JP3692267B2 - カッタヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルボーリングマシンやシールドマシン、あるいは立坑掘削機などに装着されたカッタヘッドに関し、特に、このカッタヘッドに装着された先行ビットの交換に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能な円盤形状をなすカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドには先行ビット及びカッタビットが多数取付けられる一方、後部には掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が前進し、先行ビット及びカッタビットが前方の地盤を掘削し、トンネルを形成することができる。
【０００３】
このようなトンネル掘削作業では、カッタヘッドに装着された先行ビットが前方の地盤表面に傷を付けて掘削し易くし、カッタビットが掘削し易くなった地盤を掘削して掘進していく。そして、トンネルを掘削中に、前方の地盤に予期せぬ障害物、例えば、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などが発見された場合、先行ビットはこれらの障害物を破砕することができずに先端が破損してしまう。そのため、カッタヘッドに装着された先行ビットを杭切りビットに交換し、この杭切りビットにによりコンクリート杭や木杭などの障害物を切削、破砕して土砂と一緒に外部に排出している。
【０００４】
また、近年、トンネルは長距離化の傾向にあり、トンネル掘削の作業中にカッタヘッドに装着された先行ビットやカッタビットが摩耗してしまう。この先行ビットやカッタビットが摩耗すると、地盤の掘削効率が低下するので掘削作業を停止して磨耗した各ビットを交換しなければならない。
【０００５】
従来、この先行ビットの交換は、前方の地盤を薬液の注入や凍結などにより固化改良し、この地盤改良地点まで掘削した後に後退してチャンバ内の掘削土砂を全て排出し、作業者がこのカッタヘッドの前方やチャンバ内に入ってディスクカッタやカッタビットの交換作業を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような交換作業では、地盤の改良を行うために使用する薬液などに費用がかかって不経済であると共に、作業時間が長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内などの狭い空間で作業を行うことなり、不自由な作業となって作業者にかかる負担が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、先行ビットの交換作業を容易に且つ短時間で行い、作業者にかかる負担を軽減して安全性の向上を図ると共に、掘削作業効率の向上を図ったカッタヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のカッタヘッドは、掘削機本体の前部に回転自在に装着された円盤形状をなす回転体と、該回転体の前面部に放射状に設けられて前後方向に沿って形成された取付孔が長手方向に沿って複数並設されたスポークと、該スポークの複数の取付孔に移動自在で且つ後方に引抜き可能に装着された複数の先行ビットと、該先行ビットを先端部が前記回転体の前面から突出した位置に固定する固定手段と、前記先行ビットが後方に引抜かれたときに前記取付孔を閉塞するゲート手段とを具え、前記ゲート手段は、前記取付孔に合致して前記先行ビットが移動自在な貫通孔を有し、前記先行ビットが前記取付孔から引抜かれたときに該先行ビットを保持したまま移動することで前記取付孔を閉塞するバルブプレートであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面に複数回動自在に支持されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートには、前記貫通孔が径方向に沿って複数並設されると共に、該貫通孔の並設方向に交差する方向に沿って前記バルブプレートを所定の位置に位置決めする位置決めピンが複数並設されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面にその長手方向に沿って移動自在に支持され、前記複数の先行ビットを保持可能であることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の第１実施形態に係るカッタヘッドの正面視、図２に本実施形態のカッタヘッドが装着されたシールド掘削機の概略断面、図３にリレービットの取付状態を表す図２の要部拡大断面、図４に図３にIV−IV断面、図５に図３のＶ−Ｖ断面を示す。
【００１４】
本実施形態のシールド掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状をなして前胴１１ａと後胴１１ｂとからなり、この掘削機本体１１の前端部には軸受１２によってカッタヘッド１３が回転自在に装着されている。そして、このカッタヘッド１３の前面部には放射状をなしてカッタスポーク１４，１５が取付けられており、各カッタスポーク１４の前面部にはリレービット（先行ビット）１６が、側部にはカッタビット１７がそれぞれ装着され、各カッタスポーク１５の前面部にはリレービット（先行ビット）１８が、側部にはカッタビット１９がそれぞれ取付けられている。また、カッタヘッド１３の後部にはリングギア２０が固定される一方、掘削機本体１１には油圧モータ２１が取付けられ、この油圧モータ２１の駆動ギア２２がこのリングギア２０に噛み合っている。従って、油圧モータ２１を駆動して駆動ギア２２を回転駆動すると、リングギア２０を介してカッタヘッド１３を回転することができる。
【００１５】
また、掘削機本体１１の前部にはカッタヘッド１３の後方に位置してバルクヘッド２３が取付けられており、カッタヘッド１３とこのバルクヘッド２３との間にチャンバ２４が形成されている。そして、このチャンバ２４には一端が掘削機の外部に延設された送泥管２５及び排泥管２６の他端が開口しており、排泥管２６の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２７が設置されている。更に、掘削機本体１１の後部内周辺に周方向に複数のシールドジャッキ２８が並設されており、このシールドジャッキ２８が掘進方向後方に伸長して既設のセグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１を前進することができる。また、２９は掘削機本体１１の前胴１１ａと後胴１１ｂとを連結する折曲ジャッキである。更に、掘削機本体１１の後部には既設トンネルの内壁面にこのセグメントＳを組立てるエレクタ装置３０が設けられている。
【００１６】
このように構成された本実施形態のシールド掘削機にあっては、前述したカッタヘッド１３の４つのカッタスポーク１４に装着された各リレービット１６が交換可能となっている。即ち、トンネルを掘削中に、リレービット１６が前方の地盤中の予期せぬ障害物、例えば、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などに接触して破損したときや、前方探査装置によって前方に地盤中にこれらの障害物が発見されたときには、リレービット１６を杭切りビットに交換し、各障害物を切削、破砕することができる。また、長距離トンネルの掘削作業中に、リレービット１６が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換して掘削作業を継続することができるようになっている。
【００１７】
上述したカッタヘッド１３において、各カッタスポーク１４は同様に箱型をなし、中央部の回転筒３１に連通し、この回転筒３１の後部には掘削機本体１１内から作業者が侵入可能かマンホール３２が形成されている。そして、図３乃至図５に示すように、このカッタスポーク１４は複数のブロックに分割され、各ブロックでリレービット１６の交換が可能となっている。このカッタスポーク１４の一つのブロックにおいて、カッタスポーク１４の前壁１４ａには上下に２つの取付孔３３が形成され、この取付孔３３を取り囲むように円形の嵌合溝３４が前壁１４ａの裏面に形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート３５は外周前部がこの嵌合溝３４にシール３６，３７を介して嵌合すると共に、外周鍔部がカッタスポーク１４に固定されたガイド３８に支持されることで、同じくカッタスポーク１４に固定された支持軸３９を中心として周方向に回動自在に支持されている。
【００１８】
このバルブプレート３５には２つの取付孔３３と合致する位置に貫通孔４０がそれぞれ形成されており、この回動位置でボルト４１によりカッタスポーク１４に固定されている。リレービット１６は刃部１６ａとガイド部１６ｂとが複数のボルト１６ｃにより一体に結合されてなり、ガイド部１６ｂの後端部にフランジ部１６ｄが一体に形成されている。そして、このリレービット１６はバルブプレート３５の貫通孔４０及びカッタスポーク１４の取付孔３３内にパッキン４２を介して貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク１４の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート３５の後面に密着して複数のボルト４３によって固定されている。なお、リレービット１６のフランジ部１６ｄに螺合して先端部がバルブプレート３５の後面に当接しているそれぞれ２本のボルト４４はリレービット１６を引き抜くためのジャッキボルトである。
【００１９】
また、カッタスポーク１４の一つのブロックにおいて、前壁１４ａの裏面には左右に２つの位置決め凹部４５が形成され、バルブプレート３５にはこの２つの位置決め凹部４５と合致する位置に貫通孔４６がそれぞれ形成されている。位置決めピン４７は先端部が閉塞した円筒形状をなし、後部にフランジ部４７ａと小嵌合部４７ｂが一体に形成されている。そして、この位置決めピン４７はバルブプレート３５の貫通孔４６及びカッタスポーク１４の位置決め凹部４５に貫入し、フランジ部４７ａがバルブプレート３５の後面に密着して複数のボルト４８によって固定されている。なお、位置決めピン４７のフランジ部４７ａに螺合して先端部がバルブプレート３５の後面に当接しているそれぞれ２本のボルト４９はリレービット１６を引き抜くためのジャッキボルトである。
【００２０】
ここで、このように構成されたシールド掘削機によるトンネル掘削作業、並びにリレービットの交換作業について説明する。
【００２１】
トンネルを掘削形成するには、図１及び図２に示すように、油圧モータ２１によってカッタヘッド１３を回転させなから、複数のシールドジャッキ２８を伸長して既設セグメントへの押し付け反力によって掘削機本体１１を前進させることで、多数のリレービット１６，１８及びカッタビット１７，１９によって前方の地盤を掘削する。そして、掘削された土砂はチャンバ２４内に取り込まれ、排泥管２６によって外部に排出される。次に、シールドジャッキ２８の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成し、エレクタ装置３０によってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成していく。
【００２２】
このようなトンネル掘削作業を実施していく過程で、リレービット１６が前方の地盤中の障害物に接触して破損したり、予め前方に地盤中に障害物が発見されたときは、リレービット１６を図示しない杭切りビットに交換する必要がある。また、長期間にわたるトンネルの掘削作業によりリレービット１６が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換する必要がある。
【００２３】
このリレービット１６の交換作業を行う場合、図２に示すように、カッタヘッド１３を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク１４を上方に位置させ、掘削機本体１１にいる作業者がマンホール３２から回転筒３１を通ってカッタスポーク１４内に侵入し、上部のブロックのリレービット１６から交換していく。
【００２４】
図３及び図４に示すように、まず、複数のボルト４３を弛緩してから各ジャッキボルト４４をねじ込むことで、フランジ部１６ｄを介して各リレービット１６の先端部とカッタスポーク１４の取付孔３３との嵌合を解除し、図示しない工具を用いてリレービット１６をバルブプレート３５の貫通孔４０を後方へ移動してこの取付孔３３から引き抜く。次に、複数のボルト４８を弛緩してから各ジャッキボルト４９をねじ込むことで、フランジ部４７ａを介して各位置決めピン４７の先端部とカッタスポーク１４の位置決め凹部４５との嵌合を解除し、図示しない工具を用いて位置決めピン４７をバルブプレート３５の貫通孔４６を後方へ移動して引き抜く。
【００２５】
そして、引き抜いた各位置決めピン４７を逆にして小嵌合部４７ｂをバルブプレート３５の貫通孔４６に嵌合してボルト４８により締結した後、ボルト４１を弛緩してバルブプレート３５を回動可能とする。この状態で、図示しないジャッキを用いてバルブプレート３５を９０度回動する。この場合、例えば、ジャッキの基端部をカッタスポーク１４の側壁に当接し、伸長した駆動ロッドの先端部により位置決めピン４７の側部を押圧することで、バルブプレート３５を所定角度回動し、この作業を数回繰り返すことで、バルブプレート３５を９０度回動するようにすればよい。
【００２６】
このようにしてバルブプレート３５を９０度回動すると、カッタスポーク１４の各取付孔３３はバルブプレート３５及び各位置決めピン４７により閉塞され、カッタヘッド１３の前方からカッタスポーク１４内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、バルブプレート３５に設けられた図示しない点検ポートから泥水や泥土の浸入阻止を確認してから、複数のボルト１６ｃを弛緩してリレービット１６の刃部１６ａからガイド部１６ｂを分離して貫通孔３３から引抜き、続いて図示しない補助プレート及び引抜きジャッキを用いてリレービット１６の刃部１６ａを貫通孔３３から引抜く。
【００２７】
そして、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、交換後の刃部を貫通孔３３に押込み、更に、ガイド部１６ｂを押込んでボルト１６ｃにより両者を結合し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいはリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００２８】
このようにしてカッタスポーク１４の上部のブロックにあるリレービット１６を交換すると、続いてその下部のブロックにある各リレービット１６を順次交換する。そして、一つのカッタスポーク１４にある全てのあるいは特定のリレービット１６を交換すると、カッタヘッド１３を９０度ずつ回動していき、随時該当するリレービット１６を交換していく。
【００２９】
このように本実施形態のトンネル掘削機にあっては、作業者がカッタスポーク１４内に入り、ここでリレービット１６の交換作業を行うことで、前方の地盤の改良のために薬液の注入等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性が向上する。そして、カッタスポーク１４にバルブプレート３５を回動自在に支持し、このバルブプレート３５にリレービット１６を支持したことで、リレービット１６の交換時にバルブプレート３５が取付孔３３からの泥水等の浸入を阻止することとなり、カッタスポーク１４内への泥水等の浸入を確実に防止して作業の安全を十分に確保できる。更に、リレービット１６が後方に引抜かれたときにカッタスポーク１４の取付孔３３を閉塞するゲート手段をリレービット１６を支持するバルブプレート３５としたことで、別途ゲートを設ける必要がなくなって構造を簡素化できると共に、シール性を向上できる。
【００３０】
なお、上述の実施形態において、バルブプレート３５を嵌合溝３４とガイド３８と支持軸３９によってカッタスポーク１４に回動自在に支持したが、支持部材としてはいずれか一つであってもよい。
【００３１】
図６に本発明の第２実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの縦断面、図７に図６のVII−VII断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施形態のカッタヘッド５１において、各カッタスポーク５２は箱型をなして複数のブロックに分割され、各ブロックでリレービット１６の交換が可能となっている。このカッタスポーク５２の一つのブロックにおいて、前壁５２ａの中央部には取付孔５３が形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート５４は扇形状をなし、基端部がカッタスポーク５２に固定された支持軸５５に枢着されると共に、外周部がカッタスポーク５２に固定されたガイド５６に支持されることで、支持軸５５を支点として回動自在に支持されている。なお、カッタスポーク５２の前壁５２ａとバルブプレート５４との間にはシール５７が装着されている。
【００３３】
このバルブプレート５４には取付孔５３と合致する位置に貫通孔５８が形成されており、この回動位置でボルト５９によりカッタスポーク５２に固定されている。リレービット１６はバルブプレート５４の貫通孔５８及びカッタスポーク５２の取付孔５３内にＯリング６０を介して貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク５２の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート５４の後面に密着して複数のボルト６１によって固定されている。
【００３４】
従って、リレービット１６の交換作業を行う場合、カッタヘッド５１を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク５２を上方に位置させる。そして、まず、複数のボルト６１を弛緩してから図示しないジャッキボルトをねじ込むことで、フランジ部１６ｄを介して各リレービット１６の先端部とカッタスポーク５２の取付孔５３との嵌合を解除し、リレービット１６をバルブプレート５４の貫通孔５８を後方へ移動してこの取付孔５３から引き抜く。次に、図示しないジャッキを用いてバルブプレート５４をほぼ６０度回動すると、カッタスポーク５２の取付孔５３はバルブプレート５４により閉塞され、カッタヘッド５１の前方からカッタスポーク５２内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、前述の実施形態と同様に、リレービット１６のガイド部１６ｂ、刃部１６ａを順に貫通孔５８から引抜く。
【００３５】
その後、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいは新しいリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００３６】
このように本実施形態のカッタヘッド５１にあっては、カッタスポーク５２の一つのブロックに一つのリレービット１６が着脱自在に装着されており、一つのリレービット１６が前方の地盤中の障害物に接触して折れ曲がり、刃部１６ａがカッタスポーク５２の取付孔５３から抜き取れなくなることで交換不能となるリレービット１６は一つだけであり、多数のリレービット１６の交換不能による掘削能率の低下、あるいは掘削不能となることはなく、信頼性を向上できる。
【００３７】
なお、上述した各実施形態において、作業者がカッタスポーク内に持ち込んだジャッキによりバルブプレート３５，５４を回動したが、ジャッキを予め所定位置に装着しておいてもよく、また、バルブプレート３５，５４の回動手段としてはジャッキに限らず、駆動モータ等であってもよい。
【００３８】
図８に本発明の第３実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの正面視、図９に図８のIX−IX断面を示す。
【００３９】
本実施形態のカッタヘッド７１において、各カッタスポーク７２は箱型をなし、前壁７２ａには長手方向に等間隔で取付孔７３が複数形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート７４は棒状をなし、カッタスポーク７２内にてその長手方向に沿って移動自在に支持され、一対の油圧ジャッキ７５によって移動可能となっている。このバルブプレート７４には取付孔７３と合致する位置に貫通孔７６が複数形成されており、この移動位置で図示しないボルトによりカッタスポーク７２に固定されている。リレービット１６はバルブプレート７４の貫通孔７６及びカッタスポーク７２の取付孔７３内に貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク７２の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート７４の後面に密着して複数のボルト７７によって固定されている。
【００４０】
従って、リレービット１６の交換作業を行う場合、カッタヘッド７１を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク７２を上方に位置させる。そして、まず、複数のボルト７７を弛緩してから図示しないジャッキボルトをねじ込むことで、各リレービット１６の先端部とカッタスポーク７２の取付孔７３との嵌合を解除し、リレービット１６をバルブプレート７４の貫通孔７６を後方へ移動してこの取付孔７３から引き抜く。次に、油圧ジャッキ７５を収縮してバルブプレート７４をカッタヘッド７１の中心側に移動すると、カッタスポーク７２の取付孔７３はバルブプレート７４により閉塞され、カッタヘッド７１の前方からカッタスポーク７２内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、前述の実施形態と同様に、リレービット１６のガイド部１６ｂ、刃部１６ａを順に貫通孔７６から引抜く。
【００４１】
その後、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいは新しいリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００４２】
このように本実施形態のカッタヘッド５１にあっては、カッタスポーク５２の長手方向に沿って一つのバルブプレート７４を移動自在に支持し、この一つのブロックに多数のリレービット１６を着脱自在に装着されており、１回のバルブプレート７４の移動により全てのリレービット１６の交換が可能となり、交換作業を容易に短時間で行うことが可能となる。
【００４３】
なお、上述した各実施形態において、リレービット１６が後方に引抜かれたときにカッタスポーク１４，５２，７２の取付孔３３，５３，７３を閉塞するゲート手段をバルブプレート３５，５４，７４としたが、カッタスポーク１４，５２，７２とバルブプレート３５，５４，７４との間に、取付孔３３，５３，７３を閉塞する板状のゲートを設けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のカッタヘッドによれば、掘削機本体の前部に回転自在に装着された円盤形状をなす回転体と、該回転体の前面部に放射状に設けられて前後方向に沿って形成された取付孔が長手方向に沿って複数並設されたスポークと、該スポークの複数の取付孔に移動自在で且つ後方に引抜き可能に装着された複数の先行ビットと、該先行ビットを先端部が前記回転体の前面から突出した位置に固定する固定手段と、前記先行ビットが後方に引抜かれたときに前記取付孔を閉塞するゲート手段とを具え、前記ゲート手段は、前記取付孔に合致して前記先行ビットが移動自在な貫通孔を有し、前記先行ビットが前記取付孔から引抜かれたときに該先行ビットを保持したまま移動することで前記取付孔を閉塞するバルブプレートであるので、作業者がスポークの後方先行ビットの交換作業を行うことで、前方の地盤の改良のために薬液の注入等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性を向上することができると共に、掘削作業効率の向上を図ることができ、また、先行ビットの交換時にはゲート手段により取付孔からの泥水等の浸入が阻止されることとなり、スポーク内への泥水等の浸入を確実に防止して作業の安全を十分に確保することができる。また、ゲート手段をバルブプレートとしたので、別途ゲートを設ける必要がなくなって構造を簡素化することができると共に、シール箇所を少なくしてシール性を向上することができる。
【００４５】
また、請求項２の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートをスポークの裏面に複数回動自在に支持したので、先行ビットを各ブロックごとに交換可能となり、一つの先行ビットが前方の地盤中の障害物に接触して折れ曲がり、取付孔から抜き取れなくなることで交換不能となるみのはブロックごととなり、多数の先行ビットの交換不能による掘削能率の低下、あるいは掘削不能となることはなく、信頼性を向上することができる。
【００４６】
また、請求項３の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートに、貫通孔が径方向に沿って複数並設されると共に、この貫通孔の並設方向に交差する方向に沿ってバルブプレートを所定の位置に位置決めする位置決めピンを複数並設したので、掘削作業中に先行ビットに作用する掘削反力を確実に受け止めることができる。
【００４７】
また、請求項４の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートをスポークの裏面にその長手方向に沿って移動自在に支持し、複数の先行ビットを保持可能としたので、１回のバルブプレートの移動により多数の先行ビットの交換が可能となり、交換作業を容易に短時間で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るカッタヘッドの正面図である。
【図２】 本実施形態のカッタヘッドが装着されたシールド掘削機の概略断面図である。
【図３】 リレービットの取付状態を表す図２の要部拡大断面図である。
【図４】 図３にIV−IV断面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】 本発明の第２実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの縦断面図である。
【図７】 図６のVII−VII断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの正面図である。
【図９】 図８のIX−IX断面図である。
【符号の説明】
１１ 掘削機本体
１３，５１，７１ カッタヘッド
１４，１５，５２，７２ カッタスポーク
１６，１８ リレービット（先行ビット）
１７，１９ カッタビット
２１ 油圧モータ
２８ シールドジャッキ
３０ エレクタ装置
３３，５３，７３ 取付孔
３５，５４，７４ バルブプレート
３８，５６ ガイド
４０，５８，７６ 貫通孔
４３，６１ ボルト（固定手段）
４５ 位置決め凹部
４７ 位置決めピン
７５ 油圧ジャッキ
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルボーリングマシンやシールドマシン、あるいは立坑掘削機などに装着されたカッタヘッドに関し、特に、このカッタヘッドに装着された先行ビットの交換に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能な円盤形状をなすカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドには先行ビット及びカッタビットが多数取付けられる一方、後部には掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が前進し、先行ビット及びカッタビットが前方の地盤を掘削し、トンネルを形成することができる。
【０００３】
このようなトンネル掘削作業では、カッタヘッドに装着された先行ビットが前方の地盤表面に傷を付けて掘削し易くし、カッタビットが掘削し易くなった地盤を掘削して掘進していく。そして、トンネルを掘削中に、前方の地盤に予期せぬ障害物、例えば、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などが発見された場合、先行ビットはこれらの障害物を破砕することができずに先端が破損してしまう。そのため、カッタヘッドに装着された先行ビットを杭切りビットに交換し、この杭切りビットにによりコンクリート杭や木杭などの障害物を切削、破砕して土砂と一緒に外部に排出している。
【０００４】
また、近年、トンネルは長距離化の傾向にあり、トンネル掘削の作業中にカッタヘッドに装着された先行ビットやカッタビットが摩耗してしまう。この先行ビットやカッタビットが摩耗すると、地盤の掘削効率が低下するので掘削作業を停止して磨耗した各ビットを交換しなければならない。
【０００５】
従来、この先行ビットの交換は、前方の地盤を薬液の注入や凍結などにより固化改良し、この地盤改良地点まで掘削した後に後退してチャンバ内の掘削土砂を全て排出し、作業者がこのカッタヘッドの前方やチャンバ内に入ってディスクカッタやカッタビットの交換作業を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような交換作業では、地盤の改良を行うために使用する薬液などに費用がかかって不経済であると共に、作業時間が長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内などの狭い空間で作業を行うことなり、不自由な作業となって作業者にかかる負担が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、先行ビットの交換作業を容易に且つ短時間で行い、作業者にかかる負担を軽減して安全性の向上を図ると共に、掘削作業効率の向上を図ったカッタヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のカッタヘッドは、掘削機本体の前部に回転自在に装着された円盤形状をなす回転体と、該回転体の前面部に放射状に設けられて前後方向に沿って形成された取付孔が長手方向に沿って複数並設されたスポークと、該スポークの複数の取付孔に移動自在で且つ後方に引抜き可能に装着された複数の先行ビットと、該先行ビットを先端部が前記回転体の前面から突出した位置に固定する固定手段と、前記先行ビットが後方に引抜かれたときに前記取付孔を閉塞するゲート手段とを具え、前記ゲート手段は、前記取付孔に合致して前記先行ビットが移動自在な貫通孔を有し、前記先行ビットが前記取付孔から引抜かれたときに該先行ビットを保持したまま移動することで前記取付孔を閉塞するバルブプレートであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面に複数回動自在に支持されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートには、前記貫通孔が径方向に沿って複数並設されると共に、該貫通孔の並設方向に交差する方向に沿って前記バルブプレートを所定の位置に位置決めする位置決めピンが複数並設されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明のカッタヘッドでは、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面にその長手方向に沿って移動自在に支持され、前記複数の先行ビットを保持可能であることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の第１実施形態に係るカッタヘッドの正面視、図２に本実施形態のカッタヘッドが装着されたシールド掘削機の概略断面、図３にリレービットの取付状態を表す図２の要部拡大断面、図４に図３にIV−IV断面、図５に図３のＶ−Ｖ断面を示す。
【００１４】
本実施形態のシールド掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状をなして前胴１１ａと後胴１１ｂとからなり、この掘削機本体１１の前端部には軸受１２によってカッタヘッド１３が回転自在に装着されている。そして、このカッタヘッド１３の前面部には放射状をなしてカッタスポーク１４，１５が取付けられており、各カッタスポーク１４の前面部にはリレービット（先行ビット）１６が、側部にはカッタビット１７がそれぞれ装着され、各カッタスポーク１５の前面部にはリレービット（先行ビット）１８が、側部にはカッタビット１９がそれぞれ取付けられている。また、カッタヘッド１３の後部にはリングギア２０が固定される一方、掘削機本体１１には油圧モータ２１が取付けられ、この油圧モータ２１の駆動ギア２２がこのリングギア２０に噛み合っている。従って、油圧モータ２１を駆動して駆動ギア２２を回転駆動すると、リングギア２０を介してカッタヘッド１３を回転することができる。
【００１５】
また、掘削機本体１１の前部にはカッタヘッド１３の後方に位置してバルクヘッド２３が取付けられており、カッタヘッド１３とこのバルクヘッド２３との間にチャンバ２４が形成されている。そして、このチャンバ２４には一端が掘削機の外部に延設された送泥管２５及び排泥管２６の他端が開口しており、排泥管２６の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２７が設置されている。更に、掘削機本体１１の後部内周辺に周方向に複数のシールドジャッキ２８が並設されており、このシールドジャッキ２８が掘進方向後方に伸長して既設のセグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１を前進することができる。また、２９は掘削機本体１１の前胴１１ａと後胴１１ｂとを連結する折曲ジャッキである。更に、掘削機本体１１の後部には既設トンネルの内壁面にこのセグメントＳを組立てるエレクタ装置３０が設けられている。
【００１６】
このように構成された本実施形態のシールド掘削機にあっては、前述したカッタヘッド１３の４つのカッタスポーク１４に装着された各リレービット１６が交換可能となっている。即ち、トンネルを掘削中に、リレービット１６が前方の地盤中の予期せぬ障害物、例えば、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などに接触して破損したときや、前方探査装置によって前方に地盤中にこれらの障害物が発見されたときには、リレービット１６を杭切りビットに交換し、各障害物を切削、破砕することができる。また、長距離トンネルの掘削作業中に、リレービット１６が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換して掘削作業を継続することができるようになっている。
【００１７】
上述したカッタヘッド１３において、各カッタスポーク１４は同様に箱型をなし、中央部の回転筒３１に連通し、この回転筒３１の後部には掘削機本体１１内から作業者が侵入可能かマンホール３２が形成されている。そして、図３乃至図５に示すように、このカッタスポーク１４は複数のブロックに分割され、各ブロックでリレービット１６の交換が可能となっている。このカッタスポーク１４の一つのブロックにおいて、カッタスポーク１４の前壁１４ａには上下に２つの取付孔３３が形成され、この取付孔３３を取り囲むように円形の嵌合溝３４が前壁１４ａの裏面に形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート３５は外周前部がこの嵌合溝３４にシール３６，３７を介して嵌合すると共に、外周鍔部がカッタスポーク１４に固定されたガイド３８に支持されることで、同じくカッタスポーク１４に固定された支持軸３９を中心として周方向に回動自在に支持されている。
【００１８】
このバルブプレート３５には２つの取付孔３３と合致する位置に貫通孔４０がそれぞれ形成されており、この回動位置でボルト４１によりカッタスポーク１４に固定されている。リレービット１６は刃部１６ａとガイド部１６ｂとが複数のボルト１６ｃにより一体に結合されてなり、ガイド部１６ｂの後端部にフランジ部１６ｄが一体に形成されている。そして、このリレービット１６はバルブプレート３５の貫通孔４０及びカッタスポーク１４の取付孔３３内にパッキン４２を介して貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク１４の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート３５の後面に密着して複数のボルト４３によって固定されている。なお、リレービット１６のフランジ部１６ｄに螺合して先端部がバルブプレート３５の後面に当接しているそれぞれ２本のボルト４４はリレービット１６を引き抜くためのジャッキボルトである。
【００１９】
また、カッタスポーク１４の一つのブロックにおいて、前壁１４ａの裏面には左右に２つの位置決め凹部４５が形成され、バルブプレート３５にはこの２つの位置決め凹部４５と合致する位置に貫通孔４６がそれぞれ形成されている。位置決めピン４７は先端部が閉塞した円筒形状をなし、後部にフランジ部４７ａと小嵌合部４７ｂが一体に形成されている。そして、この位置決めピン４７はバルブプレート３５の貫通孔４６及びカッタスポーク１４の位置決め凹部４５に貫入し、フランジ部４７ａがバルブプレート３５の後面に密着して複数のボルト４８によって固定されている。なお、位置決めピン４７のフランジ部４７ａに螺合して先端部がバルブプレート３５の後面に当接しているそれぞれ２本のボルト４９はリレービット１６を引き抜くためのジャッキボルトである。
【００２０】
ここで、このように構成されたシールド掘削機によるトンネル掘削作業、並びにリレービットの交換作業について説明する。
【００２１】
トンネルを掘削形成するには、図１及び図２に示すように、油圧モータ２１によってカッタヘッド１３を回転させなから、複数のシールドジャッキ２８を伸長して既設セグメントへの押し付け反力によって掘削機本体１１を前進させることで、多数のリレービット１６，１８及びカッタビット１７，１９によって前方の地盤を掘削する。そして、掘削された土砂はチャンバ２４内に取り込まれ、排泥管２６によって外部に排出される。次に、シールドジャッキ２８の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成し、エレクタ装置３０によってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成していく。
【００２２】
このようなトンネル掘削作業を実施していく過程で、リレービット１６が前方の地盤中の障害物に接触して破損したり、予め前方に地盤中に障害物が発見されたときは、リレービット１６を図示しない杭切りビットに交換する必要がある。また、長期間にわたるトンネルの掘削作業によりリレービット１６が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換する必要がある。
【００２３】
このリレービット１６の交換作業を行う場合、図２に示すように、カッタヘッド１３を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク１４を上方に位置させ、掘削機本体１１にいる作業者がマンホール３２から回転筒３１を通ってカッタスポーク１４内に侵入し、上部のブロックのリレービット１６から交換していく。
【００２４】
図３及び図４に示すように、まず、複数のボルト４３を弛緩してから各ジャッキボルト４４をねじ込むことで、フランジ部１６ｄを介して各リレービット１６の先端部とカッタスポーク１４の取付孔３３との嵌合を解除し、図示しない工具を用いてリレービット１６をバルブプレート３５の貫通孔４０を後方へ移動してこの取付孔３３から引き抜く。次に、複数のボルト４８を弛緩してから各ジャッキボルト４９をねじ込むことで、フランジ部４７ａを介して各位置決めピン４７の先端部とカッタスポーク１４の位置決め凹部４５との嵌合を解除し、図示しない工具を用いて位置決めピン４７をバルブプレート３５の貫通孔４６を後方へ移動して引き抜く。
【００２５】
そして、引き抜いた各位置決めピン４７を逆にして小嵌合部４７ｂをバルブプレート３５の貫通孔４６に嵌合してボルト４８により締結した後、ボルト４１を弛緩してバルブプレート３５を回動可能とする。この状態で、図示しないジャッキを用いてバルブプレート３５を９０度回動する。この場合、例えば、ジャッキの基端部をカッタスポーク１４の側壁に当接し、伸長した駆動ロッドの先端部により位置決めピン４７の側部を押圧することで、バルブプレート３５を所定角度回動し、この作業を数回繰り返すことで、バルブプレート３５を９０度回動するようにすればよい。
【００２６】
このようにしてバルブプレート３５を９０度回動すると、カッタスポーク１４の各取付孔３３はバルブプレート３５及び各位置決めピン４７により閉塞され、カッタヘッド１３の前方からカッタスポーク１４内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、バルブプレート３５に設けられた図示しない点検ポートから泥水や泥土の浸入阻止を確認してから、複数のボルト１６ｃを弛緩してリレービット１６の刃部１６ａからガイド部１６ｂを分離して貫通孔３３から引抜き、続いて図示しない補助プレート及び引抜きジャッキを用いてリレービット１６の刃部１６ａを貫通孔３３から引抜く。
【００２７】
そして、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、交換後の刃部を貫通孔３３に押込み、更に、ガイド部１６ｂを押込んでボルト１６ｃにより両者を結合し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいはリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００２８】
このようにしてカッタスポーク１４の上部のブロックにあるリレービット１６を交換すると、続いてその下部のブロックにある各リレービット１６を順次交換する。そして、一つのカッタスポーク１４にある全てのあるいは特定のリレービット１６を交換すると、カッタヘッド１３を９０度ずつ回動していき、随時該当するリレービット１６を交換していく。
【００２９】
このように本実施形態のトンネル掘削機にあっては、作業者がカッタスポーク１４内に入り、ここでリレービット１６の交換作業を行うことで、前方の地盤の改良のために薬液の注入等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性が向上する。そして、カッタスポーク１４にバルブプレート３５を回動自在に支持し、このバルブプレート３５にリレービット１６を支持したことで、リレービット１６の交換時にバルブプレート３５が取付孔３３からの泥水等の浸入を阻止することとなり、カッタスポーク１４内への泥水等の浸入を確実に防止して作業の安全を十分に確保できる。更に、リレービット１６が後方に引抜かれたときにカッタスポーク１４の取付孔３３を閉塞するゲート手段をリレービット１６を支持するバルブプレート３５としたことで、別途ゲートを設ける必要がなくなって構造を簡素化できると共に、シール性を向上できる。
【００３０】
なお、上述の実施形態において、バルブプレート３５を嵌合溝３４とガイド３８と支持軸３９によってカッタスポーク１４に回動自在に支持したが、支持部材としてはいずれか一つであってもよい。
【００３１】
図６に本発明の第２実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの縦断面、図７に図６のVII−VII断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施形態のカッタヘッド５１において、各カッタスポーク５２は箱型をなして複数のブロックに分割され、各ブロックでリレービット１６の交換が可能となっている。このカッタスポーク５２の一つのブロックにおいて、前壁５２ａの中央部には取付孔５３が形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート５４は扇形状をなし、基端部がカッタスポーク５２に固定された支持軸５５に枢着されると共に、外周部がカッタスポーク５２に固定されたガイド５６に支持されることで、支持軸５５を支点として回動自在に支持されている。なお、カッタスポーク５２の前壁５２ａとバルブプレート５４との間にはシール５７が装着されている。
【００３３】
このバルブプレート５４には取付孔５３と合致する位置に貫通孔５８が形成されており、この回動位置でボルト５９によりカッタスポーク５２に固定されている。リレービット１６はバルブプレート５４の貫通孔５８及びカッタスポーク５２の取付孔５３内にＯリング６０を介して貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク５２の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート５４の後面に密着して複数のボルト６１によって固定されている。
【００３４】
従って、リレービット１６の交換作業を行う場合、カッタヘッド５１を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク５２を上方に位置させる。そして、まず、複数のボルト６１を弛緩してから図示しないジャッキボルトをねじ込むことで、フランジ部１６ｄを介して各リレービット１６の先端部とカッタスポーク５２の取付孔５３との嵌合を解除し、リレービット１６をバルブプレート５４の貫通孔５８を後方へ移動してこの取付孔５３から引き抜く。次に、図示しないジャッキを用いてバルブプレート５４をほぼ６０度回動すると、カッタスポーク５２の取付孔５３はバルブプレート５４により閉塞され、カッタヘッド５１の前方からカッタスポーク５２内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、前述の実施形態と同様に、リレービット１６のガイド部１６ｂ、刃部１６ａを順に貫通孔５８から引抜く。
【００３５】
その後、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいは新しいリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００３６】
このように本実施形態のカッタヘッド５１にあっては、カッタスポーク５２の一つのブロックに一つのリレービット１６が着脱自在に装着されており、一つのリレービット１６が前方の地盤中の障害物に接触して折れ曲がり、刃部１６ａがカッタスポーク５２の取付孔５３から抜き取れなくなることで交換不能となるリレービット１６は一つだけであり、多数のリレービット１６の交換不能による掘削能率の低下、あるいは掘削不能となることはなく、信頼性を向上できる。
【００３７】
なお、上述した各実施形態において、作業者がカッタスポーク内に持ち込んだジャッキによりバルブプレート３５，５４を回動したが、ジャッキを予め所定位置に装着しておいてもよく、また、バルブプレート３５，５４の回動手段としてはジャッキに限らず、駆動モータ等であってもよい。
【００３８】
図８に本発明の第３実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの正面視、図９に図８のIX−IX断面を示す。
【００３９】
本実施形態のカッタヘッド７１において、各カッタスポーク７２は箱型をなし、前壁７２ａには長手方向に等間隔で取付孔７３が複数形成されている。ゲート手段を構成するバルブプレート７４は棒状をなし、カッタスポーク７２内にてその長手方向に沿って移動自在に支持され、一対の油圧ジャッキ７５によって移動可能となっている。このバルブプレート７４には取付孔７３と合致する位置に貫通孔７６が複数形成されており、この移動位置で図示しないボルトによりカッタスポーク７２に固定されている。リレービット１６はバルブプレート７４の貫通孔７６及びカッタスポーク７２の取付孔７３内に貫入して刃部１６ａの先端部がカッタスポーク７２の前面から突出する一方、フランジ部１６ｄがバルブプレート７４の後面に密着して複数のボルト７７によって固定されている。
【００４０】
従って、リレービット１６の交換作業を行う場合、カッタヘッド７１を回転して交換するリレービット１６のカッタスポーク７２を上方に位置させる。そして、まず、複数のボルト７７を弛緩してから図示しないジャッキボルトをねじ込むことで、各リレービット１６の先端部とカッタスポーク７２の取付孔７３との嵌合を解除し、リレービット１６をバルブプレート７４の貫通孔７６を後方へ移動してこの取付孔７３から引き抜く。次に、油圧ジャッキ７５を収縮してバルブプレート７４をカッタヘッド７１の中心側に移動すると、カッタスポーク７２の取付孔７３はバルブプレート７４により閉塞され、カッタヘッド７１の前方からカッタスポーク７２内への泥水や泥土の浸入が防止される。そして、前述の実施形態と同様に、リレービット１６のガイド部１６ｂ、刃部１６ａを順に貫通孔７６から引抜く。
【００４１】
その後、引抜いた刃部１６ａを杭切りビットの刃部、あるいは新しいリレービットの刃部と交換し、前述とは逆の操作により杭切りビットあるいは新しいリレービットを所定の位置に移動して固定する。
【００４２】
このように本実施形態のカッタヘッド５１にあっては、カッタスポーク５２の長手方向に沿って一つのバルブプレート７４を移動自在に支持し、この一つのブロックに多数のリレービット１６を着脱自在に装着されており、１回のバルブプレート７４の移動により全てのリレービット１６の交換が可能となり、交換作業を容易に短時間で行うことが可能となる。
【００４３】
なお、上述した各実施形態において、リレービット１６が後方に引抜かれたときにカッタスポーク１４，５２，７２の取付孔３３，５３，７３を閉塞するゲート手段をバルブプレート３５，５４，７４としたが、カッタスポーク１４，５２，７２とバルブプレート３５，５４，７４との間に、取付孔３３，５３，７３を閉塞する板状のゲートを設けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のカッタヘッドによれば、掘削機本体の前部に回転自在に装着された円盤形状をなす回転体と、該回転体の前面部に放射状に設けられて前後方向に沿って形成された取付孔が長手方向に沿って複数並設されたスポークと、該スポークの複数の取付孔に移動自在で且つ後方に引抜き可能に装着された複数の先行ビットと、該先行ビットを先端部が前記回転体の前面から突出した位置に固定する固定手段と、前記先行ビットが後方に引抜かれたときに前記取付孔を閉塞するゲート手段とを具え、前記ゲート手段は、前記取付孔に合致して前記先行ビットが移動自在な貫通孔を有し、前記先行ビットが前記取付孔から引抜かれたときに該先行ビットを保持したまま移動することで前記取付孔を閉塞するバルブプレートであるので、作業者がスポークの後方先行ビットの交換作業を行うことで、前方の地盤の改良のために薬液の注入等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッドの前方やチャンバ内など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性を向上することができると共に、掘削作業効率の向上を図ることができ、また、先行ビットの交換時にはゲート手段により取付孔からの泥水等の浸入が阻止されることとなり、スポーク内への泥水等の浸入を確実に防止して作業の安全を十分に確保することができる。また、ゲート手段をバルブプレートとしたので、別途ゲートを設ける必要がなくなって構造を簡素化することができると共に、シール箇所を少なくしてシール性を向上することができる。
【００４５】
また、請求項２の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートをスポークの裏面に複数回動自在に支持したので、先行ビットを各ブロックごとに交換可能となり、一つの先行ビットが前方の地盤中の障害物に接触して折れ曲がり、取付孔から抜き取れなくなることで交換不能となるみのはブロックごととなり、多数の先行ビットの交換不能による掘削能率の低下、あるいは掘削不能となることはなく、信頼性を向上することができる。
【００４６】
また、請求項３の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートに、貫通孔が径方向に沿って複数並設されると共に、この貫通孔の並設方向に交差する方向に沿ってバルブプレートを所定の位置に位置決めする位置決めピンを複数並設したので、掘削作業中に先行ビットに作用する掘削反力を確実に受け止めることができる。
【００４７】
また、請求項４の発明のカッタヘッドによれば、バルブプレートをスポークの裏面にその長手方向に沿って移動自在に支持し、複数の先行ビットを保持可能としたので、１回のバルブプレートの移動により多数の先行ビットの交換が可能となり、交換作業を容易に短時間で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るカッタヘッドの正面図である。
【図２】 本実施形態のカッタヘッドが装着されたシールド掘削機の概略断面図である。
【図３】 リレービットの取付状態を表す図２の要部拡大断面図である。
【図４】 図３にIV−IV断面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】 本発明の第２実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの縦断面図である。
【図７】 図６のVII−VII断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態に係るカッタヘッドにおけるカッタスポークの正面図である。
【図９】 図８のIX−IX断面図である。
【符号の説明】
１１ 掘削機本体
１３，５１，７１ カッタヘッド
１４，１５，５２，７２ カッタスポーク
１６，１８ リレービット（先行ビット）
１７，１９ カッタビット
２１ 油圧モータ
２８ シールドジャッキ
３０ エレクタ装置
３３，５３，７３ 取付孔
３５，５４，７４ バルブプレート
３８，５６ ガイド
４０，５８，７６ 貫通孔
４３，６１ ボルト（固定手段）
４５ 位置決め凹部
４７ 位置決めピン
７５ 油圧ジャッキ
Claims (4)
- 掘削機本体の前部に回転自在に装着された円盤形状をなす回転体と、該回転体の前面部に放射状に設けられて前後方向に沿って形成された取付孔が長手方向に沿って複数並設されたスポークと、該スポークの複数の取付孔に移動自在で且つ後方に引抜き可能に装着された複数の先行ビットと、該先行ビットを先端部が前記回転体の前面から突出した位置に固定する固定手段と、前記先行ビットが後方に引抜かれたときに前記取付孔を閉塞するゲート手段とを具え、前記ゲート手段は、前記取付孔に合致して前記先行ビットが移動自在な貫通孔を有し、前記先行ビットが前記取付孔から引抜かれたときに該先行ビットを保持したまま移動することで前記取付孔を閉塞するバルブプレートであることを特徴とするカッタヘッド。
- 請求項１記載のカッタヘッドにおいて、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面に複数回動自在に支持されていることを特徴とするカッタヘッド。
- 請求項２記載のカッタヘッドにおいて、前記バルブプレートには、前記貫通孔が径方向に沿って複数並設されると共に、該貫通孔の並設方向に交差する方向に沿って前記バルブプレートを所定の位置に位置決めする位置決めピンが複数並設されていることを特徴とするカッタヘッド。
- 請求項１記載のカッタヘッドにおいて、前記バルブプレートは、前記スポークの裏面にその長手方向に沿って移動自在に支持され、前記複数の先行ビットを保持可能であることを特徴とするカッタヘッド。
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