JP2000145376A - シールド掘削機及びそのカッタービット交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】立坑間の掘進途中位置にてカッタービットの交
換ができ、長距離の連続した掘進を可能とするシールド
掘削機を得る。 【解決手段】シールド筒１の隔壁６の中心にカッター軸
７を回転自在に貫通させる。カッター軸７の外周に、伸
縮式カッタースポーク機構９を複数放射状に設け、それ
ぞれの前面に複数の着脱式カッタービット１０を突設し
て、それぞれカッターユニット８Ｕを構成する。各カッ
ターユニット８Ｕはカッター軸７に沿って後退移動でき
るようにする。シールド筒１内の周方向の１箇所には、
最短状態で後退移動した１つのカッターユニット８Ｕを
収納するビット交換作業室１１を隔壁６に隣接させて設
ける。シールド筒１内には、１つのカッターユニット８
Ｕをビット交換作業室１１に収納した際にビット交換作
業室１１の前面入口１１Ａを閉鎖するゲート１３を格納
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘進途中にてカッ
タービットの交換が行えるシールド掘削機及びこのシー
ルド掘削機によるカッタービット交換方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド掘削機は、円筒状をした
シールド筒の先端部内側に隔壁を設け、その前方側を掘
削チャンバーとなし、このチャンバー内にカッターを収
容し、該カッターを回転させて前方側の地山を掘削し、
掘削された土砂をスクリューコンベア等の各種装置にて
排出させ、また、掘進の都度、シールド筒後端にてセグ
メントを円筒状に組み立てて一次覆工するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のシー
ルド掘削機は、回転カッターの前面に突設したカッター
ビットによって土砂を掘削するものであり、このカッタ
ービットは掘削中に徐々に摩耗し、掘削能力が低下し、
ついには掘削不能になる。そこでカッタービットの交換
が必要になるが、回転カッターがシールド筒の隔壁の前
方にあるため、掘進中には交換が不可能であった。

【０００４】このため、従来は、カッタービットの交換
が必要となる箇所に中間立坑を設ける必要が生じ、カッ
タービットの性能や掘削する地山の土質にもよるが、一
工事区間に多数の立坑が必要になり、その構築のための
費用が大きく、また、工期も長くなる問題点があった。

【０００５】本発明は上述の如き従来の問題にかんが
み、立坑間の掘進途中位置にてカッタービットの交換が
でき、長距離の連続した掘進が可能なシールド掘削機及
びこのシールド掘削機によるカッタービット交換方法の
提供を目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明のシールド
掘削機の特徴は、シールド筒の先端部内側に隔壁を設
け、該隔壁の中心にカッター軸を回転自在に貫通させ、
前記隔壁の前方側で前記カッター軸の外周に放射状のカ
ッタースポークを該カッター軸の回転と共に回転するよ
うに支持させ、前記各カッタースポークの前面に複数の
着脱式カッタービットを突設して回転カッターを構成し
てなるシールド掘削機において、前記各カッタースポー
クをその径方向の長さを最長状態から最短状態まで可変
する伸縮式カッタースポーク機構としてそれぞれ構成
し、これら伸縮式カッタースポーク機構は最長状態で前
記カッター軸に対して直交する向きの掘削姿勢を取り、
最短状態で個々に前記カッター軸に沿って掘進方向に対
して後方に後退移動可能に前記カッター軸にそれぞれ連
結し、前記シールド筒内の周方向の１箇所には最短状態
で後退移動する１つの前記伸縮式カッタースポーク機構
とこれの前面に設けられた複数の前記着脱式カッタービ
ットからなる１つのカッターユニットを収納するビット
交換作業室を前記隔壁に隣接させて設け、前記シールド
筒内には前記カッターユニットをビット交換作業室に収
納した際に前記ビット交換作業室の前面入口を閉鎖する
ゲートを格納したことにある。

【０００７】このような本発明のシールド掘削機を用い
たカッタービット交換方法の特徴は、前記カッタービッ
トの交換時に、前記カッター軸の回転を停止し、最短状
態にした１つの前記カッターユニットを前記ビット交換
作業室に対向させた状態で後退移動させて該ビット交換
作業室内に収納し、しかる後に前記ビット交換作業室の
前面入口を前記ゲートで閉鎖し、かかる状態で前記ビッ
ト交換作業室内の掘削土砂を排出してから該ビット交換
作業室内で前記カッタービットの交換作業を行うことに
ある。

【０００８】このようなシールド掘削機及びこのシール
ド掘削機によるカッタービット交換方法では、カッター
軸の回転を停止してから、最短状態にした１つのカッタ
ーユニットをビット交換作業室に対向させた状態で後退
移動させて該ビット交換作業室内に収納し、しかる後に
このビット交換作業室の前面入口をゲートで閉鎖し、か
かる状態でビット交換作業室内の掘削土砂を排出してか
ら該ビット交換作業室内でカッタービットの交換作業を
行うので、作業員がビット交換作業室内入っても安全が
確保されており、安全に大気中でカッタービットの交換
作業を行うことができる。このように立坑間の掘進途中
位置にてカッタービットの交換ができると、長距離の連
続した掘進が可能となる。

【０００９】特に、この発明ではビット交換作業室内は
最短状態にした１つのカッターユニットのみが収納され
るようになっているので、小型のものでよく、該ビット
交換作業室を設けるための費用を安くすることができ
る。

【００１０】本発明では、前記各伸縮式カッタースポー
ク機構はその前面が後ろ向きになるように回転可能に前
記カッター軸に取り付けていることが好ましい。このよ
うな構造になっていると、ビット交換作業室内では、伸
縮式カッタースポーク機構を後ろ向きにしてカッタービ
ットの交換作業を行うことができ、カッタービットの交
換作業を能率よく行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
ついて説明する。

【００１２】本例のシールド掘削機は図１〜図３に示す
ように、円筒状をしたシールド筒１を備え、このシール
ド筒１の後端内のセグメント組立位置２でセグメント３
が組み立てられるようになっている。組み立てられたセ
グメント３に反力を取ってシールド筒１はシールド筒押
出ジャッキ４で押出されるようになっている。シールド
筒押出ジャッキ４は、シールド筒１内の支持フレーム５
に支持されている。

【００１３】シールド筒１の前端部内には、前後に遮断
する隔壁６が設けられている。この隔壁６の中心にはカ
ッター軸７が回転自在に貫通させられている。隔壁６の
前方側でカッター軸７の外周には、回転カッター８が取
付けられている。またカッター軸７は、図示しない油圧
モータにより回転駆動されるようになっている。

【００１４】回転カッター８は、カッター軸７の外周に
放射方向に突設されて径方向に長さを最長状態から最短
状態まで可変する伸縮式カッタースポーク機構９と、こ
れら伸縮式カッタースポーク機構９の前面に突設された
複数の着脱式カッタービット１０とで構成されている。
伸縮式カッタースポーク機構９は、詳細構造は図示して
ないが例えば前面側が開いた断面Ｃ字状または断面Ｕ字
状をなす筒状の固定スポーク部９ａと、この固定スポー
ク部９ａ内に収納可能で使用時には固定スポーク部９ａ
内の図示しないスポーク伸縮ジャッキにより径方向に押
出される可動スポーク部９ｂとで構成されている。この
ような伸縮式カッタースポーク機構９は、図１、図２に
示す最長状態でカッター軸７に対して直交する向きの掘
削姿勢を取り、図４、図５に示す最短状態で個々にカッ
ター軸７に沿って掘進方向に対して後方に後退移動可能
にカッター軸７にそれぞれ連結されている。また各伸縮
式カッタースポーク機構９は、図４に示すようにその前
面が後ろ向きになるように回転可能にカッター軸７に取
り付けられている。これら固定スポーク部９ａと可動ス
ポーク部９ｂの各前面には、複数の着脱式カッタービッ
ト１０が突設されている。本例では、１つの伸縮式カッ
タースポーク機構９と、その前面に設けられた複数の着
脱式カッタービット１０により１つのカッターユニット
８Ｕが構成されている。

【００１５】シールド筒１内の周方向の１箇所には、最
短状態で後退移動する１つのカッターユニット８Ｕを収
納するビット交換作業室１１が高強度の室構成体１２に
より隔壁６に隣接させて設けられている。また、シール
ド筒１内には、１つのカッターユニット８Ｕをビット交
換作業室１１に収納した際に該ビット交換作業室１１の
前面入口１１ａを閉鎖するゲート１３が格納されてい
る。ゲート１３は、ゲート開閉ジャッキ１４により自動
的に開閉されるようになっている。

【００１６】ビット交換作業室１１の背面の室構成体１
２には、該ビット交換作業室１１内に作業員が出入りす
るためのマンホール１５が開閉可能に設けられ、また図
示しないがビット交換作業室１１内の土砂を排出させる
ための土砂排出機構が設けられている。

【００１７】シールド筒１内で隔壁６の前方は掘削チャ
ンバー１６となっており、回転カッター８で前方の地山
が掘削された土砂がこの掘削チャンバー１６に溜まるよ
うになっている。この掘削チャンバー１６内には、必要
に応じて切羽崩落防止のために必要な泥水圧が加えられ
るようになっている。室構成体１２の下には、隔壁６を
貫通したスクリューコンベア１７の前端部が配置されて
いて、掘削チャンバー１６内に溜まった土砂を後方に運
び出せるようになっている。

【００１８】次に、このようなシールド掘削機によるカ
ッタービット１０の交換方法について説明する。

【００１９】カッタービット１０の交換時には、１つの
カッターユニット８Ｕがビット交換作業室１１に対向す
る位置でカッター軸７の回転を停止させ、図７、図８に
示すように、ビット交換作業室１１に対向したカッター
ユニット８Ｕの伸縮式カッタースポーク機構９を収縮さ
せてその径方向長さを最短状態にし、そのカッターユニ
ット８Ｕの長さを最短状態にする。この状態では、掘進
のときと同じにビット交換作業室１１の前面入口１１ａ
はゲート１３で閉鎖されている。

【００２０】次に、図９、図１０に示すように、ゲート
開閉ジャッキ１４を操作しゲート１３をあけてビット交
換作業室１１の前面入口１１ａを開放状態とし、最短状
態になっているカッターユニット８Ｕをカッター軸７に
沿って後退移動させて、該カッターユニット８Ｕをビッ
ト交換作業室１１内に収納し、しかる後に、ビット交換
作業室１１の前面入口１１ａをゲート開閉ジャッキ１４
の操作によりゲート１３で閉鎖する。

【００２１】かかる状態で、ビット交換作業室１１内の
掘削土砂を図示しない土砂排出機構により排出してか
ら、マンホール１５をあけてビット交換作業室１１内に
作業員が入り、図１１に示すようにカッターユニット８
Ｕをその前面が後ろ向きになるように回転させる。かか
る状態で、ビット交換作業室１１内で大気中にてカッタ
ービット１０の交換作業を行う。

【００２２】カッタービット１０の交換作業が終了した
ら、そのカッターユニット８Ｕをカッター軸７に沿って
前進移動させて元の位置に戻し、伸縮式カッタースポー
ク機構９を伸張させてカッターユニット８Ｕを最長状態
に戻す。

【００２３】次いで、カッター軸７を回転させて次のカ
ッターユニット８Ｕがビット交換作業室１１に対向する
位置で該カッター軸７の回転を停止させ、該カッターユ
ニット８Ｕを最短状態にし、前述したと同様の工程を経
てカッタービット１０の交換作業を行う。

【００２４】このようにして総てのカッターユニット８
Ｕのカッタービット１０の交換作業を順次行う。このよ
うに立坑間の掘進途中位置にてカッタービット１０の交
換ができると、長距離の連続した掘進が可能となる。

【００２５】総てのカッターユニット８Ｕのカッタービ
ット１０の交換作業が終了したら、ビット交換作業室１
１の前面入口１１ａをゲート１３で閉鎖し、回転カッタ
ー８を回転させて掘進作業を再開する。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係るシールド掘削機では、最短
状態にした１つのカッターユニットをビット交換作業室
に対向させた状態で後退移動させて該ビット交換作業室
内に収納し、しかる後にこのビット交換作業室の前面入
口をゲートで閉鎖し、かかる状態でビット交換作業室内
の掘削土砂を排出してから該ビット交換作業室内でカッ
タービットの交換作業を行う構成になっているので、作
業員がビット交換作業室内入っても安全が確保されてお
り、安全に大気中でカッタービットの交換作業を行うこ
とができる。このため本発明によれば、立坑間の掘進途
中位置にてカッタービットの交換ができ、長距離の連続
した掘進が可能とすることができる。

【００２７】特に、この発明ではビット交換作業室内は
最短状態にした１つのカッターユニットのみが収納され
るようになっているので、小型のものでよく、該ビット
交換作業室を設けるための費用を安くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド掘削機の実施の形態の一
例で回転カッターを伸張状態にしているときの縦断面図
である。

【図２】同上の正面図である。

【図３】同上の状態でのビット交換作業室の前面のゲー
トの状態を示す横断面図である。

【図４】本例のシールド掘削機で１つのカッターユニッ
トを最短状態にして後退させているときの縦断面図であ
る。

【図５】同上の正面図である。

【図６】同上の状態でのビット交換作業室の前面のゲー
トの状態を示す横断面図である。

【図７】本例のシールド掘削機でカッタービットの交換
作業を行うまでの１つの工程でカッターユニットをビッ
ト交換作業室の前に停止させて最短状態にした状態を示
す縦断面図である。

【図８】同上の正面図である。

【図９】本例のシールド掘削機でカッタービットの交換
作業を行うまでの１つの工程でビット交換作業室内に１
つのカッターユニットを収納した状態を示す縦断面図で
ある。

【図１０】同上の正面図である。

【図１１】本例のシールド掘削機でカッタービットの交
換作業を行うまでの１つの工程でビット交換作業室内の
カッターユニットを回転して後ろ向きにした状態を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１ シールド筒 ２ セグメント組立位置 ３ セグメント ４ シールド筒押出ジャッキ ５ 支持フレーム ６ 隔壁 ７ カッター軸 ８ 回転カッター ８Ｕ カッターユニット ９ 伸縮式カッタースポーク機構 ９ａ 固定スポーク部 ９ｂ 可動スポーク部 １０ 着脱式カッタービット １１ ビット交換作業室 １１ａ 前面入口 １２ 室構成体 １３ ゲート １４ ゲート開閉ジャッキ １５ マンホール １６ 掘削チャンバー １７ スクリューコンベア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 英明 栃木県那須郡西那須野町四区町1534−１ 五洋建設株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 BA04 BB07 CA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド筒の先端部内側に隔壁を設け、該
   隔壁の中心にカッター軸を回転自在に貫通させ、前記隔
   壁の前方側で前記カッター軸の外周に放射状のカッター
   スポークを該カッター軸の回転と共に回転するように支
   持させ、前記各カッタースポークの前面に複数の着脱式
   カッタービットを突設して回転カッターを構成してなる
   シールド掘削機において、 前記各カッタースポークをその径方向の長さを最長状態
   から最短状態まで可変する伸縮式カッタースポーク機構
   としてそれぞれ構成し、これら伸縮式カッタースポーク
   機構は最長状態で前記カッター軸に対して直交する向き
   の掘削姿勢を取り、最短状態で個々に前記カッター軸に
   沿って掘進方向に対して後方に後退移動可能に前記カッ
   ター軸にそれぞれ連結し、前記シールド筒内の周方向の
   １箇所には最短状態で後退移動する１つの前記伸縮式カ
   ッタースポーク機構とこれの前面に設けられた複数の前
   記着脱式カッタービットからなる１つのカッターユニッ
   トを収納するビット交換作業室を前記隔壁に隣接させて
   設け、前記シールド筒内には１つの前記カッターユニッ
   トをビット交換作業室に収納した際に前記ビット交換作
   業室の前面入口を閉鎖するゲートを格納していることを
   特徴とするシールド掘削機。
2. 【請求項２】前記各伸縮式カッタースポーク機構はその
   前面が後ろ向きになるように回転可能に前記カッター軸
   に取り付けていることを特徴とする請求項１に記載のシ
   ールド掘削機。
3. 【請求項３】シールド筒の先端部内側に隔壁を設け、該
   隔壁の中心にカッター軸を回転自在に貫通させ、前記隔
   壁の前方側で前記カッター軸の外周に放射状のカッター
   スポークを該カッター軸の回転と共に回転するように支
   持させ、前記各カッタースポークの前面に複数の着脱式
   カッタービットを突設して回転カッターを構成してなる
   シールド掘削機でそのカッタービット交換するシールド
   掘削機のカッタービット交換方法において、 前記シールド掘削機は、前記各カッタースポークをその
   径方向の長さを最長状態から最短状態まで可変する伸縮
   式カッタースポーク機構としてそれぞれ構成し、これら
   伸縮式カッタースポーク機構は最長状態で前記カッター
   軸に対して直交する向きの掘削姿勢を取り、最短状態で
   個々に前記カッター軸に沿って掘進方向に対して後方に
   後退移動可能に前記カッター軸にそれぞれ連結し、前記
   シールド筒内の周方向の１箇所には最短状態で後退移動
   する１つの前記伸縮式カッタースポーク機構とこれの前
   面に設けられた複数の前記着脱式カッタービットからな
   る１つのカッターユニットを収納するビット交換作業室
   を前記隔壁に隣接させて設け、前記シールド筒内には１
   つの前記カッターユニットを前記ビット交換作業室に収
   納した際に該ビット交換作業室の前面入口を閉鎖するゲ
   ートを格納した構造とし、 前記カッタービットの交換時に、前記カッター軸の回転
   を停止し、最短状態にした１つの前記カッターユニット
   を前記ビット交換作業室に対向させた状態で後退移動さ
   せて該ビット交換作業室内に収納し、しかる後に前記ビ
   ット交換作業室の前面入口を前記ゲートで閉鎖し、かか
   る状態で前記ビット交換作業室内の掘削土砂を排出して
   から該ビット交換作業室内で前記カッタービットの交換
   作業を行うことを特徴とするシールド掘削機のカッター
   ビット交換方法。
4. 【請求項４】前記ビット交換作業室内では、前記伸縮式
   カッタースポーク機構を後ろ向きにして前記カッタービ
   ットの交換作業を行うことを特徴とする請求項３に記載
   のシールド掘削機のカッタービット交換方法。