(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタの中央に当該カッタを貫通して筒状のカッタ回転軸を取り付け、その筒状のカッタ回転軸の内側に前進時に切刃に当接すると共に後退時にシールド掘進機内側へ引き込まれるカッタ中央部をその軸方向にスライド自在に設け、上記筒状のカッタ回転軸に上記カッタ中央部が後方にスライドしたときにその前方で筒状のカッタ回転軸の内部を前後に仕切るゲートを設けたことを特徴とするシールド掘進機のカッタビット交換機構。
【請求項２】
上記カッタ中央部に、その径方向外方に位置するカッタ外周部に係脱される係合ピンを設けた請求項１記載のシールド掘進機のカッタビット交換機構。
【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のカッタビットを交換する機構に係り、特に、カッタの中央部に位置するカッタビットを交換するためのシールド掘進機のカッタビット交換機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、カッタを回転させながら推進力を与えて、トンネルを掘削するようになっている。すなわち、カッタの先端に設けられたカッタビットが、カッタが回転することにより地山を掘削するようになっている。
【０００３】
ところで、カッタビットは、地山を掘削していくうちに摩耗していく。特に、カッタの径方向外周側は、移動距離が長いためにその部分のカッタビットの摩耗が大きい。そのため、従来は、カッタの径方向外周側のカッタビットを交換するための機構は多数提案されていた。
【０００４】
一方、カッタ中央部は、移動距離が短いためにその部分のカッタビットは、余り摩耗しないので、カッタ中央部のカッタビットを交換するための機構は、特に提案されてはいなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、トンネルの長距離化が進んでいるが、上述のように、従来は、カッタの外周側に取り付けられたカッタビットは、交換することはできるものの、カッタ中央部のカッタビットを交換することはできないので、掘削施工可能なトンネルの長さは、カッタ中央部のカッタビットの寿命に制限されてしまっていた。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、その目的は、カッタ中央部のカッタビットを交換することができるシールド掘進機のカッタビット交換機構を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、カッタの中央に当該カッタを貫通して筒状のカッタ回転軸を取り付け、その筒状のカッタ回転軸の内側に前進時に切刃に当接すると共に後退時にシールド掘進機内側へ引き込まれるカッタ中央部をその軸方向にスライド自在に設け、上記筒状のカッタ回転軸に上記カッタ中央部が後方にスライドしたときにその前方で筒状のカッタ回転軸の内部を前後に仕切るゲートを設けたものである。
【０００８】
上記構成によれば、カッタ中央部が後方にスライドすると共に、その前方のゲートでカッタ回転軸の内部を前後に仕切ることができるので、シールド掘進機外と区画されたカッタ中央部の前方の空間に作業員が出入りすることが可能となり、カッタビットの交換作業が容易に行える。これによって、掘削施工可能なトンネルの長さを大幅に長くすることができる。
【０００９】
そして、上記カッタ中央部に、その径方向外方に位置するカッタ外周部に係脱される係合ピンを設けたものが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の実施の形態を示した断面図である。
【００１２】
まず、シールド掘進機及びそのカッタビット交換機構の構成を説明する。
【００１３】
本実施の形態に係るシールド掘進機１は、シールドフレーム２の前端部にバルクヘッド３が設けられている。バルクヘッド３の中心部には、バルクヘッド３を貫通してカッタ回転軸５が設けられており、そのカッタ回転軸５の前端には、カッタ６が設けられている。カッタ６の前面には複数のカッタビット７が取り付けられている。カッタ回転軸５の後方にはこれを回転させるための駆動モータ（図示せず）が接続されている。
【００１４】
バルクヘッド３の下部には、これを貫通して切刃１１側へ開口するスクリュコンベア（図示せず）が設けられている。また、シールドフレーム２内後部には、シールドジャッキ（図示せず）が設けられている。
【００１５】
シールド掘進機１は、組み付けられたセグメントをシールドジャッキで押して推進力を得ながら、カッタ６が回転することによって、トンネルを掘削するようになっている。
【００１６】
ところで、本発明に係るカッタビット交換機構８では、上述のカッタ回転軸５が筒状に形成されている。その筒状のカッタ回転軸５はカッタ６の中央に貫通されて掘削土砂９の切刃１１に前端が開口するようになっている。
【００１７】
筒状のカッタ回転軸５の内側には、カッタ６の中央に位置するカッタ中央部１２がその軸方向にスライド自在に設けられている。カッタ中央部１２は、円筒状に形成された胴部１４とその前方に配置されたカッタ部１５とを備えている。カッタ部１５は回転軸１６を介して胴部１４と接続されており、カッタ中央部１２のカッタ部１５は胴部１４に対して回転可能となっている。カッタ中央部１２の外周面とカッタ回転軸５の内周面との間には、スライド可能なシール機構（図示せず）が介設されており、土砂がシールド掘進機１内に流入するのを防止している。
【００１８】
カッタ中央部１２の後部には、これを軸方向にスライドさせるスライド手段として、油圧ジャッキ１７が接続されている。油圧ジャッキ１７の後端は、シールドフレーム２から延びるフレーム（図示せず）に接続されている。この油圧ジャッキ１７の伸縮によって、カッタ中央部１２は、カッタ回転軸５内で前端に位置する前進時には、その前端が切刃１１に当接し、一方、カッタ回転軸５内で後端に位置する後退時には、シールド掘進機１の内側（バルクヘッド３よりも後方）に引き込まれるようになっている。
【００１９】
カッタ回転軸５には、カッタ中央部１２がカッタ回転軸５で後方にスライドしたときに、その前方で筒状のカッタ回転軸５の内部を前後に仕切るゲート２１が設けられている。
【００２０】
ゲート２１は、上下に半円状に分割されており、カッタ回転軸５の上下にそれぞれ昇降自在に設けられている。ゲート２１同士の接合部には棒状のシールが設けられており、そのシールをゲート２１同士で挟み込んで止水するようになっている。カッタ回転軸５のゲート２１の固定部には、シール部材２２が形成され、掘削土砂や水の流入を防止するようになっている。
【００２１】
なお、ゲート２１の形状は、上下２分割に限定されるものではなく、別の形状であってもよい。例えば、左右２分割であったり、３或いは４分割等であってもよい。
【００２２】
本実施の形態のカッタ６は、スポーク式のものであり、カッタ回転軸５の前端外周部には、複数のカッタスポーク１８が放射状に取り付けられている。このカッタスポーク１８が、カッタ中央部１２の径方向外方に位置するカッタ外周部１９となる。
【００２３】
カッタ中央部１２には、カッタ外周部１９に係脱される係合ピン２３が設けられている。係合ピン２３は、カッタ中央部１２の内部に径方向外側に向かって複数設けられており、その先端が、カッタスポーク１８に形成された係合穴２４に向かって出没自在に形成されている。
【００２４】
掘削時には、係合ピン２３が径方向外側に突出してカッタスポーク１８の係合穴２４に挿入されて、カッタ中央部１２とカッタ外周部１９とが一体化される。一方、カッタ中央部１２のスライド時には、係合ピン２３が径方向内側に縮退してカッタ中央部１２内に収容されて、カッタ中央部１２とカッタ外周部１９とが分離するようになっている。
【００２５】
次に、上記構成によるシールド掘進機１のカッタビット交換機構８の作用を説明する。
【００２６】
シールド掘進機１によるトンネルの掘削により、カッタ中央部１２のカッタビット７が摩耗したならば、カッタ６の回転を停止させて、図２に示すように、係合ピン２３を径方向内側に縮退してカッタ中央部１２内に収容させて、カッタ中央部１２とカッタ外周部１９とを分離する。
【００２７】
その後、油圧ジャッキ１７を縮退させて、カッタ中央部１２を、カッタ回転軸５内でシールド掘進機１内側（後方）へ引き込む。このとき、掘削土砂９が軟弱な場合には、カッタ中央部１２の後退と共に、カッタ回転軸５の内部に土砂が流れ込むが、カッタ中央部１２の外周面とカッタ回転軸５の内周面、及びカッタ回転軸５とゲート２１とはシールされているので、土砂がシールド掘進機１の内部に流入することはない。
【００２８】
そして、カッタ中央部１２が、図３に示すように、後端部まで移動したならば、図４に示すように、ゲート２１を閉じて、筒状のカッタ回転軸５の内部を前後に仕切る。これによって、カッタ中央部１２とゲート２１との間に空間ができ、これを作業空間２５として利用できる。
【００２９】
その後、カッタ中央部１２の前面或いはカッタ回転軸５の側面に形成されたマンホール（図示せず）から作業空間２５に作業員が入る。土砂が作業空間２５まで流入している場合は、作業員がその土砂を除去して、その後、カッタビット７の交換作業を行う。
【００３０】
このとき、作業員はカッタ中央部１２の前面に入って交換作業をできるので、作業性が高く、手間及び時間の短縮を達成できる。また、ゲート２１によって、掘削土砂９と区画されているので、作業場所を確保できる。
【００３１】
このように、本発明によれば、カッタ中央部１２のカッタビット７の交換作業が容易に行える。これによって、掘削施工可能なトンネルの長さを大幅に長くすることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、掘削土砂が軟弱な場合を想定して、ゲート２１を設けるようにしているが、掘削土砂が固くて切刃が崩れない場合には、ゲート２１を設けなくてもよいケースもある。
【００３３】
また、本実施の形態では、カッタ６がスポーク式のものを例にあげて説明したが、これに限られるものではない。本発明は、例えば面盤状のカッタにも適用できるのは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、カッタ中央部が後方にスライドすると共に、その前方のゲートでカッタ回転軸の内部を前後に仕切ることができるので、シールド掘進機外と区画されたカッタ中央部の前方空間に作業員が出入りすることが可能となり、カッタビットの交換作業が容易に行える。これによって、掘削施工可能なトンネルの長さを大幅に長くすることができるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の実施の形態を示した概略断面図である。
【図２】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の作動状態を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の作動状態を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明に係るシールド掘進機のカッタビット交換機構の作動状態を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
５  カッタ回転軸
６  カッタ
７  カッタビット
８  カッタビット交換機構
１１  切刃
１２  カッタ中央部
１９  カッタ外周部
２１  ゲート
２３  係合ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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