WO2011092964A1 - 掘削機のビット交換装置 - Google Patents

掘削機のビット交換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011092964A1
WO2011092964A1 PCT/JP2010/072604 JP2010072604W WO2011092964A1 WO 2011092964 A1 WO2011092964 A1 WO 2011092964A1 JP 2010072604 W JP2010072604 W JP 2010072604W WO 2011092964 A1 WO2011092964 A1 WO 2011092964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bit
valve
passage
case
reaction force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/072604
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
花岡　泰治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Zosen Corp, Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Zosen Corp
Priority to US13/520,352 priority Critical patent/US8540319B2/en
Priority to KR1020127013009A priority patent/KR101680553B1/ko
Priority to SG2012048203A priority patent/SG181980A1/en
Priority to CN201080053948.3A priority patent/CN102639813B/zh
Priority to HK12109975.6A priority patent/HK1169153B/xx
Publication of WO2011092964A1 publication Critical patent/WO2011092964A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/04—Driving tunnels or galleries through loose materials; Apparatus therefor not otherwise provided for
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
    • E21D9/0879—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/112—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads

Definitions

  • the present invention allows exchanging roller bits (disc cutters) worn by crushing rocks and gravel during excavation work in excavator cutter heads such as shield machines from the working space provided in the cutter head.
  • the present invention relates to an excavating bit replacement device.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed as techniques of a bit exchanging apparatus that replaces a worn roller bit with a new roller bit from a work space formed in a cutter head during excavation work.
  • a rotating body having an opening is disposed on the front surface of the cutter pork, and a roller bit is disposed in the opening of the rotating body.
  • the rotating body is rotated 90 ° or 180 ° so that the opening of the rotating body faces the replacement opening provided on the side surface or the back surface thereof, and the roller bit is They are exchanged by being extracted from the opening of the rotating body into the work space via the replacement opening.
  • a rotating body is disposed on the front surface of the cutter head (cutting pork), and a sliding gap between the rotating body and its support member is exposed facing the front surface of the cutter head. For this reason, during excavation, there is a risk that mud pressure may be directly applied to the sliding gap, and fragments such as gravel may enter the gap. There was a risk that the movement was disturbed.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, improves the sealing performance in the sliding gap of the rotating body in which the roller bit is arranged, and replaces the roller bit by smoothly rotating the rotating body during replacement during excavation.
  • An object of the present invention is to provide a bit exchanging device for an excavator.
  • a first aspect of the present invention provides a cutter head rotatably supported around an axis of an excavator at a front portion of an excavator body, and disposed on a front surface of the cutter head.
  • a excavator bit exchanging device comprising a roller bit for crushing and a working space formed in the cutter head and capable of exchanging the worn roller bit, Install the housing at the front of the cutter head, In the housing, a bit accommodating passage is formed along an exit / retreat axis for exiting and retracting the roller bit, In the bit accommodating passage, a bit accommodating portion that opens to the front surface of the cutter head and a valve accommodating portion formed at the rear portion are provided, In the housing, in the insertion / removal axis direction separated by a predetermined angle with respect to the retracting / retracting axis, an exchange opening that communicates the valve housing and the working space is formed.
  • a rotation valve that is rotatable around a rotation axis that is substantially orthogonal to the extension / retraction axis and the insertion / removal axis is provided.
  • An attachment / detachment passage communicating with the bit accommodating portion is formed in the rotating valve, In the attachment / detachment passage, the bit case having the roller bit is detachably disposed, A bit case can be inserted and removed between the attachment / detachment passage and the work space by rotating the turning valve by a predetermined angle to connect the attachment / detachment passage to the replacement opening.
  • the rotating valve is provided with a bit retracting mechanism for moving the bit case between the attaching / detaching passage and the bit accommodating portion, Providing a first sealing material for stopping the gap between the bit case and the valve housing;
  • a second seal member is provided on the outer peripheral surface of the rotating valve to stop the gap between the periphery of the opening of the attachment / detachment passage and the inner surface of the valve housing portion.
  • the invention according to claim 2 is the configuration according to claim 1, A reaction force support block for transmitting and supporting the excavation reaction force of the roller bit to the housing is provided on the back side of the bit case in the attachment / detachment passage of the rotation valve, A cotter member for transmitting a digging reaction force is provided between the bit case and the reaction force support block in the valve housing portion so as to be freely detachable.
  • the invention according to claim 3 is the configuration according to claim 1 or 2, Forming the bit receiving passage through the cutter head; Forming the detachable passage through the rotating valve;
  • the reaction force support block is detachably disposed in the attachment / detachment passage, The reaction force support block can be inserted into and removed from the work space from the rear opening of the attachment / detachment passage of the rotating valve through the replacement opening.
  • a case earthing passage for accommodating the roller bit is formed penetrating in the exit / retreat axis direction
  • a block discharge passage communicating with the case discharge passage is formed penetrating in the exit / retreat axis direction
  • a valve accommodating portion that accommodates a rotating valve is formed behind the bit accommodating portion that is opened on the front surface of the cutter head, and the bit case having a roller bit is disposed in the rotating manner. Since it is used by projecting and moving from the valve attachment / detachment passage to the bit housing portion, the sliding gap between the rotating valve and the valve housing portion may be covered with the bit case and exposed to the front surface of the cutter head. In addition, the gap between the bit accommodating portion and the bit case is stopped by the first sealing material, and the muddy water pressure during excavation is supported by the first sealing material.
  • the excavation reaction force transmitted from the bit case via the cotter member can be supported by the housing via the reaction force support block on the back side of the attachment / detachment passage.
  • the reaction force can be effectively supported.
  • the roller bit can be easily replaced by first extracting the reaction force support block from the attachment / detachment passage and then extracting the bit case from the attachment / detachment passage. Moreover, the choice of the rotation direction of a rotation valve can be expanded.
  • the excavated material excavated by the roller bit can be smoothly discharged from the case discharging passage to the back side of the cutter head through the block discharging passage, It can be crushed well.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. It is a principal part enlarged view of FIG. It is a partially cutaway perspective view of the main cutter pork showing a bit exchange unit. It is a front view which shows a bit exchange unit.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded longitudinal sectional view in which a bit case and a reaction force receiving block are detached from a rotating valve. It is a disassembled perspective view which shows a bit case and a reaction force receiving block.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows a sealing material. It is a front view which shows the cutter head of the shield machine which has a bit exchange unit. It is a center longitudinal cross-sectional view of the shield machine which has a bit exchange unit. It is a center cross-sectional view of the bit exchange unit showing the retracted position of the bit case in the roller bit exchange operation. It is the center longitudinal cross-sectional view of the bit exchange unit which shows the retreat position of a bit case in the exchange operation
  • FIG. 5 is a central cross-sectional view of the bit exchange unit showing a state in which the bit case and the reaction force support block are taken out during the roller bit exchange operation. It is a center cross-sectional view of the bit exchange unit which shows the modification of 1st Example, and shows the taking-out state of a bit case by the replacement
  • a pressure bulkhead 12 that holds the face collapsing earth pressure is provided at the front portion of a cylindrical shield body (excavator body) 11.
  • the swivel ring body 14 is rotatably supported around a shield axis O that is an excavator axis.
  • a plurality of support legs 15 project forward from the swivel ring body 14, and a circular cutter head 16 is supported at the front end of the support legs 15.
  • An atmospheric pressure chamber 19 held at atmospheric pressure is formed at the rear of the pressure partition wall 12, and a cutter driving device 17 that rotationally drives the cutter head 16 is provided in the atmospheric pressure chamber 19.
  • the cutter drive device 17 includes a ring gear 17a provided on the back surface of the swivel ring body 14, a plurality of drive pinions 17b meshing with the ring gear 17a, and a plurality of rotation drive devices (hydraulic type) that respectively drive the drive pinions 17b to rotate. Or an electric motor) 17c.
  • the pressure bulkhead 12 is provided with a soil discharge screw conveyor device 18 that discharges the earth and sand excavated by the cutter head 16 from the front of the pressure bulkhead 12 to the atmospheric pressure chamber 19 side while maintaining the face collapsed earth pressure. Yes.
  • the cutter head 16 includes a plurality of main spoke members 21 extending along the radial direction from the center member 20 disposed on the shield axis O and a plurality of the main spoke members 21 disposed between the main spoke members 21.
  • an earth and sand intake 25 for taking in the excavated earth and sand is formed.
  • a plurality of bit exchange units 30 are disposed on the main spoke member 21.
  • Each bit exchange unit 30 is provided with a roller bit 31 for crushing rock and gravel so as to be rotatable around a radial axis OR in the radial direction.
  • the roller bits 31 provided in all the bit exchange units 30 are arranged at positions where the turning radii around the shield axis O are different from each other, so that different turning portions can be excavated and crushed.
  • the center member 20 is also provided with a center roller bit, and a plurality of fixed bits 26 are provided on both sides of each main spoke member 21.
  • a manhole 27 is provided on the back surface of the central member 20 so as to face the atmospheric pressure chamber 19, and the manhole 27 penetrates the pressure partition wall 12 from the atmospheric chamber 19 to the main spoke member 21.
  • the worker can communicate with the work space 28 and can enter and leave the work space 28 through the manhole 27.
  • FIG. 1 A first embodiment of the bit exchange unit will be described with reference to FIGS. 1 to 10 and FIGS. 13 to 16.
  • FIG. 13 A first embodiment of the bit exchange unit will be described with reference to FIGS. 1 to 10 and FIGS. 13 to 16.
  • the main spoke member 21 is a hollow base made up of a front plate 21F, a back plate 21B, and left and right side plates 21L and 21R, and the rear portions of the left and right side plates 21L and 21R are inclined inward. It is formed in a shape cross section.
  • the bit exchange unit 30 is disposed at a predetermined distance from one center in the width direction from the center line, and a work space 28 is formed in the other in the width direction.
  • the bit exchange unit 30 is provided with a housing 32 for connecting a mounting opening 21a formed in the front plate 21F and a soil discharge duct 21D penetrating the back plate 21B. ing.
  • a bit accommodation passage 33 communicating with the earth discharge duct 21 ⁇ / b> D is formed in the housing 32 so as to penetrate along the extension / retraction axis OP parallel to the shield axis O and perpendicular to the front surface of the cutter head 16.
  • bit accommodating passage 33 In this bit accommodating passage 33, a bit accommodating portion 34 opened on the front surface, and a cylindrical valve accommodating portion 35 formed around the radial axis (rotation axis described later) OR at the rear portion of the bit accommodating portion 34, A plug housing portion 36 is formed on the rear side of the valve housing portion 35 to which the reaction force support plug 32E is fitted and fixed.
  • the housing 32 communicates with the valve housing portion 35 along a tangential axis (an insertion / removal axis to be described later) OE perpendicular to the extension / retraction axis OP and the radial axis OR along the radial direction of the cutter head 16.
  • An exchange opening 37 that communicates with the space 28 is formed.
  • a replacement door 37a is attached to the replacement opening 37 through a hinge so as to be freely opened and closed.
  • the cutter head provided with the roller bit 31 may be inclined or curved on the outer peripheral side of the front plate.
  • a predetermined angle for example, 45 ° with respect to the front surface of the cutter head.
  • the roller bit extending / retracting axis OP is substantially perpendicular to the front plate of the cutter head, the roller bit extending / retracting axis OP is not parallel to the shield axis O, but to the shield axis O. On the other hand, it is inclined at a predetermined angle.
  • the replacement opening 37 is formed in the tangential axis OE direction orthogonal to the exit / retreat axis OP and the radial axis OR, but the replacement opening 37 can be inserted and removed with a roller bit 31 and a reaction force support block 44 described later. If the roller bit 31 and the reaction force support block 44 can be accommodated in the space inside the main cutter pork 21, it is inclined at a predetermined angle with respect to the tangential axis OE, for example, 15 ° forward to 60 ° backward. It may be.
  • a cylindrical rotary valve 39 is rotatably arranged around the radial axis OR.
  • the rotary valve 39 includes a cylindrical outer peripheral plate 39a and a long cylindrical body 39b that penetrates the outer peripheral plate 39a in the radial direction to form an attaching / detaching passage 38.
  • the attaching / detaching passage 38 has a long diameter. It is formed in an oval cross section along the tangent axis OE, and the front opening is communicated with the bit accommodating portion 34.
  • the attachment / detachment passage 38 is formed to have a larger diameter than the plug discharge passage 49 of the reaction force support plug 32E. Then, when the attachment / detachment passage 38 is turned by 90 ° from the use posture, the attachment / detachment passage 38 is communicated with the replacement opening 37 as the exchange posture along the tangential axis OE. Can do.
  • the radial axis OR which is the rotation center of the rotary valve 39 is set to a direction perpendicular to the retracting axis OP and the tangential axis OE, but this radial axis OR is the shield axis O and the tangential axis OE.
  • the rotary valve 39 may be rotated by being arranged so as to intersect at about 90 ° (for example, 85 ° to 95 °).
  • a bit case 41 accommodating a roller bit 31 and an excavation reaction force applied from the roller bit 31 through the bit case 41 to the housing 32 are supported by the reaction force support plug 32E.
  • the reaction force support block 44 to be inserted is detachably disposed.
  • the bit case 41 is formed in a cylindrical shape having an oval cross section, and a case earth removal passage 42 having an oval cross section is penetrated along the exit / retreat axis OP.
  • a roller bit 31 is rotatably supported at a front portion of the case earth removal passage 42 via a shaft portion 31a parallel to the radial axis OR direction.
  • a pair of cam rollers 43 shown in FIG. 4 protrudes and is detachably provided at the rear portion of the bit case 41 at a symmetrical position in the radial axis OR direction.
  • the reaction force support block 44 has a large-diameter block main body 45 fitted in the attachment / detachment passage 38, and a case earth removal passage of the bit case 41 that protrudes forward from a reaction force receiving surface 45a on the front surface of the block main body 45. And a small-diameter guide tube 46 that is slidably fitted to 42.
  • Each of the block main body 45 and the guide cylinder 46 is formed in a cylindrical shape having an oval cross section, and a block earth discharge passage 47 having an oval cross section along the exit / retract axis OP direction is formed through the block main body 45 and the guide cylinder 46.
  • the rear end surface of the block main body 45 is formed with an arc-shaped reaction force transmission surface 45 b along the outer peripheral surface of the rotary valve 39.
  • the bit accommodating portion 34 of the housing 32, the bit case 41, the reaction force support block 44, and the reaction force support plug 32E. are arranged in a straight line, and the case earthing passage 42, the block earthing passage 47, the plug earthing passage 49 and the earthing duct 21D are communicated in a straight line.
  • the replacement posture shown in FIG. 15 in which the rotary valve 39 is rotated by 90 ° about the radial axis OR in the direction of the arrow in FIG. 13 the attachment / detachment passage 38 and the replacement opening 37 are communicated with each other.
  • the reaction force support block 44 can be inserted into and removed from the work space 28 for replacement.
  • cotter members 41 are interposed between the back surface of the bit case 41 and the reaction force receiving surface 45a of the reaction force opening block 45 at the excavation position where the bit case 41 is projected and moved into the bit accommodating portion 34. Is fixed.
  • These cotter members 48 are fitted into the long cylindrical body 39b so as to be detachable in the short diameter direction of the attachment / detachment passage 38 from a cotter insertion hole 40 penetrating in the radial axis OR direction.
  • the bit exchange unit 31 includes a valve rotation mechanism 51 provided on the housing 32 for rotating the rotation valve 39 between a use posture and an exchange posture.
  • a bit retracting mechanism 55 that is provided in the rotary valve 39 and drives the bit case 41 to retract between the excavation position and the retracted position in the attachment / detachment passage 38 is provided.
  • the valve turning mechanism 51 is an arcuate inner tooth rack 52 attached to the inner surface of the outer peripheral plate 39a of the turning valve 39 within a predetermined range, and is rotatably supported by the housing 32 via a support member.
  • a pinion 53 that meshes with the rack 52 and a valve turning handle 54 that rotationally drives the pinion 53 via a winding transmission mechanism 54a composed of a chain and a sprocket.
  • the bit retracting mechanism 55 is formed in a pair of cam rollers 43 projecting at symmetrical positions of the bit case 41 and the long cylindrical body 39b of the rotating valve 39 in the retracting direction, and guides the base of the cam roller 43, respectively.
  • a pair of guide holes 56 and cam grooves 57a which are disposed on the outer surface of the long cylindrical body 39b and are supported rotatably around the retracting axis OP, and on the outer peripheral surface thereof are respectively engaged with the tip portions of the cam rollers 43.
  • the retractable cam shaft 57 is composed of a retractable cam shaft 57 and a bit retractable handle 58 that rotates the retractable cam shaft 57 via a worm gear device 58a, a transmission shaft 58b, and a winding transmission mechanism 58c.
  • bit retracting mechanism 55 can also be configured by a linear drive device such as a feed screw mechanism, a hydraulic cylinder, or an electric jack.
  • the bit exchange unit 30 is stopped by a plurality of sealing materials to prevent water leakage to the work space 28.
  • the first seal member 61 is provided on the outer periphery of the front end portion of the bit case 41, and a gap between the inner surface of the bit accommodating portion 34 of the housing 32 and the outer periphery surface of the bit case 41 is formed by the first seal member 61 at the excavation position. The water has stopped.
  • second sealing materials 62A and 62B and third sealing materials 63A and 63B are provided for the rotation valve 39, respectively.
  • the second sealing members 62A and 62B are provided on the inner peripheral surface of the valve housing portion 35 so as to surround the opening surface of the valve housing portion 35 and the opening surface of the rear opening portion, respectively.
  • the sliding clearance between the rotary valve 39 and the outer peripheral plate 39a is sealed.
  • the third seal members 63A and 63B are provided on the outer peripheral plate 39a of the rotating valve 39 over the entire circumference in the vicinity of both end faces, and the sliding between the outer peripheral plate 39a of the rotating valve 39 and the inner peripheral surface of the valve accommodating portion 35 is provided.
  • the moving gap is sealed. Further, as shown in FIG.
  • the reaction force support block 44 is provided with a fourth seal member 64 on the outer peripheral surface of the block main body 45 over the entire circumference so that a gap between the reaction force support block 44 and the attachment / detachment passage 38 is formed. While sealing, the 5th sealing material 65 is attached to the outer periphery of the front-end part of the guide cylinder 46 over the perimeter, and the clearance gap between the reaction force support block 44 of the guide cylinder 46 and the case earth removal path 42 is sealed.
  • the gap between the inner surface of the attachment / detachment passage 38 and the bit case 41 is sealed by the first sealing material 61.
  • the second sealing material 62A, 62B and the third sealing material 63A, 63B prevent water leakage from the clearance between the rotary valve 39 and the valve housing portion 35 to the work space 28. Even when the rotary valve 39 is rotated 90 ° from the use posture to the replacement posture, the second seal material 62A, 62B, the third seal material 63A, 63B, the fourth seal material 64, and the fifth seal material 65 Water leakage to the space 28 is prevented.
  • valve rotation handle 54 Operate the valve rotation handle 54 to rotate the rotation valve 39 from the use posture to the replacement posture by 90 °, so that the rear opening of the attachment / detachment passage 38 faces the replacement opening 37.
  • valve rotation handle 54 is operated to rotate the rotation valve 39 from the replacement position to the use position by 90 °, so that the front opening of the attachment / detachment passage 38 is moved to the bit accommodating section 34. Match.
  • the bit case 41 accommodated in the attaching / detaching passage 38 of the rotary valve 39 is configured to project and move to the bit accommodating portion 34 opened on the front surface of the main cutter pork 21 to be fixed and excavated. Therefore, the sliding gap of the rotary valve 39 in the valve accommodating portion 35 is closed by the bit case 41 and is not exposed to the front surface of the main cutter pork 21, and is not directly exposed to the muddy water pressure of the excavating portion. .
  • the sliding gaps are well stopped by the first seal material 61 around the bit case 41 and the second seal material 62A around the front opening of the valve housing portion 35, respectively. Therefore, the muddy water pressure is not directly applied to the sliding gap of the rotary valve 39, and the crushed pieces do not flow in. Thereby, the sliding gap between the rotation valve 39 and the valve accommodating portion 35 can be satisfactorily sealed, the sealing performance can be improved, and the rotation valve 39 can be smoothly rotated.
  • the excavation reaction force transmitted from the bit case 41 via the cotter member 48 can be supported on the reaction force support plug 32E of the housing 32 via the reaction force support block 44 on the back side of the attachment / detachment passage 38.
  • a large excavation reaction force applied to the cutter bit 31 can be effectively supported.
  • roller bit 31 can be easily replaced by extracting the reaction force support block 44 from the attachment / detachment passage 38 and then extracting the bit case 41 from the attachment / detachment passage 38.
  • the excavated material excavated by the roller bit 31 can be smoothly discharged from the case earth discharging passage 42 to the earth discharging duct 21D through the block earth discharging passage 47 and the plug earth discharging passage 49, and the bedrock and gravel can be discharged. It can be crushed well.
  • FIG. 17 is configured such that the rotation direction of the rotation valve 39 in the first embodiment is rotated by 90 ° in the reverse direction, and only the bit case 41 can be taken out first from the bit case 41.
  • the cam roller 43 becomes an obstacle when the bit case 41 is replaced, but this can be solved by removing the cam roller 43 after removing the cam shaft 57 for the bit retracting mechanism 55.
  • the reaction force support block 44 can be fixed to the rotation valve 39, or the reaction force support block 44 and the rotation valve 39 can be integrally formed.
  • the bit exchanging unit 70 is arranged separately on the left and right sides of the main cutter pork 21 and rotates a rotating valve 75 accommodated in the housing 71 around a tangential axis (rotating axis) OE. 31 is exchanged from above or below.
  • the bit exchange unit 70 is disposed on the main cutter pork 21 with an interval L in the radial axis (insertion / removal axis) OR direction for shifting the excavation position and for the internal work space 28.
  • the left and right roller bits 31 are arranged at staggered positions that are displaced in the radial direction when the main cutter pork 21 is viewed from the front.
  • a bit accommodation passage 33 formed through the housing 71 is formed with a bit accommodation portion 34 and a valve accommodation portion 35 from the front.
  • a reaction force support portion 72 is provided integrally with the housing 71 on the back side of the valve housing portion 35.
  • a support portion earth removal passage 73 is formed in the axial center portion of the reaction force support portion 72.
  • a reaction force receiving portion 76 is integrally formed on the back side of the attaching / detaching passage 38 of the rotation valve 75 so as to prevent the reaction force support block 44 from coming off.
  • a communication earth discharge passage 77 is formed in the axial center portion of the reaction force receiving portion 76.
  • the excavation reaction force applied to the roller bit 31 is supported from the bit case 41 to the entire rotation valve 75 via the reaction force support block 44 and the reaction force receiving portion 76, and further from the rotation valve 75 to the reaction force support portion. It can be supported by the housing 71 via 72.
  • the housing 71 is formed with a replacement opening 74 having an opening / closing door 74a on one side (a surface on the outer peripheral side) in the radial axis OR direction [or on the other side (a surface on the shield axis O side)].
  • a valve turning mechanism 51 for turning the turning valve 75 about the tangential axis OE and a roller bit 31 are provided at the excavation position.
  • the turning valve 75 is retracted from the bit accommodating portion 34 at the excavation position into the attaching / detaching passage 38 at the retracted position by the bit retracting mechanism 54, and further the valve rotating mechanism 51.
  • the rotation valve 75 is rotated 90 ° around the tangential axis OE so that the front surface of the attachment / detachment passage 38 faces the replacement opening 74.
  • the bit case 41 can be taken out from the replacement opening 74 to the work space 28 as in the modification of the first embodiment.
  • bit exchange units 70 can be arranged on the main cutter pork 21, which is suitable for a large excavator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

　回動体の摺動隙間におけるシール性を向上させ、交換時に回動体をスムーズに回動させる。　回動バルブ(38)の摺動隙間におけるシール性を向上させ、ローラビット(31)の交換時に回動バルブ(38)をスムーズに回動させる。主カッタスポーク(21)の前面に開口形成されたビット収容部(34)の後部に、バルブ収容部(35)を形成し、このバルブ収容部(35)に回動体である回動バルブ(39)を回動自在に配置し、ローラビット(31)を内装したビットケース(41)を、回動バルブ(38)に形成された着脱通路(39)からビット収容部(34)に突出移動してコッタ部材(３８)により固定し掘削反力を支持させる。これにより、回動バルブ(39)の摺動隙間をビット収容部(34)とバルブ収容部(35)とに配置して、ビットケース(41)により覆う。

Description

掘削機のビット交換装置
　本発明は、シールド掘進機などの掘削機のカッタヘッドにおいて、掘削作業中に、岩盤や礫を破砕して磨耗したローラビット（ディスクカッタ）を、カッタヘッド内に設けられた作業空間から交換可能な掘削用ビットの交換装置に関する。
　掘削作業中に、カッタヘッド内に形成された作業空間から、磨耗したローラビットを新しいローラビットに交換するビット交換装置の技術として、たとえば特許文献１および特許文献２が提案されている。これらビット交換装置は、カッタスポークの前面に、開口部を有する回動体を配置し、この回動体の開口部にローラビットを配置している。そして、ローラビットの交換時に、前記回動体を９０°または１８０°回転させて、回動体の開口部を、その側面側またはその背面側に設けられた交換用開口部に対面させ、ローラビットを回動体の開口部から交換用開口部を介して作業空間に抜き出して交換している。
特許第３１３９７４９号 特許第４１６３９６５号
　しかしながら、上記従来文献では、カッタヘッド（カッタスポーク）の前面に回動体が配置され、回動体とその支持部材の摺動隙間がカッタヘッドの前面に臨んで露出している。このため、掘削時には、泥水圧が摺動隙間に直接負荷されたり、礫などの破片が隙間に入り込むおそれがあり、これにより摺動隙間に設けられたシール材が破損されやすく、回動体の回動が阻害されるおそれがあった。
　本発明は上記問題点を解決して、ローラビットが配置された回動体の摺動隙間におけるシール性を向上させ、掘削途中の交換時に、回動体をスムーズに回動させてローラビットを交換することができる掘削機のビット交換装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、掘削機本体の前部に、掘削機軸線周りに回転自在に支持されたカッタヘッドと、当該カッタヘッドの前面に配置されて岩盤や礫を破砕するローラビットと、前記カッタヘッド内に形成されて、磨耗した前記ローラビットを交換可能な作業空間とを具備した掘削機のビット交換装置であって、
　カッタヘッドの前部にハウジングを設置し、
　当該ハウジングに、前記ローラビットを出退する出退軸線に沿ってビット収容通路を形成し、
　当該ビット収容通路に、カッタヘッドの前面に開口するビット収容部と、後部に形成されたバルブ収容部を設け、
　前記ハウジングに、前記出退軸線に対して所定角度隔てた挿脱軸線方向に、前記バルブ収容部と前記作業空間とを連通する交換用開口部を形成し、
　前記バルブ収容部内に、前記出退軸線および前記挿脱軸線に略直交する回動軸線周りに回動自在な回動バルブを設け、
　当該回動バルブに、前記ビット収容部に連通する着脱通路を形成し、
　当該着脱通路内に、前記ローラビットを有する前記ビットケースを挿脱自在に配置し、
　前記回動バルブを所定角度回動させて前記着脱通路を前記交換用開口部に連通させることにより、前記着脱通路と前記作業空間の間でビットケースを挿脱可能とし、
　前記回動バルブに、前記ビットケースを前記着脱通路と前記ビット収容部との間で出退移動させるビット出退機構を設け、
　　前記ビットケースと前記バルブ収容部との隙間を止水する第１シール材を設け、
　　前記回動バルブの外周面で前記着脱通路の開口部周囲と前記バルブ収容部の内面との隙間を止水する第２シール材を設けたものである。
　請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
　前記回動バルブの前記着脱通路で前記ビットケースの背面側に、前記ローラビットの掘削反力を前記ハウジングに伝達して支持させる反力支持ブロックを設け、
　前記バルブ収容部内で前記ビットケースと前記反力支持ブロックとの間に、掘削反力を伝達するコッタ部材を嵌脱自在に設けたものである。
　請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
　前記ビット収容通路を、前記カッタヘッドを貫通して形成し、
　前記着脱通路を、前記回動バルブを貫通して形成し、
　前記反力支持ブロックを前記着脱通路に挿脱自在に配置し、
　前記反力支持ブロックを、前記回動バルブの前記着脱通路の背面開口部から前記交換用開口部を介して前記作業空間に挿脱自在としたものである。
　請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成において、
　前記ビットケースに、前記ローラビットを収容するケース排土通路を前記出退軸線方向に貫通形成し、
　前記反力支持ブロックに、前記ケース排土通路に連通するブロック排土通路を前記出退軸線方向に貫通形成し、
　前記ローラビットにより掘削された掘削物を前記ケース排土通路から前記ブロック排土通路を介して前記カッタヘッドの背面側に排出可能に構成したものである。
　請求項１記載の構成によれば、カッタヘッドの前面に開口されたビット収容部より奥側に、回動バルブを収容するバルブ収容部を形成し、ローラビットを有するビットケースを、前記回動バルブの着脱通路から前記ビット収容部に突出移動させて使用するので、前記回動バルブと前記バルブ収容部の摺動隙間が、前記ビットケースに覆われて前記カッタヘッドの前面に露出することがなく、また前記ビット収容部と前記ビットケースとの隙間が第１シール材により止水されて、掘削時の泥水圧が前記第１シール材により支持される。これにより、掘削時に、前記回動バルブと前記バルブ収容部との隙間に泥水と共に礫などの破片が隙間に入り込んだり、泥水圧が前記第２シール材に直接負荷されることがない。したがって、前記回動バルブと前記バルブ収容部の摺動隙間を良好にシールすることができて、磨耗したローラビットの交換時に前記回動バルブのスムーズな回動が可能となる。
　請求項２記載の構成によれば、着脱通路の背面側で、ビットケースからコッタ部材を介して伝達される掘削反力を、反力支持ブロックを介してハウジングに支持させることができ、大きい掘削反力を効果的に支持することができる。
　請求項３記載の構成によれば、最初に反力支持ブロックを着脱通路から抜き出し、次いでビットケースを着脱通路から抜き出すことにより、ローラビットを容易に交換することができる。また、回動バルブの回動方向の選択肢を広くすることができる。
　請求項４記載の構成によれば、ローラビットにより掘削された掘削物を、ケース排土通路からブロック排土通路を介してカッタヘッドの背面側にスムーズに排出することができ、岩盤や礫を良好に破砕することができる。
本発明に係るビット交換ユニットの第１実施例を示す主カッタスポークの横断面図である。 ビット交換ユニットの中央横断面図である。 図１に示すＡ－Ａ断面図である。 図３の要部拡大図である。 ビット交換ユニットを示す主カッタスポークの一部切り欠き斜視図である。 ビット交換ユニットを示す正面図である。 図１に示すＢ－Ｂ断面図である。 回動バルブからビットケースと反力受けブロックを離脱させた分解縦断面図である。 ビットケースと反力受けブロックを示す分解斜視図である。 シール材を示す斜視図である。 ビット交換ユニットを有するシールド掘進機のカッタヘッドを示す正面図である。 ビット交換ユニットを有するシールド掘進機の中央縦断面図である。 ローラビットの交換作業で、ビットケースの後退位置を示すビット交換ユニットの中央横断面図である。 ローラビットの交換作業で、ビットケースの後退位置を示すビット交換ユニットの中央縦断面図である。 ローラビットの交換作業で、回動バルブの交換姿勢を示すビット交換ユニットの中央横断面図である。 ローラビットの交換作業で、ビットケースおよび反力支持ブロックの取り出し状態を示すビット交換ユニットの中央横断面図である。 第１実施例の変形例を示し、ローラビットの交換作業でビットケースの取り出し状態を示すビット交換ユニットの中央横断面図である。 本発明に係るビット交換ユニットの第２実施例を示し、ビット交換ユニットの配置を示す主カッタスポークの正面図である。 主カッタスポークの縦断面図である。 図１８に示すＣ－Ｃ断面図である。 ローラビットの掘削位置を示すビット交換ユニットの中央縦断面図である。 ビットケースの後退位置を示すビット交換ユニットの中央縦断面図である。 ビットケースの取り出し状態を示すビット交換ユニットの中央縦断面図である。
　本発明に係る実施例について説明する。
［実施例１］
　以下、本発明に係るシールド掘進機（掘削機）のビット交換装置であるビット交換ユニットの実施例を説明する。
第１実施例
　第１実施例を図１～図１６に基づいて説明する。
　［シールド掘進機］
　図１２に示すように、円筒形のシールド本体（掘削機本体）１１の前部に、切羽崩壊土圧を保持する圧力隔壁１２が設けられており、この圧力隔壁１２に旋回軸受１３を介して旋回リング体１４が、掘削機軸線であるシールド軸心Ｏ周りに回転自在に支持されている。そして、この旋回リング体１４に複数の支持脚１５が前方に突設され、これら支持脚１５の前端部に円形のカッタヘッド１６が支持されている。圧力隔壁１２の後部に、大気圧に保持された大気圧室１９が形成され、この大気圧室１９に、カッタヘッド１６を回転駆動するカッタ駆動装置１７が設けられている。このカッタ駆動装置１７は、旋回リング体１４の背面に設けられたリングギヤ１７ａと、このリングギヤ１７ａに噛み合う複数の駆動ピニオン１７ｂと、前記駆動ピニオン１７ｂをそれぞれ回転駆動する複数の回転駆動装置（油圧式または電動式モータ）１７ｃとで構成されている。さらに圧力隔壁１２に、カッタヘッド１６により掘削された土砂を、切羽崩壊土圧を保持しつつ圧力隔壁１２の前部から大気圧室１９側に排出する排土用スクリュコンベヤ装置１８が設けられている。
　カッタヘッド１６は、図１１に示すように、シールド軸心Ｏ上に配置された中心部材２０から半径方向に沿って延びる複数の主スポーク部材２１と、主スポーク部材２１の間に配置された複数の扇形状の中間面板２２と、シールド軸心Ｏを中心とする周方向に配設されて主スポーク部材２１および中間面板２２を連結する中間リング部材２３および外周リング部材２４とを具備し、これら部材２１～２４間に、掘削した土砂を取り込む土砂取り入れ口２５が形成されている。
　前記主スポーク部材２１に、本発明に係る複数のビット交換ユニット３０が配設されている。そして各ビット交換ユニット３０には、岩盤や礫を破砕するローラビット３１がそれぞれ半径方向の半径軸線ＯＲ周りに回転自在に設けられている。全てのビット交換ユニット３０に設けられたローラビット３１は、シールド軸心Ｏを中心とする旋回半径がそれぞれ異なる位置に配置され、異なる旋回部位を掘削破砕することができる。また中心部材２０にもセンタローラビットが設けられるとともに、各主スポーク部材２１の両側部に複数の固定ビット２６がそれぞれ設けられている。
　図１２に示すように、前記中心部材２０の背面に、気圧室１９に臨んでマンホール２７が設けられており、このマンホール２７は、圧力隔壁１２を貫通して大気室１９から主スポーク部材２１内の作業空間２８に連通され、作業員がマンホール２７から作業空間２８に出入りすることができる。
　［ビット交換ユニットの第１実施例］
　図１～図１０、図１３～図１６を参照して、ビット交換ユニットの第１実施例を説明する。
　図１に示すように、主スポーク部材２１は、前面板２１Ｆ、背面板２１Ｂおよび左右の側面板２１Ｌ，２１Ｒにより中空状で、かつ左右の側面板２１Ｌ，２１Ｒの後部が内側に傾斜した略台形状断面に形成されている。そして、ビット交換ユニット３０は、主スポーク部材２１を正面視した時に、その中心線から幅方向の一方に所定距離位置ずれして配置され、幅方向の他方に作業空間２８が形成されている。
　図２～図４に示すように、ビット交換ユニット３０は、前面板２１Ｆに形成された装着開口部２１ａと、背面板２１Ｂに貫設された排土ダクト２１Ｄとを接続するハウジング３２が設置されている。このハウジング３２に、排土ダクト２１Ｄに連通するビット収容通路３３が、シールド軸心Ｏに平行でカッタヘッド１６の前面に垂直な出退軸線ＯＰに沿って貫通形成されている。このビット収容通路３３に、前面に開口されたビット収容部３４と、このビット収容部３４の後部で半径軸線（後述の回動軸線）ＯＲの周囲に形成された円柱形のバルブ収容部３５と、このバルブ収容部３５の後方で反力支持プラグ３２Ｅが嵌合固定されたプラグ収容部３６とが形成されている。またこのハウジング３２には、バルブ収容部３５に連通して、出退軸線ＯＰおよびカッタヘッド１６の半径方向に沿う半径軸線ＯＲに直交する接線軸線（後述の挿脱軸線）ＯＥに沿って、作業空間２８に連通する交換用開口部３７が形成されている。そして交換用開口部３７にヒンジを介して交換用扉３７ａが開閉自在に取り付けられている。
　なお、ここで出退軸線ＯＰをシールド軸心Ｏに平行としているが、ローラビット３１が設けられるカッタヘッドは、その前面板の外周側が後方に傾斜されたり、湾曲されたものがある。また、ローラビットがカッタヘッドの前面板に対して略垂直（たとえば８５°～９５°）に出退するように設けられたもの以外に、カッタヘッドの前面に対して所定の角度、たとえば４５°～８５°程度傾斜して出退するように設けられたものがある。このような場合、ローラビットの出退軸線ＯＰがカッタヘッドの前面板に対して略垂直であっても、ローラビットの出退軸線ＯＰがシールド軸心Ｏに平行ではなく、シールド軸心Ｏに対して所定角度傾斜して配置されることになる。
　また交換用開口部３７を、出退軸線ＯＰおよび半径軸線ＯＲにそれぞれ直交する接線軸線ＯＥ方向に形成したが、交換用開口部３７は、後述するローラビット３１および反力支持ブロック４４が出し入れでき、かつ主カッタスポーク２１内の空間にローラビット３１および反力支持ブロック４４が収容できるのであれば、接線軸線ＯＥに対して所定角度、たとえば前方に１５°～後方に６０°の範囲で傾斜されていてもよい。
　前記バルブ収容部３４内には、円筒状の回動バルブ３９が半径軸線ＯＲの周囲に回動自在に配置されている。この回動バルブ３９は、円筒状の外周板３９ａと、この外周板３９ａに径方向に貫設されて着脱通路３８を形成する長円筒体３９ｂとを具備し、この着脱通路３８は、長径が接線軸線ＯＥに沿う長円形断面に形成されて、前面開口部がビット収容部３４に連通されている。さらに着脱通路３８は、反力支持プラグ３２Ｅのプラグ排土通路４９より大径に形成されている。そして、回動バルブ３９を、着脱通路３８が使用姿勢から９０°回動することにより、着脱通路３８が接線軸線ＯＥに沿う交換姿勢として、この着脱通路３８を交換用開口部３７に連通させることができる。
　またここで、回動バルブ３９の回動中心となる半径軸線ＯＲが、出退軸線ＯＰおよび接線軸線ＯＥに対して直交する方向としたが、この半径軸線ＯＲがシールド軸心Ｏおよび接線軸線ＯＥに対して略９０°（たとえば８５°～９５°）で交差するように配置して、回動バルブ３９を回動させてもよい。
　（ビットケースと反力支持ブロック）
　前記着脱通路３８に、図８に示すように、ローラビット３１を収容したビットケース４１と、このローラビット３１からビットケース４１を介して加わる掘削反力を反力支持プラグ３２Ｅからハウジング３２に支持させる反力支持ブロック４４とがそれぞれ挿脱自在に配置される。
　図７、図９に示すように、前記ビットケース４１は長円形断面の筒形に形成されるとともに、長円形断面のケース排土通路４２が出退軸線ＯＰに沿って貫通されており、このケース排土通路４２の前部に、ローラビット３１が半径軸線ＯＲ方向に平行な軸部３１ａを介して回転自在に支持されている。またビットケース４１の後部で半径軸線ＯＲ方向の対称位置に、図４に示す一対のカムローラ４３がそれぞれ突出して着脱可能に設けられている。
　前記反力支持ブロック４４は、着脱通路３８に嵌合される大径のブロック本体４５と、このブロック本体４５前面の反力受け面４５ａから前方に突設されてビットケース４１のケース排土通路４２にスライド自在に嵌合される小径のガイド筒４６とを具備している。これらブロック本体４５とガイド筒４６はそれぞれ長円形断面の筒形に形成され、ブロック本体４５とガイド筒４６内に出退軸線ＯＰ方向に沿う長円形断面のブロック排土通路４７が貫通形成されている。またブロック本体４５の後部端面は、回動バルブ３９の外周面に沿う円弧状の反力伝達面４５ｂが形成されている。
　したがって、図１３に示すように、着脱通路３８がシールド軸心Ｏに平行な使用姿勢では、ハウジング３２のビット収容部３４と、ビットケース４１と、反力支持ブロック４４と、反力支持プラグ３２Ｅとが直線状に並び、ケース排土通路４２、ブロック排土通路４７、プラグ排土通路４９および排土ダクト２１Ｄとが直線状に連通される。また回動バルブ３９を半径軸線ＯＲを中心に図１３の矢印方向に９０°回動した図１５に示す交換姿勢では、着脱通路３８と交換用開口部３７とが連通されて、ビットケース４１および反力支持ブロック４４を作業空間２８との間で挿入、離脱して交換することができる。
　図７に示す符号４８は、ビット収容部３４に突出されたビットケース４１と、ブロック本体４５の反力受け面４５ａとの間に介在される左右一対のコッタ部材である。これらコッタ部材４１は、ビットケース４１がビット収容部３４内に突出移動された掘削位置で、ビットケース４１の背面と反力開けブロック４５の反力受け面４５ａの間に介在されてビットケース４１を固定している。これらコッタ部材４８は、長円筒体３９ｂに半径軸線ＯＲ方向に貫通されたコッタ挿入孔４０から着脱通路３８の短径方向に挿脱自在に嵌合されている。これらコッタ部材４８により、ローラビット３１の掘削反力を、ビットケース４１から反力支持ブロック４４に伝達し、さらに反力支持ブロック４４の反力伝達面４５ｂからハウジング３２の反力受けプラグ３２Ｅに伝達させる。
　（バルブ回動機構とビット出退機構）
　このビット交換ユニット３１には、図１，図５、図７に示すように、ハウジング３２に設けられて回動バルブ３９を使用姿勢と交換姿勢との間で回動させるバルブ回動機構５１と、回動バルブ３９に設けられて掘削位置と着脱通路３８内の後退位置との間でビットケース４１を出退駆動するビット出退機構５５が設けられている。
　前記バルブ回動機構５１は、回動バルブ３９の外周板３９ａの内面に所定範囲で取り付けられた円弧状の内歯ラック５２と、ハウジング３２に支持部材を介して回転自在に支持されて内歯ラック５２に噛み合うピニオン５３と、このピニオン５３をチェーンとスプロケットからなる巻掛け伝動機構５４ａを介して回転駆動するバルブ回動ハンドル５４とで構成されている。
　前記ビット出退機構５５は、ビットケース４１の対称位置に突設された一対のカムローラ４３と、回動バルブ３９の長円筒体３９ｂに出退方向に形成されてカムローラ４３の基部をそれぞれ案内するガイド孔５６と、長円筒体３９ｂの外面に配置されて出退軸線ＯＰ周りに回転自在に支持されて外周面にカムローラ４３の先端部がそれぞれ係合されるカム溝５７ａが形成された一対の出退用カム軸５７と、これら出退用カム軸５７をウォームギヤ装置５８ａ、伝動軸５８ｂおよび巻掛け伝動機構５８ｃを介して回転させるビット出退ハンドル５８とで構成されている。
　なお、このビット出退機構５５を送りねじ式機構、油圧式シリンダまたは電動ジャッキなどの直線駆動装置により構成することもできる。
　（シール構造）
　このビット交換ユニット３０は、図４および図１０に示すように、複数のシール材により止水されて作業空間２８への漏水が防止されている。
　すなわち、ビットケース４１の前端部外周に第１シール材６１が設けられており、掘削位置で、第１シール材６１によりハウジング３２のビット収容部３４内面とビットケース４１の外周面との隙間を止水している。
　また回動バルブ３９に対して第２シール材６２Ａ，６２Ｂおよび第３シール材６３Ａ，６３Ｂがそれぞれ設けられている。第２シール材６２Ａ，６２Ｂは、バルブ収容部３５の内周面に、バルブ収容部３５の開口面および背面開口部の開口面をそれぞれ囲むように設けられて、バルブ収容部３５の内周面と回動バルブ３９の外周板３９ａとの摺動隙間をシールしている。また第３シール材６３Ａ，６３Ｂは、回動バルブ３９の外周板３９ａで両端面近傍に全周にわたって設けられて、回動バルブ３９の外周板３９ａとバルブ収容部３５の内周面との摺動隙間をシールしている。さらに、図９に示すように、反力支持ブロック４４には、ブロック本体４５の外周面に第４シール材６４が全周にわたって取り付けられて、反力支持ブロック４４と着脱通路３８との隙間をシールするとともに、ガイド筒４６の前端部外周に第５シール材６５が全周にわたって取り付けられて、ガイド筒４６の反力支持ブロック４４とケース排土通路４２との隙間をシールしている。
　したがって、ビットケース４１が掘削位置にある場合、回動バルブ３９とバルブ収容部３５の隙間に流入しようとする泥水や小径の礫は、第１シール材６１によりビット収容部３４内への流入が防止され、さらに第２シール材６２Ａ，６２Ｂおよび第３シール材６３Ａ，６３Ｂにより作業空間２８への漏水が防止される。
　また、ビットケース４１の後退位置では、第１シール材６１により着脱通路３８の内面とビットケース４１との隙間がシールされる。そして第２シール材６２Ａ，６２Ｂおよび第３シール材６３Ａ，６３Ｂにより、回動バルブ３９とバルブ収容部３５の隙間から作業空間２８への漏水が防止される。また回動バルブ３９を使用姿勢から交換姿勢に９０°回動させた時も、第２シール材６２Ａ，６２Ｂ、第３シール材６３Ａ，６３Ｂ第４シール材６４および第５シール材６５により、作業空間２８への漏水が防止される。
　（ローラビットの交換）
　上記構成におけるローラビット３１の交換手順を説明する。
　１）ビットケース４１がビット収容部３４に収容された掘削位置から、磨耗したローラビット３１を交換する場合、カッタヘッド１６を所定位置で停止し、作業員がマンホール２７から主スポーク部材２１内の作業空間２８に入り、交換作業を行う。
　２）一対のコッタ部材４８をコッタ挿入口４０から抜き出した後、ビット出退ハンドル５８を操作して出退用カム軸５７を回転させ、カムローラ４３を介してビットケース４１を掘削位置から着脱通路３８の後退位置まで後退させる。
　３）バルブ回動ハンドル５４を操作して回動バルブ３９を使用姿勢から交換姿勢に９０°回動させ、着脱通路３８の背面開口部を交換用開口部３７と対面させる。
　４）交換用扉３７ａを開け、ジャッキなどの作業具を使用して、反力支持ブロック４４を着脱通路３８から交換用開口部３７を介して接線軸線ＯＥ方向に引き出し作業空間２８に取り出す。次いでビットケース４１を背面開口部側に後退させ、カムローラ４３をビットケース４１から取り外して、ガイド孔５６から離脱させた後、ビットケース４１を着脱通路３８から引き出して交換用開口部３７から作業空間２８に取り出す。
　５）新たなローラビット３１を装着したビットケース４１を、交換用開口部３７から着脱通路３８に挿入し、カムローラ４３をビットケース４１に装着して着脱通路３８の奥に押し込み、カムローラ４３をガイド孔５６に嵌合させるとともに、出退用カム軸５７のカム溝５７ａに嵌合させる。そして、反力支持ブロック４４を作業空間２８から交換用開口部３７を介して着脱通路３８に嵌め入れる。
　６）交換用扉３７ａを閉じた後、バルブ回動ハンドル５４を操作して回動バルブ３９を交換姿勢から使用姿勢に９０°回動させ、着脱通路３８の正面開口部をビット収容部３４に一致させる。
　７）ビット出退ハンドル５８を操作して出退用カム軸５７を回転させ、カムローラ４３を介してビットケース４１を着脱通路３８内の後退位置から出退軸線ＯＰ方向にビット収容部３４内に突出移動させ、掘削位置に停止させる。そして、コッタ部材４８をそれぞれコッタ挿入口４０から挿入して、ビットケース４１の背面と反力支持ブロック４４の反力受け面４５ａとの間に嵌入させ、ビットケース４１を固定する。
　上記実施例１によれば、回動バルブ３９の着脱通路３８に収容されたビットケース４１を、主カッタスポーク２１の前面に開口するビット収容部３４に突出移動して固定し掘削するように構成したので、バルブ収容部３５における回動バルブ３９の摺動隙間がビットケース４１により閉鎖されて、主カッタスポーク２１の前面に露出することがなく、掘削部の泥水圧に直接晒されることがない。
　またビットケース４１周囲の第１シール材６１と、バルブ収容部３５の前面開口部周囲の第２シール材６２Ａにより摺動隙間がそれぞれ良好に止水される。したがって、泥水圧が回動バルブ３９の摺動隙間に直接負荷されることがなく、破砕片が流入することもない。これにより、回動バルブ３９とバルブ収容部３５との摺動隙間を良好にシールすることができてシール性を向上させることができ、回動バルブ３９のスムーズな回動が可能となる。
　さらに、着脱通路３８の背面側に、ビットケース４１からコッタ部材４８を介して伝達される掘削反力を、反力支持ブロック４４を介してハウジング３２の反力支持プラグ３２Ｅに支持させることができ、カッタビット３１に加わる大きい掘削反力を効果的に支持することができる。
　さらにまた、反力支持ブロック４４を着脱通路３８から抜き出し、次いでビットケース４１を着脱通路３８から抜き出すことにより、ローラビット３１を容易に交換することができる。
　また、ローラビット３１により掘削された掘削物を、ケース排土通路４２からブロック排土通路４７およびプラグ排土通路４９を介して排土ダクト２１Ｄにスムーズに排出することができ、岩盤や礫を良好に破砕することができる。
　［第１実施例の変形例］
　図１７は、実施例１における回動バルブ３９の回動方向を、逆方向に９０°回動させるように構成したもので、ビットケース４１から先に、ビットケース４１のみを取り出すことができる。なお、ビットケース４１の交換時にカムローラ４３が障害となるが、ビット出退機構５５の出退用カム軸５７を取り外した後に、カムローラ４３を取り外すことにより、これを解消することができる。この変形例では、反力支持ブロック４４を回動バルブ３９に固定したり、反力支持ブロック４４と回動バルブ３９とを一体に成形することもできる。
　この第１実施例の変形例によれば、第１実施例の効果に加えて、ビットケース３１の取り出しだけですみ、ローラビット３１の交換作業をさらに容易に行うことができる。
　［第２実施例］
　ビット交換ユニットの第２実施例を、図１８～図２０に基づいて説明する。なお、第１実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
　このビット交換ユニット７０は、主カッタスポーク２１の左右両側に振り分けて配置されるとともに、ハウジング７１に収容された回動バルブ７５を、接線軸線（回動軸）ＯＥ周りに回動させてローラビット３１を上方または下方から交換するものである。
　図１８に示すように、ビット交換ユニット７０は、主カッタスポーク２１に、掘削位置をずらすとともに内部の作業空間２８のために、半径軸線（挿脱軸線）ＯＲ方向に間隔Ｌをあけて配置されるとともに、接線軸線ＯＥ方向に間隔Ｗをあけて配置されており、主カッタスポーク２１を正面視した時に、左右のローラビット３１が半径方向に位置ずれした千鳥位置に配置されている。
　図２０、図２１に示すように、ハウジング７１に貫通形成されたビット収容通路３３には、前面からビット収容部３４とバルブ収容部３５とが形成されている。またバルブ収容部３５の背面側に、反力支持部７２がハウジング７１と一体に設けられている。この反力支持部７２の軸心部に支持部排土通路７３が形成されている。また回動バルブ７５の着脱通路３８の背面側に反力受け部７６が一体に形成され、反力支持ブロック４４を抜け止めするように構成されている。またこの反力受け部７６の軸心部に連通排土通路７７が形成されている。これにより、ローラビット３１に加わる掘削反力を、ビットケース４１から反力支持ブロック４４、反力受け部７６を介して回動バルブ７５全体に支持させ、さらに回動バルブ７５から反力支持部７２を介してハウジング７１に支持させることができる。
　ハウジング７１には、半径軸線ＯＲ方向の一方（外周側の面）［または他方（シールド軸心Ｏ側の面）でも可］に開閉扉７４ａを有する交換用開口部７４が形成されている。
　このビット交換ユニット７０には、図１９に示すように、実施例１と同一の構造で、回動バルブ７５を接線軸線ＯＥ周りに回動させるバルブ回動機構５１と、ローラビット３１を掘削位置と後退位置との間で出退させるビット出退機構５４とが設けられている。
　上記構成において、図２１Ａ～図２１Ｃに示すように、ビット出退機構５４により回動バルブ７５を掘削位置のビット収容部３４から後退位置の着脱通路３８内に後退させ、さらにバルブ回動機構５１により、回動バルブ７５を接線軸線ＯＥ周りに９０°回動させて着脱通路３８の前面を交換用開口部７４に対面させる。これにより、第１実施例の変形例と同様に、ビットケース４１を交換用開口部７４から作業空間２８に取り出すことができる。
　上記第２実施例によれば、第１実施例およびその変形例と同様の作用効果を奏することができる。また主カッタスポーク２１に、多くのビット交換ユニット７０を配置することができ、大型の掘削機に好適となる。

Claims (4)

  1. 　掘削機本体の前部に、掘削機軸線周りに回転自在に支持されたカッタヘッドと、当該カッタヘッドの前面に配置されて岩盤や礫を破砕するローラビットと、前記カッタヘッド内に形成されて、磨耗した前記ローラビットを交換可能な作業空間とを具備した掘削機のビット交換装置であって、
    　カッタヘッドの前部にハウジングを設置し、
    　当該ハウジングに、前記ローラビットを出退する出退軸線に沿ってビット収容通路を形成し、
    　当該ビット収容通路に、カッタヘッドの前面に開口するビット収容部と、後部に形成されたバルブ収容部を設け、
    　前記ハウジングに、前記出退軸線に対して所定角度隔てた挿脱軸線方向に、前記バルブ収容部と前記作業空間とを連通する交換用開口部を形成し、
    　前記バルブ収容部内に、前記出退軸線および前記挿脱軸線に略直交する回動軸線周りに回動自在な回動バルブを設け、
    　当該回動バルブに、前記ビット収容部に連通する着脱通路を形成し、
    　当該着脱通路内に、前記ローラビットを有する前記ビットケースを挿脱自在に配置し、
    　前記回動バルブを所定角度回動させて前記着脱通路を前記交換用開口部に連通させることにより、前記着脱通路と前記作業空間の間でビットケースを挿脱可能とし、
    　前記回動バルブに、前記ビットケースを前記着脱通路と前記ビット収容部との間で出退移動させるビット出退機構を設け、
    　　前記ビットケースと前記バルブ収容部との隙間を止水する第１シール材を設け、
    　　前記回動バルブの外周面で前記着脱通路の開口部周囲と前記バルブ収容部の内面との隙間を止水する第２シール材を設けた
    　ことを特徴とする掘削機のビット交換装置。
  2. 　前記回動バルブの前記着脱通路で前記ビットケースの背面側に、前記ローラビットの掘削反力を前記ハウジングに伝達して支持させる反力支持ブロックを設け、
    　前記バルブ収容部内で前記ビットケースと前記反力支持ブロックとの間に、掘削反力を伝達するコッタ部材を嵌脱自在に設けた
    　ことを特徴とする請求項１記載の掘削機のビット交換装置。
  3. 　前記ビット収容通路を、前記カッタヘッドを貫通して形成し、
    　前記着脱通路を、前記回動バルブを貫通して形成し、
    　前記反力支持ブロックを前記着脱通路に挿脱自在に配置し、
    　前記反力支持ブロックを、前記回動バルブの前記着脱通路の背面開口部から前記交換用開口部を介して前記作業空間に挿脱自在とした
    　ことを特徴とする請求項１または２記載の掘削機のビット交換装置。
  4. 　前記ビットケースに、前記ローラビットを収容するケース排土通路を前記出退軸線方向に貫通形成し、
    　前記反力支持ブロックに、前記ケース排土通路に連通するブロック排土通路を前記出退軸線方向に貫通形成し、
    　前記ローラビットにより掘削された掘削物を前記ケース排土通路から前記ブロック排土通路を介して前記カッタヘッドの背面側に排出可能に構成した
    　ことを特徴とする請求項３記載の掘削機のビット交換装置。
    　
PCT/JP2010/072604 2010-01-29 2010-12-16 掘削機のビット交換装置 Ceased WO2011092964A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/520,352 US8540319B2 (en) 2010-01-29 2010-12-16 Bit replacing device for excavating machine
KR1020127013009A KR101680553B1 (ko) 2010-01-29 2010-12-16 굴삭기의 비트 교환장치
SG2012048203A SG181980A1 (en) 2010-01-29 2010-12-16 Bit-replacing device for excavating machine
CN201080053948.3A CN102639813B (zh) 2010-01-29 2010-12-16 挖掘机的刀头更换装置
HK12109975.6A HK1169153B (en) 2010-01-29 2010-12-16 Bit-replacing device for excavator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-017520 2010-01-29
JP2010017520A JP5355439B2 (ja) 2010-01-29 2010-01-29 掘削機のビット交換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011092964A1 true WO2011092964A1 (ja) 2011-08-04

Family

ID=44318962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/072604 Ceased WO2011092964A1 (ja) 2010-01-29 2010-12-16 掘削機のビット交換装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8540319B2 (ja)
JP (1) JP5355439B2 (ja)
KR (1) KR101680553B1 (ja)
CN (1) CN102639813B (ja)
SG (1) SG181980A1 (ja)
WO (1) WO2011092964A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5730163B2 (ja) * 2011-09-06 2015-06-03 日立造船株式会社 シールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法
JP5769567B2 (ja) 2011-09-27 2015-08-26 日立造船株式会社 シールド掘進機の掘削ビット交換装置
JP5889645B2 (ja) * 2012-01-24 2016-03-22 日立造船株式会社 シールド掘進機のビット交換方法および装置
FR3012843B1 (fr) * 2013-11-04 2018-10-26 Bouygues Travaux Publics Porte-outil de coupe pour un tunnelier et ensemble de coupe associe
CN103726855B (zh) * 2014-01-21 2016-02-03 中铁隧道集团有限公司 一种滚刀常压换刀装置
DE102014110310A1 (de) * 2014-07-22 2016-01-28 Herrenknecht Aktiengesellschaft Schneidrollenanordnung und mit Schneidrollenanordnungen ausgestattetes Schneidrad
JP6575164B2 (ja) * 2015-06-19 2019-09-18 日本シビックコンサルタント株式会社 カッタ装置及びこれを用いたトンネル掘進機
CN105464677A (zh) * 2015-12-31 2016-04-06 卢兴耐 T形顶管掘进机
CN105855849B (zh) * 2016-04-14 2017-12-01 东北大学 一种盾构机单滚刀换刀机械手
CN106499401B (zh) * 2016-12-19 2019-04-05 中交隧道工程局有限公司 一种超大直径盾构机常压换刀装置及方法
CN106593461B (zh) * 2017-02-14 2018-06-26 东北大学 一种盾构机盘形滚刀的刀箱机构及其使用方法
JP7094180B2 (ja) * 2018-08-29 2022-07-01 Ｊｉｍテクノロジー株式会社 トンネル掘削機
JP7307664B2 (ja) * 2019-11-26 2023-07-12 日本シビックコンサルタント株式会社 トンネル掘進機のカッタービット交換装置
JP7556701B2 (ja) * 2020-05-25 2024-09-26 株式会社小松製作所 トンネル掘削装置
CN112855198B (zh) * 2021-01-30 2022-11-22 安徽唐兴装备科技股份有限公司 一种便于更换刀头的刀盘及应用该刀盘的顶管机
CN112682059B (zh) * 2021-01-30 2024-06-04 安徽唐兴装备科技股份有限公司 一种带半圆挡块的盘形刀盘及应用该刀盘的顶管机
CN113231801B (zh) * 2021-05-28 2022-09-13 安徽唐兴装备科技股份有限公司 一种更换顶管机刀头的机械装置
CN114294005B (zh) * 2021-12-28 2024-05-14 中铁工程装备集团有限公司 刀具装置、掘进机械以及换刀方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000096987A (ja) * 1998-09-18 2000-04-04 Kawasaki Heavy Ind Ltd シールド掘進機用カッター装置
JP2002276290A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Komatsu Ltd シールド掘進機のカッタヘッド
JP2004218298A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd カッタ移動装置及び方法とカッタ交換方法とトンネル掘削機

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4193637A (en) * 1978-08-07 1980-03-18 The Robbins Company Rotary cutterhead for an earth boring machine
US4234235A (en) * 1979-02-05 1980-11-18 The Robbins Company Rotary cutterhead for an earth boring machine
JPH03139749A (ja) 1989-10-26 1991-06-13 Fujitsu Ltd 入出力装置制御方式
JPH04163965A (ja) 1990-10-29 1992-06-09 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
SG102583A1 (en) * 1999-07-14 2004-03-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for replacing cutters of tunnel-excavating machine, method for excavating tunnel, and tunnel-excavating machine
JP3692267B2 (ja) * 1999-12-15 2005-09-07 三菱重工業株式会社 カッタヘッド
JP2003106092A (ja) * 2001-10-02 2003-04-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd ローラビット装置
JP4163965B2 (ja) 2003-01-08 2008-10-08 三菱重工地中建機株式会社 トンネル掘削機
CN100491694C (zh) * 2005-03-21 2009-05-27 上海隧道工程股份有限公司 机内可拆换式盾构刀盘驱动装置及其拆换方法
CN100519989C (zh) * 2005-08-17 2009-07-29 上海市基础工程公司 复合式平衡盾构机
SE531726C2 (sv) * 2006-10-30 2009-07-21 Atlas Copco Rock Drills Ab Anordning och metod för att automatiskt byte av en borrkrona på en borrstång samt dataprogramprodukt och bergborrigg försedd med anordningen
CN201241708Y (zh) * 2008-08-20 2009-05-20 刘玉海 盾构机用滚刀
JP5091077B2 (ja) * 2008-10-03 2012-12-05 川崎重工業株式会社 カッタビット交換装置
CN101440710B (zh) * 2008-12-23 2010-12-01 沈阳重型机械集团有限责任公司 盾构机滚刀背装式自定位固定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000096987A (ja) * 1998-09-18 2000-04-04 Kawasaki Heavy Ind Ltd シールド掘進機用カッター装置
JP2002276290A (ja) * 2001-03-16 2002-09-25 Komatsu Ltd シールド掘進機のカッタヘッド
JP2004218298A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd カッタ移動装置及び方法とカッタ交換方法とトンネル掘削機

Also Published As

Publication number Publication date
JP5355439B2 (ja) 2013-11-27
HK1169153A1 (en) 2013-01-18
JP2011157683A (ja) 2011-08-18
KR20130001207A (ko) 2013-01-03
CN102639813B (zh) 2014-05-21
KR101680553B1 (ko) 2016-11-29
US8540319B2 (en) 2013-09-24
SG181980A1 (en) 2012-08-30
CN102639813A (zh) 2012-08-15
US20120274122A1 (en) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5355439B2 (ja) 掘削機のビット交換装置
JP5889645B2 (ja) シールド掘進機のビット交換方法および装置
JP5058218B2 (ja) 掘削機のビット交換装置
JP3692267B2 (ja) カッタヘッド
JP6575164B2 (ja) カッタ装置及びこれを用いたトンネル掘進機
JP6445336B2 (ja) ローラーカッター交換装置及びローラーカッター交換方法
JP4143911B2 (ja) シールド掘進機のカッタビット交換方法および装置
JP2000034889A (ja) カッタ装置及びトンネル掘削機
JP3785030B2 (ja) トンネル掘削機
JP4061732B2 (ja) シールド掘進機
JP4841365B2 (ja) シールド掘進機の掘削用ビット交換装置
JP4433601B2 (ja) カッタビット交換構造
JP4138626B2 (ja) トンネル掘削機及びトンネル掘削機のカッタ交換方法
JP2022048035A (ja) トンネル掘削機、掘削ツール交換装置および掘削ツール交換方法
JP7307664B2 (ja) トンネル掘進機のカッタービット交換装置
JP3634625B2 (ja) カッタ装置及びトンネル掘削機
JP2004251042A (ja) トンネル掘削機
HK1169153B (en) Bit-replacing device for excavator
JP4842466B2 (ja) トンネル掘削機
JP4635240B2 (ja) シールド掘進機のビット交換装置
JP3832005B2 (ja) シールド掘進機
JP3775702B2 (ja) シールド掘進機のドレーン材切断装置およびドレーン材切断装置のブレードカッタ交換方法
JP3917891B2 (ja) トンネル掘削機
JP3759015B2 (ja) 地中接合式トンネル掘削機
HK1165523B (en) Bit replacing device for excavating machine

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080053948.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10844718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127013009

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1598/KOLNP/2012

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13520352

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012/08644

Country of ref document: TR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10844718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1