JPH0776991A - 掘削ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正転時、逆転時とも掘削抵抗の増加、休止中
の掘削ビットの摩耗が少なく、また、正転時掘削ビット
と逆転時掘削ビットの位置が正確に切換わって掘削能率
の低下が起こらないシールド掘進機用の掘削ヘッドを提
供する。 【構成】 回転円板のスポーク３に相反する向きにして
取付ける正転掘削用ビット５と逆転掘削用ビット６を支
軸９で受けて回転方向前後に揺動可能となす。また、各
ビット５、６の尾部にシリンダ１１を連結し、このシリ
ンダでビット５、６の位置を円板の回転方向に合わせて
強制的に切換える。これにより、ビット５、６が位置切
換えの中間点で止まって滑走すると言う問題が無くな
り、揺動ビットの特長が充分に引き出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネルシールド掘
進機の先端に設けられる掘削ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】首記の掘削ヘッドは、図３に示すよう
に、土砂の取込口２を有する回転円板１にスポーク３を
設け、このスポークにセンタービット４、掘削ビット
５、６、面板保護用ビット７などを取付けた構造にして
ある。掘削ビット５、６は互いに背を向け合うように取
付けられており、円板１が正転するときにビット５が、
逆転するときにビット６が各々地盤を掘削する。

【０００３】これ等のビット５、６は、溶接、ボルト止
め、ピン止め等によりスポーク２に固定するのが一般的
であるが、この固定方式によると、例えば正転掘削用ビ
ット５が掘削を行っているときに休止している逆転掘削
用ビット６の背面が掘削中の地盤に接触し、摩擦抵抗の
増加、ビットの無駄な摩耗が起こる。

【０００４】そこで、特公昭５４−６０７３２号や実開
平４−１０５１９４号公報に示されるように、使用する
刃と休止する刃の位置が円板の回転方向の切換えに伴っ
て自然に切換わるものが提案されている。これは、図４
に示すように、正転掘削用のビット５と逆転掘削用のビ
ット６を一体化してピボット軸８を支点に円板の回転方
向前後に揺動可能に支持し、刃部に加わる掘削抵抗で使
用する刃が掘削点に動くようにしたものであって、休止
する刃は掘削点から遠ざかり、地盤との接触が回避され
る。なお、これと類似の技術は、実開昭６３−３５１１
４号公報や実公昭５５−６８６１号公報にも示されてい
るが、これ等はいずれも刃部の位置の切換を掘削抵抗に
依存して行うため、後述の課題が伴う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の揺動式
掘削ビットは、掘削中の地盤が粘土層のように付着性の
ある地層の場合、ビットの逃げ面に粘土が付着して被掘
削面との間に溜る。そのため、円板が逆転しても付着し
た粘土が地盤に擦り取られて無くなるまではビットの揺
動が妨げられ、刃部の位置が完全に切換わって反対側の
刃が有効な姿勢になるまでに相当時間がかかる。

【０００６】また、付着した粘土の擦り取りを早めよう
として掘削ヘッドの地盤への押付圧を増大させると、正
転時用の刃と逆転時用の刃が図４（ｂ）に示すように、
平行状態になって刃先の喰込みが起こらず、滑走現象が
生じて掘削能率が低下する。

【０００７】さらに、土丹層や頁岩層の掘削では刃先の
喰付きが悪く、それを補うべく押付圧を高めると両刃先
が平行状態になって前述の滑走が起こるため、この場合
にもやはり、効率の良い掘削が望めない。

【０００８】シールド掘進機の掘削ヘッドで揺動ビット
を持つものが実用化されていないのは、従来の揺動ビッ
トには上記の欠点が見られるためと考えられる。

【０００９】そこで、この発明は、上記の不具合を無く
して揺動ビットの利点を充分に生かすようにした掘削ヘ
ッドを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、回転円板のスポークに相反する向きに
取付ける正転掘削用ビットと逆転掘削用ビットの各々を
支軸で受けてこの支軸を支点に各ビットを回転方向前後
に揺動可能に支持し、さらに、前記支軸を境にして刃部
とは反対側のビット尾部にビットの各々を揺動させる駆
動装置を連結したのである。

【００１１】なお、各ビットの揺動支点となる支軸は、
ビットに一体的に設けてスポークに設けた軸受けで支持
するもの、スポークに回転不可に固定してビットに設け
た軸孔に回転可能に通すもののどちらであってもよい。

【００１２】また、駆動装置は、各ビットを個々に動か
すものよりも、何個かのビットをまとめて同時に動かす
ものが好ましい。中でも、実施例で述べるように、正転
掘削用ビットと逆転掘削用ビットを同一装置で同時に同
一方向に揺動させるものは、駆動装置の総数削減が図れ
るだけでなく、制御系を複雑にせずに刃部位置の切換え
を確実化できると言う利点をもつ。

【００１３】

【作用】円板が正転するときには逆転掘削用ビットを、
逆転するときには正転掘削用ビットを揺動させて倒伏姿
勢にする。これにより、掘削中のビットの背部に回り込
んだ土砂が抵抗少なく排除されて掘削抵抗の増加が抑え
られ、刃部の掘削地盤への喰付きも良くなって掘削能率
が向上する。

【００１４】また、倒伏したビットは、掘削地盤との間
に押付圧が働かないため、土砂の擦過による摩擦が少な
く、その寿命が延びる。

【００１５】さらに、この発明では、正転掘削用ビット
と逆転掘削用ビットを独立させてそれぞれに揺動可能と
し、駆動装置で強制的に一方のビットの刃部を掘削点に
動かすので、ビットの逃げ面に粘土が付着していても、
或いは掘削地盤が固くてもビットの揺動が中間点で止ま
る心配がなく、掘削側のビットを確実に喰付きの良い姿
勢にすることができ、地盤への押付圧を高めることも可
能になる。

【００１６】

【実施例】図１に、この発明の実施例を示す。図の５は
正転掘削用ビット、６は逆転掘削用ビットである。これ
等のビットは支軸９を有し、この支軸をスポーク３に設
けた軸受（図示せず）で支えてこの支軸を支点に回転円
板の回転方向前後に揺動可能に取付けてある。５ａ、６
ａは各ビットの固着した硬質チップであり、このチップ
が刃先となって地層を掘削する。

【００１７】互いに背を向け合うように取付けたこのビ
ット５、６は、刃先と反対側の尾部をスポークに設けた
スリットに挿入してスポーク３内に臨ませてあり、この
尾部にクレビス金具１０を連結し、この金具に両ビット
の中間点に設置した両ロッド型のシリンダ１１を接続し
てこのシリンダでビット５、６を動かすようにしてあ
る。シリンダ１１は油圧、空圧、又は電動式である。こ
のシリンダ１１は、勿論シリンダ以外の駆動装置に置き
変えてもよい。

【００１８】また、図示の掘削ヘッドは、正、逆回転掘
削用のビットを一対毎に同一シリンダで動かすようにし
たが、図２に示すように、一列に並んだビットの全部又
は群分けした何個かを支軸９や連結軸１２を介して接続
し、これを１組のシリンダ１１等で駆動する構成にする
と駆動装置の数が少なくて済む。各ビットに個々に駆動
装置を付隨させることも勿論制限されないが、設置スペ
ースやコストを考えると数個のビットを同一装置で一括
して動かす方が有利である。

【００１９】また、図２は、支軸９をビットに固定して
スポーク上の軸受け１３で支持しているが、スポークに
固定した支軸をビットの軸孔に緩く通す構造にしても構
わない。

【００２０】図１のＳは、図３で述べた回転円板の正転
方向を、Ｒは逆転方向を現わしている。回転円板が正転
するときには制御系からの指令でシリンダ１１の出力ロ
ッドを図中左側に移動させ、逆転時には反対側に動か
す。これにより、ビット５、６は、正転時には実線で示
す姿勢になり、正転掘削用ビット５が地盤に喰付く。ま
た、逆転掘削用ビット６は倒伏姿勢となって刃先が被掘
削面から離れ、Ｈの隙間ができるため、正転時の摩耗が
殆ど起こらず、土砂の流出抵抗も下がる。

【００２１】逆転時も、ビット５、６の位置が鎖線のよ
うに切換わるため、結果は同じになる。

【００２２】なお、駆動装置や連結部品はその保護のた
めに、できるだけスポーク３内に収納するのがよい。

【００２３】また、掘削中のビットに働く回転モーメン
トが駆動装置に伝わると好ましくないので、ストッパ１
４（図１参照）を設けてビットの揺動を制限するように
しておくとよい。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の掘削ヘッ
ドは、回転円板のスポークに取付ける正転掘削用のビッ
トと逆転掘削用のビットをそれぞれに揺動可能とし、そ
れ等のビットの切削角を駆動装置で強制的に変更する構
成となしたので、ビットの位置を確実に切換えて土砂の
流れを円滑にし、掘削トルクの上昇防止と、休止側ビッ
トの摩耗抑制を図ることができる。

【００２５】また、粘土層や硬い地層を掘削するときに
も、ビットが中間点で止まって滑走すると言う問題が起
こらず、高能率掘削が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の掘削ヘッドの一例の要部を示す断面
図

【図２】他の実施例の要部を概略的に表わす斜視図

【図３】（ａ）：シールド掘進機の掘削ヘッドの概要を
示す正面図 （ｂ）：同上のヘッドの側面図

【図４】（ａ）：従来の揺動ビットを示す側面図 （ｂ）：同上のビットが滑走するときの状態を示す図

【符号の説明】

１ 回転円板 ２ 土砂取込口 ３ スポーク ４ センタービット ５ 正転掘削用ビット ６ 逆転掘削用ビット ５ａ、６ａ 硬質チップ ９ 支軸 １０ クレビス金具 １１ シリンダ １２ 連結軸 １３ 軸受け １４ ストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転円板のカッタースポークに正転掘削
   用のビットと逆転掘削用のビットを相反する向きに取付
   けてあるシールド掘進機用の掘削ヘッドにおいて、前記
   正逆掘削用及び逆転掘削用ビットの各々を支軸で受けて
   この支軸を支点に各ビットを回転方向前後に揺動可能に
   支持し、かつ、前記支軸を境にして刃部とは反対側のビ
   ット尾部にビットの各々を揺動させる駆動装置を連結し
   たことを特徴とする掘削ヘッド。
2. 【請求項２】 正転掘削用のビットと逆転掘削用のビッ
   トを同一駆動装置で同一方向に揺動させて一方のビット
   を掘削点に動かし、他方のビットを掘削点から遠ざける
   ようにした請求項１記載の掘削ヘッド。