JP4961913B2 - Sphere Bit - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機のカッタ本体に設けられカッタビットを交換可能にする球体式ビットに関する。 The present invention relates to a spherical bit that is provided in a cutter body of a shield machine and that allows the cutter bit to be exchanged.
球体式ビットとしては、特許文献1記載のものが知られている。この球体式ビットは、シールド掘進機のカッタフレームに地山側に露出して設けられ地山側に貫通する孔を有する球面受座と、球面受座に回動自在に設けられ凹部を有する球体と、凹部内に出没自在に設けられるカッタビットとを備えて構成されており、地山側に突出した状態のカッタビットを凹部内に没入させたのち、球体を180°反転させることで凹部の開口をカッタフレーム内に位置させ、カッタビットを交換できるようになっている。
As a spherical bit, the one described in
これによれば、球体式ビットを簡易な構造にできると共にコンパクトにできる。 According to this, the spherical bit can be made simple and compact.
また、特許文献2には、球体を所定角度回動させてカッタビットを傾斜させ、カッタビットをカッタフレーム内に斜めに引き出して交換する球体式ビットが記載されている。 Patent Document 2 describes a spherical bit in which a sphere is rotated by a predetermined angle to incline the cutter bit, and the cutter bit is pulled out into the cutter frame and exchanged.
しかしながら、特許文献1記載の球体式ビットは、球体を反転させ、狭小なカッタフレーム内で真後ろにカッタビットを引き出すものであるため、交換作業が容易でないという課題があると共に、球体式ビットの真後ろにカッタビットを引き出すための空間を確保しなければならないという課題があった。
However, the spherical bit described in
また、特許文献2記載の球体式ビットは、カッタビットの後部を球体から延出させ、この後部をカッタフレームに取り付けてカッタビットを固定するものであるため、特許文献1と同様に球体式ビットの真後ろにカッタビットを固定するための空間が必要であると共に、特許文献1記載の球体式ビット程コンパクトにできるものではないという課題があった。
In addition, since the spherical bit described in Patent Document 2 extends the rear part of the cutter bit from the spherical body, and attaches the rear part to the cutter frame to fix the cutter bit, the spherical bit is similar to
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、カッタビットの交換を容易にできると共に、狭小なカッタ本体に設置できる球体式ビットを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a spherical bit that can solve the above-mentioned problems and can easily replace a cutter bit and can be installed on a narrow cutter body.
上記課題を解決するために本発明は、シールド掘進機のカッタ本体に地山側に露出して設けられ地山側に貫通する孔を有する球面受座と、該球面受座に回動自在に設けられた球体と、該球体内に出没自在に設けられ交換可能に形成されるカッタビットとを備えた球体式ビットにおいて、上記球体に、直径方向に貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔に上記カッタビットを地山側に突出可能に、かつ、地山側とは反対側の開口から引き抜けるようにスライド自在に設け、上記球体に、球体から反力をとって上記カッタビットをスライドさせる駆動手段を設け、上記球面受座に、上記球体を所定角度回動させたとき上記貫通孔の地山側開口を塞ぐ蓋面部を形成し、上記貫通孔は、球面受座の孔より大きな非円形に形成されると共に、地山側開口を球面受座の孔と同径の円形に形成してなる小孔部を有し、上記カッタビットは、上記貫通孔に液密に摺接されて貫通孔の軸回りに回転するのを防止されるピストン部と、該ピストン部から地山側に延出すると共に上記小孔部より小径に形成され、小孔部に挿抜される小径部と、該小径部から地山側に延出して設けられる板状のビット本体部とを備えたものである。また、上記球体内のカッタビットを地山側に突出させるとき、上記球面受座の孔又は上記小孔部と、上記ビット本体部との隙間を埋めるようにビット本体部を覆う蓋部材を備えるとよい。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a spherical seat having a hole that is exposed on the ground side of the cutter main body of the shield machine and penetrates the ground side, and is rotatably provided on the spherical seat. In a spherical bit comprising a spherical body and a cutter bit that is provided so as to be movable in and out of the spherical body and that can be replaced, a through-hole penetrating in the diameter direction is formed in the spherical body, and the through-hole is formed in the through-hole. The cutter bit can be protruded to the ground and slidable so that it can be pulled out from the opening on the opposite side of the ground, and driving means for sliding the cutter bit by taking a reaction force from the sphere is provided. The spherical surface seat is formed with a lid surface portion that closes the natural mountain side opening of the through hole when the sphere is rotated by a predetermined angle , and the through hole is formed in a non-circular shape larger than the hole of the spherical surface seat. In addition, the ground opening on the ground The cutter bit has a small hole portion formed in a circle having the same diameter as the hole of the seat, and the cutter bit is prevented from rotating around the axis of the through hole by being in fluid-tight sliding contact with the through hole. A piston portion, a small-diameter portion that extends from the piston portion to the natural ground side and has a smaller diameter than the small hole portion, and is inserted into and extracted from the small hole portion, and a plate-like shape that extends from the small-diameter portion to the natural ground side And a bit body portion . Further, when the cutter bit in the sphere is protruded to the natural mountain side, a lid member is provided that covers the bit body part so as to fill a gap between the hole of the spherical seat or the small hole part and the bit body part. Good.
上記駆動手段は、上記貫通孔の地山側開口とは反対側の開口に臨んで設けられるセンターホールジャッキを備えるとよい。 The drive means may include a center hole jack provided facing the opening on the opposite side of the through hole from the ground-side opening.
上記球体には、上記球面受座の孔と貫通孔とが連通されたとき球体の回動を止める第1角度ストッパが設けられると共に、上記貫通孔の地山側開口が上記蓋面部に塞がれたとき球体の回動を止める第2角度ストッパが設けられるとよい。 The spherical body is provided with a first angle stopper that stops the rotation of the spherical body when the hole of the spherical seat and the through hole communicate with each other, and the natural mountain side opening of the through hole is blocked by the lid surface portion. A second angle stopper may be provided that stops the rotation of the sphere.
本発明によれば、カッタビットの交換を容易にできると共に、狭小なカッタ本体に設置することができる。 According to the present invention, the cutter bit can be easily replaced and can be installed in a narrow cutter body.
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図10及び図11に示すように、球体式ビット1は、シールド掘進機2のカッタ本体3、具体的にはカッタスポーク4に複数整列して設けられている。図1に示すように、球体式ビット1は、カッタ本体3に地山5側に露出して設けられ地山5側に貫通する孔6を有する球面受座7と、球面受座7に回動自在に設けられ直径方向に貫通する貫通孔8を有する球体9と、球体9の貫通孔8内に出没自在に設けられ交換可能に形成されるカッタビット10とを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of
球面受座7は、略お椀状に形成されると共に、カッタスポーク4の回動中心側よりも回動先端側の球体受面積が大きくなるように傾けて形成されている。これにより、球面受座7には、球体9を所定角度回動させたとき貫通孔8の地山5側開口を塞ぐ蓋面部11がカッタスポーク4の回動先端側に形成されるようになっている。また、球面受座7の受面には、孔6の周りを囲む第1シール12と、外縁に沿う第2シール13とが設けられており、これら第1シール12と第2シール13との間に形成される蓋面部11を液密にシールするようになっている。図2及び図4に示すように、カッタスポーク4の回動方向側に位置される球面受座7の両側には、球体9を回動軸14を介して枢支するための軸受け部15が形成されている。回動軸14は、球体9の両側にそれぞれ球体9と一体に回動するように取り付けられると共に軸受け部15に回転自在に支持されている。また、回動軸14は、それぞれ軸受け部15からさらに側方に延びて形成されており、回動軸14の延出端には、回動軸14の回動角度を調節するための角度調節機構16が設けられている。角度調節機構16は、回動軸14と一体に回動するように回動軸14に設けられ回動軸14の径方向に延びるレバー部材17と、レバー部材17の先端に出没自在に設けられ先端をカッタスポーク4の地山5側の内面に当接されるジャッキ部材18とからなる。レバー部材17は、互いに回動軸14から反対方向に延びるように設けられており、ジャッキ部材18をそれぞれカッタスポーク4に当接させることで回動位置を固定されるようになっている。ジャッキ部材18は、具体的には、レバー部材17に螺合されるボルトからなる。
The
図1に示すように、球体9の貫通孔8は、その大部分を球面受座7の孔6より大きな長円形に形成されており、カッタビット10の外周面に当接することでカッタビット10が貫通孔8の軸回りに回転するのを防ぐようになっている。また、貫通孔8は、その大部分を占める長円形の貫通孔本体部38の前方に、地山5側の開口を球面受座7の孔6と同径の円形に形成してなる小孔部19を有し、カッタビット10の地山5側への突出を規制すると共に、蓋面部11で塞ぐべき開口の面積を小さくし、球面受座7の小型化に寄与するようになっている。貫通孔本体部38と小孔部19との間には、径方向に沿う平面状に形成され後述するカッタビット10のピストン部31に当接される当接面部39と、当接面部39の内周端に形成される角を面取りしてなる面取り部Cとが形成されている。
As shown in FIG. 1, most of the through-
また、球体9には、球面受座7の孔6と貫通孔8とが連通されたとき球面受座7に当接して球体9の回動を止める第1角度ストッパ20が設けられると共に、貫通孔8の地山5側開口が蓋面部11に塞がれたとき球面受座7に当接して球体9の回動を止める第2角度ストッパ21が設けられている。
In addition, the
図1及び図2に示すように、球体9には、カッタビット10が地山5側に突出されたときカッタビット10の位置を固定するためのビット固定機構22が設けられている。ビット固定機構22は、球体9の地山5側とは反対側の端に貫通孔8の延長線上に重ねて設けられるフレーム部材23と、フレーム部材23に地山5側に延びて螺合されカッタビット10の背面に当接される複数のスラスト固定ボルト24とからなる。フレーム部材23は、貫通孔8を塞ぐ円盤状に形成されており、球体9にボルト25にて着脱自在に設けられている。また、フレーム部材23には、カッタビット10を移動させるときにその移動に応じて球体9内の空気を流出入させるための抜きタップ26が設けられている。スラスト固定ボルト24は、地山5からの圧力に対抗してカッタビット10を受圧支持するものであり、特にカッタビット10の中心から離れた複数の点を分散して押圧するようになっている。これにより、カッタビット10に局所に偏って力が作用した場合であっても強固にカッタビット10を固定しておくことができるようになっている。スラスト固定ボルト24は、カッタビット10に当接される先端側をねじのない小径の棒状に形成されており、フレーム部材23に着脱するときの回転量を必要最小限にされると共に、フレーム部材23から必要以上に突出された状態での作業を防ぐようにされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、球体9には、球体9から反力をとってカッタビット10をスライドさせるための駆動手段27が設けられている。駆動手段27は、ビット固定機構22と兼用されるフレーム部材23、すなわち、貫通孔8の地山5側開口とは反対側の開口に臨んで球体9に設けられるフレーム部材23と、フレーム部材23に設けられカッタビット10を貫通孔8に沿って移動させるセンターホールジャッキ28とからなる。センターホールジャッキ28は、筒状に形成されたシリンダ部29と、シリンダ部29に挿通されると共に一端をカッタビット10に着脱自在に取り付けられるロッド部30とからなる。ロッド部30は、油圧を供給されることで軸方向に駆動されるようになっており、カッタビット10がカッタスポーク4から突出された状態のとき球体9とシリンダ部29との中に殆ど没入された状態になるように形成されている。
The
図1及び図3に示すように、カッタビット10は、貫通孔8に液密に摺接されるピストン部31と、ピストン部31から地山5側に延出すると共に小孔部19より小径に形成される小径部32と、小径部32から地山5側に延出して設けられるビット本体部33とを備えて構成されており、貫通孔8に地山5側に突出可能に、かつ、地山5側とは反対側の開口から引き抜けるようにスライド自在に設けられている。ピストン部31は貫通孔8の断面形状と同じ長円形に形成されており、外周全周に第3シール34を設けられている。小径部32は、カッタビット10の移動により小孔部19に挿抜されるようになっており、地山5側からカッタビット10を後退させるとき、土砂噛み込みの可能性がある範囲を球面受座7の孔6と小孔部19とに限り、土砂噛み込み時の負荷を小さくすると共に、球面受座7の孔6と小孔部19とを通過した時に噛み込みを解消するようになっている。ビット本体部33は、小径部32と一体に形成されるシャンク35と、シャンク35の先端に設けられる超硬チップ36とからなり、略板状に形成されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the
図8に示すように、球体式ビット1は、球体9内から地山5側にカッタビット10を突出させるとき、球面受座7の孔6又は小孔部19と、ビット本体部33との隙間を埋めるようにビット本体部33を覆う蓋部材37を備える。蓋部材37は、球体9内から地山5側にカッタビット10を突出させるとき球体9内に土砂が流入するのを防ぐために一時的にカッタビット10に取り付けるものであり、小径部32と略同径のキャップ状に形成されている。これにより、蓋部材37は、上記隙間を液密に塞ぐことができると共に、土砂掘削時に容易に破断してビット本体部33を露出できるようになっている。
As shown in FIG. 8, when the
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
土砂を掘削して摩耗したカッタビット10を交換する場合、図10に示すように、カッタ本体3の駆動を止めた後、カッタスポーク4内に作業員が入り、カッタスポーク4に設けられたそれぞれの球体式ビット1のカッタビット10を交換する。
When exchanging the
球体式ビット1から摩耗したカッタビット10を取り外す場合、図1に示すセンターホールジャッキ28に油圧を供給して地山5からの力をセンターホールジャッキ28で受けつつ、ビット固定機構22のスラスト固定ボルト24を緩めて取り外す。この後、図5に示すようにセンターホールジャッキ28のロッド部30を球体9内から引き出すように駆動させ、カッタビット10を球体9内に没入させる。このとき、小径部32と球面受座7の孔6との隙間及び小径部32と小孔部19との隙間から球体9内に土砂が流入することとなるが、ピストン部31と貫通孔8との隙間は第3シール34により前後に仕切られると共に、第3シール34前方に形成されるピストン部31と貫通孔8との隙間の長さは僅かであり、土砂が噛み込む可能性のある範囲は狭い範囲に限られる。このため、センターホールジャッキ28の力で確実に球体9内にカッタビット10を引き込むことができる。
When the
このようにして球体9内にカッタビット10を引き込んだら、図6に示すようにセンターホールジャッキ28をカッタ本体3の回動中心側に傾けるように球体9を回動させる。第2角度ストッパ21が球面受座7に当たることで球体9の回動は止まり、貫通孔8の地山5側の開口が球面受座7の蓋面部11に重ね合わされて液密に塞がれる。
When the
この後、図7に示すように、球体9からフレーム部材23を取り外すと共に、センターホールジャッキ28のロッド部30からカッタビット10を取り外す。このとき、センターホールジャッキ28とカッタビット10はカッタ本体3の回動中心側に傾いているため、狭小なカッタスポーク4内においても容易に球体9からカッタビット10を引き抜くことができる。また、貫通孔8は球面受座7の蓋面部11によって液密に塞がれているため、球体9内に新たに土砂が流入することはなく、作業を極めて容易になし得る。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the
このようにして摩耗したカッタビット10を取り外したらセンターホールジャッキ28のロッド部30に新たなカッタビット10を装着すると共に、カッタビット10に蓋部材37を装着し、球体9の貫通孔8内にカッタビット10を挿入し、球体9にフレーム部材23を取り付ける。これにより、球体9の小孔部19は蓋部材37によって液密に塞がれた状態となる。なお、球体9にカッタビット10を挿入するときは予め球体9内面に付着した土砂を拭く等して除去しておき、球体9とカッタビット10との間に土砂を噛み込まないようにしておく。この後、図8に示すように、第1角度ストッパ20が球面受座7に当接するまで球体9を回動させ、カッタビット10を地山5側に突出させる。このとき、小孔部19は蓋部材37によって液密に塞がれているため、球体9内に土砂が流入することはなく、万一、多少の土砂混入があっても面取り部Cにて土砂を逃がし、ピストン部31の前面と球体9との密着の妨げにならないよう配慮する。なお、図5に示すように、面取り部Cは貫通孔本体部38と小孔部19との間の一部(内周側)に形成するものとしたが、図9(a)、(b)に示すように、面取り部C1は貫通孔本体部40と小孔部41の間の全体に形成してもよい。この場合、地山側にカッタビット42を突出させたとき面取り部C1と重なり合うテーパー面43をピストン部44に形成すると共に、貫通孔45内に浸入した土砂を逃がすための凹状の段部46をピストン部44のテーパー面43に臨む位置に形成するとよい。土砂が球体47とピストン部44との間に噛み込まれるのを良好に防ぐことができる。
When the
カッタビット10が地山5側に完全に突出されたら、図1に示すように、ビット固定機構22のスラスト固定ボルト24にてカッタビット10を固定する。これにより、センターホールジャッキ28のロッド部30は再び球体9内に没入され、カッタスポーク4内の作業空間が広くなる。また、ビット固定機構22でカッタビット10を固定した後は、センターホールジャッキ28の力は必要なく、センターホールジャッキ28への油圧供給を止めることができる。
When the
このように、球体9に、直径方向に貫通する貫通孔8を形成し、貫通孔8にカッタビット10を地山5側に突出可能に、かつ、地山5側とは反対側の開口から引き抜けるようにスライド自在に設け、球体9に、球体9から反力をとってカッタビット10をスライドさせる駆動手段27を設け、球面受座7に、球体9を所定角度回動させたとき貫通孔8の地山5側開口を塞ぐ蓋面部11を形成して球体式ビット1を構成するものとしたため、球体9からカッタビット10を取り外すとき作業員はカッタ本体3の回動中心側に位置してカッタビット10を手前に引き抜けばよく、手を引き寄せるように腕を縮めるという自然な動作で容易にカッタビット10を取り外すことができ、球体9にカッタビット10を取り付けるときは逆に腕を頭上に向けて伸ばすという自然な動作でカッタビット10を取り付けることができ、カッタビット10の交換作業を容易にできる。また、カッタビット10は球体9に斜めに抜き差しするものであるため、球体式ビット1の後方には作業員が移動できる程度のスペースがあればよく、特許文献1〜3記載の球体式ビットでは設置できない狭小なカッタスポーク4にも設置できる。
In this way, the through-
駆動手段27は、貫通孔8の地山5側開口とは反対側の開口に臨んで設けられるセンターホールジャッキ28を備えるものとしたため、テレスコピック状の油圧ジャッキ(図示せず)よりもシリンダ部29を短く形成できる。また、センターホールジャッキ28は、カッタビット10が地山5側に突出している通常の状態であるとき、ロッド部30を球体9とシリンダ部29の中に没入させておくことができ、球体式ビット1の後方空間を無駄なく利用することができる。また、球体9からカッタビット10を出没させる場合、特許文献1記載のハンドル式では作業空間が狭いために力が入り難いにくく、作業が困難なケースも考えられるが、センターホールジャッキ28を用いることで作業を容易にできる。
Since the drive means 27 includes the
球体9には、球面受座7の孔6と貫通孔8とが連通されたとき球体9の回動を止める第1角度ストッパ20が設けられると共に、貫通孔8の地山5側開口が蓋面部11に塞がれたとき球体9の回動を止める第2角度ストッパ21が設けられるものとしたため、球体9からカッタビット10を抜き取るときの球体9の角度調節を極めて容易になし得ると共に、球体9から地山5側にカッタビット10を突出させるときの球体9の角度調節を極めて容易になし得、作業効率を高めることができる。
The
貫通孔8は、球面受座7の孔6より大きな長円形に形成されると共に、地山5側開口を球面受座7の孔6と同径の円形に形成してなる小孔部19を有し、カッタビット10は、貫通孔8に液密に摺接されるピストン部31と、ピストン部31から地山5側に延出すると共に小孔部19より小径に形成され、小孔部19に挿抜される小径部32と、小径部32から地山5側に延出して設けられる板状のビット本体部33とを備えるものとしたため、地山5側にカッタビット10を突出させて支持するとき、カッタビット10を安定して支持でき、球体9内にカッタビット10を没入させるとき、球体9とカッタビット10の接触面積を小さくすることで球体9とカッタビット10との間に大量の土砂が噛み込まれるのを防ぐことができ、カッタビット10の回収作業を容易に安定してできる。また、カッタビット10を地山5側に突出させている状態では球体9の球面は地山5側に殆ど露出されないため、特許文献2記載の球体式ビットのように球体9の球面が摩耗することはなく、球体9と球面受座7との間のシール性能が落ちるのを防ぐことができる。
The through
球体9内のカッタビット10を地山5側に突出させるとき、球面受座7の孔6又は小孔部19と、ビット本体部33との隙間を埋めるようにビット本体部33を覆う蓋部材37を備えたため、球体9から地山5側にカッタビット10を突出させるとき、球体9内に土砂が流入するのを防いで球体9内に土砂が詰まるのを防ぐことができ、カッタビット10を確実に地山側に突出させることができる。
When the
なお、球体式ビット1はカッタスポーク4に設けるものとしたが、これに限るものではない。カッタ本体3のいずれの位置に設けてもよい。ただし、カッタスポーク4以外の位置に設ける場合、カッタ本体3の背面側に別途作業空間(図示せず)を形成し、この作業空間内でビット交換作業を行うようにするとよい。
Although the
また、貫通孔8は長円形に形成するものとしたが、これに限るものではない。カッタビット10の回転を防止できる形状であればよく、非円形であれば他の形状であってもよい。
Moreover, although the through-
また、第1角度ストッパ20及び第2角度ストッパ21は、球面受座7に当接して球体9の回動を止めるものとしたが、カッタスポーク4等、他の固定系に当接して球体9の回動を止めるものとしてもよい。
The
1 球体式ビット
2 シールド掘進機
3 カッタ本体
5 地山
6 孔
7 球面受座
8 貫通孔
9 球体
10 カッタビット
11 蓋面部
19 小孔部
20 第1角度ストッパ
21 第2角度ストッパ
27 駆動手段
28 センターホールジャッキ
31 ピストン部
32 小径部
33 ビット本体部
37 蓋部材
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2006
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