特開 2022-90981 シールド機のローラービット搬送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022090981

(43)【公開日】2022-06-20

(54)【発明の名称】シールド機のローラービット搬送装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20220613BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 A

E21D9/087 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020203617

(22)【出願日】2020-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000228811

【氏名又は名称】日本シビックコンサルタント株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001564

【氏名又は名称】フェリシテ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大塚 孝義

(72)【発明者】

【氏名】近藤 紀夫

(72)【発明者】

【氏名】楢館 学

(72)【発明者】

【氏名】加島 豊

(72)【発明者】

【氏名】保苅 実

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 淳一

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝

(72)【発明者】

【氏名】小林 修

(72)【発明者】

【氏名】中山 卓人

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC01

2D054BA06

2D054BB07

(57)【要約】

【課題】 ローラービット（カッター）交換作業に当たって、カッター作業室スペースを有効に使ってシールド機のコンパクト化を図り、作業性及び安全性の向上を図ったシールド機のローラービット搬送装置を提供すること
【解決手段】 シールド機において、ローラービットを取り付け、交換するために、ローラービット搬送装置を、カッタースポークの内部にカッター室とカッター作業室とを設け、カッター作業室の内部にビット水平移動機構とビット上下移動機構とを設けて、ローラービットをビット上下移動機構により吊り下げてビット設置位置から離脱させ、ビット水平移動機構により、カッタースポークに沿って搬送（搬出、及び逆方向の搬入）するようにした。これにより、シールド機に対して場所を取らず、且つ、機長を短く構造を簡単にしてコストの低減を図ることができるという効果を奏する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のローラービットを取り付けられた複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内に前記各ローラービットを取り付け、交換可能なシールド機において、
前記カッタースポークの前側の内部に設けられ、ローラービットを掘削操作可能に設置するカッター室と、当該カッター室の交換口を介して連通されて設けられ、前記ローラービットの取り付け、交換を行うカッター作業室とを有する筐体と、
前記カッター作業室の天井部分に当たる前記カッタースポークの側面に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びるレール部材と、当該レール部材に係合されて走行する走行台車とを有するビット水平移動機構と、
前記ビット水平移動機構に枢支され、当該ビット水平移動機構から、前記交換口付近まで延びて配置され、胴体部に長手方向に延びるガイドフレームと、
前記ビット水平移動機構から前記ガイドフレームの長手方向中間部分にかけて懸架して枢支された調整ジャッキと、
前記ビット水平移動機構に伸長、収縮可能に取り付けられた吊りワイヤーと、
前記吊りワイヤーの先端に取り付けられ、前記ローラービットを把持するビット把持具と、
前記ビット把持具の、前記ガイドフレームとの対接面に取り付けられ、前記ガイドフレームに沿って移動可能に係合されたスライダーと、
を備えたシールド機のローラービット搬送装置。

【請求項2】

複数のローラービットを取り付けられた複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内に前記各ローラービットを取り付け、交換可能なシールド機において、
前記カッタースポークの前側の内部に設けられ、ローラービットを掘削操作可能に設置するカッター室と、当該カッター室の上側に交換口を介して連通されて設けられ、前記ローラービットの取り付け、交換を行うカッター作業室とを有する筐体と、
前記カッター作業室の後面部分に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びる第１軌道部材と、当該第１軌道部材に係合されて走行する第１スライダー部材とを有する装置水平搬送機構と、
前記カッター作業室の天井部分に当たる前記カッタースポークの側面に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びる第２軌道部材と、当該第２軌道部材に係合されて走行する第２スライダー部材とを有するビット水平搬送機構と、
前記第１スライダー部材に取り付けられてビット上下移動のための各種部材を取り付け支持する支持板と、
前記支持板に枢支され、ビット上下移動を駆動する駆動ジャッキと、
前記支持板に枢支され、胴体部に長手方向に延びるガイドフレームと、
前記支持板に一端が固定取り付けされ、また、前記駆動ジャッキに作動係合して、ローラービットを吊り上げ、吊り下げ動作させる作動ワイヤーと、
前記作動ワイヤーの他端に固定取り付けされ、前記ローラービットを把持するビット把持具と、
前記ビット把持具の、前記ガイドフレームとの対接面に取り付けられ、前記ガイドフレームに設けられた溝に摺動可能に係合されたスライダーと、
前記支持板の複数個所に設けられ、前記作動ワイヤーの前記固定端から前記ビット把持具との固定取り付け端まで伸長経路を形成し、且つ前記作動ワイヤーを前記駆動ジャッキのロッドに作動係合する滑車と、
を備えたシールド機のローラービット搬送装置。

【請求項3】

前記ローラービットを把持するビット把持具との間には、ローラービットを保持するリテーナーと、このリテーナーに結合及び結合径都合解除される吊り金具とが配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド機のローラービット搬送装置。

【請求項4】

前記ビット水平搬送機構の第２スライダー部材には吊り部材が設けられ、当該吊り部材には前記ビット把持具により吊り支持されたローラービットが付け替えられることを特徴とする請求項２に記載のシールド機のローラービット搬送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はシールド機のカッターヘッドに設けたローラービットを交換するにために使用されるローラービット搬送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル掘進機、すなわち、シールド機の中には、機械前方の地盤をカッターヘッドの回転により掘削するカッタービットを交換可能としたものがある。このようなカッタービットの交換が可能なシールド機の従来例としては例えば、特許文献１に記載された技術がある。この技術は、カッターヘッドのカッタースポークにカッタービット（或いは、ローラービット）収納室及びカッター交換室を設け、カッター収納室に回転体を油圧ジャッキにより回動自在に装着し、この回転体にカッターを着脱自在に装着する一方、カッター交換室にガイドレールを固定してカッターを搭載可能な搬送台車を移動自在に支持し、ウインチにより移動可能とするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】HYPERLINK "javascript:void(0)" 特開２００４－２１１４７７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来のシールド機にあっては、ローラービットは、カッター作業室において単にカッター収納室からカッター作業室に有る搬送台車に乗せ換えると説明しているのみである。ローラービットの形状は円版状で、重量が200kg以上で直径も40cm以上の大きさであり、狭隘空間での交換・取り扱いが困難なものである。このローラービットを把持し、カッター収納室の水平の開口部からローラービットを搬送台車に乗せ換えるための詳しい技術手順を開示・示唆していない。この従来技術の搬送装置は、ビットを切羽と反対方向にビットを取り出し、取り付ける装置で、カッター作業室が着脱装置の後方（切羽と反対方向）に位置する。搬送台車は同カッター作業室の下側に配設されたレールの上に乗る。このため、カッタースポークの奥行寸法が大きくなり、シールド機の機長が大きくなり、シールド機の操縦性や曲線施工性が悪くなり、重量も大きくなるという不具合がある。

【0005】

本発明はこのような問題を解決するものであって、その目的は、ローラービット（カッター）交換作業に当たって、カッター作業室スペースを有効に使ってシールド機のコンパクト化を図り防ぎ、作業性及び安全性の向上を図ったシールド機のローラービット搬送装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の目的を達成するために、本件第１発明のシールド機のローラービット搬送装置は、複数のローラービットを取り付けられた複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内に前記各ローラービットを取り付け、交換可能なシールド機において、前記カッタースポークの前側の内部に設けられ、ローラービットを掘削操作可能に設置するカッター室と、当該カッター室の上側に交換口を介して連通されて設けられ、前記ローラービットの取り付け、交換を行うカッター作業室とを有する筐体と、 前記カッター作業室の天井部分に当たる前記カッタースポークの側面に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びるレール部材と、当該レール部材に係合されて走行する走行台車とを有するビット水平移動機構と、前記ビット水平移動機構に枢支され、当該ビット水平移動機構から、前記交換口付近まで延びて配置され、胴体部に長手方向に延びる溝を有するガイドフレームと、前記ビット水平移動機構から前記ガイドフレームの長手方向中間部分にかけて懸架して枢支された調整ジャッキと、前記ビット水平移動機構に伸長、収縮可能に取り付けられた吊りワイヤーと、前記吊りワイヤーの先端に取り付けられ、前記ローラービットを把持するビット把持具と、前記ビット把持具の、前記ガイドフレームとの対接面に取り付けられ、前記ガイドフレームに設けられた溝に摺動可能に係合されたスライダーと、を備えたことを要旨とする。

【0007】

上述の目的を達成するために、本件第２発明のシールド機のローラービット搬送装置は、複数のローラービットを取り付けられた複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内に前記各ローラービットを取り付け、交換可能なシールド機において、前記カッタースポークの内部に設けられ、ローラービットを掘削操作可能に設置するカッター室と、当該カッター室に交換口を介して連通されて設けられ、前記ローラービットの取り付け、交換を行うカッター作業室とを有する筐体と、前記カッター作業室の後面部分に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びる第１軌道部材と、当該第１軌道部材に係合されて走行する第１スライダー部材とを有する装置水平搬送機構と、前記カッター作業室の天井部分に当たる前記カッタースポークの側面に配置され、前記カッタースポークの長手方向に延びる第２軌道部材と、当該第２軌道部材に係合されて走行する第２スライダー部材とを有するビット水平搬送機構と、前記第１スライダー部材に取り付けられてビット上下移動のための各種部材を取り付け支持する支持板と、前記支持板に枢支され、ビット上下移動を駆動する駆動ジャッキと、前記支持板に枢支され、胴体部に長手方向に延びる溝を有するガイドフレームと、前記支持板に一端が固定取り付けされ、また、前記駆動ジャッキに作動係合して、ローラービットを吊り上げ、吊り下げ動作させる作動ワイヤーと、前記作動ワイヤーの他端に固定取り付けされ、前記ローラービットを把持するビット把持具と、前記ビット把持具の、前記ガイドフレームとの対接面に取り付けられ、前記ガイドフレームに設けられた溝に摺動可能に係合されたスライダーと、前記支持板の複数個所に設けられ、前記作動ワイヤーの前記固定端から前記ビット把持具との固定取り付け端まで伸長経路を形成し、且つ前記作動ワイヤーを前記駆動ジャッキのロッドに作動係合する、滑車と、を備えたことを要旨とする。

【0008】

本発明の変更態様として、前記ローラービットを把持するビット把持具との間には、ローラービットを保持するリテーナーと、このリテーナーに結合、結合解除吊り金具とが配設されていてもよい。

【0009】

さらに、本発明の別の変更態様として、前記ビット水平搬送機構の第２スライダー部材には吊り部材が設けられ、当該吊り部材には前記ビット把持具により吊り支持されたローラービットが付け替えられるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、シールド機において、ローラービットを取り付け、交換するために、ローラービット搬送装置を、カッタースポークの内部にカッター室とカッター作業室とを設け、カッター作業室の内部にビット水平移動機構とビット上下移動機構とを設けて、ローラービットをビット上下移動機構により吊り下げてビット設置位置から離脱させ、ビット水平移動機構により、カッタースポークに沿って搬送（搬出、及び逆方向の搬入）するようにしたため、安全に取り付け、取り外しが可能で、シールド機に対して場所を取らず、且つ、構造を簡単にしてコストの低減を図ることができるという本発明独自の格別な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のローラービット搬送装置が装着されるシールド機の一実施の形態を示す正面図である。

【図2】上記実施の形態に係るシールド機のカッターヘッド部分を示す概略側面断面図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係るローラービット搬送装置の要部の構成を示す側面断面図である。

【図4】上記第１の実施の形態におけるガイドフレーム及びその周辺の部材を示す側面図である。

【図5】（ａ）上記第１の実施の形態におけるビット把持具と、ガイドフレームと、スライダーとの構成上の関係についてモデル化して説明する斜視図である。（ｂ）上記第１の実施の形態における同モデル化図についてガイドフレーム１９４の天頂側から見た平面図である。

【図6】上記第１の実施の形態において回転体から外されたローラービットをガイドフレームに沿って上方へ移動させる状態を示す部分断面図である。

【図7】上記第１の実施の形態においてローラービットをガイドフレームに沿って適当な高さまで上方へ移動させた後、水平移動機構により水平方向へ移動させる状態を示す平面断面図である。

【図8】本発明の第２の実施の形態に係るローラービット搬送装置の要部の構成を示す側面断面図である。

【図9】本発明の第３の実施の形態に係るローラービット搬送装置においてローラービットに対してローラービット搬送装置の位置を整合させる位置決め動作を示す側面断面図である。

【図10】上記第３の実施の形態においてローラービットをローラービット搬送装置へ付け替えるためのビット把持動作を示す側面断面図である。

【図11】上記第３の実施の形態においてローラービット搬送装置へ付け替えられたローラービットを上方へ持ち上げるビット吊り上げ動作を示す側面断面図である。

【図12】上記第３の実施の形態においてローラービット搬送装置へ吊り下げられたローラービットをビット水平搬送機構によるビット吊り下げ位置へ移動させる動作を示す側面断面図である。

【図13】上記第３の実施の形態において装置水平搬送機構に支持されたローラービットをビット水平搬送機構付け替える動作を示す側面断面図である。

【図14】上記第３の実施の形態においてはローラービットを装置水平搬送機構からビット水平搬送機構付け替えた後、ローラービットを離脱させるビット把持具切り離し動作を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のローラービット搬送装置が装着されるシールド機の一実施の形態を示す正面図である。図２は同じく上記実施の形態に係るシールド機のカッターヘッド部分を示す概略側面断面図である。

【0013】

図１及び図２において、トンネル掘進機として、地下水位以下の地中を掘進するシールド機を例示している。符号１はこのシールド機を表す。シールド機１は、８翼のスポーク型カッターヘッド１００を備える。このカッターヘッド１００は、図１に示されるように、８本のカッタースポーク１１０がカッターヘッド１００の中心から外周縁にかけてほぼ等角度間隔で放射状（半径方向）に延設され、且つ、カッターヘッド１００の中心部分において接続され、各カッタースポーク１１０の最外周端間にカッターリング１７０が取り付けられて構成される。カッターヘッド１００の中心部分後側には円筒体構造の通路室１３０が接続され、この通路室１３０の後端部に隔壁１９０が連結されている。通路室１３０は水平方向に延びる円筒構造をしており、隔壁１９０は通路室１３０の外周からフードカッター２００の内周まで広がる円板形状を有する。カッターヘッド１００は、旋回輪１４０がシールド機１の前部に旋回ベアリング・減速歯車１５０を介して支持され、旋回輪１４０にギアを介してカッター駆動装置１６０が作動連結される。このようにしてカッターヘッド１００、すなわち、８本のカッタースポーク１１０はカッター駆動装置１６０により回転駆動されるようになっている。

【0014】

各カッタースポーク１１０やカッターリング１７０には切羽を切削する複数のカッタービットが装着される。この種のシールド機１の場合、通常、さまざまな地盤を想定して、カッタービットにはローラービット、先行ビット、ティース型ビットなどが併設される。なお、図１、図２では、カッターヘッド１００の中心部を含み、ローラービットＣの配置例が示されている。これらのカッタービットは固定型のビットなどを除いて交換可能に取り付けられる。各カッタースポーク１１０は、断面略四角形の角筒形に形成されて、前面板１１１、両側の側面板１１２、後面板１１３を有し、内部にカッター作業室１１４が設けられている。カッター作業室１１４は、カッターヘッド１００の中心部分において、シールド機１の本体内部に連通され、本体内部から入退可能で、大気圧下でカッタービットの取付・交換作業が可能になっている。シールド機１の本体前面で旋回輪１４０の周囲には上述した隔壁１９０が設けられてシールド機１の本体内部を気機密に保っている。

【0015】

カッターヘッド１００の中心部分においては、一部のカッタースポーク１１０の長手方向に沿って、複数のローラービットＣが一列状態に配置され、センターカッター１０５を構成している。このセンターカッター１０５の後方にはセンターカッター室１１５が設けられている。シールド機１のカッターヘッド１００の後方で、本体前面の外周にはカッターフード２００が突設される。これら隔壁１９０、カッターフード２００、及びカッターヘッド１００との間に破砕された泥土や岩石が入る切羽室１０１が画成される。

【0016】

隔壁１９０には土圧計が設置され、この土圧計で切羽室１０１内に充満された泥土の圧力が検出される。隔壁１９０の下方にはスクリューコンベアなどからなる排土装置２１０が装着され、この排土装置２１０により、切羽室１０１内の泥土が排出され、切羽室１０１内の泥土圧が一定に保持される。このようにして切羽室１０１内の泥土圧が一定に保持され、シールド機１の掘進が制御される。なおシールド機１には、周知のとおり、カッターヘッド１００の後方でシールド機１の外周部分に、当該シールド機１の掘進に使用する シールドジャッキが搭載されるが、ここではその図示を省略してある。

【0017】

本発明のローラービット搬送装置は、複数のカッタービットを取り付けられた複数（ここでは８本）のカッタースポーク１１０を有するカッターヘッド１００を備え、各カッタースポーク１１０内に各カッタービットを大気圧下で取り付け、交換可能な作業空間（カッター作業室１１４）を有するシールド機１において、各カッタースポーク１１０内でカッタースポーク１１０に特にローラービットＣを取り付けたり、搬送したりするためのものである。

【0018】

そして本発明のローラービット搬送装置では、カッタースポーク１１０の地盤の切羽に相対する前面板１１１とその両側の各側面板１１２との間でカッタースポーク１１０の前側の両隅角部の内部にカッタースポーク１１０の長さ方向に所定の間隔で、多数のローラービット取付部Ａが装備され、これらのローラービット取付部Ａに、多数のローラービットＣが着脱可能にかつカッタースポーク１１０の内部と通路室１３０を経由してシールド機1の機内との間を移動自在に取り付けられる。このようにして各ローラービットＣはカッタースポーク１１０の内部で交換可能に取り付けられ、カッタースポーク１１０の外部に刃先を切削位置に向けて突出されるようになっている。

【0019】

図３に本発明の第１の実施の形態に係るローラービット搬送装置の要部、すなわち、各カッタースポーク１１０の前側の各隅角部内部における各ローラービット搬送装置の構成を示している。そして、図３はローラービット搬送装置の構成を示す断面図である。図３において、符号１８０はローラービット搬送装置を示す。このローラービット搬送装置１８０は、カッタースポーク１１０の前側の隅角部の内部に設けられたローラービットの取付部Ａに装備される。また、ローラービット搬送装置１８０は、ビット水平移動機構と、ビット上下移動機構より成る。図３中、符号１８１はローラービット搬送装置１８０を収容している筐体である。筐体１８１は、外形部分がカッタースポーク１１０の断面形状に略合致する矩形ボックス構造に成形され、カッター作業室１１４は、カッタースポーク１１０の前面１８１ａ、後面１８１ｂ、及び天井面１８１ｃを有している。この筐体１８１には上下方向下部位置にローラービットＣを収容する断面形状が略円形のカッター室１８２が設けられている。

【0020】

このローラービット搬送装置１８０の説明（図３）において、上記「上下方向」とは、カッタースポーク１１０（回転運動する）が水平方向に延びて設置（停止）されたときの当該カッタースポーク１１０およびこれに付設された部材についての上下の向きを表す。カッター室１８２の上部に当たる筐体１８１部分にはローラービットＣを出し入れするための交換口１８３が略上向きに設けられており、筐体１８１の上部に形成されたカッター作業室１１４に連通している。

【0021】

筐体１８１の内部には、カッター室１８２の円形構造に整合する回転体１８４が設置され、この回転体１８４上にローラービットＣが着脱自在に設置される。回転体１８４は、円盤形状をしており、その中心軸１８５が筐体１８１に回転可能に取り付けられ、この回転体１８４に対してローラービットＣは、その中心軸Ｃ１が回転体１８４の中心軸１８５とは偏心した状態で回転体１８４上に設置される。よって、ローラービットＣを回転体１８４上に設置したとき、回転体１８４の中心軸１８５とローラービットＣの中心軸Ｃ１とは互いにずれた位置にある（図３の、ローラービットＣが下方位置にあるときを参照）。シールド機１の掘削操作によりローラービットＣを掘削回転動作させるときは、回転体１８４をその中心軸１８５において図３中矢印Ｓ１方向へ回転させてローラービットＣの先端刃部を筐体１８１の前面開口１８６の外へ突出させ、その状態でローラービットＣを切羽面に接触させ、カッターヘッド１００の回転により回動させて切羽面を掘削する。

【0022】

本実施の形態のローラービット搬送装置１８０は、ローラービットＣの回転体１８４への装着、解除を行う。このローラービット搬送装置１８０は、ローラービットＣに固定されてローラービットＣを回転体１８４に装着するリテーナー１８７と、リテーナー１８７の上部に設けられてローラービットＣを把持するビット把持具１８８と、ビット把持具１８８に取り付けられてローラービットＣ、リテーナー１８７およびビット把持具１８８を吊り状態に支持する吊り金具１８９とを備えている。ローラービット搬送装置１８０はまた、筐体１８１の天井部分に取り付けられた軌道部材としてのレール１９０と、レール１９０に係合取付けされ、当該レール１９０に沿って往復移動する走行台車１９１とを備えている。

【0023】

レール１９０はカッタースポーク１１０の側面板１１２に取り付けられる。レール１９０の構造は、例えばＨ形である。本件実施の形態では、上方のカッタースポーク側面板１１２にレール１９０を設置している。走行台車１９１には案内滑車１９２が取り付けられている。本実施の形態では、走行台車１９１は車輪１９１ａと駆動モーター（図示していない）により移動させる。駆動モーターは走行台車１９１に内蔵されている。駆動モーターを装着せず、人力で移動させる場合もある。図示していないが、走行台車１９１とレール１９０間を固定する固定装置を有すると好適である。駆動モーターは空圧駆動或いは油圧駆動が好適であるが、電動モーターでも実現可能である。走行台車１９１の車輪１９１ａは少なくとも４基以上装備され、そのうち少なくとも２基は駆動モーターに連結されて駆動車輪１９１ｃとしての機能を有する。なお、別の実施の形態として、レール１９０と車輪１９１ａの代わりにラック・アンド・ピニオン方式を採用することもできる。以上の、レール１９０、走行台車１９１、車輪１９１ａ、及び駆動モーター等によりビット水平移動機構が構成される。

【0024】

案内滑車１９２からは下方へ向けて吊りワイヤー１９３が延びており、吊りワイヤー１９３の先端（下端）には吊り金具１８９が結合されている。吊りワイヤー１９３は、走行台車１９１に設けられた案内滑車１９２を介して走行台車１９１内に配置されたワイヤー巻取りジャッキ２０５の先端の動滑車２０６を介してワイヤー固定金具２０７により走行台車１９１に固定される。ローラービットＣを取り外すときは、このワイヤー巻取りジャッキ２０５を伸長させて吊りワイヤー１９３を巻き上げ、ローラービットＣを回転体１８４に設けられたビットホルダーから離脱（上方へ移動）させることができるようになっている。なお、上記ワイヤー巻取りジャッキ２０５、動滑車２０６、及びワイヤー固定金具２０７は走行台車１９１の内部に設置されるもので、図３には表されていない。

【0025】

ローラービット搬送装置１８０の部材であるローラービットＣ、リテーナー１８７およびビット把持具１８８の側方（図３では右側）にはこれらの部材を上下移動させる移動機構が配置されている。この移動機構は走行台車１９１付近から筐体１８１に形成された交換口１８３近辺まで上下方向へ延びて設置されたガイドフレーム１９４と、走行台車１９１とガイドフレーム１９４に軸支された調整ジャッキ１９８とから成る。

【0026】

図４はガイドフレーム１９４及びその周辺の部材を説明する図である。ガイドフレーム１９４の周辺部材としては、ガイドフレーム１９４の下端に連結された接続ガイドフレーム１９５と、走行台車１９１に固定取り付けされ、ガイドフレーム１９４の上端を支持する支持ブラケット１９６と、ガイドフレーム１９４を支持ブラケット１９６に対して回動可能に結合するピン即ち回動支持部材１９７と、一端が走行台車１９１に軸支され、他端がガイドフレーム１９４の長手方向中間部分にピン結合された調整ジャッキ１９８と、ガイドフレーム１９４の下端部の一側に設けられ、接続ガイドフレーム１９５をガイドフレーム１９４に対して回動可能に連結する蝶番１９９と、ガイドフレーム１９４の下端部の反対側に設けられ、接続ガイドフレーム１９５が回動した後戻り回動したとき、接続ガイドフレーム１９５をガイドフレーム１９４に対して直列状態に接続保持する接続具２０３とが備えられている。なお、ビット把持具１８８の背面にはスライダー２０１が取り付けられている。他方、ガイドフレーム１９４には、その長手方向に延びる溝２０２が形成され、この溝２０２には上記スライダー２０１が係合している（図５参照）。

【0027】

図５（ａ）は、上記ビット把持具１８８と、ガイドフレーム１９４と、スライダー２０１との構成上の関係についてモデル化して説明する斜視図である。図５（ｂ）は、同モデル化図についてガイドフレーム１９４の天頂側から見た平面図である。ビット把持具１８８は、一対のＬ字形の形状を有する。ビット把持具１８８は、水平部１８８ａと垂直部１８８ｂとを有し、全体としては支持台としての構造を持つ。そして、ビット把持具１８８の水平部１８８ａとその上面（台になっている）に取り付けられている吊り金具１８９とをローラービットＣのリテーナー１８７に結合又は結合解除することにより、ビット把持具１８８の下面側にローラービットＣの取り付け、取り外しが行われる。また、ビット把持具１８８の垂直部１８８ｂの背面側には断面がＴ字形のスライダー２０１が取り付けられている一方、このスライダー２０１がガイドフレーム１９４の対応面に形成された溝２０２に係合して摺動運動が可能であることによりリテーナー１８７、ビット把持具１８８、吊り金具１８９の組体はガイドフレーム１９４に摺動可能に取り付けられている。

【0028】

以上の、ビット把持具１８８、吊り金具１８９、ガイドフレーム１９４、調整ジャッキ１９８、吊りワイヤー１９３等によりビット上下移動機構が構成される。

【0029】

動作説明
かかる構成を有するローラービット搬送装置１８０の動作について説明する。現在、ローラービットＣは、回転体１８４に取り付けられて回転動作により掘削作業が可能な状態にあるとする。この状態で、着脱するローラービットＣが配置されたカッタースポーク１１０は水平の位置で静止される。その後別途駆動装置もしくは人力によって、回転体１８４を回転させて交換すべきローラービット（Ｃ２とする）を筐体１８１の前面開口１８６から退避させ、交換位置、即ち交換口１８３の所に保持する。交換口１８３は略上向きに向いており、この部位において人力によりローラービットＣ２のリテーナーのビット取付けボルトを抜き、直ちにビット把持具１８８とを別のボルトで締結する（ローラービットＣ２の取り外し）。このビット交換操作においては、ローラービット搬送装置１８０のビット水平移動機構とビット上下移動機構を制御して走行台車１９１を水平方向に位置調整する。その後走行台車１９１とガイドフレーム１９４に軸支された調整ジャッキ１９８を伸長及び収縮させて角度調整する。これによりビット把持具１８８をビット交換位置に到達させ、当該ローラービットＣ２のリテーナー１８７のボルト取付け位置に合わせる。そして、リテーナー１８７、ビット把持具１８８、及び吊り金具１８９をボルトで結合する。この場合、走行台車１９１とレール１９０間を固定する固定装置があるとリテーナー１８７（ビット取付け側）とビット把持具１８８（ローラービット搬送装置１８０側）を正規の位置関係に固定でき、ビット交換操作が確実に行える。

【0030】

図６は回転体１８４から外されたローラービットＣ２をガイドフレーム１９４に沿って上方へ移動させる状態を示す部分断面図である。図７はローラービットＣ２をガイドフレーム１９４に沿って適当な高さまで上方へ移動させた後、水平移動機構により水平方向へ移動させる状態を示す平面断面図である。

【0031】

上記ビット交換操作において、ビット把持具１８８に結合される吊り金具１８９には、吊りワイヤー１９３が接続されている。図７において、吊りワイヤー１９３は、水平移動機構に設けられた案内滑車１９２を介して走行台車１９１内に配置されたワイヤー巻取りジャッキ２０５の先端の動滑車２０６を介してワイヤー固定金具２０７により走行台車１９１に固定される。このワイヤー巻取りジャッキ２０５を伸長させて吊りワイヤー１９３を巻き上げ、ローラービットＣ２を回転体１８４のビットホルダーから離脱せしめる。その後、ガイドフレーム１９４に沿って適当な高さまで上方へ移動する。ここで、ワイヤー巻取りジャッキ２０５の伸長を止めてスライダー２０１とガイドフレーム１９４を固定金具（図示省略。既知の手段）で固定保持する。

【0032】

次の段階では、走行台車１９１を駆動させ、ローラービットＣ２を吊り下げた状態で、カッタースポーク１１０の断面直角方向（カッタースポークの軸方向、図７において垂直方向）へ通路室１３０の前方まで水平方向へ移動させる。この水平方向への移動を行う走行台車１９１の車輪１９１ａ（少なくとも４基以上装備、そのうち少なくとも２基は駆動車輪）が、図７では、駆動車輪１９１ｃと走行車輪（従動車輪）１９１ｄで示されている。その後、ホイストクレーン、搬送用台車など既知の手段によりローラービットＣ２はカッターヘッド１００から通路室１３０を経てシールド機１の機内へ搬送される。

【0033】

次に、新たなローラービット（Ｃ３とする）をローラービット搬送装置１８０に吊り下げ保持して所定の位置に搬送する。ローラービットＣ３を徐々に吊り下げし、リテーナー１８７を回転体１８４（ビットホルダー）の溝孔に嵌め込み、リテーナー１８７からビット把持具１８８を外し、リテーナー１８７を回転体１８４にボルトで固定する順序で新しいローラービットＣ３の取付け作業を行う。

【0034】

第２の実施の形態
図８は本発明の第２の実施の形態に係るローラービット搬送装置の要部の構成を示す断面図である。図８において、符号２１１は第２の実施の形態に係るローラービット搬送装置を示す。このローラービット搬送装置２１１もまた、カッタースポーク１１０の前側の隅角部の内部に設けられる。また、ローラービット搬送装置２１１は、ビット水平移動機構と、ビット上下移動機構より成る。筐体１８１の構成、その内部に設置された回転体１８４とローラービットＣとの取付け関係、及び掘削作業のための動作は第１の実施の形態のものと同じであり、ローラービット搬送装置２１１がリテーナー１８７と、ビット把持具１８８と、ガイドフレーム１９４とを備え、ビット上下移動機構を構成している点も第１の実施の形態のものと同じであるから、同じ符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、ビット上下移動機構には駆動ジャッキ２１６（後出）も含まれる。

【0035】

本実施の形態においては、ビット上下移動機構の装着状態、及びリテーナー１８７およびビット把持具１８８を吊り状態に支持する吊り金具１８９の取付け方が第１の実施の形態とは異なる。すなわち、筐体１８１のカッター作業室１１４内部のカッタースポーク１１０の後面１８１ｂにはビット上下移動機構を支持し、且つ水平方向へ移動させる装置水平搬送機構２１２が取り付けられている。装置水平搬送機構２１２は、上記後面１８１ｂに固定取り付けされてカッタースポーク１１０の長手方向に延びる第１軌道部材２１３と、この第１軌道部材２１３に係合取付けされて摺動可能な第１スライダー部材２１４とから成り、第１スライダー部材２１４には、当第１スライダー部材２１４からカッター作業室１１４の内方へ突出した支持板２１５が固定取り付けされている。支持板２１５の上端部分には上下移動機構の動力装置となる駆動ジャッキ２１６の支持側端部が軸支され、支持板２１５の突端部分にはガイドフレーム１９４が回動可能に軸支されている。

【0036】

支持板２１５の上端部分の、駆動ジャッキ２１６の軸支部分と第１スライダー部材２１４との間の部位には作動ワイヤー２１７を中継する第１中継滑車２１８が取り付けられている。ガイドフレーム１９４の上端部分には第１中継滑車２１８と協働して作動ワイヤー２１７を中継する第２中継滑車２１９が取り付けられている。

【0037】

駆動ジャッキ２１６の作動側にはロッド２２０が伸長及び収縮可能に設けられており、その先端には作動滑車２２１が取り付けられている。作動ワイヤー２１７は、ワイヤー固定側の端部が支持板２１５の突端部分のガイドフレーム１９４の軸支部分に隣接した部位に固定され、ロッド２２０の先端に向けて下方へ延びて作動滑車２２１に巻き付き、この作動滑車２２１で向きを変えて駆動ジャッキ２１６を囲むように上方へ延びる。作動ワイヤー２１７はさらに、上方へ延びた先で第１中継滑車２１８に到達し、第１中継滑車２１８に巻き付いて略水平方向へ向きを変えて延びて第２中継滑車２１９に到達し、この第２中継滑車２１９に巻き付いて略垂直方向へ向きを変えて延びて吊り金具１８９に到達し、吊り金具１８９の上端に結合されている。駆動ジャッキ２１６は作動ワイヤー２１７に対して引き上げ、引き下げ動作させる。このとき、作動滑車２２１はロッドの先端にあって動滑車として機能する。

【0038】

リテーナー１８７、ビット把持具１８８、及び吊り金具１８９は結合されてローラービットＣを支持するから、駆動ジャッキ２１６のロッド２２０が伸長されて作動ワイヤー２１７を引き上げ動作させるとローラービットＣはガイドフレーム１９４に沿って上昇され、逆の動作によりローラービットＣは下降される。

【0039】

筐体１８１のカッター作業室１８１内部のカッタースポーク１１０の天井面１８１ｃにはローラービットＣを水平方向へ移動させるビット水平搬送機構２２２が取り付けられている。ビット水平搬送機構２２２は、上記天井面１８１ｃに固定取り付けされてカッタースポーク１１０の長手方向に延びる第２軌道部材２２３と、この第２軌道部材２２３に係合取付けされて摺動可能な第２スライダー部材２２４とから成る。第２スライダー部材２２４にはローラービットＣを吊り下げ支持する吊り部材２２５が取り付けられている。このビット水平搬送機構２２２は第１の実施の形態においてレール１９０、走行台車１９１、及び車輪１９１ａにより構成されたビット水平移動機構と同じ機能及び役割を持つ。ただし、第１の実施の形態ではビット把持具１８８、吊り金具１８９、ガイドフレーム１９４、調整ジャッキ１９８、吊りワイヤー１９３等を含むビット上下移動機構もまた走行台車１９１に懸架されて全体が水平移動する構成を採用していたのに対し、第２の実施の形態では、ビット水平移動機構は、装置水平搬送機構２１２とビット水平搬送機構２２２の２分割構成となっている。装置水平搬送機構２１２とビット水平搬送機構２２２はコントロール装置により作動が制御され、それぞれ独立して作動したり、或いは互いに連係して作動したりするようになっている。

【0040】

動作説明
かかる構成を有するローラービット搬送装置２１１の動作について説明する。現在、ローラービットＣは、回転体１８４に取り付けられて回転動作により掘削作業が可能な状態にあるとする。この状態で、着脱するローラービットＣが配置されたカッタースポーク１１０は水平の位置で静止される。その後、回転体１８４を回転させて交換すべきローラービットＣ２を交換口１８３の所に保持する。このビット交換操作においては、第１スライダー部材２１４と第２スライダー部材２２４を水平方向に移動させて位置調整する。これによりビット把持具１８８をビット交換位置に移動させ、当該ローラービットＣ２のリテーナー１８７のボルト取付け位置に合わせる。そののち交換口１８３の部位において人力によりローラービットＣ２のビット取付けボルトを抜き、直ちにリテーナー１８７、ビット把持具１８８にボルト締結する（ローラービットＣ２の取り外し）。駆動ジャッキ２１６を動作させてロッド２２０を伸長させ、作動ワイヤー２１７を引き上げ動作させる（図８に示される状態）。この場合、第１軌道部材２１３と第１スライダー部材２１４との間、および第２軌道部材２２３と第２スライダー部材２２４との間を固定する固定装置があるとリテーナー１８７（ビット取付け側）とビット把持具１８８（ローラービット搬送装置２１１側）を正しい位置関係に固定でき、ビット交換操作が確実に行える。

【0041】

ローラービットＣ２を回転体１８４のビットホルダーから離脱せしめた後、ガイドフレーム１９４に沿って適当な高さ（ガイドフレーム１９４の上端近く）まで上方へ移動させる。ここで、駆動ジャッキ２１６の伸長を止めて第２スライダー部材２２４の吊り部材２２５にローラービットＣ２を付け替える。これにより、ローラービットＣ２は、ガイドフレーム１９４や駆動ジャッキ２１６などから構成されるビット上下移動機構から切り離される。

【0042】

次の段階では、第２スライダー部材２２４を駆動させ、ローラービットＣ２を単独で吊り下げた状態で、カッタースポーク１１０の軸方向へ通路室１３０の前方まで第２軌道部材２２３に沿って水平方向へ移動させる。このとき、ビット上下移動機構は、第１起動部材２１３及び第１スライダー部材２１４からなる装置水平搬送機構２１２に装着されて静止したままであり、ローラービットＣ２の取り外し位置に留まる。なお、駆動ジャッキ２１６のロッドは伸長したままでもよいし、収縮した初期状態に戻っていてもよい。上記ローラービットＣ２の水平方向への移動を行う第２スライダー部材２２４の車輪は上述の第１の実施の形態の走行台車１９１と同様、少なくとも４基以上装備され、そのうち少なくとも２基は駆動車輪となっている。その後、ホイストクレーン、搬送用台車など既知の手段によりローラービットＣ２はカッターヘッド１００から通路室１３０を経てシールド機１の機内へ搬送される。

【0043】

次に、新たなローラービットＣ３をローラービット搬送装置２１１に吊り下げ保持して所定の位置に搬送する。ローラービットＣ３を徐々に吊り下げし、リテーナー１８７を回転体１８４（ビットホルダー）の溝孔に嵌め込み、リテーナー１８７からビット把持具１８８を外し、リテーナー１８７を回転体１８４にボルトで固定する順序で新しいローラービットＣ３の取付け作業を行う。

【0044】

以上のように、本実施の形態では、ローラービットＣ２を交換するのに、ローラービットＣ２を単独でカッタースポーク１１０から運び出すことができ、ビット上下移動機構は搬送されることがないから、ローラービット搬送装置２１１の動作制御が楽になり、ローラービットＣ２の搬送に際して、エネルギー消費を軽減させることができる。

【0045】

第３の実施の形態
図９乃至図１４は本発明の第３の実施の形態に係るローラービット搬送装置を、その動作順序を追って説明する図である。この実施の形態に係るローラービット搬送装置２５１は、構造的には、上述した第２の実施の形態に係るローラービット搬送装置２１１と同様の構成に組み立てられている。ただし第２の実施の形態に係るローラービット搬送装置２１１では、図８に示されるように、駆動ジャッキ２１６がガイドフレーム１９４に対して右側、すなわち、カッタースポーク１１０の後面１８１ｂ側に配置され、当該後面１８１ｂに設置された装置水平搬送機構２１２に支持され、且つ搬送されるようになっているのに対して、第３の実施の形態に係るローラービット搬送装置２５１では、第２の実施の形態とは、左右逆の関係になっている。すなわち、第３の実施の形態に係るローラービット搬送装置２５１では、図９乃至図１４に示されるように、駆動ジャッキ２１６はガイドフレーム１９４に対して左側、すなわち、カッタースポーク１１０の前面１８１ａ側に配置され、当該後面１８１ａに設置された装置水平搬送機構２５２に支持され、且つ搬送されるようになっている。装置水平搬送機構２５２が第１軌道部材２１３と、この第１軌道部材２１３に係合取付けされて摺動可能な第１スライダー部材２１４とから成る点は第２の実施の形態と同じである。ただし、上記第１軌道部材２１３はカッタースポーク１１０の前１８１ａに固定取り付けされている。

【0046】

筐体１８１のカッター作業室１８１内部のカッタースポーク１１０の天井面１８１ｃにはローラービットＣを水平方向へ移動させるビット水平搬送機構２２２が取り付けられている点、および、ビット水平搬送機構２２２が第２軌道部材２２３と第２スライダー部材２２４とから成る点は第２の実施の形態と同じである。また、リテーナー１８７、ビット把持具１８８、及び吊り金具１８９等の構成及び機能についてもまた第２の実施の形態と同じである。

【0047】

以上の構成を有する第３の実施の形態に係るローラービット搬送装置について、その動作について順序を追って説明する。

【0048】

第１動作段階：位置決め
ローラービットＣ２を交換するときは、事前に回転体１８４を回転させて交換すべきローラービットＣ２を筐体１８１の前面開口１８６から退避させ、交換位置、即ち交換口１８３の所に保持させている。図９はローラービットＣ２に対してローラービット搬送装置２５１の位置を整合させる位置決め動作を示す側面断面図である。この段階では、駆動ジャッキ２１６のロッド２２０を伸長させ、作動ワイヤー２１７を引き上げ動作させた状態で、第１スライダー部材２１４と第２スライダー部材２２４を水平方向に移動させて装置水平搬送機構２５２の位置を調整する。これによりビット把持具１８８をビット交換位置に移動させ、ローラービットＣ２のリテーナー１８７のボルト取付け位置に合わせる。

【0049】

第２動作段階：ビット把持
図１０はローラービットＣ２をローラービット搬送装置２５１へ付け替えるためのビット把持動作を示す側面断面図である。この段階では、交換口１８３において人力によりローラービットＣ２のビット取付けボルトを抜き、直ちにビット把持具１８８にボルト締結する。

【0050】

第３動作段階：ビット吊り下げ
図１１はローラービット搬送装置２５１へ付け替えられたローラービットＣ２を上方へ持ち上げるビット吊り上げ下げ動作を示す側面断面図である。この段階では、装置水平搬送機構２１２の駆動ジャッキ２１６を動作させてロッド２２０を伸長させ、作動ワイヤー２１７を引き上げ動作させる（図８に示される状態）。これにより、ローラービットＣ２が持ち上げられて回転体１８４のビットホルダーから離脱され、ガイドフレーム１９４に沿って適当な高さまで上方へ移動する。

【0051】

第４動作段階：ビット吊り下げ位置移動
図１２はローラービット搬送装置２５１へ吊り下げられたローラービットＣ２をビット水平搬送機構２２２によるビット吊り下げ位置へ移動させる動作を示す側面断面図である。この段階では、装置水平搬送機構２１２とビット水平搬送機構２２２において第１スライダー部材２１４と第２スライダー部材２２４をそれぞれ水平方向に移動させて、装置水平搬送機構２１２に支持されたローラービットＣ２とビット水平搬送機構２２２に設けられた吊り部材２２３とを位置調整する。

【0052】

第５動作段階：ビット吊り替え
図１３は装置水平搬送機構２１２に支持されたローラービットＣ２をビット水平搬送機構２２２付け替える動作を示す側面断面図である。この段階では、ビット把持具１８８からローラービットＣ２を外し、第２スライダー部材２２４の吊り部材２２３にローラービットＣ２を付け替える。

【0053】

第６動作段階：ビット把持具切り離し
図１４はローラービットＣ２を装置水平搬送機構２１２からビット水平搬送機構２２２付け替えた後、ローラービットＣ２を離脱させるビット把持具切り離し動作を示す側面断面図である。この段階では、装置水平搬送機構２１２の第１スライダー部材２１４を水平方向に移動させて、第２スライダー部材２２４に吊り下げられたローラービットＣ２からビット把持具１８８切り離す。他方、ローラービットＣ２は、第２スライダー部材２２４を水平方向に移動させてローラービットＣ２を単独で吊り下げた状態で、カッタースポーク１１０の軸方向へ通路室１３０の前方まで第２軌道部材２２３に沿って移動される。

【0054】

なお、上述した第１動作段階から、第６動作段階までの一連の動作は、第２の実施の形態においても適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明においては、シールド機のカッタースポークの内部でローラービットを吊り下げて、ビット設置位置から離脱させ、カッタースポークに沿って吊り下げ搬送するようにしたため、場所を取らず、且つ、構造を簡単にしてコストの低減を図ることができる、という有用性がある。

【符号の説明】

【0056】

Ｃ、Ｃ２、Ｃ３ ローラービット
１ シールド機
１００ カッターヘッド
１０１ 切羽室
１１０ カッタースポーク
１１１ 前面板
１１２ 側面板
１１３ 後面板
１１４ カッター作業室
１３０ 通路室
１４０ 旋回輪
１６０ カッター駆動装置
１７０ カッターリング
１８０、２１１、２５１ ローラービット搬送装置
１８１ 筐体
１８１ａ （カッタースポークの）前面
１８１ｂ （カッタースポークの）後面
１８１ｃ （カッタースポークの）天井面
１８２ カッター室
１８３ 交換口
１８４ 回転体
１８７ リテーナー
１８８ ビット把持具
１８９ 吊り金具
１９０ レール
１９１ 走行台車
１９１ａ 車輪
１９２ 案内滑車
１９３ 吊りワイヤー
１９４ ガイドフレーム
１９７ 回動支持部材
１９８ 調整ジャッキ
２０１ スライダー
２０２ 溝
２０３ 接続具
２１２、２５２ 装置水平搬送機構
２１３ 第１軌道部材
２１４ 第１スライダー部材
２１５ 支持板
２１６ 駆動ジャッキ
２１７ 作動ワイヤー
２１８ 第１中継滑車
２１９ 第２中継滑車
２２０ ロッド
２２１ 作動滑車
２２２ ビット水平搬送機構
２２３ 第２軌道部材
２２４ 第２スライダー部材
２２５ 吊り部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】