JP2003172093A - Shield machine, bit exchange method and excavation method - Google Patents

Shield machine, bit exchange method and excavation method

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JP2003172093A JP2001371437A JP2001371437A JP2003172093A JP 2003172093 A JP2003172093 A JP 2003172093A JP 2001371437 A JP2001371437 A JP 2001371437A JP 2001371437 A JP2001371437 A JP 2001371437A JP 2003172093 A JP2003172093 A JP 2003172093A
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Gousuke Toshimi
剛輔 年見
Toshio Oguri
利夫 小栗
Takeshi Taguchi
毅 田口
Shigeaki Saito
重明 齊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply, safely and efficiently provide a shield machine and its bit exchange method in underground. <P>SOLUTION: A circling movable chain 15a is provided by directing the front side and rear face side of a cutter head 2 in the substantially radial direction on the shield machine 1 provided with the rotating cutter head 2 contacted on a heading, and bits 14, 14... are provided in the form of a row on the chain 15a along a circumferential direction. In addition, a lock chamber 33 capable of exchanging rear face side bits 12, 12... of the cutter head 2 is provided by entering the inside of an excavation chamber 36 provided rearward of the cutter head 2 to be adhered to the rear face of the cutter head 2. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法に用
いられるシールド掘削機、ビットの交換方法および掘削
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield excavator used in a shield construction method, a bit exchanging method, and an excavating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】地下構造物や坑道を構築する方法の一つ
であるシールド工法は、円筒状の殻、すなわちシールド
を地盤に押し込みながらその中で前面の掘削を行うこと
により掘削直後の地盤を保護し、その後部ではただちに
覆工を施工しながらトンネルを構築していくという工法
である。覆工は、例えばセグメントと呼ばれる鉄筋コン
クリートブロックを円環状に組み立てることにより行わ
れる。このセグメントを長手方向に連続して組み立てる
ことによってトンネルの内壁が形成される。シールド工
法は安全かつ確実に作業を行えるという特徴があり、ま
た、建造物が密集した都心部など、地面を直接上から掘
り下げて構造物を造る開削工法を用いることが困難な場
合には、ほとんどシールド工法が用いられる。シールド
工法に用いられるシールド掘削機は、多数のビットを前
面に設けたヘッドを油圧モータなどの駆動機構を用いて
回転させながら押し進むことにより、効率的に地山の切
削、取り込みを行う掘削機である。
2. Description of the Related Art The shield method, which is one of the methods for constructing underground structures and tunnels, is a cylindrical shell, that is, a shield is pushed into the ground while the front surface is excavated in the ground, and the ground immediately after excavation is performed. The method is to protect and immediately construct a tunnel while constructing a lining at the rear. The lining is performed by, for example, assembling a reinforced concrete block called a segment into an annular shape. The inner wall of the tunnel is formed by continuously assembling the segments in the longitudinal direction. The shield method is characterized by safe and reliable work, and when it is difficult to use the open-cut method of building a structure by digging the ground directly from above, such as in a city center with dense buildings, The shield method is used. The shield excavator used in the shield construction method is an excavator that efficiently cuts and takes in natural ground by pushing a head with a large number of bits on the front side while rotating it using a drive mechanism such as a hydraulic motor. Is.

【0003】近年は施工環境や経済性、工期短縮の面か
らシールド工事の長距離化が進められており、これに伴
ってシールド掘削機の各部の耐久性の向上が必要となっ
てくる。さらに、長距離化により様々な土質を掘削する
必要性が生じることが考えられ、各土質に適したビット
を選択して交換することが施工効率に大きく影響する。
In recent years, the shield work has been made longer in terms of construction environment, economy, and shortening of construction period, and along with this, it is necessary to improve the durability of each part of the shield excavator. Furthermore, it is considered that it will be necessary to excavate various soil types due to the long distance, and selecting and exchanging a bit suitable for each soil type will greatly affect the construction efficiency.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】シールド掘削機の各部
の中で特に劣化が著しいのは、地山に直に接して掘削す
るビットであり、施工効率を上げる為にはビットを施工
途中で交換する必要があった。そこで従来では、切羽周
辺の地山を地盤改良により自立させてから切羽面とシー
ルド掘削機との間に作業員が入り込んでビットを交換し
たり、あるいは、シールド掘削機の進行先に、作業員が
交換作業できる程度の大きさの竪穴(中間立坑)を地表
から掘っておき、この中間立坑に到達するまで掘削して
から中間立坑内でビットを交換していた。しかし近年、
都市部におけるシールド工法では、地表建造物の密集化
などにより用地の取得が困難なことから中間立坑を構築
することが難しくなってきている。また、地下空間を有
効に利用するためにはシールド工事をより深く大きな断
面で施工する必要があるが、このような場合にも中間立
坑を構築することは困難であった。さらに、シールド工
事の長距離化に伴い、施工途中で土質が大きく変化する
場合が考えられる。このような場合、効率良く施工する
為には施工途中で、各土質に適したビットに交換する必
要があった。これらの施工条件において、上述した従来
方法を用いてビットを交換すると、多くのコストと長い
工期が必要となっていた。
Among the various parts of the shield excavator, the one that is particularly deteriorated is the bit that excavates in direct contact with the natural ground. To improve the construction efficiency, the bit is replaced during construction. Had to do. Therefore, conventionally, a worker enters the space between the face of the face and the shield excavator to replace the bit by making the ground around the face of the face self-supporting by ground improvement, or at the destination of the progress of the shield excavator. A pit (intermediate vertical shaft) of a size that could be exchanged was excavated from the surface of the ground, and bits were exchanged in the intermediate vertical shaft after excavating until reaching the intermediate vertical shaft. But in recent years
In the shield construction method in urban areas, it is becoming difficult to construct an intermediate shaft because it is difficult to acquire land due to the crowding of surface structures. Further, in order to effectively use the underground space, it is necessary to construct the shield work with a deeper and larger cross section, but in such a case it was difficult to construct the intermediate shaft. In addition, the soil quality may change significantly during the construction as the shield work becomes longer. In such a case, in order to carry out the construction efficiently, it was necessary to replace the bit with one suitable for each soil type during construction. Under these construction conditions, replacing the bit by using the above-mentioned conventional method requires a lot of cost and a long construction period.

【0005】また、上記従来方法のほかに、例えば特開
平11−350877号公報に、カッタースポークを軸
回りに回転させることによって、ビットの交換作業を行
う方法も提示されている。しかし、このビット交換方法
によれば、磨耗の激しい、カッタヘッドの外周寄りに設
けられたビットも、磨耗の少ない中心寄りに設けられた
ビットも同時に交換することになるので、経済的でない
という問題があった。
In addition to the above-mentioned conventional method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-350877 discloses a method of exchanging bits by rotating a cutter spoke around an axis. However, according to this bit exchanging method, the bit provided near the outer circumference of the cutter head, which is heavily worn, and the bit provided near the center, which is less worn, are also replaced at the same time, which is not economical. was there.

【0006】本発明の課題は、地中内で簡単、安全でか
つ効率のよいシールド掘削機およびそのビット交換方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a shield excavator which is simple, safe and efficient in the ground, and a bit exchanging method therefor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明は、ビットを有して回転する
カッタヘッド(2)を備えたシールド掘削機(1)であ
って、前記カッタヘッドに、カッタヘッドの正面側をほ
ぼ半径方向に沿って移動してカッタヘッドの背面側に回
り込み、正面側と逆の方向で背面側をほぼ半径方向沿っ
て移動して正面側に回りこむように周回移動自在に設け
られた環状部材(チェーン15a)と、該環状部材に、
該環状部材の周方向に沿って列状に、該環状部材のほぼ
全周に渡るように設けられたビット(12、14)と、
前記環状部材を周回移動するように駆動する環状部材駆
動手段(駆動源)とを備え、前記環状部材を回転させる
ことにより、カッタヘッドの正面側に位置するビット
と、カッタヘッドの背面側に位置するビットとを交換自
在となっていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a shield excavator (1) having a cutter head (2) having a bit and rotating. In the cutter head, the front side of the cutter head is moved substantially in the radial direction to wrap around to the back side of the cutter head, and the back side is moved in the reverse direction to the front side in the opposite direction to the front side. An annular member (chain 15a) provided so as to be able to circulate so as to wrap around, and the annular member,
Bits (12, 14) provided in a row along the circumferential direction of the annular member so as to extend over substantially the entire circumference of the annular member;
An annular member drive means (driving source) for driving the annular member to move in a circular manner, and by rotating the annular member, a bit located on the front side of the cutter head and a bit located on the back side of the cutter head. It is characterized in that it can be freely exchanged with the bit.

【0008】請求項1に記載の発明によれば、掘削途中
でビットが摩耗した場合に、前記環状部材を回転させる
ことにより、カッタヘッドの正面側に位置する摩耗した
ビットと、カッタヘッドの背面側に位置するビットとを
容易に交換することができる。ビットを環状部材の周回
移動により、カッタヘッドの半径方向に沿って移動でき
るので、カッタヘッドの回転による移動距離が長く摩耗
しやすいカッタヘッドの外周側のビットを、カッタヘッ
ドの回転による移動距離が短くビットが摩耗しにくいカ
ッタヘッドの中心側に移動したり、逆に、カッタヘッド
の中心側のビットをカッタヘッドの外周側に移動させた
りすることが可能となる。これにより、カッタヘッドの
外周側のビットだけ大きく摩耗してしまうのを防止する
ことができる。また、カッタヘッド上に、半径方向に沿
って列状にビットを配置すると、カッタヘッドの外周側
のビット密度(単位面積あたりのビット数)が、カッタ
ヘッドの中心側より低くなり、カッタヘッドの中心部分
に対応する切羽部分の方が掘削されやすい状態となると
ともに、上述のようにカッタヘッドの外周側のビットの
方が摩耗しやすいので、例えば、カッタヘッドの正面側
において、ビットをカッタヘッドの外周側から中心側に
移動し、カッタヘッドの背面側において、ビットをカッ
タヘッドの中心側から外周側に移動するように環状部材
を周回移動させることで、例えば、ビット交換時に一個
もしくは数個ずつビットを交換するようにすれば、カッ
タヘッドの外周側のビットが比較的頻繁に交換されるこ
とになり、カッタヘッドの外周側部分の掘削能力が低下
するのを防止することができる。なお、環状部材の周回
移動によるビットの交換方法は、特に限定されるもので
はなく、カッタヘッドの正面側において、外周側から中
心側に環状部材を回転させてビットを交換しても良い
し、その逆回りに環状部材を回転させてビットを交換し
ても良い。また、カッタヘッドの正面側のビットと背面
側のビットを一回の交換で全て入れ替えても良いし、正
面側のビットと背面側のビットとを複数回の交換に分け
て順次交換するようにしても良い。
According to the first aspect of the invention, when the bit wears during excavation, the worn bit located on the front side of the cutter head and the back surface of the cutter head are rotated by rotating the annular member. The bit located on the side can be easily exchanged. Since the bit can be moved along the radial direction of the cutter head by the circular movement of the annular member, the movement distance due to the rotation of the cutter head is long and the bit on the outer peripheral side of the cutter head, which is easily worn, has the movement distance due to the rotation of the cutter head. It is possible to move the bit on the center side of the cutter head that is short and less likely to wear, and conversely, move the bit on the center side of the cutter head to the outer peripheral side of the cutter head. As a result, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being greatly worn. When the bits are arranged in a row along the radial direction on the cutter head, the bit density (the number of bits per unit area) on the outer peripheral side of the cutter head becomes lower than that on the center side of the cutter head, The face portion corresponding to the central portion is more likely to be excavated, and the bit on the outer peripheral side of the cutter head is more easily worn as described above.For example, on the front side of the cutter head, insert the bit into the cutter head. Of the cutter head from the center side of the cutter head to the outer side of the cutter head by moving the annular member from the outer side to the center side of the cutter head. If the bits are replaced one by one, the bits on the outer peripheral side of the cutter head will be replaced relatively frequently, and the outer peripheral side of the cutter head will be replaced. Min drilling capacity can be prevented. The method of exchanging the bit by the circular movement of the annular member is not particularly limited, and the bit may be exchanged by rotating the annular member from the outer peripheral side to the central side on the front side of the cutter head, The bit may be replaced by rotating the annular member in the opposite direction. Further, the front side bit and the rear side bit of the cutter head may all be exchanged by one exchange, or the front side bit and the rear side bit may be exchanged sequentially in plural exchanges. May be.

【0009】また、環状部材を、例えば、幅の狭いチェ
ーン状の部材としても良いし、幅の広い鋼製ベルトとし
ても良い。なお、環状部材となるチェーン状の部材や鋼
製ベルトは、いわゆるチェーンや無限起動と同様に、多
数の鋼製部材を互いに回動可能に連結して環状としたも
のであり、その幅は任意に決めることができ、環状部材
全体の径方向に直交する方向に沿った鋼製部材の幅が狭
ければチェーン状となり、幅が広ければベルト状とな
る。そして、環状部材は、掘削に耐えられる強度を有す
る必要があり、ゴム等の柔軟な部材よりは、金属等の硬
質な部材を連結した構造を有するものの方が好ましい。
なお、何らかの方法で強化されて充分な強度を有するも
のならば、ゴム等の柔軟な部材を環状に成形したものを
用いても良い。また、一つの環状部材に、カッタヘッド
にその半径方向に沿って取り付けた状態でカッタヘッド
の略半径方向に沿って一列にビットが設けられていても
良いし、カッタヘッドの略半径方向に沿って複数列にビ
ットが設けられていても良い。また、カッタヘッドに複
数の環状部材が設けられていることが好ましく、この際
には、各環状部材が周方向に沿って等角度の間隔を開け
て配置されていることが好ましい。
The annular member may be, for example, a narrow chain-shaped member or a wide steel belt. A chain-shaped member or a steel belt, which is an annular member, is an annular member in which a large number of steel members are rotatably connected to each other, like a so-called chain or infinite start, and its width is arbitrary. If the width of the steel member along the direction orthogonal to the radial direction of the entire annular member is narrow, it becomes a chain shape, and if it is wide, it becomes a belt shape. The annular member needs to have strength enough to withstand excavation, and a member having a structure in which a hard member such as a metal is connected is more preferable than a flexible member such as a rubber.
In addition, as long as it is reinforced by some method and has a sufficient strength, a flexible member such as rubber formed in an annular shape may be used. Further, one annular member may be provided with the bits in a line along the substantially radial direction of the cutter head in a state of being attached to the cutter head along the radial direction thereof, or along the substantially radial direction of the cutter head. Bits may be provided in a plurality of columns. Further, it is preferable that the cutter head is provided with a plurality of annular members, and in this case, it is preferable that the annular members are arranged at equal angular intervals along the circumferential direction.

【0010】また、環状部材は、カッタヘッドの中心の
近傍からカッタヘッドの外周縁もしくは外周縁の近傍ま
で設けられているものとしても良いし、上述のビットの
摩耗が少ないカッタヘッドの中心側にはビットを固定的
に配置し、カッタヘッドの外周部分(例えば、カッタヘ
ッドの半径の1/2より外周側)に、案内部材を半径方
向に沿って配置するものとしてもよい。また、後述する
ように掘削中、すなわち、カッタヘッドの回転中に、環
状部材を回転させておくものとしても良い。この場合に
は、ビットがカッタヘッドの正面側と背面側とを複数回
に渡って行き来するものとしても良い。また、ビットの
摩耗の状態を検知する検知手段を設けて、ビットが摩耗
した際にビットを交換するものとしても良い。
Further, the annular member may be provided from the vicinity of the center of the cutter head to the outer peripheral edge of the cutter head or the vicinity of the outer peripheral edge thereof. The bit may be fixedly arranged, and the guide member may be arranged along the radial direction on the outer peripheral portion of the cutter head (for example, on the outer peripheral side of 1/2 of the radius of the cutter head). Further, as will be described later, the annular member may be rotated during excavation, that is, during rotation of the cutter head. In this case, the bit may move back and forth multiple times on the front side and the back side of the cutter head. It is also possible to provide a detection means for detecting the wear state of the bit and replace the bit when the bit is worn.

【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
シールド掘削機において、前記カッタヘッドには、カッ
タヘッドの中心側から外周側に向かって半径方向に沿っ
た複数のスポーク部(17)が設けられ、該スポーク部
に前記環状部材が周回移動自在に支持されていることを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the shield excavator according to the first aspect, the cutter head has a plurality of spoke portions (17) extending in a radial direction from a center side of the cutter head toward an outer peripheral side thereof. ) Is provided, and the annular member is rotatably supported by the spokes.

【0012】請求項2に記載の発明によれば、環状部材
を回転させることにより、スポーク部に支持されるビッ
トを容易に交換することができる。
According to the second aspect of the present invention, by rotating the annular member, the bit supported by the spoke portion can be easily replaced.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載のシールド掘削機において、前記環状部材は、前
記カッタヘッドの外周部に配置されていることを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in the shield excavator according to the first or second aspect, the annular member is arranged on an outer peripheral portion of the cutter head.

【0014】請求項3に記載の発明によれば、上述のよ
うにカッタヘッドの中心側に比較して、外周側のビット
の方が摩耗量が多いので、外周側のビットを交換可能と
することにより、効率的に掘進可能な距離を延ばすこと
ができる。なお、例えば、大口径のシールド掘削機にお
いて、均等な角度で複数の環状部材を半径方向に沿って
カッタヘッドの中央部から外周縁部まで設けるととも
に、これら環状部材同士の間のカッタヘッドの外周部に
短い環状部材を設ける構成としても良い。なお、ここで
外周部とは、例えば、カッタヘッドの半径の半分から外
側であるが、特にこれに限定されるものではなく、カッ
タヘッドの中央側に固定されたビットを設け外周側に環
状部材を設けた場合に、固定ビットが設けられた側を中
央部、環状部材が設けられた側を外周部としても良い。
According to the third aspect of the present invention, the bit on the outer peripheral side has a larger amount of wear as compared with the center side of the cutter head as described above, so that the bit on the outer peripheral side can be replaced. As a result, it is possible to effectively extend the digging distance. Note that, for example, in a large-diameter shield excavator, a plurality of annular members are provided at equal angles along the radial direction from the central portion of the cutter head to the outer peripheral edge portion, and the outer periphery of the cutter head between these annular members is provided. A short annular member may be provided in the portion. Here, the outer peripheral portion is, for example, from the half of the radius of the cutter head to the outer side, but is not particularly limited to this, and a bit fixed to the center side of the cutter head is provided and an annular member is provided on the outer peripheral side. In the case of providing, the side where the fixed bit is provided may be the central portion and the side where the annular member is provided may be the outer peripheral portion.

【0015】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
いずれか一つに記載のシールド掘削機において、前記カ
ッタヘッドを回転させて掘削を行っている間、前記環状
部材を回転させることにより、環状部材に設けられた各
ビットの掘削中の移動距離をほぼ均等にすることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the shield excavator according to any one of the first to third aspects, the annular member is rotated during excavation by rotating the cutter head. Thus, the moving distance of each bit provided on the annular member during excavation is substantially equalized.

【0016】請求項4に記載の発明によれば、各ビット
の移動距離が均等になることで、従来のようにカッタヘ
ッドの外周側のビットだけ早く摩耗するのを防止するこ
とができる。それに合わせて、従来と同様のビット密度
とした場合に、カッタヘッドの背面に配置されるビット
分だけ使用可能なビットの数が増えることになり、従来
よりも長距離掘削が可能となる。なお、掘削しながら環
状部材を回転させることで、カッタヘッドが回転してな
い状態で環状部材を回転した場合に比較して環状部材駆
動手段に大きな負荷がかかるとともに、カッタヘッドが
回転している間、環状部材が回転しつづけることで、単
にビットを交換するだけの場合に比較して、長時間に渡
って環状部材が回転することになり、より大きなエネル
ギを必要とするが、このエネルギの一部は、切羽面に接
触したビットを半径方向に移動することで、掘削に用い
られることになる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the moving distance of each bit is uniform, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being rapidly worn as in the conventional case. Accordingly, when the bit density is the same as the conventional one, the number of usable bits is increased by the number of bits arranged on the back surface of the cutter head, and it becomes possible to excavate a long distance as compared with the conventional one. By rotating the annular member while excavating, a large load is applied to the annular member driving means and the cutter head is rotating, as compared with the case where the annular member is rotated while the cutter head is not rotating. While the annular member continues to rotate for a long time, the annular member will rotate for a long time as compared with the case of simply exchanging the bit, which requires a larger amount of energy. Some will be used for excavation by moving the bit in contact with the face in the radial direction.

【0017】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれか一つに記載のシールド掘削機において、前記環
状部材に設けられたビットが交換自在に前記環状部材に
設けられ、カッタヘッドの背面側に位置するビットをシ
ールド掘削機本体内部から交換自在とされていることを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the shield excavator according to any one of the first to fourth aspects, the bit provided on the annular member is exchangeably provided on the annular member, and the cutter is provided. The bit located on the back side of the head is replaceable from inside the shield excavator body.

【0018】請求項5に記載の発明によれば、上記構成
においては、基本的に、環状部材のカッタヘッドの正面
側にあるビットと、該ビットとほぼ同数の背面側にある
ビットとを全て入れ替えてしまえば、それ以上、ビット
の交換を行うことができず、基本的に一回のビット交換
で掘削できる程度の距離より長く掘削距離を延ばすこと
が難しいが、環状部材のビットを取り外し、交換するよ
うにすれば、さらに掘進可能な距離を延ばすことができ
る。また、上述のように掘削している間、環状部材を回
転する構成とすれば、各ビットは、背面側にある間、摩
耗が抑制されるので、その耐用期間が長くなるとともに
均等に摩耗するが、この場合も一回のビット交換で掘削
できる程度の距離より長く掘削距離を延ばすことが難し
い。しかし、上述のように環状部材のビットを取り外し
て交換することで、掘進可能な距離を延ばすことができ
る。
According to the invention described in claim 5, in the above-mentioned structure, basically, all the bits on the front side of the cutter head of the annular member and the bits on the back side of the same number as the bits are all provided. Once replaced, the bit cannot be exchanged anymore, and it is basically difficult to extend the excavation distance beyond the distance that can be excavated by one bit exchange, but the bit of the annular member is removed, By exchanging them, it is possible to further extend the digging distance. If the annular member is rotated during excavation as described above, wear of each bit is suppressed while the bit is on the back side, so that the service life of the bit increases and wears evenly. However, also in this case, it is difficult to extend the excavation distance longer than the distance that excavation can be performed by one bit exchange. However, the excavable distance can be extended by removing and replacing the bit of the annular member as described above.

【0019】請求項6に記載の発明は、請求項5記載の
シールド掘削機において、前記カッタヘッドの後方にチ
ャンバー(掘削チャンバー36)が設けられ、該チャン
バー内に進入してカッタヘッドの背面に密着することに
より、内部を密閉した状態に保持するロック室(33)
を備え、該ロック室からカッタヘッドの背面側のビット
が交換可能となっていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the shield excavator according to the fifth aspect, a chamber (excavation chamber 36) is provided at the rear of the cutter head, and the chamber enters into the chamber and the rear surface of the cutter head is provided. Lock chamber (33) that keeps the inside sealed by closely contacting
And the bit on the back side of the cutter head is replaceable from the lock chamber.

【0020】請求項6に記載の発明によれば、チャンバ
ー内に土砂、泥水等を加圧した状態に保持して、切羽の
土留めを行う方式のシールド掘削機においても、ロック
室をチャンバー内に進入させることで、ビットの交換作
業を行うスペースをチャンバー内に確保することができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, even in a shield excavator of a type in which earth and sand, muddy water, etc. are kept under pressure in the chamber to retain the face of the face, the lock chamber is kept inside the chamber. The space for performing the bit exchanging work can be secured in the chamber by advancing into the chamber.

【0021】請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の
いずれか一つに記載のシールド掘削機におけるビット交
換方法であって、前記環状部材を周回移動させることに
より、前記ビットを前記カッタヘッドの半径方向に沿っ
て移動させて、前記カッタヘッドの背面側のビットと、
前記カッタヘッドの正面側のビットとを入れ替えること
を特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is a bit exchanging method for a shield excavator according to any one of the first to sixth aspects, wherein the bit is moved by rotating the annular member. By moving along the radial direction of the cutter head, a bit on the back side of the cutter head,
It is characterized in that the bit on the front side of the cutter head is replaced.

【0022】請求項7に記載の発明によれば、請求項1
〜6のいずれかと同様の効果を奏することができる。
According to the invention of claim 7, claim 1
It is possible to obtain the same effect as that of any one of to 6 above.

【0023】請求項8に記載の発明は、請求項1〜6の
いずれか一つに記載のシールド掘削機における掘削方法
であって、前記カッタヘッドを回転させた状態とすると
ともに、前記環状部材を周回移動させた状態で、掘削を
行うことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the excavating method in the shield excavator according to any one of claims 1 to 6, wherein the cutter head is rotated and the annular member is provided. It is characterized in that the excavation is performed while the orbit is being moved.

【0024】請求項8に記載の発明によれば、各ビット
の移動距離が均等になることにより、摩耗も均等にな
る。従って、従来のようにカッタヘッドの外周側のビッ
トだけ早く磨耗するのを防止できる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the moving distance of each bit is equal, the wear is also equal. Therefore, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being rapidly worn as in the conventional case.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
から図6に基づいて詳細に説明する。図1(A)はシー
ルド掘削機1の正面概略図であり、図1(B)は側面概
略図である。シールド掘削機1は、切羽に当接する略円
形状のカッタヘッド2と、カッタヘッド2の切羽側と反
対側の面に接続され、掘削された土砂が取り込まれる掘
削チャンバー36等を備えた胴体4を有している。カッ
タヘッド2の後方には、胴体4とカッタヘッド2を隔て
る略円形状のバルクヘッド34が位置しており、カッタ
ヘッド2とバルクヘッド34との間には、ビットにより
掘削された土砂が溜まる掘削チャンバー36が形成され
ている。掘削チャンバー36には、切羽の崩壊を防ぐた
めに必要な泥水圧(もしくは土圧、泥土圧)が加えられ
るようになっている。図1(B)に示すように胴体4内
には、スクリューコンベア32が前傾して配設されてお
り、このスクリューコンベア32の前端部は、バルクヘ
ッド34を貫通して掘削チャンバー36に達している。
掘削チャンバー36内に溜まった土砂は、このスクリュ
ーコンベア32を通過して、胴体4の後方へ運び出され
るようになっている。バルクヘッド34の上部中央には
所定の大きさを有する開口部35aが形成されており、
この開口部35aには開閉自在な開閉扉35が形成され
ている(図1(A)参照)。胴体4内の開閉扉35に対
応する位置には、ビットを交換する際に使用するロック
室33が設けられている。ロック室33は、図2に示す
ように開閉扉35側(図2では左方)が開口した箱形で
あり、開口部の縁部を取り巻くように止水ゴム33aが
取り付けられている。なお、図2はロック室33が開口
した開閉扉35を貫通して掘削チャンバー36内に入
り、後述するスポーク部17に達するまで移動した状態
を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.
A detailed description will be given based on FIG. FIG. 1 (A) is a schematic front view of the shield excavator 1, and FIG. 1 (B) is a schematic side view. The shield excavator 1 has a body 4 including a substantially circular cutter head 2 that abuts on a face and a excavation chamber 36 that is connected to the face of the cutter head 2 opposite to the face of the face and that takes in the excavated earth and sand. have. A substantially circular bulkhead 34 that separates the body 4 and the cutter head 2 is located behind the cutter head 2. Between the cutter head 2 and the bulk head 34, earth and sand excavated by a bit collects. A drilling chamber 36 is formed. A mud pressure (or earth pressure, mud pressure) necessary to prevent the collapse of the face is applied to the excavation chamber 36. As shown in FIG. 1 (B), a screw conveyor 32 is disposed in a tilted manner in the body 4, and the front end of the screw conveyor 32 penetrates the bulkhead 34 and reaches the excavation chamber 36. ing.
The earth and sand accumulated in the excavation chamber 36 passes through the screw conveyor 32 and is carried out to the rear of the body 4. An opening 35a having a predetermined size is formed in the center of the upper portion of the bulkhead 34,
An opening / closing door 35 that can be opened and closed is formed in the opening 35a (see FIG. 1A). A lock chamber 33 used when exchanging the bit is provided at a position corresponding to the opening / closing door 35 in the body 4. As shown in FIG. 2, the lock chamber 33 has a box shape having an opening on the opening / closing door 35 side (left side in FIG. 2), and a waterproof rubber 33a is attached so as to surround the edge of the opening. Note that FIG. 2 shows a state in which the lock chamber 33 penetrates through the opening / closing door 35 that opens, enters the excavation chamber 36, and moves to reach the spoke portion 17 described later.

【0026】カッタヘッド2の中心には、図示しない油
圧モータ等により回転駆動される駆動軸3が回転自在に
取り付けられている。この駆動軸3の回転に伴ってカッ
タヘッド2が回転することにより、切羽が掘削される。
カッタヘッド2の外周部には、固定ビット20、20…
が周方向に所定間隔をあけて取り付けられている。カッ
タヘッド2の切羽に対向する面には、半径方向に沿った
スリット2a、2a…がカッタヘッド2の円周方向に沿
って90度おきに計4つ形成されている。このスリット
2a、2a…には、長尺なスポーク部17、17…が設
けられている。スポーク部17、17…のそれぞれの両
脇には、複数のビット14、14…を有するチェーン部
15、15…がスポーク部17、17…の軸方向に沿っ
て設けられている。
At the center of the cutter head 2, a drive shaft 3 rotatably driven by a hydraulic motor or the like (not shown) is rotatably attached. The cutting head is excavated by rotating the cutter head 2 with the rotation of the drive shaft 3.
Fixed bits 20, 20, ... Are provided on the outer peripheral portion of the cutter head 2.
Are attached at a predetermined interval in the circumferential direction. On the surface of the cutter head 2 facing the face, four slits 2a, 2a ... Are formed along the radial direction at intervals of 90 degrees along the circumferential direction of the cutter head 2. The slits 2a, 2a ... Are provided with long spokes 17, 17. Chain parts 15, 15 ... Having a plurality of bits 14, 14 ... Are provided on both sides of each of the spoke parts 17, 17, ... Along the axial direction of the spoke parts 17, 17.

【0027】以下、1つのチェーン部15について詳述
するが、実際にはチェーン部15はカッタヘッド2に計
8つ設けられており、それらは全て同様の構成である。
チェーン部15は、ビット14、14…が表面に取り付
けられた環状のチェーン15a(環状部材)、このチェ
ーン15aを回転駆動させるスプロケット30、31等
から構成される。ここで便宜上、前述のビット14、1
4…のうち、カッタヘッド2の背面側に位置しているも
のに別符号を付し、ビット12、12…とする。ビット
12とビット14は、共にチェーン15aに同様に取り
付けられたビットであり、チェーン15aは回転可能で
ある為、ビット12とビット14の位置は相互に交換可
能である。なお、ビット14,14…(12、12,
…)は、例えば、ボルト等の締結手段やその他の接合部
材により、着脱可能にチェーン15aを構成する互いに
連結された鋼製部材に接合されている。
Although one chain portion 15 will be described in detail below, actually, eight chain portions 15 are provided on the cutter head 2 and they have the same structure.
The chain portion 15 is composed of an annular chain 15a (annular member) having the bits 14, 14 ... Attached to its surface, sprockets 30 and 31 for rotationally driving the chain 15a, and the like. Here, for convenience, the above-mentioned bits 14 and 1
Of 4 ..., those located on the back side of the cutter head 2 are denoted by different reference numerals and designated as bits 12, 12. Both the bit 12 and the bit 14 are bits similarly attached to the chain 15a, and since the chain 15a is rotatable, the positions of the bit 12 and the bit 14 are interchangeable. Bits 14, 14, ... (12, 12,
Are attached to the steel members that are detachably connected to each other and that constitute the chain 15a by fastening means such as bolts or other joining members.

【0028】スプロケット30、31は図示しない駆動
源(環状部材駆動手段)に接続されており、互いに連動
して回転する。スプロケット30、31に掛け渡された
チェーン15aは、スプロケット30、31の回転に伴
って回転する。なお、スプロケット30、31は、左右
どちらにも回転可能である。
The sprockets 30 and 31 are connected to a drive source (annular member drive means) not shown and rotate in conjunction with each other. The chain 15a stretched around the sprockets 30 and 31 rotates as the sprockets 30 and 31 rotate. The sprockets 30 and 31 can be rotated to the left or right.

【0029】次に、シールド掘削機1におけるビット交
換方法について説明する。シールド掘削機1は従来のシ
ールド掘削機と同様の方法により、地山を掘削してい
く。まず始めに、固定ビット20、20…、ビット1
4、14…により掘削を行う。ある程度の掘削を行う
と、固定ビット20、20…、ビット14、14…の磨
耗や土質の変化によりシールド掘削機1の掘削効率が低
下する。そこで、スプロケット30、31を駆動させる
ことによりチェーン15aを回転させ、カッタヘッド2
の裏面に位置していた未使用のビット12、12…をカ
ッタヘッド2の表面(切羽側)へ移動させる。この際、
ビット14、14…をすべてビット12、12…に入れ
替えなくてもよく、損傷の激しいカッタヘッド2の外周
寄りのビット14、14…だけを交換するように、例え
ば外周から1/4や1/2量のビット14、14…を入
れ替えるようにチェーン15aを回転させて止めてもよ
い。
Next, a bit exchanging method in the shield excavator 1 will be described. The shield excavator 1 excavates the ground by a method similar to that of the conventional shield excavator. First, fixed bits 20, 20, ..., Bit 1
Excavation is performed by 4, 14 ... When excavation is performed to some extent, the excavation efficiency of the shield excavator 1 is reduced due to wear of the fixed bits 20, 20 ..., Bits 14, 14 ... And changes in soil quality. Then, the chain 15a is rotated by driving the sprockets 30 and 31, and the cutter head 2
The unused bits 12, 12 ... Located on the back surface of the cutter head 2 are moved to the front surface (cutting face side) of the cutter head 2. On this occasion,
It is not necessary to replace all the bits 14, 14 ... With the bits 12, 12, ..., For example, only the bits 14, 14 ... Near the outer periphery of the cutter head 2 which is severely damaged are replaced, for example, 1/4 or 1 / from the outer periphery. The chain 15a may be rotated and stopped so that the two bits 14, 14 ...

【0030】チェーン15aに取り付けられたビット1
2、12…、14、14…が全て磨耗した場合には、以
下の手順によって、さらに新たなビットに交換する。ま
ず、バルクヘッド34に設けられた開閉扉35を開いて
胴体4内のロック室33を前進させる。次に、開閉扉3
5を通過したロック室33の縁部に取り付けられた止水
ゴム33aを、チェーン部15のチェーン15aを含む
スポーク部17に押し付けることにより止水する。さら
にロック室33内を圧気することにより、確実に止水す
る。止水されたロック室33の中に作業員が入り込み、
磨耗したビット12、12…、14、14…を取り外
し、新しいビットをチェーン15aに取り付ける。ま
た、チェーン15aは所定箇所で分割可能な構成であっ
てもよく、この場合、ロック室33内のビット12、1
2…はチェーン15aの一部分ごと交換することが出来
る。
Bit 1 attached to chain 15a
When 2, 12, ..., 14, 14, ... Are all worn, a new bit is replaced by the following procedure. First, the opening / closing door 35 provided on the bulkhead 34 is opened to advance the lock chamber 33 in the body 4. Next, the door 3
The water stop rubber 33a attached to the edge of the lock chamber 33 that has passed 5 is pressed against the spoke portions 17 of the chain portion 15 including the chain 15a to stop the water. Further, the inside of the lock chamber 33 is pressurized to reliably stop the water. A worker enters the stopped lock chamber 33,
The worn bits 12, 12, ..., 14, 14 ... are removed, and a new bit is attached to the chain 15a. Further, the chain 15a may be configured so that it can be divided at a predetermined position. In this case, the bits 12, 1 in the lock chamber 33
2 ... can be replaced together with a part of the chain 15a.

【0031】ところで、前述のようにビット14、14
…を交換する際にチェーン15aを回転させるだけでは
なく、チェーン15aを回転させながら掘削進行しても
よい。この場合、効率よく掘削する為にはチェーン15
aの回転を制御する必要がある。以下、チェーン15a
に取り付けられたビット14、14…の軌跡について説
明する。図3は、チェーン15aを回転させずにカッタ
ヘッド2を回転させた場合の、ビット14、14…の軌
跡を示している。これは、1本のチェーン15aに取り
付けられたビット14、14…の軌跡である。なお、ビ
ットの軌跡を示す図3と、後述する図4及び図5とにお
いては、カッタヘッド2の一定の回転角度毎のビット1
4の位置を丸、四角、三角等で示し、その間を直線(実
線、一点鎖線、二点鎖線、破線等)で結んで簡易的にビ
ット14の軌跡を図示しているが、実際のビット14の
軌跡は円弧もしくはそれに近い曲線となる。図3に示す
ように、カッタヘッド2の外周側のビット14の軌跡
は、カッタヘッド2の内周側のビット14の軌跡に比較
して長くなる。図4は、カッタヘッド2を反時計回りに
回転させると同時に、ビット14、14…を備えたチェ
ーン15aをカッタヘッド2の前面において外周から中
心方向へ1Hzで回転させたときのビット14、14…
の軌跡である(1本のチェーン15aに備えられたビッ
ト14、14…の軌跡のみ図示)。なお、1Hzで回転
させるとは、カッタヘッド2が1回転する間にチェーン
15aも1回転するという意味である。なお、図4にお
いては、一つのチェーンに設けられた14個のビットの
カッタヘッド2の前面に現れた際の軌跡を示している。
また、図4は、上述のようにカッタヘッド2の所定角度
毎のビット14の位置を示すとともに、ビット14の位
置を直線でつないで簡易的にビット14の軌跡を示して
いる。
By the way, as described above, bits 14, 14
When exchanging the ..., Not only the chain 15a may be rotated, but the excavation may be performed while the chain 15a is rotated. In this case, in order to efficiently excavate, the chain 15
It is necessary to control the rotation of a. Below, the chain 15a
The loci of the bits 14, 14, ... FIG. 3 shows the loci of the bits 14, 14 ... When the cutter head 2 is rotated without rotating the chain 15a. This is the locus of the bits 14, 14 ... Attached to one chain 15a. In addition, in FIG. 3 showing the locus of the bit and FIGS. 4 and 5 described later, the bit 1 for each constant rotation angle of the cutter head 2 is shown.
The position of 4 is indicated by a circle, a square, a triangle, etc., and a straight line (a solid line, a one-dot chain line, a two-dot chain line, a broken line, etc.) is connected between the positions to simply illustrate the locus of the bit 14, but the actual bit 14 The locus of is a circular arc or a curve close to it. As shown in FIG. 3, the locus of the bit 14 on the outer peripheral side of the cutter head 2 is longer than the locus of the bit 14 on the inner peripheral side of the cutter head 2. 4 shows that when the cutter head 2 is rotated counterclockwise, at the same time the chain 15a provided with the bits 14, 14 ... Is rotated from the outer periphery toward the center at 1 Hz on the front surface of the cutter head 2. …
Is the locus (only the loci of the bits 14, 14, ... Provided in one chain 15a are shown). Rotating at 1 Hz means that the chain 15a also makes one revolution while the cutter head 2 makes one revolution. Note that FIG. 4 shows a locus of 14 bits provided on one chain when they appear on the front surface of the cutter head 2.
Further, FIG. 4 shows the position of the bit 14 for each predetermined angle of the cutter head 2 as described above, and shows the trajectory of the bit 14 simply by connecting the positions of the bit 14 with a straight line.

【0032】そして、図4に示すように各ビット14、
14…の軌跡は、図3に示すビットの円状の軌跡からカ
ッタヘッド2の中心にずれる曲線状の軌跡を描くことに
なり、カッタヘッド2の外周部に位置するビット14は
カッタヘッド2の回転に伴いカッタヘッド2の中心に向
かい、カッタヘッド2の中央部の近傍に至ると、カッタ
ヘッド2の裏側に回ることになる。これにより、カッタ
ヘッド2の外周側のビット14の軌跡がカッタヘッド2
の内周側のビット14の軌跡より長くなるようなことが
なく、チェーン15aに支持された各ビット14の軌跡
の長さが均等となり、カッタヘッド2の外周側のビット
14だけが先に摩耗してしまうことがなくなる。したが
って、各ビット14で効率的に掘削を行うことができ、
それに伴い、各ビット14全体としての掘削距離を延ば
すことができる。
Then, as shown in FIG. 4, each bit 14,
The locus of 14 ... Draws a curved locus deviated from the circular locus of the bit shown in FIG. 3 to the center of the cutter head 2, and the bit 14 located on the outer peripheral portion of the cutter head 2 is As it rotates, it moves toward the center of the cutter head 2, and when it reaches the vicinity of the central portion of the cutter head 2, it turns to the back side of the cutter head 2. As a result, the locus of the bit 14 on the outer peripheral side of the cutter head 2 is
It does not become longer than the locus of the bit 14 on the inner peripheral side, and the length of the locus of each bit 14 supported by the chain 15a becomes uniform, and only the bit 14 on the outer peripheral side of the cutter head 2 wears first. It will not happen. Therefore, it is possible to efficiently excavate with each bit 14,
Accordingly, the excavation distance of each bit 14 as a whole can be extended.

【0033】図5は、異なる二本のスポーク部17,1
7のそれぞれのチェーン15aを0.5Hz(カッタヘ
ッド1が一回転した際にチェーン15aが半回転)で回
転させながら掘削を行うとともに、それぞれのチェーン
15aに設けられたビット14,14…の軌跡が重なら
ないように、各チェーン15aの回転を制御した場合の
ビット14、14…の軌跡を示している。なお、No.
1〜No.7までの軌跡が二つのチェーン15aのうち
の一方のチェーン15aに設けられたビット14,14
…の軌跡を示し、No.8〜No.14までが他方のチ
ェーン15aに設けられたビット14,14…の軌跡を
示している。このように、カッタヘッド2に設けられた
各チェーン15a、15a…の回転を制御する際に、各
チェーン15a、15a…に設けられたビット14,1
4…の軌跡が重ならないように各チェーン15a、15
a…で同期を取って制御することで、異なるチェーン1
5a、15a…のビット14,14…が同じ位置を重な
って掘削することがなく、効率的に地盤を掘削すること
が可能となる。
FIG. 5 shows two different spoke parts 17 and 1.
While excavating while rotating each chain 15a of No. 7 at 0.5 Hz (the chain 15a rotates half a turn when the cutter head 1 makes one rotation), the loci of the bits 14, 14 ... Provided on each chain 15a. The loci of the bits 14, 14 ... When the rotations of the chains 15a are controlled so as not to overlap each other are shown. In addition, No.
1-No. Bits 14 and 14 whose locus up to 7 are provided on one of the two chains 15a
... shows the locus of ... 8 to No. Up to 14 show the loci of the bits 14, 14 ... Provided on the other chain 15a. In this way, when controlling the rotation of the chains 15a, 15a ... Provided on the cutter head 2, the bits 14, 1 provided on the chains 15a, 15a.
4 ... Chains 15a and 15 so that the loci of 4 do not overlap.
By synchronizing and controlling with a ..., different chains 1
It is possible to efficiently excavate the ground without excavating the bits 14 of the 5a, 15a, ...

【0034】以上の本発明におけるシールド掘削機1お
よびそのビット交換方法によれば、スポーク部17、1
7…には、ビット14、14…を備えた回転可能なチェ
ーン部15、15…が設けられている。切羽に対向した
ビット14、14…が磨耗した際には、チェーン15a
を回転させることにより、カッタヘッド2の裏側に位置
していた未使用のビット14、14…をカッタヘッド2
の表側に移動させる。すなわち、中間立坑や切羽周辺の
地盤改良などを行う必要がなく、チェーン15a、15
a…を回転させてカッタヘッド2の裏面に位置していた
ビット14、14…を表面に移動させることによりビッ
トの交換を容易に行うことができるので、大幅なコスト
削減になる。また、迅速にビット14の交換を行うこと
が出来るため、工期を短縮することが可能である。ま
た、磨耗の激しい外周部のビット14、14…のみを交
換することも出来る為、無駄がない。さらに、チェーン
15a、15a…を回転させながら掘進してもよい。そ
の場合、ビット14、14…全体が均一に磨耗する為、
外周寄りのビット14、14…を交換する必要がない。
According to the shield excavator 1 and the bit exchanging method thereof in the present invention described above, the spoke portions 17, 1 are provided.
.. are provided with rotatable chain portions 15, 15 ... With bits 14, 14. When the bits 14 facing the face wear, the chain 15a
By rotating the cutter head 2, the unused bits 14, 14 ... Located on the back side of the cutter head 2 are removed.
To the front side of. That is, it is not necessary to improve the ground around the intermediate shaft and the face, and the chains 15a, 15
.. are rotated to move the bits 14, 14 ... Positioned on the back surface of the cutter head 2 to the front surface, so that the bits can be easily replaced, resulting in a significant cost reduction. Further, since the bit 14 can be replaced promptly, the work period can be shortened. Further, since it is possible to replace only the bits 14, 14 ... Of the outer peripheral portion, which is heavily worn, there is no waste. Further, the chains 15a, 15a ... May be excavated while rotating. In that case, the bits 14, 14, ...
It is not necessary to replace the bits 14 near the outer circumference.

【0035】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態におけるシー
ルド掘削機1に、磨耗検知装置を設け、検知された磨耗
度合いによりチェーン15aの回転を制御することが可
能である。また、上記実施の形態では、スポーク部17
に沿ったビット14、14…は全てチェーン15aに取
り付けられているが、カッタヘッド2の外周部寄りの、
磨耗の激しいビット14、14…のみをチェーン15a
に取り付けてもよい。つまり、カッタヘッド2の内周部
側に固定カッタビットを設け、カッタヘッドの外周か
ら、例えば1/2の長さに相当する部分にチェーン部1
5を設けてもよい。また、チェーン部15は、カッタヘ
ッド2の外周から1/2の長さより長くても短くてもよ
い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, it is possible to provide the shield excavator 1 in the above-described embodiment with a wear detecting device and control the rotation of the chain 15a according to the detected wear degree. Further, in the above embodiment, the spoke portion 17
, All of which are attached to the chain 15a, but near the outer peripheral portion of the cutter head 2,
Only the worn bits 14, 14 ... Chain 15a
May be attached to. That is, a fixed cutter bit is provided on the inner peripheral side of the cutter head 2, and the chain portion 1 is provided at a portion corresponding to, for example, 1/2 length from the outer periphery of the cutter head.
5 may be provided. Further, the chain portion 15 may be longer or shorter than half the length from the outer circumference of the cutter head 2.

【0036】[0036]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、掘削途
中でビットが摩耗した場合に、前記環状部材を回転させ
ることにより、カッタヘッドの正面側に位置する摩耗し
たビットと、カッタヘッドの背面側に位置するビットと
を容易に交換することができる。ビットを環状部材の周
回移動により、カッタヘッドの半径方向に沿って移動で
きるので、カッタヘッドの回転による移動距離が長く摩
耗しやすいカッタヘッドの外周側のビットを、カッタヘ
ッドの回転による移動距離が短くビットが摩耗しにくい
カッタヘッドの中心側に移動したり、逆に、カッタヘッ
ドの中心側のビットをカッタヘッドの外周側に移動させ
たりすることが可能となる。これにより、カッタヘッド
の外周側のビットだけ大きく摩耗してしまうのを防止す
ることができる。
According to the first aspect of the invention, when the bit wears during excavation, the worn bit located on the front side of the cutter head is rotated by rotating the annular member, and the cutter head. The bit located on the back side of can be easily replaced. Since the bit can be moved along the radial direction of the cutter head by the circular movement of the annular member, the movement distance due to the rotation of the cutter head is long and the bit on the outer peripheral side of the cutter head, which is easily worn, has the movement distance due to the rotation of the cutter head. It is possible to move the bit on the center side of the cutter head that is short and less likely to wear, and conversely, move the bit on the center side of the cutter head to the outer peripheral side of the cutter head. As a result, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being greatly worn.

【0037】また、カッタヘッド上に、半径方向に沿っ
て列状にビットを配置すると、カッタヘッドの外周側の
ビット密度(単位面積あたりのビット数)が、カッタヘ
ッドの中心側より低くなり、カッタヘッドの中心部分に
対応する切羽部分の方が掘削されやすい状態となるとと
もに、上述のようにカッタヘッドの外周側のビットの方
が摩耗しやすいので、例えば、カッタヘッドの正面側に
おいて、ビットをカッタヘッドの外周側から中心側に移
動し、カッタヘッドの背面側において、ビットをカッタ
ヘッドの中心側から外周側に移動するように環状部材を
周回移動させることで、例えば、ビット交換時に一個も
しくは数個ずつビットを交換するようにすれば、カッタ
ヘッドの外周側のビットが比較的頻繁に交換されること
になり、カッタヘッドの外周側部分の掘削能力が低下す
るのを防止することができる。
Further, when the bits are arranged in a row along the radial direction on the cutter head, the bit density (the number of bits per unit area) on the outer peripheral side of the cutter head becomes lower than that on the central side of the cutter head. The face portion corresponding to the central portion of the cutter head is in a state of being easily excavated, and the bit on the outer peripheral side of the cutter head is more easily worn as described above. Is moved from the outer peripheral side of the cutter head to the center side, and on the back side of the cutter head, the annular member is moved around so that the bit is moved from the center side of the cutter head to the outer peripheral side. Alternatively, if you replace the bits a few at a time, the bits on the outer peripheral side of the cutter head will be replaced relatively often, and Drilling capability of the outer peripheral portion of the soil can be prevented.

【0038】請求項2に記載の発明によれば、環状部材
を回転させることにより、スポーク部に支持されるビッ
トを容易に交換することができる。
According to the second aspect of the invention, by rotating the annular member, the bit supported by the spoke portion can be easily replaced.

【0039】請求項3に記載の発明によれば、上述のよ
うにカッタヘッドの中心側に比較して、外周側のビット
の方が摩耗量が多いので、外周側のビットを交換可能と
することにより、効率的に掘進可能な距離を延ばすこと
ができる。
According to the third aspect of the present invention, the bit on the outer peripheral side has a greater amount of wear as compared with the center side of the cutter head as described above, so that the bit on the outer peripheral side can be replaced. As a result, it is possible to effectively extend the digging distance.

【0040】請求項4に記載の発明によれば、各ビット
の移動距離が均等になることで、従来のようにカッタヘ
ッドの外周側のビットだけ早く摩耗するのを防止するこ
とができる。それに合わせて、従来と同様のビット密度
とした場合に、カッタヘッドの背面に配置されるビット
分だけ使用可能なビットの数が増えることになり、従来
よりも長距離掘削が可能となる。請求項5に記載の発明
によれば、上記構成においては、基本的に、環状部材の
カッタヘッドの正面側にあるビットと、該ビットとほぼ
同数の背面側にあるビットとを全て入れ替えてしまえ
ば、それ以上、ビットの交換を行うことができず、基本
的に一回のビット交換で掘削できる程度の距離より長く
掘削距離を延ばすことが難しいが、環状部材のビットを
取り外し、交換するようにすれば、さらに掘進可能な距
離を延ばすことができる。また、上述のように掘削して
いる間、環状部材を回転する構成とすれば、各ビット
は、背面側にある間、摩耗が抑制されるので、その耐用
期間が長くなるとともに均等に摩耗するが、この場合も
一回のビット交換で掘削できる程度の距離より長く掘削
距離を延ばすことが難しいが、上述のように環状部材の
ビットを取り外して交換することで、掘進可能な距離を
延ばすことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the moving distance of each bit is equalized, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being rapidly worn as in the conventional case. Accordingly, when the bit density is the same as the conventional one, the number of usable bits is increased by the number of bits arranged on the back surface of the cutter head, and it becomes possible to excavate a long distance as compared with the conventional one. According to the invention described in claim 5, in the above structure, basically, all the bits on the front side of the cutter head of the annular member and the bits on the back side of the same number as the bits are exchanged. For example, it is impossible to change the bit any more, and it is basically difficult to extend the excavation distance beyond the distance that can be excavated by one bit exchange, but it is necessary to remove and replace the bit of the annular member. With this, it is possible to further extend the distance that can be dug. If the annular member is rotated during excavation as described above, wear of each bit is suppressed while the bit is on the back side, so that the service life of the bit increases and wears evenly. However, even in this case, it is difficult to extend the excavation distance longer than the distance that can be excavated by one bit exchange, but as described above, it is possible to extend the excavation distance by removing and exchanging the bit of the annular member. You can

【0041】請求項6に記載の発明によれば、チャンバ
ー内に土砂、泥水等を加圧した状態に保持して、切羽の
土留めを行う方式のシールド掘削機においても、ロック
室をチャンバー内に進入させることで、ビットの交換作
業を行うスペースをチャンバー内に確保することができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, even in a shield excavator of a type in which earth and sand, muddy water, etc. are kept under pressure in the chamber to earthen the face, the lock chamber is kept inside the chamber. The space for performing the bit exchanging work can be secured in the chamber by advancing into the chamber.

【0042】請求項7に記載の発明によれば、請求項1
〜6のいずれかと同様の効果を奏することができる。
According to the invention of claim 7, claim 1
It is possible to obtain the same effect as that of any one of to 6 above.

【0043】請求項8に記載の発明によれば、各ビット
の移動距離が均等になることにより、摩耗も均等にな
る。従って、従来のようにカッタヘッドの外周側のビッ
トだけ早く磨耗するのを防止できる。
According to the invention described in claim 8, since the moving distance of each bit is uniform, the wear is also uniform. Therefore, it is possible to prevent the bit on the outer peripheral side of the cutter head from being rapidly worn as in the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の一実施例であるシールド掘削
機の正面概略図であり、(B)は側面概略図である。
FIG. 1A is a schematic front view of a shield excavator that is an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic side view.

【図2】本発明の一実施例であるシールド掘削機のロッ
ク室をチェーン部に押しつけたときの、ロック室の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the lock chamber when the lock chamber of the shield excavator according to the embodiment of the present invention is pressed against the chain portion.

【図3】チェーン部を回転させずに、カッタヘッドを一
回転させたときのビットの軌跡である。
FIG. 3 is a locus of bits when the cutter head is rotated once without rotating the chain portion.

【図4】チェーン部を1Hzで中心方向へ一回転させる
と共に、カッタヘッドを左に一回転させたときのビット
の軌跡である。
FIG. 4 is a locus of bits when the chain head is rotated once toward the center at 1 Hz and the cutter head is rotated leftward.

【図5】2カ所のチェーン部でビットの位置をずらして
制御した場合のビットの軌跡である。
FIG. 5 is a locus of bits when the positions of bits are shifted and controlled in two chain parts.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールド掘削機meis 2 カッタヘッド 12、14 ビット 15 チェーン部 15a チェーン(環状部材) 17 スポーク部 20 固定ビット 33 ロック室 33a 止水ゴム 34 バルクヘッド 35 開閉扉 1 shield excavator meis 2 cutter head 12, 14 bits 15 Chain part 15a Chain (annular member) 17 Spokes 20 fixed bits 33 lock room 33a waterproof rubber 34 Bulkhead 35 open / close door

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小栗 利夫 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 田口 毅 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 齊藤 重明 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 渡辺 徹 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 Fターム(参考) 2D054 AC02 BA07 BB06 BB07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshio Oguri             Nishimatsuken 1-20-10 Toranomon, Minato-ku, Tokyo             Inside the corporation (72) Inventor Takeshi Taguchi             Nishimatsuken 1-20-10 Toranomon, Minato-ku, Tokyo             Inside the corporation (72) Inventor Shigeaki Saito             Nishimatsuken 1-20-10 Toranomon, Minato-ku, Tokyo             Inside the corporation (72) Inventor Toru Watanabe             Nishimatsuken 1-20-10 Toranomon, Minato-ku, Tokyo             Inside the corporation F term (reference) 2D054 AC02 BA07 BB06 BB07

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ビットを有して回転するカッタヘッドを備
えたシールド掘削機であって、 前記カッタヘッドに、カッタヘッドの正面側をほぼ半径
方向に沿って移動してカッタヘッドの背面側に回り込
み、正面側と逆の方向で背面側をほぼ半径方向沿って移
動して正面側に回りこむように周回移動自在に設けられ
た環状部材と、 該環状部材に、該環状部材の周方向に沿って列状に、該
環状部材のほぼ全周に渡るように設けられたビットと、 前記環状部材を周回移動するように駆動する環状部材駆
動手段とを備え、 前記環状部材を回転させることにより、カッタヘッドの
正面側に位置するビットと、カッタヘッドの背面側に位
置するビットとが交換自在となっていることを特徴とす
るシールド掘削機。
1. A shield excavator equipped with a cutter head having a bit and rotating, wherein the cutter head is moved to the rear side of the cutter head by moving the front side of the cutter head substantially along a radial direction. An annular member provided so as to wrap around and move around the rear side in the direction opposite to the front side substantially in the radial direction so as to wrap around to the front side, and the annular member along the circumferential direction of the annular member. In a row and provided with a bit provided so as to extend over substantially the entire circumference of the annular member, and an annular member drive means for driving the annular member to move around, by rotating the annular member, A shield excavator characterized in that a bit located on the front side of the cutter head and a bit located on the back side of the cutter head are exchangeable.
【請求項2】前記カッタヘッドには、カッタヘッドの中
心側から外周側に向かって半径方向に沿った複数のスポ
ーク部が設けられ、 該スポーク部に前記環状部材が周回移動自在に支持され
ていることを特徴とする請求項1記載のシールド掘削
機。
2. The cutter head is provided with a plurality of spokes extending in a radial direction from a center side of the cutter head toward an outer peripheral side, and the annular member is rotatably supported by the spokes. The shield excavator according to claim 1, wherein the shield excavator is provided.
【請求項3】前記環状部材は、前記カッタヘッドの外周
部に配置されていることを特徴とする請求項1または2
記載のシールド掘削機。
3. The annular member is arranged on an outer peripheral portion of the cutter head.
The listed shield excavator.
【請求項4】前記カッタヘッドを回転させて掘削を行っ
ている間、前記環状部材を回転させることにより、環状
部材に設けられた各ビットの掘削中の移動距離をほぼ均
等にすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つ
に記載のシールド掘削機。
4. The excavation is performed by rotating the cutter head, and the annular member is rotated to make the moving distances of the bits provided on the annular member during excavation substantially equal. The shield excavator according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】前記環状部材に設けられたビットが交換自
在に前記環状部材に設けられ、 カッタヘッドの背面側に位置するビットをシールド掘削
機本体内部から交換自在とされていることを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一つに記載のシールド掘削機。
5. The bit provided on the annular member is exchangeably provided on the annular member, and the bit located on the back side of the cutter head is exchangeable from the inside of the shield excavator body. The shield excavator according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】前記カッタヘッドの後方にチャンバーが設
けられ、 該チャンバー内に進入してカッタヘッドの背面に密着す
ることにより、内部を密閉した状態に保持するロック室
を備え、 該ロック室からカッタヘッドの背面側のビットが交換可
能となっていることを特徴とする請求項5記載のシール
ド掘削機。
6. A chamber is provided at the rear of the cutter head, and a lock chamber is provided to keep the inside of the chamber closed by advancing into the chamber and adhering to the back surface of the cutter head. The shield excavator according to claim 5, wherein the bit on the back side of the cutter head is replaceable.
【請求項7】請求項1〜6のいずれか一つに記載のシー
ルド掘削機におけるビット交換方法であって、 前記環状部材を周回移動させることにより、前記ビット
を前記カッタヘッドの半径方向に沿って移動させて、前
記カッタヘッドの背面側のビットと、前記カッタヘッド
の正面側のビットを入れ替えることを特徴とするビット
交換方法。
7. The bit exchanging method in a shield excavator according to claim 1, wherein the bit is moved in a radial direction of the cutter head by rotating the annular member. By moving the bit on the back side of the cutter head to replace the bit on the front side of the cutter head.
【請求項8】請求項1〜6のいずれか一つに記載のシー
ルド掘削機における掘削方法であって、 前記カッタヘッドを回転させた状態とするとともに、前
記環状部材を周回移動させた状態で、掘削を行うことを
特徴とする掘削方法。
8. A method of excavating in a shield excavator according to any one of claims 1 to 6, wherein the cutter head is rotated and the annular member is rotated. And a method for excavating, which comprises excavating.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018133747A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-26 王燏斌 Tunnelling machine and construction method for same
CN108468547A (en) * 2018-05-16 2018-08-31 华东交通大学 Shield machine soil cutting device and its attitude control method with wedge cut face
CN113931645A (en) * 2021-09-24 2022-01-14 湖南健伟通机械设备有限公司 Cutter head structure of shield machine

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