JP3899587B2 - Roller cutter support device 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、特に岩盤・巨礫用のシールド掘進機に設けられるローラカッタを支持フレームに支持するためのシールド掘進機のローラカッタ支持装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
かかるシールド掘進機のローラカッタ支持装置としては、図11〜図13に示すようなものがある。すなわち、シールド掘進機本体1の前面にほぼ円板状のカッタフレーム2が内部の駆動装置(図示せず)により回転駆動可能に設けられている。このカッタフレーム2にローラビット5,6を放射状に固定して構成される。ローラビット5は、カッタフレーム2のコーナー部に配置されるもので円板状のローラカッタ3がホルダー4に回転自在に保持されており、ローラビット6はカッタフレーム2の前面部に配置されるもので、円板状のローラカッタ7をホルダに回転自在に保持されたものである。図中9はティースビットである。図12は、ローラビット5を含みカッタフレーム2の回転軸を含んだ平面で切断した断面図であり、ローラビット5はカッタフレーム2のコーナーに対応して斜めに配置されている。
【0003】
図13に示すように、ローラビット5を、カッタフレーム2に溶接等により固定された受け座部材11にホルダー4に形成された突出部4aを当接させ、ホルダー4側からボルト12を、ホルダー4の突出部4aに形成された貫通孔4bに挿入し受け座部材11に形成されたネジ穴11aにねじ込んで、ローラビット5をカッタフレーム2側に固定するようにしている。
【0004】
ところで、従来のシールド掘進機によりトンネルの曲線部を施工する場合には、シールド掘進機が曲線部に沿って曲がることができるように曲線部の内側に余掘りを施工する必要があるが、岩盤・巨礫ではコピー/オーバーカッタの貫入が困難であるので、曲線部の施工が予定されている場合には、カッタフレーム2のコーナー部に設けたローラビット5のローラカッタ3としてその外径を大きなものを予め装着してローラカッタ3の張り出し量を大きくした状態で掘削を開始するようにしている。
【0005】
一方、従来のシールド掘進機としては、ローラカッタの外径を直線部および曲線部の施工で同一のものを使用し、併せてローラビットを油圧ジャッキにより外方に移動できるような構造としたものがある。そして、曲線部の施工の際にローラカッタを油圧ジャッキにより張り出させ余掘りを行うようにしたものがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホルダー4側からボルト12をホルダー4の突出部4aに形成された貫通孔4bに挿入して受け座部材11に形成されたネジ穴11aにねじ込んで、ローラビット5をローラフレーム2側に固定するものでは、掘削の際にローラビット5にかかる荷重(例えばせんだん力、引張力)が直接ボルトに作用しボルトの折損や緩みが発生し、その改修のため掘削を一時停止させなければならないといった不都合が多発する。
【0007】
また、コーナー部に設けたローラビット5のローラカッタ3としてその外径を大きなものを予め装着してカッタフレーム2に対するローラカッタ3の張り出し量を大きくした状態で掘削を開始するものでは、トンネルの直線部を含めて余掘りを行うことになるため、掘削土量が多くなるとともに、トンネルの蛇行が起こりやすいといった問題がある。さらに、ローラカッタ3が曲線部の施工をはじめる前に摩耗してしまうといった問題もある。
【0008】
また、カッタの外径を直線部および曲線部の施工で同一とし、曲線部の施工の際にカッタを油圧ジャッキにより張り出させるようにしたものでは、油圧ジャッキの配置のために大きなスペースが必要となり、ローラビットの移動機構が複雑になるとともに掘削時の荷重が移動機構に直接作用するので、この荷重に耐えられるような構造としなければならない。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ローラビットに作用する荷重がボルト等の締結具にまともに作用することを防止することにより締結具の折損等を防止し、さらに曲線部を施工する場合にのみローラビットを外側に移動して余掘りを行うことができ、もって掘削土量を少なくし、トンネルの蛇行を防止し、カッタの摩耗を最小限とすることができ、しかも大きなスペースを必要とせず、構造も簡単なものとすることができるシールド掘進機のローラカッタ支持装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールド掘進機のローラカッタ支持装置は、シールド掘進機本体の前面に回転駆動可能に取り付けられたカッタフレームと、このカッタフレームにホルダを介して取り付けられるローラカッタとを備えたシールド掘進機のローラカッタ支持装置において、前記カッタフレームには、前記ホルダが切羽側から取り付けられる内外の載置ブロックが径方向に沿って設けられると共に、これら内外の載置ブロックの間に隙間部が形成され、前記ホルダは、内外載置ブロックのいずれかに片寄って載置され、そのホルダが位置決め部材を介して上記載置ブロックに固定されると共に位置決め部材が上記隙間部に嵌合して載置ブロックに固定されるようにしたことを特徴とする。
【0011】
前記位置決め部材は、前記隙間部に嵌合する突出部を有することが好ましい。
【0012】
前記突出部は前記位置決め部材に偏心させて設けられていることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態のシールド掘進機について添付図面に基づいて説明する。本シールド掘進機の全体構造は図11に示す従来のものとほぼ同一である。
【0014】
本シールド掘進機は、図1および図2に示すように、シールド掘進機本体の前面に回転駆動可能に取り付けられたカッタフレーム20と、円板状のローラカッタ31が回転自在にホルダー32に保持されたローラビット30と、ローラビット30がカッタフレーム20に沿った方向に移動可能でかつ着脱可能に取り付けられるローラビット支持部40と、ローラビット30のホルダ32とローラビット支持部40とに係合しローラビット30をローラビット支持部40に押圧するための位置決め部材50と、該位置決め部材50をローラビット支持部40に固定する締結具(ボルト)60とを備えて概略構成される。なお、図1はローラビット30を内側に位置させる場合、図2はローラビット30を外側に位置させる場合について示す。
【0015】
カッタフレーム20は、シールド掘進機本体の外径とほぼ同径の板状フレーム21と、このフレーム21の中心を通って放射方向に配置されたスポークフレーム22とを備えている。
【0016】
ローラビット30は以下のように構成される。
【0017】
すなわち、ホルダ32は、2枚の側板34,35を平行に設け、これらの側板34,35の間を2枚の平行な側板36,37で連結したいわゆる枠状形状となっている。側板34,35の両端は側板36,37の外面よりも突出した突出部34a,35aとなっている。
【0018】
ローラカッタ31は、周縁部に超硬チップが埋め込まれるか、又は焼入加工の施された刃先部材が固定されて構成される。ローラカッタ31は2個を側面を互いに当接させて配置される。それぞれに形成された軸孔(図示せず)にシャフト33が遊挿され、このシャフト33は側板34,35に形成された溝部34b,35b(但し、35bは図では見えない。)に両持ち状態で回転できないように保持されている。そして、このシャフト33の上面にはシャフト押さえ部材38,39がシャフト33を挟み込むように固定されている。
【0019】
ローラビット支持部40は、スポークフレーム22に連続するように配置された側板41,42と、側板41,42およびスポークフレーム22の境界部にこれらと一体に設けられた仕切り板43と、側板41,42の外端部に固定された側板44とを備えて概略構成されている。
【0020】
側板41,42の内面には、ローラビット30の各側板34,35に形成された突出部34a,35aが載置される2個の載置ブロック45,46が溶接等により固定されている。一方の載置ブロック45はその外端が側板44の内面に密着して配置され、その内端は他方の載置ブロック46との間に隙間47を持って配置されている。この隙間47はホルダ32の突出部34a,35aの厚さ寸法よりも大きく形成されている。他方の載置ブロック46はその内端が仕切り板43との間に隙間48を持って配置されている。この隙間48も、隙間47と同様に、ホルダ32の突出部34a,35aの厚さ寸法よりも大きく形成されている。また、各載置ブロック45,46の幅寸法は突出部34a,35aの内面間の距離と同じか若干小さく設定されている。さらに、対向する側板41,42に固定された載置ブロック46および載置ブロック47の外面間の距離は、ローラビット30の側板36,37の外面間の距離とほぼ同一または若干小さく設定されている。各載置ブロック45,46には締結具60が挿入される貫通孔45a,46aがそれぞれ形成されている。
【0021】
位置決め部材50は、ホルダ32の側板34,35に形成された突出部34a,35aの内面間の間隙寸法とほぼ同一または若干小さな幅寸法を有する本体部50bと、この本体部50bの図中上端に一体に形成された突出部50aと、本体部50bの下端の隅部付近に一体に形成された突出部50cと備えている。本体部50bの下端部であって突出部50cではない部分には、ボルト等の締結具60が螺合される2つのネジ穴50dが形成されている。
【0022】
本体部50bは突出部34a,35aとの間に挿入することができるようになっており、突出部50aは側板34,35の外面間の距離とほぼ同一幅を有しており、突出部34a,35aと当接する。突出部50cは隙間47の幅寸法とほぼ同一の幅寸法を有し当該隙間47に挿入できるようになっている。
【0023】
なお、位置決め部材50はローラビット30のホルダ32をカッタフレーム20に複数の位置にそれぞれ規制する。
【0024】
次に、本実施の形態のローラビット支持装置の使用方法および作用について説明する。なお、図3〜図10は、側板41,42と平行な平面でかつ載置ブロック45,46の貫通孔45a,46aを含む面で切断した断面図である。
【0025】
図3は、ローラビット30をローラビット支持部40の内方部分の位置に配置させた状態を示し、シールド掘進機がトンネルの直線部分を施工する場合の状態を示すものである。すなわち、位置決め部材50の突出部50cを載置ブロック45,46間の隙間47に挿入するとともに、その本体部50bをホルダ32の突出部34a,35a間に挿入し、位置決め部材50の突出部50aを突出部34a,35aの図中上面に当接させて配置する。そして、載置ブロック46に形成された貫通孔46a内に締結具60を挿入し、締結具60を位置決め部材50に形成されたネジ穴50dに螺合する。これにより位置決め部材50を介してローラビット30がローラビット支持部40に固定される。
【0026】
トンネルの曲線部を施工する際には、以下の手順によりローラビット30をローラビット支持部40の外方部分に位置させてシールド掘進機の周囲に余掘りを行う。
【0027】
すなわち、図4に示すように、締結具60を緩めて取り外し、位置決め部材50をその突出部50cが隙間47から外れる方向(シールド掘進機前方側)に押し出す。
【0028】
図5に示すように、ローラビット30を位置決め部材50とともに内側(図5中イ方向)に移動する。
【0029】
図6に示すように、ローラビット30をシールド掘進機の内部方向(図中ロ方向)に移動させてローラビット支持部40から抜き取る。この際、ホルダ32の突出部34a,35a間の寸法が載置ブロック46の幅寸法よりも大きく形成されており、側板36,37間の寸法が対向する各載置ブロック46間の距離寸法よりも若干小さく形成されているので、ホルダ32は載置ブロック45,46等とは勘定せずその移動はなんら拘束されず、載置ブロック46を通って抜き取ることができる。ローラビット30を手で保持するか若しくは保持機構に保持させておく。
【0030】
図7に示すように、位置決め部材50をその突出部50cが図6とは反対側に位置するように反転させる。この際に、側板41,42の間の隙間から削岩機のビットを挿入してシールド掘進機の側方の地盤を斫ってローラビット30が張り出す空間を形成する。
【0031】
図8に示すように、保持しておいたローラビット30を、載置ブロック46を跨ぐように隙間47,48を通して、シールド掘進機の内部から外側方向(図中ハ方向)に移動させて配置する。
【0032】
図9に示すように、ローラビット30を位置決め部材50とともに、シールド掘進機の外側(図中ニ方向)に移動させ位置決め部材50の突出部50cが隙間47に臨むように位置させる。
【0033】
図10に示すように、位置決め部材50をシールド掘進機の内側(図中ホ方向)に移動させ、突出部50cを隙間47内に挿入する。そして、締結具60を載置ブロック45に形成された貫通孔45a内に挿入して、位置決め部材50に形成されたネジ穴50dに螺合することにより位置決め部材50を介してローラビット30をローラビット支持部40に固定する。この結果、ローラビット30のローラ31は、図3の位置(図10中の二点鎖線の位置)から外方に配置させられる。この状態でシールド掘進機を前進させるとビット30により余掘りをすることができる。
【0034】
本実施の形態のシールド掘進機によれば、位置決め部材50の突出部50cを載置ブロック45と載置ブロック46との間の隙間47に挿入することにより位置決め部材50を位置決めすることができる。位置決め部材50を反転して隙間47に挿入することで外方位置と内方位置とに位置決めすることができる。ここで、位置決め部材50の本体部50bはちょうどホルダ32の突出部34a,35aの間に嵌まり込むようになっているので、位置決め部材50により押圧固定されるローラビット30が外方位置と内方位置と位置決めされる。
【0035】
本実施の形態では、突出部50cの側面と載置ブロック45,46の側面とが平面で当接するので、当該平面が掘削時にローラビット30に作用する荷重の外力受け部となり、締結具60に作用するせんだん荷重力を大幅に低減することができる。
【0036】
また、ローラビット30のホルダ32は載置ブロック45,46に載置されているので、ローラビット30に作用する荷重が載置ブロック45,46で受けられ、締結具60に引張力が発生することを大幅に低減することができる。
【0037】
このように、締結具60に作用するせんだん力及び引張力を大幅に低減することができるので、締結具60が折損したり緩みが生ずることが防止される。
【0038】
さらに位置決め部材50の本体部50bはちょうどホルダ32の突出部34a,35aの間に嵌まり込むようになっているので、ホルダ32の突出部34a,35aの内側面と位置決め部材50の本体部50bの側面とが密着し。掘削時にローラビット30に荷重が作用しても位置決め部材50とホルダ32との間でガタが生ずることがなく、位置決め部材50により確実にローラビット30を保持することができる。
【0039】
また、本実施の形態では位置決め部材50を反転して使用するようにしているので、位置決めのために複数の位置決め部材を用意する必要がなく、部品管理等を簡素化することができる。
【0040】
ホルダ32の突出部34a,35aの内側面間の距離が載置ブロック45,46の幅寸法より若干大きくしてあり、ホルダ32の側板36,37の外側面間の距離が対向する載置ブロック45,46間の距離よりも若干小さく形成されているので、ホルダ32を載置ブロック45,46に沿って移動させて突出部34a,35a間に載置ブロック46を位置させると、ローラビット30をホルダ32ごと載置ブロック46の内側に抜き取ることができる。同様に、載置ブロック45の内側からローラビット30をホルダ32ごと載置ブロック45の外側に挿入することができる。このように、本実施の形態のシールド掘進機では、その内部からローラビット30を抜き差しすることができるので、ローラビット30の交換に際してシールド掘進機の前面の岩盤を人手で掘削する必要がなくなり、ローラビット30の交換作業を非常に簡単に行うことができる。
【0041】
なお、本実施の形態では、1個の位置決め部材50を反転させて使用しているが、ローラビット30に係合してローラビット30を複数の位置にそれぞれ規制する複数の位置決め部材50を用意し、各位置決め部材50を適宜選択してローラビット支持部40に係合させローラビット30の位置を変更させるようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ローラビットに作用する荷重がボルト等の締結具にまともに作用することを防止することにより締結具の折損等を防止し、さらに曲線部を施工する場合にのみローラビットを外側に移動して余掘りを行うことができ、もって掘削土量を少なくし、トンネルの蛇行を防止し、カッタの摩耗を最小限とすることができ、しかも大きなスペースを必要とせず、構造も簡単なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るシールド掘進機のローラカッタ支持装置を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係るシールド掘進機のローラカッタ支持装置を示す分解斜視図である。
【図3】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図4】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図5】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図6】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図7】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図8】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図9】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図10】図1および図2のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図11】従来のシールド掘進機を示す斜視図である。
【図12】従来のシールド掘進機の一部の断面図である。
【図13】従来のシールド掘進機の一部の断面図である。
【符号の説明】
20 カッタフレーム
31 ローラカッタ
32 ホルダ
45,46 載置ブロック
50 位置決め部材
50c 突出部
60 締結具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a roller cutter support device for a shield machine for supporting a roller cutter provided on a shield machine, particularly a shield machine for rock and boulders, on a support frame.
[0002]
[Prior art]
As a roller cutter supporting device of such a shield machine, there are devices as shown in FIGS. That is, a substantially disc-
[0003]
As shown in FIG. 13, the
[0004]
By the way, when constructing a curved part of a tunnel with a conventional shield machine, it is necessary to construct an extra dig inside the curved part so that the shield machine can bend along the curved part.・ Because it is difficult to penetrate the copy / overcutter with boulders, when the construction of the curved part is planned, the outer diameter of the
[0005]
On the other hand, as a conventional shield machine, the outer diameter of the roller cutter is the same for the construction of the straight part and the curved part, and the roller bit can be moved outward by a hydraulic jack. There is. In some cases, the roller cutter is overhanged by a hydraulic jack during the construction of the curved portion so as to perform extra digging.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, from the
[0007]
Further, in the case where the
[0008]
In addition, if the cutter has the same outer diameter for straight and curved sections, and the cutter is extended by a hydraulic jack when installing the curved section, a large space is required for the placement of the hydraulic jack. Thus, the moving mechanism of the roller bit becomes complicated, and the load during excavation directly acts on the moving mechanism, so the structure must be able to withstand this load.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents breakage of the fasteners by preventing the load acting on the roller bit from acting on the fasteners such as bolts. Only when installing, the roller bit can be moved to the outside for extra digging, reducing the amount of excavated soil, preventing meandering of the tunnel, minimizing wear on the cutter, and large It is an object of the present invention to provide a roller cutter support device for a shield machine that requires no space and can have a simple structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A roller cutter support device for a shield machine according to the present invention includes a cutter frame that is rotatably attached to the front surface of a shield machine main body, and a roller cutter that is attached to the cutter frame via a holder. in the roller cutter support device, the cutter frame, the conjunction holder is provided mount block of the inner and outer mounted from the working face side along the radial direction, a gap portion shape formed between these inner and outer mounting blocks The holder is placed on one of the inner and outer placement blocks, the holder is fixed to the placement block via the positioning member, and the positioning member is fitted into the gap portion and placed. It is characterized by being fixed to the block .
[0011]
The positioning member includes a Turkey which having a protruding portion fitted in the gap portion is preferred.
[0012]
It is preferable that the protrusion is provided eccentric to the positioning member.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a shield machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The overall structure of this shield machine is almost the same as the conventional one shown in FIG.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the shield machine has a
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
That is, the
[0018]
The
[0019]
The roller
[0020]
Two mounting
[0021]
The positioning
[0022]
The
[0023]
The positioning
[0024]
Next, the usage method and operation of the roller bit support device of the present embodiment will be described. 3 to 10 are sectional views cut along a plane parallel to the
[0025]
FIG. 3 shows a state in which the
[0026]
When constructing the curved portion of the tunnel, the
[0027]
That is, as shown in FIG. 4, the
[0028]
As shown in FIG. 5, the
[0029]
As shown in FIG. 6, the
[0030]
As shown in FIG. 7, the positioning
[0031]
As shown in FIG. 8, the held
[0032]
As shown in FIG. 9, the
[0033]
As shown in FIG. 10, the positioning
[0034]
According to the shield machine of the present embodiment, the positioning
[0035]
In the present embodiment, the side surface of the protruding
[0036]
Further, since the
[0037]
In this way, since the bending force and tensile force acting on the
[0038]
Further, since the
[0039]
In the present embodiment, since the positioning
[0040]
The mounting block in which the distance between the inner surfaces of the
[0041]
In the present embodiment, one
[0042]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, it is possible to prevent breakage of the fastener by preventing the load acting on the roller bit from acting on the fastener such as a bolt and to construct a curved portion only. Roller bit can be moved to the outside for extra digging, reducing the amount of excavated soil, preventing meandering of the tunnel, minimizing cutter wear, and without requiring large space Also, the structure can be simple.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a roller cutter support device of a shield machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a roller cutter support device of a shield machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2;
4 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 5 is a process diagram showing the method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2;
6 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2. FIG.
7 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 8 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2;
9 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2. FIG.
10 is a process diagram showing a method of use and operation of the roller cutter support device of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing a conventional shield machine.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a conventional shield machine.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a conventional shield machine.
[Explanation of symbols]
20
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