JP2004197320A

JP2004197320A - ローラカッター装置及びシールド掘進機

Info

Publication number: JP2004197320A
Application number: JP2002363652A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Oriide; 健一折出; Mitsuo Shimizu; 光雄清水
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】切羽の泥土圧に関係なくローラカッターの交換が容易で、且つ、ローラカッターの偏摩耗を防ぐことが可能なローラカッター装置及びシールド掘進機を提供する。
【解決手段】ローラカッター装置５は、シールド掘進機１のカッターディスク６に交換可能に装着されたローラカッター４と、ローラカッター４を保持する外形が部分球状の球体座３１と、カッターディスク６に固着され球体座３１を回転可能に支持する球体座保持体３３と、球体座３１をローラカッター４と共に反転させる回動機構３４と、前記球体座３１とローラカッター４との間の空隙部４１に堆積した泥土を排泥するための排泥用流体を吐出させる為の排泥用流体吐出手段３８とを備え、前記ローラカッター４を球体座３１と共に球体座保持体３３に対して反転させてローラカッター４を交換可能に構成したものである。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ローラカッター装置及びシールド掘進機に関し、特に、ローラカッターを容易に交換でき、ローラカッターの偏摩耗を防ぐことが可能なローラカッター装置及びシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、地山を掘削してトンネルの内面にセグメントを履工するシールド工法により上下水道用トンネルや共同溝等を掘進していくシールド掘進機において、一般に、岩盤層を多く含む地山を掘削する場合には、複数のローラカッターを装備したカッターディスクが適用されている。シールド掘進機でトンネルを掘進する際には、カッター駆動機構によりカッターディスクを回転させて地山を掘削しつつ掘進していくが、地山を掘削するローラカッターが摩耗若しくは破損して掘削が不可能になると、ローラカッターを交換しなければならない。しかし、カッターディスクには高圧の泥水圧が作用しているため、カッターディスクの外部に出て交換することはできないので、カッターディスクの内部からローラカッターを交換しなければならない。そこで、ローラカッターを内部から容易に交換可能なローラカッター装置が提供されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カッタースポークの切羽側フレームに固定された短管と、短管に摺動可能に内嵌された短管本体と、その短管本体に回転可能に支持されたローラカッターと、ローラカッター交換時に短管を切羽側とカッタースポーク内部の作業室とを区画すために開閉可能に構成されたゲート部材とを備えたシールド掘進機のカッター装置が提案されている。このカッター装置においてローラカッターを交換する場合には、ローラカッターと共に短管本体を短管に対して所定距離カッタースポークの内側に摺動させた後、ゲート部材により短管中央部で切羽側とカッタースポーク内部とを区画してから、更にローラカッターと共に短管本体を短管に対して摺動させて抜き取り、ローラカッターを交換している。
【０００４】
特許文献２には、カッタースポークに固着された回転座形成部材と、回転座形成部材に回転可能に支持されたローラ支持部材と、ローラ支持部材の後端を塞ぐシール壁板と、ローラ支持部材に回転可能に支持されたローラカッターとを備えたカッター装置が提案されている。このカッター装置においては、ローラカッターが掘削不能になり、交換が必要になった際には、回転座形成部材に対してローラカッターをローラー支持部材と共に反転させてローラカッターをカッタースポーク内に向けて交換することで、切羽側の泥土圧に関係なく容易にローラカッター交換可能に構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９６９８６号公報（４−７頁、図３−７）
【特許文献２】特許第３１３９７４９号公報（３−６頁、図３−５）
【特許文献３】特開２００２−２２７５９０号公報（３−５頁、図１, ３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特許文献１, ２のカッター装置では、ローラカッターとそのローラカッターを支持する部材との間に形成された空隙部に泥土が堆積し、ローラカッターの回転を阻害する。それゆえ、ローラカッターの一部で地山を掘削する状態になって、ローラカッターが偏摩耗するため、ローラカッターの寿命が短くなり、交換回数が増大する。
そこで、特許文献３には、特許文献１のカッター装置と同様のカッター装置に設けられた排泥装置が提案されている。この排泥装置は、各短管本体内部に堆積した泥土を排泥水を供給して排泥することで、ローラカッターの回転をスムーズにし、ローラカッターの偏摩耗を防止している。
【０００７】
しかし、特許文献１, ３のカッター装置では、ローラカッターを短管に対して短管本体と共に摺動させて交換するので、切羽側の泥土圧が非常に高い場合には、短管本体と短管との固定を解除すると、短管本体にのみ非常に高い泥土圧が作用し、その短管本体を支えるための設備が必要になり、ローラカッターの交換が容易ではない。また、短管に対して短管本体を摺動させるため、交換する際に必要なスペースが大きくなり、カッターディスクが前後方向に厚くなる。
一方、特許文献２におけるカッター装置に排泥装置を適用する場合、その排泥装置のノズルを装着するシール壁板が、ローラカッター交換の際には、反転し切羽側に向けられるので、シール壁板に形成されたノズルの装着孔を塞がなければならず、このような反転型のカッター装置に排泥装置を設けることは難しく、ローラカッターの偏摩耗を防ぐことが容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、切羽の泥土圧に関係なくローラカッターの交換が容易で、且つ、ローラカッターの偏摩耗を防ぐことが可能なローラカッター装置及びシールド掘進機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１のローラカッター装置は、シールド掘進機のカッターディスクに交換可能に装着されたローラカッターを備えたローラカッター装置において、ローラカッターを保持する外形が部分球状の球体座と、カッターディスクに固着され球体座を回転可能に支持する球体座保持体と、前記球体座とローラカッターとの間の空隙部に排泥用流体を吐出させる為の排泥用流体吐出手段とを備え、前記ローラカッターを球体座と共に球体座保持体に対して反転させてローラカッターを交換可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
このローラカッター装置によれば、ローラカッターが摩耗し、交換が必要になった際には、ローラカッターをローラカッターを保持している球体座と共に球体座保持体に対して反転させて、ローラカッターをカッターディスク内部に向けた状態で、ローラカッターを交換する。それゆえ、ローラカッターを保持している部材を摺動させてローラカッターを交換するローラカッター装置に比べ、小さいスペースでローラカッターを交換することが可能になっている。また、球体座に作用する泥土圧は、球体座保持体が受けるので、交換中に作業者が泥土圧が作用した球体座を支持する必要がなく、泥土圧が作用している球体座を支持するための装置を必要としない。
【００１１】
このローラカッター装置においては、トンネル掘削中にも球体座とローラカッターとの間の空隙部に排泥用流体吐出手段から排泥用流体を吐出させて、空隙部に堆積された泥土を排泥する。それゆえ、ローラカッターは、トンネル掘進中にスムーズに回転することができるので、ローラカッターが偏磨耗することがなく、ローラカッターの寿命が延び、交換回数が減少する。
【００１２】
請求項２のローラカッター装置は、請求項１の発明において、前記排泥用流体吐出手段は、球体座に形成された排泥用流体を吐出するための吐出孔と、排泥用流体の通路を開閉可能な開閉バルブとを有し、前記ローラカッター交換に際して前記吐出孔を止水プラグで封鎖可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
このローラカッター装置によれば、ローラカッター交換の際に、排泥用流体の通路を排泥用流体吐出手段の開閉バルブにより開閉し、止水プラグにより球体座に形成された排泥用流体を吐出するための吐出孔を封鎖した後、ローラカッターと共に球体座を反転させてローラカッターを交換する。それゆえ、球体座を反転させても、球体座の吐出孔からカッターディスク内部に泥土が流入することはなく、作業者は安全に且つ容易にローラカッターを交換することができる。
【００１４】
請求項３のローラカッター装置は、請求項２の発明において、前記吐出孔は右ネジの第１雌ネジ孔に形成され、前記止水プラグの後端部には第１雌ネジ孔に螺合可能な第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このローラカッター装置によれば、ローラカッター交換の際に、吐出孔に形成された第１雌ネジ孔に止水プラグの後端部に形成された第１雄ネジ部を螺合させて、吐出孔を止水プラグにより封鎖するので、止水プラグ及び吐出孔の構造を非常に簡単化することができ且つ吐出孔を封鎖する工程も非常に簡単化することができる。
【００１６】
請求項４のローラカッター装置は、請求項２又は３の何れかの発明において、前記止水プラグを吐出孔に装着するためのガイド部材を設け、前記止水プラグには後端側から凹設された左ネジの第２雌ネジ孔が形成され、前記ガイド部材の先端部には、第２雌ネジ孔に螺合可能な第２雄ネジ部が形成されたことを特徴とするものである。
【００１７】
このローラカッター装置によれば、ローラカッター交換の際に、止水プラグの後端部に凹設された左ネジの第２雌ネジ孔にガイド部材の先端部に形成された第２雄ネジ部を螺合させて止水プラグをガイド部材の先端部に装着し、そのガイド部材を排泥用流体の通路に挿通させて、止水プラグを吐出孔に取り付けるので、止水プラグを吐出孔に取り付ける工程を非常に簡単化することができる。
【００１８】
請求項５のローラカッター装置は、請求項４の発明において、前記止水プラグの第２雌ネジ孔にガイド部材の第２雄ネジ部を螺合させた状態で、ガイド部材を介して第１雌ネジ部に第１雄ネジ部を螺合させた状態で、止水プラグをローラカッターに当接させ、第２雄ネジ部を第２雌ネジ部から螺合解除可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
このローラカッター装置によれば、ローラカッター交換の際に、止水プラグの第１雄ネジ部を吐出孔の第１雌ネジ孔に螺合させるために、止水プラグが先端部に装着されたガイド部材を右ネジが螺合する方向に回転させると、止水プラグが前進して止水プラグの先端がローラカッターに当接する。この状態から、更に、同じ方向にガイド部材を回転させると、止水プラグはローラカッターに当接しているため回転を禁止されてガイド部材のみが回転し、止水プラグの後端部に凹設された第２雌ネジ孔は左ネジのため、ガイド部材と止水プラグは螺合解除される。それゆえ、止水プラグを吐出孔に取り付けて、ガイド部材と止水プラグとを螺合解除する工程を非常に簡単化することができる。
【００２０】
請求項６のシールド掘進機は、請求項１に記載のローラカッター装置を複数組カッターディスクに装備したことを特徴とするものである。このシールド掘進機によれば、請求項１の発明と同じ作用を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。
本実施形態は、岩盤層と土砂層を掘削可能なシールド掘進機に、本発明を適用した場合の一例である。尚、シールド掘進機の掘進方向に向かって前後左右を前後左右とする。
図１に示すように、シールド掘進機１は、円筒状の前胴２と、前胴の径と同径に形成された円筒状の後胴３と、複数のローラカッター装置５が設けられたカッターディスク６と、カッターディスク６を回転駆動させるためのカッター駆動機構７と、カッターディスク６背面側のチャンバー８を区画する隔壁９と、前胴２と後胴３とを中折れ可能に連結する中折れ部１０と、周方向適当間隔おきに配設されてシールド掘進機１の旋回時に中折れ部１０を曲折するための複数の中折れジャッキ１１と、周方向適当間隔おきに配設されて掘進推力を発生させるための複数のシールドジャッキ１２と、後胴３の内周部にセグメントを履工するためのエレクタ１３と、チャンバー８内の泥土を排出するための排土設備１４と、潤滑油などを供給する際にカッターディスク６と後方の供給源とを中継するロータリージョイント１５と、ローラカッター装置５に排泥剤を供給するための排泥用流体供給手段１６等を備えている。
【００２２】
まず、カッターディスク６について説明する。
図１〜図３に示すように、カッターディスク６は、前面が面板２０ａで覆われた４本のカッタースポーク２０と、カッタースポーク２０の外周部に補強のために設けられたリング部材２１と、カッター駆動機構７からの駆動力が伝達されるカッタードラム２２と、カッタードラム２２とカッタースポーク２０とを連結するための４個の連結部材２３と、隔壁９の中央部に回動可能に支持された主軸２４等を備えている。４本のカッタースポーク２０と主軸２４の内部には、作業スペース２５が形成されている。ローラカッター４を交換する際には、図３に示すように、作業者がこの作業スペース２５に主軸２４の後端から入り、ローラカッター４の交換を行う。
【００２３】
主軸２４の後端部には、閉鎖板２６が取り外し可能に装着されている。閉鎖板２６には、切羽に加泥剤を供給する際に中継するロータリージョイント１５と、排泥用流体供給手段１６の開閉バルブ２８が取り外し可能に装着されている。
カッタースポーク２０の前面部と外周部には、１５個のローラカッター装置５が配設され、カッタースポーク２０の両側には、土砂層を掘削するためのティースカッター２７が配設されている。ローラカッター装置５には、岩盤層を掘削するためのローラカッター４が交換可能に装着されている。
【００２４】
次に、ローラカッター４を球体座３１と共に球体座保持体３３に対して反転させてローラカッター４を交換可能に構成したローラカッター装置５について説明する。尚、図４において、左方が前方側（切羽側）であり、右方が後方側（カッターディスク６内の作業スペース２５側）である。
図４〜図６に示すように、ローラカッター装置５は、ローラカッター４と、ローラカッター４を保持する外形が部分球状の球体座３１と、ローラカッター４を球体座３１に固定するための１対の固定部材３２と、カッターディスク６に固着され球体座３１を回転可能に支持する球体座保持体３３と、球体座３１をローラカッター４と共に回動させるための回動機構３４と、球体座保持体３３の後端部に取り外し可能に装着されたカバー部材３５と、球体座３１を球体座保持体３３に対して回転を規制する複数（例えば４つ）の規制ボルト３６と、球体座３１を球体座保持体３３から抜けるのを禁止するリング状の抜け止め部材３７と、排泥用流体吐出手段３８と、プラグ機構３９と、複数のボルト４８, ５２などを備えている。
【００２５】
ローラカッター４は、両端部が角軸で途中部が丸軸の軸部材４ａと、軸部材４ａに対して回転可能に支持されたリングカッター４ｂとを備えている。トンネルを掘進する際には、リングカッター４ｂが地山に当接し、リングカッター４ｂが自転しつつ、地山を掘削する。
球体座３１の外形は、前端部が平坦な部分球状に形成されている。球体座３１の中央部には、リングカッター４ｂが装着される空隙部４１が形成され、空隙部４１の両側には、前方に開口し、ローラカッター４の軸部材４ａと固定部材３２とが嵌合される１対の嵌合凹部４２と、ボルト４８を螺合するためのボルト孔４３が形成され、球体座３１の外周部の中央部には、軸心Ａの方形断面の１対の凹部４４が形成され、球体座３１の外周部の後方部には、周方向適当間隔に規制ボルト３６のピン部３６ｂが嵌入するピン孔４５が形成されている。尚、軸心Ａは、球体座３１の中心を通り、面板２０ａと平行であり、ローラカッター４を交換する際、この軸心Ａを軸として球体座３１はローラカッター４と共に球体座保持体３３に対して回転する。
【００２６】
固定部材３２は、ローラカッター４を枢支する軸部材４ａを球体座３１に固定するためのものである。固定部材３２の中央部には、ローラカッター４の軸部材４ａを嵌合するための凹部４６が形成され、固定部材３２の両端部には、１対のピン孔４７が形成されている。固定部材３２は、図５に示すように、ピン孔４７に挿通されたボルト４８を、球体座３１のボルト孔４３に螺合してローラカッター４を軸心Ｂで球体座３１に固定している。尚、この実施形態において、軸心Ａと軸心Ｂとを同心に形成することで、球体座３１と共にローラカッター４を反転させた際に、ローラカッター４とカバー部材３５との当接を防ぐためのスペースを最小にしている。また、ローラカッター４が反転した際にローラカッター４がカバー部材３５などに干渉しなければ、軸心Ａと軸心Ｂとをずらしてもよい。
【００２７】
球体座保持体３３は、前側が球体座３１を挿入可能にやや大きく開口した円筒状に形成され、前端部の外周部が面板２０ａに固着されている。球体座保持体３３の中央部の内周面は、球体座３１の外形に対応した部分球面状に形成され、球体座保持体３３の中央部には、軸心Ａに形成された円形断面の１対の軸孔５０が形成され、その軸孔５０の前側内周面には、リング状の抜け止め部材３７を螺合するための雌ネジ部５４が形成されている。球体座保持体３３の軸孔５０の外周部には、複数のビス孔５１が形成され、球体座保持体３３の後端部には、カバー部材３５を装着するためのボルト５２を螺合するための複数（例えば２４個）のボルト孔５３が周方向適当間隔おきに形成されている。球体座保持体３３と球体座３１の間にはシール７８ａが設けられ、球体座保持体３３と軸部材５５との間にはシール７８ｂが設けられている。
【００２８】
回動機構３４は、ローラカッター４を交換するために、球体座３１と共にローラカッター４を反転させるためのものである。回動機構３４は、軸部材５５と、リング部材５６と、軸部材５５を球体座保持体３３にリング部材５６を介して固定する複数のビス５７と、軸部材５５を回転させる為の回転レバー５８（図１０参照）とを備えている。軸部材５５は、球体座３１の凹部４４に嵌合する角柱状の方形部５５ａと、球体座保持体３３の軸孔５０に挿通される円柱状の軸部５５ｂと、回転レバー５８が装着される六角柱状のヘッド部５５ｃとを有する。軸部材５５は、軸部５５ｂの上下端部にリング部材５６を装着し、そのリング部材５６をビス５７をビス孔５１に螺合させることにより固定されている。回動機構３４は、ローラカッター交換の際に、回転レバー５８をヘッド部５５ｃに取り付け、その回転レバー５８を回転させることで、球体座３１とローラカッター４とを球体座保持体３３に対して反転させることが可能に構成されている。
【００２９】
カバー部材３５は、球体座３１に作用する泥土圧を受け、その泥土圧を面板２０ａなどに分散させるためのものである。カバー部材３５の内周面には、球体座３１の外形に対応した部分球面状の座面３５ａが形成され、カバー部材３５の外周部には、球体座保持体３３のボルト孔５３に対応した位置のボルト孔７３と、球体座３１のボルト孔４５に対応した位置にボルト孔７４とが形成されている。ボルト孔７３には、カバー部材３５を球体座保持体３３に固定する為のボルト５２が挿通される。ボルト孔７４には、球体座３１の回転を規制するための規制ボルト３６が螺合される。
【００３０】
規制ボルト３６は、球体座保持体３３やカバー部材３５に対して球体座３１の回転を規制するためのものであり、規制ボルト３６の中央部に形成されたネジ部３６ａをボルト孔７４に螺合し、規制ボルト３６の先端部に形成されたピン部３６ｂをピン孔４５に嵌入することで、回転を規制している。
抜け止め部材３７は、球体座３１と球体座保持体３３との間を埋設し、球体座３１が前方に抜けるのを防ぐためのもので、抜け止め部材３７の内周面は球体座３１に対応した球面状に形成され、抜け止め部材３７の後端部の外周部の雄ネジ部３７ａが球体座保持体３３の雌ネジ部５４に螺合されている。抜け止め部材３７の前端部の内周側には、球体座３１との間を止水するためのリップシール５９が設けられている。
【００３１】
図４, 図７に示すように、排泥用流体吐出手段３８は、球体座３１とローラカッター４との間の空隙部４１に排泥用流体供給手段１６から供給された排泥用流体を吐出し、空隙部４１に堆積した泥土を排泥するためのものである。排泥用流体吐出手段３３は、球体座３１の後端部に形成された排泥用流体を吐出し且つ右ネジの第１雌ネジ孔６０である第１吐出孔６１と、カバー部材３５の後端部に形成され第１吐出孔６１と連通された第２吐出孔６２と、カバー部材３５の後端部に装着された連結部材６３と、排泥用流体の通路６４を開閉可能なボールバルブ６５と、ボールバルブ６５と連結部材６３とを継ぐ第１ニップル継手６６と、内周部にシール６８ａが配設され排泥用流体供給手段１６の配管６７とボールバルブ６５とを継ぐ第２ニップル継手６８とを有する。
【００３２】
ボールバルブ６５は、開閉レバー７０を操作することで、開閉レバー７０に開閉軸部材７１を介して連結されたボール部材７２を回転させて流体用通路６４を開閉するものである。ボール部材７２は、バルブ本体６９に回動可能に支持され、排泥用の流体用通路７２ａと、流体用通路６４を閉鎖するための側壁７２ｂとが形成され、開閉レバー７１を操作することで、図４に示す、流体用通路６４と流体用通路７２ａが連通した開通状態から、図７に示す、側壁７２ｂが流体用通路６４を遮る封鎖状態にする。
【００３３】
プラグ機構３９は、図６に示すように、第１吐出孔６１を封鎖するための止水プラグ７５と、止水プラグ７５を第１吐出孔６１に着脱するためのガイド部材７６とを備えている。止水プラグ７５の前端部は、第１吐出孔６１に挿通し易いように後端部に比べやや小径に形成され、止水プラグ７５の後端部には、第１雌ネジ孔６０に螺合可能な第１雄ネジ部７５ａが形成され、止水プラグ７５には、左ネジの第２雌ネジ孔７５ｂを有し後端側から凹設された凹部７５ｃが形成されている。ガイド部材７６は、流体用の通路６４に挿通可能な円柱状に形成され、ガイド部材７６の先端部には、第２雌ネジ孔７５ｂに螺合可能な第２雄ネジ部７６ａが形成されている。止水プラグ７５を第１吐出孔６１に装着する際には、止水プラグ７５をガイド部材７６の先端に装着し、そのガイド部材７６を流体用通路６４に挿通し、そのガイド部材７６を回転させて止水プラグ７５の第１雄ネジ部７５ａを第１吐出孔６１の第１雌ネジ孔６０に螺合させて装着する。
【００３４】
排泥用流体供給手段１６は、閉鎖板２６の後面に周方向的等間隔おきに配設された５個の開閉バルブ２８の一端には、排泥用流体を供給するための後方台車に設置された流体供給源からの配管７７が接続され、各開閉バルブ２８の他端には排泥用流体吐出手段３８に接続される配管６７が３本ずつ接続されたものである。１個の開閉バルブ２８に３本ずつ配管６７を接続することで、各ローラカッター装置５に均等に排泥用流体が供給され、空隙部４１に堆積した泥土を確実に排泥することができる。但し、配管７７は、カッターディスク６が停止中にのみ開閉バルブ２８に接続すればよい。流体供給手段から供給された流体は、排泥用流体吐出手段３８を介して空隙部４１に排泥用の流体を供給する。尚、排泥用流体は、加泥剤、表面活性剤、水などでよく、空隙部４１に堆積した泥土が排泥可能な流体であれば特に限定されるものではない。
【００３５】
以上説明したシールド掘進機１、特にローラカッター装置５の作用効果について説明する。
シールド掘進機１は、複数のシールドジャッキ１２により掘進推力を発生させつつ、カッター駆動機構７によりカッターディスク６を回転させると、多数のローラカッター４又はティースカッター２７が地山を掘削し、円形断面のトンネルが掘削される。所定の１リング分掘進するごとに掘削を中断して、エレクタ１３により１リング分のセグメントＳを履工し、その後掘進が再開される。
【００３６】
シールド掘進機１により所定時間、又は、所定距離掘進したら、カッターディスク６を止めて、配管７７を開閉バルブ２８に接続し、排泥用供給源から排泥用の流体を配管７７、開閉バルブ２８、配管１６、排泥用流体吐出手段３８などを介して空隙部４１に供給し、空隙部４１に堆積した泥土を排泥する。その後、配管７７を開閉バルブ２８から外し、トンネル掘削を再開する。
【００３７】
次に、このローラカッター装置５におけるローラカッター４の交換方法について説明する。まず、第１段階で、カッターディスク６の回転駆動を停止し、閉鎖板２６を取り外し、作業者が主軸２４を介してカッターディスク６内の作業スペース２５に入る。次に、第２段階で、図７に示すように、ボールバルブ６５の開閉レバー７０をボール部材７２と共に回転させて排泥用流体の通路６４を封鎖し、第２ニップル継手６８と配管６７との螺合を解除して外した後、プラグ機構３９の止水プラグ７５とガイド部材７６の先端部を所定長さ流体用の通路６４に挿入する。
【００３８】
次に、第３段階で、図８に示すように、ボールバルブ６５の開閉レバー７０をボール部材７２と共に回転させて流体用通路６４を開通状態にし、止水プラグ７５の第２雌ネジ孔７５ｂにガイド部材７６の第２雄ネジ部７６ａを螺合させた状態でプラグ機構３９を通路６４の奥へ挿入し、止水プラグ７５の後端部に形成された第１雄ネジ部７５ａが第１吐出孔６１の第１雌ネジ孔６０に当接したら、ガイド部材７６を、右ネジが螺合する方向、即ち、第１雄ネジ部７５ａが第１雌ネジ孔６０に螺合する方向へ回転させる。ガイド部材７６を回転させることで、止水プラグ７５は、第１雄ネジ部７５ａが第１雌ネジ孔６０に螺合しつつ、更に奥へ挿入された止水プラグ７５の先端部がローラカッター４に当接する。このローラカッター４に止水プラグ７５が当接した状態では、止水プラグ７５は回転が禁止されるので、この状態で更にガイド部材７６を同じ方向に回転させると、ガイド部材７６のみが回転する。ガイド部材７６の先端に形成された第２雄ネジ部７６ａが螺合している止水プラグ７５の第２雌ネジ孔７５ｂは左ネジであるため、このガイド部材７６の回転により、第２雄ネジ部７６ａと第２雌ネジ孔７５ｂとの螺合が解除される。
【００３９】
次に、第４段階で、図９に示すように、止水プラグ７５から螺合解除されて離脱したガイド部材７６を排泥用流体吐出手段３８から引き抜いた後、ボールバルブ６５の開閉レバー７０を回転させて流体用通路６４を封鎖し、規制ボルト３６を外して球体座３１を球体座保持体３３に対して回転可能にする。
次に、第５段階で、図１０に示すように、回動機構３４の一方の軸部材５５のヘッド部５５ｃに回転レバー５８を取り付けて、回転レバー５８を回転させて、軸部材５５と共に球体座３１とローラカッター４を反転させる。球体座３１が反転した際、球体座３１に形成された第１吐出孔６１は止水プラグ７５により止水されるため、カッターディスク６の作業スペース２５内に泥土が流入することはない。
【００４０】
次に、第６段階で、図１１に示すように、ボルト５２を外した後、ボルト５２により球体座保持体３３に固定されているカバー部材３５を排泥用流体吐出手段３８と共に外し、更に、ボルト４８を外し、ボルト４８を介して球体座３１にローラカッター４を固定している固定部材３２を外す。
次に、第７段階で、図１２に示すように、ローラカッター４を球体座３１から外す。この際、図３に示すように、作業者の安全を確保するため、ローラカッター４の落下を防止する交換器具８０によりローラカッター４を交換することが望ましい。この後、新しいローラカッター４を逆の手順で装着し、ローラカッター４の交換作業を終了する。
【００４１】
このローラカッター装置５によれば、ローラカッター４を球体座３１と共に球体座保持体３３に対して反転させた後、ローラカッター４を交換するので、泥土圧が球体座保持体３３などに作用し、作業者には泥土圧が作用しないため、泥土圧が作用する球体座３１等を支持するための装置が不要となり、ローラカッター４の交換を簡単化することができる。また、球体座３１を反転させてローラカッター４を交換することで、小さなスペースで交換可能となり、カッタースポーク２０の前後方向の厚みが薄くなり、それに伴い、シールド掘進機１の機長を短くすることができる。
【００４２】
ローラカッター装置５は、排泥用流体吐出手段３８を備え、ローラカッター４の周囲に形成された空隙部４１に堆積した泥土を排泥することが可能に構成されているので、ローラカッター４が、空隙部４１に堆積した泥土により回転を阻害されることがなく、ローラカッター４が常に円滑に回転して全周に亙って均一に磨耗していくので、ローラカッター４の寿命が延び、交換回数が減少する。
ローラカッター装置５は、球体座３１の後端部に形成された第１吐出孔６１を止水プラグ７５により封鎖可能に構成されているので、球体座３１を反転させた際に、泥土がカッターディスク６の作業スペース２５に流入することがなく、作業者は、安全に且つ容易にローラカッター４の交換をすることができる。
ローラカッター装置５は、止水プラグ７５とガイド部材７６とを有するプラグ機構３９を備え、ガイド部材７６を一方向に回転させるのみで、止水プラグ７５を第１吐出孔６１に装着し、ガイド部材７６と止水プラグ７５とを螺合解除して離脱可能に構成されているので、止水プラグ７５で第１吐出孔６１で封鎖する工程を簡単化することができ、止水プラグ７５と第１吐出孔６１との構造を簡単化することができる。
【００４３】
次に、以上説明した実施形態の一部を変更した形態について説明する。
１）全ての配管６７をロータリージョイント１５を介して排泥用流体供給源に接続してもよい。このように構成することで、カッターディスク６を回転駆動している際にも、排泥用流体をローラカッター装置５に供給し、空隙部４１に堆積した泥土を排泥することが可能になる。
２）開閉バルブ２８は、５個に限定されるものではない。例えば、ローラカッター装置５の数と同数設けることで、夫々のローラカッター装置５へ同圧で流体を供給できるので、空隙部４１に堆積した泥土を確実に排泥することができる。
３）ローラカッター装置５に空隙部４１の泥土圧を計測するための泥土圧計若しくはローラカッター４の回転速度を計測するための回転速度計等を設け、ローラカッター４の回転数が減少した際にのみ排泥用流体吐出手段３８により空隙部４１の泥土を排泥してもよい。
【００４４】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更形体をも包含するものである。
【００４５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ローラカッターを球体座と共に反転させてローラカッターを交換するので、小さいスペースでローラカッターを交換することが可能になっている。また、球体座に作用する泥土圧は、球体座保持体が受けるので、泥土圧が作業者に作用することはなく、ローラカッターを容易に交換することができる。
このローラカッター装置は、排泥用流体吐出手段を設けたので、排泥用流体吐出手段から排泥用流体を吐出させて、空隙部に堆積された泥土を排泥するので、ローラカッターは、トンネル掘進中にスムーズに回転することができるので、ローラカッターが偏磨耗することがなく、ローラカッターの寿命が延び、交換回数が減少する。
【００４６】
請求項２の発明によれば、ローラカッター交換の際に、止水プラグにより球体座に形成された排泥用流体を吐出するための吐出孔を封鎖した後、ローラカッターを交換する。それゆえ、球体座を反転させても、球体座の吐出孔からカッターディスク内部に泥土が流入することはなく、作業者は安全に且つ容易にローラカッターを交換することができる。その他、請求項１の発明と同じ効果を奏することができる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、ローラカッター交換の際に、吐出孔に形成された第１雌ネジ孔に止水プラグの後端部に形成された第１雄ネジ部を螺合させて、吐出孔を止水プラグにより封鎖するので、止水プラグ及び吐出孔の構造を非常に簡単化することができ且つ吐出孔を封鎖する工程も非常に簡単化することができる。その他、請求項２の発明と同じ効果を奏することができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、ローラカッター交換の際に、止水プラグの後端部に凹設された左ネジの第２雌ネジ孔にガイド部材の先端部に形成された第２雄ネジ部を螺合させて止水プラグをガイド部材の先端部に装着し、そのガイド部材を排泥用流体の通路に挿通させて、止水プラグを吐出孔に取り付けるので、止水プラグを吐出孔に取り付ける工程を非常に簡単化することができる。その他、請求項２又は３の発明と同じ効果を奏することができる。
【００４９】
請求項５の発明によれば、ローラカッター交換の際に、先端に止水プラグが装着されたガイド部材を一方向に回転させるだけで、止水プラグが吐出孔に螺合した後、止水プラグとガイド部材との螺合が解除されるので、止水プラグの取り付け工程を非常に簡単化することができる。その他、請求項４の発明と同じ効果を奏することができる。
請求項６の発明によれば、請求項１の発明と同じ効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】カッターディスクの正面図である。
【図３】カッターディスクの拡大断面図である。
【図４】ローラカッター装置の縦断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】プラグ機構の図である。
【図７】ローラカッター交換の第２段階の縦断面図である。
【図８】ローラカッター交換の第３段階の縦断面図である。
【図９】ローラカッター交換の第４段階の縦断面図である。
【図１０】ローラカッター交換の第５段階の縦断面図である。
【図１１】ローラカッター交換の第６段階の縦断面図である。
【図１２】ローラカッター交換の第７段階の縦断面図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
４ローラカッター
５ローラカッター装置
６カッターディスク
３１球体座
３３球体座保持体
３８排泥用流体吐出手段
４１空隙部
５８回転レバー
６０第１雌ネジ孔
６１第１吐出孔
６４通路
６５ボールバルブ
７５止水プラグ
７５ａ第１雄ネジ部
７５ｂ第２雌ネジ孔
７６ガイド部材
７６ａ第２雄ネジ部

Claims

シールド掘進機のカッターディスクに交換可能に装着されたローラカッターを備えたローラカッター装置において、
ローラカッターを保持する外形が部分球状の球体座と、
カッターディスクに固着され球体座を回転可能に支持する球体座保持体と、
前記球体座とローラカッターとの間の空隙部に排泥用流体を吐出させる為の排泥用流体吐出手段とを備え、
前記ローラカッターを球体座と共に球体座保持体に対して反転させてローラカッターを交換可能に構成したことを特徴とするローラカッター装置。
前記排泥用流体吐出手段は、球体座に形成された排泥用流体を吐出するための吐出孔と、排泥用流体の通路を開閉可能な開閉バルブとを有し、前記ローラカッター交換に際して前記吐出孔を止水プラグで封鎖可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のローラカッター装置。
前記吐出孔は右ネジの第１雌ネジ孔に形成され、前記止水プラグの後端部には第１雌ネジ孔に螺合可能な第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のローラカッター装置。
前記止水プラグを吐出孔に装着するためのガイド部材を設け、前記止水プラグには後端側から凹設された左ネジの第２雌ネジ孔が形成され、
前記ガイド部材の先端部には、第２雌ネジ孔に螺合可能な第２雄ネジ部が形成されたことを特徴とする請求項２又は３の何れかに記載のローラカッター装置。
前記止水プラグの第２雌ネジ孔にガイド部材の第２雄ネジ部を螺合させた状態で、ガイド部材を介して第１雌ネジ部に第１雄ネジ部を螺合させた状態で、止水プラグをローラカッターに当接させ、第２雄ネジ部を第２雌ネジ部から螺合解除可能に構成したことを特徴とする請求項４に記載のローラカッター装置。
請求項１に記載のローラカッター装置を複数組カッターディスクに装備したことを特徴とするシールド掘進機。