JP2002357084A - シールド掘進機のビット交換機構 - Google Patents

シールド掘進機のビット交換機構

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JP2002357084A
JP2002357084A JP2001162752A JP2001162752A JP2002357084A JP 2002357084 A JP2002357084 A JP 2002357084A JP 2001162752 A JP2001162752 A JP 2001162752A JP 2001162752 A JP2001162752 A JP 2001162752A JP 2002357084 A JP2002357084 A JP 2002357084A
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JP
Japan
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bit
hole
tip
shield machine
cutter
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JP2001162752A
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Takashi Nakane
隆 中根
Toshio Suzuki
俊夫 鈴木
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IHI Corp
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IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な機構で構成され且つ単純な作業でビッ
トの交換が行えるシールド掘進機のビット交換機構を提
供する。 【構成】 シールド掘進機1の先端に設けられ地山を切
削するシールド掘進機1のビット交換機構5において、
先端に超硬チップ6が設けられたビット7を単体で形成
し、カッタスポーク4或いは面盤にその前方に開口する
と共に後方から上記ビット7を挿入してその先端部が切
羽側に突出するように収容する貫通穴8を形成し、その
貫通穴8に上記ビット7を前方向にのみ移動可能に固定
する固定手段9を設け、上記貫通穴8の後方にビット7
が摩耗した際に新たなビット7を上記貫通穴8の前方向
に押し込むと共に摩耗したビット7をカッタ12の前方
向に押し出す押出手段11を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機の先端
に設けられ地山を切削するシールド掘進機のビット交換
機構に係り、交換が容易に行えるように改良したシール
ド掘進機のビット交換機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シールド掘進機は、その先端のカッタの
回転と、シールドジャッキによる推進力によって、地中
を掘進するようになっている。カッタの前端には複数の
ビットが設けられている。ビットには、超硬チップが埋
め込まれており、この超硬チップが切羽を削って地山を
掘削するようになっている。
【0003】ところで、シールド掘進機では、掘進につ
れて超硬チップが削れてビットが摩耗してしまうため、
長距離の掘進を行う場合には、ビットを交換する必要が
あった。
【0004】そこで、ビットの交換が可能なシールド掘
進機がいろいろと提案されていた。例えば、バルクヘッ
ドの後方に、ビット交換室を設けておき、カッタを反転
或いは後退させてビット交換室内に収容し、そこでビッ
トの交換を行うシールド掘進機があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
シールド掘進機では、ビットの交換を行うための駆動装
置やスペースが大がかりとなると共に、交換時の作業が
大変であるといった問題があった。
【0006】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
めに案出されたものであり、その目的は、簡単な機構で
構成され且つ単純な作業でビットの交換が行えるシール
ド掘進機のビット交換機構を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シールド掘進機の先端に設けられ地山を
切削するシールド掘進機のビット交換機構において、先
端に超硬チップが設けられたビットを単体で形成し、カ
ッタスポーク或いは面盤にその前方に開口すると共に後
方から上記ビットを挿入してその先端部が切羽側に突出
するように収容する貫通穴を形成し、その貫通穴に上記
ビットを前方向にのみ移動可能に固定する固定手段を設
け、上記貫通穴の後方にビットが摩耗した際に新たなビ
ットを上記貫通穴の前方向に押し込むと共に摩耗したビ
ットをカッタの前方向に押し出す押出手段を設けたもの
である。
【0008】上記構成によれば、摩耗したビットをカッ
タの前方向に押し出して、その後方から新たなビットを
切羽側に突出させるようにしたので、ビットを後方から
押し出すだけで、ビットの交換が行える。また、貫通穴
にビットを固定するのに、ラチェット式固定手段を設け
ているので、その構成は、非常に簡単なものであり、且
つ信頼性が高い。
【0009】そして、上記貫通穴内に、複数の上記ビッ
トが直列に収容されたものが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。
【0011】図1は本発明に係るシールド掘進機のビッ
ト交換機構の好適な実施の形態を示した正面図及び水平
方向断面図、図2は本発明に係るシールド掘進機のビッ
ト交換機構の好適な実施の形態を示した垂直方向断面
図、図3は固定手段を示した拡大断面図、図4は本発明
に係るシールド掘進機のカッタ部近傍を示した断面図で
ある。
【0012】まず、本実施の形態に係るシールド掘進機
のビット交換機構の構成を説明する。
【0013】なお、本実施の形態では、カッタスポーク
式のシールド掘進機を例に挙げて説明する。
【0014】図4に示すように、係るシールド掘進機1
には、その軸方向に延びてバルクヘッド2を貫通し且つ
回転自在に設けられたカッタ回転軸3に、所定角度ピッ
チで径方向に延びる複数のカッタスポーク4が設けられ
ている。カッタ回転軸3にはモータ(図示せず)が設け
られており、このモータの駆動によりカッタ12が回転
するようになっている。
【0015】ところで、本発明は、図1及び図2に示す
ように、シールド掘進機1の先端に設けられ地山を切削
するシールド掘進機1のビット交換機構5において、先
端に超硬チップ6が設けられたビット7を単体で形成
し、カッタスポーク4或いは面盤(本実施の形態ではカ
ッタスポーク4)にその前方に開口すると共に後方から
上記ビット7を挿入してその先端部が切羽側に突出する
ように収容する貫通穴8を形成し、その貫通穴8に上記
ビット7を前方向にのみ移動可能に固定する固定手段9
を設け、上記貫通穴8の後方にビット7が摩耗した際に
新たなビット7を上記貫通穴8の前方向に押し込むと共
に摩耗したビット7をカッタ12の前方向に押し出す押
出手段11を設けたことを特徴とする。
【0016】貫通穴8は、カッタスポーク4の前後に延
びて貫通して形成されている。カッタスポーク4の外周
部の貫通穴8は、その前端側が径方向外側を向くように
斜めに形成されており、その他の中心側の貫通穴8は、
シールド掘進機1の軸方向に沿って形成されている。
【0017】貫通穴8に設けられた固定手段9は、ラチ
ェット式固定手段9が採用されており、図3に示すよう
に、貫通穴8の内壁面に形成されたラチェット穴14内
に収容されたラチェット15を備えている。ラチェット
穴14は、貫通穴8に直交した方向に延びて形成されて
いる。ラチェット15は、その先端の前方側が貫通穴8
の軸方向に直交した平面状に形成され、後方側が基端側
に向かって後方に厚くなる斜面状に形成されている。ラ
チェット穴14内のラチェット15の基端側には、この
ラチェット15を貫通穴8側へ付勢するスプリング16
が設けられている。ラチェット15の先端部は貫通穴8
の内壁面から内部に向かって突出している。
【0018】ビット7は、その胴部17に上述のラチェ
ット15の先端部が係合する係合溝18が形成されてい
る。係合溝18には、ラチェット15の先端形状に応じ
て、垂直部と傾斜部とが形成されている。係合溝18及
びラチェット式固定手段9はビット7の幅方向両側にそ
れぞれ形成されている。ビット7の前面は凹部が形成さ
れ、後面には凸部が形成されている。隣接するビット7
の凹部と凸部とが互いに噛み合うようになっている。
【0019】本実施の形態では、ビット7は、各貫通穴
8内に3個ずつ直列に挿入されている。これに応じて、
ラチェット式固定手段9も3対ずつ各貫通穴8にそれぞ
れ設けられている。
【0020】押出手段11は、貫通穴8の後方の延長線
上に配置された押出ロッド21を備えている。押出ロッ
ド21の前面には、ビット7の前面と同様の凹部が形成
されており、ビット7の後面の凸部と噛み合うようにな
っている。押出ロッド21は、バルクヘッド2に形成さ
れた開口部22に、後方に延出して取り付けられた筒体
23に収容・支持されている。ビット7の交換時に、押
出ロッド21は、筒体23の後方より図示しないジャッ
キ等の押圧手段にて前方向に押し出されるようになって
いる。筒体23には、掘削土砂や泥水が筒体23内部に
浸入するのを防止するためのゲート24が開閉自在に設
けられている。また、筒体23の後端近傍には、筒体2
3の内周面と押出ロッド21との間から掘削土砂や泥水
がシールド掘進機1の内部に浸入するのを防止するため
のシール部材25が設けられている。
【0021】次に、上記構成によるシールド掘進機1の
ビット交換機構5のビット交換手順と共にその作用を説
明する。
【0022】ビット7が摩耗したならば、カッタスポー
ク4が押出手段11の前方に位置するように、カッタ1
2の回転を停止させる。そして、カッタ12を若干後退
させた後、筒体23の後方から押出ロッド21を挿入す
ると共にゲート24を開放する。
【0023】押出ロッド21は、貫通穴8内後端のビッ
ト7の後部に接触して、そのまま、ビット7を前方に押
し続ける。このとき、ビット7の係合溝18の傾斜部
が、ラチェット15の傾斜部を押圧するので、ラチェッ
ト15は外側へ押し出され、ビット7の固定が解除され
る。
【0024】そして、後部のビット7が一つ前方のビッ
ト7位置に移動するまで、押出ロッド21による押出し
を継続する。ここで、ラチェット15は、スプリング1
6に押し出されて、ビット7の係合溝18に係合して、
ビット7が固定される。これによって、貫通穴8前端に
位置していた摩耗したビット7が切羽側に落下して、そ
の後方の新たなビット7がカッタスポーク4の前面に突
出し露出される。その後、押出ロッド21を後方に移動
させて、ゲート24を閉じて、ビット7の交換作業が終
了する。
【0025】なお、切羽側に落下したビット7は掘削土
砂と共に、スクリュコンベヤにて回収される。
【0026】このように、本発明によれば、押出手段1
1によって、ビット7を前面に押し出すといった簡単な
作業で、ビット7の交換が行えるので、交換時間が非常
に短くなる。さらに、各貫通穴8内のビット7の交換が
同時に行えるので、掘進効率の大幅な向上が達成され
る。
【0027】また、貫通穴8にビット7を固定するの
に、ラチェット式固定手段9を設けているので、前方の
切羽からの土圧に対してはビット7は固定され、一方、
押出手段11からの押圧に対しては自動的にビット7の
固定が解除されるので、押圧手段11以外の駆動機構を
設ける必要がなく、その構成は、非常に簡単なものとな
り、且つ信頼性が高い。
【0028】図5は本発明に係るシールド掘進機のビッ
ト交換機構の好適な他の実施の形態を示した正面図及び
水平方向断面図、図6は本発明に係るシールド掘進機の
ビット交換機構の好適な他の実施の形態を示した垂直方
向断面図である。
【0029】本実施の形態に係るビット交換機構31
は、カッタスポーク32に形成された貫通穴33にビッ
ト34が1個ずつ挿入され、その交換時には、押出手段
35によって新たなビット34を供給しながら摩耗した
ビット34を押し出すものである。
【0030】押出手段35は、貫通穴33内のビット3
4を押し出すと共に、貫通穴33に新たなビット34を
供給する押出ロッド36を備えている。押出ロッド36
には、ビット34を固定するための固定ボルト37が貫
通して挿入されている。固定ボルト37はその先端が押
出ロッド36の前方に突出し、基端が押出ロッド36の
後方に突出している。
【0031】一方、ビット34の後端には、固定ボルト
37が螺合するボルト穴(図示せず)が形成されてお
り、ビット34の交換時に、固定ボルト37を介して押
出ロッド36の先端に固定するようになっている。
【0032】なお、その他の構成については、図1のシ
ールド掘進機1と同様であるので、同じ符号を付してそ
の説明を省略する。
【0033】次に、上記構成によるビット交換機構31
のビット交換手順と共にその作用を説明する。
【0034】ビット34が摩耗したならば、カッタスポ
ーク32が押出手段35の前方に位置するように、カッ
タ12の回転を停止させる。そして、カッタ12を若干
後退させた後、筒体23の後方から予め新たなビット3
4を先端に固定した押出ロッド36を挿入すると共にゲ
ート24を開放する。
【0035】押出ロッド36先端のビット34は、貫通
穴33内のビット34の後部に接触した後も押し出さ
れ、ビット34を前方に押し続ける。このとき、ビット
34の係合溝18の傾斜部が、ラチェット15の傾斜部
を押圧するので、ラチェット15は外側へ押し出され、
ビット34の固定が解除される。
【0036】そして、新たなビット34が貫通穴33の
固定位置に移動するまで、押出ロッド36による押出し
を継続する。ここで、ラチェット15は、スプリング1
6に押し出されて、ビット34の係合溝18に係合し
て、ビット34が固定される。これによって、摩耗した
ビット34が切羽側に落下して、その後方の新たなビッ
ト34がカッタスポーク32の前面に突出し露出され
る。そして、固定ボルト37を押出ロッド36の後方か
ら回転させて、ビット34を切り離した後に、押出ロッ
ド36を後方に移動させて、ゲート24を閉じて、ビッ
ト34の交換作業が終了する。
【0037】なお、切羽側に落下したビット7は掘削土
砂と共に、スクリュコンベヤにて回収される。
【0038】このように、本発明によれば、図1のビッ
ト交換機構5と同様の作用が得られる他に、後方から、
新たなビット34を供給するようにしたので、ビット3
4の交換回数が制限されず、何回でもビット交換を行う
ことができ、半永久的に掘進を継続することができる。
【0039】なお、上記実施の形態では、カッタスポー
ク式のシールド掘進機を例に挙げて説明したが、面盤式
のシールド掘進機であっても、本発明を適用できるのは
勿論である。
【0040】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、摩耗した
ビットをカッタの前方向に押し出して、その後方から新
たなビットを切羽側に突出させるようにしたので、ビッ
トを後方から押し出すといった単純な作業だけで、ビッ
トの交換が行え、また、貫通穴にビットを固定するの
に、ラチェット式固定手段を設けているので、その構成
は、非常に簡単なものであり、且つ信頼性が高いといっ
た優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールド掘進機のビット交換機構
の好適な実施の形態を示した(a)は正面図、(b)は
水平方向断面図である。
【図2】本発明に係るシールド掘進機のビット交換機構
の好適な実施の形態を示した垂直方向断面図である。
【図3】固定手段を示した拡大断面図である。
【図4】本発明に係るシールド掘進機のカッタ部近傍を
示した断面図である。
【図5】本発明に係るシールド掘進機のビット交換機構
の好適な他の実施の形態を示した(a)は正面図、
(b)は水平方向断面図である。
【図6】本発明に係るシールド掘進機のビット交換機構
の好適な他の実施の形態を示した垂直方向断面図であ
る。
【符号の説明】
1 シールド掘進機 4 カッタスポーク 5 ビット交換機構 6 超硬チップ 7 ビット 8 貫通穴 9 (ラチェット式)固定手段 11 押出手段 12 カッタ 31 ビット交換機構 32 カッタスポーク 33 貫通穴 34 ビット 35 押出手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールド掘進機の先端に設けられ地山を
    切削するシールド掘進機のビット交換機構において、先
    端に超硬チップが設けられたビットを単体で形成し、カ
    ッタスポーク或いは面盤にその前方に開口すると共に後
    方から上記ビットを挿入してその先端部が切羽側に突出
    するように収容する貫通穴を形成し、その貫通穴に上記
    ビットを前方向にのみ移動可能に固定する固定手段を設
    け、上記貫通穴の後方にビットが摩耗した際に新たなビ
    ットを上記貫通穴の前方向に押し込むと共に摩耗したビ
    ットをカッタの前方向に押し出す押出手段を設けたこと
    を特徴とするシールド掘進機のビット交換機構。
  2. 【請求項2】 上記貫通穴内に、複数の上記ビットが直
    列に収容された請求項1記載のシールド掘進機のビット
    交換機構。
JP2001162752A 2001-05-30 2001-05-30 シールド掘進機のビット交換機構 Withdrawn JP2002357084A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007402A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Mitsubishi Heavy Industries Tunneling Machinery & Geotechnology Co Ltd トンネル掘削機のフィッシュテール、フィッシュテール保護装置、ビット交換装置及びビット交換方法
CN108487913A (zh) * 2018-05-07 2018-09-04 中国铁建重工集团有限公司 一种刀盘及盾构机
CN109505615A (zh) * 2018-12-28 2019-03-22 安徽铜都流体科技股份有限公司 一种精确定位的常压换刀装置底座

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