(57)【要約】      （修正有）【課題】カッタビットの供給及び回収を可能にすると共に、カッタビットの位置を常時拘束又は制限して勝手な移動を防止する。【解決手段】カッタスポーク１５０に形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝５０と、これに沿って移動可能なカッタビット９０と、これの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、これとの間で移動不能に固定するカッタビット固定手段３０と、カッタビット９０に対して掘進方向の力をかけることが可能で、カッタビット固定手段３０がカッタビット９０を移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、カッタビット装着溝５０の長手方向に略平行にカッタビット９０を移動させるカッタビット移動手段１０とを備える。また、カッタビット装着溝５０に連通可能なカッタビット収容室４２に、カッタビット移動手段１０の動作により移動するカッタビット９０を収容する工程を有する。【選択図】  図３
2006214155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定するカッタビット固定手段と、
前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけることが可能であり、且つ、前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に前記カッタビットを移動させるカッタビット移動手段と、
を備えることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
前記カッタビットを保持し、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させるカッタビット移動手段と、
前記回転円筒部の内部に配置するとともに、前記カッタビット装着溝に連通可能で、前記カッタビット移動手段の動作により移動する前記カッタビットを収容可能なカッタビット収容室と、
を備えることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定するカッタビット固定手段と、
を備えるシールド掘進機の運転方法であって、
前記カッタビット固定手段により前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけ、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能な固定状態にする工程と、
前記カッタビット固定手段によりかけた前記カッタビットに対する掘進方向の力を弱め、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能には固定していない状態にする工程と、
前記カッタビット移動手段により掘進方向の力をかけることにより前記カッタビットを保持する工程と、
前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット移動手段により保持した前記カッタビットを前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させる工程と、
を有するシールド掘進機の運転方法。
【請求項４】
スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
前記カッタビットを保持し、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させるカッタビット移動手段と、
前記回転円筒部の内部に配置するとともに、前記カッタビット装着溝に連通可能なカッタビット収容室と、
を備えるシールド掘進機の運転方法であって、
前記カッタビット移動手段の動作により移動する前記カッタビットを前記カッタビット収容室に収容する工程を有することを特徴とするシールド掘進機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中にトンネルや下水道等（以下「掘削坑」と総称する）を構築する際に使用されるシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド掘進機は、地山（地盤に同じ）を掘削して掘削坑を創成する回転掘削部と、回転掘削部が設置された筒状の本体部と、本体部の後端に延設された筒状のテール部と、円弧状のセグメント部材を筒状のセグメント筒状体に組み立てるセグメント組立手段（セグメントエレクタまたはエレクター装置に同じ）と、組み立てられたセグメント筒状体を後方に向かって押し、その反力によって本体部を前進させる押出手段（シールドジャッキに同じ）と、セグメント筒状体とテール部との隙間をシールするテールシール手段と、セグメント筒状体と掘削坑との隙間に裏込材を注入する裏込材注入手段と、掘削した土砂を機外に排出する排土手段とを有している。
【０００３】
回転掘削部は、本体部に回転自在に支持されたセンタシャフトと、センタシャフトに放射状に配置されたカッタスポークと、カッタスポークの前面に設置されたカッタビットと、カッタスポークに設置されその外周に向かって進退自在なコピーカッタと、カッタスポークに設置されコピーカッタを進退させる油圧シリンダとを有している。
【０００４】
近年、シールドトンネルの長距離化に伴い、掘進工事の途中で一時掘進を中断して、摩耗ないし破損したカッタビットを新品のカッタビットに交換したいという要請がある。かかる要請に対応して、発明者等は既に、低コストで迅速かつ容易にカッタビットを交換することができるカッタビット交換手段およびカッタビット交換方法の開発に成功し、これを開示している。
【０００５】
かかるカッタビット交換手段は、カッタスポークが設置されている筒状回転体（センタシャフトに相当する）と、筒状回転体の内周面に摺動するカッタビット収納室と、カッタビット収納室に収納された新品カッタビットをカッタスポークに押し出すカッタビット押出手段とを有している。したがって、シールド掘進機の前方に作業用の立坑等を構築する必要がなく、掘進を一時中断するだけで、シールド掘進機の本体部から新品カッタビットをカッタスポークに供給することができるという顕著な効果を奏するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３２１９２号公報（６〜７頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に開示された発明は、新品のカッタビットをカッタスポークに供給する際、カッタスポーク内に装着された全てのカッタビットの固定を一旦開放状態（カッタビットを固定する付勢力に抗して移動可能な程度に開放された状態を含む）とし、全てのカッタビットを外周側に移動させると共に、最も外周側に配置されたカッタビット（通常、摩耗している）を使用済みとして地中に押し出すものである。かかる従来技術に対し、カッタビットを地中に放出するのでなく回収したい、特に装置本体内に回収したいという要請がある。また、カッタスポーク内に装着された全てのカッタビットまたはその位置を、カッタビットが移動中であると否とに拘らず、常時拘束又は制限して勝手な移動を防止したいという要請があった。前記特許文献１に開示された発明は、新品カッタビットをカッタスポークに供給する際、カッタスポーク内に装着された全てのカッタビットの固定が一旦開放され、全てのカッタビットが外周側に移動すると共に、最も外周側に配置されたカッタビット（通常、摩耗している）は地中に押し出されるものである。このため、かかる摩耗したカッタビットを本体内に回収したいという要請がある。また、カッタスポーク内に装着された全てのカッタビットの位置を常時拘束して勝手な移動を防止したいという要請があった。
【０００８】
本発明は、上記のような要請に応えるためになされたものであり、カッタスポークへのカッタビットの供給及びカッタビットから本体部へのカッタビットの回収を可能にすると共に、カッタビットの位置を常時拘束又は制限して勝手な移動を防止することができるシールド掘進機、およびその運転方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係るシールド掘進機は、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定するカッタビット固定手段と、
前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけることが可能であり、且つ、前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に前記カッタビットを移動させるカッタビット移動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
（２）また、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
前記カッタビットを保持し、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させるカッタビット移動手段と、
前記回転円筒部の内部に配置するとともに、前記カッタビット装着溝に連通可能で、前記カッタビット移動手段の動作により移動する前記カッタビットを収容可能なカッタビット収容室と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
（３）本発明に係るシールド掘進機の運転方法は、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定するカッタビット固定手段と、
を備えるシールド掘進機において、
前記カッタビット固定手段により前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけ、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能な固定状態にする工程と、
前記カッタビット固定手段によりかけた前記カッタビットに対する掘進方向の力を弱め、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能には固定していない状態にする工程と、
前記カッタビット移動手段により掘進方向の力をかけることにより前記カッタビットを保持する工程と、
前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット移動手段により保持した前記カッタビットを前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
（４）また、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
前記カッタビットを保持し、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させるカッタビット移動手段と、
前記回転円筒部の内部に配置するとともに、前記カッタビット装着溝に連通可能なカッタビット収容室と、
を備えるシールド掘進機において、
前記カッタビット移動手段の動作により移動する前記カッタビットを前記カッタビット収容室に収容する工程を有することを特徴とする。
【００１３】
（その他の態様１）本発明に係るシールド掘進機のその他の態様は、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定するカッタビット固定手段と、
前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけることが可能であり、且つ、前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に前記カッタビットを移動させるカッタビット移動手段と、を備え、
前記回転円筒部は、その内部に、前記カッタビット装着溝に連通し、カッタビットを収容可能なカッタビット収容室を備え、前記カッタビット移動手段は、カッタビットを前記カッタビット装着溝に沿って移動させ、前記カッタビット収容室に収容することを特徴とする。
【００１４】
（その他の態様２）本発明に係るシールド掘進機のその他の態様は、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定することができるカッタビット固定手段と、
前記カッタビットを複数個保持することが可能であり、且つ、前記該カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に、保持したカッタビットを移動させるカッタビット移動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
（その他の態様３）また、前記その他の態様２において、前記回転円筒部は、その内部に、前記カッタビット装着溝に連通し、カッタビットを収容可能なカッタビット収容室を備え、前記カッタビット移動手段は、カッタビットを前記カッタビット装着溝に沿って移動させ、前記カッタビット収容室に収容することを特徴とする。
【００１６】
（その他の態様４）本発明に係るシールド掘進機の運転方法のその他の態様は、スキンプレートによって外殻が形成された本体部と、
該本体部の掘進方向側の端部に回転自在に支持された回転円筒部および該回転円筒部の掘進方向側外面においてその回転中心側から外周側に向かう放射方向に設置されたカッタスポークを具備する回転掘削部と、
前記カッタスポークに形成され、掘進前方側に開口部を備えるカッタビット装着溝と、
前記開口部から掘削刃を掘進方向に向けて突出させつつ前記カッタビット装着溝に沿って移動可能なカッタビットと、
該カッタビットの掘進方向への移動を制限する移動制限部材と、
掘進方向の力により前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定することができるカッタビット固定手段と、
前記カッタビットを複数個保持することが可能であり、且つ、前記該カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に、保持したカッタビットを移動させるカッタビット移動手段と、を備えるシールド掘進機において、
前記カッタビット固定手段により前記カッタビットに対して掘進方向の力をかけ、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能な固定状態にする工程と、
前記カッタビット固定手段によりかけた前記カッタビットに対する掘進方向の力を弱め、前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能には固定していない状態にする工程と、
前記カッタビット移動手段により前記カッタビットを保持する工程と、
前記カッタビット固定手段が前記カッタビットを前記移動制限部材との間で移動不能に固定していないときに、前記カッタビット移動手段により保持した前記カッタビットを前記カッタビット装着溝の長手方向に略平行に移動させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
（その他の態様５）また、前記その他の態様４において、前記回転円筒部は、その内部に、前記カッタビット装着溝に連通し、カッタビットを収容可能なカッタビット収容室を備え、前記カッタビット装着溝に沿って移動するカッタビットを前記カッタビット収容室に収容する工程を更に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
よって、本発明によるシールド掘進機およびその運転方法は、カッタビット装着溝に供給されたカッタビットが、カッタビット固定手段またはカッタビット移動手段の少なくとも一方に常時係止し、外周側および本体側の両方に適宜移動自在であるから、カッタスポークへのカッタビットの供給およびカッタスポークからの本体部へのカッタビットの回収を可能にすると共に、カッタビットの位置を常時拘束または制限して勝手な移動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施形態１］
（シールド掘進機）
図１および図２は、本発明の実施形態１に係るシールド掘進機の前端部を示すものであって、図１は側面視の断面図、図２は正面図である。
図１および図２において、シールド掘進機１００は、筒状の本体部１１０と、本体部１１０の前端（図中、左側）にあって地山を掘削して掘削坑を創成する回転掘削部１２０と、回転掘削部１２０を回転駆動するための回転掘削部駆動手段１３０と、本体部１１０から回転掘削部１２０にカッタビットを供給するためのカッタビット交換手段１４０、掘削された土砂を排出するためのスクリューコンベア１１６と、セグメントを環状のセグメント筒状体に組み立てるためのエレクター装置（図示しない）と、セグメント筒状体を後方に押圧してその反力でもって本体部１１０を掘進（前進に同じ）させるシールドジャッキ（図示しない）と、セグメント筒状体と掘削坑との隙間に裏込材を注入する裏込材注入手段（図示しない）等を有している。
【００２０】
なお、以下の説明において、掘進方向を「前方または前側」と、掘進方向と反対の方向（セグメント筒状体が押し出される方向）を「後方または後側」と、回転掘削部１２０の回転中心（図中「Ｚ−Ｚ」で示す）に近い方向を「中心方向または中心側」と、回転掘削部１２０の回転中心から遠ざかる方向を「外周方向または外周側」と、中心側から外周側に向かう方向を「放射方向（図中「Ｒ」で示す）」と称す。また、「前面」とは前方または前側に露出した面をいい、「後面」とは後方または後側に露出した面をいう。さらに、同一または相当する機能を有する複数の部材が、それぞれ放射方向に配置された様子を「放射状」と称している。
さらに、各部材において、前後方向の距離を「長さ」と、放射方向の距離を「高さ」と、前後方向および放射方向の両方に垂直な方向の距離（図１において奥行き方向に同じ）を「幅」と便宜上称す。また、以下の各図において同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００２１】
（本体部）
本体部１１０は、スキンプレート１１１によって形成された筒状体であって、その一方の端部（以下「前端部」と称す）に、バルクヘッド１１２が設置され、水密的に維持されている。バルクヘッド１１２の中央には、開口する中央開口部１１３が設けられ、中央開口部１１３の内縁に沿って、回転掘削部１２０を回転自在かつ水密的に支持する掘削部支持機構１１４が設置され、バルクヘッド１１２のスキンプレート１１１に近い位置には、開口する排土用開口部１１５が設けられ、排土用開口部１１５にそってスクリューコンベア１１６の土砂取り込み口が設置されている。
【００２２】
（回転掘削部）
回転掘削部１２０は、回転端部１２１と回転円筒部１２２と回転円錐部１２３と回転基部１２４と、回転円筒部１２２に放射状に設置されたカッタスポーク１５１、１５２、１５３、１５４、１５５（以下、まとめて「カッタスポーク１５０」と称す）と、カッタスポーク１５０の間に設置された補助スポーク１６１、１６２、１６３（以下、まとめて「補助スポーク１６０」と称す）とを有している。
【００２３】
そして、カッタスポーク１５０には掘進前方側に突出したカッタビット９０が設置されている。また、補助スポーク１６１、１６２、１６３には、それぞれコピーカッタジャッキ１７１、１７２、１７３が設置され、これによってコピーカッタ８０が外周に向かって進退されている。したがって、コピーカッタ８を進出させて掘進すれば、カッタビット９が掘削した掘削坑の内径（カッタスポーク２５の外周端部が描く円の直径に相当する）は僅かに拡大する。
【００２４】
さらに、回転端部１２１の前面にはフッシュテールと呼ばれる回転カッタ７０が設置され、回転中心を含む所定範囲は、回転カッタ７０によって掘削されている。また、回転カッタ７０には複数の掘削ビット７０１が進出自在に埋め込まれ、摩耗した掘削ビット７０１については、油圧シリンダ７０２によって摩耗量に相当する量だけ前方に押し出されるから、回転カッタ７０の掘削性能が維持される。このとき、油圧シリンダ７０２は、複数の掘削ビット７０１のうち摩耗した掘削ビット７０１の本体側に設置されるものであるから、当該押し出し作業をする掘削ビット７０１に限って設置するようにすればよく、全ての掘削ビット７０１の本体側に常時設置しておく必要はない。
【００２５】
また、回転掘削部駆動手段１３０は、本体部１１０側のバルクヘッド１１２に設置された回転掘削部駆動モータ１３１およ回転掘削部駆動ギア１３２と、回転掘削部１２０側の回転基部１２４に設置された回転掘削部従動ギア１３３を有し、回転掘削部駆動ギア１３２と回転掘削部従動ギア１３３とが噛み合って減速機構を形成している。
【００２６】
（カッタスポーク）
図３および図４は、本発明の実施形態１に係るシールド掘進機に設置されたカッタスポークを示す、図３は側面視の断面図、図４は放射方向から見た断面図である。
図３および図４において、カッタスポーク１５０は、箱状のカッタスポーク本体部６０と、カッタスポーク本体部６０の前面に形成されたカッタビット装着溝５０と、カッタビット装着溝５０の内部に配置されたカッタビットを、移動させるためのカッタビット移動手段１０と、カッタビット装着溝５０の内部に配置されたカッタビットを、移動不能に固定するためのカッタビット固定手段３０とを有している。
なお、理解を容易にするため、カッタビット移動板１１には右下がりの斜線を、カッタビット固定手段３０には左下がりの斜線を付し、カッタビット固定板３１の放射方向の途中を一部削除してカッタビット移動板１１を図示している。
【００２７】
（カッタビット装着溝）
カッタビット装着溝５０は、前方側（図中、左側）に開口した装着溝縮小部５１と、装着溝縮小部５１に繋がって拡大した装着溝拡大部５２と、装着溝拡大部５２に繋がって装着溝縮小部５１と略同一幅の装着溝奥部５３とを具備する。
そして、カッタビット装着溝５０を形成するための一対のカッタビット装着溝形成部材５５がカッタスポーク本体部６０の前面に設置されている。このとき、カッタスポーク本体部６０の前面で、カッタビット装着溝形成部材５５に挟まれた範囲を、便宜上、カッタビット装着溝５０の装着溝底面５４（以下「装着溝底面５４）と称す）と呼ぶ。
【００２８】
（カッタビット移動手段）
カッタビット移動手段１０は、カッタビット装着溝５０の装着溝奥部５３に前後方向および放射方向に移動自在に配置されたカッタビット移動板１１と、カッタビット移動板１１を放射方向に移動するカッタビット移動用ジャッキ１５と、カッタビット移動板１１を前後方向に進退するカッタビット移動用補助ジャッキ２５ａ、２５ｂと、を有している。
すなわち、カッタビット移動板１１に設置された移動板ブラケット１２ａ、１２ｂが、カッタビット装着溝５０の装着溝底面５４に設けられたブラケット移動孔６１ａ、６１ｂを貫通している。
【００２９】
そして、移動板ブラケット１２ａには、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３（放射方向に進退する）が連結されている。なお、カッタビット移動用ジャッキ１５のシリンダ１４は、トラニオン機構１６を介してカッタスポーク本体部６０に設置されている（図４の（ｂ）参照）。さらに、移動板ブラケット１２ａにはカッタビット移動用補助ジャッキ２５ａのピストンロッド２３ａ（略前後方向に進退する）が連結されている。なお、カッタビット移動用補助ジャッキ２５ａのシリンダ２４ａは、トラニオン機構２６ａを介してカッタスポーク本体部６０に設置されている。
【００３０】
一方、移動板ブラケット１２ｂには、カッタビット移動用補助ジャッキ２５ｂのピストンロッド２３ｂ（前後方向に進退する）が連結されている。なお、カッタビット移動用補助ジャッキ２５ｂのシリンダ２４ｂは、トラニオン機構２６ｂを介してカッタスポーク本体部６０に設置されている。
【００３１】
したがって、図示しない油圧配管を経由してカッタビット移動用ジャッキ１５のシリンダ１４の一方側に油圧を供給すると、カッタビット移動板１１は放射方向で外周側に移動し、シリンダ７４の反対側に油圧を供給すると、カッタビット移動板１１は中心側に移動することになる。
また、図示しない油圧配管を経由してカッタビット移動用補助ジャッキ２５ａ、２５ｂのシリンダ２４ａ、２４ｂの一方側に油圧を供給すると、カッタビット移動板１１は掘進方向に前進し、シリンダ２４ａ、２４ｂの反対側に油圧を供給すると、カッタビット移動板１１は後方に後退することになる。さらに、シリンダ２４ａ、２４ｂの当該一方側に供給する油圧を調整すると、カッタビット装着溝５０に配置されたカッタビット９０を押し付ける圧力を調整することができる（これについては別途詳細に説明する）。
【００３２】
（カッタビット）
カッタビット９０（図５の（ｂ）参照）は、側面視で略Ｌ字状、放射方向から見て略Ｔ字状を呈している。すなわち、側面視で細く、放射方向から見ても細い突出部９２と、側面視で長く（太く）、放射方向から見て幅の広い係止部９３とを具備している。そして、突出部９２の先端には掘削刃９１が形成され、係止部９３の裏面には放射方向で山状に陥没する陥没斜面９が形成されている（図５の（ｂ）参照）。
そして、カッタビット９０がカッタビット装着溝５０に供給されると、カッタビット９０の突出部９２の係止部９３寄りの範囲がカッタビット装着溝５０の装着溝縮小部５１に収容され、先端寄りの範囲が突出する。また、カッタビット９０の係止部９３はカッタビット装着溝５０の装着溝拡大部５２に収容される。
【００３３】
一方、カッタビット移動板１１の前面にも、カッタビット９０の陥没斜面９に当接自在な、放射方向で山状に突出する移動用突出斜面１が、所定ピッチで複数形成されている。したがって、カッタビット移動板１１が前進した際、１個または複数個のカッタビット９０の陥没斜面９にカッタビット移動板１１の移動用突出斜面１が噛み合うと共に、カッタビット９０の係止部９３の前面ａが装着溝拡大部５２の後面ｂに押し付けられることになる。なお、この装着溝拡大部５２、特にこの後面ｂは、カッタビットに掘進方向の力が加えられた場合、そのカッタビットの移動を抑制する役割を果たす。このような役割を果たす部材を、本願発明においては移動抑制部材と称する。
このとき、カッタビット９０は、カッタビット移動板１１の移動用突出斜面１を乗り越えない限り、放射方向に移動することができない。すなわち、カッタビット移動用補助ジャッキ２５ａ、２５ｂのピストンロッド２３ａ、２３ｂが所定の圧力以上でカッタビット移動板１１を押し続ける限り、カッタビット９０は移動不能に固定されることになる。
【００３４】
なお、別途手段によって、カッタビット９０を放射方向に移動するような力が作用して、かかる力が、カッタビット移動用補助ジャッキ２５がカッタビット９０を押し付けている圧力に打ち勝った場合（カッタビット移動用補助ジャッキ２５の圧力を下げた場合を含む）には、カッタビット移動用補助ジャッキ２５のピストンロッド２３は後退して、移動用突出斜面１に噛み合っていた１個または複数個のカッタビット９０は当該移動用突出斜面１を乗り越えて放射方向に移動することになる。
【００３５】
（カッタビット固定手段）
カッタビット固定手段３０は、カッタビット装着溝５０の装着溝奥部５３に、前後方向に移動自在にカッタビット固定板３１（図３においてカッタビット移動板１１の一部を削除して図示している）が配置され、カッタビット固定板３１に設置された固定板ブラケット３２ａ、３２ｂが、カッタビット装着溝５０の装着溝底面５４に設けられたブラケット押し付け孔６３ａ、６３ｂを貫通している。
そして、固定板ブラケット３２ａ、３２ｂにはカッタビット固定用ジャッキ３５ａ、３５ｂのピストンロッド３３ａ、３３ｂ（前後方向に移動する）が連結されている。なお、カッタビット固定用ジャッキ３５ａ、３５ｂのシリンダ３４ａ、３４ｂは、トラニオン機構３６ａ、３６ｂを介してカッタスポーク本体部６０に設置されている（図４の（ａ）参照）。
【００３６】
したがって、図示しない油圧配管を経由してカッタビット固定用ジャッキ３５ａ、３５ｂのシリンダ３４ａ、３４ｂの一方側に油圧を供給すると、カッタビット固定板３１は前方に移動し、シリンダ３４ａ、３４ｂの反対側に油圧を供給すると、カッタビット固定板３１は後方に移動することになる。
また、さらに、シリンダ３４ａ、３４ｂの当該一方側に供給する油圧を調整すると、カッタビット装着溝５０に配置されたカッタビット９０を押し付ける圧力を調整することができる（これについては別途詳細に説明する）。
【００３７】
カッタビット固定板３１の前面にも、カッタビット９０の陥没斜面９に当接自在な、放射方向で山状に突出する固定用突出斜面３が、所定ピッチで複数形成されている。したがって、１個または複数個のカッタビット固定板３１が前進した際、カッタビット９０の陥没斜面９にカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３が噛み合うと共に、カッタビット９０の係止部９３の前面ａが装着溝拡大部５２の後面ｂに押し付けられることになる。
このとき、カッタビット９０は、カッタビット固定板３１の固定用突出斜面３を乗り越えない限り、放射方向に移動することができない。すなわち、カッタビット固定用ジャッキ３５ａ、３５ｂのピストンロッド３３ａ、３３ｂが所定の圧力以上でカッタビット固定板３１を押し続ける限り、カッタビット９０は移動不能に固定されることになる。
【００３８】
なお、別途手段によって、カッタビット９０を放射方向に移動するような力が作用して、かかる力が、カッタビット固定用ジャッキ３５がカッタビット９０を押し付けている圧力に打ち勝った場合（カッタビット固定用ジャッキ３５の圧力を下げた場合を含む）には、カッタビット固定用ジャッキ３５ａ、３５ｂのピストンロッド３３ａ、３３ｂは後退して、固定用突出斜面３に噛み合っていた１個または複数個のカッタビット９０は当該固定用突出斜面３を乗り越えて放射方向に移動することになる。
【００３９】
ところで、図４において、カッタビット装着溝５０の装着溝奥部５３の幅が装着溝拡大部５２の幅よりも狭くなっているが、かかる大小関係は限定するものではなく、たとえば、両者が同一の幅であってもよい。
また、カッタビット９０の係止部９３の後面に形成された陥没斜面９と、カッタビット移動板１１の前面に形成された移動用突出斜面１およびカッタビット固定板３１の前面に形成された固定用突出斜面３とが、それぞれ噛み合う形態について説明しているが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、カッタビット９０の前面ａに陥没または突出を形成し、カッタビット装着溝５０の装着溝拡大部５２の後面ｂに前記陥没または突出にそれぞれ噛み合う突出または陥没を形成して、カッタビット９０の後面と、カッタビット移動板１１の前面およびカッタビット固定板３１の前面との両方を平坦にしてもよい。
さらに、カッタビット９０の放射方向から見た断面形状は略Ｔ字状に限定するものではなく、カッタビット装着溝５０内に供給自在であって、前方側に抜け出さない形状、例えば、後方に行くほど幅広となる略台形その他の形状であってもよい。
【００４０】
なお、以下の説明において、共通する内容については、添え字「ａ、ｂ」を省略する。
また、移動板ブランケット１２および固定板ブランケット３２は、それぞれ、カッタビット移動板１１およびカッタビット固定板３１の２箇所に設置するものに限定されない。
また、移動板ブラケット１２に設置されるカッタビット移動用ジャッキ１５やカッタビット移動用補助ジャッキ２５の数量、固定板ブラケット３２に設置されるカッタビット固定用ジャッキ３５の数量も限定するものではない。
さらに、カッタスポーク１５０のカッタスポーク本体部６０は水密構造であるものに限定するものではない。また、カッタビット装着溝５０の装着溝底面５４と、カッタビット移動板１１の後面およびカッタビット固定板３１の後面との間に、可撓性を具備した止水材を設置すれば、カッタビット装着溝５０への水等の浸入を防止することができる。
【００４１】
（カッタビット交換手段）
図５は、本発明の実施形態１に係るシールド掘進機に設置されたカッタビット交換手段を説明するものであって、（ａ）は一部を示す側面視の断面図、（ｂ）はカッタビットを模式的に示す斜視図である。
図５の（ａ）において、回転円筒部１２２には、カッタスポーク１５１、１５２・・・（図示しない）の位置に対応して、カッタビット９０が通過自在で、且つカッタビット移動板１１が浸入自在な回転円筒部通過孔１８１、１８２・・・（図示しない）（以下、まとめて「回転円筒部通過孔１８０」と称す）が形成されている。
【００４２】
また、回転円筒部１２２の内部には、回転円筒部１２２の内周面に対して水密的に摺動することで回転円筒部１２２と同軸上で相対的に回転可能なカッタビット交換用内筒４１が設置され、カッタビット交換用内筒４１には、回転円筒部通過孔１８０に連通可能なカッタビット収容室４２が設置されている。
また、回転円錐部１２３の内部には交換用内筒駆動モータ１２５が設置され、その回転軸には交換用内筒駆動ギア１２６が固定されている。一方、カッタビット交換用内筒４１には交換用内筒従動ギア１２７が設けられて、交換用内筒駆動ギア１２６と交換用内筒従動ギア１２７とが噛み合って減速機構を形成している。
【００４３】
したがって、シールド掘進機１００が掘進している間は、カッタビット交換用内筒４１は回転円筒１２２（回転掘進部１２０に同じ）と一体的に回転することができ、掘削を停止している間は、カッタビット交換用内筒４１は、停止している回転円筒部１２２に対して、これを同軸上で回転するように摺動することができる。。
【００４４】
カッタビット収容室４２の後方の面にはカッタビット９０が通過自在な本体側通過孔４７が設けられ、本体側通過孔４７にはこれを水密的に封鎖する本体側開閉扉４８が設けられている。また、カッタビット収容室４２の外周側には、カッタビット９０が通過自在な外周側通過孔４９が設けられている。さらに、カッタビット収容室４２の中心側の面には放射方向に進退自在なピストンロッド４３およびシリンダ４４を具備する収容室ジャッキ４５が設置されている。さらに、カッタビット収容室４２の内部には、収容したカッタビット９０の姿勢を保持して、これを本体側通過孔４７と外周側通過孔４９との間で案内するガイド（図示しない）が設置されている。
【００４５】
したがって、カッタビット収容室４２を本体側開閉扉４８によって水密的に密閉して、カッタビット交換用内筒４１を回転し、カッタビット収容室４２の外周側通過孔４９を回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０に一致させると、カッタビット装着溝５０とカッタビット収容室４２とが直線状に連通する。このとき、カッタビット９０を、カッタビット収容室４２からカッタビット装着溝５０に供給したり、カッタビット装着溝５０からカッタビット収容室４２に回収したりすることが可能になる（これについては別途詳細に説明する）。
一方、カッタビット交換用内筒４１を回転して、カッタビット収容室４２の外周側通過孔４９と回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０とが重ならないようにすると、外周側通過孔４９は回転円筒部１２２によって水密的に密閉されるから、カッタビット収容室４２の本体側開閉扉４８を開けて、カッタビット９０を、本体部１１０からカッタビット収容室４２に供給したり、カッタビット収容室４２から本体部１１０に回収したりすることが可能になる（これについては別途詳細に説明する）。
【００４６】
さらに、収容室ジャッキ４５のピストンロッド４３の先端にはカッタビット９０を接着および離反自在なカッタビット接着手段４６が設置されている。図中、カッタビット接着手段４６として電磁石を示しているがこれに限定するものではなく、真空吸着パッドや、機械的な把持機構であってもよい。
したがって、ピストンロッド４３は、カッタビット９０を接着した状態で、カッタビット装着溝５０方向に押し出したり、カッタビット装着溝５０から受け止めたりすることが可能になる。
なお、図５と図１、３とでは、カッタビット９０の姿勢を違えて示している。すなわち、カッタビット９０の長さの長い部分が、図５では外周側に、図１、３では中心側に位置しているが、いずれであってもよく、かかる姿勢に対応して、カッタビット収容室４２の内部には所定の案内が設置されるものである。
【００４７】
［実施形態２］
（シールド掘進機の運転方法−カッタビットの回収方法）
図６〜８は、本発明の実施形態２に係るシールド掘進機の運転方法を、工程を追って説明する側面視の部分断面図である。
なお、理解を容易にするため、カッタビット移動板１１の厚さ（前後方向の距離）をカッタビット固定板３１の厚さ（前後方向の距離）よりも大きくして常時図示し、全社には右下がりの斜線を、後者には左下がりの斜線を付している。また、カッタビット固定板３１の厚さ（前後方向の距離）を放射方向の途中で削除しているから、外周側で、カッタビット移動板１１の全厚（前後方向の距離であって、図中、左右方向の大きさに同じ）が示されている。
【００４８】
図６の（ａ）はカッタビットの回収方法の第一ステップを示している。すなわち、カッタビット収容室４２の本体側通過孔４７が本体側開閉扉４８によって水密的に密閉された状態で、カッタビット交換用内筒４１を回転し、カッタビット収容室４２の外周側通過孔４９を回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０に一致させている。したがって、カッタビット装着溝５０に装着されているカッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚ（カッタビット装着溝５０の最も外周に配置されたカッタビット９０ｚは図示しない、以下、まとめて「カッタビット９０」と称す）とカッタビット収容室４２とは、同一直線上に位置しており、カッタビット装着溝５０とカッタビット収容室４２は、回転円筒部通過孔１８０を介して連通している。
このとき、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３は後退している（縮んでいるに同じ）から、カッタビット移動板１１の中心側の端部は回転円筒部１２２の外面と略同一位置にある。
【００４９】
また、カッタビット移動用補助ジャッキ２５は所定の圧力（以下、便宜上「高圧」と称す）でもってピストンロッド２３を進出させている（伸ばしているに同じ）から、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚの陥没斜面９ａ、９ｂ・・・９ｚが、それぞれカッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａ、１ｂ・・・１ｚに噛み合うと共に、カッタビット９０の係止部９３の前面ａが装着溝拡大部５２（図示しない）の後面ｂに押し付けられている。
【００５０】
一方、カッタビット固定用ジャッキ３５は所定の圧力（以下、便宜上「高圧」と称す）でもってピストンロッド３３を進出させている（伸ばしているに同じ）から、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚの陥没斜面９ａ、９ｂ・・・９ｚが、それぞれカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ａ、３ｂ・・・３ｚに噛み合うと共に、カッタビット９０の係止部９３の前面ａが装着溝拡大部５２（図示しない）の後面ｂに押し付けられている。
【００５１】
次いで、カッタビット交換用内筒４１をその位置に停止したままにして、カッタビット移動用補助ジャッキ２５の圧力を僅かに下げる（以下、便宜上このときの圧力を「中圧」と称す）。一方、カッタビット固定用ジャッキ３５の圧力を所定の圧力まで下げる（以下、便宜上このときの圧力を「低圧」と称す）。
このとき、カッタビット固定手段３０がカッタビット９０の係止部９３の前面ａを装着溝拡大部５２（図示しない）の後面ｂに押し付けている力が、カッタビット移動手段１０がカッタビットを同様に押し付けている力よりも小さくなるように設定する。この結果、カッタビット固定手段３０がカッタビット９０の係止部９３の前面ａを装着溝拡大部５２（図示しない）の後面ｂに押し付けている力を弱めたことに伴い、カッタビット９０は、カッタビット固定手段３０によりかけたカッタビットに対する掘進方向の力だけでは当該カッタビットを装着溝拡大部５２の後面ｂ（より一般的には移動制限部材）との間で移動不能には固定していない状態、換言すれば、カッタビット移動用ジャッキ１５の圧力をある程度高めればカッタビットを固定する付勢力に抗して当該カッタビットを移動可能な程度に開放された状態に置かれることになる（図６（ｂ））。
図６（ｂ）は、外形的には図６（ａ）と殆ど違いがない。しかし、この図の示す状態においては、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３の進退に応じて、カッタビット９０はカッタビット装着溝５０の長手方向に略平行に移動することが可能になる。  
なお、カッタビット固定板３１は、カッタビット固定板３１は放射方向には移動しない。それ故、上記の状態においてカッタビット９０がカッタビット装着溝５０の長手方向に略平行に移動する際には、カッタビット固定板３１は、移動するカッタビット９０の陥没斜面９を含む外郭形状（稜線）に倣って掘進方向に沿って前方、後方に進退し、カッタビット固定用ジャッキ３５の圧力を低圧に維持している関係上、当該カッタビット９０から完全に離隔することはないか、近接した距離を常に維持することになる。
【００５２】
次に、カッタビット交換用内筒４１をその位置を変えることなく、カッタビット装着溝５０とカッタビット収容室４２との連通を維持したままにして、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を伸ばす（図６（ｃ））。
このとき、既述の通り、カッタビット移動手段１０がカッタビット９０の係止部９３の前面ａを装着溝拡大部５２の後面ｂに押し付けている力を中圧レベルに設定し、カッタビット固定手段３０がそれを低圧レベルに設定したことにより、カッタビット９０は、カッタビット固定手段３０によりかけた掘進方向の力だけでは当該カッタビット９０を移動制限部材との間で移動不能には固定していない状態に置かれている。また、カッタビット９０はカッタビット移動板１１に噛み合っている。
すると、カッタビット移動板１１はカッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３の進退に応じてカッタビット装着溝５０の長手方向に略平行に移動するので、これに噛み合っているカッタビット９０も同長手方向に略平行に移動する。従って、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を伸ばすことにより、カッタビット９０は、カッタビット装着溝５０と連通するカッタビット収容室４２内の方向に移動する。
【００５３】
より詳しくは、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚの陥没斜面９ａ、９ｂ・・・９ｚは、それぞれカッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａ、１ｂ・・・１ｚに噛み合ったまま、カッタビット移動板１１と同量だけ、同方向に移動する。
なお、このときカッタビット固定板３１は放射方向には移動せず、移動するカッタビット９０の陥没斜面９を含む外郭形状（稜線）に倣って掘進方向に沿って進退するに止まるので、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚの陥没斜面９ａ、９ｂ・・・９ｚは、カッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ａ、３ｂ・・・３ｚを乗り越えて、カッタビット移動板１１の移動相当分だけカッタビット移動板１１と同量だけ、同方向に移動し、特に移動方向の最先端にあるカッタビット９０ａは、カッタビット固定板３１からずれることになる。
【００５４】
図６（ｃ）は、カッタビット９０の陥没斜面９とカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３とが噛み合う一周期に相当する距離だけカッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を伸ばした状態を示しており、この結果、カッタビット９０ａは、カッタビット固定板３１から外れて、その一部又は全部がカッタビット収容室４２に位置することになり、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚの陥没斜面９ｂ、９ｃ・・・９ｚは、その一周期分に相当する距離だけずれて、それぞれカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ｂ、３ｃ・・・３ｙ（図示しない）と噛み合うことになる。
【００５５】
次に、収容室ジャッキ４５のピストンロッド４３を伸ばして、カッタビット接着手段４６でカッタビット９０ａを受け止める。カッタビット接着手段４６はたとえば電磁石を備え、カッタビット９０ａを収容室ジャッキ４５側に実質的に支持するものであるが、これは電磁石以外によりその支持を実現する手段であっても構わない。
一方、カッタビット固定用ジャッキ３５の圧力を高圧に戻して、カッタビット固定板３１から外れている９０ａを除くカッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚを前方に押し付け、移動制限部材との間で移動不能には固定する（図７（ｄ））。
【００５６】
次に、カッタビット移動用補助ジャッキ２５のピストンロッド２３を縮めて、カッタビット移動板１１とカッタビット９０の後方の面との間に隙間ｇを形成する（図７（ｅ））。
このとき、カッタビット９０はカッタビット固定手段３０により固定されているので、カッタビット９０、特にカッタビット９０ａはカッタビット移動板１１から離隔し、カッタビット接着手段４６を介して収容室ジャッキ４５に支持され、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚの陥没斜面９ｂ、９ｃ・・・９ｚは、それぞれカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ｂ、３ｃ・・・３ｙ（図示しない）と噛み合うことになる。
【００５７】
更に、収容室ジャッキ４５のピストンロッド４３を縮め、カッタビット９０ａを中心側に引き込んでカッタビット収容室４２の中心側の面に載置する（図７（ｆ））。
このとき、カッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａは、カッタビット９０ａの陥没斜面９ａから離隔しているから、かかる引き込みに際して、カッタビット９０ａにカッタビット移動板１１が当接せず、支障を与えない。
また、カッタビット９０ａはカッタビット接着手段４６を介してピストンロッド４３に連結されており、他方、カッタビット９０ｂはカッタビット固定板３１と移動制限部材との間で移動不能に固定されているから、仮に、カッタビット９０ａとカッタビット９０ｂとが貼り付いて離れ難い状態になっていたとしても、両者を強制的に切り離すことができる。
【００５８】
次に、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を縮めて、カッタビット移動遺体１１をカッタビット収容室４２および回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０から抜き出す（図８（ｇ））。
このとき、前述の隙間ｇが形成されているから、カッタビット移動板１１とカッタビット９０とは当接せず、かかる抜き出しに支障を与えない。
【００５９】
次いで、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に高圧を供給して、ピストンロッド２３を前方に押し出す。
これにより、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚは、カッタビット移動板１１とカッタビット固定板３１との両方により前方に押し付けられ、移動制限部材との間で移動不能に固定されることになる（図８（ｈ））。
【００６０】
更に、カッタビット交換用内筒４１を回転して、カッタビット装着溝５０とカッタビット収容室４２との連通を解除するとともに、回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０をカッタビット交換用内筒４１により水密的に封鎖する（図８（ｉ））。
そして、本体側開閉扉４８を開いて、適当な手段により、カッタビット９０ａをカッタビット収容室４２から取り出し、本体部１１０に回収する。
【００６１】
その後、同様の工程をカッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚについて繰り返して、カッタスポーク１５０に装着されているこれらのカッタビットを回収してもよいし、カッタビット交換用内筒４１を回転して、別のカッタスポーク１５０ｂのカッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚについて同様の工程を実施してもよい。
なお、前記「高圧、中圧、低圧」とは、前記作業を可能にする圧力の意であって、あくまでも相対的な値に過ぎす、実際の掘削作業におけるカッタビット移動用補助ジャッキ２５、カッタビット固定用ジャッキ３５等に供給される圧力の値に対応するとは限らない。
【００６２】
以上、カッタビット９０は、カッタビット移動板１１またはカッタビット固定板３１の少なくとも一方によって移動制限部材に対し常時押し付けられる。また、カッタビット９０ａが収容室ジャッキ４５に接着しているときには、その他のカッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚは移動制限部材に対し常時押し付けられる。よって、カッタスポーク内に装着された全てのカッタビット９０は、それが移動中であると否とに拘らず、常時拘束又は移動制限され、勝手に移動または位置ずれすることがない。それ故に、かかる回収作業における一連の工程は、カッタスポーク１５０の姿勢の影響を受けない。カッタスポーク１５０が例えば水平、外周側が下向き等であっても、回転掘削部１２０の回転を停止したまま、カッタビット交換用内筒４１を回転することにより、順次、別のカッタスポーク１５０のカッタビットについて、回収作業を実施することができる。
【００６３】
なお、前述のカッタビット回収工程では、収容室ジャッキ４５を用いてカッタビット９０ａを引き込むことでこれを回収するものとしていたが、カッタビット９０ａの自重によってカッタビット９０ａが中心側に落下させ、カッタビット収容室４２内に収容することでこれを回収するようにしてもよい。この場合、収容室ジャッキ４５は必ずしも必要ではない。もっとも、自重による自然落下による場合は、回収作業を実施するカッタスポーク１５０の外周側が略鉛直上方に位置する必要がある。
収容室ジャッキ４５を用いない場合にはカッタビット９０ａの落下の衝撃を吸収する機構が別途必要になることもありうる等の制約が生じることになる。しかし、それでもなお、カッタスポーク内に装着されたカッタビット９０の全て（カッタビット９０ａを自然落下によりカッタビット収容室４２内に収容する場合にはこれを除く）が常時拘束又は移動制限され、勝手に位置ずれすることがない、カッタビットを地中に放出するのでなく本体内に回収できる、という作用効果を奏するのであり、かかる制限を有する態様も本件発明から除外されず、これに含まれる。
【００６４】
［実施形態３］
（シールド掘進機の運転方法−カッタビットの供給方法）
図９〜１１は、本発明の実施形態３に係るシールド掘進機の運転方法を、工程を追って説明する側面視の部分断面図である。なお、実施の形態１および２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００６５】
図９の（ａ）はカッタビットの供給方法の第一ステップを示している。まず、カッタビット交換用内筒４１が回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０を水密的に封鎖している状態（カッタビット収容室４２の外周側通過孔４９が回転円筒部通過孔１８０に重なっておらず、カッタビット収容室４２とカッタビット装着溝５０とが連通していない状態に同じ）で、本体側開閉扉４８を開いて、新品のカッタビット９０ａをカッタビット収容室４２に収容する。
このとき、新品カッタビット９０ａは、カッタビット接着手段４６に接着されて（電磁石が励起するに同じ）収容室ジャッキ４５に支持されているから、移動したり自然落下したりすることがない。
【００６６】
また、カッタスポーク１５０のカッタビット装着溝５０では、カッタビット移動板１１とカッタビット固定板３１とが、いずれも同じ位相に配置し、すでに供給されているカッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚを移動制限部材に高圧で押し付けることにより、移動不能にしている。  
このとき、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚの陥没斜面９ｂ、９ｃ・・・９ｚは、それぞれカッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａ、１ｂ・・・１ｙおよびカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ａ、３b・・・３ｙに噛み合っている。
なお、説明の便宜のため、最も外周に位置するカッタビットの陥没斜面を「９ｚ」とし、最も外周に位置する移動用突出斜面および固定用突出斜面をそれぞれ「１ｙおよび３ｙ」としている。これら「９ｚ、１ｙおよび３ｙ」については、図９ないし図１１において図示を省略する。
【００６７】
次に、カッタビット収容室４２の本体側通過孔４７を本体側開閉扉４８によって水密的に密封した後、カッタビット交換用内筒４１を回転し、カッタビット収容室４２の外周側通過孔４９を回転円筒部１２２の回転円筒部通過孔１８０に一致させる。これにより、カッタビット装着溝５０はカッタビット収容室４２と連通することになる（図９（ｂ））。
【００６８】
次いで、収容室ジャッキ４５のピストンロッド４３を伸ばし、新品カッタビット９０ａを既に装置されているカッタビット９０ｂに軽く押し当てる（図９（ｃ））。
【００６９】
次に、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に供給する油圧を低圧にする（図１０（ｄ））。このとき、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚはカッタビット固定板３１によって移動制限部材に高圧で押し付けられ、移動不能になっているから、仮に、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚからカッタビット移動板１１を後方に押し戻す力が働いたとしても、あるいはカッタビット移動板１１が後方に移動したとしても、カッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚは移動しない。
【００７０】
次に、カッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を伸ばす。このとき、カッタビット移動板１１は中心側に移動する。その際、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に供給された油圧は低圧であるから、カッタビット移動板１１はカッタビット９０の陥没射斜面９を含む外郭形状（稜線）に倣って後方に押し戻され、カッタビット移動用突出斜面１ａ、１ｂ・・・１ｙはそれぞれカッタビット９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｚの陥没斜面９ｂ、９ｃ・・・９ｚの隣接斜面により形成される山を一山分（陥没斜面の一周期分）乗り越える。また、カッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａは新品カッタビット９０ａまで到達して、カッタビット移動用補助ジャッキ２５への油圧に起因してカッタビット移動板１１に働く前方への付勢力（押し付け力）に従ってその陥没斜面９ａに入り込む（図１０（ｅ））。
一方、最も外周に装着されていたカッタビット９０ｚは、カッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ｙを乗り越えて、カッタビット移動板１１から外れるものの、カッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ｙに噛みあって移動制限部材に押し付けられ、移動不能に固定されている。それ故、カッタビット９０ｚはカッタスポーク１５０から脱落することはない。
【００７１】
次に、カッタビット固定用ジャッキ３５に供給された油圧を下げて低圧にする（図１０（ｆ））。このとき、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｙはカッタビット移動板１１およびカッタビット固定板３１の両方によって移動制限部材に押し付けられ、カッタビット９０ｚはカッタビット固定板３１に移動制限部材に押し付けられるから、それぞれ移動することがない。
【００７２】
引き続き、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に供給される油圧を高めて、低圧から中圧にする（図１１（ｇ））。
なお、カッタビット固定用ジャッキ３５に供給される油圧を低圧にする前に（図１０（ｅ）（ｆ）参照）、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に供給される油圧を中圧にしてもよい。いずれの場合も、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｚはカッタビット移動板１１およびカッタビット固定板３１の少なくとも一方によって移動制限部材に押し付けられ、移動することはない。
【００７３】
次に、収容室ジャッキ４５内でカッタビット接着手段４６がカッタビット９０ａを支持する力を、カッタビット移動板１１の引き出しに支障を与えない程度に弱め（電磁石の励起により支持する機構である場合には、この励磁を弱める又は零にするに同じ）、それと同時に又はその後引き続きカッタビット移動用ジャッキ１５のピストンロッド１３を縮めて、カッタビット移動板１１をカッタビット収容室４２から引き出す。
このとき、カッタビット固定用ジャッキ３５に供給されている油圧は低圧であり、カッタビット移動用補助ジャッキ２５に供給されている油圧は中圧であるので、カッタビット９０を移動制限部材に押し付ける力はカッタビット移動板１１の方がカッタビット固定板３１よりも大きい。また、カッタビット固定板３１は前後方に移動は可能であるが、放射方向に平行には移動しない。それ故、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｙは、その陥没斜面９ａ、９ｂ・・・９ｙをそれぞれカッタビット移動板１１の移動用突出斜面１ａ、１ｂ・・・１ｙに噛み合わせたままカッタビット装着溝５０に沿って移動し、その際、カッタビット固定板３１をカッタビット９０の陥没射斜面９を含む外郭形状（稜線）に倣って後方に押し戻し、それぞれ、固定用突出斜面３ａ、３ｂ・・・３ｘ（図示しない）の隣接斜面により形成される山を一山分（陥没斜面の一周期分）乗り越え、カッタビットカッタビット固定板３１の固定用突出斜面３ａ、３ｂ・・・３ｙに入り込む（図１１（ｈ））。
一方、既にカッタビット移動板１１から外れている最も外周のカッタビット９０ｚは、カッタビット固定板３１の最も外周側の固定用突出斜面３ｙを乗り越えるから、カッタスポーク１５０から脱落することになる。
【００７４】
更に、カッタビット移動用補助ジャッキ２５およびカッタビット固定用ジャッキに供給する油圧を上げて高圧にし、カッタビット９０ａ、９０ｂ・・・９０ｙを移動制限部材に確実に押し付けて、移動不能にする（図１１（≡））。
以上の工程によって、新品カッタビット９０ａを、また、これを繰り返すことで順次新品カッタビット９０を本体部１１０からカッタスポーク１５０に供給する。
【００７５】
なお、以上のカッタビット供給方法の工程の説明においては、理解を容易にするため、新品カッタビット９０ａが装着され、最外周のカッタビット９０ｚが地中に放出される場合を例にしているが、前述の実施形態２において説明したカッタビットの回収方法によって、あらかじめ、最も中心側のカッタビット９０ｂを回収して、最外周の固定用突出斜面３ｙ等に噛みあっているカッタビットがない状態にして、新品カッタビット９０ａを供給すれば、カッタビット９０が地中に放出されることはない。
また、複数個のカッタビット９０を回収した後、これと同数のカッタビット９０を供給しても、同様に、カッタビット９０が地中に放出されることはない。
【００７６】
なお、前記「高圧、中圧、低圧」とは、前記作業を可能にする圧力の意であって、あくまでも相対的な値を意味している。したがって、実際に掘削作業をしているときに、カッタビット移動補助ジャッキ２５やカッタビット固定用ジャッキ３５に供給される圧力の値に対応するとは限らない。
【００７７】
以上、カッタビット９０は、カッタビット移動板１１またはカッタビット固定板３１の少なくとも一方によって移動制限部材に対し常時押し付けられる。また、カッタビット９０ａは収容室ジャッキ４５に接着されるから、いずれのカッタビット９０も常時拘束又は移動制限され、それが移動中であると否とに拘らず、勝手に移動または位置ずれすることがない。それ故に、かかる供給作業における一連の工程は、カッタスポーク１５０の姿勢の影響を受けない。カッタスポーク１５０が例えば水平、外周側が下向き等であっても、回転掘削部１２０の回転を停止したまま、カッタビット交換用内筒４１を回転することにより、順次、別のカッタスポーク１５０のカッタビットについて、供給作業のみ、あるいは前記回収作業と供給作業とを抱き合わせて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように本発明によれば、カッタビットを本体部からカッタスポークに供給し、かつ、カッタビットをカッタスポークから本体部に回収することができる各種シールド掘進機として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態１に係るシールド掘進機の前端部を示す側面視の断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係るシールド掘進機の前端部を示す正面図。
【図３】本発明の実施形態１に係るシールド掘進機に設置されたカッタスポークを示す側面視の断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係るシールド掘進機に設置されたカッタスポークを示す放射方向から見た断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係るシールド掘進機に設置されたカッタビット交換手段を説明するものであって、（ａ）は一部を示す側面視の断面図、（ｂ）はカッタビットを模式的に示す斜視図。
【図６】本発明の実施形態２に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図。
【図７】本発明の実施形態２に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図（図６の続き）。
【図８】本発明の実施形態２に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図（図７の続き）。
【図９】本発明の実施形態３に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図。
【図１０】本発明の実施形態３に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図（図９の続き）。
【図１１】本発明の実施形態３に係るシールド掘進機の運転方法を工程を追って説明する側面視の部分断面図（図１０の続き）。
【符号の説明】
【００８０】
１ 移動用突出斜面
３ 固定用突出斜面
９ 陥没斜面
１０ カッタビット移動手段
１１ カッタビット移動板
１２ 移動板ブラケット
１３ ピストンロッド
１４ シリンダ
１５ カッタビット移動用ジャッキ
１６ トラニオン機構
２３ ピストンロッド
２４ シリンダ
２５ カッタビット移動用補助ジャッキ
２６ トラニオン機構
３０ カッタビット固定手段
３１ カッタビット固定板
３３ ピストンロッド
３４ シリンダ
３５ カッタビット固定用ジャッキ
３６ トラニオン機構
４１ カッタビット交換用内筒
４２ カッタビット収容室
４３ ピストンロッド
４４ シリンダ
４５ 収容室ジャッキ
４６ カッタビット接着手段
４７ 本体側通過孔
４８ 本体側開閉扉
４９ 外周側通過孔
５０ カッタビット装着溝
５１ 装着溝縮小部
５２ 装着溝拡大部
５３ 装着溝奥部
５４ 装着溝底面
５５ カッタビット装着溝形成部材
６０ カッタスポーク本体部
６１ ブラケット移動孔
６３ ブラケット押し付け孔
７０ 回転カッタ(フッシュテール)
７４ シリンダ
８０ コピーカッタ
９１ 掘削刃
９２ 突出部
９３ 係止部
１００ シールド掘進機
１１０ 本体部
１１１ スキンプレート
１１２ バルクヘッド
１１３ 中央開口部
１１４ 掘削部支持機構
１１５ 排土用開口部
１１６ スクリューコンベア
１２０ 回転掘削部
１２１ 回転端部
１２２ 回転円筒部
１２３ 回転円錐部
１２４ 回転基部
１２５ 交換用内筒駆動モータ
１２６ 交換用内筒駆動ギア
１２７ 交換用内筒従動ギア
１３０ 回転掘削部駆動手段
１３１ 回転掘削部駆動モータ
１３２ 回転掘削部駆動ギア
１３３ 回転掘削部従動ギア
１４０ カッタビット交換手段
１５０ カッタスポーク
１６０ 補助スポーク
１７１ コピーカッタジャッキ
１８０ 回転円筒部通過孔
ｇ 隙間
【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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【図１１】
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