JPH08177383A - Cutter replacement method - Google Patents

Cutter replacement method

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Publication number
JPH08177383A
JPH08177383A JP32214594A JP32214594A JPH08177383A JP H08177383 A JPH08177383 A JP H08177383A JP 32214594 A JP32214594 A JP 32214594A JP 32214594 A JP32214594 A JP 32214594A JP H08177383 A JPH08177383 A JP H08177383A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutter
tunnel
cutter bit
cutter head
bit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32214594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Motomura
士郎 本村
Takeshi Matsuura
武 松浦
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP32214594A priority Critical patent/JPH08177383A/en
Publication of JPH08177383A publication Critical patent/JPH08177383A/en
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enhance safety as well as excavation work efficiency by reducing a burden on a worker through the easy replacement of a cutter bit. CONSTITUTION: When a cutter bit 15 mounted on a cutter head 14 is abraded during a tunnel excavation work, the cutter head 14 is made to stop advancing, and radially vibrated under rotation with a parallel link mechanism 29. A tunnel inner wall is thereby excavated and a cavity is formed between the forward end of the cutter bit 15 and the tunnel inner wall. The abraded cutter bit 15 is, then, demounted and a new cutter bit is mounted via the cavity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削機による
トンネル掘削中に磨耗したカッタビットを交換するカッ
タの交換方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutter exchanging method for exchanging a worn cutter bit during tunnel excavation by a tunnel excavator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に従来のトンネル掘削機の概略を示
す。
2. Description of the Related Art FIG. 5 schematically shows a conventional tunnel excavator.

【0003】図5に示すように、地盤を掘削するトンネ
ル掘削機において、掘削機本体としてのスキンプレート
101は円筒形状をなし、その前部にはカッタヘッド1
02が回転自在に装着されており、このカッタヘッド1
02の前面には多数のカッタビット103が固定されて
いる。そして、カッタヘッド102の後部にはリングギ
ア104が一体に取付けられ、このリングギア104に
はスキンプレート101に取付けられた駆動モータ10
5の駆動ギア106が噛み合っている。従って、駆動モ
ータ105を駆動すると、駆動ギア106と噛み合うリ
ングギア104を回転することで、カッタヘッド102
が旋回して多数のカッタビット103により地盤を掘削
することができる。
As shown in FIG. 5, in a tunnel excavator for excavating the ground, a skin plate 101 as an excavator body has a cylindrical shape, and a cutter head 1 is provided at a front portion thereof.
02 is rotatably mounted, and this cutter head 1
A large number of cutter bits 103 are fixed to the front surface of 02. A ring gear 104 is integrally attached to the rear portion of the cutter head 102, and the drive motor 10 attached to the skin plate 101 is attached to the ring gear 104.
The drive gear 106 of No. 5 meshes. Therefore, when the drive motor 105 is driven, the ring gear 104 that meshes with the drive gear 106 is rotated, whereby the cutter head 102
It is possible to excavate the ground by turning a number of cutter bits 103.

【0004】また、スキンプレート101にはカッタヘ
ッド102とバルクヘッド107との間にチャンバ室1
08が形成され、このチャンバ室108には一端がスキ
ンプレート101の外部に延設された送泥管109及び
排泥管110の他端が開口しており、排泥管110の開
口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するア
ジテータ111が設置されている。更に、スキンプレー
ト101の後部には円周方向に沿って複数のシールドジ
ャッキ112が並設されており、後方に伸びる駆動ロッ
ドの先端部にはスプレッダ113が取付けられている。
従って、このシールドジャッキ112がトンネル掘削機
の掘進方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構
築された既設のセグメント114aに押しつけること
で、その反力によりスキンプレート101を前進するこ
とができる。なお、115はセグメントエレクタ装置
で、シールドジャッキ112によって前進したスキンプ
レート101と既設のセグメント114aとの間の空所
に新しいセグメント114bを装着してトンネルを構築
していく。
The skin plate 101 has a chamber 1 between the cutter head 102 and the bulk head 107.
No. 08 is formed, and one end of the chamber chamber 108 is open at the other end of the mud-sending pipe 109 and the sludge-draining pipe 110 that extend to the outside of the skin plate 101. Is equipped with an agitator 111 that mixes and mixes excavated soil and muddy water. Further, a plurality of shield jacks 112 are arranged side by side along the circumferential direction on the rear portion of the skin plate 101, and a spreader 113 is attached to the front end portion of the drive rod extending rearward.
Therefore, by pushing this shield jack 112 against the existing segment 114a formed on the inner circumferential surface of the excavated tunnel extending rearward in the excavation direction of the tunnel excavator, the skin plate 101 can be advanced by its reaction force. . Reference numeral 115 is a segment erector device, and a new segment 114b is attached to a space between the skin plate 101 advanced by the shield jack 112 and the existing segment 114a to build a tunnel.

【0005】而して、トンネルを掘削形成するには、ま
ず、複数のシールドジャッキ112を作動し、既設のセ
グメント114aへの押し付け反力によってスキンプレ
ート101を前進させる一方、駆動モータ105により
カッタヘッド102を旋回させ、カッタビット103に
よって地山を掘削していく。そして、カッタビット10
3によって掘削された土砂はチャンバ室108に取り込
まれ、送泥管109から泥水が送給されてアジテータ1
11により掘削土砂と泥水とが攪拌、混合され、排泥管
110により外部に排出される。次に、シールドジャッ
キ112の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグ
メント114aとの間に空所を形成し、セグメントエレ
クタ装置115によってこの空所に新しいセグメント1
13bを装着する。この作業の繰り返しによって所定長
さのトンネルを掘削形成していく。
In order to excavate and form a tunnel, first, the plurality of shield jacks 112 are operated to advance the skin plate 101 by the reaction force against the existing segment 114a, while the drive motor 105 drives the cutter head. The 102 is turned, and the ground is excavated by the cutter bit 103. And cutter bit 10
The earth and sand excavated by No. 3 is taken into the chamber chamber 108, and the mud water is fed from the mud pipe 109 so that the agitator 1
The excavated earth and muddy water are stirred and mixed by 11 and discharged to the outside by the mud discharge pipe 110. Next, one of the shield jacks 112 is operated in the contracting direction to form a space between the shield jack 112 and the existing segment 114a, and a new segment 1 is formed in this space by the segment erector device 115.
Wear 13b. By repeating this operation, a tunnel of a predetermined length is excavated and formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、掘削構築するト
ンネルは長距離化の傾向があり、トンネル掘削機による
掘削作業中にカッタヘッド102に装着されたカッタビ
ット103が摩耗してしまうことがある。カッタビット
103が摩耗すると、岩盤の掘削効率が低下してしまう
と共に、掘削するトンネルの内径が小さくなって掘削機
全体が掘進できなくなってしまう。この場合、掘削作業
を停止して磨耗したカッタビット103を交換しなけれ
ばならない。上述した従来のトンネル掘削機にあって
は、まず、カッタビット103を交換するトンネル掘削
機の前方の地点の地盤を薬液の注入や凍結などにより固
化改良し、この地盤改良地点までトンネル掘削機を掘進
させる。ここで、トンネル掘削機を停止してチャンバ室
108内の掘削土砂を全て排出し、このチャンバ室10
8内に作業者が入ってカッタビット103の交換作業、
即ち、磨耗したカッタビット103を取り外して新しい
カッタビットを取付けている。
In recent years, tunnels to be constructed by excavation have a tendency to be extended, and the cutter bit 103 mounted on the cutter head 102 may be worn during excavation work by a tunnel excavator. . If the cutter bit 103 is worn, the excavation efficiency of the rock mass decreases, and the inner diameter of the tunnel to be excavated becomes small, so that the excavator as a whole cannot proceed. In this case, excavation work must be stopped and the worn cutter bit 103 must be replaced. In the conventional tunnel excavator described above, first, the ground at a point in front of the tunnel excavator for exchanging the cutter bit 103 is solidified and improved by injecting a chemical solution or freezing, and the tunnel excavator is improved to this ground improvement point. Dig in. Here, the tunnel excavator is stopped to discharge all the excavated earth and sand in the chamber 108,
A worker enters into 8 to replace the cutter bit 103,
That is, the worn cutter bit 103 is removed and a new cutter bit is attached.

【0007】ところが、このようなカッタビットの交換
作業において、図6(a),(b)に示すように、磨耗した
カッタビット103によって掘削されたトンネルの内径
1は、掘削開始時に新しいカッタビットによって掘削
されたトンネルの内径d0 よりも小さくなっている。そ
のため、カッタヘッド102から磨耗したカッタビット
13を取り外して新しいカッタビットを取付けようとし
ても、磨耗したカッタビット13よりも新しいカッタビ
ットの方が先端部が長いため、新しいカッタビットの先
端部が掘削形成したトンネルの内壁面120に当接して
しまい、この新しいカッタビットを取付けることができ
ない。
However, in such cutter bit replacement work, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the inner diameter d 1 of the tunnel excavated by the worn cutter bit 103 is new at the start of excavation. It is smaller than the inner diameter d 0 of the tunnel excavated by the bit. Therefore, even if the worn cutter bit 13 is removed from the cutter head 102 and a new cutter bit is attached, the tip of the new cutter bit is longer than that of the worn cutter bit 13, and the tip of the new cutter bit is excavated. The new cutter bit cannot be attached because it abuts the inner wall surface 120 of the formed tunnel.

【0008】そのため、従来は、図6(c)に示すよう
に、カッタヘッド12から磨耗したカッタビット103
を取り外した後に、作業者が新しいカッタビットを取付
ける位置に対応するトンネルの内壁面120を手掘りに
より掘削して凹部121を形成し、新しく取付けるカッ
タビットの先端部がトンネルの内壁面120に当接しな
いで正規の位置に取付けられるようにしていた。ところ
が、このような従来のカッタビットの交換作業にあって
は、作業者が新しいカッタビットを取付ける位置に対応
するトンネルの内壁面120を手掘りにより掘削しなけ
ればならず、作業者にかかる負担が大きくなると共に、
交換作業に要する時間が長くなってしまうという問題が
あった。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6 (c), the cutter bit 103 worn from the cutter head 12 is worn.
After removing the, the operator manually excavates the inner wall surface 120 of the tunnel corresponding to the position to install the new cutter bit to form a recess 121, and the tip of the newly installed cutter bit contacts the inner wall surface 120 of the tunnel. It was designed so that it could be installed in the proper position without touching it. However, in such a conventional cutter bit exchanging operation, the operator has to excavate the inner wall surface 120 of the tunnel corresponding to the position where the new cutter bit is to be attached by manual excavation, which is a burden on the operator. Becomes larger,
There is a problem that the time required for the replacement work becomes long.

【0009】また、図6(c)に示すように、手掘りによ
って新しく取付けるカッタビットに対応するトンネルの
内壁面120のみを掘削した場合、カッタビットの交換
後にカッタヘッド12を回転すると、新しく取付けられ
たカッタビットの先端部は、まず、掘削した凹部121
の端面に当接して手掘りされていないトンネルの内壁面
120全周を掘削してから、掘削機の前進に伴って前方
の岩盤を掘削していくこととなる。トンネル掘削機はカ
ッタヘッド12が回転することで、カッタビット103
が岩盤を少しずつ掘削してトンネルを掘削していくもの
であり、カッタビット103は硬度は高いが柔軟性は不
十分である。前述したカッタビットの交換作業では、カ
ッタビットの交換後、カッタヘッド102を回転する
と、新しく取付けられたカッタビットの先端部が掘削し
た凹部121の端面に当接することとなり、このときに
カッタビットには多大な衝撃が加わり、カッタビットが
欠損、あるいは破損してしまう虞があった。
Further, as shown in FIG. 6C, when only the inner wall surface 120 of the tunnel corresponding to the newly installed cutter bit is excavated by hand digging, if the cutter head 12 is rotated after the exchanging of the cutter bit, the new installation is performed. The tip portion of the cut cutter bit is first formed into the excavated concave portion 121.
After excavating the entire circumference of the inner wall surface 120 of the tunnel which is not excavated by abutting the end face of the excavator, the forward rock mass is excavated as the excavator advances. In the tunnel excavator, the cutter head 12 rotates, so that the cutter bit 103
Is to excavate a rock little by little to excavate a tunnel, and the cutter bit 103 has high hardness but insufficient flexibility. In the above-mentioned cutter bit replacement work, when the cutter head 102 is rotated after the cutter bit is replaced, the tip end of the newly attached cutter bit comes into contact with the end face of the excavated recess 121, at which time the cutter bit is There was a risk that the cutter bit would be damaged or damaged due to a great impact.

【0010】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、カッタビットの交換作業を容易に行って作業者
にかかる負担を軽減して安全性並びに掘削作業の作業能
率の向上を図ったカッタの交換方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and facilitates the work of exchanging the cutter bit to reduce the burden on the operator, thereby improving the safety and the work efficiency of the excavation work. The purpose is to provide a method for replacing the cutter.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のカッタの交換方法は、掘削機本体の前端部
に駆動回転自在なカッタヘッドが揺動支持機構によって
該カッタヘッドの径方向に揺動自在に支持されたトンネ
ル掘削機において、トンネル掘削中にカッタヘッドに装
着されたカッタビットが磨耗すると、前記掘削機本体を
前進させずに該カッタヘッドを回転させながら前記揺動
支持機構によって径方向に揺動させてトンネル内壁面を
掘削し、前記カッタヘッドの揺動前のトンネル内径より
も大径の穴を掘削することで、前記カッタビットの先端
部と該大径穴の内壁面との間に空隙を形成し、その後、
前記カッタヘッドの回転揺動を停止し、前記空隙を用い
て磨耗したカッタビットの取外し及び新しいカッタビッ
トの取付けを行うことを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of exchanging a cutter according to the present invention is such that a cutter head, which can be driven and rotated, is provided at a front end portion of an excavator main body by a swing support mechanism. In a tunnel excavator that is swingably supported in any direction, when the cutter bit mounted on the cutter head is worn during tunnel excavation, the swing support is performed while rotating the cutter head without advancing the excavator body. By excavating the inner wall surface of the tunnel by rocking in a radial direction by a mechanism, and by drilling a hole having a diameter larger than the inner diameter of the tunnel before rocking of the cutter head, the tip portion of the cutter bit and the large diameter hole A void is formed between the inner wall surface and
The rotation and swing of the cutter head are stopped, and the worn cutter bit is removed and a new cutter bit is attached using the gap.

【0012】[0012]

【作用】トンネル掘削中にカッタビットが磨耗したら、
掘削機本体を停止た状態で、カッタヘッドのみを回転さ
せながら径方向に揺動させてトンネル内壁面を掘削し、
前記カッタヘッド揺動前のトンネル内径よりも大径の穴
を掘削することで、カッタビットの先端部とこの大径穴
の内壁面との間に空隙を形成する。そして、カッタヘッ
ドの回転揺動を停止した後、磨耗したカッタビットの取
外して新しいカッタビットの取付けても、この空隙によ
って新しく取付けられたカッタビットの先端部がトンネ
ル内壁面に当接することはなく、カッタヘッドの再回転
時にカッタビットがトンネル内壁面に接触して衝撃を受
けることもない。
[Operation] If the cutter bit wears during tunnel excavation,
With the excavator main body stopped, excavate the inner wall surface of the tunnel by rocking only the cutter head and rocking in the radial direction.
By excavating a hole having a diameter larger than the inner diameter of the tunnel before the cutter head swings, a gap is formed between the tip of the cutter bit and the inner wall surface of the large diameter hole. Even if the worn cutter bit is removed and a new cutter bit is installed after the cutter head has stopped rotating and swinging, the tip of the newly installed cutter bit will not come into contact with the inner wall surface of the tunnel due to this gap. When the cutter head is re-rotated, the cutter bit does not come into contact with the inner wall surface of the tunnel and receive an impact.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0014】図1に本発明の一実施例に係るカッタの交
換方法を実施するためのトンネル掘削機の側面概略、図
2に本実施例のトンネル掘削機の正面概略、図3に揺動
ジャッキの制御ブロック、図4にカッタの交換方法を実
施するためのトンネル掘削機の動作を表すフローチャー
トを示す。
FIG. 1 is a schematic side view of a tunnel excavator for carrying out a cutter exchanging method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic front view of the tunnel excavator of this embodiment, and FIG. 3 is a swinging jack. FIG. 4 is a control block of the above, and FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the tunnel excavator for carrying out the cutter replacement method.

【0015】図1及び図2に示すように、本実施例のト
ンネル掘削機において、スキンプレート11は円筒状を
なしており、前方にチャンバ室を構成する凹所12が形
成されるように内部に基盤13が一体に固定されてい
る。一方、カッタヘッド14は同じ円形をなしてスキン
プレート11の前方に位置しており、このカッタヘッド
14は前面にスポーク15を介して多数のカッタビット
16が固定されている。そして、このカッタヘッド14
は駆動部17に回転自在に支持されており、この駆動部
17は油圧モータ18を有し、この油圧モータ18を駆
動することでその駆動力が駆動部17内の図示しない歯
車機構を介してカッタヘッド14に伝達され、このカッ
タヘッド14を回転することができるようになってい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the tunnel excavator of this embodiment, the skin plate 11 has a cylindrical shape, and the inside thereof is formed so that a recess 12 forming a chamber is formed at the front. The base 13 is integrally fixed to the base. On the other hand, the cutter head 14 is positioned in front of the skin plate 11 in the same circular shape, and the cutter head 14 has a large number of cutter bits 16 fixed to the front surface via spokes 15. And this cutter head 14
Is rotatably supported by a drive unit 17, and the drive unit 17 has a hydraulic motor 18. By driving the hydraulic motor 18, the driving force is generated via a gear mechanism (not shown) in the drive unit 17. It is transmitted to the cutter head 14, and the cutter head 14 can be rotated.

【0016】駆動部17の外周部にはそれぞれ支持盤1
9が固定されており、この支持盤19はスキンプレート
11の凹所12内に位置し、基盤13と対向している。
そして、基盤13と支持盤19とは6本以上複数(本実
施例では6本)の揺動ジャッキ21〜26によって揺動
自在に連結されている。この揺動ジャッキ21〜26は
油圧の給排によって伸縮作動するものであって、ジャッ
キ本体は基盤13に取付けられた各球軸受27によって
揺動自在に支持され、ロッド先端部は支持盤19に取付
けられた各球軸受28によって揺動自在に支持されてい
る。そして、この揺動ジャッキ21〜26はそれぞれ隣
合って配設された関係が、例えば、揺動ジャッキ21が
カッタヘッド14の周方向一方に傾斜し、揺動ジャッキ
22がカッタヘッド14の周方向他方に傾斜して全体と
してトラス状に配設されることでパラレルリンク機構2
9を構成している。
A support board 1 is provided on the outer peripheral portion of the drive unit 17, respectively.
9 is fixed, and this support plate 19 is located in the recess 12 of the skin plate 11 and faces the base plate 13.
The base 13 and the support board 19 are swingably connected by six or more (six in this embodiment) swing jacks 21 to 26. The swinging jacks 21 to 26 are expanded and contracted by supplying and discharging hydraulic pressure. The jack body is swingably supported by each ball bearing 27 attached to the base 13, and the rod tip end is supported by the support board 19. It is swingably supported by the attached ball bearings 28. The rocking jacks 21 to 26 are arranged adjacent to each other. For example, the rocking jack 21 is inclined to one side in the circumferential direction of the cutter head 14, and the rocking jack 22 is circumferential in the circumferential direction of the cutter head 14. The parallel link mechanism 2 is provided by inclining to the other side and being arranged in a truss shape as a whole.
9 is composed.

【0017】従って、各油圧モータ18を作動すること
で駆動部17を介してそれぞれカッタヘッド14を回転
することができ、この状態各パラレルリンク機構29の
各揺動ジャッキ21〜26を作動することで、カッタヘ
ッド14の掘進角度を変更することができると共に、こ
のカッタヘッド14を径方向に揺動させることができ
る。
Therefore, by operating each hydraulic motor 18, the cutter head 14 can be rotated via the drive unit 17, and in this state, each swinging jack 21 to 26 of each parallel link mechanism 29 can be operated. Thus, the excavation angle of the cutter head 14 can be changed, and the cutter head 14 can be swung in the radial direction.

【0018】また、スキンプレート11はその後部に円
周方向に複数のシールドジャッキ31が並設されてお
り、後方に伸びる駆動ロッドの先端部にはスプレッダ3
2が取付けられている。このシールドジャッキ31が作
動してトンネル掘削機の掘進方向後方に駆動ロッドが伸
長し、掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグ
メント33にスプレッダ32を押し付けることで、その
反力によりスキンプレート11を前進することができ
る。また、スキンプレート11の後部には支持盤34が
駆動回転自在に装着されており、この支持盤34にはエ
レクタ装置35がそれぞれ取付けられている。このエレ
クタ装置35はシールドジャッキ31によって前進した
スキンプレート11と既設のセグメント33との間の空
所に新しいセグメント33を装着する。更に、スキンプ
レート11にはカッタヘッド14によって掘削され、凹
所12内に取り込んだ土砂を外部に搬出するスクリュー
コンベア36が設けられている。
The skin plate 11 has a plurality of shield jacks 31 arranged side by side in the circumferential direction at the rear portion thereof, and the spreader 3 is provided at the tip of the drive rod extending rearward.
2 are installed. When the shield jack 31 operates, the drive rod extends rearward in the direction of excavation of the tunnel excavator, and the spreader 32 is pressed against the existing segment 33 built on the inner circumferential surface of the excavated tunnel. 11 can move forward. A support plate 34 is rotatably mounted on the rear portion of the skin plate 11, and an erector device 35 is attached to each of the support plates 34. The erector device 35 mounts a new segment 33 in a space between the skin plate 11 advanced by the shield jack 31 and the existing segment 33. Further, the skin plate 11 is provided with a screw conveyor 36 that carries out the earth and sand excavated by the cutter head 14 and taken into the recess 12 to the outside.

【0019】ここで、前述した複数の揺動ジャッキ21
〜26から構成されるパラレルリンク機構29の制御シ
ステムの構成について説明する。
Here, the plurality of rocking jacks 21 mentioned above.
The configuration of the control system of the parallel link mechanism 29 composed of .about.

【0020】図3に示すように、揺動ジャッキ21〜2
6において、例えば、揺動ジャッキ21の図示しないピ
ストンによって仕切られた2つの圧力室には油圧給排管
41,42が連結されており、各油圧給排管41,42
はそれぞれ非常遮断弁43,44を介してサーボ弁45
に連結されている。このサーボ弁45は揺動ジャッキ2
1の各圧力室への油圧の供給及び排出を切り換えるもの
であって、連結管46,47を介して油圧給排源48に
連結されている。
As shown in FIG. 3, swing jacks 21 to 2
6, hydraulic pressure supply / discharge pipes 41, 42 are connected to two pressure chambers partitioned by a piston (not shown) of the swing jack 21, and the hydraulic pressure supply / discharge pipes 41, 42 are connected.
Is a servo valve 45 via the emergency shutoff valves 43 and 44, respectively.
It is connected to. This servo valve 45 is a swing jack 2
The hydraulic pressure supply and discharge to each pressure chamber of No. 1 are switched, and are connected to a hydraulic pressure supply / discharge source 48 via connection pipes 46 and 47.

【0021】また、揺動ジャッキ21にはその作動位置
を検出する変位センサ49が装着されており、この変位
センサ49はコントローラ50を介して制御部51に接
続されている。そして、前述したサーボ弁45はサーボ
アンプ52を介して制御部51に接続されている。な
お、この制御部51には複数のジョイスティクレバーを
有する操作部53と非常停止ボタン54が接続されてい
る。
A displacement sensor 49 for detecting the operating position of the swing jack 21 is mounted, and the displacement sensor 49 is connected to a control unit 51 via a controller 50. The servo valve 45 described above is connected to the control unit 51 via the servo amplifier 52. An operation unit 53 having a plurality of joystick levers and an emergency stop button 54 are connected to the control unit 51.

【0022】従って、変位センサ49は揺動ジャッキ2
1の作動位置を検出しており、その検出信号をコントロ
ーラ50を介して制御部51に出力している。制御部5
1はこの検出信号に基づいてサーボアンプ52に指令信
号を出力し、サーボアンプ52はその指令信号に基づい
てサーボ弁45を制御し、油圧給排源48と揺動ジャッ
キ21との間で油圧の給排を行うようになっている。な
お、ここでは揺動ジャッキ21についてのみ説明した
が、他の揺動ジャッキ22〜26についても同様の構成
となっている。
Therefore, the displacement sensor 49 is the swing jack 2
The operating position of No. 1 is detected, and the detection signal is output to the control unit 51 via the controller 50. Control unit 5
1 outputs a command signal to the servo amplifier 52 based on this detection signal, the servo amplifier 52 controls the servo valve 45 based on the command signal, and the hydraulic pressure is supplied between the hydraulic pressure supply / discharge source 48 and the swing jack 21. It is designed to supply and discharge. Although only the swing jack 21 has been described here, the other swing jacks 22 to 26 have the same configuration.

【0023】而して、本実施例のトンネル掘削機によっ
て岩盤を掘削するには、まず、複数のシールドジャッキ
31を伸長し、既設のセグメント33への押し付け反力
によってトンネル掘削機本体、即ち、スキンプレート1
1を前進させる。一方、油圧モータ18を駆動し、駆動
部17によりカッタヘッド14を旋回させ、カッタビッ
ト15によって前方の岩盤を掘削していく。また、シー
ルドジャッキ31を伸長する代わりにパラレルリンク機
構29の各揺動ジャッキ21〜26を伸長し、支持盤1
9を介してカッタヘッド14を前方へ移動させること
で、旋回するカッタヘッド14のカッタビット15によ
って前方の岩盤を掘削することもできる。そして、この
ときに各揺動ジャッキ21〜26の作動ストロークを変
えることで、カッタヘッド14の向きを変えてトンネル
の掘削方向を変更することができる。
In order to excavate rock mass with the tunnel excavator of this embodiment, first, the plurality of shield jacks 31 are extended, and the tunnel excavator main body, that is, Skin plate 1
Move 1 forward. On the other hand, the hydraulic motor 18 is driven, the cutter head 14 is swung by the drive unit 17, and the rock bed ahead is excavated by the cutter bit 15. Further, instead of extending the shield jack 31, the swinging jacks 21 to 26 of the parallel link mechanism 29 are extended, and the support board 1
By moving the cutter head 14 forward via 9 it is possible to excavate the rock mass in front by the cutter bit 15 of the turning cutter head 14. At this time, by changing the operation stroke of each of the swing jacks 21 to 26, the direction of the cutter head 14 can be changed to change the tunnel excavation direction.

【0024】このとき、制御部51には変位センサ49
が検出した揺動ジャッキ21〜28の作動位置の検出信
号が入力されており、制御部51は予め設定された掘削
条件(掘削するトンネルの形状や寸法、長さ等)及び変
位センサ49の検出信号に基づいてサーボアンプ52に
指令信号を出力してサーボ弁45を制御し、油圧給排源
48と揺動ジャッキ21〜26との間で油圧の給排を行
う。従って、揺動ジャッキ21〜26は油圧の給排によ
って所定量往復駆動し、X方向、Y方向、Z方向及びψ
方向、θ方向、θ方向の制御が行われながら、カッタヘ
ッド14を揺動させる。
At this time, the displacement sensor 49 is included in the control unit 51.
Detection signals of the operating positions of the rocking jacks 21 to 28 are input, and the control unit 51 detects preset excavation conditions (shape and size of tunnel to be excavated, length, etc.) and displacement sensor 49. A command signal is output to the servo amplifier 52 based on the signal to control the servo valve 45 to supply and discharge the hydraulic pressure between the hydraulic pressure supply / discharge source 48 and the swing jacks 21-26. Therefore, the rocking jacks 21 to 26 are reciprocally driven by a predetermined amount by supplying and discharging hydraulic pressure, and the X-direction, Y-direction, Z-direction, and
The cutter head 14 is swung while controlling the direction, the θ direction, and the θ direction.

【0025】そして、カッタビット15によって掘削さ
れた土砂はチャンバ室としての凹所12に取り込まれ、
掘削土砂はスクリューコンベア36により外部に排出さ
れる。次に、シールドジャッキ31の何れか一つを縮み
方向に作動して既設のセグメント33との間に空所を形
成し、エレクタ装置35によってこの空所に新しいセグ
メント33を装着する。この作業の繰り返しによって所
定長さのトンネルを掘削形成していく。
Then, the earth and sand excavated by the cutter bit 15 are taken into the recess 12 as the chamber chamber,
The excavated soil is discharged to the outside by the screw conveyor 36. Next, one of the shield jacks 31 is operated in the contracting direction to form a space with the existing segment 33, and a new segment 33 is mounted in this space by the erector device 35. By repeating this operation, a tunnel of a predetermined length is excavated and formed.

【0026】このようなトンネルの掘削作業中にカッタ
ビット15が磨耗した場合には、この磨耗したカッタビ
ット15を取り外して新しいカッタビットを取付ける。
以下、このカッタビットの交換作業について図4のフロ
ーチャートに基づいて説明する。
When the cutter bit 15 is worn during such tunnel excavation work, the worn cutter bit 15 is removed and a new cutter bit is attached.
The exchanging work of the cutter bit will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【0027】即ち、図4に示すように、カッタヘッド1
4を回転してカッタビット15によってトンネルを掘削
しているときに、カッタビット15が磨耗すると、カッ
タヘッド14を回転させたままで、シールドジャッキ3
1によるスキンプレート11の前進、あるいはパラレル
リンク機構29によるカッタヘッド14の前進を停止す
る。この状態で、パラレルリンク機構29の各揺動ジャ
ッキ21〜26によってカッタヘッド14を揺動させ
る。即ち、揺動ジャッキ21〜26の伸縮動作を繰り返
し行い、カッタヘッド14の中心Oが図2に一点鎖線で
示すように移動させて、カッタヘッド14を回転(自
転)させながら、図1に二点鎖線で示すように旋回揺動
(公転)させる。
That is, as shown in FIG. 4, the cutter head 1
When the cutter bit 15 is worn while the tunnel 4 is being rotated and the tunnel is being excavated by the cutter bit 15, the shield head 3 is kept rotating while the cutter head 14 is being rotated.
The forward movement of the skin plate 11 by 1 or the forward movement of the cutter head 14 by the parallel link mechanism 29 is stopped. In this state, the cutter head 14 is swung by the swing jacks 21 to 26 of the parallel link mechanism 29. That is, the expanding and contracting operations of the swinging jacks 21 to 26 are repeated, the center O of the cutter head 14 is moved as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2, and the cutter head 14 is rotated (rotated) while being rotated as shown in FIG. As shown by the dotted chain line, swing and swing (revolve).

【0028】すると、カッタヘッド14の揺動旋回位置
でのトンネル掘削内径は他の部分より拡大される。磨耗
したカッタビット15を交換に必要な空隙が形成され
る。その後、カッタヘッド14の回転(自転)及び揺動
(公転)を停止させ、カッタビットの交換作業を行う。
即ち、チャンバ室12内の掘削土砂を全て排出し、この
チャンバ室12内に作業者が入って磨耗したカッタビッ
ト15を取り外し、新しいカッタビットを取付ける。こ
のとき、カッタヘッド15の外周側には空隙が形成され
ているので、磨耗したカッタビット103よりも先端部
が長い新しいカッタビットを取付けても、その先端部が
掘削形成したトンネルの内壁面に当接することはなく、
容易に新しいカッタビットを取付けることができる。
Then, the inner diameter of the tunnel excavation at the swinging and turning position of the cutter head 14 becomes larger than that of the other portions. Voids necessary for replacing the worn cutter bit 15 are formed. Then, the rotation (rotation) and the swing (revolution) of the cutter head 14 are stopped, and the cutter bit is replaced.
That is, all the excavated earth and sand in the chamber chamber 12 is discharged, an operator enters the chamber chamber 12, the worn cutter bit 15 is removed, and a new cutter bit is attached. At this time, since a gap is formed on the outer peripheral side of the cutter head 15, even if a new cutter bit having a tip end longer than the worn cutter bit 103 is attached, the tip end thereof is on the inner wall surface of the excavated tunnel. Never touch,
You can easily install a new cutter bit.

【0029】そして、カッタヘッド14に新しいカッタ
ビット15が取付けられると、再び、複数のシールドジ
ャッキ31によってスキンプレート11を前進させる一
方、油圧モータ18によってカッタヘッド14を旋回さ
せ、カッタビット15によって前方の岩盤を掘削してト
ンネルを掘削形成していく。
When a new cutter bit 15 is attached to the cutter head 14, the skin plate 11 is moved forward again by the plurality of shield jacks 31, while the cutter head 14 is swung by the hydraulic motor 18 and moved forward by the cutter bit 15. We excavate the bedrock and excavate and form a tunnel.

【0030】なお、上述の実施例において、カッタヘッ
ド14を揺動させる揺動支持機構としてパラレルリンク
機構29を用いたが、これに限らず、カッタヘッド14
の径方向に揺動できればよく、例えば、カッタヘッド1
4を偏心できるように支持してもよいものである。ま
た、このパラレルリンク機構29を6本の揺動ジャッキ
21〜26によって構成したが、揺動ジャッキの数は6
本に限定されるものではなく、8本でも、10本でもよ
いものであり、この場合であっても前述と同様の作用効
果を奏することができる。
Although the parallel link mechanism 29 is used as the swing support mechanism for swinging the cutter head 14 in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
It is sufficient that the cutter head 1 can be swung in the radial direction of
4 may be supported so as to be eccentric. Further, the parallel link mechanism 29 is composed of six rocking jacks 21 to 26, but the number of rocking jacks is six.
The number of books is not limited to eight, and may be eight or ten, and even in this case, the same effect as the above can be obtained.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明のカッタビットの交換方法によれば、トンネ
ル掘削中にカッタヘッドに装着されたカッタビットが磨
耗すると、掘削機本体を前進させずにカッタヘッドを回
転させながら揺動支持機構によって径方向に揺動させて
トンネル内壁面を掘削し、カッタヘッド揺動前のトンネ
ル内径よりも大径の穴を掘削することでカッタビットの
先端部とこの大径穴の内壁面との間に空隙を形成し、こ
の空隙を用いて磨耗したカッタビットの取外し及び新し
いカッタビットの取付けを行うようにしたので、既存の
装置を用いてカッタビットの外側のトンネル内壁面との
間に空隙を形成してこの空隙を利用することでカッタビ
ットの交換作業を容易に行って作業者にかかる負担を軽
減し、カッタビットの交換作業の安全性並びに掘削作業
の作業能率の向上を図ることができる。
As described above in detail with reference to the embodiments, according to the method of exchanging the cutter bit of the present invention, when the cutter bit mounted on the cutter head is worn during tunnel excavation, the excavator main body is The cutter bit can be excavated from the inner wall surface of the tunnel by swinging the cutter head in the radial direction while rotating the cutter head without advancing and excavating a hole with a diameter larger than the inner diameter of the tunnel before swinging the cutter head. Since a gap is formed between the tip of the and the inner wall surface of this large diameter hole, the worn cutter bit is removed and a new cutter bit is attached using this gap. By forming a gap between the outside of the cutter bit and the inner wall surface of the tunnel and using this gap, the work of exchanging the cutter bit is facilitated and the burden on the operator is reduced, and the cutter bit is Improvement of working efficiency of the safety and drilling operations of replacement of can be achieved.

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

【図1】本発明の一実施例に係るカッタの交換方法を実
施するためのトンネル掘削機の側面概略図である。
FIG. 1 is a schematic side view of a tunnel excavator for carrying out a cutter exchanging method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のトンネル掘削機の正面概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic front view of the tunnel excavator of this embodiment.

【図3】揺動ジャッキの制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of a swing jack.

【図4】カッタの交換方法を実施するためのトンネル掘
削機の動作を表すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the tunnel excavator for carrying out the cutter replacement method.

【図5】従来のトンネル掘削機の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a conventional tunnel excavator.

【図6】従来のカッタビット交換方法を表す概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional cutter bit exchange method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 スキンプレート(掘削機本体) 13 基盤 14 カッタヘッド 15 カッタビット 17 駆動部 18 駆動モータ 19 支持盤 21〜26 揺動ジャッキ 27,28 球軸受 29 パラレルリンク機構 35 シールドジャッキ 11 Skin Plate (Excavator Main Body) 13 Base 14 Cutter Head 15 Cutter Bit 17 Drive Unit 18 Drive Motor 19 Support Plate 21-26 Swing Jack 27, 28 Ball Bearing 29 Parallel Link Mechanism 35 Shield Jack

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 掘削機本体の前端部に駆動回転自在なカ
ッタヘッドが揺動支持機構によって該カッタヘッドの径
方向に揺動自在に支持されたトンネル掘削機において、
トンネル掘削中にカッタヘッドに装着されたカッタビッ
トが磨耗すると、前記掘削機本体を前進させずに該カッ
タヘッドを回転させながら前記揺動支持機構によって径
方向に揺動させてトンネル内壁面を掘削し、前記カッタ
ヘッドの揺動前のトンネル内径よりも大径の穴を掘削す
ることで、前記カッタビットの先端部と該大径穴の内壁
面との間に空隙を形成し、その後、前記カッタヘッドの
回転揺動を停止し、前記空隙を用いて磨耗したカッタビ
ットの取外し及び新しいカッタビットの取付けを行うこ
とを特徴とするカッタの交換方法。
1. A tunnel excavator in which a cutter head, which can be driven and rotated, is supported at a front end portion of a main body of the excavator by a swing support mechanism so as to be swingable in a radial direction of the cutter head.
When the cutter bit mounted on the cutter head is worn during tunnel excavation, the excavator body is not advanced and the cutter head is rotated while being swung in the radial direction by the swing support mechanism to excavate the tunnel inner wall surface. Then, by excavating a hole having a diameter larger than the inner diameter of the tunnel before swinging of the cutter head, a gap is formed between the tip portion of the cutter bit and the inner wall surface of the large diameter hole, and then, A method of exchanging a cutter, characterized in that the rotational swing of the cutter head is stopped, and the worn cutter bit is removed and a new cutter bit is attached using the gap.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109736821A (en) * 2019-03-22 2019-05-10 中国铁建重工集团有限公司 A kind of minor diameter normal pressure tool changing cutterhead

Cited By (2)

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CN109736821B (en) * 2019-03-22 2024-02-02 中国铁建重工集团股份有限公司 Small-diameter normal-pressure tool changing cutter disc

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