(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機のカッタスポークに設置され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おいて、相対する２面が開放された４角箱状のケース（３）と、該ケース（３）の後方の開放面にケースカバー（４）とを備え、該ケースカバー（４）と前記ケース（３）の前方の開放面側とにそれぞれ支持部材（１６）が設けられ、それらの支持部材（１６）で回動自在に両側部が支持されるボール弁（７）を有し、該ボール弁（７）に設けた内孔（７ａ）にはビット固定軸（１２）が摺動可能に装着され、該ビット固定軸（１２）の先端に止水ピストン（１９）を介してカッタビット（１８）が装着されており、前記ビット固定軸（１２）を前記ボール弁（７）から取り外し、前記止水ピストン（１９）とカッタビット（１８）を前記ボール弁（７）の内孔（７ａ）に収納し、ボール弁（７）を反転することによって、内方からカッタビットを交換可能に構成されていることを特徴とするシールド機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】
本発明は、シールド機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】
長距離シールドトンネルの施工には、カッタビットが摩耗するため、途中で点検用の立坑または地盤改良帯を設け地山を自立させて、カッタビットの交換を行っていた。
本出願人は特許第２５５７１６９号公報で、図１９および図２０に示すように、カッタビットＡ１１が摩耗した時点で作業員ＡＭがシールド機Ａ１の中央部に設けた中空シャフトＡ３を通ってカッタスポークＡ１０内に移動し、カッタビット引抜き用ジャッキＡ１５を使用し、止水バルブＡ１４で止水して、カッタビットＡ１１を交換する方法を提案している。図中の符号Ａ２はカッタフェースを、Ａ１３は止水シールを、Ａ１２はビット取付けボルトを示している。
しかしながら、かかるカッタビット交換の手段においては、カッタビット交換の作業性が必ずしも良くなかった。
本発明は、本出願人のカッタビット交換に関するその後の研究成果によるカッタビットの交換装置の提供をするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、シールド機のカッタスポーク内で作業性が良くカッタビットを交換できるシールド機のカッタビット交換装置の提供を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、シールド機のカッタスポークに設置され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おいて、相対する２面が開放された４角箱状のケース３と、該ケース３の後方の開放面にケースカバー４とを備え、該ケースカバー４と前記ケース３の前方の開放面側とにそれぞれ支持部材１６が設けられ、それらの支持部材１６で回動自在に両側部が支持されるボール弁７を有し、該ボール弁７に設けた内孔７ａにはビット固定軸１２が摺動可能に装着され、該ビット固定軸１２の先端に止水ピストン１９を介してカッタビット１８が装着されており、前記ビット固定軸１２を前記ボール弁７から取り外し、前記止水ピストン１９とカッタビット１８を前記ボール弁７の内孔７ａに収納し、ボール弁７を反転することによって、内方からカッタビットを交換可能に構成されている。
【０００５】
上記カッタビット交換装置によって、作業員がカッタスポーク内でビット固定軸をはずし、カッタビットをボール弁内に収納し、ボール弁をカッタスポーク内方に回転させて、旧、新カッタビットを脱着させる。したがって、特別な工具なしで作業性良く容易にカッタビットの交換ができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシールド機のカッタビット交換装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１にシールド機のカッタビット交換装置（以降、ビット交換装置と略記する。）１の側断面を示し、図２においてその上面を、図３において図１の後面を、それぞれ示している。
【０００７】
ビット交換装置１は、相対する２面開放の４角箱状のケース３と、ケース３の１方の開放面に着脱可能に取り付けられるケースカバー４と、ケース３内に回動自由に支持されるボール弁７と、ボール弁の両側部を支持する支持部材１６、１６と、ボール弁７の内孔７ａに摺動可能に支持されるビット固定軸１２と、ビット固定軸１２の端部に止水ピストンを介して固定されるカッタビット１８と、で主要部が構成されている。
【０００８】
ケース３は、ケースカバー４と対にして端部に嵌着させたポリ・テトラ・フルオロ・エチレン製の角環状の支持部材１６、１６によってボール弁７をボール外面で支持するように構成されている。
ケースカバー４は、支持部材１６、１６を介してボール弁７を図２における水平な軸周りに回動自由に支持すると共に、ボルト１３ａによって固定軸１２を支持するよう構成されている。
【０００９】
ボール弁７は、図４および図５に示すように、ボール心を通る内孔７ａが設けられていて、内孔７ａにはビット固定軸１２の軸部１４が遊嵌するよう形成されている。また、その孔７ａに直交する孔８が垂直に設けられ、孔８にストッパ軸９が固嵌めされている。また、孔８の中心軸と内孔７ａの中心軸のなす面に平行する垂直な平行面７ｃ、７ｃが、ボール体を裁切するよう形成されている。平行面７ｃ、７ｃの１側にボール心方向に角孔７ｂが設けられ、角孔７ｂの孔心まわりにボール弁７が回動できるよう構成されている。角孔７ｂに、両端部を角、中部を円に形成された弁回動部材１０の１端角部が嵌入されている。
【００１０】
ビット固定軸１２は、図６および図７に示すように、端部の円板状のフランジ１３と軸部１４で形成されている。フランジ１３は、顎部１３ｃがケースカバー４の外面に密接し、複数のボルト１３ａによって固着されるよう構成されている。軸部１４に、軸方向に２つのボルト孔１４Ａが設けられている。ボルト孔１４Ａは、ボルト頭部を遊通させる中孔１４ａとボルト茎部を貫通させる小孔１４ｂに形成され、ボルト１５の貫通孔となっている。軸１４に、軸心を通るスリット１４ｃが設けられ、スリット１４ｃの端部１４ｄは円弧状に形成されている。このスリット１４に、ボール弁７のストッパ軸９が嵌入されるよう構成されている。
【００１１】
カッタビット１８は、図８および図９に示すように、ビット１８ｃと止水ピストン１９とが凹部１８ａによって嵌合され、ボルト１８ｂで締結されて一体に構成されている。止水ピストン１９は、外周にパッキン１９ｓを有し、内部にスリット１９ｃが設けられている。スリット１９ｃは、前記ビット固定軸１２のスリット１４ｃと対応するよう構成されている。また、端部に前記ボルト孔１４Ａに対応する２つのねじ孔１９ｂが設けられていて、ボルト１５によって止水ピストン１９を介して固定軸１２とカッタビット１８とが固定されている（図２参照）。そして、図２の１８Ｘで示すように、カッタビット１８を交換のためにケース３内に引き戻した時に、スリット１９ｃがストッパ軸９で停止し、カッタビット１８がボール弁７内に収まるよう構成されている。なお、本図８および図９では、パッキン１９ｓが２つになっているがスクレーパを併用すれば、固定軸１２への泥土、泥水の浸入が妨げられてパッキン機能が向上する。
【００１２】
上記構成によるカッタビット交換装置１の交換方法を、図１０〜図１５を主にして説明する。
図１０は、カッタスポークＡ１０にカッタビット交換装置１が正常に装着された状態を示している。ケース３内に支持されたボール弁７の内孔７ａに、止水ピストン１９を介してカッタビット１８をボルト１５によって固定したビット固定軸１２が収まっている。ビット固定軸１２はフランジ１３がボルト１３ａによってケース３に固定されている（本説明図では、ケースカバー４を省略してある。）。スリット１４ｃは、ストッパ軸９によってビット固定軸１２の回転方向位置が決定され、したがって、カッタビット１８の刃の向きが決定されている。この様にしてカッタビット１８が固定され、泥水圧等はボール弁７と止水ピストン１９によって遮断されている。
【００１３】
図１１は、カッタビット１８を新しいものに交換する第１の工程を示している。ボルト１３ａがはずされ、ビット固定軸１２がスリット１４ｃ、１９ｃを案内として、カッタスポークＡ１０の内方に引き抜かれる。ビット固定軸の引き抜き寸量は、ストッパ軸９にスリット１９ｃがあたる位置で決定されている。この段階でカッタビット１８は、ボール弁７内に収納されている。
【００１４】
図１２は、ボルト１５をはずして、ビット固定軸１２がはずされる第２の工程を示している。カッタビット１８と止水ピストン１９は一体でボール弁７内にあって、遊動して位置移動ができる状態にある。
【００１５】
図１３は、カッタビット１８をカッタスポークＡ１０内方に向けるための準備する第３の工程である。仮フランジ２０を、ストッパボルト９を挟んで、止水ピストン１９にボルト固定させ、カッタビット１８が遊動しないようにしている。
【００１６】
図１４は、カッタビット１８をカッタスポークＡ１０内方に向けた第４の工程を示している。図１および図２における弁回動部材１０をまわして、ボール弁７を１８０度回転させ、カッタビット１８の取り外しができるようにしている。
【００１７】
図１５は、カッタビット１８を、止水ピストン１９から外す第５の工程を示している。
そして新しい、カッタビット１８に交換し、上記第１〜第５の工程を逆にしてカッタビット交換装置１を正規の状態に復元する。
【００１８】
図１６〜図１８は、泥土圧式シールド機Ａ１の複列カッタビット１８を作業員ＡＭが交換する要領を示している。カッタスポークＡ１０内に入った作業員ＡＭが、作業空間内でカッタビット交換装置１を操作してカッタビット１８を交換する。図示しないが、泥水加圧式シールド機も同様であり、泥土圧式シールド機Ａ１の単列カッタビット１８の場合も同様である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列記する。
（１）  本発明によるシールド機のカッタビット交換装置によれば、製造容易でかつ、狭いカッタスポーク内で作業員がカッタビットをボール弁内に収納し、ボール弁をカッタスポーク内方に回転させて、旧、新カッタビットを容易に脱、着させることができる。したがって、特別な工具を必要としない。
（２）  ボール弁と止水ピストンによって泥土、水を遮断するので、交換作業時にも泥土、水は完全に遮断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド機のカッタビット交換装置の実施形態を示す側断面図。
【図２】図１の上断面図。
【図３】図１の後面図。
【図４】図１に使用するボール弁の側断面図。
【図５】図４の上断面図。
【図６】図１に組み付けられるカッタビット固定軸の上半断面図。
【図７】図６の側断面図。
【図８】図１に組み付けられるカッタビットと止水ピストンを固着した状態を示す上半断面図。
【図９】図６の側断面図。
【図１０】本発明のカッタビット交換装置が正常に装着された状態を示す説明図。
【図１１】本発明のカッタビット交換装置のカッタビット交換方法の第１の工程を示す説明図。
【図１２】同上のカッタビット交換方法の第２の工程を示す説明図。
【図１３】同上のカッタビット交換方法の第３の工程を示す説明図。
【図１４】同上のカッタビット交換方法の第４の工程を示す説明図。
【図１５】同上のカッタビット交換方法の第５の工程を示す説明図。
【図１６】シールド機内でカッタビットを交換する要領を示すシールド機正面図。
【図１７】シールド機内でカッタビットを交換する要領を示すシールド機側断面図。
【図１８】シールド機内でカッタビットを交換する要領を示すカッタスポーク上面図。
【図１９】従来のカッタビット交換要領を示すシールド機の側断面図。
【図２０】従来のカッタビット交換要領を示す上面図。
【符号の説明】
１・・・カッタビット交換装置
３・・・ケース
３ａ・・顎部
４・・・ケースカバー
５・・・ボルト
７・・・ボール弁
７ａ・・内孔
７ｂ・・角孔
８・・・孔
９・・・ストッパ軸
１０・・弁回動部材
１２・・ビット固定軸
１３・・フランジ
１３ａ・ボルト
１４・・軸部
１４ａ・中孔
１４ｂ・小孔
１４ｃ・スリット
１４ｄ・端部
１５・・ボルト
１６・・支持部材
１８・・カッタビット
１８ａ・凹部
１８ｂ・ボルト
１９・・止水ピストン
１９ｓ・パッキン
２０・・仮フランジ
【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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