(57)【要約】【課題】ゲートの遮閉性とカッタビットの交換作業中全般におけるシール性とを確保可能なカッタビット交換装置を提供する。【解決手段】ゲート６２と当接する第４シール部材７５周りを洗浄液供給開口７１から噴出される洗浄液で洗浄するため、ゲート６２の遮閉時にゲート６２が噛み込む石、土砂を洗浄除去することができできる。また、ホルダ４３外周の第１シール部材４４と各内孔部６８，６９，７０との間でシールするため、カッタビット４１交換時、カッタビット４１が何れの位置にあっても、最小限のシール部材でシール性を確保できる。【選択図】  図１１
2010090537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド推進機のカッタスポークに固定される円筒状のボス部材の内孔に装着されたカッタビットを交換するカッタビット交換装置において、
前記ボス部材内孔と同径の内孔部を有すると共に、前記ボス部材の内孔と前記内孔部との軸心を一致させた状態でボス部材の端部に装着される本体ケースと、
前記本体ケースの内孔を遮閉可能なゲートと、
交換を行うカッタビットと連結されると共に、このカッタビットを引き出すジャッキと、
前記ゲートと前記本体ケースとが当接する遮閉領域を洗浄する洗浄手段とを有し、
前記ボス部材内孔との間をシールするシール部材を前記カッタビットのホルダ外周に設けたことを特徴とするカッタビット交換装置。
【請求項２】
前記本体ケース内孔を遮閉しないとき、前記ゲートを格納するゲート格納部を前記内孔部の軸心直交方向に対して一端側に配置し、
前記内孔部の軸心直交方向に対して他端側の遮閉領域に前記洗浄手段の洗浄液供給開口を設置したことを特徴とする請求項１に記載のカッタビット交換装置。
【請求項３】
前記遮閉領域は、前記内孔部に設けられたリング状の溝部であって、この溝部の反ボス部材側の直交面は、前記内孔部の軸心直交方向に形成されると共に、前記ゲートと当接シールするシール部材が設置され、ボス部材側の傾斜面は、ボス部材側に向かうに従って、前記内孔部の軸心に接近する断面テーパ形状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のカッタビット交換装置。
【請求項４】
前記ボス部材の端部に所定間隔毎に複数の締結穴を有し、この締結穴に螺合する締結部材により前記カッタビットを支持するエンドプレートが固定されると共に、前記本体ケースを前記ボス部材に対してボス部材の内孔の軸心周りに取付位置変更可能となるよう前記本体ケースに締結開口部を設け、カッタビット交換時、前記本体ケースを前記締結穴に固定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のカッタビット交換装置。
【請求項５】
前記ゲート格納部に、前記ゲートを昇降移動させる昇降移動部材と、
前記ゲートの昇降移動を目視によって確認可能な確認用窓部と、
この確認用窓部近傍に設けられ、昇降移動量を計測可能な目盛り部とを有することを特徴とする請求項２に記載のカッタビット交換装置。
【請求項６】
前記ジャッキは、テレスコ式油圧ジャッキであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のカッタビット交換装置。
【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スポークに装着されているカッタビットを交換するためのカッタビット交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シールド掘進機により長距離のトンネル掘削を行う場合、カッタビットが磨耗するため、掘削途中でカッタビットの交換を行っている。このカッタビットの交換は、シールド掘進機による掘進距離の延長に対して重要な要因となっている。このようなカッタビットの交換方法として、周囲の地盤を薬液注入等により自立させた後、チャンバ内から交換する方法、カッタスポーク内に作業者が入ってカッタスポーク内で交換する方法等が知られている。
【０００３】
特許文献１は、カッタスポーク内で交換する方法であって、カッタビットをカッタスポーク内方にスライド可能に支持するガイド部と、カッタビットをカッタスポークから突出させる貫入穴とガイド部の開口を塞ぐ蓋部とを切替え可能に形成したスライドゲートと、スライドゲートとスライドゲートの案内部材との間にシールを設ける技術を提案している。  
【０００４】
特許文献１では、カッタスポーク内方から連通するカッタビット洗浄口を設けることで、カッタビットをカッタスポーク外方にスライドさせるときや、引き込んでスライドゲートを閉める前にカッタビットに付着している土砂やスライドゲート開口周辺の土砂をカッタスポーク外方に除いてからゲートを閉鎖することができ、土砂による止水シールの損傷を効果的に防止することができる。
【０００５】
特許文献２は、カッタビットアッシを、カッタスポークに固定されたカッタビット軸保持体（ボス部材）と、カッタビットと軸部とを脱着可能に締結したカッタビット軸と、カッタビット軸をボス部材に固定する固定板（エンドプレート）とから構成し、カッタビット装着装置を、ゲート付きブラケットと、カッタビット軸後端部に締結可能なジャッキとから構成し、カッタビット交換時、エンドプレートを取外し、ゲート付きブラケットを締結してジャッキ操作によりカッタビット軸を引き出すものが提案されている。
【０００６】
特許文献２では、カッタビット軸を引き出す際に、ゲート付きブラケットに設けられたゲートによって泥水、土砂を遮断するため、カッタビットのみを容易に交換でき、ゲートをカッタスポークに常設するものに比較して装置を小型化できると共に、ゲートをカッタビット装着装置の数だけ設ければよく、コストメリットがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５３９８８号公報
【特許文献２】特開２００１−４０９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、カッタスポーク内のカッタビット毎に、スライドゲートと、スライドゲートの蓋部を収容する一端側のスペースと、スライド後のスライドゲートを収容する他端側のスライドスペースとを設ける必要がある。カッタスポークには１００を超えるカッタビットが存在する場合もあり、このカッタビット夫々に前記スライドゲート等を設けると、カッタスポーク内の作業員の作業スペースが著しく減少し、交換作業性の悪化を生じる。
【０００９】
特許文献２では、カッタビット装着装置側にゲートを配置することから、作業スペース減少の問題は発生しないが、ゲートの遮閉性、つまり、カッタスポーク外からの石、土砂等の浸入による噛み込みに起因するシール性不良については一切考慮されていない。カッタビット交換時、カッタビットをボス部材内方に向けて後退スライドさせると、ボス部材の内孔はカッタスポーク外方の土砂に直接面することになり、泥水、土砂がボス部材の内孔に侵入し、ゲートが石、土砂等を噛み込み泥水、土砂を完全に遮断することができない。
【００１０】
更に、特許文献２には、カッタスポーク外から浸入する泥水等のシール性に課題が存在する。つまり、カッタビットのホルダとボス部材側、またはカッタビット装着装置側に設けられたシール部材との当接で泥水等のシールを行っているが、シール性を確保しようとすると、カッタビットの交換作業で使用する全領域、所謂スライド領域全体に亙ってシール部材を設置する必要があり、多数のシール部材が必要となる。また、多数のシール部材を設置したとしても、シール部材の損傷或いは経年変化による劣化を生じたときには、ボス部材、またはカッタビット装着装置に装着されたシール部材を交換、補修することになり、作業は非常に困難である。
【００１１】
本発明の目的は、ゲートの遮閉性とカッタビットの交換作業中全般におけるシール性とを確保可能なカッタビット交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、シールド推進機のカッタスポークに固定される円筒状のボス部材の内孔に装着されたカッタビットを交換するカッタビット交換装置において、前記ボス部材内孔と同径の内孔部を有すると共に、前記ボス部材の内孔と前記内孔部との軸心を一致させた状態でボス部材の端部に装着される本体ケースと、前記本体ケースの内孔を遮閉可能なゲートと、交換を行うカッタビットと連結されると共に、このカッタビットを引き出すジャッキと、前記ゲートと前記本体ケースとが当接する遮閉領域を洗浄する洗浄手段とを有し、前記ボス部材内孔との間をシールするシール部材を前記カッタビットのホルダ外周に設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明では、洗浄手段によりゲートと前記本体とが当接する遮閉領域を洗浄すると共に、カッタビットのホルダ外周のシール部材とボス部材内孔との間でシールすることで、遮閉領域に存在する石、土砂等を除去しつつ、カッタスポーク外部からボス部材内孔を通過して浸入する泥水等を防止する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記本体ケース内孔を遮閉しないとき、前記ゲートを格納するゲート格納部を前記内孔部の軸心直交方向に対して一端側に配置し、前記内孔部の軸心直交方向に対して他端側の遮閉領域に前記洗浄手段の洗浄液供給開口を設置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記遮閉領域は、前記内孔部に設けられたリング状の溝部であって、この溝部の反ボス部材側の直交面は、前記内孔部の軸心直交方向に形成されると共に、前記ゲートと当接シールするシール部材が設置され、ボス部材側の傾斜面は、ボス部材側に向かうに従って、前記内孔部の軸心に接近する断面テーパ形状に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記ボス部材の端部に所定間隔毎に複数の締結穴を有し、この締結穴に螺合する締結部材により前記カッタビットを支持するエンドプレートが固定されると共に、前記本体ケースを前記ボス部材に対してボス部材の内孔の軸心周りに取付位置変更可能となるよう前記本体ケースに締結開口部を設け、カッタビット交換時、前記本体ケースを前記締結穴に固定することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項２発明において、前記ゲート格納部に、前記ゲートを昇降移動させる昇降移動部材と、前記ゲートの昇降移動を目視によって確認可能な確認用窓部と、この確認用窓部近傍に設けられ、昇降移動量を計測可能な目盛り部とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、前記ジャッキは、テレスコ式油圧ジャッキであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、前記ボス部材内孔と同径の内孔部を有すると共に、前記ボス部材の内孔と前記内孔部との軸心を一致させた状態でボス部材の端部に装着される本体ケースと、前記本体ケースの内孔を遮閉可能なゲートと、交換を行うカッタビットと連結されると共に、このカッタビットを引き出すジャッキと、前記ゲートと前記本体ケースとが当接する遮閉領域を洗浄する洗浄手段とを有し、前記ボス部材内孔との間をシールするシール部材を前記カッタビットのホルダ外周に設けるため、ゲートの遮閉性とカッタビットの交換作業中全般におけるシール性とを確保できる。
【００２０】
つまり、洗浄手段が、ゲートと本体ケースとが当接する遮閉領域を洗浄するため、ゲートの遮閉時にゲートが噛み込む石、土砂を洗浄除去することができ、ゲートによる遮閉性を確保できる。また、ホルダ外周のシール部材とボス部材内孔との間でシールすることで、カッタビット交換時、後退スライドによりカッタビットが何れの位置にあっても、最小限のシール部材でシール性を確保できる。しかも、シール部材がホルダ外周に設置されるため、カッタビットの交換周期毎に交換されることになり、常時設置されるものに比べて長寿命化を図れ、また、シール部材を交換或いは補修する場合でも、カッタビット単体での作業となるため、作業性に優れる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、前記本体ケース内孔を遮閉しないとき、前記ゲートを格納するゲート格納部を前記内孔部の軸心直交方向に対して一端側に配置し、前記内孔部の軸心直交方向に対して他端側の遮閉領域に前記洗浄手段の洗浄液供給開口を設置するため、ゲートは本体ケースと一端側に配置されるゲート格納部との間を移動する、所謂片側スライド方式とでき、カッタビット交換装置の小型化が図れると共に、噛み込み発生可能性の高い他端側の遮閉領域を効果的に洗浄できる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、前記遮閉領域は、前記内孔部に設けられたリング状の溝部であって、この溝部の反ボス部材側の直交面は、前記内孔部の軸心直交方向に形成されると共に、前記ゲートと当接シールするシール部材が設置され、ボス部材側の傾斜面は、ボス部材側に向かうに従って、前記内孔部の軸心に接近する断面テーパ形状に形成したため、
ゲートと当接シールするシール部材を効果的に洗浄できると共に、洗浄後の洗浄液を溝部に滞留させることなく、カッタスポーク外方に向けて強制的に排出することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、前記ボス部材の端部に所定間隔毎に複数の締結穴を有し、この締結穴に螺合する締結部材により前記カッタビットを支持するエンドプレートが固定されると共に、前記本体ケースを前記ボス部材に対してボス部材の内孔の軸心周りに取付位置変更可能となるよう前記本体ケースに締結開口部を設け、カッタビット交換時、前記本体ケースを前記締結穴に固定するため、ゲート格納部等が他部材と干渉する場合であっても、他部材を避けるようにボス部材の内孔の軸心周りに取付位置を回転させて本体ケースを固定できる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、前記ゲート格納部に、前記ゲートを昇降移動させる昇降移動部材と、前記ゲートの昇降移動を目視によって確認可能な確認用窓部と、この確認用窓部近傍に設けられ、昇降移動量を計測可能な目盛り部とを有するため、作業員がゲートの昇降移動を容易に確認できる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、ジャッキは、テレスコ式油圧ジャッキであるため、カッタスポークが小径であっても、作業員の持ち運びが容易になると共に、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２７】
先ず、シールド掘進機１について説明する。
図１及び図２に示すように、シールド掘進機１は、胴部材２、前部環状部材３、中央部環状部材４、カッタヘッド５、チャンバ６、隔壁７、カッタ支持機構８、カッタ駆動機構９、複数のシールドジャッキ１０、スクリューコンベア１１，１２、支柱１３、エレクタ１４、真円保持装置１５、後部作業デッキ１６等を備えている。
【００２８】
胴部材２は円筒状に形成され、胴部材２の前部の内面に前部環状部材３の外周部が固着され、胴部材２の中央部の内面に中央部環状部材４の外周部が固着されている。胴部材２の後端部分には裏込注入装置１７とテールシール１８が装備されている。前部環状部材３は胴部材２の前端よりも少し後側に配置されて、比較的大きい前後方向幅と比較的小さい内径とを有し、前面部に隔壁７の外周側部分を形成する第１隔壁７ａを有する。
【００２９】
複数のシールドジャッキ１０は、胴部材２の中央部分の内面に沿って周方向適当間隔おきに後向きに配設されて、中央部環状部材４に貫通状に固定されている。スクリューコンベア１１は、前方斜め下方へ傾斜して前部環状部材３の下部を貫通し、その前端がチャンバ６の下部に臨んでいる。スクリューコンベア１２は、スクリューコンベア１１の後端に接続されて、後方へ略水平に延びている。
【００３０】
シールドジャッキ１０は、掘進機１を前方へ前進させる為のものであり、後方台車に装備した油圧供給源に接続されている。シールドジャッキ１０のジャッキ本体から後方へ向けてロッドが進退し、そのロッドの先端部に頸振り自在に連結されたスプレッダを、トンネルの内面に覆工されたセグメントの前端に当接させて掘進の反力を取りながら掘進機１を前進させる。
【００３１】
中央部環状部材４には、支柱１３が固定支持され、その後側にエレクタ１４が取付けられ、エレクタ１４の後方に真円保持装置１５が配設されている。後部作業デッキ１６は、その前端部が支柱１３に連結されて、エレクタ１４、真円保持装置１５の内側を通るように後方へ延びている。
【００３２】
支柱１３に取付けられた１対のエレクタ１４は、トンネルの周方向へ移動可能に且つ前後方向へ所定距離移動可能に装備されており、掘削されたトンネルの内面に対してセグメントを覆工していく。
【００３３】
軸心がシールド掘進機１の軸心と同心状に配設されるカッタヘッド５は、胴部材２の前端側に配設され、円環状の外周部１９、外周部１９の内周両端を横断するカッタスポークとして、３列のカッタビット列２０を有する、断面円状の閉断面からなるカッタスポーク２１を２本、直交配置となるように設けている。このカッタスポーク２１は夫々４本の連結部材２２を介してカッタドラム２３に連結されており、油圧モータ２４、ピニオン２５、リングギヤ２６、カッタドラム２３、連結部材２２、カッタスポーク２１の経路で動力が伝達されて、センタコア２７を中心に回転動作を行うように構成されている。また、カッタスポーク２１の後部には、作業者がカッタスポーク２１の閉断面内に進入可能な進入口２８が形成されており、カッタビット４１の交換作業やその他補修作業が可能となっている。
【００３４】
チャンバ６は、カッタヘッド５の後側において、胴部材２の前端部分内側に形成され、このチャンバ６の後端が隔壁７で仕切られている。カッタヘッド５（連結部材２２）の後端部分には円板状に形成された第２隔壁７ｂが設けられ、この第２隔壁７ｂは、第１隔壁７ａと略同一面状に位置して、隔壁７の中央部分を形成している。つまり、隔壁７は第１隔壁７ａと第２隔壁７ｂとで構成されている。
【００３５】
カッタ支持機構８は、カッタヘッド５をカッタドラム２３を介して回転可能に支持する機構であり、第２隔壁７ｂの後側において、前部環状部材３の内周部に内嵌状に後側へ取外し可能に装着されている。このカッタ支持機構８は、前部環状部材３の内周部に内嵌固定され、カッタドラム２３を回転支持可能な第１環状部材２９と、第１環状部材２９の後端から半径方向に延設される第２環状部材３０によって構成されている。
【００３６】
回転駆動手段としてのカッタ駆動機構９は、カッタヘッド５をカッタドラム２３を介して回転駆動する機構であり、カッタ支持機構８に装備されている。このカッタ駆動機構９は、カッタドラム２３の後端部に連結されたリングギヤ２６、リングギヤ２６に噛合する複数のピニオン２５、第２環状部材３０に固定されて複数のピニオン２５を夫々回転させる複数のモータ２４（例えば、油圧モータ）を有する。
【００３７】
次に、図３及び図４に基づいて、カッタビット４１の取付け構造について説明する。図３はカッタビット４１取付け部分のカッタスポーク２１の軸心に対して直交方向における要部断面図を示し、図４はカッタビット４１取付け部分の背面図を示す。
【００３８】
カッタスポーク２１の外方、所謂シールド掘進機１の進行方向側には、円筒状のボス部材３１が、カッタスポーク２１外側の溶接部３２及び内側の溶接部３３の２箇所で溶接固定されている。ボス部材３１は、断面円形状の内孔３４と、この内孔３４のカッタスポーク２１の外方端部に設けられたリング状のシール部材３５と、カッタスポーク２１の内方端部に周方向の２箇所に設けられた仮固定ボルト３６用の第１ボルト穴３７と、エントプレート３８をボス部材３１に固定する８本の固定ボルト３９用の第２ボルト穴４０で構成している。８本の固定ボルト３９は、所定間隔を有する２本の固定ボルト３９を１組として４組設けられており、各組は９０°おきに配置されている。
【００３９】
カッタビット４１は、ビット４２と、ビット４２より大径で内孔３４内部を進退スライド可能に嵌装されるホルダ４３とから構成され、ホルダ４３の外周には、カッタスポーク２１の外方側から内方側に向かって、リング状の第１、第２、第３シール部材４４，４５，４６が設けられている。第１シール部材４４は、内孔３４のシール部材３５の後方に隣接しており、第２、第３シール部材４５，４６は、第１シール部材４４よりも内孔３４に当接する面積が小さく設定される。また、第２シール部材４５は仮固定ボルト３６用の係合溝４７と第１シール部材４４との間、第３シール部材４６は仮固定ボルト３６用の係合溝４７と係合溝４８との間に配置されている。尚、ビット４２内には軸方向に沿って抵抗が並列、所謂梯子状に複数埋め込まれており、ビット４２の磨耗により抵抗の減少を測定することでカッタビット４１の交換時期を検出可能としている。
【００４０】
また、ホルダ４３のカッタスポーク２１内方側端面、所謂後端面には、カッタビット４１をエンドプレート３８に固定するための固定ボルト４９用の第３ボルト穴５０ａと、中央部分にはナット部分を有する締結開口５０ｂが設けられる。４本の固定ボルト４９は、所定間隔を有する２本の固定ボルト４９を１組として２組設けられており、この２組は１８０°反転して配置されている。エンドプレート３８には、８本の固定ボルト３９の貫通用開口５１と、４本の固定ボルト４９の貫通用開口５２が設けられ、図３及び図４に示すように、カッタビット４１がボス部材３１に装着されているとき、１２本のボルトがエンドプレート３８の背面から締結されている。
【００４１】
次に、図５〜図７に基づいて、カッタビット交換装置を構成するカッタビット交換治具６０について説明する。図５はカッタビット交換治具６０の側面断面図、図６は正面図、図７は図６のVII−VII線断面図を示す。
【００４２】
カッタビット交換治具６０は、ボス部材３１の後端面に装着される本体ケース６１と、本体ケース６１の一端側に設けられゲート６２を格納するゲート格納部６３とから構成される。本体ケース６１は、ボス部材３１に前端面を当接する第１本体部材６４と、本体ケース６１の中央部分を構成する第２本体部材６５と、本体ケース６１の後方部分に配置される第３本体部材６６と、第１、第２本体部材６４，６５の接続部分に配置されるリング状の溝部６７から構成される。第１、第２、第３本体部材６４，６５，６６は、夫々ボス部材内孔３４と同径で、同一軸心とされる第１、第２、第３内孔部６８，６９，７０を有している。
【００４３】
第１本体部材６４は、第１内孔部６８と、洗浄液供給開口７１と、ボス部材３１側に向けてテーパ面を形成する傾斜面７２と、ゲート６２がゲート格納部６３に格納されたとき、ゲート６２の前方先端部分と当接してシールする第１ゲートシール部材７３とから構成される。尚、第１ゲートシール部材７３は、第１内孔部６８に沿った円弧形状に形成される。
【００４４】
傾斜面７２は、反ボス部材３１側端面が最も深く、ボス部材３１側に向かうに従って第１内孔部６８軸心に接近する、つまり、溝の深さが徐々に浅くなるテーパ形状に形成される。ゲート格納部６３に対向する本体ケース６１の他端側に位置する傾斜面７２には、左右２箇所に洗浄液供給開口７１が設けられ、第１本体部材６４の反ボス部材３１側端面から洗浄液供給開口７１にかけて第１洗浄液供給通路７１ａが形成されている。
【００４５】
第２本体部材６５は、第２内孔部６９と、傾斜面７２と協働して溝部６７を形成すると共に、第２内孔部６９の軸心に直交する直交面７４と、直交面７４に設けられ、ゲート６２が遮閉動作したとき、ゲート６２と当接して泥水等の侵入を防止するリング状の第４シール部材７５と、第１ゲートシール部材７３に対応して設けられ、ゲート６２がゲート格納部６３に格納されたとき、ゲート６２の後方先端部分と当接する円弧形状の第２ゲートシール部材７６とから構成する。尚、第４シール部材７５を含む溝部６７がゲート６２の遮閉領域に相当している。
【００４６】
更に、第２本体部材６５は、３本の仮固定ボルト７７用ボルト穴７８と、２本の治具固定ボルト７９用第１締結開口部８０と、止水確認バルブ８１が装着される止水確認バルブ取付け開口８２と、第２本体部材６５の後端面に設けられ、第３本体部材６６との間をシールする第５シール８３と、洗浄液供給開口７１に洗浄液を供給する洗浄バルブ８４が装着される洗浄バルブ取付け開口８５とから構成する。尚、第２本体部材６５は、外縁部分に配置される複数のボルトによって第１本体部材６４に締結固定されている。
【００４７】
止水確認バルブ８１は、ゲート格納部６３と同様に第２本体部材６５(本体ケース６１)の一端側に設けられる。止水確認バルブ８１は、ゲート６２が遮閉動作したときに、作業員によって開作動され、泥水の流出の有無によってゲート６２が閉鎖されたか否かを判断可能に構成されている。
【００４８】
洗浄バルブ８４は、図示しない洗浄液供給管に接続されており、洗浄液供給開口７１と同様にゲート格納部６３に対向する本体ケース６１の他端側に配置されている。洗浄バルブ８４は、ゲート６２が遮閉動作した際、石や土砂の噛み込みによってゲート６２が完全に遮閉できないときに、一旦、ゲート６２を開作動させた後、作業員によって開作動され、石や土砂を溝部６７から除去する。
【００４９】
洗浄液は、洗浄バルブ８４、第２洗浄液供給通路８５ａ、洗浄バルブ取付け開口８５、第１洗浄液供給通路７１ａに至り、洗浄液供給開口７１から遮閉領域に相当する溝部６７、特に、本体ケース６１の他端側の第４シール部材７５周辺に集中して噴出される。洗浄液は、直交面７４が第２内孔部６９の軸心に直交していることから、テーパ面を形成する傾斜面７２に誘導され、石や土砂を伴ってボス部材３１側に向かって流出する。尚、石や土砂の噛み込みの判定は、止水確認バルブ８１による泥水の流出、或いは後述するゲート６２の昇降移動量によって判断する。また、噛み込み発生に限らずに、予め、ゲート６２を閉める前に洗浄を行うことも可能である。
【００５０】
第３本体部材６６は、第３内孔部７０と、２本の治具固定ボルト７９用第２締結開口部８６を有するフランジ部８７とから構成する。治具固定ボルト７９は、第３本体部材６６の第２締結開口部８６と第２部材６５の第１締結開口部８０とを貫通して、ボス部材３１の固定ボルト３９用の第２ボルト穴４０に締結固定される。尚、交換するカッタビット４１の長さによって、第３本体部材６６を取外して使用することも可能である。
【００５１】
ゲート格納部６３は、ゲート６２を昇降移動させる昇降移動部材８８と、第１本体部材６４から延設される第１格納部材８９と、第１格納部材８９と協働してゲート６２及び昇降移動部材８８を収容する空間を形成する第２格納部材９０と、第２格納部材９０に設けられるゲート６２の昇降移動を目視可能な確認用窓部９１とから構成する。
【００５２】
昇降移動部材８８は、上端部を第２本体部材６５に回転可能に支持されると共に、外周表面にねじ山を有するボールねじ部材９２と、ゲート６２の下端部に一体的に形成された係合部６２ａと係合すると共に、ボールねじ部材９２のねじ山に螺合し、ボールねじ部材９２の回転によりボールねじ部材９２上を昇降可能な昇降体９３と、ボールねじ部材９２の下端に形成されると共に、ゲート格納部６３の下端面から外部に突出する下端部９４とから構成する。ゲート６２を昇降移動させるときは、回転工具等で下端部９４を回転させる。
【００５３】
第２格納部材９０は、図６に示すように、確認用窓部９１と、この確認用窓部９１の側方にゲート６２の昇降移動量を計測するための目盛り部９５が設けられている。目盛り部９５には、ゲート６２の全開や閉鎖等の所定の移動位置に相当する目盛りが設けられており、ゲート６２がゲート格納部６３に格納されているときは、確認用窓部９１を通して目視によりゲート６２の格納状態が確認でき、昇降途中のときは、ゲート６２の下端面或いは昇降体９３の位置でゲート６２先端の位置が目視確認できる。しかも、ゲート６２の遮閉時、回転工具による回転負荷がある程度高くなり、作業員が閉鎖と判定する場合であっても、目盛り部９５の確認によって、ゲート６２の下端面が閉鎖位置になければ、ゲート６２による石や土砂の噛み込みと判定することが可能となる。
【００５４】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に基づいて、カッタビット４１の交換作業工程について、手順を説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各作業ステップを示す。
【００５５】
図８（ａ）のステップ図に基づいて、カッタビット４１の取外し工程を説明する。
まず初めに、仮固定ボルト３６のロック状態を確認する（Ｓ１）。２本の仮固定ボルト３６をボス部材３１の第１ボルト穴３７を貫通させ、係合溝４８から突出係合させることで、エンドプレート３８を取外してもカッタビット４１が動かないように仮固定する。Ｓ１の後、８本の固定ボルト３９及び４本の固定ボルト４９を締結解除し、各ボルト組の緩み止めを取外すと共に、エンドプレート３８を取外す（Ｓ２）。
【００５６】
次に、２本の治具固定ボルト７９を第３本体部材６６の第２締結開口部８６と第２本体部材６５の第１締結開口部８０とを貫通させて、ボス部材３１の固定ボルト３９用の第２ボルト穴４０に締結固定し（Ｓ３）、カッタビット交換治具６０をボス部材３１に装着固定する。このとき、２本の治具固定ボルト７９は、ゲート格納部６３等と他部材との干渉を避ける位置になるよう、本体ケース６１を各内孔部６８，６９，７０の軸心周りに回転させて、好適な第２ボルト穴４０を選択して締結する。
【００５７】
カッタビット交換治具６０の装着の後、図９及び図１０に示すように、カッタビット交換装置を構成するジャッキ１００を取付ける（Ｓ４）。図９はカッタスポーク２１の軸心に対して直交方向における要部断面図を示し、図１０は図９のX−X線断面図である。
【００５８】
図９及び図１０に示すように、ジャッキ１００は、大径部材１０１、中径部材１０２、小径部材１０３とから構成され、最大収縮時、小径部材１０３が中径部材１０２内に収容され、小径部材１０３を収容した中径部材１０２が大径部材１０１内に収容されるテレスコ式油圧ジャッキである。大径部材１０１は、前端部分にホルダ４３の締結開口５０ｂと螺合締結可能なねじ部１０４、後端部分に大径部材１０１を回転させるため回転工具と連結可能な正面視６角形状の回転操作部１０５と、前方部分に各内孔部６８，６９，７０と同径のガイド部１０６と、図示しない油圧管に接続される収縮用油圧ポート１０７と、伸長用油圧ポート１０８とから構成する。小径部材１０３は、後端部分に所定の開口を有する連結部１０９を備えており、この連結部１０９は、カッタスポーク２１のボス部材３１に対向する壁部分に設けられると共に、連結部１０９の開口と同径の開口を有する支持部１１０にピン部材１１１を介して揺動可能に支持固定される。
【００５９】
Ｓ４では、作業員が携帯している最大収縮されたジャッキ１００を、ねじ部１０４と締結開口５０ｂとを位置合わせした状態で回転操作部１０５を回転させて螺合締結すると共に、ジャッキ１００を伸張させて連結部１０９と支持部１１０とをピン部材１１１で支持固定する。尚、ジャッキ１００とカッタビット４１との螺合締結時、各内孔部６８，６９，７０と同径のガイド部１０６と、連結部１０９と支持部１１０とピン部材１１１とによる揺動動作によって各内孔部６８，６９，７０の軸心とジャッキ１００の軸心とを一致させることが可能となり、ジャッキ１００と各内孔部６８，６９，７０とのかじり発生を防止できる。
【００６０】
ジャッキ１００取付けの後、２本の仮固定ボルト３６を緩めて係合溝４８との係合を解除し(Ｓ５)、収縮用油圧ポート１０７から油圧を供給してジャッキ１００を収縮させて、カッタビット４１を後退スライドさせる（Ｓ６）。
【００６１】
カッタビット４１の後退完了後、洗浄バルブ８４を開操作し、遮閉領域である溝部６７を洗浄液で洗浄した後、ゲート６２を遮閉動作させ、図１１及び図１２に示すように、第１内孔部６８と第２内孔部６９との連通閉鎖を行う（Ｓ７）。ゲート６２遮閉動作後、止水確認バルブ８１を開操作し、ゲート６２が完全に閉鎖状態になっているか泥水の有無によって確認する。泥水が多く流出する、所謂ゲート６２が閉鎖状態でなく、石や土砂を噛み込んでいる場合、ゲート６２を開動作させて再度洗浄バルブ８４を開操作する。尚、ゲート６２を開動作させて洗浄液を供給しても、第３内孔部７０と第１シール部材４４とが当接しており、シール性は維持されている。図１１はカッタスポーク２１の軸心に対して直交方向における要部断面図を示し、図１２は図９のXII−XII線断面図である。
【００６２】
Ｓ７の後、ジャッキ１００の油圧ポート１０７，１０８から油圧管を取外すと共に、ジャッキ１００をカッタビット４１から分離し（Ｓ８）、ピン部材１１１を連結部１０９と支持部１１０から外すことで、ジャッキ１００を取外し（Ｓ９）、カッタビット４１の交換を行う（Ｓ１０）。以上で、カッタビット４１の取外し工程を完了する。
【００６３】
次に、図８（ｂ）のステップ図に基づいて、新たに装着されるカッタビット４１の取付け工程を説明する。
まず初めに、新たに装着されるカッタビット４１を第３内孔部７０に挿入配置する（Ｓ１１）。Ｓ１１の後、ピン部材１１１により連結部１０９と支持部１１０とを連結する（Ｓ１２）。
【００６４】
連結部１０９と支持部１１０とのピン部材１１１による連結後、ジャッキ１００のねじ部１０４とカッタビット４１の締結開口５０ｂとを螺合締結し、油圧ポート１０７，１０８に油圧管を装着する（Ｓ１３）。次に、ゲート６２を開動作させて（Ｓ１４）、伸長用油圧ポート１０８から油圧を供給してジャッキ１００を最大伸張させる（Ｓ１６）。
【００６５】
ジャッキ１００伸張後、カッタビット４１が所定の装着位置に配置されたのを確認して、２本の仮固定ボルト３６を締めてカッタビット４１の係合溝４８との係合を行う(Ｓ１６)。カッタビット４１がボス部材３１に仮固定されると、ピン部材１１１を連結部１０９と支持部１１０から外すと共に、収縮用油圧ポート１０７から油圧を供給してジャッキ１００を最大収縮させた後、油圧ポート１０７，１０８からの油圧管取外し、ねじ部１０４と締結開口５０ｂとを螺合解除を行い、ジャッキ１００をカッタビット４１から取外す（Ｓ１７）。
【００６６】
次に、２本の治具固定ボルト７９を締結解除して第２ボルト穴４０から取外し（Ｓ１８）、エンドプレート３８と緩み止めとを８本の固定ボルト３９でボス部材３１の後端面に締結固定すると共に、４本の固定ボルト４９をエンドプレート３８と緩み止めとを介してホルダ４３の後端面に締結して回り止め固定を行い（Ｓ１９）、仮固定ボルト３６の取外しを行う（Ｓ２０）。以上で、カッタビット４１の取付け工程を完了する。
【００６７】
以上説明した実施例に係るカッタビット交換装置の作用、効果について説明する。
ゲート６２と当接する第４シール部材７５周り、所謂遮閉領域を洗浄するため、ゲート６２の遮閉時にゲート６２が噛み込む石、土砂を洗浄除去することができ、遮閉性を確保できる。また、ホルダ４３外周の第１シール部材４４と各内孔部６８，６９，７０との間でシールするため、カッタビット４１交換時、カッタビット４１が何れの位置にあっても、最小限のシール部材でシール性を確保できる。しかも、シール部材がホルダ外周に設置されるため、カッタビット４１の交換周期毎に交換され、シール部材が常時設置されるものに比べて長寿命化を図れ、また、シール部材を交換或いは補修する場合でも、カッタビット４１単体での作業となるため、作業性に優れる。
【００６８】
ゲート６２は本体ケース６１と一端側に配置されるゲート格納部６３との間を移動する、所謂片側スライド方式のため、カッタビット交換装置の小型化が図れる。また、洗浄液供給開口７１を本体ケース６１の他端側の遮閉領域に設置するため、石等の噛み込み発生可能性の高い他端側の遮閉領域を効果的に洗浄できる。
【００６９】
溝部６７の直交面７４は、第２内孔部６９の軸心直交方向に形成され、傾斜面７２は、ボス部材３１側に向かうに従って、軸心に接近する断面テーパ形状に形成されるため、溝部６７内であって、ゲート６２と当接シールする第４シール部材７５周りを効果的に洗浄できると共に、洗浄後の洗浄液を溝部６７に滞留させることなく、カッタスポーク２１外方に向けて強制的に排出することができる。
【００７０】
本体ケース６１をボス部材３１に対して軸心周りに取付位置変更可能となるようボス部材３１後端面に所定間隔を有して９０°おきに配置される４組の第２ボルト穴４０を形成しているため、カッタビット交換治具６０の装着時、ゲート格納部６３等が他部材を避けるように取付位置を回転移動させて固定できる。
【００７１】
ゲート６２の昇降移動を目視によって確認可能な確認用窓部９１と、この確認用窓部９１側方に設けられ、昇降移動量を計測可能な目盛り部９５とを有するため、作業員がゲート６２の昇降移動を容易に確認できる。更に、ジャッキ１００はテレスコ式油圧ジャッキであるため、カッタスポーク２１が小径であっても、作業員の持ち運びが容易になると共に、作業性を向上できる。
【００７２】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
1 ］前記実施例では、第１〜第３本体部材６４，６５，６６の３部材で形成する本体ケース６１について説明を行ったが、カッタビットが短い場合、第３本体部材６６を取外して使用することも可能であり、また、本体ケース６１を一体成形することも可能である。
【００７３】
２ ］前記実施例では、ホルダ４３後端部とジャッキ１００とを螺合締結構造として説明したが、ジャッキ１００の回転動作がカッタビット４１に伝達できる連結構造であればよく、係合部材を用いる等種々の連結構造を採用可能である。
【００７４】
３ ］前記実施例では、ジャッキをテレスコ式油圧ジャッキ１００として説明したが、特に、テレスコ式油圧ジャッキに限られるものではなく、作業員が携帯してカッタスポーク２１内に持ち込めるものであれば、何れのジャッキも採用可能である。
【００７５】
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施例に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】本実施例に係るシールド掘進機の正面図である。
【図３】カッタビット取付け部分の要部断面図である。
【図４】カッタビット取付け部分の背面図である。
【図５】カッタビット交換治具の側面断面図である。
【図６】カッタビット交換治具の正面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８ａ】カッタビットの交換作業工程を説明するものであって、カッタビット取外し工程のステップ図である。
【図８ｂ】カッタビットの交換作業工程を説明するものであって、カッタビット取付け工程のステップ図である。
【図９】ジャッキをカッタビットに取り付けたときの要部断面図である。
【図１０】図９のX−X線断面図である。
【図１１】カッタビットを後退スライドしたときの要部断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１          シールド掘進機
２１        カッタスポーク
３１        ボス部材
３４        内孔              
４０        第２ボルト穴
４１        カッタビット
４４        第１シール部材
６０        カッタビット交換治具  
６１        本体ケース
６２        ゲート
６３        ゲート格納部
６７        溝部
６８        第１内孔部
６９        第２内孔部
７０        第３内孔部
７１        洗浄液供給開口
７２        傾斜面
７４        直交面
７５        第４シール部材
８０        第１締結開口部
８４        洗浄バルブ
８６        第２締結開口部
８８        昇降移動部材
９１        確認用窓部
９５        目盛り部
１００      ジャッキ
【図１】
2010090537.tif 000003
【図２】
2010090537.tif 000004
【図３】
2010090537.tif 000005
【図４】
2010090537.tif 000006
【図５】
2010090537.tif 000007
【図６】
2010090537.tif 000008
【図７】
2010090537.tif 000009
【図８ａ】
2010090537.tif 000010
【図８ｂ】
2010090537.tif 000011
【図９】
2010090537.tif 000012
【図１０】
2010090537.tif 000013
【図１１】
2010090537.tif 000014
【図１２】
2010090537.tif 000015