JP4300680B2 - シールド掘進機のカッタビット交換機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機のカッタビットの交換或いはカッタスポークのメンテナンスを行うためのシールド掘進機のカッタビット交換機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機のカッタビットの交換を行う機構としては、近年、様々なものが開発されており、例えば、特開平８−２１１８８号公報に開示されたものがあった。
【０００３】
このビット交換機構は、カッタの周囲に面板が形成されたシールド掘進機に適用されており、カッタ面板を前面に残して、カッタとカッタビットのみを面板とバルクヘッドとの間に後退させ、その空間で、ビット交換を行うようになっていた。
【０００４】
また、カッタ回転軸から径方向に延びたカッタスポークにカッタビットが設けられたシールド掘進機に適用できるビット交換機構としては、特開平３−２０２５９３号公報に開示されたものがあった。
【０００５】
このビット交換機構は、カッタスポークを回転させて、カッタビットを後方に向けると共に、バルクヘッド側からそのカッタビットに、作業室をスライドさせて、そこで、ビット交換を行うようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のビット交換機構では、カッタの中心部や面板（特開平８−２１１８８号公報のビット交換機構の場合）が前端の切羽部分に残っているため、カッタビットの点検、交換はできるものの、カッタの中心部や面板を含んだカッタ部全体の点検、補修を行うことができず、長距離掘削ができないといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであり、その目的は、カッタ部全体の点検、補修を行うことができ、長距離掘削が可能となるシールド掘進機のビット交換機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、シールド掘進機のカッタビットの交換或いはカッタスポーク及びカッタ回転軸を含むカッタ前端部のメンテナンスを行うためのシールド掘進機のカッタビット交換機構において、シールド掘進機のバルクヘッドの前面に上記カッタ前端部を通過させるためのスリットを有する切羽隔壁を上記バルクヘッドに対して近接離反可能に設け、上記カッタスポークの外周端をその径方向に出没自在に形成すると共に、カッタをシールド掘進機の軸方向に移動自在に設けたものである。
【０００９】
上記構成によれば、カッタ前端部を切羽隔壁のスリットを通過させることによって、そのカッタ前端部が切羽隔壁とバルクヘッドとの間の空間に位置させることができ、その空間で作業員が、カッタの前方からカッタビット交換等の作業を行うことができる。従って、カッタビットの点検、交換は勿論のこと、カッタの中心部を含んだカッタ部全体の点検、補修を行うことができ、長距離掘削が可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられたものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記伸縮シリンダが、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、上記シールド掘進装置を前方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に移動させるものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記切羽隔壁に、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、その切羽隔壁を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に位置させる牽引手段を設けたものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、上記シールド掘進機が、内筒と外筒とを有すると共に、その内筒と外筒とを中折れさせる中折れジャッキを有し、上記シールド掘進装置をスライドさせる上記伸縮シリンダが、上記中折れジャッキで兼用されるものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられると共に、上記切羽隔壁が、シールド掘進機のフードの前端までスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記切羽隔壁をシールド掘進機のフードの前端までスライドさせるスライド手段が設けられると共に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられたものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、上記バルクヘッド及び上記カッタが、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、掘削土を排出するスクリュコンベアの開口部が上記切羽隔壁に設けられ、カッタビット交換時に、上記バルクヘッド及びカッタを後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられると共に、スクリュコンベアの後方を俯仰させてカッタ装置との干渉を防ぐ俯仰手段が設けられたものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、上記スクリュコンベアが、上記切羽隔壁に球面ジョイントにて支持され、その後端が俯仰するものである。
【００１７】
請求項９記載の発明は、上記切羽隔壁のスリットに、そのスリットを覆う閉塞板が開閉自在に設けられたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適な形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第一の実施の形態を示した断面図、図２は図１の正面図である。
【００２０】
なお、図１の実施の形態においては、係るカッタビット交換機構が、中折れシールド掘進機に適用された例を挙げて説明する。
【００２１】
まず、図１によって、シールド掘進機の全体構成を説明する。
【００２２】
シールド掘進機１は、シールドフレーム２を構成する内筒３と外筒４とを有している。外筒４は内筒３の前方に配置され、内筒３に対してスライド自在に連結されている。内筒３と外筒４との間には、軸方向に延びる中折れジャッキ５が所定ピッチで掛け渡されており、カーブ施工時に、外筒４を内筒３に対して適宜スライドさせて、シールドフレーム２を屈曲させるようになっている。
【００２３】
外筒４の内側前端部近傍には、シールド掘進機１の内部と外部とを区画するバルクヘッド６が設けられている。
【００２４】
バルクヘッド６には、カッタ装置７が設けられている。カッタ装置７は、バルクヘッド６の中心部を貫通するカッタ回転軸８と、そのカッタ回転軸８を回転させる駆動モータ９と、カッタ回転軸８の前端部から径方向に延びて等角度ピッチで配置された複数（本実施の形態においては３本）のカッタスポーク１１を有している。カッタスポーク１１の前面には、切羽を掘削するカッタビット１２が複数設けられている。
【００２５】
また、カッタ回転軸８の前端には、切羽に掘削に必要な添加剤を注入する添加剤注入口１４が設けられている。
【００２６】
バルクヘッド６の下部には、掘削した土砂をトンネル１５の後方に搬出するスクリュコンベア１６が設けられている。
【００２７】
シールドフレーム２の内側後方には、セグメント１７を組み付けるエレクタ１８が設けられている。
【００２８】
ところで、本発明においては、カッタスポーク１１の外周端は、その径方向に出没自在に形成されている。また、カッタ装置７が、シールド掘進機１の軸方向に移動自在に設けられている。
【００２９】
具体的には、一部（本実施の形態では２本）のカッタスポーク１１は、その中心側の固定部２３の外周端が、前方から見て、外筒４の内側となるように形成され、固定部２３の外周端に、径方向に出没する移動部２４が設けられている。その移動部２４の前面に最外周のカッタビット１２ａが設けられている。
【００３０】
カッタスポーク１１の移動部２４は、固定部２３内に、径方向に沿って設けられた伸縮シリンダ（図示せず）の伸縮によって、径方向に出没移動するようになっている。
【００３１】
なお、その他のカッタスポーク（図中下側に示す）１１は、その外周端が、前方から見て、外筒４の内側となるように形成されている。このカッタスポーク１１にはコピーカッタ２５が設けられており、急カーブ施工時に、カッタスポーク１１内に径方向に沿って設けられた伸縮シリンダ２６の伸縮によって、径方向外方に突出して余掘りを行うようになっている。
【００３２】
バルクヘッド６は、外筒４に対して、シールド掘進機１の前後軸方向にスライド自在に設けられている。その後方には、中折れジャッキ５の一端が固定されている。
【００３３】
その中折れジャッキ５が伸縮することによって、バルクヘッド６がシールド掘進機１の軸方向にスライドし、バルクヘッド６に設けられたカッタ装置７やスクリュコンベア１６等のシールド掘進装置２２がスライドすることとなり、後述する切羽隔壁２１が、バルクヘッド６に対して相対的に、近接離反可能に設けられていることとなる。
【００３４】
すなわち、中折れジャッキ５が、シールド掘進装置２２をスライドさせる伸縮シリンダの役目を果たしている。
【００３５】
バルクヘッド６の前面には、カッタ装置７の前端部を通過させるためのスリット１９（図２参照）を有する切羽隔壁２１が設けられている。
【００３６】
図２に示すように、切羽隔壁２１は、円板状に形成され、外筒４の内側に固定され設けられている。スリット１９は、前方から見て、カッタ回転軸８及びカッタスポーク１１の位置する部分が開口するように（本実施の形態においては略Ｙ字状に）形成されている。
【００３７】
切羽隔壁２１の内部には、上述のスリット１９を覆う閉塞板２７が開閉自在に設けられている。この閉塞板２７は、切羽隔壁２１の軸を中心としてスリット１９の幅方向中心部で分割され、それぞれスリット１９の縁部に沿ったＶ字状に形成された内側閉塞板２８と、この内側閉塞板２８の径方向外側を覆う外側閉塞板２９とから構成されている。
【００３８】
内側閉塞板２８は、径方向にスライド自在に設けられており、径方向に沿って配置された開閉用伸縮シリンダ３１によって移動するようになっている。
【００３９】
外側閉塞板２９は、切羽隔壁２１の周縁部内側で、周方向にスライド自在に設けられており、周方向に沿って配置された開閉用伸縮シリンダ３２によって移動して、内側閉塞板２８が中心側にスライドしたときに発生する径方向外側の開口部を閉塞するようになっている。
【００４０】
内側閉塞板２８と外側閉塞板２９とは、その厚さ方向（シールド掘進機１の前後方向）に互いにオフセットして配置されており、スリット１９の開口時にラップできるようになっている。
【００４１】
切羽隔壁２１の後面には、開閉用伸縮シリンダ３１，３２に接続される油圧ホース３７を収容する油圧ホース挿入管３８が設けられている。
【００４２】
油圧ホース挿入管３８は、図４に示すように、バルクヘッド６の貫通穴３９に設けられたリング状のシール部材４０によって、軸方向にスライド自在に支持されている。
【００４３】
なお、この閉塞板２７の装備により切羽とビット交換作業の空間３３とを機械的に全面遮断できることから、掘削土砂が比較的軟弱で水が出るとき等に設けられるものであって、掘削土砂が比較的硬くて水が出ない土質の場合には、閉塞板２７を設けない場合もある。
【００４４】
次に、カッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００４５】
まず、図５に沿って、掘削土砂が比較的硬い場合の工程を説明する。
【００４６】
カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う際には、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、カッタスポーク１１の位置が切羽隔壁２１のスリット１９の位置と合うように、カッタ回転軸８を回転させる。
【００４７】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００４８】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００４９】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００５０】
このとき、作業員は、切羽隔壁２１のスリット１９以外の断面で切羽と遮断された切羽隔壁２１の後方で、土砂水の無い状態で、カッタ装置７の前方から作業することができるので、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができる。従って、シールド掘進機１の長距離掘削が可能となる。
【００５１】
図６及び図７は、カッタビット１２の交換作業等が終了した後の掘進復旧時のシールド掘進機１の動作を示した断面図である。
【００５２】
図６においては、カッタビット１２の交換時に縮退していた中折れジャッキ５を伸長させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で前方にスライドさせる。
【００５３】
これによって、カッタ装置７の前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、前方に移動して、再度掘削状態に戻る。このとき、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向外側に突出させる。
【００５４】
この場合、外筒４の後端は、内筒３の前端の部分に位置するので、掘進再開後すぐに、シールドフレーム２を屈曲させることができ、急カーブ施工を行うことができる。
【００５５】
一方、図７においては、切羽隔壁２１に設けられた油圧配管挿入管３７に、切羽隔壁２１及び外筒４を後方に引き寄せる牽引手段３４が設けられており、カッタ装置７の位置は変えずに、牽引手段３４で切羽隔壁２１を後方に移動させて、カッタ装置７の前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を相対的に通過して、前方に移動して、再度掘削状態に戻る。このとき、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向外側に突出させる。
【００５６】
なお、掘削土砂が比較的硬いときでも、切羽部分に充填剤を注入する場合がある。
【００５７】
この場合、添加剤注入口１４から切羽部分に充填剤を注入し、充満した充填剤の圧力を一定に保持しながら、切羽保持を図りつつ、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００５８】
そして、シールド掘進装置２２のスライドが終了した後、スクリュコンベア１６及びバルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業空間３３内の充填剤を排出してから、作業員が作業空間３３内で、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００５９】
なお、掘進復旧作業は、後述する掘削土砂が比較的軟弱な場合の掘進復旧作業と同様の工程で行う。
【００６０】
次に、図８及び図９に沿って、掘削土砂が比較的軟弱な場合の工程を説明する。
【００６１】
この場合は、まず、図８に示すように、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、添加剤注入口１４から充填剤３５を注入する。この充填剤３５は、掘進復旧時のことを考慮して、ゲル状の比較的柔らかい材質のものとする。カッタ回転軸８を回転させて、カッタスポーク１１の位置を、切羽隔壁２１のスリット１９の位置と合わせる。
【００６２】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００６３】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００６４】
そして、切羽隔壁２１の閉塞板２７をそれぞれ移動させて、スリット１９を閉塞する（図３参照）。これによって、切羽隔壁２１後方の作業空間３３に、切羽３６から土砂や水が浸入するのを防止できる。
【００６５】
シールド掘進装置２２をスライドさせた際に、切羽隔壁２１の後方にも充填剤３５が流れ込むが、スリット１９を閉塞した後に、マンホールから作業空間３３に入った作業員がスクリュコンベア１６内に掻き出して、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００６６】
掘進復旧時には、図９に示すように、作業空間３３部分にも、切羽の土砂水が切羽隔壁２１のスリット１９から流入し、切羽が崩壊しないように、事前に充填剤３５を注入し、空隙が無いように充満させておく。そして、各閉塞板２７を移動させて、切羽隔壁２１のスリット１９を開口させた後、上述の図６または図７と同様の工程を行う。このとき、充填剤３５の圧力を一定に保ちながら切羽保持を図りつつ、スクリュコンベア１６にてシールド掘進機２２の移動量に相当する充填剤３５を排出する。
【００６７】
充填剤３５は、ゲル状の比較的柔らかい材質であるので、容易にスクリュコンベア１６にて排出することができ、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８を確実に前方にスライドさせることができる。
【００６８】
図１０は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第二の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【００６９】
第二の実施の形態のシールド掘進機４１は、図１のシールド掘進機１の切羽隔壁２１が外筒４に固定されているのに対して、切羽隔壁２１を、シールドフレーム２の一部を構成する外筒４内で、その軸方向にスライド自在に設けたものである。
【００７０】
切羽隔壁２１の後面には、軸方向に延びて、バルクヘッド６を貫通し、内筒３側に接続された伸縮シリンダ４３が設けられている。伸縮シリンダ４３は、バルクヘッド６の貫通穴４４にシール部材（図示せず）を介してスライド自在に支持されている。この伸縮シリンダ４３が伸長することによって、切羽隔壁２１が、外筒４の前端部までスライドするようになっている。
【００７１】
なお、その他の構成については図１と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００７２】
次に、本実施の形態のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００７３】
図１０（ｂ）に示すように、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、カッタスポーク１１の位置を切羽隔壁２１のスリット１９の位置に合わせておいて、切羽隔壁２１を外筒４の前端までスライドさせる。
【００７４】
そして、図１０（ｃ）に示すように、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００７５】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００７６】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００７７】
本実施の形態においては、図１のシールド掘進機１と同様に、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができるという作用効果の他に、以下のような作用効果が得られる。
【００７８】
切羽隔壁２１を前方にスライドさせることによって、シールド掘進装置２２の後退距離を短くすることができる。従って、シールド掘進機４１の機長を短くすることができ、カーブ施工の回転半径をより短くすることができる。
【００７９】
図１１は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第三の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【００８０】
第三の実施の形態のシールド掘進機５１は、図１のシールド掘進機１が、カッタ装置７をスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２全体で外筒４の内側で後方にスライドさせるのに対して、スクリュコンベア１６が切羽隔壁２１に設けられ、スクリュコンベア１６はスライドさせずに、カッタ装置７とバルクヘッド６のみを後方にスライドさせるものである。
【００８１】
スクリュコンベア１６は、後方にスライドするカッタ装置７との干渉を防ぐために、その後方を俯仰させる俯仰手段である球面ジョイント５２を介して、バルクヘッド６に支持されている。
【００８２】
球面ジョイント５２は、図１２に示すように、切羽隔壁２１下端の開口部５３に設けられたブラケット５４に取り付けられている。球面ジョイント５２は、ブラケット５４側の凹面支持部５５と、スクリュコンベア１６側の凸面支持部５６とから構成されている。凹面支持部５５の支持面にはシール部材５７が設けられいる。
【００８３】
切羽隔壁２１の下端にはスクリュコンベア１６の開口部５３が形成されているので、スリット１９は、図１のシールド掘進機１のものと比べて、開口部５３を避けて回転した位置に形成されている。
【００８４】
なお、その他の構成については図１のシールド掘進機１と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００８５】
次に、本実施の形態のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００８６】
図１１（ｂ）に示すように、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させる。
【００８７】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００８８】
このとき、スクリュコンベア１６は、球面ジョイント５２にて支持されているので、後方を下降させて、カッタ装置７との干渉を防ぐことができる。
【００８９】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００９０】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００９１】
本実施の形態においては、図１のシールド掘進機１と同様に、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができるという作用効果の他に、以下のような作用効果が得られる。
【００９２】
スクリュコンベア１６を、バルクヘッド６より前方に位置する切羽隔壁２１に設けたことによって、掘削土砂の排出効率を向上させることができる。また、スクリュコンベア１６はスライドさせずに、カッタ装置７とバルクヘッド６のみを後方にスライドさせることによって、カッタ装置７のスライドが、図１のシールド掘進機と比較して、小さい応力で行うことができると共に、スライド部分が少ないので、構造を簡単にすることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、カッタビットの交換だけでなく、カッタ部全体の点検、補修を行うことができ、シールド掘進機による長距離掘削が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第一の実施の形態を示した断面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】スリットを閉塞した状態の切羽隔壁を示した正面図である。
【図４】油圧ホース挿入管を示した断面図である。
【図５】カッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図６】掘進復旧時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図７】掘進復旧時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図８】スリットを閉塞する場合のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図９】スリットを閉塞する場合のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図１０】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第二の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【図１１】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第三の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【図１２】球面ジョイントを示した拡大断面図である。
【符号の説明】
１ シールド掘進機
２ シールドフレーム
３ 内筒
４ 外筒
５ 中折れジャッキ（伸縮シリンダ）
６ バルクヘッド
７ カッタ装置
８ カッタ回転軸
１１ カッタスポーク
１２ カッタビット
１６ スクリュコンベア
１９ スリット
２１ 切羽隔壁
２２ シールド掘進装置
２７ 閉塞板
４１ シールド掘進機
５１ シールド掘進機
５２ 球面ジョイント（俯仰手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機のカッタビットの交換或いはカッタスポークのメンテナンスを行うためのシールド掘進機のカッタビット交換機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機のカッタビットの交換を行う機構としては、近年、様々なものが開発されており、例えば、特開平８−２１１８８号公報に開示されたものがあった。
【０００３】
このビット交換機構は、カッタの周囲に面板が形成されたシールド掘進機に適用されており、カッタ面板を前面に残して、カッタとカッタビットのみを面板とバルクヘッドとの間に後退させ、その空間で、ビット交換を行うようになっていた。
【０００４】
また、カッタ回転軸から径方向に延びたカッタスポークにカッタビットが設けられたシールド掘進機に適用できるビット交換機構としては、特開平３−２０２５９３号公報に開示されたものがあった。
【０００５】
このビット交換機構は、カッタスポークを回転させて、カッタビットを後方に向けると共に、バルクヘッド側からそのカッタビットに、作業室をスライドさせて、そこで、ビット交換を行うようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のビット交換機構では、カッタの中心部や面板（特開平８−２１１８８号公報のビット交換機構の場合）が前端の切羽部分に残っているため、カッタビットの点検、交換はできるものの、カッタの中心部や面板を含んだカッタ部全体の点検、補修を行うことができず、長距離掘削ができないといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであり、その目的は、カッタ部全体の点検、補修を行うことができ、長距離掘削が可能となるシールド掘進機のビット交換機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、シールド掘進機のカッタビットの交換或いはカッタスポーク及びカッタ回転軸を含むカッタ前端部のメンテナンスを行うためのシールド掘進機のカッタビット交換機構において、シールド掘進機のバルクヘッドの前面に上記カッタ前端部を通過させるためのスリットを有する切羽隔壁を上記バルクヘッドに対して近接離反可能に設け、上記カッタスポークの外周端をその径方向に出没自在に形成すると共に、カッタをシールド掘進機の軸方向に移動自在に設けたものである。
【０００９】
上記構成によれば、カッタ前端部を切羽隔壁のスリットを通過させることによって、そのカッタ前端部が切羽隔壁とバルクヘッドとの間の空間に位置させることができ、その空間で作業員が、カッタの前方からカッタビット交換等の作業を行うことができる。従って、カッタビットの点検、交換は勿論のこと、カッタの中心部を含んだカッタ部全体の点検、補修を行うことができ、長距離掘削が可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられたものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記伸縮シリンダが、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、上記シールド掘進装置を前方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に移動させるものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記切羽隔壁に、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、その切羽隔壁を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に位置させる牽引手段を設けたものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、上記シールド掘進機が、内筒と外筒とを有すると共に、その内筒と外筒とを中折れさせる中折れジャッキを有し、上記シールド掘進装置をスライドさせる上記伸縮シリンダが、上記中折れジャッキで兼用されるものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられると共に、上記切羽隔壁が、シールド掘進機のフードの前端までスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記切羽隔壁をシールド掘進機のフードの前端までスライドさせるスライド手段が設けられると共に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられたものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、上記バルクヘッド及び上記カッタが、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、掘削土を排出するスクリュコンベアの開口部が上記切羽隔壁に設けられ、カッタビット交換時に、上記バルクヘッド及びカッタを後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられると共に、スクリュコンベアの後方を俯仰させてカッタ装置との干渉を防ぐ俯仰手段が設けられたものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、上記スクリュコンベアが、上記切羽隔壁に球面ジョイントにて支持され、その後端が俯仰するものである。
【００１７】
請求項９記載の発明は、上記切羽隔壁のスリットに、そのスリットを覆う閉塞板が開閉自在に設けられたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適な形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第一の実施の形態を示した断面図、図２は図１の正面図である。
【００２０】
なお、図１の実施の形態においては、係るカッタビット交換機構が、中折れシールド掘進機に適用された例を挙げて説明する。
【００２１】
まず、図１によって、シールド掘進機の全体構成を説明する。
【００２２】
シールド掘進機１は、シールドフレーム２を構成する内筒３と外筒４とを有している。外筒４は内筒３の前方に配置され、内筒３に対してスライド自在に連結されている。内筒３と外筒４との間には、軸方向に延びる中折れジャッキ５が所定ピッチで掛け渡されており、カーブ施工時に、外筒４を内筒３に対して適宜スライドさせて、シールドフレーム２を屈曲させるようになっている。
【００２３】
外筒４の内側前端部近傍には、シールド掘進機１の内部と外部とを区画するバルクヘッド６が設けられている。
【００２４】
バルクヘッド６には、カッタ装置７が設けられている。カッタ装置７は、バルクヘッド６の中心部を貫通するカッタ回転軸８と、そのカッタ回転軸８を回転させる駆動モータ９と、カッタ回転軸８の前端部から径方向に延びて等角度ピッチで配置された複数（本実施の形態においては３本）のカッタスポーク１１を有している。カッタスポーク１１の前面には、切羽を掘削するカッタビット１２が複数設けられている。
【００２５】
また、カッタ回転軸８の前端には、切羽に掘削に必要な添加剤を注入する添加剤注入口１４が設けられている。
【００２６】
バルクヘッド６の下部には、掘削した土砂をトンネル１５の後方に搬出するスクリュコンベア１６が設けられている。
【００２７】
シールドフレーム２の内側後方には、セグメント１７を組み付けるエレクタ１８が設けられている。
【００２８】
ところで、本発明においては、カッタスポーク１１の外周端は、その径方向に出没自在に形成されている。また、カッタ装置７が、シールド掘進機１の軸方向に移動自在に設けられている。
【００２９】
具体的には、一部（本実施の形態では２本）のカッタスポーク１１は、その中心側の固定部２３の外周端が、前方から見て、外筒４の内側となるように形成され、固定部２３の外周端に、径方向に出没する移動部２４が設けられている。その移動部２４の前面に最外周のカッタビット１２ａが設けられている。
【００３０】
カッタスポーク１１の移動部２４は、固定部２３内に、径方向に沿って設けられた伸縮シリンダ（図示せず）の伸縮によって、径方向に出没移動するようになっている。
【００３１】
なお、その他のカッタスポーク（図中下側に示す）１１は、その外周端が、前方から見て、外筒４の内側となるように形成されている。このカッタスポーク１１にはコピーカッタ２５が設けられており、急カーブ施工時に、カッタスポーク１１内に径方向に沿って設けられた伸縮シリンダ２６の伸縮によって、径方向外方に突出して余掘りを行うようになっている。
【００３２】
バルクヘッド６は、外筒４に対して、シールド掘進機１の前後軸方向にスライド自在に設けられている。その後方には、中折れジャッキ５の一端が固定されている。
【００３３】
その中折れジャッキ５が伸縮することによって、バルクヘッド６がシールド掘進機１の軸方向にスライドし、バルクヘッド６に設けられたカッタ装置７やスクリュコンベア１６等のシールド掘進装置２２がスライドすることとなり、後述する切羽隔壁２１が、バルクヘッド６に対して相対的に、近接離反可能に設けられていることとなる。
【００３４】
すなわち、中折れジャッキ５が、シールド掘進装置２２をスライドさせる伸縮シリンダの役目を果たしている。
【００３５】
バルクヘッド６の前面には、カッタ装置７の前端部を通過させるためのスリット１９（図２参照）を有する切羽隔壁２１が設けられている。
【００３６】
図２に示すように、切羽隔壁２１は、円板状に形成され、外筒４の内側に固定され設けられている。スリット１９は、前方から見て、カッタ回転軸８及びカッタスポーク１１の位置する部分が開口するように（本実施の形態においては略Ｙ字状に）形成されている。
【００３７】
切羽隔壁２１の内部には、上述のスリット１９を覆う閉塞板２７が開閉自在に設けられている。この閉塞板２７は、切羽隔壁２１の軸を中心としてスリット１９の幅方向中心部で分割され、それぞれスリット１９の縁部に沿ったＶ字状に形成された内側閉塞板２８と、この内側閉塞板２８の径方向外側を覆う外側閉塞板２９とから構成されている。
【００３８】
内側閉塞板２８は、径方向にスライド自在に設けられており、径方向に沿って配置された開閉用伸縮シリンダ３１によって移動するようになっている。
【００３９】
外側閉塞板２９は、切羽隔壁２１の周縁部内側で、周方向にスライド自在に設けられており、周方向に沿って配置された開閉用伸縮シリンダ３２によって移動して、内側閉塞板２８が中心側にスライドしたときに発生する径方向外側の開口部を閉塞するようになっている。
【００４０】
内側閉塞板２８と外側閉塞板２９とは、その厚さ方向（シールド掘進機１の前後方向）に互いにオフセットして配置されており、スリット１９の開口時にラップできるようになっている。
【００４１】
切羽隔壁２１の後面には、開閉用伸縮シリンダ３１，３２に接続される油圧ホース３７を収容する油圧ホース挿入管３８が設けられている。
【００４２】
油圧ホース挿入管３８は、図４に示すように、バルクヘッド６の貫通穴３９に設けられたリング状のシール部材４０によって、軸方向にスライド自在に支持されている。
【００４３】
なお、この閉塞板２７の装備により切羽とビット交換作業の空間３３とを機械的に全面遮断できることから、掘削土砂が比較的軟弱で水が出るとき等に設けられるものであって、掘削土砂が比較的硬くて水が出ない土質の場合には、閉塞板２７を設けない場合もある。
【００４４】
次に、カッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００４５】
まず、図５に沿って、掘削土砂が比較的硬い場合の工程を説明する。
【００４６】
カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う際には、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、カッタスポーク１１の位置が切羽隔壁２１のスリット１９の位置と合うように、カッタ回転軸８を回転させる。
【００４７】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００４８】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００４９】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００５０】
このとき、作業員は、切羽隔壁２１のスリット１９以外の断面で切羽と遮断された切羽隔壁２１の後方で、土砂水の無い状態で、カッタ装置７の前方から作業することができるので、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができる。従って、シールド掘進機１の長距離掘削が可能となる。
【００５１】
図６及び図７は、カッタビット１２の交換作業等が終了した後の掘進復旧時のシールド掘進機１の動作を示した断面図である。
【００５２】
図６においては、カッタビット１２の交換時に縮退していた中折れジャッキ５を伸長させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で前方にスライドさせる。
【００５３】
これによって、カッタ装置７の前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、前方に移動して、再度掘削状態に戻る。このとき、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向外側に突出させる。
【００５４】
この場合、外筒４の後端は、内筒３の前端の部分に位置するので、掘進再開後すぐに、シールドフレーム２を屈曲させることができ、急カーブ施工を行うことができる。
【００５５】
一方、図７においては、切羽隔壁２１に設けられた油圧配管挿入管３７に、切羽隔壁２１及び外筒４を後方に引き寄せる牽引手段３４が設けられており、カッタ装置７の位置は変えずに、牽引手段３４で切羽隔壁２１を後方に移動させて、カッタ装置７の前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を相対的に通過して、前方に移動して、再度掘削状態に戻る。このとき、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向外側に突出させる。
【００５６】
なお、掘削土砂が比較的硬いときでも、切羽部分に充填剤を注入する場合がある。
【００５７】
この場合、添加剤注入口１４から切羽部分に充填剤を注入し、充満した充填剤の圧力を一定に保持しながら、切羽保持を図りつつ、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００５８】
そして、シールド掘進装置２２のスライドが終了した後、スクリュコンベア１６及びバルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業空間３３内の充填剤を排出してから、作業員が作業空間３３内で、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００５９】
なお、掘進復旧作業は、後述する掘削土砂が比較的軟弱な場合の掘進復旧作業と同様の工程で行う。
【００６０】
次に、図８及び図９に沿って、掘削土砂が比較的軟弱な場合の工程を説明する。
【００６１】
この場合は、まず、図８に示すように、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、添加剤注入口１４から充填剤３５を注入する。この充填剤３５は、掘進復旧時のことを考慮して、ゲル状の比較的柔らかい材質のものとする。カッタ回転軸８を回転させて、カッタスポーク１１の位置を、切羽隔壁２１のスリット１９の位置と合わせる。
【００６２】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００６３】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００６４】
そして、切羽隔壁２１の閉塞板２７をそれぞれ移動させて、スリット１９を閉塞する（図３参照）。これによって、切羽隔壁２１後方の作業空間３３に、切羽３６から土砂や水が浸入するのを防止できる。
【００６５】
シールド掘進装置２２をスライドさせた際に、切羽隔壁２１の後方にも充填剤３５が流れ込むが、スリット１９を閉塞した後に、マンホールから作業空間３３に入った作業員がスクリュコンベア１６内に掻き出して、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００６６】
掘進復旧時には、図９に示すように、作業空間３３部分にも、切羽の土砂水が切羽隔壁２１のスリット１９から流入し、切羽が崩壊しないように、事前に充填剤３５を注入し、空隙が無いように充満させておく。そして、各閉塞板２７を移動させて、切羽隔壁２１のスリット１９を開口させた後、上述の図６または図７と同様の工程を行う。このとき、充填剤３５の圧力を一定に保ちながら切羽保持を図りつつ、スクリュコンベア１６にてシールド掘進機２２の移動量に相当する充填剤３５を排出する。
【００６７】
充填剤３５は、ゲル状の比較的柔らかい材質であるので、容易にスクリュコンベア１６にて排出することができ、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８を確実に前方にスライドさせることができる。
【００６８】
図１０は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第二の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【００６９】
第二の実施の形態のシールド掘進機４１は、図１のシールド掘進機１の切羽隔壁２１が外筒４に固定されているのに対して、切羽隔壁２１を、シールドフレーム２の一部を構成する外筒４内で、その軸方向にスライド自在に設けたものである。
【００７０】
切羽隔壁２１の後面には、軸方向に延びて、バルクヘッド６を貫通し、内筒３側に接続された伸縮シリンダ４３が設けられている。伸縮シリンダ４３は、バルクヘッド６の貫通穴４４にシール部材（図示せず）を介してスライド自在に支持されている。この伸縮シリンダ４３が伸長することによって、切羽隔壁２１が、外筒４の前端部までスライドするようになっている。
【００７１】
なお、その他の構成については図１と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００７２】
次に、本実施の形態のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００７３】
図１０（ｂ）に示すように、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させると共に、カッタスポーク１１の位置を切羽隔壁２１のスリット１９の位置に合わせておいて、切羽隔壁２１を外筒４の前端までスライドさせる。
【００７４】
そして、図１０（ｃ）に示すように、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７やスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００７５】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００７６】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００７７】
本実施の形態においては、図１のシールド掘進機１と同様に、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができるという作用効果の他に、以下のような作用効果が得られる。
【００７８】
切羽隔壁２１を前方にスライドさせることによって、シールド掘進装置２２の後退距離を短くすることができる。従って、シールド掘進機４１の機長を短くすることができ、カーブ施工の回転半径をより短くすることができる。
【００７９】
図１１は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第三の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【００８０】
第三の実施の形態のシールド掘進機５１は、図１のシールド掘進機１が、カッタ装置７をスクリュコンベア１６等を含むシールド掘進装置２２全体で外筒４の内側で後方にスライドさせるのに対して、スクリュコンベア１６が切羽隔壁２１に設けられ、スクリュコンベア１６はスライドさせずに、カッタ装置７とバルクヘッド６のみを後方にスライドさせるものである。
【００８１】
スクリュコンベア１６は、後方にスライドするカッタ装置７との干渉を防ぐために、その後方を俯仰させる俯仰手段である球面ジョイント５２を介して、バルクヘッド６に支持されている。
【００８２】
球面ジョイント５２は、図１２に示すように、切羽隔壁２１下端の開口部５３に設けられたブラケット５４に取り付けられている。球面ジョイント５２は、ブラケット５４側の凹面支持部５５と、スクリュコンベア１６側の凸面支持部５６とから構成されている。凹面支持部５５の支持面にはシール部材５７が設けられいる。
【００８３】
切羽隔壁２１の下端にはスクリュコンベア１６の開口部５３が形成されているので、スリット１９は、図１のシールド掘進機１のものと比べて、開口部５３を避けて回転した位置に形成されている。
【００８４】
なお、その他の構成については図１のシールド掘進機１と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００８５】
次に、本実施の形態のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を説明しながら、上記構成によるシールド掘進機のカッタビット交換機構の作用を説明する。
【００８６】
図１１（ｂ）に示すように、まず、カッタスポーク１１の移動部２４を径方向内側に移動させて、外筒４の内側に配置させる。
【００８７】
そして、伸縮シリンダである中折れジャッキ５を縮退させて、バルクヘッド６と共にカッタ装置７を、外筒４の内側で後方にスライドさせる。
【００８８】
このとき、スクリュコンベア１６は、球面ジョイント５２にて支持されているので、後方を下降させて、カッタ装置７との干渉を防ぐことができる。
【００８９】
これによって、カッタスポーク１１やカッタ回転軸８からなるカッタ前端部が、切羽隔壁２１のスリット１９を通過して、切羽隔壁２１の後方に移動することとなる。
【００９０】
そして、バルクヘッド６に設けられたマンホール（図示せず）から作業員が、切羽隔壁２１の後方のカッタ装置７との空間３３に入って、カッタビット１２の交換或いはカッタスポーク１１及びカッタ回転軸８を含むカッタ前端部のメンテナンスを行う。
【００９１】
本実施の形態においては、図１のシールド掘進機１と同様に、カッタビット１２の交換が容易で且つ確実に行うことができると共に、カッタ回転軸８やカッタスポーク１１の前面の作業が可能となり、カッタ部全体の点検、補修を行うことができるという作用効果の他に、以下のような作用効果が得られる。
【００９２】
スクリュコンベア１６を、バルクヘッド６より前方に位置する切羽隔壁２１に設けたことによって、掘削土砂の排出効率を向上させることができる。また、スクリュコンベア１６はスライドさせずに、カッタ装置７とバルクヘッド６のみを後方にスライドさせることによって、カッタ装置７のスライドが、図１のシールド掘進機と比較して、小さい応力で行うことができると共に、スライド部分が少ないので、構造を簡単にすることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、カッタビットの交換だけでなく、カッタ部全体の点検、補修を行うことができ、シールド掘進機による長距離掘削が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第一の実施の形態を示した断面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】スリットを閉塞した状態の切羽隔壁を示した正面図である。
【図４】油圧ホース挿入管を示した断面図である。
【図５】カッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図６】掘進復旧時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図７】掘進復旧時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図８】スリットを閉塞する場合のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図９】スリットを閉塞する場合のカッタビットの交換時のシールド掘進機の動作を示した断面図である。
【図１０】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第二の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【図１１】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の第三の実施の形態を示した断面図及びその動作を示した断面図である。
【図１２】球面ジョイントを示した拡大断面図である。
【符号の説明】
１ シールド掘進機
２ シールドフレーム
３ 内筒
４ 外筒
５ 中折れジャッキ（伸縮シリンダ）
６ バルクヘッド
７ カッタ装置
８ カッタ回転軸
１１ カッタスポーク
１２ カッタビット
１６ スクリュコンベア
１９ スリット
２１ 切羽隔壁
２２ シールド掘進装置
２７ 閉塞板
４１ シールド掘進機
５１ シールド掘進機
５２ 球面ジョイント（俯仰手段）
Claims (9)
- シールド掘進機のカッタビットの交換或いはカッタスポーク及びカッタ回転軸を含むカッタ前端部のメンテナンスを行うためのシールド掘進機のカッタビット交換機構において、シールド掘進機のバルクヘッドの前面に上記カッタ前端部を通過させるためのスリットを有する切羽隔壁を上記バルクヘッドに対して近接離反可能に設け、上記カッタスポークの外周端をその径方向に出没自在に形成すると共に、カッタをシールド掘進機の軸方向に移動自在に設けたことを特徴とするシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられた請求項１記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記伸縮シリンダが、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、上記シールド掘進装置を前方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に移動させる請求項２記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記切羽隔壁に、カッタビット交換終了後の掘進復旧時に、その切羽隔壁を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の前方に位置させる牽引手段を設けた請求項２記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記シールド掘進機が、内筒と外筒とを有すると共に、その内筒と外筒とを中折れさせる中折れジャッキを有し、上記シールド掘進装置をスライドさせる上記伸縮シリンダが、上記中折れジャッキで兼用される請求項２から４いずれかに記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記バルクヘッド、上記カッタ及び掘削土を排出するスクリュコンベアを含むシールド掘進装置が、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられると共に、上記切羽隔壁が、シールド掘進機のフードの前端までスライド自在に設けられ、カッタビット交換時に、上記切羽隔壁をシールド掘進機のフードの前端までスライドさせるスライド手段が設けられると共に、上記シールド掘進装置を後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられた請求項１記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記バルクヘッド及び上記カッタが、シールド掘進機のシールドフレーム内でその軸方向にスライド自在に設けられ、掘削土を排出するスクリュコンベアの開口部が上記切羽隔壁に設けられ、カッタビット交換時に、上記バルクヘッド及びカッタを後方にスライドさせて、上記カッタ前端部を上記切羽隔壁のスリットを通過させてその切羽隔壁の後方に移動させる伸縮シリンダが設けられると共に、スクリュコンベアの後方を俯仰させてカッタ装置との干渉を防ぐ俯仰手段が設けられた請求項１記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記スクリュコンベアが、上記切羽隔壁に球面ジョイントにて支持され、その後端が俯仰する請求項７記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
- 上記切羽隔壁のスリットに、そのスリットを覆う閉塞板が開閉自在に設けられた請求項１から８いずれかに記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
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