(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機のセンターシャフト、該センターシャフトに直交しシールド胴体側に折り畳み可能に支持されてビットを配置したカッタースポーク、及び該センターシャフトを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しその後方にスライドするのに従ってカッタースポークを折り畳むセンタースライドジャッキから成るビット交換ユニットと、該交換ユニットを後退可能に配置するシールド内筒に設けたユニット格納室とで構成し、前記ビット交換ユニットをユニット格納室に格納してビットを交換可能にしたシールド掘進機。
【請求項２】
ユニット格納室が、閉鎖ゲートを備えることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載するシールド掘進機のビット交換方法において、シールド掘進機の掘進を停止し、次いでビット交換ユニットにおいて、カッタースポークを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しているセンタースライドジャッキを後方にスライドさせてセンターシャフトに直交して支持されるカッタースポークをシールド胴体側に折り畳み、その後にカッタースポークを折り畳んだビット交換ユニットを後退させて、シールド内筒に設けたユニット格納室に格納してビットを交換し、しかる後に上記と逆の操作によってセンターシャフトとカッタースポークとを設定して掘進を開始するシールド掘進機のビット交換方法。
【請求項４】
ビット交換ユニットをユニット格納室に格納し、しかる後にユニット格納室を閉鎖してビットを交換することを特徴とする請求項３に記載のシールド掘進機のビット交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進機のビット交換方法に関し、特にビットの交換をシールド胴体内において安全かつ合理的に推進するシールド掘進機およびシールド掘進機のビット交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から行われているシールド掘進機のビット交換は、掘削前方の地中に対して地盤改良を行った後に、作業員がシールド掘進機から切羽前面に出ることによって行われていた。
【０００３】
しかし、このような方法は、作業の安全面と合理化の観点から望ましくないので、最近では機械的作業によって、ビットを交換する方法が開発されている。提案されている方法としては、背面にビットを配置したカッタースポークを回転させることによって交換させる例やビットをジャッキによって前面に押し出すことによって交換を容易にする方法が知られているが、いずれの交換方法も地中で行われる者であることから、目視によって確認することが不可能であり、これに加えて、ビットの交換回数も限定せざるを得ないという問題点が指摘されている。
【０００４】
又、球体シールドの場合には、カッターデスクの切羽面を１８０度回転させることによって、カッター面を機内側に位置させて作業することが出来るので、作業の安全面と合理化からは一応の進展が見られる方法であるが、球面の加工が必要になる点でコストの嵩張りを生じることになるという製造上の問題を抱えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況に鑑みてその対策として考案されたものであり、シールド掘進機におけるビットの交換ユニットを簡潔な構造にし、ビットの交換をシールド内筒の中で実施可能にするシールド掘進機およびシールド掘進機のビット交換方法を提供している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるシールド掘進機は、シールド掘進機のセンターシャフト、該センターシャフトに直交させてシールド胴体側に折り畳み可能に支持されてビットを配置したカッタースポーク、及びセンターシャフトを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しその後方にスライドするのに従ってカッタースポークを折り畳むセンタースライドジャッキからビット交換ユニットを構成し、この交換ユニットを後退可能に配置するユニット格納室をシールド内筒に設けて構成し、前記ビット交換ユニットをユニット格納室に格納してビットを交換可能にしており、ユニット格納室に閉鎖ゲートを備えることを特徴としている。
【０００７】
これによって、交換ユニットを折り畳みとスライドという簡潔な機構にすることで、製造コストの低減と交換の簡便さを図っている。
【０００８】
本発明によるシールド掘進機のビット交換方法は、上記シールド掘進機のビット交換機構にてきようするものであって、シールド掘進機の掘進を停止させてから、ビット交換ユニットにおいて、カッタースポークを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しているセンタースライドジャッキを後方にスライドさせてセンターシャフトに直交して支持されるカッタースポークをシールド胴体側に折り畳み、その後にカッタースポークを折り畳んだビット交換ユニットを後退させて、シールド内筒に設けたユニット格納室に格納してビットの交換を完了し、しかる後に上記と逆の操作によってセンターシャフトとカッタースポークとを設定して掘進を開始するものであり、ビット交換ユニットをユニット格納室に格納した後に、ユニット格納室を閉鎖してビットを交換することを特徴としている。
【０００９】
これによって、ビットの交換を摩耗の程度に応じて迅速に実施することで作業コストの低減を図っている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるシールド掘進機は、シールド掘進機のセンターシャフトと、これに直交させてシールド胴体側に折り畳み可能に支持されてビットを配置したカッタースポーク及びセンターシャフトを軸支してその後方にスライドするセンタースライドジャッキから成るビット交換ユニットと、シールド内筒に設けてこの交換ユニットを後退可能に配置するユニット格納室とによって構成されている。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明によるシールド掘進機のビット交換機構を概要的に示している側断面図である。
【００１２】
図示のように、ビット交換機構１は、ビット交換ユニット２とこれを格納するユニット格納室３から構成されている。
【００１３】
ビット交換ユニット２は、ビット４を配置したカッタースポーク５、センターシャフト６、カッターモーター７を配備したセンタースライドジャッキ８から構成されており、カッタースポーク５はセンターシャフト６にピン９によって転動できるように支持されている。
【００１４】
センターシャフト６は、センタースライドジャッキ８に軸方向に摺動できるように軸支されており、センタースライドジャッキ８は、カッタースポーク５の外側端部１０との間に転動スポーク１１を配置しているので、センタースライドジャッキ８が装備している駆動装置によってセンターシャフト６の後方に摺動されるのに従って、センターシャフト６とセンタースライドジャッキ８とが相対的に移動することになることから、カッタースポーク５がセンターシャフト６と並行になる方向に折り畳まれるように回動する。
【００１５】
ユニット格納室３は、シールド内筒１２に設けられており、ビット交換ユニット２がユニット格納室３内を更に後退することで、カッタースポーク５に配置されているビット４を点検、交換できる位置に格納されている。
【００１６】
以上のように、本発明によるシールド掘進機のビット交換機構は、上記のように構成することによって、交換ユニットを折り畳みとスライドという簡潔な機構にすることで、製造コストの低減と交換の簡便さを図っている。
【００１７】
次に、本発明によるシールド掘進機のビット交換方法について説明する。
本発明によるシールド掘進機のビット交換方法は、上記シールド掘進機のビット交換機構に適用するものであって、シールド掘進機の掘進を停止させてから、ビット交換ユニットにおいて、カッタースポークを軸支しているセンタースライドジャッキを後方にスライドさせてセンターシャフトに直交して支持されるカッタースポークをシールド胴体側に折り畳み、その後にカッタースポークを折り畳んだビット交換ユニットを後退させて、シールド内筒に設けたユニット格納室に格納してビットの交換を完了し、しかる後に上記と逆の操作によってセンターシャフトとカッタースポークとを設定して掘進を開始させている。
【００１８】
図２〜５は、シールド掘進機におけるビット交換を各工程毎に示しており、図２は、シールド掘進機の掘進を停止させた後に、カッタースポークを折り畳む工程を示している。
【００１９】
センタースライドジャッキ８を、駆動装置を作動させることによってセンターシャフト６の軸方向後方にスライドさせると、同時にカッタースポーク５を支持している転動スポーク１１も後方に移動することから、カッタースポーク５はこうもり傘と同様の作動によってセンターシャフト６と並行な状態に折り畳まれる。
【００２０】
図３は、カッタースポークを折り畳んだビット交換ユニットをユニット格納室に格納する工程を示している。
【００２１】
折り畳まれたカッタースポーク５とセンターシャフト６及びセンタースライドジャッキ８から成るビット交換ユニット２は、センタースライドジャッキ８に配備されているカッターモーター７や駆動装置と共にシールド内筒１２に沿って後退し、シールド内筒１２に形成されているユニット格納室３の所定位置に固定される。
【００２２】
図４は、ビット交換ユニットをユニット格納室に格納した後にユニット格納室のゲートを閉鎖する工程を示している。
【００２３】
シールド内筒１２の先端部１３には、ユニット格納室３を閉鎖するゲート１４が設けられているので、ビット交換ユニット２をユニット格納室３に格納した後にこのゲート１４を閉鎖して、シールド掘進機の隔壁前方に在る土砂と水がユニット格納室３内に入り込むのを阻止している。
【００２４】
ユニット格納室３を閉鎖した後には、シールド掘進機の隔壁前方に高濃度ベントナイト泥土もしくは高濃度高分子材を充填することによって、土砂と水の侵入を確実に阻止している。
【００２５】
図５は、ビットを交換する工程を示している。
【００２６】
シールド内筒１２の上方には、ユニット格納室３の蓋１５が設けられてある。この工程では、ユニット格納室３の水を除去してから、蓋１５を開いて作業員がユニット格納室３に入ってカッタースポーク５のビット４を交換する。この際に、全てのビットの摩耗状況を点検すると共に、カッタースポーク５の摩耗状況についても把握することで、適切な補強処置を施すようにする。
【００２７】
次いで、カッタースポーク５に新たなビット４を配置してから、上記の工程を逆に遡ることによってビットの交換を完了する。
【００２８】
以上のように、本発明によるビットの交換方法は、上記の工程を施すことによってビットの交換を安全確実、かつ迅速に実施することが出来ると共に、カッタースポークの摩耗状況によって適切な補強処置を施すことを可能にしている。
【００２９】
シールド内筒の先端部に設けてユニット格納室を閉鎖するゲートは、各種の形態が採用可能であるが、図６にその実施の形態を例示する。
【００３０】
図６（ａ）には、分割した２枚の扉で構成するゲートの実施の形態を示している。
【００３１】
シールド内筒１２の先端部には、シールド内筒１２とシールド外筒１６との間に上下２本のレール１７、１７’が付設してある。２本のレール１７、１７’には、半円形の扉１８、１８’が嵌め込まれており、常時はシールド外筒１６の位置まで移動してシールド内筒１２の先端部を開放して、ユニット格納室３からビット交換ユニット２が引き出されている。
【００３２】
シールド掘進機の掘進を停止させ、ビット交換ユニット２をユニット格納室３に格納してから、半円形の扉１８、１８’は鎖線で示すように閉鎖して隔壁前方に在る土砂と水がユニット格納室３内に入り込むのを阻止している。
【００３３】
本実施の形態では、ゲートを１枚ものの半円形の扉で形成しているので構造が簡単で廉価に製造することが出来る。
【００３４】
さらに、図６（ｂ）には、分割した２枚の扉を連結状態に構成するゲートの実施の形態を示している。
【００３５】
本実施の形態では、上下２本のレール１７、１７’に嵌め込まれている半円形の扉１９、１９’が、矩形部分２０と半円形部分２１とに分割されており、互いに連結することで１枚の状態を形成できる重層形に構成されている。
【００３６】
従って、常時はシールド内筒１２とシールド外筒１６との中間位置にまで移動させて、矩形部分２０と半円形部分２１とを重層状態に納められており、シールド内筒１２の先端部を開放して、ユニット格納室３からビット交換ユニット２が引き出されている。
【００３７】
そして、ビット交換ユニット２をユニット格納室３に格納した後は、矩形部分２０と半円形部分２１とを互いに連結した１枚の半円形の扉１９、１９’として、鎖線で示すようにユニット格納室３を閉鎖しており、隔壁前方に在る土砂と水がユニット格納室３内に入り込むのを阻止している。
【００３８】
本実施の形態では、ゲートを矩形部分と半円形部分との重層状態に形成しているので各部分の重量が軽くなって操作が容易になり、その移動距離も短くて済む。
【００３９】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、発明の趣旨に反しない範囲において、各種の変更が可能であることは当然である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によるシールド掘進機は、シールド掘進機のセンターシャフト、該センターシャフトに直交させてシールド胴体側に折り畳み可能に支持されてビットを配置したカッタースポーク、及びセンターシャフトを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しその後方にスライドするのに従ってカッタースポークを折り畳むセンタースライドジャッキからビット交換ユニットを構成し、この交換ユニットを後退可能に配置するユニット格納室をシールド内筒に設けて構成しており、ユニット格納室に閉鎖ゲートを備えることを特徴としているので、交換ユニットを折り畳みとスライドという簡潔な機構にすることで、製造コストを低減させ、交換を簡便、かつ確実にできる効果を奏している。
【００４１】
又、本発明によるシールド掘進機のビット交換方法は、上記シールド掘進機のビット交換機構に適用するものであって、シールド掘進機の掘進を停止させてから、ビット交換ユニットにおいて、カッタースポークを軸支してカッタースポークとの間に転動スポークを配置しているセンタースライドジャッキを後方にスライドさせてセンターシャフトに直交して支持されるカッタースポークをシールド胴体側に折り畳み、その後にカッタースポークを折り畳んだビット交換ユニットを後退させて、シールド内筒に設けたユニット格納室に格納してビットの交換を完了し、しかる後に上記と逆の操作によってセンターシャフトとカッタースポークとを設定して掘進を開始させているので、ビットの交換を安全確実、かつ迅速に実施することが出来ると共に、カッタースポークの摩耗状況によって適切な補強処置を施すことを可能にする効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明によるシールド掘進機のビット交換機構の概要断面図
【  図２】本発明によるビット交換方法におけるカッタースポークを折り畳む工程図
【  図３】本発明によるビット交換方法におけるビット交換ユニットをユニット格納室に格納する工程図
【  図４】本発明によるビット交換方法におけるユニット格納室のゲートを閉鎖する工程図
【  図５】本発明によるビット交換方法におけるビットを交換する工程図
【  図６】本発明に用いるゲートの実施の形態図
【符号の説明】
１  ビット交換機構、  ２  ビット交換ユニット、  ３  ユニット格納室、  ４  ビット、  ５  カッタースポーク、  ６  センターシャフト、  ７  カッターモーター、  ８  センタースライドジャッキ、  ９  ピン、  １０  外側端部、  １１  転動スポーク、  １２  シールド内筒、  １３  先端部、  １４  ゲート、  １５  蓋、  １６  シールド外筒、  １７，１７’  レール、  １８，１８’  扉、  １９，１９’  扉、  ２０  矩形部分、  ２１  半円形部分
【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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