JP2020033735A - Tunnel excavator - Google Patents

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Abstract

To improve the flowability of excavated sediment by securing a discharge passage for excavated sediment behind a disk cutter in a tunnel excavator equipped with an exchanging device of the disk cutter.SOLUTION: A tunnel excavator 1 comprises a cutter exchanging device 32 capable of exchanging a disk cutter 31 inside the machine. The cutter exchanging device 32 has a cutter support unit 41 that detachably supports the disk cutter 31, a rotation support unit 42 that rotatably supports the cutter support unit 41, and sealing members 71, 72, 73, 74 for sealing a gap between the two units. The cutter support unit 41 has a through hole 51a that connects a front space Sand a rear space Sin an excavation position state. The seal members 71, 72, 73, 74 have first seal members 71, 72 and second seal members 73, 74 arranged at a peripheral edge of the through hole 51a in the excavation position state and the exchange position state, respectively.SELECTED DRAWING: Figure 4A

Description

本発明は、巨礫や岩盤等を掘削可能なディスクカッタおよび当該ディスクカッタを機内で交換可能なカッタ交換装置を備えたトンネル掘削機に関する。   The present invention relates to a disc cutter capable of excavating boulders, rocks, and the like, and a tunnel excavator provided with a cutter exchanging device capable of exchanging the disc cutter in the machine.

トンネル掘削機は、円筒形状の掘削機本体(スキンプレート)の前方部に円盤形状のカッタヘッドを備え、このカッタヘッドをカッタ駆動モータによって回転駆動することにより、前方の地山を掘削してトンネルを形成することができる。   The tunnel excavator is provided with a disk-shaped cutter head in front of a cylindrical excavator body (skin plate), and the cutter head is rotated by a cutter driving motor to excavate the ground in front of the tunnel to excavate the tunnel. Can be formed.

そして、トンネル掘削機の掘進経路(掘削対象)に礫層や岩盤層が含まれる場合には、カッタヘッドにディスクカッタ(ローラカッタ)を設けることがあり、さらに、これら礫層や岩盤層を掘進する距離が長い場合には、当該ディスクカッタを交換する構成を設けることがある。   If the tunnel excavator's excavation path (excavation target) includes a gravel layer or a bedrock layer, a disk cutter (roller cutter) may be provided on the cutter head. When the distance to be performed is long, a configuration for exchanging the disk cutter may be provided.

ここで、ディスクカッタを交換する構成としては、作業者がトンネル掘削機の機内においてディスクカッタの交換作業を安全に行うことができるように、種々のカッタ交換装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。   Here, as a configuration for exchanging a disk cutter, various types of cutter exchanging devices have been developed so that an operator can safely perform an exchanging operation of the disk cutter inside a tunnel excavator (for example, see Patent Literature). Reference 1).

特開2013−124498号公報JP 2013-124498 A 特開2000−96987号公報JP 2000-96987 A 特開2012−132282号公報JP 2012-132282 A

特許文献1に記載された技術は、ディスクカッタを回転可能に保持する筒状のサドルを設け、このサドルをカッタヘッドの前壁部に対して前後方向にスライド可能とすることにより、掘削時にはサドルを前進させることによってディスクカッタを前壁部から突出させ、交換時にはサドルを後退させることによってディスクカッタを機内で交換するものである。   The technology described in Patent Literature 1 is to provide a cylindrical saddle for rotatably holding a disk cutter, and to be able to slide the saddle in the front-rear direction with respect to a front wall portion of the cutter head, so that the saddle is excavated during excavation. The disk cutter is protruded from the front wall by moving the disk cutter forward, and the disk cutter is replaced in the machine by retracting the saddle at the time of replacement.

そして、特許文献1においては、掘削時および交換時に地山側の空間と機内空間とを隔離するために、サドルの移動通路にナイトゲートバルブを設け、掘削時にはサドルをナイトゲートバルブよりも前方に位置させて当該ナイトゲートバルブを閉じると共に、交換時にはサドルをナイトゲートバルブよりも後方に位置させて当該ナイトゲートバルブを閉じ、サドルをスライドさせるときのみナイトゲートバルブを開くようにしている。   In Patent Literature 1, a nightgate valve is provided in a saddle moving passage in order to isolate the space on the ground side and the cabin space during excavation and replacement, and the saddle is positioned forward of the nightgate valve during excavation. Then, the night gate valve is closed, and at the time of replacement, the saddle is located behind the night gate valve to close the night gate valve, and the night gate valve is opened only when the saddle is slid.

このような構成のトンネル掘削機においては、ディスクカッタの後方に掘削土砂の排出通路がなく、掘削土砂の流通性(チャンバへの取り込み性能)が悪いという問題がある。そこで、ディスクカッタの交換装置を備えたトンネル掘削機において、ディスクカッタの後方に掘削土砂の排出通路を確保することにより、掘削土砂の流通性をより向上させる技術が種々開発されている(例えば、特許文献2−3参照)。   In a tunnel excavator having such a configuration, there is no discharge path for the excavated earth and sand behind the disk cutter, and there is a problem that the excavated earth and sand has poor flowability (capability of taking into the chamber). Therefore, in a tunnel excavator provided with a disc cutter exchanging device, various techniques for further improving the flowability of excavated sediment by securing a discharge passage for excavated sediment behind the disc cutter have been developed (for example, Patent Documents 2-3).

もちろん、ディスクカッタの交換装置としては、交換作業の際における土砂の流入を確実に防止することが必要であり、この土砂流入防止機能(確実性)の向上、ディスクカッタの交換作業における安全性および信頼性の向上が求められている。   Of course, it is necessary for the disc cutter changing device to surely prevent the inflow of earth and sand at the time of the changing operation. There is a demand for improved reliability.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ディスクカッタの交換装置を備えたトンネル掘削機において、ディスクカッタの後方に掘削土砂の排出通路を確保することにより、掘削土砂の流通性をより向上させると共に、土砂流入防止機能を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a tunnel excavator equipped with a disc cutter replacement device, by securing a discharge passage for excavated sediment behind the disc cutter, the flowability of excavated sediment is further improved. The purpose is to improve the function of preventing sediment inflow.

上記課題を解決する第一の発明に係るトンネル掘削機は、筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの前方部に回転可能に設けられるカッタヘッドと、前記カッタヘッドに設けられるディスクカッタと、前記ディスクカッタを機内で交換可能とするカッタ交換装置とを備えたトンネル掘削機であって、前記カッタ交換装置は、前記ディスクカッタを着脱可能に支持するカッタ支持ユニットと、前記カッタヘッドに固定されて前記カッタ支持ユニットを回転可能に支持する回転支持ユニットと、前記カッタ支持ユニットと前記回転支持ユニットとの間の隙間を封ずるシール部材とを有し、前記カッタ支持ユニットは、前記ディスクカッタを収容可能な貫通穴を有し、前記ディスクカッタが前方の地山を掘削可能な掘削位置と機内で交換可能な交換位置とに位置するように、前記回転支持ユニットに対して回転動作し、前記貫通穴は、前記ディスクカッタが前記掘削位置に位置しているときに、前記カッタヘッドの前方側に位置する前方空間と前記カッタヘッドの後方側に位置する後方空間とを連通し、前記シール部材は、前記ディスクカッタが前記掘削位置に位置しているときにおける前記貫通穴の周縁部に配置される第一のシール部材と、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の周縁部に配置される第二のシール部材とを有することを特徴とする。   A tunnel excavator according to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a cylindrical skin plate, a cutter head rotatably provided at a front portion of the skin plate, a disk cutter provided on the cutter head, A tunnel excavator including a cutter exchanging device that enables a disc cutter to be exchanged in the machine, wherein the cutter exchanging device is fixed to the cutter support unit that detachably supports the disc cutter and the cutter head. A rotating support unit that rotatably supports the cutter supporting unit; and a sealing member that seals a gap between the cutter supporting unit and the rotating supporting unit, wherein the cutter supporting unit houses the disk cutter. With a possible through hole, the disc cutter can be exchanged in the machine with a digging position where the ground in front can be digged The rotary operation unit is rotated with respect to the exchange position, and the through-hole is provided in front of the cutter head when the disc cutter is located at the excavation position. A space communicates with a rear space located on the rear side of the cutter head, and the seal member is disposed on a peripheral portion of the through hole when the disc cutter is located at the excavation position. It is characterized by having a seal member and a second seal member arranged at a peripheral portion of the through hole when the disc cutter is located at the replacement position.

上記課題を解決する第二の発明に係るトンネル掘削機は、第一の発明に係るトンネル掘削機において、前記第二のシール部材によって前記前方空間および前記後方空間と隔離されて前記交換位置における前記ディスクカッタが臨む交換作業空間を、前記カッタヘッド内の機内空間と隔離する隔離部材を備えたことを特徴とする。ここで、交換作業空間とは、ディスクカッタを交換するための空間のことである。   A tunnel excavator according to a second invention for solving the above-mentioned problem is the tunnel excavator according to the first invention, wherein the second seal member separates the front space and the rear space from the front space and the rear space. A separation member is provided for isolating a replacement work space facing the disk cutter from an in-machine space in the cutter head. Here, the replacement work space is a space for replacing a disk cutter.

上記課題を解決する第三の発明に係るトンネル掘削機は、第二の発明に係るトンネル掘削機において、前記隔離部材は、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴に対応して一端が前記貫通穴の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における他端を閉塞可能な蓋部材とを有するものであることを特徴とする。
上記課題を解決する第四の発明に係るトンネル掘削機は、第二の発明に係るトンネル掘削機において、前記隔離部材は、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の片側一方に対応して一端が前記貫通穴の片側一方の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における他端を閉塞可能な蓋部材と、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の片側他方に対応して一端が前記貫通穴の片側他方の周縁と接する有底の筒状部材とを有するものであることを特徴とする。
A tunnel excavator according to a third invention for solving the above-mentioned problems is the tunnel excavator according to the second invention, wherein the separating member is provided in the through hole when the disk cutter is located at the replacement position. Correspondingly, a cylindrical member having one end contacting the peripheral edge of the through hole and a lid member capable of closing the other end of the cylindrical member are provided.
A tunnel excavator according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is the tunnel excavator according to the second invention, wherein the separating member is provided in the through hole when the disc cutter is located at the exchange position. A cylindrical member having one end contacting one peripheral edge of the through hole on one side corresponding to one side, a lid member capable of closing the other end of the cylindrical member, and the disk cutter are located at the exchange position. One end of the through hole has a bottomed cylindrical member that is in contact with the other edge of the one side of the through hole.

上記課題を解決する第五の発明に係るトンネル掘削機は、第一から第四のいずれか一つの発明に係るトンネル掘削機において、前記第一のシール部材または前記第二のシール部材の少なくとも一方を前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反可能なシール可動機構を備えたことを特徴とする。   A tunnel excavator according to a fifth invention for solving the above-mentioned problems is the tunnel excavator according to any one of the first to fourth inventions, wherein at least one of the first seal member or the second seal member is provided. Is provided with a seal movable mechanism capable of moving toward and away from the outer peripheral surface of the cutter support unit.

上記課題を解決する第六の発明に係るトンネル掘削機は、第五の発明に係るトンネル掘削機において、前記シール可動機構は、前記第二のシール部材を前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反させるものであり、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴に対応して一端が前記貫通穴の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における一端の周縁部が前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反するように前記筒状部材を移動する動作部と、前記筒状部材と係合して当該筒状部材の移動を案内する案内部とを有し、前記第二のシール部材は、前記筒状部材における一端の周縁部に設けられることを特徴とする。   A tunnel excavator according to a sixth invention for solving the above-mentioned problems is the tunnel excavator according to the fifth invention, wherein the seal movable mechanism moves the second seal member to an outer peripheral surface of the cutter support unit. A cylindrical member whose one end is in contact with a peripheral edge of the through hole when the disk cutter is located at the exchange position, and a peripheral edge of one end of the cylindrical member. An operating unit that moves the tubular member so that the unit approaches and separates from the outer peripheral surface of the cutter support unit; and a guide unit that engages with the tubular member and guides the movement of the tubular member. And the second seal member is provided at a peripheral edge of one end of the tubular member.

上記課題を解決する第七の発明に係るトンネル掘削機は、第一から第六のいずれか一つの発明に係るトンネル掘削機において、前記カッタ支持ユニットに設けられ、前記ディスクカッタを当該カッタ支持ユニットに対して移動可能なカッタ可動機構を備え、前記カッタ可動機構は、前記回転支持ユニットに対する前記カッタ支持ユニットの回転軌跡の範囲内に前記ディスクカッタの全部が収容される収容位置と、前記回転支持ユニットに対する前記カッタ支持ユニットの回転軌跡の範囲から前記ディスクカッタの少なくとも一部が突出する突出位置との間で、前記ディスクカッタを移動することを特徴とする。   A tunnel excavator according to a seventh invention for solving the above-mentioned problems is the tunnel excavator according to any one of the first to sixth inventions, wherein the cutter support unit is provided on the cutter support unit, and the disc cutter is attached to the cutter support unit. A cutter movable mechanism movable with respect to the rotary support unit, the cutter movable mechanism includes: a housing position where the entire disk cutter is housed within a range of a rotation locus of the cutter support unit with respect to the rotation support unit; The disk cutter is moved between a range of a rotation locus of the cutter support unit with respect to a unit and a projecting position at which at least a part of the disk cutter projects.

第一の発明に係るトンネル掘削機によれば、ディスクカッタの交換装置を備えたトンネル掘削機において、ディスクカッタの後方に掘削土砂の排出通路を確保することにより、掘削土砂の流通性をより向上させることができる。また、シール部材が第一のシール部材と第二のシール部材とを有することにより、カッタ支持ユニットと回転支持ユニットとの間の隙間を二重のシール機構で封ずることができるので、機内(カッタヘッド内)への掘削土砂等の流入を確実に防止することができる。   According to the tunnel excavator according to the first invention, in a tunnel excavator provided with a disc cutter exchanging device, the flowability of excavated sediment is further improved by securing a discharge passage of excavated sediment behind the disc cutter. Can be done. Further, since the seal member has the first seal member and the second seal member, the gap between the cutter support unit and the rotation support unit can be sealed by the double seal mechanism. Inflow of excavated earth and sand into the cutter head) can be reliably prevented.

第二の発明に係るトンネル掘削機によれば、隔離部材によって安全性を向上させることができる。   According to the tunnel excavator according to the second invention, safety can be improved by the isolation member.

第三、四の発明に係るトンネル掘削機によれば、第一のシール部材と第二のシール部材と蓋部材(又は有底の筒状部材)との三重のシール機構で機内(カッタヘッド内)への掘削土砂等の流入をより確実に防止することができる。また、回転支持ユニットに対するカッタ支持ユニットの回転動作中においても、隔離部材によって機内(カッタヘッド内)への掘削土砂等の流入を防止することができるので、第一のシール部材および第二のシール部材の構成や配置等の自由度を向上させることができる。   According to the tunnel excavator according to the third and fourth aspects of the present invention, the inside of the machine (the inside of the cutter head) is formed by a triple seal mechanism of the first seal member, the second seal member, and the lid member (or the bottomed cylindrical member). ) Can be more reliably prevented from entering excavated earth and sand. Also, even during the rotation operation of the cutter support unit with respect to the rotation support unit, the inflow of excavated earth and sand and the like into the machine (inside of the cutter head) can be prevented by the separating member, so that the first seal member and the second seal member can be prevented. The degree of freedom in the configuration and arrangement of the members can be improved.

第五の発明に係るトンネル掘削機によれば、回転支持ユニットに対するカッタ支持ユニットの回転動作によるシール部材の摩耗等を抑制することができる。   According to the tunnel excavator according to the fifth aspect of the invention, it is possible to suppress wear of the seal member due to the rotation of the cutter support unit with respect to the rotary support unit.

第六の発明に係るトンネル掘削機によれば、シール可動機構を簡易な構成で設けることができる。   According to the tunnel excavator according to the sixth invention, the seal movable mechanism can be provided with a simple configuration.

第七の発明に係るトンネル掘削機によれば、カッタ支持ユニットを小型化することができると共に、トンネル掘削機におけるカッタ交換装置の配置の自由度を向上させることができる。   According to the tunnel excavator according to the seventh aspect, the cutter support unit can be reduced in size, and the degree of freedom in the arrangement of the cutter exchanging device in the tunnel excavator can be improved.

実施例1に係るトンネル掘削機の構造を示す説明図(概略縦断面図)である。FIG. 2 is an explanatory diagram (schematic vertical sectional view) illustrating a structure of the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機の構造を示す説明図(図1におけるII矢視図)である。FIG. 2 is an explanatory diagram (a view taken in the direction of arrow II in FIG. 1) illustrating a structure of the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIII−III矢視断面図)である。FIG. 3 is an explanatory diagram (a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter changing device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIV−IV矢視断面図)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter changing device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図4AにおけるB−B矢視断面図)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A) illustrating a structure of the cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIV−IV矢視断面図に相当)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (corresponding to a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIV−IV矢視断面図に相当)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (corresponding to a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例1に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図6AにおけるB−B矢視断面図)である。FIG. 6 is an explanatory diagram (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6A) illustrating a structure of the cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the first embodiment. 実施例2に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIV−IV矢視断面図に相当)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (corresponding to a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the second embodiment. 実施例2に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を示す説明図(図2におけるIV−IV矢視断面図に相当)である。FIG. 4 is an explanatory diagram (corresponding to a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2) illustrating a structure of a cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the second embodiment. 実施例1−2に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を変更した変更例を示す説明図(図2におけるIII−III矢視断面図に相当)である。It is explanatory drawing (equivalent to III-III arrow sectional drawing in FIG. 2) which shows the example of a change which changed the structure of the cutter exchange device in the tunnel excavator which concerns on Example 1-2. 実施例1−2に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置の構造を変更した変更例を示す説明図(図2におけるIII−III矢視断面図に相当)である。It is explanatory drawing (equivalent to III-III arrow sectional drawing in FIG. 2) which shows the example of a change which changed the structure of the cutter exchange device in the tunnel excavator which concerns on Example 1-2.

以下に、本発明に係るトンネル掘削機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
[実施例1]
Hereinafter, embodiments of a tunnel excavator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Of course, the present invention is not limited to the following embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[Example 1]

本発明の実施例1に係るトンネル掘削機の構造について、図1から図6Bを参照して説明する。   First Embodiment A structure of a tunnel excavator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6B.

図1および図2に示すように、トンネル掘削機1には、円筒形状を成すスキンプレート(掘削機本体)11が設けられており、このスキンプレート11の前方部(図1においては、左方側)には、円盤形状のカッタヘッド12が回転自在に支持されると共に、このカッタヘッド12の後方に位置してバルクヘッド13が取り付けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the tunnel excavator 1 is provided with a skin plate (excavator body) 11 having a cylindrical shape, and a front portion of the skin plate 11 (in FIG. On the (side), a disk-shaped cutter head 12 is rotatably supported, and a bulkhead 13 is attached to the rear of the cutter head 12.

ここで、カッタヘッド12は、中間ビーム21およびリングギヤ22を介して、カッタ駆動モータ23と連結されており、このカッタ駆動モータ23の駆動によって、リングギヤ22および中間ビーム21と共に回転駆動されるようになっている。なお、これらカッタヘッド12、中間ビーム21、リングギヤ22およびカッタ駆動モータ23は、バルクヘッド13を介して、スキンプレート11に支持されている。   Here, the cutter head 12 is connected to a cutter driving motor 23 via an intermediate beam 21 and a ring gear 22 so that the cutter head 12 is driven to rotate together with the ring gear 22 and the intermediate beam 21 by driving the cutter driving motor 23. Has become. The cutter head 12, the intermediate beam 21, the ring gear 22, and the cutter drive motor 23 are supported by the skin plate 11 via the bulkhead 13.

よって、トンネル掘削機1は、カッタヘッド12を回転駆動することによって前方の地山を掘削し、その掘削土砂をカッタヘッド12に設けられた図示しない土砂取り込み口から当該カッタヘッド12とバルクヘッド13との間に画成される後方空間(チャンバ)S13内へ取り込むようになっている。 Therefore, the tunnel excavator 1 excavates the ground in front by rotating the cutter head 12, and the excavated earth and sand is passed through a not-shown sediment intake port provided in the cutter head 12 and the bulk head 13. so that the capture to the rear space (chamber) S 13 defined between the.

また、トンネル掘削機1には、掘削土砂を搬送可能なスクリューコンベア14が設けられている。スクリューコンベア14は、前端部がバルクヘッド13を貫通してチャンバS13内に臨むと共に、後端部が図示しないベルトコンベア上に位置するように配設されている。よって、チャンバS13内に取り込まれた掘削土砂は、スクリューコンベア14および図示しないベルトコンベア等を介して外部へ排出されるようになっている。 Further, the tunnel excavator 1 is provided with a screw conveyor 14 capable of transporting excavated earth and sand. Screw conveyor 14, the front end portion with facing the chamber S 13 through the bulkhead 13, a rear end portion is disposed so as to be positioned on the belt conveyor (not shown). Therefore, excavated earth and sand taken into the chamber S 13 is adapted to be discharged to the outside through the screw conveyor 14 and an unillustrated belt conveyor or the like.

上述したように概略構成されるトンネル掘削機1においては、巨礫や岩盤等を掘削するためのディスクカッタ31と、このディスクカッタ31をトンネル掘削機1の機内空間(カッタヘッド12の内部空間)S12で交換するためのカッタ交換装置32とが設けられている。 In the tunnel excavator 1 schematically configured as described above, a disk cutter 31 for excavating boulders, bedrock, and the like, and the disk cutter 31 is connected to the in-machine space of the tunnel excavator 1 (the internal space of the cutter head 12) S A cutter exchange device 32 for exchanging at 12 is provided.

図3および図4Aに示すように、カッタ交換装置32には、ディスクカッタ31を着脱可能に支持するカッタ支持ユニット41と、このカッタ支持ユニット41を回転可能に支持する回転支持ユニット42と、カッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42に対して回転動作する回転機構43とが設けられている。   As shown in FIGS. 3 and 4A, the cutter exchanging device 32 includes a cutter support unit 41 for detachably supporting the disk cutter 31, a rotation support unit 42 for rotatably supporting the cutter support unit 41, and a cutter. A rotation mechanism 43 for rotating the support unit 41 with respect to the rotation support unit 42 is provided.

そして、ディスクカッタ31は、カッタ支持ユニット41が回転機構43によって回転支持ユニット42に対して回転動作されることにより、前方空間S100に臨んで前方の地山を掘削可能な「掘削位置」(図4A参照)と、機内空間S12に臨んで当該ディスクカッタ31を交換可能な「交換位置」(図6A参照)とに位置(移動)されるようになっている。 Then, the disk cutter 31, by the cutter supporting unit 41 is caused to rotate relative to the rotary support unit 42 by the rotating mechanism 43, the drilling can be "drilling position" in front of the natural ground so as to face the front space S 100 ( and see FIG. 4A), is adapted to be replaceable "replacement position" the disc cutter 31 faces the cabin space S 12 (see FIG. 6A) and a position (movement).

以下の説明においては、ディスクカッタ31が掘削位置に位置するように、回転支持ユニット42に対してカッタ支持ユニット41が回転した状態を、カッタ支持ユニット41の「掘削位置状態」(図4A参照)と称し、ディスクカッタ31が交換位置に位置するように、回転支持ユニット42に対してカッタ支持ユニット41が回転した状態を、カッタ支持ユニット41の「交換位置状態」(図6A参照)と称する。   In the following description, the state where the cutter support unit 41 is rotated with respect to the rotation support unit 42 so that the disk cutter 31 is located at the excavation position is referred to as the “excavation position state” of the cutter support unit 41 (see FIG. 4A). The state in which the cutter support unit 41 is rotated with respect to the rotation support unit 42 so that the disk cutter 31 is located at the exchange position is referred to as the “exchange position state” of the cutter support unit 41 (see FIG. 6A).

なお、カッタ交換装置32には、回転支持ユニット42に対するカッタ支持ユニット41の回転動作を停止可能な図示しないロック機構を備えられている。よって、カッタ支持ユニット41が図示しないロック機構によって掘削位置状態または交換位置状態に維持されることにより、ディスクカッタ31は掘削位置または交換位置に位置決め(固定)され(図4Aおよび図6A参照)、このロック機構が解除されることにより、カッタ支持ユニット41は回転支持ユニット42に対して回転可能となり、ディスクカッタ31は掘削位置と交換位置との間を移動可能となる(図5参照)。   The cutter changing device 32 is provided with a lock mechanism (not shown) capable of stopping the rotation operation of the cutter support unit 41 with respect to the rotation support unit 42. Therefore, the disk cutter 31 is positioned (fixed) at the excavation position or the exchange position by maintaining the cutter support unit 41 in the excavation position or the exchange position by a lock mechanism (not shown) (see FIGS. 4A and 6A). When the lock mechanism is released, the cutter support unit 41 can rotate with respect to the rotation support unit 42, and the disk cutter 31 can move between the excavation position and the exchange position (see FIG. 5).

また、本実施例においては、カッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42に対して略90°回転動作することにより、掘削位置状態と交換位置状態との移行を行うようにしている。もちろん、本発明に係るトンネル掘削機は、本実施例に限定されず、カッタ支持ユニットを回転支持ユニットに対して90°以外の所定回転角だけ回転動作することにより、掘削位置状態と交換位置状態との移行を行うようにしても良い。   Further, in the present embodiment, the cutter support unit 41 is rotated by approximately 90 ° with respect to the rotary support unit 42, thereby shifting between the excavation position state and the exchange position state. Of course, the tunnel excavator according to the present invention is not limited to the present embodiment, and the cutter support unit is rotated by a predetermined rotation angle other than 90 ° with respect to the rotary support unit to thereby perform the excavation position state and the exchange position state. May be performed.

図3および図4Aに示すように、カッタ支持ユニット41は、ディスクカッタ31を収容可能な貫通穴51aを有する略球状の支持本体部51と、ディスクカッタ31を貫通穴51aに形成された支持溝(装着座面)51bに固定する押さえ部材52とから概略構成されており、支持本体部51の一部が前方空間S100に臨むように回転支持ユニット42に収容されて成る。 As shown in FIGS. 3 and 4A, the cutter support unit 41 includes a substantially spherical support main body 51 having a through hole 51a capable of accommodating the disk cutter 31, and a support groove formed by forming the disk cutter 31 in the through hole 51a. are schematic configuration of the pressing member 52 for fixing the (mounting seat) 51b, made a part of the supporting body 51 is accommodated in the rotation supporting unit 42 so as to face the front space S 100.

図4Aおよび図4Bに示すように、貫通穴51aは、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にある(ディスクカッタ31が掘削位置に位置している)ときに、前方空間S100に臨んで開口すると共にトンネル後方に向けて貫通する(前方空間S100とチャンバS13とを連通する)ように形成され、ディスクカッタ31の円盤状のカッタ本体部31aよりも大きく形成されている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, through holes 51a, when the cutter supporting unit 41 is in the excavation position state (disk cutter 31 is positioned at the drilling site), opened to face the front space S 100 with penetrating toward the tunnel behind (for communicating the front space S 100 and the chamber S 13) is formed as being larger than the disk-shaped cutter body portion 31a of the disc cutter 31.

支持溝51bは、貫通穴51aにおける一端側(図4Aにおいては、上方側)に寄せて配置され、ディスクカッタ31の軸方向両側に突出するカッタ軸部31bを設置可能なように形成されている。押さえ部材52は、図示しないボルト等によって支持本体部51に着脱可能に固定されることにより、支持溝51bに設置されたカッタ軸部31b(ディスクカッタ31)を当該支持溝51b(支持本体部51)に装着するものである。   The support groove 51b is arranged close to one end side (upper side in FIG. 4A) of the through hole 51a, and is formed so that a cutter shaft portion 31b protruding on both axial sides of the disk cutter 31 can be installed. . The pressing member 52 is detachably fixed to the support main body 51 by a bolt or the like (not shown), so that the cutter shaft 31b (disk cutter 31) provided in the support groove 51b is supported by the support groove 51b (the support main body 51). ).

よって、ディスクカッタ31は、押さえ部材52によって支持溝51bに固定されるカッタ軸部31bに対して、図示しないベアリング等を介して、カッタ本体部31aがその中心を通る回転軸C31周りに貫通穴51aの内面と干渉することなく回転されるようになっている。 Thus, the disc cutter 31, through respect cutter shaft portion 31b which is fixed to the supporting groove 51b by the pressing member 52 via a bearing or the like (not shown), the cutter body portion 31a around the rotational axis C 31 through its center The rotation is performed without interfering with the inner surface of the hole 51a.

図3および図4Aに示すように、カッタ支持ユニット41に装着されたディスクカッタ31は、その一部が当該カッタ支持ユニット41(支持本体部51)およびカッタヘッド12のヘッド前壁部12aよりも前方空間S100側に突出し、前方の地山を掘削することができると共に、その外周面が後述するカッタ支持ユニット41の回転動作時に周辺部材(回転支持ユニット42等)と干渉しないようにカッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周面(回転動作時の周面であって、図4Aにおける二点鎖線参照)よりも内周側に位置するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 4A, a part of the disk cutter 31 mounted on the cutter support unit 41 is higher than that of the cutter support unit 41 (support body 51) and the head front wall 12a of the cutter head 12. projecting front space S 100 side, it is possible to excavate the front of the natural ground, the cutter supporting so as not to interfere with peripheral members (rotation supporting unit 42, etc.) during rotational movement of the cutter supporting unit 41 of the outer peripheral surface thereof will be described later The outer peripheral surface of the unit 41 (support main body 51) (the peripheral surface during the rotation operation; see the two-dot chain line in FIG. 4A) is located on the inner peripheral side.

図3および図4Aに示すように、回転支持ユニット42は、ヘッド前壁部12aの一部を構成する平板状(略円板状)の前壁61と、この前壁61からトンネル後方に突出してカッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周を覆う筒状(略円筒状)の側壁62と、この側壁62のトンネル後方側の端部に接続される平板状(略円板状)の後壁63とから概略構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4A, the rotation support unit 42 has a flat (substantially disc-shaped) front wall 61 that forms a part of the head front wall portion 12a, and protrudes rearward from the tunnel from the front wall 61. A cylindrical (substantially cylindrical) side wall 62 that covers the outer periphery of the cutter support unit 41 (support main body 51), and a flat plate (substantially disk-shaped) connected to an end of the side wall 62 on the rear side of the tunnel. It is roughly constituted by a rear wall 63.

前壁61および後壁63には、それぞれ略円形の前壁開口部61aおよび略円形の後壁開口部63aが設けられており、前壁61および後壁63は、前壁開口部61aおよび後壁開口部63aの周縁部において、回転支持ユニット42内に収容されたカッタ支持ユニット41(支持本体部51)と対接(摺接)するようになっている。   The front wall 61 and the rear wall 63 are respectively provided with a substantially circular front wall opening 61a and a substantially circular rear wall opening 63a, and the front wall 61 and the rear wall 63 are provided with the front wall opening 61a and the rear wall 63, respectively. At the peripheral edge of the wall opening 63a, the cutter support unit 41 (support main body 51) accommodated in the rotary support unit 42 is brought into contact (sliding contact).

図3および図4Bに示すように、側壁62には、カッタ支持ユニット41の回転軸部53,54が嵌装される軸受部64,65が設けられており、カッタ支持ユニット41は、軸受部64,65の中心を通る回転軸C41周りに回転可能に支持されている。なお、カッタ支持ユニット41における一方の回転軸部53は、回転支持ユニット42における一方の軸受部64を貫通して機内空間S12に突出しており、後述する回転機構43と接続されている。ここで、回転軸部53は軸受部64を貫通して機内空間S12に突出するが、軸受部64に図示しないシール部材を設けることで、機内空間S12とカッタ支持ユニット41の間の止水を維持するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 4B, bearing portions 64, 65 on which the rotating shaft portions 53, 54 of the cutter support unit 41 are fitted are provided on the side wall 62, and the cutter support unit 41 has a bearing portion. is rotatably supported about the rotation axis C 41 passing through the center of the 64 and 65. Incidentally, one of the rotating shaft portion 53 of the cutter supporting unit 41 is protruded on board the space S 12 through the one bearing portion 64 in the rotation supporting unit 42 is connected to the rotating mechanism 43 to be described later. Here, the rotation shaft portion 53 protrudes on board the space S 12 through the bearing portion 64, by providing the sealing member (not shown) to the bearing section 64, seal between the cabin space S 12 and the cutter supporting unit 41 It is designed to maintain water.

また、図4Aおよび図4Bに示すように、側壁62には、その外周面に沿って軸受部64,65の略中央に配置され、交換位置状態のカッタ支持ユニット41における貫通穴51aに対応する筒状部材(隔離部材)66,67が設けられている。筒状部材66,67は、ディスクカッタ31を交換するための交換作業空間S31を形成するものであり、その一端の周縁部において、カッタ支持ユニット41(支持本体部51)と対接(摺接)するようになっている。ここで、交換作業空間S31は、筒状部材66,67内の空間であって、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にある(ディスクカッタ31が交換位置に位置している)ときに、貫通穴51a内の空間(穴内空間)S41と連通する空間である(図6Aおよび図6B参照)。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the side wall 62 is disposed substantially at the center of the bearing portions 64 and 65 along the outer peripheral surface thereof, and corresponds to the through hole 51 a of the cutter support unit 41 in the exchange position. Cylindrical members (isolation members) 66 and 67 are provided. Tubular members 66 and 67 is for forming the replacement work space S 31 for exchanging disks cutter 31, at the periphery of one end thereof, the cutter supporting unit 41 (support body portion 51) and Taise' (sliding Contact). Here, the replacement work space S 31 is the space within the tubular members 66 and 67, when the cutter supporting unit 41 is in the exchange position state (disk cutter 31 is positioned at the exchange position), through which is a space communicating with the space (hole space) S 41 in the hole 51a (see FIGS. and FIG. 6A 6B).

交換作業空間S31と穴内空間S41との連通状態は、回転支持ユニット42に対するカッタ支持ユニット41の回転動作によって切り替えられ、交換作業空間S31は、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にあるときに穴内空間S41と隔離され(図4Aおよび図4B参照)、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にあるときに穴内空間S41と連通される(図6Aおよび図6B参照)。 Communication with the replacing work space S 31 and the hole in the space S 41 is switched by rotation of the cutter supporting unit 41 with respect to the rotation supporting unit 42, replacement work space S 31, when the cutter supporting unit 41 is in the excavation position state to be isolated from the Ananai space S 41 (see FIGS. 4A and 4B), the cutter supporting unit 41 is communicated with Ananai space S 41 when in the exchange position state (see FIGS. and FIG. 6A 6B).

また、図6Aおよび図6Bに示すように、筒状部材66,67には、交換作業空間S31と機内空間S12とを隔離可能(筒状部材66,67における他端を閉塞可能)な蓋部材(隔離部材)68,69が設けられている。交換作業空間S31と機内空間S12との連通状態は、蓋部材68,69の開閉動作によって切り替えられ、交換作業空間S31は、カッタ支持ユニット41の交換位置状態において、蓋部材68,69が閉扉されているときに機内空間S12と隔離され(図6Aおよび図6B参照)、蓋部材68,69が開扉されているときに機内空間S12と連通される(図示省略)。なお、筒状部材66,67と蓋部材68,69との間に図示しないシール部材を介装することにより、密閉性を確保するようにしても良い。 Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the cylindrical members 66 and 67, a and a replacement work space S 31 and cabin space S 12 isolatable (possible closing the other end of the tubular member 66 and 67) Cover members (isolation members) 68 and 69 are provided. Communication with the replacing work space S 31 and cabin space S 12 are switched by the opening and closing operation of the cover member 68 and 69, replacement work space S 31, in the exchange position state of the cutter supporting unit 41, the cover member 68 and 69 There communicates with the cabin space S 12 when isolated from the cabin space S 12 (see Figures and Figure 6A 6B), the cover member 68 and 69 is open door when it is closing (not shown). The sealing may be ensured by interposing a sealing member (not shown) between the tubular members 66 and 67 and the lid members 68 and 69.

よって、交換位置に位置するディスクカッタ31(穴内空間S41)は、蓋部材68,69が開扉されているときに、交換作業空間S31を介して、機内空間S12に臨むようになっている。つまり、機内空間S12内の作業者は、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にある(ディスクカッタ31が交換位置に位置している)ときに、蓋部材68,69を開扉することにより、交換作業空間S31を介して、カッタ支持ユニット41に支持されたディスクカッタ31にアクセスする(穴内空間S41に臨む)ことができる。 Thus, the disc cutter 31 located to the replacement position (hole space S 41), when the lid member 68 and 69 are door opening, through the replacement work space S 31, so as to face the cabin space S 12 ing. That is, the operator of the machine space S 12, when the cutter supporting unit 41 is in the exchange position state (disk cutter 31 is positioned at the replacement position) by door opening the lid member 68, 69, through the replacement work space S 31, to access the disk cutter 31 supported by the cutter supporting unit 41 (facing the hole in the space S 41) can be.

図3および図4Aに示すように、カッタ交換装置32には、カッタ支持ユニット41(支持本体部51)と前壁61(前壁開口部61aの周縁部)および後壁63(後壁開口部63aの周縁部)との間の隙間を封ずる第一のシール部材71,72が設けられている。第一のシール部材71,72は、前壁61および後壁63に設けられてカッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周面と対接(摺接)するものであり、掘削位置状態のカッタ支持ユニット41における貫通穴51aの周縁部に配置されるように、前壁開口部61aの周縁部および後壁開口部63aの周縁部に沿って略円環状に形成されて成る。   As shown in FIGS. 3 and 4A, the cutter replacement unit 32 includes a cutter support unit 41 (support body 51), a front wall 61 (peripheral edge of the front wall opening 61 a), and a rear wall 63 (rear wall opening). First seal members 71 and 72 are provided to seal the gap between the first seal members 71 and 72). The first seal members 71 and 72 are provided on the front wall 61 and the rear wall 63 and are in contact (sliding contact) with the outer peripheral surface of the cutter support unit 41 (the support main body 51). The cutter support unit 41 is formed in a substantially annular shape along the peripheral edge of the front wall opening 61a and the peripheral edge of the rear wall opening 63a so as to be disposed at the peripheral edge of the through hole 51a.

よって、第一のシール部材71,72によれば、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にある(ディスクカッタ31が掘削位置に位置している)ときに、前壁開口部61aの周縁部および後壁開口部63aの周縁部(すなわち、貫通穴51aの周縁部)における止水を行い、前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を防ぐことができる。 Therefore, according to the first seal members 71 and 72, when the cutter support unit 41 is in the excavation position state (when the disk cutter 31 is located in the excavation position), the peripheral portion of the front wall opening 61a and the rear edge thereof are formed. periphery of the wall opening 63a (i.e., the periphery of the through hole 51a) performs waterproofing in, it is possible to prevent the inflow of drilling sediment to flight space S 12 from the front space S 100 and chamber S 13.

また、図6Aおよび図6Bに示すように、カッタ交換装置32には、カッタ支持ユニット41(支持本体部51)と筒状部材66,67における一端の周縁部との間の隙間を封ずる第二のシール部材73,74が設けられている。第二のシール部材73,74は、筒状部材66,67に設けられてカッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周面と対接(摺接)するものであり、交換位置状態のカッタ支持ユニット41における貫通穴51aの周縁部に配置されるように、筒状部材66,67における一端の周縁部に沿って略円環状に形成されて成る。   Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the cutter exchanging device 32 has a second seal that seals a gap between the cutter support unit 41 (the support main body 51) and the peripheral edge of one end of the cylindrical members 66 and 67. Two seal members 73 and 74 are provided. The second seal members 73 and 74 are provided on the cylindrical members 66 and 67 and are in contact (sliding contact) with the outer peripheral surface of the cutter support unit 41 (support main body 51). It is formed in a substantially annular shape along the peripheral edge at one end of the tubular members 66 and 67 so as to be disposed at the peripheral edge of the through hole 51a in the support unit 41.

よって、第二のシール部材73,74によれば、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にある(ディスクカッタ31が交換位置に位置している)ときに、筒状部材66,67における一端の周縁部(すなわち、貫通穴51aの周縁部)における止水を行い、前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を防ぐ(止水する)ことができる。 Therefore, according to the second seal members 73 and 74, when the cutter support unit 41 is in the replacement position state (when the disk cutter 31 is located in the replacement position), the peripheral edge of one end of the tubular members 66 and 67 is provided. parts (i.e., the periphery of the through hole 51a) performs waterproofing in, preventing the flow of drilling sediment to flight space S 12 from the front space S 100 and chamber S 13 (for water stopping) can.

このように、第一のシール部材71,72と第二のシール部材73,74とを設けてシール機能を分担させ、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にあるときのシール機能を第一のシール部材71,72によって負担し、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にあるときのシール機能を第二のシール部材73,74によって負担することにより、一つのシール部材だけで掘削位置状態および交換位置状態の両方におけるシール機能を負担する場合(従来技術)と比較して、第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74に掛かる負担を軽減し、シール部材としての信頼性を向上させることができる。   As described above, the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 are provided to share the sealing function, and the sealing function when the cutter support unit 41 is in the excavation position state is provided by the first sealing member. The sealing function when the cutter support unit 41 is in the replacement position is provided by the second seal members 73 and 74 when the cutter support unit 41 is in the replacement position. In this case, the load on the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 is reduced, and the reliability as the seal member is improved, as compared with the case where the sealing function is provided in both cases (prior art). Can be done.

また、第一のシール部材71,72と第二のシール部材73,74とを設けてシール機能を分担させ、掘削位置状態におけるカッタ支持ユニット41と回転支持ユニット42との相対位置関係を考慮して第一のシール部材71,72を配置し、交換位置状態におけるカッタ支持ユニット41と回転支持ユニット42との相対位置関係を考慮して第二のシール部材73,74を配置することにより、掘削位置状態および交換位置状態の両方を考慮して一つのシール部材を配置する場合(従来技術)と比較して、設計の自由度を向上させることができる。   In addition, the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 are provided to share the sealing function, and the relative positional relationship between the cutter support unit 41 and the rotation support unit 42 in the excavation position state is taken into consideration. By arranging the first seal members 71, 72 and arranging the second seal members 73, 74 in consideration of the relative positional relationship between the cutter support unit 41 and the rotation support unit 42 in the exchange position state, the excavation is performed. The degree of freedom in design can be improved as compared with the case where one seal member is arranged in consideration of both the position state and the exchange position state (prior art).

もちろん、第一のシール部材71,72を、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にあるときにも、カッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周面と対接(摺接)し、前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を防ぐ(止水する)ことができるものとしても良く(図6A参照)、また、第二のシール部材73,74を、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にあるときにも、カッタ支持ユニット41(支持本体部51)の外周面と対接(摺接)し、前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を防ぐ(止水する)ことができるものとしても良い(図4Aおよび図4B参照)。 Of course, even when the cutter support unit 41 is in the replacement position state, the first seal members 71 and 72 are brought into contact (sliding contact) with the outer peripheral surface of the cutter support unit 41 (the support main body 51) to form a front space. prevent the inflow of drilling sediment to flight space S 12 from S 100 and chamber S 13 may be what can (water cutoff to) that (see FIG. 6A), also the second seal member 73, 74, even when the cutter supporting unit 41 is in the excavation position state, and the outer peripheral surface Taise' of the cutter support unit 41 (support body portion 51) (sliding), cabin space S 12 from the front space S 100 and chamber S 13 It is also possible to prevent the inflow of excavated earth and sand into the soil (stop water) (see FIGS. 4A and 4B).

このように第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74のシール機能を拡張した場合であっても、一つのシール部材だけで掘削位置状態および交換位置状態の両方におけるシール機能を負担する場合(従来技術)と比較して、第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74に掛かる負担を軽減し、シール部材としての信頼性を向上させることができる。   Even when the sealing function of the first sealing members 71, 72 and the second sealing members 73, 74 is extended in this way, the sealing function in both the excavation position state and the replacement position state can be achieved with only one sealing member. As compared to the case where the load is applied (prior art), the load on the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 can be reduced, and the reliability as the seal members can be improved.

また、上述したように第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74のシール機能を拡張した場合には、カッタ支持ユニット41が交換位置状態にあってディスクカッタ31を交換している(蓋部材68,69を開扉している)ときに、第一のシール部材71,72と第二のシール部材73,74との二重のシール機構によって、シール機能を確保することができ(図6A参照)、また、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にあってトンネル掘削機1が掘進しているときに、第一のシール部材71,72と第二のシール部材73,74と蓋部材68,69との三重のシール機構によって、シール機能を確保することができる(図4A参照)。   When the sealing function of the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 is expanded as described above, the disk support unit 41 is in the replacement position and the disk cutter 31 is replaced. (When the lid members 68, 69 are opened), the sealing function is ensured by the double sealing mechanism of the first sealing members 71, 72 and the second sealing members 73, 74. (See FIG. 6A), and when the cutter support unit 41 is in the excavation position state and the tunnel excavator 1 is excavating, the first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 are provided. The sealing function can be secured by the triple sealing mechanism of the cover member 68 and the lid member 69 (see FIG. 4A).

また、カッタ支持ユニット41が回転支持ユニット42に対して回転動作している(ディスクカッタ31が掘削位置と交換位置との間に位置し、両位置間を移動している)ときには、蓋部材68,69によって前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を確実に防ぐ(止水する)ことができる(図5参照)。もちろん、この間において、第一のシール部材71,72または第二のシール部材73,74の少なくとも一方によって前方空間S100およびチャンバS13からの機内空間S12への掘削土砂の流入を防ぐ(止水する)ことができるように配置や構成等を変更しても良い。なお、この場合には、蓋部材68,69の構成を省略することも可能である。 When the cutter support unit 41 is rotating with respect to the rotation support unit 42 (the disc cutter 31 is located between the excavation position and the exchange position and is moving between both positions), the cover member 68 , it is possible to surely prevent the inflow of drilling sediment to flight space S 12 from the front space S 100 and chamber S 13 (for water cutoff) by 69 (see FIG. 5). Of course, in the meantime, to prevent the inflow of drilling sediment to flight space S 12 from the front space S 100 and chamber S 13 by at least one of the first seal member 71 or the second seal member 73 (sealing The arrangement, configuration, and the like may be changed so that water can be applied. In this case, the configuration of the lid members 68 and 69 can be omitted.

また、図3および図4Aに示すように、カッタ交換装置32には、後壁63からトンネル後方に突出する延設管44が設けられている。延設管44は、その一端(トンネル前方側の端部であって、図3および図4Aにおいては上方側端部)が、後壁63の後壁開口部63aを覆うように、その周縁部近傍に接続されており、その他端(トンネル後方側の端部であって、図3および図4Aにおいては下方側端部)が、ヘッド後壁部12bに形成されたヘッド開口部12cを覆うように、その周縁部近傍に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 4A, the cutter exchanging device 32 is provided with an extension pipe 44 projecting from the rear wall 63 to the rear of the tunnel. The extension pipe 44 has a peripheral edge such that one end thereof (the end on the front side of the tunnel and the upper end in FIGS. 3 and 4A) covers the rear wall opening 63a of the rear wall 63. The other end (the end on the rear side of the tunnel, which is the lower end in FIGS. 3 and 4A) covers the head opening 12c formed in the head rear wall 12b. Are connected near the periphery thereof.

よって、ディスクカッタ31が掘削位置に位置してトンネル掘削機1が掘進しているときには、前方空間S100とチャンバS13とが穴内空間S41と延設管44内の空間(管内空間)S44とを介して連通しており、カッタヘッド12(ディスクカッタ31)によって掘削した掘削土砂は、ディスクカッタ31の後方に滞留することなく、これら穴内空間S41と管内空間S44とを通ってチャンバS13に取り込まれるようになっている。つまり、穴内空間S41および管内空間S44は、掘削土砂が流通される土砂を取り込む流路(土砂取り込み流路)として機能するようになっている。 Therefore, when the disc cutter 31 is tunnel boring machine 1 located at the drilling site is excavation is space (tube space) of the front space S 100 and chamber S 13 and the space S 41 and extending設管44 holes S communicates via the 44, the drilling earth and sand excavated by the cutter head 12 (the disk cutter 31), without staying in the rear of the disk cutter 31, through and the tube space S 44 these holes space S 41 adapted to be incorporated into the chamber S 13. That is, the hole in the space S 41 and the tube space S 44 is excavated soil is adapted to function as a flow path to capture sediment to be distributed (soil incorporation channel).

図3に示すように、回転機構43は、カッタ支持ユニット41の一方の回転軸部53に嵌着(固定)される回転レバー81と、この回転レバー81に接続されるアクチュエータ82とから概略構成されており、このアクチュエータ82を動作することにより、回転レバー81を介して、カッタ支持ユニット41が回転軸C41周りに回転されるようになっている。 As shown in FIG. 3, the rotation mechanism 43 has a schematic configuration including a rotation lever 81 fitted (fixed) to one rotation shaft 53 of the cutter support unit 41 and an actuator 82 connected to the rotation lever 81. It is, by operating the actuator 82, through the rotation lever 81, so that the cutter supporting unit 41 is rotated about the rotational axis C 41.

アクチュエータ82は、回転レバー81を介してカッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して回転動作することができるものであれば良く、例えば、回転レバー81と機械的に接続される油圧シリンダ、または、回転レバー81とギヤ機構を介して接続されるモータ等を採用することができる。   The actuator 82 may be any actuator that can rotate the cutter support unit 41 with respect to the rotation support unit 42 (the cutter head 12) via the rotation lever 81. For example, the actuator 82 is mechanically connected to the rotation lever 81. Hydraulic cylinder, or a motor connected to the rotary lever 81 via a gear mechanism, or the like.

なお、図1に示すように、トンネル掘削機1の径方向中央に配置されるカッタ交換装置32には、図示しないロータリージョイント等を考慮して、延設管44のトンネル後方に位置してヘッド開口部12cからトンネル後方に向けて径方向外側に傾斜した第二の延設管45が設けられている。   As shown in FIG. 1, the cutter exchanging device 32 disposed at the center in the radial direction of the tunnel excavator 1 has a head located at the rear of the extension pipe 44 behind the tunnel in consideration of a rotary joint (not shown) and the like. A second extension pipe 45 that is inclined radially outward from the opening 12c toward the rear of the tunnel is provided.

よって、トンネル掘削機1の径方向中央に配置されるカッタ交換装置32において、カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にある(ディスクカッタ31が掘削位置に位置している)ときには、前方空間S100とチャンバS13とは、穴内空間S41と管内空間S44と第二の延設管45内の空間(第二の管内空間)S45とを介して連通しており、複数のディスクカッタ31によって掘削した掘削土砂は、穴内空間S41と管内空間S44と第二の管内空間S45とを通ってチャンバS13に取り込まれるようになっている。 Therefore, the cutter changer 32 arranged in the radial center of the tunnel boring machine 1, the cutter supporting unit 41 is in the excavation position state (disk cutter 31 is positioned at the drilling site) Sometimes, the front space S 100 the chamber S 13, communicates via a space (a second pipe space) S 45 the hole in the space S 41 and pipe space S 44 in the second extending設管45, a plurality of disk cutters 31 excavated excavated soil is adapted to be incorporated into the chamber S 13 through the hole in the space S 41 and pipe space S 44 and the second tube space S 45.

ここで、トンネル掘削機1の径方向中央に配置されるカッタ交換装置32は、複数のディスクカッタ31を同時に(一括で)保持するように当該ディスクカッタ31の連設方向(径方向であって、図1においては上下方向)に長い形状で形成されている(一つのディスクカッタ31を保持するものであっても良い)。   Here, the cutter exchanging device 32 disposed at the center in the radial direction of the tunnel excavator 1 holds the plurality of disk cutters 31 at the same time (in a lump) in a direction in which the disk cutters 31 are continuously connected (in the radial direction). 1 (in the vertical direction in FIG. 1) (a single disk cutter 31 may be held).

もちろん、トンネル掘削機1の径方向中央以外に配置されるカッタ交換装置32であっても、複数のディスクカッタ31を同時に(一括で)保持するように当該ディスクカッタ31の連設方向に長い形状で形成しても良い。図2においては、トンネル掘削機1の径方向中央に配置されるカッタ交換装置32の他に、四つのカッタ交換装置32において、二つのディスクカッタ31を同時に(一括で)保持する構成としている。   Of course, even if the cutter exchanging device 32 is arranged at a position other than the center of the tunnel excavator 1 in the radial direction, the cutter exchanging device 32 has a long shape in the direction in which the disk cutters 31 are connected so that the plurality of disk cutters 31 are held simultaneously (collectively). May be formed. In FIG. 2, in addition to the cutter exchanging device 32 arranged at the center in the radial direction of the tunnel excavator 1, four disc exchanging devices 32 are configured to simultaneously hold (collectively) two disk cutters 31.

本発明の実施例1に係るトンネル掘削機の動作について、図1から図6Bを参照して説明する。   The operation of the tunnel excavator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6B.

トンネル掘削機1は、カッタ駆動モータ23を作動し、リングギヤ22および中間ビーム21を介してカッタヘッド12を回転駆動することにより、前方の地山を掘削する(図1および図2参照)。そして、カッタヘッド12によって掘削した掘削土砂を、穴内空間S41と管内空間S44(および第二の管内空間S45)ならびに図示しない土砂取り込み口を介してチャンバS13内に取り込むと共に、スクリューコンベア14によって後方に搬送した後、図示しないベルトコンベア等によって外部へ排出する。 The tunnel excavator 1 excavates the ground in front by operating the cutter driving motor 23 and rotatingly driving the cutter head 12 via the ring gear 22 and the intermediate beam 21 (see FIGS. 1 and 2). Then, the excavated earth and sand excavated by the cutter head 12, fetches the chamber S 13 through a hole in the space S 41 and pipe space S 44 (and the second pipe space S 45) as well as not shown sand inlet, screw conveyor After being conveyed backward by 14, it is discharged to the outside by a belt conveyor or the like (not shown).

ここで、掘進時(掘削時)において、ディスクカッタ31は、掘削位置に位置し、カッタ支持ユニット41は、貫通穴51aが前壁開口部61aと後壁開口部63aとを接続する(前方空間S100が穴内空間S41を介して管内空間S44およびチャンバS13と連通する)ように配置された掘削位置状態にある(図3、図4Aおよび図4B参照)。よって、ディスクカッタ31による巨礫や岩盤の掘削がなされると共に、ディスクカッタ31によって掘削した掘削土砂が当該ディスクカッタ31の後方に形成された土砂取り込み流路である穴内空間S41および管内空間S44を介して直接的にチャンバS13へ取り込まれる。 Here, at the time of excavation (during excavation), the disk cutter 31 is located at the excavation position, and the cutter support unit 41 connects the through hole 51a between the front wall opening 61a and the rear wall opening 63a (front space). S 100 via the space S 41 communicating with the tube space S 44 and chamber S 13 hole) as in deployed drilling site state (see FIGS. 3, 4A and 4B). Therefore, excavation of boulders and bedrock by the disk cutter 31 is performed, and the excavated earth and sand excavated by the disk cutter 31 is a hole space S 41 and a pipe space S 44 that are sediment intake flow paths formed behind the disk cutter 31. are directly incorporated into the chamber S 13 through.

つまり、ディスクカッタ31の後方に掘削土砂が滞留することはなく、当該ディスクカッタ31周りの掘削土砂の流通性が向上される。よって、ディスクカッタ31の目詰まり等による影響を受けず、掘削時の抵抗を低減することができるので、トンネル掘削機1による掘進作業(掘削作業)を良好に行うことができる。なお、カッタ支持ユニット41は、図示しないロック機構によって位置決め(固定)されているため、掘進時(掘削時)において、回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して回転されることはない。   That is, the excavated earth and sand does not stay behind the disk cutter 31, and the flowability of the excavated earth and sand around the disk cutter 31 is improved. Therefore, the resistance at the time of excavation can be reduced without being affected by clogging of the disk cutter 31 or the like, so that the excavation work (excavation work) by the tunnel excavator 1 can be performed favorably. Since the cutter support unit 41 is positioned (fixed) by a lock mechanism (not shown), the cutter support unit 41 is not rotated with respect to the rotation support unit 42 (cutter head 12) during excavation (during excavation).

そして、トンネル掘削機1による掘削作業(掘進作業)が続けられ、ディスクカッタ31が摩耗した際には、カッタ駆動モータ23の作動(カッタヘッド12の回転駆動)を停止し、以下の手順でディスクカッタ31の交換を行う。   Then, when the excavation work (digging work) by the tunnel excavator 1 is continued and the disc cutter 31 is worn, the operation of the cutter drive motor 23 (rotation drive of the cutter head 12) is stopped, and the disc is driven in the following procedure. The cutter 31 is replaced.

まず、カッタ支持ユニット41の図示しないロック機構を解除し、アクチュエータ82の作動によって回転レバー81を介してカッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して回転させる(図5参照)。   First, the lock mechanism (not shown) of the cutter support unit 41 is released, and the cutter support unit 41 is rotated with respect to the rotation support unit 42 (cutter head 12) via the rotation lever 81 by the operation of the actuator 82 (see FIG. 5). .

そして、カッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して所定角度(本実施例においては、略90°)回転させ、ディスクカッタ31を交換位置に位置させた後、カッタ支持ユニット41を図示しないロック機構によって固定(位置決め)する(図6Aおよび図6B参照)。   Then, the cutter support unit 41 is rotated by a predetermined angle (approximately 90 ° in this embodiment) with respect to the rotation support unit 42 (cutter head 12), and the disk cutter 31 is positioned at the replacement position. 41 is fixed (positioned) by a lock mechanism (not shown) (see FIGS. 6A and 6B).

続いて、一方の蓋部材68を開扉し、押さえ部材52を取り外して支持溝51bから使用済のディスクカッタ31を取り外した後、新たなディスクカッタ31を支持溝51bに嵌め込んで押さえ部材52を取り付ける。   Subsequently, one lid member 68 is opened, the holding member 52 is removed, and the used disk cutter 31 is removed from the support groove 51b. Then, a new disk cutter 31 is fitted into the supporting groove 51b, and the holding member 52 is inserted. Attach.

このとき、他方の蓋部材69を開扉し、ディスクカッタ31の取り外しおよび取り付けの作業(補助作業)ならびに他の作業等を行うことも可能である。なお、カッタ支持ユニット41は、図示しないロック機構によって位置決め(固定)されているため、カッタ交換時において、回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して回転されることはない。   At this time, it is also possible to open the other lid member 69 and perform the work of removing and attaching the disk cutter 31 (auxiliary work) and other work. Since the cutter support unit 41 is positioned (fixed) by a lock mechanism (not shown), the cutter support unit 41 is not rotated with respect to the rotation support unit 42 (cutter head 12) when the cutter is replaced.

次に、上述した手順と逆の手順により、新たなディスクカッタ31を掘削位置に位置させる。   Next, a new disc cutter 31 is positioned at the excavation position by a procedure reverse to the procedure described above.

つまり、蓋部材68を閉扉した後、カッタ支持ユニット41の図示しないロック機構を解除し、アクチュエータ82の作動によって回転レバー81を介してカッタ支持ユニット41を回転支持ユニット42(カッタヘッド12)に対して所定角度(本実施例においては、略90°)回転させ、ディスクカッタ31を掘削位置に位置させた後、カッタ支持ユニット41を図示しないロック機構によって固定(位置決め)する(図4Aから図6B参照)。なお、他方の蓋部材69を開扉していた場合には、蓋部材68と共に蓋部材69も閉扉して上述の手順を行う。   That is, after the lid member 68 is closed, the lock mechanism (not shown) of the cutter support unit 41 is released, and the cutter support unit 41 is moved to the rotation support unit 42 (cutter head 12) via the rotation lever 81 by the operation of the actuator 82. After rotating the disk cutter 31 at a predetermined angle (about 90 ° in this embodiment) to position the disk cutter 31 at the excavation position, the cutter support unit 41 is fixed (positioned) by a lock mechanism (not shown) (FIGS. 4A to 6B). reference). If the other lid member 69 has been opened, the lid member 69 is closed together with the lid member 68, and the above-described procedure is performed.

以上の手順により、ディスクカッタ31の交換作業が完了し、トンネル掘削機1による掘削作業(掘進作業)を再開する。   With the above procedure, the replacement work of the disk cutter 31 is completed, and the excavation work (digging work) by the tunnel excavator 1 is restarted.

上述したカッタ支持ユニット41の回転動作、すなわち、ディスクカッタ31の掘削位置と交換位置との両位置間の移動の際には、蓋部材68,69によって、前方空間S100およびチャンバS13と機内空間S12との連通状態が遮断されており、上述したカッタ支持ユニット41の回転動作、すなわち、ディスクカッタ31の掘削位置と交換位置との両位置間の移動を安全に行うことができる。もちろん、第一のシール部材71,72または第二のシール部材73,74の少なくとも一方を適切に配置することにより、第一のシール部材71,72または第二のシール部材73,74の少なくとも一方によってカッタ支持ユニット41の回転動作の際におけるシール機能を確保するようにしても良い。 Rotational movement of the cutter supporting unit 41 described above, i.e., during the movement between the two positions of the replacement position and drilling position of the disk cutter 31, the lid member 68, the front space S 100 and chamber S 13 and flight are cut off communication with the space S 12, rotation of the cutter supporting unit 41 described above, i.e., can be moved between the two positions of the replacement position and drilling position of the disk cutter 31 safely. Of course, by appropriately disposing at least one of the first seal members 71, 72 or the second seal members 73, 74, at least one of the first seal members 71, 72 or the second seal members 73, 74 is provided. Thus, the sealing function during the rotation operation of the cutter support unit 41 may be ensured.

また、上述した蓋部材68,69の開閉動作の際、および、ディスクカッタ31の交換作業の間には、第二のシール部材73,74(または、第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74)によって、前方空間S100およびチャンバS13と機内空間S12との連通状態が遮断されており、上述した蓋部材68,69の開閉動作、および、ディスクカッタ31の交換作業を安全に行うことができる。 During the opening and closing operations of the lid members 68 and 69 and during the replacement of the disk cutter 31, the second seal members 73 and 74 (or the first seal members 71 and 72 and the second the sealing member 73, 74) of which is cut off communication with the front space S 100 and chamber S 13 and cabin space S 12, the opening and closing operation of the cover member 68 and 69 described above, and the exchange of the disc cutter 31 Work can be done safely.

本実施例に係るトンネル掘削機によれば、カッタ交換装置32によってディスクカッタ31を機内空間S12において安全に交換することができると共に、前方空間S100とチャンバS13とを連通する土砂取り込み流路によってディスクカッタ31の後方における掘削土砂の流通性(チャンバS13への取り込み性能)をより向上させることができる。 According to the tunnel boring machine according to the present embodiment, it is possible to safely replace the flight space S 12 the disc cutter 31 by the cutter changer 32, sediment capture flow for communicating the front space S 100 and the chamber S 13 it is possible to further improve the flow of drilling soil behind the disc cutter 31 (incorporation performance to the chamber S 13) by the road.

そして、カッタ支持ユニット41の回転動作により、掘削時における前方空間S100とチャンバS13との連通状態(土砂取り込み機能)と、カッタ交換時における前方空間S100およびチャンバS13と穴内空間S41の遮断状態かつ交換作業空間S31と穴内空間S41との連通状態とを切り替えることができるので、従来のナイフゲートバルブ等の部品を削減すると共に、カッタ交換装置32を簡易な構成とすることができる。 By rotation of the cutter supporting unit 41, the communication with the front space S 100 and the chamber S 13 at the time of excavation (sand capturing function), the front space S 100 and chamber S 13 and the hole in the space S 41 at the time of the cutter replacement it is possible to switch the communication with the cut-off state and replacing work space S 31 and the hole in the space S 41 of, as well as reducing component, such as a conventional knife gate valves, the cutter exchange apparatus 32 with a simple structure that Can be.

さらに、第一のシール部材71,72と第二のシール部材73,74とを設けてシール機能を分担させることにより、掘削時およびカッタ交換時における前方空間S100およびチャンバS13と機内空間S12との連通をそれぞれ確実に遮断すると共に、第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74に掛かる負担を軽減してシール部材としての信頼性を向上させることができる。 Furthermore, by sharing the sealing function is provided with the first seal member 71 and the second seal member 73, the front space during drilling and during the cutter replacement S 100 and chamber S 13 and flight space S The communication with the second seal member 12 can be reliably blocked, and the load on the first seal members 71, 72 and the second seal members 73, 74 can be reduced, thereby improving the reliability of the seal members.

ここで、第一のシール部材71,72を前壁61および後壁63に対して着脱可能とし、第二のシール部材73,74を筒状部材66,67に対して着脱可能とすることにより、第一のシール部材71,72および第二のシール部材73,74を交換可能としてシール部材としての信頼性をより向上させることができる。なお、第二のシール部材73,74は、第一のシール部材71,72によって掘削時(カッタ支持ユニット41が掘削位置状態にあるとき)のシール機能が確保されているので、掘削時であっても蓋部材68,69を開扉することによって交換可能である。   Here, the first seal members 71 and 72 are detachable from the front wall 61 and the rear wall 63, and the second seal members 73 and 74 are detachable from the tubular members 66 and 67. The first seal members 71 and 72 and the second seal members 73 and 74 are replaceable, so that the reliability of the seal members can be further improved. Note that the second seal members 73 and 74 have a sealing function at the time of excavation (when the cutter support unit 41 is in the excavation position state) by the first seal members 71 and 72. It can be replaced by opening the lid members 68, 69.

[実施例2]
本発明の実施例2に係るトンネル掘削機の構造について、図7および図8を参照して説明する。
[Example 2]
Second Embodiment A structure of a tunnel excavator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例に係るトンネル掘削機は、カッタ交換装置においてシール可動機構を追設したことを除いて、本発明の実施例1に係るトンネル掘削機と同様な構成を有するものである。よって、本実施例に係るトンネル掘削機における実施例1と同様な構成についての重複説明は適宜省略する。   The tunnel excavator according to the present embodiment has a configuration similar to that of the tunnel excavator according to the first embodiment of the present invention, except that a seal movable mechanism is additionally provided in the cutter exchanging device. Therefore, a duplicate description of the same configuration as in the first embodiment in the tunnel excavator according to the present embodiment will be appropriately omitted.

図7に示すように、カッタ交換装置132は、カッタ支持ユニット141を図示しない回転機構(実施例1における回転機構43に相当)によって回転支持ユニット142に対して回転動作することにより、当該カッタ支持ユニット141を掘削位置状態および交換位置状態へ移行してディスクカッタ131を掘削位置および交換位置に位置(移動)すると共に、貫通穴151a(穴内空間S141)を介した前方空間S100とチャンバS113との連通状態、ならびに、前方空間S100およびチャンバS113と穴内空間S141の遮断状態かつ交換作業空間S131と穴内空間S141との連通状態を切り替えることができるものである。 As shown in FIG. 7, the cutter replacement device 132 rotates the cutter support unit 141 with respect to the rotation support unit 142 by a rotation mechanism (corresponding to the rotation mechanism 43 in the first embodiment) (not shown) to support the cutter support unit 141. position disc cutter 131 to the drilling position and the exchange position shifts the unit 141 to the drilling position state and exchange position state while (moved), the front space through the through hole 151a (hole space S 141) S 100 and chamber S communication with the 113, and is capable of switching the communication state between the disconnected state and replacing work space S 131 and the hole in the space S 141 of the front space S 100 and chamber S 113 and the hole in the space S 141.

回転支持ユニット142には、カッタ支持ユニット141を回転可能に支持するように、前壁161と側壁162と後壁163とが設けられており、側壁162には、交換位置状態のカッタ支持ユニット141における貫通穴151aに対応する筒状部材166,167が設けられている。   The rotation support unit 142 is provided with a front wall 161, a side wall 162, and a rear wall 163 so as to rotatably support the cutter support unit 141, and the side wall 162 has a cutter support unit 141 in an exchange position state. The cylindrical members 166 and 167 corresponding to the through holes 151a are provided.

筒状部材166,167は、一端の周縁部がカッタ支持ユニット141の外周面と対接可能な筒状の本体部191a,192aと、この本体部191a,192aにおける他端の周縁部から径方向外側へ延出するフランジ部191b,192bとから概略構成されている。   The cylindrical members 166 and 167 have cylindrical ends 191a and 192a at one ends of which can be brought into contact with the outer peripheral surface of the cutter support unit 141, and a radial direction from the other ends of the main bodies 191a and 192a. It is schematically constituted by flange portions 191b and 192b extending outward.

ここで、本体部191a,192aにおける一端の周縁部には、カッタ支持ユニット141と筒状部材166,167(本体部191a,192a)との隙間を封止可能な第二のシール部材173,174が設けられており、フランジ部191b,192bの端面には、交換作業空間S131と機内空間S112とを隔離可能(筒状部材166,167における他端を閉塞可能)な蓋部材168,169が設けられている。 Here, the second sealing members 173, 174 capable of sealing the gap between the cutter support unit 141 and the cylindrical members 166, 167 (the main body portions 191a, 192a) are provided at the peripheral edge of one end of the main body portions 191a, 192a. is provided, the flange portion 191b, the end face of the 192b, replacement work space S 131 and flight space S 112 and the possible isolation (possible closing the other end of the tubular member 166, 167) of the cover member 168 and 169 Is provided.

また、側壁162には、棒状のねじ部材193,194が当該側壁162の径方向外側へ突出して設けられており、このねじ部材193,194には、筒状部材166,167のフランジ部191b,192bが摺動可能に係合されると共に、このフランジ部191b,192bの摺動方向両側に位置してナット195,196が螺合されている。   Further, rod-shaped screw members 193, 194 are provided on the side wall 162 so as to protrude radially outward of the side wall 162. The screw members 193, 194 are provided with flange portions 191b, 191b of cylindrical members 166, 167, respectively. 192b is slidably engaged, and nuts 195 and 196 are screwed on both sides of the flange portions 191b and 192b in the sliding direction.

よって、ナット195,196がねじ部材193,194に対して回転されると、当該ナット195,196がねじ部材193,194の延設方向(図7においては、左右方向)に移動されると共に、筒状部材166,167(フランジ部191b,192b)がナット195,196に押圧されて同方向に移動されることになる。   Therefore, when the nuts 195 and 196 are rotated with respect to the screw members 193 and 194, the nuts 195 and 196 are moved in the extending direction of the screw members 193 and 194 (the left and right direction in FIG. 7), The cylindrical members 166 and 167 (the flange portions 191b and 192b) are pressed by the nuts 195 and 196 and moved in the same direction.

つまり、ナット195,196の動作(回転)によって筒状部材166,167を移動させることにより、本体部191a,192aにおける一端の周縁部すなわち第二のシール部材173,174をカッタ支持ユニット141の外周面に対して接近離反させることができる。なお、側壁162と筒状部材166,167との間、および、筒状部材166,167と蓋部材168,169との間には、それぞれシール部材197,198が介装されており、密閉性が確保されるようになっている。   In other words, by moving the tubular members 166 and 167 by the operation (rotation) of the nuts 195 and 196, the peripheral portions at one end of the main body portions 191a and 192a, that is, the second seal members 173 and 174 are moved to the outer periphery of the cutter support unit 141. It can be moved toward and away from the surface. Seal members 197 and 198 are interposed between the side wall 162 and the cylindrical members 166 and 167, and between the cylindrical members 166 and 167 and the lid members 168 and 169, respectively. Is secured.

よって、カッタ支持ユニット141を交換位置状態としている(ディスクカッタ131を交換位置に位置させている)ときには、第二のシール部材173,174をカッタ支持ユニット141の外周面に密着(接近および対接)させることにより、カッタ交換時において前方空間S100およびチャンバS113からの機内空間S112への掘削土砂の流入を確実に防ぐ(止水する)ことができる(図7参照)。 Therefore, when the cutter support unit 141 is in the replacement position state (the disk cutter 131 is located in the replacement position), the second seal members 173 and 174 are in close contact with (close to and in contact with) the outer peripheral surface of the cutter support unit 141. by) is to be reliably prevented (water shut-off the flow of drilling sediment to flight space S 112 from the front space S 100 and chamber S 113 during cutter exchange) can (see FIG. 7).

一方、カッタ支持ユニット141を回転支持ユニット142に対して回転動作する(ディスクカッタ131を掘削位置と交換位置との両位置間を移動する)ときには、第二のシール部材173,174をカッタ支持ユニット141の外周面から離脱(離反)させることにより、第二のシール部材173,174のカッタ支持ユニット141の外周面との摩擦(特に、貫通穴151a等の角部との干渉)による摩耗および損傷を防ぐことができる(図8参照)。   On the other hand, when rotating the cutter support unit 141 with respect to the rotation support unit 142 (moving the disk cutter 131 between the excavation position and the replacement position), the second seal members 173 and 174 are moved to the cutter support unit. By separating (separating) from the outer peripheral surface of 141, wear and damage due to friction between second seal members 173 and 174 and the outer peripheral surface of cutter support unit 141 (particularly, interference with corners of through hole 151a and the like). Can be prevented (see FIG. 8).

なお、カッタ支持ユニット141を掘削位置状態としている(ディスクカッタ131を掘削位置に位置させている)ときにも、第二のシール部材173,174をカッタ支持ユニット141の外周面に密着(接近および対接)させても良く、これにより、掘削時においても前方空間S100およびチャンバS113からの機内空間S112への掘削土砂の流入を確実に防ぐ(止水する)ことができる(図7参照)。 In addition, even when the cutter support unit 141 is in the excavation position state (the disk cutter 131 is located in the excavation position), the second seal members 173 and 174 are in close contact with the outer peripheral surface of the cutter support unit 141 (approaching and approaching). Taise') is allowed even better, thereby reliably preventing (water shut-off the flow of drilling sediment to flight space S 112 from the front space S 100 and chamber S 113 even during excavation) may be (Fig. 7 reference).

本実施例に係るトンネル掘削機によれば、実施例1に係るトンネル掘削機による作用および効果に加え、カッタ支持ユニット141の外周面に対して第二のシール部材173,174を接近離反させるシール可動機構を備えたことにより、第二のシール部材173,174の摩耗および損傷を抑制することができる。   According to the tunnel excavator according to the present embodiment, in addition to the function and effect of the tunnel excavator according to the first embodiment, a seal that allows the second seal members 173 and 174 to approach and separate from the outer peripheral surface of the cutter support unit 141. With the provision of the movable mechanism, wear and damage of the second seal members 173 and 174 can be suppressed.

なお、本実施例においては、筒状部材166,167とナット195,196とねじ部材193,194とにより、第二のシール部材173,174をカッタ支持ユニット141の外周面に対して接近離反させるシール可動機構を構成している。ここで、ナット195,196は、筒状部材166,167における一端の周縁部がカッタ支持ユニット141の外周面に対して接近離反するように筒状部材166,167を移動する動作部に相当し、ねじ部材193,194は、筒状部材166,167と係合して当該筒状部材166,167の移動を案内する案内部に相当する。   In the present embodiment, the second seal members 173 and 174 are moved closer to and away from the outer peripheral surface of the cutter support unit 141 by the cylindrical members 166 and 167, the nuts 195 and 196, and the screw members 193 and 194. It constitutes a seal moving mechanism. Here, the nuts 195 and 196 correspond to an operation unit that moves the cylindrical members 166 and 167 such that the peripheral edge of one end of the cylindrical members 166 and 167 approaches and separates from the outer peripheral surface of the cutter support unit 141. The screw members 193 and 194 correspond to guide portions that engage with the tubular members 166 and 167 to guide the movement of the tubular members 166 and 167.

もちろん、カッタ支持ユニット141と前壁161との間の隙間を封ずる第一のシール171,172をカッタ支持ユニット141の外周面に対して接近離反させる別途のシール可動機構(不図示)を設けるようにしても良い。このような別途のシール機構を設けることにより、第一のシール171,172の摩耗および損傷を抑制することができる。   Of course, a separate seal movable mechanism (not shown) is provided for moving the first seals 171 and 172 that seal the gap between the cutter support unit 141 and the front wall 161 toward and away from the outer peripheral surface of the cutter support unit 141. You may do it. By providing such a separate seal mechanism, wear and damage of the first seals 171 and 172 can be suppressed.

本発明に係るトンネル掘削機は、上述した実施例1および実施例2のように、カッタ支持ユニット41,141(支持本体部51,151)を略球状に形成したものに限定されない。本発明に係るトンネル掘削機におけるカッタ支持ユニットとしては、回転支持ユニットに対して回転可能であれば良く、例えば、支持本体部を貫通穴に沿った筒状に形成し、この支持本体部の端面を球面状に形成して回転支持ユニットと摺接させるようにしても良い。また、支持本体部をカッタ支持ユニットの回転軸に沿う(貫通穴の軸心と直交する軸心を有する)円柱状または円筒状に形成し、この支持本体部の周面を回転支持ユニットと摺接させるようにしても良い。   The tunnel excavator according to the present invention is not limited to the one in which the cutter support units 41 and 141 (the support main bodies 51 and 151) are formed in a substantially spherical shape as in the first and second embodiments described above. The cutter support unit in the tunnel excavator according to the present invention may be any structure as long as it can rotate with respect to the rotary support unit. For example, the support body is formed in a cylindrical shape along the through hole, and the end face of the support body is May be formed in a spherical shape and brought into sliding contact with the rotation support unit. Further, the support main body is formed in a cylindrical or cylindrical shape along the rotation axis of the cutter support unit (having an axis perpendicular to the axis of the through hole), and the peripheral surface of the support main body slides with the rotation support unit. You may make it contact.

また、本発明に係るトンネル掘削機は、上述した実施例1および実施例2のように、カッタ支持ユニット41,141をディスクカッタ31,131の回転軸と平行な回転軸周りに回転動作するように構成したものに限定されない。本発明に係るトンネル掘削機におけるカッタ支持ユニットとしては、支持したディスクカッタが他部材と干渉することなく回転支持ユニットに対して回転可能であれば良く、例えば、カッタ支持ユニットをディスクカッタの回転軸と平行でない(所定の角度を成す)方向(例えば、直交する方向)に延びる回転軸周りに回転動作するように構成するようにしても良い。   Further, the tunnel excavator according to the present invention rotates the cutter supporting units 41 and 141 around the rotation axis parallel to the rotation axes of the disk cutters 31 and 131 as in the first and second embodiments described above. However, the present invention is not limited to this. As the cutter supporting unit in the tunnel excavator according to the present invention, the supported disk cutter may be rotatable with respect to the rotary supporting unit without interfering with other members. It may be configured to rotate around a rotation axis extending in a direction (for example, a direction orthogonal to) that is not parallel to (conforms with a predetermined angle to).

また、本発明に係るトンネル掘削機は、上述した実施例1および実施例2のように、後壁63,163のトンネル後方から突出する延設管44,144を設けたものに限定されない。例えば、後壁63,163をヘッド後壁部12b,112bと密接して設ける、または、後壁63,163をヘッド後壁部12b,112bの一部として構成することにより、延設管44,144を省略することが可能である。   Further, the tunnel excavator according to the present invention is not limited to the one provided with the extension pipes 44 and 144 protruding from the rear wall rear of the rear walls 63 and 163 as in the first and second embodiments. For example, by providing the rear walls 63, 163 in close contact with the head rear wall portions 12b, 112b, or by configuring the rear walls 63, 163 as a part of the head rear wall portions 12b, 112b, the extension pipe 44, 163 is formed. 144 can be omitted.

また、本発明に係るトンネル掘削機は、上述した実施例1および実施例2のように、複数の筒状部材66,67,166,167および蓋部材68,69,168,169を設けたものに限定されない。例えば、ディスクカッタ31,131の交換作業に必須でない他方の筒状部材67,167を有底の(閉塞された)筒状に形成することにより、他方の蓋部材69,169を省略することができる。また、側壁62,162を支持本体部51,151の外周面に沿って形成し、筒状部材66,67,166,167を省略することもできる。   Further, the tunnel excavator according to the present invention includes a plurality of tubular members 66, 67, 166, 167 and lid members 68, 69, 168, 169, as in the first and second embodiments described above. It is not limited to. For example, by forming the other cylindrical members 67 and 167 which are not indispensable for the exchange work of the disk cutters 31 and 131 into a bottomed (closed) cylindrical shape, the other lid members 69 and 169 can be omitted. it can. Further, the side walls 62 and 162 may be formed along the outer peripheral surfaces of the support main bodies 51 and 151, and the cylindrical members 66, 67, 166 and 167 may be omitted.

また、本発明に係るトンネル掘削機は、上述した実施例1および実施例2に係るトンネル掘削機に限定されず、種々の変更が可能であり、本発明に係るトンネル掘削機におけるカッタ交換装置として、例えば、ディスクカッタを可動式とする機構(カッタ可動機構)を備えたものであっても良い。   In addition, the tunnel excavator according to the present invention is not limited to the tunnel excavator according to the first and second embodiments described above, and various modifications are possible. As a cutter exchanging device in the tunnel excavator according to the present invention, For example, a mechanism provided with a movable disk cutter (cutter movable mechanism) may be provided.

ここで、カッタ交換装置にディスクカッタを可動式とする機構を備えた構成例を図9および図10に示す。図9および図10に示した構成例は、上述した実施例1におけるカッタ交換装置32または実施例2におけるカッタ交換装置132に替えて、ディスクカッタを可動式とするカッタ可動機構を備えたカッタ交換装置232を採用したものであり、ディスクカッタを可動式とするカッタ可動機構を追設したことを除いて、上述した実施例1におけるカッタ交換装置32または実施例2におけるカッタ交換装置132と同様の構成を有するものである。よって、以下においては、上述した実施例1または実施例2と同様な構成についての重複説明は適宜省略する。   Here, FIGS. 9 and 10 show configuration examples in which the cutter exchanging device is provided with a mechanism for making the disk cutter movable. The configuration example shown in FIGS. 9 and 10 is different from the cutter exchange device 32 in the first embodiment or the cutter exchange device 132 in the second embodiment in that a cutter exchange mechanism including a cutter movable mechanism that makes a disk cutter movable. The same as the cutter exchanging device 32 in the first embodiment or the cutter exchanging device 132 in the second embodiment described above except that a cutter movable mechanism for making the disk cutter movable is additionally provided. It has a configuration. Therefore, in the following, redundant description of the same configuration as in the above-described first or second embodiment will be appropriately omitted.

図9に示すように、カッタ交換装置232は、カッタ支持ユニット241を回転機構243によって回転支持ユニット242に対して回転動作することにより、当該カッタ支持ユニット241を掘削位置状態および交換位置状態へ移行してディスクカッタ231を掘削位置および交換位置に位置(移動)すると共に、貫通穴251−1a(穴内空間S241)を介した前方空間S100とチャンバS213との連通状態、ならびに、前方空間S100およびチャンバS213と穴内空間S241の遮断状態かつ交換作業空間S231と穴内空間S241との連通状態を切り替えることができるものである。 As shown in FIG. 9, the cutter exchanging device 232 shifts the cutter support unit 241 to the excavation position state and the exchange position state by rotating the cutter support unit 241 with respect to the rotation support unit 242 by the rotation mechanism 243. and thereby positioning the disk cutter 231 to the drilling position and the replacement position (movement), the communication with the front space S 100 and chamber S 213 via the through holes 251-1A (hole space S 241), and, the front space is capable of switching the communication with the S 100 and chamber S 213 and cut-off state and replacing the hole in the space S 241 space S 231 and the hole in the space S 241.

カッタ支持ユニット241には、その一部が前方空間S100に臨むように回転支持ユニット242に収容される略球状の支持本体部251−1が設けられており、この支持本体部251−1には、カッタ支持ユニット241が掘削位置状態にある(ディスクカッタ231が掘削位置に位置している)ときに、前方空間S100に臨んで開口すると共にトンネル後方に向けて貫通する(前方空間S100とチャンバS213とを連通する)貫通穴251−1aが形成されている。 The cutter supporting unit 241, a part of which supporting body 251-1 of substantially spherical accommodated in the rotation supporting unit 242 is provided so as to face the front space S 100, to the supporting body 251 - , when the cutter supporting unit 241 is in the excavation position state (disk cutter 231 is positioned at the drilling site), to penetrate toward the tunnel behind with opening faces the front space S 100 (front space S 100 And the chamber S 213 ) are formed.

また、カッタ支持ユニット241には、ディスクカッタ231を着脱可能に支持して貫通穴251−1aに形成された摺動溝251−1b内において摺動可能な支持摺動部251−2と、この支持摺動部251−2を支持本体部251−1(貫通穴251−1aおよび摺動溝251−1b)に対して摺動(移動)する油圧シリンダ255とが設けられている。   The cutter support unit 241 has a support slide portion 251-2 which detachably supports the disk cutter 231 and can slide in a slide groove 251-1b formed in the through hole 251-1a. A hydraulic cylinder 255 that slides (moves) the support sliding portion 251-2 with respect to the support main body 251-1 (the through hole 251-1a and the slide groove 251-1b) is provided.

支持摺動部251−2には、ディスクカッタ231のカッタ本体部231aを収容可能な貫通穴251−2aと、ディスクカッタ231のカッタ軸部231bを設置可能な支持溝251−2bとが形成されており、ディスクカッタ231は、押さえ部材252によって支持溝251−2bに固定されるカッタ軸部231bに対して、カッタ本体部231aが回転軸C231周りに回転されるようになっている。 The support sliding portion 251-2 is formed with a through hole 251-2a capable of accommodating the cutter body 231a of the disk cutter 231 and a support groove 251-2b capable of installing the cutter shaft 231b of the disk cutter 231. In the disk cutter 231, the cutter main body 231 a is rotated about the rotation axis C 231 with respect to the cutter shaft 231 b fixed to the support groove 251-2 b by the pressing member 252.

よって、油圧シリンダ255が伸縮動作されると、支持摺動部251−2が摺動溝251−1bに沿って(図9においては、上下方向)移動されることになる。   Therefore, when the hydraulic cylinder 255 expands and contracts, the support sliding portion 251-2 moves along the sliding groove 251-1b (vertically in FIG. 9).

つまり、油圧シリンダ255の伸縮動作によって支持摺動部251−2を摺動(移動)させることにより、ディスクカッタ231を、支持本体部251−1および前壁261(ヘッド前壁部212a)に対して出没させることができる。   That is, by sliding (moving) the support sliding portion 251-2 by the expansion and contraction operation of the hydraulic cylinder 255, the disk cutter 231 is moved relative to the support main body 251-1 and the front wall 261 (head front wall portion 212a). Can appear.

よって、カッタ支持ユニット241を掘削位置状態としている(ディスクカッタ231を掘削位置に位置させている)ときには、油圧シリンダ255を伸長し、回転支持ユニット242に対するカッタ支持ユニット241の回転軌跡の範囲(図9における二点鎖線参照)からディスクカッタ231の少なくとも一部が突出する突出位置とする(図10参照)、すなわち、ディスクカッタ231を支持本体部251−1および前壁261(ヘッド前壁部212a)に対して突出させることにより、当該ディスクカッタ231による巨礫や岩盤の掘削を行うことができる。   Therefore, when the cutter support unit 241 is in the excavation position state (the disc cutter 231 is located in the excavation position), the hydraulic cylinder 255 is extended, and the range of the rotation locus of the cutter support unit 241 with respect to the rotation support unit 242 (FIG. 9 (see a two-dot chain line), at least a position where at least a part of the disk cutter 231 protrudes (see FIG. 10), that is, the disk cutter 231 is supported by the support main body 251-1 and the front wall 261 (the head front wall 212a). ), The boulder or rock can be excavated by the disk cutter 231.

一方、カッタ支持ユニット241を回転支持ユニット242に対して回転動作する(ディスクカッタ231を掘削位置と交換位置との両位置間を移動する)ときには、油圧シリンダ255を縮長し、前記回転支持ユニットに対する前記カッタ支持ユニットの回転軌跡の範囲内に前記ディスクカッタの全部が収容される収容位置とする(図9参照)、すなわち、ディスクカッタ231を支持本体部251−1内に収容することにより、ディスクカッタ231が周辺部材(回転支持ユニット242等)と干渉することなく、カッタ支持ユニット241を回転軸C241周りに回転動作することができる。 On the other hand, when rotating the cutter support unit 241 relative to the rotation support unit 242 (moving the disk cutter 231 between the excavation position and the replacement position), the hydraulic cylinder 255 is reduced in length, and the rotation support unit is rotated. The disk cutter 231 is set to a storage position in which the entirety of the disk cutter is stored within the range of the rotation locus of the cutter support unit with respect to (i.e., FIG. 9). That is, by storing the disk cutter 231 in the support main body 251-1, The cutter support unit 241 can be rotated around the rotation axis C 241 without the disk cutter 231 interfering with the peripheral members (such as the rotation support unit 242).

また、カッタ支持ユニット241を交換位置状態としている(ディスクカッタ231を交換位置に位置させている)ときにも、油圧シリンダ255を伸長してディスクカッタ231を支持本体部251−1に対して突出させることにより、機内空間S212内の作業者は、カッタ支持ユニット241に支持されたディスクカッタ231に容易にアクセスすることができる(図示省略)。 Also, when the cutter support unit 241 is in the exchange position state (the disk cutter 231 is located in the exchange position), the hydraulic cylinder 255 is extended to project the disk cutter 231 from the support main body 251-1. By doing so, an operator in the in-machine space S212 can easily access the disk cutter 231 supported by the cutter support unit 241 (not shown).

なお、図示しないロック機構を備え、掘削時に油圧シリンダ255を伸長してディスクカッタ231を突出させた状態(掘削状態)を維持し、回転時に油圧シリンダ255を縮長してディスクカッタ231を収容した状態(収容状態)を維持し、交換時に油圧シリンダ255を伸長してディスクカッタ231を突出させた状態(交換状態)を維持するようにしても良い。   In addition, a lock mechanism (not shown) is provided to maintain the state where the hydraulic cylinder 255 is extended to extrude the disk cutter 231 during excavation (excavation state), and the hydraulic cylinder 255 is contracted to accommodate the disk cutter 231 during rotation. The state (housed state) may be maintained, and the state (extended state) in which the hydraulic cylinder 255 is extended and the disk cutter 231 is projected at the time of replacement (replaced state) may be maintained.

このとき、ディスクカッタ231の掘削状態と収容状態と交換状態とを同一のロック機構(不図示)によってロックおよびアンロックしても良く、また、ディスクカッタ231の掘削状態と収容状態と交換状態とをそれぞれ別々のロック機構(不図示)によってロックおよびアンロックしても良い。   At this time, the digging state, the housed state, and the exchange state of the disk cutter 231 may be locked and unlocked by the same lock mechanism (not shown). May be locked and unlocked by separate lock mechanisms (not shown).

このように図示しないロック機構によってディスクカッタ231の掘削状態を維持可能とすることにより、掘削時にディスクカッタ231が後退してしまうことを防ぐと共に、油圧シリンダ255に掛かる負荷を軽減することができる。また、図示しないロック機構によってディスクカッタ231の収容状態および交換状態を維持可能とすることにより、カッタ支持ユニット241の回転時およびディスクカッタ231の交換時に油圧シリンダ255の誤作動等による不具合を防止することができる。   As described above, the state of excavation of the disk cutter 231 can be maintained by the lock mechanism (not shown), thereby preventing the disk cutter 231 from retreating during excavation and reducing the load applied to the hydraulic cylinder 255. In addition, the storage state and the replacement state of the disk cutter 231 can be maintained by a lock mechanism (not shown), thereby preventing a malfunction due to a malfunction of the hydraulic cylinder 255 during rotation of the cutter support unit 241 and replacement of the disk cutter 231. be able to.

このように、ディスクカッタ231を可動式とするカッタ可動機構を備えたカッタ交換装置232を採用することにより、カッタ支持ユニット241の回転動作時にディスクカッタ231をカッタ支持ユニット241の回転中心に近づける(ディスクカッタ231の回転軸C231とカッタ支持ユニット241の回転軸C241との距離を短くする)ことができるので、カッタ支持ユニット241を小さく構成することができる。つまり、カッタ可動機構によれば、上述した実施例1および実施例2に係るトンネル掘削機による作用および効果に加え、カッタ支持ユニット241(カッタ交換装置232)の形状寸法を小さく(小型化)することができ、トンネル掘削機におけるカッタ交換装置232の配置の自由度を向上させることができる。 As described above, by employing the cutter exchanging device 232 including the cutter movable mechanism that makes the disk cutter 231 movable, the disk cutter 231 is brought closer to the rotation center of the cutter support unit 241 when the cutter support unit 241 rotates. since the distance between the rotation axis C 241 of the rotating shaft C 231 and the cutter supporting unit 241 of the disk cutter 231 for short) can be can be configured smaller cutter supporting unit 241. That is, according to the cutter movable mechanism, in addition to the operation and effect of the tunnel excavator according to the first and second embodiments described above, the shape and dimensions of the cutter support unit 241 (the cutter replacement device 232) are reduced (downsized). Accordingly, the degree of freedom in the arrangement of the cutter exchanging device 232 in the tunnel excavator can be improved.

本発明に係るトンネル掘削機は、巨礫や岩盤等を掘削可能なディスクカッタおよび当該ディスクカッタを機内で交換可能なカッタ交換装置を備え、ディスクカッタ周りの掘削土砂の流通性をより向上させることができるものであり、トンネルボーリングマシーン(TBM)、土圧式シールド掘削機および泥土圧式シールド掘削機など、種々のトンネル掘削機に適用することができる。   The tunnel excavator according to the present invention includes a disc cutter capable of excavating boulders and bedrock, and a cutter exchanging device capable of exchanging the disc cutter in the machine. The present invention can be applied to various tunnel excavators such as a tunnel boring machine (TBM), an earth pressure shield excavator, and a mud pressure shield excavator.

1 トンネル掘削機
11 スキンプレート(掘削機本体)
12 カッタヘッド
12a ヘッド前壁部
12b ヘッド後壁部
12c ヘッド開口部
13 バルクヘッド
14 スクリューコンベア
21 中間ビーム
22 リングギヤ
23 カッタ駆動モータ
31 ディスクカッタ
31a カッタ本体部
31b カッタ軸部
32 カッタ交換装置
41 カッタ支持ユニット
42 回転支持ユニット
43 回転機構
44 延設管
45 第二の延設管
51 支持本体部
51a 貫通穴
51b 支持溝
52 押さえ部材
53,54 回転軸部
61 前壁
61a 前壁開口部
62 側壁
63 後壁
63a 後壁開口部
64,65 軸受部
66,67 筒状部材(隔離部材)
68,69 蓋部材(隔離部材)
71、72 第一のシール部材
73,74 第二のシール部材
81 回転レバー
82 アクチュエータ
31 ディスクカッタの回転軸
41 カッタ支持ユニットの回転軸
12 カッタヘッドの内部空間(トンネル掘削機の機内空間)
13 後方空間(チャンバ)
31 交換作業空間
41 穴内空間
44 管内空間
45 第二の管内空間
100 前方空間(地山側の空間)
1 tunnel excavator 11 skin plate (excavator body)
12 Cutter Head 12a Head Front Wall 12b Head Rear Wall 12c Head Opening 13 Bulk Head 14 Screw Conveyor 21 Intermediate Beam 22 Ring Gear 23 Cutter Drive Motor 31 Disk Cutter 31a Cutter Body 31b Cutter Shaft 32 Cutter Exchanger 41 Cutter Support Unit 42 Rotation support unit 43 Rotation mechanism 44 Extension pipe 45 Second extension pipe 51 Support main body 51a Through hole 51b Support groove 52 Holding member 53, 54 Rotation shaft 61 Front wall 61a Front wall opening 62 Side wall 63 Rear Wall 63a Rear wall openings 64, 65 Bearings 66, 67 Cylindrical member (isolation member)
68, 69 Lid member (isolation member)
71, 72 First seal member 73, 74 Second seal member 81 Rotary lever 82 Actuator C 31 Rotary axis C of disk cutter 41 Rotary axis S of cutter support unit 12 Internal space of cutter head (internal space of tunnel excavator) )
S 13 rear space (chamber)
S 31 Exchange work space S 41 Hole space S 44 Pipe space S 45 Second pipe space S 100 Front space (space on the ground side)

Claims (7)

筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの前方部に回転可能に設けられるカッタヘッドと、前記カッタヘッドに設けられるディスクカッタと、前記ディスクカッタを機内で交換可能とするカッタ交換装置とを備えたトンネル掘削機であって、
前記カッタ交換装置は、前記ディスクカッタを着脱可能に支持するカッタ支持ユニットと、前記カッタヘッドに固定されて前記カッタ支持ユニットを回転可能に支持する回転支持ユニットと、前記カッタ支持ユニットと前記回転支持ユニットとの間の隙間を封ずるシール部材とを有し、
前記カッタ支持ユニットは、前記ディスクカッタを収容可能な貫通穴を有し、前記ディスクカッタが前方の地山を掘削可能な掘削位置と機内で交換可能な交換位置とに位置するように、前記回転支持ユニットに対して回転動作し、
前記貫通穴は、前記ディスクカッタが前記掘削位置に位置しているときに、前記カッタヘッドの前方側に位置する前方空間と前記カッタヘッドの後方側に位置する後方空間とを連通し、
前記シール部材は、前記ディスクカッタが前記掘削位置に位置しているときにおける前記貫通穴の周縁部に配置される第一のシール部材と、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の周縁部に配置される第二のシール部材とを有する
ことを特徴とするトンネル掘削機。
A cylindrical skin plate, a cutter head rotatably provided at a front portion of the skin plate, a disk cutter provided on the cutter head, and a cutter exchanging device for exchanging the disk cutter in the machine. A tunnel excavator,
A cutter support unit that detachably supports the disk cutter; a rotation support unit that is fixed to the cutter head and rotatably supports the cutter support unit; the cutter support unit and the rotation support A sealing member that seals the gap between the unit and
The cutter supporting unit has a through-hole capable of accommodating the disk cutter, and the rotating mechanism is configured such that the disk cutter is positioned at an excavation position at which the ground in front can be excavated and an exchange position at which the disk cutter can be exchanged in the machine. Rotates with respect to the support unit,
The through hole, when the disc cutter is located at the excavation position, communicates a front space located on the front side of the cutter head and a rear space located on the rear side of the cutter head,
The seal member has a first seal member disposed at a peripheral portion of the through hole when the disc cutter is located at the excavation position, and a first seal member disposed at a peripheral portion of the through hole when the disc cutter is located at the exchange position. And a second seal member disposed at a peripheral portion of the through hole.
前記第二のシール部材によって前記前方空間および前記後方空間と隔離されて前記交換位置における前記ディスクカッタが臨む交換作業空間を、前記カッタヘッド内の機内空間と隔離する隔離部材を備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘削機。
An isolation member is provided to isolate a replacement working space, which is separated from the front space and the rear space by the second seal member and faces the disc cutter at the replacement position, from an in-machine space in the cutter head. The tunnel excavator according to claim 1, wherein
前記隔離部材は、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴に対応して一端が前記貫通穴の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における他端を閉塞可能な蓋部材とを有するものである
ことを特徴とする請求項2に記載のトンネル掘削機。
The isolation member is a tubular member having one end in contact with the periphery of the through hole corresponding to the through hole when the disk cutter is located at the replacement position, and the other end of the tubular member can be closed. The tunnel excavator according to claim 2, further comprising a cover member.
前記隔離部材は、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の片側一方に対応して一端が前記貫通穴の片側一方の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における他端を閉塞可能な蓋部材と、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴の片側他方に対応して一端が前記貫通穴の片側他方の周縁と接する有底の筒状部材とを有するものである
ことを特徴とする請求項2に記載のトンネル掘削機。
The separating member includes a tubular member having one end in contact with one peripheral edge of the through hole on one side of the through hole when the disc cutter is located at the replacement position, and the tubular member. A cover member capable of closing the other end thereof, and a bottomed one end which is in contact with the peripheral edge of the other side of the through hole on one side corresponding to the other side of the through hole when the disc cutter is located at the replacement position. The tunnel excavator according to claim 2, comprising a tubular member.
前記第一のシール部材または前記第二のシール部材の少なくとも一方を前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反可能なシール可動機構を備えた
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
5. A seal movable mechanism capable of moving at least one of the first seal member and the second seal member toward and away from an outer peripheral surface of the cutter support unit. A tunnel excavator according to any one of the preceding claims.
前記シール可動機構は、前記第二のシール部材を前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反させるものであり、前記ディスクカッタが前記交換位置に位置しているときにおける前記貫通穴に対応して一端が前記貫通穴の周縁と接する筒状部材と、前記筒状部材における一端の周縁部が前記カッタ支持ユニットの外周面に対して接近離反するように前記筒状部材を移動する動作部と、前記筒状部材と係合して当該筒状部材の移動を案内する案内部とを有し、
前記第二のシール部材は、前記筒状部材における一端の周縁部に設けられる
ことを特徴とする請求項5に記載のトンネル掘削機。
The seal moving mechanism moves the second seal member toward and away from the outer peripheral surface of the cutter support unit, and corresponds to the through hole when the disc cutter is located at the replacement position. A cylindrical member whose one end is in contact with the peripheral edge of the through hole, and an operation unit that moves the cylindrical member such that the peripheral edge of one end of the cylindrical member approaches and separates from the outer peripheral surface of the cutter support unit. A guide that engages with the tubular member to guide the movement of the tubular member,
The tunnel excavator according to claim 5, wherein the second seal member is provided at a peripheral edge of one end of the tubular member.
前記カッタ支持ユニットに設けられ、前記ディスクカッタを当該カッタ支持ユニットに対して移動可能なカッタ可動機構を備え、
前記カッタ可動機構は、前記回転支持ユニットに対する前記カッタ支持ユニットの回転軌跡の範囲内に前記ディスクカッタの全部が収容される収容位置と、前記回転支持ユニットに対する前記カッタ支持ユニットの回転軌跡の範囲から前記ディスクカッタの少なくとも一部が突出する突出位置との間で、前記ディスクカッタを移動する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
A cutter movable mechanism provided on the cutter support unit, the cutter movable mechanism capable of moving the disk cutter with respect to the cutter support unit;
The cutter movable mechanism is configured such that a storage position where the entire disc cutter is accommodated within a range of the rotation locus of the cutter support unit with respect to the rotation support unit, and a range of the rotation locus of the cutter support unit with respect to the rotation support unit. The tunnel excavator according to any one of claims 1 to 6, wherein the disc cutter is moved between a position where at least a part of the disc cutter projects and a position where the disc cutter projects.
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