(57)【要約】      （修正有）【課題】  内周側に存在するビット担持用カセットと外周側に存在するビット担持用カセットとを掘進途中で機械的に半径方向に可動させて入れ替えることのできる掘進機を提供する。【解決手段】  カッターヘッド１０を内周面盤１２と内周面盤１２の外側に回転可能に配設された外周面盤１１とから構成し、内周面盤１２には半径方向に延びて外周側にセットされたビット担持用カセット１５と内周側にセットされたビット担持用カセット１９とを交替させるための空の配設空間２０が形成され、内周面盤１２と外周面盤１１とは掘削対象に対して掘削中には同時回転可能でかつ外周側に存在するビット担持用カセット１５と内周側に存在するビット担持用カセット１９とを交替させるときには別体回転可能とされ、内周面盤１２にビット担持用カセットを半径方向でかつ内周面盤１２と外周面盤１１との間で可動させる可動機構が設けられている。【選択図】  図４
2006183284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進方向に前進されつつ回転するカッターヘッドを内周面盤と該内周面盤の外側に回転可能に配設された外周面盤とから構成し、前記内周面盤と前記外周面盤とには半径方向に間隔を開けて配列されたビットを有しかつ半径方向に延びるビット担持用カセットが配設される配設空間がその回転方向に所定間隔を開けて形成され、前記内周面盤には半径方向に延びて外周側にセットされたビット担持用カセットと内周側にセットされたビット担持用カセットとを交替させるための空の配設空間が形成され、前記内周面盤と前記外周面盤とは掘削対象に対して掘削中には同時回転可能でかつ外周側に存在するビット担持用カセットと内周側に存在するビット担持用カセットとを交替させるときには別体回転可能とされ、前記内周面盤に前記ビット担持用カセットを半径方向でかつ前記内周面盤と前記外周面盤との間で可動させる可動機構が設けられていることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記外周面盤に配設されかつ掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数が前記内周面盤に配設されかつ掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記空の配設空間の個数が前記内周面盤に配設されかつ前記掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数と同数個であることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記内周側に存在するビット担持用カセットが掘進距離の１／３進行する都度、外周側に存在するビット担持用カセットのうち交替されていないビット担持用カセットと交替されることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビットの均等摩耗を実現することのできる掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、掘進機では、図１に模式的に示すように、回転盤１の掘進方向前面に、半径方向に延びるスポーク部材２を設け、このスポーク部材２に半径方向に間隔を開けてビット３を取り付けられたものが知られている。
【０００３】
そのビット３は掘進が進むに伴って摩耗し、長距離の掘進を行う場合には、ビットの交換を必要とする。
【０００４】
そこで、従来、図２、図３に拡大して示すように、スポーク部材２の周回り方向に１２０度毎に間隔を開けて予備的にビット３ａ、３ｂを配設したものがある（特許文献１等参照）。
【０００５】
このものでは、掘進方向前面に存在する掘削対象４に臨むビット３が掘進途中で摩耗した場合には、駆動軸５を図３に示すように矢印Ｒ方向に回転させて、摩耗していない新たなビット３ａ又はビット３ｂを掘削対象４に臨ませ、これを用いて掘進を行うことができるので、長距離の掘進を支障なく行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３５０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ビット３の摩耗量δは掘削対象４に対する回転方向の摺動距離Ｌに比例し、比例定数を符号ｋで示すとすると、
δ＝ｋ・Ｌの式で表される。
【０００７】
従って、回転盤１の中心Ｏから半径Ｄ（図１参照）の箇所に存在するビット３のｎ回転時の摺動量Ｌは、
Ｌ＝２πｎＤの式で表される。
【０００８】
従って、回転盤１の中心Ｏから半径Ｄ（図１参照）の箇所に存在するビット３の摩耗量δは、
δ＝２πｎ・ｋ・Ｄと表される。
【０００９】
この式から明らかなように、ビット３の摩耗量δは、外周側に存在するビット３の摩耗量δが大きく、内周側に存在するビット３の摩耗量δはこれに対して小さい。例えば、回転盤１の中心Ｏから半径Ｄ／２の箇所に存在するビット３の摩耗量は外周側に存在するビット３の摩耗量δの１／２程度である。
【００１０】
ところが、その図１ないし図３に示す従来の構成のものでは、外周側に存在するビット３が摩耗した場合、強制的にスポーク部材２を矢印Ｒ方向に回転させて、新たなビット３ａ又はビット３ｂを掘削対象４に臨ませて交替させる構成であるため、摩耗量の少ない内周側に存在するビット３まで交替させなければならず、健全ビットが無駄となり、かつ、全数交換となるためにビット３にかかるコストが増大する不都合がある。
【００１１】
また、ビット３の摩耗が一様ではなく、外周側が早く摩耗する傾向にあるので、ビット３の交換を行う時期を摩耗量の一番大きなものに合わせて全数交換しなければならず、交換時期も概して早くなる。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、半径方向に間隔を開けて配列されたビットを有するビット担持用カセットのうち、内周側に存在するビット担持用カセットと外周側に存在するビット担持用カセットとを掘進途中で機械的に半径方向に可動させて入れ替えることのできる掘進機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の掘進機は、掘進方向に前進されつつ回転するカッターヘッドを内周面盤と該内周面盤の外側に回転可能に配設された外周面盤とから構成し、前記内周面盤と前記外周面盤とには半径方向に間隔を開けて配列されたビットを有しかつ半径方向に延びるビット担持用カセットが配設される配設空間がその回転方向に所定間隔を開けて形成され、前記内周面盤には半径方向に延びて外周側にセットされたビット担持用カセットと内周側にセットされたビット担持用カセットとを交替させるための空の配設空間が形成され、前記内周面盤と前記外周面盤とは掘削対象に対して掘削中には同時回転可能でかつ外周側に存在するビット担持用カセットと内周側に存在するビット担持用カセットとを交替させるときには別体回転可能とされ、前記内周面盤に前記ビット担持用カセットを半径方向でかつ前記内周面盤と前記外周面盤との間で可動させる可動機構が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、外周面盤に配設されかつ掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数が内周面盤に配設されかつ掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数の整数倍である。
【００１５】
更に好ましくは、空の配設空間の個数は内周面盤に配設されかつ掘削時に使用されるビット担持用カセットの個数と同数個である。
【００１６】
更には、内周側に存在するビット担持用カセットが掘進距離の１／３進行する都度、外周側に存在するビット担持用カセットのうち交替されていないビット担持用カセットと交替されるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、掘進方向に前進されつつ回転するカッターヘッドを内周面盤と該内周面盤の外側に回転可能に配設された外周面盤とから構成し、半径方向に間隔を開けて配列されたビットを有しかつ半径方向に延びるビット担持用カセットを内周面盤と外周面盤とに設け、外周側に存在するビット担持用カセットと内周側に存在するビット担持用カセットとを半径方向に可動させて交替させる構成としたから、内周側に存在するビットと外周側に存在するビットとを均等に摩耗させることができることになり、全てのビットを無駄なく有効に活用でき、ビットにかかるコストの低減を図ることができるという効果を奏する。
【００１８】
また、ビット担持用カセットを半径方向に往復させる構成であるので、その構造の容易化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係わる掘進機の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
図４は、本発明に係わる掘進機のカッターヘッドの正面を模式的に示す図であって、この図４において、１０は掘進方向に前進されつつ回転するカッターヘッドである。
【００２１】
このカッターヘッド１０は、外周側に存在する外周面盤１１と内周側に存在する内周面盤１２とにより構成されている。その外周面盤１１には回転軸１４の回りに等間隔かつ放射状（半径方向）に配設空間１３が形成されている。
【００２２】
ここでは、その配設空間１３の個数は１０個であり、従って、回転軸１４の回りに３６度毎に形成されている。その配設空間１３には半径方向に延びるビット担持用カセット１５が配設されている。なお、図４においては、符号の散乱を避けるため、ビット担持用カセット１５をハッチングで示すことにし、符号で示すことは極力避けることにした。
このビット担持用カセット１５には、図５に示すように、掘削対象１６に臨む前面に半径方向に間隔を開けて配列されたビット１７が設けられている。そのビット担持用カセット１５は、例えば、磁性体である鋼鉄から構成されている。
【００２３】
内周面盤１２には回転軸１４の回りに等間隔かつ放射状（半径方向）に配設空間１８が形成され、この配設空間１８の個数は５個であり、従って、回転軸１４の回りに７２度毎に形成されている。その配設空間１８には半径方向に延びるビット担持用カセット１９が配設されている。なお、図４においては、符号の散乱を避けるため、ビット担持用カセット１９を網点で示すことにし、符号で示すことは極力避けることにした。そのビット担持用カセット１５の配設個数は、ここでは、ビット担持用カセット１９の２倍であるが、整数倍であっても良い。
【００２４】
このビット担持用カセット１９は、図５〜図７に示す外周面盤１１に配設されているビット担持用カセット１５と同一構成であり、このビット担持用カセット１９にも半径方向に間隔を開けて配列されたビット１７が設けられている。
【００２５】
その内周面盤１２には外周側にセットされたビット担持用カセット１５と内周側にセットされたビット担持用カセット１９とを交替させるための空の配設空間２０が図４〜図７に示すように形成されている。この空の配設空間２０は半径方向に延びて外周側の配設空間１３に臨む構成とされている。
【００２６】
内周面盤１２には、図５〜図９に示すように各配設空間１８、空の配設空間２０に対応して可動機構がそれぞれ配設されている。その可動機構は、例えば油圧シリンダ２１から構成され、その進退ロッド２２の先端にはその先端に例えば電磁石２３が設けられている。
【００２７】
内周面盤１２と外周面盤１１とは掘削対象１６に対して掘進方向に前進されつつ回転されるときには一体的に連結され、ビット担持用カセット１５とビット担持用カセット１９との入れ替えの際にはその連結が解除されて、別体回転可能とされる。その内周面盤１２と外周面盤１１との連結及びその解除機構の図示は省略することにする。
【００２８】
その内周面盤１２には、例えば、配設空間１８、空の配設空間２０への土砂の浸入を防止するため、シャッター部材２４が設けられている。その内周面盤１２には、例えば、シャッター部材２４を半径方向に案内するため、半径方向に延びる案内溝２５が形成されている。同様に、外周面盤１１にもその内周側にその案内溝２５に対応して案内溝２６が形成されている。
【００２９】
内周面盤１２には例えば一対の係止ピン２７が配設空間１８、空の配設空間２０を挟んで設けられ、シャッター部材２４には一対の係止ピン２８がその幅方向に間隔を開けて形成されている。その一対の係止ピン２７と係止ピン２８との間には、それぞれ付勢バネ２９が掛け渡され、シャッター部材２４はその付勢バネ２９により半径方向外方に付勢されている。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、内周面盤１２と外周面盤１１とに配列されたビット担持用カセット１５、１９が放射状に一直線上に配列された状態で内周面盤１２と外周面盤１１とは一体的に回転されて、掘削対象１６が掘削される。
【００３１】
そして、掘進全長距離の１／３程度掘進した時点で、図７、図９に示すように、油圧シリンダ２１を駆動し、ロッド２２を進出させてビット担持用カセット１５を吸着させる。ついで、ロッド２２を後退させると、図４（ｂ）、図８に示すように外周面盤１１に配設されているビット担持用カセット１５が空の配設空間２０に図４（ｂ）に矢印で示すように導かれてセットされる。シャッター部材２４はその際、図８に示すように自動的に開かれる。なお、その油圧シリンダ２１の制御は遠隔制御によって行う。
【００３２】
ついで、内周面盤１２を図４（ｃ）に矢印で示すように３６度回転させて、内周面盤１２にセットされているビット担持用カセット１９をそのビット担持用カセット１５が引き出されて空となった配設空間１３に臨ませ、図４（ｄ）に矢印で示すように油圧シリンダ２１を駆動し、内周面盤１２にセットされているビット担持用カセット１９を配設空間１３にセットする。これにより、外周面盤１１に移動されたビット担持用カセット１９が配置されていた配設空間１８が空きとなる。
【００３３】
ついで、その内周面盤１２を図４（ｅ）に矢印で示すように７２度回転させ、そのビット担持用カセット１９がセットされた配設空間１３から一つ飛びの配設空間１３にその空となった配設空間１８を臨ませる。ついで、図４（ｆ）に矢印で示すように、その空となった配設空間１８に臨むビット担持用カセット１５を油圧シリンダ２１を駆動してその空となった配設空間１８に引き込む。
【００３４】
この動作を繰り返すことにより、図４（ｇ）に示すように外周面盤１１にセットされている１０個のビット担持用カセット１５のうち、５個のビット担持用カセット１５が回転軸１４の周回り方向に一つ置きに内周面盤１２にセットされている５個のビット担持用カセット１９と交替される。
【００３５】
更に、掘進全長距離の２／３程度掘進した時点で、同様の動作を行い、外周面盤１１に存在するビット担持用カセット１５のうち１／３程度掘進した時点で交替されていないビット担持用カセット１５と、１／３程度掘進した時点で内周面盤１２にセットされたビット担持用カセット１５とを交替させる。
【００３６】
これにより、全掘進距離を通じて外周面盤１１に存在するビット担持用カセット１５と内周面盤１２に存在するビット担持用カセット１９とを２／３ずつ外周面盤１１に配設して掘削に使用でき、ビット１７の均等摩耗化を図ることができる。
（実施例２）
この実施例では、図１０に示すように、空の配設空間２０の個数とビット担持用カセット１９がセットされている配設空間の１８の個数は同数個とされ、空の配設空間２０は配設空間１８を介して回転軸１４の周回り方向に等間隔に形成されている。従って、外周面盤１１に形成された配設空間１３の個数は内周面盤１２に形成されている配設空間１８の個数と空の配設空間２０の個数の和と同数個であり、図１０（ａ）に示すように、空の配設空間２０は外周面盤１１に形成されている配設空間１３に一つおきに臨んでいる。
【００３７】
このものも、図１０（ａ）に示すように、内周面盤１２と外周面盤１１とに配列されたビット担持用カセット１５、１９が放射状に一直線上に配列された状態で内周面盤１２と外周面盤１１とを一体的に回転させることにより、掘削対象１６が掘削される。
【００３８】
掘進全長距離の１／３程度掘進した時点で、各油圧シリンダ２１が同時に駆動され、そのロッド２２を進出させてビット担持用カセット１５を吸着する。ついで、ロッド２２を交替させると、図１０（ｂ）に矢印で示すように外周面盤１１に配設されている５個のビット担持用カセット１５が空の配設空間２０に同時に導かれてセットされる。シャッター部材２４はその際、自動的に開かれる。
【００３９】
ついで、図１０（ｃ）に矢印で示すように外周面盤１１から引き抜かれることにより空となった配設空間１３に配設空間１８が臨むように内周面盤１２を３６度回転させる。その後、各油圧シリンダ２１を駆動し、図１０（ｄ）に矢印で示すようにロッド２２を進出させて５個のビット担持用カセット１９を空きとなった配設空間１３に同時に押し込み、その配設空間１３にビット担持用カセット１９をセットする。５個のビット担持用カセット１９を配設空間１３にセットすることにより配設空間１８が空きとなる。
【００４０】
ついで、その後、ロッド２２を交替させ、内周面盤１２と外周面盤１１とを同時に回転させて掘削を行う。
【００４１】
その後、掘進全長距離の２／３程度掘進した時点で空きとなった配設空間１８に、外周面盤１１に存在するビット担持用カセット１５のうち、１／３程度掘進した時点で交替されていないビット担持用カセット１５をセットする。
【００４２】
また、１／３程度掘進した時点で内周面盤１２にセットされたビット担持用カセット１５を外周面盤１１にセットする。
【００４３】
このものによれば、内周面盤１２に配設されているビット担持用カセット１９と外周面盤１１に配設されているビット担持用カセット１５との交替を一度に行うことができ、また、ビット１７の均等摩耗化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は従来のスポーク型の掘進機の回転盤の正面図である。
【図２】図２はその図１に示すスポークの部分拡大図である。
【図３】図３はビットの交換を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係わる掘進機のカッターヘッドの正面を模式的に示す図であって、（ａ）はビット担持用カセットの初期配設状態を示し、（ｂ）は（ａ）に示す空の配設空間に外周面盤に存在するビット担持用カセットを油圧シリンダを用いて引き込んだ結果、外周面盤の配設空間が空となった状態を示し、（ｃ）は内周面盤を３６度回転させて（ｂ）に示す空となった配設空間に内周面盤の配設空間に存在するビット担持用カセットを臨ませた状態を示し、（ｄ）は（ｂ）に示す空となった配設空間に内周面盤の配設空間に存在するビット担持用カセットをセットして、内周面盤の配設空間が空となった状態を示し、（ｅ）は内周面盤を７２度回転させて（ｄ）に示す空となった内周面盤の配設空間を外周面盤にセットされた内周面盤のビット担持用カセットから一つ飛びの配設空間に存在するビット担持用カセットに臨ませた状態を示し、（ｆ）は（ｅ）に示す空となった配設空間に外周面盤に存在するビット担持用カセットをセットした状態を示し、（ｇ）はこれらの動作を繰り返して外周面盤に存在するビット担持用カセットを一つ飛びに内周面盤に存在するビット担持用カセットと交替させた状態を示す図である。
【図５】図４に示すカッターヘッドの詳細構造を示す部分断面図であって、カッターヘッドを半径方向に断面して示す図である。
【図６】図５に示す内周面盤を半径方向外側から目視した図である。
【図７】図５に示すカッターヘッドの平面図である。
【図８】図６に示す外周面盤の配設空間に存在するビット担持用カセットを内周面盤の空の配設空間に引き込んだ状態を示す平面図である。
【図９】図７に示すシャッター部材を取り除いた状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施例２に係わる掘進機のカッターヘッドの正面を模式的に示す図であって、（ａ）はビット担持用カセットの初期配設状態を示し、（ｂ）は（ａ）に示す空の配設空間に外周面盤に存在するビット担持用カセットを油圧シリンダを用いて同時に引き込んだ結果、外周面盤の配設空間が一つおきに空となった状態を示し、（ｃ）は内周面盤を回転させて（ｂ）に示す空となった各配設空間に内周面盤の配設空間に存在するビット担持用カセットを臨ませた状態を示し、（ｄ）は油圧シリンダを用いて内周面盤に存在するビット担持用カセットを（ｂ）に示す空となった各配設空間にセットした状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…カッターヘッド
１１…外周面盤
１２…内周面盤
１３、１８…配設空間
１５、１９…ビット担持用カセット
１７…ビット
２０…空の配設空間
【図１】
2006183284.tif 000003
【図２】
2006183284.tif 000004
【図３】
2006183284.tif 000005
【図４】
2006183284.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006183284.tif 000008
【図７】
2006183284.tif 000009
【図８】
2006183284.tif 000010
【図９】
2006183284.tif 000011
【図１０】
2006183284.tif 000012