(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機本体の前面に回転駆動可能に取り付けられたカッタフレームと、このカッタフレームにホルダを介して取り付けられるローラカッタとを備えたシールド掘進機のローラカッタ支持装置において、前記カッタフレームには、前記ホルダが切羽側から取り付けられる内外の載置ブロックが径方向に沿って設けられると共に、これら内外の載置ブロックの間に隙間部が形成され、前記ホルダは、内外載置ブロックのいずれかに片寄って載置され、そのホルダが位置決め部材を介して上記載置ブロックに固定されると共に位置決め部材が上記隙間部に嵌合して載置ブロックに固定されるようにしたことを特徴とするシールド掘進機のローラカッタ支持装置。
【請求項２】
前記位置決め部材は、前記隙間部に嵌合する突出部を有する請求項１記載のシールド掘進機のローラカッタ支持装置。
【請求項３】
前記突出部は前記位置決め部材に偏心させて設けられている請求項２記載のシールド掘進機のローラカッタ支持装置。
【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、特に岩盤・巨礫用のシールド掘進機に設けられるローラカッタを支持フレームに支持するためのシールド掘進機のローラカッタ支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかるシールド掘進機のローラカッタ支持装置としては、図１１〜図１３に示すようなものがある。すなわち、シールド掘進機本体１の前面にほぼ円板状のカッタフレーム２が内部の駆動装置（図示せず）により回転駆動可能に設けられている。このカッタフレーム２にローラビット５，６を放射状に固定して構成される。ローラビット５は、カッタフレーム２のコーナー部に配置されるもので円板状のローラカッタ３がホルダー４に回転自在に保持されており、ローラビット６はカッタフレーム２の前面部に配置されるもので、円板状のローラカッタ７をホルダに回転自在に保持されたものである。図中９はティースビットである。図１２は、ローラビット５を含みカッタフレーム２の回転軸を含んだ平面で切断した断面図であり、ローラビット５はカッタフレーム２のコーナーに対応して斜めに配置されている。
【０００３】
図１３に示すように、ローラビット５を、カッタフレーム２に溶接等により固定された受け座部材１１にホルダー４に形成された突出部４ａを当接させ、ホルダー４側からボルト１２を、ホルダー４の突出部４ａに形成された貫通孔４ｂに挿入し受け座部材１１に形成されたネジ穴１１ａにねじ込んで、ローラビット５をカッタフレーム２側に固定するようにしている。
【０００４】
ところで、従来のシールド掘進機によりトンネルの曲線部を施工する場合には、シールド掘進機が曲線部に沿って曲がることができるように曲線部の内側に余掘りを施工する必要があるが、岩盤・巨礫ではコピー／オーバーカッタの貫入が困難であるので、曲線部の施工が予定されている場合には、カッタフレーム２のコーナー部に設けたローラビット５のローラカッタ３としてその外径を大きなものを予め装着してローラカッタ３の張り出し量を大きくした状態で掘削を開始するようにしている。
【０００５】
一方、従来のシールド掘進機としては、ローラカッタの外径を直線部および曲線部の施工で同一のものを使用し、併せてローラビットを油圧ジャッキにより外方に移動できるような構造としたものがある。そして、曲線部の施工の際にローラカッタを油圧ジャッキにより張り出させ余掘りを行うようにしたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホルダー４側からボルト１２をホルダー４の突出部４ａに形成された貫通孔４ｂに挿入して受け座部材１１に形成されたネジ穴１１ａにねじ込んで、ローラビット５をローラフレーム２側に固定するものでは、掘削の際にローラビット５にかかる荷重（例えばせんだん力、引張力）が直接ボルトに作用しボルトの折損や緩みが発生し、その改修のため掘削を一時停止させなければならないといった不都合が多発する。
【０００７】
また、コーナー部に設けたローラビット５のローラカッタ３としてその外径を大きなものを予め装着してカッタフレーム２に対するローラカッタ３の張り出し量を大きくした状態で掘削を開始するものでは、トンネルの直線部を含めて余掘りを行うことになるため、掘削土量が多くなるとともに、トンネルの蛇行が起こりやすいといった問題がある。さらに、ローラカッタ３が曲線部の施工をはじめる前に摩耗してしまうといった問題もある。
【０００８】
また、カッタの外径を直線部および曲線部の施工で同一とし、曲線部の施工の際にカッタを油圧ジャッキにより張り出させるようにしたものでは、油圧ジャッキの配置のために大きなスペースが必要となり、ローラビットの移動機構が複雑になるとともに掘削時の荷重が移動機構に直接作用するので、この荷重に耐えられるような構造としなければならない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ローラビットに作用する荷重がボルト等の締結具にまともに作用することを防止することにより締結具の折損等を防止し、さらに曲線部を施工する場合にのみローラビットを外側に移動して余掘りを行うことができ、もって掘削土量を少なくし、トンネルの蛇行を防止し、カッタの摩耗を最小限とすることができ、しかも大きなスペースを必要とせず、構造も簡単なものとすることができるシールド掘進機のローラカッタ支持装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のシールド掘進機のローラカッタ支持装置は、シールド掘進機本体の前面に回転駆動可能に取り付けられたカッタフレームと、このカッタフレームにホルダを介して取り付けられるローラカッタとを備えたシールド掘進機のローラカッタ支持装置において、前記カッタフレームには、前記ホルダが切羽側から取り付けられる内外の載置ブロックが径方向に沿って設けられると共に、これら内外の載置ブロックの間に隙間部が形成され、前記ホルダは、内外載置ブロックのいずれかに片寄って載置され、そのホルダが位置決め部材を介して上記載置ブロックに固定されると共に位置決め部材が上記隙間部に嵌合して載置ブロックに固定されるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
前記位置決め部材は、前記隙間部に嵌合する突出部を有することが好ましい。
【００１２】
前記突出部は前記位置決め部材に偏心させて設けられていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態のシールド掘進機について添付図面に基づいて説明する。本シールド掘進機の全体構造は図１１に示す従来のものとほぼ同一である。
【００１４】
本シールド掘進機は、図１および図２に示すように、シールド掘進機本体の前面に回転駆動可能に取り付けられたカッタフレーム２０と、円板状のローラカッタ３１が回転自在にホルダー３２に保持されたローラビット３０と、ローラビット３０がカッタフレーム２０に沿った方向に移動可能でかつ着脱可能に取り付けられるローラビット支持部４０と、ローラビット３０のホルダ３２とローラビット支持部４０とに係合しローラビット３０をローラビット支持部４０に押圧するための位置決め部材５０と、該位置決め部材５０をローラビット支持部４０に固定する締結具（ボルト）６０とを備えて概略構成される。なお、図１はローラビット３０を内側に位置させる場合、図２はローラビット３０を外側に位置させる場合について示す。
【００１５】
カッタフレーム２０は、シールド掘進機本体の外径とほぼ同径の板状フレーム２１と、このフレーム２１の中心を通って放射方向に配置されたスポークフレーム２２とを備えている。
【００１６】
ローラビット３０は以下のように構成される。
【００１７】
すなわち、ホルダ３２は、２枚の側板３４，３５を平行に設け、これらの側板３４，３５の間を２枚の平行な側板３６，３７で連結したいわゆる枠状形状となっている。側板３４，３５の両端は側板３６，３７の外面よりも突出した突出部３４ａ，３５ａとなっている。
【００１８】
ローラカッタ３１は、周縁部に超硬チップが埋め込まれるか、又は焼入加工の施された刃先部材が固定されて構成される。ローラカッタ３１は２個を側面を互いに当接させて配置される。それぞれに形成された軸孔（図示せず）にシャフト３３が遊挿され、このシャフト３３は側板３４，３５に形成された溝部３４ｂ，３５ｂ（但し、３５ｂは図では見えない。）に両持ち状態で回転できないように保持されている。そして、このシャフト３３の上面にはシャフト押さえ部材３８，３９がシャフト３３を挟み込むように固定されている。
【００１９】
ローラビット支持部４０は、スポークフレーム２２に連続するように配置された側板４１，４２と、側板４１，４２およびスポークフレーム２２の境界部にこれらと一体に設けられた仕切り板４３と、側板４１，４２の外端部に固定された側板４４とを備えて概略構成されている。
【００２０】
側板４１，４２の内面には、ローラビット３０の各側板３４，３５に形成された突出部３４ａ，３５ａが載置される２個の載置ブロック４５，４６が溶接等により固定されている。一方の載置ブロック４５はその外端が側板４４の内面に密着して配置され、その内端は他方の載置ブロック４６との間に隙間４７を持って配置されている。この隙間４７はホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの厚さ寸法よりも大きく形成されている。他方の載置ブロック４６はその内端が仕切り板４３との間に隙間４８を持って配置されている。この隙間４８も、隙間４７と同様に、ホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの厚さ寸法よりも大きく形成されている。また、各載置ブロック４５，４６の幅寸法は突出部３４ａ，３５ａの内面間の距離と同じか若干小さく設定されている。さらに、対向する側板４１，４２に固定された載置ブロック４６および載置ブロック４７の外面間の距離は、ローラビット３０の側板３６，３７の外面間の距離とほぼ同一または若干小さく設定されている。各載置ブロック４５，４６には締結具６０が挿入される貫通孔４５ａ，４６ａがそれぞれ形成されている。
【００２１】
位置決め部材５０は、ホルダ３２の側板３４，３５に形成された突出部３４ａ，３５ａの内面間の間隙寸法とほぼ同一または若干小さな幅寸法を有する本体部５０ｂと、この本体部５０ｂの図中上端に一体に形成された突出部５０ａと、本体部５０ｂの下端の隅部付近に一体に形成された突出部５０ｃと備えている。本体部５０ｂの下端部であって突出部５０ｃではない部分には、ボルト等の締結具６０が螺合される２つのネジ穴５０ｄが形成されている。
【００２２】
本体部５０ｂは突出部３４ａ，３５ａとの間に挿入することができるようになっており、突出部５０ａは側板３４，３５の外面間の距離とほぼ同一幅を有しており、突出部３４ａ，３５ａと当接する。突出部５０ｃは隙間４７の幅寸法とほぼ同一の幅寸法を有し当該隙間４７に挿入できるようになっている。
【００２３】
なお、位置決め部材５０はローラビット３０のホルダ３２をカッタフレーム２０に複数の位置にそれぞれ規制する。
【００２４】
次に、本実施の形態のローラビット支持装置の使用方法および作用について説明する。なお、図３〜図１０は、側板４１，４２と平行な平面でかつ載置ブロック４５，４６の貫通孔４５ａ，４６ａを含む面で切断した断面図である。
【００２５】
図３は、ローラビット３０をローラビット支持部４０の内方部分の位置に配置させた状態を示し、シールド掘進機がトンネルの直線部分を施工する場合の状態を示すものである。すなわち、位置決め部材５０の突出部５０ｃを載置ブロック４５，４６間の隙間４７に挿入するとともに、その本体部５０ｂをホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａ間に挿入し、位置決め部材５０の突出部５０ａを突出部３４ａ，３５ａの図中上面に当接させて配置する。そして、載置ブロック４６に形成された貫通孔４６ａ内に締結具６０を挿入し、締結具６０を位置決め部材５０に形成されたネジ穴５０ｄに螺合する。これにより位置決め部材５０を介してローラビット３０がローラビット支持部４０に固定される。
【００２６】
トンネルの曲線部を施工する際には、以下の手順によりローラビット３０をローラビット支持部４０の外方部分に位置させてシールド掘進機の周囲に余掘りを行う。
【００２７】
すなわち、図４に示すように、締結具６０を緩めて取り外し、位置決め部材５０をその突出部５０ｃが隙間４７から外れる方向（シールド掘進機前方側）に押し出す。
【００２８】
図５に示すように、ローラビット３０を位置決め部材５０とともに内側（図５中イ方向）に移動する。
【００２９】
図６に示すように、ローラビット３０をシールド掘進機の内部方向（図中ロ方向）に移動させてローラビット支持部４０から抜き取る。この際、ホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａ間の寸法が載置ブロック４６の幅寸法よりも大きく形成されており、側板３６，３７間の寸法が対向する各載置ブロック４６間の距離寸法よりも若干小さく形成されているので、ホルダ３２は載置ブロック４５，４６等とは勘定せずその移動はなんら拘束されず、載置ブロック４６を通って抜き取ることができる。ローラビット３０を手で保持するか若しくは保持機構に保持させておく。
【００３０】
図７に示すように、位置決め部材５０をその突出部５０ｃが図６とは反対側に位置するように反転させる。この際に、側板４１，４２の間の隙間から削岩機のビットを挿入してシールド掘進機の側方の地盤を斫ってローラビット３０が張り出す空間を形成する。
【００３１】
図８に示すように、保持しておいたローラビット３０を、載置ブロック４６を跨ぐように隙間４７，４８を通して、シールド掘進機の内部から外側方向（図中ハ方向）に移動させて配置する。
【００３２】
図９に示すように、ローラビット３０を位置決め部材５０とともに、シールド掘進機の外側（図中ニ方向）に移動させ位置決め部材５０の突出部５０ｃが隙間４７に臨むように位置させる。
【００３３】
図１０に示すように、位置決め部材５０をシールド掘進機の内側（図中ホ方向）に移動させ、突出部５０ｃを隙間４７内に挿入する。そして、締結具６０を載置ブロック４５に形成された貫通孔４５ａ内に挿入して、位置決め部材５０に形成されたネジ穴５０ｄに螺合することにより位置決め部材５０を介してローラビット３０をローラビット支持部４０に固定する。この結果、ローラビット３０のローラ３１は、図３の位置（図１０中の二点鎖線の位置）から外方に配置させられる。この状態でシールド掘進機を前進させるとビット３０により余掘りをすることができる。
【００３４】
本実施の形態のシールド掘進機によれば、位置決め部材５０の突出部５０ｃを載置ブロック４５と載置ブロック４６との間の隙間４７に挿入することにより位置決め部材５０を位置決めすることができる。位置決め部材５０を反転して隙間４７に挿入することで外方位置と内方位置とに位置決めすることができる。ここで、位置決め部材５０の本体部５０ｂはちょうどホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの間に嵌まり込むようになっているので、位置決め部材５０により押圧固定されるローラビット３０が外方位置と内方位置と位置決めされる。
【００３５】
本実施の形態では、突出部５０ｃの側面と載置ブロック４５，４６の側面とが平面で当接するので、当該平面が掘削時にローラビット３０に作用する荷重の外力受け部となり、締結具６０に作用するせんだん荷重力を大幅に低減することができる。
【００３６】
また、ローラビット３０のホルダ３２は載置ブロック４５，４６に載置されているので、ローラビット３０に作用する荷重が載置ブロック４５，４６で受けられ、締結具６０に引張力が発生することを大幅に低減することができる。
【００３７】
このように、締結具６０に作用するせんだん力及び引張力を大幅に低減することができるので、締結具６０が折損したり緩みが生ずることが防止される。
【００３８】
さらに位置決め部材５０の本体部５０ｂはちょうどホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの間に嵌まり込むようになっているので、ホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの内側面と位置決め部材５０の本体部５０ｂの側面とが密着し。掘削時にローラビット３０に荷重が作用しても位置決め部材５０とホルダ３２との間でガタが生ずることがなく、位置決め部材５０により確実にローラビット３０を保持することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では位置決め部材５０を反転して使用するようにしているので、位置決めのために複数の位置決め部材を用意する必要がなく、部品管理等を簡素化することができる。
【００４０】
ホルダ３２の突出部３４ａ，３５ａの内側面間の距離が載置ブロック４５，４６の幅寸法より若干大きくしてあり、ホルダ３２の側板３６，３７の外側面間の距離が対向する載置ブロック４５，４６間の距離よりも若干小さく形成されているので、ホルダ３２を載置ブロック４５，４６に沿って移動させて突出部３４ａ，３５ａ間に載置ブロック４６を位置させると、ローラビット３０をホルダ３２ごと載置ブロック４６の内側に抜き取ることができる。同様に、載置ブロック４５の内側からローラビット３０をホルダ３２ごと載置ブロック４５の外側に挿入することができる。このように、本実施の形態のシールド掘進機では、その内部からローラビット３０を抜き差しすることができるので、ローラビット３０の交換に際してシールド掘進機の前面の岩盤を人手で掘削する必要がなくなり、ローラビット３０の交換作業を非常に簡単に行うことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、１個の位置決め部材５０を反転させて使用しているが、ローラビット３０に係合してローラビット３０を複数の位置にそれぞれ規制する複数の位置決め部材５０を用意し、各位置決め部材５０を適宜選択してローラビット支持部４０に係合させローラビット３０の位置を変更させるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ローラビットに作用する荷重がボルト等の締結具にまともに作用することを防止することにより締結具の折損等を防止し、さらに曲線部を施工する場合にのみローラビットを外側に移動して余掘りを行うことができ、もって掘削土量を少なくし、トンネルの蛇行を防止し、カッタの摩耗を最小限とすることができ、しかも大きなスペースを必要とせず、構造も簡単なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るシールド掘進機のローラカッタ支持装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るシールド掘進機のローラカッタ支持装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図４】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図５】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図６】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図７】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図８】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図９】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図１０】図１および図２のローラカッタ支持装置の使用方法および作用を示す工程図である。
【図１１】従来のシールド掘進機を示す斜視図である。
【図１２】従来のシールド掘進機の一部の断面図である。
【図１３】従来のシールド掘進機の一部の断面図である。
【符号の説明】
２０  カッタフレーム
３１  ローラカッタ
３２  ホルダ
４５，４６  載置ブロック
５０  位置決め部材
５０ｃ  突出部
６０  締結具
【図１】
0003899587.tif 000002
【図２】
0003899587.tif 000003
【図３】
0003899587.tif 000004
【図４】
0003899587.tif 000005
【図５】
0003899587.tif 000006
【図６】
0003899587.tif 000007
【図７】
0003899587.tif 000008
【図８】
0003899587.tif 000009
【図９】
0003899587.tif 000010
【図１０】
0003899587.tif 000011
【図１１】
0003899587.tif 000012
【図１２】
0003899587.tif 000013
【図１３】
0003899587.tif 000014