(57)【要約】【課題】  カッターのカッタービット交換用の立て坑を設けることなく、カッタービット交換作業を容易に行うことができるシールド掘進機を提供すること。【解決手段】  シールド掘進機（１０）は、シールド本体（１２）と、シールド本体（１２）の前端部（１４）に回転可能に支持された外側カッター（１６）と、シールド本体（１２）の内部に回転可能に支持された内側カッター（１８）とを含む。内側カッター（１８）をレール（２０）上に載置してシールド本体（１２）内を後方に移動可能である。【選択図】      図１
2008163612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体と、該シールド本体の前端部に回転可能に支持された環状の外側カッターと、前記シールド本体の内部に回転可能に支持された内側カッターとを含み、前記内側カッターは前記シールド本体内でその後方に移動可能である、シールド掘進機。
【請求項２】
前記外側カッターおよび前記内側カッターは、互いに異なる方向に回転可能である、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記内側カッターは前記外側カッターに対してこれと同軸上に配列されている、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記シールド本体内で前記内側カッターを後方に移動するレールをさらに含む、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記内側カッターを前記シールド本体の内部から前記外側カッターより突出させる位置までの範囲で前記内側カッターを位置決めする手段をさらに含む、請求項１に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に関し、詳細には、カッターのカッタービット交換用の立て坑を設けることなく、カッタービット交換を容易に行うことができるシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、そのシールド本体の先端に設けたカッターによって掘削を行うため、カッタービットの摩耗、折損、脱落等の消耗が著しく、頻繁にその交換作業を行う必要がある。
【０００３】
この交換作業には従来、交換時に、掘削機前方の地中に所定の薬液注入を行い、その周辺を崩落しないよう固める共に地下水の侵入をシーリングした状態で、立て坑を設け、この立て坑に到達したシールド掘進機の前面側から作業員がカッタービット交換作業を行う。
【０００４】
しかしながら、上述の従来の交換作業では、これに付随する作業としての、薬液注入作業を含む立て抗設置工事は大がかりな工事となり、このため、カッタービット交換作業には多大な時間と労力とを要し、また掘削作業全体の作業効率が著しく悪くなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、カッターのカッタービット交換用の立て坑を設けることなく、カッタービット交換作業を容易に行うことができるシールド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】
【０００６】
本発明のシールド掘進機は、シールド本体と、そのシールド本体の前端部に回転可能に支持された環状の外側カッターと、シールド本体の内部に回転可能に支持された内側カッターとを含み、内側カッターはシールド本体内でその後方に移動可能である。
【０００７】
また、前記シールド掘進機では、外側カッターおよび内側カッターは、互いに異なる方向に回転させることができるものとすることができる。
【０００８】
さらに、前記シールド掘進機では、内側カッターは外側カッターに対して同軸上に配列させることができる。
【０００９】
また、前記シールド掘進機は、前記シールド本体内で前記内側カッターを後方に移動するレールをさらに含むこともできる。
【００１０】
前記シールド掘進機は、前記内側カッターを前記シールド本体の内部から前記外側カッターより突出させる位置までの範囲で位置決めする手段をさらに含むこともできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内側カッターはシールド本体内でその後方に移動可能であるため、カッタービット交換時に内側カッターをシールド本体内の後方に移動し、作業に都合の良い広い空間が内側カッター前方に確保でき、そこで、作業員が複数のカッタービット、特に外側カッターのカッタービットの交換作業を効率良く行うことができる。
【００１２】
外側カッターおよび内側カッターを、互いに異なる方向に回転すれば、外側カッターおよび内側カッターは互いに回転するための反力を得ることができ、シールド本体のローリングを防止できる。
【００１３】
内側カッターを外側カッターに対して同軸上に配列させると、同軸ができる。
【００１４】
また、本発明のシールド掘進機に、内側カッターを後方に移動するためのレールを設けると、内側カッターを容易に移動できる。
【００１５】
本発明のシールド掘進機に、内側カッターをシールド本体の内部から外側カッターより突出させる位置までの範囲で位置決めする手段を設けると、内側カッターを外側カッターより突出させ、内側カッターの先行掘削ができる。これにより、掘削効率が向上し、日進掘削量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、本発明に係るシールド掘削機の実施態様が掘削停止時の状態で示される。
【００１７】
この図に示すように、シールド掘削機１０は、円筒状のシールド本体１２と、そのシールド本体１２の前端部１４に回転可能に支持された外側カッター１６と、シールド本体１２の内部に回転可能に支持された内側カッター１８と、その内側カッター１８をシールド本体１２の後方に移動させるためにシールド本体１２内部の底面に敷設したレール２０とを含む。
【００１８】
図２、３は各々、図１のシールド掘進機１０の前方（到達側）および後方（発進側）から見た図が示される。
【００１９】
これら図に示すように、外側カッター１６および内側カッター１８は同軸上に配列されている。また、後述のカッター部２４を含む、外側カッター１６の一部がシールド本体１２から突出しているのに対して、内側カッター１８はシールド本体１２内に収容されている。
【００２０】
外側カッター１６は、環状の外側カッター本体２２と、その回転軸に回転可能に支持されたカッター部２４とを備える。
【００２１】
外側カッター本体２２はその内側の周方向に設けたベアリング部２８と、そのベアリング部２８の前方にその防水対策として周方向に設けたシール部３０と、外側カッター本体２２の後端部に周方向に設けたギア部３２と、そのギア部３２に歯合してベアリング部２８を介して外側カッター１６に回転駆動力を与えるモータ部３４とを備える。なお、ベアリング部２８はシールド本体１２の前端部１４の内側の周方向に設けたベアリング部４８と対をなし、外側カッター１６をシールド本体１２に対して回転可能に支持する。
【００２２】
カッター部２４は所定角度（図２において１２０°）に離隔した、３分割可能なカッタービット３４，３６，３８を備え、各カッタービットは５種類の掘削刃４０，４２，４４，４６，４７の内のいずれかを備え、用途毎に、材質、形状、大きさ、取り付け位置が異なる。
【００２３】
モータ部３４には例えば、油圧モータ、減速機付き電動モータを使用できる。なお、図１では１つのモータ部３４しか図示していないが、図３に示すように左右周方向に各３つ設けられている。ベアリング部２８、シール部３０、ギア部３２およびモータ部３４は、シールド本体１２の前端部１４の径方向内方に延びる取り付け台５０にボルト、溶接等の固定手段により取り付けられている。
【００２４】
内側カッター１８は、環状の内側カッター本体５２と、その回転軸に回転可能に支持されたカッター部５４と、内側カッター本体５２を回転可能に収納する収納部５６とを備える。
【００２５】
カッター部５４は、４つのカッタービット６４，６６，６８，７０を径方向に分解可能に連結してなる、一対のカッタービット連結体７１を含み、各カッタービット連結体７１は所定角度毎（図２においては９０°毎）に離隔して十字状に配列されている。なお、各カッタービット連結体７１はその中央部に離隔角度を調整するための交差部材７１aを備える。
【００２６】
収納部５６は、内側カッター本体５２の内側の周方向に設けたベアリング部５８と、その後方にて内側カッター本体５２の後端部に周方向に設けたギア部６０と、そのギア部６０に歯合してベアリング部５８を介して内側カッター１８に回転駆動力を与えるモータ部６２とを備える。
【００２７】
各カッタービットは１または２種類の掘削刃７２，７４を備え、用途毎に材質、形状、大きさ、取り付け位置が異なる。
【００２８】
また、ベアリング部５８は収納部５６の内側の周方向に設けたベアリング部７６と対をなし、内側カッター１８をシールド本体１２に対して回転可能に支持する。
【００２９】
モータ部６２には例えば油圧モータ、減速機付き電動モータを使用できる。なお、図１では１つのモータ部６２しか図示していないが、図３に示すように周方向に９０°離隔して４つ設けられている。
【００３０】
収納部５６は、取り付け台５０の断面Ｌ字形状の端部にボルト等の固定手段により取り付けられている。
【００３１】
動作にあたり、シールド掘進機１０は外側カッター１６および内側カッター１８を各々のモータ部３４，６２によって互いに異なる方向に同時に回転させて地盤７８を掘削する。これにより、シールド機本体１２に対するローリングを防止して効率よく掘削できるとともに方向精度の良い掘削を行うことができる。また、掘削方向の修正も容易になる。
【００３２】
なお、外側カッター１６および内側カッター１８は各々、モータ部３４，６２を備えるので、単独回転駆動できる。また、勿論、モータ部３４，６２の回転数を調整することによって、各カッターは回転速度を可変調整できる。
【００３３】
図４は、図１の内側カッター１８を発進側へ移動して回収し、外側カッター１６のカッタービット３４，３６，３８の交換作業用空間をシールド本体１２内に設けた状態を示す。なお、交換作業前に地盤７８の崩落を防止するために予め薬液注入により外側カッターのカッタービット３４，３６，３８付近の地盤７８を固める。
【００３４】
この図に示すように、交換作業はまず、各カッタービット連結体７１の４つのカッタービットの内の端部に位置するカッタービット６４，７０をカッタービット連結体７１から取り外し、カッタービット連結体７１の長さを内側カッター本体の収納部５６の径より小さくする。
【００３５】
次いで、内側カッター１８を取り付け台３２から取り外し、人力、またはシールド本体１２内部の上方側面に設けた滑車、移動用モータ等（図示せず）によりレール１７上に配置した台車８０に、先に取り外した４つのカッタービット６４，７０とともに載置し、これらを発進側へ移動させる。
【００３６】
次いで、内側カッター１８の取り付け空間から交換作業員が外側カッターのカッタービット３４，３６，３８を各々分解した状態で取り外し、同様に台車８０に載置し、発進側へ移動させて回収する。その後、新たなカッタービットを発進側から台車８０により搬入し、交換作業を行う。
【００３７】
なお、図５ではギア部３２およびモータ部３４の交換作業を同時に行っている。交換作業後は、図４の作業において取り外した内側カッター１８をその取り外し作業と同じ作業を逆に行って、その取り付け作業を行い、交換作業を終了する。
【００３８】
図６は図５にて取り外したカッタービット３４，３６，３８およびモータ部３４以外の外側カッター本体２６、ベアリング部２８およびシール部３０を取り外し、台車８０に載置した状態を示す。この図に示すように、外側カッター１６全体を新規なものに交換できる。
【００３９】
本実施態様では、内側カッター１８を台車８０に載置してレール１７上を移動させたが、内側カッター１８に、例えばキャスターを直接取り付けてレール１７上を移動させることもできる。また、この場合、レールを敷設することなく、シールド本体１２内面を移動させることもできる。
【００４０】
また、本実施態様ではカッタービット交換作業を説明したが、掘削作業を終了、中止、中断等に伴ってシールド掘削機を発進側から回収する作業も上述の交換作業と同様な作業の流れで行うことができる。
【００４１】
図７は図１のシールド掘進機１０とは異なる、本発明に使用できるシールド掘進機の内側カッターをシールド本体から突出させた状態の側断面概略図であり、図８は、図７のシールド掘進機の内側カッターをシールド本体内に収容させた状態の側断面概略図である。
【００４２】
図示のシールド掘進機１００に関して、図１のシールド掘進機１０と同じ構成には同じ参照番号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
シールド掘進機１０と異なる構成として、シールド掘進機１００の収納部５６は外側カッター１６より突出させる位置からシールド本体１２内の取付位置までの範囲の任意の位置に位置決めする位置決め装置１０２を備える。
【００４４】
この位置決め装置１０２は収納部５６の周囲に取り付けた枠体１０４と、これに連結したロッド１０６と、これを進退駆動させるロッド駆動部１０８とを含む。枠体１０４は前端部１４の取り付け台５０に取り付け固定するためのフランジ１０５を有し、収納部５６を挿通可能に支持する。
【００４５】
動作にあたり、位置決め装置１０２はロッド１０６を収縮することにより、ロッド１０６をロッド駆動部１０８に収容すると共に、収納部５６を、枠体１０４を通して進出させ、内側カッター１８を前端部１４から突出させる位置に固定する（図７）。また、ロッド１０６を伸長することにより、収納部５６へ後退させ、内側カッター１８をシールド本体１２内に収容する位置に固定する（図８）。したがって、位置決め装置１０２は内側カッター１８を外側カッター１６に対して前方から同一面上を通して後方までの範囲の任意の位置に位置決めできる。また、シールド掘進機１００の掘削作業中においても上記位置決め動作が可能である。
【００４６】
なお、位置決め装置１０２としては例えば、油圧シリンダを採用することができる。
【００４７】
シールド掘進機１００は位置決め装置１０２を備えるので、岩盤などの掘削において、小径の内側カッター１８を外側カッター１６より前方に位置決めすることにより、その小径の先行掘削ができる。これにより、掘削効率が向上し、日進掘削量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のシールド掘進機の側断面概略図である。
【図２】図１のシールド掘進機の前方から見た正面概略図である。
【図３】図１のシールド掘進機の後方から見た背面概略図である。
【図４】図１のシールド掘進機の内側カッターを取り外して後方へ移動させる状態を説明するための図である。
【図５】図４のシールド掘進機の外側カッターのカッタービットおよびモータ部を取り外して後方へ移動させる状態を説明するための図である。
【図６】図５のシールド掘進機の外側カッター本体、ベアリング部およびシール部を取り外して後方へ移動させる状態を説明するための図である。
【図７】図１のシールド掘進機とは異なる、本発明に使用できるシールド掘進機の内側カッターを外側カッターより突出させた状態を示す側断面概略図である。
【図８】図７のシールド掘進機の内側カッターをシールド本体内に収容した状態を示す側断面概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  シールド掘進機
１２  シールド本体
１４  前端部
１６  外側カッター
１８  内側カッター
２０  レール
【図１】
2008163612.tif 000003
【図２】
2008163612.tif 000004
【図３】
2008163612.tif 000005
【図４】
2008163612.tif 000006
【図５】
2008163612.tif 000007
【図６】
2008163612.tif 000008
【図７】
2008163612.tif 000009
【図８】
2008163612.tif 000010