JPH09303086A - ブレードカッタ交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレードカッタを交換するためには 地盤改
良やチャンバ内の圧気を行わなければならないので、地
上の構造物等を避けた位置で効率の悪いブレードカッタ
の交換作業を行わなければならない。 【解決手段】 ブレードカッタＨをカッタディスク背面
に設けた交換室４内に格納するとともに、このブレード
カッタＨを突出させる開口部１を円筒部材５で気密的に
閉鎖し、この状態で交換室４内と機内Ａとをスライドゲ
ート１１で気密的に連通させることにより、交換室４内
のブレードカッタＨを機内Ａ側から交換できるようにし
ている。これにより、地盤改良および切羽への圧気等を
しないでブレードカッタＨを機内Ａから交換することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、シー
ルド掘進機のカッタディスクに設けられたブレードカッ
タを機内側から交換するための交換装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トンネルを掘削するシールド
掘進機は、前部に設けられたカッタディスクを旋回させ
ることにより切羽を掘削し、掘削した土砂をカッタディ
スク後方のチャンバ内へ取り込んだ後、シールド機本体
に設けられたスクリューコンベヤ等の排出装置によって
シールド機本体の後方へと排出している。

【０００３】一方、このようなシールド掘進機で掘削す
る地盤は、例えば埋め立て地等においては、通常、地中
の水分を除去して地盤改良するためにポリプロピレン等
で成形されたペーパードレーンが地中に布設されてお
り、地盤改良が必要な箇所の地中数十メートルまで打設
して地中の水分をこのペーパードレーンで蒸発させるこ
とによって地盤改良している。また、他の掘削場所によ
っては薄鉄板や木杭，丸太等が地中に存在する場合があ
る。そのため、上記シールド掘進機でこのような地中を
掘削する場合には、これらペーパードレーンや薄鉄板，
木杭，丸太等（以下、総称して「障害物」という。）を
切断しながら掘削しなければならない。

【０００４】しかし、このような障害物はカッタディス
クで確実に切断することができず、例えばペーパードレ
ーンの場合にはチャンバ内を閉塞してしまったり、掘削
面以外のペーパードレーンもチャンバ内へ取り込んでし
まい周囲の地盤を落としてしまう恐れもある。

【０００５】そのため、このような障害物が存在する地
中を掘削するシールド掘進機の場合には、この障害物を
切断するためのブレードカッタ（丸刃カッタ）が装備さ
れている。このブレードカッタは、カッタディスクとは
異なる駆動手段によって回転駆動され、カッタディスク
の前面に障害物が現れたらこのブレードカッタをカッタ
ディスクより先行させて障害物の切断作業を行うことと
なる。このブレードカッタは磨耗したら新たなブレード
カッタと交換している。

【０００６】このブレードカッタは地山と接しているた
め機内から交換することができないので、人間がチャン
バ内に入ってブレードカッタを交換することなる。この
場合には、カッタディスク周囲の地中に薬液注入をする
ことによって地盤改良し、周囲の地盤が崩れないように
固化させた状態にしてからチャンバ内に所定の内圧をか
けて（以下、「圧気」という。）ブレードカッタの交換
作業を行うこととなる。

【０００７】なお、この種の従来技術として、実開平６
−４６０９９号公報記載の考案がある。この考案は図５
の側断面図に示すように、作業者が入れるように形成さ
れたカッタディスク５１カッタディスクフレーム５２内
にブレードカッタ５３を格納し、この状態でカッタディ
スク５１の前面と平行にスライドするゲート５４をカッ
タディスクフレーム５２の長手方向にスライドさせてブ
レードカッタ５３の前面を閉じて、カッタディスクフレ
ーム５２内でブレードカッタ５３を交換できるようにし
ている。この構成の場合、ペーパードレーン等に突き当
たった時にゲート５４を開き、ブレードカッタ５３をカ
ッタディスク５１から突出させて回転させることにより
カッタディスク５１に先行してペーパードレーン等を切
断するものである。

【０００８】また、他の従来技術として、特開平７−４
１８０号公報記載の発明があり、この発明ではブレード
カッタの取付用ボディをチャンバ側へ回動させた状態で
ゲート内にブレードカッタを取り込んで交換するように
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記地盤改
良を行うための薬液注入は、掘削位置の所定距離前方で
地上からボーリング作業等によって設けた穴に薬液を注
入して固化させる作業となるため、地上にビル等の構造
物等が存在すると薬液注入が行えなくなってしまう。そ
のため、ブレードカッタの交換作業を行うための地盤改
良をするためには、地上の構造物等を避けた位置での交
換作業をしなければならなくなる。

【００１０】しかしながら、このような地上の構造物等
を避けるにはブレードカッタの掘削可能距離以下で交換
しなければならない場合を生じ、効率的なブレードカッ
タの交換作業を行うことができなくなる。しかも、都市
のように構造物が連なった地中であれば交換作業を行え
ない場合もある。

【００１１】また、上記したように、カッタディスク５
１の前面と平行にゲート５４をスライドさせてカッタデ
ィスクフレーム５２の前面を閉じて密閉する場合、閉鎖
時にゲート５４とカッタディスク５１との間に土砂を噛
み込む場合が多く、確実にカッタディスクフレーム５２
内を気密的に閉鎖することは困難である。しかも、カッ
タディスクフレーム５２内に格納したブレードカッタ５
３を交換するためには、一旦、機内からチャンバ内に出
た後にカッタディスクフレーム５２内へ入らなければな
らず、この場合には上記したように、カッタディスク５
１周囲の地中へ薬液注入したりチャンバ内に圧気をかけ
たりしてからブレードカッタ５３の交換作業を行うこと
となる。そのため、ブレードカッタ５３の交換作業に多
くの時間と費用を要し効率的な交換作業が行えなくな
る。

【００１２】さらに、上記したように、ブレードカッタ
の取付用ボディをチャンバ側へ回動させてゲート内でブ
レードカッタを交換する場合には、回動させるブレード
カッタとゲートとの位置関係を正確に一致させなければ
ブレードカッタをゲート内へ挿入した状態で気密的に交
換することができないため、カッタディスクの旋回制御
や取付用ボディの回動制御が複雑になるとともに、制御
を誤った場合にはゲートを損傷する恐れもある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、ブレードカッタを
カッタディスク背面に設けた交換室内に気密的に格納
し、この交換室内にブレードカッタを格納した状態で機
内とをゲートで気密的に連通させることにより、交換室
内のブレードカッタを機内側から交換できるようにして
いる。

【００１４】このようにブレードカッタを気密的に格納
した交換室内と機内とを連通させて交換することによ
り、地盤改良および切羽への圧気等をしないでブレード
カッタを機内から交換することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、カッタデ
ィスク前面の開口部から突出させて障害物を切断するブ
レードカッタを機内側から交換するために、前記カッタ
ディスク背面に前記ブレードカッタを気密的に格納する
交換室を設け、該交換室内にブレードカッタを格納した
状態で交換室内と機内とを気密的にゲートで連通させて
交換室内のブレードカッタを交換可能にしている。この
ように、ブレードカッタをカッタディスク背面に設けた
交換室内に気密的に格納し、ゲートでこの交換室内と機
内側とを気密的に連通させれば、地盤改良および切羽へ
の圧気等をしないで機内と同一圧力の交換室でブレード
カッタを交換することができる。

【００１６】また、ブレードカッタを気密的に交換室内
に格納する構成を、ブレードカッタをチャンバ側へ回動
可能に支持するとともに、該ブレードカッタをチャンバ
側へ回動させて交換室内に格納した状態で開口部を気密
的に閉鎖する閉鎖部材を設けて構成すれば、チャンバ側
へ回動可能に支持したブレードカッタをチャンバ側へ回
動させて閉鎖部材で開口部を密閉すれば、簡単な構成で
ブレードカッタを気密的に交換室内に格納することがで
きる。

【００１７】さらに、ブレードカッタを気密的に格納す
る交換室の構成を、カッタディスク背面のカッタディス
クフレームと一体的に形成し、該交換室に開口部を閉鎖
する閉鎖部材を設けて構成すれば、カッタディスクフレ
ームと一体的に頑丈な交換室を容易に形成することがで
きる。

【００１８】また、ブレードカッタをチャンバ側へ回動
させる構成を、ブレードカッタ後端のカッタディスク軸
心側を回動可能に支持し、該ブレードカッタをチャンバ
側へ回動させる回動手段を交換室内に設けて構成すれ
ば、ブレードカッタをチャンバ側へ回動させる構成を簡
単に構成することができる。

【００１９】上記ブレードカッタの回動手段を油圧シリ
ンダで構成すれば、制御の容易な油圧シリンダでブレー
ドカッタをチャンバ側へ回動させることができる。

【００２０】さらに、カッタディスク前面の開口部を気
密的に閉鎖する閉鎖手段を、該開口部に連なる交換室を
円筒状の閉鎖部に形成し、該閉鎖部に沿って気密的に回
転自在に支持した円筒部材を設け、該円筒部材に前記開
口部に連通する開口を形成し、該交換室内にブレードカ
ッタを格納した状態で閉鎖部に沿って円筒部材を回転さ
せることによりカッタディスク前面の開口部と円筒部材
の開口との位置をずらして気密的に閉鎖する回転式閉鎖
手段で構成すれば、円筒部材を回転させることによって
確実なシール効果を発揮することができるので、閉鎖時
に土砂を噛み込み難い閉鎖手段を構成することができ
る。

【００２１】この場合、カッタディスク前面の開口部を
挟んで、円筒部材と閉鎖部との間の円周方向全周に連な
るシール材を対向して設けて該円筒部材と閉鎖部との間
を気密的に保持すれば、簡単な構造で開口部を気密的に
閉鎖することができる。

【００２２】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はこの出願に係る発明のブレ
ードカッタ交換装置を示す側断面図であり、図２は図１
に示す同交換装置の正面図で右半分はカッタディスク前
面の板を除いた断面を示している。図３は同交換装置の
要部拡大断面図で、図４は図３に示すＸ−Ｘ断面図であ
る。

【００２３】図示するように、シールド掘進機Ｇのカッ
タディスクＤに設けられたブレードカッタＨは、外周側
に設けられた回転刃Ｈａを回転させる駆動モータＨｂが
一体的に設けられ、カッタディスクＤの前面に設けられ
た開口部１から図１の二点鎖線で示すように突出可能に
設けられている。この実施例では、駆動モータＨｂのカ
ッタディスク軸心Ｅ側に設けられた支持部Ｈｃをカッタ
ディスクＤの背面に設けられた支持部材２で支持するこ
とにより、ブレードカッタＨが軸心Ｅ側を回動中心にし
てチャンバＣ側へ回動可能に構成されている。

【００２４】このブレードカッタＨの回動は、ブレード
カッタＨの背面（チャンバＣ側）に設けられた回動手段
たる油圧シリンダ３によって行われており、この油圧シ
リンダ３はカッタディスクフレームＦに後端が軸支さ
れ、ロッド３ａの先端がブレードカッタＨ背面に軸支さ
れている。したがって、この油圧シリンダ３を伸縮させ
ることにより支持部Ｈｃを中心にしてブレードカッタＨ
がチャンバＣ側へ回動可能となっている。この回動手段
は機内Ａ側から遠隔操作できるものであれば他の構成で
あってもよい。

【００２５】そして、油圧シリンダ３でブレードカッタ
ＨをチャンバＣ側へ回動させた時には、ブレードカッタ
ＨがカッタディスクＤの背面に設けられた交換室４内に
格納される。

【００２６】この交換室４は、カッタディスクフレーム
Ｆと一体的にカッタディスク背面に形成されており、ブ
レードカッタＨを格納する部分の外周部に円筒状の閉鎖
部４ａが一体的に形成されている。そして、この閉鎖部
４ａの内側には円筒状の円筒部材５が設けられており、
この円筒部材５は、中心上部で軸支され、所定位置にカ
ッタディスクＤの開口部１と連通してブレードカッタＨ
を突出させることができる大きさの開口５ａが設けられ
ている。

【００２７】この円筒部材５は、閉鎖部４ａの内面に沿
ってカッタディスク軸心Ｅと直交する軸周りで回転でき
るように閉鎖部４ａとほぼ同径に形成されており、カッ
タディスクＤのスキンプレートＤａから軸心Ｅ側に向け
て突設された支持軸６によって支持されている。この支
持軸６には、円筒部材５の上部に形成された支持部５ｂ
を挿入する段部が形成され、この段部に支持部５ｂを挿
入した状態で係止板６ａによって支持されている。

【００２８】また、この円筒部材５の所定位置には、図
２および図４に示すように、円筒部材５を回転させるた
めの駆動手段たるシリンダ７が設けられている。このシ
リンダ７は、後端がカッタディスクＤ側に軸支され先端
が円筒部材５の軸心からずれた位置に設けられたブラケ
ット８に軸支されている。したがって、このシリンダ７
を伸縮させれば円筒部材５を閉鎖部４ａの内面に沿って
回転させることができ、この円筒部材５を回転させるこ
とにより開口部１と開口５ａとを連通させたり、位置を
ずらしたりすることができる。この円筒部材５を回転さ
せる駆動手段は他の構成でもよい。

【００２９】さらに、円筒部材５と閉鎖部４ａとの間に
はシール材９が設けられており、カッタディスク前面の
開口部１を挟むように対向して円筒部材５と閉鎖部４ａ
との間の円周方向全周に連なるように設けられている。
このシール材９で円筒部材５と閉鎖部４ａとの間をシー
ルすることにより交換室４を外部から気密的に閉鎖して
いる。この交換室４を気密的に閉鎖する構成は、ブレー
ドカッタＨを格納した時に外部から密閉できる構成であ
ればよい。

【００３０】この円筒部材５の開口５ａをカッタディス
ク前面に設けられた開口部１と連通させた状態では、円
筒部材５の開口５ａおよびカッタディスクＤの開口部１
が交換室４と連通しているので、図３に示すように、カ
ッタディスクＤの前面からブレードカッタＨを突出させ
ることができる。そして、油圧シリンダ３を縮めてブレ
ードカッタＨを交換室４内に格納した後、シリンダ７で
円筒部材５を回転させて開口５ａを開口部１からずらし
た位置にすれば交換室４を密閉することができる。

【００３１】この実施例では、閉鎖部４ａに沿って円筒
部材５を回転させることにより円筒部材５の開口５ａを
カッタディスクＤの開口部１からずらして密閉している
ため、開口部１と開口５ａとの間には土砂を噛み込み難
くなる。この密閉状態は、シリンダ７の伸縮量を制御す
れば機内Ａから簡単に制御することができる。また、こ
の交換室４のチャンバ側壁部材４ｂには交換開口部４ｃ
が設けられており、扉部材１０によってチャンバＣ側か
ら気密的に閉鎖されている。

【００３２】一方、バルクヘッドＢ側には、機内Ａと上
記交換室４とを連通させるスライドゲート１１が設けら
れており、このスライドゲート１１をカッタディスクＤ
側へスライドさせると上記交換室４の扉部材１０を囲ん
だ状態で先端がチャンバ側壁部材４ｂに密着するように
構成されている。このスライドゲート１１の先端にはシ
ール材１１ａが設けられており、チャンバ側壁部材４ｂ
に密着するとスライドゲート１１内を外部から気密的に
閉鎖した状態とすることができる。このスライドゲート
１１は、円筒形であっても矩形であってもよく、機内Ａ
と交換室４とを気密的に連通させることができる構成で
あればよい。

【００３３】また、このスライドゲート１１の先端に
は、交換室４の扉部材１０を取り外すことができる大き
さの扉１２が設けられ、スライドゲート１１とバルクヘ
ッドＢとの間にはチャンバＣ内の泥土等をシールするシ
ール材１１ｂが設けられている。

【００３４】スライドゲート１１のスライドは、機内Ａ
に設けられたシリンダ１３の伸縮動作によって行われ
る。このシリンダ１３と並列にスライドゲート１１の格
納位置Ｖと突出位置Ｗとを機械的に保持するストッパ１
４が設けられており、このストッパ１４は、シリンダ１
３を伸長させた状態の格納位置Ｖでのピン１５による係
止と、シリンダ１３を縮めた状態の突出位置Ｗでのピン
１５による係止とによって機械的に保持するように構成
されている。つまり、スライドゲート１１に突設したブ
ラケット１６の挿入孔１６ａとストッパ１４の挿入孔１
４ａとの位置を合わせた状態でピン１５を挿入すること
によってその位置で固定できるようにしている。なお、
図面上はシリンダ１３とストッパ１４とを各１箇所に設
けた例を記載しているが、これらはスライドゲート１１
の周囲に所定本数が適宜設けられている。

【００３５】以上のように構成されたブレードカッタ交
換装置Ｍによれば、以下のようにしてブレードカッタＨ
を機内Ａ側から交換することができる。

【００３６】すなわち、ブレードカッタＨの交換時に
は、油圧シリンダ３を縮めてブレードカッタＨをチャン
バＣ側へ回動させることにより、カッタディスクＤの背
面に形成した交換室４内へ格納する。そして、シリンダ
７を伸長させることによって閉鎖部４ａに沿って円筒部
材５を回転させ、円筒部材５の開口５ａがカッタディス
ク前面の開口部１から完全にずれるまで回転させる（図
１に実線で示す状態）。この時、閉鎖部４ａと円筒部材
５との間の円周方向全周にシール材９が設けられている
ため土砂等の侵入がシールされ、交換室４内は外部から
気密的に密閉された状態となる。

【００３７】その後、スライドゲート１１を格納位置で
保持しているピン１５を取り外し、シリンダ１３を縮め
ることによってスライドゲート１１の先端をチャンバ側
壁部材４ｂへ押圧する。この突出位置Ｗでストッパ１４
の挿入孔１４ａとブラケット１６のカッタディスク側挿
入孔１６ａとにピン１５を挿入することにより、これら
の位置関係を機械的に固定して突出状態を保持する（図
１の二点鎖線で示す状態）。

【００３８】この状態でスライドゲート１１の扉１２を
取り外すと、前面に交換室４の扉部材１０が位置するの
でこの扉部材１０を機内Ａ側から取り外す。この扉部材
１０を取り外すと交換開口部４ｃが位置するので機内Ａ
側と交換室４内とを連通させることができる。この時、
交換室４内は密閉されているので機内Ａと同一圧力に保
つことができる。

【００３９】したがって、地盤改良やチャンバＣ内の圧
力調整等をすることなく、機内Ａ側からスライドゲート
１１を介して機内Ａ側と同一圧力で交換室４内の土砂排
出やブレードカッタＨの交換を行うことができる。しか
も、このような交換作業をブレードカッタＨの磨耗状態
に応じた掘削位置で行うことができるので効率的なブレ
ードカッタの交換作業が行える。

【００４０】なお、上記実施例ではカッタディスク外周
部に設けられたブレードカッタＨを交換可能に構成して
いるが、必要に応じて他の位置に設けられたブレードカ
ッタＨを交換可能に構成してもよい。

【００４１】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００４２】ブレードカッタをカッタディスク背面の交
換室内へ気密的に格納した状態で機内から交換室内のブ
レードカッタを交換できるので、地盤改良やチャンバ内
を圧気をすることなくブレードカッタを交換できるの
で、地上の構造物に関係なく作業時間や費用を低減した
効率的なブレードカッタ交換作業を機内から容易に行う
ことが可能となる。

【００４３】また、ブレードカッタをチャンバ側へ回動
可能に支持して交換室内に格納するようにすれば、簡単
な構成でブレードカッタを気密的に交換室へ格納するこ
とが可能となり、カッタディスクフレームと一体的に交
換室を形成すれば、カッタディスク背面に頑丈な交換室
を形成することが可能となる。

【００４４】さらに、ブレードカッタ後端のカッタディ
スク軸心側を中心にしてチャンバ側へ回動させるように
構成すれば、簡単な構成でブレードカッタをチャンバ側
へ回動させることが可能となる。

【００４５】また、カッタディスク前面の開口部を回転
式閉鎖手段で閉鎖すれば、閉鎖時に土砂を噛み込み難い
ので交換室の気密的な閉鎖が容易に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明のブレードカッタ交換装置
を示す側断面図である。

【図２】図１に示すブレードカッタ交換装置の正面図で
ある。

【図３】図１に示すブレードカッタ交換装置の要部拡大
断面図である。

【図４】図３に示すＸ−Ｘ断面図である。

【図５】従来のブレードカッタをカッタディスク内に格
納する一例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１…開口部 ２…支持部材 ３…油圧シリンダ ３ａ…ロッド ４…交換室 ４ａ…閉鎖部 ４ｂ…チャンバ側壁部材 ５…円筒部材 ５ａ…開口 ５ｂ…支持部 ６…支持軸 ６ａ…係止板 ７…シリンダ ８…ブラケット ９…シール材 １０…扉部材 １１…スライドゲート １１ａ…シール材 １２…扉 １３…シリンダ １４…ストッパ １５…ピン １６…ブラケット Ａ…機内 Ｂ…バルクヘッド Ｃ…チャンバ Ｄ…カッタディスク Ｅ…軸心 Ｆ…カッタディスクフレーム Ｇ…シールド掘進機 Ｈ…ブレードカッタ Ｍ…ブレードカッタ交換装置 Ｖ…格納位置 Ｗ…突出位置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタディスク前面の開口部から突出さ
   せて障害物を切断するブレードカッタを機内側から交換
   するための装置であって、 前記カッタディスク背面に前記ブレードカッタを気密的
   に格納する交換室を設け、該交換室内にブレードカッタ
   を格納した状態で交換室内と機内とを気密的にゲートで
   連通させて交換室内のブレードカッタを機内側から交換
   可能にしたことを特徴とするブレードカッタ交換装置。
2. 【請求項２】 ブレードカッタを気密的に交換室内に格
   納する構成を、ブレードカッタをチャンバ側へ回動可能
   に支持するとともに、該ブレードカッタをチャンバ側へ
   回動させて交換室内に格納した状態で開口部を気密的に
   閉鎖する閉鎖部材を設けて構成したことを特徴とする請
   求項１記載のブレードカッタ交換装置。
3. 【請求項３】 ブレードカッタを気密的に格納する交換
   室の構成を、カッタディスク背面のカッタディスクフレ
   ームと一体的に形成し、該交換室に開口部を閉鎖する閉
   鎖部材を設けて構成したことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載のブレードカッタ交換装置。
4. 【請求項４】 ブレードカッタをチャンバ側へ回動させ
   る構成を、ブレードカッタ後端のカッタディスク軸心側
   を回動可能に支持し、該ブレードカッタをチャンバ側へ
   回動させる回動手段を交換室内に設けて構成したことを
   特徴とする請求項２又は請求項３記載のブレードカッタ
   交換装置。
5. 【請求項５】 ブレードカッタの回動手段を油圧シリン
   ダで構成したことを特徴とする請求項４記載のブレード
   カッタ交換装置。
6. 【請求項６】 カッタディスク前面の開口部を気密的に
   閉鎖する閉鎖手段を、該開口部に連なる交換室を円筒状
   の閉鎖部に形成し、該閉鎖部に沿って気密的に回転自在
   に支持した円筒部材を設け、該円筒部材に前記開口部に
   連通する開口を形成し、該交換室内にブレードカッタを
   格納した状態で閉鎖部に沿って円筒部材を回転させるこ
   とによりカッタディスク前面の開口部と円筒部材の開口
   との位置をずらして気密的に閉鎖する回転式閉鎖手段で
   構成したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項
   に記載のブレードカッタ交換装置。
7. 【請求項７】 カッタディスク前面の開口部を挟んで、
   円筒部材と閉鎖部との間の円周方向全周に連なるシール
   材を対向して設けて該円筒部材と閉鎖部との間を気密的
   に閉鎖したことを特徴とする請求項６記載のブレードカ
   ッタ交換装置。