JP4437910B2 - Cutter changing device and method and tunnel excavator - Google Patents
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本発明は、先行ビットやカッタビットなどのカッタを機内より交換可能としたカッタ交換装置及び方法、並びにこのカッタ交換装置を搭載したトンネル掘削機に関する。 The present invention relates to a cutter exchanging apparatus and method that can replace a cutter such as a leading bit and a cutter bit from the inside of the machine, and a tunnel excavator equipped with the cutter exchanging apparatus.
一般的なトンネル掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部にカッタヘッドが駆動回転可能に装着され、このカッタヘッドに先行ビットやカッタビットなどが多数取付けられる一方、後部に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ことで、既設セグメントから掘削反力を得て掘削機本体が前進し、カッタビット等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。 In general tunnel excavators , a cutter head is rotatably mounted on the front of a cylindrical excavator body, and a number of leading bits and cutter bits are attached to the cutter head, while the excavator body is attached to the rear. A large number of shield jacks for advancing the vehicle are mounted, and an erector device for assembling the segments to the inner wall surface of the existing tunnel is mounted. Therefore, by extending the shield jack while rotating the cutter head, the excavator body moves forward by obtaining the excavation reaction force from the existing segment, and the cutter bit or the like can excavate the ground in front and form a tunnel. .
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先行ビットやカッタビットが摩耗してしまう。この先行ビット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、この状態で作業者が圧気空間に入って先行ビットやカッタビットの交換作業を行っていた。 In recent years, tunnels tend to be long distances, and the leading bits and cutter bits attached to the cutter head are worn during tunnel excavation work. Since the excavation efficiency of the ground decreases when the preceding bit or the cutter bit is worn, excavation work must be stopped and each worn cutter must be replaced. However, this cutter replacement work suppresses the collapse of the face by discharging the mud and excavated sediment in the space including the chamber between the face and the bulkhead to the outside, and supplying air to the space for pressure. In this state, the worker enters the pressure space and replaces the preceding bit and the cutter bit.
そのため、ビット交換作業に長時間を要してしまい、また、作業者の安全性を十分考慮しなければならず、作業効率が良くなかった。そこで、作業者が切羽側やチャンバに出ることなく、機内から磨耗した先行ビットやカッタビットを新しいものと交換可能としたものが、例えば、下記に示す特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたシールド機は、カッタスポークに設けられた交換ビットを、作業員がシールド機の後方からその支持部と共にジャッキにより機内に引き込み、シャッタを閉じて止水した後に交換ビットの交換を行うものである。
ところが、上述した従来のシールド機によるビット交換装置にあっては、交換ビットを機内への引き込んでからシャッタを閉じて止水しており、このときの止水性を向上させるためには、シャッタの支持部分や密着部分の構造に十分に配慮する必要がある。そのため、シャッタの支持構造が複雑になると共に装置が大型化してしまうという問題がある。 However, in the above-described conventional bit exchange device using a shield machine, the shutter is closed and the water is stopped after the exchange bit is pulled into the machine. It is necessary to give sufficient consideration to the structure of the support part and the close contact part. Therefore, there is a problem that the support structure of the shutter becomes complicated and the apparatus becomes large.
本発明はこのような問題を解決するものであって、カッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ると共に装置の簡素化を図ったカッタ交換装置及び方法とトンネル掘削機を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem, and provides a cutter exchanging apparatus and method and a tunnel excavator that improve the workability and safety of cutter exchanging work and simplify the apparatus. Objective.
上述の目的を達成するための本発明に係るカッタ交換装置は、カッタヘッドに前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段と、前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入された前記シール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段とを具えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, a cutter exchanging device according to the present invention comprises a guide hole provided in a cutter head along the front-rear direction, a movably supported along the guide hole, and a front end portion of the cutter exchanging device. A cutter that can be held in a position protruding forward from the head, a cutter moving means that moves the cutter back and forth, a seal insertion hole that communicates with the guide hole, and the guide hole in which the cutter has retracted from the seal insertion hole A seal member which is inserted into the front portion of the seal member and is capable of stopping water, seal insertion means for inserting the seal member into the guide hole from the seal insertion hole, and the seal member inserted into the guide hole from the seal insertion hole And a seal moving means for moving the lens forward and in close contact with the peripheral surface of the guide hole .
本発明に係るカッタ交換装置では、前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段が設けられたことを特徴としている。 The cutter exchanging apparatus according to the present invention is characterized in that a sealant filling means for filling a sealant is provided in the front portion of the guide hole in which the cutter has been retracted.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段が設けられたことを特徴としている。 The cutter exchanging apparatus according to the present invention is characterized in that seal positioning means for preventing the seal member that has moved to the front of the guide hole from moving backward is provided.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記シール挿入手段は、前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドを有し、前記シール位置決め手段は、該押出ロッド内から前方に移動した前記シール部材の後方に突出する位置決めロッドを有することを特徴としている。 In the cutter exchanging apparatus according to the present invention, the seal insertion means has an extrusion rod that pushes the seal member from the seal insertion hole into the guide hole, and the seal positioning means has moved forward from the inside of the extrusion rod. It has the positioning rod which protrudes behind the said sealing member, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記シール挿入手段は、前記シール部材を保持して前記シール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、該シール支持筒内に移動自在に嵌合して前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドと、該押出ロッド内に移動自在に嵌合して前記ガイド孔内の前記シール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、前記押出ロッド及び前記位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とを有することを特徴としている。 In the cutter exchanging device according to the present invention, the seal insertion means includes a seal support cylinder that holds the seal member and is detachable from the seal insertion hole, and is movably fitted in the seal support cylinder. An extrusion rod for extruding the seal member from the seal insertion hole into the guide hole; a positioning rod for movably fitting in the extrusion rod to prevent the seal member from retreating in the guide hole; and the extrusion rod And rod moving means for moving the positioning rod.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記カッタ移動手段は、前記カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部が該カッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を有することを特徴としている。 In the cutter exchanging apparatus according to the present invention, the cutter moving means includes a cutter exchanging screw rod that is rotatably supported behind the cutter and has a tip portion that enters and is screwed into the cutter. Yes.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部が該ガイド孔内に突出可能な移動ピンが移動自在に装着され、該移動ピンは、先端部が前記カッタの側面に圧接して該カッタを前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能すると共に、先端部が前記ガイド孔内に突出して前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能することを特徴としている。 In the cutter exchanging device according to the present invention, a movable pin whose tip is projectable into the guide hole is movably attached to the guide cylinder in which the guide hole is formed, and the tip of the movable pin is the tip of the cutter. The seal member which functions as a cutter fixing means capable of holding the cutter in a position protruding forward from the cutter head by pressing against a side surface, and having a tip portion protruding into the guide hole and moving forward of the guide hole It functions as a seal positioning means for preventing the retreat of the seal.
本発明に係るカッタ交換装置では、前記カッタヘッドの所定の位置に前記ガイド孔が形成されたガイド筒が固定されており、該ガイド筒の後方に該ガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器が着脱自在に設けられたことを特徴としている。 In the cutter exchanging device according to the present invention, a guide cylinder in which the guide hole is formed is fixed at a predetermined position of the cutter head, and the cutter has a cutter housing portion communicating with the guide hole at the rear of the guide cylinder. The storage container is detachably provided.
本発明に係るカッタ交換方法は、カッタヘッドに支持されたカッタをガイド孔に沿って後退し、該ガイド孔の側方に連通するシール挿入孔から該カッタの前方にシール部材を挿入し、該シール部材を前方に移動して前記ガイド孔の周面に密着させて止水した状態で、前記カッタを前記カッタヘッドから引き抜いて交換することを特徴とするものである。 In the cutter replacement method according to the present invention , the cutter supported by the cutter head is retracted along the guide hole, and a seal member is inserted in front of the cutter from the seal insertion hole communicating with the side of the guide hole. The cutter is pulled out of the cutter head and replaced in a state where the seal member is moved forward and brought into close contact with the peripheral surface of the guide hole to stop water.
本発明に係るカッタ交換方法では、前記シール部材を前方に移動して止水した後に該シール部材の後退を阻止した状態で、前記カッタの交換作業を行うことを特徴としている。 The cutter replacement method according to the present invention is characterized in that the cutter replacement operation is performed in a state in which the seal member is moved forward to stop water and then the retreat of the seal member is prevented.
本発明に係るカッタ交換方法では、前記カッタを前記ガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタを該ガイド孔に挿入して前進し、該ガイド孔内の前記シール部材を該カッタにより外方に押し出して該カッタを所定の取付位置に移動することを特徴としている。 In the cutter replacement method according to the present invention, after the cutter is pulled out from the guide hole to the rear, a new cutter is inserted into the guide hole to move forward, and the seal member in the guide hole is moved outward by the cutter. The cutter is pushed and moved to a predetermined mounting position.
本発明に係るトンネル掘削機は、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て放射状に装着された複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、該カッタスポーク内に前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に位置保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段と、前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入された前記シール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段とを具えたことを特徴とするものである。 A tunnel excavator according to the present invention includes a tubular excavator main body, a propulsion jack that advances the excavator main body, and a plurality of radial excavators that are rotatably mounted on the front portion of the excavator main body. A cutter head having a cutter pork, a guide hole provided in the cutter pork along the front-rear direction, a movably supported along the guide hole, and a front end portion protruding forward from the cutter head. A cutter that can be held in position, a cutter moving means that moves the cutter back and forth, a seal insertion hole that communicates with the guide hole, and a cutter that is retracted from the seal insertion hole and inserted into a front portion of the guide hole and water shut-off possible sealing member is a sealing insert means for inserting the sealing member into the guide hole from the seal insertion hole, is inserted into the guide hole from the seal insertion hole Move the serial seal member forward and is characterized in that comprises a seal moving means for close contact with the peripheral surface of the guide hole.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、カッタヘッドに前後方向に沿ってガイド孔を設け、カッタ移動手段によりこのガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持すると共に、前端部がカッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能とし、また、ガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部に挿入して止水可能なシール部材を設け、このシール部材をシール挿入孔からガイド孔に挿入するシール挿入手段を設けたので、カッタをガイド孔に沿って後退してからその前方にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うことができ、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置を簡素化することができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention , the cutter head is provided with the guide hole along the front-rear direction, and the cutter moving means supports the cutter along the guide hole so as to be movable back and forth, and the front end portion from the cutter head. A seal insertion hole is provided that can be held at a position protruding forward, and is provided with a seal insertion hole that communicates with the guide hole. Since the seal insertion means for inserting the seal member into the guide hole from the seal insertion hole is provided, the cutter replacement work is performed with the seal member inserted in front of the cutter after the cutter is retracted along the guide hole and water is stopped. It is possible to improve the workability and safety of the cutter replacement work, and to stop water easily by simply bringing the seal member into close contact with the peripheral surface of the guide hole. Can, it is possible to simplify the apparatus.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、カッタが後退したガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段を設けたので、カッタを後退するときにガイド孔の前部にシール剤を充填することで、シール部材による止水性能を向上することができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, since the sealant filling means for filling the sealant is provided in the front part of the guide hole where the cutter is retracted, the sealant is applied to the front part of the guide hole when the cutter is retracted. By filling, the water stop performance by the seal member can be improved.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、シール挿入孔からガイド孔に挿入されたシール部材を前方に移動してガイド孔の周面に密着させるシール移動手段を設けたので、シール部材をガイド孔の周面に確実に密着させることで、シール部材による止水性能を向上することができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, the seal moving means for moving the seal member inserted into the guide hole from the seal insertion hole forward and closely contacting the peripheral surface of the guide hole is provided. The water stop performance by the seal member can be improved by securely contacting the peripheral surface.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、ガイド孔の前方に移動したシール部材の後退を阻止するシール位置決め手段を設けたので、ガイド孔の周面に密着したシール部材の移動が阻止されることとなり、確実な止水を行うことができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, since the seal positioning means for preventing the seal member moved to the front of the guide hole is provided, the movement of the seal member in close contact with the peripheral surface of the guide hole is prevented. Thus, reliable water stop can be performed.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、シール挿入手段としてシール部材をシール挿入孔からガイド孔に押し出す押出ロッドを設け、シール位置決め手段として押出ロッド内から前方に移動したシール部材の後方に突出する位置決めロッドを設けたので、簡単な構成によりシール部材をガイド孔に押し出すことができると共に、このシール部材の位置決めを行うことができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, an extrusion rod that pushes the seal member from the seal insertion hole to the guide hole is provided as the seal insertion means, and protrudes rearward from the seal member moved forward from the inside of the extrusion rod as the seal positioning means. Since the positioning rod is provided, the seal member can be pushed out into the guide hole with a simple configuration, and the seal member can be positioned.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、シール挿入手段を、シール部材を保持してシール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、シール支持筒内に移動自在に嵌合してシール部材をシール挿入孔からガイド孔に押し出す押出ロッドと、押出ロッド内に移動自在に嵌合してガイド孔内のシール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、押出ロッド及び位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とで構成したので、カッタ交換時にシール挿入手段を装着してカッタ交換作業を行うことができ、作業性を向上することができると共に、装置を簡素化することができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention , the seal insertion means holds the seal member and is detachably attached to the seal insertion hole, and the seal insertion means is movably fitted in the seal support cylinder and sealed. Rod that pushes the seal from the seal insertion hole into the guide hole, a positioning rod that movably fits in the extrusion rod to prevent the seal member in the guide hole from moving backward, and a rod moving means that moves the extrusion rod and the positioning rod Therefore, when replacing the cutter, the seal insertion means can be attached to perform the cutter replacement operation, so that the workability can be improved and the apparatus can be simplified.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、カッタ移動手段として、カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部がこのカッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を設けたので、簡単な構成により容易にカッタを移動することができると共に、カッタ移動手段を長尺に形成する必要がなく、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, as the cutter moving means, the cutter exchanging screw rod that is rotatably supported at the rear of the cutter and the tip portion enters into the cutter and is screwed is provided. With this configuration, the cutter can be easily moved, and it is not necessary to form the cutter moving means in a long shape, so that the size and cost of the apparatus can be reduced.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部がガイド孔内に突出可能な移動ピンを移動自在に装着し、この移動ピンを、先端部がカッタの側面に圧接してカッタをカッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能させると共に、先端部がガイド孔内に突出してガイド孔の前方に移動したシール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能させようにしたので、移動ピンだけでカッタの位置保持とシール部材の後退阻止が可能となり、装置の簡素化や低コスト化を図ることができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, a movable pin whose tip portion can protrude into the guide hole is movably attached to the guide cylinder in which the guide hole is formed, and the movable pin is attached to the side surface of the cutter. The seal functions to function as a cutter fixing means capable of holding the cutter in a position protruding forward from the cutter head by being pressed against the seal head, and preventing the retraction of the seal member whose front end portion protrudes into the guide hole and moves forward of the guide hole Since it is made to function as a positioning means, it becomes possible to hold the position of the cutter and prevent the seal member from retreating with only the moving pin, and it is possible to simplify the apparatus and reduce the cost.
本発明に係るカッタ交換装置によれば、カッタヘッドの所定の位置にガイド孔が形成されたガイド筒を固定し、このガイド筒の後方にガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器を着脱自在に設けたので、カッタをカッタ収納容器に収納した状態で新しいものと交換することができ、カッタ交換作業が容易になると共に交換時間を短縮することができ、作業性を向上することができる。 According to the cutter exchanging device according to the present invention, a cutter storage container having a cutter storage portion that fixes a guide cylinder having a guide hole formed at a predetermined position of the cutter head and communicates with the guide hole behind the guide cylinder. Since it is detachably provided, the cutter can be replaced with a new one while being stored in the cutter storage container, the cutter replacement work is facilitated, the replacement time can be shortened, and workability can be improved. it can.
本発明に係るカッタ交換方法によれば、カッタヘッドに支持されたカッタをガイド孔に沿って後退し、ガイド孔の側方に連通するシール挿入孔からカッタの前方にシール部材を挿入し、シール部材を前方に移動してガイド孔の周面に密着させて止水した状態で、カッタをカッタヘッドから引き抜いて交換するようにしたので、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置を簡素化することができる。 According to the cutter replacement method of the present invention, the cutter supported by the cutter head is retracted along the guide hole, and the seal member is inserted in front of the cutter from the seal insertion hole communicating with the side of the guide hole. Since the cutter is pulled out from the cutter head and replaced while the member is moved forward and brought into close contact with the peripheral surface of the guide hole, the workability and safety of the cutter replacement work can be improved. In addition, it is possible to easily stop the water simply by bringing the seal member into close contact with the peripheral surface of the guide hole, and the apparatus can be simplified.
本発明に係るカッタ交換方法によれば、シール部材を前方に移動して止水した後にシール部材の後退を阻止した状態で、カッタの交換作業を行うようにしたので、ガイド孔の周面に密着したシール部材の移動が阻止されることとなり、確実な止水を行うことができる。 According to the cutter replacement method of the present invention , the cutter replacement operation is performed in a state in which the seal member is moved forward and stopped to stop water, and then the seal member is prevented from moving backward. The close seal member is prevented from moving, and water can be reliably stopped .
本発明に係るカッタ交換方法によれば、カッタをガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタをこのガイド孔に挿入して前進し、ガイド孔内のシール部材をカッタにより外方に押し出してカッタを所定の取付位置に移動するようにしたので、安価なシール部材を回収せずに常に新しいシール部材を用いて止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、一つの装置でカッタ交換作業を繰り返し行うことができる。 According to the cutter replacement method of the present invention, after the cutter is pulled backward from the guide hole, a new cutter is inserted into the guide hole to move forward, and the seal member in the guide hole is pushed outward by the cutter to cut the cutter. Since the device is moved to a predetermined mounting position, it is possible to always stop water using a new seal member without collecting an inexpensive seal member, thereby enabling simplification of the apparatus and cost reduction. In addition, the cutter replacement operation can be repeated with a single device.
本発明に係るトンネル掘削機によれば、筒状をなす掘削機本体を推進ジャッキにより前進可能とし、前部に放射状に装着された複数のカッタスポークを有するカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、カッタスポーク内に前後方向に沿ってガイド孔を設け、カッタ移動手段によりこのガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持すると共に、前端部がカッタヘッドから前方に突出した位置に位置保持可能とし、また、ガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部に挿入して止水可能なシール部材を設け、このシール部材をシール挿入孔からガイド孔に挿入するシール挿入手段と、シール挿入孔からガイド孔に挿入されたシール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段とを設けたので、カッタをガイド孔に沿って後退してからその前方にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うことができ、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を図ることができる。 According to the tunnel excavator according to the present invention , a cylindrical excavator main body can be advanced by a propulsion jack, and a cutter head having a plurality of cutter spokes radially attached to the front portion is mounted so as to be driven to rotate, A guide hole is provided in the cutter pork along the front-rear direction, and the cutter moving means supports the cutter so that it can move back and forth along the guide hole, and the front end can be held at a position protruding forward from the cutter head. In addition, a seal insertion hole communicating with the guide hole is provided, and a seal member capable of stopping water is provided by being inserted into the front portion of the guide hole where the cutter is retracted from the seal insertion hole, and the seal member is guided from the seal insertion hole. a sealing insert means for inserting into the hole, sealing the inserted seal member from the seal insertion hole in the guide hole and moves forward to close contact with the peripheral surface of the guide hole transfer Is provided with the means, from the retracted along the cutter guide hole by inserting a sealing member in front at water stop state, can be performed cutter replacement, the cutter replacement workability and safety In addition to improving the performance, water can be easily stopped by simply bringing the seal member into close contact with the peripheral surface of the guide hole, thereby simplifying the device and reducing the cost.
本発明のカッタ交換装置、カッタ交換方法、トンネル掘削機の最良の形態は、カッタスポーク内のガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持し、このガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うものであり、以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 The best mode of the cutter exchanging apparatus, cutter exchanging method, and tunnel excavator of the present invention is to support the cutter movably back and forth along the guide hole in the cutter pork, and to provide a seal insertion hole communicating with the guide hole, The cutter is exchanged in a state where the seal member is inserted into the front portion of the guide hole where the cutter is retracted from the seal insertion hole and the water is stopped, and the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Explained.
図1に本発明の第1実施例に係るカッタ交換装置を搭載したトンネル掘削機の概略断面、図2に第1実施例のトンネル掘削機の正面視、図3にカッタスポークの断面を表す図2のIII−III断面、図4にカッタ交換時におけるカッタスポークの断面、図5及び図6に第1実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面を示す。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a tunnel excavator equipped with a cutter exchanging apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the tunnel excavator of the first embodiment, and FIG. Section III-III of FIG. 2, FIG. 4 shows a cross section of the cutter pork at the time of cutter replacement, and FIGS. 5 and 6 show a cross section of the cutter pork representing the work of replacing the preceding bit by the cutter replacement apparatus of the first embodiment.
第1実施例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とが球面軸受14を介して屈曲自在に連結され、複数の中折ジャッキ15によって屈曲可能となっている。この前胴12の前部には回転リング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、中心部から放射状に設けられたカッタスポーク19が連結リング20によって連結されて構成され、各カッタスポーク19の前面部に複数の先行ビット21がその長手方向に沿って装着されると共に、各カッタスポーク19の両側部に複数のカッタビット22がその長手方向に沿って装着されている。
In the tunnel excavator of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the excavator main body 11 has a cylindrical front cylinder 12 and a
回転リング16の後部にはリングギア23が固定される一方、掘削機本体11(前胴12)には複数のカッタ旋回モータ24が取付けられており、このカッタ旋回モータ24の駆動ギア25がこのリングギア23に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ24を駆動して駆動ギア25を回転駆動すると、リングギア23、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。
A
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26が取付けられ、カッタヘッド18とこのバルクヘッド26との間にチャンバ27が形成されており、バルクヘッド26には前方に向けて複数の攪拌棒28が固定されている。そして、掘削機本体11内にはスクリューコンベヤ29が前傾した状態で配設され、前端部がバルクヘッド26を貫通してチャンバ27内に開口している。
A
後胴13の前部内周面には周方向に沿って複数のシールドジャッキ(推進ジャッキ)30が並設されており、このシールドジャッキ30を後方に伸長してスプレッダ31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32が設けられている。
A plurality of shield jacks (propulsion jacks) 30 are juxtaposed along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the front portion of the
ところで、第1実施例では、カッタ交換装置により、カッタヘッド18に装着された先行ビット21を機内側から交換可能となっている。即ち、図1乃至図3に示すように、カッタヘッド18におけるカッタスポーク19は中空の四角断面形状をなし、前面部に複数の先行ビット21が交換可能に装着される一方、後面部に作業口33が形成されて作業扉34により開閉可能となっている。
By the way, in the first embodiment, the leading
本実施例のカッタ交換装置において、カッタスポーク19の前面部にはガイド筒41のフランジ部42がボルト43によりシール40を介して固定されており、ガイド筒41内には円形断面を有するガイド孔44が前後方向に沿って形成され、前端部がカッタスポーク19の外方に開放し、後端部がカッタスポーク19内に開放している。先行ビット(カッタ)21は、円柱形状をなすビット本体45の前端部に地盤を掘削するビット46が一体に固定されて構成され、中心部に貫通孔47が長手方向に沿って形成されている。そして、この先行ビット21は、ビット本体45がガイド筒41のガイド孔44にシール48を介して移動自在に嵌合しており、ビット46がカッタスポーク19から前方に突出している。また、ガイド筒41のフランジ部42には、ビット交換ジャッキ(カッタ移動手段)49が着脱自在に装着される一方、先行ビット21の後端部には連結プレート50が固定されており、ビット交換ジャッキ49の駆動ロッド51の先端部がこの連結プレート50の端部に締結されている。
In the cutter exchanging apparatus of the present embodiment, the
従って、ビット交換ジャッキ49を伸縮することにより先行ビット21をガイド筒41のガイド孔44に沿って移動することができ、このビット交換ジャッキ49を収縮することで、先行ビット21をビット46がカッタヘッド18から前方に突出した突出位置に移動して位置保持することができる一方、ビット交換ジャッキ49を伸長することで、先行ビット21を後退してカッタスポーク19内に引き込むことができる。この先行ビット21の引き込み時、ビット交換ジャッキ49の伸縮に応じて、ガイド筒41のフランジ部42とビット交換ジャッキ49との間にスペーサ52(図5参照)を介装することで、先行ビット21をビット交換ジャッキ49のストローク以上に移動することができる。
Accordingly, the leading
また、ガイド筒41の長手方向におけるほぼ中央部には、外部からガイド孔44に連通するシール挿入孔53が形成されている。このシール挿入孔53は、先行ビット21の交換時に後述するシール部材としての止水ゴム球54をガイド孔44に挿入して止水し、カッタスポーク19内への浸水を防止するためのものである。なお、通常のトンネル掘削作業時には、このシール挿入孔53は不要であるため、このシール挿入孔53を閉塞する蓋部材55が取付けられている。
Further, a
そして、図4に示すように、磨耗した先行ビット21の交換時に、止水ゴム球54をシール挿入孔53から先行ビット21が後退したガイド孔44の前部に挿入するシール挿入機構56が、ガイド筒41に対して装着可能となっている。即ち、このシール挿入機構56にて、シール支持筒57は内部にシール挿入孔53に適合する支持孔58が形成され、ガイド筒41の側部にシールを介して図示しないボルトにより着脱可能となっている。この場合、ガイド孔44、シール挿入孔53、支持孔58は同径であり、止水ゴム球54は、この孔径より若干大きく形成された球体であり、外周面が密着して止水可能であると共に、所定の押圧力により移動可能となっている。
As shown in FIG. 4, when replacing the worn leading
シール支持筒57は、支持孔58の先端部側にこの止水ゴム球54が嵌合して保持される一方、支持孔58の基端部側にこの止水ゴム球54をシール挿入孔53からガイド孔44に押し出す押出ロッド59が移動自在に嵌合している。押出ロッド59は、支持孔58にシール60を介して嵌合する外筒61と、この外筒61内にシール62を介して移動自在に嵌合する位置決めロッド(シール位置決め手段)63とから構成されている。この位置決めロッド63は、ガイド孔44に挿入された止水ゴム球54の後退を阻止するものである。そして、押出ロッド59及び位置決めロッド63を独立して移動させる押出ジャッキ(ロッド移動手段)64は、カッタスポーク19内に装着可能であり、駆動ロッド65の先端部を押出ロッド59の蓋部59a、またはこの蓋部59aを取り外した位置決めロッド63の後端部に連結可能となっている。
In the seal support cylinder 57, the water
前述した先行ビット21の貫通孔47には、シール挿入孔53からガイド孔44に挿入された止水ゴム球54を前方に移動することで、外周部をガイド孔44の周面に密着させる移動ロッド(シール移動手段)66が移動自在に嵌合している。そして、この移動ロッド66を移動させるシール移動ジャッキ67が、カッタスポーク19内に装着可能であり、駆動ロッド68の先端部を連結部レート50を貫通した移動ロッド66の連結部66aに連結可能となっている。
In the above-described through-hole 47 of the preceding
従って、ビット交換ジャッキ49を伸長して先行ビット21を所定ストローク後退させた状態で、押出ジャッキ64を伸長して押出ロッド59を前進することで、止水ゴム球54をシール挿入孔53からガイド孔44に押し出すことができる。この状態で、シール移動ジャッキ67を伸長して移動ロッド66を前進することで、止水ゴム球54をガイド孔44の前方に押し出して外周部をガイド孔44の周面に密着させることができる。その後、押出ジャッキ64を伸長して位置決めロッド63のみを前進することで、前方に移動した止水ゴム球54の後部に位置決めロッド63を突出し、土圧による止水ゴム球54の後退を阻止することができる。
Therefore, the water
また、ガイド筒41にて、シール挿入孔53よりも前方の側部には、ガイド孔44内にグリース(シール剤)を充填する充填孔(シール剤充填手段)69が形成されており、この充填孔69には図示しない連結ホースを介してグリース供給装置が連結されている。従って、ビット交換ジャッキ49を伸長して先行ビット21を後退させると同時に、充填孔69からガイド孔44へのグリースの充填を開始すると、先行ビット21が後退して形成されたガイド孔44の前部空間にグリースが充填されることとなり、ガイド孔44内への浸水を抑制できる。
In the
ここで、第1実施形態のトンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにカッタ交換装置による先行ビット21の交換作業について説明する。
Here, the tunnel excavation work by the tunnel excavator of the first embodiment and the exchanging work of the leading
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24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30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、カッタヘッド18に装着された多数の先行ビット21やカッタビット22が前方の地盤を掘削し、トンネルを形成する。そして、カッタヘッド18の地盤掘削により発生した土砂は、カッタヘッド18の開口部からチャンバ27内に取り込まれ、スクリューコンベヤ29によって外部に排出される。一方、シールドジャッキ30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32によってこの空所に新しいセグメントSを挿入し、順次このセグメントSをリング状に組み付けることで、所定長さのトンネルを継続して構築していく。
In order to form a tunnel by excavation, as shown in FIGS. 1 and 2, the cutter head 18 is rotated by the
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先行ビット21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。先行ビット21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、作業性を考慮してカッタヘッド18をカッタスポーク19が鉛直状態あるいは水平状態となる角度で停止させることが望ましい。そして、カッタヘッド18の周辺やチャンバ27内の土砂を全て排出した後、作業者が掘削機本体11から作業扉34を開放し、作業口33を通ってカッタヘッド18内に入り、先行ビット21の交換作業を行う。
In the course of carrying out such tunnel excavation work, when the leading
作業者は、まず、図3及び図4に示すように、カッタヘッド18のカッタスポーク19内にて、交換する先行ビット21のガイド筒41に取付けられた蓋部材55を外す一方、露出したシール挿入孔53に対応してシール挿入機構56をガイド筒41に装着すると共に、カッタスポーク19内に押出ジャッキ64を装着する。このとき、シール挿入機構56として、シール支持筒57の先端部側に止水ゴム球54を装着する一方、基端部側に押出ロッド59並びに位置決めロッド63を装着しておく。
As shown in FIGS. 3 and 4, the operator first removes the
そして、先行ビット21の図示しない位置決めロックを解除した後、ビット交換ジャッキ49を伸長し、ガイド孔44に沿って先行ビット21を後退させる。この場合、図5(a)に示すように、ビット交換ジャッキ49の伸長後にガイド筒41との連結を解除して収縮し、その間にスペーサ52を介装して連結し、再びビット交換ジャッキ49の伸長する操作を繰り返すことで、先行ビット21を所定距離だけガイド孔44内に引き込むことができる。また、このとき、充填孔69からガイド孔44に向けてグリースを注入することで、先行ビット21が後退して形成されたガイド孔44の前部空間にグリースを充填し、ガイド孔44内への浸水を抑制する。
Then, after releasing the positioning lock (not shown) of the preceding
先行ビット21の先端部がガイド孔44内をシール挿入孔53より後方まで後退すると共に、ガイド孔44の前部空間にグリースが充填されると、押出ジャッキ64の駆動ロッド65を押出ロッド59の蓋部59aに連結し、これを伸長して押出ロッド59を前進することで、止水ゴム球54をシール挿入孔53からガイド孔44に押し出す。続いて、図5(b)に示すように、カッタスポーク19内にシール移動ジャッキ67を装着して駆動ロッド68を移動ロッド66の連結部66aに連結し、これを伸長して移動ロッド66を前進して止水ゴム球54をガイド孔44の前方に押し出すことで、止水ゴム54の外周部をガイド孔44の周面に密着し、外部からのガイド孔44内への浸水を確実に阻止する。そして、押出ジャッキ64の駆動ロッド65と押出ロッド59の蓋部59aとの連結を解除し、押出ロッド59から蓋部59aを外し、押出ジャッキ64の駆動ロッド65を位置決めロッド63に連結する。この状態で、押出ジャッキ64を伸長して位置決めロッド63のみを前進し、この位置決めロッド63の先端部を前方に移動した止水ゴム球54の後部に突出することで、土圧などにより止水ゴム球54が後退するのを阻止する。
When the leading end of the leading
このように先行ビット21を支持するガイド孔44の先端部が確実に止水されると、図5(c)に示すように、シール移動ジャッキ67を伸縮して移動ロッド66を後退して元の位置に戻した後、このシール移動ジャッキ67をカッタスポーク19から取り外す。そして、再び、ビット交換ジャッキ49及びスペーサ52を用いて、前述と同様の操作により先行ビット21を後退させ、ガイド筒41のガイド孔44から完全に引き抜く。そして、ビット交換ジャッキ49の駆動ロッド51と連結プレート50との連結を解除し、磨耗した先行ビット21を取り外し、新しい先行ビット21を装着する。
When the tip end portion of the
新しい先行ビット21が装着されたら、図6(a)に示すように、ビット交換ジャッキ49を収縮すると共にスペーサ52を取り外して先行ビット21を前進させ、先端部がシール挿入孔53の手前に至る位置で停止する。ここで、押出ジャッキ64を収縮して位置決めロッド63を後退し、ガイド孔44からシール挿入孔53を通して押出ロッド59内に引き戻す。そして、再び、ビット交換ジャッキ49を収縮すると共にスペーサ52を取り外して先行ビット21を前進させると、図6(b)に示すように、先行ビット21の先端部がガイド孔44内にある止水ゴム球54を外方に押し出しながら移動し、ビット46がカッタスポーク19の外方に移動する。ここで、図3に示すように、新しい先行ビット21を所定の突出位置で固定し、ガイド筒41からシール挿入機構56を取り外すと共に、蓋部材55を固定してシール挿入孔53を閉塞してカッタ交換作業が完了となる。そして、再び、カッタヘッド18を回転しながらシールドジャッキ30を伸長し、掘削機本体11を前進させることで前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。
When the new leading
なお、カッタスポーク19には複数の先行ビット21が設けられており、止水ゴム球54を補充するだけで、一つのカッタ交換装置により全ての先行ビット21を連続して交換することができる。
The
このように第1実施例のカッタ交換装置並びに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内にガイド孔44を有するガイド筒41を固定し、このガイド孔44内に先行ビット21を移動自在に支持すると共に、このガイド筒41にガイド孔44に連通するシール挿入孔53を形成し、このシール挿入孔43に対して、止水ゴム球54と押出ロッド59と位置決めロッド53を有するシール挿入機構56を装着可能とし、この止水ゴム球54を先行ビット21が後退したガイド孔44の前部に挿入して止水可能としている。
As described above, in the cutter exchanging apparatus and the tunnel excavator of the first embodiment, the
従って、先行ビット21の交換時には、ビット交換ジャッキ49により先行ビット21を後退し、押出ジャッキ64により押出ロッド59を介して止水ゴム球54をガイド孔44に挿入して止水した状態で、先行ビット21をカッタスポーク19内に引き抜いて交換作業を行うことができ、カッタ交換作業における作業性及び作業者の安全性を向上することができると共に、止水ゴム球54をガイド孔44の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、カッタ交換装置を簡素化して小型化することができる。
Therefore, when the leading
また、ガイド筒41の側部に先行ビット21が後退したガイド孔44の前部空間にグリースを充填する充填孔69を形成したことで、先行ビット21を後退するときにガイド孔44にグリースを充填して浸水を防止し、止水性能を向上することができる。
Further, the filling
また、シール挿入孔53からガイド孔44に挿入された止水ゴム球54を前方に移動してガイド孔44の周面に密着させる移動ロッド66を設けたことで、止水ゴム球54をガイド孔44の周面に隙間なく確実に密着させ、止水性能を向上することができる。更に、このガイド孔44の前方に移動した止水ゴム球54の後退を阻止する位置決めロッド63を押出ロッド59内に設けたことで、水圧等による止水ゴム球54の後退を阻止することができ、止水性能の低下を防止することができると共に、装置の小型化が可能となる。
Further, the water
また、シール支持筒57、止水ゴム球54、押出ロッド59、位置決めロッド63等からなるシール挿入機構56を、ガイド筒41のシール挿入孔53に対して着脱可能としたことで、カッタ交換時にだけこのシール挿入機構56を装着して先行ビット21の交換作業を行うことができ、カッタスポーク19を小型化してカッタヘッド18の軽量化に寄与することができる。
Further, since the
そして、新しい先行ビット21の装着時に、この先行ビット21をガイド孔44で前進し、止水ゴム球54外方に押し出して所定の取付位置に移動するようにしており、安価な止水ゴム球54を回収せずに常に新しいものを用いて止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、止水ゴム球54を補充するだけで一つの装置でカッタ交換作業を繰り返し行うことができ、この場合、常に新しい止水ゴム球54を用いるために十分な止水性能を確保して作業の安全性を確保することができる。
When the new leading
図7に本発明の第2実施例に係るカッタ交換装置を表すカッタスポークの断面、図8にカッタ交換時におけるカッタスポークの断面、図9に図8のIX−IX断面、図10に第2実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面を示す。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a cutter pork representing a cutter exchanging apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view of the cutter pork during cutter replacement, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG. The cross section of the cutter pork showing the exchanging operation of the preceding bit by the cutter exchanging apparatus of the embodiment is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第2実施例のトンネル掘削機に搭載されたカッタ交換装置において、図7乃至図9に示すように、カッタヘッド18を構成するカッタスポーク19の前面部にはガイド筒71のフランジ部72がボルト73によりシール70を介して固定されており、ガイド筒71内には円形断面を有するガイド孔74が前後方向に沿って形成され、前端部がカッタスポーク19の外方に開放し、後端部がカッタスポーク19内に開放している。このガイド筒71は、前後の筒部71a,71bがボルト75により着脱自在に連結されている。先行ビット(カッタ)76は、円柱形状をなすビット本体77の前端部に地盤を掘削するビット78が一体に固定されて構成され、ビット本体77の中心部に形成された貫通孔79の後端部に雌ねじ部80が形成されている。そして、この先行ビット76は、ビット本体77がガイド筒71のガイド孔74にシール81を介して移動自在に嵌合しており、ビット78がカッタスポーク19から前方に突出している。また、ガイド筒71にはガイド孔74に直交する方向に沿って2つのねじ孔82が周方向に対向した位置に形成されており、このねじ孔82には先端部がガイド孔74内に突出可能な移動ピン83が螺合している。この移動ピン83は、図示しない工具により回転させることで、軸方向に移動可能であり、先端部が先行ビット76の側面に圧接してカッタヘッド18から前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能することが可能であると共に、先端部がガイド孔74内に突出してガイド孔74の前方に移動した後述するシール部材としての止水ゴム球92の後退を阻止するシール位置決め手段として機能することが可能である。
In the cutter exchanging device mounted on the tunnel excavator of the second embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, the
ガイド筒71のガイド孔74の後端部はカッタスポーク19内に開放されており、先行ビット76の交換時に、この先行ビット76をカッタスポーク19内へ引き抜くために利用され、通常のトンネル掘削作業時には、図7に示すように、このガイド穴74の後端部には蓋部材84が取付けられて閉塞されている。一方、磨耗した先行ビット76の交換時には、図8に示すように、引き抜いた先行ビット76を収容可能なビット収納容器85がガイド筒71に対して装着可能となっている。このビット収納容器85は、フランジ部86が蓋部材84が外されたガイド筒41の後端部にボルト87により着脱自在であり、内部にガイド孔74に連通する同径の収納部88が形成されている。また、このビット収納容器85には、外部からその中心部を貫通するビット交換ねじ棒(カッタ移動手段)89が回転自在に支持されており、先端部が先行ビット76の雌ねじ部80に螺合する一方、基端部はカッタ収納容器85の外部に突出して2つのナット90が螺合している。
The rear end portion of the
従って、ビット収納容器85をガイド筒41の後端部に固定した状態で、各ナット90を弛緩して図示しない工具によりビット交換ねじ棒89を回転することによりこのビット交換ねじ棒89の先端部に雌ねじ部80を介して係合する先行ビット76をガイド筒71のガイド孔74に沿って移動することができ、このビット交換ねじ棒89を一方方向に回転することで、先行ビット76をビット78がカッタヘッド18から前方に突出した突出位置に移動することができる一方、ビット交換ねじ棒89を他方方向に回転することで、先行ビット76を後退してビット収納容器85の収容部88内に引き込むことができる。
Therefore, in a state where the
また、ガイド筒71の長手方向におけるほぼ中央部には、外部からガイド孔74に連通するシール挿入孔91が形成されている。このシール挿入孔91は、先行ビット76の交換時に止水ゴム球92をガイド孔74に挿入して止水し、カッタスポーク19内への浸水を防止するためのものである。なお、通常のトンネル掘削作業時には、このシール挿入孔91は不要であるため、このシール挿入孔91を閉塞する蓋部材93が取付けられている。
Further, a
そして、図8に示すように、磨耗した先行ビット76の交換時に、止水ゴム球92をシール挿入孔91から先行ビット76が後退したガイド孔74の前部に挿入するシール挿入機構94が、ガイド筒71に対して装着可能となっている。即ち、このシール挿入機構94にて、シール支持筒95は内部にシール挿入孔91に適合する支持孔96が形成され、ガイド筒71の側部にシールを介して図示しないボルトにより着脱可能となっている。この場合、ガイド孔74、シール挿入孔91、支持孔96は同径であり、止水ゴム球92は、この孔径より若干大きく形成された球体であり、外周面が密着して止水可能であると共に、所定の押圧力により移動可能となっている。
Then, as shown in FIG. 8, when the worn leading
シール支持筒95は、支持孔96の先端部側にこの止水ゴム球92が嵌合して保持される一方、支持孔96の基端部側にこの止水ゴム球92をシール挿入孔91からガイド孔74に押し出す押出ロッド97がシール部材98を介して移動自在に嵌合しており、この押出ロッド97は、先端部が止水ゴム球92の外周面に密着してこれを適切に押し出すことができるような凹んだ湾曲形状をなしている。そして、押出ロッド97は後端部にその両側に突出する取付ブラケット99が取付けられ、この取付ブラケット99の両側に一対の押出ねじ棒(ロッド移動手段)100の基端部が回転自在に支持されており、各押出ねじ棒100の先端部はシール支持筒95からその両側に突出する連結ブラケット101に螺合している。
In the
従って、ビット交換ねじ棒89により先行ビット76を所定ストローク後退させた状態で、図示しない工具を用いて各押出ねじ棒100を回転して押出ロッド97を前進することで、止水ゴム球92をシール挿入孔91からガイド孔74に押し出すことができる。この状態で、ビット交換ねじ棒89を回転して先行ビット76を前進することで、止水ゴム球92をガイド孔74の前方に押し出して外周部をガイド孔74の周面に密着させるができる。この場合、先行ビット76及びビット交換ねじ棒89がシール移動手段として機能する。その後、各移動ピン83を回転して前進することで、前方に移動した止水ゴム球92の後部にこの移動ピン83の先端部を突出し、土圧による止水ゴム球92の後退を阻止することができる。
Therefore, in the state where the leading
また、ガイド筒71にて、シール挿入孔91よりも前方の側部には、ガイド孔74内にグリース(シール剤)を充填する充填孔(シール剤充填手段)102が形成されており、この充填孔102には図示しない連結ホースを介してグリース供給装置が連結されている。従って、ビット交換ねじ棒89を回転して先行ビット76を後退させると同時に、充填孔102からガイド孔74へのグリースの充填を開始すると、先行ビット76が後退して形成されたガイド孔74の前部空間にグリースが充填されることとなり、ガイド孔74内への浸水を抑制できる。
Further, in the
ここで、第2実施形態のカッタ交換装置による先行ビット76の交換作業について説明する。
Here, the replacement work of the leading
トンネル掘削機によるトンネル掘削作業の途中で、先行ビット76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。作業者は、まず、図7及び図8に示すように、カッタヘッド18のカッタスポーク19内にて、交換する先行ビット76のガイド筒71の後端部に取付けられた蓋部材84を外す一方、露出した先行ビット76に対応してビット収納容器85をガイド筒71に装着すると共に、ビット交換ねじ棒89の先端部を先行ビット76の雌ねじ部80に螺合する。また、交換する先行ビット76のガイド筒71の側部に取付けられた蓋部材93を外す一方、露出したシール挿入孔91に対応してシール挿入機構94をガイド筒71に装着する。このとき、シール挿入機構94として、シール支持筒95の先端部側に止水ゴム球92を装着する一方、基端部側に押出ロッド97並びに押出ねじ棒100を装着しておく。
In the middle of tunnel excavation work by the tunnel excavator, when the leading
次に、所定の工具により2つの移動ピン83を回転して後退し、カッタスポーク18に対する先行ビット76の位置保持を解除した後、所定の工具によりビット交換ねじ棒89を回転し、ガイド孔74に沿って先行ビット76を後退させる。このとき、充填孔102からガイド孔74に向けてグリースを注入することで、先行ビット76が後退して形成されたガイド孔74の前部空間にグリースを充填し、ガイド孔74内への浸水を抑制する。
Next, the two moving
そして、図10(a)に示すように、先行ビット76の先端部がガイド孔74内をシール挿入孔91より後方まで後退すると共に、ガイド孔74の前部空間にグリースが充填されると、所定の工具により押出ねじ棒100(図9参照)を回転して押出ロッド97を前進することで、止水ゴム球92をシール挿入孔91からガイド孔74に押し出す。続いて、図10(b)に示すように、ビット交換ねじ棒89を前述とは逆方向に回転し、ガイド孔74に沿って先行ビット76を前進して止水ゴム球92をガイド孔74の前方に押し出すことで、止水ゴム92の外周部をガイド孔74の周面に密着し、外部からのガイド孔74内への浸水を確実に阻止する。そして、この状態で、2つの移動ピン83を前述とは逆方向に回転して前進して先端部をガイド孔74内に突出し、前方に移動した止水ゴム球92の後部に位置させることで、土圧などにより止水ゴム球92が後退するのを阻止する。
Then, as shown in FIG. 10 (a), when the leading end of the leading
このように先行ビット76を支持するガイド孔74の先端部が確実に止水されると、再び、ビット交換ねじ棒89を回転して先行ビット76を後退させ、ガイド筒71のガイド孔74から後方に引き抜き、先行ビット76をビット収納容器85内に収納する。この場合、先行ビット76の後退位置で、この先行ビット76はガイド筒71の後筒部71bとビット収納容器85内に位置している。そのため、ボルト75を弛緩してガイド筒71の前筒部71aから後筒部71b及びビット収納容器85を取り外すことで、カッタスポーク19から磨耗した先行ビット76を取り外すことができる。
When the leading end of the
そして、新しい先行ビット76を収容したガイド筒71の後筒部71b及びビット収納容器85をガイド筒71の後端部に装着したら、図10(c)に示すように、ビット交換ねじ棒89を回転して先行ビット76を前進させ、先端部がシール挿入孔91の手前に至る位置で一度停止し、2つの移動ピン83を回転して後退してから、再び、ビット交換ねじ棒89を回転して先行ビット76を前進させると、先行ビット76の先端部がガイド孔74内にある止水ゴム球91を外方に押し出しながら移動し、ビット78がカッタスポーク19の外方に移動する。ここで、図9に示すように、各移動ピン83を回転して前進して新しい先行ビット76に押圧することで所定の突出位置で位置保持し、ガイド筒71からビット収納容器85及びシール挿入機構94を取り外すと共に、蓋部材84,93を固定してカッタ交換作業が完了となる。
When the rear cylinder portion 71b of the
このように第2実施例のカッタ交換装置並びに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内にガイド孔74を有するガイド筒71を固定し、このガイド孔74内に先行ビット76を移動自在に支持し、ガイド筒71後端部にビット収納容器85を装着可能としてこの内部に先行ビット76を移動するカッタ交換ねじ棒89を設けると共に、このガイド筒71にガイド孔74に連通するシール挿入孔91を形成し、このシール挿入孔91に対して、止水ゴム球92と押出ロッド97と有するシール挿入機構94を装着可能とし、この止水ゴム球92を先行ビット76が後退したガイド孔74の前部に挿入して止水可能としている。
As described above, in the cutter exchanging apparatus and the tunnel excavator according to the second embodiment, the
従って、先行ビット76の交換時には、ビット交換ねじ棒89により先行ビット76を後退し、押出ねじ棒100により押出ロッド97を介して止水ゴム球92をガイド孔74に挿入して止水した状態で、先行ビット76をカッタ収納容器85内に引き込んで交換作業を行うことができ、カッタ交換作業における作業性及び作業者の安全性を向上することができると共に、止水ゴム球92をガイド孔74の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、また、先行ビット76や止水ゴム球92の移動をねじ棒89,100の回転だけで行うことができ、カッタ交換装置を簡素化して小型化することができる。
Accordingly, when the leading
また、複数の移動ピン83により前方に突出した先行ビット76の位置保持と、ビット交換時におけるガイド孔74内での止水ゴム球92の後退阻止を行うことができ、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
Further, the position of the leading
また、ビット交換作業に際し、ビット交換ねじ棒89により先行ビット76を後退してカッタ収納容器85内に引き込み、このビット収納容器85ごと先行ビット76を交換するようにしたことで、磨耗した先行ビット76の取り外しと新しい先行ビット76を取付をユニットとして行うこととなり、カッタ交換作業における作業性を向上することができる。そして、この場合、ガイド筒71を前後に分割可能として後筒部71bをビット収納容器85の一部として用いることで、先行ビット76の収納部や引き抜くストロークを短縮することができ、カッタスポークの小型化に寄与することができる。
Further, when the bit is exchanged, the leading
なお、上述した各実施例では、止水ゴム球54,92を移動ロッド66やビット交換ねじ棒89により前方に移動してガイド孔44,74の周面に密着させるようにしたが、押出ロッド59,97の先端面を止水ゴム球54,92に適合するように形成したり、テーパ形状に形成し、押出ロッド59,97が止水ゴム球54,92をガイド孔44,74に押し出して後に押圧保持して止水するように構成することで、位置決めロッド63や移動ロッド66等を省略しても良い。
In each of the above-described embodiments, the water
また、上述した実施例では、先行ビット21,76を交換するためのカッタ交換装置として説明したが、カッタビット22を交換する装置としても適用することができる。
In the above-described embodiment, the cutter replacement device for exchanging the preceding
本発明に係るカッタ交換装置及び方法は、土圧式・泥土圧式・泥水式シールド掘削機、トンネルボーリングマシンなどのトンネル掘削機に適用することができると共に、各種の建設機械に適用することができるものである。 The cutter exchanging apparatus and method according to the present invention can be applied to tunnel excavators such as earth pressure type, mud pressure type and mud type shield excavators, tunnel boring machines, and can be applied to various construction machines. It is.
11 掘削機本体
18 カッタヘッド
19 カッタスポーク
21,76 先行ビット(カッタ)
22 カッタビット
24 カッタ旋回モータ
30 シールドジャッキ
32 エレクタ装置
33 作業口
41,71 ガイド筒
44,74 ガイド孔
49 ビット交換ジャッキ(カッタ移動手段)
53,91 シール挿入孔
54,92 止水ゴム球(シール部材)
55,84,93 蓋部材
56,94 シール挿入機構
59,97 押出ロッド
63 位置決めロッド(シール位置決め手段)
64 押出ジャッキ(ロッド移動手段)
66 移動ロッド(シール移動手段)
67 シール移動ジャッキ
69,102 グリース充填孔(シール剤充填手段)
83 移動ピン(カッタ固定手段、シール位置決め手段)
85 ビット収納容器(カッタ収納容器)
89 ビット交換ねじ棒(カッタ移動手段、シール移動手段)
100 押出ねじ棒(ロッド移動手段)
11 Excavator body 18
22
53, 91
55, 84, 93
64 Extrusion jack (rod moving means)
66 Moving rod (seal moving means)
67 Seal moving jack 69,102 Grease filling hole (sealing agent filling means)
83 Moving pin (cutter fixing means, seal positioning means)
85 bit storage container (cutter storage container)
89 Bit exchange screw rod (cutter moving means, seal moving means)
100 Extrusion screw rod (rod moving means)
Claims (12)
該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、
該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、
前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、
該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、
該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段と、
前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入された前記シール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段とを具えた
ことを特徴とするカッタ交換装置。 A guide hole provided in the cutter head along the front-rear direction;
A cutter that is supported movably along the guide hole and can be held at a position where the front end projects forward from the cutter head;
Cutter moving means for moving the cutter back and forth;
A seal insertion hole communicating with the guide hole;
A seal member that is inserted into the front portion of the guide hole in which the cutter is retracted from the seal insertion hole and is capable of stopping water;
Seal insertion means for inserting the seal member from the seal insertion hole into the guide hole ;
A cutter exchanging device, comprising: seal moving means for moving the seal member inserted into the guide hole from the seal insertion hole forward and closely contacting the peripheral surface of the guide hole .
前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段が設けられた
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1,
A cutter replacement device characterized in that a sealant filling means for filling a sealant in a front portion of the guide hole in which the cutter is retracted is provided.
前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段が設けられた
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1 ,
A cutter exchanging apparatus, comprising: seal positioning means for preventing the seal member moved to the front of the guide hole from moving backward.
前記シール挿入手段は、前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドを有し、
前記シール位置決め手段は、該押出ロッド内から前方に移動した前記シール部材の後方に突出する位置決めロッドを有する
ことを特徴とするカッタ交換装置。 In the cutter exchanging device according to claim 3 ,
The seal insertion means has an extrusion rod that pushes the seal member from the seal insertion hole into the guide hole,
The cutter exchanging apparatus, wherein the seal positioning means includes a positioning rod that protrudes rearward of the seal member that has moved forward from within the push rod.
前記シール挿入手段は、
前記シール部材を保持して前記シール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、
該シール支持筒内に移動自在に嵌合して前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドと、
該押出ロッド内に移動自在に嵌合して前記ガイド孔内の前記シール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、
前記押出ロッド及び前記位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とを有する
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1,
The seal insertion means includes
A seal support tube that holds the seal member and is detachable from the seal insertion hole;
An extrusion rod that is movably fitted into the seal support cylinder and pushes the seal member from the seal insertion hole to the guide hole;
A positioning rod that is movably fitted in the push rod to prevent the seal member from retreating in the guide hole;
A cutter exchanging device comprising: a rod moving means for moving the push rod and the positioning rod.
前記カッタ移動手段は、前記カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部が該カッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を有する
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1,
The cutter moving device includes a cutter replacement screw rod that is rotatably supported behind the cutter and that has a tip portion that enters the cutter and is screwed therein.
前記ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部が該ガイド孔内に突出可能な移動ピンが移動自在に装着され、
該移動ピンは、先端部が前記カッタの側面に圧接して該カッタを前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能すると共に、先端部が前記ガイド孔内に突出して前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能する
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1,
A moving pin is attached to the guide cylinder in which the guide hole is formed, and a movable pin whose tip can protrude into the guide hole is movably mounted.
The moving pin functions as a cutter fixing means whose tip is pressed against the side surface of the cutter and can hold the cutter in a position protruding forward from the cutter head, and the tip is projected into the guide hole. The cutter exchanging device, which functions as a seal positioning unit that prevents the seal member that has moved in front of the guide hole from moving backward.
前記カッタヘッドの所定の位置に前記ガイド孔が形成されたガイド筒が固定されており、該ガイド筒の後方に該ガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器が着脱自在に設けられた
ことを特徴とするカッタ交換装置。 The cutter exchanging apparatus according to claim 1,
A guide cylinder in which the guide hole is formed is fixed at a predetermined position of the cutter head, and a cutter storage container having a cutter storage portion communicating with the guide hole is detachably provided behind the guide cylinder. A cutter exchanging device characterized by that.
ことを特徴とするカッタ交換方法。 The cutter supported by the cutter head is retracted along the guide hole, the seal member is inserted in front of the cutter from the seal insertion hole communicating with the side of the guide hole, and the seal member is moved forward to A cutter exchanging method, wherein the cutter is pulled out and exchanged with the cutter head in a state where water is stuck to the peripheral surface of the guide hole.
前記シール部材を前方に移動して止水した後に該シール部材の後退を阻止した状態で、前記カッタの交換作業を行う
ことを特徴とするカッタ交換方法。 The cutter replacement method according to claim 9 , wherein
A cutter exchanging method characterized in that the cutter exchanging operation is carried out in a state where the seal member is moved forward to stop water and the seal member is prevented from retracting.
前記カッタを前記ガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタを該ガイド孔に挿入して前進し、該ガイド孔内の前記シール部材を該カッタにより外方に押し出して該カッタを所定の取付位置に移動する
ことを特徴とするカッタ交換方法。 The cutter replacement method according to claim 9 , wherein
After the cutter is pulled backward from the guide hole, a new cutter is inserted into the guide hole and moved forward, and the seal member in the guide hole is pushed outward by the cutter to move the cutter to a predetermined mounting position. The cutter changing method characterized by moving to
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て放射状に装着された複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、
該カッタスポーク内に前後方向に沿って設けられたガイド孔と、
該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、
該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、
前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、
該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、
該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段と、
前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入された前記シール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段とを具えた
ことを特徴とするトンネル掘削機。 A tubular excavator body,
A propulsion jack that advances the excavator body;
A cutter head having a plurality of cutter spokes mounted on the front portion of the excavator main body so as to be driven to rotate and mounted radially;
A guide hole provided along the front-rear direction in the cutter pork;
A cutter that is supported movably along the guide hole and can be held at a position where the front end projects forward from the cutter head;
Cutter moving means for moving the cutter back and forth;
A seal insertion hole communicating with the guide hole;
A seal member that is inserted into the front portion of the guide hole in which the cutter is retracted from the seal insertion hole and is capable of stopping water;
Seal insertion means for inserting the seal member from the seal insertion hole into the guide hole ;
A tunnel excavator comprising: seal moving means for moving the seal member inserted into the guide hole from the seal insertion hole forward and closely contacting the peripheral surface of the guide hole .
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