JP4489620B2 - Shield machine - Google Patents
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Description
本発明は、シールド掘進機に関し、詳細には、カッタービットが容易に交換可能とされているシールド掘進機における当該カッタービット交換構造の改良に関する。 The present invention relates to a shield machine, and more particularly to an improvement of the cutter bit replacement structure in a shield machine in which a cutter bit can be easily replaced.
従来より、トンネル等の坑道を形成するために、地盤を掘削しつつ、それ自体が前進するシールド掘進機が知られている。 Conventionally, in order to form a tunnel such as a tunnel, a shield machine that moves forward while excavating the ground is known.
このシールド掘進機は、全体として略円筒形状を呈し、その両端面のうち掘削対象である地盤に対向する面盤(前端面)には、放射状に延びた複数のカッタースポークが配設され、各カッタースポークの外面に設置された多数のカッタービットが設置されており、地盤の被掘削面(切羽)に対して、カッタースポークを押し当て(シールド掘進機を前進させ)つつ、面盤を所定の動力により、この円筒形状の軸回りに回転させてカッタースポークを回転させることにより、被掘削面を少しずつ削るとともに、この削られて生じた岩石や土砂等を、カッタースポーク間の隙間から、外部(面盤の後方)に排出するように構成されている。 This shield machine has a substantially cylindrical shape as a whole, and a plurality of cutter spokes extending radially are arranged on a face plate (front end face) facing the ground to be excavated among both end faces, A number of cutter bits installed on the outer surface of the cutter spoke are installed. While pressing the cutter spoke against the excavated surface (face) of the ground (advancing the shield machine), By rotating around the cylindrical axis by power and rotating the cutter spoke, the surface to be excavated is scraped little by little, and the rock and earth and sand generated by this scraping are removed from the gap between the cutter spokes to the outside. It is comprised so that it may discharge to (behind the face plate).
ところで、このようなシールド掘進機に備えられているカッタービットは、使用によって摩耗等し、この摩耗等したカッタービットによっては掘削性能が低下するため、一定の使用期間が経過したときは、そのカッタービットを交換することが望まれる。 By the way, the cutter bit provided in such a shield machine is worn out by use, and the excavation performance deteriorates depending on the worn out cutter bit. It is desirable to exchange bits.
しかし、カッタービットは、シールド掘進機の進行方向前端面に配置されているため、進行方向前端面のカッタービットを交換しようとすると、シールド掘進機を坑口まで一旦後退させて、掘進機全体を掘削坑道から抜き出すか、あるいは、シールド掘進機が今後掘削することによって形成される予定の掘削坑道予定領域に、例えば地表からの立坑を交差させるように予め形成しておき、この交差する領域にシールド掘進機が進入して前端のカッタースポーク等が露出した状態において、このカッタースポークに固定されたカッタービットを、立坑を通して掘削坑道内に搬入されたカッタービットと交換し、不要となった交換済みのカッタービットを立坑を介して地盤の外部に搬出するなどの方法が採られている。 However, since the cutter bit is arranged on the front end surface in the traveling direction of the shield machine, when the cutter bit on the front end surface in the traveling direction is to be replaced, the shield machine is once retracted to the wellhead and the entire excavator is excavated. For example, it is formed in advance so that a shaft from the ground surface intersects the planned excavation area planned to be formed in the future by excavating from the tunnel or by the shield excavator excavating in the future. Replace the cutter bit fixed to the cutter spoke with the cutter bit carried into the excavation tunnel through the shaft while the machine entered and the front-end cutter spoke was exposed. A method of taking the bit out of the ground through a shaft is adopted.
しかし、カッタービットの交換のために立坑を形成するのは、コスト面で不利であるとともに、地上の該当部に既に住宅等建造物が存在している等の理由により、立坑を形成するための十分なスペースを確保することができないという個別の事情もある。 However, forming a shaft for exchanging cutter bits is disadvantageous in terms of cost, and for the reason that a building such as a house already exists in the corresponding part on the ground, it is necessary to form a shaft. There are also individual circumstances where sufficient space cannot be secured.
また、カッタービットの交換の都度、坑道からシールド掘進機を抜き出していたのでは、坑道を往復させる時間等の無駄が多く、工期遅延の要因となりうる。 Further, if the shield machine is extracted from the tunnel every time the cutter bit is replaced, there is a lot of waste such as time for reciprocating the tunnel, which may cause a delay in the construction period.
そこで、他の別異の坑道を設けたり、シールド掘進機を坑口まで往復移動させることなく、カッタービットを容易に交換することができる技術が提案されている。 In view of this, a technique has been proposed in which the cutter bit can be easily replaced without providing another different mine shaft or reciprocating the shield machine to the pit.
すなわち、例えば、カッタービットをチェーン部材によって一列に連結した上で、カッタースポーク内に収容することにより、チェーンに連結されたビットをチェーンごと、回転中心のチャンバー内に引き込むことができるものとし、このチャンバー内で、ビットをチェーンから脱着してビットの交換を行い、その後、チェーンをチャンバー内から押し出すことにより、新しいビットで掘削可能な状態に戻す技術が知られている。 That is, for example, by connecting the cutter bits in a row with a chain member and accommodating them in the cutter spoke, the bit connected to the chain can be drawn into the rotation center chamber together with the chain. In the chamber, a technique is known in which a bit is removed from the chain and the bit is exchanged, and then the chain is pushed out of the chamber to return to a state where excavation with a new bit is possible.
なお、ビットの摩耗を均等化させる目的で、シールド掘進機の前端の半径方向に、ビットを変位させる技術も知られている。(特許文献1)。
しかしながら、上述した各種の従来のシールド掘進機では、ビットの交換のための装置が大がかりなものとなり、シールド掘進機の製造コストが嵩むとともに、地山崩壊を懸念しつつ狭隘な環境の下でビットの交換作業を行わなければならない。 However, in the above-described various conventional shield machines, the equipment for exchanging the bits becomes large, and the manufacturing cost of the shield machine increases, and the bits under a narrow environment with concern about collapse of natural ground. Must be replaced.
したがって、必ずしも、容易に交換を行うことができるとはいえず、ビットの交換作業に時間がかかるという問題がある。 Therefore, it cannot be said that the exchange is easy, and there is a problem that it takes time to exchange the bits.
一方、地山に地盤改良剤を注入して地盤改良を施した後にビット交換を行う場合は、安全面の確保は十分に図れるものの、工事費の増大や工期の延長等が懸念される。 On the other hand, when replacing the bit after injecting the ground conditioner into the ground and performing ground improvement, although safety can be sufficiently ensured, there is a concern that the construction cost will increase or the construction period will be extended.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、カッタービットを安全かつ容易に交換することができ、しかもビットの交換時間を短縮することができるシールド掘進機を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the shield machine which can change a cutter bit safely and easily, and can shorten the exchange time of a bit. .
本発明に係るシールド掘進機は、カッタースポークを半径方向(長手方向)について複数に分割して、それぞれを短い分割カッタースポークとし、これら分割カッタースポークを、前端面の中心部分に形成された分割スポーク収容室内に取り込んで、この収容室内で各分割カッタースポークのカッタービットを交換可能としたものである。 The shield machine according to the present invention divides a cutter spoke into a plurality of pieces in the radial direction (longitudinal direction), each of which is divided into short divided cutter spokes, and these divided cutter spokes are formed in the center portion of the front end face. The cutter bit of each divided cutter spoke is exchanged by taking it into the storage chamber.
すなわち、本発明の請求項1に係るシールド掘進機は、全体として略円筒形状を呈し、その両端面のうち掘削対象に対向する前端面には、放射状に延びた複数のカッタースポークが配設されているとともに、該前端面は、この円筒形状の軸回りに回転し、前記カッタースポークの外面には多数のカッタービットが設置され、前記前端面の回転に伴う前記カッタースポークの回転と、前記掘削対象に向かっての進行とにより、前記掘削対象にトンネル状の坑道を形成するシールド掘進機において、前記カッタースポークは、長手方向について所定長さの複数の部分に分割されて該長手方向にそれぞれスライド可能に配設され、前記前端面の、前記円筒形状の軸を含む中心部分に、前記所定長さに分割して得られた各分割カッタースポークを、外部から隔絶して収容する分割スポーク収容室が形成され、前記分割スポーク収容室の軸方向に沿った長さは、少なくとも全ての前記分割カッタースポークの前記軸方向に沿った幅の合計幅よりも長く形成されて、複数の前記分割カッタースポークを同時に、その幅方向に並べて収容するように形成されていることを特徴とする。 That is, the shield machine according to claim 1 of the present invention has a substantially cylindrical shape as a whole, and a plurality of radially extending cutter spokes are disposed on the front end surface of the both end surfaces facing the object to be excavated. The front end surface rotates about the axis of the cylindrical shape, and a plurality of cutter bits are installed on the outer surface of the cutter spoke. The rotation of the cutter spoke accompanying the rotation of the front end surface, and the excavation In the shield machine that forms a tunnel-like tunnel in the excavation target by proceeding toward the target, the cutter spoke is divided into a plurality of portions having a predetermined length in the longitudinal direction and slides in the longitudinal direction, respectively. capable disposed, of said front end face, the heart portion in including an axis of the cylindrical shape, each of the divided cutter spokes obtained by dividing the predetermined length, the outer Split spoke accommodating chamber for accommodating and isolated are formed from the length along the axial direction of the split spoke accommodating chamber, than the total width of the width along the axial direction of at least all of the divided cutter spokes It is formed so as to be long and accommodates a plurality of the divided cutter spokes arranged in the width direction at the same time .
このように構成された本発明の請求項1に係るシールド掘進機によれば、カッタースポークが、その長手方向について所定長さの複数の部分に分割されているため、そのように分割して得られた各分割カッタースポークはそれぞれ、カッタースポーク全体の長さよりも短い長さとなる。 According to the shield machine according to claim 1 of the present invention configured as described above, the cutter spoke is divided into a plurality of portions having a predetermined length in the longitudinal direction. Each of the obtained divided cutter spokes has a length shorter than the entire length of the cutter spoke.
一方、前端面の中心部には、各分割カッタースポークを収容する分割スポーク収容室が形成されているため、各分割カッタースポークを長手方向にそれぞれスライドさせて分割スポーク収容室に収容することができる。 On the other hand, since the divided spoke accommodation chambers for accommodating the divided cutter spokes are formed at the center of the front end surface, the divided cutter spokes can be slid in the longitudinal direction and accommodated in the divided spoke accommodation chambers. .
しかも、各分割カッタースポークが収容された分割スポーク収容室は、外部から隔絶しているため、この分割スポーク収容室内部で、安全かつ容易に、各分割カッタースポークのカッタービットを交換することができる。 Moreover, since the divided spoke accommodation chambers in which the divided cutter spokes are accommodated are isolated from the outside, the cutter bits of the divided cutter spokes can be exchanged safely and easily in the divided spoke accommodation chamber. .
そして、カッタービットの交換後は、公知の手段を用いて、各分割カッタースポークを分割スポーク収容室の外部に送り出して元の位置に戻すことにより、分割前の元の長さのカッタースポークで、すなわち従来通りのカッタースポークとして、掘削、掘進を行うことができる。 And after exchanging the cutter bit, by using a known means, by sending out each divided cutter spoke to the outside of the divided spoke storage chamber and returning it to the original position, with the cutter spoke of the original length before the division, That is, excavation and excavation can be performed as a conventional cutter spoke.
また、カッタースポークを収容してカッタービットの交換を行う収容室は、カッタースポーク全体の長さよりも短い分割カッタースポークを収容するだけの高さ(直径)を確保できる程度の小さい径であればよいため、前端面の中心部において掘削対象に向いた面すなわちフィッシュテールを極力小さくして、実質的な掘削を行うカッタースポークの長さを従来通り十分に確保することができ、掘削効率の低下を招くことがない。 Further, the storage chamber for storing the cutter spoke and exchanging the cutter bit may have a small diameter enough to secure a height (diameter) for storing the divided cutter spoke shorter than the entire length of the cutter spoke. Therefore, the surface facing the object to be excavated, that is, the fishtail, is made as small as possible in the center of the front end surface, and the length of the cutter spoke that performs substantial excavation can be sufficiently secured as before, and the excavation efficiency is reduced. There is no invitation.
さらに、分割スポーク収容室を、収容する分割カッタースポークよりも多少の余裕を有する程度に大きくしても、掘削効率を大きく損なうことがない一方、収容室内でのカッタービット交換のための作業空間を広く確保することができ、交換作業性を向上させることができる。 Furthermore, even if the divided spoke accommodation chamber is made larger than the divided cutter spoke to be accommodated, the excavation efficiency is not greatly impaired, while a working space for exchanging the cutter bit in the accommodation chamber is not provided. It is possible to ensure a wide range and improve the exchange workability.
なお、カッタースポークを分割する数としては、2以上の複数であればいくつであってもよいが、実用的には、前端面における内周側の部分と外周側の部分との2つに分割すれば、十分に上述した効果を発揮することができる。 The number of cutter spokes may be any number as long as it is a plurality of 2 or more, but practically, it is divided into two parts, an inner peripheral part and an outer peripheral part on the front end face. If it does, the effect mentioned above can fully be exhibited.
また、全ての分割カッタースポークが同一長さとなるように分割するのが、収容室の半径を効果的に小さくすることができ、最も好ましい。
さらに、分割スポーク収容室の内部に、分割カッタースポークを、その幅方向に並べてコンパクトに収容することができる。
Further, it is most preferable to divide all the divided cutter spokes so as to have the same length because the radius of the storage chamber can be effectively reduced.
Furthermore, the division | segmentation cutter spoke can be arranged in the width direction inside the division | segmentation spoke accommodation chamber, and can be accommodated compactly.
本発明の請求項2に係るシールド掘進機は、請求項1に係るシールド掘進機において、分割スポーク収容室の外周面には、スライド方向にスライドした分割カッタースポークを、分割スポーク収容室内外に通過させる大きさの開口が形成され、かつ開口を、水密に覆う閉位置と、開口を露呈させる開位置との間で変位する止水ゲートを備えたことを特徴とする。
The shield machine according to
このように構成された本発明の請求項2に係るシールド掘進機によれば、収容室内に分割カッタースポークを収容する際および収容室内に収容された分割カッタースポークを収容室外に排出する際には、止水ゲートを開位置に変位させて、開口を通じて分割カッタースポークを収容室に出し入れし、一方、分割カッタースポークを収容室内に収容した状態では、止水ゲートを閉位置に変位させて開口を水密に覆うことにより、開口から収容室内に、外部の土砂や水が予期せず流入するのを阻止することができ、これによって、収容室内におけるカッタービットの交換作業の安全性を確実なものとすることができる。
According to the shield machine according to
なお、止水ゲートが開位置にある状態、すなわち分割カッタースポークを開口を通じて収容室に出し入れする際には、外部の土砂や水が、開口を通じて収容室内に流入することがあるが、止水ゲートが閉位置にある状態において、収容室内にこれら土砂や水が流入する圧力に抗する程度の圧力を掛けた水等の液体で予め収容室内を満たすように、加圧手段をさらに備えることにより、止水ゲートを開位置に移動させた後の状態においても、これら土砂や水が収容室内に流入するのを防止し、あるいは抑制することができる。 In addition, when the water stop gate is in the open position, that is, when the divided cutter spokes are taken into and out of the storage chamber through the opening, external earth and sand and water may flow into the storage chamber through the opening. In the state where is in the closed position, by further comprising a pressurizing means so as to fill the storage chamber in advance with a liquid such as water applied to a pressure against the pressure into which the earth and sand flow into the storage chamber, Even in the state after the water stop gate is moved to the open position, it is possible to prevent or suppress the sediment and water from flowing into the storage chamber.
本発明の請求項3に係るシールド掘進機は、請求項1または2に係るシールド掘進機において、分割スポーク収容室の内部には、該内部に流入した土砂および水を外部に排出する排出手段が接続されていることを特徴とする。
The shield machine according to
このように構成された本発明の請求項3に係るシールド掘進機によれば、分割カッタースポークを開口を通じて収容室に出し入れする際に、外部の土砂や水が開口を通じて収容室内に流入しても、止水ゲートを閉位置に移動させた後に、排出手段によって収容室内の土砂や水を収容室外に排出することができ、収容室内におけるカッタービットの交換作業の際に、作業空間に土砂や水等が占有するのを防止することができ、作業空間を確実に確保することができる。 According to the shield machine according to the third aspect of the present invention configured as described above, even when the earth and sand or water from the outside flows into the accommodation chamber through the opening when the divided cutter spokes are taken into and out of the accommodation chamber through the opening. After the water stop gate is moved to the closed position, the earth and sand and water in the storage chamber can be discharged out of the storage chamber by the discharging means, and when exchanging the cutter bit in the storage chamber, the soil and water in the work space can be discharged. Etc. can be prevented and a work space can be ensured.
本発明の請求項4に係るシールド掘進機は、請求項1から3のうちいずれか1項に係るシールド掘進機において、前端面の半径方向について内外に互いに隣接する前記分割カッタースポーク間は、前記軸回りの回転方向に関して係合する凹凸形状を備えたことを特徴とする。
Shield machine according to
このように構成された本発明の請求項4に係るシールド掘進機によれば、前端面において、分割カッタースポーク同士が凹凸形状によって互いに係合することによって、分割前の元の長さの一体的なカッタースポークとして軸回りに回転し、カッタースポークによる掘削効率が低下するのを防止することができる。
According to the shield machine according to
本発明の請求項5に係るシールド掘進機は、請求項1から4のうちいずれか1項に係るシールド掘進機において、各分割カッタースポークには、所定の被係合部が形成され、前記分割スポーク収容室には、前記分割スポーク収容室内部に収容された各分割カッタースポークの被係合部(突出した突起状のもの(被係合突起)であってもよいし、陥凹した切欠き状のもの(被係合切欠き)であってもよい。)と係合して前記軸方向にこれら各分割カッタースポークを順次移動させる移動手段が備えられたことを特徴とする。
Shield machine according to
このように構成された本発明の請求項5に係るシールド掘進機によれば、長手方向に連なった複数の分割カッタースポークは、前端面における内周側の分割カッタースポークから収容室に順次収容されるが、ひとつの分割カッタースポークが収容室に収容された後は、移動手段が、収容された分割カッタースポークの被係合部に係合して、この分割カッタースポークを、収容室で軸方向に移動させることができ、これによって、次の分割カッタースポークを収容する収容空間を収容室内に確保することができる。そして、この収容、移動を繰り返すことにより、分割カッタースポークをひとつずつ収容室内に幅方向に順次並べて収容することができる。 According to the shield machine according to the fifth aspect of the present invention configured as described above, the plurality of divided cutter spokes continuous in the longitudinal direction are sequentially accommodated in the accommodation chamber from the divided cutter spoke on the inner peripheral side on the front end surface. However, after one divided cutter spoke is accommodated in the accommodating chamber, the moving means engages with the engaged portion of the accommodated divided cutter spoke, and this divided cutter spoke is axially moved in the accommodating chamber. Thus, an accommodation space for accommodating the next divided cutter spoke can be secured in the accommodation chamber. And by repeating this accommodation and movement, the divided cutter spokes can be accommodated one by one in the accommodation chamber one by one in the width direction.
この収容室への分割カッタースポークの収容とは反対に、収容室から分割カッタースポークを送り出す際には、収容室内で幅方向に並べられて収容された分割カッタースポークの被係合部に移動手段を係合させて軸方向に移動させることにより、分割カッタースポークをひとつずつ順次、収容室外に送り出すことができる。 Contrary to the housing of the divided cutter spokes in the housing chamber, when the divided cutter spokes are sent out from the housing chamber, the moving means moves to the engaged portions of the divided cutter spokes housed in the width direction in the housing chamber. By engaging and moving in the axial direction, the divided cutter spokes can be sequentially sent out of the storage chamber one by one.
本発明に係るシールド掘進機によれば、各分割カッタースポークを長手方向にそれぞれスライドさせて分割スポーク収容室に収容することができる。 According to the shield machine according to the present invention, each divided cutter spoke can be slid in the longitudinal direction and accommodated in the divided spoke accommodation chamber.
しかも、各分割カッタースポークが収容された分割スポーク収容室は、外部から隔絶しているため、この分割スポーク収容室内部で、安全かつ容易に、各分割カッタースポークのカッタービットを交換することができる。 Moreover, since the divided spoke accommodation chambers in which the divided cutter spokes are accommodated are isolated from the outside, the cutter bits of the divided cutter spokes can be exchanged safely and easily in the divided spoke accommodation chamber. .
そして、カッタービットの交換後は、各分割カッタースポークを分割スポーク収容室の外部に送り出して元の位置に戻すことにより、分割前の元の長さのカッタースポークで、すなわち従来通りのカッタースポークとして、掘削、掘進を行うことができる。 And after exchanging the cutter bit, by sending out each divided cutter spoke to the outside of the divided spoke storage chamber and returning it to the original position, it is a cutter spoke of the original length before dividing, that is, as a conventional cutter spoke , Drilling, digging can be performed.
また、前端面の中心部において掘削対象に向いた面すなわちフィッシュテールを極力小さくして、実質的な掘削を行うカッタースポークの長さを従来通り十分に確保することができ、掘削効率の低下を招くことがない。 In addition, the surface of the front end face that faces the object to be excavated, that is, the fishtail, is made as small as possible, and the length of the cutter spoke that performs substantial excavation can be sufficiently secured as before. There is no invitation.
さらに、分割スポーク収容室を、収容する分割カッタースポークよりも多少の余裕を有する程度に大きくしても、掘削効率を大きく損なうことがない一方、収容室内でのカッタービット交換のための作業空間を広く確保することができ、交換作業性を向上させることができる。 Furthermore, even if the divided spoke accommodation chamber is made larger than the divided cutter spoke to be accommodated, the excavation efficiency is not greatly impaired, while a working space for exchanging the cutter bit in the accommodation chamber is not provided. It is possible to ensure a wide range and improve the exchange workability.
以下、本発明に係るシールド掘進機の最良の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out a shield machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機1を示す模式図、図2(a)は図1に示したシールド掘進機を前端面側から見た正面図、同図(b)は(a)におけるM−M線に沿った断面を模式的に表した断面図、同図(c)は(a)におけるN−N線に沿った断面を模式的に表した断面図、図3は図1に示したシールド掘進機のカッタースポークの詳細を示す図、図4は図1に示したシールド掘進機の作用を概略的に説明する図、図5および図6はシールド掘進機の詳細な作用を説明する図である。 1 is a schematic view showing a shield machine 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view of the shield machine shown in FIG. 1 as viewed from the front end surface side, and FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line MM in FIG. 5A, and FIG. 4C is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line NN in FIG. 3 is a diagram showing details of the cutter spoke of the shield machine shown in FIG. 1, FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the operation of the shield machine shown in FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are diagrams of the shield machine. It is a figure explaining a detailed effect | action.
本実施形態のシールド掘進機1は、図1に示すように、全体として略円筒形状を呈し、その両端面のうち図示しない掘削対象である地盤等に対向する前端面である面盤3には、この円筒形状の中心部から放射状に延びた4つのカッタースポーク8をそれぞれ支持するスポーク支持部4が形成され、各カッタースポーク8の外面には多数のカッタービット5が設置されている。
As shown in FIG. 1, the shield machine 1 of the present embodiment has a substantially cylindrical shape as a whole, and a
ここで、各カッタースポーク8に設置されたカッタービット5は、カッタースポーク8がスポーク支持部4によって支持されている状態において、スポーク支持部(スポーク取付部)4に形成された孔から前方に突出している。
Here, the
そして、面盤3を、その軸回りに回転駆動させるセンターシャフト2が回転すると、面盤3およびカッタースポーク8(カッタービット5)が回転し、掘削対象である地盤に向かってシールド掘進機1自体が前進すると、カッタービット5が地盤を徐々に掘削して、地盤にトンネル状の坑道を形成する。
When the
また、面盤3の中心部分であって地盤に向いた面側には、カッタービット5による掘削方向を先導するように、カッタースポーク8のカッタービット5よりも前方Frに突出した略円錐状のフィッシュテール6が形成され、このフィッシュテール6の外表面には、カッタービット5と同様の掘削刃であるフィッシュテールビット7が設置されている。
In addition, a substantially conical shape projecting forward Fr from the
そして、このフィッシュテール6よりも後方Rrの部分(カッタースポーク8が配設された軸方向位置に対応する部分を含む)に、後述するようにカッタースポーク8を分割して収容し、この収容されたカッタースポーク8に設置されたカッタービット5をカッタースポーク8に脱着交換する交換作業空間としての分割スポーク収容室10(図2に示す模式図参照)が形成されている。
Then, as will be described later, the cutter spoke 8 is divided and accommodated in a portion Rr behind the fish tail 6 (including a portion corresponding to the axial position where the cutter spoke 8 is disposed). A split spoke housing chamber 10 (see the schematic diagram shown in FIG. 2) is formed as an exchange work space for attaching and detaching the
カッタースポーク8は、その長手方向に関して、それぞれが全長の略1/2の長さとなる内周側部分と外周側部分との2つの部分(分割カッタースポーク)8a,8bに分割されたものが連結されて構成されており、これら内周側の分割カッタースポーク8aおよび外周側の分割カッタースポーク8bは、それぞれ独立して、その長手方向(半径方向R;図2(a)参照)に沿ってスライド可とされている。 The cutter spoke 8 is divided into two parts (divided cutter spokes) 8a and 8b, each of which is an inner peripheral side part and an outer peripheral side part, each of which is approximately ½ of the entire length in the longitudinal direction. The inner peripheral side divided cutter spoke 8a and the outer peripheral side divided cutter spoke 8b are independently slid along the longitudinal direction (radial direction R; see FIG. 2A). It is allowed.
また、これら各分割カッタースポーク8a,8bは、同図(b)に示すように、その厚さ方向、すなわち前後方向Fr,Rrにわずかに変位するように形成されている。この前後方向Fr−Rrに沿った変位量は、カッタースポーク8に形成されたカッタービット5が、スポーク支持部4の孔から後方Rrに退避し、カッタースポーク8が長手方向に変位しても、カッタービット5がスポーク支持部4の孔に引っ掛からない状態となる位置までの量である。
Each of the divided
ここで、分割スポーク収容室10は、各分割カッタースポーク8a,8bを、外部から隔絶して、それらの長手方向を半径方向に沿わせた状態のままで収容可能な広さに形成されている。
Here, the division | segmentation spoke
また、分割スポーク収容室10の外周面には、スライド方向(半径方向)にスライドされた分割カッタースポーク8a,8bを、分割スポーク収容室10内へ進入させるのに十分な大きさの開口11が形成され、さらにこの開口11を水密に覆う閉位置と、開口11を露呈させる開位置との間で変位する止水ゲート(例えば、ナイフゲート等)12を備えている。
Further, an
なお、止水ゲート12が開位置にある状態、すなわち分割カッタースポーク8a,8bを開口11を通じて収容室10に出し入れする際には、収容室10の内外が開口11を通じて連通するため、外部との土砂や水が開口11を通じて収容室10内に流入することがある。
When the
そこで、止水ゲート12が閉位置にある状態において、収容室10内にこれら土砂や水が流入する圧力に抗する程度の圧力を掛けた水等の液体で予め収容10室内を満たすように、図示しない所定の加圧手段(例えば、水を所定圧力で送出するポンプと、収容室の内部に一端が開放し他端がポンプに接続された注水管とからなるものなど。)を備えることにより、止水ゲート12を開いても、これら外部の土砂や水が収容室10内に流入するのを、抑制あるいは防止することができる。
Therefore, in a state where the
面盤3の半径方向Rについて内外に互いに隣接する分割カッタースポーク8a,8bは、図3(a)および(b)に示すように、軸回りの回転方向に関して係合する凹凸形状8d,8cを備えている。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the divided
すなわち、例えば内周側の分割カッタースポーク8aの、外周側の分割カッタースポーク8bと連結される部分には、Ω字状の凸形状8cが形成され、一方、外周側の分割カッタースポーク8bの、内周側の分割カッタースポーク8aと連結される部分には、Ω字状の凸形状8cと係合して連結される、このΩ字状の凸形状8cを受け入れる括れ凹形状8d(図3(b))が形成されている。
That is, for example, the Ω-shaped
したがって、面盤3において、分割カッタースポーク8a,8b同士が凹凸形状8d,8cによって互いに係合することによって、分割前の元の長さの一体的なカッタースポークとして軸回りに回転し、カッタースポーク8による掘削効率が低下するのを防止することができる。
Therefore, in the
なお、内周側の分割カッタースポーク8aの凸形状8cと外周側の分割カッタースポーク8bの凹形状8dとの係合は、内周側の分割カッタースポーク8aのみが後方Rrに変位することによって、あるいは外周側の分割カッタースポーク8bのみが前方Frに変位することによって外れ、これら以外の動作によっては、両者の係合が外れることはない。
Note that the engagement of the
また、分割カッタースポーク8a,8bの側面には、所定の被係合突起8e,8fが形成され、分割スポーク収容室10には、分割スポーク収容室10内部に収容された各分割カッタースポーク8a,8bの各被係合突起8e,8fと係合して、これら各分割カッタースポーク8a,8bを軸方向(Fr−Rr)に順次移動させる移動手段としての牽引具13が備えられている。
Further,
この牽引具13は、その横断面(S−S線断面)が、図3(d)に示すI字形状、あるいは同図(e)に示すレール断面と同様の断面であるレール断面形状等で形成されており、この牽引具13に作用するカッタースポーク8の重量に対して十分な剛性を有している。
The
次に、本実施形態のシールド掘進機1の作用について、概略作用を示す図2および4、並びに詳細作用を示す図5および6を用いて説明する。 Next, the operation of the shield machine 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 4 showing a schematic operation and FIGS. 5 and 6 showing a detailed operation.
まず、図2(b)の二点鎖線で示したA1の状態は、通常の掘削作業、掘進作業を行う際の使用状態を示すものである。この使用状態A1においては、カッタースポーク8は、そのカッタービット5がスポーク支持部4の孔から、前方Frに突出しており、このスポーク支持部4から突出したカッタービット5が、より前方に位置する図示しない地盤等を掘削する。
First, the state of A1 indicated by a two-dot chain line in FIG. 2 (b) indicates a use state when performing normal excavation work and excavation work. In this usage state A1, the cutter spoke 8 has its
カッタービット5の交換作業の際には、まず、カッタースポーク8の全体が、実線で示した後退位置まで後方Rrに変位し、カッタービット5がスポーク支持部4の孔から離脱した状態(A2)となる。
When replacing the
このとき、収容室10の止水ゲート12は閉じており、開口11は止水ゲート12によって覆われた状態となっている。
At this time, the
ここで、詳細には図5(a)に示すように 加圧手段によって、収容室10内に注水が行われ、この収容室10の内部の水Wの圧力と止水ゲート12を介した収容室10外部の圧力とのバランスがとられ、止水ゲート12を開いた際に、外部の土砂や水が収容室10内に一気に流入するのを防止している。
Here, in detail, as shown in FIG. 5A, water is injected into the
次いで、図4(a)に示すように、止水ゲート12が開いて収容室10の内外が開口11を介して連通し、カッタースポーク8が半径方向Rに沿って(センターシャフト2の軸中心に向かって)スライド変位し、内周側のカッタースポーク8aが収容室10内に収容される。
Next, as shown in FIG. 4 (a), the
止水ゲート12が開いたとき、すなわち、詳細には図5(b)に示すように、開口11を介して収容室10の内外が連通した状態にあるとき、前述したように、収容室10内に満たされた水Wの圧力と、収容室10外の掘削土砂や水等による圧力は、ある程度均衡しているため、土砂等重量物は収容室10内に流入するとしても、水や軽量の砂塵等が流入するのは防止される。
As described above, when the
また、土砂等も流入する速度が緩和されるため、土砂等の一気の流入によって収容室10の内部が衝撃を受けて破損するのも防止することができる。
In addition, since the speed at which earth and sand flows in is reduced, it is possible to prevent the interior of the
そして、図5(c)に示すように牽引具13が収容室10内の前部まで送り出された後に、カッタースポーク8の全体が半径方向にスライド変位し、内周側のカッタースポーク8aが収容室10内に収容され、このとき、図5(c)に示すように、カッタースポーク8aの側面に形成された被係合突起8eが牽引具13に係合する。
Then, as shown in FIG. 5 (c), after the
次いで、図4(b)に示すように、収容室10に収容された内周側のカッタースポーク8aは、収容室10内で後方Rrに移動し、この際、内周側の分割カッタースポーク8aと外周側の分割カッタースポーク8bとの間の凹凸形状の係合が外れて、内周側の分割カッタースポーク8aは外周側の分割カッタースポーク8bと完全に分離した状態となる。
Next, as shown in FIG. 4B, the inner-side cutter spoke 8a accommodated in the
詳細には、図5(d)に示すように、分割カッタースポーク8aの被係合突起8eに係合した牽引具13が後方に変位することによって、分割カッタースポーク8aも後方に変位するが、このとき、図3(b)に示した内周側の分割カッタースポーク8aの凸形状8cと外周側の分割カッタースポーク8bの凹形状8dとの係合が外れて、両分割カッタースポーク8a,8bが分離される。
Specifically, as shown in FIG. 5D, when the
内周側の分割カッタースポーク8aが、収容室10内の後部に移動したことによって、収容室10内の、外周側の分割カッタースポーク8bの真下の空間(水Wは満たされている)が空いた状態となり、図4(c)に示すように、外周側の分割カッタースポーク8bが真下に降下して、この空いた空間に収容され、止水ゲート12が閉位置に移動し、開口11が覆われて、収容室10は外部から水密に隔絶される。
Since the inner-side divided cutter spoke 8a has moved to the rear part of the
詳細には、図6(a)に示すように外周側の分割カッタースポーク8bが収容室10内に収容された後、同図(b)に示すように止水ゲート12が閉じて開口11が塞がれ、その後、図示しない排出手段(例えば、所定の吸引圧力で吸引するポンプと、収容室の内部の底部に一端が開放し他端がポンプに接続された排出管とからなるものなど。)により、開口11が開いている間に収容室10の内部に流入した土砂等が注水されていた水Wとともに、収容室10の外部に排出される。
Specifically, as shown in FIG. 6 (a), after the outer divided cutter spoke 8b is accommodated in the
そして、土砂等の排出後、同図(c)に示すように、収容室10の後部側ゲート14を開放することにより、収容室10内に収容された各分割カッタースポーク8a,8bのカッタービット5を交換するための作業者Mが、収容室10内に出入りすることが可能となり、同図(d)に示すように、収容室10に入った作業者Mが収容室10内においてカッタービット5の交換作業を行うことができる。
And after discharge | emissioning earth and sand etc., as shown in the figure (c), by opening the
なお、上述した排出手段は、例えば、収容室10内に注水する加圧手段がその機能を兼ねるものであってもよい。
In addition, as for the discharge means mentioned above, the pressurization means which pours water in the
このように、本実施形態に係るシールド掘進機1によれば、収容室10内部は、外部から隔絶しているため、この分割スポーク収容室10内部で、安全かつ容易に、収容された各分割カッタースポーク8a,8bのカッタービット5を交換することができる。
As described above, according to the shield machine 1 according to the present embodiment, the interior of the
また、カッタースポーク8が、その長手方向について所定長さの2つの部分8a,8bに分割されているため、そのように分割して得られた各分割カッタースポーク8a,8bはそれぞれ、カッタースポーク8全体の長さよりも短い長さとなる。
Moreover, since the cutter spoke 8 is divided into two
一方、面盤3の中心部には、各分割カッタースポーク8a,8bを収容する分割スポーク収容室10が形成されているため、各分割カッタースポーク8a,8bを長手方向にそれぞれスライドさせて分割スポーク収容室10に収容することができる。
On the other hand, since the divided spoke
また、カッタースポーク8a,8bを収容してカッタービット5の交換を行う収容室10は、カッタースポーク8全体の長さよりも短い分割カッタースポークa,8bを収容するだけの高さ(直径)を確保できる程度の小さい径であればよいため、面盤3におけるセンターシャフト2の面すなわちフィッシュテール6を極力小さくして、実質的な掘削を行うカッタースポーク8の長さを従来通り十分に確保することができ、掘削効率の低下を招くことがない。
The
さらに、分割スポーク収容室10を、収容する分割カッタースポーク8a,8bよりも多少の余裕を有する程度に大きくしても、掘削効率を大きく損なうことがない一方、収容室10内でのカッタービット5交換のための作業空間を広く確保することができ、交換作業性を向上させることができる。
Further, even if the divided spoke
また、全ての分割カッタースポーク8a,8bをそれらの厚さ方向に並べて収容室内に収容することにより、分割カッタースポーク8a,8bを長手方向に連ねて収容する場合に比べて、収容室10の奥行き長さ(円筒形状の軸方向に沿った長さ)を十分に小さくすることができる。
In addition, by arranging all the divided
さらに、分割スポーク収容室10の内部には、この内部に流入した土砂および水を外部に排出する図示しない排出手段が接続されており、分割カッタースポーク8a,8bを開口11を通じて収容室10に出し入れする際に、外部の土砂や水が開口11を通じて収容室10内に流入しても、止水ゲート12を閉位置に移動させた後に、排出手段によって収容室10内の土砂や水を収容室10外に排出することができ、収容室10内におけるカッタービットの交換作業の際に、作業空間に土砂や水等が占有するのを防止することができ、作業空間を確実に確保することができる。
Further, a discharge means (not shown) for discharging the earth and sand flowing into the divided spoke
また、分割スポーク収容室10の軸方向に沿った長さは、少なくとも2つの分割カッタースポーク8a,8bの軸方向に沿った幅の合計幅よりも長く形成されており、分割スポーク収容室10の内部に、分割カッタースポーク8a,8bを、その幅方向に並べてコンパクトに収容することができる。
Moreover, the length along the axial direction of the divided spoke
なお、詳細な説明は省略したが、カッタースポーク8(分割カッタースポーク8a,8b)のスライド移動には、ウインチ、ジャッキ等の公知の駆動機構(図示せず)等を用いればよい。 In addition, although detailed description was abbreviate | omitted, what is necessary is just to use well-known drive mechanisms (not shown), such as a winch and a jack, etc. for the slide movement of the cutter spoke 8 (divided cutter spoke 8a, 8b).
2 センターシャフト
5 カッタービット
6 フィッシュテール
7 フィッシュテールビット
8 カッタースポーク
8a,8b 分割カッタースポーク
10 分割スポーク収容室
11 開口
12 止水ゲート
R 半径方向(中心軸方向)
Fr 前方
Rr 後方
2
Fr front Rr rear
Claims (5)
前記カッタースポークは、長手方向について所定長さの複数の部分に分割されて該長手方向にそれぞれスライド可能に配設され、
前記前端面の、前記円筒形状の軸を含む中心部分に、前記所定長さに分割して得られた各分割カッタースポークを、外部から隔絶して収容する分割スポーク収容室が形成され、
前記分割スポーク収容室の軸方向に沿った長さは、少なくとも全ての前記分割カッタースポークの前記軸方向に沿った幅の合計幅よりも長く形成されて、複数の前記分割カッタースポークを同時に、その幅方向に並べて収容するように形成されていることを特徴とするシールド掘進機。 It has a generally cylindrical shape as a whole, and a plurality of radially extending cutter spokes are disposed on the front end surface facing the object to be excavated, and the front end surface is around the axis of the cylindrical shape. In the shield machine with a large number of cutter bits installed on the outer surface of the cutter spoke,
The cutter spoke is divided into a plurality of portions having a predetermined length in the longitudinal direction and is arranged to be slidable in the longitudinal direction,
Wherein the front end face, the heart portion in including an axis of the cylindrical shape, each of the divided cutter spokes obtained by dividing the predetermined length, divided spoke accommodating chamber for accommodating and isolated from the outside is formed,
The length along the axial direction of the divided spoke accommodation chamber is formed to be longer than the total width of the width along the axial direction of at least all the divided cutter spokes, and a plurality of the divided cutter spokes are simultaneously formed. A shield machine that is formed so as to be accommodated side by side in the width direction .
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