JPH09119289A - カッタヘッド及びトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カッタヘッドにおいて、カッタの摩耗を減少
させると共に軸受部の損傷を抑制してカッタの寿命の延
長を図る。 【解決手段】 筒状の掘削機本体１１の前部に駆動回転
自在なカッタヘッド３１を装着してこのカッタヘッド３
１の前面部に多数のディスクカッタ１４を装着し、且
つ、ディスクカッタ１４によって掘削形成された岩片を
取り込んで集積するチャンバ室１９とこのチャンバ室１
９に集積された岩片を外部に排出するスクリューコンベ
ヤ２０を設けたシールド掘削機において、ディスクカッ
タ１４によって掘削形成された岩片をチャンバ室１９に
取り込むスクレーパ３３を硬化肉盛り溶接によってカッ
タヘッド３１の前面部に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機本
体の前部に駆動回転自在に装着され、前方の地盤を破砕
してトンネルを掘削形成するカッタヘッド及びこのカッ
タヘッドが装着されたトンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来のカッタヘッドが装着された
シールド掘削機の概略断面、図５に従来のカッタヘッド
の正面視、図６にディスクカッタの詳細、図７に従来の
カッタヘッドによる岩盤の掘削状態を表す概略を示す。

【０００３】図４及び図５に示すように、従来のシール
ド掘削機において、掘削機本体１１は円筒形状をなし、
前部に円板状のカッタヘッド１２が回転自在に装着され
ている。そして、このカッタヘッド１２は前面に放射状
のスポーク１３が固定され、このスポーク１３に多数の
ディスクカッタ１４が取付けられている。このディスク
カッタ１４は、図６に詳細に示すように、カッタ軸１４
ａがスポーク１３に固定されたサドル１４ｂと回り止め
板１４ｃを介して押えボルト１４ｄによって支持されて
いる。一方、カッタヘッド１２の後部にはリングギヤ１
５が固結されており、このリングギヤ１５には掘削機本
体１１に装着されたカッタ駆動モータ１６の駆動ギヤ１
７が噛み合っている。従って、カッタ駆動モータ１６を
駆動すると、駆動ギヤ１７及びリングギヤ１５を介して
カッタヘッド１２を回転駆動することができる。

【０００４】また、掘削機本体１１の前部にはカッタヘ
ッド１２と掘削機本体１１に固定されたバルクヘッド１
８との間にチャンバ室１９が形成され、一方、掘削機本
体１１内には掘削物を外部に排出するスクリューコンベ
ヤ２０が配設されており、このスクリューコンベヤ２０
は前部が下方に傾斜してその前端部がチャンバ室１９の
下部に位置している。更に、掘削機本体１１の後部には
円周方向に複数のシールドジャッキ２１が並設されると
共に、セグメントエレクタ装置２２が装備されており、
シールドジャッキ２１が伸長して掘削したトンネル内周
面に組付けられた既設のセグメントＳに押し付けること
で、その反力により掘削機本体１１を前進することがで
き、セグメントエレクタ装置２２により掘削機本体１１
と既設のセグメントＳとの間の空所に新しいセグメント
Ｓを装着することでトンネルを構築することができる。

【０００５】従って、トンネルを掘削形成するには、ま
ず、カッタ駆動モータ１６によりカッタヘッド１２を回
転させながら、複数のシールドジャッキ２１を伸長して
既設のセグメントＳへの押し付け反力によって掘削機本
体１１を前進させることで、ディスクカッタ１４によっ
て前方の岩盤を掘削する。そして、ディスクカッタ１４
によって破砕された岩片などはチャンバ室１９に取り込
まれ、スクリューコンベヤ２０により外部に排出され
る。次に、シールドジャッキ２１の何れか一つを縮み方
向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成
し、セグメントエレクタ装置２２によってこの空所に新
しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによ
って所定長さのトンネルを掘削形成していく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来のシールド掘削機にあっては、カッタヘッド１２が回
転することで複数のディスクカッタ１４が前方の岩盤を
破砕してトンネルを掘削していく。このとき、図７に示
すように、カッタヘッド１２が矢印Ａ方向に移動するの
に伴ってディスクカッタ１４は前方の岩盤に押し付けら
れながら矢印Ｂ方向に回転し、この岩盤を破砕して岩片
とする。そして、この岩片はカッタヘッド１２の開口部
１２ａから内部に入り込み、チャンバ室１９に取り込ま
れる。

【０００７】ところが、このとき、カッタヘッド１２の
前面と前方の岩盤の掘削面との間には所定の隙間があ
り、ディスクカッタ１４が破砕した岩片はカッタヘッド
１２の開口部１２ａから内部に入り込みにくく、下方に
落下してしまい、この岩片をディスクカッタ１４が再び
破砕してしまうこととなる。そのため、ディスクカッタ
１４の刃先が摩耗して掘削能力が低下したり、あるいは
ディスクカッタ１４の軸受部が損傷するなどしてディス
クカッタ１４の寿命が短くなって交換頻度が高くなって
しまうという問題がある。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、カッタの摩耗を減少させると共に軸受部の損傷
を抑制してカッタの寿命の延長を図ったカッタヘッド及
びトンネル掘削機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のカッタヘッドは、掘削機本体に装着され、
前面部に多数のカッタを有して駆動回転することで前方
の地盤を掘削形成するカッタヘッドにおいて、前記カッ
タによって掘削形成された掘削物を内部に取り込むスク
レーパを硬化肉盛り溶接によって該カッタに隣接して設
けたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、カッタヘッドが回転することで多
数のカッタが前方の岩盤に押し付けられながらこの地盤
を破砕し、破砕された破砕片は硬化肉盛り溶接によって
設けられたスクレーパによって確実にカッタヘッドの開
口部から内部に入り込まれることとなり、カッタが破砕
片を再び破砕することはなく、カッタの摩耗が減少する
と共に軸受部の損傷が抑制される。

【００１１】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、
前記掘削機本体の前部に駆動回転自在に装着されたカッ
タヘッドと、該カッタヘッドの前面部に装着された多数
のカッタと、前記カッタヘッドを駆動回転するカッタヘ
ッド駆動手段と、前記カッタによって掘削形成された掘
削物を取り込んで集積するチャンバ室と、該チャンバ室
に集積された掘削物を外部に排出する排出手段とを具え
たトンネル掘削機において、前記カッタによって掘削形
成された掘削物を前記チャンバ室に取り込むスクレーパ
を硬化肉盛り溶接によって前記カッタヘッドの前面部に
形成したことを特徴とするものである。

【００１２】従って、掘削機本体の前部に装着されたカ
ッタヘッドをカッタヘッド駆動手段によって駆動回転し
ながら、推進手段によって掘削機本体を前進させると、
カッタヘッドの多数のカッタが前方の地盤を破砕してト
ンネルを掘削し、地盤破砕によって形成された掘削物は
硬化肉盛り溶接によって設けられたスクレーパによって
確実にカッタヘッドの開口部からチャンバ室に取り込ま
れ、排出手段によって外部に排出されることとなり、カ
ッタが破砕片を再び破砕することはなく、カッタの摩耗
が減少すると共に軸受部の損傷が抑制される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき、実施例を挙げて詳細に説明する。

【００１４】図１に本発明の一実施例に係るシールド掘
削機に装着されたカッタヘッドの正面視、図２に図１の
II−II断面、図３に本実施例のカッタヘッドによる岩盤
の掘削状態を表す概略を示す。なお、従来の技術で説明
したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。

【００１５】図１に示すように、本実施例の円板状のカ
ッタヘッド３１は、図示しないシールド掘削機本体の前
部に回転自在に装着されている。このカッタヘッド３１
は前面に放射状のスポーク１３が固定され、このスポー
ク１３に多数のディスクカッタ１４が回転自在に取付け
られている。また、カッタヘッド３１の前面には各スポ
ーク１３の間に位置してカッタヘッド面板３２が固着さ
れ、このカッタヘッド面板３２にはスクレーパ３３が取
付けられている。このスクレーパ３３はディスクカッタ
１４によって破砕された掘削物を掘削機本体内に取り込
むものであって、図２に示すように、カッタヘッド面板
３２の側部に沿って硬化肉盛り溶接によって形成されて
いる。

【００１６】そして、このカッタヘッド３１は図示しな
いカッタ駆動モータ１６によって回転駆動することがで
きる。また、カッタヘッド３１後方の掘削機本体内には
図示しないチャンバ室が形成され、ディスクカッタ１４
によって破砕された掘削物はスクレーパ３３によってカ
ッタヘッド開口部１２ａからこのチャンバ室に取り込ま
れ、掘削機本体内に設けられたスクリューコンベヤによ
って外部に排出されるようになっている。

【００１７】従って、トンネルを掘削形成するには、図
３に示すように、カッタヘッド１２を矢印Ｂ方向に回転
させながら掘削機本体を前進させ、ディスクカッタ１４
を前方の岩盤に押し付けられながら矢印Ｂ方向に回転さ
せる。すると、このディスクカッタ１４がこの地盤を破
砕し、破砕された破砕片は隣接するスクレーパ３３によ
ってカッタヘッド開口部３１ａから内部に入り込み、チ
ャンバ室に取り込まれることとなる。そのため、ディス
クカッタ１４が破砕された破砕片はスクレーパ３３によ
って確実にチャンバ室に集積されることとなり、このデ
ィスクカッタ１４が破砕片を再び破砕することはなく、
ディスクカッタ１４の摩耗が減少すると共に軸受部の損
傷が抑制される。

【００１８】その後、チャンバ室１９に取り込まれた掘
削物はスクリューコンベヤにより外部に排出される。そ
して、伸長しているシールドジャッキの何れか一つを縮
み方向に作動して既設のセグメントとの間の空所にセグ
メントエレクタ装置によって新しいセグメントを装着す
る。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを
掘削形成していく。

【００１９】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明のカッタヘッドによれば、カッタによって掘
削形成された掘削物を内部に取り込むスクレーパを硬化
肉盛り溶接によってこのカッタに隣接して設けたので、
カッタヘッドの多数のカッタが前方の地盤を破砕する
と、この地盤破砕によって形成された掘削物はスクレー
パによって確実に掘削機本体の内部に取り込まれること
となり、カッタが破砕片を再び破砕することはなく、カ
ッタの摩耗を減少すると共に軸受部の損傷を抑制し、カ
ッタの寿命を延長することができ、その結果、コストの
低減を図ることができる。

【００２０】また、本発明のトンネル掘削機によれば、
筒状の掘削機本体前部に駆動回転自在なカッタヘッドを
装着してこのカッタヘッドの前面部に多数のカッタを装
着し、一方、カッタによって掘削形成された掘削物を取
り込んで集積するチャンバ室及びこのチャンバ室に集積
された掘削物を外部に排出する排出手段とを設け、且
つ、このカッタによって掘削形成された掘削物をチャン
バ室に取り込むスクレーパを硬化肉盛り溶接によってカ
ッタヘッドの前面部に形成したので、カッタヘッドの多
数のカッタが前方の地盤を破砕すると、この地盤破砕に
よって形成された掘削物はスクレーパによって確実にカ
ッタヘッドの開口部からチャンバ室に取り込まれ、排出
手段によって外部に排出されることとなり、カッタが破
砕片を再び破砕することはなく、カッタの摩耗を減少す
ると共に軸受部の損傷を抑制し、カッタの寿命を延長す
ることができ、その結果、掘削作業効率の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシールド掘削機に装着
されたカッタヘッドの正面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】本実施例のカッタヘッドによる岩盤の掘削状態
を表す概略図である。

【図４】従来のカッタヘッドが装着されたシールド掘削
機の概略断面図である。

【図５】従来のカッタヘッドの正面図である。

【図６】ディスクカッタの詳細図である。

【図７】従来のカッタヘッドによる岩盤の掘削状態を表
す概略図である。

【符号の説明】

１１ 掘削機本体 ３１ カッタヘッド ３１ カッタヘッド開口部 ３２ カッタヘッド面板 ３３ スクレーパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機本体に装着され、前面部に多数の
   カッタを有して駆動回転することで前方の地盤を掘削形
   成するカッタヘッドにおいて、前記カッタによって掘削
   形成された掘削物を内部に取り込むスクレーパを硬化肉
   盛り溶接によって該カッタに隣接して設けたことを特徴
   とするカッタヘッド。
2. 【請求項２】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に駆動回転
   自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドの前
   面部に装着された多数のカッタと、前記カッタヘッドを
   駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記カッタによ
   って掘削形成された掘削物を取り込んで集積するチャン
   バ室と、該チャンバ室に集積された掘削物を外部に排出
   する排出手段とを具えたトンネル掘削機において、前記
   カッタによって掘削形成された掘削物を前記チャンバ室
   に取り込むスクレーパを硬化肉盛り溶接によって前記カ
   ッタヘッドの前面部に形成したことを特徴とするトンネ
   ル掘削機。