JPH0620597U - カッタスポークの回り止め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カッタビットの交換を容易且つ確実にしつつ
掘削中のカッタスポークの回り止め機構を具備した装置
を提供する。 【構成】 シールド掘進機のカッタスポーク３の周面に
交換用のカッタビット４ａ、４ｂを予め備え、該カッタ
スポーク３を回転機構により自転可能に構成する。そし
て、カッタスポーク３の一部を被係止部材５となし、こ
の被係止部材５に係合するストッパ部材６を設け、この
ストッパ部材６を係止位置Ａと離脱位置Ｂとに切換可能
にする油圧ジャッキ７を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、シールド掘進機においてカッタビット交換のため回転機構を備え たカッタスポークの回り止め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近時、地下空間の利用拡大化の進展とともに、超長距離掘削の要請が急速に高 まりつつある。 ところで、シールド掘進機の前面には放射状に配設されたカッタスポーク上に 多数のカッタビットが設けてあるが、掘削により摩耗するためこれを交換する必 要がある。カッタビットを交換する場合、従来は切羽の地山の崩壊防止処理およ び止水処理をした後、作業員がカッタ前面の土砂を排土して空洞を作りながら手 作業で一つ一つ新しいカッタビットと交換していた。このような方法では、地山 の崩壊や出水等の危険性があり、また地山安定化のための固結剤の注入や作業空 間確保のための排土等の附帯作業に多大の労力と工数を要していた。

【０００３】 そこで、図８、図９に示すような実開昭63-165395 号公報（従来例１）記載の カッタビット４４の交換装置が提案されている。すなわち、カッタディスク４１ の切羽面に複数本のカッタスポーク４３が放射状に設けられ、各カッタスポーク ４３は上下に設けた軸４２の回りに回転自在に支持されている。カッタスポーク ４３には切羽側に露出した使用中のカッタビット４４に加え、その背面には予備 のカッタビット４４ａが設けてある。各カッタスポーク４３のカッタ中心側の軸 ４２の先端には傘歯車４５が装着され、この傘歯車４５に噛合する他の傘歯車４ ６がカッタ中心軸に装着されている。そして中心軸先端にピニオン４７が設けら れ、このピニオン４７に噛み合うラック４８が油圧シリンダ４９のロッド側に接 続されている。油圧シリンダ４９の押し引き動作でラック４８を介してピニオン ４７が回転し、それに伴って傘歯車４６、４５が回転することによってカッタス ポーク４３が軸４２まわりに回転、即ち自転するようになっている。これによっ て予め装備してある背面側のカッタビット４４ａが前面に出て来て交換がなされ る。

【０００４】 なお、実開昭60-85394号公報（従来例２）には、カッタヘッドの回転方向およ び土質に応じカッタビット付きのスポークを傾動機構により中立、左、右傾動さ せてカッタの寿命を向上させたシールド掘進機が開示されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来例１のように、カッタビット交換時にカッタスポーク４３を回転して新し いカッタビット４４ａを前面（掘削面）にもってくる回転機構Ｒを備えた場合、 カッタディスク４１を回転して掘削すると、カッタビット４４に外力が働き、カ ッタスポーク４３自身を回転させようとする。すなわち、掘削中の切削抵抗によ りカッタスポーク４３を回転させようとする力が発生し、カッタスポーク４３に 固定装置がなければこの力は傘歯車等で構成されたカッタスポーク回転機構Ｒに 伝わり、これに損傷を与えることがある。そうなるとカッタスポーク４３の回転 動作に支障を来しカッタビット４４の交換ができないという事態を招くおそれが ある。 また、カッタビット４４の交換時、回転機構Ｒを作動してカッタスポーク４３ を回転した場合、カッタスポーク４３の回転量にずれがあって、その位置が一定 せず個々のカッタビット４４ａ自身が傾く（左右が不均等に切羽面に露出する） ことがある。この状態で掘削すると、切削抵抗に基づく回転力の増大に加え、カ ッタビット４４ａが偏摩耗し、交換時期を早める。たとえ予備のカッタビット４ ４ａをカッタスポーク４３周面に備えていたとしても近時の超長距離掘削の要請 に対応できないことになる。

【０００６】 従来例２のシールド掘進機においてはカッタの寿命が多少向上したとしても予 備のカッタビットを有していないためそれほど長距離掘削に対応できるものでは ない。

【０００７】 本考案の目的は、かかる従来の課題に鑑み、近時の超長距離掘削の要請に対応 すべくカッタビットの交換を容易且つ確実にしつつ掘削中のカッタスポークの回 り止め機構を具備した装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的達成のため、本考案は、シールド掘進機のカッタスポークの周面に交 換用のカッタビットを予め備え、該カッタスポークを軸心回りに回転可能に構成 したものにおいて、前記カッタスポークの一部を被係止部材となし、この被係止 部材に係合するストッパ部材を設けるとともに、該ストッパ部材を係止位置と離 脱位置とに切換可能にする作動手段を設けたことを特徴とするカッタスポークの 回り止め装置である。

【０００９】

【作用】

上記構成において、カッタビット交換時、作動手段によってストッパ部材を係 止位置から離脱位置に変位させた後、カッタスポークを回転させると、予備のカ ッタビットが切羽面側に露出する。そして、再び作動手段によりストッパ部材を 係止位置に変位させてカッタスポークの被係止部材に係合させて係止すると、掘 削中の切削抵抗により発生するカッタスポークを回転させる力に対抗すべくカッ タスポークの回り止め作用を発揮する。また、通常の場合ストッパ部材が被係止 部材と係合しあう時にストッパ部材によってカッタスポークの位置決め作用も同 時に発揮する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。 図１は、本考案を適用したシールド掘進機の前面（カッタディスク面）におけ るカッタスポーク、カッタビット等の配置を示す正面図、図２は同側断面図、図 ３(a)(b)は本考案のカッタスポークの回り止め装置の第１実施例、図４(a)(b)は 同第２、第３実施例、図５〜図７は第４実施例を示す。

【００１１】 図１、図２において、シールド掘進機の前面のカッタディスク１には中央カッ タ２から四方放射状にカッタスポーク３が配設され、各カッタスポーク３に沿っ て多数のカッタビット４が列設されている。カッタディスク１は、機内に設けた 駆動機（図示略）によって機軸Ｏ₁ 回りに回動自在に構成されている。

【００１２】 上記カッタスポーク３は、断面矩形状でもよいが本実施例では円柱状に形成さ れており、図３に示す如くカッタスポーク３周面の３つの位置（それぞれ中心角 を１２０°ずつずらした位置）にそれぞれカッタビット４が配設されている。こ のようにカッタビット４が複数設けてあるのは、一つのカッタビットが掘削によ り摩耗した時に交換用として予め装備されているのものである。図３(b) におい て４ａ、４ｂが予備のカッタビットである。

【００１３】 なお、カッタスポークの回転機構そのものは上述した従来例１のものと同様で あるので詳述しないが、図９に示すラック・ピニオン駆動により傘歯車伝達機構 を介してカッタスポーク３は半径方向の自己の軸心Ｏ₂ 回りに回転、つまり、自 転可能に構成されている。従って、使用中のカッタビット４が摩耗した場合には 、回転機構によりカッタスポーク３を所定角度（この例では１２０°）回転して 予備カッタビット４ａ又は４ｂを掘削（切羽）面側に露出することで、新しいカ ッタビットに切換えできるようになっている。

【００１４】 本考案では、カッタディスクが掘削中回転して生じる切削抵抗によってカッタ スポークが回転しようとする事態を防止するための工夫がなされている。つまり 、図１ないし図３の如く、カッタスポーク３の中央付近もしくは途中の一部が被 係止部材５として構成されており、これに係合する回り止め手段Ｓが設けられて いる。 図３によって第１実施例を詳述すると、中央カッタ２から半径方向に延びたカ ッタスポーク３の略中央の一部が多角形、例えば図示のように六角（ナット）形 状の被係止部材５として形成されており、この六角面の一部に係合（嵌合）しう るようなストッパ部材６が設けてある。このストッパ部材６には作動手段たる油 圧ジャッキ７が接続されて回り止め手段Ｓを構成し、この油圧ジャッキ７の伸縮 動作によりストッパ部材６が進退可能、つまり、係止位置Ａと離脱位置Ｂとに切 換可能になっている。油圧ジャッキ７のロッド部分およびストッパ部材６の周囲 には、掘削土砂からこれらを保護し、且つ掘削土砂に埋もれて作動困難になるの を防止するため、箱状のカバー７Ａがカッタスポーク３まで延設されている。カ バー７Ａの両側面にはストッパ部材６をガイドするための案内部材８が設けてあ る。なお、上記回り止め手段Ｓをサポートビーム９（図２）の中に設けるように してもよい。

【００１５】 ストッパ部材６の係止部６ａは、図３(b) から明らかなように六角面のうちの 一つの平面部５ａとこれと隣接する両側面（斜面）５ｂの一部とに係合できるよ うな六角スパナ状に形成されている。かくして油圧ジャッキ７を伸長するとスト ッパ部材６は案内部材８にガイドされながら被係止部材５に押し当てられ、断面 ナット状の被係止部材５に嵌合係止することによって、カッタスポーク３自身の 回転阻止機能を発揮する。なお、摩耗したカッタビット４の交換時には、ストッ パ部材６を被係止部材５から離脱させて後、回転機構によりカッタスポーク３を １２０°回転させて新しいカッタビット４ａ又は４ｂが前面位置にくるようにす るが、この時多少回転量にずれがあってもストッパ部材６の両側テーパ部がナッ ト状被係止部材５に押し当てられた時、このずれを矯正するよう作用し、結果的 に被係止部材５即ちカッタスポーク３の位置決め機能をも発揮して、カッタビッ ト４ａ又は４ｂが左右均等に前面に露出する。これによって、カッタビット４ａ 又は４ｂの偏摩耗を防止してその長寿命化に貢献する。 なお、カッタスポーク３の回転機構や油圧ジャッキ等の操作は遠隔制御される ようになっている。

【００１６】 上記第１実施例では、被係止部材５が六角（ナット）形状のものであったが、 図４(a) の第２実施例では被係止部材５を円柱状に形成し、この円柱状の周面の ３位置に等しく突起１０を設けたものである。従ってストッパ部材６の係合部は 、上記突起に嵌合すべく溝部分と円柱周面に接する円弧部分とにより形成される 。

【００１７】 図４(b) の第３実施例では逆に被係止部材５側に嵌合溝１１を設けたものであ る。この場合、ストッパ部材６はこの溝に嵌入できるような形にするが、位置決 め機能を持たせるために楔状（先端が台形状）に形成してもよい。

【００１８】 図５〜図７に示す第４実施例は、ストッパ部材６に機械的な押付手段１２を付 設したもので、作動手段７の油圧が配管の破損等によってフェイルした（油圧力 が無くなった）場合の安全装置を構成するものである。 この実施例のストッパ部材は、六角ナット形状の被係止部材５の山部に係合す べき、谷形溝状に形成されており、被係止部材５の両側からストッパ部材６が押 し付けられて係止される。ストッパ部材６には油圧ジャッキ７のロッド７ｂ先端 が連結されており、その伸縮動作によりストッパ部材６は案内部材８に案内され て摺動するようになっている。油圧ジャッキ７のシリンダ７ａ基端部はカッタデ ィスク（カッタ面板）１側に設けたブラケット１ｂに枢着され、シリンダ７ａ先 端部には鍔部材７ｃが設けられている。この鍔部材７ｃは案内部材８端面に形成 した鍔部８ａに支持されている。そして、ストッパ部材６と鍔部材７ｃとの間に 機械的な押付手段を構成する押付バネ１２がロッド７ｂに巻装された形で介装さ れている。この押付バネ１２の機械的な弾発力により、ストッパ部材６に初期押 付力が付与され、常に被係止部材５に押し付け勝手に付勢される。一方、油圧ジ ャッキ７のシリンダ７ａ前後には油圧管１３が導設されている。油圧管１３と油 圧ポンプ１６との間にはストップバルブ１４と３位置型の電磁切換弁からなる操 作バルブ１５が設けられている。

【００１９】 上述した第１〜第３実施例の場合には、掘削中カッタビット４にかかる切削抵 抗によりカッタスポーク３を回転させようとする力を油圧ジャッキ７を伸長して ストッパ部材６をカッタスポーク３に押し付けてこれを固定しているわけである が、何らかの原因で油圧が無くなると、上記油圧による押付け力が無くなるため 、カッタスポーク３の回転を許すことになる。ところが、第４実施例のような押 付バネ１２を介装した場合には、押付バネ１２でストッパ部材６を常に機械的に 被係止部材５に押し付けているため、たとえ油圧がフェイルしても、被係止部材 ５は回転せず固定保持される。つまり、油圧が無くなっても押付バネ１２が油圧 ジャッキ７のバックアップとして働いて常にカッタスポーク３の固定機能が確保 されることになる。なお、カッタビット４の交換のために、カッタスポーク３を 回転させる時には、押付バネ１２のバネ力に抗して油圧ジャッキ７を短縮して、 押付バネ１２を縮めてストッパ部材６を離脱位置まで変位させる。

【００２０】 図５、６に示すように、被係止部材５の両側に回り止め手段Ｓを設けることで 、また、これに上記押付バネ１２の付勢力（初期押付力）を加えることで、油圧 ジャッキ個々の容量（シリンダ径）を小さくできるため狭隘なスペースにおいて もその設置が容易となる。このことは、換言すれば、大きな切削抵抗（これに基 づく回転力）に耐え得る構成となし得ることを意味する。また、被係止部材を両 側から押し付けることによってカッタスポークに曲げが掛かるのを防止する。

【００２１】

【考案の効果】

本考案によれば、カッタスポークを回転することによってカッタビットの交換 を予備カッタビットの数だけ行うことで超長距離掘削を可能としながら更に次の ような効果も奏する。 掘削中、回り止め装置でカッタスポークを回転させようとする力を受けるこ とにより、カッタスポーク回転機構が負荷を受け損傷することを防止する。 回り止め装置がカッタスポークの回転位置決めとしても作用することから、 カッタビットの偏摩耗を防止し、カッタビットの長寿命化に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用したシールド掘進機前面のカッタ
ディスク面のカッタスポークやカッタビット等の配置を
示す正面図である。

【図２】同側断面図である。

【図３】(a) は本考案のカッタスポークの回り止め装置
の第１実施例の拡大正面図、(b) はそのＸ−Ｘ矢視図(
水平断面図) である。

【図４】(a) は第２実施例にかかるカッタスポーク回り
止め装置の水平断面図、(b) は同第３実施例にかかる水
平断面図である。

【図５】本考案のカッタスポークの回り止め装置の第４
実施例を示す正面図である。

【図６】同平面図（油圧回路付き）である。

【図７】同側断面図である。

【図８】従来の回転機構を有するカッタスポークの配置
を示すカッタディスクの正面図である。

【図９】同回転機構を示すカッタディスク部分の一部省
略側断面図である。

【符号の説明】

１…カッタディスク ３…カッタスポーク ４…カッタビット ４ａ、４ｂ…（予備）カッタビット ５…被係止部材 ６…ストッパ部材 ７…油圧ジャッキ（作動手段） １２…押付バネ（押付手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 坂間 茂 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)考案者 吉野 修 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 太田 陽介 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機のカッタスポークの周面
   に交換用のカッタビットを予め備え、該カッタスポーク
   を軸心回りに回転可能に構成したものにおいて、前記カ
   ッタスポークの一部を被係止部材となし、この被係止部
   材に係合するストッパ部材を設けると共に、該ストッパ
   部材を係止位置と離脱位置とに切換可能にする作動手段
   を設けたことを特徴とするカッタスポークの回り止め装
   置。