JP2011006932A - 掘削機のビット交換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カッタヘッドのスポーク前面板21の背面側に、背面フレーム29により作業空間28を形成し、スポーク前面板21に交換用ビット31が挿脱自在な開口部33を形成するとともに、開口部33の背面側に、交換用ビット31を挿脱および固定可能なビットガイド穴38を有するビットガイド体37を設け、スポーク前面板21とビットガイド体37との間に、バルブ口35により開口部33とビットガイド穴38とを連通、閉鎖可能なゲート板34を回動自在に設け、ゲート板34を回動して開口部33を開閉可能なゲート開閉装置36を設けた。
【選択図】図1
Description
カッタヘッドの前面板の背面側に、作業員が出入り可能な作業空間を形成する背面フレームを設け、
前記前面板に交換用ビットが挿脱自在な開口部を形成するとともに、当該開口部の背面側に、交換用ビットを挿脱、固定自在なビットガイド穴を有するビットガイド体を設け、
前記前面板と前記ビットガイド体との間に、交換用ビットが挿脱自在なバルブ口を有するゲート板を、前記前面板に垂直な開閉軸心周りに回動自在に配置し、
前記ゲート板を前記開口部およびビットガイド穴を連通する連通位置と、前記開口部を閉鎖する閉鎖位置との間で回動可能なゲート開閉装置を設けたものである。
交換用ビットは、ゲート板の開閉軸心を中心として等角度ピッチで同一円周上に複数個が設けられたものである。
交換用ビットが、カッタヘッドの回転軸心を通る半径方向軸上に2個配置され、
作業空間の前記半径方向軸に垂直な断面形状において、背面側の周方向の幅が前面側より狭く形成されたものである。
ゲート板と前面板との間およびゲート板とビットガイド体の間で、ゲート板の外周部およびバルブ口の周縁部に止水するためのゲート用シール材をそれぞれ設け、
交換用ビットとビットガイド穴との隙間に、止水するためのビット用シール材を設けたものである。
ゲート開閉装置は、ゲート板の外周部で開閉軸心を中心とする周方向に形成された外歯ギヤと、当該外歯ギヤに噛合するピニオンとを有するギヤ式回動機構を具備したものである。
請求項3記載の発明によれば、作業空間の横断面形状を、周方向の幅が前面側(カッタヘッド側)より背面側(掘削機本体側)が狭くなるように形成することにより、掘削土砂の取り込みや攪拌による摩擦抵抗を軽減しているが、このため作業空間の周方向の両側で奥行きが狭くなっている。これに対処するために、半径方向軸上に交換用ビットを配置して、交換用ビットの後方の作業空間を広く確保し、作業性を向上させることができる。
交換用ビット31は、図7に示すように、円筒形の基筒部31bと、基筒部31bの前面に取り付けられた基台部31hおよびこの基台部31hから前方に突出された掘削刃31iを有する掘削刃部31aと、基筒部31bの後端部から外周側に突設されて固定用ボルト穴が形成されたフランジ部31cからなり、掘削刃部31aは、基筒部31bに比較して外径が小さく形成されて、後述のビットガイド穴38から出退可能なように構成されている。基筒部31b内には、図1,図6に示すように、交換用ビット31を引出し、押込み可能な押引きジャッキ(治具)55を挿入するための中空部31dが形成され、この中空部31dはフランジ部31cの中心穴31jを介して作業空間28に連通開口されている。またフランジ部31cの対称位置に形成されて掘削使用状態で位置決めする使用位置凹部31eと、基筒部31bの前部に形成されて交換用ビット31が後退された交換退避位置で位置決めする退避位置凹部31fが形成されている。さらにフランジ部31cには、使用位置凹部31eと直交交差する面を平行に切り欠いて形成した回り止め用エッジ31gが設けられている。
図4に示すように、ビット交換ユニット30は、主スポーク部材21のスポーク前面板21aに半径方向軸線RLに沿って円形の装着穴部21bが、その一部が重なる連続形状に形成され、これら装着穴部21bの円形部分に左右一対の取付リング片40を介してそれぞれユニット前面板32が嵌合され、固定ボルトにより固定されている。これら各ユニット前面板32の中心にシールド軸心と平行な配置される開閉軸心OCが配置され、この開閉軸心OCを中心とする同一円弧線と半径方向軸線RLの交点に等ピットで2個の開口部33がそれぞれ形成されている。そして図1,図6に示すように、ユニット前面板32の背面側に、取付リング片40を介してゲート板34が開閉軸心OCを中心に回動自在に配置され、ゲート板34には、2つの開口部33を開閉自在な2個のバルブ口35が形成されている。そしてゲート板34を、開口部33とバルブ口35とが合致する連通位置と、開口部33からバルブ口35が位置ずれして閉鎖する閉鎖位置との間で90度往復回動可能なゲート開閉装置36が設けられている。さらにゲート板34の背面側に、開口部33にバルブ口35を介してそれぞれ連通する2つのビットガイド穴38が形成されたビットガイド体37が取り付けられている。
前記ゲート開閉装置36は、円形のゲート板34の外周部に開閉軸心OCを中心とする周方向に約90度の範囲で形成された外歯ギヤ36aと、ビットガイド体37と取付リング片40に回転自在に支持されて外歯ギヤ36aに噛合するピニオン36bと、作業空間28側に突出されてピニオン36bが固定された駆動軸36cとを有するギヤ式回動機構を具備している。この駆動軸36cに、ラチェットレンチなどの手動工具や、電動式、油圧式のトルクレンチなどの自動工具を装着して、ゲート板34を回動し開口部33を開閉することができる。
ビットガイド体37は、外周部がユニット前面板32に取付リング片40を介して固定ボルトにより固定されゲート板34の背面を覆う面板部41と、この面板部41から後方に突設されてビットガイド穴38が形成された保持筒部42と、保持筒部42間を連結する連結ブロック43とを具備し、連結ブロック43の後端面には、交換用ビット31の回り止め用エッジ31gに係合する固定ブロック44が取り付けられている。また保持筒部42の後端面には、交換用ビット31のフランジ部31cが固定ボルトを介して固定されるボルト穴と、使用位置凹部31eと退避位置凹部31fとに係合離脱自在な位置決め用の係止爪45が対称位置に設けられ、これら係止爪45は、長穴と係脱用ボルト46により使用位置凹部31eと退避位置凹部31fとに係脱、固定自在に取り付けられている。
このビット交換ユニット30において、切羽側から高圧泥水が浸入するのを防止するために、交換用ビット31の基台31hと基筒部31の後端部の外周部に、装着溝を介して第1,第2ビット用シール材51,52がそれぞれ装着されている。使用位置では、第1ビット用シール材51により、交換用ビット31と開口部33の隙間をシールし、第2ビット用シール材52により基筒部31とビットガイド穴38との隙間をシールする。また交換退避位置では、第1ビット用シール材51により、交換用ビット31の基台とビットガイド穴38との隙間をシールする。これら第1,第2ビット用シール材51,52は、交換用ビット31の交換時に交換することができ、十分なシール性を確保することができて信頼性が高い。
またゲート板34には、その前面と後面でバルブ口35の周縁部に第1ゲート用シール材53が装着溝を介して装着されるとともに、ゲート板34の外周部に第2ゲート用シール材54が装着溝を介して装着されている。前面の第1,第2ゲート用シール材53,54により、ゲート板34とスポーク前面板32と隙間に泥水が浸入するのを防止し、後面の第1,第2ゲート用シール材53,54により、ゲート板34と面板部41と隙間に泥水が浸入するのを防止する。
(押引用ジャッキ)
図1,図6に示す押引用ジャッキ55は、交換用ビット31を引き抜き、押し込みする治具で、背面フレーム29の背面板29cの内面に、半径方向軸ROに沿って蟻溝形断面の固定ガイド部材56が取り付けられている。一方、押引用ジャッキ55のジャッキ本体55aは、交換用ビット31の中空部31dに挿入され、ジャッキ本体55aの外周部に固定された連結リング57がフランジ部31cに連結ボルトを介して連結される。また押引用ジャッキ55のピストンロッド55bと、固定ガイド部材56に位置調整自在に嵌合された係合ブロック58が連結されている。したがって、ジャッキ本体55aを中空部31dに挿入して連結リング57を交換用ビット31に取り付け、固定ガイド部材56に嵌合された係合ブロック58にピストンロッド55bを連結し、押引用ジャッキ55を収縮させることにより交換用ビット31を開口部33、バルブ口35およびビットガイド穴38から引き抜くことができる。
(ビット交換ユニット30のビット交換作業)
トンネル掘削状態では、交換用ビット31は掘削使用位置に固定されている。掘削が進み、交換用ビット31が磨耗すると、目的とする交換用ビット31を有する主スポーク部材21がたとえば水平となる位置で、カッタ駆動装置17を停止する。そして作業員がマンホール27から作業空間28に入り、ビット交換作業を行う。
7)新たな交換用ビット31を搬入してビットガイド穴38に装填し、係止爪45を退避位置凹部31fに係合させて係脱ボルト46を締め付け、各交換用ビット31をそれぞれ交換退避位置に固定する。
前記外周ビット交換ユニット60は、図10に示すように、外周掘削するための1本の外周掘削ビット(交換用ビット)61が設けられており、この外周掘削ビット61は、開閉軸心OCに対してθ°前方外方に傾斜して取り付けられている。カッタヘッド16の主スポーク部材21に連結された外周前板に、取付リング62を介して円形の外周ユニット前面板63が取り付けられ、この外周ユニット前面板63の外周寄りに開口部64が形成されている。外周ユニット前面板63の背面には、取付リング62を介して開閉軸心OCを中心に90度の範囲で回動可能なゲート板65が配置され、ゲート板65には、開口部64に合致して連通可能な1個のバルブ口66が形成されている。また外周ユニット前面板63の背面で取付リング62を介して取り付けられたビットガイド体66には、バルブ口66および開口部64に連通するビットガイド穴67が同一の傾斜角θ°で傾斜して形成されている。その他の構成部材は、ゲート開閉装置36ほか、ビット交換ユニット30と同様に構成されているため、同一の符号を付して説明を省略する。
上記実施例によれば、交換用ビット31を後退させてビットガイド体37のビットガイド穴38に収容した後、ゲート開閉装置36によりゲート板34を回動させてバルブ口35を開口部33からずらせて開口部33をゲート板34により閉鎖することができる。
先の実施例のビット交換ユニット30では、交換用ビット31(開口部33)を半径方向軸RL上に2個配置したが、このビット交換ユニット70では、開閉軸心OCを中心として等間隔ごとに3個の交換用ビット31を設けたものである。すなわち、開閉軸心OCを中心とする同一円弧上に120°ごとに3個の開口部33とバルブ口35、ビットガイド穴38がそれぞれ形成され、3本の交換用ビット31が設けられている。これら交換用ビット31は、前部外周側に向かってα°傾斜して設けられるとともに、ゲート開閉装置36がゲート板34を120°の範囲で往復回動させる以外は、先の実施例と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
RL 半径方向軸
OC 開閉軸心
16 カッタヘッド
17 カッタ駆動装置
18 排土用スクリュコンベヤ装置
20 中心部材
21 主スポーク部材
21a スポーク前面板
21b 装着穴部
27 マンホール
28 作業空間
29 背面フレーム
29a 側面板
29b 傾斜板
29c 背面板
30 ビット交換ユニット
31 交換用ビット
31e 使用位置凹部
31f 退避位置凹部
32 ユニット前面板(前面板)
33 開口部
34 ゲート板
35 バルブ口
36 ゲート開閉装置
37 ビットガイド体
38 ビットガイド穴
39 回動規制具
41 面板部
42 保持筒部
51 第1ビット用シール材
52 第2ビット用シール材
53 第1ゲート用シール材
54 第2ゲート用シール材
55 押引用ジャッキ
56 固定ガイド部材
60 外周ビット交換ユニット
61 外周掘削ビット(交換用ビット)
63 外周ユニット前面板
64 開口部
65 ゲート板
66 バルブ口
67 ビットガイド体
68 ビットガイド穴
70 ビット交換ユニット
Claims (5)
- 掘削機本体の前部に配置されて地盤を掘削するカッタヘッドの交換用ビットを交換する掘削機のビット交換装置であって、
カッタヘッドの前面板の背面側に、作業員が出入り可能な作業空間を形成する背面フレームを設け、
前記前面板に交換用ビットが挿脱自在な開口部を形成するとともに、当該開口部の背面側に、交換用ビットを挿脱、固定自在なビットガイド穴を有するビットガイド体を設け、
前記前面板と前記ビットガイド体との間に、交換用ビットが挿脱自在なバルブ口を有するゲート板を、前記前面板に垂直な開閉軸心周りに回動自在に配置し、
前記ゲート板を前記開口部およびビットガイド穴を連通する連通位置と、前記開口部を閉鎖する閉鎖位置との間で回動可能なゲート開閉装置を設けた
ことを特徴とする掘削機のビット交換装置。 - 交換用ビットは、ゲート板の開閉軸心を中心として等角度ピッチで同一円周上に複数個が設けられた
ことを特徴とする請求項1記載の掘削機のビット交換装置。 - 交換用ビットが、カッタヘッドの回転軸心を通る半径方向軸上に2個配置され、
作業空間の前記半径方向軸に垂直な断面形状において、背面側の周方向の幅が前面側より狭く形成された
ことを特徴とする請求項2記載の掘削機のビット交換装置。 - ゲート板と前面板との間およびゲート板とビットガイド体の間で、ゲート板の外周部およびバルブ口の周縁部に止水するためのゲート用シール材をそれぞれ設け、
交換用ビットとビットガイド穴との隙間に、止水するためのビット用シール材を設けた
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の掘削機のビット交換装置。 - ゲート開閉装置は、ゲート板の外周部で開閉軸心を中心とする周方向に形成された外歯ギヤと、当該外歯ギヤに噛合するピニオンとを有するギヤ式回動機構を具備した
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の掘削機のビット交換装置。
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