JP2003253989A - カッタビット交換装置 - Google Patents
カッタビット交換装置Info
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Abstract
数回行わなければならないが、安定して交換できる装置
がない。 【解決手段】 カッタビット3を反切羽側Iへスライド
可能に支持するスライドカッタホルダ6と、このスライ
ドカッタホルダ6をカッタ面板5と平行な方向へ直線状
にスライドさせるスライド面17とを設け、前記スライ
ドカッタホルダ6に、前記カッタビット3をカッタ面板
5から突出させる時の貫入穴部9と、このカッタビット
3を反切羽側Iへスライドさせた状態でカッタビット前
面の前記開口穴7を塞ぐゲート蓋部8とを形成し、この
スライドカッタホルダ6と前記スライド面17との間
に、スライドカッタホルダ6のスライド時に前記開口穴
7の周囲をシールする内側止水シール23を設ける。
Description
ッタスポークに装着されているカッタビットを交換する
ためのカッタビット交換装置に関するものである。
ンネル掘削を行う場合、カッタ面板に設けられたカッタ
ビットが摩耗するため、掘削途中でカッタビットの交換
を行っている。このカッタビットの交換は、シールド機
による掘進距離の延長に重要な要因となっている。
て、掘削途中に点検用の立坑を設けてカッタ面板の前面
から交換する方法、周囲の地盤を薬液注入等により自立
させた後、カッタチャンバ内から交換する方法、カッタ
スポーク内に作業者が入ってカッタスポーク内で交換す
る方法等がある。
く、前記地盤を自立させる場合も多くの費用と時間を要
するため、近年、前記カッタスポーク内から交換する方
法に関する技術が数々提案されている。
案登録第2550407号公報記載の考案がある。この
公報には、カッタビット付ロッドをロッドガイドに沿っ
て後退させ、切羽側をシャッタ装置のゲートで閉鎖して
切羽側からの泥水や土をこのゲートとゲート用シール材
で遮断した後、このカッタビットをロッドごと取外すシ
ールド掘進機のカッタビット交換構造が記載されている
(従来例1)。
−40992号公報記載の発明がある。この公報には、
カッタビットを設けたカッタビット軸をスポーク内方に
引く抜く際に、切羽側からの泥水や土をゲート付ブラケ
ットによって遮断するようにしてカッタビットを交換可
能にしたシールド機のカッタビット交換装置が記載され
ている(従来例2)。
1−173370号公報記載の発明がある。この公報に
は、バルブプレートで保持したカッタビットを反切羽側
へ引き抜く際に、カッタビットをカッタ面板から後退さ
せた状態でカッタホルダを回転させることによりプレー
ト面でカッタビット前部の取付孔を閉塞して切羽側から
の泥水や土を遮断し、その状態で反切羽側からカッタビ
ットを交換可能としたカッタヘッドが記載されている
(従来例3)。
来例1,2の場合、いずれもゲートにより止水してカッ
タビットを交換することについては示されているが、水
圧が作用する切羽からカッタビットをカッタスポーク内
に抜いて交換するときに安定して止水できるような構造
については何ら記載されていない。そのため、このよう
なカッタビットの交換を長距離掘削時に複数回行おうと
すると、安定した止水が困難な場合には交換作業に多く
の時間と労力を要するとともに、シールド機が長期間停
止して作業日程に大幅な遅れを生じてしまう。
ートを回転させてカッタビット前部の取付孔を閉塞させ
る構成しか記載されておらず、カッタビットの交換作業
時にバルブプレートの回転位置を合わせるのが非常に困
難であるとともに、重量物であるカッタビットを保持し
たバルブプレートを回転させる作業に多くの労力を要
し、迅速なカッタビット交換作業ができない。
するために、本願発明は、カッタ面板の開口穴から切羽
側に突出可能なカッタビットと、該カッタビットを反切
羽側へスライド可能に支持するスライドカッタホルダ
と、該スライドカッタホルダをカッタ面板と平行な方向
へ直線状にスライドさせるスライド面とを設け、前記ス
ライドカッタホルダに、前記カッタビットをカッタ面板
から突出させる時の貫入穴部と、該カッタビットを反切
羽側へスライドさせた状態でカッタビット前面の前記開
口穴を塞ぐゲート蓋部とを形成し、該スライドカッタホ
ルダと前記スライド面との間に、スライドカッタホルダ
のスライド時に前記開口穴の周囲をシールするシール部
材を設けている。このように、カッタビットを反切羽側
へスライドさせた時にカッタ面板側の開口穴を塞ぐスラ
イドカッタホルダに貫入穴部とゲート蓋部とを設け、開
口穴の周囲でスライド面とスライドカッタホルダとの間
をシールするシール部材を設けることにより、スライド
カッタホルダのスライド時に開口穴の周囲を安定してシ
ールした状態でゲート蓋部で塞ぐことができる。
イドさせてスライドカッタホルダのゲート蓋部を開口穴
部に位置させた状態でスライドカッタホルダ反切羽側の
止水状態を確認する止水確認バルブを設け、該止水確認
バルブの反切羽側にカッタビットとスライドカッタホル
ダとの間をシールする後部止水シールを設ければ、カッ
タビットを取外す前にスライドカッタホルダによる止水
状態を安定して確認することができる。
イド時に該スライドカッタホルダとの間をシールする移
動シール部材を設ければ、この移動シール部材と前記ス
ライドカッタホルダのスライド時に常に開口穴の周囲を
シールするシール部材とで、二重にシールすることがで
きる。
連通する洗浄口を設ければ、カッタビットを反切羽側へ
スライドさせる時や、引き込んでスライドカッタホルダ
を閉める前にビットに付着している土砂やスライドカッ
タホルダ開口周辺の土砂を切羽側へ除いてからゲートを
閉鎖することができ、土砂による止水シールの損傷を効
果的に防止することができる。しかも、カッタビットを
引き込む時に開口穴の空間を高粘度流体等に置き換えれ
ば、カッタビット引き込み時に効果的な土砂流入防止を
図ることもできる。
イド方向がカッタスポークの壁面と交差する方向に配置
すれば、スライドカッタホルダをスライドさせるための
ジャッキ等をカッタスポーク壁面で支持して効率良く交
換作業を行うことができる。
面に基づいて説明する。図1は本願発明の一実施形態を
示すカッタビット交換装置の縦断面図であり、図2は図
1に示すA−A断面図、図3は同カッタビット交換装置
を反切羽側から見た背面図である。
付台1の先端にカッタピース2が固定されて一体となっ
たカッタビット3が形成されており、カッタ取付台1の
後端(反切羽側I)には、フランジ部4が形成されてい
る。このカッタビット3は、カッタ面板5の反切羽側I
に設けられたスライドカッタホルダ6の中に挿入された
状態で保持されている。
板5の開口穴7を開閉するために前記カッタ面板5の反
切羽側Iに設けられており、カッタ面板5と平行な方向
へスライド可能に設けられている。このスライドカッタ
ホルダ6は、カッタビット3のスライド方向と交差する
方向にスライドして開口穴7を閉鎖する、所謂ゲート式
である。
5と平行な方向へ直線状にゲート蓋部8と貫入穴部9と
を形成したスライド部10と、貫入穴部9に連続する同
径のガイド面11を反切羽側Iへ形成したガイド部12
とが設けられている。この貫入穴部9のみが切羽側Oと
反切羽側Iとに貫通している。この実施形態では、スラ
イドカッタホルダ6を、ゲート蓋部8を形成したスライ
ド部10とカッタビット3を保持するガイド部12とが
一体となった部材で構成しているため、構造が簡単で、
製作誤差によるトラブル等がない、信頼性の高い構成と
している。
に、両側部(図示する上下部)に両端部まで連続するレ
ール部13が形成されている。このレール部13は、カ
ッタ面板5の反切羽側Iにボルト14で固定されたガイ
ド蓋15の押え部16と係合しており、カッタ面板5と
平行な方向へのスライドは可能で、反切羽側Iへの移動
は抑止された状態で支持されている。
ライドカッタホルダ6が接するスライド面17が形成さ
れている。このスライド面17は、矩形状のスライドカ
ッタホルダ6が直線状にスライドする時のスライド位置
を規制する案内面となるように、反切羽側Iに所定の深
さでカッタ面板5と平衡に矩形状で形成されている。
うに、スライドカッタホルダ6が図の上端に位置する時
には、ガイド部12の貫入穴部9がカッタ面板5の開口
穴7と連通し、図3の右に示すように、スライドカッタ
ホルダ6が図の下端に位置する時には、ゲート蓋部8が
カッタ面板5の開口穴7を塞いだ状態となるように形成
されている。図3の左はカッタビット3が設けられた状
態であり、図の右はカッタビット3が取外された状態で
ある。
このスライド面17(摺動面)の範囲内で図1の上下方
向にスライド可能なように構成されており、図3に示す
ように、図の上側にスライドした時には、開口穴7と貫
入穴部9とが連通した状態となり、図の下側にスライド
した時には、開口穴7をゲート蓋部8(図の開口がない
部分)が閉鎖して開口穴7を塞いだ状態となるように案
内している。
タホルダ6の上端には固定用穴部18が設けられ、スラ
イドカッタホルダ6が上端に位置した状態でこの固定用
穴部18と合致する位置のカッタ面板5には固定用ボル
ト孔19が設けられている。スライドカッタホルダ6が
上端に位置した時に、この固定用穴部18と固定用ボル
ト孔19とがボルト(図示略)で固定されて、カッタビ
ット3をカッタ面板5から突出させた状態を保つように
している。
ドカッタホルダ6のガイド部12に挿入された状態で反
切羽側Iのフランジ部4がボルト20でスライドカッタ
ホルダ6に固定されている。この状態は、カッタビット
3のカッタピース2が、カッタ面板5の開口穴7から突
出した掘削状態である。
は、中央に取外しネジ4aが設けられ、周囲にカッタビ
ット3の取外し時に使用する案内穴21が設けられてい
る。スライドカッタホルダ6のガイド部12には、この
案内穴21と連通する取付穴22が設けられている。
口穴7の周囲においてスライド面17とスライドカッタ
ホルダ6との間を止水するための内側止水シール23が
設けられている。この内側止水シール23は、スライド
面17に設けられた溝部24内に設けられている。この
内側止水シール23にはリップシール等が用いられる。
内側止水シール23は固定シール部材である。
も、スライドカッタホルダ6とスライド面17との間を
シールする外側止水シール25が設けられている。この
外側止水シール25は、スライドカッタホルダ6のスラ
イド時でも常に開口穴7の周囲でスライド面17(カッ
タ面板5)とスライドカッタホルダ6との間をシールし
ている。つまり、内側止水シール23の外側で、カッタ
面板5の開口穴7から泥水が浸入するのを常にシールし
ている。
タホルダ6に形成された長円状の溝部26内に設けられ
ている。この外側止水シール25にはOリング等が用い
られる。外側止水シール25は、スライドカッタホルダ
6の移動とともにスライドする移動シール部材である。
けた貫入穴部9と、開口穴7を塞ぐゲート蓋部8とを直
線状に有する連続体構造のスライドカッタホルダ6によ
れば、このスライドカッタホルダ6を直線状にスライド
させても外側止水シール25に急激な変形を強いること
がないので、この止水シール25が損傷するおそれが少
なく高い安定性を発揮することができる。なお、前記止
水シール23,25は、シール性や使用条件等に応じて
適宜好ましいシールを採用すればよく、リップシールや
Oリング等を組合わせて用いればよい。
12には、カッタビット3を引き込んでスライドカッタ
ホルダ6をスライドさせて開口穴7を閉鎖した状態で、
スライドカッタホルダ6とカッタビット3との間に水が
侵入していないことを確認するための止水確認バルブ2
7が設けられている。この止水確認バルブ27は、スラ
イドカッタホルダ6のガイド部12とカッタビット3と
の間に連通しており、開操作によってこれらの間に水が
侵入していれば漏れて反切羽側Iから確認することがで
きる。この止水確認バルブ27の反切羽側Iには、スラ
イドカッタホルダ6とカッタビット3との間を止水する
後部止水シール28が設けられている。
え状態によって反切羽側Iから開口穴7へ向けて洗浄水
を供給することができる洗浄口としても構成されてい
る。この止水確認バルブ27からの洗浄は、カッタビッ
ト3をスライドカッタホルダ6のガイド面11内へ引き
込んだ状態で洗浄水を供給すれば、この止水確認バルブ
27の反切羽側Iは後部止水シール28でシールされて
いるので、カッタビット3とガイド面11との隙間から
スライドカッタホルダ6の貫入穴部9を介して開口穴7
へと洗浄水が噴射され、スライドカッタホルダ6内にカ
ッタビット3を引き込んでこのスライドカッタホルダ6
を閉める前に、カッタビット3に付着している土砂やス
ライドカッタホルダ6の開口周辺の土砂を切羽側へ除い
てからスライドカッタホルダ6を閉鎖することができ
る。
は反切羽側Iより貫通された洗浄口たる洗浄穴29が設
けられている。この洗浄穴29から、カッタビット3の
引き込み時に洗浄水を噴射することにより、チップ2等
に付着している土砂を取除いて引き込むことができ、ス
ライドカッタホルダ6の開閉時に止水シール23,25
を痛めるおそれをなくすことができる。これら洗浄穴2
9と止水確認バルブ27とから噴射する洗浄水は、カッ
タビット3の交換状況等に応じて適宜決定すればよい。
に、洗浄穴29からテールグリース等の高粘度流体を流
出させてカッタビット3を引き込んだ後の開口穴7の空
間を高粘度流体(例えば、グリス)に置換するようにす
れば、ゲート開時にこの空間へ土砂が流入するのを高粘
度流体で防止して、止水シール23,25の保護をより
効果的に行うことができる。
具備させたシールド機のカッタ面板の一例を示す正面図
であり、図5は同カッタビット交換装置を設けたカッタ
スポークの正面図、図6は同カッタビット交換装置によ
る交換作業状態を示すカッタスポークの縦断面図であ
る。
装置30は、カッタ面板5に設けられたカッタスポーク
31の半径方向に複数個が設けられており、図5に示す
ように、カッタ面板5の半径方向と直交する方向にスラ
イドカッタホルダ6がスライド可能なように配置されて
いる。
1の半径方向に多くのカッタビット3を配設することが
でき、仕様に応じたカッタビット3の配置が容易に可能
となる。また、図5に示すように、スライドカッタホル
ダ6のスライド方向を、カッタスポーク31の壁面32
と交差する方向に配置することにより、スライドカッタ
ホルダ6を直線状にスライドさせて交換するための治具
等をカッタスポーク壁面32で支持して効率良く交換作
業を行うことができる。図6に示すように、このカッタ
スポーク31内でのカッタビット交換作業は、作業者3
3がカッタスポーク31内に入って行われる。
ト交換装置によるビット取外し工程を示す側面図であ
り、図8は、図7に示すビット取外し工程でカッタビッ
トを取外した状態を示すカッタビット交換装置の側面図
である。これらの図に基いて以上のように構成されたカ
ッタビット交換装置30による交換作業を以下に説明す
る。なお、これらの図ではカッタスポーク31が横向き
の状態でのカッタビット交換作業を説明する。
けられた案内穴21を通してスライドカッタホルダ6の
取付穴22(図1)にガイド棒34の先端を差し込む。
この時、ガイド棒34の先端をカッタホルダ6に係止
(例えば、キー部材等で係止)してガイド棒34の軸方
向移動を止める。このガイド棒34は、図3に示すよう
に、4箇所の案内穴21にセットされる。これらのガイ
ド棒34は、反切羽側Iに設けられた連結部材35によ
って連結されており、中央にカッタビット3を引き抜く
ためのスライドネジ36が設けられている。このスライ
ドネジ36は、カッタビット3のフランジ部中央に設け
られた取外しネジ4aに螺合される。このようにガイド
棒34をスライドカッタホルダ6に取付け、スライドネ
ジ36を取外しネジ4aに螺合させてから、カッタビッ
ト3のフランジ部4を固定しているボルト20(図1,
2)を取外してカッタビット3の取外し作業を開始する
(図7(a) )。
によってカッタビット3をカッタスポーク31内へ引き
込み、カッタビット3のフランジ部4をガイド棒34に
設けたストッパ38に当接させる。この位置がカッタビ
ット3の引込み位置である。この時、開口穴7とスライ
ドカッタホルダ6の貫入穴部9とは連通した状態であ
る。この状態で、反切羽側Iから止水確認バルブ27を
介して洗浄水を供給することにより、カッタビット3を
引き込んでスライドカッタホルダ6で開口穴7を閉鎖す
る前のカッタビット3に付着している土砂やスライドカ
ッタホルダ6の開口周辺の土砂を切羽側Oへ排出するこ
とができる。そして、スライドカッタホルダ6にスライ
ド装置であるジャッキ37をセットする。この実施形態
では、スライドカッタホルダ6のスライド方向をカッタ
スポーク31の壁面32と交差する方向にしているた
め、このカッタスポーク31の壁面32にジャッキ37
の後端を当接させて先端をスライドカッタホルダ6のガ
イド部12に当接させれば、スライドカッタホルダ6の
スライド時の反力をカッタスポーク31の壁面32で受
けて迅速な作業を行うことができる(図7(b) )。
カッタホルダ6をスライド面17に沿ってスライドさ
せ、開口穴7をゲート蓋部8で塞ぐ。このスライド時
(移動時)、上述したようにスライドカッタホルダ6と
カッタ面板5との間をシールする外側止水シール25は
開口穴7を通過することがないので、大きな変形もな
く、安定したシール性を保ちながらスライドさせること
ができる。スライドカッタホルダ6がスライド面17の
下端に達すると、ジャッキ37の伸長を停止する。この
状態でゲート蓋部8での止水状態を確認するために、止
水確認バルブ27を開けてシール状態を確認する(図7
(c) )。
とガイド棒34とを取外すことにより、スライドカッタ
ホルダ6からカッタビット3を取外す。この状態では、
スライドカッタホルダ6のゲート蓋部8によって、カッ
タ面板5の開口穴7が塞がれており、止水シール23,
25によって切羽側Oから水が侵入するのを安定して防
止している(図8)。
後は、上述した取外し作業の逆手順によってカッタビッ
ト3の取付け作業を行う。この取付け作業の詳細な説明
は省略する。
業者が入ってカッタビット3を交換する作業を、交換時
のシール性を安定して保った状態で行うことができるの
で、切羽側が高水圧下であっても、カッタスポーク31
内から安定してカッタビット3を確実に、スムーズに交
換することができる。
形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない
範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した
実施形態に限定されるものではない。
実施され、以下に記載するような効果を奏する。
させる時に開口穴の周囲を安定してシールして開閉操作
を容易に行えるので、長距離掘削の場合でも掘削途中で
カッタビットの交換を安定して迅速に行うことが可能と
なる。
装置の縦断面図である。
ら見た背面図である。
シールド機のカッタ面板の一例を示す正面図である。
タスポークの正面図である。
業状態を示すカッタスポークの縦断面図である。
置によるビット取外し工程を示す側面図である。
取外した状態を示すカッタビット交換装置の側面図であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 カッタ面板の開口穴から切羽側に突出可
能なカッタビットと、該カッタビットを反切羽側へスラ
イド可能に支持するスライドカッタホルダと、該スライ
ドカッタホルダをカッタ面板と平行な方向へ直線状にス
ライドさせるスライド面とを設け、前記スライドカッタ
ホルダに、前記カッタビットをカッタ面板から突出させ
る時の貫入穴部と、該カッタビットを反切羽側へスライ
ドさせた状態でカッタビット前面の前記開口穴を塞ぐゲ
ート蓋部とを形成し、該スライドカッタホルダと前記ス
ライド面との間に、スライドカッタホルダのスライド時
に前記開口穴の周囲をシールするシール部材を設けたカ
ッタビット交換装置。 - 【請求項2】 前記カッタビットを反切羽側へスライド
させてスライドカッタホルダのゲート蓋部を開口穴部に
位置させた状態でスライドカッタホルダ反切羽側の止水
状態を確認する止水確認バルブを設け、該止水確認バル
ブの反切羽側にカッタビットとスライドカッタホルダと
の間をシールする後部止水シールを設けたことを特徴と
する請求項1記載のカッタビット交換装置。 - 【請求項3】 前記スライドカッタホルダのスライド時
に該スライドカッタホルダとの間をシールする移動シー
ル部材を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2
記載のカッタビット交換装置。 - 【請求項4】 前記開口穴に向けて反切羽側から連通す
る洗浄口を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいず
れか1項に記載のカッタビット交換装置。 - 【請求項5】 前記スライドカッタホルダを、スライド
方向がカッタスポークの壁面と交差する方向に配置した
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の
カッタビット交換装置。
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