(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機のバルクヘッド側に設けたスライドボックスをカッタスポーク側に移動して、該スライドボックスとカッタスポーク間を連通させることによって機内側からのカッタビット交換を可能にしたカッタビット交換装置において、
前記スライドボックスの前面側に、前記カッタスポークに嵌合可能な凹陥部を設け、
前記カッタスポークに前記カッタビットが挿通される筒状部を設け、
該筒状部の後端側を前記カッタスポークの背面よりも後方に突出させると共に、該突出部に前記カッタビットのロック機構を設け、
前記カッタスポークの背面側における前記筒状部が配置される部位を前方に向けて凹陥させると共に、該凹陥部に前記筒状部を覆う着脱可能な蓋体を設けたことを特徴とするカッタビット交換装置。
【請求項２】
カッタスポークとスライドボックスの嵌合部をテーパー状にしたことを特徴とする請求項１記載のカッタビット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシールド掘進機のカッタビットの交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機のカッタビット交換装置の一例として、特開２００１−０４０９９３号に記載された発明がある。
図７は同号に示されたカッタビット交換装置を搭載したシールド掘進機の軸方向断面図、図８は図７の要部の拡大図である。
図において、３２はシールド掘進機３１の外殻を構成する円筒状のフレームで、切羽側の開口部よりやや内側にはバルクヘッド３３が設けられている。３４は油圧モータ等を有し、バルクヘッド３３の内側に取付けられた回転駆動装置で、切羽側に突出したカッタ軸３６はバルクヘッド３３に設けた土砂シール３５によりシールされており、このカッタ軸３６にはカッタスポーク３７が取付けられている。
【０００３】
カッタスポーク３７には、外周から中心部に向って複数の円筒状のカッタホルダ３８が直線的に設けられており（以下、カッタホルダ列という）、このカッタホルダ列は、ほぼ等間隔で放射状に複数列（図には３列の場合が示してある）設けられている。そして、各カッタホルダ３８内には、円筒状で先端部にカッタを有するカッタビット４１が着脱可能に装着されている。３９は対向してカッタホルダ３８に設けられたピン穴、４０はシール部材である。
【０００４】
カッタビット４１において、４２は内部に設けられたロック機構で、一対のロックピン４３、両ロックピン４３の間に介装されたばね４４からなり、ロックピン４３が進退自在に嵌挿され、内部に作動油が充填された油圧室４５、油圧室４５と連結されたシリンダ４６、及び後部側に設けられた連結穴４８を有する連結部４７からなり、シリンダ４６内に収容されたＴ字状のピストン４９のロッドは連結部４７の連結穴４８に摺動可能に挿入しうるように構成されている。
【０００５】
上記のようなロック機構４２を備えたカッタビット４１は、カッタホルダ３８内に装着された状態では、ロックピン４３はばね４４により外方に付勢されてカッタホルダ３８のピン穴３９に嵌入し、カッタビット４１をその位置にロックしており、油圧室４５内の作動油はシリンダ４６内のピンストン４９を連結部４７側に移動させる。
【０００６】
カッタビット４１を交換するために、後述のビット交換用バーの先端部を連結部４７の連結穴４８内に挿入すると、ピストン４９のロッドが押圧されてシリンダ４６内を移動する。これにより、油圧室４５内の圧力が上昇し、ロックピン４３をばね４４に抗して中心部方向に押し戻し、ピン穴３９から脱出させてロックを解除する。この結果、カッタビット４１はカッタホルダ３８内において自由状態となる。
【０００７】
５５はカッタ軸３６の上方において、バルクヘッド３３の開口部３３ａに設置された断面四角形状で前後が開口された箱状のガイド、５６はガイド５５内に摺動可能に配設されたガイド５５とほぼ同じ形状のスライドボックス、６０は例えば流体圧ジャッキからなり、スライドボックス５６をガイド５５に沿って前後に摺動させる駆動装置である。
【０００８】
スライドボックス５６の切羽側開口部には、土砂シール５８を有するフランジ５７が設けられており、このフランジ５７には後部側開口部から挿入した蓋体５９がボルトにより固定されて、常時はバルクヘッド３３の開口部３３ａを閉塞している。
なお、スライドボックス５６は、図９に示すように、各カッタホルダ列の全カッタビット４１を収容しうる大きさに設定されている。
【０００９】
スライドボックス５６の駆動装置６０の一例を図１０に示す。６１はガイド５５の側壁に溶接、ねじ等によって取付けられた反力ブラケットで、この反力ブラケット６１には例えば流体圧ジャッキ６２が取付けられており、流体圧ジャッキ６２の作動桿６３はスライドボックス５６に連結されている。６４は流体圧ジャッキ６２の制御部である。
【００１０】
このように構成した駆動装置６０によれば、制御部６４によって作動桿６３を前進又は後退させることにより、スライドボックス５６をガイド５５に沿って摺動させることができる。
７１は掘削チャンバ７０内に配設された混練翼７２を有し、バルクヘッド３３に取付けられたアジテータ、７３は掘削した泥土を外部に排出する送泥管、７４はカッタスポーク３７に設けたマンホール、７５は止水バルブである。
【００１１】
次に、上記のように構成した従来技術によるカッタビット４１の交換手順の一例について説明する。
（１）カッタスポーク３７を回転させて、交換しようとするカッタビット４１をスライドボックス５６の前面に位置させる。
【００１２】
（２）図１１に示すように、駆動装置６０によりスライドボックス５６をガイド５５に沿って前進させ、そのフランジ５７をカッタスポーク３７の内面に当接させる。
（３）この状態で、図１２に示すように、スライドボックス５６のフランジ５７から蓋体５９を取外し、フランジ５７をカッタスポーク３７に圧着する。このとき、フランジ５７には土砂シール５８が設けられているので、機内に土砂が侵入することはない。
【００１３】
（４）ついで、図１２、図１３に示すように、スライドボックス５６内に閉状態の止水バルブ７５を挿入してその先端部を交換するカッタビット４１に整合させて当接し、そのフランジ７６をカッタスポーク３７の内面にボルトで固定する。なお、止水バルブ７５の通水路７７の内径は、カッタビット４１の外径とほぼ等しいか又は若干大きく形成されている。
【００１４】
（５）次に、図１４に示すように、ビット交換用バー８０を止水バルブ７５の通水路７７にシール部材７８の位置まで差し込み、止水バルブ７５を開状態にする。
そして、ビット交換用バー８０を通水路７７に押し込んで、図１５に示すように、その先端部をカッタビット４１の連結部４７の連結穴４８に差し込んで９０°回転し、連結部４７に係止させる。
（６）これにより、ピストン４９がシリンダ４６内に押し込まれるため、油圧室４５内の圧力が上昇し、ロックピン４３をばね４４の付勢力に抗して後退させてピン穴３９から離脱させ、ロックを解除する。
【００１５】
（７）ついで、図１６に示すように、ビット交換用バー８０を後退させれば、カッタビット４１はビット交換用バー８０と共に通水路７７内を移動し、引抜かれる。なお、止水バルブ７５はカッタビット４１が通過したときは閉状態にする。
カッタビット４１が止水バルブ７５から引抜かれたらビット交換用バー８０を反対方向に９０°回動し、カッタビット４１から取り外す。
【００１６】
（８）次に、交換した新しいカッタビット４１をカッタホルダ３８に装着するには、上述のカッタビット１１の引抜きとほぼ逆の手順で行われる。
すなわち、図１６に示すように、ビット交換用バー８０の先端部に係止されたカッタビット４１を、閉状態にある止水バルブ７５の通水路７７にシール部材７８の位置まで挿入し、止水バルブ７５を開状態にする。
【００１７】
（９）ついで、図１５に示すように、ビット交換用バー８０を止水バルブ７５の通水路７７に押し込み、カッタビット４１をカッタホルダ３８内の所定位置に挿入する。
そして、ビット交換用バー８０を反対方向に９０°回転して連結部４７との係合を解き、図１４に示すように、ビット交換用バー８０を止水バルブ７５から引抜き、同時に止水バルブ７５を閉状態にする。
【００１８】
これにより、ロック機構４２のピンストン４９は連結部４７側に移動し、油圧室４５内の油圧の低下に伴ってロックピン４３がばね４４に付勢されて前進し、カッタホルダ３８のピン穴３９に嵌入してカッタビット４１をその位置にロックする。
【００１９】
（１０）ついで、図１３、図１２に示すように、フランジ７６のボルトを外して止水バルブ７５をスライドボックス５６から取出す。
（１１）また、カッタスポーク３７に圧着されているスライドボックス５６のフランジ５７に蓋体５９をボルトで固定し、開口部を閉塞する。
（１２）そして、駆動装置６０によりスライドボックス５６をバルクヘッド３３の位置まで後退させれば、カッタビット４１の交換が終了する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術には次のような課題が残されていた。
まず、スライドボックス５６の前面をカッタスポーク３７の内面に当接させるようにしているのであるが、このような構造では、相互の突き合わせ面がゆがんでいた場合には、隙間が生じてしまい、その隙間から土砂等が侵入してしまう危険性がある。
また、カッタビット４１をロックするロックピン３３がカッタスポーク３７内においてカッタホルダ３８に係止する構造であるため、ロック機構が複雑でありまた、これを解除するために油圧機構を有するビット交換用バー８０を必要とし、さらにこのような工具による作業であるため、手間がかかる。
【００２１】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、交換時のシールが確実にできると共に、カッタビットの交換が容易にできるシールド掘進機のカッタビット交換装置を得ることを目的としたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカッタビット交換装置は、シールド掘進機のバルクヘッド側に設けたスライドボックスをカッタスポーク側に移動して、該スライドボックスとカッタスポーク間を連通させることによって機内側からのカッタビット交換を可能にしたカッタビット交換装置において、前記スライドボックスの前面側に、前記カッタスポークに嵌合可能な凹陥部を設け、前記カッタスポークに前記カッタビットが挿通される筒状部を設け、該筒状部の後端側を前記カッタスポークの背面よりも後方に突出させると共に、該突出部に前記カッタビットのロック機構を設け、前記カッタスポークの背面側における前記筒状部が配置される部位を前方に向けて凹陥させると共に、該凹陥部に前記筒状部を覆う着脱可能な蓋体を設けたものである。
【００２３】
また、カッタスポークとスライドボックスの嵌合部をテーパー状にしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の要部の説明図であり、図１（ａ）が斜視図、図１（ｂ）が図１（ａ）におけるＡ断面図である。なお、以下に説明する実施の形態の要部以外の構成、例えばシールド掘進機の構成等は従来技術の項で説明したものと同様の構成である。
本実施の形態であるカッタビット交換装置は、カッタヘッドに放射状に設置されたカッタスポーク１と、カッタスポーク１の軸方向に複数設置されてカッタビット７を収納するカッタホルダ３と、カッタスポーク１をカバーするスポークカバー１３と、カッタスポーク１側にスライドするスライドカバー１４とを備えている。
【００２７】
カッタスポーク１は後方に向かって縮幅するテーパー状をしており、その後面側におけるカッタホルダ３が設置された部位が前方側に凹陥している。したがって、カッタホルダ３の後端部はカッタスポーク１の外にむき出し状態になっている。また、カッタホルダ３の後端部にはフランジ部５が設けられている。
【００２８】
カッタホルダ３にはカッタビット７が挿入設置されており、カッタビット７をロックするロックピン９はカッタホルダ３の後端部、すなわちカッタスポーク１から突出したむき出しの部位に配置されている。
そしてロックピン９がむき出しになっているので、その取付・取り外しは従来のように遠隔で行う必要がなく、ロック機構を従来のような複雑な構造にする必要がなく、単に挿し通すだけの簡単な構造になっている。
【００２９】
カッタスポーク１の凹陥部１１には、カッタホルダ３の後端部を覆うように溝形のスポークカバー１３が設置されている。このスポークカバー１３はカッタホルダ３の後端部のフランジ５にボルト止めされている。
【００３０】
スライドボックス１４は、前面側が後方に向けて凹陥する凹陥部１５を有している。この凹陥部１５は、カッタスポーク１に嵌合できる形状になっており、前方に向けて末広がりのテーパーになっている。凹陥部１５の側面にはシール部材１７が設けられている。また、凹陥部１５には切り欠き部１９が形成されていて、切り欠き部１９の両端にはフランジ部２０が形成されている。
【００３１】
スライドボックス１４の切り欠き部１９には溝形の蓋体２１が取り付けられており、蓋体２１の両端には外向きフランジ部２３が形成されており、切り欠き部１９の端に設けたフランジ部２０にボルト接合できるようになっている。なお、フランジ部２０又はフランジ部２３のいずれか一方にはシール部材が設置されており、両者間の接合時のシールを確実にしている。
【００３２】
図２〜図６は上記のように構成された本実施の形態のカッタビット交換時の動作説明図であり、各図において（ａ）図が斜視図、（ｂ）図が（ａ）図のＡ断面図である。以下、図２〜図６に基づいて本実施の形態の交換作業工程を説明する。
（１）カッタヘッドを回転させて、交換しようとするカッタビット７の設置されたカッタスポーク１をスライドボックス１４の前面に位置させる。この状態では、図２に示すように、スポークカバー１３、蓋体２１共に取り付けられている。そして、ロックピン９はスポークカバー１３に覆われているので、ピンが土砂によって外れたり、変形又は摩耗したりすることはない。
【００３３】
（２）次に、図３に示すように、図示しない駆動装置（装置の構成は図１０に示したものと同様である。）によってスライドボックス１４を図示しないガイドに沿って前進させ、その凹陥部１５をカッタスポーク１の後面側に嵌合させる。このとき、スライドボックス１４の凹陥部１５及び、カッタスポーク１共にテーパー状になっているので、お互いの位置が若干ずれていたとしても、嵌合部の先端部が相互に入いればスライドボックス１４の前進に伴って位置ずれが修正されて嵌合される。
【００３４】
（３）スライドボックス１４の凹陥部１５をカッタスポーク１の後面側に嵌合させた状態で、図４に示すように、スライドボックス１４から蓋体２１を取り外す。蓋体２１を取り外すと、機内側から切り欠き部１９を介してスポークカバー１３が見える状態になる。この状態では、スライドボックス１４とカッタスポーク１の嵌合部はシール部材１７でシールされているので、機内に土砂が侵入することはない。
【００３５】
（４）ついで、図５に示すように、スポークカバー１３を取り外す。スポークカバー１３を取り外すと、カッタホルダ３の後端部がむき出しになり、ロックピン９を取り外せる状態になる。
（５）この状態で、図６に示すように、スライドボックス１４内に閉状態の止水バルブ２５を挿入してその先端部を交換するカッタビット７が設置されているカッタホルダ３に整合させて当接し、そのフランジをカッタホルダ３のフランジ部５にボルトで固定する。この状態でカッタホルダ３の後端部のロックピン９を取り外す。この取り外しは、ロックピン９がむき出し状態なので、ごく簡単に取り外すことができ、きわめて作業性がよい。
【００３６】
（６）次に、ビット交換用バー２６を止水バルブ２５の通水路に差し込み、止水バルブ２５を開状態にする。
そして、ビット交換用バー２６を通水路に押し込んで、先端部をカッタビット７に係止させる。この状態でビット交換用バー２６を後退させれば、カッタビット７はビット交換用バー２６と共に通水路内を移動し、引抜かれる。なお、止水バルブ２５はカッタビット７が通過したときは閉状態にする。
【００３７】
（７）次に、交換した新しいカッタビット７をカッタホルダ３に装着するには、上述のカッタビット７の引抜きとほぼ逆の手順で行われる。
すなわち、ビット交換用バー２６の先端部に係止されたカッタビット７を、閉状態にある止水バルブ２５の通水路に挿入し、止水バルブ２５を開状態にする。
【００３８】
（８）ついで、ビット交換用バー２６を止水バルブ２５の通水路に押し込み、カッタビット７をカッタホルダ３内の所定位置に挿入する。そして、カッタビット７に設けたロックピン挿通孔とカッタホルダ３のロックピン挿通孔との位置を合わせ、ロックピン９を挿通する。
そして、ビット交換用バー２６を回転してカッタビット７との係合を解き、ビット交換用バー２６を止水バルブ２５から引抜き、同時に止水バルブ２５を閉状態にする。
【００３９】
（９）ついで、止水バルブ２５をスライドボックス１４から取り外し、スポークカバー１３を取り付け、さらに、蓋体２１を取り付ける。
（１０）そして、図示しない駆動装置によりスライドボックス１４をバルクヘッドの位置まで後退させれば、カッタビット７１１の交換が終了する。
【００４０】
以上のように本実施の形態によれば、スライドボックス１４の前端面に凹陥部１５を設け、これをカッタスポーク１に嵌合させるようにしたので、スライドボックス１４とカッタスポーク１とが側面接触となりシールを確実に行うことができる。
また、カッタスポーク１とスライドボックス１４との嵌合部をテーパーにしたので、両者の嵌合をスムーズに行うことができる。
さらに、カッタビット７をロックするロックピン９をカッタホルダ３の後端部、すなわちカッタスポーク１の外側の部位に配置したので、ロックピン９の取付・取り外しを従来のように遠隔で行う必要がなく、構造を単純なものにできると共に作業性がよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、カッタースポーク側にスライドするスライドボックスの前面側に、前記カッタースポークに嵌合可能な凹陥部を設け、これらを嵌合させるようにしたので、スライドボックスとカッタースポークとのシールを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の要部の説明図である。
【図２】  本発明の実施の形態のカッタビット交換手順の説明図である。
【図３】  本発明の実施の形態のカッタビット交換手順の説明図である。（その１）
【図４】  本発明の実施の形態のカッタビット交換手順の説明図である。（その２）
【図５】  本発明の実施の形態のカッタビット交換手順の説明図である。（その３）
【図６】  本発明の実施の形態のカッタビット交換手順の説明図である。（その４）
【図７】  従来のシールド掘進機の前端部の断面図である。
【図８】  図７の要部の拡大図である。
【図９】  従来例におけるカッタビットとスライドボックスとの関係を示す説明図である。
【図１０】  従来例におけるスライドボックスの駆動装置の一例の斜視図である。
【図１１】  従来例の作用説明図である。
【図１２】  従来例の作用説明図である。
【図１３】  従来例の作用説明図である。
【図１４】  従来例の作用説明図である。
【図１５】  従来例の作用説明図である。
【図１６】  従来例の作用説明図である。
【符号の説明】
１  カッタスポーク
３  カッタホルダ（筒状部）
９  ロックピン
１１  カッタスポークの凹陥部
１３  スポークカバー
１４  スライドカバー
１５  凹陥部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004600626.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004600626.tif 000016
【図１６】
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