(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ面板の開口穴から切羽側に突出可能なカッタビットと、該カッタビットを反切羽側へスライド可能に支持するスライドカッタホルダとを備え、該スライドカッタホルダをカッタ面板と平行な方向へ直線状にスライドさせるスライド面をカッタ面板に形成し、前記スライドカッタホルダに、前記カッタビットをカッタ面板から突出させる時の貫入穴部と、該カッタビットを反切羽側へスライドさせた状態でカッタビット前面の前記開口穴を塞ぐゲート蓋部とを形成し、該スライドカッタホルダと前記スライド面との間に、スライドカッタホルダのスライド時に前記開口穴の周囲をシールするシール部材を設けるとともに、前記カッタビットを反切羽側へスライドさせてスライドカッタホルダのゲート蓋部を開口穴部に位置させた状態でスライドカッタホルダ反切羽側の止水状態を確認する止水確認バルブを設け、該止水確認バルブより反切羽側にカッタビットとスライドカッタホルダとの間をシールする後部止水シールを設けたカッタビット交換装置。
【請求項２】
前記スライドカッタホルダのスライド時に該スライドカッタホルダと前記スライド面との間をシールする移動シール部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のカッタビット交換装置。
【請求項３】
前記開口穴に向けて反切羽側から連通する洗浄口を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカッタビット交換装置。
【請求項４】
前記スライドカッタホルダを、スライド方向がカッタスポークの壁面と交差する方向に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカッタビット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、シールド機のカッタスポークに装着されているカッタビットを交換するためのカッタビット交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シールド機により長距離のトンネル掘削を行う場合、カッタ面板に設けられたカッタビットが摩耗するため、掘削途中でカッタビットの交換を行っている。このカッタビットの交換は、シールド機による掘進距離の延長に重要な要因となっている。
【０００３】
このようなカッタビットの交換方法として、掘削途中に点検用の立坑を設けてカッタ面板の前面から交換する方法、周囲の地盤を薬液注入等により自立させた後、カッタチャンバ内から交換する方法、カッタスポーク内に作業者が入ってカッタスポーク内で交換する方法等がある。
【０００４】
前記立坑を設けることは困難な場合が多く、前記地盤を自立させる場合も多くの費用と時間を要するため、近年、前記カッタスポーク内から交換する方法に関する技術が数々提案されている。
【０００５】
例えば、この種の従来技術として、実用新案登録第２５５０４０７号公報記載の考案がある。この公報には、カッタビット付ロッドをロッドガイドに沿って後退させ、切羽側をシャッタ装置のゲートで閉鎖して切羽側からの泥水や土をこのゲートとゲート用シール材で遮断した後、このカッタビットをロッドごと取外すシールド掘進機のカッタビット交換構造が記載されている（従来例１）。
【０００６】
また、他の従来技術として、特開２００１−４０９９２号公報記載の発明がある。この公報には、カッタビットを設けたカッタビット軸をスポーク内方に引く抜く際に、切羽側からの泥水や土をゲート付ブラケットによって遮断するようにしてカッタビットを交換可能にしたシールド機のカッタビット交換装置が記載されている（従来例２）。
【０００７】
さらに、他の従来技術として、特開２００１−１７３３７０号公報記載の発明がある。この公報には、バルブプレートで保持したカッタビットを反切羽側へ引き抜く際に、カッタビットをカッタ面板から後退させた状態でカッタホルダを回転させることによりプレート面でカッタビット前部の取付孔を閉塞して切羽側からの泥水や土を遮断し、その状態で反切羽側からカッタビットを交換可能としたカッタヘッドが記載されている（従来例３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例１，２の場合、いずれもゲートにより止水してカッタビットを交換することについては示されているが、水圧が作用する切羽からカッタビットをカッタスポーク内に抜いて交換するときに安定して止水できるような構造については何ら記載されていない。そのため、このようなカッタビットの交換を長距離掘削時に複数回行おうとすると、安定した止水が困難な場合には交換作業に多くの時間と労力を要するとともに、シールド機が長期間停止して作業日程に大幅な遅れを生じてしまう。
【０００９】
さらに、前記従来例３の場合、バルブプレートを回転させてカッタビット前部の取付孔を閉塞させる構成しか記載されておらず、カッタビットの交換作業時にバルブプレートの回転位置を合わせるのが非常に困難であるとともに、重量物であるカッタビットを保持したバルブプレートを回転させる作業に多くの労力を要し、迅速なカッタビット交換作業ができない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、カッタ面板の開口穴から切羽側に突出可能なカッタビットと、該カッタビットを反切羽側へスライド可能に支持するスライドカッタホルダとを備え、該スライドカッタホルダをカッタ面板と平行な方向へ直線状にスライドさせるスライド面をカッタ面板に形成し、前記スライドカッタホルダに、前記カッタビットをカッタ面板から突出させる時の貫入穴部と、該カッタビットを反切羽側へスライドさせた状態でカッタビット前面の前記開口穴を塞ぐゲート蓋部とを形成し、該スライドカッタホルダと前記スライド面との間に、スライドカッタホルダのスライド時に前記開口穴の周囲をシールするシール部材を設けるとともに、前記カッタビットを反切羽側へスライドさせてスライドカッタホルダのゲート蓋部を開口穴部に位置させた状態でスライドカッタホルダ反切羽側の止水状態を確認する止水確認バルブを設け、該止水確認バルブより反切羽側にカッタビットとスライドカッタホルダとの間をシールする後部止水シールを設けている。このように、カッタビットを反切羽側へスライドさせた時にカッタ面板側の開口穴を塞ぐスライドカッタホルダに貫入穴部とゲート蓋部とを設け、開口穴の周囲でスライド面とスライドカッタホルダとの間をシールするシール部材を設けることにより、スライドカッタホルダのスライド時に開口穴の周囲を安定してシールした状態でゲート蓋部で塞ぐことができる。
【００１１】
また、カッタビットを取外す前にスライドカッタホルダによる止水状態を安定して確認することができる。
【００１２】
さらに、前記スライドカッタホルダのスライド時に該スライドカッタホルダと前記スライド面との間をシールする移動シール部材を設ければ、この移動シール部材と前記スライドカッタホルダのスライド時に常に開口穴の周囲をシールするシール部材とで、二重にシールすることができる。
【００１３】
その上、前記開口穴に向けて反切羽側から連通する洗浄口を設ければ、カッタビットを反切羽側へスライドさせる時や、引き込んでスライドカッタホルダを閉める前にビットに付着している土砂やスライドカッタホルダ開口周辺の土砂を切羽側へ除いてからゲートを閉鎖することができ、土砂による止水シールの損傷を効果的に防止することができる。しかも、カッタビットを引き込む時に開口穴の空間を高粘度流体等に置き換えれば、カッタビット引き込み時に効果的な土砂流入防止を図ることもできる。
【００１４】
また、前記スライドカッタホルダを、スライド方向がカッタスポークの壁面と交差する方向に配置すれば、スライドカッタホルダをスライドさせるためのジャッキ等をカッタスポーク壁面で支持して効率良く交換作業を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の一実施形態を示すカッタビット交換装置の縦断面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ断面図、図３は同カッタビット交換装置を反切羽側から見た背面図である。
【００１６】
図１，２に示すように、円筒状のカッタ取付台１の先端にカッタピース２が固定されて一体となったカッタビット３が形成されており、カッタ取付台１の後端（反切羽側Ｉ）には、フランジ部４が形成されている。このカッタビット３は、カッタ面板５の反切羽側Ｉに設けられたスライドカッタホルダ６の中に挿入された状態で保持されている。
【００１７】
このスライドカッタホルダ６は、カッタ面板５の開口穴７を開閉するために前記カッタ面板５の反切羽側Ｉに設けられており、カッタ面板５と平行な方向へスライド可能に設けられている。このスライドカッタホルダ６は、カッタビット３のスライド方向と交差する方向にスライドして開口穴７を閉鎖する、所謂ゲート式である。
【００１８】
スライドカッタホルダ６には、カッタ面板５と平行な方向へ直線状にゲート蓋部８と貫入穴部９とを形成したスライド部１０と、貫入穴部９に連続する同径のガイド面１１を反切羽側Ｉへ形成したガイド部１２とが設けられている。この貫入穴部９のみが切羽側Ｏと反切羽側Ｉとに貫通している。この実施形態では、スライドカッタホルダ６を、ゲート蓋部８を形成したスライド部１０とカッタビット３を保持するガイド部１２とが一体となった部材で構成しているため、構造が簡単で、製作誤差によるトラブル等がない、信頼性の高い構成としている。
【００１９】
前記スライド部１０には、図２に示すように、両側部（図示する上下部）に両端部まで連続するレール部１３が形成されている。このレール部１３は、カッタ面板５の反切羽側Ｉにボルト１４で固定されたガイド蓋１５の押え部１６と係合しており、カッタ面板５と平行な方向へのスライドは可能で、反切羽側Ｉへの移動は抑止された状態で支持されている。
【００２０】
また、カッタ面板５の反切羽側Ｉには、スライドカッタホルダ６が接するスライド面１７が形成されている。このスライド面１７は、矩形状のスライドカッタホルダ６が直線状にスライドする時のスライド位置を規制する案内面となるように、反切羽側Ｉに所定の深さでカッタ面板５と平衡に矩形状で形成されている。
【００２１】
このスライド面１７は、図３の左に示すように、スライドカッタホルダ６が図の上端に位置する時には、ガイド部１２の貫入穴部９がカッタ面板５の開口穴７と連通し、図３の右に示すように、スライドカッタホルダ６が図の下端に位置する時には、ゲート蓋部８がカッタ面板５の開口穴７を塞いだ状態となるように形成されている。図３の左はカッタビット３が設けられた状態であり、図の右はカッタビット３が取外された状態である。
【００２２】
したがって、スライドカッタホルダ６は、このスライド面１７（摺動面）の範囲内で図１の上下方向にスライド可能なように構成されており、図３に示すように、図の上側にスライドした時には、開口穴７と貫入穴部９とが連通した状態となり、図の下側にスライドした時には、開口穴７をゲート蓋部８（図の開口がない部分）が閉鎖して開口穴７を塞いだ状態となるように案内している。
【００２３】
さらに、図３に示すように、スライドカッタホルダ６の上端には固定用穴部１８が設けられ、スライドカッタホルダ６が上端に位置した状態でこの固定用穴部１８と合致する位置のカッタ面板５には固定用ボルト孔１９が設けられている。スライドカッタホルダ６が上端に位置した時に、この固定用穴部１８と固定用ボルト孔１９とがボルト（図示略）で固定されて、カッタビット３をカッタ面板５から突出させた状態を保つようにしている。
【００２４】
また、前記カッタビット３は、このスライドカッタホルダ６のガイド部１２に挿入された状態で反切羽側Ｉのフランジ部４がボルト２０でスライドカッタホルダ６に固定されている。この状態は、カッタビット３のカッタピース２が、カッタ面板５の開口穴７から突出した掘削状態である。
【００２５】
さらに、カッタ取付台１のフランジ部４には、中央に取外しネジ４ａが設けられ、周囲にカッタビット３の取外し時に使用する案内穴２１が設けられている。スライドカッタホルダ６のガイド部１２には、この案内穴２１と連通する取付穴２２が設けられている。
【００２６】
一方、カッタ面板５の反切羽側Ｉには、開口穴７の周囲においてスライド面１７とスライドカッタホルダ６との間を止水するための内側止水シール２３が設けられている。この内側止水シール２３は、スライド面１７に設けられた溝部２４内に設けられている。この内側止水シール２３にはリップシール等が用いられる。内側止水シール２３は固定シール部材である。
【００２７】
また、スライドカッタホルダ６の外周部にも、スライドカッタホルダ６とスライド面１７との間をシールする外側止水シール２５が設けられている。この外側止水シール２５は、スライドカッタホルダ６のスライド時でも常に開口穴７の周囲でスライド面１７（カッタ面板５）とスライドカッタホルダ６との間をシールしている。つまり、内側止水シール２３の外側で、カッタ面板５の開口穴７から泥水が浸入するのを常にシールしている。
【００２８】
この外側止水シール２５は、スライドカッタホルダ６に形成された長円状の溝部２６内に設けられている。この外側止水シール２５にはＯリング等が用いられる。外側止水シール２５は、スライドカッタホルダ６の移動とともにスライドする移動シール部材である。
【００２９】
したがって、一部を穿孔するようにして設けた貫入穴部９と、開口穴７を塞ぐゲート蓋部８とを直線状に有する連続体構造のスライドカッタホルダ６によれば、このスライドカッタホルダ６を直線状にスライドさせても外側止水シール２５に急激な変形を強いることがないので、この止水シール２５が損傷するおそれが少なく高い安定性を発揮することができる。なお、前記止水シール２３，２５は、シール性や使用条件等に応じて適宜好ましいシールを採用すればよく、リップシールやＯリング等を組合わせて用いればよい。
【００３０】
また、スライドカッタホルダ６のガイド部１２には、カッタビット３を引き込んでスライドカッタホルダ６をスライドさせて開口穴７を閉鎖した状態で、スライドカッタホルダ６とカッタビット３との間に水が侵入していないことを確認するための止水確認バルブ２７が設けられている。この止水確認バルブ２７は、スライドカッタホルダ６のガイド部１２とカッタビット３との間に連通しており、開操作によってこれらの間に水が侵入していれば漏れて反切羽側Ｉから確認することができる。この止水確認バルブ２７の反切羽側Ｉには、スライドカッタホルダ６とカッタビット３との間を止水する後部止水シール２８が設けられている。
【００３１】
しかも、この止水確認バルブ２７は、切換え状態によって反切羽側Ｉから開口穴７へ向けて洗浄水を供給することができる洗浄口としても構成されている。この止水確認バルブ２７からの洗浄は、カッタビット３をスライドカッタホルダ６のガイド面１１内へ引き込んだ状態で洗浄水を供給すれば、この止水確認バルブ２７の反切羽側Ｉは後部止水シール２８でシールされているので、カッタビット３とガイド面１１との隙間からスライドカッタホルダ６の貫入穴部９を介して開口穴７へと洗浄水が噴射され、スライドカッタホルダ６内にカッタビット３を引き込んでこのスライドカッタホルダ６を閉める前に、カッタビット３に付着している土砂やスライドカッタホルダ６の開口周辺の土砂を切羽側へ除いてからスライドカッタホルダ６を閉鎖することができる。
【００３２】
また、図２に示すように、前記開口穴７には反切羽側Ｉより貫通された洗浄口たる洗浄穴２９が設けられている。この洗浄穴２９から、カッタビット３の引き込み時に洗浄水を噴射することにより、チップ２等に付着している土砂を取除いて引き込むことができ、スライドカッタホルダ６の開閉時に止水シール２３，２５を痛めるおそれをなくすことができる。これら洗浄穴２９と止水確認バルブ２７とから噴射する洗浄水は、カッタビット３の交換状況等に応じて適宜決定すればよい。
【００３３】
さらに、このカッタビット３を引き込む時に、洗浄穴２９からテールグリース等の高粘度流体を流出させてカッタビット３を引き込んだ後の開口穴７の空間を高粘度流体（例えば、グリス）に置換するようにすれば、ゲート開時にこの空間へ土砂が流入するのを高粘度流体で防止して、止水シール２３，２５の保護をより効果的に行うことができる。
【００３４】
図４は図１に示すカッタビット交換装置を具備させたシールド機のカッタ面板の一例を示す正面図であり、図５は同カッタビット交換装置を設けたカッタスポークの正面図、図６は同カッタビット交換装置による交換作業状態を示すカッタスポークの縦断面図である。
【００３５】
図４に示すように、前記カッタビット交換装置３０は、カッタ面板５に設けられたカッタスポーク３１の半径方向に複数個が設けられており、図５に示すように、カッタ面板５の半径方向と直交する方向にスライドカッタホルダ６がスライド可能なように配置されている。
【００３６】
このような配置により、カッタスポーク３１の半径方向に多くのカッタビット３を配設することができ、仕様に応じたカッタビット３の配置が容易に可能となる。また、図５に示すように、スライドカッタホルダ６のスライド方向を、カッタスポーク３１の壁面３２と交差する方向に配置することにより、スライドカッタホルダ６を直線状にスライドさせて交換するための治具等をカッタスポーク壁面３２で支持して効率良く交換作業を行うことができる。図６に示すように、このカッタスポーク３１内でのカッタビット交換作業は、作業者３３がカッタスポーク３１内に入って行われる。
【００３７】
図７（ａ）  〜（ｃ）  は、図１に示すカッタビット交換装置によるビット取外し工程を示す側面図であり、図８は、図７に示すビット取外し工程でカッタビットを取外した状態を示すカッタビット交換装置の側面図である。これらの図に基いて以上のように構成されたカッタビット交換装置３０による交換作業を以下に説明する。なお、これらの図ではカッタスポーク３１が横向きの状態でのカッタビット交換作業を説明する。
【００３８】
まず、カッタビット３のフランジ部４に設けられた案内穴２１を通してスライドカッタホルダ６の取付穴２２（図１）にガイド棒３４の先端を差し込む。この時、ガイド棒３４の先端をカッタホルダ６に係止（例えば、キー部材等で係止）してガイド棒３４の軸方向移動を止める。このガイド棒３４は、図３に示すように、４箇所の案内穴２１にセットされる。これらのガイド棒３４は、反切羽側Ｉに設けられた連結部材３５によって連結されており、中央にカッタビット３を引き抜くためのスライドネジ３６が設けられている。このスライドネジ３６は、カッタビット３のフランジ部中央に設けられた取外しネジ４ａに螺合される。このようにガイド棒３４をスライドカッタホルダ６に取付け、スライドネジ３６を取外しネジ４ａに螺合させてから、カッタビット３のフランジ部４を固定しているボルト２０（図１，２）を取外してカッタビット３の取外し作業を開始する（図７（ａ）  ）。
【００３９】
次に、スライドネジ３６を回転させることによってカッタビット３をカッタスポーク３１内へ引き込み、カッタビット３のフランジ部４をガイド棒３４に設けたストッパ３８に当接させる。この位置がカッタビット３の引込み位置である。この時、開口穴７とスライドカッタホルダ６の貫入穴部９とは連通した状態である。この状態で、反切羽側Ｉから止水確認バルブ２７を介して洗浄水を供給することにより、カッタビット３を引き込んでスライドカッタホルダ６で開口穴７を閉鎖する前のカッタビット３に付着している土砂やスライドカッタホルダ６の開口周辺の土砂を切羽側Ｏへ排出することができる。そして、スライドカッタホルダ６にスライド装置であるジャッキ３７をセットする。この実施形態では、スライドカッタホルダ６のスライド方向をカッタスポーク３１の壁面３２と交差する方向にしているため、このカッタスポーク３１の壁面３２にジャッキ３７の後端を当接させて先端をスライドカッタホルダ６のガイド部１２に当接させれば、スライドカッタホルダ６のスライド時の反力をカッタスポーク３１の壁面３２で受けて迅速な作業を行うことができる（図７（ｂ）  ）。
【００４０】
次に、ジャッキ３７を伸長させてスライドカッタホルダ６をスライド面１７に沿ってスライドさせ、開口穴７をゲート蓋部８で塞ぐ。このスライド時（移動時）、上述したようにスライドカッタホルダ６とカッタ面板５との間をシールする外側止水シール２５は開口穴７を通過することがないので、大きな変形もなく、安定したシール性を保ちながらスライドさせることができる。スライドカッタホルダ６がスライド面１７の下端に達すると、ジャッキ３７の伸長を停止する。この状態でゲート蓋部８での止水状態を確認するために、止水確認バルブ２７を開けてシール状態を確認する（図７（ｃ）  ）。
【００４１】
次に、カッタビット３とスライドネジ３６とガイド棒３４とを取外すことにより、スライドカッタホルダ６からカッタビット３を取外す。この状態では、スライドカッタホルダ６のゲート蓋部８によって、カッタ面板５の開口穴７が塞がれており、止水シール２３，２５によって切羽側Ｏから水が侵入するのを安定して防止している（図８）。
【００４２】
このようにしてカッタビット３を取外した後は、上述した取外し作業の逆手順によってカッタビット３の取付け作業を行う。この取付け作業の詳細な説明は省略する。
【００４３】
以上のように、カッタスポーク３１内に作業者が入ってカッタビット３を交換する作業を、交換時のシール性を安定して保った状態で行うことができるので、切羽側が高水圧下であっても、カッタスポーク３１内から安定してカッタビット３を確実に、スムーズに交換することができる。
【００４４】
なお、前記実施の形態では、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。
【００４６】
スライドカッタホルダを直線状にスライドさせる時に開口穴の周囲を安定してシールして開閉操作を容易に行えるので、長距離掘削の場合でも掘削途中でカッタビットの交換を安定して迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態を示すカッタビット交換装置の縦断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示すカッタビット交換装置を反切羽側から見た背面図である。
【図４】図１に示すカッタビット交換装置を具備させたシールド機のカッタ面板の一例を示す正面図である。
【図５】図１に示すカッタビット交換装置を設けたカッタスポークの正面図である。
【図６】図１に示すカッタビット交換装置による交換作業状態を示すカッタスポークの縦断面図である。
【図７】（ａ）  〜（ｃ）  は、図１に示すカッタビット交換装置によるビット取外し工程を示す側面図である。
【図８】図７に示すビット取外し工程でカッタビットを取外した状態を示すカッタビット交換装置の側面図である。
【符号の説明】
１…カッタ取付台
２…カッタピース
３…カッタビット
４…フランジ部
５…カッタ面板
６…スライドカッタホルダ
７…開口穴
８…ゲート蓋部
９…貫入穴部
１０…スライド部
１１…ガイド面
１２…ガイド部
１３…レール部
１５…ガイド蓋
１６…押え部
１７…スライド面
１８…固定用穴部
１９…固定用ボルト孔
２０…ボルト
２１…案内穴
２２…取付穴
２３…内側止水シール
２４，２６…溝部
２５…外側止水シール
２７…止水確認バルブ
２８…後部止水シール
２９…洗浄穴
３０…カッタビット交換装置
３１…カッタスポーク
３２…壁面
３３…作業者
３４…ガイド棒
３５…連結部材
３６…スライドネジ
３７…ジャッキ
３８…ストッパ
Ｏ…切羽側
Ｉ…反切羽側
【図１】
0003611550.tif 000002
【図２】
0003611550.tif 000003
【図３】
0003611550.tif 000004
【図４】
0003611550.tif 000005
【図５】
0003611550.tif 000006
【図６】
0003611550.tif 000007
【図７】
0003611550.tif 000008
【図８】
0003611550.tif 000009