(57)【要約】【課題】      必要なときにビットの交換作業が簡単にかつ良好な作業環境下でできるビット交換式掘進機を提供する。【解決手段】  回転軸周りに回転しながら掘進方向に前進する回転部６と、回転部６の半径方向に支軸を有して回動自在に延設され、円柱の外周の一部がカットされて当該部分に平面部２Ａが形成されたスポーク２と、平面部２Ａに着脱自在に取り付けられ先端がスポーク２の外周より内側に位置するビット３と、回転軸の半径方向に取り付けられ、スポーク２を回動自在に支持し、掘進方向の前方側および後方側にそれぞれ開口部４Ｃ、４Ｄを有し、掘進時のビット３の先端よりも後方にその前端部が位置するスポーク保持部４Ａと、スポーク保持部４Ａの後方に配設され、後方側の開口部４Ｄを介してビット３の交換作業を行うためのビット交換作業室４Ｂとを備え、ビット交換作業の際は、平面部２Ａが後方側の開口部４Ｄに位置するようにスポーク２を回転させる。【選択図】      図１
2006233541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有し、該回転軸周りに回転自在である回転部を備え、掘進方向に前進するビット交換式掘進機において、
基部が前記回転軸上に設けられ、先端が前記回転部の半径方向に延設されて、その延設方向の軸周りに回転自在であるとともに、円柱の外周の一部がカットされて当該部分に平面部が形成されたスポークと、
前記平面部に着脱自在に取り付けられるとともに先端が前記スポークの外周より内側に位置するビットと、
前記回転軸の半径方向に取り付けられ、前記スポークを回動自在に支持するとともに、掘進方向に沿って前方側および後方側にそれぞれ開口部を有し、前記平面部を掘進方向に向けたときに前記ビットの先端よりも後方にその前端部が位置するスポーク保持部と、
前記スポーク保持部の後方に配設され、前記後方側の開口部を介して前記ビットの交換作業を行うためのビット交換作業室とを備えたことを特徴とするビット交換式掘進機。
【請求項２】
前記スポーク保持部が、前記スポークの左右側方、上方、下方を覆う壁面を有するとともに、前記左右側方の壁面が、前記スポークの外周と所定の間隔を有して配設され、該左右側方の壁面と該スポークとの間に上下方向に隙間なくシール部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のビット交換式掘進機。
【請求項３】
前記スポーク保持部が、前記スポークの左右側方、上方、下方を覆う壁面を有するとともに、前記左右側方の壁面のいずれか一方が前記スポークの略後方まで配設され、前記スポークと該壁面の前方端部付近との間に第一のシール部材を、前記スポークと該壁面の後方端部付近との間に第二のシール部材を、前記スポークと前記左右側方の壁面の他の壁面との間に第三のシール部材を、それぞれ上下方向に隙間なく備え、前記スポークの水平断面上において前記第一のシール部材の前方端部と前記スポークの回動中心とを結ぶ直線と前記第二のシール部材の後方端部と前記スポークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角度が、前記平面部の両端部と前記スポークの回動中心をそれぞれ結ぶ直線がなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のビット交換式掘進機。
【請求項４】
前記スポークの水平断面上において前記平面部の両端部と前記スポークの回動中心を結ぶ直線がなす角度が略１２０度であることを特徴とする請求項３に記載のビット交換式掘進機。
【請求項５】
ビット交換作業の際に、前記平面部が前記後方側の開口部に位置するように前記スポークを回転させてビット交換作業が行われることを特徴とする請求項１から請求項４に記載のビット交換式掘進機のビット交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビット交換式掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、掘進機では、掘進方向に回転軸を有する回転盤の掘進方向前面に、半径方向に伸びるスポーク部材を設け、このスポーク部材の半径方向に間隔をあけてビットを取り付けたものが知られている。このビットは掘進が進むにつれて磨耗し、長距離の掘進を行う場合には、ビットの交換が必要となる。
【０００３】
そこで、スポーク部材の周回り方向に１２０度毎に間隔を開けて予備的にビットを配設したものがある（特許文献１等参照）。
【０００４】
このものでは、掘進方向前面に存在する掘削対象に臨むビットが掘進途中で磨耗した場合には、スポークの駆動軸を回転させて、磨耗していない新たなビットを掘削対象に臨ませ、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】
【０００５】
しかしながらこのような従来技術においては、交換用ビットはスポーク部材の周回り方向に一定の間隔をあけて配設する必要があるため、交換用ビットの数が限られてしまう。このため、交換用ビットを使い果たしてしまった場合は、スポーク部材に新しいビットを取り付けるビットの交換作業が必要となる。この交換作業は、掘進機の停止位置にあらかじめ地盤改良を行って地山を安定させ、そこに掘進機を侵入させた後に作業員が掘進機前方でビット交換を行う方法が一般的であり、交換のための作業効率の低下、コストの増加、交換作業の作業環境等の問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、必要なときにビットの交換作業が簡単にかつ良好な作業環境下でできるビット交換式掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸を有し、該回転軸周りに回転自在である回転部を備え、掘進方向に前進するビット交換式掘進機において、基部が前記回転軸上に設けられ、先端が前記回転部の半径方向に延設されて、その延設方向の軸周りに回転自在であるとともに、円柱の外周の一部がカットされて当該部分に平面部が形成されたスポークと、前記平面部に着脱自在に取り付けられるとともに先端が前記スポークの外周より内側に位置するビットと、前記回転軸の半径方向に取り付けられ、前記スポークを回動自在に支持するとともに、掘進方向に沿って前方側および後方側にそれぞれ開口部を有し、前記平面部を掘進方向に向けたときに前記ビットの先端よりも後方にその前端部が位置するスポーク保持部と、前記スポーク保持部の後方に配設され、前記後方側の開口部を介して前記ビットの交換作業を行うためのビット交換作業室とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また好ましくは、前記スポーク保持部が、前記スポークの左右側方、上方、下方を覆う壁面を有するとともに、前記左右側方の壁面が、前記スポークの外周と所定の間隔を有して配設され、該左右側方の壁面と該スポークとの間に上下方向に隙間なくシール部材を備えている。
【０００９】
また好ましくは、前記スポーク保持部が、前記スポークの左右側方、上方、下方を覆う壁面を有するとともに、前記左右側方の壁面のいずれか一方が前記スポークの略後方まで配設され、前記スポークと該壁面の前方端部付近との間に第一のシール部材を、前記スポークと該壁面の後方端部付近との間に第二のシール部材を、前記スポークと前記左右側方の壁面の他の壁面との間に第三のシール部材を、それぞれ上下方向に隙間なく備え、前記スポークの水平断面上において前記第一のシール部材の前方端部と前記スポークの回動中心とを結ぶ直線と前記第二のシール部材の後方端部と前記スポークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角度が、前記平面部の両端部と前記スポークの回動中心をそれぞれ結ぶ直線がなす角度よりも大きい。
【００１０】
さらに好ましくは、前記スポークの水平断面上において前記平面部の両端部と前記スポークの回動中心を結ぶ直線がなす角度が略１２０度である。
【００１１】
またビット交換作業の際には、前記平面部が前記後方側の開口部に位置するように前記スポークを回転させてビット交換作業が行われる。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、ビット交換が必要になった際は、スポークをスポークの軸まわりに回転させてビットが取り付けられた平面部をスポーク保持部に設けられた後方側開口部に向け、ビット交換作業室からその開口部を介してビットを交換することができる。
【００１３】
また、スポーク保持部材とスポークとの間にシール部材が設けられているため、掘進時に発生する掘削土砂や泥水等がビット交換作業室内へ侵入するのを防ぐことができる。
【００１４】
またビット交換時にスポークを回転させた際に、スポークの平面部とスポーク保持部の側方壁面との間を介して地山とビット交換作業室とが連通することがないため、ビット交換作業時に地山から掘削土砂や泥水等がビット交換作業室内に入るのを防ぐとともに、ビット交換作業室内を加圧する必要がなく、大気圧下で作業を行うことができる。
【００１５】
さらに、ビットを取り付けるスポークの平面部の両端とスポークの回動中心を結ぶ直線がなす角度を略１２０度とすることで、ビットを取り付ける平面部とビット保持部の後方側開口部を略最大に設定することができ、交換作業が容易になる。
【００１６】
以上のように本発明によれば、必要なときにビットの交換作業が簡単にかつ良好な作業環境下でできるビット交換式掘進機を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、第一の実施例の構成図を正面および右側方から見た図である。また図２は、右側方の拡大図である。
【００１９】
回転部６は、ビット交換式掘進機１の進行方向前面中央に位置する円盤形状の前方壁６Ａと、前方壁の外周を取り囲む状態で配設された外周壁６Ｂ、外周壁６Ｂに垂直で、且つ前方壁６Ａと同心円状に配設された円盤形状の後方壁６Ｃ、後方壁６Ｃの後方に前方壁６Ａと同心円状に配設された円筒形状の中心部６Ｄで構成されている。中心部６Ｄの内部は空洞になっており、開閉扉を有する侵入口（図示省略）を通じてその内部に作業員ＨＭが侵入できる構造を有している。また後方壁６Ｃはその中心部に中心部６Ｄの内部と連通する開口部６Ｅを有している。
【００２０】
回転部６は、図示しない駆動装置によってビット交換式掘進機１の進行方向を回転軸として回転する。
【００２１】
回転部６の外周上には、回転部６の回転中心ＬＣから半径方向に、側壁５Ａ、５Ｂ、後方壁５Ｃ、上方壁５Ｄで囲まれたスポーク保持部４Ａならびにビット交換作業室４Ｂが円周方向に９０度の間隔で４箇所配設されている。
【００２２】
スポーク２は円柱の一部を円柱の中心軸に平行な方向にカットして平面部２Ａ（図３参照）を設けた形状をしている。またスポーク２にはその中心に回転部６の半径方向と平行な支軸２Ｂが上下に設けられ、これら支軸２Ｂは上方壁５Ｄと回転部６の外周壁６Ｂに回動自在に取り付けられている。支軸２Ｂは制御室（図示省略）から制御されるアクチュエータ（図示省略）により駆動され回動される。
【００２３】
上方壁５Ｄとスポーク２の外周方向端部との間、および回転部６の外周壁６Ｂとスポーク２の回転部６方向端部との間には、掘進作業により発生する掘削土砂や泥水等の侵入を防ぐシール部材９Ａ、９Ｂがそれぞれ備えられている。
【００２４】
スポーク２の平面部２Ａには、平面部２Ａの長辺方向の中心線ＦＣに沿って間隔を開け、かつ中心線ＦＣを挟んで中心線ＦＣの左右に複数個のビット３が着脱可能に取り付けられている。
【００２５】
図３は、図１のＳＡ―ＳＡ断面において、ビット３がビット交換式掘進機１の進行方向を向くようにスポーク２が位置している場合を表した図である。
【００２６】
図３に示すように、スポーク２の側方にはその外周面と所定の間隔を有して側壁５Ａ、５Ｂが配設されている。ここで側壁５Ａ、５Ｂのビット交換式掘進機１の進行方向側の端部は、スポーク２の平面部２Ａがビット交換式掘進機１の進行方向に対面した際に平面部２Ａより後方に位置するように配設され、前方側開口部４Ｃを構成している。また、側壁５Ａの後方端部５Ｅは、スポーク２を取り囲むようにスポーク２の外周に沿ってスポーク２の略後部に至るまでスポーク２との間に所定の間隔を有して配設され、側壁５Ｂとの間に後方側開口部４Ｄを構成している。
【００２７】
側壁５Ａとスポーク２との間には、側壁５Ａの前後端部付近に、掘進作業により発生する掘削土砂や泥水等の侵入を防ぐシール部材１０Ａ、１０Ｂが備えられている。また、側壁５Ｂとスポーク２との間にも、同様にシール部材１０Ｃが備えられている。ここで、スポーク２の水平断面上において、シール部材１０Ａの前方端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ３と、シール材１０Ｂの後方端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ４とがなす角度αは、平面部２Ａの右端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ１と、平面部２Ａの左端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ２とがなす角度θよりも大きく設定されている。
【００２８】
上記の側壁５Ａ、５Ｂ、上方壁５Ｄ（図２参照）、回転部６の外周壁６Ｂがスポーク保持部４Ａを形成する。
【００２９】
また側壁５Ａ、５Ｂ、後方壁５Ｃ，上方壁５Ｄ、回転部６の外周壁６Ｂは、作業員ＨＭがビット３を交換するためのビット交換作業室４Ｂを構成する。このうち外周壁６Ｂの後方壁５Ｃ側には、作業員ＨＭがビット交換作業室４Ｂに出入りするための開閉扉７が設けられている。
【００３０】
上記説明では１本のスポーク付近の構成について説明をしたが、残る３本のスポーク付近の構成も上記構成と同等の構成を有している。
【００３１】
なお、本実施例ではスポークの数が４本の場合を示しているが、スポークの数は４本に限定されるものではない。
【００３２】
次に、図３〜図５を用いて、本実施例の作用について説明する。図４は図１のＳＡ―ＳＡ断面において、ビット３が側壁５Ａの方向を向くようにスポーク２が位置している場合を表した図であり、図５は図１のＳＡ―ＳＡ断面を表した図である。
【００３３】
まず作業員ＨＭによってビット交換のためのスポーク２の回動指示がビット交換式掘進機１に与えられると、スポーク２はスポーク２の平面部２Ａがスポーク支持部４Ａの後方側開口部４Ｄを向くように支軸２Ｂを中心に図３の矢印Ｂ方向に回動する。
【００３４】
支軸２Ｂが、図４の位置状態を経て図５に示すビット交換作業位置まで回動すると、その位置が検出されてスポーク２の回動は停止する。  
【００３５】
ここで前述したように、スポーク２の水平断面上において、シール部材１０Ａの前方端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ３と、シール材１０Ｂの後方端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ４とがなす角度αは、平面部２Ａの右端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ１と、平面部２Ａの左端部とスポーク２の回動中心ＳＣを結ぶ直線ＳＣ２とがなす角度θよりも大きく設定されているため、スポーク２の回動に伴って前方の地山とビット交換作業室４Ｂが側壁５Ａとスポーク２の間を介して連通することがない。
【００３６】
スポーク２がビット交換位置まで回動し回動が停止した後に、作業員ＨＭは中心部６Ｄに設けた侵入口から中心部６Ｄの内部に侵入する。
【００３７】
中心部６Ｄの内部に侵入した作業員ＨＭは、中心部６Ｄの内部をビット交換式掘進機１の前方に向かって進み、中心部６Ｄの前方端部に至った時点で、外周壁６Ｂに備えられた開閉扉７を、支軸７Ａまわりに図２の矢印Ａ方向に開ける。
【００３８】
そして作業員ＨＭは、中心部６Ｄの内部の壁面および後方壁５Ｃに設けられた手摺（図示省略）等を利用して、開閉扉７を開けることで外周壁６Ｂに開口した開口部８からビット交換作業室４Ｂの内部に侵入する。
【００３９】
ビット交換作業室４Ｂの内部に侵入した作業員ＨＭは、まず掘進作業によってビット３周囲と平面部２Ａに付着した掘削土砂や泥水等を取り除く。取り除かれた掘削土砂や泥水等は、側壁５Ａに設けられた開閉扉（図示省略）や回転部６の外周壁６Ｂに設けられた開閉扉７を通じてビット交換作業室４Ｂから除去可能となっている。
【００４０】
次に作業員ＨＭはスポーク２に着脱可能に取り付けられているビット３の交換作業を行う。
【００４１】
ビットの交換作業が終了した後は、作業員ＨＭは開口部８から中心部６Ｄの内部へ戻り、開閉扉７を閉じた後に、中心部６Ｄの内部をビット交換式掘進機１後方へ移動し、中心部６Ｄの侵入口から脱出する。
【００４２】
ビット交換式掘進機１は、作業員ＨＭが中心部６Ｄから脱出した後に作業員ＨＭによりスポーク２を元の位置、すなわち平面部２Ａがスポーク保持部４Ａの開口部４Ｃに対向する位置に復帰させるための回動指示を受け、スポーク２を支軸２Ｂを中心に回動させる。このとき、スポーク２はビット交換作業のために回動した方向とは逆方向、すなわち図５の矢印Ｃ方向に回動する。スポーク２が元の位置まで回動するとその位置が検出されてスポーク２の回動は停止する。
【００４３】
以上のように、本実施例においては、ビットの交換が必要になった際に、簡単にかつ何度でもビットを交換することが可能である。
【００４４】
また、スポーク保持部４Ａとスポーク２との間にシール部材１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが設けられているため、掘進時に発生する掘削土砂や泥水等がビット交換作業室４Ｂ内に侵入するのを防ぐことができる。
【００４５】
またビット交換時にスポーク２を回転させた際に、シール部材１０Ａ、１０Ｂによってスポーク２の平面部２Ａとスポーク保持部４Ａの側壁５Ａとの間を介して地山とビット交換作業室４Ｂとが連通することがないため、ビット交換作業時に地山から掘削土砂や泥水等がビット交換作業室内４Ｂに入るのを防ぐとともに、ビット交換作業室内４Ｂを加圧する必要がなく、大気圧下で作業を行うことができる。
【００４６】
また、ビット３を取り付けるスポーク２の平面部２Ａの両端とスポーク２の回動中心を結ぶ直線ＳＣ１、ＳＣ２がなす角度を略１２０度とすることで、ビット３を取り付ける平面部２Ａとスポーク保持部４Ａの後方側開口部４Ｄをそれぞれ略最大に設定することができ、ビット交換作業が容易になるという効果を得ることができる。
【００４７】
なお、上記実施例では泥土用のビット交換式掘進機１を例に説明したが、泥水用のビット交換式掘進機にも本発明の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例の正面図および右側面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の右側面図の拡大図である。
【図３】図１のＳＡ−ＳＡ断面図である。
【図４】図１のＳＡ−ＳＡ断面図における動作説明図である。
【図５】図１のＳＡ−ＳＡ断面図における他の動作説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ビット交換式掘進機
２  スポーク
２Ａ  平面部
２Ｂ  支軸
３  ビット
４Ａ  スポーク保持部
４Ｂ  ビット交換作業室
４Ｃ  前方側開口部
４Ｄ  後方側開口部
５Ａ  側壁
５Ｂ  側壁
５Ｃ  後方壁
５Ｄ  上方壁
５Ｅ  側壁後方端部
６  回転部
６Ａ  前方壁
６Ｂ  外周壁
６Ｃ  後方壁
６Ｄ  中心部
６Ｅ  開口部
７  開閉扉
７Ａ  支軸
８  開口部
１０Ａ  シール部材
１０Ｂ  シール部材
１０Ｃ  シール部材
ＨＭ  作業員
【図１】
2006233541.tif 000003
【図２】
2006233541.tif 000004
【図３】
2006233541.tif 000005
【図４】
2006233541.tif 000006
【図５】
2006233541.tif 000007