特許ウォッチ

公開番号2024090542
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022206516
出願日2022-12-23
発明の名称掘進機とカッタの交換方法
出願人大成建設株式会社,地中空間開発株式会社
代理人個人,個人
主分類E21D 9/087 20060101AFI20240627BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】大口径は勿論のこと、中・小口径の掘進機であっても、機内からのカッタの交換をスムーズに行うことのできる、掘進機とカッタの交換方法を提供する。
【解決手段】掘進機本体10と、チャンバ13の前方に回転自在に配設されているカッタヘッド20とを有し、カッタヘッド20は、その放射方向に延設する複数のカッタスポーク21を備え、各カッタスポーク21には複数のカッタ30が着脱自在に装着されている掘進機100であり、カッタスポーク21の内部22には、その長手方向に延設するガイドレール31が設けられ、交換対象のカッタ30の設置位置とカッタスポーク21の背面24に設けられている交換用開口27との間を、ガイドレール31に沿ってカッタ交換装置50が移動し、カッタ交換装置50にてカッタ30の交換が実行されるようになっており、交換用開口27を介して新旧のカッタ30が交換される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
隔壁の前方にチャンバを備えている掘進機本体と、該チャンバの前方に回転自在に配設されているカッタヘッドとを有し、該カッタヘッドは、その放射方向に延設する複数のカッタスポークを備え、各カッタスポークには複数のカッタが着脱自在に装着されている、掘進機であって、
前記カッタスポークの内部には、その長手方向に延設するガイドレールが設けられ、交換対象の前記カッタの設置位置と該カッタスポークの背面に設けられている交換用開口との間を、該ガイドレールに沿ってカッタ交換装置が移動し、該カッタ交換装置にて該カッタの交換が実行されるようになっており、
前記交換用開口を介して新旧の前記カッタが交換されることを特徴とする、掘進機。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記隔壁には、前方ハッチと後方出入り口を備えている作業ピットが設けられ、該作業ピットは、移動機構により前記交換用開口まで移動自在であり、
前記移動機構により前方に移動された前記作業ピットが、前記カッタスポークの背面における前記交換用開口の周囲に圧接されて連通し、前記カッタ交換装置を介して新旧の前記カッタが交換されることを特徴とする、請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記カッタスポークの前面には、前記カッタが出入りするカッタ開口が設けられ、
前記カッタスポークの内部における前記カッタ開口に対応する位置には、該カッタ開口を開閉する第１開閉蓋がスライド自在に設けられており、
前記カッタ交換装置にて前記カッタが収容された際に、前記第１開閉蓋がスライドして、開放されている前記カッタ開口が閉塞され、
前記カッタ交換装置が新規のカッタを搬送してきた際に、前記第１開閉蓋がスライドして前記カッタ開口が開放されることを特徴とする、請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記カッタスポークの内部における前記カッタの設置位置には、該カッタを収容する収容ケースが取り付けられており、
前記カッタ開口から前記カッタが取り外される際は、該カッタと前記収容ケースを繋ぐ第１伸縮手段を縮めることにより、該カッタが後方へ引き込まれて前記収容ケースに収容され、次いで前記カッタスポークから該収容ケースが取り外されて前記カッタ交換装置に搭載され、
前記カッタ開口に対して新規のカッタが設置される際は、前記カッタ交換装置により、該新規のカッタが収容されている前記収容ケースが前記カッタスポークに取り付けられ、次いで前記第１開閉蓋がスライドされて前記カッタ開口が開放され、次いで該カッタ開口に対して該新規のカッタが押し出されることを特徴とする、請求項３に記載の掘進機。
【請求項５】
前記カッタスポークのうち、前記カッタ開口に対応する背面位置において、背面開口が設けられており、
前記背面開口を開閉する第２開閉蓋がスライド自在に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の掘進機。
【請求項６】
前記収容ケースは、第１分割ケースと第２分割ケースと、該第１分割ケースと該第２分割ケースを繋ぐ第２伸縮手段とを有し、該第２伸縮手段により、該第１分割ケースと該第２分割ケースの間の隙間を大きくした拡張姿勢と、該第１分割ケースと該第２分割ケースの間の隙間を少なくした収縮姿勢とを形成するようになっており、
前記カッタはその周囲にカッタケースを備え、該カッタケースが前記第１分割ケースと前記第２分割ケースの双方の内面に摺動して、該カッタケースの内部と前記カッタスポークの内部が連通しないように構成されており、
前記第２伸縮手段により、前記カッタスポークにおける前記カッタ開口の周囲を押圧した状態で接触している前記第１分割ケースの端部が取り外され、かつ、前記背面開口の周囲を押圧している前記第２分割ケースの端部が取り外されて前記収縮姿勢を形成し、前記カッタ交換装置が前記ガイドレールに沿って走行可能な状態とされることを特徴とする、請求項５に記載の掘進機。
【請求項７】
前記カッタ交換装置は、
前記ガイドレールに沿って移動する、走行台と、
前記走行台の上で該走行台に対してスライド自在に積層され、スライドによって相互に遠近する第１スライド台及び第２スライド台と、
前記第１スライド台の上面から上下に出没して、前記第１分割ケースの下面に係合する、第１シリンダと、
前記第２スライド台の上面から上下に出没して、前記第２分割ケースの下面に係合する、第２シリンダと、
前記走行台の上面から上下に出没して、前記第１スライド台と前記第２スライド台にそれぞれ係合する、第３シリンダ及び第４シリンダと、
交換対象の前記カッタの位置を特定する、特定手段とを有することを特徴とする、請求項６に記載の掘進機。
【請求項８】
前記カッタ交換装置は、
前記ガイドレールに沿って移動する、走行台と、
前記走行台に搭載されて、前記第１分割ケースと前記第２分割ケースをそれぞれスライドさせる、第５シリンダ及び第６シリンダと、
交換対象の前記カッタの位置を特定する、特定手段とを有することを特徴とする、請求項６に記載の掘進機。
【請求項９】
隔壁の前方にチャンバを備えている掘進機本体と、該チャンバの前方に回転自在に配設されているカッタヘッドとを有し、該カッタヘッドがその放射方向に延設する複数のカッタスポークを備え、各カッタスポークには複数のカッタが着脱自在に装着されている掘進機において前記カッタを交換する、カッタの交換方法であって、
前記カッタスポークの内部には、その長手方向に延設するガイドレールを設け、交換対象の前記カッタの設置位置と該カッタスポークの背面に設けられている交換用開口との間に、該ガイドレールに沿ってカッタ交換装置を移動させて、該カッタ交換装置にて該カッタを交換させ、
前記交換用開口を介して新旧の前記カッタを交換することを特徴とする、カッタの交換方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘進機とカッタの交換方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばシールド工法において掘進機による掘進長が長い場合に、地中においてカッタヘッドのカッタスポークに装着されているローラカッタやカッタビットといったカッタの交換が行われる場合がある。このカッタの交換に際しては、掘進機におけるカッタヘッド後方のチャンバ内から切羽とカッタヘッドの間に作業員が入り、カッタヘッド前方からカッタの交換を行う方法や、カッタスポーク内から直接カッタの交換を行う方法が適用される。
上記するカッタスポーク内からのカッタの交換方法によれば、凍土の造成等を含む地盤改良を行うことなくカッタの交換が可能になることから、工費の削減と工期の短縮を図ることができる。ところで、カッタスポーク内からのカッタの交換方法には、掘進機本体の軸芯にあるセンターシャフトに作業員が入り、センターシャフトから各カッタの背面側に作業員が移動し、カッタを収容するカッタホルダを背面側に移動させてカッタの交換を行う方法や、カッタスポークに沿ってガイドレールに収納されたカッタホルダを引き抜くことにより、カッタを機内に一度に取り込んでカッタの交換を行う方法などがある。
しかしながら、これらの機内交換工法では、センターシャフトが自ずと大口径化し易く、例えば、カッタヘッドの口径が２ｍ乃至９ｍ程度の中・小口径の掘進機への適用は困難と言える。
従って、大口径は勿論のこと、中・小口径の掘進機であっても、機内からのカッタの交換を行うことのできる掘進機の開発やカッタの交換方法が望まれている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、トンネル掘削機が提案されている。このトンネル掘削機は、カッタヘッドのカッタスポークにディスクカッタ（上記のローラカッタに相当）収納室及びカッタ交換室を備え、ディスクカッタ収納室に対して回転体が油圧ジャッキにより回動自在に装着され、この回転体の前部にディスクカッタが着脱自在に装着されるとともに、回転体の側部にディスクカッタの装着開口部からカッタスポークの側方に貫通する土砂排出路が設けられ、この土砂排出路に対応してディスクカッタに付着した土砂を排除する水噴射ノズルが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－９２１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のトンネル掘削機によれば、ディスクカッタの交換作業性が向上するとしている。
ところで、特許文献１に記載のトンネル掘削機では、ディスクカッタの交換に際して作業員が交換対象のディスクカッタに対応するカッタ交換室に入り、ディスクカッタの交換を行うとしている。すなわち、多数のディスクカッタのそれぞれに作業員が進入可能な寸法のカッタ交換室が設けられていることから、大口径のトンネル掘削機を前提とした技術であることは明らかであり、上記するように、大口径は勿論のこと、中・小口径の掘進機であっても、機内からのカッタの交換を行うことのできる掘進機を提供するものではない。
【０００６】
本発明は、大口径は勿論のこと、中・小口径の掘進機であっても、機内からのカッタの交換をスムーズに行うことのできる、掘進機とカッタの交換方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明による掘進機の一態様は、
隔壁の前方にチャンバを備えている掘進機本体と、該チャンバの前方に回転自在に配設されているカッタヘッドとを有し、該カッタヘッドは、その放射方向に延設する複数のカッタスポークを備え、各カッタスポークには複数のカッタが着脱自在に装着されている、掘進機であって、
前記カッタスポークの内部には、その長手方向に延設するガイドレールが設けられ、交換対象の前記カッタの設置位置と該カッタスポークの背面に設けられている交換用開口との間を、該ガイドレールに沿ってカッタ交換装置が移動し、該カッタ交換装置にて該カッタの交換が実行されるようになっており、
前記交換用開口を介して新旧の前記カッタが交換されることを特徴とする。
【０００８】
本態様によれば、カッタスポークの内部にガイドレールが設けられ、交換対象のカッタの設置位置とカッタスポークの背面に設けられている交換用開口との間をガイドレールに沿ってカッタ交換装置が移動し、カッタ交換装置にてカッタの交換が実行されるとともに、交換用開口を介して新旧のカッタが交換されることにより、個々のカッタごとに作業員が進入して交換作業を行うカッタ交換室が不要となり、大口径は勿論のこと、中・小口径の掘進機であっても、機内から重量のあるカッタの交換をスムーズに行うことができる。
交換用開口の機内側にいる作業員は、例えば、操作ボックス等を用いた無線操作等により、カッタ交換装置によるカッタヘッドからのカッタの取り外しやカッタヘッドへのカッタの設置、ガイドレールに沿ったカッタ交換装置の移動を操作できる。
ここで、「カッタ」には、ローラカッタやカッタビットをはじめとする、カッタヘッドに装着される様々な形態のカッタが含まれる。
【０００９】
また、本発明による掘進機の他の態様において、
前記隔壁には、前方ハッチと後方出入り口を備えている作業ピットが設けられ、該作業ピットは、移動機構により前記交換用開口まで移動自在であり、
前記移動機構により前方に移動された前記作業ピットが、前記カッタスポークの背面における前記交換用開口の周囲に圧接されて連通し、前記カッタ交換装置を介して新旧の前記カッタが交換されることを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、掘進機本体の隔壁に設けられている作業ピットが、チャンバを超えてカッタスポークの背面まで移動して背面における交換用開口の周囲に圧接され、カッタスポークの内部と連通することにより、相互に圧接された状態のカッタスポークと作業ピットを連通させて、作業ピットの内部にいる作業員がカッタ交換装置を介して新旧のカッタの交換を実行できる。このことにより、カッタスポークに装着されている全てのカッタのスムーズかつ安全な交換を実現できる。
例えば、カッタヘッドの背面に設けられている交換用開口に合致するスプリングライン上の左右の二箇所、もしくは左右のいずれか一箇所に作業ピットが設けられ、スプリングライン上に位置合わせされた水平姿勢のガイドレールに沿ってカッタ交換装置を移動させることにより、カッタ交換装置をガイドレールから脱落させずに走行させることができる。尚、ガイドレールが傾斜姿勢や鉛直姿勢でもカッタ交換装置が脱落しない態様でガイドレールに対して走行自在に装着されている場合は、スプリングライン上にある作業ピットの他に、傾斜位置やセンターライン上に別途の作業ピットが設けられ、この作業ピットにガイドレールが位置合わせされてもよい。
本態様では、作業ピットにいる作業員が操作ボックス等を用いた無線操作等により、カッタ交換装置の操作を実現できる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許