JP3657577B2 - カッタービット移動式シールド掘進機 - Google Patents

カッタービット移動式シールド掘進機 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカッタービット移動式シールド掘進機に関し、特にカッタービットを交換することなく長距離の掘進を可能にしたカッタービット移動式シールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド掘進機は、地下鉄、共同溝、上下水道などのシールド坑(トンネル)の掘削を行うものであり、シールド掘進機は、胴部材、カッターディスク、カッターディスクを回転駆動する回転駆動機構、複数のシールドジャッキ、排土設備又は排泥設備、セメンの覆工を行うエレクタなどを有する。トンネル掘削時、複数のシールドジャッキで掘進の推進力を発生させながら、カッターディスクを回転させて切羽を掘削し、排土設備により掘削した泥土を排出し、1リング分の掘削毎に1リング分のセメントを構築してトンネル内面を覆工していく。
【0003】
カッターディスクのカッタースポークに付設された多数のカッタービットはトンネル掘進中に破損したり磨耗したりするため、通常のシールド掘進機では、約1〜2km掘削する毎に、カッターディスクの多数のカッタービットを交換する必要がある。但し、カッタービットを交換する場合、切羽を凍結処理して地下水の湧出を抑え、カッターディスク周辺やチャンバー内の泥土を排出してから、作業者がカッターディスクの所へ入ってカッタービットの交換を行う。この場合、カッタービットの交換に多大の労力とコストとかなりの工期がかかる。
そこで、最近では、カッターディスクやその関連構造に、カッタービットを簡単に交換可能にした種々の技術が提案されている。
【0004】
例えば、特開平4−24392号公報のシールド掘進機では、シールド掘進機の先端部に、掘削装置とカッターを収納した回転自在な球状作業室を形成し、トンネル掘進時はカッターが前面に位置するように球状作業室を配置し、カッタービット交換時には球状作業室を反転させてカッターを後方に向け、カッタービットを交換している。
特開平6−117189号公報のシールド掘進機では、カッタービットの交換時には、作業者がカッターディスクを支持する中空シャフト内を通ってカッタースポーク内に移動し、カッタービットを交換する。
【0005】
特開平11−350877号公報のシールド掘進機では、カッターディスクのカッタースポークをその軸心回りに回転可能に構成すると共に、カッタースポークの外周面に3列にカッタービットを付設しておき、カッタービットが摩耗した場合には、カッタースポークを約120度回転させて新しいカッタービットを前面に突出させる。このカッタービットの交換の際、カッターディスクの中央部のコアリング部内に突出しているカッタースポークの回転駆動部に油圧トルクレンチをセットし、その油圧トルクレンチによりカッタースポークをその軸心回りに回転させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平4−24392号公報のシールド掘進機では、シールド掘進機の先端部に球状作業室を設けるためシールド掘進機の機長が長くなり、球状作業室を回転させる複雑な機構が必要となる。
特開平6−117189号公報のシールド掘進機では、作業員が内部に入れるような大きな中空シャフトやカッタースポークが必要であるため、大型のシールド掘進機にしか適用することができない。
【0007】
特開平11−35087号公報のシールド掘進機では、作業者がコアリング部とシールド掘進機の機内を繋ぐ連通管を通って回転駆動部にアクセスする必要があるため、大型のシールド掘進機にしか適用することができない。
ここで、シールド掘進機のカッターディスクでは、中心側に比べて外周側の周速度が大きいので、また、外周側掘削エリアが中心側掘削エリアよりも格段に広いので、中心側のカッタービッよりも外周側カッタービットの方が、格段に摩耗しやすい。しかし、従来のシールド掘進機では、カッタービットの交換時に、カッターディスクの殆ど全部のカッタービットを同時に一律に交換するため、中心側のカッタービットは未だ使用可能なビットも交換してしまうことになる。
【0008】
本発明の目的は、カッターディスクの外周側のカッタービットが破損や磨耗した際に、あまり摩耗してない中心側のカッタービットを外周側の位置に切換えることによりシールド掘進機の掘進距離を延せるようにしたシールド掘進機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1のカッタービット移動式シールド掘進機は、中心部のセンタ部材とこのセンタ部材に連結された複数のカッタースポークとを有するカッターディスクを備えたシールド掘進機において、前記複数のカッタースポークが、センタ部材に固定された複数の固定カッタースポークと、センタ部材に対して半径方向へ位置切換え可能な少なくとも1つの可動カッタースポークとからなり前記固定カッタースポークは、前記センタ部材の外周からカッターディスクの外周までの長さ且つ複数のカッタービットが付設されており、前記可動カッタースポークは、固定カッタースポークの約半分の長さ且つ複数のカッタービットが付設された可動スポーク部材を有し、前記可動スポーク部材を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置とに切換え可能な位置切換え手段を設けたことを特徴とするものである。
【0010】
このカッタービット移動式シールド掘進機においては、固定カッタースポークの外周側のカッタービットが磨耗した場合には、可動カッタースポークの可動スポーク部材を位置切換え手段によって内側掘削位置外側掘削位置とに切換える。それ故、固定カッタースポークのトンネル外周側のカッタービットが磨耗した際に、トンネル中心側部分を掘削してきてあまり摩耗してない可動カッタースポークの可動スポーク部材のカッタービットによってトンネル外周側部分を掘削することが可能となるので、カッタービットを交換することなく、可動スポーク部材の位置を切換えるだけで、カッターディスク全体の掘削性能を回復させ、シールド掘進機の掘進可能距離を大幅に延ばすことができる。
【0011】
請求項2のカッタービット移動式シールド掘進機は、請求項1の発明において、前記センタ部材を挟んでその両側に位置する1対の固定カッタースポークと、これら固定カッタースポークに対して直交状に位置する1対の可動カッタースポークとを有し、前記位置切換え手段は、1対の可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持する状態と、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態に切換え可能に構成されたことを特徴とするものである。
【0012】
基本的には請求項1と同様の作用を奏するが、1対の固定カッタースポークと1対の可動カッタースポークを有するため、カッターディスクの構造が簡単であり、位置切換え手段により、1対の可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持した状態と、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に保持した状態に切換え可能に構成されるので、固定カッタースポークの外周側のカッタービットがある程度まで摩耗した時点で、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えることにより、カッターディスクの掘削性能を回復することができる。尚、固定カッタースポークの中心側部分にもカッタービットが設けられているため、前記可動スポーク部材の位置切換え後には、固定カッタースポークの中心側部分のカッタービットによりトンネルの中心側部分を掘削することになる。
【0013】
請求項3のカッタービット移動式シールド掘進機は、請求項2の発明において、前記1対の可動スポーク部材のカッタービットは、固定カッタースポークのカッタービットの先端の回転軌跡面よりも所定距離後退した位置に配設されたことを特徴とするものである。
可動スポーク部材のカッタービットが、固定カッタースポークのカッタービットの先端の回転軌跡面よりも所定距離後退した位置に配設されているので、可動スポーク部材を内側掘削位置にして掘削するときの可動スポークのカッタービットの摩耗を抑制することができるので、可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えた際のカッターディスクの掘削性能の回復の度合いを大きくすることができ、シールド掘進機の掘進可能距離を一層延ばすことができる。
【0014】
請求項4のカッタービット移動式シールド掘進機は、中心部のセンタ部材とこのセンタ部材に連結された複数のカッタースポークとを有するカッターディスクを備えたシールド掘進機において、前記複数のカッタースポークの各々が、センタ部材に対して半径方向へ位置切換え可能な可動カッタースポークからなり、前記各可動カッタースポークは、前記センタ部材の外周からカッターディスクの外周までの長さの約半分の長さ且つ複数のカッタービットが付設された可動スポーク部材を有し、前記各可動スポーク部材を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置とに又は外側掘削位置内側掘削位置とに切換え可能な位置切換え手段を設けたことを特徴とするものである。
【0015】
このカッタービット移動式シールド掘進機においては、トンネルを掘削していき、トンネル外周側部分を掘削していたカッタービットが磨耗した際には、位置切換え手段により、内側掘削位置にあった可動スポーク部材を外側掘削位置に切換え、外側掘削位置にあった可動スポーク部材を内側掘削位置に切換える。
それ故、前記のような位置切換え後は、トンネルの中心側部分を掘削していて摩耗度合いの少ないカッタービットによって、トンネルの外周側部分を掘削することになるので、カッタービット交換をすることなく、カッターディスクの掘削性能を回復させ、シールド掘進機の掘進可能距離を延長することができる。
【0016】
請求項5のカッタービット移動式シールド掘進機は、請求項4の発明において、4本の可動カッタースポークを有し、前記位置切換え手段は、これらの可動カッタースポークのうちのセンタ部材を挟んでその両側に位置する1対の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持し且つ残りの1対の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態と、1対の内側掘削位置の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えると共に、1対の外側掘削位置の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に切換えて保持する状態とに切換え可能に構成されたことを特徴とするものである。
【0017】
基本的には請求項4と同様の作用を奏するが、4本の可動カッタースポークを有し、位置切換え手段により、1対の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に、1対の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に保持され、内側掘削位置にあった可動スポーク部材外側掘削位置に切換えて保持される状態に切換え可能に構成されるので、トンネルの外周側部分を掘削したカッタービットが十分に摩耗した時点で、それらのカッタービットを内側掘削位置に切換え、トンネルの中心側部分を掘削したカッタービットを外側掘削位置に切換えて、カッターディスクの掘削性能を回復することができる。こうして、全部のカッタービットがほぼ均一に十分摩耗するまで使用し、カッタービットに必要なコストを低減することができる。
【0018】
請求項6のカッタービット移動式シールド掘進機は、請求項1〜5の何れかの発明において、前記位置切換え手段は、テレスコピック式油圧シリンダであることを特徴とするものである。
置切換え手段は、テレスコピック式油圧シリンダで構成され、油圧シリンダの長さの割りに大きなストロークを達成でき、位置切換え手段を小型化することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。最初に、シールド掘進機の全体構造について説明する。尚、シールド掘進機の掘進方向に向かって前後左右を前後左右として説明する。
図1に示すように、カッタービット移動式シールド掘進機1(以下、シールド掘進機という)は、前胴部材2aと後胴部材2bとからなる胴部材2、前胴部材2aの前端付近部の内部に固定されてチャンバー4の後端を仕切る隔壁3、チャンバー4、掘進推力を発生させる複数のシールドジャッキ5、後胴部材2bに対して前胴部材2aを左右に方向変換させる為の複数の中折れジャッキ6、切羽を掘削するカッターディスク9、このカッターディスク9を駆動するカッター駆動機構10、カッターディスク9に供給する液体の通路の為のロータリージョイント11、チャンバー4内の泥土を排出するための排土設備12、セグメント16をトンネル内面に覆工する為のエレクタ13などを備えている。
【0020】
胴部材2は、シールド掘進機1の全体を覆う筒状体であり、前胴部材2aと、この前胴部材2aの後端部に中折れ部15と中折れジャッキ6を介して連結された後胴部材2bとを有する。後胴部材2bの後端側内周部には、後胴部材2bとセグメント16の間をシールするテールシール17が設けられている。
胴部材2の内側には、内側へ突出するリングウェブ18と、ブラケット19a,19bが設けられ、複数のシールドジャッキ5はリングウェブ18に固定され、複数の中折れジャッキ6がブラケット19a,19bに連結されている。
【0021】
胴部材2の前端部付近の内部には、トンネル軸心と直交する隔壁3が設けられ、この隔壁3がチャンバー4の後端を仕切っている。カッターディスク9の中心部から後方へ延びる主軸21が隔壁3を貫通して、カッターディスク9を回動可能に支持している。尚、隔壁3にはチャンバー4内へ作業者が出入するための開放可能なマンホール22も設けられている。
【0022】
複数(例えば、10本)のシールドジャッキ5は、周方向適当間隔おきに配設され、各シールドジャッキ5はロッド25が後方に伸縮するように配設されて、リングウェブ18に貫通固定されている。各シールドジャッキ5のロッド25の後端には偏心金具26が連結され、その偏心金具26の半球凹部にはスプレッダー27がピン連結されている。トンネル掘削の際には、トンネルの内面に覆工したセグメント16の前端に複数のスプレッダー27を当接させて反力を取り、複数のシールドジャッキ5の推進力で掘進する。
【0023】
複数(例えば、4本)の中折れジャッキ6は、図1では便宜上上部に記載してあるが、実際には胴部材2の左右側面部に配設され、胴部材2の内周面に固着されたブラケット19a,19bに鉛直向きのピンにてピン連結されている。
排土設備12は、チャンバー4内の掘削泥土をスクリューコンベア31によってトンネル内のベルトコンベアにより外部へ排出するものである。スクリューコンベア31は内部に駆動モータ31aで回転駆動されるスパイラル状のオーガ32を有し、回転駆動されるオーガ32で泥土を吸い上げ、開閉ゲートからトンネル内を後方に伸びるベルトコンベアへ排出する。
【0024】
エレクタ13は、支持ローラ33に回転可能に支持されたエレクタフレーム34と、エレクタ本体35と、エレクタフレーム34を回転駆動するエレクタ駆動モータ36等を備えている。エレクタ13により、シールド掘進機1が1リング分掘進する毎に、掘削を中止した状態で1リング分のセグメント16をトンネル内面に履工する。
【0025】
カッター駆動機構10は、隔壁3の後面に固定されたギヤケース37と、カッター駆動モータ38と、主軸21などから構成され、ギヤケース37内には主軸21に連結されたリングギヤが設けられている。複数のカッター駆動モータ38はギヤケース37の後面に付設され、各カッター駆動モータ38の出力軸の先端のピニオンがリングギヤに噛合され、複数のカッター駆動モータ38の回転駆動力をピニオンとリングギヤを介して主軸21に伝達している。
【0026】
ロータリージョイント11には、カッターディスク9の油圧シリンダ等へ油圧を給排するための複数の油路やグリース通路やカッターディスク9のノズルへ供給される加泥剤の通路などが設けられている。尚、図示省略したが、シールド掘進機1の後方に設けられた後方台車には、油圧供給源や、加泥剤供給源、電源などが設けられている。
【0027】
次に、本願特有の構造を有するカッターディスク9について説明する。
図2に示すように、カッターディスク9は、その中心部のセンタ部材7と、センタ部材7から放射状に伸びる4本のカッタースポーク8と、センタ部材7の前面部のフィッシュテールビット41と、外周部の外周リング42などを有する。1つのカッタースポークとセンタ部材7には、加泥剤吐出口43a,43bが形成され、後方台車に設けた泥土供給源から送給される加泥剤を吐出する。
【0028】
カッタースポーク8は、センタ部材7を挟んでその両側に位置する1対の固定カッタースポーク44と、これら固定カッタースポーク44に対して直交状に位置し且つセンタ部材7に対して半径方向に位置切換え可能な可動カッタースポーク45とを有し、固定各カッタースポーク44の前面部には複数のカッタービット46が付設されている。
【0029】
固定カッタースポーク44の外周側先端部は外周リング42に達して外周リング42に固着され、1対の固定カッタースポーク44は外周リング42により補強されている。1対の固定カッタースポーク44の内部には、掘進方向を変換する際にトンネル径を拡大する為に外周側を掘削するコピーカッター47と、コピーカッター47を伸縮駆動させるための油圧シリンダ48が設けられている。
【0030】
図3〜図5に示すように、1対の可動カッタースポーク45は、センタ部材 7の両側に配設されて半径方向へ伸び、各可動カッタースポーク45は、センタ部材7に固定され且つ固定カッタースポーク44の約半分の長さのスポーク基材51と、このスポーク基材51に摺動自在に外嵌された可動スポーク部材52と、スポーク基材51の内部に設けられた2段式テレスコピック式油圧シリンダ53(位置切換え手段に相当する)などで構成されている。可動スポーク部材52の前面部には、複数のカッタービット46が付設されている。
【0031】
前記可動スポーク部材52は、油圧シリンダ53により、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置から、トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置へ切換え可能になっている。可動スポーク部材52の先端部には外周リング42の突起部42aが係合する係合凹部54が設けられ、可動スポーク部材52を外側掘削位置へ切換えた状態では、係合凹部54に突起部42aが係合して可動カッタースポーク45が外周リング42で補強される。
【0032】
トンネル掘削時、カッターディスク9の外周側部分の周速は、中心側部分の周速よりも格段に大きく、カッターディスク9の外周側部分で掘削する掘削エリアは中心側部分で掘削する掘削エリアよりも格段に大きい。そのため、外周側のカッタービット46は中心側のカッタービット46に比較して格段に摩耗し易い。
【0033】
そこで、可動スポーク部材52のスポーク基材51と可動スポーク部材52は、固定カッタースポーク44の約半分の長さ、つまり、センター部材7の外周からカッターディスク9の外周までの長さの約半分の長さに形成され、トンネルを所定長さ(例えば、1〜2kmの範囲の所定長さ)又は所定期間(例えば、約2ケ月)掘削するまでは、可動スポーク部材52は、図2、図3に示すように、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置に保持される。この状態では、図4(a)に示すように、油圧シリンダ53のロッド53a,53bが退入状態を維持する。
【0034】
トンネルを前記所定長さ又は所定期間掘削した後は、図6、図7に示すように、油圧シリンダ53により可動スポーク部材52が外側掘削位置に切換えられ、可動スポーク部材52の複数のカッタービット46が、トンネルの外周側部分の掘削に供される。この状態では、図4(b)に示すように、油圧シリンダ53のロッド53a,53bが伸長状態を維持する。外周リング42は、カッターディスク9の外周を囲むリング状をなし、外周リング42の内周部には、可動スポーク部材52に対応する1対の突起部42aが設けられ、外周リング42の前端部には4つの保護カッター56が設けられている。
【0035】
以上説明したシールド掘進機1の作用について説明する。
このシールド掘進機1においては、トンネル掘進開始からトンネルを前記所定長さ又は所定期間掘削するまでの間は、図2に示すように、可動スポーク部材52をトンネル中心側部分を掘削する内側掘削位置に維持し、所定長さ又は所定期間トンネルを掘進して、固定カッタースポーク44の外周側のカッタービット46が摩耗して掘削性能が低下した際には、図6に示すように、可動スポーク部材52を油圧シリンダ53によって外側掘削位置に切換えることで、可動スポーク部材52に付設されている摩耗の少ないカッタービット46によってトンネル外周側部分を掘削するようにし、シールド掘進機1のカッタービット46を交換することなく、可動スポーク部材52の位置を切換えるだけで、カッターディスク9の掘削性能を回復させ、掘削能率を高め、一層長距離の掘削を可能にすることができる。
【0036】
このように、トンネルの中心側に位置させておいた可動スポーク部材52のカッタービット46であって摩耗の少ないカッタービット46を有効利用して掘削性能を回復させるため、従来のようにあまり摩耗していないカッタービット46を交換して廃棄してしまうという無駄を解消でき、カッタービット46の為のコスト低減を図ることができる。
そして、可動スポーク部材52を内側掘削位置に保持しておく間は、この可動スポーク部材52の複数のカッタービット46も掘削に寄与するため、固定カッタースポーク44の中心側のカッタービット46の摩耗が抑制されるから、可動スポーク部材52を外側掘削位置に切換えた後にも、固定カッタースポーク44の中心側のカッタービット46の掘削性能を確保できる。
【0037】
しかも、カッターディスク9が1対の固定カッタースポーク44と1対の可動カッタースポーク45を有するため、カッターディスク9自体の構造が簡単であるうえ、1対の可動スポーク部材52の位置を切換える為の構造も比較的簡単であるから、設備コスト的に有利である。また、テレスコピック式油圧シリンダ53は構造が簡単で小型化可能であるため、小径のシールド掘進機にも大径のシールド掘進機にも適用可能である。
【0038】
前記実施形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
図8に示すように、カッターディスク9Aは、カッターディスク9と同様に1対の固定カッタースポーク44と1対の可動カッタースポーク45を備えており、各可動カッタースポーク45は、前記と同様の可動スポーク部材52と油圧シリンダ53を備えている。ここで、1対の可動スポーク部材52に付設したカッタービット46を極力温存する為に、1対の可動スポーク部材52のカッタービット46が、固定カッタースポーク44のカッタービット46の先端の回転軌跡面よりも所定距離D(例えば、20mm)後退した位置に配設されている。
【0039】
それ故、1対の可動スポーク部材52が、内側掘削位置においてトンネルの中心側部分を掘削する際には、固定カッタースポーク44の中心側のカッタービット46が主体的に掘削を行うため、可動スポーク部材52のカッタービット46の摩耗を抑えることができ、可動スポーク部材52を外側掘削位置に切換えた後の掘削性能の回復度合いを大きくことができる。
【0040】
前記実施形態を部分的に変更した別変更形態について説明する。
図9、図10に示すように、このカッターディスク9Bは、前記カッターディスク9の1対の固定カッタースポーク44の代わりに前記1対の可動カッタースポーク45を設け、1対のコピーカッタースポーク57を追加的に設けた構造のものである。尚、前記の実施形態と同様のものに同一符号を付して説明を省略する。1対のコピーカッタースポーク57は、センタ部材7の両側に直線状に且つ可動カッタースポーク45と約45度の角度をなすように配設されている。各コピーカッタースポーク57の基端はセンタ部材7に固着され、先端は外周リング42に固着され、コピーカッタースポーク57の基端側部分は可動カッタースポーク45との干渉防止の為に小径ロッド状に形成されている。各コピーカッタースポーク57には、その内部の油圧シリンダで進退可能なコピーカッター47が設けられている。
【0041】
このカッターディスク9Bにおいては、複数のカッタースポーク8の各々が、センタ部材7に対して半径方向へ位置切換え可能な可動カッタースポーク45に構成され、各可動カッタースポーク45は、センタ部材7の外周からカッターディスク9Bの外周までの長さの約半分の長さのスポーク基材51と可動スポーク部材52を有し、可動スポーク部材52には複数のカッタービット46が付設されている。各可動スポーク部材52を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置から、トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置へ又は外側掘削位置から内側掘削位置へ切換え可能な位置切換え手段も設けてある。
【0042】
このシールド掘進機1においては、トンネルの掘削開始からトンネルを所定長さ又は所定期間掘削するまでは、図9に示すように、可動カッタースポーク45のうち、センタ部材7を挟んでその両側に位置する1対の第1可動カッタースポーク45Aの可動スポーク部材52を内側掘削位置に保持し且つ残りの1対の第2可動カッタースポーク45Bの可動スポーク部材52を外側掘削位置に保持して掘削する。
【0043】
トンネルを所定長さ又は所定期間掘削して、外側掘削位置の可動スポーク部材52(第2可動カッタースポーク45Bの可動スポーク部材52)のカッタービット46の摩耗がある程度進行して掘削が困難になった時には、図10に示すように、各第1可動カッタースポーク45Aの可動スポーク部材52を、スポーク基材51内に設けた2段式テレスコピック式油圧シリンダ53(位置切換え手段に相当する)により、トンネルの外周側を掘削する外側掘削位置に切換えると共に、各第2可動カッタースポーク45Bの可動スポーク部材52を、スポーク基材51内に設けた2段式テレスコピック式油圧シリンダ53により、トンネル中心側部分を掘削する内側掘削位置に切換え、その状態でトンネル掘削を再開し、トンネルを掘削していく。
【0044】
このシールド掘進機においては、トンネルを掘削していき、トンネル外周側を掘削していたカッタービット46が磨耗した際には、内側掘削位置にあった可動スポーク部材52を外側掘削位置に切換え、外側掘削位置にあった可動スポーク部材52を内側掘削位置に切換える。それ故、その位置切換え後は、中心側を掘削していて摩耗度合いの少ないカッタービット46によって、トンネルの外周側を掘削することになるので、カッタービット46を交換をすることなく、カッターディスク9Bの掘削性能を回復させ、掘削能率を高め、シールド掘進機の掘進可能距離を延長することができる。しかも、全部のカッタービット46がほぼ均一に十分摩耗するまで使用できるため、カッタービット46に必要なコストを低減することができる。
【0045】
尚、本発明のカッタービット移動式シールド掘進機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、固定カッタースポークや可動カッタースポークの本数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0046】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、固定カッタースポークの外周側のカッタービットが磨耗した場合には、可動スポーク部材を位置切換え手段によって内側掘削位置外側掘削位置とに切換えるので、固定カッタースポークのトンネル外周側のカッタービットが磨耗した際に、トンネル中心側部分を掘削してきてあまり摩耗してない可動スポーク部材のカッタービットによってトンネル外周側部分を掘削することが可能となるので、カッタービットを交換することなく、可動スポーク部材の位置を切換えるだけで、カッターディスク全体の掘削性能を回復させ、掘削能率を高め、シールド掘進機の掘進可能距離を大幅に延ばすことができる。
【0047】
請求項2の発明によれば、基本的に請求項1と同様の効果を奏するが、1対の固定カッタースポークと1対の可動カッタースポークを有するため、カッターディスクの構造が簡単であり、位置切換え手段は、1対の可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持する状態と、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態に切換え可能に構成したので、固定カッタースポークの外周側のカッタービットがある程度まで摩耗した時点で、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えることにより、カッターディスクの掘削性能を回復することができる。
【0048】
請求項3の発明によれば、1対の可動スポーク部材のカッタービットが、固定カッタースポークのカッタービットの先端の回転軌跡面よりも所定距離後退した位置に配設されているため、可動スポーク部材を内側掘削位置にして掘削するときの可動スポークのカッタービットの摩耗を抑制することができるので、可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えた際のカッターディスクの掘削性能の回復の度合いを大きくすることができ、シールド掘進機の掘進可能距離を一層延ばすことができる。
【0049】
請求項4の発明によれば、複数のカッタースポークの各々が、センタ部材に対して半径方向へ位置切換え可能な可動カッタースポークからなり、各可動カッタースポークは、前記センタ部材の外周からカッターディスクの外周までの長さの約半分の長さ且つ複数のカッタービットが付設された可動スポーク部材を有し、各可動スポーク部材を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置とに又は外側掘削位置内側掘削位置とに切換え可能な位置切換え手段を設けたので、次の効果を奏する。
【0050】
トンネルを掘削していき、トンネル外周側部分を掘削していたカッタービットが磨耗した際には、位置切換え手段により、内側掘削位置にあった可動スポーク部材を外側掘削位置に切換え、外側掘削位置にあった可動スポーク部材を内側掘削位置に切換える。それ故、この位置切換え後は、中心側を掘削していて摩耗度合いの少ないカッタービットによって、トンネルの外周側を掘削することになるので、カッタービット交換をすることなく、カッターディスクの掘削性能を回復させ、掘削能率を高め、シールド掘進機の掘進可能距離を延長できる。
【0051】
請求項5の発明よれば、基本的に請求項4と同様の効果を奏するが、位置切換え手段は、4本の可動カッタースポークのうちの1対の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持する状態にし、1対の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態とにし、内側掘削位置にあった可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えて保持する状態に切換え可能に構成したので、トンネルの外周側部分を掘削したカッタービットがある程度摩耗した時点で、それらのカッタービットを内側掘削位置に保持する状態に切換え、トンネルの中心側を掘削したカッタービットを外側掘削位置に保持する状態に切換えて、カッターディスクの掘削性能を回復することができる。そのため、全部のカッタービットがほぼ均一に十分摩耗するまで使用できるため、カッタービットに必要なコストを低減することができる。
【0052】
請求項6の発明によれば、位置切換え手段は、テレスコピック式油圧シリンダであるので、油圧シリンダの長さの割りに大きなストロークを達成でき、位置切換え手段を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のカッタービット移動式掘進機の縦断面図である。
【図2】カッターディスク(可動スポーク部材を内側掘削位置にした状態)の正面図である。
【図3】図2のIII −III 線断面図である。
【図4】(a)は2段式テレスコピック式油圧シリンダ(ロッド退入状態)を示す図、(b)は同油圧シリンダ(ロッド伸長状態)を示す図である。
【図5】図3のV-V 線断面図である。
【図6】カッターディスク(可動スポーク部材を外側掘削位置にした状態)の正面図である。
【図7】図6のVII −VII 線断面図である。
【図8】変更形態に係るカッターディスクの断面図であって図2のVIII−VIII線断面図に相当する図である。
【図9】別変更形態に係るカッターディスクの正面図である。
【図10】図9のカッターディスクの可動スポーク部材の位置を切換えた状態を示す正面図である。
【符号の説明】
1 シールド掘進機
7 センタ部材
8 カッタースポーク
9,9A,9B カッターディスク
44 固定カッタースポーク
45,45A,45B 可動カッタースポーク
46 カッタービット
52 可動スポーク部材
53 テレスコピック式油圧シリンダ

Claims (6)

  1. 中心部のセンタ部材とこのセンタ部材に連結された複数のカッタースポークとを有するカッターディスクを備えたシールド掘進機において、
    前記複数のカッタースポークが、センタ部材に固定された複数の固定カッタースポークと、センタ部材に対して半径方向へ位置切換え可能な少なくとも1つの可動カッタースポークとからなり
    前記固定カッタースポークは、前記センタ部材の外周からカッターディスクの外周までの長さで且つ複数のカッタービットが付設されており、
    前記可動カッタースポークは、固定カッタースポークの約半分の長さ且つ複数のカッタービットが付設された可動スポーク部材を有し、
    前記可動スポーク部材を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置とに切換え可能な位置切換え手段を設けたことを特徴とするカッタービット移動式シールド掘進機。
  2. 前記センタ部材を挟んでその両側に位置する1対の固定カッタースポークと、これら固定カッタースポークに対して直交状に位置する1対の可動カッタースポークとを有し、
    前記位置切換え手段は、1対の可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持する状態と、1対の可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態に切換え可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載のカッタービット移動式シールド掘進機。
  3. 前記1対の可動スポーク部材のカッタービットは、固定カッタースポークのカッタービットの先端の回転軌跡面よりも所定距離後退した位置に配設されたことを特徴とする請求項2に記載のカッタービット移動式シールド掘進機。
  4. 中心部のセンタ部材とこのセンタ部材に連結された複数のカッタースポークとを有するカッターディスクを備えたシールド掘進機において、
    前記複数のカッタースポークの各々が、センタ部材に対して半径方向へ位置切換え可能な可動カッタースポークからなり
    前記各可動カッタースポークは、前記センタ部材の外周からカッターディスクの外周までの長さの約半分の長さ且つ複数のカッタービットが付設された可動スポーク部材を有し、
    前記各可動スポーク部材を、トンネルの中心側部分を掘削する内側掘削位置トンネルの外周側部分を掘削する外側掘削位置とに又は外側掘削位置内側掘削位置とに切換え可能な位置切換え手段を設けたことを特徴とするカッタービット移動式シールド掘進機。
  5. 4本の可動カッタースポークを有し、前記位置切換え手段は、これらの可動カッタースポークのうちのセンタ部材を挟んでその両側に位置する1対の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に保持し且つ残りの1対の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に保持する状態と、1対の内側掘削位置の第1可動カッタースポークの可動スポーク部材を外側掘削位置に切換えると共に、1対の外側掘削位置の第2可動カッタースポークの可動スポーク部材を内側掘削位置に切換えて保持する状態とに切換え可能に構成されたことを特徴とする請求項4に記載のカッタービット移動式シールド掘進機。
  6. 記位置切換え手段は、テレスコピック式油圧シリンダであることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のカッタービット移動式シールド掘進機。
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