JP2020090784A

JP2020090784A - シールド掘進機のカッターヘッド

Info

Publication number: JP2020090784A
Application number: JP2018226495A
Authority: JP
Inventors: 隆雄伊藤; Takao Ito
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-11

Abstract

【課題】末端拡大形状の中空フレームにおいてローラカッターを容易に交換することができるシールド掘進機のカッターヘッドを提供する。【解決手段】シールド掘進機のカッターヘッドは、カッターヘッドの径方向に延びる中空フレームであって、当該中空フレームのカッターヘッドの外周側の幅がカッターヘッドの中心側の幅よりも広くなるように折れ曲がる一対の側壁を含む中空フレームと、中空フレームに設けられた、当該中空クレームの内部から交換可能に構成された複数のローラカッターと、中空フレームの内部に配置された、一対の側壁の一方に沿う折れ曲がり状態とカッターヘッドの径方向に平行な直線状態との間で切り換え可能な作業台と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、シールド掘進機のカッターヘッドに関する。

従来から、ローラカッター（ディスクカッターともいう）およびツールビットが設けられた、シールド掘進機のカッターヘッドが知られている。ローラカッターは主に岩盤を掘削するためのものであり、ツールビットは主に土砂を掘削するためのものである。

例えば、特許文献１には、カッターヘッドの径方向に延びる複数の中空フレームのそれぞれにローラカッターおよびツールビットが設けられたカッターヘッドが開示されている。このカッターヘッドでは、ローラカッターが中空フレームの内部から交換可能に構成されている。

特開２００２−２７６２９１号公報

ところで、ローラカッターを交換する際は、交換対象のローラカッターを含む中空フレームの中心線が水平となるようにカッターヘッドを回転した状態で、中空フレームの一方の側壁をローラカッターの搬送面（床）として使用することが考えられる。

しかしながら、中空フレームには、カッターヘッドの外周側の幅がカッターヘッドの中心側の幅よりも広くなるように折れ曲がる一対の側壁を含むものもあり、このような末端（外周側）拡大形状の中空フレームでは、一方の側壁をローラカッターの搬送面として使用することが困難である。

そこで、本発明は、末端拡大形状の中空フレームにおいてローラカッターを容易に交換することができるシールド掘進機のカッターヘッドを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機のカッターヘッドは、カッターヘッドの径方向に延びる中空フレームであって、当該中空フレームの前記カッターヘッドの外周側の幅が前記カッターヘッドの中心側の幅よりも広くなるように折れ曲がる一対の側壁を含む中空フレームと、前記中空フレームに設けられた、当該中空クレームの内部から交換可能に構成された複数のローラカッターと、前記中空フレームの内部に配置された、前記一対の側壁の一方に沿う折れ曲がり状態と前記カッターヘッドの径方向に平行な直線状態との間で切り換え可能な作業台と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、作業台を直線状態に切り換えれば、この作業台をローラカッターの搬送面として使用することができる。これにより、末端拡大形状の中空フレームにおいてローラカッターを容易に交換することができる。

前記作業台は、台車が走行可能な一対のレールと、作業員用の足場の少なくとも一方を含んでもよい。この構成によれば、作業台が一対のレールを含む場合は台車を使用してローラカッターを搬送することができ、作業台が足場を含む場合は作業員が作業台上で作業することができる。特に作業台が一対のレールを含む場合、換言すれば中空フレーム内にレールが常設されている場合は、狭隘な中空フレーム内へのレールの搬入作業および中空フレーム内からのレールの搬出作業を低減することが可能となる。

前記作業台は、リンク機構により前記折れ曲がり状態と前記直線状態との間で切り換え可能であってもよい。この構成によれば、折れ曲がり状態と直線状態との間での作業台の切り換えを容易に行うことができる。

前記作業台には、当該作業台が前記直線状態に切り換えられたときに、前記中空フレームの側壁上に立てられて当該作業台を支持するサポートが設けられていてもよい。この構成によれば、直線状態に切り換えられた作業台を簡単に支持することができる。

例えば、前記一対の側壁のそれぞれは、前記カッターヘッドの径方向に平行な平行部と、前記平行部の末端から折れ曲がる傾斜部と、前記傾斜部の末端から折れ曲がる拡大部を含み、前記作業台は、前記折れ曲がり状態では、前記平行部、前記傾斜部および前記拡大部に沿ってもよい。

本発明によれば、末端拡大形状の中空フレームにおいてローラカッターを容易に交換することができる。

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機のカッターヘッドの正面図である。１つの中空フレームの断面正面図であり、作業台が折れ曲がり状態に切り換えられた場合を示す。前記中空フレームの断面正面図であり、作業台が直線状態に切り換えられた場合を示す。図３のIV−IV線に沿った断面平面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機のカッターヘッド１を示す。このカッターヘッド１は、当該カッターヘッド１の中心に配置された、互いに直交する２つのクロスフレーム１２と、クロスフレーム１２の周囲に配置された複数の中空フレーム２Ａ〜２Ｃを含む。

中空フレーム２Ａ〜２Ｃは、カッターヘッド１の径方向に延びている。より詳しくは、中空フレーム２Ａ〜２Ｃは、直線状の２つの第１中空フレーム２Ａと、末端拡大形状の２つの第２中空フレーム２Ｂと、第２中空フレーム２Ｂよりも末端が大きく拡大された末端拡大形状の４つの第３中空フレーム２Ｃを含む。

第１中空フレーム２Ａは、１つのクロスフレーム１２の両端に接続されており、第２中空フレーム２Ｂは他のクロスフレーム１２の両端に接続されている。第３中空フレーム２Ｃは、第１中空フレーム２Ａと第２中空フレーム２Ｂの間に配置されており、クロスフレーム１２同士を連結する円弧壁１１に接続されている。

また、カッターヘッド１は、全ての中空フレーム２Ａ〜２Ｃの外側壁を兼ねる周壁１４を含む。さらに、全ての中空フレーム２Ａ〜２Ｃは、これらの中空フレーム２Ａ〜２Ｃの後方に配置された筒状のカッタードラム１３と接続されている。

クロスフレーム１２には、複数のローラカッターユニット４が設けられており、中空フレーム２Ａ〜２Ｃのそれぞれには、複数のローラカッターユニット３が設けられている。なお、図示は省略するが、中空フレーム２Ａ〜２Ｃのそれぞれには、複数のツールビットも設けられている。

次に、図２〜図４を参照して、第２中空フレーム２Ｂの構成を詳細に説明する。なお、第３中空フレーム２Ｃは、カッターヘッド１の外周側の幅が異なる点を除いて、第２中空フレーム２Ｂの構成と同様の構成を有する。

第２中空フレーム２Ｂは、ローラカッターユニット３が設けられた正面壁２２と、この正面壁２２の後方に配置された背面壁２３と、カッターヘッド１の周方向で互いに対向する一対の側壁２１を含む。第２中空フレーム２Ｂの内側の開口は内側壁２４で閉塞されており、第２中空フレーム２Ｂの外側の開口は上述した周壁１４で閉塞されている。

上述したカッタードラム１３は中空であり、背面壁２３には、カッタードラム１３の内部と第２中空フレーム２Ｂの内部を連通する開口２３ａが形成されている。開口２３ａは、作業員の通路として利用される。

一対の側壁２１は、第２中空フレーム２Ｂのカッターヘッド１の外周側の幅がカッターヘッド１の中心側の幅よりも広くなるように折れ曲がっている。本実施形態では、各側壁２１が二段階で折れ曲がっている。また、各側壁２１の内側の端部も、内側壁２４に向かって折れ曲がっている。

具体的には、各側壁２１は、面取り部２１ａ、平行部２１ｂ、傾斜部２１ｃおよび拡大部２１ｄを含む。これらの部２１ａ〜２１ｄはカッターヘッド１の径方向の内側から外側に向かってこの順で並んでいる。

平行部２１ｂは、カッタードラム１３を横切るようにカッターヘッド１の径方向に平行に延びている。すなわち、平行部２１ｂの基端はカッタードラム１３の内側に位置しており、平行部２１ｂの末端はカッタードラム１３の外側に位置している。面取り部２１ａは、平行部２１ｂの基端から第２中空フレーム２Ｂの中心線に近づくように斜めに折れ曲がっている。傾斜部２１ｃは、第２中空フレーム２Ｂの中心線から遠ざかるように平行部２１ｂの末端から斜めに折れ曲がっており、拡大部２１ｄは、傾斜部２１ｃの末端から第２中空フレーム２Ｂの中心線に近づくように斜めに折れ曲がっている。

本実施形態では、第２中空フレーム２Ｂの幅が径方向外向きに徐々に広くなるように拡大部２１ｄが第２中空フレーム２Ｂの中心線に対して傾斜しているが、拡大部２１ｄは第２中空フレーム２Ｂの中心線と平行であってもよい。

ローラカッターユニット３のうちのカッターヘッド１の外周側の２つは、第２中空フレーム２Ｂの中心線の両側に配置されており、残りは第２中空フレーム２Ｂの中心線上に配置されている。

各ローラカッターユニット３は、ローラカッター３１と、ローラカッター３１を回転可能に保持するホルダ３２と、ホルダ３２に固定された固定板３３を含む。中空フレーム２Ｃの正面壁２２には、固定筒２５が固定されている。ローラカッターユニット３は、ホルダ３２が固定筒２５内に嵌まり込むとともに固定板３３が固定筒２５の端面に当接した状態で、図略のボルトにより固定筒２５に固定されている。従って、そのボルトを取り外せば、ローラカッターユニット３は第２中空フレーム２Ｂの内部に引き抜き可能である。すなわち、ローラカッターユニット３のローラカッター３１は第２中空フレーム２Ｂの内部から交換可能に構成されている。

ただし、ローラカッター３１を第２中空フレーム２Ｂの内部から交換するための構成はこれに限られない。例えば、特許文献１に記載されているような、ローラカッターの回転軸を支持する支持体を反転させることで、ローラカッターのみを交換するような構成も採用可能である。

第２中空フレーム２Ｂの内部には、形状が変更可能な作業台５が配置されている。具体的に、作業台５は、図２に示すような一方の側壁２１の平行部２１ｂ、傾斜部２１ｃおよび拡大部２１ｄに沿う折れ曲がり状態と、図３に示すようなカッターヘッド１の径方向に平行な直線状態との間で切り換え可能である。

本実施形態では、作業台５がリンク機構により折れ曲がり状態と直線状態との間で切り換え可能である。ただし、作業台５は、平行部２１ｂに沿う部分と、傾斜部２１ｃに沿う部分と、拡大部２１ｄに沿う部分とに分離されていて、それらが側壁２１の対応する部分に個々に固定されることで折れ曲がり状態に切り換えられ、それらが互いに連結されることによって直線状態に切り換えられてもよい。しかしながら、リンク機構であれば、折れ曲がり状態と直線状態との間での作業台５の切り換えを容易に行うことができる。

また、本実施形態では、作業台５が、台車１５が走行可能な一対のレール６と、作業員用の足場９の双方を含む。レール６同士は、適所で橋架材７によって連結されている。足場９は、その橋架材７に固定されている。

より詳しくは、各レール６は、側壁２１の平行部２１ｂ、傾斜部２１ｃおよび拡大部２１ｄに対応するように３つのパーツ６１に分割されている。隣り合うパーツ６１の端部同士はピンによって連結されている。足場９も、レール６と同様に、３つのパーツに分割されている。

つまり、作業台５は、側壁２１の平行部２１ｂに固定された固定部と、固定部の末端に揺動可能に連結された中間部と、中間部の末端に揺動可能に連結された先端部を含む。そして、固定部、中間部および先端部のそれぞれに、レールおよび足場が設けられている。

さらに、作業台５の中間部および先端部には、棒状のサポート８が設けられている。サポート８は、作業台５が直線状態に切り換えられたときに、側壁２１上に立てられて作業台５を支持する。本実施形態では、サポート８の一端が橋架材７に連結されている。また、サポート８は、長さ調整が可能に構成されており、作業台５が折れ曲がり状態に切り換えられたときには、一対のレール６の内側に収容される。

以上説明したように、本実施形態のカッターヘッド１では、作業台５を直線状態に切り換えれば、この作業台５をローラカッター３１の搬送面として使用することができる。これにより、末端拡大形状の第２中空フレーム２Ｂおよび第３中空フレーム２Ｃにおいてローラカッター３１を容易に交換することができる。

また、本実施形態では、作業台５が一対のレール６を含むので、台車１５を使用してローラカッター３１を搬送することができる。このように第２中空フレーム２Ｂおよび第３中空フレーム２Ｃ内にレール６が常設されていれば、狭隘な中空フレーム内へのレールの搬入作業および中空フレーム内からのレールの搬出作業を低減することが可能となる。また、作業台５は足場も含むので、作業員が作業台５上で作業することができる。

さらに、本実施形態では、作業台５にサポート８が設けられているので、直線状態に切り換えられた作業台５を簡単に支持することができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、作業台５は、一対のレール６と足場９のどちらか一方だけを含んでもよい。作業台５が足場９のみを含む場合でも、その足場９をローラカッター３１の搬送面として使用することができる。

また、第２中空フレーム２Ｂは、必ずしも二段階で折れ曲がる必要はなく、傾斜部２１ｃが周壁１４に直接的につながるように一段階で折れ曲がってもよい。

さらに、カッターヘッド１は、直線状の中空フレームを含まずに、末端拡大形状の中空フレームのみを含んでもよい。

また、作業員用の通路として利用される開口２３ａは、必ずしも背面壁２３に形成される必要はなく、一方の側壁２１または内側壁２４に形成されていて、通常時は蓋で閉塞されてもよい。

１カッターヘッド
２Ａ〜２Ｃ中空フレーム
２１側壁
２１ｂ平行部
２１ｃ傾斜部
２１ｄ拡大部
３１ローラカッター
５作業台
６レール
８サポート
９足場

Claims

カッターヘッドの径方向に延びる中空フレームであって、当該中空フレームの前記カッターヘッドの外周側の幅が前記カッターヘッドの中心側の幅よりも広くなるように折れ曲がる一対の側壁を含む中空フレームと、
前記中空フレームに設けられた、当該中空クレームの内部から交換可能に構成された複数のローラカッターと、
前記中空フレームの内部に配置された、前記一対の側壁の一方に沿う折れ曲がり状態と前記カッターヘッドの径方向に平行な直線状態との間で切り換え可能な作業台と、
を備える、シールド掘進機のカッターヘッド。
前記作業台は、台車が走行可能な一対のレールと、作業員用の足場の少なくとも一方を含む、請求項１に記載のシールド掘進機のカッターヘッド。
前記作業台は、リンク機構により前記折れ曲がり状態と前記直線状態との間で切り換え可能である、請求項１または２に記載のシールド掘進機のカッターヘッド。
前記作業台には、当該作業台が前記直線状態に切り換えられたときに、前記中空フレームの側壁上に立てられて当該作業台を支持するサポートが設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載のシールド掘進機のカッターヘッド。
前記一対の側壁のそれぞれは、前記カッターヘッドの径方向に平行な平行部と、前記平行部の末端から折れ曲がる傾斜部と、前記傾斜部の末端から折れ曲がる拡大部を含み、
前記作業台は、前記折れ曲がり状態では、前記平行部、前記傾斜部および前記拡大部に沿う、請求項１〜４の何れか一項に記載のシールド掘進機のカッターヘッド。