(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設けられたカッタフレームの２枚のスポークフレーム間に、ローラカッタを保持するホルダを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おいて、前記２枚のスポークフレームに、それぞれ載置ブロックが設けられ、その載置ブロック間に隙間が形成されると共に、その両載置ブロックにホルダを位置決めするための第１のテーパー面が形成され、他方前記ホルダには、ローラーカッタのほぼ径方向に偏平して上記隙間を通る支持部が形成されると共に、その支持部の両端に上記第１のテーパー面と当接して位置決めするための第２のテーパー面が形成され、上記支持部を上記隙間を通して反切羽側から切羽側に移動したのち、前記ホルダを前記ローラカッタごとその回転軸をほぼ中心として回転させ、さらに支持部の両端の第２のテーパー面を載置ブロックの第１のテーパー面に当接するように着座されて載置ブロックに支持部が係合され、前記載置ブロックに、前記ホルダを反切羽側から固定する固定部材が設けられ、前記支持部は、ローラーカッタの両側のホルダに形成され、その支持部に対応してスポークフレームに載置ブロックが設けられ、対向する載置ブロックの反切羽側には、その載置ブロック間に跨る取付プレートが設けられ、その取付プレートを通して前記固定部材が支持部材を載置ブロック上に固定する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】
２枚のスポークフレーム間には、相対向する２枚の側板が固定され、その側板間のスポークフレームにそれぞれ載置ブロックが設けられ、前記支持部の軸方向端面には、突出する円板部が連設され、前記側板には、支持部を切羽側から反切羽側へ或いは反切羽側から切羽側に移動する際に、前記円板部と係合して案内するための溝部が形成される請求項１記載のシールド掘進機のローラカッタ支持装置。
【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（以下、特別の場合を除き、単にローラカッタ支持装置と言う。）としては、カッタフレームに設けられた受け座部材に、ローラカッタを保持するホルダーに形成された突出部を反切羽側から当接させ、ボルトを反切羽側からホルダーの突出部に形成された貫通孔に挿入し、受け座部材に形成されたネジ穴にねじ込んで、ホルダをカッタフレーム側に固定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のローラカッタ支持装置では、反切羽側からボルトをホルダの貫通孔に挿入して受け座部材に形成されたネジ穴にねじ込んで、ホルダをローラフレームに固定するようにしているので、掘削の際にローラカッタにかかる荷重（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。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ローラカッタ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。
【０００５】
【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設けられたカッタフレームの２枚のスポークフレーム間に、ローラカッタを保持するホルダを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おいて、前記２枚のスポークフレームに、それぞれ載置ブロックが設けられ、その載置ブロック間に隙間が形成されると共に、その両載置ブロックにホルダを位置決めするための第１のテーパー面が形成され、他方前記ホルダには、ローラーカッタのほぼ径方向に偏平して上記隙間を通る支持部が形成されると共に、その支持部の両端に上記第１のテーパー面と当接して位置決めするための第２のテーパー面が形成され、上記支持部を上記隙間を通して反切羽側から切羽側に移動したのち、前記ホルダを前記ローラカッタごとその回転軸をほぼ中心として回転させ、さらに支持部の両端の第２のテーパー面を載置ブロックの第１のテーパー面に当接するように着座されて載置ブロックに支持部が係合され、前記載置ブロックに、前記ホルダを反切羽側から固定する固定部材が設けられ、前記支持部は、ローラーカッタの両側のホルダに形成され、その支持部に対応してスポークフレームに載置ブロックが設けられ、対向する載置ブロックの反切羽側には、その載置ブロック間に跨る取付プレートが設けられ、その取付プレートを通して前記固定部材が支持部材を載置ブロック上に固定することを特徴とする。
【０００７】
２枚のスポークフレーム間には、相対向する２枚の側板が固定され、その側板間のスポークフレームにそれぞれ載置ブロックが設けられ、前記支持部の軸方向端面には、突出する円板部が連設され、前記側板には、支持部を切羽側から反切羽側へ或いは反切羽側から切羽側に移動する際に、前記円板部と係合して案内するための溝部が形成されることが好ましい。
【０００８】
【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のローラカッタ支持装置（以下、特別の場合を除き、ローラカッタ支持装置という。）について添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１に示すように、本実施の形態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設けられたカッタフレーム１０に、ホルダ２０に保持されたローラカッタ２１を支持するものである。
【００１０】
カッタフレーム１０は、シールド掘進機の前面に径方向に配置される相対向する２枚のスポークフレーム１１を備えており、これらスポークフレーム１１間にはスポークフレーム１１の開きを防止するための補強部材１２が長さ方向に所定距離離間して溶接等により固定されている。
【００１１】
また、スポークフレーム１１には、補強部材１２に隣接して相対向する２枚の側板１３が溶接等により固定されている。側板１３の内面には図中上下に延びる溝部１３ａが形成されている。側板１３とスポークフレーム１１とにより囲まれた空間の隅部には、それぞれ柱状の支持部材１４が側板１３及びスポークフレーム１１に溶接等により固定されている。各支持部材１４には、テーパー面１５ａ（本発明の第１のテーパー面を構成する。）が形成された載置ブロック１５が溶接により固定されている。また、相対向する載置ブロック１５の先端部間には隙間１６が形成されている。載置ブロック１５の下面には、テーパー面１５ａに貫通する貫通孔１５ｂがそれぞれ形成されている。
【００１２】
ホルダ２０は、図２および図３に示すように、先端に超硬チップが埋め込まれたローラカッタ２１を保持する円筒部材２２と、この円筒部材２１をベアリング２３を介して支持する軸部材２４と、この軸部材２４の端部にボルト２５により固定される支持部材２６とを備えて構成される。
【００１３】
支持部材２６は、軸部材２４の端部及び円筒部材２２とに嵌まり込む円盤部２６ａと、この円盤部２６ａに連設されローラカッタの径方向に偏平した支持部２６ｂと、この支持部２６ｂに連設された円板部２６ｃとを備えている。
【００１４】
前記支持部２６ｂは、軸線と直交する断面の断面形状が偏平した六角柱となっている。六角柱の各面２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈ，２６ｉは次のようになっている。面２６ｄと面２６ｇとはほぼ平行であり、面２６ｅと面２６ｉとは、本発明の第２のテーパー面を構成し、相対向する載置ブロック１５の各テーパー面１５ａに当接するように傾斜角度が設定されている。面２６ｆは面２６ｅと面２６ｇとを繋ぐようになっており、面２６ｈは面２６ｉと面２６ｇとを繋ぐようになっている。面２６ｅと面２６ｉには、図１に示すように、ボルト  （本発明の固定部材に相当する）２７が螺合されるネジ穴２６ｊがそれぞれ形成されている。
【００１５】
図４は、スポークフレーム１１にローラカッタ２１を取り付けた状態を示すものである。ホルダ２０の両端に形成された支持部２６ｂは、支持部材１４に固定された相対向する載置ブロック１５間に配置され、支持部２６の面２６ｅ，２６ｉを載置ブロック１５のテーパー面１５ａに密着させて、載置ブロック１５に載置されている。載置ブロック１５の図中下面には取付プレート３０が配置され、図中下方からボルト２７を取付プレート３０に形成された貫通孔３０ａ内に挿入し、さらに載置ブロック１５に形成された貫通孔１５ｂ内に挿入し、支持部２６ｂに形成されたネジ穴２６ｊに螺合してある。これにより、ローラカッタ２１がホルダ２０を介してスポークフレーム１１側に固定されている。
【００１６】
次に、本実施の形態のローラカッタ支持装置の作用について説明する。
【００１７】
図４に示すように、ホルダ２０の支持部２６ｂはその傾斜した面２６ｅと２６ｉが載置ブロック１５のテーパー面１５に密着して載置されているので、掘削時にローラカッタ２１に掘進機側に押し込む荷重が作用しても、その荷重は主として載置ブロック１５および支持部材１４により支持され、ボルト２７にはほとんど作用しない。したがって、ボルト２７の折損や緩み等の不具合が生ずることがない。
【００１８】
また、支持部２６ｂの面２６ｅ，２６ｉと載置ブロック１５のテーパー面１５ａとを当接させることによりローラカッタ２１を容易に位置決めすることができる。しかも掘削時にローラカッタ２１に押し込み方向と直交する荷重が作用しても、テーパー面１５ａが受圧面となるので、大きな荷重に耐えることができる。
【００１９】
支持部２６ｂの面２６ｅ，２６ｉと載置ブロック１５のテーパー面１５ａとで荷重伝達を行うようにしているので、荷重伝達機構が簡単なものになる。
【００２０】
また、相対する載置ブロック１５間を連結するように、取付プレート３０が取り付けられているので、この取付プレート３０により載置ブロック１５の剛性が高まり、掘削時にローラカッタ２１に荷重が作用した際の載置ブロック１５のたわみを最小限にすることができる。したがって、載置ブロック１５の変形や破損を防止でき、ホルダ２０の脱落を未然に防止することができる。
【００２１】
また、ローラカッタ２１の摩耗等によりローラカッタ２１を交換する必要が生じた場合には、図４〜図７に示すような簡単な操作でかつ短時間でローラカッタ２１の交換を行うことができる。
【００２２】
すなわち、先ず、シールド掘進機を後退させてローラカッタ２１と切羽との間に空間を形成させる。そして、図４に示す状態において、ボルト２７を緩めてボルト２７および取付プレート３０を取り外す。
【００２３】
次に、図５に示すように、ローラカッタ２１をホルダ２０ごと前方に押し出す。これによりホルダ２０の支持部２６ｂは載置ブロック１５のテーパー面１５ａから離れる。この際、円板部２６ｃは側板１３に形成された溝部１３ａ内で案内される（図１参照）。
【００２４】
次に、図６に示すように、ローラカッタ２１をその回転軸を中心としてホルダ２０ごと回転させる。これによりホルダ２０の支持部２６ｂは、円板部２６ｃが側板１３の溝部１３ａ内に位置したまま、回転する。ローラカッタ２１を前方に押し出してあるので、支持部２６ｂと載置ブロック１５との間に隙間があり、支持部２６を載置ブロック１５のテーパー面１５ａと干渉することなく回転させることができる。
【００２５】
更にローラカッタ２１を回転させることにより、図７の状態となる。この状態でローラカッタ２１をホルダ２０ごとシールド掘進機の内側（反切羽側）に移動させると、ホルダ２０の支持部２６ｂの面２６ｄと面２６ｇとの距離（本発明の短幅寸法）が、載置ブロック１５間に形成された隙間１６よりも小さくなっているので、ホルダ２０は載置ブロック１５となんら干渉することなくシールド掘進機の内側に移動させられる。これにより、ローラカッタ２１はホルダ２０ごと内側に引き抜くことができる。そして、ホルダ２０に保持された新品のローラカッタ２１と交換し、上記とは逆の手順でホルダ２０を載置ブロック１５の載置してボルト２７および取付プレート３０により固定する。
【００２６】
次に、図８に基づいて、本発明の実施の他の形態のローラカッタ支持装置について説明する。なお、上記実施の一形態と同一構成要素には同一符合を付して説明する。
【００２７】
すなわち、上記実施の形態において載置ブロック１５に形成した貫通孔１５ｂの代わりに、載置ブロック１５の下面から載置ブロック１５の途中まで通るネジ穴１５ｃを形成するとともに、ホルダ２０の支持部２６ｂの面２６ｄに支持部２６ｂの途中まで通るネジ穴２６ｋを形成したものである。また、載置ブロック１５の下面に配置される取付プレート３０の中央部に支持部２６ｂの面２６ｄと当接する突出部材３１が固定され、この突出部材３１にはネジ穴２６ｋに対応した貫通孔が形成されている。
【００２８】
上記実施の一形態と同様に、ホルダ２０の支持部２６ｂを載置ブロック１５のテーパー面１５ａに載置し、載置ブロック１５の図中下面に取付プレート３０を配置する。そして、ボルト（本発明の固定部材に相当する。）２８を取付プレート３０の貫通孔３０ａおよび突出部材３１の貫通孔にボルト２８を挿入して支持部２６ｂに形成されたネジ穴２６ｋに螺合する。これによりホルダ２０が載置ブロック１５に保持される。さらに、取付プレート３０の貫通孔３０ａ内にボルト２７を挿入し載置ブロック１５のネジ穴１５ｃに螺合する。これにより取付プレート３０が載置ブロック１５に固定される。
【００２９】
この実施の形態では、ホルダ２０はボルト２８により載置ブロック１５側に保持されるが、ボルト２７の取り付けは補助的なものであり、取付プレート３０がボルト２７により載置ブロック１５に固定されるので、掘削中に取付プレート３０が移動してホルダ２０が載置ブロック１５から抜け落ちることが防止できる。
【００３０】
この実施の形態においては、取付プレート３０に固定された突出部材３１の幅寸法を載置ブロック１５の先端面との間に隙間ができるようになっている。しかし当該幅寸法を載置ブロック１５の先端面間の距離と同じか若干小さくして先端面との間に隙間が形成されないようにすれば、テーパー面１５ａと面２６ｅ，２６ｉの位置決め作用と保持作用を補完することができる。
【００３１】
また、突出部材３１は、取付プレート３０ではなく支持部２６ｂに一体的に設けてもよい。但し、この場合には、突出部材３１の厚さを含めた支持部２６ｂの短幅寸法が載置ブロック１５の先端面間の距離よりも小さくなるように設定する必要がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ローラカッタ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ローラカッタ支持装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示したホルダの断面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図１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】本発明の実施の他の形態のローラカッタ支持装置を示す図である。
【符号の説明】
１１  スポークフレーム（カッタフレーム）
１４  支持部材
１５  載置ブロック
１５ａ  テーパー面（第１のテーパー面）
１６  隙間
２０  ホルダ
２１  ローラカッタ
２６ｂ  支持部
２６ｅ，２６ｉ  面（第２のテーパー面）
２７，２８  ボルト（固定部材）
【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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【図７】
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【図８】
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