JP3504932B2 - シールド掘削機およびそのカッタービット交換方法 - Google Patents
シールド掘削機およびそのカッタービット交換方法Info
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- JP3504932B2 JP3504932B2 JP2001314080A JP2001314080A JP3504932B2 JP 3504932 B2 JP3504932 B2 JP 3504932B2 JP 2001314080 A JP2001314080 A JP 2001314080A JP 2001314080 A JP2001314080 A JP 2001314080A JP 3504932 B2 JP3504932 B2 JP 3504932B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法に用
いられるシールド掘削機およびそのカッタービット交換
方法に関する。
いられるシールド掘削機およびそのカッタービット交換
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地下構造物や坑道を構築する方法の一つ
であるシールド工法は、軟弱な地盤に適用するトンネル
工法の１つとして開発されたもので、シールド掘削機を
地中に推進させ土砂の崩壊を防ぎながら、その内部で安
全に掘削作業、覆工作業を行いトンネルを構築していく
工法である。このシールド工法は安全かつ確実に作業を
行えるという特徴があり、また、建造物が密集した都心
部など、地面を直接上から掘り下げて構造物を造る開削
工法を用いることが困難な場合には、ほとんどシールド
工法が用いられる。シールド掘削機は、多数のカッター
ビットを前面に設けたヘッドを油圧モータなどの駆動機
構を用いて回転させながら押し進むことにより、カッタ
ービットを用いて地山を掘削する掘削機である。
であるシールド工法は、軟弱な地盤に適用するトンネル
工法の１つとして開発されたもので、シールド掘削機を
地中に推進させ土砂の崩壊を防ぎながら、その内部で安
全に掘削作業、覆工作業を行いトンネルを構築していく
工法である。このシールド工法は安全かつ確実に作業を
行えるという特徴があり、また、建造物が密集した都心
部など、地面を直接上から掘り下げて構造物を造る開削
工法を用いることが困難な場合には、ほとんどシールド
工法が用いられる。シールド掘削機は、多数のカッター
ビットを前面に設けたヘッドを油圧モータなどの駆動機
構を用いて回転させながら押し進むことにより、カッタ
ービットを用いて地山を掘削する掘削機である。
【０００３】近年は施工環境や経済性、工期短縮の面か
らシールド工事の長距離化が進められており、これに伴
ってシールド掘削機の各部の耐久性の向上が必要となっ
てくる。さらに、長距離化により様々な土質を掘削する
必要性が生じることが考えられ、各土質に適したカッタ
ービットを選択して交換することが施工効率に大きく影
響する。
らシールド工事の長距離化が進められており、これに伴
ってシールド掘削機の各部の耐久性の向上が必要となっ
てくる。さらに、長距離化により様々な土質を掘削する
必要性が生じることが考えられ、各土質に適したカッタ
ービットを選択して交換することが施工効率に大きく影
響する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】シールド掘削機の各部
の中で特に劣化が著しいのは、切羽面に直に接して地山
を掘削するカッタービットであり、摩耗、損傷が激しく
施工途中で交換する必要がある。従来は、切羽周辺の地
山を地盤改良により自立させてから切羽面とシールド掘
削機との間に作業員が入り込んでカッタービットを交換
したり、あるいは、シールド掘削機の進行先に、作業員
が交換作業できる程度の大きさの竪穴（中間立坑）を地
表から掘っておき、この中間立坑に到達するまで掘削し
てから中間立坑内でカッタービットを交換していた。近
年では、地下空間を有効に利用するために、シールド工
事はより深く大きな断面で施工する必要が出てきてい
る。また、都市部におけるシールド工法では、地表建造
物の密集化などにより用地の取得が困難なことから中間
立坑を構築することが難しくなってきている。また、シ
ールド工事の長距離化に伴い、施工途中で土質が大きく
変化する場合が考えられる。このような場合にも、効率
良く施工する為には施工途中でカッタービットを交換し
て各土質に適したカッタービットを用いることが好まし
い。このような施工条件において、上述した従来方法を
用いてカッタービットを交換すると、多くのコストと長
い工期が必要となっていた。
の中で特に劣化が著しいのは、切羽面に直に接して地山
を掘削するカッタービットであり、摩耗、損傷が激しく
施工途中で交換する必要がある。従来は、切羽周辺の地
山を地盤改良により自立させてから切羽面とシールド掘
削機との間に作業員が入り込んでカッタービットを交換
したり、あるいは、シールド掘削機の進行先に、作業員
が交換作業できる程度の大きさの竪穴（中間立坑）を地
表から掘っておき、この中間立坑に到達するまで掘削し
てから中間立坑内でカッタービットを交換していた。近
年では、地下空間を有効に利用するために、シールド工
事はより深く大きな断面で施工する必要が出てきてい
る。また、都市部におけるシールド工法では、地表建造
物の密集化などにより用地の取得が困難なことから中間
立坑を構築することが難しくなってきている。また、シ
ールド工事の長距離化に伴い、施工途中で土質が大きく
変化する場合が考えられる。このような場合にも、効率
良く施工する為には施工途中でカッタービットを交換し
て各土質に適したカッタービットを用いることが好まし
い。このような施工条件において、上述した従来方法を
用いてカッタービットを交換すると、多くのコストと長
い工期が必要となっていた。
【０００５】また、上記従来方法のほかに、例えば特開
平１１−３５０８７７号公報に、カッタースポークを回
転させることによって、カッタービットの交換作業を行
う方法も提示されている。しかし、このカッタービット
交換方法によれば使用前のカッタービットはカッタース
ポーク上に剥き出しになっている為、ヘッドから取り込
まれた土砂との摩擦により使用前に磨耗してしまう可能
性があるという問題があった。
平１１−３５０８７７号公報に、カッタースポークを回
転させることによって、カッタービットの交換作業を行
う方法も提示されている。しかし、このカッタービット
交換方法によれば使用前のカッタービットはカッタース
ポーク上に剥き出しになっている為、ヘッドから取り込
まれた土砂との摩擦により使用前に磨耗してしまう可能
性があるという問題があった。
【０００６】本発明の課題は、地中内で簡単に行うこと
ができ、安全でかつ効率のよいシールド掘削機およびそ
のカッタービット交換方法を提供することにある。
ができ、安全でかつ効率のよいシールド掘削機およびそ
のカッタービット交換方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、掘削された土砂が取り込
まれる胴体（４）と、該胴体の先端部に回転可能に取り
付けられたカッターヘッド（２）と、該カッターヘッド
に設けられ、複数のカッタービットを備えたカッタース
ポーク（１１、６１）とを有し、前記カッタービットを
用いて地山中を掘削進行するシールド掘削機（１、３
０）において、前記カッタースポークは、長尺な筒状に
設けられるとともに、軸心を中心として回転可能にカッ
ターヘッドに設けられ、前記カッタースポークの外周面
のほぼ同じ方向に臨む部分に固定カッタービット（１
４）が設けられ、前記カッタースポーク内には、予備カ
ッタービット（１２、３２、６２）を有し、該予備カッ
タービットを前記カッタースポークの外周面の固定カッ
タービットとは異なる方向に臨む部分から外に出すよう
に移動自在に設けられ、かつ、前記カッタースポークと
ともに回転する可動部（１８、３８、６８）と、該可動
部を移動させて前記予備カッタービットを前記カッター
スポーク内に収容された状態から外に押し出す駆動手段
とが設けられていることを特徴とする。
め、請求項１に記載の発明は、掘削された土砂が取り込
まれる胴体（４）と、該胴体の先端部に回転可能に取り
付けられたカッターヘッド（２）と、該カッターヘッド
に設けられ、複数のカッタービットを備えたカッタース
ポーク（１１、６１）とを有し、前記カッタービットを
用いて地山中を掘削進行するシールド掘削機（１、３
０）において、前記カッタースポークは、長尺な筒状に
設けられるとともに、軸心を中心として回転可能にカッ
ターヘッドに設けられ、前記カッタースポークの外周面
のほぼ同じ方向に臨む部分に固定カッタービット（１
４）が設けられ、前記カッタースポーク内には、予備カ
ッタービット（１２、３２、６２）を有し、該予備カッ
タービットを前記カッタースポークの外周面の固定カッ
タービットとは異なる方向に臨む部分から外に出すよう
に移動自在に設けられ、かつ、前記カッタースポークと
ともに回転する可動部（１８、３８、６８）と、該可動
部を移動させて前記予備カッタービットを前記カッター
スポーク内に収容された状態から外に押し出す駆動手段
とが設けられていることを特徴とする。
【０００８】請求項１に記載の発明によれば、使用中の
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せ駆動手段を用いて可動部を押し出し、カッタースポー
ク上に予備カッタービットを突出させることにより、予
備カッタービットを用いて地山を掘削することができ
る。すなわち、従来のように中間立坑をわざわざ構築し
たり地盤改良などをしたりする必要がないので、カッタ
ービットの交換を迅速かつ簡単に行うことができ、コス
トも抑えられる。また、使用前の予備カッタービットは
カッタースポーク内に収められているので、掘削された
土砂がカッターヘッドから取りこまれる際の摩擦や、回
転するカッターヘッドと取りこまれた土砂との摩擦によ
り、予備カッタービットが傷つくことがない。
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せ駆動手段を用いて可動部を押し出し、カッタースポー
ク上に予備カッタービットを突出させることにより、予
備カッタービットを用いて地山を掘削することができ
る。すなわち、従来のように中間立坑をわざわざ構築し
たり地盤改良などをしたりする必要がないので、カッタ
ービットの交換を迅速かつ簡単に行うことができ、コス
トも抑えられる。また、使用前の予備カッタービットは
カッタースポーク内に収められているので、掘削された
土砂がカッターヘッドから取りこまれる際の摩擦や、回
転するカッターヘッドと取りこまれた土砂との摩擦によ
り、予備カッタービットが傷つくことがない。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
シールド掘削機において、前記カッタースポークは、多
角形状とされ、多角形の一辺を構成する前記カッタース
ポークの側面に複数の前記固定カッタービットが設けら
れ、前記多角形の他辺を構成する前記カッタースポーク
の少なくとも二つの側面から、それぞれ、前記予備カッ
タービットが外側に押し出されるように、前記カッター
スポーク内には、少なくとも二つの前記側面に対応して
それぞれ前記可動部が前記カッタースポーク内の中心側
から外周側に向う径方向に沿って移動可能に設けられて
いることを特徴とする。
シールド掘削機において、前記カッタースポークは、多
角形状とされ、多角形の一辺を構成する前記カッタース
ポークの側面に複数の前記固定カッタービットが設けら
れ、前記多角形の他辺を構成する前記カッタースポーク
の少なくとも二つの側面から、それぞれ、前記予備カッ
タービットが外側に押し出されるように、前記カッター
スポーク内には、少なくとも二つの前記側面に対応して
それぞれ前記可動部が前記カッタースポーク内の中心側
から外周側に向う径方向に沿って移動可能に設けられて
いることを特徴とする。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、多角形状
のカッタースポークの少なくとも二つの側面からそれぞ
れ予備カッタービットを押し出すことが可能なことか
ら、使用中のカッタービットが磨耗した後に予備カッタ
ービットに交換し、さらにこの予備カッタービットが磨
耗した際には、新たな予備カッタービットに交換するこ
とができる。つまり、多角形状のカッタースポークは側
面が複数あるため、複数の可動部を側面の裏側に沿って
設けることができる。よって、カッタービットが磨耗す
る毎にカッタースポークを回転させ、可動部が裏側に設
けられた側面をカッターヘッドの前面に位置させるとい
う動作を繰り返すことにより、容易に予備カッタービッ
トを複数回交換することができる。従って、長距離の連
続した掘削が可能となり、施工効率が上がる。
のカッタースポークの少なくとも二つの側面からそれぞ
れ予備カッタービットを押し出すことが可能なことか
ら、使用中のカッタービットが磨耗した後に予備カッタ
ービットに交換し、さらにこの予備カッタービットが磨
耗した際には、新たな予備カッタービットに交換するこ
とができる。つまり、多角形状のカッタースポークは側
面が複数あるため、複数の可動部を側面の裏側に沿って
設けることができる。よって、カッタービットが磨耗す
る毎にカッタースポークを回転させ、可動部が裏側に設
けられた側面をカッターヘッドの前面に位置させるとい
う動作を繰り返すことにより、容易に予備カッタービッ
トを複数回交換することができる。従って、長距離の連
続した掘削が可能となり、施工効率が上がる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載のシールド掘削機において、前記カッタースポー
ク内には、該カッタースポークの軸心に沿って支軸（１
９）が設けられ、前記カッタースポークの内面と支軸と
の間に前記可動部が前記カッタースポークの径方向に沿
って移動可能に配置され、かつ、前記可動部には、前記
支軸側に突出する凸部が設けられ、前記駆動手段は、前
記可動部と支軸との間に配置されるとともに、支軸に沿
って移動することにより、支軸と可動部の凸部との間に
入り込む楔部（１５）を備え、該楔部が前記支軸と前記
可動部の凸部との間に入り込むことにより、前記可動部
を前記カッタースポークの外周側に向けて移動させて前
記予備カッタービットを前記カッタースポークから突出
させるとともに、前記楔部が前記可動部の凸部と前記支
軸の間に挟まれた状態となることにより、前記可動部の
前記カッタースポークの中心側へ向う戻り方向の移動を
規制することを特徴とする。
２記載のシールド掘削機において、前記カッタースポー
ク内には、該カッタースポークの軸心に沿って支軸（１
９）が設けられ、前記カッタースポークの内面と支軸と
の間に前記可動部が前記カッタースポークの径方向に沿
って移動可能に配置され、かつ、前記可動部には、前記
支軸側に突出する凸部が設けられ、前記駆動手段は、前
記可動部と支軸との間に配置されるとともに、支軸に沿
って移動することにより、支軸と可動部の凸部との間に
入り込む楔部（１５）を備え、該楔部が前記支軸と前記
可動部の凸部との間に入り込むことにより、前記可動部
を前記カッタースポークの外周側に向けて移動させて前
記予備カッタービットを前記カッタースポークから突出
させるとともに、前記楔部が前記可動部の凸部と前記支
軸の間に挟まれた状態となることにより、前記可動部の
前記カッタースポークの中心側へ向う戻り方向の移動を
規制することを特徴とする。
【００１２】請求項３に記載の発明によれば、油圧アク
チュエータ等により駆動される楔部の駆動方向と可動部
の移動方向とは異なるため、予備カッタービットを用い
て掘削しても楔部を移動させる手段にかかる負荷は小さ
い。従って、楔部を移動させる手段に起因したシールド
掘削機のトラブルは少なくなる。また、掘削進行方向か
ら加えられる力により、楔部は可動部の凸部と支軸の間
に挟まれた状態となり可動部の戻り方向の移動は規制さ
れるため、別個に戻り方向の移動を規制する手段を設け
る必要がなく、可動部周辺の構造は簡単なものとなり、
コストも抑えられる。
チュエータ等により駆動される楔部の駆動方向と可動部
の移動方向とは異なるため、予備カッタービットを用い
て掘削しても楔部を移動させる手段にかかる負荷は小さ
い。従って、楔部を移動させる手段に起因したシールド
掘削機のトラブルは少なくなる。また、掘削進行方向か
ら加えられる力により、楔部は可動部の凸部と支軸の間
に挟まれた状態となり可動部の戻り方向の移動は規制さ
れるため、別個に戻り方向の移動を規制する手段を設け
る必要がなく、可動部周辺の構造は簡単なものとなり、
コストも抑えられる。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２記載のシールド掘削機において、前記可動部は、左右
の分割部（ブロック６３ａ、６３ｂ）に分離可能に配置
されるとともに各分割部に予備カッタービットがそれぞ
れ設けられ、かつ、前記可動部の予備カッタービットの
反対側の背面に突出する突出部を備え、前記駆動手段
は、前記予備カッタービットが突出する前記カッタース
ポークの側面とは反対側の側面に対応する前記カッター
スポークの内面と前記可動部との間に配置され、前記カ
ッタースポークの内面に沿うと共に前記カッタースポー
クの軸方向に沿って移動する二方向楔部（楔部７５）を
備え、該二方向楔部が移動することにより前記二方向楔
部が可動部の各分割部同士の間に入って分割部を左右に
分離するとともに前記カッタースポークの内面と可動部
の突出部との間に前記二方向楔部が入り込んで、前記可
動部が前記カッタースポークの外周側に向けて移動させ
られて予備カッタービットを前記カッタースポークから
突出させるとともに、前記可動部の背面および分割部同
士の間に前記二方向楔部が配置されることにより、前記
可動部の戻りを規制することを特徴とする。
２記載のシールド掘削機において、前記可動部は、左右
の分割部（ブロック６３ａ、６３ｂ）に分離可能に配置
されるとともに各分割部に予備カッタービットがそれぞ
れ設けられ、かつ、前記可動部の予備カッタービットの
反対側の背面に突出する突出部を備え、前記駆動手段
は、前記予備カッタービットが突出する前記カッタース
ポークの側面とは反対側の側面に対応する前記カッター
スポークの内面と前記可動部との間に配置され、前記カ
ッタースポークの内面に沿うと共に前記カッタースポー
クの軸方向に沿って移動する二方向楔部（楔部７５）を
備え、該二方向楔部が移動することにより前記二方向楔
部が可動部の各分割部同士の間に入って分割部を左右に
分離するとともに前記カッタースポークの内面と可動部
の突出部との間に前記二方向楔部が入り込んで、前記可
動部が前記カッタースポークの外周側に向けて移動させ
られて予備カッタービットを前記カッタースポークから
突出させるとともに、前記可動部の背面および分割部同
士の間に前記二方向楔部が配置されることにより、前記
可動部の戻りを規制することを特徴とする。
【００１４】請求項４に記載の発明によれば、二方向楔
部が可動部の各分割部同士を押し広げることにより二つ
に分離し、その後二つの分割部をせり出すことにより予
備カッタービットをカッタースポーク上に突出させる。
つまり、各分割部のそれぞれに予備カッタービットが取
りつけられている為、各分割部を左右に押し広げてから
せり出すと、カッタースポークやカッタースポークの一
側面に対して、左右に広い間隔で予備カッタービットを
配置することができる。
部が可動部の各分割部同士を押し広げることにより二つ
に分離し、その後二つの分割部をせり出すことにより予
備カッタービットをカッタースポーク上に突出させる。
つまり、各分割部のそれぞれに予備カッタービットが取
りつけられている為、各分割部を左右に押し広げてから
せり出すと、カッタースポークやカッタースポークの一
側面に対して、左右に広い間隔で予備カッタービットを
配置することができる。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載のシールド掘削機を用いたカッター
ビット交換方法であって、前記カッタースポークを回転
させることにより、予備カッタービットが突出すべきカ
ッタースポークの外周部分を前記シールド掘削機の前側
に向けるカッタースポーク回転工程と、該カッタースポ
ークから予備カッタービットを押し出す予備カッタービ
ット押出し工程とからなることを特徴とするカッタービ
ット交換方法。
いずれか一つに記載のシールド掘削機を用いたカッター
ビット交換方法であって、前記カッタースポークを回転
させることにより、予備カッタービットが突出すべきカ
ッタースポークの外周部分を前記シールド掘削機の前側
に向けるカッタースポーク回転工程と、該カッタースポ
ークから予備カッタービットを押し出す予備カッタービ
ット押出し工程とからなることを特徴とするカッタービ
ット交換方法。
【００１６】請求項５に記載の発明によれば、使用中の
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せることにより予備カッタービットに交換する。すなわ
ち、従来のように中間立坑を構築したり、地盤改良など
を行う必要がないため、簡単にカッタービットを交換す
る事ができ、コストも削減できる。また、予備カッター
ビットは使用時にカッタースポークから突出するので、
未使用時にはカッタースポークに保護されるようになっ
ている。
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せることにより予備カッタービットに交換する。すなわ
ち、従来のように中間立坑を構築したり、地盤改良など
を行う必要がないため、簡単にカッタービットを交換す
る事ができ、コストも削減できる。また、予備カッター
ビットは使用時にカッタースポークから突出するので、
未使用時にはカッタースポークに保護されるようになっ
ている。
【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のシールド掘削機のカッタービット交換方法において、
前記カッタースポークが多角形状とされるとともに、該
カッタースポークの予備カッタービットが押出し可能な
複数の側面を備え、これらの側面がシールド掘削機の前
を向くようにカッタースポークを順次回転させることに
より、複数回予備カッタービットを交換できることを特
徴とする。
のシールド掘削機のカッタービット交換方法において、
前記カッタースポークが多角形状とされるとともに、該
カッタースポークの予備カッタービットが押出し可能な
複数の側面を備え、これらの側面がシールド掘削機の前
を向くようにカッタースポークを順次回転させることに
より、複数回予備カッタービットを交換できることを特
徴とする。
【００１８】請求項６に記載の発明によれば、カッター
スポークは多角形状であるため、複数の各側壁の内面に
沿って複数の可動部を設けることができる。よって、カ
ッタースポークを所定角度回転させることにより、各々
の可動部を切羽に対向させることができる。つまり、使
用中のカッタービットが磨耗した際には、カッタースポ
ークを回転させて別の可動部が備えられている所定の側
壁が切羽に対向するようにし、駆動手段によって予備カ
ッタービットを押し出す。この予備カッタービットが磨
耗した後は、さらにカッタースポークを回転させ、内側
に新たな可動部が備えられている側壁が切羽に対向する
ようにする。従って、カッタースポークを多角形状にし
て複数の各側壁の内側に可動部を設ければ、カッタービ
ットが磨耗する毎にカッタースポークを回転させるだけ
で、新しい予備カッタービットに順次交換することがで
きる。
スポークは多角形状であるため、複数の各側壁の内面に
沿って複数の可動部を設けることができる。よって、カ
ッタースポークを所定角度回転させることにより、各々
の可動部を切羽に対向させることができる。つまり、使
用中のカッタービットが磨耗した際には、カッタースポ
ークを回転させて別の可動部が備えられている所定の側
壁が切羽に対向するようにし、駆動手段によって予備カ
ッタービットを押し出す。この予備カッタービットが磨
耗した後は、さらにカッタースポークを回転させ、内側
に新たな可動部が備えられている側壁が切羽に対向する
ようにする。従って、カッタースポークを多角形状にし
て複数の各側壁の内側に可動部を設ければ、カッタービ
ットが磨耗する毎にカッタースポークを回転させるだけ
で、新しい予備カッタービットに順次交換することがで
きる。
【００１９】
【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕以下、図１
から図３に基づいて本発明の一実施例であるシールド掘
削機１を詳細に説明する。図１（Ａ）はシールド掘削機
１の正面概略図であり、図１（Ｂ）は側面概略図であ
る。シールド掘削機１は、切羽に当接する略円形状のカ
ッターヘッド２を備え、該カッターヘッド２の半径方向
に沿ったスリット２ｂ、２ｂ・・・が、カッターヘッド
２に円周方向に９０度おきに計４つ形成されるととも
に、前記スリット２ｂ、２ｂ・・・に複数の固定カッタ
ービット１４、１４・・・を備えたカッタースポーク部
１１を設けた構造である。カッターヘッド２の切羽側と
反対側の面には、固定カッタービット１４、１４・・・
によって掘られた土砂が取り込まれるチャンバーを備え
た胴体４が接続されている。カッターヘッド２の中心に
は、図示しない油圧モータ等により回転駆動される駆動
軸３が回転自在に貫通している。この駆動軸３の回転に
伴ってカッターヘッド２が回転することにより、切羽が
掘削される。シールド掘削機１は、カッタースポーク部
１１の構成以外は周知のシールド掘削機と同様の構成で
あるため、以下、カッタースポーク部１１の構成および
機能についてのみ詳細に説明する。
から図３に基づいて本発明の一実施例であるシールド掘
削機１を詳細に説明する。図１（Ａ）はシールド掘削機
１の正面概略図であり、図１（Ｂ）は側面概略図であ
る。シールド掘削機１は、切羽に当接する略円形状のカ
ッターヘッド２を備え、該カッターヘッド２の半径方向
に沿ったスリット２ｂ、２ｂ・・・が、カッターヘッド
２に円周方向に９０度おきに計４つ形成されるととも
に、前記スリット２ｂ、２ｂ・・・に複数の固定カッタ
ービット１４、１４・・・を備えたカッタースポーク部
１１を設けた構造である。カッターヘッド２の切羽側と
反対側の面には、固定カッタービット１４、１４・・・
によって掘られた土砂が取り込まれるチャンバーを備え
た胴体４が接続されている。カッターヘッド２の中心に
は、図示しない油圧モータ等により回転駆動される駆動
軸３が回転自在に貫通している。この駆動軸３の回転に
伴ってカッターヘッド２が回転することにより、切羽が
掘削される。シールド掘削機１は、カッタースポーク部
１１の構成以外は周知のシールド掘削機と同様の構成で
あるため、以下、カッタースポーク部１１の構成および
機能についてのみ詳細に説明する。
【００２０】図２および図３に示すように、カッタース
ポーク部１１は、図２（Ａ）に示すように中空部１７ａ
を備えた略六角筒状のカッタースポーク１７と、中空部
１７ａ中にカッタースポーク１７の径方向に沿って移動
自在に設けられた可動部１８、３８と、中空部１７ａの
中央にカッタースポーク１７の長手方向に沿って移動可
能に設けられた楔部１５と、この楔部１５をカッターヘ
ッド２のヘッド面２ａ（図１（Ａ）参照）に平行に移動
させて、可動部１８、３８の後述する肉厚部分と支軸１
９との間に押し込む油圧ジャッキ１６等を備えている。
カッタースポーク１７は図示しない周知の回転機構によ
り、軸心を中心として回転駆動される。中空部１７ａの
中央には、楔部１５を支持する支軸１９が長手方向に沿
って貫通している。支軸１９は略円柱状であり、楔部１
５を支持する部分は半径方向に直交する面で切り取られ
た形状となっている。切り取られた形状とされることに
より生じる平らな矩形状の面に、楔部１５の背面１５ｃ
が接している。すなわち、支軸１９とカッタースポーク
１７の内面の間に可動部１８が配置され、可動部１８と
支軸１９との間に楔部１５が配置されている。また可動
部１８、３８、支軸１９、楔部１５、油圧ジャッキ１６
は、カッタースポーク１７と共に回転するようになって
いる。
ポーク部１１は、図２（Ａ）に示すように中空部１７ａ
を備えた略六角筒状のカッタースポーク１７と、中空部
１７ａ中にカッタースポーク１７の径方向に沿って移動
自在に設けられた可動部１８、３８と、中空部１７ａの
中央にカッタースポーク１７の長手方向に沿って移動可
能に設けられた楔部１５と、この楔部１５をカッターヘ
ッド２のヘッド面２ａ（図１（Ａ）参照）に平行に移動
させて、可動部１８、３８の後述する肉厚部分と支軸１
９との間に押し込む油圧ジャッキ１６等を備えている。
カッタースポーク１７は図示しない周知の回転機構によ
り、軸心を中心として回転駆動される。中空部１７ａの
中央には、楔部１５を支持する支軸１９が長手方向に沿
って貫通している。支軸１９は略円柱状であり、楔部１
５を支持する部分は半径方向に直交する面で切り取られ
た形状となっている。切り取られた形状とされることに
より生じる平らな矩形状の面に、楔部１５の背面１５ｃ
が接している。すなわち、支軸１９とカッタースポーク
１７の内面の間に可動部１８が配置され、可動部１８と
支軸１９との間に楔部１５が配置されている。また可動
部１８、３８、支軸１９、楔部１５、油圧ジャッキ１６
は、カッタースポーク１７と共に回転するようになって
いる。
【００２１】楔部１５は、図２（Ｂ）に示すように長手
方向の断面形状が楔状であり、先端部１５ｄ側が斜面１
５ａとされている。楔部１５の斜面１５ａの勾配は、ス
ポーク１３の後述する斜面１３ｂの勾配に対応してい
る。
方向の断面形状が楔状であり、先端部１５ｄ側が斜面１
５ａとされている。楔部１５の斜面１５ａの勾配は、ス
ポーク１３の後述する斜面１３ｂの勾配に対応してい
る。
【００２２】可動部１８は、カッタースポーク１７内
に、その長手方向に沿って配置されたスポーク１３と予
備カッタービット１２、１２・・・からなる。スポーク
１３は横断面が略台形の細長い棒状体で、肉厚部分（凸
部）と肉薄部分とがあり、両者の間は斜面１３ｂ（図２
（Ｂ）参照）になっている。この肉薄部分と支軸１９の
間にできるスペースに、楔部１５が収められている。カ
ッタースポーク１７の一側面である側面１７ｃと対向す
る、スポーク１３の表面１３ａの長手方向の両縁部に
は、列をなして予備カッタービット１２、１２・・・が
取り付けられている。なお、可動部３８の構成は可動部
１８とほぼ同様であり、可動部３８のスポーク３３の肉
薄部分と支軸１９との間に、図示しない楔部が収められ
ている。つまり支軸１９は、軸が細くならないように互
い違いに切り取られた形状とされた部分で、二つの楔部
を支持している。スポーク１３とスポーク３３は、支軸
１９の切り取られた形状とされた部分に対応する部分が
肉厚部分とされ、他の部分が肉薄部分となるような形状
になっている。よって、図２（Ａ）、図３（Ａ）はスポ
ーク１３が肉厚部分で、スポーク３３が肉薄部分となっ
ている場合の断面図である。
に、その長手方向に沿って配置されたスポーク１３と予
備カッタービット１２、１２・・・からなる。スポーク
１３は横断面が略台形の細長い棒状体で、肉厚部分（凸
部）と肉薄部分とがあり、両者の間は斜面１３ｂ（図２
（Ｂ）参照）になっている。この肉薄部分と支軸１９の
間にできるスペースに、楔部１５が収められている。カ
ッタースポーク１７の一側面である側面１７ｃと対向す
る、スポーク１３の表面１３ａの長手方向の両縁部に
は、列をなして予備カッタービット１２、１２・・・が
取り付けられている。なお、可動部３８の構成は可動部
１８とほぼ同様であり、可動部３８のスポーク３３の肉
薄部分と支軸１９との間に、図示しない楔部が収められ
ている。つまり支軸１９は、軸が細くならないように互
い違いに切り取られた形状とされた部分で、二つの楔部
を支持している。スポーク１３とスポーク３３は、支軸
１９の切り取られた形状とされた部分に対応する部分が
肉厚部分とされ、他の部分が肉薄部分となるような形状
になっている。よって、図２（Ａ）、図３（Ａ）はスポ
ーク１３が肉厚部分で、スポーク３３が肉薄部分となっ
ている場合の断面図である。
【００２３】六角筒状のカッタースポーク１７の一側面
である側面１７ｂには、その長手方向の両縁部に固定カ
ッタービット１４、１４・・・が突出した状態で列をな
して備えられており、側面１７ｂとの間に一つの側面を
挟んだ側面である側面１７ｃの内側に可動部１８が設け
られている。さらに側面１７ｃとの間に一つの側面を挟
んだ側面である側面１７ｄの内側に、可動部３８が位置
している。側面１７ｃ、１７ｄの、可動部１８、３８に
設けられた予備カッタービット１２、１２・・・、３
２、３２・・・の位置に対応した所定箇所には、開口部
１７ｅ、１７ｅ・・・が設けられている。これらの開口
部１７ｅ、１７ｅ・・・は、土砂などが入り込むことを
防ぐため蓋によって塞がれている。
である側面１７ｂには、その長手方向の両縁部に固定カ
ッタービット１４、１４・・・が突出した状態で列をな
して備えられており、側面１７ｂとの間に一つの側面を
挟んだ側面である側面１７ｃの内側に可動部１８が設け
られている。さらに側面１７ｃとの間に一つの側面を挟
んだ側面である側面１７ｄの内側に、可動部３８が位置
している。側面１７ｃ、１７ｄの、可動部１８、３８に
設けられた予備カッタービット１２、１２・・・、３
２、３２・・・の位置に対応した所定箇所には、開口部
１７ｅ、１７ｅ・・・が設けられている。これらの開口
部１７ｅ、１７ｅ・・・は、土砂などが入り込むことを
防ぐため蓋によって塞がれている。
【００２４】次に、シールド掘削機１におけるカッター
ビット交換方法について説明する。シールド掘削機１は
従来のシールド掘削機と同様の方法により、地山を掘削
していく。この際、切羽に当接して実際に地山を削るの
は固定カッタービット１４、１４・・・である。ある程
度の掘削を行うと、固定カッタービット１４、１４・・
・の磨耗や土質の変化によりシールド掘削機１の掘削効
率が低下する。そのため、以下の方法により予備カッタ
ービット１２、１２・・・を開口部１７ｅ、１７ｅ・・
・から突出させ、予備カッタービット１２、１２・・・
を用いて地山の掘削を進める。
ビット交換方法について説明する。シールド掘削機１は
従来のシールド掘削機と同様の方法により、地山を掘削
していく。この際、切羽に当接して実際に地山を削るの
は固定カッタービット１４、１４・・・である。ある程
度の掘削を行うと、固定カッタービット１４、１４・・
・の磨耗や土質の変化によりシールド掘削機１の掘削効
率が低下する。そのため、以下の方法により予備カッタ
ービット１２、１２・・・を開口部１７ｅ、１７ｅ・・
・から突出させ、予備カッタービット１２、１２・・・
を用いて地山の掘削を進める。
【００２５】まず始めに固定カッタービット１４、１４
・・・を用いて掘削を行うため、カッタースポーク１７
の向きを、固定カッタービット１４、１４・・・が備え
られた側面１７ｂが切羽に対向するような方向にする。
固定カッタービット１４、１４・・・を用いて掘削を行
い、ある程度磨耗した後、図示しない回転機構によって
カッタースポーク１７を、図２（Ａ）に示すように側面
１７ｃが切羽に対向するまで回転させる。このとき、例
えばスポーク１３の肉薄部分と支軸１９との間に収めら
れている楔部１５の斜面１５ａは、スポーク１３の斜面
１３ｂと接している。カッタースポーク１７を回転させ
た後、油圧ジャッキ１６を駆動させて楔部１５の先端部
１５ｄを、スポーク１３の背面１３ｃと支軸１９との間
に生じている隙間Ｗに押しこむ。このとき、楔部１５の
斜面１５ａはスポーク１３の斜面１３ｂを押すため、ス
ポーク１３は油圧ジャッキ１６によってカッタースポー
ク１７の外側に向いた力（前進力）を加えられることに
なる。従って、スポーク１３に備えられた予備カッター
ビット１２、１２・・・も共に前進し、開口部１７ｅ、
１７ｅ・・・から蓋を押しのけるように外部に突出し、
切羽に対向する（図３（Ａ）参照）。
・・・を用いて掘削を行うため、カッタースポーク１７
の向きを、固定カッタービット１４、１４・・・が備え
られた側面１７ｂが切羽に対向するような方向にする。
固定カッタービット１４、１４・・・を用いて掘削を行
い、ある程度磨耗した後、図示しない回転機構によって
カッタースポーク１７を、図２（Ａ）に示すように側面
１７ｃが切羽に対向するまで回転させる。このとき、例
えばスポーク１３の肉薄部分と支軸１９との間に収めら
れている楔部１５の斜面１５ａは、スポーク１３の斜面
１３ｂと接している。カッタースポーク１７を回転させ
た後、油圧ジャッキ１６を駆動させて楔部１５の先端部
１５ｄを、スポーク１３の背面１３ｃと支軸１９との間
に生じている隙間Ｗに押しこむ。このとき、楔部１５の
斜面１５ａはスポーク１３の斜面１３ｂを押すため、ス
ポーク１３は油圧ジャッキ１６によってカッタースポー
ク１７の外側に向いた力（前進力）を加えられることに
なる。従って、スポーク１３に備えられた予備カッター
ビット１２、１２・・・も共に前進し、開口部１７ｅ、
１７ｅ・・・から蓋を押しのけるように外部に突出し、
切羽に対向する（図３（Ａ）参照）。
【００２６】楔部１５はスポーク１３を前進させた後、
図３（Ｂ）に示すようにスポーク１３の背面１３ｃの裏
側に完全に入り込む。この際、楔部１５の前面１５ｂは
スポーク１３の背面１３ｃに当接している為、スポーク
１３は楔部１５によって裏側から支えられている。さら
に、楔部１５は支軸１９によって裏側から支えられてい
る。よって、スポーク１３は一旦前進させられると、予
備カッタービット１２、１２・・・を切羽側に突出させ
た状態で安定する。このようにして、磨耗した固定カッ
タービット１４、１４・・・は、予備カッタービット１
２、１２・・・に交換される。
図３（Ｂ）に示すようにスポーク１３の背面１３ｃの裏
側に完全に入り込む。この際、楔部１５の前面１５ｂは
スポーク１３の背面１３ｃに当接している為、スポーク
１３は楔部１５によって裏側から支えられている。さら
に、楔部１５は支軸１９によって裏側から支えられてい
る。よって、スポーク１３は一旦前進させられると、予
備カッタービット１２、１２・・・を切羽側に突出させ
た状態で安定する。このようにして、磨耗した固定カッ
タービット１４、１４・・・は、予備カッタービット１
２、１２・・・に交換される。
【００２７】次に、可動部３８を内側に備えた側面１７
ｄが切羽に対向するようにカッタースポーク１７を回転
させる。従って、油圧ジャッキ（図示略）により楔部
（図示略）を駆動させることによってスポーク３３は前
進し、第二の予備カッタービット３２、３２・・・が開
口部１７ｅ、１７ｅ・・・から切羽側に突出する。な
お、可動部３８に対応する前記油圧ジャッキおよび楔部
は、可動部１８の油圧ジャッキ１６および楔部１５と同
様である。従って、磨耗した固定カッタービット１４、
１４・・・を予備カッタービット１２、１２・・・に交
換するのと同様に、磨耗した予備カッタービット１２、
１２・・・を第二の予備カッタービット３２、３２・・
・に交換することができる。以上のように全体の概略形
状が六角筒状のカッタースポーク１７は、カッタービッ
トを二回交換することが可能である。
ｄが切羽に対向するようにカッタースポーク１７を回転
させる。従って、油圧ジャッキ（図示略）により楔部
（図示略）を駆動させることによってスポーク３３は前
進し、第二の予備カッタービット３２、３２・・・が開
口部１７ｅ、１７ｅ・・・から切羽側に突出する。な
お、可動部３８に対応する前記油圧ジャッキおよび楔部
は、可動部１８の油圧ジャッキ１６および楔部１５と同
様である。従って、磨耗した固定カッタービット１４、
１４・・・を予備カッタービット１２、１２・・・に交
換するのと同様に、磨耗した予備カッタービット１２、
１２・・・を第二の予備カッタービット３２、３２・・
・に交換することができる。以上のように全体の概略形
状が六角筒状のカッタースポーク１７は、カッタービッ
トを二回交換することが可能である。
【００２８】第１の実施の形態における、シールド掘削
機１およびそのカッタービット交換方法によれば、概略
形状が略六角筒状のカッタースポーク１７の側面１７ｂ
上には固定カッタービット１４、１４・・・が設けら
れ、カッタースポーク１７内部の、側面１７ｃ、１７ｄ
の内側に対応する位置には、可動部１８、３８がそれぞ
れ設けられている。固定カッタービット１４、１４・・
・が磨耗した際には、カッタースポーク１７を回転させ
て側面１７ｃが切羽に対向するようにする。次に楔部１
５により可動部１８を押し出し、切羽に当接するように
予備カッタービット１２、１２・・・をカッタースポー
ク１７上に突出させることによって、容易にカッタービ
ットを交換することができる。また、予備カッタービッ
ト１２、１２・・・が磨耗した際は、上記同様の手順に
より予備カッタービット３２、３２・・・に交換するこ
とができる。
機１およびそのカッタービット交換方法によれば、概略
形状が略六角筒状のカッタースポーク１７の側面１７ｂ
上には固定カッタービット１４、１４・・・が設けら
れ、カッタースポーク１７内部の、側面１７ｃ、１７ｄ
の内側に対応する位置には、可動部１８、３８がそれぞ
れ設けられている。固定カッタービット１４、１４・・
・が磨耗した際には、カッタースポーク１７を回転させ
て側面１７ｃが切羽に対向するようにする。次に楔部１
５により可動部１８を押し出し、切羽に当接するように
予備カッタービット１２、１２・・・をカッタースポー
ク１７上に突出させることによって、容易にカッタービ
ットを交換することができる。また、予備カッタービッ
ト１２、１２・・・が磨耗した際は、上記同様の手順に
より予備カッタービット３２、３２・・・に交換するこ
とができる。
【００２９】すなわち、中間立坑や切羽周辺の地盤改良
などを行う必要がなく、機械的にカッタースポーク１７
を回転させて可動部１８、３８を前進させることにより
カッタービットの交換を行うことができるので、大幅な
コスト削減になる。また、迅速にカッタービットの交換
を行うことが出来るため、工期を短縮することが可能で
ある。さらに、二つの可動部１８、３８を設けることに
より、カッタービットを二回交換することが出来る。ま
た、予備カッタービット１２、３２は未使用時にカッタ
ースポーク１７内に収められているので、カッターヘッ
ド２のスリットを通過する土砂との摩擦や、チャンバー
内の土砂との摩擦とにより磨耗することを防止できる。
などを行う必要がなく、機械的にカッタースポーク１７
を回転させて可動部１８、３８を前進させることにより
カッタービットの交換を行うことができるので、大幅な
コスト削減になる。また、迅速にカッタービットの交換
を行うことが出来るため、工期を短縮することが可能で
ある。さらに、二つの可動部１８、３８を設けることに
より、カッタービットを二回交換することが出来る。ま
た、予備カッタービット１２、３２は未使用時にカッタ
ースポーク１７内に収められているので、カッターヘッ
ド２のスリットを通過する土砂との摩擦や、チャンバー
内の土砂との摩擦とにより磨耗することを防止できる。
【００３０】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態におけるカッ
タースポーク１７は略六角筒状であるが、八角筒状など
六角形以上の多角形でもよい。八角形の場合、八個の側
面のうちの一つ飛びごとの側面に固定カッタービット一
組および予備カッタービット三組を取り付けることがで
きるので、カッタービットを三回交換することが可能で
ある。
るものではない。例えば、上記実施の形態におけるカッ
タースポーク１７は略六角筒状であるが、八角筒状など
六角形以上の多角形でもよい。八角形の場合、八個の側
面のうちの一つ飛びごとの側面に固定カッタービット一
組および予備カッタービット三組を取り付けることがで
きるので、カッタービットを三回交換することが可能で
ある。
【００３１】〔第２の実施の形態〕図４〜図６を参照し
て、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、シー
ルド掘削機３０の装置全体の正面概略形状および側面概
略形状は、図１に示す第１の実施の形態におけるシール
ド掘削機１とほぼ同様であり、第１の実施の形態と同様
の構成要素については同一符号を付し、その説明は省略
する。
て、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、シー
ルド掘削機３０の装置全体の正面概略形状および側面概
略形状は、図１に示す第１の実施の形態におけるシール
ド掘削機１とほぼ同様であり、第１の実施の形態と同様
の構成要素については同一符号を付し、その説明は省略
する。
【００３２】カッタースポーク部６１は、中空部６７ａ
を備えた四角筒状のカッタースポーク６７と、中空部６
７ａに移動自在に備えられた可動部６８等からなる。固
定カッタービット１４、１４・・・は、カッタースポー
ク６７の側面６７ｃ、６７ｅにそれぞれ垂直に取り付け
られている。可動部６８は、予備カッタービット６２、
６２・・・を備えたスポーク６３からなり、スポーク６
３は左右に開いて二つのブロック６３ａ、６３ｂ（分割
部）に分かれるようになっている。予備カッタービット
６２、６２・・・は、これらのブロック６３ａ、６３ｂ
の外側の側面の縁部に、長手方向に沿って列を作るよう
に取り付けられている。また、可動部６８は、固定カッ
タービット１４、１４・・・を切羽側に向けた場合に、
切羽側に向かう側面６７ｂに対応する内面６７ｇと、側
面６７ｂに対向する側面６７ｄの内面６７ｈとの間に設
けられている。
を備えた四角筒状のカッタースポーク６７と、中空部６
７ａに移動自在に備えられた可動部６８等からなる。固
定カッタービット１４、１４・・・は、カッタースポー
ク６７の側面６７ｃ、６７ｅにそれぞれ垂直に取り付け
られている。可動部６８は、予備カッタービット６２、
６２・・・を備えたスポーク６３からなり、スポーク６
３は左右に開いて二つのブロック６３ａ、６３ｂ（分割
部）に分かれるようになっている。予備カッタービット
６２、６２・・・は、これらのブロック６３ａ、６３ｂ
の外側の側面の縁部に、長手方向に沿って列を作るよう
に取り付けられている。また、可動部６８は、固定カッ
タービット１４、１４・・・を切羽側に向けた場合に、
切羽側に向かう側面６７ｂに対応する内面６７ｇと、側
面６７ｂに対向する側面６７ｄの内面６７ｈとの間に設
けられている。
【００３３】ブロック６３ａ、６３ｂは肉厚部分（突出
部）と厚みの異なる二段階の肉薄部分とからなり、カッ
ターヘッド２の中心に向かうにつれて段階的に薄くなる
ようになっている。ブロック６３ａ、６３ｂの最も肉薄
の部分と側面６７ｂの内面６７ｇとの間に、後述する楔
部７５（二方向楔部）が収められている。ブロック６３
ａ、６３ｂの第二の肉薄部分とカッタースポーク６７の
側面６７ｂとの間のスペースは、楔部７５のせり出し部
７７のフランジ７７ｃ、７７ｃが係合する係合部６３
ｃ、６３ｃとなっている。これらの係合部６３ｃ、６３
ｃは、それぞれブロック６３ａ、６３ｂの一方の端から
他方の端の手前まで形成されている。側面６７ｃ、６７
ｅには、可動部６８に備えられた予備カッタービット６
２、６２・・・が突出する開口部６７ｆ、６７ｆ・・・
が設けられている。楔部７５は、カッタースポーク６７
の長手方向に沿って移動自在に設けられており、ブロッ
ク６３ａ、６３ｂの間を押し開く押し広げ部７５ａと、
押し広げ部７５ａに設けられ、カッタースポーク６７の
側面６７ｂと接するせり出し部７７とを有する。
部）と厚みの異なる二段階の肉薄部分とからなり、カッ
ターヘッド２の中心に向かうにつれて段階的に薄くなる
ようになっている。ブロック６３ａ、６３ｂの最も肉薄
の部分と側面６７ｂの内面６７ｇとの間に、後述する楔
部７５（二方向楔部）が収められている。ブロック６３
ａ、６３ｂの第二の肉薄部分とカッタースポーク６７の
側面６７ｂとの間のスペースは、楔部７５のせり出し部
７７のフランジ７７ｃ、７７ｃが係合する係合部６３
ｃ、６３ｃとなっている。これらの係合部６３ｃ、６３
ｃは、それぞれブロック６３ａ、６３ｂの一方の端から
他方の端の手前まで形成されている。側面６７ｃ、６７
ｅには、可動部６８に備えられた予備カッタービット６
２、６２・・・が突出する開口部６７ｆ、６７ｆ・・・
が設けられている。楔部７５は、カッタースポーク６７
の長手方向に沿って移動自在に設けられており、ブロッ
ク６３ａ、６３ｂの間を押し開く押し広げ部７５ａと、
押し広げ部７５ａに設けられ、カッタースポーク６７の
側面６７ｂと接するせり出し部７７とを有する。
【００３４】押し広げ部７５ａの先端部７５ｂは、図６
（Ｂ）に示すように両側面の縁部が先端で一つになって
おり、全体概略形状が略三角柱状になっている。せり出
し部７７は略矩形状の平板で先端部７７ａには勾配が設
けられており、平坦部７７ｂ上には押し広げ部７５ａが
取り付けられている。図６（Ｃ）に示すように押し広げ
部７５ａの幅Ｌ２よりも、せり出し部７７の幅Ｌ１の方
が大きい為、フランジ７７ｃ、７７ｃが形成される。
（Ｂ）に示すように両側面の縁部が先端で一つになって
おり、全体概略形状が略三角柱状になっている。せり出
し部７７は略矩形状の平板で先端部７７ａには勾配が設
けられており、平坦部７７ｂ上には押し広げ部７５ａが
取り付けられている。図６（Ｃ）に示すように押し広げ
部７５ａの幅Ｌ２よりも、せり出し部７７の幅Ｌ１の方
が大きい為、フランジ７７ｃ、７７ｃが形成される。
【００３５】次に、シールド掘削機３０におけるカッタ
ービット交換方法について説明する。まず、側面６７
ｃ、６７ｅに取り付けられた固定カッタービット１４、
１４・・・を切羽側に対向させるために、側面６７ｂが
切羽面に平行になるようにカッタースポーク６７の向き
を固定する。この状態でカッターヘッド２を回転させ、
固定カッタービット１４、１４・・・を用いて掘削を行
う。固定カッタービット１４、１４・・・が磨耗した
後、側面６７ｄが切羽に対向するように、カッタースポ
ーク６７を１８０度回転させる。このとき、スポーク６
３の上面と側面６７ｄの間には、せり出し部７７のフラ
ンジ７７ｃの厚さＷ１分の隙間がある。
ービット交換方法について説明する。まず、側面６７
ｃ、６７ｅに取り付けられた固定カッタービット１４、
１４・・・を切羽側に対向させるために、側面６７ｂが
切羽面に平行になるようにカッタースポーク６７の向き
を固定する。この状態でカッターヘッド２を回転させ、
固定カッタービット１４、１４・・・を用いて掘削を行
う。固定カッタービット１４、１４・・・が磨耗した
後、側面６７ｄが切羽に対向するように、カッタースポ
ーク６７を１８０度回転させる。このとき、スポーク６
３の上面と側面６７ｄの間には、せり出し部７７のフラ
ンジ７７ｃの厚さＷ１分の隙間がある。
【００３６】カッタースポーク６７を回転させた後、油
圧ジャッキ７６を駆動させて楔部７５の押し広げ部７５
ａの先端部７５ｂをスポーク６３の二つのブロック６３
ａ、６３ｂの間に差し込む。ブロック６３ａ、６３ｂ
は、それぞれ内側の側面を押し広げ部７５ａの外側の両
側面に接するようにして、押し広げられる。この際、せ
り出し部７７のフランジ７７ｃ、７７ｃは、ブロック６
３ａ、６３ｂに設けられた第二の肉薄部分である係合部
６３ｃ、６３ｃに係合するため邪魔にならず、また押し
広げ部７５ａの先端部７５ｂは楔状になっている為、ブ
ロック６３ａ、６３ｂはスムーズに押し広げられる。こ
の段階では、図５（Ａ）に示すように、予備カッタービ
ット６２、６２・・・の一部が開口部６７ｆ、６７ｆ・
・・から、カッタースポーク６７の外側に突出した状態
となっている。
圧ジャッキ７６を駆動させて楔部７５の押し広げ部７５
ａの先端部７５ｂをスポーク６３の二つのブロック６３
ａ、６３ｂの間に差し込む。ブロック６３ａ、６３ｂ
は、それぞれ内側の側面を押し広げ部７５ａの外側の両
側面に接するようにして、押し広げられる。この際、せ
り出し部７７のフランジ７７ｃ、７７ｃは、ブロック６
３ａ、６３ｂに設けられた第二の肉薄部分である係合部
６３ｃ、６３ｃに係合するため邪魔にならず、また押し
広げ部７５ａの先端部７５ｂは楔状になっている為、ブ
ロック６３ａ、６３ｂはスムーズに押し広げられる。こ
の段階では、図５（Ａ）に示すように、予備カッタービ
ット６２、６２・・・の一部が開口部６７ｆ、６７ｆ・
・・から、カッタースポーク６７の外側に突出した状態
となっている。
【００３７】さらに油圧ジャッキ７６を駆動させ、せり
出し部７７の先端部７７ａがせり出し位置Ｐにくるまで
楔部７５を移動させる。せり出し位置Ｐより先には係合
部６３ｃ、６３ｃが形成されていないので、さらに楔部
７５を移動させると先端部７７ａが、ブロック６３ａ、
６３ｂの肉厚部分の背面と側面６７ｂの間に入り込む。
先端部７７ａの斜面に乗り上げたブロック６３ａ、６３
ｂは、フランジ７７ｃ、７７ｃの前面まで移動するの
で、フランジ７７ｃの厚さＷ１分前進する。以上のよう
に、押し広げられ、せり出されることにより、ブロック
６３ａ、６３ｂは、予備カッタービット６２、６２・・
・をカッタースポーク６７の外側に完全に突出した状態
で、裏側からせり出し部７７のフランジ７７ｃ、７７ｃ
に支持される（図５（Ｂ）参照）。
出し部７７の先端部７７ａがせり出し位置Ｐにくるまで
楔部７５を移動させる。せり出し位置Ｐより先には係合
部６３ｃ、６３ｃが形成されていないので、さらに楔部
７５を移動させると先端部７７ａが、ブロック６３ａ、
６３ｂの肉厚部分の背面と側面６７ｂの間に入り込む。
先端部７７ａの斜面に乗り上げたブロック６３ａ、６３
ｂは、フランジ７７ｃ、７７ｃの前面まで移動するの
で、フランジ７７ｃの厚さＷ１分前進する。以上のよう
に、押し広げられ、せり出されることにより、ブロック
６３ａ、６３ｂは、予備カッタービット６２、６２・・
・をカッタースポーク６７の外側に完全に突出した状態
で、裏側からせり出し部７７のフランジ７７ｃ、７７ｃ
に支持される（図５（Ｂ）参照）。
【００３８】第２の実施の形態におけるシールド掘削機
３０およびそのカッタービット交換方法によれば、概略
形状が四角筒状のカッタースポーク６７の側面６７ｃ、
６７ｅ上には固定カッタービット１４、１４・・・が設
けられ、カッタースポーク６７内には可動部６８が設け
られている。固定カッタービット１４、１４・・・が磨
耗した際には、カッタースポーク６７を約１８０度回転
させて、二つのブロック６３ａ、６３ｂからなるスポー
ク６３を楔部７５によって押し広げ、せり出すことによ
り、予備カッタービット６２、６２・・・をカッタース
ポーク６７上に突出させる。よって、カッタースポーク
６７を回転させることにより簡単に、かつ迅速にカッタ
ービット交換を行うことができる。従って、工期を短縮
することができ、従来と比較して大幅なコスト削減が可
能となる。また、予備カッタービット６２、６２・・・
を左右に押し広げてから前方に押し出すので、カッター
スポーク６７の幅より左右に広い間隔で予備カッタービ
ット６２、６２・・・を配置できる。さらに、使用前の
予備カッタービット６２、６２・・・はカッタースポー
ク６７内に収められている為、第１の実施の形態と同様
に磨耗することを防止できる。
３０およびそのカッタービット交換方法によれば、概略
形状が四角筒状のカッタースポーク６７の側面６７ｃ、
６７ｅ上には固定カッタービット１４、１４・・・が設
けられ、カッタースポーク６７内には可動部６８が設け
られている。固定カッタービット１４、１４・・・が磨
耗した際には、カッタースポーク６７を約１８０度回転
させて、二つのブロック６３ａ、６３ｂからなるスポー
ク６３を楔部７５によって押し広げ、せり出すことによ
り、予備カッタービット６２、６２・・・をカッタース
ポーク６７上に突出させる。よって、カッタースポーク
６７を回転させることにより簡単に、かつ迅速にカッタ
ービット交換を行うことができる。従って、工期を短縮
することができ、従来と比較して大幅なコスト削減が可
能となる。また、予備カッタービット６２、６２・・・
を左右に押し広げてから前方に押し出すので、カッター
スポーク６７の幅より左右に広い間隔で予備カッタービ
ット６２、６２・・・を配置できる。さらに、使用前の
予備カッタービット６２、６２・・・はカッタースポー
ク６７内に収められている為、第１の実施の形態と同様
に磨耗することを防止できる。
【００３９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、使用中
のカッタービットが磨耗した場合には、カッタースポー
クを回転させ駆動手段を用いて可動部を押し出すことに
より、カッタースポーク上に予備カッタービットを突出
させて、この予備カッタービットを用いて地山を掘削す
ることができる。すなわち、従来のように中間立坑をわ
ざわざ構築したり地盤改良などをしたりする必要がな
く、カッタービットの交換を迅速かつ簡単に行うことが
でき、コストも抑えられる。また、使用前の予備カッタ
ービットはカッタースポーク内に収められているので、
掘削された土砂がカッターヘッドから取り込まれる際
や、回転するカッターヘッドと取りこまれた土砂との摩
擦により予備カッタービットが傷つくことはない。
のカッタービットが磨耗した場合には、カッタースポー
クを回転させ駆動手段を用いて可動部を押し出すことに
より、カッタースポーク上に予備カッタービットを突出
させて、この予備カッタービットを用いて地山を掘削す
ることができる。すなわち、従来のように中間立坑をわ
ざわざ構築したり地盤改良などをしたりする必要がな
く、カッタービットの交換を迅速かつ簡単に行うことが
でき、コストも抑えられる。また、使用前の予備カッタ
ービットはカッタースポーク内に収められているので、
掘削された土砂がカッターヘッドから取り込まれる際
や、回転するカッターヘッドと取りこまれた土砂との摩
擦により予備カッタービットが傷つくことはない。
【００４０】請求項２に記載の発明によれば、多角形状
のカッタースポークの少なくとも二つの側面から、予備
カッタービットを備えた可動部を押し出すことができる
ため、使用中のカッタービットが磨耗した際には第一の
予備カッタービットに交換し、さらにこの予備カッター
ビットが磨耗した際には、新たな予備カッタービットに
交換することができる。つまり、カッタースポークの形
状を多角形状にしていることから側面が複数あるため、
これらの側面の裏側に沿って複数の可動部を設けること
ができる。よって、カッタービットが磨耗する毎にカッ
タースポークを回転させ、可動部が裏側に設けられた側
面をカッターヘッドの前面に位置させるという動作を繰
り返すことにより、容易に予備カッタービットを複数回
交換することができる。従って、長距離の連続した掘削
が可能となり施工効率が上がることから、大幅な工期短
縮が実現できる。
のカッタースポークの少なくとも二つの側面から、予備
カッタービットを備えた可動部を押し出すことができる
ため、使用中のカッタービットが磨耗した際には第一の
予備カッタービットに交換し、さらにこの予備カッター
ビットが磨耗した際には、新たな予備カッタービットに
交換することができる。つまり、カッタースポークの形
状を多角形状にしていることから側面が複数あるため、
これらの側面の裏側に沿って複数の可動部を設けること
ができる。よって、カッタービットが磨耗する毎にカッ
タースポークを回転させ、可動部が裏側に設けられた側
面をカッターヘッドの前面に位置させるという動作を繰
り返すことにより、容易に予備カッタービットを複数回
交換することができる。従って、長距離の連続した掘削
が可能となり施工効率が上がることから、大幅な工期短
縮が実現できる。
【００４１】請求項３に記載の発明によれば、油圧アク
チュエータ等により駆動される楔部の駆動方向と可動部
の移動方向とは異なるため、予備カッタービットを用い
て掘削しても楔部を駆動する手段にかかる負荷は小さ
い。従って、楔部を駆動する手段に起因したシールド掘
削機のトラブルは少なくなる。さらに、掘削進行方向か
ら加えられる力により、楔部は可動部の凸部と支軸の間
に挟まれた状態となり可動部の戻り方向の移動は規制さ
れるため、別個に戻り方向の移動を規制する手段を設け
る必要がなく、可動部周辺の構造は簡単なものとなり、
コストも抑えられる。また、構造が簡単なことからトラ
ブルが起こりにくくなり、装置の信頼性が増す。
チュエータ等により駆動される楔部の駆動方向と可動部
の移動方向とは異なるため、予備カッタービットを用い
て掘削しても楔部を駆動する手段にかかる負荷は小さ
い。従って、楔部を駆動する手段に起因したシールド掘
削機のトラブルは少なくなる。さらに、掘削進行方向か
ら加えられる力により、楔部は可動部の凸部と支軸の間
に挟まれた状態となり可動部の戻り方向の移動は規制さ
れるため、別個に戻り方向の移動を規制する手段を設け
る必要がなく、可動部周辺の構造は簡単なものとなり、
コストも抑えられる。また、構造が簡単なことからトラ
ブルが起こりにくくなり、装置の信頼性が増す。
【００４２】請求項４に記載の発明によれば、二方向楔
部が可動部の各分割部同士を押し広げることにより二つ
に分離し、その後二つの分割部をせり出すことにより予
備カッタービットをカッタースポーク上に突出させる。
つまり、各分割部のそれぞれに予備カッタービットが取
りつけられている為、各分割部を左右に押し広げてから
せり出すと、カッタースポークやカッタースポークの一
側面に対して左右に広い間隔で予備カッタービットを配
置することができる。
部が可動部の各分割部同士を押し広げることにより二つ
に分離し、その後二つの分割部をせり出すことにより予
備カッタービットをカッタースポーク上に突出させる。
つまり、各分割部のそれぞれに予備カッタービットが取
りつけられている為、各分割部を左右に押し広げてから
せり出すと、カッタースポークやカッタースポークの一
側面に対して左右に広い間隔で予備カッタービットを配
置することができる。
【００４３】請求項５に記載の発明によれば、使用中の
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せ予備カッタービットを押し出すことにより予備カッタ
ービットに交換する。すなわち、従来のように中間立坑
を構築したり、地盤改良などを行う必要がないため、簡
単にカッタービットを交換する事ができ、コストも削減
できる。また、予備カッタービットは未使用時にはカッ
タースポーク内に収められ、使用時にカッタースポーク
から突出するので、使用前に傷つくことが無い。
カッタービットが磨耗することによりシールド掘削機の
掘削効率が低下した際には、カッタースポークを回転さ
せ予備カッタービットを押し出すことにより予備カッタ
ービットに交換する。すなわち、従来のように中間立坑
を構築したり、地盤改良などを行う必要がないため、簡
単にカッタービットを交換する事ができ、コストも削減
できる。また、予備カッタービットは未使用時にはカッ
タースポーク内に収められ、使用時にカッタースポーク
から突出するので、使用前に傷つくことが無い。
【００４４】請求項６に記載の発明によれば、カッター
スポークは多角形状であるため、複数の各側壁の内面に
沿って複数の可動部を設けることができる。よって、カ
ッタースポークを所定角度回転させることにより、各々
の可動部を切羽に対向させることができる。つまり、使
用中のカッタービットが磨耗したらカッタースポークを
回転させて別の可動部が備えられている所定の側壁が切
羽に対向するようにし、駆動手段によって予備カッター
ビットを押し出し切羽に当接させる。この予備カッター
ビットが磨耗した後は、さらにカッタースポークを回転
させ、内側に新たな可動部が備えられている側壁が切羽
に対向するようにする。従って、カッタースポークを多
角形状にして複数の各側壁の内側に可動部を設ければ、
カッタービットが磨耗する毎にカッタースポークを回転
させるだけで、新しい予備カッタービットに順次交換す
ることができる。
スポークは多角形状であるため、複数の各側壁の内面に
沿って複数の可動部を設けることができる。よって、カ
ッタースポークを所定角度回転させることにより、各々
の可動部を切羽に対向させることができる。つまり、使
用中のカッタービットが磨耗したらカッタースポークを
回転させて別の可動部が備えられている所定の側壁が切
羽に対向するようにし、駆動手段によって予備カッター
ビットを押し出し切羽に当接させる。この予備カッター
ビットが磨耗した後は、さらにカッタースポークを回転
させ、内側に新たな可動部が備えられている側壁が切羽
に対向するようにする。従って、カッタースポークを多
角形状にして複数の各側壁の内側に可動部を設ければ、
カッタービットが磨耗する毎にカッタースポークを回転
させるだけで、新しい予備カッタービットに順次交換す
ることができる。
【図１】（Ａ）は本発明の一実施例であるシールド掘削
機の正面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
機の正面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一実施例であるシールド掘削
機のカッタースポークの幅方向断面概略図であり、
（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面図である。
機のカッタースポークの幅方向断面概略図であり、
（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】（Ａ）は可動部を押し出したときのカッタース
ポークの幅方向断面概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢
印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。
ポークの幅方向断面概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢
印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の他の例としてのシールド掘削
機のカッタースポークの幅方向断面概略図であり、
（Ｂ）は（Ａ）を回転させた図である。
機のカッタースポークの幅方向断面概略図であり、
（Ｂ）は（Ａ）を回転させた図である。
【図５】（Ａ）は可動部を押し広げたときのカッタース
ポークの幅方向断面概略図であり、（Ｂ）は可動部をせ
り出したときの図である。
ポークの幅方向断面概略図であり、（Ｂ）は可動部をせ
り出したときの図である。
【図６】（Ａ）は図５（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断
面図であり、（Ｂ）は楔部分を切羽側から見た平面図で
あり、（Ｃ）は楔部分をカッターヘッドの外周から見た
正面図である。
面図であり、（Ｂ）は楔部分を切羽側から見た平面図で
あり、（Ｃ）は楔部分をカッターヘッドの外周から見た
正面図である。
１、３０ シールド掘削機
２ カッターヘッド
１１、６１ カッタースポーク部
１２、３２、６２ 予備カッタービット
１４ 固定カッタービット
１５ 楔部
１７、６７ カッタースポーク
１９ 支軸
６３ａ、６３ｂ ブロック（分割部）
７５ 楔部（二方向楔部）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 秋山 公洋
東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松
建設株式会社内
(56)参考文献 特開 平11−350877（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−140398（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−137081（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−224595（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−56197（ＪＰ，Ｕ)
実開 平６−20597（ＪＰ，Ｕ)
実開 平５−38097（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21D 9/087
Claims (6)
- 【請求項１】掘削された土砂が取り込まれる胴体と、 該胴体の先端部に回転可能に取り付けられたカッターヘ
ッドと、 該カッターヘッドに設けられ、複数のカッタービットを
備えたカッタースポークとを有し、前記カッタービット
を用いて地山中を掘削進行するシールド掘削機におい
て、 前記カッタースポークは、長尺な筒状に設けられるとと
もに、軸心を中心として回転可能にカッターヘッドに設
けられ、 前記カッタースポークの外周面のほぼ同じ方向に臨む部
分に固定カッタービットが設けられ、 前記カッタースポーク内には、予備カッタービットを有
し、該予備カッタービットを前記カッタースポークの外
周面の固定カッタービットとは異なる方向に臨む部分か
ら外に出すように移動自在に設けられ、かつ、前記カッ
タースポークとともに回転する可動部と、 該可動部を移動させて前記予備カッタービットを前記カ
ッタースポーク内に収容された状態から外に押し出す駆
動手段とが設けられていることを特徴とするシールド掘
削機。 - 【請求項２】前記カッタースポークは、多角形状とさ
れ、多角形の一辺を構成する前記カッタースポークの側
面に複数の前記固定カッタービットが設けられ、 前記多角形の他辺を構成する前記カッタースポークの少
なくとも二つの側面から、それぞれ、前記予備カッター
ビットが外側に押し出されるように、前記カッタースポ
ーク内には、少なくとも二つの前記側面に対応してそれ
ぞれ前記可動部が前記カッタースポーク内の中心側から
外周側に向う径方向に沿って移動可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のシールド掘削機。 - 【請求項３】前記カッタースポーク内には、該カッター
スポークの軸心に沿って支軸が設けられ、前記カッター
スポークの内面と支軸との間に前記可動部が前記カッタ
ースポークの径方向に沿って移動可能に配置され、か
つ、前記可動部には、前記支軸側に突出する凸部が設け
られ、 前記駆動手段は、前記可動部と支軸との間に配置される
とともに、支軸に沿って移動することにより、支軸と可
動部の凸部との間に入り込む楔部を備え、該楔部が前記
支軸と前記可動部の凸部との間に入り込むことにより、
前記可動部を前記カッタースポークの外周側に向けて移
動させて前記予備カッタービットを前記カッタースポー
クから突出させるとともに、前記楔部が前記可動部の凸
部と前記支軸の間に挟まれた状態となることにより、前
記可動部の前記カッタースポークの中心側へ向う戻り方
向の移動を規制することを特徴とする請求項１または２
記載のシールド掘削機。 - 【請求項４】前記可動部は、左右の分割部に分離可能に
配置されるとともに各分割部に予備カッタービットがそ
れぞれ設けられ、かつ、前記可動部の予備カッタービッ
トの反対側の背面に突出する突出部を備え、 前記駆動手段は、前記予備カッタービットが突出する前
記カッタースポークの側面とは反対側の側面に対応する
前記カッタースポークの内面と前記可動部との間に配置
され、前記カッタースポークの内面に沿うと共に前記カ
ッタースポークの軸方向に沿って移動する二方向楔部を
備え、 該二方向楔部が移動することにより前記二方向楔部が可
動部の各分割部同士の間に入って分割部を左右に分離す
るとともに前記カッタースポークの内面と可動部の突出
部との間に前記二方向楔部が入り込んで、前記可動部が
前記カッタースポークの外周側に向けて移動させられて
予備カッタービットを前記カッタースポークから突出さ
せるとともに、前記可動部の背面および分割部同士の間
に前記二方向楔部が配置されることにより、前記可動部
の戻りを規制することを特徴とする請求項１または２記
載のシールド掘削機。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載のシー
ルド掘削機を用いたカッタービット交換方法であって、 前記カッタースポークを回転させることにより、予備カ
ッタービットが突出すべきカッタースポークの外周部分
を前記シールド掘削機の前側に向けるカッタースポーク
回転工程と、 該カッタースポークから予備カッタービットを押し出す
予備カッタービット押出し工程とからなることを特徴と
するカッタービット交換方法。 - 【請求項６】前記カッタースポークが多角形状とされる
とともに、該カッタースポークの予備カッタービットが
押出し可能な複数の側面を備え、 これらの側面がシールド掘削機の前を向くようにカッタ
ースポークを順次回転させることにより、複数回予備カ
ッタービットを交換できることを特徴とする請求項５に
記載のシールド掘削機のカッタービット交換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314080A JP3504932B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | シールド掘削機およびそのカッタービット交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314080A JP3504932B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | シールド掘削機およびそのカッタービット交換方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003120184A JP2003120184A (ja) | 2003-04-23 |
| JP3504932B2 true JP3504932B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=19132447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001314080A Expired - Lifetime JP3504932B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | シールド掘削機およびそのカッタービット交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504932B2 (ja) |
Cited By (28)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220146074A (ko) | 2021-04-23 | 2022-11-01 | 송성민 | 쐐기고정구를 이용한 터널바닥판 구조체 및 그 제작 및 시공방법 |
-
2001
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