WO2013111359A1 - シールド掘進機のビット交換方法およびビット交換装置 - Google Patents

シールド掘進機のビット交換方法およびビット交換装置 Download PDF

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WO2013111359A1
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bit
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gate plate
hole
excavation
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満久 横山
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日立造船株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T483/1736—Tool having specific mounting or work treating feature
    • Y10T483/1738—Tool head

Definitions

  • the present invention relates to an earth pressure type shield excavator that excavates natural ground to form a tunnel while maintaining the face collapse earth pressure, and excavates bits such as cutter bits and roller bits worn by excavation during excavation by the cutter head.
  • the present invention relates to a bit exchanging method and a bit exchanging apparatus that can be exchanged from a work space maintained at atmospheric pressure.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 as bit exchange devices for exchanging roller bits from a work space formed in a cutter head.
  • a rotating body having an opening is arranged on the front surface of the cutter pork, and a roller bit is arranged 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 on the side surface or the back surface. Then, the roller bit is extracted from the opening through the replacement opening into the work space, and the bit is replaced.
  • a rotating body is disposed on the front surface of the cutter head (cutting pork).
  • a sliding gap between the rotating body and the support member that supports the rotating body is exposed facing the front surface. For this reason, mud pressure at the time of excavation is directly applied to the sliding gap, and fragments such as gravel may enter the sliding gap. As a result, the sealing material provided in the sliding gap may be damaged or the rotation of the rotating body may be hindered.
  • An object of the present invention is to provide a bit exchanging method and a bit exchanging device for an excavator capable of solving the above-described problems and improving the sealing performance in the sliding gap to prevent the intrusion of muddy water.
  • a cutter head is supported at the front of the shield body so as to be rotatable around a shield axis, and a drill bit is disposed on the front surface of the cutter head, and the drill bit worn from the work space provided in the cutter head is disposed.
  • a bit exchanging method for a shield machine to be exchanged The excavation bit is retracted from an excavation position projecting forward from the front plate of the cutter head through an opening to an exit / retraction hole formed in a holding cylinder in the bit storage case on the rear side of the front plate.
  • the invention according to claim 2 is the method according to claim 1, After closing the opening surface of the holding cylinder, together with the differential pressure, the gate plate is urged backward or driven backward to compress the sealing material.
  • a cutter head is supported at the front of the shield body so as to be rotatable around a shield axis, and a drill bit is disposed on the front surface of the cutter head, and the drill bit worn from the work space provided in the cutter head is disposed.
  • a bit exchanging device for a shield machine to be exchanged Provided in the work space at the back of the opening formed on the front plate of the cutter head is a bit storage case that covers the opening and has an insertion / removal port through which the excavation bit can be inserted and removed on the back.
  • a holding cylinder having an opening / closing hole that is disposed with an opening / closing space between the opening of the front plate and holds the excavation bit so as to be freely retractable along the axial direction of the exit / retreat;
  • a bit fixing tool capable of fixing the excavation bit in the exit / retract hole at an excavation position protruding forward from the opening of the front plate;
  • a gate plate that is movable to the open / close space and that can open and close the opening / closing hole;
  • a water-stop sealing material interposed between the gate plate and the periphery of the exit / retreat hole on the front surface of the holding cylinder;
  • the filler between the gate plate and the excavation bit is discharged from the communication hole in the exit / retraction hole, and the gate plate and the excavation bit
  • the space between the gate plate is reduced to atmospheric pressure by communicating with the working space, and the gate plate is held by the holding cylinder by the differential pressure between the face collapse earth pressure on the front surface of the gate plate and the atmospheric pressure on the back surface of the gate plate. It presses against the front surface of the water and pressurizes the water stop seal material to seal the exit / retreat hole.
  • the front surface of the holding cylinder and the gate plate are respectively formed on arcuate surfaces centering on an opening / closing axis perpendicular to the extension / retraction axis behind the opening / closing space,
  • a bearing body that rotatably supports the gate plate via the opening / closing axis;
  • a movable support mechanism is provided for guiding the bearing body so as to be movable in the direction of the retracted axis.
  • the invention according to claim 5 is the configuration according to claim 4, An urging support mechanism for urging the bearing body rearward along the extension / retraction axis or a drive support mechanism for driving the bearing body in the direction of the extension / retraction axis are provided.
  • the invention according to claim 6 is the structure according to any one of claims 3 to 5,
  • the excavation bit is a roller bit in which a disc cutter is rotatably supported by a bit holder, A drainage pipe for discharging the earth and sand excavated by the roller bit and a filler supply / discharge pipe capable of supplying and discharging the filler are respectively connected to the communication hole formed in the bit holder. is there.
  • the filler filled between the gate plate and the excavation bit is discharged from the exit / retreat hole to reduce the pressure to atmospheric pressure. Then, due to the differential pressure between the face collapse earth pressure on the front surface of the gate plate and the atmospheric pressure on the rear surface of the gate plate, the gate plate is pressed against the periphery on the front surface of the holding cylinder to compress the water sealing material. Thereby, the opening surface of the holding cylinder can be effectively sealed.
  • the gate plate and the water-stop sealing material can be opened and closed in a non-contact or light contact, and damage to the water-stop seal material can be prevented beforehand. Thereby, the opening / closing power of the gate plate can be small.
  • the filler since the filler is injected into the retreat space where the excavation bit is retreated, it is possible to prevent intrusion of earth and sand and muddy water from the opening into the bit accommodation case. .
  • the gate plate closes the opening surface of the exit / retract hole on the front surface of the holding cylinder, and then the filler filled between the gate plate and the excavation bit in the exit / retreat hole is discharged from the communication hole and decompressed to atmospheric pressure. Accordingly, a water stop seal is formed by pressing the gate plate against the front surface of the holding cylinder due to a differential pressure between the face collapse earth pressure loaded on the front surface of the gate plate and the atmospheric pressure loaded on the rear surface of the gate plate.
  • the material can be compressed to effectively seal the opening surface of the holding cylinder. Further, when the gate plate is opened and closed, the gate plate and the water stop sealing material can be opened and closed in a non-contact or light contact, so that the water stop sealing material can be prevented from being damaged in advance. Less power to open and close the plate.
  • the gate plate can be opened and closed by rotating about the opening and closing shaft, Can be configured compactly.
  • the movable support mechanism supports the bearing body that supports the opening and closing shaft so as to be movable in the front-rear direction along the retractable axis, thereby effectively acting on the differential pressure, and the holding cylinder by the gate plate. Can be sealed.
  • the gate plate can be pressed against the front surface of the holding cylinder by the pressure applied by the urging support mechanism or the drive support mechanism and the differential pressure between the face collapsing earth pressure and the atmospheric pressure. Therefore, the water-stop sealing material can be more effectively compressed and sealed. Further, even when the differential pressure between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure is small, the front surface of the holding cylinder is effectively compressed by compressing the water-stop sealant by the pressure applied by the biasing support mechanism or the drive support mechanism. Can be sealed.
  • the worn disc cutter can be easily replaced from the work space even when the hard ground is excavated by the roller bit. And since the drainage pipe is connected to the communication hole formed in the bit holder of the roller bit, the excavated soil can be discharged smoothly and the filling material supply / discharge pipe is connected to The material can be effectively supplied and filled into the receding space.
  • a pressure bulkhead 12 is provided at the front portion of a cylindrical shield body 11, and a pressure chamber 19A for holding the face collapsed earth pressure is formed at the front portion of the pressure bulkhead 12.
  • a swirl ring body 14 is supported on the pressure partition wall 12 via a swivel bearing 13 so as to be rotatable around the shield axis O.
  • a circular cutter head 16 that covers the front surface of the pressure chamber 19 ⁇ / b> A is supported by a plurality of support legs 15 protruding forward from the swivel ring body 14.
  • a cutter driving device 17 that rotationally drives the cutter head 16 is provided in the atmosphere chamber 19B behind the pressure partition 12.
  • the cutter driving device 17 includes a ring gear 17a provided on the back surface of the swivel ring body 14, a plurality of driving pinions 17b meshing with the ring gear 17a, and a rotary driving device (hydraulic or electric) that rotates the driving pinion 17b. Motor) 17c. Further, a soil discharge screw conveyor 18 is provided through the pressure bulkhead 12, and the earth and sand excavated by the cutter head 16 by the soil discharge screw conveyor 18 from the pressure chamber 19A while maintaining the face collapse soil pressure. Discharge into chamber 19B.
  • the cutter head 16 includes a plurality of main spokes 21 extending radially from the central member 20 disposed on the shield axis O, and a plurality of sub-spokes extending radially between the main spokes 21. 22 and an intermediate ring 23 and an outer ring 24 which are arranged in a circular arc direction centering on the shield axis O and connect the main spoke 21 and the sub-spoke 22, and a soil intake port is provided between these members 21 to 24. 25 is formed.
  • a plurality of bit exchange units (bit exchange devices) 30 and fixed cutter bits 32 according to the present invention are alternately arranged in front of the main spoke 21.
  • Each bit exchange unit 30 is provided with a roller bit (excavation bit) 31.
  • a plurality of fixed bits 26 are provided on the front and side surfaces of the central member 20 and the auxiliary spokes 22 and on the front surface of the main spokes 21.
  • a manhole 27 is provided on the back side of the central member 20 so that workers can enter and exit.
  • the manhole 27 passes through the pressure bulkhead 12 and communicates with the atmosphere chamber 19B so that it can enter and exit.
  • an atmospheric pressure working space 28 is formed on the back side of each main spoke 21 so that an operator can enter and perform bit replacement work. Then, communication is made so that workers can move from the manhole 27 to the work space 28, and the worn roller bit 31 can be exchanged from the work space 28 during excavation.
  • the bit exchange unit 30 has a roller bit 31 at a digging position on a unit front plate (front plate) 33 disposed in a notch of the front plate 21F of the main spoke 21.
  • An opening 34 is formed to project.
  • a bit storage case 35 is attached to the working space 28 side from the periphery of the opening 34 on the back side of the unit front plate 33.
  • the bit storage case 35 is formed in a box shape composed of a left side plate 35L, a right side plate 35R, a top plate 35U, a bottom plate 35D, and a back plate 35B fixed to the unit front plate 33.
  • Other than the insertion / removal port 36 on the back side to be closed is sealed.
  • the back plate 35B is moved up and down near the bottom, the lower part divided into two is a fixed part 35Ba fixed to the unit front plate 33, and the upper divided part is removed from the fixed part 35Ba. This is a possible separation part 35Bb.
  • An insertion / removal port 36 through which the roller bit 31 can be inserted / removed is formed between the fixing portion 35Ba and the separation portion 35Bb.
  • a holding cylinder 37 is installed behind the opening 34 of the unit front plate 33.
  • an exit / retreat hole 37a is formed, for example, along an exit / retreat axis Oa parallel to the shield axis O, and the roller bit 31 can be retracted / retracted in the front / rear direction.
  • an open / close space 38 in which the gate plate 51 can move is formed between the holding cylinder 37 and the unit front plate 33.
  • a gate accommodating space 39 that can accommodate the gate plate 51 is formed in the upper portion of the holding cylinder 37.
  • the holding cylinder 37 is formed with an opening surface 37 b on the front surface facing the open / close space 38, in which the opening / closing hole 37 a is opened and closed by the gate plate 51.
  • the opening surface 37b and the gate plate 51 are each formed in a circular arc shape centering on the opening / closing axis Ob in the tangential direction of the cutter head 16 perpendicular to the extension / retraction axis Oa at the rear position of the holding cylinder 37.
  • a bit holder 42 is formed in a substantially oval + rectangular cylindrical cross section, and a mud drain space 41 is formed in the front portion of the bit holder 42 along the front-rear direction.
  • a two-blade disc cutter 44 is rotatably supported at the front portion of the mud space 41 via a support shaft 43 in the short diameter direction.
  • a bit seal material 45A is mounted on the inner peripheral surface of the opening 34 of the unit front plate 33 through a mounting groove. Further, a bit seal material 45B is mounted on the outer periphery of the intermediate portion of the bit holder 42 through a mounting groove.
  • bit fixtures 46 that fix the bit holder 42 at the excavation position and can be released at the time of replacement are provided at the rear of the bit storage case 35.
  • the bit fixtures 46 include a block fitting portion 48 and a fixing member 47 fitted to the block fitting portion 48 in the bit storage case 35 and the bit holder 42.
  • a rectangular groove including an inclined end surface 48a and an inclined support surface 48b having a front and rear of approximately 90 ° is formed on the upper and lower long side portions on the back surface of the bit storage case 35.
  • An inclined receiving surface 48c is formed on the back surface of the holding cylinder 37 so that the inclined end surface 48a has an angle of about 90 °.
  • the fixing member 47 is attached to and detached from a shaft nut (barrel nut) 47a attached to a support hole 35a formed in the holding cylinder 37 in the long side direction of the bit storage case 35, and a female screw hole of the shaft nut 47a.
  • the fixing bolt 47b that can be tightened and the rectangular parallelepiped edge block 47c fitted to the block fitting portion 48 are provided.
  • a through hole 47d into which the fixing bolt 47b is fitted is formed in the edge block 47c. Therefore, the edge block 47 c is fitted to the block fitting portion 48. Then, the fixing bolt 47b is mounted and tightened from the through hole 47d to the female screw hole of the shaft nut 47a, and the inclined end surface 48a and the inclined receiving surface 48c are pressed by the edge block 47c.
  • the disc cutter 44 can be firmly fixed to the main spoke 21 via the bit holder 42 by the fixing member 47.
  • the excavation reaction force of the roller bit 31 is transmitted from the inclined receiving surface 48 c to the inclined support surface 48 b and supported by the bit storage case 35.
  • a gate opening / closing device 50 having a gate plate 51 capable of opening and closing the opening surface 37b of the holding cylinder 37 is provided.
  • the gate opening / closing device 50 includes a gate plate 51, an opening / closing shaft 52 capable of opening / closing the gate plate 51 using an electric, hydraulic or manual rotating tool, and the holding plate 37 being moved in and out by the gate plate 51.
  • Gate seal means capable of sealing the hole 37a is provided.
  • the gate plate 51 is provided with a fan-shaped connecting plate 53 extending from the left and right arc sides to the opening / closing axis Ob.
  • the fixed end portions of the connecting plates 53 are fixed to the opening / closing shaft 52, and the opening / closing shaft 52 is rotatably supported by the left and right side plates 35R and 35L. Therefore, the gate plate 51 is rotated between the open position in the gate accommodating space 39 and the closed position in the open / close space 38 by rotating the opening / closing shaft 52 using a rotating tool, thereby opening the opening.
  • the opening / closing hole 37a of the surface 37b can be opened and closed.
  • a water-stop sealing material 40 that seals the gap with the opening surface 37b at the closed position is provided over the entire periphery.
  • a special O-ring having a substantially pentagonal cross section is used for the water sealing material 40, and the O-ring has a rectangular cross-section mounting portion 40 a fitted in a storage groove. And a sliding contact portion 40b having a mountain-shaped cross section protruding from the mounting portion 40a.
  • the water-stop seal material 40 and the bit seal material 45B can be exchanged from the work space 28 side at atmospheric pressure. That is, when the water stop sealing material 40 is replaced, the separation portion 35Bb of the back plate 35B can be removed, the open / close shaft 52 can be separated, and the gate plate 51 can be taken out to the working space 28 side. Thereby, the damaged water stop sealing material 40 can be replaced.
  • the damaged bit seal material 45B when the bit holder 42 is pulled out and the roller bit 31 is replaced, the damaged bit seal material 45B can be replaced. In this way, even if the water stop sealing material 40 or the bit seal material 45B is damaged during excavation, the bit replacement unit 30 can be replaced from the work space 28 to ensure water stoppage. Reliability is improved.
  • the roller bit 31 is connected to the bit holder 42 by a drainage pipe 55 for discharging the earth and sand excavated by the disc cutter 44.
  • the bit holder 42 is formed with a communication hole 57 ⁇ / b> A that communicates with the mud space 41.
  • the drainage pipe 55 is connected to the back side of the communication hole 57A.
  • the mud discharge pipe 55 extends through the work space 28 along the exit / retreat axis Oa, passes through the back plate 21R of the main spoke 21, and is opened to the pressure chamber 19A.
  • the drainage pipe 55 includes a first drainage valve 56A and a separation flange connected to the communication hole 57A, a second drainage valve 56B and a separation flange connected to a through portion with the back plate 21R, and 2 It is comprised by the waste-pipe main body 55a connected so that isolation
  • two communication holes 57B and 57C communicating with the mud discharge space 41 are opened on the back surface of the bit holder 42.
  • Open / close valves 58A and 58B are mounted in the communication holes 57B and 57C, respectively.
  • these open / close valves 58A and 58B are provided with a filler supply pipe (filler supply / discharge pipe) 59A, a filler discharge pipe (filler supply / discharge pipe) 59B, a cleaning water supply pipe 59C, and a cleaning water discharge pipe 59D (filler).
  • the discharge pipe 59B may also be used) to selectively connect and supply and discharge the filler and cleaning water.
  • the gate seal means pressurizes the gate plate 51 by utilizing a differential pressure between the face collapse earth pressure (excavation ground pressure) that pressurizes the gate plate 51 from the front and the atmospheric pressure (atmospheric pressure in the work space 28). It is to be sealed. Basically, as described later in A), the movable support mechanism 61 that uses only the differential pressure between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure may be used. However, in preparation for the case where the differential pressure between the face collapsed earth pressure and the atmospheric pressure is small and the sealing performance deteriorates, the gate plate 51 is retracted in the direction of the retracted axis Oa via the opening / closing shaft 52 to compress the water sealing material 40. Gate seal assisting means is provided.
  • an urging support mechanism 62 that urges the open / close shaft 52 rearward, and mechanical drive as described in C) to E) described later.
  • the movable support mechanism 61 includes a bearing body 64 that rotatably supports a pair of left and right opening / closing shafts 52, and moves these bearing bodies 64 within a predetermined range in the direction of the retracted axis Oa. And a bearing guide frame 65 that is freely supported. Guide rails 65a are provided in the guide space of the bearing guide frame 65 along the upper and lower sides, and the bearing body 64 is guided along the upper and lower guide rails 65a so as to be movable in the front-rear direction.
  • the roller bit 31 is retracted to the exit / retract hole 37a, and the retreat space (including the open / close space 38 and the gate accommodating space 39) of the roller bit 31 from the filler supply pipe 59A through the communication hole 57B.
  • Inject filler Then, the opening / closing shaft 52 is rotated manually or using a turning tool, and the gate plate 51 is closed from the open position to the closed position to close the exit / retract hole 37 a of the holding cylinder 37. Thereafter, the filler filled between the gate plate 51 and the roller bit 31 is discharged by the filler discharge pipe 59B through the communication hole 57C, and is connected to the atmospheric pressure side of the work space 28.
  • the front side of the gate plate 51 where the filler remains is high due to the face collapse earth pressure, and the communication hole 57B on the rear side of the gate plate 51 from which the filler is discharged communicates with the work space 28. It becomes atmospheric pressure. Therefore, the gate plate 51 is pressurized by the pressure difference between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure, and the opening / closing shaft 52 is displaced rearward in the direction of the retracted axis Oa via the bearing body 64 and the bearing guide frame 65, When the gate plate 51 is pressed against the opening surface 37b, the water sealing material 40 is compressed, and the exit / retraction hole 37a of the holding cylinder 37 is sealed.
  • the urging support mechanism 62 includes a compression coil spring 67A or a tension coil spring 67B that urges the bearing body 64 of the movable support mechanism 61 rearward along the retracting axis Oa.
  • the bearing guide frame 65 has a screw shaft 68 a that regulates the backward movement of the bearing body 64.
  • a screw shaft type opening / closing shaft fixing tool 68 is provided.
  • the water blocking seal material 40 of the gate plate 51 is held at a position where it does not contact the opening surface 37 b of the holding cylinder 37 by the opening / closing shaft fixing tool 68. Then, the gate plate 51 is closed to the closed position by the turning tool, and the exit / retreat hole 37a of the holding cylinder 37 is closed. After that, the filler filled between the gate plate 51 and the roller bit 31 is discharged by the filler discharge pipe 59B, and the work space 28 passes through the exit hole 37a on the rear surface side of the gate plate 51 from which the filler is discharged. And reduce the pressure to atmospheric pressure.
  • the gate plate 68 is opened by retracting and opening the opening / closing shaft fixing tool 68, by the differential pressure between the face collapsing earth pressure and the atmospheric pressure, and the urging force of the compression coil spring 67A (or the tension coil spring 67B). 51 is pressed against the opening surface 37b. And the water stop sealing material 40 is compressed and the withdrawing / retracting hole 37a of the holding cylinder 37 is effectively sealed.
  • the first drive support mechanism 63A is a manual type (or electric type) that drives the gate plate 51 in a predetermined range in the direction of the retracted axis Oa on the bearing body 64 of the movable support mechanism 61.
  • a jack device 69 of a hydraulic type is also provided. Therefore, after the gate plate 51 is closed to the closed position, the jack body 69 moves the bearing body 64 backward to press the gate plate 51 against the opening surface 37b. At the same time, the filler filled between the gate plate 51 and the roller bit 31 is discharged by the filler discharge pipe 59B, and the inside of the withdrawal hole 37a on the rear surface side of the gate plate 51 is set to atmospheric pressure.
  • the gate plate 51 at the closed position is pressed against the opening surface 37b by the pressing pressure of the gate plate 51 by the jack device 69 and the pressure difference between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure, and the holding cylinder is held by the water-stop seal material 40.
  • the 37 exit / retreat holes 37a can be effectively sealed.
  • the second drive support mechanism 63B is a hydraulic sealing cylinder 70 that drives the gate plate 51 in a predetermined range in the direction of the retracted axis Oa on the bearing body 64 of the movable support mechanism 61.
  • the gate plate 51 at the closed position is pressed against the opening surface 37b using the pressure difference between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure by the movable support mechanism 61 and the pressure applied by the sealing cylinder 70, and the water-stop sealing material. 40 is compressed, and the exit / retraction hole 37a of the holding cylinder 37 is effectively sealed.
  • the third drive support mechanism 63C is provided with an eccentric displacement device 71 capable of moving the gate plate 51 in a predetermined range in the direction of the retracted axis Oa.
  • This eccentric displacement device 71 supports the outer rotating body 73 rotatably on the outer peripheral bearing body 72 attached to the bit storage case 35.
  • a bearing body 64 that rotatably supports the opening / closing shaft 52 is provided at a position that is eccentric from the rotational axis Oc of the outer rotating body 73 by an eccentric amount ⁇ d.
  • a manual bevel gear device 74 is disposed in order to rotationally drive the outer rotator 73 within a predetermined range. Therefore, after the gate plate 51 is closed from the open position to the closed position covering the opening surface 37b via the opening / closing shaft 52, the bevel gear device 74 is driven to rotate the outer rotating body 73 in the direction of the arrow, and the bearing body.
  • the gate plate 51 By retracting 64 backward by a predetermined distance Lb, the gate plate 51 can be pressed against the opening surface 37b. Further, the filler filled between the gate plate 51 and the roller bit 31 is discharged from the filler discharge pipe 59B and communicated with the work space 28, and the communication hole 57B from which the filler is discharged is set to atmospheric pressure. Thereby, the gate plate 51 in the closed position is pressed against the opening surface 37b by using the pressing pressure of the gate plate 51 by the eccentric displacement device 71 and the pressure difference between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure, and the water-stop sealing material. 40 can effectively seal the exit / retract hole 37 a of the holding cylinder 37.
  • the opening / closing valve 58A is opened, and the filler M is injected from the filler supply pipe 59A.
  • the roller bit 31 is pulled toward the retracting / retracting hole 37a along the retracting / retracting axis Oa by a push / pull tool.
  • the filler is filled into the space where the front roller bit 31 has moved backward from the mud discharge space 41.
  • the inflow of earth and sand from the opening part 34 is prevented.
  • the bit holder 42 is further drawn into the withdrawal / retreat hole 37a, the filler M is filled into the open / close space 38 and the gate accommodating space 39 from the withdrawal / retraction hole 37a.
  • the on-off valve 58A is closed and the supply of the filler M is stopped. Further, the gate opening / closing device 50 is actuated to close the gate plate 51 from the open position to the closed position of the open / close space 38, and the exit / retract hole 37 a of the holding cylinder 37 is closed. Thereafter, the jack device 69 is operated to press the gate plate 51 against the opening surface 37b, and as shown in FIG. 10, the opening / closing valve 58B is opened and the gap between the gate plate 51 and the roller bit 31 is opened from the filler discharge pipe 59B.
  • the filled filler is discharged into the work space 28, and is communicated with the exit / retreat hole 37a and the work space 28 to be at atmospheric pressure.
  • the gate plate 51 in the closed position is pressed against the opening surface 37b by using the pressing pressure of the gate plate 51 by the jack device 69 and the pressure difference between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure, and the water stop sealing material 40 is It compresses and seals the exit / retraction hole 37a of the holding cylinder 37 effectively.
  • the cleaning water supply pipe 59C and the opening / closing valves 58A and 58B of the bit holder 42 A washing water discharge pipe 59D is connected. Further, the gate opening / closing device 50 is operated to move the gate plate 51 from the closed position to the open position, thereby opening the exit / retract hole 37 a of the holding cylinder 37. Then, the bit holder 42 is pushed forward in the withdrawing / retracting hole 37a by a push / pull tool.
  • the open / close valves 58A and 58B are opened, the cleaning water is poured into the front of the bit holder 42 from the cleaning water supply pipe 59C, and the cleaning water accompanied by the filler is discharged from the cleaning water discharge pipe 59D. Further, the roller bit 31 is projected from the opening 34 of the unit front plate 33 to the use position, and the roller bit 31 is locked by the bit fixing tool 46.
  • the roller bit 31 is retracted from the excavation position, and the open / close space 38 and the opening 34 are formed from the filler supply pipe 59A through the mud discharge space 41 of the roller bit 31 and the exit / retraction hole 37a of the holding cylinder 37.
  • the filler is filled in the retreat space of the roller bit 31 in the ground. Thereby, it is possible to prevent the earth and sand and muddy water from entering the bit storage case 35 from the opening 34.
  • the gate plate 51 closes the opening surface 37b of the exit / retract hole 37a of the holding cylinder 37.
  • the filler filled in the withdrawal / retraction hole 37a between the gate plate 51 and the roller bit 31 in the holding cylinder 37 is discharged from the filler discharge pipe 59B, and the withdrawal / retraction hole 37a is moved to the work space 28 at atmospheric pressure. Reduce pressure to atmospheric pressure through communication.
  • the gate plate 51 is pressed against the opening surface 37b of the holding cylinder 37 by the differential pressure between the face collapsing earth pressure on the front surface of the gate plate 51 and the atmospheric pressure on the rear surface, and the water stop sealing material 40 is compressed.
  • the exit / retraction hole 37a on the front surface of the holding cylinder 37 can be effectively sealed.
  • the gate plate 51 can be opened and closed with the gate plate 51 and the front surface of the holding cylinder 37 in a non-contact state or a light contact state. Thereby, damage to the water stop sealing material 40 provided on the inner surface of the gate plate 51 can be prevented in advance. Also, the opening / closing power of the gate plate 51 can be small.
  • the gate plate 51 can be opened / closed by rotating around the opening / closing shaft 52.
  • the gate accommodating space 39 can be formed in the upper part, the lower part, and the left and right sides of the holding cylinder 37 in the bit accommodating case 35, and the bit accommodating case 35 can be configured compactly.
  • the movable support mechanism 61 merely supports the bearing body 64 that supports the opening and closing shaft 52 so as to be movable in the front-rear direction along the retracted axis Oa, and by the differential pressure between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure,
  • the gate plate 51 can be effectively pressed against the opening surface 37 b of the holding cylinder 37, and the exit / retraction hole 37 a of the holding cylinder 37 can be sealed.
  • the water stop sealing material 40 is not slid strongly when the gate plate 51 is opened and closed, damage to the water stop sealing material 40 by the gate plate 51 during opening and closing can be minimized.
  • the opening / closing shaft 52 is fixed by the opening / closing shaft fixing tool 68 during the opening / closing operation of the gate plate 51 by the biasing support mechanism 62, and the fixing of the opening / closing shaft 52 is released in the closed state of the gate plate 51. , 67B against the opening surface 37b of the gate plate 51.
  • the gate plate 51 can be pressed against the opening surface 37b of the holding cylinder 37 by the urging force of the coil springs 67A and 67B and the differential pressure between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure. Therefore, even when the differential pressure is small, the water stop sealing material 40 can be effectively compressed to effectively seal the exit / retreat hole 37a of the holding cylinder 37.
  • the gate is determined by the pressure that mechanically presses the gate plate 51 against the opening surface 37b of the holding cylinder 37 by the first to third drive support mechanisms 63A to 63C and the differential pressure between the face collapse earth pressure and the atmospheric pressure.
  • the roller bit 31 is used for the excavation bit, the worn roller bit 31 can be easily replaced from the inside even when excavating a hard ground with high wear.
  • the filler supply pipe 59A and the filler discharge pipe 59B can be connected to the bit holder 42 holding the disc cutter 44 using the mud space 41. Thereby, the filler and the cleaning water can be effectively supplied and discharged, and the filler can be smoothly supplied and discharged with respect to the retreat space of the roller bit 31. In addition, the filler can be easily cleaned with cleaning water.
  • roller bit 31 is used, but a fixed cutter bit may be used instead of the roller bit 31.

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Abstract

　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

シールド掘進機のビット交換方法およびビット交換装置
　本発明は、切羽崩壊土圧を保持しつつ地山を掘削してトンネルを形成する土圧式シールド掘進機において、掘削中に、掘削により磨耗したカッタビットやローラビットなどの掘削ビットを、カッタヘッド内で大気圧に保持された作業空間から交換可能なビット交換方法およびビット交換装置に関する。
　ローラビットをカッタヘッド内に形成された作業空間から交換するビット交換装置として、たとえば特許文献１および特許文献２がある。これら２つのビット交換装置は、カッタスポークの前面に、開口部を有する回転体を配置し、この回転体の開口部にローラビットを配置している。そして、カッタの交換時には、前記回転体を９０°、または１８０°回転させて、回転体の開口部を側面側または背面側の交換用開口部に対面させる。そして、ローラビットを、開口部から交換用開口部を介して作業空間に抜き出し、ビットを交換するように構成されている。
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、回転体が配置されている。そしてこの回転体と、この回転体を支持する支持部材との間の摺動隙間が、前面に臨んで露出されている。このため、掘削時の泥水圧が前記摺動隙間に直接負荷されるとともに、礫などの破片が前記摺動隙間に入り込むおそれがある。これにより前記摺動隙間に設けられたシール材が破損されたり、また回転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、摺動隙間におけるシール性を向上させて泥水の浸入を防止できる掘削機のビット交換方法およびビット交換装置を提供することを目的とする。
　請求項１記載の発明は、
　シールド本体の前部にカッタヘッドをシールド軸心周りに回転自在に支持するとともに、前記カッタヘッドの前面に掘削ビットを配置し、前記カッタヘッド内に設けられた作業空間から磨耗した前記掘削ビットを交換するシールド掘進機のビット交換方法であって、
　前記掘削ビットを、前記カッタヘッドの前面板から開口部を介して前方に突出された掘削位置から、前記前面板の背面側でビット収納ケース内の保持筒に形成された出退穴に後退させるとともに、前記掘削ビットから充填材を前記掘削ビットが後退された後退空間に充填し、
　前記ビット収納ケース内で前記前面板と前記保持筒の開口面との間に形成された開閉空間に、ゲート板を閉動させて前記保持筒の前記開口面を覆い、
　前記出退穴で前記ゲート板と前記掘削ビットの間に充填された前記充填材を排出して、大気圧に減圧することにより、前記ゲート板を前面から加圧する切羽崩壊土圧と、前記ゲート板背面の大気圧の差圧とを利用して、前記ゲート板を前記保持筒の前面で前記出退穴周囲に圧接させ、前記出退穴周囲と前記ゲート板との間に介在されたシール材を加圧して、前記出退穴を密閉する
ものである。
　請求項２記載の発明は、請求項１記載の方法において、
　前記保持筒の開口面を閉鎖した後、前記差圧と共に、前記ゲート板を後方に付勢、または後退駆動して前記シール材を圧縮するものである。
　請求項３記載の発明は、
　シールド本体の前部にカッタヘッドをシールド軸心周りに回転自在に支持するとともに、前記カッタヘッドの前面に掘削ビットを配置し、前記カッタヘッド内に設けられた作業空間から磨耗した前記掘削ビットを交換するシールド掘進機のビット交換装置であって、
　前記カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面で前記作業空間に、前記開口部を覆うとともに、背面に前記掘削ビットが出し入れ可能な挿脱口が形成されたビット収容ケースを設け、
　前記ビット収容ケースに、
　前記前面板の開口部との間に開閉空間をあけて配置されて、前記掘削ビットを出退軸心方向に沿って出退自在に保持する出退穴を有する保持筒と、
　前記前面板の開口部から前方に突出される掘削位置で、前記掘削ビットを前記出退穴内に固定可能なビット固定具と、
　前記開閉空間に移動自在で前記出退穴を開閉可能なゲート板と、
　前記ゲート板と前記保持筒前面で前記出退穴周囲の間に介在された止水シール材と、
　前記掘削ビットに形成されて充填材を前記掘削ビットの前方に供給可能な連通穴と、を具備し、
　前記掘削ビットを前記掘削位置から前記保持筒内に後退させると同時に、前記掘削ビットの前記連通穴[（充填材）給排管を削除]から、前記掘削ビット前方の後退空間に前記充填材を充填し、前記ゲート板により前記出退穴を閉鎖後に、前記出退穴内で前記ゲート板と前記掘削ビットの間の前記充填材を前記連通穴から排出して、前記ゲート板と前記掘削ビットの間の空間部を前記作業空間に連通させることにより、大気圧に減圧し、前記ゲート板前面の切羽崩壊土圧と前記ゲート板背面の大気圧との差圧により、前記ゲート板を前記保持筒の前面に押し付けて前記止水シール材を加圧し前記出退穴を密閉するように構成されたものである。
　請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成において、
　前記保持筒の前面と前記ゲート板とを、前記開閉空間の後方で前記出退軸心に直交する開閉軸を中心とする円弧面にそれぞれ形成し、
　前記開閉軸方向の両側部の少なくとも一方に、前記開閉軸を介して前記ゲート板を回動自在に支持する軸受体を設け、
　前記軸受体を前記出退軸心方向に移動自在に案内する可動支持機構を設けたものである。
　請求項５記載の発明は、請求項４記載の構成において、
　前記軸受体を前記出退軸心に沿って後方に付勢する付勢支持機構、または前記軸受体を前記出退軸心方向に駆動する駆動支持機構を設けたものである。
　請求項６記載の発明は請求項３乃至５のいずれかに記載の構成において、
　前記掘削ビットは、ディスクカッタがビットホルダに回転自在に支持されたローラビットであり、
　前記ビットホルダに形成された前記連通穴に、前記ローラビットにより掘削された土砂を排出する排泥管と、充填材を供給排出可能な充填材給排管がそれぞれ選択可能に接続された
ものである。
　請求項１記載の発明によれば、掘削ビットの後退空間に充填材を充填することにより、土砂や泥水が開口部からビット収容ケース内に浸入するのを未然に防止することができる。また、ゲート板により保持筒前面で出退穴の開口面を閉鎖した後、前記出退穴内で前記ゲート板と前記掘削ビットの間に充填された充填材を排出して大気圧に減圧する。そして、前記ゲート板前面の切羽崩壊土圧と前記ゲート板後面の大気圧との差圧により、前記ゲート板を前記保持筒前面で前記周囲に押し付けて止水シール材を圧縮する。これにより、前記保持筒の開口面を効果的にシールすることができる。また前記ゲート板の開閉時に、前記ゲート板と前記止水シール材とを非接触や軽接触で開閉することができ、前記止水シール材の損傷を未然に防止することができる。これにより、前記ゲート板の開閉動力が小さくてすむ。
　請求項２記載の発明によれば、ゲート板を保持筒の開口面に押し付けることにより、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧が小さい場合にも、確実なシール性能を保持することができる。
　請求項３記載の発明によれば、掘削ビットを後退させた後退空間に、充填材を注入するので、開口部からビット収容ケース内に土砂や泥水が浸入するのを未然に防止することができる。またゲート板により、保持筒前面で出退穴の開口面を閉鎖した後、前記出退穴内でゲート板と掘削ビットの間に充填された充填材を連通穴から排出して大気圧に減圧することにより、前記ゲート板の前面に負荷される切羽崩壊土圧と、前記ゲート板の後面に負荷される大気圧との差圧により、前記ゲート板を前記保持筒の前面に押し付けて止水シール材を圧縮し、前記保持筒の開口面を効果的にシールすることができる。また、前記ゲート板の開閉時に、前記ゲート板と前記止水シール材とを非接触や軽接触で開閉することができるので、止水シール材の損傷を未然に防止することができ、またゲート板の開閉動力が小さくてすむ。
　請求項４記載の発明によれば、前記保持筒の開口面と前記ゲート板とを円弧面とすることにより、前記ゲート板を、開閉軸を中心に回動させて開閉することができ、全体をコンパクトに構成できる。また可動支持機構により、前記開閉軸を支持する軸受体を出退軸心に沿って前後方向に移動自在に支持することで、差圧を効果的に作用させて、前記ゲート板により前記保持筒の開口面を密閉することができる。
　請求項５記載の発明によれば、付勢支持機構または駆動支持機構による加圧力と、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧により、前記ゲート板を前記保持筒の前面に押し付けることができるので、前記止水シール材をより効果的に圧縮してシールすることができる。また切羽崩壊土圧と大気圧との差圧が小さい場合でも、前記付勢支持機構または前記駆動支持機構による加圧力により、前記止水シール材を圧縮して前記保持筒の前面を効果的にシールすることができる。
　請求項６記載の発明によれば、ローラビットによる硬質の地盤の掘削時であっても、作業空間から、磨耗したディスクカッタを容易に交換することができる。そして前記ローラビットのビットホルダに形成された前記連通穴に、排泥管を接続したので、掘削土砂の排出をスムーズに行うことができるとともに、充填材給排管が接続されることで、充填材を後退空間に効果的に供給し、充填することができる。
本発明に係るシールド掘進機のビット交換ユニットの実施例を示し、主スポークの縦断面図である。 前記ビット交換ユニットを示す主スポークの横断面図である。 前記ビット交換ユニットの正面図である。 前記ビット交換ユニットの背面図である。 図１に示すＡ部拡大図である。 止水シール材を示す拡大横断面図である。 ゲート可動手段を構成する可動支持機構の説明図である。 ゲート可動手段を構成する付勢支持機構を示す説明図である。 ゲート可動手段を構成する駆動支持機構の一例であるねじジャッキ構造を示す側面部分断面図である。 ゲート可動手段を構成する駆動支持機構の一例であるシリンダ構造を示す側面図である。 ゲート可動手段を構成する駆動支持機構の一例である偏心軸構造を示す側面図である。 ビット交換手順のビット後退状態を説明する側面視の断面図である。 ビット交換手順の保持筒閉鎖状態を説明する側面視の断面図である。 シールド掘進機の全体正面図である。 シールド掘進機の全体縦断面図である。
［実施例１］
　以下、本発明に係るシールド掘進機のビット交換装置の実施例を図面に基づいて説明する。
　（シールド掘進機）
　このシールド掘進機は、図１２に示すように、円筒形のシールド本体１１の前部に圧力隔壁１２が設けられ、この圧力隔壁１２の前部に切羽崩壊土圧を保持する圧力室１９Ａが形成されている。前記圧力隔壁１２には、旋回軸受１３を介して旋回リング体１４がシールド軸心Ｏ周りに回転自在に支持されている。この旋回リング体１４から前方に突出された複数の支持脚１５に、圧力室１９Ａの前面を覆う円形のカッタヘッド１６が支持されている。圧力隔壁１２後方の大気室１９Ｂに、このカッタヘッド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。さらにこの圧力隔壁１２に排土用スクリュコンベヤ１８が貫設され、この排土用スクリュコンベヤ１８により、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、圧力室１９Ａから大気室１９Ｂに排出する。
　（カッタヘッド）
　図１１に示すように、カッタヘッド１６は、シールド軸心Ｏ上に配置された中心部材２０から半径方向に延びる複数の主スポーク２１と、主スポーク２１の間で半径方向に延びる複数の副スポーク２２と、シールド軸心Ｏを中心とする円弧方向に配設されて主スポーク２１および副スポーク２２を連結する中間リング２３および外周リング２４とを具備し、これら部材２１～２４間に土砂取り入れ口２５が形成されている。
　そして、主スポーク２１の前部に、本発明に係る複数のビット交換ユニット（ビット交換装置）３０と、固定式のカッタビット３２とが交互に配列されている。各ビット交換ユニット３０には、ローラビット（掘削ビット）３１がそれぞれ設けられている。また中心部材２０や副スポーク２２の前面および側面、主スポーク２１の前面に、複数の固定ビット２６がそれぞれ設けられている。
　図１１に示すように、前記中心部材２０の背面側に、作業員が出入り可能なマンホール２７が設けられている。このマンホール２７は、圧力隔壁１２を貫通して大気室１９Ｂ側から出入り可能に連通されている。また各主スポーク２１の背面側に、作業員が入ってビット交換作業が可能な大気圧の作業空間２８が形成されている。そして、前記マンホール２７から作業空間２８に作業員が行き来できるように連通され、掘削途中に、磨耗したローラビット３１を作業空間２８から交換することができる。
　（ビット交換ユニット）
　図１～図３Ａ，図３Ｂに示すように、ビット交換ユニット３０は、主スポーク２１の前面板２１Ｆの切り欠き部に配置されたユニット前面板（前面板）３３に、掘削位置のローラビット３１が突出される開口部３４が形成されている。そして、ユニット前面板３３の背面側で、開口部３４周囲から作業空間２８側にビット収納ケース３５が取り付けられている。このビット収納ケース３５は、ユニット前面板３３に固定された左側面板３５Ｌ、右側面板３５Ｒ、天面板３５Ｕ、底面板３５Ｄおよび背面板３５Ｂからなる箱体形に形成され、前面側の開口部３４と後述する背面側の挿脱口３６以外は密閉されている。また背面板３５Ｂは、底部寄りで上下にされており、前記二分割された下部が、ユニット前面板３３に固定された固定部３５Ｂａであり、前記二分割された上部が、固定部３５Ｂａから取り外し可能な分離部３５Ｂｂである。これら固定部３５Ｂａと分離部３５Ｂｂとの間に、ローラビット３１が挿脱自在な挿脱口３６が形成されている。
　またビット収納ケース３５内で、ユニット前面板３３の開口部３４の後方に保持筒３７が設置されている。そしてこの保持筒３７に、出退穴３７ａがたとえばシールド軸心Ｏに平行な出退軸心Ｏａに沿って形成されており、この出退穴３７ａに、ローラビット３１が前後方向に出退可能に支持される。さらにビット収納ケース３５内で、保持筒３７とユニット前面板３３との間に、ゲート板５１が移動可能な開閉空間３８が形成されている。また保持筒３７の上部に、ゲート板５１を収容可能なゲート収容空間３９が形成されている。さらに保持筒３７で、開閉空間３８に臨む前面に、ゲート板５１により出退穴３７ａが開閉される開口面３７ｂが形成されている。この開口面３７ｂおよびゲート板５１は、保持筒３７の後方位置で出退軸心Ｏａに直交するカッタヘッド１６の接線方向の開閉軸心Ｏｂを中心とする円弧面状にそれぞれ形成されている。　前記ローラビット３１は、ビットホルダ４２が略長円＋矩形の筒形断面に形成され、このビットホルダ４２の前部に、前後方向に沿って排泥空間４１が形成されている。この排泥空間４１の前部に、２枚刃のディスクカッタ４４が短径方向の支軸４３を介して回転自在に支持されている。
　またユニット前面板３３の開口部３４内周面に、ビットシール材４５Ａが装着溝を介して装着されている。さらにビットホルダ４２の中間部外周に、ビットシール材４５Ｂが装着溝を介して装着されている。
　（ビット固定具）
　さらに、図１、図４に示すように、ビット収納ケース３５の後部に、掘削位置でビットホルダ４２を固定し、かつ交換時に解放可能な複数のビット固定具４６が設けられている。これらビット固定具４６は、ビット収納ケース３５とビットホルダ４２に、ブロック嵌合部４８と、このブロック嵌合部４８に嵌合される固定部材４７とを具備している。前記ブロック嵌合部４８には、ビット収納ケース３５の背面で上下長辺部に、前後に略９０°を有する傾斜端面４８ａおよび傾斜支持面４８ｂからなる角形の溝が形成されている。そして、保持筒３７の背面部に傾斜端面４８ａに略９０°を有して形成された傾斜受面４８ｃが形成されて構成されている。また前記固定部材４７は、保持筒３７にビット収納ケース３５の長辺方向に形成された支持穴３５ａに装着される軸形ナット（バレルナット）４７ａと、この軸形ナット４７ａの雌ねじ穴に着脱、締付け可能な固定ボルト４７ｂと、ブロック嵌合部４８に嵌合される直方体形のエッジブロック４７ｃと、が具備されている。そして、エッジブロック４７ｃに、固定ボルト４７ｂが嵌合される貫通穴４７ｄが形成されている。したがって、エッジブロック４７ｃをブロック嵌合部４８に嵌合する。そして、固定ボルト４７ｂを貫通穴４７ｄから軸形ナット４７ａの雌ねじ穴に装着し締付けて、エッジブロック４７ｃにより傾斜端面４８ａおよび傾斜受面４８ｃをそれぞれ押圧する。これにより、固定部材４７により、ビットホルダ４２を介してディスクカッタ４４を主スポーク２１に強固に固定することができる。この時、ローラビット３１の掘削反力は、傾斜受面４８ｃから傾斜支持面４８ｂに伝達されて、ビット収納ケース３５に支持される。
　（ゲート開閉装置）
　ビット収納ケース３５内には、保持筒３７の開口面３７ｂを開閉可能なゲート板５１を有するゲート開閉装置５０が設けられている。このゲート開閉装置５０は、ゲート板５１と、電動または油圧式あるいは手動式の回動工具を使用してゲート板５１を開閉動可能な開閉軸５２と、ゲート板５１により保持筒３７の出退穴３７ａを密閉可能なゲートシール手段とを具備している。
　ゲート板５１には、左右の円弧辺から開閉軸心Ｏｂに伸びる扇形の連結板５３が取り付けられている。これら連結板５３の固定端部が開閉軸５２に固定されており、この開閉軸５２は、左右側面板３５Ｒ，３５Ｌにそれぞれ回転自在に貫通支持されている。したがって、回動工具を使用して、開閉軸５２を回動させることにより、ゲート収容空間３９内の開放位置と開閉空間３８内の閉鎖位置との間でゲート板５１を回動させて、開口面３７ｂの出退穴３７ａを開閉することができる。
　ゲート板５１の内面に、閉鎖位置で開口面３７ｂとの隙間をシールする止水シール材４０が全周囲にわたって設けられている。この止水シール材４０は、図５に示すように、たとえば断面が略五角形の特殊なＯリングが使用されており、このＯリングは、収納溝に嵌合される矩形断面の装着部４０ａと、装着部４０ａから突出される山形状断面の摺接部４０ｂとを具備している。もちろん、この止水シール材４０を、開口面３７ｂの出退穴３７ａ周囲に沿って設置してもよい。
　なお、これら止水シール材４０および前記ビットシール材４５Ａ，４５Ｂのうち、止水シール材４０およびビットシール材４５Ｂは、大気圧の作業空間２８側から交換することができる。すなわち、止水シール材４０を交換する場合、背面板３５Ｂの分離部３５Ｂｂを取り外し、開閉軸５２を分離してゲート板５１を作業空間２８側に取り出すことができる。これにより、破損した止水シール材４０を交換することができる。またビットシール材４５Ｂを交換する場合、ビットホルダ４２を引き抜いてローラビット３１を交換する際に、破損したビットシール材４５Ｂを交換することができる。このように、万一、掘削中に止水シール材４０やビットシール材４５Ｂが破損することがあっても、作業空間２８から交換することができて止水性を確保できることから、ビット交換ユニット３０の信頼性が向上される。
　ローラビット３１には、ディスクカッタ４４により掘削した土砂を排出する排泥管５５がビットホルダ４２に接続されている。ビットホルダ４２には、排泥空間４１に連通する連通穴５７Ａが貫通形成されている。排泥管５５は、前記連通穴５７Ａの背面側に接続される。そして排泥管５５は、作業空間２８を出退軸心Ｏａに沿って伸び、主スポーク２１の背面板２１Ｒを貫通され圧力室１９Ａに開口されている。この排泥管５５は、連通穴５７Ａに接続される第１排泥バルブ５６Ａおよび分離用フランジと、背面板２１Ｒとの貫通部に接続される第２排泥バルブ５６Ｂおよび分離用フランジと、２個の前記分離用フランジ間に分離可能に接続された排泥管本体５５ａとで構成されている。したがって、ビット交換時に、２個の分離用フランジをそれぞれ分離して、排泥管本体５５ａを取り外すことができる。
　またビットホルダ４２の背面に、排泥空間４１に連通された２本の連通穴５７Ｂ，５７Ｃが開口されている。そしてこれら連通穴５７Ｂ，５７Ｃに開閉バルブ５８Ａ，５８Ｂがそれぞれ装着されている。さらに、これら開閉バルブ５８Ａ，５８Ｂに、充填材供給管（充填材給排管）５９Ａ、充填材排出管（充填材給排管）５９Ｂ、洗浄水供給管５９Ｃ、洗浄水排出管５９Ｄ（充填材排出管５９Ｂと兼用されることもある）がそれぞれ選択的に接続されて、充填材や洗浄水の供給、排出を行う。
　（ゲートシール手段）
　前記ゲートシール手段は、前方からゲート板５１を加圧する切羽崩壊土圧（掘削地盤圧）と、大気圧（作業空間２８内の気圧）との差圧を利用して、ゲート板５１を加圧しシールするものである。基本的には、後述のＡ）に説明するように、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧のみを利用する可動支持機構６１でよい。しかしながら、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧が小さくシール性能が低下する場合に備え、開閉軸５２を介してゲート板５１を出退軸心Ｏａ方向に後退させて止水シール材４０を圧縮するゲートシール補助手段が設けられている。このゲートシール補助手段として、後述のＢ）で説明するように、開閉軸５２を後方に付勢する付勢支持機構６２と、後述のＣ）～Ｅ）で説明するように、機械的な駆動力を利用して開閉軸５２を後方に駆動する第１～第３駆動支持機構６３Ａ～６３Ｃがあり、後述のＢ）～～Ｅ）から選択される。
　以下、可動支持機構６１、付勢支持機構６２および第１～第３駆動支持機構６３Ａ～６３Ｃを図６～図８Ｃを参照して説明する。なお、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
　Ａ）可動支持機構６１は、図６に示すように、左右一対の開閉軸５２をそれぞれ回動自在に支持する軸受体６４と、これら軸受体６４を出退軸心Ｏａ方向に所定範囲で移動自在に支持する軸受ガイドフレーム６５と、が具備されている。前記軸受ガイドフレーム６５のガイド空間内に、上辺部と下辺部と沿ってガイドレール６５ａが設けられ、これら上下のガイドレール６５ａに沿って軸受体６４が前後方向に移動自在に案内されている。
　したがって、ビット交換時に、ローラビット３１を出退穴３７ａに後退させるとともに、充填材供給管５９Ａから連通穴５７Ｂを介してローラビット３１の後退空間（開閉空間３８およびゲート収容空間３９を含む）に充填材を注入する。そして、手動または回動工具などを使用して、開閉軸５２を回転させ、ゲート板５１を開放位置から閉鎖位置に閉動させて保持筒３７の出退穴３７ａを閉じる。その後、ゲート板５１とローラビット３１との間に充填された充填材を、連通穴５７Ｃを介して充填材排出管５９Ｂにより排出して、作業空間の２８の大気圧側に連通させる。これにより、充填材の残存するゲート板５１の前面側は、切羽崩壊土圧を受けて高圧であり、充填材が排出されたゲート板５１の後面側の連通穴５７Ｂは、作業空間２８に連通されて大気圧となる。このため、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧によりゲート板５１が加圧されて、開閉軸５２が軸受体６４および軸受ガイドフレーム６５を介して出退軸心Ｏａ方向後方に変位され、ゲート板５１が開口面３７ｂに押し付けられることにより、止水シール材４０が圧縮されて保持筒３７の出退穴３７ａがシールされる。
　Ｂ）図７に示すように、付勢支持機構６２には、可動支持機構６１の軸受体６４を、出退軸心Ｏａに沿って後方に付勢する圧縮コイルばね６７Ａ、または引っ張りコイルばね６７Ｂが設けられている。また、ゲート板５１の開閉動作時に、コイルばね６７Ａ，６７Ｂの付勢力が軸受体６４に加わるのを防止するために、軸受ガイドフレーム６５に、軸受体６４の後退を規制するねじ軸６８ａを有するねじ軸式の開閉軸固定具６８が設けられている。
　したがって、開閉軸固定具６８により、ゲート板５１の止水シール材４０が、保持筒３７の開口面３７ｂに接触しない位置に保持する。そして、回動工具により、ゲート板５１を閉鎖位置に閉動させて、保持筒３７の出退穴３７ａを閉じる。その後、充填材排出管５９Ｂによりゲート板５１とローラビット３１との間に充填された充填材を排出し、充填材が排出されたゲート板５１の後面側の出退穴３７ａ内を作業空間２８に連通させて減圧し、大気圧とする。同時またはその後に、開閉軸固定具６８を後退して開放することにより、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧と、圧縮コイルばね６７Ａ（または引っ張りコイルばね６７Ｂ）の付勢力とより、ゲート板５１が開口面３７ｂに押し付けられる。そして、止水シール材４０が圧縮されて保持筒３７の出退穴３７ａが効果的にシールされる。
　Ｃ）図８Ａに示すように、第１駆動支持機構６３Ａは、可動支持機構６１の軸受体６４に、ゲート板５１を出退軸心Ｏａ方向に所定範囲で駆動する手動式（または電動式、油圧式でも可）のジャッキ装置６９を設けたものである。したがって、ゲート板５１を閉鎖位置まで閉動させた後、ジャッキ装置６９により軸受体６４を後方に移動させて、ゲート板５１を開口面３７ｂに押し付ける。同時に、充填材排出管５９Ｂによりゲート板５１とローラビット３１との間に充填された充填材を排出して、ゲート板５１の後面側の出退穴３７ａ内を大気圧とする。これにより、ジャッキ装置６９によるゲート板５１の押付圧と、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧とにより、閉鎖位置のゲート板５１が開口面３７ｂに押し付けられ、止水シール材４０により保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。
　Ｄ）図８Ｂに示すように、第２駆動支持機構６３Ｂは、可動支持機構６１の軸受体６４に、ゲート板５１を出退軸心Ｏａ方向に所定範囲で駆動する油圧式の密閉用シリンダ７０を連結したものである。これにより、可動支持機構６１による切羽崩壊土圧と大気圧の差圧と、密閉用シリンダ７０による加圧力を利用して、閉鎖位置のゲート板５１が開口面３７ｂに押し付けられ、止水シール材４０が圧縮されて保持筒３７の出退穴３７ａが効果的にシールされる。
　Ｅ）図８Ｃに示すように、第３駆動支持機構６３Ｃは、ゲート板５１を、出退軸心Ｏａ方向に所定範囲で移動可能な偏心式変位装置７１を設けたものである。
　この偏心式変位装置７１は、外回転体７３を、ビット収納ケース３５に取り付けられた外周軸受体７２に回転自在に支持させる。また、この外回転体７３の回転軸心Ｏｃから偏心量Δｄだけ偏心した位置に、開閉軸５２を回転自在に支持する軸受体６４を設ける。さらに、外回転体７３を所定範囲で回転駆動するために、たとえば手動式のベベルギヤ装置７４が配置される。したがって、開閉軸５２を介してゲート板５１を開放位置から開口面３７ｂを覆う閉鎖位置まで閉動させた後、ベベルギヤ装置７４を駆動して外回転体７３を矢印方向に回転駆動し、軸受体６４を後方に所定距離Ｌｂだけ後退させることにより、ゲート板５１を開口面３７ｂに押し付けることができる。さらに、充填材排出管５９Ｂからゲート板５１とローラビット３１との間に充填された充填材を排出して作業空間２８に連通させ、充填材が排出された連通穴５７Ｂを大気圧とする。これにより、偏心式変位装置７１によるゲート板５１の押付圧と、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧とを利用して、閉鎖位置のゲート板５１を開口面３７ｂに押し付け、止水シール材４０により保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。
　（交換動作）
　次に、付勢支持機構６２に手動式のジャッキ装置６９を具備したビット交換ユニット３０の交換動作を説明する。
　１）カッタヘッド１６の回転を停止し、作業空間２８に作業員が入り、磨耗したローラビット３１の背面まで移動する。そして、充填材供給管５９Ａと充填材排出管５９Ｂとを、開閉バルブ５８Ａ，５８Ｂにそれぞれ接続する。さらに排泥管５５の第１，第２排泥バルブ５６Ａ，５６Ｂを閉じ、排泥管本体５５ａを取り外す。次いで、ビット固定具４６を外してローラビット３１を解放した後、ビットホルダ４２と主スポーク２１の背面板２１Ｒとの間に、ローラビット３１を引き出し可能なジャッキなどの押引き工具（図示せず）を取り付ける。
　２）図９に示すように、開閉バルブ５８Ａを開けて、充填材供給管５９Ａから充填材Ｍを注入する。同時に、押引き工具により、ローラビット３１を出退軸心Ｏａに沿って出退穴３７ａ側に引き込む。これにより、排泥空間４１から前方のローラビット３１が後退した空間に充填材が充填される。これにより、開口部３４からの土砂の流入が防止される。さらにビットホルダ４２が出退穴３７ａ内に引き込まれると、充填材Ｍが、出退穴３７ａ内から開閉空間３８、ゲート収容空間３９内に充填される。
　３）ディスクカッタ４４がゲート収容空間３９内に完全に引き込まれると、開閉バルブ５８Ａを閉じて充填材Ｍの供給を停止する。さらにゲート開閉装置５０を作動して、ゲート板５１を開放位置から開閉空間３８の閉鎖位置に閉動させ、保持筒３７の出退穴３７ａを閉じる。その後、ジャッキ装置６９を操作してゲート板５１を開口面３７ｂに押し付けるとともに、図１０に示すように、開閉バルブ５８Ｂを開けて充填材排出管５９Ｂからゲート板５１とローラビット３１との間に充填された充填材を作業空間２８に排出し、出退穴３７ａと作業空間２８に連通させて大気圧とする。これにより、ジャッキ装置６９によるゲート板５１の押付圧と、切羽崩壊土圧と大気圧の差圧とを利用して、閉鎖位置のゲート板５１を開口面３７ｂに押し付け、止水シール材４０を圧縮して保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールする。
　４）ビットホルダ４２から充填材供給管５９Ａと充填材排出管５９Ｂを外す。そして、開口面３７ｂから出退穴３７ａへの漏水がないのを確認した後、押引き工具により、ビットホルダ４２を出退穴３７ａから挿脱口３６を介して作業空間２８に引き出す。
　５）新しいローラビット３１を有するビットホルダ４２を、保持筒３７の出退穴３７ａに挿入して、押引き工具により押し込んだ後、ビットホルダ４２の開閉バルブ５８Ａ，５８Ｂに洗浄水供給管５９Ｃおよび洗浄水排出管５９Ｄを接続する。さらにゲート開閉装置５０を作動して、ゲート板５１を閉鎖位置から開放位置に開動させ、保持筒３７の出退穴３７ａを開放する。そして、押引き工具によりビットホルダ４２を出退穴３７ａ内前方に押し出す。同時に、開閉バルブ５８Ａ，５８Ｂを開けて、洗浄水を洗浄水供給管５９Ｃからビットホルダ４２の前方に注水し、充填材を同伴した洗浄水を洗浄水排出管５９Ｄから排出する。さらに、ローラビット３１をユニット前面板３３の開口部３４から使用位置まで突出させ、ビット固定具４６によりローラビット３１をロックする。
　（実施例の効果）
　上記実施例によれば、ローラビット３１を掘削位置から後退させるとともに、充填材供給管５９Ａからローラビット３１の排泥空間４１、保持筒３７の出退穴３７ａから、開閉空間３８、開口部３４、地盤内のローラビット３１の後退空間に充填材を充填する。これにより、開口部３４からビット収納ケース３５内に土砂や泥水が浸入するのを未然に防止することができる。また、ゲート板５１により保持筒３７の出退穴３７ａの開口面３７ｂを閉鎖する。その後、保持筒３７内でゲート板５１とローラビット３１の間の出退穴３７ａに充填された充填材を、充填材排出管５９Ｂから排出し、出退穴３７ａを大気圧の作業空間２８に連通させて大気圧に減圧する。このように、ゲート板５１の前面の切羽崩壊土圧と、後面の大気圧と、の差圧により、ゲート板５１を保持筒３７の開口面３７ｂに押し付け、止水シール材４０を圧縮して、保持筒３７の前面の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。さらにゲート板５１と保持筒３７の前面とを非接触状態または軽接触状態で、ゲート板５１を開閉することができる。これにより、ゲート板５１の内面に設けられた止水シール材４０の損傷を未然に防止することができる。またゲート板５１の開閉動力も小さくてすむ。
　また、保持筒３７の前面とゲート板５１とを開閉軸５２を中心とする円弧面に形成することにより、ゲート板５１を、開閉軸５２を中心に回動させて開閉することができる。このような形態では、ビット収納ケース３５内で保持筒３７の上部や下部、左右側部にゲート収容空間３９を形成することができ、ビット収納ケース３５をコンパクトに構成することができる。
　さらに、可動支持機構６１により、開閉軸５２を支持する軸受体６４を出退軸心Ｏａに沿って前後方向に移動自在に支持するだけで、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧により、ゲート板５１を、保持筒３７の開口面３７ｂに効果的に圧接することができ、保持筒３７の出退穴３７ａを密閉することができる。またゲート板５１の開閉時に、止水シール材４０が強く摺接されることがないので、開閉時のゲート板５１による止水シール材４０の損傷を最小限に止めることができる。
　さらに、付勢支持機構６２により、ゲート板５１の開閉動作時に開閉軸固定具６８で開閉軸５２を固定し、ゲート板５１の閉鎖状態で、開閉軸５２の固定を解放して、コイルばね６７Ａ，６７Ｂによるゲート板５１の開口面３７ｂに押し付ける。このコイルばね６７Ａ，６７Ｂによる付勢力と、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧とにより、ゲート板５１を保持筒３７の開口面３７ｂに押し付けることができる。したがって、前記差圧が小さい場合でも、止水シール材４０を効果的に圧縮して保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。
　さらにまた、第１～第３駆動支持機構６３Ａ～６３Ｃにより、機械的にゲート板５１を保持筒３７の開口面３７ｂに押し付ける圧力と、切羽崩壊土圧と大気圧との差圧とにより、ゲート板５１を保持筒３７の開口面３７ｂに押し付けて、保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。したがって、前記差圧が小さい場合でも、止水シール材４０を効果的に圧縮して保持筒３７の出退穴３７ａを効果的にシールすることができる。
　また、掘削ビットにローラビット３１を使用したので、磨耗の大きい硬質の地盤の掘削時であっても、内部から、磨耗したローラビット３１を容易に交換することができる。またディスクカッタ４４を保持するビットホルダ４２に、排泥空間４１を利用して充填材供給管５９Ａや充填材排出管５９Ｂを接続することができる。これにより、充填材や洗浄水を効果的に供給、排出して、ローラビット３１の後退空間に対してスムーズに充填材を供給、排出することができる。また洗浄水による充填材の洗浄を容易に行うことができる。
　なお、上記実施例では、ローラビット３１としたが、ローラビット３１に替えて、固定式のカッタビットであってもよい。

Claims (6)

  1. 　シールド本体の前部にカッタヘッドをシールド軸心周りに回転自在に支持するとともに、前記カッタヘッドの前面に掘削ビットを配置し、前記カッタヘッド内に設けられた作業空間から磨耗した前記掘削ビットを交換するシールド掘進機のビット交換方法であって、
    　前記掘削ビットを、前記カッタヘッドの前面板から開口部を介して前方に突出された掘削位置から、前記前面板の背面側でビット収納ケース内の保持筒に形成された出退穴に後退させるとともに、前記掘削ビットから充填材を前記掘削ビットが後退された後退空間に充填し、
    　前記ビット収納ケース内で前記前面板と前記保持筒の開口面との間に形成された開閉空間に、ゲート板を閉動させて前記保持筒の前記開口面を覆い、
    　前記出退穴で前記ゲート板と前記掘削ビットの間に充填された前記充填材を排出して、大気圧に減圧することにより、前記ゲート板を前面から加圧する切羽崩壊土圧と、前記ゲート板背面の大気圧の差圧とを利用して、前記ゲート板を前記保持筒の前面で前記出退穴周囲に圧接させ、前記出退穴周囲と前記ゲート板との間に介在されたシール材を加圧して、前記出退穴を密閉する
    　ことを特徴とするシールド掘進機のビット交換方法。
  2. 　前記保持筒の開口面を閉鎖した後、前記差圧と共に、前記ゲート板を後方に付勢、または後退駆動して前記シール材を圧縮する
    　ことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機のビット交換方法。
  3. 　シールド本体の前部にカッタヘッドをシールド軸心周りに回転自在に支持するとともに、前記カッタヘッドの前面に掘削ビットを配置し、前記カッタヘッド内に設けられた作業空間から磨耗した前記掘削ビットを交換するシールド掘進機のビット交換装置であって、
    　前記カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面で前記作業空間に、前記開口部を覆うとともに、背面に前記掘削ビットが出し入れ可能な挿脱口が形成されたビット収容ケースを設け、
    　前記ビット収容ケースに、
    　前記前面板の開口部との間に開閉空間をあけて配置されて、前記掘削ビットを出退軸心方向に沿って出退自在に保持する出退穴を有する保持筒と、
    　前記前面板の開口部から前方に突出される掘削位置で、前記掘削ビットを前記出退穴内に固定可能なビット固定具と、
    　前記開閉空間に移動自在で前記出退穴を開閉可能なゲート板と、
    　前記ゲート板と前記保持筒前面で前記出退穴周囲の間に介在された止水シール材と、
    　前記掘削ビットに形成されて充填材を前記掘削ビットの前方に供給可能な連通穴と、を具備し、
    　前記掘削ビットを前記掘削位置から前記保持筒内に後退させると同時に、前記掘削ビットの前記連通穴[（充填材）給排管を削除]から、前記掘削ビット前方の後退空間に前記充填材を充填し、前記ゲート板により前記出退穴を閉鎖後に、前記出退穴内で前記ゲート板と前記掘削ビットの間の前記充填材を前記連通穴から排出して、前記ゲート板と前記掘削ビットの間の空間部を前記作業空間に連通させることにより、大気圧に減圧し、前記ゲート板前面の切羽崩壊土圧と前記ゲート板背面の大気圧との差圧により、前記ゲート板を前記保持筒の前面に押し付けて前記止水シール材を加圧し前記出退穴を密閉するように構成された
    　ことを特徴とするシールド掘進機のビット交換装置。
  4. 　前記保持筒の前面と前記ゲート板とを、前記開閉空間の後方で前記出退軸心に直交する開閉軸を中心とする円弧面にそれぞれ形成し、
    　前記開閉軸方向の両側部の少なくとも一方に、前記開閉軸を介して前記ゲート板を回動自在に支持する軸受体を設け、
    　前記軸受体を前記出退軸心方向に移動自在に案内する可動支持機構を設けた
    　ことを特徴とする請求項３記載のシールド掘進機のビット交換装置。
  5. 　前記軸受体を前記出退軸心に沿って後方に付勢する付勢支持機構、または前記軸受体を前記出退軸心方向に駆動する駆動支持機構を設けた
    　ことを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機のビット交換装置。
  6. 　前記掘削ビットは、ディスクカッタがビットホルダに回転自在に支持されたローラビットであり、
    　前記ビットホルダに形成された前記連通穴に、前記ローラビットにより掘削された土砂を排出する排泥管と、充填材を供給排出可能な充填材給排管がそれぞれ選択可能に接続された
    　ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のシールド掘進機のビット交換装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003314A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 川崎重工業株式会社 カッター交換装置及びカッター交換方法
CN110259469A (zh) * 2019-06-26 2019-09-20 中国铁建重工集团股份有限公司 盾构机及其盾构机刀盘
CN111496568A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中国铁建重工集团股份有限公司 一种盾构机盾尾定位装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
JP6445336B2 (ja) * 2015-01-28 2018-12-26 川崎重工業株式会社 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
CN104677728B (zh) * 2015-02-09 2017-04-05 四川大学 直接拉伸试验用的三爪卡盘限位式岩石试样固定装置
JP6435216B2 (ja) * 2015-03-12 2018-12-05 株式会社フジタ ローラーカッタ着脱治具
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
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
CN107829752A (zh) * 2017-12-12 2018-03-23 天津大学 用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置
CN108150183A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 辽宁三三工业有限公司 一种泥水盾构机旋塞换刀阀装置
CN107900969B (zh) * 2017-12-27 2024-03-12 中铁工程装备集团技术服务有限公司 一种盾构机常压换刀纠偏工装
CN108547624B (zh) * 2018-03-05 2019-07-02 广东水电二局股份有限公司 一种隧道掘进机主轴承后退的方法
JP6633732B1 (ja) * 2018-12-25 2020-01-22 日立造船株式会社 掘削ツール交換装置およびトンネル掘進機
JP7192596B2 (ja) * 2019-03-19 2022-12-20 株式会社大林組 カッタービット装置及びカッタービット交換装置
CN109736821B (zh) * 2019-03-22 2024-02-02 中国铁建重工集团股份有限公司 一种小直径常压换刀刀盘
CN109899078A (zh) * 2019-04-19 2019-06-18 中铁工程装备集团有限公司 一种刀筒防卡装置
CN110977573A (zh) * 2019-12-26 2020-04-10 三门县瑶帆自动化科技有限公司 一种机床自动翻转刀机机构
CN113236268B (zh) * 2021-06-08 2023-01-24 上海市基础工程集团有限公司 小直径盾构机仿形刀机具的布置结构
CN113389560B (zh) * 2021-07-02 2022-07-22 中交天和机械设备制造有限公司 一种盾构机的常压换刀方法及换刀工装
CN114043289B (zh) * 2021-11-26 2022-09-20 盾构及掘进技术国家重点实验室 一种基于双凸轮结构的快速刀具更换装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027097A (ja) * 1999-07-14 2001-01-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トンネル掘削機のカッタ交換方法及びトンネル掘削機
JP2008063801A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Hitachi Zosen Corp シールド掘進機の掘削用ビット交換装置
JP4722220B1 (ja) * 2010-08-23 2011-07-13 日立造船株式会社 掘削機のカッタビット交換方法および交換装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04163965A (ja) 1990-10-29 1992-06-09 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US5421422A (en) * 1993-11-19 1995-06-06 Boretec Inc Roller cutter mount for tunneling machine
JP3139749B2 (ja) 1998-09-18 2001-03-05 川崎重工業株式会社 シールド掘進機用カッター装置
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
JP2002147175A (ja) * 2000-11-16 2002-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トンネル掘削機及びカッタ交換方法
JP3611550B2 (ja) * 2002-03-05 2005-01-19 川崎重工業株式会社 カッタビット交換装置
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
JP4150822B2 (ja) * 2005-12-19 2008-09-17 東京都下水道サービス株式会社 掘進方法及び掘進装置
JP3139749U (ja) 2007-12-12 2008-02-28 星雲電脳股▲ふん▼有限公司 プリンターに於けるプリンティングモジュールの距離センサー装置
JP5058218B2 (ja) * 2009-06-26 2012-10-24 日立造船株式会社 掘削機のビット交換装置
AU2010335304B2 (en) * 2009-12-22 2015-12-17 Bouygues Travaux Publics Method for replacing a tunnel boring machine disk cutter, handling device and disk cutter suited to such a method
JP5355439B2 (ja) * 2010-01-29 2013-11-27 日立造船株式会社 掘削機のビット交換装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001027097A (ja) * 1999-07-14 2001-01-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd トンネル掘削機のカッタ交換方法及びトンネル掘削機
JP2008063801A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Hitachi Zosen Corp シールド掘進機の掘削用ビット交換装置
JP4722220B1 (ja) * 2010-08-23 2011-07-13 日立造船株式会社 掘削機のカッタビット交換方法および交換装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003314A (ja) * 2016-06-28 2018-01-11 川崎重工業株式会社 カッター交換装置及びカッター交換方法
CN110259469A (zh) * 2019-06-26 2019-09-20 中国铁建重工集团股份有限公司 盾构机及其盾构机刀盘
CN110259469B (zh) * 2019-06-26 2020-12-04 中国铁建重工集团股份有限公司 盾构机及其盾构机刀盘
CN111496568A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中国铁建重工集团股份有限公司 一种盾构机盾尾定位装置

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