(57)【要約】【課題】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。【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。【選択図】図３
2020153108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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雌ねじに螺合する第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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、掘進を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、交換作業用の立坑を構築してシールド掘進機を引き出す方法や、地盤改良や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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９７３２０号公報
【発明の概要】
【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、カバー部材の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雌ねじに螺合する第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】
【図１】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２】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３】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４】図３に示す装着孔の構成を示す四面図である。
【図５】図３に示すカッター台座の構成を示す四面図である。
【図６】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。
【図７】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８】図７に示す治具装置の構成を示す図である。
【図９】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１０】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。
【発明を実施するための形態】
【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との間に掘削土砂を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、ティースビットや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、磁気センサーや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に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、シールド工法の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。
【符号の説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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