JP3787766B2 - Rotating cutter regeneration method and apparatus for shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はシールド掘進機の回転カッタの再生方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、シールドトンネル掘削工事の長距離化に伴い、シールド掘進機のカッタビットだけでなくフィッシュテールと呼ばれる心立て機能を持つ回転カッタの維持管理が問題となっている。そこで従来は、長距離化に伴う回転カッタの磨耗や、障害物による損傷の発生が想定される場合、回転カッタを大型化したり、回転カッタに固定式補助ビットを装備するなどの強化策をとることで対応している。しかし、そのような強化対策では十分でなく、不具合が発生した場合には、地盤改良などの補助工法を行なって切羽地山を固め、マシンの機内側マンホールから切羽側に作業人員が出て、人力作業によりチヤンバ内土砂およびフィッシュ周辺の土砂を取り除き、作業空間を確保してからビットを交換するか、あるいは地表からマシンに向かって作業用の立坑を掘り下げ作業空間を確保してからビットを交換することが行われている。なお、掘進途中におけるカッタビットの交換方法については各種提案されており、前述の回転カッタの交換手法は、基本的に前記提案されている各種のカッタビット交換方法の手法を利用して行うものである。これを以下に詳述する。
【0003】
すなわち、トンネル掘進予定位置の途中に、予め回転カッタ交換のための立坑を構築しておき、この立坑内にシールド掘進機が到達したときに、該立坑内で掘進機前端のトンネル掘削用カッタに固定されている回転カッタの交換作業を行う、いわゆる中間立坑方式による交換方法がある(第1従来例)。
【0004】
また、トンネル掘進予定位置の地盤中に、地盤硬化剤の注入によって安定度の高い改良地盤層を形成しておき、この改良地盤層内にシールド掘進機の先端を進入させた状態で停止させ、チャンバーマンホールよりトンネル掘削用カッタの前面側の改良土を人力によって排出し、形成されるトンネル掘削用カッタ前面側の空間内で回転カッタの交換作業を行う、いわゆる事前前面部地盤改良方式による交換方法がある(第2従来例)。
【0005】
更に、シールド掘進機がビット交換位置に到達後、坑内よりシールド掘進機の前面および前端部周囲の地盤を凍結工法によって安定度の高い地盤に改良し、前述の方法と同様に、チャンバーマンホールよりトンネル掘削用カッタの前面側の改良土を人力によって排出し、形成されるトンネル掘削用カッタ前面側の空間内で回転カッタの交換作業を行う、いわゆる到達後前面部地盤改良方式による交換方法がある(第3従来例)。
【0006】
更にまた、シールド掘進機自体に、回転カッタの交換作業が可能なドライ空間を機械的構造によって形成したり、例えば球体シールド工法のように掘削用カッタを前後に旋回させたり、坑内に引き込んだりしたりできるような機械的構造を予めシールド掘進機に設置しておく等の機械構造方式による交換方法がある(第4従来例)。
ちなみに、球体シールド掘進機は、円筒状の鞘管の内部に筒体をスライド自在に収納してなる親機の内部に、球体を回転自在に収納し、この球体内に回転カッタを備えた子機である掘進機を収納したものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第1〜第4従来例には、次のような問題点があった。
まず、第1従来例では、交換位置で立坑を構築する必要があり、工程的に長期間を要し、かつコストが高くなる。さらに、立坑構築に広い用地の確保が必要となり、場所的な制約も伴う。
【0008】
また、第2従来例では、人力によって改良地盤の掘削、掘削土砂の撤去等の作業を行う必要があること、及びシールド掘進機と改良地盤との間の止水が必要であること、などから安全性に問題があり、さらに工程的に長期間を要する。
【0009】
また、第3従来例では、坑内から凍結工法によって地盤改良を行うため、小口径のシールドトンネルでは施工できず、凍結、解凍によって地盤変動の発生も予測される。さらに、工程的に長期間を要し、工費も高い。
【0010】
また、第4従来例の球体シールド掘進機を用いれば、シールド掘進機内から回転カッタの交換が可能となるものの、トンネル掘削用カッタ部分の構造が複雑になり、シールド掘進機の製造コストが高くなり、かつ掘進機そのものの全長も長くなってしまう。
【0011】
本発明の技術的課題は、構造が簡単で、シールド掘進機内から容易かつ安全に回転カッタの再生作業を行うことができるようにすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機の回転カッタ再生方法は、シールド掘進機のカッタヘッドの回転中心部に配置された筒状の回転体に、その前面を覆うようにプレートを固定し、このプレートの前端面に回転カッタを固定し、この回転カッタには前記プレートを貫通する押出し式の複数のスペアビットを添設してなるシールド掘進機を用いて、トンネル掘進途中で回転カッタを再生するにあたり、回転カッタが磨耗、損傷した際に、スペアビットを機内側で押出操作して、スペアビットのビット部を回転カッタの刃先よりも突出させることで、回転カッタの機能を復旧させることを特徴としている。
【0013】
また、この方法に用いられる装置は、シールド掘進機のカッタヘッドの回転中心部に配置された筒状の回転体と、回転体の前面を覆うように固定されたプレートと、シールド掘進機前端の中心に配置されて、プレートに固定された回転カッタと、回転カッタにスライド自在に保持されて、前記プレートを貫通する複数のスペアビットと、各スペアビットに対応させて機内に設けられた複数のスペアビット押出手段とを備え、回転カッタが磨耗、損傷した際に、スペアビット押出手段によりスペアビットを機内側から押出して、スペアビットのビット部を回転カッタの刃先よりも突出させることで、回転カッタの機能を復旧させるものである。
【0014】
また、この装置において、回転カッタを構成する板体の板厚内部または板体側面もしくは板体両側面にスペアビットを配置したものである。
【0015】
また、この装置において、回転カッタを、放射方向に延びる複数の板体から構成したものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施形態1.
以下、本発明の第1の実施形態に係るシールド掘進機の回転カッタ再生方法および装置を図1乃至図4により説明する。図1は本実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図、図2は図1のA−A線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図、図3は図1のB−B線矢視断面図、図4は図1のC−C線矢視断面図である。
【0017】
本実施形態のシールド掘進機は、円筒状のスキンプレート1と、スキンプレート1の前端から少し後方内部に設けられた隔壁2を備えている。隔壁2の中央部にはコーン状の回転体3が回転可能に取り付けられ、この回転体3の先端側にスキンプレート1の前端を覆うようにカッタヘッド4が設けられ、カッタヘッド4と隔壁2の間に掘削チャンバ5が形成されている。そして、カッタヘッド4には、図2のように複数のカッタスポーク6が放射状に形成されている。
【0018】
また、回転体3の先端には、これを覆うようにプレート7が固定されている。プレート7には、その前端面にフィッシュテールと呼ばれる回転カッタ8が固定され、回転体3と一体に回転できるようになっている。回転体3そのものは、図1のように隔壁2の内側に設置されているカッタヘッド駆動装置50のモータからリングギアを介して動力が伝達され、回転できるようになっている。隔壁2の内側には、さらにスキンプレート押出ジャッキ60と、掘削チャンバ5内の掘削土を排出するためのスクリューコンベア70が設けられている。
【0019】
回転カッタ8は、ここでは厚肉の板体からなり、その板厚内に径方向に位置をずらせて複数(ここでは3つ)の貫通孔8a,8b,8cが形成され、これら貫通孔8a,8b,8c内に、それぞれスペアビット9a,9b,9cがスライド自在に保持されている。
【0020】
また、プレート7には、回転カッタ8の各貫通孔8a,8b,8cに対応する位置に、それぞれスペアビット9a,9b,9cが挿通可能な孔7a(図3参照)が形成され、その内端面における各孔7aに対応する位置に、それぞれシリンダからなるスペアビット押出手段10a,10b,10cが設けられている。各スペアビット押出手段10a,10b,10cは、回転カッタ8が磨耗、損傷した際に、各スペアビット9a,9b,9cを機内側より押出して、各スペアビット9a,9b,9cの各ビット部9g(図3参照)の先端を、それぞれ回転カッタ8の刃先8dよりも前方へ所定量ずつ段階的に突出させることで、回転カッタ8の機能を数回に亘り復旧させることができる機能を有している。
【0021】
回転体3には、図2のようにその周方向複数個所(ここでは4個所)に、カッタビット18を挿通可能なカッタビット供給孔3aが設けられ、これらカッタビット供給孔3aの位置に、それぞれカッタスポーク6が配置され固定されている。
【0022】
カッタスポーク6には、図1、図2、図4のように回転体3のカッタビット供給孔3aに連通して放射方向に延びるカッタビット装着溝6aが形成されている。カッタビット装着溝6aは、前面が開口する断面略コ字状を呈し、その前面開口であるスリット6bよりカッタビット18のビット部18aを突出させた状態でカッタビット装着溝6a内にカッタビット18のビット支持駒18bを収容できるようになっていて、複数のカッタビット18をスライド可能に一列に支持できるようになっている。
【0023】
また、カッタスポーク6の背面側には、カッタビット装着溝6a内のカッタビット列を解放可能に固定するカッタビット固定装置21が設けられている。カッタビット固定装置21は、各カッタビット18のビット支持駒18bの後面に形成した谷形の係止用凹部18cに嵌入可能な波状面22aを前面に有し、カッタビット装着溝6a内の各カッタビット18の背面側に挿入配置された係止用ブロック22と、係止用ブロック22の長手両端部を背面より支持して、係止用ブロック22をカッタビット列に対して進退駆動することで、カッタビット装着溝6a内の各カッタビット18を、スリット6bのエッジと波状面22aとで挟み付けて拘束、あるいはこれらの係合を解くことで解放する一対の油圧シリンダ23,24とから構成されている。
【0024】
また、回転体3の内部には、水密を保持されて回転体3と相対回動可能な内筒25が設けられている。内筒25には、図2のように回転体3の各カッタビット供給孔3aと選択的に合致する単一の開口25aが形成されているとともに、開口25aの内方に、新しいカッタビットをセットするための図示しないカッタビット供給装置が設けられていて、このカッタビット供給装置により、カッタヘッド4の回転中心側から新カッタビットを押し込み供給し、カッタビット装着溝6aの終端に位置する摩耗の激しい旧カッタビットを外周方向に押し出して順次新しいカッタビットに交換できるようになっている。
【0025】
次に、本実施形態によるシールド掘進機の回転カッタ再生方法について図1乃至図4に基づき説明する。回転カッタ8の刃先8dが正常な状態にあるときのシールド掘進機の掘進時は、図1、図3のように各スペアビット9a,9b,9cの各ビット部9g(図3参照)が回転カッタ8の刃先8dよりも後退して各貫通孔8a,8b,8c内の待機位置にあり、掘削は回転カッタ8の刃先8dにて行われる。
【0026】
回転カッタ8の刃先8dが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生してマシン中心部の掘削機能が低下すれば、回転カッタ8を再生する。回転カッタ8の再生は、機内側で各スペアビット押出手段10a,10b,10cを駆動操作して、各スペアビット9a,9b,9cの各ビット部9gを1段階分伸長させ、回転カッタ8の刃先8dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ8の機能が回復し、以後はスペアビットによる掘削方式に切り替える。
【0027】
スペアビットによる掘削方式に切り替えてから、各スペアビット9a,9b,9cの全てあるいは特定のものが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生した場合は、不具合が発生したスペアビットに対応するスペアビット押出手段を駆動操作して、不具合が発生したスペアビットのビット部9gを更に1段階分伸長させ、回転カッタ8の刃先8dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ8の機能が再び回復する。これをスペアビットが損傷する度行う。なお、ここでは図3のようにスペアビットのビット部9gの長さを3段階分、つまり回転カッタ8の機能を3回回復させ得る長さに設定したものを例示しているが、それよりも長く設定してもよいことは言うまでもない。
【0028】
実施形態2.
図5は本発明の第2の実施形態に係るシールド掘進機のカッタヘッド中心部を示す正面図であり、図中、前述の第1実施形態のものと同一部分には同一符号を付してある。
【0029】
この第2実施形態のシールド掘進機は、プレート7の前端面に固定される回転カッタ8を、放射方向に延びる複数の厚肉の板体8A,8B,8Cから形成し、これら板体8A,8B,8Cの板厚内に、互いに径方向位置をずらせてスペアビット9a,9b,9c,9d,9eをスライド自在に保持させるようにした点が前述の第1実施形態のものと異なっており、それ以外の各スペアビット押出手段を含む各部の構成は基本的に前述の第1実施形態のものと同様であり、第1実施形態の持つ機能を全て備えている。
【0030】
この第2実施形態のシールド掘進機による回転カッタ再生方法についても基本的に前述の第1実施形態のものと同様である。すなわち、回転カッタ8の刃先が磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生してマシン中心部の掘削機能が低下すれば、機内側で各スペアビット押出手段を駆動操作して、各スペアビット9a,9b,9c,9d,9eの各ビット部9g(図3参照)を1段階分伸長させ、回転カッタ8の刃先より所定量突出させる。これにより、回転カッタ8の機能が回復し、以後はスペアビットによる掘削方式に切り替える。
【0031】
スペアビットによる掘削方式に切り替えてから、各スペアビット9a,9b,9c,9d,9eの全てあるいは特定のものが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生した場合は、不具合が発生したスペアビットに対応するスペアビット押出手段を駆動操作して、不具合が発生したスペアビットのビット部9gを更に1段階分伸長させ、回転カッタ8の刃先より所定量突出させる。これにより、回転カッタ8の機能が再び回復する。これをスペアビットが損傷する度行う。
【0032】
この第2実施形態においては、回転カッタ8が複数の板体8A,8B,8Cからなるため、スペアビットの設置数を容易に増やすことができる。さらに、数が増加した各スペアビットを互いに径方向にずらせて配置しているので、回転カッタ8による掘削エリアを各スペアビットにてほぼカバーすることができる。このため、再生された回転カッタの掘削性能が低下することがない。
【0033】
実施形態3.
図6は本発明の第3の実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図、図7は図6のD−D線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図、図8は図6のE−E線矢視断面図であり、各図中、前述の第1実施形態のものと同一機能部分には同一符号を付してある。
【0034】
この第3実施形態のシールド掘進機は、プレート7の前端面に固定される回転カッタを、薄肉の板体80から形成し、この板体80の側面に断面コ字状のスペアビットホルダ20a,20b,20cを固定し、これらスペアビットホルダ20a,20b,20c内に、それぞれスペアビット9a,9b,9cをスライド自在に保持するとともに、プレート7の各スペアビットホルダ20a,20b,20cの後端に対応する位置に、それぞれスペアビット9a,9b,9cが挿通可能な孔7a(図8参照)を形成し、その内端面における各孔7aに対応する位置に、それぞれシリンダからなるスペアビット押出手段10a,10b,10cを設けたものであり、それ以外の構成は前述の第1実施形態のものと同様である。
【0035】
この第3実施形態のシールド掘進機による回転カッタ再生方法についても基本的に前述の第1実施形態のものと同様である。すなわち、回転カッタ80の刃先80dが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生してマシン中心部の掘削機能が低下すれば、機内側で各スペアビット押出手段10a,10b,10cを駆動操作して、各スペアビット9a,9b,9cの各ビット部9g(図8参照)を1段階分伸長させ、回転カッタ80の刃先80dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ80の機能が回復し、以後はスペアビットによる掘削方式に切り替える。
【0036】
スペアビットによる掘削方式に切り替えてから、各スペアビット9a,9b,9cの全てあるいは特定のものが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生した場合は、不具合が発生したスペアビットに対応するスペアビット押出手段を駆動操作して、不具合が発生したスペアビットのビット部9gを更に1段階分伸長させ、回転カッタ80の刃先80dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ80の機能が再び回復する。これをスペアビットが損傷する度行う。
【0037】
実施形態4.
図9は本発明の第4の実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図、図10は図9のF−F線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図、図11は図9のG−G線矢視断面図であり、各図中、前述の第3実施形態のものと同一部分には同一符号を付してある。
【0038】
この第4実施形態のシールド掘進機は、プレート7の前端面に固定される回転カッタを、薄肉の板体80から形成し、この板体80の両側面に断面コ字状のスペアビットホルダ20a,20b,20c,20d,20e,20fを固定し、これらスペアビットホルダ20a,20b,20c,20d,20e,20f内に、それぞれスペアビット9a,9b,9c,9d,9e,9fをスライド自在に保持するとともに、プレート7の各スペアビットホルダ20a,20b,20c,20d,20e,20fの後端に対応する位置に、それぞれスペアビット9a,9b,9c,9d,9e,9fが挿通可能な孔7a(図11参照)を形成し、その内端面における各孔7aに対応する位置に、それぞれシリンダからなるスペアビット押出手段10a,10b,10c,10d,10e,10fを設けたものであり、それ以外の構成は前述の第3実施形態のものと同様である。
【0039】
この第4実施形態のシールド掘進機において、スペアビット9a,9b,9cとスペアビット9d,9e,9fとは、板体80の両側面に180°位相差をつけて取り付けられ、板体80が180°回転した位置で互いに相手側側面のスペアビット位置にくるように設定されていて、これにより掘進時に板体80に加わる荷重の偏りが防止され、脈動が発生しないようになっている。
【0040】
この第4実施形態のシールド掘進機による回転カッタ再生方法についても基本的に前述の第1実施形態のものと同様である。すなわち、回転カッタ80の刃先80dが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生してマシン中心部の掘削機能が低下すれば、機内側で各スペアビット押出手段10a,10b,10c,10d,10e,10fを駆動操作して、各スペアビット9a,9b,9c,9d,9e,9fの各ビット部9g(図11参照)を1段階分伸長させ、回転カッタ80の刃先80dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ80の機能が回復し、以後はスペアビットによる掘削方式に切り替える。
【0041】
スペアビットによる掘削方式に切り替えてから、各スペアビット9a,9b,9c,9d,9e,9fの全てあるいは特定のものが磨耗や障害物などにより損傷し、不具合が発生した場合は、不具合が発生したスペアビットに対応するスペアビット押出手段を駆動操作して、不具合が発生したスペアビットのビット部9gを更に1段階分伸長させ、回転カッタ80の刃先80dより所定量突出させる。これにより、回転カッタ80の機能が再び回復する。これをスペアビットが損傷する度行う。
【0042】
なお、前述の第3、第4実施形態においては、いずれも回転カッタ80を単板から形成したものを例に挙げて説明したが、これら各実施形態においても前述の第2実施形態のものと同様に、回転カッタ80を放射方向に延びる複数の板体から形成し、これら板体の側面あるいは両側面に、互いに径方向位置をずらせてスペアビットをスライド自在に保持させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【0043】
また、前述の第1乃至第4実施形態においては、いずれもスペアビット押出手段をシリンダから構成したものを例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えばボールネジ等、他の直動機構を採用することも可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シールド掘進機のカッタヘッドの回転中心部に配置された筒状の回転体に、その前面を覆うようにプレートを固定し、このプレートの前端面に回転カッタを固定し、この回転カッタには前記プレートを貫通する押出し式の複数のスペアビットを添設し、回転カッタが磨耗、損傷した際に、スペアビットを機内側で押出操作して、スペアビットのビット部を回転カッタの刃先よりも突出させることで、回転カッタの機能を復旧させるようにしたので、構造が簡単となり、機内で容易かつ安全に回転カッタの再生作業を行うことができる安価なシールド掘進機を得ることができた。
【0045】
また、回転カッタを、放射方向に延びる複数の板体から構成したので、スペアビットの設置数を容易に増やすことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図である。
【図3】図1のB−B線矢視断面図である。
【図4】図1のC−C線矢視断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係るシールド掘進機のカッタヘッド中心部を示す縦断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図である。
【図7】図6のD−D線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図である。
【図8】図6のE−E線矢視断面図である。
【図9】本発明の第4実施形態に係るシールド掘進機の構成を示す縦断面図である。
【図10】図9のF−F線方向よりみたカッタヘッド中心部の正面図である。
【図11】図9のG−G線矢視断面図である。
【符号の説明】
3 回転体
4 カッタヘッド
7 プレート
7a プレートの孔
8,80 回転カッタ
8a,8b,8c 貫通孔(板厚内部)
8A,8B,8C 板体
9a,9b,9c,9d,9e,9f スペアビット
10a,10b,10c,10d,10e,10f スペアビット押出手段
20a,20b,20c,20d,20e,20f ホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for regenerating a rotary cutter of a shield machine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the shield tunnel excavation work becomes longer, not only the cutter bit of the shield machine but also the maintenance management of a rotating cutter having a centering function called a fish tail has become a problem. Therefore, conventionally, when it is assumed that wear of the rotating cutter accompanying long distances or damage due to obstacles is expected, measures such as increasing the size of the rotating cutter or mounting a fixed auxiliary bit on the rotating cutter are taken. It corresponds by that. However, such strengthening measures are not enough, and if a problem occurs, auxiliary work methods such as ground improvement are performed to harden the working face mountain, and work personnel come out from the inboard manhole of the machine to the working face side, Remove manual sand and sand around the fish by manual work, and replace the bit after securing the work space, or excavate the work shaft from the surface to the machine to secure the work space and then replace the bit. To be done. Various methods of exchanging cutter bits during excavation have been proposed, and the above-described rotating cutter exchanging method is basically performed by using the methods of the various proposed cutter bit exchanging methods. is there. This will be described in detail below.
[0003]
That is, a shaft for exchanging the rotary cutter is built in the middle of the tunnel excavation position, and when the shield machine reaches the shaft, the tunnel excavator at the front end of the excavator is used in the shaft. There is a so-called intermediate shaft exchanging method for exchanging a fixed rotating cutter (first conventional example).
[0004]
In addition, in the ground of the tunnel excavation planned position, an improved ground layer with high stability is formed by injecting a ground hardener, and stopped in a state where the tip of the shield excavator has entered the improved ground layer, The replacement method using the so-called advance front surface ground improvement method, in which the improved soil on the front side of the tunnel excavation cutter is manually discharged from the chamber manhole, and the rotary cutter is replaced in the space formed on the front side of the tunnel excavation cutter (Second conventional example).
[0005]
Furthermore, after the shield machine reaches the bit exchange position, the ground around the front and front ends of the shield machine is improved to a highly stable ground from the inside of the tunnel by a freezing method. There is a replacement method based on the so-called front surface ground improvement method after arrival, in which the improved soil on the front side of the excavation cutter is manually discharged and the rotary cutter is replaced in the space formed on the front side of the tunnel excavation cutter. Third conventional example).
[0006]
Furthermore, the shield machine itself has a dry space where the rotating cutter can be replaced by a mechanical structure, or the excavation cutter can be swung back and forth, for example, as in the case of a spherical shield method, or pulled into the mine. There is a replacement method using a mechanical structure system such as a mechanical structure that can be installed in a shield machine in advance (fourth conventional example).
By the way, the sphere shield machine is a child with a sphere slidably housed inside a master machine that slidably houses a cylindrical body inside a cylindrical sheath tube, and a rotator within the sphere. It is a machine that houses the excavator.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first to fourth conventional examples have the following problems.
First, in the first conventional example, it is necessary to construct a shaft at the replacement position, which takes a long time in process and increases the cost. Furthermore, it is necessary to secure a large site for the construction of the shaft, and there are also locational restrictions.
[0008]
Further, in the second conventional example, it is necessary to perform work such as excavation of the improved ground and removal of excavated earth and sand, and the necessity of water stoppage between the shield machine and the improved ground. There is a problem with safety, and a long process is required.
[0009]
Further, in the third conventional example, since ground improvement is performed from the inside of the pit by a freezing method, construction cannot be performed in a small-diameter shield tunnel, and occurrence of ground fluctuation is also predicted due to freezing and thawing. Furthermore, the process takes a long time and the construction cost is high.
[0010]
In addition, if the spherical shield machine of the fourth conventional example is used, the rotary cutter can be replaced from within the shield machine, but the structure of the tunnel excavation cutter part becomes complicated and the manufacturing cost of the shield machine increases. In addition, the overall length of the excavator itself becomes longer.
[0011]
The technical problem of the present invention is to make it possible to easily and safely regenerate a rotary cutter from within a shield machine, with a simple structure.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The rotating cutter regeneration method for a shield machine according to the present invention is such that a plate is fixed to a cylindrical rotating body arranged at the center of rotation of a cutter head of a shield machine so as to cover the front surface thereof, and the front end of the plate A rotating cutter is fixed to the surface, and this rotating cutter is rotated to regenerate the rotating cutter during tunnel excavation using a shield machine with a plurality of extrusion-type spare bits penetrating the plate. When the cutter is worn or damaged, the spare bit is pushed out inside the machine so that the bit portion of the spare bit protrudes beyond the cutting edge of the rotary cutter, thereby restoring the function of the rotary cutter.
[0013]
In addition, the apparatus used in this method includes a cylindrical rotating body arranged at the center of rotation of the cutter head of the shield machine, a plate fixed so as to cover the front surface of the rotating body, and a front end of the shield machine. A rotating cutter that is disposed in the center and is fixed to the plate, a plurality of spare bits that are slidably held by the rotating cutter, and that pass through the plate, and a plurality of spare bits that are provided in the machine corresponding to each spare bit. When the rotating cutter is worn or damaged, the spare bit is pushed out from the inside of the machine by the spare bit pushing means, and the bit part of the spare bit protrudes beyond the cutting edge of the rotating cutter. It restores the cutter function .
[0014]
Further, in this apparatus, spare bits are arranged inside the plate thickness of the plate body constituting the rotary cutter or on the side surface of the plate body or both side surfaces of the plate body.
[0015]
Further, in this apparatus, the rotary cutter is composed of a plurality of plates extending in the radial direction.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A shield cutter regenerating method and apparatus for a shield machine according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a shield machine according to the present embodiment, FIG. 2 is a front view of the center of the cutter head as seen from the direction of line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a line along line BB in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
[0017]
The shield machine according to the present embodiment includes a
[0018]
A
[0019]
Here, the
[0020]
Further,
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the
[0023]
Further, a cutter
[0024]
In addition, an
[0025]
Next, a method for regenerating the rotary cutter of the shield machine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. At the time of excavation of the shield machine when the
[0026]
If the
[0027]
After switching to the excavation method using the spare bit, if all or a specific one of the
[0028]
FIG. 5 is a front view showing the center part of the cutter head of the shield machine according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. is there.
[0029]
In the shield machine according to the second embodiment, the
[0030]
The rotating cutter regeneration method by the shield machine of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment. That is, if the cutting edge of the
[0031]
After switching to the excavation method using the spare bit, if all or a specific one of the
[0032]
In the second embodiment, since the
[0033]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a shield machine according to a third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a front view of the center part of the cutter head as seen from the direction of the line DD in FIG. 6, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line E-E, in which the same functional parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0034]
In the shield machine of the third embodiment, a rotary cutter fixed to the front end surface of the
[0035]
The rotating cutter regeneration method by the shield machine of the third embodiment is basically the same as that of the first embodiment. That is, if the
[0036]
After switching to the excavation method using the spare bit, if all or a specific one of the
[0037]
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a shield machine according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 is a front view of the center part of the cutter head as seen from the direction of line FF in FIG. 9, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line G-G, in which the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the shield machine of the fourth embodiment, a rotary cutter fixed to the front end surface of the
[0039]
In the shield machine of the fourth embodiment, the
[0040]
The rotating cutter regeneration method by the shield machine of the fourth embodiment is basically the same as that of the first embodiment. That is, if the
[0041]
After switching to the excavation method using spare bits, if all or specific parts of each
[0042]
In each of the third and fourth embodiments described above, the
[0043]
In the first to fourth embodiments described above, the spare bit push-out means has been described as an example of a cylinder. However, the present invention is not limited to this, and other linear motions such as a ball screw, for example. It is also possible to adopt a mechanism.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plate is fixed to the cylindrical rotating body arranged at the rotation center of the cutter head of the shield machine so as to cover the front surface, and the front end surface of the plate is fixed. A rotating cutter is fixed, and a plurality of extrusion-type spare bits penetrating the plate are attached to the rotating cutter. When the rotating cutter is worn or damaged, the spare bit is pushed out on the inside of the machine, and the spare bit is Since the bit part of the bit protrudes beyond the cutting edge of the rotating cutter, the function of the rotating cutter is restored, so the structure is simple and the rework of the rotating cutter can be performed easily and safely in the machine. I was able to get a special shield machine.
[0045]
Further, since the rotary cutter is composed of a plurality of plates extending in the radial direction, the number of spare bits installed can be easily increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a shield machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the center portion of the cutter head as seen from the direction of the line AA in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a center part of a cutter head of a shield machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a shield machine according to a third embodiment of the present invention.
7 is a front view of the center portion of the cutter head as seen from the direction of the DD line in FIG. 6. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line E-E in FIG. 6;
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a shield machine according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a front view of the center portion of the cutter head as seen from the direction of line FF in FIG. 9. FIG.
11 is a cross-sectional view taken along the line G-G in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
3 Rotating
8A, 8B, 8C
Claims (6)
前記回転カッタが磨耗、損傷した際に、前記スペアビットを機内側で押出操作して、該スペアビットのビット部を前記回転カッタの刃先よりも突出させることで、回転カッタの機能を復旧させることを特徴とするシールド掘進機の回転カッタ再生方法。A plate is fixed to the cylindrical rotating body arranged at the rotation center of the cutter head of the shield machine so as to cover the front surface, and the rotating cutter is fixed to the front end surface of the plate. A method of regenerating a rotating cutter in the middle of tunnel excavation using a shield excavator having a plurality of extrusion-type spare bits penetrating the plate,
When the rotating cutter is worn or damaged, the spare bit is pushed out inside the machine so that the bit portion of the spare bit protrudes beyond the blade edge of the rotating cutter, thereby restoring the function of the rotating cutter. A method for regenerating a rotating cutter of a shield machine.
前記回転体の前面を覆うように固定されたプレートと、
シールド掘進機前端の中心に配置されて、前記プレートに固定された回転カッタと、
該回転カッタにスライド自在に保持されて、前記プレートを貫通する複数のスペアビットと、
各スペアビットに対応させて機内に設けられた複数のスペアビット押出手段とを備え、前記回転カッタが磨耗、損傷した際に、前記スペアビット押出手段によりスペアビットを機内側から押出して、該スペアビットのビット部を回転カッタの刃先よりも突出させることで、回転カッタの機能を復旧させることを特徴とするシールド掘進機の回転カッタ再生装置。A cylindrical rotating body arranged at the center of rotation of the cutter head of the shield machine,
A plate fixed to cover the front surface of the rotating body;
A rotating cutter disposed at the center of the front end of the shield machine and fixed to the plate;
A plurality of spare bits that are slidably held by the rotary cutter and penetrate the plate;
A plurality of spare bit pushing means provided in the machine corresponding to each spare bit, and when the rotating cutter is worn or damaged, the spare bit is pushed from the inside of the machine by the spare bit pushing means. A rotating cutter regenerator for a shield machine, wherein the function of the rotating cutter is restored by causing the bit portion of the bit to protrude beyond the cutting edge of the rotating cutter.
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