JP4136121B2 - ビット交換型シールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘進中の現場で、磨耗ビットを交換するためのシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルの建設コストを縮減するために、立坑間隔を長くして、トンネル区間を長くする傾向にある。
１台のシールド掘進距離が長くなると、ビットの磨耗が激しくなりビットを交換する必要がでてくる。
特に、粗い砂層や礫の混じった砂層においては、超硬ビットの磨耗だけでなくビットを取付けている母材の磨耗が激しい。
【０００３】
掘進中の現場で機械的にビットを交換する技術として、レスキュービット方式がある。
この方式は、通常使用しているビットの他に、格納されている新しいビットを直接ジャッキで押したり、クランク機構を利用して押出したりするものである。
【０００４】
しかし前記従来の方法によると、以下の問題点がある。
▲１▼ビット交換が一回しか行えない。このため、礫を含み数回のビット交換が必要な場合には採用出来ない。
▲２▼新しいビットの一つずつに押出し機構を設けているため、設置する数が限られるとともに、数が多いため油圧配管等が複雑になる。
▲３▼ビットの交換を遠隔操作により行えるが、数個の磨耗検知ビットの磨耗量から磨耗程度を判断せざるを得ない。このため健全なビットであっても交換してしまうことがあり不経済である。
▲４▼特に粗い砂層や礫混じり砂層では、ビットの磨耗は勿論、面板の磨耗が激しいが、従来の方法では面板の修理はできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、シールド掘進機の磨耗したビットを掘進中の現場で、地盤改良等の補助工法を併用せずに機械的に交換するためのシールド掘進機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
シールド掘進機の磨耗ビットを、掘進中の現場で交換するためのシールド掘進機であって、複数のスポークと、前記スポーク間に、同心円状に分割して配置した分割面板により構成するカッター面板と、シールド掘進機内部に装着した分割面板取込み装置と、前記分割面板取込み装置を収納する収納筒により構成され、前記スポークは、分割面板に隣接する両側面に凹部を設け、前記分割面板の前記スポークに隣接する側面に前記凹部と嵌合する凸部を設け、前記分割面板の前記スポークに隣接する側面の切羽側上端部にビットを設けると共に、分割面板の反切羽側の面に前記分割面板取込み装置に把持させる把っ手を設けたことを特徴とする、ビット交換型シールド掘進機である。
更にまた分割面板取込み装置は、水平ジャッキに固着された水平フレームと、前記水平フレームに固着され上下フレームと固着された上下ジャッキと、上下ジャッキの前面に設置したグリッパにより構成されたことを特徴とする、ビット交換型シールド掘進機である。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例について説明する。
【０００８】
＜イ＞全体構成
図１は本発明によるシールド掘削機のカッター面板１正面図を示す。
カッター面板１は、複数のスポーク２と、前記スポーク２間にスリットＳを隔てて配置される同心円状に分割して配置された分割面板３Ａ、３Ｂにより構成される。
【０００９】
＜ロ＞スポーク
図２はスポーク２に分割面板３Ｂを取付ける状況を示す斜視図である。
本実施例においては、４本のスポーク２によりカッター面板１の骨格を構成する。
スポーク２の両側面には凹部２１を設ける。
凹部２１の入り口はスポーク２の背面（切羽と反対側）に開口し、内部はスポーク２の円心方向に曲がった通路を形成している。
凹部２１は、後述の分割面板３Ａ（３Ｂ）端部に設置した凸部３１と合体し、スポーク２と分割面板３Ａ（３Ｂ）が一体化するものである。（図３）
尚、分割面板３Ａ（３Ｂ）とスポーク２に設けた凹部２１、凸部３１を逆に設けた構造としてもよい。
【００１０】
＜ハ＞分割面板
スポーク２、２間に取付けられる分割面板３Ａ、３Ｂは一定の間隙部δを設けて、それぞれが分割できる構造となっている。各分割面板３Ａ（３Ｂ）の両側面端部には凸部３１を設ける。この凸部３１は、各分割面板３Ａ、３Ｂをシールド進行方向に移動することによって凹部２１に対し嵌合、解体可能であり、かつスポーク２の回転によっては解体しない構造となっている。分割面板３Ａ（３Ｂ）のスポークに隣接する側面の地山側端部だけにビット３２を設けると共に、分割面板３Ａ（３Ｂ）の背面には把っ手３３が設置されている。（図４）
各分割面板３Ａ、３Ｂと前記スポーク２との間には、掘削土砂を排土するためのスリットＳが設けられるような寸法に構成されている。
【００１１】
＜ニ＞分割面板取込み装置
図４は分割面板取込み装置４の斜視図である。
分割面板取込み装置４は、分割面板３Ａ（３Ｂ）を水平、上下方向に移動するための装置である。
分割面板３Ａ（３Ｂ）を水平方向に移動するための機構は、水平ジャッキ４１と、水平ジャッキ４１に固着された水平フレーム４２で構成される。
分割面板３Ａ（３Ｂ）を上下方向に移動するための機構は、前記水平フレーム４２に固着された上下ジャッキ４４と、上下ジャッキ４４に固着された上下フレーム４３で構成される。
分割面板取込み装置４により分割面板３Ａ（３Ｂ）を把持するためのグリッパ４５は、前記水平フレーム４２か上下フレーム４３のいずれかに設置する。
【００１２】
＜ホ＞収納筒
図５はシールド掘削機の隔壁Ｄに収納筒５を設置した正面図であり、図６、図７はその側面図である。
収納筒５はシールド掘削機の隔壁Ｄ後方に設置される密閉状の筒体である。
収納筒５の正面形状は、分割面板３Ａと相似形状でありやや大きめとする。
収納筒５の先端部正面には、蓋５１が開閉自在に取付けられている。
収納筒５の先端部寄り側面には密閉状のハッチ５２が設置され、収納筒５内に進入した泥水等の排出、作業員の出入り口としての機能を持つものである。
【００１３】
【作用】
以下に、本発明によるビット交換型シールド掘進機の作用を説明する。
【００１４】
＜イ＞カッター面板の回転停止
通常の方法によりシールド掘進機を掘進させ、ビット３２が磨耗した段階において、カッター面板１の回転を停止する。
カッター面板１の回転停止位置は、カッター面板１の分割面板３Ａの位置が、収納筒５の蓋５１位置に一致した時に回転を停止させる。
【００１５】
＜ロ＞分割面板の移動
収納筒５の蓋５１を開き、収納筒５内部より水平ジャッキ４１を押し出す。
（図６）
その後、図４に示すように水平ジャッキ４１、上下ジャッキ４４を操作しながら、グリッパ４５を把っ手３３に押し当て、分割面板３Ａを把持する。
分割面板３Ａを把持する際、水平ジャッキ４１の操作により水平フレーム４２及び上下フレーム４３、上下ジャッキ４４は同時に移動し、また、上下ジャッキ４４の操作により上下フレーム４３だけが移動するものである。
【００１６】
＜ハ＞ビットの交換
シールド掘進機の天井部を予め余掘りした後、上下ジャッキ４４を操作して、分割面板の凸部３１を、スポーク２の凹部２１の開放端に移動させ、水平ジャッキ４１の操作により分割面板３Ａを後方（背面側）にスライドさせ、分割面板３Ａを引き抜く。カッタを収納筒５内に戻し、収納筒５の蓋５１を閉める。収納筒５内に進入した泥水等の排出を行った後、ハッチ５２を開き作業員Ｗが収納筒５内に入り、又は収納筒５内に体を突っ込んで磨耗したビット３２の交換を行う。（図８）
【００１７】
＜ニ＞掘進作業の再開
磨耗したビット３２を交換後、前記と逆手順により分割面板３Ａをスポーク２間に戻して嵌合し、カッター面板１の回転を行い、シールド掘進機の掘進作業を再開する。
【００１８】
【発明の実施の形態２】
図９は、本発明の他の実施形態を示す正面図である。
本実施の形態においては、隔壁Ｄに２個の収納筒５、５ａが設置してある。
一つは分割面板３Ａを収納できる形状、大きさの収納筒５であり、他は分割面板３Ｂを収納できる形状、大きさの収納筒５ａである。
収納筒５、５ａは、カッター面板１の中心に対してそれぞれが反対側の位置に設置され、かつ、カッター面板１が回転時に通過する位置に合わせて設置されている。
この場合、実施例１の上下ジャッキ４４及び上下フレーム４３の代わりに、水平ジャッキ４１全体が上下移動もできる構造としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞隔壁に収納筒を設置し、分割面板が前後、上下に移動できる構造としているので、ビット交換は収納筒内部で行える。
＜ロ＞同上理由により、ビット交換は必要な時いつでも行えるので、礫を含み数回のビット交換が必要な場合にも地盤改良等せずに採用出来る。
＜ハ＞磨耗したビットの交換作業は直接目視で行うため、最小限のビット交換でよく、効率的、経済的な交換作業とすることができる。
＜ニ＞磨耗したビットの交換は勿論、磨耗した面板の修理も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシールド掘削機のカッター面板正面図。
【図２】スポークに分割面板を取付ける状況を示す斜視図。
【図３】凹部と凸部とが合体する状況を示す斜視図。
【図４】分割面板取込み装置の斜視図。
【図５】シールド掘削機の隔壁に収納筒を設置した正面図。
【図６】図５の側面図。
【図７】図５の他の側面図。
【図８】ビットの交換状況を示す斜視図。
【図９】収納筒設置の他の実施形態を示す正面図。

Claims (2)

1. シールド掘進機の磨耗ビットを、掘進中の現場で交換するためのシールド掘進機であって、
   複数のスポークと、
   前記スポーク間に、同心円状に分割して配置した分割面板により構成するカッター面板と、
   シールド掘進機内部に装着した分割面板取込み装置と、
   前記分割面板取込み装置を収納する収納筒により構成され、
   前記スポークは、分割面板に隣接する両側面に凹部を設け、
   前記分割面板の前記スポークに隣接する側面に前記凹部と嵌合する凸部を設け、
   前記分割面板の前記スポークに隣接する側面の切羽側上端部にビットを設けると共に、
   分割面板の反切羽側の面に前記分割面板取込み装置に把持させる把っ手を設けたことを特徴とする、
   ビット交換型シールド掘進機。
2. 請求項１に記載のビット交換型シールド掘進機において、
   分割面板取込み装置は、水平ジャッキに固着された水平フレームと、
   前記水平フレームに固着され、上下フレームと固着された上下ジャッキと、
   上下ジャッキの前面に設置したグリッパにより構成されたことを特徴とする、
   ビット交換型シールド掘進機。

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