JPH04118499A - Replacement method of cutter bit of shield boring machine and its device - Google Patents

Replacement method of cutter bit of shield boring machine and its device

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JPH04118499A
JPH04118499A JP23817690A JP23817690A JPH04118499A JP H04118499 A JPH04118499 A JP H04118499A JP 23817690 A JP23817690 A JP 23817690A JP 23817690 A JP23817690 A JP 23817690A JP H04118499 A JPH04118499 A JP H04118499A
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bit
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宇賀 克夫
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修 吉野
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Abstract

PURPOSE:To improve the operational efficiency by a method in which the manipulator provided with a cutter bit replacing jig on its tip is set on the partition wall of a shield boring machine, and the replacement of the cuter bit is achieved by remote handling from an operational box. CONSTITUTION:The manipulator 15 provided with a cutter bit-replacing jig 18 on its tip is set on the partition wall 7 which forms the cutter chamber 8 of a shield boring machine 1. The cutter bit 6 is replaceably set by remote handling from the inside of an operational box 9. Consequently, the efficiency of boring operation may be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] この発明は、シールド掘進機、特に大深度用大型シール
ド掘進機におけるカッタービットの交換方法と、この方
法を実施する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for replacing a cutter bit in a shield excavator, particularly a large shield excavator for deep depths, and an apparatus for implementing this method.

〔従来技術〕[Prior art]

シールド掘進機は、そのシールド本体前部に装備したカ
ッターヘッドを回転させ、カッターヘッド前面に取着し
た多数のカッタービットによって切羽を切削し、切削さ
れた土砂はカッターヘッド後方に形成したカンタ−チャ
ンバー内に取り込んでスクリューコンベヤ、排水管等に
よって外部に排出してトンネルを掘削していくものであ
る。
The shield excavator rotates the cutter head installed at the front of the shield body, cuts the face with a large number of cutter bits attached to the front of the cutter head, and the cut earth and sand is stored in a canter chamber formed at the rear of the cutter head. A tunnel is excavated by taking the waste into the interior and discharging it to the outside via a screw conveyor, drainage pipe, etc.

ところで、トンネルの掘削が進行してカッタ−ビットの
損耗が生じると、掘削を中耕した状態でカッタービット
の交換が行われる。
By the way, when tunnel excavation progresses and the cutter bit becomes worn out, the cutter bit is replaced while the excavation is being partially tilled.

従来は、この損耗したカンタ−ビットの交換には、作業
員がカッターチャンバー内に入り、カッターヘッドと切
羽との間に作業空間をつくってカッタービットを一つ一
つ手作業で交換することが行われている。
Conventionally, to replace worn out canter bits, workers had to enter the cutter chamber, create a working space between the cutter head and face, and manually replace each cutter bit one by one. It is being done.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、シールド掘進機が大型のものになると、カッ
タービット単体も大型になり重量も増し、個数も多くな
り、これを作業員の手作業で交換するとなると労力負担
が大きくなり、しかも、狭隘な空間における苛酷な作業
を強いられて作業能率面からもますます悪化するもので
ある。
However, as the shield excavator becomes larger, the cutter bit itself becomes larger, weighs more, and the number of pieces increases.Replacing these cutter bits manually increases the labor burden and requires less space. As a result, workers are forced to perform grueling work, which further deteriorates their work efficiency.

さらに、シールド掘進機が大深度用ともなると、作業員
の手作業で行うカッタービット交換作業には、次ぎのよ
うな準備作業を採らざるを得なくなる。
Furthermore, when shield tunneling machines are used for deep-depth operations, the following preparatory work must be performed for the cutter bit replacement work, which is performed manually by workers.

先ず、凍結工法や薬液注入工法によって地盤改良を行う
必要がある。この地盤改良によってはじめて作業員がカ
ンタ−チャンバー内からカッターヘッドと切羽との間に
出てカッタービットの交換作業を行う空間を形成するこ
とができる。
First, it is necessary to improve the ground using freezing methods or chemical injection methods. Only through this ground improvement can a space be created in which a worker can come out from inside the canter chamber between the cutter head and face to replace the cutter bit.

しかし、現実には、充分な安全強度を得るための地盤改
良は、長期間にわたる作業となり、この間、トンネルの
掘削が途絶える。
However, in reality, ground improvement to obtain sufficient safety strength is a long-term task, and tunnel excavation is interrupted during this time.

また、地盤改良後における実際のカッタービット交換作
業としては、低温環境下における作業となり、これに圧
気工法を併用するとなると、作業環境としては低温・高
圧となって、特殊な訓練を受けた作業員でないと従事で
きなかったり、作業時間の面からも制約を受ける等、作
業者にとってはますます苛酷な環境下での作業を強制さ
れることになり、カッタービットの交換を困難にする。
In addition, the actual cutter bit replacement work after ground improvement must be done in a low-temperature environment, and if the pressure air method is used in conjunction with this, the work environment will be low-temperature and high-pressure, requiring specially trained workers. Otherwise, the workers will be forced to work under increasingly harsh conditions, such as not being able to work or being restricted in terms of working time, making it difficult to replace the cutter bit.

この発明は上記の点に鑑みなされたものであって、シー
ルド掘進機におけるカッタービットの交換作業が、非能
率的な人為的作業に依存することなく、機械化して作業
工程を短縮したシールド掘進機のカッタービット交換方
法と、この方法を適切に実施する装置を提供することを
目的とする。
This invention has been made in view of the above points, and is a shield excavation machine that mechanizes the work of replacing cutter bits in the shield excavation machine and shortens the work process without relying on inefficient manual work. It is an object of the present invention to provide a cutter bit replacement method and an apparatus for appropriately carrying out this method.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するためのこの発明の一つは、シール
ド本体のカッターヘッド後方に形成したカンタ−チャン
バー内に、マニピュレータを装備した作業函を進出させ
、該作業函内からマニピュレータと、マニピュレータ先
端に装着したカッタービット交換治具を遠隔操作してカ
ッターヘッド前面のカッタービットを交換することを特
徴とするシールド掘進機のカッタービット交換方法にあ
り、また、もう一つの発明は、シールド本体前部にカッ
ターヘッドを回転自在に装備し、該カッターヘッド後方
に切削土砂を取り込むカッターチャンバーを形成したシ
ールド掘進機において、前記カンタ−チャンバーを形成
する隔壁部に、マニピュレータを装備した作業函をカッ
ターチャンバー内へ進出自在に配備し、前記マニピュレ
ータ先端にカッタービット交換治具を装着し、マニピュ
レータおよびカッターピット交換治具を作業函内から遠
隔操作可能に構成したことを特徴とするシールド掘進機
のカッタービット交換装置にある。
One of the inventions for achieving the above object is to advance a work box equipped with a manipulator into a canter chamber formed behind the cutter head of the shield body, and from inside the work box, insert the manipulator and the tip of the manipulator. Another invention resides in a cutter bit replacement method for a shield excavator, characterized in that the cutter bit on the front side of the cutter head is replaced by remotely controlling a cutter bit replacement jig attached to the shield body. In a shield excavator that is equipped with a rotatable cutter head and a cutter chamber that takes in cut earth and sand behind the cutter head, a work box equipped with a manipulator is installed in the cutter chamber at a partition wall forming the canter chamber. A cutter bit exchange for a shield excavator, characterized in that a cutter bit exchange jig is attached to the tip of the manipulator, and the manipulator and cutter pit exchange jig are configured to be remotely controllable from inside a work box. It's in the device.

〔作 用−] カンタ−チャンバーを形成する隔壁部に配備された作業
函は、待機場所からカッターチャンバー内に進出して目
的の交換すべきカッタービットに接近する。ここで、作
業函に装備したマニピュレータを作業函内から操作して
、マニピュレータ先端に装着したカッタービット交換治
具により、交換すべきカッタービットをカッターディス
クから外し、作業函に回収した後、作業函から新品のカ
ッタービットを持ち出してこれをカッターディスクに取
付ける。
[Function] The work box installed in the partition wall forming the canter chamber advances from the waiting area into the cutter chamber and approaches the target cutter bit to be replaced. Here, operate the manipulator installed in the work box from inside the work box, remove the cutter bit to be replaced from the cutter disc using the cutter bit replacement jig attached to the tip of the manipulator, collect it in the work box, and then remove it from the work box. Take a new cutter bit from the machine and attach it to the cutter disc.

こうして必要なカッタービットの交換を終えると、作業
函を待機場所に戻してカッタービットの交換作業を終了
する。
When the necessary cutter bits have been replaced, the work box is returned to the standby location and the cutter bit replacement work is completed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図(a)、[有])はこの発明の装置の要部を示す
概略断面図である。
FIG. 1(a) is a schematic sectional view showing the main parts of the apparatus of the present invention.

図において、1はシールド本体、2はシールド本体1前
部に装着したカッターヘッドで、このカッターヘッド2
はシールド本体1内に6けたシールリング3及び隔壁7
により形成されるバルクヘッドにカンタ−ビーム4を介
して回転自在に支持され、カッタ−ヘッド2前面でカッ
ターディスク5に多数のカッタービット6を取付けてい
る。
In the figure, 1 is the shield body, 2 is the cutter head attached to the front part of the shield body 1, and this cutter head 2
is a 6-digit seal ring 3 and a partition wall 7 inside the shield body 1.
A large number of cutter bits 6 are attached to a cutter disk 5 on the front surface of the cutter head 2, which is rotatably supported by a bulkhead formed by a canter beam 4.

7はカッターヘッド2後方で、シールリング3と一体に
した隔壁で、この隔壁7によってカッターヘッド2との
間に切削された土砂を取り込むカンタ−チャンバー8を
形成しており、図示はしてないがこの隔壁7には、カン
タ−チャンバー8内からの土砂を外部に排出するための
コンベヤ装置、排水管装置等が付設される。
Reference numeral 7 denotes a partition wall integrated with the seal ring 3 at the rear of the cutter head 2. This partition wall 7 forms a canter chamber 8 between the cutter head 2 and the cutter head 2, which takes in the cut earth and sand, and is not shown. However, this partition wall 7 is provided with a conveyor device, a drain pipe device, etc. for discharging earth and sand from inside the canter chamber 8 to the outside.

9はカンタ−チャンバー8内へ進出可能に隔壁7に配備
した作業函で、第1図(a)に示す作業函9は、カッタ
ーチャンバー8の反対側で隔壁7に設けたケーシング1
0内を待機場所とし、このケーシング10から隔壁7に
設けた開口11を経てカンタ−チャンバー8内に進出す
るようにしたもので、作業函9がケーシング10内にあ
って待機している状態では開口11は蓋板12によって
閉鎖され、ケーシング10の後部開口13が開かれてこ
の開口13から作業函9には作業員が出入り自由にして
いる。
Reference numeral 9 denotes a work box disposed on the partition wall 7 so as to be able to advance into the cutter chamber 8. The work box 9 shown in FIG.
The interior of the casing 10 is set as a waiting area, and the work box 9 is placed in the casing 10 and advances into the canter chamber 8 through an opening 11 provided in the partition wall 7. The opening 11 is closed by a cover plate 12, and a rear opening 13 of the casing 10 is opened, allowing workers to freely enter and exit the work box 9 through this opening 13.

そして、作業函9がカシターチャンバー8に進出すると
きは、作業函9自体を密閉状にすると共に、ケーシング
10の後部開口13も蓋板14で閉鎖される。
When the work box 9 advances into the case chamber 8, the work box 9 itself is sealed, and the rear opening 13 of the casing 10 is also closed by the cover plate 14.

尚、カッターチャンバー8内への作業函9の進出におい
て、作業函9がケーシング10部から完全に離れて行動
する構成の場合は、作業函9に装備した推進装置(図示
せず)によりカッターチャンバー8内を移動してカッタ
ーディスク5背面近くまで接近させるようにし、また、
推進装置がない場合には、ケーシング10内に装備した
、例えば、油圧ジヤツキ等の進退装置11によって進出
させる。
If the work box 9 moves completely away from the casing 10 when moving into the cutter chamber 8, a propulsion device (not shown) equipped on the work box 9 will move the work box 9 into the cutter chamber. 8 to bring it close to the back of the cutter disk 5, and
If there is no propulsion device, it is advanced by an advancing/retracting device 11, such as a hydraulic jack, installed inside the casing 10.

第1図(b)に示す作業函9は、ケーシング12に対し
て止水部材14を介装して摺動自在とする円筒状に構成
し、最後退位置を待機場所としたもので、開放された後
端間口13から作業函9内にはいつでも作業員が自由に
出入りできるようにしている。
The work box 9 shown in FIG. 1(b) has a cylindrical shape that is slidable by interposing a water stop member 14 on the casing 12, and the most retracted position is a waiting area. Workers can freely enter and exit the work box 9 from the rear end frontage 13 at any time.

15は作業函9に装備したマニピュレータで、このマニ
ピュレータ15の基本構成は、第2図に示すように、複
数の屈曲自在な関節16を有し、かつ、作業函9に対す
る取付は基部17を旋回自由とし、先端にはカッタービ
ット交換治具18を装着したもので、カシターチャンバ
ー8内に作業函9が進出して、作業函9内からマニピュ
レータ15並びにカッタービット交換治具18を遠隔操
作して交換治具18はカッターディスク5に取付けられ
た全てのカッターピント6を交換可能とする。
Reference numeral 15 denotes a manipulator installed in the work box 9. As shown in FIG. A cutter bit exchange jig 18 is attached to the tip of the cutter bit exchange jig 18.A work box 9 advances into the cutter chamber 8, and the manipulator 15 and the cutter bit exchange jig 18 are remotely operated from inside the work box 9. The replacement jig 18 allows all cutter pins 6 attached to the cutter disk 5 to be replaced.

尚、作業函9内からのマニピュレータ15並びにカッタ
ービット交換治具18の遠隔操作は、作業函9内に作業
員が搭乗して人為的に操作する他、作業函9内を無人に
して電気的に制御される機械的操作によるものであって
もよい。
The manipulator 15 and the cutter bit exchange jig 18 can be operated remotely from inside the work box 9 by having a worker inside the work box 9 and manually operating it, or by leaving the work box 9 unattended and electrically operating it. It may also be by mechanical operation controlled by.

第3図はカッターディスクに対する土砂切削用のカッタ
ービット取付は構造の一例を示す要部の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a main part showing an example of the structure of attaching a cutter bit for earth and sand cutting to a cutter disk.

図示の土砂切削用のカッタービット取付は構造は、カッ
ターディスク5に突設した一対の支持部材19間に、カ
ンタ−ピント6基部を挿入して支持部材19の側面から
ボルト20を挿通してナンド21止めする構成のもので
、この土砂切削用のカッタービット6の交換に用いるカ
ッタービット交換治具18の機能としては、カッターピ
ント6の保持機能と脱着機能、また、ボルト20および
ナツト21の保持と脱着機能を有する。
The structure of installing the illustrated cutter bit for earth and sand cutting is to insert the base of the canter pin 6 between a pair of support members 19 protruding from the cutter disk 5, and insert the bolt 20 from the side of the support member 19. The function of the cutter bit exchange jig 18 used to replace the cutter bit 6 for earth and sand cutting is to hold and remove the cutter pin 6, and to hold the bolt 20 and nut 21. and has a detachable function.

第4図はカッターディスクに対する岩盤、及び砂礫切削
用のカンタ−ビット取付は構造の一例を示す要部の断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part showing an example of the structure of a rock mass and a canterbit for cutting sand and gravel attached to a cutter disk.

図示の岩盤、及び砂礫切削用のカッタービット取付は構
造は、カッターディスク5に突設した一対の支持部材2
2に対し、カッタービット6を回転自在に支持した取付
は枠23を取付はボルト24を以て取付ける構成のもの
で、カンタ−ビット6の交換には取付は枠23毎行われ
るものでこの岩盤、及び砂礫掘削用のカッタービット6
の交換に用いるカッタービット交換治具18の機能とし
ては、カッタービット6と一体の取付は枠23の保持機
能と脱着機能、取付はボルト24の保持機能と脱着機能
を有する。
The illustrated cutter bit installation structure for cutting rock and gravel consists of a pair of support members 2 protruding from a cutter disk 5.
In contrast to 2, the cutter bit 6 is rotatably supported and installed by attaching the frame 23 with bolts 24, and when replacing the cutter bit 6, the frame 23 is attached separately. Cutter bit 6 for gravel excavation
The functions of the cutter bit exchange jig 18 used for exchanging the cutter bit 6 are as follows: When installed integrally with the cutter bit 6, it has a function of holding the frame 23 and a function of attaching and detaching it, and when it is attached, it has a function of holding a bolt 24 and a function of attaching and detaching it.

[効 果] 上記のように構成したこの発明によれば、カッタービッ
トの交換を、カッターチャンバー内に作業函を進出させ
、該作業函に装備したマニピュレータと該マニピュレー
タ先端に装着したカッタービット交換治具を作業函内か
ら遠隔操作して機械的に行うから、大深度用大型シール
ド掘進機に適用して作業員によるカッタービット交換の
ために、長期に及ぶ地盤改良準備作業や、作業に当たっ
ての圧気工法の併用等が全く必要なくなり、作業員の労
力負担や危険性、また、作業時間の制約等も一切なく、
カンタ−ピントの交換作業を随時能率よ〈実施してトン
ネル掘削能率を向上する。
[Effect] According to the present invention configured as described above, the cutter bit is replaced by advancing a work box into the cutter chamber and using the manipulator installed in the work box and the cutter bit exchange jig attached to the tip of the manipulator. Since the tool is operated mechanically by remote control from inside the work box, it can be applied to large shield excavators for deep depths, allowing workers to replace cutter bits, requiring long-term ground improvement preparation work and reducing air pressure during work. There is no need to use any combination of construction methods, there is no burden on workers, there is no danger, there is no restriction on work time, etc.
Improving tunnel excavation efficiency by replacing canter pins as needed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)、[有])はこの発明の装置の要部の断面
図、第2図はマニピュレータの基本構成図、第3図は土
砂切削用のカッターディスク取付は構造を示す要部の斜
視図、第4図は岩盤、及び砂礫切削用のカッタービット
取付は構造を示す要部の断面図である。 1・・・シールド本体、2・・・カッターヘット、3・
・・シールリング、4・・・カッタービーム、5・・・
カッターディスク、6・・・カッタービット、7・・・
隔壁、8−・・カッターチャンバー、9・・・作業函、
10・・・ケーシング、11・・・開口、I2・・・蓋
板、13・・・開口、14・・・Mal、15・・・マ
ニピュレータ、16・・・関節、17・・・基部、18
・・・カッタービット交換治具、19・・・支持部材、
20・・・ボルト、21・・・ナンド、22・・・支持
部材、 23・・・取付は枠、 24・・・取付はボルト。
Figure 1 (a), [with]) is a sectional view of the main parts of the device of the present invention, Figure 2 is a basic configuration diagram of the manipulator, and Figure 3 is the main part showing the structure of the cutter disk attachment for earth and sand cutting. FIG. 4 is a sectional view of the main part showing the structure of the cutter bit installation for cutting rock and gravel. 1...Shield body, 2...Cutter head, 3.
...Seal ring, 4...Cutter beam, 5...
Cutter disc, 6... Cutter bit, 7...
Partition wall, 8--Cutter chamber, 9--Work box,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Casing, 11... Opening, I2... Lid plate, 13... Opening, 14... Mal, 15... Manipulator, 16... Joint, 17... Base, 18
... cutter bit replacement jig, 19... support member,
20...Bolt, 21...Nand, 22...Support member, 23...Mounting frame, 24...Mounting bolt.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シールド本体のカッターヘッド後方に形成したカ
ッターチャンバー内に、マニピュレータを装備した作業
函を進出させ、該作業函内からマニピュレータと、マニ
ピュレータ先端に装着したカッタービット交換治具を遠
隔操作してカッターヘッド前面のカッタービットを交換
することを特徴とするシールド掘進機のカッタービット
交換方法。
(1) A work box equipped with a manipulator is advanced into the cutter chamber formed behind the cutter head of the shield body, and the manipulator and cutter bit exchange jig attached to the tip of the manipulator are remotely operated from inside the work box. A cutter bit replacement method for a shield excavator, characterized by replacing the cutter bit on the front side of the cutter head.
(2)シールド本体前部にカッターヘッドを回転自在に
装備し、該カッターヘッド後方に切削土砂を取り込むカ
ッターチャンバーを形成したシールド掘進機において、
前記カッターチャンバーを形成する隔壁部に、マニピュ
レータを装備した作業函をカッターチャンバー内へ進出
自在に配備し、前記マニピュレータ先端にカッタービッ
ト交換治具を装着し、マニピュレータおよびカッタービ
ット交換治具を作業函内から遠隔操作可能に構成したこ
とを特徴とするシールド掘進機のカッタービット交換装
置。
(2) In a shield excavator that is rotatably equipped with a cutter head at the front of the shield body and has a cutter chamber formed at the rear of the cutter head to take in the cut earth and sand,
A work box equipped with a manipulator is disposed in a partition wall forming the cutter chamber so as to be freely advanced into the cutter chamber, a cutter bit replacement jig is attached to the tip of the manipulator, and the manipulator and cutter bit replacement jig are placed in the work box. A cutter bit exchange device for a shield excavator, characterized in that it can be remotely operated from inside.
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