(57)【要約】【課題】  シールドフレーム内からカッタスポーク内に容易に出入りでき、カッタスポーク内の移動が容易なシールド掘進機を提供する。【解決手段】  ビット５を有する中空カッタスポーク４の背面に、そのビット５に沿って半径方向に延びる中空の支持部材６を一体に取り付けると共に、その支持部材６の後方に旋回環１０を設け、他方シールドフレーム１３に、上記中空カッタスポーク４をその切羽面を下向きに傾斜して支持するように旋回環１０を軸承する軸受部材１４を設け、上記旋回環１０の内周側の支持部材６の背面に開口部を形成すると共に、支持部材６と中空カッタスポーク４の間に開口部を形成してシールドフレーム１３から支持部材６を通して中空カッタスポーク４に至るアクセス通路７を形成したものである。【選択図】  図１
2007002501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビットを有する中空カッタスポークの背面に、そのビットに沿って半径方向に延びる中空の支持部材を一体に取り付けると共に、その支持部材の後方に旋回環を設け、他方シールドフレームに、上記中空カッタスポークをその切羽面を下向きに傾斜して支持するように旋回環を軸承する軸受部材を設け、上記旋回環の内周側の支持部材の背面に開口部を形成すると共に、支持部材と中空カッタスポークの間に開口部を形成してシールドフレームから支持部材を通して中空カッタスポークに至るアクセス通路を形成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
上記中空カッタスポークは、放射状に複数連結され、上記支持部材は、これら中空カッタスポークの背面に放射状に取り付けられると共に、これら放射状の支持部材の通路が相互に連通するよう形成された請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記アクセス通路は、上記旋回環の内周に回転バルクヘッドを設け、その回転バルクヘッドに上記支持部材を設け、その回転バルクヘッドと支持部材間に開口部を形成して構成される請求項１又は２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
上記軸受部材の外周とシールドフレーム間に固定バルクヘッドを設け、固定バルクヘッドと中空カッタスポーク間にカッタ室を形成した請求項３記載のシールド掘進機。
【請求項５】
上記中空カッタスポークのそれぞれに取り付けられる支持部材が周方向の位置によって半径方向の長さを異なるようにされた請求項３又は４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、カッタスポークにビット交換用の通路を形成したシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カッタのビット交換を容易にするためにビットを有するカッタスポークを中空に形成すると共に、このカッタスポークを軸支するセンターシャフト内にカッタスポークに通じる通路を形成し、カッタースポーク内からビット交換できるようにしたものが知られている。
【０００３】
これによれば、機内作業でビットを交換できるため、掘進途中にビット交換用の立坑を構築したり、カッタ前面の地山を固めて作業空間を形成するなどする必要がなく、容易にビット交換を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２５７２８９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、カッタスポークに十分な作業空間を形成することは難しく、かつ、カッタースポークはセンターシャフトに対して略直角に屈曲して配置されるものであるため、シールドフレーム内からカッタースポーク内に出入りするのが困難であると共に、カッタスポーク内の細長い空間を垂直に移動するのが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、シールドフレーム内からカッタスポーク内に容易に出入りでき、カッタスポーク内の移動が容易な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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、ビットを有する中空カッタスポークの背面に、そのビットに沿って半径方向に延びる中空の支持部材を一体に取り付けると共に、その支持部材の後方に旋回環を設け、他方シールドフレームに、上記中空カッタスポークをその切羽面を下向きに傾斜して支持するように旋回環を軸承する軸受部材を設け、上記旋回環の内周側の支持部材の背面に開口部を形成すると共に、支持部材と中空カッタスポークの間に開口部を形成してシールドフレームから支持部材を通して中空カッタスポークに至るアクセス通路を形成したものである。
【０００８】
上記中空カッタスポークは、放射状に複数連結され、上記支持部材は、これら中空カッタスポークの背面に放射状に取り付けられると共に、これら放射状の支持部材の通路が相互に連通するよう形成されるとよい。
【０００９】
また、上記アクセス通路は、上記旋回環の内周に回転バルクヘッドを設け、その回転バルクヘッドに上記支持部材を設け、その回転バルクヘッドと支持部材間に開口部を形成して構成されるとよい。
【００１０】
上記軸受部材の外周とシールドフレーム間に固定バルクヘッドを設け、固定バルクヘッドと中空カッタスポーク間にカッタ室を形成するとよい。
【００１１】
また、上記中空カッタスポークのそれぞれに取り付けられる支持部材が周方向の位置によって半径方向の長さを異なるようにされるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シールドフレーム内からカッタスポーク内に容易に出入りでき、カッタスポーク内を容易に移動できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、シールド掘進機１は、シールド本体２と、シールド本体２に斜め下向きにして軸支されるカッタ３とを備えて構成されており、断面楕円状のトンネル（図示せず）を構築するようになっている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、カッタ３は、中空カッタスポーク４を有し、中空カッタスポーク４は、前面に複数のビット５を有する。カッタ３は、地山にビット５を当てながら回転又は揺動することで地山を切削するようになっている。ビット５はそれぞれ中空カッタスポーク４の延長方向に沿って径方向に列べて設けられている。また、中空カッタスポーク４は、放射状に複数連結されている。
【００１６】
図１、図３及び図４に示すように、中空カッタスポーク４の背面には、ビット５に沿って半径方向に延びる中空の支持部材６が一体に取り付けられている。支持部材６は、矩形枠状に形成されており、前端を中空カッタスポーク４の周方向の幅に揃えるように形成されると共に、後端を前端より幅広に形成されている。また、支持部材６と中空カッタスポーク４の間には、アクセス通路７を構成する第１開口部８が形成されており、支持部材６と中空カッタスポーク４との間で作業員が行き来できるようになっている。第１開口部８は、支持部材６の前面を全開するように形成されている。また、支持部材６は、放射状に連結された複数の中空カッタスポーク４の背面に放射状に取り付けられており、それぞれの支持部材６内に形成されるアクセス通路７が相互に連通するように形成されている。そして、これにより放射状の中央に複数のアクセス通路７が重なってなる広い通路が形成されるようになっている。
【００１７】
支持部材６の背面には、後述する回転バルクヘッド９を介してリング状の旋回環１０が設けられている。旋回環１０の背面には、駆動装置１１に噛合されるギヤ１２が設けられている。駆動装置１１は、シールド本体２の固定系に設けられており、ギヤ１２と一体の旋回環１０を回転駆動するようになっている。
【００１８】
シールド本体２は、機体の外周を水密に区画するシールドフレーム１３と、シールドフレーム１３に設けられ中空カッタスポーク４をその切羽面を下向きに傾斜して支持する軸受部材１４とを備えて構成されている。
【００１９】
シールドフレーム１３はカッタ３を機体正面から見た形状と同じ断面楕円状に形成されている。軸受部材１４は、旋回環１０の内周側と外周側と後側を囲むケーシング１５と、ケーシング１５に設けられ旋回環１０を受けるラジアル・スラスト軸受１６と、旋回環１０とケーシング１５の間を水密にシールするシール材（図示せず）とを備えて構成されており、旋回環１０を回転自在かつ水密に支持するようになっている。
【００２０】
軸受部材１４の外周とシールドフレーム１３の間には、回転バルクヘッド９の外周側を塞ぐ固定バルクヘッド１７が水密に設けられている。固定バルクヘッド１７は、略リング板状に形成されており、外周縁をシールドフレーム１３の内周面１８に水密に固定されると共に、内周縁を軸受部材１４に水密に固定されている。固定バルクヘッド１７は、中空カッタスポーク４の後方に離間されており、中空カッタスポーク４との間に掘削した土砂を取り込むカッタ室１９を形成するようになっている。
【００２１】
また、旋回環１０に設けられる回転バルクヘッド９は、旋回環１０の内周側を塞ぐように略円盤状に形成されている。回転バルクヘッド９は、シールド本体２の前端を塞ぐバルクヘッド２０の一部を構成するものであり、カッタ３がシールド本体２に取り付けられることで固定バルクヘッド１７と協働してシールド本体２の前端を塞ぐようになっている。回転バルクヘッド９と支持部材６との間には、アクセス通路７を構成する第２開口部２１が形成されており、第１開口部８と、支持部材６内の空間と、第２開口部２１とでシールドフレーム１３から中空カッタスポーク４に至るアクセス通路７を形成するようになっている。第２開口部２１は、支持部材６の背面を全開するように形成されている。
【００２２】
また、カッタ３は、シールドフレーム１３の径方向に対して３０〜４０°程度傾斜されており、アクセス通路７内、中空カッタスポーク４内のいずれの位置においても作業員が比較的容易に移動できる角度となっている。
【００２３】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２４】
シールド掘進機１を掘進させる場合、図示しないシールドジャッキで推進力を発生させながらカッタ３を回転させる。カッタ３は下向きに傾斜されているため、地山を楕円形に切削する。カッタ３の回転は、駆動装置１１で旋回環１０を回転させることで行う。具体的には、駆動装置１１が回転駆動されると、その駆動力が、ギヤ１２を介して旋回環１０に伝わり、旋回環１０を回転させる。これにより、旋回環１０に回転バルクヘッド９及び支持部材６を介して設けられた中空カッタスポーク４が回転されることとなる。またこのとき、回転バルクヘッド９も中空カッタスポーク４と共に回転されることとなるが、回転バルクヘッド９と固定バルクヘッド１７の間は軸受部材１４のシール材で水密にシールされているため、シールドフレーム１３内に水等が浸入することはない。
【００２５】
このようにしてシールド掘進機１を掘進させ、ビット５が摩耗したら、ビット５の交換作業を行う。ビット５の交換作業は、アクセス通路７を用いてシールドフレーム１３内から中空カッタスポーク４内に入り、中空カッタスポーク４内から周知のビット交換装置を用いることで行う。具体的には、カッタ３を適宜回転させ、ビット交換する中空カッタスポーク４の先端を上方に向けて止める。この後、シールドフレーム１３内から第２開口部２１を経て支持部材６内に入る。このとき、放射状に延びるそれぞれの支持部材６は相互に連通され、それぞれの支持部材６が後端を中空カッタスポーク４より幅広に形成されているため、アクセス通路７に容易に入ることができる。また、アクセス通路７はシールドフレーム１３の軸に対して３０〜４０°程度の傾斜に形成されているため、水平な場合と比べても極端に歩きづらくなることはなく、支持部材６の内面を手で押さえる程度のことをすれば比較的容易に歩行できる。
【００２６】
中空カッタスポーク４内に至ったら、適宜梯子等を用いて斜め上方に延びる中空カッタスポーク４内を登りながら、中空カッタスポーク４の回転中心側から順次上側のビット５を交換する。中空カッタスポーク４は傾斜されているため、中空カッタスポーク４内の作業員は容易に体を支えることができる。具体的には、鉛直なカッタスポーク（図示せず）内での作業では、梯子を作業面に沿って取り付けた場合、作業位置に工具等を押し付けるとき、梯子を握る側の脇を締めて体をしっかりと支えつつ、作業する側の肩を作業位置から適宜離して手に力が入るような姿勢を取らなくてはならず、背中を下に向けて仰け反るような無理な姿勢を取らなくてはならない場合があり、また、梯子をカッタスポーク内の側面（周方向に向く面）に取り付けた場合、ビット交換作業の際に体を捻る等の無理な姿勢を取らなくてはならない場合があるが、傾斜面上での作業では、体の正面下側に交換すべきビット５が位置されることとなるため、略四つん這いの比較的楽な姿勢で体を支えることができ、ビット５を容易に効率よく交換することができる。このようにして１本の中空カッタスポーク４についてビット交換が終了したら、アクセス通路７を通って中空カッタスポーク４内からシールドフレーム１３内に戻り、カッタ３を適宜回動させて他の中空カッタスポーク４を上方に向ける。そして、上述と同様の手順で他の中空カッタスポーク４のビット交換を行い、さらに他の中空カッタスポーク４についても同様の作業を繰り返して全ての中空カッタスポーク４のビット交換を行う。
【００２７】
ビット交換作業が完了したら、アクセス通路７を通って中空カッタスポーク４内からシールドフレーム１３内に戻り、カッタ３を駆動させてトンネル構築作業を再開する。
【００２８】
このように、ビット５を有する中空カッタスポーク４の背面に、そのビット５に沿って半径方向に延びる中空の支持部材６を一体に取り付けると共に、その支持部材６の後方に旋回環１０を設け、他方シールドフレーム１３に、中空カッタスポーク４をその切羽面を下向きに傾斜して支持するように旋回環１０を軸承する軸受部材１４を設け、旋回環１０の内周側の支持部材６の背面に第２開口部２１を形成すると共に、支持部材６と中空カッタスポーク４の間に第１開口部８を形成してシールドフレーム１３から支持部材６を通して中空カッタスポーク４に至るアクセス通路７を形成したため、シールドフレーム１３内から中空カッタスポーク４内に容易に出入りでき、中空カッタスポーク４内を容易に移動することができる。
【００２９】
中空カッタスポーク４は、放射状に複数連結され、支持部材６は、これら中空カッタスポーク４の背面に放射状に取り付けられると共に、これら放射状の支持部材６の通路が相互に連通するよう形成されるものとしたため、支持部材６が連通される部分のアクセス通路７を広く形成することができ、シールドフレーム１３内から中空カッタスポーク４内への進入を更に容易にできる。
【００３０】
また、アクセス通路７は、旋回環１０の内周に回転バルクヘッド９を設け、その回転バルクヘッド９に支持部材６を設け、その回転バルクヘッド９と支持部材６間に第２開口部２１を形成して構成されるものとしたため、間口の広いアクセス通路７を簡単な構造で得ることができる。
【００３１】
軸受部材１４の外周とシールドフレーム１３間に固定バルクヘッド１７を設け、固定バルクヘッド１７と中空カッタスポーク４間にカッタ室１９を形成したため、カッタ室１９を簡易な構造にすることができる。
【００３２】
なお、それぞれの中空カッタスポーク４に同様の支持部材６を取り付けるものとしたが、これに限るものではない。図５に示すように、中空カッタスポーク４のそれぞれに取り付ける支持部材６、３０を周方向の位置によって半径方向の長さが異なるようにしてもよい。これによれば、周方向に隣り合う支持部材６、３０間に土砂の流れを発生させることができ、土砂の流動性を高めることができる。この場合、長い支持部材６同士は周方向に大きな角度で離間させることが好ましく、１８０°の角度で離間することで土砂の流動性を最大限に高めることができる。
【００３３】
また、図６に示すように、中空カッタスポーク４内に梯子４０を脱着自在又は一体的に取り付けるものとしてもよい。中空カッタスポーク４は傾斜されているため、脱着自在な梯子４０であっても簡単な構造で容易に設置でき、容易に取り外すことができる。例えば、梯子４０は上部にフック４１を有するものとし、中空カッタスポーク４内に梯子４０のフック４１を掛けるための掛け部４２を設けると共に、梯子４０の下部に当接して梯子４０を中空カッタスポーク４の傾斜に沿う角度に支持する位置決め部材４３を設けるものとするとよい。またさらに、中空カッタスポーク４内やアクセス通路７内にステップ４４を脱着自在又は一体的に取り付けるものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すシールド掘進機の側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】カッタ、支持部材及び回転バルクヘッドの斜視説明図である。
【図５】他の実施の形態を示すカッタ、支持部材及び回転バルクヘッドの背面図である。
【図６】他の実施の形態を示すシールド掘進機の要部側面断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  シールド掘進機
４  中空カッタスポーク
５  ビット
６  支持部材
７  アクセス通路
９  回転バルクヘッド
１０  旋回環
１３  シールドフレーム
１４  軸受部材
１７  固定バルクヘッド
１９  カッタ室
３０  支持部材
【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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