JP4163965B2

JP4163965B2 - Tunnel excavator

Info

Publication number: JP4163965B2
Application number: JP2003001837A
Authority: JP
Inventors: 雅彦杉山; 隆史東; 康之早川; 邦博永森; 孝志小林
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP2004211477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクカッタを交換可能としたトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、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ディスクカッタや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し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、ディスクカッタや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】
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ディスクカッタやカッタビットが摩耗してしまう。このディスクカッタ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カッタを交換しなければならない。ところが、このカッタの交換作業は、切羽とバルクヘッドとの間のチャンバを含む空間内の泥水や掘削土砂を外部に排出し、この空間に空気を供給して圧気することで、切羽の崩落を抑制した状態で、作業者がこの圧気空間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。
【０００４】
ところが、このようなカッタの交換作業では、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業時間が長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者は作業空間を圧気したといっても地震等により切羽が崩落する虞があり、更なる作業者の安全確保が望まれている。このような問題を解決するものとして、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４７１７５号公報
【０００６】
この特許文献に記載されたトンネル掘削機は、ディスクカッタを回転体に装着し、この回転体をカッタヘッドのスポークに回動自在に装着し、ディスクカッタが磨耗したときには、回転体を回動してディスクカッタを後方に向け、カッタヘッドの交換室からこのディスクカッタを交換するようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトンネル掘削機にあっては、ディスクカッタの交換作業時に、磨耗したディスクカッタを回転体から取り外した後、搬送用ウインチにより吊り上げ、この状態で掘削機本体内まで搬送している。しかし、このディスクカッタは硬質な岩盤に押圧してこれを破砕するものであるから、所定の大きさを有した重量物となっている。そのため、ディスクカッタを搬送用ウインチに吊り上げる作業は困難なものであり、また、吊り上げたディスクカッタを搬送する作業にも危険が伴い、作業者の負担が大きく、作業性が良くなかった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００９】
【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の発明のトンネル掘削機は、筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドの前部に着脱自在に装着されたディスクカッタと、前記カッタヘッドの後部に径方向に沿って移動可能に支持されて前記ディスクカッタを搭載可能な搬送台車とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明のトンネル掘削機では、前記カッタヘッドは放射状に配設されたカッタスポークを有し、該カッタスポークの前部に前記ディスクカッタが装着されると共に、該カッタスポーク内に前記搬送台車が移動自在に支持されたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明のトンネル掘削機では、前記カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回転体が回動自在に装着され、該回転体は回動手段により所定角度回動可能であり、前記回転体に前記カッタヘッドから前方に突出するように前記ディスクカッタが着脱自在に装着されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明のトンネル掘削機では、前記カッタスポーク内にカッタ収納室とカッタ交換室とが設けられ、該両室との間にゲートが設けられ、前記カッタ収納室に回転体が回動自在に装着される一方、前記カッタ交換室を防水構造として前記掘削機本体内と連通可能とし、該カッタ交換室に前記搬送台車が移動自在に支持されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明のトンネル掘削機では、前記搬送台車は前記カッタヘッドに固定されたガイドレールに沿って移動自在に支持され、ワイヤを介して台車駆動手段に連結されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明のトンネル掘削機では、前記搬送台車は、前記ディスクカッタの支持軸を支持する支持テーブルを有し、該支持テーブルはテーブル昇降手段により昇降可能であると共に、テーブル傾動手段により傾動可能であることを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明のトンネル掘削機では、前記搬送台車は、前記ディスクカッタの支持軸を支持する支持テーブルと、該支持テーブルに対して該ディスクカッタを搬出または搬入する折畳自在な搬送テーブルを有することを特徴としている。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１に本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面、図２にトンネル掘削機の正面視、図３にディスクカッタの正面視、図４に搬送台車の支持構造を表すカッタヘッドの縦断面、図５に図４のＶ−Ｖ断面、図６に搬送台車の正面視、図７に搬送台車の平面視、図８及び図９にディスクカッタの交換作業を表す概略を示す。
【００１８】
本実施形態のトンネル掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状をなす前胴１２と後胴１３とが屈曲自在に連結され、複数の中折ジャッキ１４によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には軸受１５によって回転リング１６が回転自在に支持され、この回転リング１６には連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８が連結されている。このカッタヘッド１８は、放射状に設けられた複数のカッタスポーク１９，２０，２１と面板２２を有し、このカッタスポーク１９，２０，２１の前面には複数のディスクカッタ２３，２４，２５がそれぞれ着脱自在に装着されている。また、各カッタスポーク１９，２０，２１の側部には多数のカッタビット２６が固定されると共に、面板２２に土砂取込開口２７が形成されている。
【００１９】
また、回転リング１６の後部にはリングギア２８が固定される一方、掘削機本体１１にはカッタ旋回モータ２９が取付けられ、このカッタ旋回モータ２９の駆動ギア３０がこのリングギア２８に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２９を駆動して駆動ギア３０を回転駆動すると、リングギア２８、回転リング１６、連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８を回転することができる。
【００２０】
また、前胴１２の前部にはカッタヘッド１８の後方に位置してバルクヘッド３１が取付けられており、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド３１との間にチャンバ３２が形成されている。そして、このチャンバ３２の上部には一端が機外に延設された送泥管３３の他端が開口し、チャンバ３２の下部には一端が機外に延設された排泥管３４の他端が開口している。更に、後胴１３の前部内周辺に周方向に沿って複数のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３５が並設されており、このシールドジャッキ３５を後方に伸長してスプレッダ３６を既設セグメント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、後胴１３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３７が設けられている。
【００２１】
ところで、本実施形態のトンネル掘削機にあっては、前述したカッタヘッド１８のカッタスポーク１９に装着されたディスクカッタ２３が掘削機本体１１側から交換可能となっている。即ち、トンネルを所定長さ掘削してディスクカッタ２３が摩耗したときや、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などに障害物に接触して破損したときには、この摩耗あるいは破損したディスクカッタ２３を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。
【００２２】
上述したカッタヘッド１８において、図１乃至図５に示すように、カッタスポーク１９はカッタヘッド１８の中心部から放射状に配設された箱型形状をなし、前部にディスクカッタ収納室４１が設けられる一方、後部にカッタ交換室４２が設けられており、両室４１，４２はゲート４０により連通可能となっている。このカッタスポーク１９のディスクカッタ収納室４１には長手方向に沿ってサドル４３が嵌合して固定されており、このサドル４３には円弧状の回転支持部４４が形成されると共に、この回転支持部４４の前方に突出開口部４５が形成されている。そして、このサドル４３内には回転体４６が嵌合し、弧状の外周面が回転支持部４４に支持されて複数のシール部材４７を介して回動自在となっている。
【００２３】
この回転体４６の前側には装着開口部４８が形成されており、この装着開口部４８にディスクカッタ２３が収容され、この装着開口部４８の各側壁４９に切欠部５０が形成されており、この切欠部５０にディスクカッタ２３の支持軸２３ａが位置して係止片５１が固定ボルト５２により固定されることで、支持軸２３ａが係止されてディスクカッタ２３が回転体４６に支持されることとなる。従って、回転体４６はカッタヘッド１８の中心から放射方向に沿った軸心Ｏ₁により回動自在に支持され、ディスクカッタ２３はこの回転体４６の回転軸心Ｏ₁と平行な軸心Ｏ₂により回転自在に支持される。なお、本実施形態では、１つの回転体４６に２つのディスクカッタ２３を装着したが、１つの回転体４６に１つあるいは３つ以上のディスクカッタ２３を装着してもよい。
【００２４】
また、カッタヘッド１８にはディスクカッタ２３が破砕あるいは掘削した土砂を土砂取込開口２７を介してチャンバ３２に取り込む土砂排出路５３が設けられている。即ち、回転体４６には装着開口部４８から側方に貫通して左右の土砂流通孔５４が形成されており、各土砂流通孔５４はカッタスポーク１９の側部に形成された土砂排出開口部５５に連通している。従って、土砂排出路５３は、カッタスポーク１９の突出開口部４５と、回転体４６の装着開口部４８及び左右の土砂流通孔５４と、カッタスポーク１９の左右の土砂排出開口部５５とから構成されている。
【００２５】
そして、回転体４６の側部には軸心Ｏ₁と同心のピニオン５６が一体に形成され、カッタスポーク１９には油圧ジャッキ５７が装着され、駆動ロッド５８にはラック５９が固結され、このラック５９がピニオン５６に噛み合っている。従って、この油圧ジャッキ５７を伸縮してラック５９を移動することで、ピニオン５６を介して回転体４６を正逆回転することができる。この場合、ディスクカッタ２３が前側を向くと、突出開口部４５と装着開口部４８と土砂流通孔５４と土砂排出開口部５５とが連通し、油圧ジャッキ５７により回転体４６を１８０度回動してディスクカッタ２３が後側を向くと、突出開口部４５が回転体４６によって遮蔽されると共に土砂流通孔５４が遮断されるようになっている。
【００２６】
また、カッタスポーク１９のサドル４３には、土砂排出路５３に対応してディスクカッタ２３の装着部に付着した掘削土砂を排除する水噴射ノズル６１が設けられている。この水噴射ノズル６１はカッタスポーク１９の各側部に形成された左右の土砂排出開口部５５の後方に位置してそれぞれ取付けられ、左右の土砂流通孔５４を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対して水を噴射することができる。
【００２７】
この水噴射ノズル６１はカッタスポーク１９に装着された各ディスクカッタ２３に対応して複数設けられており、ディスクカッタ収納室４１内の各水噴射ノズル６１から第１給水管６２がそれぞれカッタ交換室４２に配管され、各第１給水管６２には遠隔により独立して開閉操作可能な電磁弁６３が取付けられている。第２給水管６４はカッタ交換室４２内を長手方向に沿って配管され、一端部が分岐して各第１給水管６２に連結される一方、他端部は支持筒９２内を通り、ロータリジョイント６５と共に設けられたスイベルジョイント６６を介して掘削機本体１１内に配管され、この掘削機本体１１内に配置された水供給手段としての水供給ポンプ６７に連結されている。
【００２８】
従って、水供給ポンプ６７を駆動すると、水が第２給水管６４によりカッタヘッド１８内に供給され、各電磁弁６３を開放することで、各水噴射ノズル６１から左右の土砂排出開口部５５及び土砂流通孔５４を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対して水を噴射することで、ここに付着した掘削土砂を取り除くことができる。
【００２９】
なお、回転体４６はディスクカッタ２３が前側を向いた位置にて、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク１９に固定されると共に、この固定ボルトを外して１８０度回動し、ディスクカッタ２３が後側を向いた位置で、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク１９に固定可能となっている。
【００３０】
また、カッタスポーク１９のカッタ交換室４２には、ディスクカッタ２３を搭載可能な搬送台車７１がその長手方向（カッタヘッド１８の径方向）に沿って移動可能に支持されている。即ち、図４乃至図７に示すように、この搬送台車７１にて、移動台７２の前後左右には車輪７３が装着される一方、カッタ交換室４２の一側面部には一対のガイドレール７４が固定されており、各車輪７３がガイドレール７４に嵌合して移動自在となっている。移動台７２の上部には内筒７５が固定される一方、昇降台７６の下部には外筒７７が固定されており、この内筒７５に外筒７７が嵌合している。そして、内筒７５内に昇降ねじ軸７８が固定される一方、外筒７７内にはこの昇降ねじ軸７８に螺合するウォームホイール７９が回転自在に装着されており、このウォームホイール７９にはハンドル８０により回転可能なウォーム８１が螺合している。
【００３１】
そして、昇降台７６の一端部には左右一対のブラケット８２が取付けられ、各ブラケット８２にはそれぞれ支持テーブル８３の一端部が回動自在に取付けられている。昇降台７６の他端部にはハンドル８４により回転可能な傾動ねじ軸８５が螺合しており、この傾動ねじ軸８５の先端部にはＵ字形をなす連結ブラケット８６が連結され、この連結ブラケット８６の上端部が支持テーブル８３の他端部に連結されている。
【００３２】
従って、ハンドル８０によりウォーム８１を回転すると、ウォーム８１に螺合するウォームホイール７９が回転し、昇降ねじ軸７８に対してこのウォームホイール７９が昇降することで、支持テーブル８３を昇降することができる。また、ハンドル８４により傾動ねじ軸８５を回転すると、この傾動ねじ軸８５と共に連結ブラケット８６が昇降することで、支持テーブル８３の他端部を昇降して傾動することができる。この場合、昇降ねじ軸７８、ウォームホイール７９、ハンドル８０、ウォーム８１等によりテーブル昇降手段が構成され、ハンドル８４、傾動ねじ軸８５、連結ブラケット８６等によりテーブル傾動手段が構成されている。
【００３３】
また、左右一対の支持テーブル８３の一端部には左右一対の第１搬送テーブル８７が連結軸８８により回動自在に装着される一方、各支持テーブル８３の他端部には左右一対の第２搬送テーブル８９が連結軸９０により回動自在に装着されている。各搬送テーブル８７，８９は、ディスクカッタ２３を搬出または搬入するほぼ水平な作業位置と、この作業位置から上方に回動した退避位置との間で移動自在とすることで、折畳可能となっている。
【００３４】
前述したように、カッタスポーク１９にはディスクカッタ収納室４１とカッタ交換室４２とが設けられ、ゲート４０を閉止することでディスクカッタ収納室４１に対してカッタ交換室４２を区画して防水構造とすることができ、このカッタ交換室４２はカッタヘッド１８の中心部で連通孔９１により掘削機本体１１内と連通可能となっている。そして、カッタヘッド１８の中央後部に連結された支持筒９２に台車駆動手段としての一対のウインチ９３，９４が装着されており、このウインチ９３，９４から繰出された一対のワイヤ９５，９６がカッタスポーク１９の滑車９７，９８，９９，100を介して搬送台車７１に連結されている。従って、一方のウインチ９３を駆動してワイヤ９５を巻き取ることで、滑車９７，９８を介して搬送台車７１を牽引し、図４にて上方に移動することができる。また、他方のウインチ９４を駆動してワイヤ９６を巻き取ることで、滑車９９，100を介して搬送台車７１を牽引し、図４にて下方に移動することができる。
【００３５】
ここで、このように構成されたトンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにディスクカッタ２３の交換作業について説明する。
【００３６】
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、カッタ旋回モータ２９によってカッタヘッド１８を回転しながら、複数のシールドジャッキ３５を伸長して既設セグメントＳへの押し付け反力によって掘削機本体１１を前進させる。すると、多数のディスクカッタ２３，２４，２５を前方の地盤に押し付けて圧砕して掘削すると共に、各カッタビット２６が地盤を掘削し、掘削土砂が取込開口部２７からチャンバ３２内に取り込まれ、送泥管３３から供給された泥水と共に排泥管３４によって外部に排出される。このとき、ディスクカッタ２３により破砕された土砂は、カッタスポーク１９の突出開口部４５から回転体４６の装着開口部４８に侵入し、各土砂流通孔５４を通って土砂排出開口部５５から取込開口部２７に排出され、チャンバ３２内に取り込まれることとなり、破砕土砂の流通性を良くして掘削効率を向上できる。
【００３７】
そして、シールドジャッキ３５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２６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。
【００３８】
このようなトンネル掘削作業を実施していく過程で、長期間にわたるトンネルの掘削作業によりディスクカッタ２３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。ディスクカッタ２３の交換作業を行う場合、カッタヘッド１８の旋回及び掘削機本体１１の前進を停止するが、カッタヘッド１８をカッタスポーク１９が水平状態となる角度で停止させる。また、中折ジャッキ１４を収縮して後胴１３に対して前胴１２を後退し、各ディスクカッタ２３と切羽との間に空間部を形成しておく。
【００３９】
また、交換するディスクカッタ２３の周辺部に掘削した土砂が付着していると、回転体４６からディスクカッタ２３を取り外す作業やこの回転体４６に新しいディスクカッタ２３を取付ける作業が困難となるため、事前にディスクカッタ２３の周辺部に付着した土砂を取り除く必要がある。即ち、掘削機本体１１内の水供給ポンプ６７を駆動し、第２給水管６４を通して水をカッタヘッド１８内に供給し、電磁弁６３を開放することで各水噴射ノズル６１から水を噴射する。すると、水は土砂排出路５３を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に噴射され、ここに付着した掘削土砂を取り除く。このとき、カッタスポーク１９に装着された全てのディスクカッタ２３を交換する場合には、全ての電磁弁６３を開放して各水噴射ノズル６１から水を噴射し、全てのディスクカッタ２３に付着した土砂を排除するが、特定のディスクカッタ２３のみを交換する場合には、対応する電磁弁６３を開放して水噴射ノズル６１から水を噴射し、交換が必要なディスクカッタ２３に付着した土砂のみを排除する。従って、回転体４６からのディスクカッタ２３の取り外し作業、並びにこの回転体４６への新しいディスクカッタ２３の取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができる。
【００４０】
そして、交換するディスクカッタ２３に付着した土砂が排除されると、掘削機本体１１内の作業者がカッタヘッド１８の連通孔９１を通ってカッタ交換室４２に入り、ここで先端側のディスクカッタ２３から順に交換していく。この場合、掘削機本体１１内は図示しない空調設備によりほぼ大気圧状態に維持されており、一方、カッタ交換室４２は回転体４６により切羽側と仕切られ、掘削機本体１１内から連通路までは連通した遮蔽空間であり、掘削機本体１１内と同様に大気圧状態となっており、作業者は安全にカッタ交換室４２で作業を行うことができる。
【００４１】
作業者はこのカッタ交換室４２内で、まず、図５に示すように、複数の固定ボルトを弛緩することで、サドル４３に対する回転体４６の係止を解除して回転体４６を回動可能とする。次に、図８(ａ)に示すように、油圧ジャッキ５７を伸長してラック５９を移動し、このラック５９と噛み合うピニオン５６と共に回転体４６を回動する。そして、図８(ｂ)に示すように、回転体４６を１８０度回動すると、掘進方向前方を向いていたディスクカッタ２３が掘進方向後方を向くこととなる。この場合、切羽が安定するようにカッタヘッド１８の前方は送泥や掘削土により所定の土圧が作用しているが、サドル４３に回転体４６が嵌合してシール性を確保したままで回動するため、この送泥や掘削土がカッタ交換室４２内に浸入することはなく、作業者の安全が確保される。
【００４２】
交換するディスクカッタ２３が後方に向いた状態で、図８(ｃ)に示すように、ウインチ９３を駆動してワイヤ９５を巻き取ることで搬送台車７１を牽引してカッタスポーク１９における交換するディスクカッタ２３の後方に移動する。そして、ゲート４０を開放してディスクカッタ収納室４１とカッタ交換室４２を連通し、固定ボルト５２を弛緩して係止片５１を取り外し、回転体４６におけるディスクカッタ２３の支持を解除する。ここで、図９(ａ)に示すように、搬送台車７１のハンドル８０を操作して支持テーブル８３を下降すると共に、第１搬送テーブル８７を退避位置からほぼ水平な作業位置に移動する。そして、作業者はディスクカッタ２３を手前へ引出し、回転体４６から第１搬送テーブル８７を介して支持テーブル８３に移動する。このとき、ディスクカッタ２３は左右の支持軸２３ａが対応する左右の第１搬送テーブル８７及び支持テーブル８３に支持されることとなり、作業者は容易に、且つ、安全に回転体４６からディスクカッタ２３を取り外すことができる。
【００４３】
ディスクカッタ２３が回転体４６から取り外されて支持テーブル８３に移動されると、第１搬送テーブル８７を作業位置から退避位置に回動し、図示しないストッパによりディスクカッタ２３を支持テーブル８３上に保持する。そして、ウインチ９４を駆動してワイヤ９６を巻き取ることで、ディスクカッタ２３を保持した搬送台車７１をカッタスポーク１９で移動し、図９(ｂ)に示すように、カッタヘッド１８の中央部、つまり、掘削機本体１１との連通孔９１に対応する位置に停止する。この場合、カッタスポーク１９が水平状態で停止しているため、支持テーブル８３上でのディスクカッタ２３の支持、移動並びに搬送台車７１の移動を安全に、且つ、小さい力で行うことができる。そして、搬送台車７１のハンドル８０を操作して支持テーブル８３を上昇すると共に、ハンドル８４を操作して支持テーブル８３を傾動し、第２搬送テーブル８９を退避位置からほぼ水平な作業位置に移動する。ここで、作業者は支持テーブル８３上のディスクカッタ２３を第２搬送テーブル８９を介して支持筒９２側の搬送テーブルに移動する。このとき、支持テーブル８３の高さを支持筒９２側の搬送テーブルに合せ、且つ、傾動することで、容易に、且つ、安全にディスクカッタ２３を移動することができる。そして、このディスクカッタ２３をカッタ交換室４２から支持筒９２を通して掘削機本体１１へ搬送する。
【００４４】
このように磨耗したディスクカッタ２３がカッタヘッド１８から取り外されて掘削機本体１１へ搬送されると、新しいディスクカッタ２３を前述と逆に動作によりカッタ交換室４２を通してディスクカッタ収納室４１に搬送し、この新しいディスクカッタ２３を回転体４６に装着する。即ち、ディスクカッタ２３を掘削機本体１１から支持筒９２を通してカッタヘッド１８の中央部に位置している搬送台車７１に搭載し、ウインチ９３を駆動して搬送台車７１をカッタスポーク１９におけるディスクカッタ交換位置に移動する。そして、図９（ｃ）に示すように、搬送台車７１のハンドル８０を操作して支持テーブル８３を上昇すると共に、ハンドル８４を操作して支持テーブル８３を傾動し、第１搬送テーブル８７を退避位置からほぼ水平な作業位置に移動する。そして、作業者は支持テーブル８３上のディスクカッタ２３を第１搬送テーブル８７を介して回転体４６に移動する。このとき、ディスクカッタ２３は左右の支持軸２３ａが支持テーブル８３及び第１搬送テーブル８７に支持されると共に、支持テーブル８３の高さを回転体４６に合せ、且つ、傾動することで、容易に、且つ、安全にディスクカッタ２３を回転体４６に移動することができる。
【００４５】
その後、回転体４６に固定ボルト５２により係止片５１を取付けることで、新しいディスクカッタ２３を固定する。そして、油圧ジャッキ５７を収縮してラック５９を逆に移動し、このラック５９と噛み合うピニオン５６と共に回転体４６を逆に１８０度回動する。そして、ディスクカッタ２３を前方に向かせ、固定ボルトにより回転体４６をサドル４３に固定する。このとき、切羽との間に空間部が形成されていることで、新しいディスクカッタ２３が切羽に接触することなく、容易に固定できる。このようにして上部のディスクカッタ２３を交換すると、続いてその下部のディスクカッタ２３を順に交換していく。そして、一つのカッタスポーク１９にある全てのあるいは特定のディスクカッタ２３を交換すると、カッタヘッド１８を所定角度回動し、随時該当するディスクカッタ２３を交換していく。
【００４６】
このように本実施形態のトンネル掘削機にあっては、カッタヘッド１８のカッタスポーク１９にディスクカッタ収納室４１及びカッタ交換室４２を設け、ディスクカッタ収納室４１に回転体４６を油圧ジャッキ５７により回動自在に装着し、この回転体４６にディスクカッタ２３を着脱自在に装着する一方、カッタ交換室４２にガイドレール７４を固定してディスクカッタ２３を搭載可能な搬送台車７１を移動自在に支持し、ウインチ９３，９４により移動可能としている。
【００４７】
従って、摩耗や破損したディスクカッタ２３を交換する場合、このディスクカッタ２３を回転体４６と共に回動してから取り外した後、このディスクカッタ２３を搬送台車７１に搭載して掘削機本体１１まで搬送し、新しいディスクカッタ２３をここの搬送台車７１に搭載してカッタヘッドの所定位置まで搬送することとなり、所定の大きさを有した重量物であるディスクカッタ２３を短時間で容易に、且つ、安全に搬送することができ、作業者の負担を軽減してディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性を向上することができる。
【００４８】
また、カッタスポーク１９にディスクカッタ収納室４１及びカッタ交換室４２を設け、ディスクカッタ収納室４１にディスクカッタ２３を装着し、カッタ交換室４２に搬送台車７１を移動自在に支持し、このディスクカッタ収納室４１とカッタ交換室４２とをゲート４０により仕切可能とすることで、カッタ交換室４２を防水構造として掘削機本体１１内と連通している。従って、ディスクカッタ２３の交換作業を止水が確実になされたカッタ交換室４２で行うことで、作業の安全性を十分に確保することができる。
【００４９】
そして、搬送台車７１にディスクカッタ２３の支持軸２３ａを支持する支持テーブル８３を設け、この支持テーブル８３をハンドル８０の操作により昇降可能とすると共に、ハンドル８４の操作により傾動可能とし、また、支持テーブル８３の前後にディスクカッタ２３を搬出または搬入する折畳自在な搬送テーブル８７，８９を設けている。従って、ディスクカッタ２３を安全、且つ、容易に搬出入することができ、このとき、支持テーブル８３を昇降及び傾動することで、支持テーブル８３の高さを回転体４６に合せることができ、ディスクカッタ２３を更に安全で容易に移動することができる。
【００５０】
更に、ディスクカッタ２３が磨耗したときには、作業者が掘削機本体１１からカッタ交換室４２内に入り、ここでディスクカッタ２３の交換作業を行うことで、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業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１８の前方やチャンバ３２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１９のサドル４３にディスクカッタ２３が支持された回転体４６をシール部材４７を介して回動自在に支持することで、掘削作業時やディスクカッタ２３の交換時であっても、切羽側からカッタ交換室４２内への泥水等の浸入が確実に阻止され、作業の安全を十分に確保できる。
【００５１】
また、カッタヘッド１８に、回転体４６をその中心から放射方向に沿った軸心Ｏ₁により回動自在に支持し、ディスクカッタ２３をこの回転体４６の回転軸心Ｏ₁と平行な軸心Ｏ₂により回転自在に支持したことで、回転するカッタヘッド１８による地盤掘削時に、ディスクカッタ２３は地盤に押し付けられて圧砕し、その反力が支持軸２３ａを介して回転体４６に作用するが、回転体４６はディスクカッタ２３の回転軸心Ｏ₂と同じ回転軸心Ｏ₁であるためにこの方向の反力は受け流され、その他の方向の反力はサドル４３により確実に受け止められる。また、ディスクカッタ２３を回転体４６の回動軌跡内に位置させたことで、ディスクカッタ２３の交換時に回転体４６に対してこのディスクカッタ２３をスライドさせることなく、容易に交換が可能となる。
【００５２】
なお、上述した実施形態において、カッタスポーク１９にディスクカッタ収納室４１とカッタ交換室４２を設け、カッタ交換室４２にガイドレール７４を固定して搬送台車７１を移動自在としたが、カッタスポーク１９との別にその後部にカッタ交換室４２を設けて内部に搬送台車７１を移動自在としてもよい。また、搬送台車７１の移動をウインチ９３，９４により行うようにしたが、油圧モータや油圧ジャッキなどにより移動可能としたり、搬送台車７１自体を自走式としてもよい。
【００５３】
また、ディスクカッタ２３を回転体４６と共に回動させる回動手段をピニオン５６と油圧ジャッキ５７とラック５９により構成したが、ウォームホイールとウォームギヤや駆動モータ等を組み合わせて用いてもよい。また、カッタスポーク１９の複数の回転体４６を順に回動してディスクカッタ２３を一つずつ交換したが、各回転体４６を連結して一度に全ての回転体４６を回動させてもよい。更に、カッタスポーク１９に回転体４６を回動自在に装着し、この回転体４６にディスクカッタ２３を着脱自在に装着してディスクカッタ２３の交換装置を構成したが、この構造に限定されるものではなく、ディスクカッタ２３を後方に直線移動して交換するようにしてもよい。更に、カッタスポーク１９に装着されたディスクカッタ２３を交換可能としたが、カッタスポーク２０，２１に装着されたディスクカッタ２４，２５を交換可能とすることもできる。
【００５４】
そして、本発明のトンネル掘削機は、泥水式あるいは泥土圧式シールド掘削機やトンネルボーリングマシンに適用することができる。
【００５５】
【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の発明のトンネル掘削機によれば、掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドを装着し、このカッタヘッドの前部にディスクカッタを着脱自在に装着し、このカッタヘッドの後部に径方向に沿ってディスクカッタを搭載可能な搬送台車を移動可能に支持したので、ディスクカッタを搬送台車に搭載してカッタヘッド内を搬送することとなり、所定の大きさを有した重量物であるディスクカッタを短時間で容易に、且つ、安全に搬送することができ、作業者の負担を軽減してディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性を向上することができる。
【００５６】
請求項２の発明のトンネル掘削機によれば、カッタヘッドに放射状に配設されたカッタスポークを設け、このカッタスポークの前部にディスクカッタを装着すると共に、カッタスポーク内に搬送台車を移動自在に支持したので、カッタスポーク内にディスクカッタと搬送台車を収容することで、構造の簡素化及び小型化を図ることができる。
【００５７】
請求項３の発明のトンネル掘削機によれば、カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回転体を回動自在に装着し、回転体を回動手段により所定角度回動可能とし、この回転体にカッタヘッドから前方に突出するようにディスクカッタを着脱自在に装着したので、簡単な構成でディスクカッタを容易に後方に回動して大きなスペースで着脱作業を行うことができ、構造の簡素化を可能とする一方で、作業性を向上することができる。
【００５８】
請求項４の発明のトンネル掘削機によれば、カッタスポーク内にカッタ収納室とカッタ交換室とを設けて両室の間にゲートを設け、カッタ収納室に回転体を回動自在に装着する一方、カッタ交換室を防水構造として掘削機本体内と連通可能とし、カッタ交換室に搬送台車を移動自在に支持したので、ディスクカッタの交換作業を止水が確実になされたカッタ交換室で行うことで、作業の安全性を十分に確保することができる。
【００５９】
請求項５の発明のトンネル掘削機によれば、搬送台車をカッタヘッドに固定されたガイドレールに沿って移動自在に支持し、ワイヤを介して台車駆動手段に連結したので、重量物であるディスクカッタの移動を容易に行うことができる。
【００６０】
請求項６の発明のトンネル掘削機によれば、搬送台車にディスクカッタの支持軸を支持する支持テーブルを設け、支持テーブルをテーブル昇降手段により昇降可能とすると共に、テーブル傾動手段により傾動可能としたので、支持テーブルの高さをディスクカッタの搬送高さに応じて調整すると共に、傾斜させることで、ディスクカッタを安全で容易に移動することができる。
【００６１】
請求項７の発明のトンネル掘削機によれば、搬送台車に、ディスクカッタの支持軸を支持する支持テーブルと、支持テーブルに対してディスクカッタを搬出または搬入する折畳自在な搬送テーブルを設けたので、この搬送テーブルを用いることで、支持テーブルに対するディスクカッタの搬出作業及び搬入作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面図である。
【図２】トンネル掘削機の正面図である。
【図３】ディスクカッタの正面図である。
【図４】搬送台車の支持構造を表すカッタヘッドの縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面である。
【図６】搬送台車の正面図である。
【図７】搬送台車の平面図である。
【図８】ディスクカッタの交換作業を表す概略図である。
【図９】ディスクカッタの交換作業を表す概略図である。
【符号の説明】
１１掘削機本体
１８カッタヘッド
１９カッタスポーク
２３ディスクカッタ
２９カッタ旋回モータ
３５シールドジャッキ（推進ジャッキ）
３７エレクタ装置
４１ディスクカッタ収納室
４２カッタ交換室
４６回転体
５６ピニオン（回動手段）
５７油圧ジャッキ（回動手段）
５８ラック（回動手段）
７１搬送台車
７４ガイドレール
８３支持テーブル
８７，８９搬送テーブル
９３，９４ウインチ（台車駆動手段）
９５，９６ワイヤ [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator in which a disc cutter can be replaced.
[0002]
[Prior art]
In general shield excavators, a disc-shaped cutter head that can be driven and rotated is rotatably mounted on the front part of a cylindrical excavator body, and a large number of disc cutters and cutter bits are attached to the cutter head. On the other hand, a large number of shield jacks for advancing the excavator body are attached to the rear part, and an erector device for assembling the segments to the inner wall surface of the existing tunnel is attached. Therefore, when the shield jack is extended while rotating the cutter head, the excavator body moves forward with the excavation reaction force from the existing segment, and the disc cutter or cutter bit excavates the ground in front to form a tunnel. Can do.
[0003]
In recent years, tunnels tend to be long distances, and disk cutters and cutter bits attached to the cutter head wear during tunnel excavation work. If this disc cutter or cutter bit is worn out, the excavation efficiency of the ground will decrease, so the excavation work must be stopped and each worn cutter must be replaced. However, this cutter replacement work involves discharging the mud and excavated sediment in the space including the chamber between the face and the bulkhead to the outside, supplying air to this space, and then compressing the face to prevent the face from collapsing. In a suppressed state, an operator entered the pressurized air space and performed a disk cutter or cutter bit replacement work.
[0004]
However, in such a cutter exchanging operation, it takes a long time to discharge muddy water and excavated earth and sand and pressurize, and the workability is not good. In addition, even if the worker presses the working space, the face may collapse due to an earthquake or the like, and further safety of the worker is desired. There exists a thing described in the following patent document 1 as what solves such a problem.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-147175 A
[0006]
The tunnel excavator described in this patent document has a disk cutter mounted on a rotating body, and the rotating body is rotatably mounted on the spokes of the cutter head. When the disk cutter is worn, the rotating body is rotated. Then, the disk cutter is directed backward, and the disk cutter is exchanged from the exchange chamber of the cutter head.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional tunnel excavator described above, at the time of exchanging the disc cutter, the worn disc cutter is removed from the rotating body, then lifted by a transport winch, and transported into the excavator main body in this state. However, this disc cutter is a heavy object having a predetermined size because it is pressed against a hard rock and crushed. Therefore, it is difficult to lift the disc cutter onto the transport winch. Further, the task of transporting the lifted disc cutter is also dangerous, which places a heavy burden on the operator and poor workability.
[0008]
The present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide a tunnel excavator that improves the workability and safety of disk cutter replacement work.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the tunnel excavator of the invention of claim 1 is a tubular excavator main body, a propulsion jack for advancing the excavator main body, and a drive rotation at the front of the excavator main body. A cutter head mounted on the cutter head, a disk cutter detachably mounted on the front portion of the cutter head, and a transport capable of being mounted on the rear portion of the cutter head movably along the radial direction so that the disc cutter can be mounted. It is characterized by having a carriage.
[0010]
In the tunnel excavator according to the invention of claim 2, the cutter head has a cutter pork arranged radially, and the disc cutter is mounted on a front portion of the cutter pork, and the conveyance is carried into the cutter pork. It is characterized in that the carriage is supported movably.
[0011]
In the tunnel excavator according to the third aspect of the present invention, a rotating body is rotatably mounted on the front portion of the cutter spoke with an axis that intersects the excavation direction, and the rotating body can be rotated by a predetermined angle by a rotating means. And the disk cutter is detachably mounted on the rotating body so as to protrude forward from the cutter head.
[0012]
  In a tunnel excavator according to a fourth aspect of the present invention, a cutter storage chamber and a cutter exchange chamber are provided in the cutter pork, a gate is provided between the two chambers, and a rotating body rotates in the cutter storage chamber. On the other hand, the cutter exchange chamber has a waterproof structure so that it can communicate with the inside of the excavator body, and the transport carriage is movably supported in the cutter exchange chamber.It is a feature.
[0013]
In a tunnel excavator according to a fifth aspect of the present invention, the transport carriage is supported movably along a guide rail fixed to the cutter head, and is connected to a carriage driving means via a wire.
[0014]
In the tunnel excavator according to a sixth aspect of the present invention, the transport carriage has a support table for supporting a support shaft of the disc cutter, and the support table can be lifted and lowered by the table lifting means and tilted by the table tilting means. It is characterized by being possible.
[0015]
In the tunnel excavator according to the invention of claim 7, the transport carriage includes a support table that supports a support shaft of the disc cutter, and a foldable transport table that carries the disc cutter into and out of the support table. It is characterized by having.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
1 is a schematic cross-sectional view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the tunnel excavator, FIG. 3 is a front view of a disc cutter, and FIG. 4 is a cutter head showing a support structure of a transport carriage. FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view, FIG. 5 is a VV cross section of FIG. 4, FIG. 6 is a front view of the transport carriage, FIG. 7 is a plan view of the transport carriage, and FIGS.
[0018]
In the tunnel excavator of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the excavator main body 11 has a cylindrical front cylinder 12 and a rear cylinder 13 that are flexibly connected, and a plurality of middle folding jacks 14 are connected. It can be bent. A rotating ring 16 is rotatably supported by a bearing 15 at the front portion of the front barrel 12, and a cutter head 18 is connected to the rotating ring 16 via a connecting beam 17. This cutter head 18 has a plurality of cutter spokes 19, 20, 21 and a face plate 22 provided radially, and a plurality of disk cutters 23, 24, 25 are respectively provided on the front surfaces of the cutter spokes 19, 20, 21. It is attached detachably. In addition, a large number of cutter bits 26 are fixed to the side portions of the respective cutter porks 19, 20, and 21, and earth and sand intake openings 27 are formed in the face plate 22.
[0019]
A ring gear 28 is fixed to the rear part of the rotary ring 16, and a cutter turning motor 29 is attached to the excavator body 11, and a drive gear 30 of the cutter turning motor 29 is engaged with the ring gear 28. . Therefore, when the cutter turning motor 29 is driven to drive the drive gear 30 to rotate, the cutter head 18 can be rotated via the ring gear 28, the rotating ring 16, and the connecting beam 17.
[0020]
Further, a bulkhead 31 is attached to the front portion of the front cylinder 12 so as to be located behind the cutter head 18, and a chamber 32 is formed between the cutter head 18 and the bulkhead 31. The other end of the mud pipe 33 whose one end extends outside the machine is opened at the upper part of the chamber 32, and the other part of the mud pipe 34 whose one end is extended outside the machine at the lower part of the chamber 32. The end is open. Further, a plurality of shield jacks (propulsion jacks) 35 are arranged in the circumferential direction in the front inner periphery of the rear trunk 13, and the shield jacks 35 are extended rearward to press the spreader 36 against the existing segment S. Thus, the excavator body 11 can be moved forward by the reaction force. Further, the rear trunk 13 is provided with an erector device 37 for assembling the segment S on the inner wall surface of the existing tunnel.
[0021]
By the way, in the tunnel excavator of this embodiment, the disk cutter 23 attached to the cutter pork 19 of the cutter head 18 described above can be replaced from the excavator body 11 side. That is, when the disc cutter 23 is worn by excavating a predetermined length of the tunnel, or when it is damaged by contact with an obstacle such as a sheet pile, an H-shaped steel pile or a reinforced concrete pile, the worn or damaged disc cutter 23 is replaced with a new one. The excavation work can be continued by exchanging it.
[0022]
In the above-described cutter head 18, as shown in FIGS. 1 to 5, the cutter pork 19 has a box shape radially arranged from the center of the cutter head 18, and a disk cutter storage chamber 41 is provided at the front. On the other hand, a cutter exchange chamber 42 is provided at the rear, and both chambers 41 and 42 can communicate with each other by a gate 40. A saddle 43 is fitted and fixed in the disc cutter storage chamber 41 of the cutter pork 19 along the longitudinal direction, and an arcuate rotation support portion 44 is formed on the saddle 43, and this rotation support is also provided. A protruding opening 45 is formed in front of the portion 44. A rotating body 46 is fitted in the saddle 43, and an arcuate outer peripheral surface is supported by the rotation support portion 44 and is rotatable via a plurality of seal members 47.
[0023]
A mounting opening 48 is formed on the front side of the rotating body 46, the disc cutter 23 is accommodated in the mounting opening 48, and a notch 50 is formed in each side wall 49 of the mounting opening 48. The support shaft 23 a of the disc cutter 23 is positioned in the notch 50 and the locking piece 51 is fixed by the fixing bolt 52, so that the support shaft 23 a is locked and the disc cutter 23 is supported by the rotating body 46. It will be. Therefore, the rotating body 46 has an axial center O along the radial direction from the center of the cutter head 18.₁The disk cutter 23 is rotatably supported by the rotation axis O of the rotating body 46.₁Axis O parallel to₂Is supported rotatably. In the present embodiment, two disc cutters 23 are mounted on one rotating body 46, but one or three or more disc cutters 23 may be mounted on one rotating body 46.
[0024]
Further, the cutter head 18 is provided with a sediment discharge path 53 that takes in the soil 32 crushed or excavated by the disc cutter 23 into the chamber 32 through the sediment intake opening 27. That is, the rotating body 46 is formed with left and right earth and sand circulation holes 54 penetrating laterally from the mounting opening 48, and each earth and sand circulation hole 54 is an earth and sand discharge opening formed at the side of the cutter pork 19. 55 is communicated. Accordingly, the earth and sand discharge path 53 is constituted by the projecting opening 45 of the kats pork 19, the mounting opening 48 and the right and left earth and sand circulation holes 54 of the rotating body 46, and the right and left earth and sand discharge openings 55 of the kats pork 19. ing.
[0025]
The axis O is located on the side of the rotating body 46.₁A concentric pinion 56 is integrally formed, a hydraulic jack 57 is attached to the cutter spoke 19, a rack 59 is fixed to the drive rod 58, and the rack 59 is engaged with the pinion 56. Therefore, by moving the rack 59 by extending and contracting the hydraulic jack 57, the rotating body 46 can be rotated forward and backward via the pinion 56. In this case, when the disc cutter 23 faces the front side, the projecting opening 45, the mounting opening 48, the earth and sand circulation hole 54, and the earth and sand discharge opening 55 communicate with each other, and the rotary body 46 is rotated 180 degrees by the hydraulic jack 57. When the disc cutter 23 faces the rear side, the projecting opening 45 is shielded by the rotating body 46 and the earth and sand circulation hole 54 is blocked.
[0026]
Further, the saddle 43 of the cutter pork 19 is provided with a water injection nozzle 61 that removes excavated earth and sand adhering to the mounting portion of the disc cutter 23 corresponding to the earth and sand discharge path 53. The water jet nozzles 61 are respectively mounted at the rear of the left and right earth and sand discharge openings 55 formed on the respective sides of the cutter pork 19, and are attached to the mounting openings 48 of the rotating body 46 through the left and right earth and sand circulation holes 54. Water can be jetted into the gap with the disc cutter 23.
[0027]
  A plurality of water spray nozzles 61 are provided corresponding to the respective disk cutters 23 mounted on the cutter pork 19, and the first water supply pipes 62 are respectively connected to the cutter exchange chambers from the respective water spray nozzles 61 in the disk cutter storage chamber 41. The first water supply pipe 62 is attached with an electromagnetic valve 63 that can be opened and closed independently by remote control. The second water supply pipe 64 is piped in the cutter exchange chamber 42 along the longitudinal direction, and one end portion is branched and connected to each first water supply pipe 62, while the other end portion isSupport tube 92It passes through the inside of the excavator main body 11 through a swivel joint 66 provided together with the rotary joint 65, and is connected to a water supply pump 67 as water supply means arranged in the excavator main body 11. .
[0028]
Accordingly, when the water supply pump 67 is driven, water is supplied into the cutter head 18 through the second water supply pipe 64, and by opening each electromagnetic valve 63, the right and left earth discharge openings 55 and By injecting water into the gap between the mounting opening 48 of the rotating body 46 and the disc cutter 23 through the earth and sand circulation hole 54, the excavated earth and sand adhering thereto can be removed.
[0029]
The rotating body 46 is fixed to the cutter pork 19 by a fixing bolt (not shown) at a position where the disc cutter 23 faces the front side, and is rotated 180 degrees by removing the fixing bolt, so that the disc cutter 23 is moved to the rear side. Can be fixed to the cutter pork 19 by a fixing bolt (not shown).
[0030]
In addition, in the cutter exchange chamber 42 of the cutter pork 19, a transport carriage 71 on which the disc cutter 23 can be mounted is supported so as to be movable along the longitudinal direction (the radial direction of the cutter head 18). That is, as shown in FIGS. 4 to 7, in this transport carriage 71, wheels 73 are attached to the front, rear, left and right of the moving base 72, while a pair of guide rails 74 are provided on one side surface of the cutter exchange chamber 42. Are fixed, and each wheel 73 is fitted to the guide rail 74 to be movable. An inner cylinder 75 is fixed to the upper part of the moving table 72, and an outer cylinder 77 is fixed to the lower part of the lifting table 76, and the outer cylinder 77 is fitted to the inner cylinder 75. A lifting screw shaft 78 is fixed in the inner cylinder 75, and a worm wheel 79 screwed into the lifting screw shaft 78 is rotatably mounted in the outer cylinder 77. A worm 81 rotatable by a handle 80 is screwed.
[0031]
A pair of left and right brackets 82 are attached to one end portion of the lifting platform 76, and one end portion of a support table 83 is rotatably attached to each bracket 82. A tilting screw shaft 85 that can be rotated by a handle 84 is threadedly engaged with the other end portion of the lifting platform 76, and a U-shaped connecting bracket 86 is connected to the tip of the tilting screw shaft 85. The upper end portion of 86 is connected to the other end portion of the support table 83.
[0032]
Accordingly, when the worm 81 is rotated by the handle 80, the worm wheel 79 screwed to the worm 81 is rotated, and the worm wheel 79 is moved up and down with respect to the lifting screw shaft 78, so that the support table 83 can be moved up and down. . When the tilting screw shaft 85 is rotated by the handle 84, the connecting bracket 86 is lifted and lowered together with the tilting screw shaft 85, so that the other end portion of the support table 83 can be lifted and tilted. In this case, the lifting / lowering screw shaft 78, the worm wheel 79, the handle 80, the worm 81, etc. constitute a table lifting / lowering means, and the handle 84, the tilting screw shaft 85, the connecting bracket 86, etc. constitute a table tilting means.
[0033]
A pair of left and right first transfer tables 87 are rotatably mounted on one end of the pair of left and right support tables 83 by a connecting shaft 88, while a pair of left and right second transfer tables 87 are mounted on the other end of each support table 83. A transfer table 89 is rotatably mounted on the connecting shaft 90. Each of the transfer tables 87 and 89 can be folded by being movable between a substantially horizontal work position for carrying out or carrying in the disk cutter 23 and a retreat position rotated upward from the work position. ing.
[0034]
As described above, the cutter pork 19 is provided with the disc cutter storage chamber 41 and the cutter replacement chamber 42, and the gate replacement of the cutter cutter chamber 41 with respect to the disc cutter storage chamber 41 is achieved by closing the gate 40. The cutter exchange chamber 42 can communicate with the inside of the excavator main body 11 through the communication hole 91 at the center of the cutter head 18. A pair of winches 93 and 94 as cart driving means are mounted on a support cylinder 92 connected to the central rear portion of the cutter head 18, and a pair of wires 95 and 96 drawn out from the winches 93 and 94 are connected to the cutter. It is connected to the transport carriage 71 via pulleys 97, 98, 99, 100 of the spoke 19. Therefore, by driving one winch 93 and winding the wire 95, the transport carriage 71 can be pulled through the pulleys 97 and 98 and moved upward in FIG. Further, by driving the other winch 94 and winding the wire 96, the transport carriage 71 can be pulled through the pulleys 99 and 100 and moved downward in FIG.
[0035]
Here, the tunnel excavation work by the tunnel excavator configured as described above and the exchanging work of the disk cutter 23 will be described.
[0036]
In order to form a tunnel by excavation, as shown in FIGS. 1 and 2, the cutter head 18 is rotated by the cutter turning motor 29, and a plurality of shield jacks 35 are extended to excavate by pressing reaction force against the existing segment S. The machine body 11 is moved forward. Then, a large number of disk cutters 23, 24, 25 are pressed against the ground in front and crushed for excavation, and each cutter bit 26 excavates the ground, and excavated soil is taken into the chamber 32 from the intake opening 27. The mud supplied from the mud pipe 33 is discharged to the outside by the mud pipe 34. At this time, the earth and sand crushed by the disc cutter 23 enters the mounting opening 48 of the rotating body 46 from the projecting opening 45 of the cutter pork 19, and is taken in from the earth and sand discharge opening 55 through each earth and sand circulation hole 54. It will be discharged to the opening 27 and taken into the chamber 32, improving the flowability of the crushed earth and sand and improving the excavation efficiency.
[0037]
Then, any one of the shield jacks 35 is operated in the contracting direction to form a space with the existing segment S, and the new segment S is mounted in this space by the erector device 26. By repeating this operation, a tunnel having a predetermined length is excavated and formed.
[0038]
In the course of carrying out such tunnel excavation work, when the disc cutter 23 is worn out due to long-term tunnel excavation work and the excavation efficiency is lowered, it is necessary to replace it with a new one. When the disk cutter 23 is exchanged, the cutter head 18 is turned and the excavator body 11 is stopped, but the cutter head 18 is stopped at an angle at which the cutter pork 19 is in a horizontal state. Further, the middle folding jack 14 is contracted to retract the front cylinder 12 with respect to the rear cylinder 13 so that a space is formed between each disk cutter 23 and the face.
[0039]
Further, if the excavated earth and sand adhere to the periphery of the disc cutter 23 to be replaced, it becomes difficult to remove the disc cutter 23 from the rotating body 46 or attach a new disc cutter 23 to the rotating body 46. It is necessary to remove earth and sand adhering to the periphery of the disc cutter 23 in advance. That is, the water supply pump 67 in the excavator body 11 is driven, water is supplied into the cutter head 18 through the second water supply pipe 64, and the electromagnetic valve 63 is opened to inject water from each water injection nozzle 61. . Then, the water is injected into the gap between the mounting opening 48 of the rotator 46 and the disc cutter 23 through the earth and sand discharge passage 53, and the excavated earth and sand adhering thereto is removed. At this time, when all the disk cutters 23 attached to the cutter pork 19 are to be replaced, all the electromagnetic valves 63 are opened and water is sprayed from the water spray nozzles 61 and adhered to all the disk cutters 23. When only the specific disc cutter 23 is replaced, the corresponding electromagnetic valve 63 is opened and water is injected from the water injection nozzle 61, and only the sediment attached to the disc cutter 23 that needs to be replaced is removed. Eliminate. Therefore, the operation for removing the disk cutter 23 from the rotating body 46 and the operation for attaching the new disk cutter 23 to the rotating body 46 can be easily and safely performed in a short time.
[0040]
Then, when the earth and sand adhering to the disc cutter 23 to be exchanged is removed, an operator in the excavator body 11 enters the cutter exchanging chamber 42 through the communication hole 91 of the cutter head 18, and here, the disc cutter on the front end side. Exchange sequentially from 23. In this case, the inside of the excavator main body 11 is maintained at an almost atmospheric pressure state by an air conditioner (not shown). On the other hand, the cutter replacement chamber 42 is partitioned from the face side by the rotating body 46, and from the inside of the excavator main body 11 to the communication path. Is a communicated shielded space, and is in an atmospheric pressure state as in the excavator body 11, so that an operator can safely work in the cutter exchange chamber 42.
[0041]
In this cutter exchange chamber 42, an operator can first loosen a plurality of fixing bolts to release the locking of the rotating body 46 with respect to the saddle 43 and turn the rotating body 46 as shown in FIG. And Next, as shown in FIG. 8A, the hydraulic jack 57 is extended to move the rack 59, and the rotating body 46 is rotated together with the pinion 56 that meshes with the rack 59. Then, as shown in FIG. 8B, when the rotating body 46 is rotated 180 degrees, the disk cutter 23 that has been facing forward in the digging direction is directed rearward in the digging direction. In this case, a predetermined earth pressure is applied to the front of the cutter head 18 by mud or excavated soil so that the face is stabilized, but the rotating body 46 is fitted to the saddle 43 and the sealing performance is secured. Since it rotates, the mud and excavated soil do not enter the cutter exchange chamber 42, and the safety of the operator is ensured.
[0042]
With the disk cutter 23 to be replaced facing rearward, as shown in FIG. 8 (c), the winch 93 is driven to wind the wire 95, thereby pulling the transport carriage 71 and replacing the disk in the cutter pork 19. Move to the rear of the cutter 23. Then, the gate 40 is opened, the disk cutter storage chamber 41 and the cutter exchange chamber 42 are communicated, the fixing bolt 52 is loosened, the locking piece 51 is removed, and the support of the disk cutter 23 on the rotating body 46 is released. Here, as shown in FIG. 9A, the handle 80 of the transport carriage 71 is operated to lower the support table 83 and move the first transport table 87 from the retracted position to a substantially horizontal work position. Then, the operator pulls the disc cutter 23 forward, and moves from the rotating body 46 to the support table 83 via the first transport table 87. At this time, the disc cutter 23 is supported by the left and right first transfer tables 87 and the support table 83 corresponding to the left and right support shafts 23a, so that the operator can easily and safely remove the disc cutter 23 from the rotating body 46. Can be removed.
[0043]
When the disc cutter 23 is removed from the rotating body 46 and moved to the support table 83, the first transport table 87 is rotated from the working position to the retracted position, and the disc cutter 23 is held on the support table 83 by a stopper (not shown). To do. Then, by driving the winch 94 and winding the wire 96, the transport carriage 71 holding the disc cutter 23 is moved by the cutter pork 19, and as shown in FIG. 9B, the central portion of the cutter head 18, That is, it stops at a position corresponding to the communication hole 91 with the excavator body 11. In this case, since the cutter pork 19 is stopped in a horizontal state, the support and movement of the disc cutter 23 on the support table 83 and the movement of the transport carriage 71 can be performed safely and with a small force. Then, the handle 80 of the transport carriage 71 is operated to raise the support table 83, the handle 84 is operated to tilt the support table 83, and the second transport table 89 is moved from the retracted position to a substantially horizontal work position. . Here, the operator moves the disc cutter 23 on the support table 83 to the transfer table on the support tube 92 side via the second transfer table 89. At this time, the disc cutter 23 can be moved easily and safely by adjusting the height of the support table 83 to the conveyance table on the support cylinder 92 side and tilting the support table 83. Then, the disc cutter 23 is conveyed from the cutter exchange chamber 42 to the excavator body 11 through the support cylinder 92.
[0044]
  When the disc cutter 23 thus worn is removed from the cutter head 18 and transported to the excavator main body 11, the new disc cutter 23 is moved through the cutter exchange chamber 42 by the reverse operation to that described above.Disc cutter storage room 41The new disc cutter 23 is mounted on the rotating body 46. That is, the disc cutter 23 is mounted from the excavator body 11 through the support cylinder 92 to the transport carriage 71 located at the center of the cutter head 18, and the winch 93 is driven to replace the transport carriage 71 in the cutter pork 19. Move to position. Then, as shown in FIG. 9C, the handle 80 of the transport carriage 71 is operated to raise the support table 83, and the handle 84 is operated to tilt the support table 83 to retract the first transport table 87. Move from the position to a nearly horizontal working position. Then, the operator moves the disc cutter 23 on the support table 83 to the rotating body 46 via the first transport table 87. At this time, the disc cutter 23 is easily supported by the left and right support shafts 23a being supported by the support table 83 and the first transport table 87, the height of the support table 83 being adjusted to the rotating body 46, and tilting. In addition, the disc cutter 23 can be moved to the rotating body 46 safely.
[0045]
  Thereafter, the new disc cutter 23 is fixed by attaching the locking piece 51 to the rotating body 46 with the fixing bolt 52. Then, the hydraulic jack 57 is contracted to move the rack 59 in the reverse direction, and together with the pinion 56 meshing with the rack 59, the rotating body 46 is rotated 180 degrees in the reverse direction. Then, the disc cutter 23 is directed forward, and the rotating body 46 is fixed to the saddle 43 with fixing bolts. At this time, since the space is formed between the face and the face, the new disc cutter 23 can be easily fixed without contacting the face. When the upper disk cutter 23 is replaced in this way, the lower disk cutter 23 is subsequently replaced in turn. And oneCutter Pork 19All or specificDisc cutter 23ReplaceCutter head 18Rotate by a predetermined angle, applicable as neededDisc cutter 23Will be replaced.
[0046]
As described above, in the tunnel excavator of the present embodiment, the disc cutter storage chamber 41 and the cutter exchange chamber 42 are provided in the cutter pork 19 of the cutter head 18, and the rotating body 46 is placed in the disc cutter storage chamber 41 by the hydraulic jack 57. The disc cutter 23 is detachably attached to the rotating body 46, while the guide rail 74 is fixed to the cutter exchange chamber 42, and the transport carriage 71 on which the disc cutter 23 can be mounted is movably supported. The winches 93 and 94 are movable.
[0047]
Therefore, when the worn or damaged disk cutter 23 is replaced, after the disk cutter 23 is rotated together with the rotating body 46 and removed, the disk cutter 23 is mounted on the transport carriage 71 and transported to the excavator body 11. Then, the new disc cutter 23 is mounted on the transport carriage 71 and transported to a predetermined position of the cutter head, and the disc cutter 23, which is a heavy object having a predetermined size, can be easily and in a short time, and It can be transported safely, reducing the burden on the operator and improving the workability and safety of the disk cutter replacement work.
[0048]
Further, the cutter pork 19 is provided with a disc cutter storage chamber 41 and a cutter exchange chamber 42, the disc cutter 23 is mounted in the disc cutter storage chamber 41, and a transport carriage 71 is movably supported in the cutter exchange chamber 42. Since the storage chamber 41 and the cutter exchange chamber 42 can be partitioned by the gate 40, the cutter exchange chamber 42 communicates with the inside of the excavator body 11 as a waterproof structure. Therefore, the safety of the work can be sufficiently ensured by performing the work of exchanging the disk cutter 23 in the cutter exchanging chamber 42 in which the water is reliably stopped.
[0049]
A support table 83 that supports the support shaft 23a of the disc cutter 23 is provided on the transport carriage 71. The support table 83 can be moved up and down by operating the handle 80, and can be tilted by operating the handle 84. Foldable transfer tables 87 and 89 for carrying out or carrying in the disc cutter 23 are provided before and after the table 83. Accordingly, the disk cutter 23 can be safely and easily carried in and out. At this time, the height of the support table 83 can be adjusted to the rotating body 46 by moving the support table 83 up and down and tilting, and the disk The cutter 23 can be moved more safely and easily.
[0050]
Further, when the disc cutter 23 is worn, an operator enters the cutter exchange chamber 42 from the excavator body 11 and performs the exchanging work of the disc cutter 23 to discharge muddy water and excavated sediment and pressurize. Thus, the work time can be shortened and the work cost can be reduced, and the operator does not need to go out of the machine such as the front of the cutter head 18 or the chamber 32, thereby reducing the burden on the operator. Safety. And, by supporting the rotating body 46 with the disc cutter 23 supported by the saddle 43 of the cutter pork 19 through the seal member 47 so as to be rotatable, even during excavation work or replacement of the disc cutter 23, Infiltration of muddy water or the like into the cutter exchange chamber 42 from the face side is reliably prevented, and work safety can be sufficiently ensured.
[0051]
Further, the rotary head 46 is placed on the cutter head 18 from the center thereof in the radial direction O.₁The disc cutter 23 is rotatably supported by the rotation axis O of the rotating body 46.₁Axis O parallel to₂When the ground is excavated by the rotating cutter head 18, the disk cutter 23 is pressed against the ground and crushed, and the reaction force acts on the rotating body 46 via the support shaft 23a. The body 46 is the rotational axis O of the disc cutter 23.₂Same rotation axis O as₁Therefore, the reaction force in this direction is received and the reaction force in the other direction is reliably received by the saddle 43. Further, since the disk cutter 23 is positioned within the rotation locus of the rotating body 46, the disk cutter 23 can be easily replaced without sliding the disk cutter 23 with respect to the rotating body 46 when the disk cutter 23 is replaced. .
[0052]
In the above-described embodiment, the disc porch 19 is provided with the disc cutter storage chamber 41 and the cutter exchanging chamber 42, and the guide rail 74 is fixed to the cutter exchanging chamber 42 to make the transport carriage 71 movable. In addition to this, a cutter exchange chamber 42 may be provided at the rear thereof so that the transport carriage 71 can be moved inside. In addition, although the transport carriage 71 is moved by the winches 93 and 94, it can be moved by a hydraulic motor or a hydraulic jack, or the transport carriage 71 itself can be self-propelled.
[0053]
Further, the rotating means for rotating the disc cutter 23 together with the rotating body 46 is constituted by the pinion 56, the hydraulic jack 57, and the rack 59, but a worm wheel, a worm gear, a drive motor, and the like may be used in combination. Further, the plurality of rotating bodies 46 of the cutter pork 19 are sequentially rotated and the disk cutters 23 are replaced one by one. However, the rotating bodies 46 may be connected to rotate all the rotating bodies 46 at once. . Further, the rotating body 46 is rotatably attached to the cutter pork 19 and the disk cutter 23 is detachably attached to the rotating body 46 to constitute the disk cutter 23 replacement device. However, the present invention is limited to this structure. Instead, the disc cutter 23 may be exchanged by linearly moving backward. Further, although the disk cutter 23 mounted on the cutter pork 19 can be replaced, the disk cutters 24 and 25 mounted on the cutter pork 20 and 21 can be replaced.
[0054]
The tunnel excavator of the present invention can be applied to a muddy water or mud pressure shield excavator or a tunnel boring machine.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the tunnel excavator of the first aspect of the present invention, the cutter head that can be driven and rotated is attached to the front portion of the excavator body, and the disc cutter is attached to the front portion of the cutter head. Since the transport carriage that can mount the disc cutter along the radial direction is movably supported at the rear of the cutter head, the disc cutter can be mounted on the transport carriage and transported in the cutter head. The disc cutter, which is a heavy object having a predetermined size, can be transported easily and safely in a short time, reducing the burden on the operator and improving the workability and safety of the disc cutter replacement work. Can be improved.
[0056]
According to the tunnel excavator of the second aspect of the present invention, the cutter head is provided with radial cutters disposed on the cutter head, the disc cutter is mounted on the front part of the cutter pork, and the transport carriage can be moved in the cutter pork. Therefore, the structure can be simplified and miniaturized by accommodating the disk cutter and the transport carriage in the cutter pork.
[0057]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 3, the rotary body is rotatably mounted on the front portion of the cutter pork with the axis intersecting the excavation direction, and the rotary body can be rotated by a predetermined angle by the rotating means. Since the disc cutter is detachably attached to the rotating body so as to protrude forward from the cutter head, the disc cutter can be easily rotated rearward with a simple configuration, and can be attached and detached in a large space. While the structure can be simplified, workability can be improved.
[0058]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 4, the cutter storage chamber and the cutter exchange chamber are provided in the cutter pork, the gate is provided between the two chambers, and the rotating body is rotatably mounted in the cutter storage chamber. On the other hand, since the cutter exchange chamber has a waterproof structure and can communicate with the inside of the excavator main body, and the carriage is movably supported in the cutter exchange chamber, the disk cutter is exchanged in the cutter exchange chamber in which water stoppage is ensured. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the safety of work.
[0059]
According to the tunnel excavator of the fifth aspect of the present invention, the transport carriage is supported movably along the guide rail fixed to the cutter head, and is connected to the carriage driving means via the wire. The cutter can be easily moved.
[0060]
According to the tunnel excavator of the sixth aspect of the present invention, a support table for supporting the support shaft of the disc cutter is provided on the transport carriage, and the support table can be moved up and down by the table lifting means and tilted by the table tilting means. Therefore, the height of the support table is adjusted according to the conveying height of the disc cutter, and the disc cutter can be moved safely and easily by tilting the support table.
[0061]
According to the tunnel excavator of the invention of claim 7, the transport carriage is provided with a support table that supports the support shaft of the disk cutter and a foldable transport table that carries the disk cutter into and out of the support table. Therefore, by using this transfer table, it is possible to easily carry out and carry out the disc cutter with respect to the support table.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the tunnel excavator.
FIG. 3 is a front view of a disc cutter.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a cutter head showing a support structure of a transport carriage.
5 is a VV cross section of FIG.
FIG. 6 is a front view of a transport cart.
FIG. 7 is a plan view of a transport cart.
FIG. 8 is a schematic view showing a disk cutter replacement operation.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a disk cutter replacement operation.
[Explanation of symbols]
  11 Excavator body
  18 Cutter head
  19 Kataspork
  23 Disc cutter
  29 Cutter turning motor
  35 Shield Jack (Propulsion Jack)
  37 Electa device
  41 Disc cutter storage room
  42 Cutter changing room
  46 Rotating body
  56 Pinion (turning means)
  57 Hydraulic jack (turning means)
  58 rack (turning means)
  71 Carriage cart
  74 Guide rail
  83 Support table
  87,89 Transport table
  93,94 winch (cart drive means)
  95,96 wire

Claims

A tubular excavator body, a propulsion jack for advancing the excavator body, a cutter head mounted on the front part of the excavator body so as to be driven to rotate, and a detachable attachment to the front part of the cutter head A tunnel excavator comprising: a disc cutter configured to be supported on a rear portion of the cutter head so as to be movable along a radial direction and capable of mounting the disc cutter.

2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the cutter head has a cutter pork arranged radially, the disc cutter is mounted on a front portion of the cutter pork, and the transport carriage is placed in the cutter pork. A tunnel excavator characterized in that is movably supported.

3. The tunnel excavator according to claim 2, wherein a rotating body is rotatably mounted on the front portion of the cutter pork with an axis that intersects the excavation direction, and the rotating body can be rotated by a predetermined angle by a rotating means. The tunnel excavator is characterized in that the disc cutter is detachably attached to the rotating body so as to protrude forward from the cutter head.

4. The tunnel excavator according to claim 3, wherein a cutter storage chamber and a cutter exchange chamber are provided in the cutter pork, a gate is provided between the two chambers, and a rotating body is freely rotatable in the cutter storage chamber. A tunnel excavator characterized in that the cutter exchange chamber has a waterproof structure and can communicate with the inside of the excavator body, and the transport carriage is movably supported in the cutter exchange chamber.

2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the carriage is supported so as to be movable along a guide rail fixed to the cutter head, and is connected to a carriage driving means via a wire. Machine.

2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the carriage has a support table that supports a support shaft of the disc cutter, and the support table can be lifted and lowered by a table lifting means and tilted by a table tilting means. The tunnel excavator characterized by being.

2. The tunnel excavator according to claim 1, wherein the transport carriage has a support table that supports a support shaft of the disc cutter, and a foldable transport table that carries the disc cutter into and out of the support table. Tunnel excavator characterized by that.