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技術 カッタービット装置及びカッタービット交換装置

出願人 株式会社大林組
発明者 中本淳内村裕之渡邉久之羽鳥哲夫草川圭斗恩田友美
出願日 2019年3月19日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-050954
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-153108
状態 未査定
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術
主要キーワード 治具装置 取り外し手順 気密扉 ローラーカッター 連結ビーム 湾曲形 装着状態検出 台形ねじ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

単軸上の作業でカッタービット交換を容易に行うことができるカッタービット装置及びカッタービット交換装置を提供する。

解決手段

カッターヘッドに形成された装着孔21に軸方向の後方側から挿入可能に構成された、カッタービット11を支持するカッター台座12と、装着孔21に形成された雌ねじ螺合する雄ねじが外周に形成され、装着孔21への締め付けによってカッター台座12をカッターヘッド2の径方向及び周回方向と軸方向とで固定する第1固定部材13と、装着孔21への軸方向の後方側からの嵌合によって、カッター台座12を装着孔21の軸周りで固定する回り止め部材14と、装着孔21に形成された雌ねじに螺合する雄ねじが外周に形成され、装着孔21への締め付けによって回り止め部材14の脱落を防止する第2固定部材15と、を備えている。

概要

背景

シールド掘進機は、シールドジャッキにより前進駆動しながら、カッタービットが装着されたカッターヘッド回転駆動して、前方の地山切羽)を掘削してトンネルを掘削していく。

トンネルの掘削途中に、カッタービットが磨耗して掘削能力が低下した場合、掘進一時中断して新しいカッタービットに交換する必要がある。近年は、一台のシールド掘進機で長距離を掘進する工事が増加しており、カッタービットの交換頻度が多くなっている。

カッタービットの交換を行う方法としては、交換作業用の立坑構築してシールド掘進機を引き出す方法や、地盤改良圧気を行って切羽に人が入る方法があるが、交換作業の負荷は非常に大きく時間もかかり、危険を伴う。そこで、カッターヘッドの後方からカッタービットを交換する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

単軸上の作業でカッタービットの交換を容易に行うことができるカッタービット装置及びカッタービット交換装置を提供する。カッターヘッドに形成された装着孔21に軸方向の後方側から挿入可能に構成された、カッタービット11を支持するカッター台座12と、装着孔21に形成された雌ねじ螺合する雄ねじが外周に形成され、装着孔21への締め付けによってカッター台座12をカッターヘッド2の径方向及び周回方向と軸方向とで固定する第1固定部材13と、装着孔21への軸方向の後方側からの嵌合によって、カッター台座12を装着孔21の軸周りで固定する回り止め部材14と、装着孔21に形成された雌ねじに螺合する雄ねじが外周に形成され、装着孔21への締め付けによって回り止め部材14の脱落を防止する第2固定部材15と、を備えている。

目的

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、単軸上の作業でカッタービットの交換を容易に行うことができるカッタービット装置及びカッタービット交換装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

シールド掘進機カッターヘッド交換可能に装着されるカッタービット装置であって、前記カッターヘッドに形成された装着孔に軸方向の後方側から挿入可能に構成された、カッタービットを支持するカッター台座と、前記装着孔に形成された第1雌ねじ螺合する第1雄ねじが外周に形成され、前記装着孔への締め付けによって前記カッター台座を前記カッターヘッドの径方向及び周回方向と前記軸方向とで固定する第1固定部材と、前記装着孔への前記軸方向の後方側からの嵌合によって、前記カッター台座を前記装着孔の軸周りで固定する回り止め部材と、前記装着孔に形成された第2雌ねじに螺合する第2雄ねじが外周に形成され、前記装着孔への締め付けによって前記回り止め部材の脱落を防止する第2固定部材と、を具備することを特徴とするカッタービット装置。

請求項2

前記カッター台座は、前記装着孔への挿入時に後方側に延出する円柱体を備え、前記第1固定部材は、前記第1雄ねじが形成された外周部と、前記カッター台座の前記円柱体が貫通する貫通部と、前記外周部と前記貫通部とを連結する連結部と、を備えることを特徴とする請求項1記載のカッタービット装置。

請求項3

前記円柱体の解放端には、回り止め加工部が形成され、前記回り止め部材には、前記回り止め加工部が嵌合される被嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項2記載のカッタービット装置。

請求項4

前記第1固定部材及び第2固定部材には、前記装着孔への装着時に前記カッターヘッドの前面と後面とを連通する連通孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のカッタービット装置。

請求項5

請求項1乃至3のいずれかに記載のカッタービット装置を交換するカッタービット交換装置であって、前記カッター台座もしくは前記回り止め部材を把持する第1把持部と、前記第1把持部によって把持された前記カッター台座が前記装着孔に挿入された状態で、把持した前記第1固定部材を前記装着孔の軸周りに回転させて前記装着孔に締め付けもしくは緩め取ると共に、前記第1把持部によって把持された前記回り止め部材が前記装着孔に嵌合された状態で、把持した前記第2固定部材を前記装着孔の軸周りに回転させて前記装着孔に締め付けもしくは緩め取る第2把持部と、前記第1把持部及び第2把持部が解放端に取り付けられたロッドを前記装着孔の後方側から前記軸方向で伸縮させるシリンダと、を具備することを特徴とするカッタービット交換装置。

技術分野

0001

本発明は、シールド掘進機カッターヘッド交換可能に装着されたカッタービット装置及びカッタービット交換装置に関する。

背景技術

0002

シールド掘進機は、シールドジャッキにより前進駆動しながら、カッタービットが装着されたカッターヘッドを回転駆動して、前方の地山切羽)を掘削してトンネルを掘削していく。

0003

トンネルの掘削途中に、カッタービットが磨耗して掘削能力が低下した場合、掘進一時中断して新しいカッタービットに交換する必要がある。近年は、一台のシールド掘進機で長距離を掘進する工事が増加しており、カッタービットの交換頻度が多くなっている。

0004

カッタービットの交換を行う方法としては、交換作業用の立坑構築してシールド掘進機を引き出す方法や、地盤改良圧気を行って切羽に人が入る方法があるが、交換作業の負荷は非常に大きく時間もかかり、危険を伴う。そこで、カッターヘッドの後方からカッタービットを交換する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0005

特開2004−197320号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来技術では、複数個所でのねじ止めや、カバー部材着脱作業等の煩雑な作業を作業員は狭い作業空間で強いられることになる。作業員の代わりにロボットを利用することも考えられるが、煩雑な作業が必要となるため、ロボットアームが大きい高機能な多関節ロボットが必要となり、作業スペースを確保することが困難である。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、単軸上の作業でカッタービットの交換を容易に行うことができるカッタービット装置及びカッタービット交換装置を提供することを目的とする。

0008

上記目的を達成するため、本発明は、シールド掘進機のカッターヘッドに交換可能に装着されるカッタービット装置であって、前記カッターヘッドに形成された装着孔に軸方向の後方側から挿入可能に構成された、カッタービットを支持するカッター台座と、前記装着孔に形成された第1雌ねじ螺合する第1雄ねじが外周に形成され、前記装着孔への締め付けによって前記カッター台座を前記カッターヘッドの径方向及び周回方向と前記軸方向とで固定する第1固定部材と、前記装着孔への前記軸方向の後方側からの嵌合によって、前記カッター台座を前記装着孔の軸周りで固定する回り止め部材と、前記装着孔に形成された第2雌ねじに螺合する第2雄ねじが外周に形成され、前記装着孔への締め付けによって前記回り止め部材の脱落を防止する第2固定部材と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明において、前記カッター台座は、前記装着孔への挿入時に後方側に延出する円柱体を備え、前記第1固定部材は、前記雄ねじが形成された外周部と、前記カッター台座の前記円柱体が貫通する貫通部と、前記外周部と前記貫通部とを連結する連結部と、を備えていても良い。
さらに、本発明において、前記円柱体の解放端には、回り止め加工部が形成され、前記回り止め部材には、前記回り止め加工部が嵌合される被嵌合部が形成されていても良い。
さらに、本発明において、前記第1固定部材及び第2固定部材には、前記装着孔への装着時に前記カッターヘッドの前面と後面とを連通する連通孔がそれぞれ形成されていても良い。
また、本発明は、上述のカッタービット装置を交換するカッタービット交換装置であって、前記カッター台座もしくは前記回り止め部材を把持する第1把持部と、前記第1把持部によって把持された前記カッター台座が前記装着孔に挿入された状態で、把持した前記第1固定部材を前記装着孔の軸周りに回転させて前記装着孔に締め付けもしくは緩め取ると共に、前記第1把持部によって把持された前記回り止め部材が前記装着孔に嵌合された状態で、把持した前記第2固定部材を前記装着孔の軸周りに回転させて前記装着孔に締め付けもしくは緩め取る第2把持部と、前記第1把持部及び第2把持部が解放端に取り付けられたロッドを前記装着孔の後方側から前記軸方向で伸縮させるシリンダと、を具備することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明によれば、装着孔の後方側からの単軸上の作業でカッタービットの交換を容易に行うことができ、カッタービットの交換装置を小型化することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係るカッタービット装置の実施形態が装着されたシールド掘進機の縦断面図である。
図1に示すカッターヘッドを前方から見た正面図である。
図1に示すカッターヘッドの装着孔にカッタービット装置が装着された状態を示す四面図である。
図3に示す装着孔の構成を示す四面図である。
図3に示すカッター台座の構成を示す四面図である。
図3に示す第1固定部材、回り止め部材及び第2固定部材の構成を示す二面図である。
本発明に係るカッタービット装置の交換に使用するカッタービット交換装置の構成を示す側面図である。
図7に示す治具装置の構成を示す図である。
図7に示す治具装置で回り止め部材及び第2固定部材を把持した状態を示すである。
図7に示す治具装置でカッター台座12及び第1固定部材13を把持した状態を示すである。

実施例

0011

以下、本発明に係るカッタービット装置及びカッタービット交換装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

0012

本実施形態のカッタービット装置10は、図1及び図2を参照すると、シールド掘進機1のカッターヘッド2に配設されている。シールド掘進機1は、図1を参照すると、ほぼ同径の円筒形状をなす前胴部3と後胴部4とが図示しない連結軸によって連結されている。前胴部3の前部には、回転リング5がベアリング等の軸受け部を介して回転自在に支持されている。そして、回転リング5は、連結ビームを介してカッターヘッド2が連結されている。

0013

前胴部3には、回転リング5を回転させる複数のカッター旋回モータ6が装着されている。これにより、カッター旋回モータ6を回転駆動すると、連結ビームを介してカッターヘッド2が回転する。

0014

前胴部3には、カッターヘッド2の後方に位置する隔壁7が設けられ、カッターヘッド2と隔壁7との間に掘削土砂充満させるチャンバー8が形成されている。チャンバー8内に充満された掘削土砂は、スクリューコンベヤ9により前胴部3及び後胴部4を通って後方側に搬出される。

0015

図2を参照すると、カッターヘッド2に形成された複数の装着孔21に、カッタービット装置10が交換可能に装着されている。以下、トンネル掘進方向を前方とすると共に、カッターヘッド2の回転方向を周回方向とし、周回方向と直交する方向を径方向とする。

0016

カッタービット装置10は、図3を参照すると、カッタービットがあるローラーカッター11と、ローラーカッター11を回転可能に支持するカッター台座12と、カッター台座12を装着孔21に後方側から固定する第1固定部材13と、カッター台座12が装着孔21の軸周りに回転することを防止する回り止め部材14と、回り止め部材14の脱落を防止する第2固定部材15とを備えている。なお、本実施形態は、カッタービットとしてローラーカッター11を採用したが、カッタービットは、ティースビットシェルビット等の他の形状のビットであっても良い。また、図3において、(a)は前方側から見た正面図であり、(b)は周回方向から見た縦断面図であり、(c)は後方側から見た後面図であり、(d)は径方向から見た縦断面図である。

0017

装着孔21は、前面からチャンバー8まで貫通する貫通孔であり、カッター台座12に支持されたローラーカッター11が後方側から貫通する径を有している。装着孔21には、図4を参照すると、カッター台座12が後方側から係合される被係合面22と、第1固定部材13と螺合する雌ねじ23と、回り止め部材14が後方側から嵌合される被嵌合溝24と、第2固定部材15と螺合する雌ねじ25とが、前方側から順番に形成されている。なお、図4において、(a)は前方側から見た正面図であり、(b)は周回方向から見た縦断面図であり、(c)は後方側から見た後面図であり、(d)は径方向から見た縦断面図である。

0018

カッター台座12は、図5を参照すると、ローラーカッター11の回転軸111を回転可能に支持する一対の支持部121と、一対の支持部121が立設されると共に、装着孔21の被係合面22に後方側から係合する係合面122aが形成された基体部122と、基体部122から支持部121とは反対方向に延出する円柱状のロッド部123とを備えている。なお、図5において、(a)は支持部121側から見た正面図であり、(b)はローラーカッター11の回転軸111の方向から見た側面図であり、(c)は支持部121とは反対側から見た後面図であり、(d)はローラーカッター11の回転軸111と直交する方向から見た側面図である

0019

ロッド部123は、ローラーカッター11を装着孔21の所定位置まで後方側から挿入する際に把持する把持部として機能する。また、ロッド部123の解放端には、回り止め加工部123aが形成されている。なお、本実施形態では、回り止め加工部123aとしてIカット加工の例を示したが、Dカット加工等の他の形状を採用しても良い。

0020

第1固定部材13は、図6(a)(b)を参照すると、外周面に雄ねじ131が形成された円筒状の外周部132を備え、装着孔21の雌ねじ23と螺合させることで、装着孔21に挿入されたカッター台座12を後方側から固定する部材である。雌ねじ23及び雄ねじ131は、台形ねじで構成すると好適である。なお、図6において、(a)、(c)、(e)は側面図であり、(b)、(d)、(f)は正面図である。

0021

第1固定部材13の内周部には、カッター台座12のロッド部123が貫通する貫通孔を有し、図3に示す装着状態において、カッター台座12を周回方向及び径方向で支持する貫通部133が設けられている。貫通部133にロッド部123が貫通した状態で、第1固定部材13の中心軸と、ロッド部123の中心軸とが一致する。これにより、貫通部133にロッド部123が貫通した状態で、装着孔21に対して第1固定部材13を締め込みもしくは緩め取ることができる。

0022

外周部132と貫通部133とは、連結部134に連結されている。連結部134は、装着孔21に対して第1固定部材13を締め込みもしくは緩め取る際の把持部としても機能する。また、連結部134以外の外周部132と貫通部133との間は、装着孔21への装着時にカッターヘッド2の前面と後面(チャンバー8)とを連通する連通孔135となっている。

0023

回り止め部材14は、図6(c)(d)を参照すると、カッター台座12のロッド部123に形成された回り止め加工部123aが嵌合される被嵌合部141が形成された板状部材である。また、回り止め部材14の両端は、装着孔21の被嵌合溝24に後方側から嵌合する嵌合部142として機能する。この構成により、図3に示す装着状態において、ロッド部123(カッター台座12)は、回り止め部材14によって軸周りで固定される。

0024

第2固定部材15は、図6(e)(f)を参照すると、外周面に雄ねじ151が形成された円筒状の外周部152を備え、装着孔21の雌ねじ25と螺合させることで装着孔21に被嵌合溝24に嵌合された回り止め部材14を後方側から固定して脱落を防止する。雌ねじ25及び雄ねじ151は、台形ねじで構成すると好適である。

0025

第2固定部材15の内周部には、回り止め部材14にアクセスするための貫通孔を有する貫通部153が設けられている。外周部152と貫通部153とは、連結部154に連結されている。連結部154は、装着孔21に対して第2固定部材15を締め込みもしくは緩め取る際の把持部としても機能する。また、連結部154以外の外周部152と貫通部153との間は、装着孔21への装着時にカッターヘッド2の前面と後面(チャンバー8)とを連通する連通孔155となっている。

0026

カッタービット装置10の交換作業は、図7に示すカッタービット交換装置30を用いて行われる。カッタービット交換装置30は、隔壁7に設けられたマテリアルロック31と、マテリアルロック31を介して、装着孔21に向けて伸縮するロッド32を備えたシリンダ33と、ロッド32の解放端に取り付けられた治具装置40とを備えている。

0027

マテリアルロック31は、チャンバー8と連通する開口311と、前胴部3と連通する開口312とを有する気密室であり、開口311を開閉する第1気密扉313と、開口312を開閉する第2気密扉314とがそれぞれ設けられている。

0028

マテリアルロック31は、交換可能なカッタービット装置10の径方向の位置に応じて、周回方向のいずれかの位置に設けられる。従って、カッターヘッド2を回転させて位置合わせを行うことで、1つのマテリアルロック31を径方向の位置がほぼ同じカッタービット装置10の交換に用いることができる。また、マテリアルロック31は、カッターヘッド2の中心軸に対して左右方向にずらした位置に設け、前胴部3と連通する開口312を上部に形成すると良い。この場合、ロッド32への治具装置40の着脱や、治具装置40へのカッタービット装置10の着脱を、吊り具を用いて行うことができる。さらに、複数組の開口312及び第1気密扉313を径方向の異なる位置に設け、マテリアルロック31は、径方向に移動可能に構成すると、さらに好適である。

0029

シリンダ33は、装着孔21の中心軸とロッド32の中心軸とが一致するように前胴部3に着脱可能に取り付けられる。

0030

治具装置40は、図8を参照すると、カッター台座12及び回り止め部材14を把持して装着孔21の所定位置に装着させる第1把持部50と、第1固定部材13及び第2固定部材15を把持して装着孔21の所定位置に装着させる第2把持部60と、カメラ70とを備えている。なお、図8において、(a)は前方側から見た正面図であり、(b)は側面図であり、(c)は(b)の一部断面図である。

0031

カッタービット装置10の着脱は、カッター台座12及び第1固定部材13を着脱する第1着脱作業と、回り止め部材14及び第2固定部材15を着脱する第2着脱作業との2回に分けて行われる。従って、第1着脱作業は、第1把持部50にカッター台座12を把持させると共に、第2把持部60に第1固定部材13を把持させた状態で行う。そして、第2着脱作業は、第1把持部50に回り止め部材14を把持させると共に、第2把持部60に第2固定部材15を把持させた状態で行う。

0032

第1把持部50は、カッター台座12のロッド部123及び第1固定部材13を把持するアーム部51と、アーム部51を駆動するアーム駆動部52と、ロッド32の解放端に固定され、アーム駆動部52をロッド32の軸周りで回転駆動する回転駆動部53とを備えている。

0033

アーム部51は、カッター台座12のロッド部123を中心軸がロッド32と一致した状態で把持可能な湾曲形状を有すると共に、ロッド部123の回り止め加工部123aと第1固定部材13とをロッド部123の軸周りで固定した状態で把持する平面形状を有する。

0034

第2把持部60は、第1把持部50の外周を覆うようにドーナッツ状に構成され、第1固定部材13の連結部134及び第2固定部材15の連結部154を把持するアーム部61と、アーム部61を駆動するアーム駆動部62と、ロッド32の解放端に固定され、アーム駆動部62をロッド32の軸周りで回転駆動する回転駆動部63と、アーム駆動部62と回転駆動部63を連結し、アーム駆動部62の回転に応じて雌ねじ23、25及び雄ねじ131、151と同じピッチで伸縮する伸縮部64とを備えている。

0035

カメラ70は、装着孔21に装着されているカッタービット装置10のチャンバー8側から撮影することで、カッタービット装置10の装着状態、すなわち、特に第1固定部材13の連結部134及び第2固定部材15の連結部154の角度を検出する装着状態検出部として機能する。なお、本実施形態では、カメラ70を第1把持部50に取り付けた例を示したが、カメラ70の取り付け場所には制限がない。また、装着状態検出部として、磁気センサー光センサーを採用しても良い。

0036

次に、カッタービット装置10の交換作業の手順について図9及び図10を参照して詳細に説明する。

0037

カッタービット装置10の交換作業は、チャンバー8内の掘削土砂を圧力調整水(別プラント等で地山の土水圧対抗する圧力に調整した水)に置換した状態で行う。チャンバー8内に充満された掘削土砂をスクリューコンベヤ9により搬出しながら、圧力調整水を図示しない注水管からチャンバー8内に注水することで、チャンバー8内の掘削土砂を圧力調整水に置換する。

0038

まず、図9を参照して装着孔21からカッタービット装置10の取り外し手順について説明する。

0039

カッターヘッド2を回転させ、交換するカッタービット装置10をマテリアルロック31の開口311と対向する位置に移動させる。また、交換するカッタービット装置10が装着されている装着孔21の中心軸とロッド32の中心軸とが一致し、ロッド32の解放端がマテリアルロック31内に延出するようにシリンダ33を取り付ける。なお、ロッド32が貫通するマテリアルロック31の貫通孔には、図示ないシール部材によって遮水処理が施されている。

0040

次に、第2気密扉314を開け、治具装置40を開口312からマテリアルロック31内に導入させ、ロッド32の解放端に取り付ける。

0041

次に、第2気密扉314を閉じた後、マテリアルロック31内に図示しない送水管から圧力調整水を注水し、マテリアルロック31内を圧力調整水で満たす。

0042

次に、第1気密扉313を開けて、シリンダ33を駆動してロッド32を伸ばすことで、治具装置40を開口311からチャンバー8内に導入させる。そして、カッタービット装置10の装着状態をカメラ70によって検出することで、回転駆動部53の回転駆動によってアーム部51の向きを、回転駆動部63の回転駆動によってアーム部61の向きをそれぞれ調整させ、図9(a)、(b)に示すように、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51で回り止め部材14を把持させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61で第2固定部材15の連結部154を把持させる。図9において、(a)は正面図であり、(b)、(c)は側面図である。

0043

次に、図9(c)に示すように、アーム部61で第2固定部材15の連結部154を把持させた状態で、回転駆動部63を回転駆動させて装着孔21から第2固定部材15を緩め取る。

0044

次に、シリンダ33を駆動してロッド32を縮めることで、回り止め部材14及び第2固定部材15をマテリアルロック31内に回収し、第1気密扉313を締めた後、マテリアルロック31内の圧力調整水を図示しない排水管から排水する。

0045

次に、第2気密扉314を開け、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51による回り止め部材14の把持を解消させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61による連結部154の把持を解消させ、回り止め部材14及び第2固定部材15を開口312からマテリアルロック31外に搬出する。

0046

次に、第2気密扉314を閉じた後、マテリアルロック31内に図示しない送水管から圧力調整水を注水し、マテリアルロック31内を圧力調整水で満たす。

0047

次に、第1気密扉313を開けて、シリンダ33を駆動してロッド32を伸ばすことで、治具装置40を開口311からチャンバー8内に導入させる。そして、カッタービット装置10の装着状態をカメラ70によって検出することで、回転駆動部53の回転駆動によってアーム部51の向きを、回転駆動部63の回転駆動によってアーム部61の向きをそれぞれ調整させ、図10(a)、(b)に示すように、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51でカッター台座12のロッド部123を把持させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61で第1固定部材13の連結部134を把持させる。図10において、(a)は正面図であり、(b)、(c)は側面図である。

0048

次に、図10(c)に示すように、アーム部61で第1固定部材13の連結部134を把持させた状態で、回転駆動部63を回転駆動させて装着孔21から第1固定部材13を緩め取る。

0049

次に、シリンダ33を駆動してロッド32を縮めることで、カッター台座12(ローラーカッター11)及び第1固定部材13をマテリアルロック31内に回収し、第1気密扉313を締めた後、マテリアルロック31内の圧力調整水を図示しない排水管から排水する。

0050

次に、第2気密扉314を開け、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51によるロッド部123の把持を解消させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61による連結部154の把持を解消させ、カッター台座12(ローラーカッター11)及び第1固定部材13を開口312からマテリアルロック31外に搬出する。これにより、カッタービット装置10の取り外し作業が終了する。

0051

次に、図10を参照して装着孔21にカッタービット装置10を取り付ける手順について説明する。

0052

第1固定部材13を開口312からマテリアルロック31内に搬入させ、図10(a)、(c)に示すように、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61で第1固定部材13の連結部134を把持させた後、新たなローラーカッター11に交換したカッター台座12をマテリアルロック31内に搬入させ、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51でカッター台座12のロッド部123を把持させる。なお、カッター台座12及び第1固定部材13は、再利用しても良い。

0053

次に、第2気密扉314を閉じた後、マテリアルロック31内に図示しない送水管から圧力調整水を注水し、マテリアルロック31内を圧力調整水で満たす。

0054

次に、第1気密扉313を開けて、シリンダ33を駆動してロッド32を伸ばすことで、カッター台座12及び第1固定部材13を開口311からチャンバー8内に導入する。そして、シリンダ33を駆動してロッド32をさらに伸ばすことで、ローラーカッター11及びカッター台座12を装着孔21に挿入させ、カッター台座12の係合面122aを装着孔21の被係合面22に係合させる。これにより、ローラーカッター11及びカッター台座12が装着孔21内で位置決めされる。

0055

次に、図10(b)に示すように、アーム部61で第1固定部材13の連結部134を把持させた状態で、回転駆動部63を回転駆動させて装着孔21に第1固定部材13を締め込む。その後、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51によるロッド部123の把持を解消させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61による連結部134の把持を解消させる。これにより、ローラーカッター11及びカッター台座12が装着孔21内で軸方向において固定される。

0056

次に、シリンダ33を駆動してロッド32を縮めることで、治具装置40をマテリアルロック31内に戻し、第1気密扉313を締めた後、マテリアルロック31内の圧力調整水を図示しない排水管から排水する。

0057

次に、第2気密扉314を開け、第2固定部材15を開口312からマテリアルロック31内に搬入させ、図9(a)、(c)に示すように、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61で第2固定部材15の連結部154を把持させた後、回り止め部材14をマテリアルロック31内に搬入させ、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51で回り止め部材14を把持させる。なお、回り止め部材14及び第2固定部材15は、再利用しても良い。

0058

次に、第2気密扉314を閉じた後、マテリアルロック31内に図示しない送水管から圧力調整水を注水し、マテリアルロック31内を圧力調整水で満たす。

0059

次に、第1気密扉313を開けて、シリンダ33を駆動してロッド32を伸ばすことで、回り止め部材14及び第2固定部材15を開口311からチャンバー8内に導入する。そして、シリンダ33を駆動してロッド32をさらに伸ばすことで、回り止め部材14及び第2固定部材15を装着孔21に挿入させ、回り止め部材14の被嵌合部141にカッター台座12のロッド部123に形成された回り止め加工部123aを嵌合させる。これにより、ローラーカッター11及びカッター台座12が軸方向で固定される。

0060

次に、図9(b)に示すように、アーム部61で第2固定部材15の連結部154を把持させた状態で、回転駆動部63を回転駆動させて装着孔21に第2固定部材15を締め込む。その後、アーム駆動部52を駆動させてアーム部51による回り止め部材14の把持を解消させると共に、アーム駆動部62を駆動させてアーム部61による連結部154の把持を解消させる。これにより、回り止め部材14が装着孔21内で軸方向において固定され、脱落が防止される。

0061

次に、シリンダ33を駆動してロッド32を縮めることで、治具装置40をマテリアルロック31内に戻し、第1気密扉313を締めた後、マテリアルロック31内の圧力調整水を図示しない排水管から排水する。そして、第2気密扉314を開け、治具装置40を取り外すと共に、シリンダ33を取り外してカッタービット装置10を取り付け作業が終了する。

0062

以上説明したように、本実施形態は、シールド掘進機1のカッターヘッド2に交換可能に装着されるカッタービット装置10であって、カッターヘッド2に形成された装着孔21に軸方向の後方側から挿入可能に構成された、カッタービットであるローラーカッター11を支持するカッター台座12と、装着孔21に形成された雌ねじ23に螺合する雄ねじ131が外周に形成され、装着孔21への締め付けによってカッター台座12をカッターヘッド2の径方向及び周回方向と軸方向とで固定する第1固定部材13と、装着孔21への軸方向の後方側からの嵌合によって、カッター台座12を装着孔21の軸周りで固定する回り止め部材14と、装着孔21に形成された雌ねじ25に螺合する雄ねじ151が外周に形成され、装着孔21への締め付けによって回り止め部材14の脱落を防止する第2固定部材15とを備えている。
この構成により、装着孔21の後方側からの単軸上の作業でローラーカッター11の交換を容易に行うことができる。

0063

さらに、本実施形態において、カッター台座12は、装着孔21への挿入時に後方側に延出する円柱体としてロッド部123を備え、第1固定部材13は、雄ねじ131が形成された外周部132と、カッター台座12のロッド部123が貫通する貫通部133と、
外周部132と貫通部133とを連結する連結部134とを備えている。
この構成により、カッターヘッド2の径方向及び周回方向と軸方向とにおけるカッター台座12の装着孔21への固定を1回の作業手順で実施することができる。

0064

さらに、本実施形態において、ロッド部123の解放端には、回り止め加工部123aが形成され、回り止め部材14には、回り止め加工部123aが嵌合される被嵌合部141が形成されている。
この構成により、装着孔21の軸周りにおけるカッター台座12の装着孔21への固定を1回の作業手順で実施することができる。

0065

さらに、本実施形態において、第1固定部材13及び第2固定部材15には、装着孔21への装着時にカッターヘッド2の前面と後面(チャンバー8)とを連通する連通孔135、155がそれぞれ形成されている。
この構成により、掘削土砂をチャンバー8に導く経路として装着孔21を用いることができ、掘削効率を向上させることができる。

0066

また、本実施形態は、カッタービット装置10を交換するカッタービット交換装置30であって、カッター台座12もしくは回り止め部材14を把持する第1把持部50と、第1把持部50によって把持されたカッター台座12が装着孔21に挿入された状態で、把持した第1固定部材13を装着孔21の軸周りに回転させて装着孔21に締め付けもしくは緩め取ると共に、第1把持部50によって把持された回り止め部材14が装着孔21に嵌合された状態で、把持した第2固定部材15を装着孔21の軸周りに回転させて装着孔21に締め付けもしくは緩め取る第2把持部60と、第1把持部50及び第2把持部60が解放端に取り付けられたロッド32を装着孔21の後方側から軸方向で伸縮させるシリンダ33とを備えている。
この構成により、装着孔21の後方側からの単軸上の作業でローラーカッター11の交換を容易に行うことができ、カッタービット交換装置30を小型化することができる。

0067

以上、本発明を、実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、シールド工法形式やシールド掘進機1のタイプ(土圧式、泥水式中折れの有無等)には、限定されることがない。

0068

1シールド掘進機
2カッターヘッド
3 前胴部
4後胴部
5回転リング
6カッター旋回モータ
7隔壁
8チャンバー
9スクリューコンベヤ
10カッタービット装置
11ローラーカッター
12カッター台座
13 第1固定部材
14回り止め部材
15 第2固定部材
21装着孔
22 被係合面
23雌ねじ
24 被嵌合溝
25 雌ねじ
30 カッタービット交換装置
31マテリアルロック
32ロッド
33シリンダ
40治具装置
50 第1把持部
51アーム部
52 アーム駆動部
53回転駆動部
60 第2把持部
61 アーム部
62 アーム駆動部
63 回転駆動部
64伸縮部
70カメラ
111回転軸
121 支持部
122基体部
122a 係合面
123 ロッド部
123a 回り止め加工部
131雄ねじ
132 外周部
133 貫通部
134 連結部
135連通孔
141 被嵌合部
142 嵌合部
151 雄ねじ
152 外周部
153 貫通部
154 連結部
155 連通孔
311、312 開口
313 第1気密扉
314 第2気密扉

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