(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に伸縮可能に装着されたオーバーカッター（２０）を有する複数のカッタースポーク（１９）と、主軸(１７)と、カッターモータ(１６)と、主軸とカッターモータを内蔵するドラム(１５)とを有し、前進後退自在に装着されているカッター駆動装置（３）を備えるシールド機のカッタービット（２１）を交換するためのシールド機のビット交換方法において、そのカッタースポークをドラム（１５）の前後方向投影面積内に位置させ、前記オーバーカッター（２０）をカッタースポーク（１９）内に縮入させ、前記カッター駆動装置（３）を隔壁（３２）に設けた格納孔（３２ａ）を通過してシールド本体（４）内に移動させ、遮断手段（３５）で格納孔（３２ａ）を閉鎖して地山と遮断し、カッタースポーク（１９）の周辺のチャンバー（２５、２５ａ）の泥土を撤去し、作業員によりビット（２１）を交換することを特徴とするシールド機のビット交換方法。
【請求項２】
半径方向に伸縮可能に装着されたオーバーカッター（２０）を有する複数のカッタースポーク（１９）を具備し、そして前部で前進後退自在に装着されたカッター駆動装置（３）を備えるシールド機において、シールド機のシールド本体（４）の前部に設けた隔壁（３２）に設けた（３２ａ）はカッタースポーク（１９）を有するカッター駆動装置（３）がシールド本体（４）内に格納されるように構成されており、カッター駆動装置（３）のドラム（１５）はカッタースポーク（１９）の主軸（１７）とその主軸（１７）を回転するカッターモーター（１６）とを支持する立板部（１５ａ）と円弧状の隅部（１５ｃ）を有する厚板の外筒部（１５ｂ）とで形成され、そして前記立板部（１５ａ）は前記隔壁（３２）と共に掘削時にチャンバー（２５）を形成しており、前記格納孔（３２ａ）と同径の４角筒状の外ガイド（３７）とその外ガイド（３７）の内部を摺動できる内ガイド（３８）とを有し、前記外筒部（１５ｂ）が前記内ガイド（３８）にシール機能を有して嵌入され、外ガイド（３７）の上下に切欠きが設けられ、上部の切欠きから遮断手段（３５）が通過して下部の切欠きに落し込むように構成されていることを特徴とするシールド機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機のカッタービット交換方法およびカッタビット交換可能なシールド機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド機のカッタービットは摩耗が激しく、長距離の掘進を行うには交換が必要となる。その交換のための縦坑の構築にかえて、特開平４−２７７２９２号公報では、ビットが付いたスポーク部分の後方にシャッターがついた第２の隔壁を設置し、さらに後方に第１の隔壁を設置している。そして、ビット交換時にはスポーク部分を第２の隔壁を通過して後退させ、シールされた第２の隔壁と第１の隔壁の間の空間で作業員がビットを交換できるようにしている。
しかしながらこの方法は、シールド機内に通常では使用しない大きな２ヶの隔壁を設置しておく必要があって経済的でない欠点がある。
【０００３】
また、特開平１１ー２８０３８５号公報では、シールド機の前面に複数の収納室を備えた収納架台を設置し、各収納室には前進後退自在なカッターヘッド駆動装置を収納している。そして、ビット交換時には、駆動装置と共にカッターヘッドを収納室内に後退させて、駆動装置が後退した跡の空間でビット交換を行うようにさせている。
しかしながらこの技術も、複数の収納室の設置等に費用がかかり、経済的でない欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、装置および方法が単純で費用のかからないシールド機のビット交換方法およびカッタビット交換可能なシールド機を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半径方向に伸縮可能に装着されたオーバーカッター（２０）を有する複数のカッタースポーク（１９）と、主軸(１７)と、カッターモータ(１６)と、主軸とカッターモータを内蔵するドラム(１５)とを有し、前進後退自在に装着されているカッター駆動装置（３）を備えるシールド機のカッタービット（２１）を交換するためのシールド機のビット交換方法において、そのカッタースポークをドラム（１５）の前後方向投影面積内に位置させ、前記オーバーカッター（２０）をカッタースポーク（１９）内に縮入させ、前記カッター駆動装置（３）を隔壁（３２）に設けた格納孔（３２ａ）を通過してシールド本体（４）内に移動させ、遮断手段（３５）で格納孔（３２ａ）を閉鎖して地山と遮断し、カッタースポーク（１９）の周辺のチャンバー（２５、２５ａ）の泥土を撤去し、作業員によりビット（２１）を交換するようになっている。
また本発明によれば、半径方向に伸縮可能に装着されたオーバーカッター（２０）を有する複数のカッタースポーク（１９）を具備し、そして前部で前進後退自在に装着されたカッター駆動装置（３）を備えるシールド機において、シールド機のシールド本体（４）の前部に設けた隔壁（３２）に設けた（３２ａ）はカッタースポーク（１９）を有するカッター駆動装置（３）がシールド本体（４）内に格納されるように構成されており、カッター駆動装置（３）のドラム（１５）はカッタースポーク（１９）の主軸（１７）とその主軸（１７）を回転するカッターモーター（１６）とを支持する立板部（１５ａ）と円弧状の隅部（１５ｃ）を有する厚板の外筒部（１５ｂ）とで形成され、そして前記立板部（１５ａ）は前記隔壁（３２）と共に掘削時にチャンバー（２５）を形成しており、前記格納孔（３２ａ）と同径の４角筒状の外ガイド（３７）とその外ガイド（３７）の内部を摺動できる内ガイド（３８）とを有し、前記外筒部（１５ｂ）が前記内ガイド（３８）にシール機能を有して嵌入され、外ガイド（３７）の上下に切欠きが設けられ、上部の切欠きから遮断手段（３５）が通過して下部の切欠きに落し込むように構成されている。
【０００６】
上記によって、スポーク外径より外方へ延伸したオーバーカッターのカッタースポークへの縮入によって掘削径に対してスポーク外径を小径にでき、さらにシールド機内への移動可能な配置をすることでシールド機内への移動が容易となる。また、遮断手段が小型となって操作が容易で、費用も少ない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のシールド機のビット交換方法の実施の形態を、図によって説明する。
図１〜図３は、本発明のビット交換方法に使用するシールド機１の構成を示している。
【０００８】
シールド機１は、カッタービット２１で地山Ｇを掘削するカッター駆動装置３と、そのカッター駆動装置１の作動を支持するシールド本体４と、を掘削主要装置として構成されている。
【０００９】
カッター駆動装置３は、前面で回転する４ヶのカッタースポーク１９と、カッタースポーク１９に嵌入されて半径方向外方に延伸し内方に縮入するオーバーカッター２０と、スポーク１９およびオーバーカッタ２０ーに装着されたカッタービット（以降、ビットと略記する。）２１と、主軸１７と、カッターモータ１６と、ドラム１５と、スクリュウ１８とで構成されている。
【００１０】
主軸１７は、カッタースポーク１９を駆動させると共に、オーバーカッター２０を延縮させる機構を有して構成されている。カッターモーター１６は、減速機構および主軸１７を介してカッタースポーク１９を回転させるように構成されている。
【００１１】
ドラム１５は、立板部１５ａと、円弧状の隅部１５ｃを有する厚板４角状の外筒部１５ｂと、で形成されている。立板部１５ａは、主軸１７、カッターモーター１６およびスクリュウ１８を支持すると共に、掘削時にはシールド体４の隔壁３２と相俟ってスポーク１９との間にチャンバー２５を形成するよう構成されている。
【００１２】
外筒部１５ｂは、シールド本体４の内ガイド３８に摺動自在に嵌入されると共に、チャンバー２５とシールド本体４との泥密を保つよう構成されている。
スクリュウ１８は、コンベヤとしてチャンバー２５から泥土を撤去する機能を有している。
【００１３】
シールド本体４は、大円筒状のシェル３１内の前部に隔壁３２が設けられ、隔壁３２に直接または間接に接続された各部材によって泥密を保ちながら、カッター駆動装置３が格納可能に構成されている。
即ち、隔壁３２には、内部にドラム１５の外筒部１５ｂよりやや大きい４角状の格納孔３２ａが設けられて、ビット交換時にこの格納孔３２を通してカッター駆動装置３がシールド本体４内に格納されるようになっている。
【００１４】
そして、内径が格納孔３２ａと同径の４角筒状の外ガイド３７が、シェル４および隔壁３２に支持固定されていて、その内部を前後方向に摺動可能に内ガイド３８が嵌入されている。
その内ガイド３８の４角な内径に、前記のように、外筒部１５ｂがシール機能を有して嵌入されている。
【００１５】
外ガイド３７の端部上下のそれぞれに切欠きが設けられていて、上部の切り欠きが遮断手段である図示の例では上下シャッター３５の通過するシャッターゲート３６ａを形成し、下部の切欠きが上下シャッター３５の落とし込みとなるシャッターグルーブ３６ｂを形成している。
【００１６】
外ガイド３７の上部に平行にシャッターガイド３３が設けられ、そのシャッターガイド３３の内部に上下シャッター３５が格納されていて、必要時にはシャッターゲート３６ａを通って格納孔３２ａを閉塞するように構成されている。
図中の符号４０は、シールドジャッキを示している。
【００１７】
上記構成のシールド機１のビット交換方法を図４のフローチャートによって説明する。
ステップＳ１は、通常の掘進工程である。図１および図２は、その通常の掘進状態を示している。図１において、オーバーカッター２０は所定径まで延伸し、立板部１５ａは隔壁３２と前後方向に同位置にあってチャンバー２５を形成している。この状態では、チャンバー２５内泥土圧と地山Ｇの水圧をバランスさせて掘進させている。
【００１８】
ステップＳ１Ｓは、カッタービット２１の交換要否をチェックしている。交換必要であればステップＳ２に進む。
【００１９】
ステップＳ２では、図５および図６に示すように、カッター駆動装置３をシールド本体４に格納する準備をする。まず、カッタースポーク１９をドラム１５の前後方向投影面積内に配置させる。即ち、カッタースポーク１９を格納可能な位置である外筒部１５ｂの隅部１５ｃに対応する位置に合わせる。そして、スクリュウ１８の吐出口をゲート等で閉塞させる。
次いで、オーバーカッター２０を全縮する。
この時、チャンバー２５内の容積変動による土圧の低下を防ぐ目的で、任意適宜の手段でチャンバー２５内に粘性のある液体で作られた加泥材等を注入する。加泥材等の注入作業はカッタースポーク１９の任意の位置から注入するのが好ましい。
【００２０】
ステップＳ３では、図７および図８に示すように、カッター駆動装置３をシールド本体４に格納のため、外筒部１５ｂの端部が内ガイド３８の端部にあるストッパー３８ａに当接するまで後退させる。この段階では、シャッターゲート３６ａおよびシャッターグルーブ３６ｂは内ガイド３８によって閉塞されている。
この時も、チャンバー２５および２６の容積変動による土圧低下を防ぐ目的で、チャンバー２５および２６内に加泥材等を注入する。なお、カッター駆動装置３が後退移動の際にガイドとなる内ガイド３８の内側と、ドラム１５の外筒部１５ｂはシール機能を有するのでチャンバー２５内の土砂や地下水のシールド本体４への噴出はない。
【００２１】
ステップＳ４では、図９および図１０に示すように、カッター駆動装置３をさらに後退させる。そして、外筒部１５ｂによってストッパ３８ａが押され、外ガイド３７のストッパ３７ａに当接するまで後退させる。この段階では、シャッターゲート３６ａおよびシャッターグルーブ３６ｂは開状態になっている。
この時も、チャンバー２５および２６の容積変動による土圧低下を防ぐ目的で、チャンバー２５および２６内に加泥材等を注入する。
【００２２】
ステップＳ５では、図１１および図１２に示すように、シャッター３５を下げて格納孔３２ａを閉鎖する。そして、隔壁３２の前後を隔離させる。
ステップＳ６では、図１３および図１４に示すように、カッター駆動装置３内のカッタースポーク１９周辺であるチャンバー２５および２５ａの泥土を撤去する。この時、土圧によるシャッター３５の変形を防ぐため、必要に応じて補強を施す。
そして、ステップＳ６Ｓで、カッター駆動装置３のマンホールからチャンバー２５および２５ａ内に作業員が入り、ビット２１を交換する。
【００２３】
ステップＳ６Ｔでは、ビット２１の全数交換完了を確認する。
【００２４】
ステップＳ７では、図１５および図１６に示すように、チャンバー２５および２５ａ内に加泥材等を切羽土圧と同圧になるまで注入充填させる。そして、シャッター３５を引き上げて格納孔３２ａの閉鎖を解除する。
【００２５】
ステップＳ８では、図１７および図１８に示すように、内ガイド３８をカッター駆動装置３と共に切羽側に前進させ、シャッターゲート３６ａを閉鎖する位置まで移動させる。この時に、チャンバー２５および２５ｃを含むシールド機１の前部容積が減少して圧力が上昇するので、スクリュウ１８から残土を搬出する。
【００２６】
ステップＳ９では、図１９および図２０に示すように、通常掘削状態のカッター駆動装置３の位置即ち、図１および図５の位置まで前進させる。
【００２７】
ステップＳ１０では、図２１および図２２に示すように、オーバーカッター２０をそれまでのカッタースポーク１９内での全縮状態から所定径まで延伸させる。そして、掘削を再開する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に記す。（１）  カッター駆動装置をシールド本体内に移動させ、カッタースポークを地山から遮断してビットを交換するので地盤改良もしくは中間立坑の構築が不要で、交換工事が容易である。（２）  オーバーカッターを縮納させたカッタースポークを所定の位置に回動させることで、シールド本体内への移動に際して通過するシャッター窓とシャッターを小さくでき、操作が容易で設備費用が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシールド機の構成を示す側断面図。
【図２】図１の正面図。
【図３】図１の装置分解図
【図４】図１〜図３のシールド機のビット交換方法を示すフローチャート。
【図５】カッタービット交換のためのシールド機の停止とオーバーカッターの縮入状態を示す側断面図。
【図６】図５の正面図。
【図７】カッター駆動装置をシェル内に格納した状態を示す側断面図。
【図８】図７の正面図。
【図９】カッター駆動装置をシェル内に格納し、シャッターゲートが開いてシャッターが閉鎖作動可能な状態を示す側断面図。
【図１０】図９の正面図。
【図１１】シャッターが閉鎖しつつある状態を示す側断面図。
【図１２】図１１の正面図。
【図１３】シャッターを閉鎖し泥土を撤去して、カッタビット交換可能な状態を示す側断面図。
【図１４】図１３の正面図。
【図１５】カッタービット交換後に駆動装置チャンバーに加泥材を注入して、シャッターを開放しつつある状態を示す側断面図。
【図１６】図１５の正面図。
【図１７】内ガイドを切羽側にスライドさせ、シャッターゲートが閉鎖された状態を示す側断面図。
【図１８】図１７の正面図。
【図１９】カッタ駆動装置を掘削の当初位置まで前進させた状態を示す側断面図。
【図２０】図１９の正面図。
【図２１】オーバーカッターを所定位置まで延伸させる状態を示す側断面図。
【図２２】図２１の正面図。
【符号の説明】
Ｇ・・・地山
１・・・シールド機
３・・・カッター駆動装置
４・・・シールド本体
１５・・ドラム
１５ａ・・立板部
１５ｂ・・外筒部
１６・・カッターモーター
１７・・主軸
１８・・スクリュウ
１９・・カッタースポーク
２０・・オーバーカッター
２１・・カッタービット
２５、２５ａ、２５ｃ、２６・・チャンバー
３１・・シェル
３２・・隔壁
３２ａ・・格納孔
３３・・シャッターガイド
３５・・シャッター
３６ａ・・シャッターゲート
３６ｂ・・シャッターグルーブ
３７・・外ガイド
３７ａ・・ストッパー
３８・・内ガイド
３８ａ・・ストッパー
４０・・・シールドジャッキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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