(57)【要約】【課題】  掘削機構に悪影響を及ぼさずに簡単な構成で確実にビット交換を行い得るようにする。【解決手段】  回転体２５の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体２７を構成し、歯車状回転ビット体２７を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に回動自在に収納すると共に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体２７を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置３５を備え、ビット交換装置３５が、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に設けられるようにしている。【選択図】        図１
2006291505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体を構成し、
該歯車状回転ビット体を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に回動自在に収納すると共に、
表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置を備え、
該ビット交換装置が、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に設けられたことを特徴とするビット交換機構。
【請求項２】
前記歯車状回転ビット体およびビット交換装置が、ティースビット、先行ビット、シェルビットのいずれにも適用可能な構造を備えていることを特徴とする請求項１記載のビット交換機構。
【請求項３】
歯車状回転ビット体のビットが、カッタヘッドの土砂取込部に沿って配設され、前記ビット交換装置により、摩耗したビットが、土砂取込部内へ退避されるよう構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のビット交換機構。
【請求項４】
前記ビット交換装置が、ビット交換時に歯車状回転ビット体を回動させる回動用駆動機構と、該回動用駆動機構の駆動力を歯車状回転ビット体へ伝達する駆動力伝達機構とを備え、
該駆動力伝達機構が、ビット非交換時に歯車状回転ビット体が回動しないよう固定する回動防止機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のビット交換機構。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のビット交換機構を備えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シールド工法、山岳工法、推進工法などに使用されるトンネル掘削機およびこのトンネル掘削機に使用されるビット交換機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削機には、シールド工法に用いられるシールドマシンや、山岳工法に用いられるトンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）や、推進工法に用いられる推進マシンなどがある。例えば、シールド掘進機１（シールドマシン）は、図１８、図１９に示すように、筒状のシールド本体２の先端に取付けたカッタヘッド３を回転させることによって地山を掘削し、トンネルを構築して行くようにしたものである。なお、カッタヘッド３には、図１８に示すような、ほぼ円板状をしたカッタフェイス４や、図１９に示すような、ほぼ放射状をしたカッタスポーク５などが存在する。
【０００３】
上記カッタヘッド３には、ティースビット、先行ビット、シェルビットなど、機能、用途、形状・構造などが異なる複数種類のビット（掘削歯）が取付けられている。通常の場合、ビットは、カッタヘッド３に対し、溶接によって直接固定されるか、或いは、ブラケットとボルトを用いて固定されている。
【０００４】
このような、シールド掘進機１では、掘削距離の長距離化などに伴い、摩耗したビットを途中で交換する必要が生じている。
【０００５】
ビットを交換する手段としては、従来、カッタヘッド３をシールド本体２内に取込んで、シールド本体２内でビットを交換したりするものや、カッタヘッド３の裏面とシールド本体２の先端との間に形成されるチャンバーへ作業員が出て手作業でビットを交換する（溶接固定の場合には摩耗したビットを切断して新しいビットを再溶接する、ボルト固定の場合には摩耗したビットを取外して新しいビットを締結固定する）ものなどがあった。
【０００６】
しかし、カッタヘッド３をシールド本体２内に取込むようにする場合には、装置構成が大掛かりとなるため、シールド掘進機１の製作費用が高くなり、ビット交換に費やす工程や工期も余分に掛ってしまう。
【０００７】
また、最も実績の有る手段である、チャンバーへ作業員が出て手作業でビットを交換する場合、予めビットの交換位置を決めておき、その箇所を地上から地盤改良して安定化させ、ここへシールド掘進機１を突入させて停止させた後、作業員がチャンバーへ出て作業を行うなどする必要があるが、チャンバー内の作業環境、地山崩壊の危険性、地上部地盤改良箇所の作業帯確保、改良地盤での掘進速度低下に伴う工事費の増大など、各種の問題が存在している。また、交換できるビットが限られてしまうという問題や、カッタヘッド３がスポークタイプの場合には、カッタスポークの巨大化を伴うため、掘削メカニズムへの悪影響なども懸念されている。
【０００８】
そこで、このような問題を解消するため、簡単にビットを交換できる機構の開発が望まれている。このようなものとして、先行ビットを交換し得るようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、シェルビットを交換し得るようにしたもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００９】
上記特許文献１では、カッタスポーク５を有するシールド掘進機１に対し、カッタスポーク５の幅方向中央部を通るシャフトを設け、このシャフトの周囲に先行ビットを取付け、シールド本体２内に設けられたモータによってシャフトを回動させることにより、先行ビットの摩耗していない部分をカッタスポーク５の表面に出現させ得るようにしている。
【００１０】
また、上記特許文献２では、カッタフェイス４を有するシールド掘進機１に対し、周囲に超硬チップを多数埋設した円筒状部材としてのシェルビットを設け、このシェルビットをカッタフェイス４前面の最も外周寄りの部分に、カッタフェイス４の半径方向に延びる回転軸を中心として回転自在に取付けると共に、非交換時のシェルビットの回転をストッパピンで固定し、交換時に、ストッパピンを抜いた状態でカッタフェイス４を旋回することにより、切羽との接触抵抗でシェルビットを回動させ、超硬チップの入替を行わせるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３０１６９３号公報
【特許文献２】特開平９−６０４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１のものは、シャフトをカッタスポーク５の幅方向中央部に通している関係で、交換できるビットが先行ビットに限定されてしまい、他の種類のビットには適用できないという問題がある。また、シールド本体２内に設けられたモータにシャフトを接続する構造を採用しているので、モータの大型化や駆動機構の複雑化などを伴い、装置構成が大掛かりになるという問題が依然として残されている。
【００１２】
また、特許文献２のものは、交換できるビットがシェルビットに限定されていると共に、専用の駆動手段を持たずに、切羽との接触抵抗を利用してシェルビットを回動させるようにしているので、機構が簡単である反面、シェルビットの回動角度が成行きまかせとなるため、超硬チップ入替後のストッパピンの挿入位置の位置決めが困難であり、実用上不便であると共に、シェルビットが複数ある場合には、それぞれにつきストッパピンの挿入位置の位置決め調整を個別に行わなければならないため煩雑であり、シェルビットを数多く設けることに困難が伴う。よって、他の種類のビットにまで適用するのには構造上無理がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明では、回転体の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体を構成し、該歯車状回転ビット体を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に回動自在に収納すると共に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置を備え、該ビット交換装置が、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に設けられたビット交換機構を特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載された発明では、前記歯車状回転ビット体およびビット交換装置が、ティースビット、先行ビット、シェルビットのいずれにも適用可能な構造を備えている請求項１記載のビット交換機構を特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載された発明では、歯車状回転ビット体のビットが、カッタヘッドの土砂取込部に沿って配設され、前記ビット交換装置により、摩耗したビットが、土砂取込部内へ退避されるよう構成した請求項１または２に記載のビット交換機構を特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載された発明では、前記ビット交換装置が、ビット交換時に歯車状回転ビット体を回動させる回動用駆動機構と、該回動用駆動機構の駆動力を歯車状回転ビット体へ伝達する駆動力伝達機構とを備え、該駆動力伝達機構が、ビット非交換時に歯車状回転ビット体が回動しないよう固定する回動防止機構を備えた請求項１ないし３のいずれか１に記載のビット交換機構を特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載された発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のビット交換機構を備えたトンネル掘削機を特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、回転体の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体を構成し、該歯車状回転ビット体を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に回動自在に収納すると共に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置を備え、該ビット交換装置が、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に設けられたことにより、掘削機構に悪影響を及ぼさずに簡単な構成で確実にビット交換を行うことが可能となる。また、ビット交換が随時可能となるので、ビット交換の場所や時期を特定する必要をなくすことができる。併せて、地上からの地盤改良が不要となるので、これに伴う種々の制限から解放され、工期、費用等の面で負担を大幅に低減することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、前記歯車状回転ビット体およびビット交換装置が、ティースビット、先行ビット、シェルビットのいずれにも適用可能な構造を備えていることにより、カッタヘッドの径や掘削する地山などに合わせて歯車状回転ビット体を自在に配置することができ、カッタヘッドの構成自由度を増すことができる。また、交換できるビットの種類や数を増やすことができ、構成によっては主要なビットのほとんどを交換させることも可能となる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、歯車状回転ビット体のビットが、カッタヘッドの土砂取込部に沿って配設され、前記ビット交換装置により、摩耗したビットが、土砂取込部内へ退避されるよう構成したことにより、土砂取込部内には摩耗したビットが位置することとなるので、掘削したズリによって土砂取込部内へ退避されたビットが摩耗しても、特に影響が及ばないようにすることができ、且つ、新しいビットを保護することができる。この構造は、特にティースビットに適している。
【００２１】
請求項４の発明によれば、前記ビット交換装置が、ビット交換時に歯車状回転ビット体を回動させる回動用駆動機構と、該回動用駆動機構の駆動力を歯車状回転ビット体へ伝達する駆動力伝達機構とを備え、該駆動力伝達機構が、ビット非交換時に歯車状回転ビット体が回動しないよう固定する回動防止機構を備えたことにより、掘削中に歯車状回転ビット体が正転および逆転しないように確実にロックさせることができるので、歯車状回転ビット体に作用する掘削荷重によって回動用駆動機構が損傷しないようにすることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のビット交換機構を備えることにより、請求項１ないし請求項４と同様の作用効果を有するトンネル掘削機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
掘削機構に悪影響を及ぼさずに簡単な構成で確実にビット交換を行い得るようにするという目的を、回転体の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体を構成し、歯車状回転ビット体を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に回動自在に収納すると共に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置を備え、ビット交換装置が、カッタヘッドのカッタフェイスまたはカッタスポークの内部に設けられるようにする、という手段で実現した。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。
【００２５】
図１〜図１７は、この発明の実施例を示すものである。なお、必要に応じて、図１８、図１９を参照するものとする。
【００２６】
まず、構成について説明する。トンネル掘削機には、シールド工法に用いられるシールドマシンや、山岳工法に用いられるトンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）や、推進工法に用いられる推進マシンなどがある。例えば、シールド掘進機１（シールドマシン）は、図１８、図１９に示すように、筒状のシールド本体２の先端に取付けたカッタヘッド３を回転させることによって地山を掘削しつつ、シールド本体２の内部で掘削坑９の内壁となるセグメント１０（覆工体）を組み立てて行き、且つ、セグメント１０に反力を支持させてシールド本体２を推進させることにより、トンネルなどを構築して行くようにしたものである。通常、シールド本体２は円筒状を呈しており、シールド本体２の軸線を回転中心としてカッタヘッド３が回転されるようになっている。これに対応して、カッタヘッド３もシールド本体２先端の円形形状に見合った形状のものが取付けられている。例えば、カッタヘッド３には、図１８に示すように、ほぼ円板状をしたカッタフェイス４や、図１９に示すように、ほぼ放射状をしたカッタスポーク５などがある。カッタスポーク５は、カッタヘッド３（或いはシールド本体２）の周方向Ｘに所要のピッチを有して半径方向Ｙへ延びる複数本のスポーク部５ａ（図１０参照）を有している。また、カッタフェイス４の裏面と、シールド本体２先端に設けられたフード部６および圧力隔壁７との間には、土圧室などと呼ばれるチャンバー８が形成される（図４参照）。
【００２７】
そして、上記カッタヘッド３の前面には、図１に示すように、先行して地山をほぐすことにより他のビットの掘削性を良くすると共にこれらの摩耗を防止する先行ビット１１や、先行ビット１１でほぐした地山を掘削するティースビット１２や、カッタヘッド３前面の最も外周寄りの部分に設けられる最外周ビットなど、機能、用途、形状・構造などが異なる複数種類のビット（掘削歯）が取付けられている。なお、最外周ビットには、シェルビット１３やトリムビットやゲージビットなどの、機能、用途、形状・構造の異なる各種のものが存在する。
【００２８】
カッタヘッド３の回転中心部分には、フィッシュテールやセンターコーンなどのセンター部材１５が取付けられている。上記した各種類のビットは、カッタヘッド３の回転中心に対して、例えば、放射状や環状や螺旋状などに複数配置される。
【００２９】
また、一般に、カッタヘッド３がカッタフェイス４の場合、カッタヘッド３（或いはシールド本体２）の半径方向Ｙへ延びる短冊状或いはスリット状の土砂取込部１７が形成され、この土砂取込部１７の両側部に沿って複数対のティースビット１２がほぼ向い合せに配置される。カッタヘッド３がカッタスポーク５の場合、隣接するスポーク部５ａの間が土砂取込部１７となっており、スポーク部５ａの両側部に沿って土砂取込部１７に面するように複数対のティースビット１２が配置される。また、スポーク部５ａの幅方向中央部に沿って複数の先行ビット１１が配置される。
【００３０】
なお、ビットには、この他にも、カッタヘッド３の外側面に取付けられる外周ビット１８やコピーカッタ１９などがある。外周ビット１８は固定ビットであり、コピーカッタ１９は、ジャッキ２０（コピージャッキ、図６参照）などによってほぼ半径方向Ｙへ突出収納可能とされて、カッタヘッド３の掘削範囲の更に外側を掘削可能な可動ビットである。コピーカッタ１９は、この実施例では、周方向Ｘに１８０度のピッチで２個設けられている。また、カッタヘッド３に回転可能に取付けられるものとして、特に図示しないが、岩盤等掘削用のローラビットや上述した計測器等設置用のゲージビットなどもある。これらのビットは、目的に応じ、適宜組合せて使用される。
【００３１】
この実施例のものでは、図２、図３に示すように、回転体２５の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体２７を構成する。回転体２５は、ほぼ円板状を呈している。ビットは、回転体２５の外周に所要のピッチで取付けられている。なお、図２は片歯タイプの歯車状回転ビット体２７を示しており、左半部が先行ビット１１の例、右半部がティースビット１２の例をそれぞれ示している。また、図３は両歯タイプの歯車状回転ビット体２７を示しており、左半部がシェルビット１３の例、右半部がティースビット１２の例をそれぞれ示している。即ち、歯車状回転ビット体２７は、ビットの種類によって異なるものとなる。また、ビットは、回転体２５の外周に一列分だけ設けられており、回転体２５もほぼビット一列分の厚みとされている。
【００３２】
そして、歯車状回転ビット体２７を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に回動自在に収納する。そのために、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の表面に切欠部を形成し、この切欠部から使用するビットを表面（外部）に出現させるようにする。歯車状回転ビット体２７は、上記したローラビットやゲージビットと同様の軸受手段によって回動自在に軸支させるようにする。
【００３３】
例えば、先行ビット１１を歯車状回転ビット体２７とする場合、図４、図５に示すように、先行ビット１１の歯車状回転ビット体２７をカッタヘッド３の半径方向Ｙに所定の間隔で配置する。そして、必要に応じて、最外周の歯車状回転ビット体２７をシェルビット１３とする。但し、コピーカッタ１９が設けられる位置については、ジャッキ２０がカッタヘッド３内に半径方向Ｙへ向けて設置される関係で、先行ビット１１を歯車状回転ビット体２７とすることができないので、この部分については、図６、図７に示すように、先行ビット１１を固定ビットとする。
【００３４】
また、ティースビット１２を歯車状回転ビット体２７とする場合、図８、図９に示すように、ティースビット１２の歯車状回転ビット体２７をカッタヘッド３の半径方向Ｙに所定の間隔で配置する。そして、必要に応じて、最外周の歯車状回転ビット体２７をシェルビット１３とする（特に図示せず）。なお、図１０に示すように、カッタヘッド３がカッタスポーク５である場合には、スポーク部５ａの両側部に沿って土砂取込部１７に面するようにティースビット１２の歯車状回転ビット体２７を配置する。
【００３５】
また、図１１、図１２に示すように、シェルビット１３を単独で、カッタヘッド３の外周寄りの部分に設けることも可能である。
【００３６】
更に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体２７を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置３５を備える。このビット交換装置３５を、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に設ける。
【００３７】
例えば、ビット交換装置３５を、図１３、図１４に示すようなものとする。即ち、歯車状回転ビット体２７の回転軸２７ａに傘歯車３６を一体的に回転可能に設け、この傘歯車３６と噛み合う別の傘歯車３７を設けて、この別の傘歯車３７の回転軸に一体的に回転可能なピニオン３９を設ける。そして、このピニオン３９にラック部を有するロット４１を噛み合わせ、このロット４１に接続されたジャッキ４２でロット４１をその長手方向へ押し引きさせることにより、歯車状回転ビット体２７を所要角度回動し得るようにする。
【００３８】
ビット交換装置３５は、各歯車状回転ビット体２７ごとに個別に設けることもできる。この実施例では、歯車状回転ビット体２７がカッタヘッド３の半径方向Ｙに所定の間隔で複数配置されているので、以下のように、複数の歯車状回転ビット体２７を同一のビット交換装置３５で連動させるようにすることもできる。即ち、その回転軸２７ａがカッタヘッド３の半径方向Ｙへ向き且つ同一軸線上に位置するように各歯車状回転ビット体２７を配置する。そして、各ピニオン３９に同一のロット４１のラック部を歯合させ、このロット４１に１台のジャッキ４２を接続する。ジャッキ４２は、ロット４１の端部に接続しても、ロット４１の中間部に接続しても良い。なお、いずれの場合にも、ロット４１およびジャッキ４２は、カッタヘッド３の内部に設置するようにする。
【００３９】
以上の構成とすることにより、歯車状回転ビット体２７およびビット交換装置３５が、ティースビット１２、先行ビット１１、シェルビット１３のいずれにも適用可能な構造となる。或いは、これら以外のビットとしても使用可能な構造となる。
【００４０】
更に、図９、図１０に示すように、歯車状回転ビット体２７のビットが、カッタヘッド３の土砂取込部１７に沿って配設され、ビット交換装置３５により、摩耗したビットが、土砂取込部１７内へ退避されるよう構成する。即ち、歯車状回転ビット体２７をカッタヘッド３の表面側から土砂取込部１７内へ向かう方向に回転可能（回転方向Ｚ）とする。
【００４１】
上述のビット交換装置３５は、図１３、図１４に示すように、ビット交換時に歯車状回転ビット体２７を回動させる回動用駆動機構４５と、回動用駆動機構４５の駆動力を歯車状回転ビット体２７へ伝達する駆動力伝達機構４６とを備えている。この場合、上記したジャッキ４２が回動用駆動機構４５に相当し、傘歯車３６、傘歯車３７、ピニオン３９、ラック部を有するロット４１が駆動力伝達機構４６に相当する。なお、回動用駆動機構４５および駆動力伝達機構４６は、これに限るものではなく、同等の機能、構造を有するものとすることも可能である。
【００４２】
そして、駆動力伝達機構４６などに、ビット非交換時に歯車状回転ビット体２７が回動しないよう固定する回動防止機構４７を設ける。回動防止機構４７として、例えば、ロット４１にブレーキ機構５１やロック機構を設けても良い。また、回動防止機構４７として、ジャッキ４２の油圧回路にジャッキ４２の動きを固定するための油圧部品や油圧回路を設けても良い。なお、回動防止機構４７は、これに限るものではなく、同等のものとすることも可能である。
【００４３】
次に、この実施例の作用について説明する。
【００４４】
シールド掘進機１は、筒状のシールド本体２（図１８、図１９参照）の先端に取付けたカッタヘッド３を回転させることによって地山を掘削しつつ、シールド本体２の内部で掘削坑９の内壁となるセグメント１０（覆工体）を組み立てて行き、且つ、セグメント１０に反力を支持させてシールド本体２を推進させることにより、トンネルなどを構築して行く。地山を掘削したズリａは、図９に示すように、土砂取込部１７からチャンバー８内へ入り、チャンバー８から図示しないコンベヤなどによって機外へ排出される。
【００４５】
そして、長距離掘削などを行う場合に、途中で表面のビットが摩耗するので、摩耗したビットを交換する。ビットの交換はカッタスポーク５の内部に設けられたビット交換装置３５を用いて以下のように行う。即ち、回動用駆動機構４５としてのジャッキ４２を伸長動または収縮動させることにより、ロット４１を長手方向へ押し引きさせ、ロット４１のラック部、ピニオン３９、傘歯車３７、傘歯車３６を介して、歯車状回転ビット体２７を回転軸２７ａを中心として所要角度回動させ、隣接する新しいビットを表面に出現させる。以上により、簡単且つ短時間でビット交換が完了する。各歯車状回転ビット体２７は、ビット一列分の厚みで構成されているので、機構の簡略化が得られる。
【００４６】
なお、ビットの交換は、予め想定した掘削距離を目安として行うようにすることもできるし、ビットの実際の摩耗状況に応じて行うようにすることもできる。また、ビットの交換は、全部同時に行うこともできるし、個別または部位別に行うこともできる。ビットの交換後は、回動防止機構４７によって歯車状回転ビット体２７が回動しないよう固定しておくようにする。
【００４７】
この実施例によれば、回転体２５の外周に複数のビットを歯車状に配設して歯車状回転ビット体２７を構成し、歯車状回転ビット体２７を、使用するビットが表面に露出され使用しないビットが隠れるように、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に回動自在に収納すると共に、表面のビットが摩耗した際に、歯車状回転ビット体２７を所要角度回動させて新しいビットを表面に出現させるビット交換装置３５を備え、ビット交換装置３５が、カッタヘッド３のカッタフェイス４またはカッタスポーク５の内部に設けられたことにより、掘削機構に悪影響を及ぼさずに簡単な構成で確実にビット交換を行うことが可能となる。また、ビット交換が随時可能となるので、ビット交換の場所や時期を特定する必要をなくすことができる。併せて、地上からの地盤改良が不要となるので、これに伴う種々の制限から解放され、工期、費用等の面で負担を大幅に低減することができる。
【００４８】
また、歯車状回転ビット体２７およびビット交換装置３５が、ティースビット１２、先行ビット１１、シェルビット１３のいずれにも適用可能な構造を備えていることにより、カッタヘッド３の径や掘削する地山などに合わせて歯車状回転ビット体２７を自在に配置することができ、カッタヘッド３の構成自由度を増すことができる。例えば、図１５に示すように、ティースビット１２と最外周のシェルビット１３を歯車状回転ビット体２７として、これらを交換できるような構成とすることも可能であり、また、例えば、図１６、図１７に示すように、先行ビット１１のみを歯車状回転ビット体２７として、これを交換できるような構成とすることも可能である。また、交換できるビットの種類や数を増やすことができ、構成によっては主要なビットのほとんどを交換させることも可能となる。
【００４９】
更に、歯車状回転ビット体２７のビットが、カッタヘッド３の土砂取込部１７に沿って配設され、ビット交換装置３５により、摩耗したビットが、土砂取込部１７内へ退避されるよう構成したことにより、土砂取込部１７内には摩耗したビットが位置することとなるので、掘削したズリａによって土砂取込部１７内へ退避されたビットが摩耗しても、特に影響が及ばないようにすることができ、且つ、新しいビットを保護することができる。この構造は、特にティースビット１２に適している。即ち、土砂取込部１７に沿って設けられるティースビット１２を歯車状回転ビット体２７として交換可能なものとすることができる。
【００５０】
そして、ビット交換装置３５が、ビット交換時に歯車状回転ビット体２７を回動させる回動用駆動機構４５と、回動用駆動機構４５の駆動力を歯車状回転ビット体２７へ伝達する駆動力伝達機構４６とを備え、駆動力伝達機構４６が、ビット非交換時に歯車状回転ビット体２７が回動しないよう固定する回動防止機構４７を備えたことにより、掘削中に歯車状回転ビット体２７が回動しないように確実にロックさせることができるので、歯車状回転ビット体２７に作用する掘削荷重によって回動用駆動機構４５が損傷しないようにすることができる。
【００５１】
上記ビット交換装置３５を備えることにより、上記と同様の作用効果を有するシールド掘進機１などのトンネル掘削機を得ることができる。
【００５２】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例の正面図である。
【図２】片歯タイプの歯車状回転ビット体の側面図で、左半部が先行ビットの例を、右半部がティースビットの例をそれぞれ示している。
【図３】両歯タイプの歯車状回転ビット体の側面図で、左半部がシェルビットの例を、右半部がティースビットの例をそれぞれ示している。
【図４】先行ビットを歯車状回転ビット体とした場合の、半径方向に沿った断面図である。
【図５】図４のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図６】コピーカッタ設置部分の先行ビットを固定ビットとした場合の、半径方向に沿った断面図である。
【図７】図６のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図８】ティースビットを歯車状回転ビット体とした場合の、半径方向に沿った断面図である。
【図９】図８のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図１０】カッタスポークにティースビットの歯車状回転ビット体を設ける場合の図９と同様のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図１１】シェルビットを歯車状回転ビット体とした場合の、半径方向に沿った断面図である。
【図１２】図１１のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図１３】ビット交換装置を示す半径方向に沿った断面図である。
【図１４】図１３のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図１５】歯車状回転ビット体を用いたカッタヘッドの他の構成例を示す正面図である。
【図１６】歯車状回転ビット体を用いたカッタヘッドの別の構成例を示す正面図である。
【図１７】図１６のほぼ周方向に沿った断面図である。
【図１８】カッタフェイスを有するシールド掘進機の斜視図である。
【図１９】カッタスポークを有するシールド掘進機の斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
３    カッタヘッド
４    カッタフェイス
５    カッタスポーク
１１  先行ビット
１２  ティースビット
１３  シェルビット
１７  土砂取込部
２５  回転体
２７  歯車状回転ビット体
３５  ビット交換装置
４５  回動用駆動機構
４６  駆動力伝達機構
４７  回動防止機構
【図１】
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【図２】
2006291505.tif 000004
【図３】
2006291505.tif 000005
【図４】
2006291505.tif 000006
【図５】
2006291505.tif 000007
【図６】
2006291505.tif 000008
【図７】
2006291505.tif 000009
【図８】
2006291505.tif 000010
【図９】
2006291505.tif 000011
【図１０】
2006291505.tif 000012
【図１１】
2006291505.tif 000013
【図１２】
2006291505.tif 000014
【図１３】
2006291505.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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