JP2738927B2

JP2738927B2 - カッタビット交換装置

Info

Publication number: JP2738927B2
Application number: JP10662096A
Authority: JP
Inventors: 三郎森尾
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09291791A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、シー
ルド掘進機のカッタディスクに設けられたカッタビット
を機内側から交換する交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シールド掘進機によってトン
ネルを掘削する場合、シールド掘進機の掘削可能距離内
に発進立坑と到達立坑とを設け、これら立坑間を掘削す
る方法が一般的に採用されている。したがって、長距離
のトンネルを掘削する場合には複数の発進立坑と到達立
坑とを設ける必要があり、多くの施工費用と労力とを要
することとなる。

【０００３】そのため、近年、立坑を設ける土地の確保
や施工費用、および労力を軽減するために、多くの立坑
を設けることなく長距離が掘削できるシールド掘進機の
要望が高まっている。この長距離掘削を行うためにはカ
ッタディスク前面に設けたカッタビットが磨耗したら交
換して新たなカッタビットで掘削を続けることとなる。

【０００４】しかし、このカッタビットは地山と接して
いるカッタディスクに設けられているため、機内から交
換することはできない。そのため、人間がチャンバ内に
入ってカッタビットを交換することなるが、この場合に
は地中に薬液注入をすることによって地盤改良して周囲
の地盤が崩れないように固化させた状態にし、チャンバ
内に所定の内圧をかけて地山からの土圧に抗するように
してからカッタビットの交換作業を行うこととなる。特
に、最外周に位置するカッタビットは摺動距離が最も長
く使用条件が厳しいので最も多くの交換作業を必要とす
るが、外周面も地山に接しているため非常に困難な交換
作業となる。

【０００５】また、この種の従来技術として、図３の要
部断面図に示すように、ガイド部材５１に沿って進退可
能なカッタビット５２を設け、該カッタビット５２が磨
耗するとその磨耗分を補充するように油圧シリンダ５３
でカッタビット５２を押し出して補充するようにしてい
る。

【０００６】なお、ブレードカッタの交換ができる装置
としては実開平６−４６０９９号公報記載の考案がある
が、この考案はカッタビットを交換できるものではな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記地盤改
良を行うための薬液注入は、掘削位置の所定距離前方で
地上からボーリング作業等によって設けた穴に薬液を注
入して固化させる作業となるため、地上にビル等の構造
物等が存在すると薬液注入が行えなくなってしまう。そ
のため、カッタビットの交換作業を行うための地盤改良
をするためには、地上の構造物等を避けた位置での交換
作業をしなければならなくなる。

【０００８】しかしながら、このような地上の構造物等
を避けるにはカッタビットの掘削可能距離以下で交換し
なければならない場合を生じ、効率的なカッタビットの
交換作業を行うことができなくなる。しかも、都市のよ
うに構造物が連なった地中であれば交換作業を行えない
場合もある。

【０００９】また、上記したように、カッタビット５３
を押し出して磨耗分を補充する方法では、カッタビット
５２の寿命に限界があるとともに、多くの油圧シリンダ
５３が必要となるので、多大な設備費用を要することと
なる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、カッタビットをカ
ッタディスク背面に設けた交換室内に気密的に格納し、
この交換室内にカッタビットを格納した状態で機内とを
ゲートで気密的に連通させることにより、交換室内のカ
ッタビットを機内側から交換できるようにしている。

【００１１】このようにカッタビットを気密的に格納し
た交換室内と機内とを連通させて交換することにより、
地盤改良および切羽への圧気等をしないでカッタビット
を機内より交換することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、カッタデ
ィスクに保持したカッタビットを機内側から交換するた
めに、前記カッタディスク背面に前記カッタビットを気
密的に格納する交換室を設け、該交換室内にカッタビッ
トを格納した状態で交換室内と機内とを気密的にゲート
で連通させて交換室内のカッタビットを機内側から交換
可能にしている。このように、カッタビットをカッタデ
ィスク背面に設けた交換室内に気密的に格納し、ゲート
でこの交換室内と機内側とを気密的に連通させれば、地
盤改良および切羽への圧気等をしないで機内と同一圧力
の交換室でカッタビットを交換することができる。

【００１３】また、カッタビットを気密的に交換室内に
格納する構成を、カッタビットをチャンバ側へ回動可能
に支持するとともに、該カッタビットをチャンバ側へ回
動させて交換室内に格納した状態で該交換室を気密的に
閉鎖する閉鎖部材を設けて構成すれば、チャンバ側へ回
動可能に支持したカッタビットをチャンバ側へ回動させ
て閉鎖部材を閉めれば、簡単な構成でカッタビットを気
密的に交換室内に格納することができる。

【００１４】さらに、カッタビットを気密的に格納する
交換室の構成を、カッタディスクフレーム背面に該カッ
タディスクフレームを利用して外周側のみが開放した箱
状の室を形成し、該室の開放面を気密的に閉鎖する閉鎖
部材を設けて構成すれば、カッタディスクフレームを利
用して容易に交換室を形成することができる。

【００１５】また、カッタビットをチャンバ側へ回動さ
せる構成を、カッタディスク軸心側を支持したスイング
フレームを設け、該スイングフレームにカッタビットを
保持し、該スイングフレームをチャンバ側へ回動させる
回動手段を設けて構成すれば、カッタビットをチャンバ
側へ回動させる構成を簡単に構成することができる。

【００１６】上記回動手段を油圧シリンダで構成すれ
ば、制御の容易な油圧シリンダでカッタビットをチャン
バ側へ回動させることができる。

【００１７】さらに、最外周に位置するカッタビットを
含む外周部のカッタビットを交換可能に構成すると、最
も磨耗が激しく交換頻度の高い最外周のカッタビットを
機内から交換することができる。

【００１８】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はこの出願に係る発明のカッ
タビット交換装置を示す側断面図であり、図２は図１に
示すカッタビット交換装置の正面図である。この実施例
では最外周のカッタビットを含む外周部のカッタビット
交換装置を例に説明する。

【００１９】図示するように、カッタディスクＤに設け
られたカッタビットＨの内、最外周のカッタビットＨ₁
を含む外周部のカッタビットＨがスイングフレーム１に
保持されており、このスイングフレーム１のカッタディ
スク軸心Ｅ側に設けられた支持部１ａをカッタディスク
フレームＦの背面に設けられた支持部材２によって支持
することにより、カッタビットＨ (Ｈ₁)が軸心Ｅ側を回
動中心としてチャンバＣ側へ回動可能に構成されてい
る。これらカッタビットＨをスイングフレーム１に保持
する構成は従来と同様であり、スイングフレーム１に設
けられたブラケット１ｂにカッタビットＨの取付部Ｈａ
をボルト３で取付けたものである。

【００２０】この実施例では、カッタディスクＤの最外
周に位置するカッタビットＨ₁を含む外周部のカッタビ
ットＨを機内側から交換可能に構成しているため、最外
周に位置する半径方向に幅広の最外周カッタビットＨ₁
と、その内周側に位置するカッタビットＨとが、カッタ
ディスクフレームＦの縦フレームＦａ間に位置するよう
な幅寸法でスイングフレーム１の両側部に設けられてい
る。

【００２１】上記カッタビットＨを保持したスイングフ
レーム１の背面（チャンバＣ側）には回動手段たる油圧
シリンダ４が設けられており、カッタディスクフレーム
Ｆに後端を軸支されたこの油圧シリンダ４のロッド４ａ
を伸縮させることによってスイングフレーム１が回動可
能に構成されている。この回動手段は機内Ａ側から遠隔
操作できるものであれば他の構成であってもよい。

【００２２】そして、油圧シリンダ４でスイングフレー
ム１をチャンバＣ側へ回動させた時には、このスイング
フレーム１とともにカッタビットＨがカッタディスクＤ
の背面に設けられた交換室５内に気密的に格納される。
このカッタビットＨを気密的に交換室５内に格納する構
成としては、周囲が壁で囲まれてカッタビットＨを格納
した時に外部から密閉できる構成であればよい。この実
施例の交換室５は、カッタディスクフレームＦを利用し
て外周側（スキンプレート側）のみが開放した箱状の室
を形成し、この室の外周側に交換室５を気密的に閉鎖す
る閉鎖部材６を設けたものである。

【００２３】この閉鎖部材６は、交換室５を両側部から
閉鎖するように交換室５の中心を挟んで対向するように
設けられており、閉鎖部材６の後部に設けられた油圧シ
リンダ７を伸長させることによりガイド部８に沿って摺
動して交換室５の開口中心部で閉鎖される。また、この
交換室５のチャンバ側壁部材５ａには開口部９が設けら
れており、扉部材１０によってチャンバＣ側から気密的
に閉鎖されている。

【００２４】一方、バルクヘッドＢ側には、機内Ａと上
記交換室５とを連通させるスライドゲート１１が設けら
れており、このスライドゲート１１をカッタディスクＤ
側へスライドさせると上記交換室５の扉部材１０を囲ん
だ状態で先端がチャンバ側壁部材５ａに密着するように
構成されている。このスライドゲート１１の先端にはシ
ール材１１ａが設けられており、チャンバ側壁部材５ａ
に密着するとスライドゲート１１内を外部から気密的に
閉鎖した状態とすることができる。このスライドゲート
１１は、円筒形であっても矩形であってもよく、機内Ａ
と交換室５とを気密的に連通させることができる構成で
あればよい。

【００２５】また、このスライドゲート１１の先端に
は、交換室５の扉部材１０を取り外すことができる大き
さの扉１２が設けられ、スライドゲート１１とバルクヘ
ッドＢとの間にはチャンバＣ内の泥土等をシールするシ
ール材１１ｂが設けられている。

【００２６】スライドゲート１１のスライドは、機内Ａ
に設けられたシリンダ１３の伸縮動作によって行われ
る。このシリンダ１３と並列にスライドゲート１１の格
納位置Ｖと突出位置Ｗとを機械的に保持するストッパ１
４が設けられており、このストッパ１４は、シリンダ１
３を伸長させた状態の格納位置Ｖでのピン１５による係
止と、シリンダ１３を縮めた状態の突出位置Ｗでのピン
１５による係止とによって機械的に保持するように構成
されている。つまり、スライドゲート１１に突設したブ
ラケット１６の挿入孔１６ａとストッパ１４の挿入孔１
４ａとの位置を合わせた状態でピン１５を挿入すること
によってその位置で固定できるようにしている。なお、
図面上はシリンダ１３とストッパ１４とを各１箇所に設
けた例を記載しているが、これらはスライドゲート１１
の周囲に所定本数が適宜設けられている。

【００２７】以上のように構成されたカッタビット交換
装置Ｍによれば、以下のようにしてカッタビットＨを機
内Ａ側から交換することができる。

【００２８】すなわち、カッタビットＨの交換時には、
油圧シリンダ４を縮めてスイングフレーム１をチャンバ
Ｃ側へ回動させることにより、スイングフレーム１とと
もにカッタビットＨをカッタディスクフレームＦの背面
に形成した交換室５内へ格納する。そして、閉鎖部材６
をスライドさせるシリンダ７を伸長させることによって
交換室５の外周側開口を閉鎖すれば、交換室５内は外部
から気密的に密閉された状態となる。

【００２９】その後、スライドゲート１１を格納位置で
保持しているピン１５を取り外し、シリンダ１３を縮め
ることによってスライドゲート１１の先端をチャンバ側
壁部材５ａへ押圧する。この突出位置Ｗでストッパ１４
の挿入孔１４ａとブラケット１６のカッタディスク側挿
入孔１６ａとにピン１５を挿入することにより、これら
の位置関係を機械的に固定して突出状態を保っている。

【００３０】この状態でスライドゲート１１の扉１２を
取り外すと、前面に交換室５の扉部材１０が位置するの
でこの扉部材１０を機内Ａ側から取り外す。この扉部材
１０を取り外すと機内Ａ側と交換室５内とを連通させる
ことができ、この状態では交換室５内を機内Ａと同一圧
力に保つことができる。

【００３１】したがって、地盤改良やチャンバＣ内の圧
力調整等をすることなく、機内Ａ側からスライドゲート
１１を介して機内Ａ側と同一圧力で交換室５内の土砂排
出やカッタビットＨの交換を行うことができる。しか
も、カッタビットＨの磨耗状態に応じた位置で交換作業
を行うことができるので効率的なカッタビット交換作業
が行える。

【００３２】なお、上記実施例では最外周のカッタビッ
トＨを含むカッタビットＨを機内側から交換可能に構成
しているが、必要に応じて他のカッタビットＨを交換可
能に構成してもよく、最外周のカッタビットＨを含むカ
ッタビットＨの交換に限定されるものではない。

【００３３】また、この出願に係る発明によれば、カッ
タビットＨに代えてローラカッタを設けた構成であって
も適用することができ、ローラカッタを機内Ａから交換
する装置を構成することも容易に可能となる。したがっ
て、シールド掘進機Ｇ以外にトンネル掘削機に適用する
こともできる。

【００３４】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００３５】カッタビットをチャンバ内に設けた交換室
内へ気密的に格納した状態で機内から交換室内のカッタ
ビットを交換できるので、地盤改良やチャンバ内の圧気
をすることなくカッタビットを交換できるので、地上の
構造物に関係なく作業時間や費用を低減した効率的なカ
ッタビット交換作業を機内から容易に行うことが可能と
なる。

【００３６】また、カッタビットをチャンバ側へ回動可
能に支持して交換室内に格納するようにすれば、簡単な
構成でカッタビットを気密的に交換室へ格納することが
可能となり、カッタディスクフレーム背面に交換室を形
成すれば、カッタディスクフレームを有効に利用して交
換室を形成することが可能となる。

【００３７】さらに、カッタビットを保持したスイング
フレームのカッタディスク軸心側を中心にしてチャンバ
側へ回動させるように構成すれば、簡単な構成でカッタ
ビットをチャンバ側へ回動させることが可能となる。

【００３８】特に、最外周に位置するカッタビットを含
む外周部のカッタビットを交換可能に構成すれば、交換
頻度の高い最外周のカッタビットを効率的に取替えるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明のカッタビット交換装置を
示す側断面図である。

【図２】図１に示すカッタビット交換装置の正面図であ
る。

【図３】従来のカッタビットの一例を示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１…スイングフレーム１ａ…支持部２…支持部材３…ボルト４…油圧シリンダ４ａ…ロッド５…交換室５ａ…チャンバ側壁部材６…閉鎖部材７…シリンダ８…ガイド部９…開口部１０…扉部材１１…スライドゲート１１ａ…シール材１２…扉１３…シリンダ１４…ストッパ１５…ピン１６…ブラケットＡ…機内Ｂ…バルクヘッドＣ…チャンバＤ…カッタディスクＥ…軸心Ｆ…カッタディスクフレームＧ…シールド掘進機Ｈ…カッタビットＨ₁…最外周カッタビットＭ…カッタビット交換装置Ｖ…格納位置Ｗ…突出位置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カッタディスクに保持したカッタビット
を機内側から交換するための装置であって、前記カッタディスク背面に前記カッタビットを気密的に
格納する交換室を設け、該交換室内にカッタビットを格
納した状態で交換室内と機内とを気密的にゲートで連通
させて交換室内のカッタビットを機内側から交換可能に
したことを特徴とするカッタビット交換装置。
【請求項２】カッタビットを気密的に交換室内に格納
する構成を、カッタビットをチャンバ側へ回動可能に支
持するとともに、該カッタビットをチャンバ側へ回動さ
せて交換室内に格納した状態で該交換室を気密的に閉鎖
する閉鎖部材を設けて構成したことを特徴とする請求項
１記載のカッタビット交換装置。
【請求項３】カッタビットを気密的に格納する交換室
の構成を、カッタディスクフレーム背面に該カッタディ
スクフレームを利用して外周側のみが開放した箱状の室
を形成し、該室の開放面を気密的に閉鎖する閉鎖部材を
設けて構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載のカッタビット交換装置。
【請求項４】カッタビットをチャンバ側へ回動させる
構成を、カッタディスク軸心側を支持したスイングフレ
ームを設け、該スイングフレームにカッタビットを保持
し、該スイングフレームをチャンバ側へ回動させる回動
手段を設けて構成したことを特徴とする請求項２又は請
求項３記載のカッタビット交換装置。
【請求項５】回動手段を油圧シリンダで構成したこと
を特徴とする請求項４記載のカッタビット交換装置。
【請求項６】最外周に位置するカッタビットを含む外
周部のカッタビットを交換可能に構成したことを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項に記載のカッタビット
交換装置。