JPH04112992U - シールド掘進機のカツターヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カッタービットの摩耗を判断できた時点で、
容易かつ迅速にカッタービットの交換が可能なシールド
掘進機のカッターヘッドを提供する。 【構成】 シールド本体前部でシールド本体軸心Ｏ₁ 回
りに回転自在に配設されたセンター部材２に、半径方向
に延びる旋回スポーク３を２本１８０度隔てて設け、こ
れら旋回スポーク３を支持軸５を介してスポーク軸心Ｏ
₂回りに軸受部材６に回転自在に支持させるとともに、
この旋回スポーク３の前後面にそれぞれ複数のカッター
ビット４Ａ，４Ｂを固着し、前記カッタービット４Ａが
前面に位置する状態で旋回スポーク３をセンター部材２
に固定可能なスポーク固定手段Ｂを設けるとともに、旋
回スポーク３をスポーク軸心Ｏ₂ 回りに回転可能なスポ
ーク回転手段Ｃを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、カッタービットを掘削途中で交換可能なシールド掘進機のカッター ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、シールド掘進機の前面に回転自在に配設されたカッターヘッドは、たと えば回転軸心から９０度毎に半径方向に伸びる４本の旋回スポークを備え、この 旋回スポークの前面に数十個のカッタービットが取り付けられている。そしてこ のカッタービットは、一般に発進立坑から掘削を開始して到達立坑に到着するま で継続して使用されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記のようにカッタービットを交換することなく掘進させた場合、掘 削過程において著しい摩耗が生じていることがあり、これはカッターの掘削能力 低下につながり、これは油圧ゲージ等で判断することができる。しかし、このカ ッタービットの摩耗が判断できても、現状ではカッタービットの交換が困難であ り、どうしても交換が必要な場合は、切羽面の土質改良（硬化）を行って地盤の 沈下を防止た後、手堀りでカッターヘッド前部に空間を形成する工事が必要とな り、コストおよび工期の面から極めて不経済である。

【０００４】 本考案は、上記問題点を解決して、カッタービットの摩耗を判断できた時点で 、容易かつ迅速にカッタービットの交換が可能なシールド掘進機のカッターヘッ ド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】

上記問題点を解決するために本考案は、シールド本体前部でシールド本体軸心 回りに回転自在に配設されたセンター部材に、半径方向に延びる複数の旋回スポ ークを設け、これら旋回スポークを長さ方向に沿うスポーク軸心回りに回転自在 に構成するとともに、この旋回スポークの周囲複数面にそれぞれ複数のカッター ビットを長さ方向所定間隔毎に固着し、前記カッタービットが前面に位置する状 態で旋回スポークをセンター部材に固定可能なスポーク固定手段を設けるととも に、旋回スポークをスポーク軸心回りに回転可能なスポーク回転手段を設けたも のである。

【０００６】

【作用】

上記構成によれば、掘削途中でカッタービットが摩耗したと判断された場合に は、カッターヘッドの旋回を停止し、スポーク固定手段を解除してスポーク回転 手段により旋回スポークをスポーク軸心回りに回転させ、摩耗したカッタービッ トを前面から後面側に移動させると同時に新たなカッタービットを前面に移動さ せ、スポーク固定手段により旋回スポークを固定する。

【０００７】 これにより摩耗したカッタービットを新たなカッタービットに容易かつ迅速に 交換することができ、カッタービット交換のための特別な工事や工期の延長が不 要になる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。 このカッターヘッド１は、シールド本体（図示せず）の軸心位置すなわちカッ ターヘッド１の旋回軸心Ｏ₁ 位置から前方に突出されたセンター部材２に、１８ ０度隔てた半径方向に２本の旋回スポーク３，３がそれぞれ配設されたもので、 旋回スポーク３の前面と後面にそれぞれ長さ方向所定間隔毎に複数のカッタービ ット４Ａ，４Ｂがそれぞれ固着されている。そしてこれら旋回スポーク３，３は 前記センター部材２を構成する四角柱状の支持軸５により互いに連結され、支持 軸５の両端側が軸受部材６，６により旋回スポーク３の長さ方向に沿うスポーク 軸心Ｏ₂ を中心として回転自在に支持され、またこの支持軸５両端部にビット交 換受動ギヤ７，７がそれぞれ固定されている。

【０００９】 前記支持軸５の後部には、シールド本体に旋回軸心Ｏ₁ を中心として回転自在 でかつ旋回軸心Ｏ₁ 方向に出退自在に支持された旋回駆動軸８の先端部が締結治 具９を介して連結固定されている。そして、旋回駆動軸８の基端部には、旋回受 動ギヤ１０が形成され、カッター旋回用モーター１１の出力軸に取り付けられた 旋回駆動ギヤ１２が前記旋回受動ギヤ１０に噛合されて、カッター駆動用モータ ー１１により旋回駆動軸８を介して旋回スポーク３を旋回駆動する用に構成され ている。

【００１０】 また、旋回駆動軸８の基端部には、回転継手を介してシールド本体側に配設さ れた駆動軸出退ジャッキ１３の出力軸が連結され、前記締結治具９を外した後、 駆動軸出退ジャッキ１３を収縮して旋回駆動軸８を後退させることにより、支持 軸５をフリーにして旋回スポーク３をスポーク軸心回りに回転させることができ る。すなわちこの旋回駆動軸８はカッターヘッド旋回駆動手段とカッタービット ４Ａまたは４Ｂが掘削面に対向するように旋回スポーク７を固定するスポーク固 定手段Ｂとに兼用され、スポーク固定手段Ｂはこの旋回駆動軸８と締結治具９と 駆動軸出退ジャッキ１３とで構成されている。

【００１１】 さらに、シールド本体側には、前記軸受部材６にそれぞれ出力軸が連結された スポーク出退ジャッキ１４が配設されるとともに、旋回スポーク３をスポーク軸 心回りに回転させる２台のビット交換用モーター１５が配設され、スポーク出退 ジャッキ１４を収縮して旋回スポーク３を図１に示す掘削位置（イ）から図２に 示す後退位置（ロ）に後退させた時に、前記ビット交換受動ギヤ７をそれぞれ噛 合させるビット交換駆動ギヤ１６が配置され、このビット交換駆動ギヤ１６はビ ット交換用モーター１５の出力軸に取り付けられている。

【００１２】 このようにスポーク回転手段Ｃはビット交換用モーター１５とビット交換駆動 ギヤ１６，ビット交換受動ギヤ７により構成され、旋回スポーク３前面のカッタ ービット４Ａが摩耗したときに、ビット交換用モーター１５によりビット交換駆 動ギヤ１６およびビット交換受動ギヤ７を介して旋回スポーク３をスポーク軸心 Ｏ₂ 回りに１８０度回転させて後面のカッタービット４Ｂを掘削面に対向するよ うに回転移動させることができる。

【００１３】 前記センター部材２は前述した支持軸５や軸受部材６，旋回交換受動ギヤ７， 旋回駆動軸８等で構成され、これらセンター部材２は前面をカバー体１７で覆わ れ、掘削土砂から隔離されている。

【００１４】 上記構成において、カッター旋回用モーター１１を回転駆動してカッターヘッ ド１を旋回させ、シールド掘進機を掘進してトンネルを掘削している途中に、掘 削距離の増大や土質の状況変化に起因して、カッタービット４Ａが摩耗し掘削能 力が低下すると、まずカッターヘッド１の旋回を停止する。そして、スポーク出 退ジャッキ１４を収縮して（同時に駆動軸出退ジャッキ１３を収縮または従動さ せる。）旋回スポーク３を掘削位置（イ）から後退位置（ロ）に後退させ、ビッ ト交換受動ギヤ７をビット交換駆動ギヤ１６に噛み合わせる。

【００１５】 つぎに締結治具９を外して支持軸５と旋回駆動軸８とを切り離し、駆動軸出退 ジャッキ１３を収縮して旋回駆動軸８を支持軸５から離間させる。そして、ビッ ト交換用モーター１５を起動してビット交換駆動ギヤ１６を回転させ、ビット交 換受動ギヤ７および支持軸５を介して旋回スポーク３をスポーク軸心Ｏ₂ 回りに １８０度回転させ、摩耗した前面のカッタービット４Ａを後面側に移動させると 同時に後面の新たなカッタービット４Ｂを掘削面に対向するように回転移動させ る。

【００１６】 さらに、駆動軸出退ジャッキ１３を進展し、旋回駆動軸８の前端面を支持軸５ に当て付けて締結治具９を装着し、旋回駆動軸８と支持軸５とを連結固定する。 そして、スポーク出退ジャッキ１４を進展して旋回スポーク３を後退位置（ロ） から掘削位置（イ）に突出させる。これにより新たなカッタービット４Ｂで掘削 を継続することができる。

【００１７】 図５および図６は３本以上の旋回スポーク２３をセンター部材２２から半径方 向に配設する場合の他の実施例を示し、上記実施例と同一の部材は同一の符号を 付し、説明は省略する。

【００１８】 すなわち、このカッターヘッド２１は、たとえば４本の旋回スポーク２３が９ ０度毎にセンター部材２２から半径方向に配設され、旋回スポーク２３の基端部 に設けられた支持軸２５が軸受体２６にそれぞれスポーク軸心Ｏ₂ を中心に回転 自在に支持されている。また、前記支持軸２５にはビット交換受動ベベルギヤ２ ７がそれぞれ固定されている。そしてシールド本体に旋回軸心Ｏ₁ を中心として 回転自在でかつ旋回軸心Ｏ₁ 方向に出退自在に支持された旋回駆動軸２８の先端 が前記軸受体２６の後面に連結固定されており、この旋回駆動軸２８の先端部に 、前記ビット交換受動ベベルギヤ２７に噛合するビット交換駆動ベベルギヤ３８ が取り付けられるとともに、その後部にビット交換中間ギヤ３９が固定されてい る。一方シールド本体側には、駆動軸出退ジャッキ１３を収縮して旋回スポーク ２３を図５に示す掘削位置（イ）から図６に示す後退位置（ロ）に後退させた時 に、ビット交換中間ギヤ３９が噛み合い可能な位置に、ビット交換用モーター１ ５の出力軸に取り付けられたビット交換駆動ギヤ３６が配置されている。

【００１９】 前記センター部材２２は、支持軸２５，軸受体２６，旋回交換受動ベベルギヤ ２７，旋回交換中間ギヤ３９および旋回駆動軸２８で構成されている。またスポ ーク固定手段Ｂは、カッターヘッド旋回駆動手段と兼用の旋回駆動軸２８および 駆動軸出退ジャッキ１３とで構成され、さらにスポーク回転手段Ｃは、ビット交 換用モーター３５，ビット交換駆動ギヤ１６，ビット交換中間ギヤ３９，ビット 交換中間ベベルギヤ３８およびビット交換受動ベベルギヤ２７により構成されて いる。

【００２０】 上記構成によれば、カッター旋回用モーター１１を回転駆動してカッターヘッ ド２１を旋回させ、シールド掘進機を掘進しトンネルを掘削している途中に、掘 削距離の増大や土質の状況変化に起因して、カッタービット４Ａが摩耗し掘削能 力が低下すると、まずカッターヘッド１の旋回を停止する。そして、駆動軸出退 ジャッキ１３を収縮させて旋回スポーク３を掘削位置（イ）から後退位置（ロ） に後退させ、ビット交換中間ギヤ３９をビット交換駆動ギヤ３６に噛み合わせる とともに、カッター旋回用モーター１１の旋回駆動ギヤ１２から旋回受動ギヤ１ ０を離脱させる。

【００２１】 つぎにビット交換用モーター３５によりビット交換駆動ギヤ３６，ビット交換 中間ギヤ３９を介して旋回駆動軸２８が回転され、さらにビット交換中間ベベル ギヤ３８およびビット交換受動ベベルギヤ２７を介して旋回スポーク３をスポー ク軸心Ｏ₂ 回りに１８０度回転させることにより、摩耗した前面のカッタービッ ト４Ａを後面側に移動させると同時に後面の新たなカッタービット４Ｂを掘削面 に対向させることができる。

【００２２】 さらに駆動軸出退ジャッキ１３を進展して軸受体２６と共に旋回スポーク３を 後退位置（ロ）から掘削位置（イ）に突出させ、ビット交換中間ギヤ３９をビッ ト交換駆動ギヤ３６から離脱させるとともに、カッター旋回用モーター１１の旋 回駆動ギヤ１２に旋回受動ギヤ１０を噛み合わせる。これにより新たなカッター ビット４Ｂで掘削を継続することができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上に述べたごとく本考案によれば、掘削途中でカッタービットが摩耗したと 判断された場合には、カッターヘッドの旋回を停止し、スポーク固定手段を解除 してスポーク回転手段により旋回スポークをスポーク軸心回りに回転させ、摩耗 したカッタービットを前面から後面側に移動させると同時に新たなカッタービッ トを前面に回転移動させ、スポーク固定手段により旋回スポークを固定する。

【００２４】 これにより摩耗したカッタービットを新たなカッタービットに容易かつ迅速に 交換することができ、カッタービット交換のための特別な工事や工期の延長が不 要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るカッターヘッドの一実施例を示す
掘削位置の概略側面図である。

【図２】同カッターヘッドの後退位置の概略側面図であ
る。

【図３】同カッターヘッドの部分斜視図である。

【図４】図１に示すＡ−Ａ矢視図である。

【図５】他の実施例のカッターヘッドの構成を示す掘削
位置の概略側面図である。

【図６】同カッターヘッドの後退位置の概略側面図であ
る。

【符号の説明】 Ｏ₁ カッターヘッド旋回軸心 Ｏ₂ スポーク軸心 Ｂ スポーク固定手段 Ｃ スポーク回転手段 1,21 カッターヘッド 2,22 センター部材 3,23 旋回スポーク 4A,4B カッタービット 5,25 支持軸 ６ 軸受部材 ７ ビット交換受動ギヤ ９ 締結治具 11 カッター駆動モーター 13 駆動軸出ジャッキ 14 スポーク出退ジャッキ 15,35 ビット交換用モーター 16,36 ビット交換駆動ギヤ 26 軸受体 27 ビット交換受動ベベルギヤ 36 ビット交換中間ギヤ 38 ビット交換中間ベベルギヤ 39 ビット交換中間ギヤ (イ) 掘削位置 (ロ) 後退位置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体前部でシールド本体軸心回
   りに回転自在に配設されたセンター部材に、半径方向に
   延びる複数の旋回スポークを設け、これら旋回スポーク
   を長さ方向に沿うスポーク軸心回りに回転自在に構成す
   るとともに、この旋回スポークの周囲複数面にそれぞれ
   複数のカッタービットを長さ方向所定間隔毎に固着し、
   前記カッタービットが前面に位置する状態で旋回スポー
   クをセンター部材に固定可能なスポーク固定手段を設け
   るとともに、旋回スポークをスポーク軸心回りに回転可
   能なスポーク回転手段を設けたことを特徴とするシール
   ド掘進機のカッターヘッド。