(57)【要約】【課題】  掘削機械の内部及び外部からローラカッタを挿入でき、かつ掘削機械の内部及び外部からローラカッタを固定できるようにすることにより、作業効率を向上させるローラカッタ装置を提供する。【解決手段】  掘削機械の前端に配置されたローラカッタ装置１において、支持軸２ｂを中心に回転自在なローラ刃２ａを有するローラカッタ２と、ローラ刃２ａの一部を前方に向けて露出させ前記支持軸２の両端部を保持するホルダ３とを備え、該ホルダ３に、前記ローラカッタ２を前記掘削機械の前方から挿入自在とする第１の開口部８と、前記ローラカッタ２を前記掘削機械の外側から挿入自在とする第２の開口部９とを設け、前記第１の開口部８から挿入したローラカッタ２を前方からホルダ３に着脱可能に固定する第１の固定機構４と、第２の開口部９から挿入したローラカッタ１を後方からホルダ３に着脱可能に固定する第２の固定機構５とを設けたことを特徴とする。【選択図】    図４
2005105743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機械の前端に配置されて岩盤を砕くローラカッタ装置において、
支持軸を中心に回転自在なローラ刃を有するローラカッタと、
ローラ刃の一部を前方に向けて露出させた状態で前記支持軸の両端部を保持するホルダとを備え、
該ホルダに、前記ローラカッタを前方から挿入自在とする第１の開口部と、前記ローラカッタを後方から挿入自在とする第２の開口部とを設けるとともに、前記第１の開口部から挿入したローラカッタを前方からホルダに着脱可能に固定する第１の固定機構と、第２の開口部から挿入したローラカッタを後方からホルダに着脱可能に固定する第２の固定機構とを設けたことを特徴とするローラカッタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のローラカッタ装置において、
前記支持軸は、前記ローラ刃を回転自在に支持する回転支承部と、該回転支承部の両端部に連設されて前記ホルダへ固定される断面矩形の固定部とを備えてなり、
該支持軸の固定部は、その隣接する２面が前記第１の開口部側から第１の固定部材により前記支持軸に押圧固定されると共に他の隣接する２面が前記第２の開口部側から第２の固定部材により前記ホルダに押圧固定されていることを特徴とするローラカッタ装置。
【請求項３】
前端に掘削方向に沿う軸を中心として回転させられる回転円盤を有し、前記回転円盤に、請求項１または請求項２記載のローラカッタ装置におけるホルダが溶接により固着されていることを特徴とする掘削機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山などを掘削するために掘削機械の先端部に装着されるローラカッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、岩盤などの比較的安定した地山に対して、トンネルの全断面を機械堀りによって掘削形成して行く掘削機械として、図７に示すような、トンネルボーリングマシン１００（以下、「ＴＢＭ」と記す。）が用いられている。このＴＢＭ１００は、ローラカッタ２を多数備えたカッタヘッド１０１と、外方に突出して外周の地山を押圧するフロントグリッパ１０２とを備えた前胴部１０３と、この前胴部１０３に対して摺動可能に連設され、かつ外方に突出して外周の地山を押圧するメイングリッパ１０４を備えた後胴部１０５と、これらの後胴部１０５と前胴部１０３を伸縮可能に連結する伸縮ジャッキ１０６を備えた中胴部１０７とから構成されており、後胴部１０５のメイングリッパ１０４を突出して外周の地山から掘進反力を得つつ、伸縮ジャッキ１０６を伸張して前胴部１０３のカッタヘッド１０１によりトンネルの掘進作業を行なう工程と、胴部１０３のフロントグリッパ１０２を突出して外周の地山から支持反力を得つつ、後胴部１０５のメイングリッパ１０４を後退し伸縮ジャッキ１０６を収縮して後胴部１０５を引き寄せる工程とを繰り返すことにより、トンネルを掘削形成して行くものである。
【０００３】
ローラカッタを支持する機構としては各種のものが提供されており、例えば、ローラカッタと、ＴＢＭの前方（機外）からローラカッタ取付け及び交換を行うホルダとを備えたローラカッタ装置が提供されている。このローラカッタ装置は、固定部材をボルト止めすることにより、装着したローラカッタを固定するものである。
また、別のローラカッタ装置として、ＴＢＭに装着された状態において、ホルダがローラカッタをＴＢＭの後方（機内）から挿入する開口部と、挿入されたローラカッタをＴＢＭの後方から固定する固定手段とを備えるものが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、別のローラカッタ装置として、ＴＢＭに装着された状態において、ホルダが、ローラカッタをＴＢＭの前方から挿入可能とされた一方の開口部と、ＴＢＭの後方から挿入可能とされた他方の開口部と、一方の開口部もしくは他方の開口部から挿入されたローラカッタをＴＢＭの後方から装着する固定手段とを備えるものも提供されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１０７６８３号公報（段落番号００２１、第１図）
【特許文献２】特開平１０−３３１５８７号公報（段落番号０００９〜００１１、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したローラカッタ装置においては、ローラカッタの着脱をＴＢＭの外部から行うものであるが、掘削作業中にローラカッタを交換しなければならない場合、作業者がＴＢＭの前方に出て交換しなければならないため、交換作業が難しくなるという問題があった。
また、上述した特許文献１記載のローラカッタ装置においては、ローラカッタの着脱をＴＢＭの後方から行うものであるが、ローラカッタを取付ける場合にも、狭いＴＢＭ後方から行う必要がある。このため、ＴＢＭの後方での取付け作業は手間がかかり作業者の負担となるので、作業効率が悪いという問題があった。
【０００６】
また、上述した特許文献２記載のローラカッタ装置においては、ローラカッタをＴＢＭ前方及び後方の両方から挿入可能ではあるが、ローラカッタの固定をＴＢＭの後方から行わなければならず、上述した特許文献１同様、ＴＢＭ後方での取付け作業は手間がかかり作業者の負担となるので、作業効率が悪いという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、掘削機械の前方及び後方からローラカッタを挿入でき、かつ掘削機械の前方及び後方からローラカッタを固定できるようにすることにより、作業効率を向上させるローラカッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、掘削機械の前端に配置されて岩盤を砕くローラカッタ装置において、支持軸を中心に回転自在なローラ刃を有するローラカッタと、ローラ刃の一部を前方に向けて露出させた状態で前記支持軸の両端部を保持するホルダとを備え、該ホルダに、前記ローラカッタを前方から挿入自在とする第１の開口部と、前記ローラカッタを後方から挿入自在とする第２の開口部とを設けるとともに、前記第１の開口部から挿入したローラカッタを前方からホルダに着脱可能に固定する第１の固定機構と、第２の開口部から挿入したローラカッタを後方からホルダに着脱可能に固定する第２の固定機構とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係るローラカッタ装置によれば、ローラカッタの取り付け作業を掘削機械の前方と後方との両方から行うことができるので、作業状況に合わせて適確な取付け作業を行うことができる。即ち、掘削準備時のローラカッタを装着する際には、ローラカッタを第１の開口部より挿入し、第１の固定機構により前方から固定する。また、掘削作業中のローラカッタの交換の際には、掘削機械の後方側である第２の開口部よりローラカッタを取り外した後、掘削機械の後方側である第２の開口部よりローラカッタを挿入して、第２の固定機構により後方から固定する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のローラカッタ装置において、前記支持軸は、前記ローラ刃を回転自在に支持する回転支承部と、該回転支承部の両端部に連設されて前記ホルダへ固定される断面矩形の固定部とを備えてなり、該ホルダの固定部は、その隣接する２面が前記第１の開口部側から第１の固定部材により前記支持軸に押圧固定されると共に他の隣接する２面が前記第２の開口部側から第２の固定部材により前記ホルダに押圧固定されていることを特徴とする。
この発明に係るローラカッタ装置によれば、支持軸が回転支承部と、断面矩形の固定部とを備えるとともに、この固定部がその隣接する２面を第１の開口部側から第１の固定部材によりホルダに押圧固定するとともに他の隣接する２面が第２の固定部材によりホルダに押圧固定されているので、ローラカッタをホルダにより確実に固定することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前端に掘削方向に沿う軸を中心として回転させられる回転円盤を有し、前記回転円盤に、請求項１または請求項２記載のローラカッタ装置におけるホルダが溶接により固着されていることを特徴とする。
この発明に係る掘削機械によれば、溶接により回転円盤の先端に固着されていることにより、ホルダが堅固に固定されているので、掘削作業時の振動などによってもホルダがガタつくことがない。したがって、この掘削機械は、交換作業効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のローラカッタ装置によれば、掘削作業前のローラカッタの交換の際には、ローラカッタを第１の開口部より挿入し、第１の固定機構により掘削機械の前方から固定することができるので、交換作業効率を向上させることができる。また、掘削作業中のローラカッタの交換の際には、第２の開口部よりローラカッタを挿入し、第２の固定機構により掘削機械の後方から固定することができるので、交換作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
ここで説明する実施の形態は、この発明によるローラカッタ装置を、前述した図７に示すＴＢＭ１００に装着して使用するものである。
図１及び図４に示すように、このローラカッタ装置１は、ローラカッタ２と、このローラカッタ２を支持するホルダ３と、第１の固定機構４と、第２の固定機構５とから構成されている。
【００１４】
図２に示すように、ローラカッタ２は、ローラカッタ刃２ａと、このローラカッタ刃２ａを図示しないベアリング等を介して回転自在とする支持軸２ｂとから構成されており、この支持軸２ｂは、ローラカッタ刃２ａを回転自在とする支持支承部２ｃと、この支持支承部２ｃの両端面に同軸上に連接された固定部２ｄとから構成されている。この固定部２ｄは、図４に示すように、対称軸Ｏに対して対称となる断面略正方形状とされており、当接面２ｅと、当接面２ｆとから構成されている。
図１に示すように、このホルダ３は、互いに壁面６ａを対向させて配置された一対の壁部６と、一対の壁部６を連結する一対の壁部７とから構成されており、図７に示すＴＢＭ１００に溶接により固定されている。また、図３に示すように、ホルダ３の壁部６には、ＴＢＭ１００の前方（機外）側に向けて開口された第１の開口部８と、ＴＢＭ１００の後方（機内）に開口された第２の開口部９とが形成されている。
【００１５】
第１の開口部８と第２の開口部９とは、これらの各開口部方向に貫通した構成とされている。第１の開口部８の内面側８ａは、互いに平行とされている平行面１１と、この平行面１１から直角に折れ曲がった当接面１２と、第１の開口部８から第２の開口部９の方向に向けて漸次間隔が接近する傾斜面１３とから構成されている。また、当接面１２には、ねじ穴１４が形成されている。
また、第２の開口部９の内面側９ａは、互いに平行とされている平行面１５と、第１の開口部８方向に向けて間隔が漸次離間する傾斜面１６と、第２の開口部９から第１の開口部８の方向に向けて間隔が漸次接近する傾斜面１７とから構成されている。傾斜面１７の近傍には、円形凹部１８が形成されており、傾斜面１７には、第２の開口部９の内面側９ａと円形凹部１８とを貫通する貫通孔１９が形成されている。また、円形凹部１８には、図４に示すバルブナット２０が挿入されている。
【００１６】
図４に示すように、第１の固定機構４は、押え部材（第２の固定部材）３１と、ボルト３２とから構成されている。この押え部材３１は、第１の開口部８から第２の開口部９方向に向けて間隔が漸次離間する当接面３３と、第１の開口部８から第２の開口部９方向に向けて間隔が漸次接近する当接面３４と、貫通孔３５とを備えている。
第２の固定機構５は、一対の楔部材（第１の固定部材）３６と、一対のボルト３７とから構成されている。楔部材３６は、略直方体形状とされており、当接面３８と、当接面３９とを備えている。
【００１７】
上記の構成からなるローラカッタ装置１を用いて掘削作業を行う場合、図７に示すように、ＴＢＭ１００の後胴部１０５のメイングリッパ１０４を突出して外周の地山から掘進反力を得つつ、伸縮ジャッキ１０６を伸張して前胴部１０３のカッタヘッド１０１に設置されたローラカッタ４の回転力によりトンネルの掘進作業を行なう工程と、前胴部１０３のフロントグリッパ１０２を突出して外周の地山から支持反力を得つつ、後胴部１０５のメイングリッパ１０４を後退し伸縮ジャッキ１０６を収縮して後胴部１０５を引き寄せる工程とを繰り返すことによりトンネルを掘削形成して行く。
【００１８】
次に、上記の構成からなるローラカッタ装置において、ＴＢＭの外部からローラカッタを組み立て及び取り外す方法と、ＴＢＭの内部からローラカッタを組み立て及び取り外す方法について説明する。
はじめに、ＴＢＭの前方からローラカッタを組み立てる方法について説明する。図５に示すように、ローラカッタ装置１の第１の開口部８からローラカッタ２を挿入する。このとき、第２の開口部９側である第２の固定機構５の楔部材３６は、ボルト３７により固定されているので、支持軸２ｂの当接面２ｅが当接面３８当接される。そして、押え部材３１をホルダ３に挿入することにより、当接面３３が支持軸２ｂの当接面２ｆに当接し、傾斜面３４が傾斜面１３に当接する。そして、押え部材３１の貫通孔３５にボルト３２を挿入し、当接面１２のねじ穴１４に貫通孔３５を通過したボルト３２を螺合させて締め込むことにより、押え部材３１が押圧挿入され、図４に示すように、ローラカッタ２がホルダ３に押圧固定される。また、取り外す場合には、上述した手順を逆に行えばよい。
【００１９】
次に、ＴＢＭの後方からローラカッタを組み立てる方法について説明する。図６に示すように、ローラカッタ装置１の第２の開口部９からローラカッタ２を挿入する。このとき、第１の開口部８側である第１の固定機構４の押え部材３１は、ボルト３２を貫通孔３５に挿入し、ねじ穴１４に螺合させることにより固定されているので、支持軸２ｂの当接面２ｆが当接面３３に当接される。そして、楔部材３６をホルダ３に挿入することにより、支持軸２ｂの当接面２ｅに当接面３８が当接し、当接面３９が傾斜面１６に当接する。ここで、当接面３８と当接面３９との間隔は、先端側より後端側のほうが若干広くなっているので、支持軸２ｂを堅固に押圧固定する効果が得られる。そして、円形凹部１８に挿入されているバレルナット２０に貫通孔１９を通過したボルト３７を螺合させて締め込むことにより、楔部材３６が押圧挿入され、図４に示すように、ローラカッタ２がホルダ３に押圧固定される。また、取り外す場合には、上述した手順を逆に行えばよい。
【００２０】
上記の構成によれば、このローラカッタ装置１を用いることにより、ＴＢＭ１００の前方に開口する第１の開口部８と、ＴＢＭ１００の後方に開口する第２の開口部９とからローラカッタ２の取り付け、取り外しを行うことができるので、用途に合わせて適切な取付け作業を行うことができる。即ち、掘削準備時のローラカッタ２の取付けは、前方から行うことができるので、狭いＴＢＭ１００機内から行う必要が無く、取付作業の効率を向上させることができる。また、掘削作業中のローラカッタ２の交換は、ＴＢＭ１００の内部から行うことができるので、作業効率を向上させることができる。
【００２１】
また、ホルダ３が溶接によりＴＢＭ１００に装着されていることにより、ホルダ３が掘削機械に堅固に固定されているので、掘削作業時の振動などによってもホルダ３がガタつくことがない。したがって、作業効率を向上させることができる。
さらに、支持軸２ｂが押え部材３１の当接面３３と楔部材３６の当接面３８とにより押圧されて固定されていることにより、掘削作業時の振動などによってもローラカッタ２がガタつくことがないので、ローラカッタ２を確実に固定することができる。
なお、上記の実施の形態においては、本発明をＴＢＭ１００に適用したものであったが、これに限るものではなく、例えばシールドマシン等にも適用することができる。上記構成のものによっても、前述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置を示す正面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置を図１のＡ−Ａ面から見た断面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置を、ローラカッタが装着されていない状態で図２のＢ−Ｂ面から見た断面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置を図２のＢ−Ｂ面から見た側面図である。
【図５】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置の掘削機械内側よりローラカッタを取付ける場合の断面図である。
【図６】この発明の一実施形態に係るローラカッタ装置の掘削機械外側よりローラカッタを取付ける場合の断面図である。
【図７】トンネルボーリングマシンの側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    ローラカッタ装置
２    ローラカッタ
２ａ  ローラ刃
２ｂ  支持軸
３    ホルダ
４    第１の固定機構
５    第２の固定機構
８    第１の開口部
９    第２の開口部
【図１】
2005105743.tif 000003
【図２】
2005105743.tif 000004
【図３】
2005105743.tif 000005
【図４】
2005105743.tif 000006
【図５】
2005105743.tif 000007
【図６】
2005105743.tif 000008
【図７】
2005105743.tif 000009