストダウンが図れる。

【0050】

また、内周カッタ１２Ｂの回転速度を外周カッタ１２Ａの回転速度如何に拘わらず任意に上昇させられるので、例えばφ１６ｍの大口径のカッタヘッド１２であっても、掘削効率や撹拌効率を高められ、カッタ全体のカッタトルクや電力量の低減が図れるという利点もある。

【0051】

また、内周カッタ１２Ｂと外周カッタ１２Ａは伴にバルクヘッド１１に各々独立して支持されるので、特許文献１及び２のように内周カッタ部が外周カッタ部に内装されて個別駆動される場合と比べ、外周カッタ１２Ａの駆動モータ２２の負荷が、内周カッタ部の重量分だけ軽減できる利点もある。

【0052】

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、カッタスポーク１３，２９及びコピーカッタ１８，３２の本数変更やピストン体６５を圧縮ばね６６で付勢する代わりに空気ジャッキや油圧ジャッキで駆動する構造に変更する等各種変更が可能であることはいうまでもない。また、本発明は面盤を有するカッタヘッドにも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明に係るトンネル掘削機は、内周カッタにおける余掘りが可能となると共に内周カッタの駆動系の故障にも容易に対応することができて掘削効率と利便性が高いので、大断面のトンネルを掘削する泥土圧シールド掘削機に用いて好適である。

【符号の説明】

【0054】

１０ 掘削機本体
１１ バルクヘッド
１２ カッタヘッド
１２Ａ 外周カッタ
１２Ｂ 内周カッタ
１３ カッタスポーク
１４ 中間リング
１５ 外周リング
１６ 各種カッタビット
１７ 油圧ジャッキ
１８ コピーカッタ
１９ 中間ビーム
２０ カッタドラム
２１ ベアリング
２１ａ リングギア部
２２ 駆動モータ（回転駆動手段）
２３ 駆動ギア
２４ ベアリングハウジング
２５ 回転軸
２６ 外周カッタ用ロータリジョイント
２７ 筒部
２８ フィッシュテールカッタ
２９ カッタスポーク
２９ａ 外周リング
３０ 各種カッタビット
３１ コピーカッタ
３２ａ コピーカッタビット兼係止棒
３２ｂ コピーカッタジャッキ
３３ チャンバ
３４ 撹拌翼
３５ カッタドラム
３６ ベアリング
３６ａ リングギア部
３７ 駆動モータ（回転駆動手段）
３８ 駆動ギア
３９ ベアリングハウジング
４０ 支持筒部
４１ スライドジャッキ
４２ 内周カッタ用ロータリジョイント
４３ 加泥注入口
４４ スクリューコンベヤ
４４ａ 円筒管
４４ｂ 駆動モータ
４４ｃ スクリュー翼
４５ ジャッキ
４６ ゲート
４７ 推進ジャッキ
４８ テールシール
４９ エレクタ
５０ 後方張出台
５１ セグメントアジャスタ
５２ 旋回式組立足場
５３ 撹拌翼
５４ 撹拌翼
５５Ａ 土砂取込み口
５５Ｂ 土砂取込み口
５６ リングガータ
５７ 係合孔
５８ 筒状フレーム
５８ａ 撹拌翼
５９ 円盤状フレーム
６０ 補強リブ
６１ 筒状ケーシング
６２ リングシール
６３ 補強リブ
６４ 筒状ケーシング（シリンダ）
６５ ピストン体（栓部材）
６６ 圧縮ばね
６７ ピストン係止部
６８ ばね受け
６９ リングシール
７０ 支持部材
Ｓ セグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】