(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターディスクの中心部から放射状にカッターフレームを設け、該カッターフレームのカッターディスク開放部側にカッターホルダー取付部を形成し、該カッターホルダー取付部に、ローラカッターを回転可能に設けた片持ち支持のカッターホルダーを設けたローラカッター装置。
【請求項２】
前記カッターホルダーを、ローラカッターを両側部から支持してカッターディスク開放部側を開放させるように形成したことを特徴とする請求項１記載のローラカッター装置。
【請求項３】
前記カッターホルダーをカッターフレームに着脱可能に設け、該カッターホルダーをカッターフレームに取付けた状態で固定する固定部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のローラカッター装置。
【請求項４】
前記カッターホルダーの取付部を円筒形で形成し、該取付部の端面に、取付部の軸心から偏心させた回り止め部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラカッター装置。
【請求項５】
前記カッターディスクの中心部から対向する位置に設けたカッターフレームに、前記カッターホルダーを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラカッター装置。
【請求項６】
前記カッターディスクの中心部に、前記カッターフレームを貫通する開口部を設け、該開口部に前面に向けて突出する片持ち支持のセンターローラカッターを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラカッター装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のローラカッター装置を具備させた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】
本願発明は、軟岩層を掘削することができるローラカッター装置と、そのローラカッター装置を具備したシールド機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地山の地質等に応じた掘削機によって地山が掘削されているが、一般に、中・硬岩層はトンネル掘削機（ＴＢＭ）で掘削され、軟弱層はシールド掘進機で掘削されている。
【０００３】
しかし、圧縮強度が５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２  程度の軟岩層においては、前記シールド掘進機に設けられたティースカッターでは硬くて掘削できず、トンネル掘削機に設けられたローラカッターでは軟らかすぎて刃先がめり込むと共に、掘削土が粘土状を呈してローラカッター取付部近傍に付着してしまい、この付着した付着土によりローラカッターの早期摩耗やカッター回転トルク増大を生じる場合がある。
【０００４】
この種の従来技術である実公平５−３５９３号公報記載の考案では、カッターフレームの先端側にローラビットを取付けて地山の切削効率を高めると共に、このローラビットでカッターチャンバー内に取り込まれた土砂の攪拌効率を向上させようとしている（従来例１）。
【０００５】
また、他の従来技術である実公平６−１７９１８号公報記載の考案では、センターローラカッターをカッターディスクの中心部に傾斜を持たせた片持ち構造として取付け、それによって開口部が、切羽側は狭いがチャンバ側は広くなる構造として、掘削土砂が切羽側からチャンバ側へ押し込まれても付着が解消するテーパ状のカッターディスク構造としている（従来例２）。
【０００６】
【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の考案では、既存のローラカッターをカンチレバー型（片持ち支持）でカッタースポークの外周部に取付けたものであり、最外周部で軟岩層を掘削することはできるが、カッターディスク全体で軟岩層を掘削するのは困難である。
【０００７】
また、前記従来例２の考案では、中心部のローラカッターには適用できるが、外周側にこの方法を適用しても、カッターディスク構造の中に取付ける限り、カッターディスク自体が掘削土の付着要因となり、付着の解消にはつながり難い。そのため、カッターディスク全面で軟岩層を掘削するのは困難である。
【０００８】
そこで、土砂の付着を抑えて軟岩層掘削に対応できるローラカッター装置やシールド機が切望されている。
【０００９】
【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、カッターディスクの中心部から放射状にカッターフレームを設け、該カッターフレームのカッターディスク開放部側にカッターホルダー取付部を形成し、該カッターホルダー取付部に、ローラカッターを回転可能に片持ち支持するカッターホルダーを設けている。このようにカッターディスクの中心部から放射状に設けたカッターフレームのカッターディスク開放部側に片持ち支持のカッターホルダーを設けることにより、このカッターホルダーで支持するローラカッターの周囲は開放されるので、掘削土砂の付着を抑えてチャンバー内へ取り込むようにできる。
【００１０】
前記カッターホルダーを、ローラカッターを両側部から支持してカッターディスク開放部側を開放させるように形成すれば、ローラカッターの背面に掘削土砂を滞留させることなくスムーズにチャンバー内へ取り込むことができる。
【００１１】
また、前記カッターホルダーをカッターフレームに着脱可能に設け、該カッターホルダーをカッターフレームに取付けた状態で固定する固定部材を設ければ、ローラカッターの取付けや交換をカッターホルダー毎に交換することができるので、迅速に作業を行うことができる。
【００１２】
さらに、前記カッターホルダーの取付部を円筒形で形成し、該取付部の端面に、取付部の軸心から偏心させた回り止め部を形成すれば、カッターホルダーの取付部を精密加工が容易な円形にすると共に、この取付部の確実な回り止めを行うことができる。
【００１３】
また、前記カッターディスクの中心部から対向する位置に設けたカッターフレームに、前記カッターホルダーを設けるようにすれば、例えば、対向する２本のカッターフレームにカッターホルダーを設けることにより、カッターディスクの前面を大きく開放できると共に、２本のカッターフレームに設けたローラカッターで掘削するので、土砂の付着をより少なくすることができる。
【００１４】
さらに、前記カッターディスクの中心部に、前記カッターフレームを貫通する開口部を設け、該開口部に前面に向けて突出する片持ち支持のセンターローラカッターを設ければ、カッターディスクの中心部における土砂の付着を安定して抑えることができる。
【００１５】
その上、これらのローラカッター装置をシールド機に具備させることにより、掘削土砂をカッターディスクに付着させることなくチャンバー内へ取り込んで軟岩層を掘削できるシールド機を構成することができる。
【００１６】
【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シールド機の正面図であり、図２は同シールド機の縦断面図である。
【００１７】
図示するように、この実施形態のシールド機１のカッターディスク２は、中心部から放射状に４本のカッターフレーム３が設けられ、これらカッターフレーム３と外周フレーム４とが結合されてカッターディスク２が形成されている。そして、中心部から図示する上下方向に対向して設けられた２本のカッターフレーム３の半径方向に、複数のローラカッター装置５が設けられている。
【００１８】
このローラカッター装置５には、カッターフレーム３からカッターディスク２の開放部６側に向けてカッターホルダー取付部７が形成され、このカッターホルダー取付部７に、ローラカッター９を回転可能に支持する片持ち支持（カンチレバー）のカッターホルダー８が設けられている。この実施形態では、カッターディスク２の中央部から半径方向に各６個のローラカッター装置５が設けられている。このローラカッター装置５を設ける間隔や個数、又はカッターフレーム本数は、掘削径や掘削する地質等に応じて決定すればよい。
【００１９】
このローラカッター装置５に設けられたローラカッター９は、回転可能な状態で両側部から支持する支持部材１０を有するカッターホルダー８によって支持されており、このカッターホルダー８が、一方のみで支持する片持ち支持構造となっている。つまり、ローラカッター９をフォーク型のカッターホルダー８によって支持している。
【００２０】
一方、このローラカッター装置５を設けることができない中央部には、傘状のセンターローラカッター１１がカッターディスク２の前面に向けて突出するように設けられている。このセンターローラカッター１１は、カッターフレーム３に貫通して設けられた開口部１２に片持ち支持（カンチレバー）構造で設けられている。この実施形態では、３個のセンターローラカッター１１が設けられており、カッターディスク２の略中央部と、前記ローラカッター装置５が設けられていない２本のカッターフレーム３に設けられている。
【００２１】
さらに、図２に示すように、このようにローラカッター装置５が設けられたカッターディスク２は、シールド本体１３に設けられた駆動機１４によって回転させられる旋回歯車１５で旋回させられる旋回フレーム１６により旋回させられている。また、チャンバー１７内に取り込まれた土砂は、排出装置であるスクリューコンベヤ１８によって後方へと排出されている。１９はバルクヘッドであり、２０はロータリージョイントである。
【００２２】
なお、カッターディスク２の半径方向に設けられたこれらセンターローラカッター１１と前記ローラカッター９とは、カッターディスク２の前面の切羽を掘削できるような所定間隔で設けられている。
【００２３】
図３は図１に示すカッターホルダーを示す図面であり、（ａ）  は平面図、（ｂ）  は縦断面図、図４は図１に示すセンターカッターホルダーを示す図面であり、（ａ）  は平面図、（ｂ）  は縦断面図である。
【００２４】
図３に示すように、カッターフレーム３の所定位置に形成されたカッターホルダー取付部７には、片持ち支持のカッターホルダー８を取付けるための挿入部２１が形成されている。この実施形態では円筒状に形成されたカッターホルダー８基部の取付部２２を挿入することができるような円筒形断面の挿入部２１が形成されている。この挿入部２１と取付部２２とは、挿入可能なほぼ同径で形成するのが好ましい。
【００２５】
カッターホルダー８には、前記円形断面で形成された取付部２２からローラカッター９の両側部を支持するように支持部材１０が延設されている。この支持部材１０がフォーク型に形成されており、前後が開放されている。このカッターホルダー８に支持されるローラカッター９は、前記支持部材１０に支持される支持軸２３によって回転可能に構成されており、支持部材１０に形成された凹部２４で支持軸２３を支持し、この支持軸２３をボルト２５で固定する押え部材２６で支持部材１０に固定することによって取付けられている。また、カッターホルダー８の基部には、円筒形断面の取付部２２の軸心２９から軸心３０を偏心させた円筒形断面の回り止め部２７が形成されている。
【００２６】
さらに、前記カッターホルダー取付部７には、このようにカッターフレーム３の挿入部２１にカッターホルダー８の取付部２２を挿入した状態で、カッターホルダー８を固定する固定部材たる固定ボルト２８が設けられている。この固定ボルト２８はカッターホルダー８の抜け止めを防止のために固定するものである。ローラカッター９に作用する荷重は取付部２２から挿入部２１を介してカッターフレーム３で支持されている。なお、図１に示す全てのカッターホルダー装置５は同様に構成されている。
【００２７】
図４（ａ），（ｂ）  に示すように、カッターディスク２の中央部に設けられたセンターローラカッター１１は、カッターフレーム３に貫通して設けられた開口部１２に設けられており、この開口部１２には、コ字状に形成され、シールド本体１３の軸方向（図４（ｂ）  の上下方向）両側部に溝部３２が形成された保持部材３１が一体的に形成されている。
【００２８】
この保持部材３１に取付けられる取付部材３３は、保持部材３１の溝部３２に嵌り込むような凸部３４が両側部に形成され、シールド本体側には保持部材３１に固定するための鍔部３５が形成されている。この鍔部３５をシールド本体側（図４（ｂ）  の下側）から複数のボルト３６で保持部材３１に固定することによって、取付部材３３が保持部材３１に固定されている。
【００２９】
また、この取付部材３３には、カッターディスク２の前面に向けてセンターローラカッター１１を取付けるための円筒形断面の挿入部３７が形成されており、この挿入部３７は、センターローラカッター１１がカッターディスク２の前面から突出するように取付部材３３の斜面３８に形成されている。
【００３０】
センターローラカッター１１は、前記挿入部３７に挿入することが可能なように円筒形断面に形成された取付部３９を形成したセンターカッターホルダー４０に回転可能に設けられている。このセンターカッターホルダー４０に支持されたセンターローラカッター１１は、センターカッターホルダー４０の取付部３９が固定された状態で回転可能なように構成されている。また、センターカッターホルダー４０の基部には、円筒形断面の取付部３９の軸心４１から軸心４２を偏心させた円筒形断面の回り止め部４３が形成されている。
【００３１】
しかも、この取付部材３３のシールド本体側はセンターローラカッター１１で掘削した土砂がチャンバー１７内へ流れやすいように半円状の切り欠き部４４が形成されている。この切り欠き部４４には、センターカッターホルダー４０の取付部３９を挿入部３７に挿入した状態でセンターカッターホルダー４０の回転を固定する固定部材たる固定ボルト４５が設けられている。この固定ボルト４５もセンターカッターホルダー４０を抜け止め防止のために固定するものである。センターローラカッター１１に作用する荷重は取付部３９から取付部材３３の凸部３４が係合するように嵌り込んでいる保持部材３１の溝部３２を介してカッターフレーム３で支持されている。
【００３２】
なお、中央部に設けられたセンターローラカッター１１以外のセンターローラカッター１１は、前記ローラカッター装置５が設けられた２本のカッターフレーム３とは異なるカッターフレーム３に設けられている。
【００３３】
以上のように、カッターディスク２に設けられたローラカッター装置５によれば、ローラカッター９が、フォーク型のカッターホルダー８でローラカッター９の両側部から支持され、しかも、カッターフレーム３の左右に木の枝のように設けられているため、ローラカッター９を支持するカッターホルダー８の近傍には他の構成が存在せず、ローラカッター９で掘削した掘削土の流れが自由であり、ローラカッター９への掘削土の付着要因が減少して、土砂の付着を抑えて軟岩層であっても安定して掘削することができる。その上、このローラカッター装置５によれば、カッターディスク２の中心近傍を除き、どの位置にでも取付け可能であるため、掘削する地質等に応じて適宜対応することが容易に可能となる。
【００３４】
さらに、中央部に設けられたセンターローラカッター１１も片持ち支持でチャンバー側が開放されているため、カッターディスク２の全面において掘削した軟岩層の付着を抑えることができる。
【００３５】
図５は図１に示すローラカッターの交換状態を示す図面であり、（ａ）  はカッターホルダーの引き抜き状態を示す縦断面図、（ｂ）  はカッターホルダーの回転状態を示す縦断面図である。
【００３６】
（ａ）  に示すように、前記カッターフレーム３に設けられたローラカッター９を交換する場合には、抜け止め用の固定ボルト２８を取り外し、カッターホルダー８の回り止め部２７がカッターフレーム３から外れる位置まで引き抜いた後、（ｂ）  に示すように、カッターホルダー８を１８０°回転させることによりローラカッター９の押え部材２６をチャンバー１７側へ向ければ、この押え部材２６をチャンバー１７内から取外すことができるので、ローラカッター９の交換作業をチャンバー側から容易に行うことができる。なお、この場合、二点鎖線で示すように、カッターホルダー８の両側部（図３（ａ）  ）にカッターホルダー固定部材４６を設けてボルト４７で固定することにより、カッターホルダー８をカッターフレーム３に固定して作業するようにしてもよい。このローラカッター９の交換は、ローラカッター９と共にカッターホルダー８全てを取外してもよく、この例に限定されるものではない。
【００３７】
なお、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。
【００３８】
【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。
【００３９】
カッターホルダーで支持するローラカッターの周囲に掘削土砂が付着するのを抑えてチャンバー内へ取り込むことができるので、土砂の付着を抑えて軟岩層掘削に対応できるローラカッター装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態を示すシールド機の正面図である。
【図２】図１に示すシールド機の縦断面図である。
【図３】図１に示すカッターホルダーを示す図面であり、（ａ）  は平面図、（ｂ）  は縦断面図である。
【図４】図１に示すセンターカッターホルダーを示す図面であり、（ａ）  は平面図、（ｂ）  は縦断面図である。
【図５】図１に示すローラカッターの交換状態を示す図面であり、（ａ）  はカッターホルダーの引き抜き状態を示す縦断面図、（ｂ）  はカッターホルダーの回転状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…シールド機
２…カッターディスク
３…カッターフレーム
４…外周フレーム
５…ローラカッター装置
６…カッターディスク開放部
７…カッターホルダー取付部
８…カッターホルダー
９…ローラカッター
１０…支持部材
１１…センターローラカッター
１２…開口部
１３…シールド本体
１４…駆動機
１５…旋回歯車
１６…旋回フレーム
１７…チャンバー
１８…スクリューコンベヤ
１９…バルクヘッド
２０…ロータリージョイント
２１…挿入部
２２…取付部
２３…支持軸
２４…凹部
２５…ボルト
２６…押え部材
２７…回り止め部
２８…固定ボルト
２９，３０…軸心
３１…取付部材
３２…溝部
３３…取付部材
３４…凸部
３５…鍔部
３６…ボルト
３７…挿入部
３８…斜面
３９…取付部
４０…センターカッターホルダー
４１，４２…軸心
４３…回り止め部
４４…切り欠き部
４５…固定ボルト
４６…カッターホルダー固定部材
４７…ボルト
【図１】
0003578746.tif 000002
【図２】
0003578746.tif 000003
【図３】
0003578746.tif 000004
【図４】
0003578746.tif 000005
【図５】
0003578746.tif 000006