(57)【要約】【課題】トンネル掘削機において、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図る。【解決手段】カッタヘッド１８のカッタスポーク１９にディスクカッタ収納室４１及びカッタ交換室４２を設け、ディスクカッタ収納室４１に回転体４６を油圧ジャッキ５７により回動自在に装着し、この回転体４６の前部にディスクカッタ２３を着脱自在に装着すると共に、回転体４６の側部にディスクカッタ２３の装着開口部４５からカッタスポーク１９の側方に貫通する土砂排出路５３を設け、この土砂排出路５３に対応してディスクカッタ２３に付着した土砂を排除する水噴射ノズル６１を設ける。【選択図】　　　　図１
2004092141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドに放射状に取付けられたカッタスポークと、該カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回動自在に装着された回転体と、該回転体を所定角度回動する回動手段と、前記カッタヘッドから前方に突出するように前記回転体に着脱自在に装着されたディスクカッタと、該ディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
請求項１において、前記土砂排除手段は、前記回転体と前記ディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズルを有することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】
請求項２において、前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの側方に貫通する土砂排出路が設けられ、前記噴射ノズルは前記カッタスポークに装着されて該土砂排出路を通して水を噴射することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】
請求項３において、前記土砂排出路は前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの両側方に貫通して形成され、該各土砂排出路に対応して前記噴射ノズルが設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項５】
請求項２において、前記カッタスポークにその長手方向に沿って前記ディスクカッタが複数着脱自在に装着され、該複数のディスクカッタに対応して前記噴射ノズルが複数設けられる一方、前記掘削機本体に水供給手段が設けられ、該水供給手段から延出された給水管が分岐して開閉弁を介して前記各噴射ノズルに連結されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項６】
請求項２において、前記回転体に前記ディスクカッタの装着部に貫通する取付孔が形成され、該取付孔に前記噴射ノズルが着脱自在に装着されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクカッタを交換可能としたトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能な円盤形状をなすカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドにはディスクカッタやカッタビットが多数取付けられる一方、後部には掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転しながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が前進し、ディスクカッタやカッタビットが前方の地盤を掘削し、トンネルを形成することができる。
【０００３】
近年、トンネルは長距離化の傾向にあり、トンネル掘削の作業中にカッタヘッドに装着されたディスクカッタやカッタビットが摩耗してしまう。このディスクカッタやカッタビットが摩耗すると、地盤の掘削効率が低下するので掘削作業を停止して磨耗した各カッタを交換しなければならない。ところが、このカッタの交換作業は、切羽とバルクヘッドとの間のチャンバを含む空間内の泥水や掘削土砂を外部に排出し、この空間に空気を供給して圧気することで、切羽の崩落を抑制した状態で、作業者がこの圧気空間に入ってディスクカッタやカッタビットの交換作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなカッタの交換作業では、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業時間が長くかかってしまい作業性が良くない。また、作業者は作業空間を圧気したといっても地震等により切羽が崩落する虞があり、更なる作業者の安全確保が望まれている。
【０００５】
そこで、本出願人は、特願２０００−３４９１２８「トンネル掘削機」として、ディスクカッタを回転体に装着し、この回転体をカッタヘッドのスポークに回動自在に装着し、ディスクカッタが磨耗したときには、回転体を回動してディスクカッタを後方に向け、カッタヘッドの交換室からこのディスクカッタを交換するようにしたもので出願している。ところが、カッタヘッドはディスクカッタを切羽に押し付けることで、岩盤を破砕しており、ディスクカッタの装着部には掘削土砂が付着しやすい。そのため、ディスクカッタの装着部に付着した掘削土砂により磨耗したディスクカッタの着脱が困難となってしまう。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００７】
【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請求項１の発明のトンネル掘削機は、筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドに放射状に取付けられたカッタスポークと、該カッタスポークの前部に掘進方向と交差する軸心をもって回動自在に装着された回転体と、該回転体を所定角度回動する回動手段と、前記カッタヘッドから前方に突出するように前記回転体に着脱自在に装着されたディスクカッタと、該ディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明のトンネル掘削機では、前記土砂排除手段は、前記回転体と前記ディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズルを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明のトンネル掘削機では、前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの側方に貫通する土砂排出路が設けられ、前記噴射ノズルは前記カッタスポークに装着されて該土砂排出路を通して水を噴射することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明のトンネル掘削機では、前記土砂排出路は前記ディスクカッタの装着部から前記カッタスポークの両側方に貫通して形成され、該各土砂排出路に対応して前記噴射ノズルが設けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明のトンネル掘削機では、前記カッタスポークにその長手方向に沿って前記ディスクカッタが複数着脱自在に装着され、該複数のディスクカッタに対応して前記噴射ノズルが複数設けられる一方、前記掘削機本体に水供給手段が設けられ、該水供給手段から延出された給水管が分岐して開閉弁を介して前記各噴射ノズルに連結されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明のトンネル掘削機では、前記回転体に前記ディスクカッタの装着部に貫通する取付孔が形成され、該取付孔に前記噴射ノズルが着脱自在に装着されたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の第１実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面、図２にトンネル掘削機の正面視、図３にディスクカッタの正面視、図４に図３のＩＶ−ＩＶ断面、図５にディスクカッタの交換作業を表す概略を示す。
【００１５】
本実施形態のトンネル掘削機において、図１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状をなす前胴１２と後胴１３とが屈曲自在に連結され、複数の中折ジャッキ１４によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には軸受１５によって回転リング１６が回転自在に支持され、この回転リング１６には連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８が連結されている。このカッタヘッド１８は、放射状に設けられた複数のカッタスポーク１９，２０，２１と面板２２を有し、このカッタスポーク１９，２０，２１の前面には複数のディスクカッタ２３，２４，２５がそれぞれ着脱自在に装着されている。また、各カッタスポーク１９，２０，２１の側部には多数のカッタビット２６が固定されると共に、面板２２に土砂取込開口２７が形成されている。
【００１６】
また、回転リング１６の後部にはリングギア２８が固定される一方、掘削機本体１１にはカッタ旋回モータ２９が取付けられ、このカッタ旋回モータ２９の駆動ギア３０がこのリングギア２８に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２９を駆動して駆動ギア３０を回転駆動すると、リングギア２８、回転リング１６、連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８を回転することができる。
【００１７】
また、前胴１２の前部にはカッタヘッド１８の後方に位置してバルクヘッド３１が取付けられており、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド３１との間にチャンバ３２が形成されている。そして、このチャンバ３２の上部には一端が機外に延設された送泥管３３の他端が開口し、チャンバ３２の下部には一端が機外に延設された排泥管３４の他端が開口している。更に、後胴１３の前部内周辺に周方向に沿って複数のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３５が並設されており、このシールドジャッキ３５を後方に伸長してスプレッダ３６を既設セグメント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る。また、後胴１３には既設トンネルの内壁面にこのセグメントＳを組立てるエレクタ装置３７が設けられている。
【００１８】
ところで、本実施形態のトンネル掘削機にあっては、前述したカッタヘッド１８のカッタスポーク１９に装着されたディスクカッタ２３が掘削機本体１１側から交換可能となっている。即ち、トンネルを所定長さ掘削してディスクカッタ２３が摩耗したときや、シートパイルやＨ型鋼杭、鉄筋コンクリート杭などに障害物に接触して破損したときには、この摩耗あるいは破損したディスクカッタ２３を新しいものと交換して掘削作業を継続することができる。
【００１９】
上述したカッタヘッド１８において、図１乃至図４に示すように、カッタスポーク１９はカッタヘッド１８の中心部から放射状に配設された箱型形状をなし、前部にディスクカッタ収納室４１が設けられる一方、後部にカッタ交換室４２が設けられており、両室４１，４２はゲート４０により連通可能となっている。このカッタスポーク１９のディスクカッタ収納室４１には長手方向に沿ってサドル４３が嵌合して固定されており、このサドル４３には円弧状の回転支持部４４が形成されると共に、この回転支持部４４の前方に突出開口部４５が形成されている。そして、このサドル４３内には回転体４６が嵌合し、弧状の外周面が回転支持部４４に支持されて複数のシール部材４７を介して回動自在となっている。
【００２０】
この回転体４６の前側には装着開口部４８が形成されており、この装着開口部４８にディスクカッタ２３が収容され、この装着開口部４８の各側壁４９に切欠部５０が形成されており、この切欠部５０にディスクカッタ２３の支持軸２３ａが位置して係止片５１が固定ボルト５２により固定されることで、支持軸２３ａが係止されてディスクカッタ２３が回転体４６に支持されることとなる。従って、回転体４６はカッタヘッド１８の中心から放射方向に沿った軸心Ｏ１　により回動自在に支持され、ディスクカッタ２３はこの回転体４６の回転軸心Ｏ１　と平行な軸心Ｏ２　により回転自在に支持される。なお、本実施形態では、１つの回転体４６に２つのディスクカッタ２３を装着したが、１つの回転体４６に１つあるいは３つ以上のディスクカッタ２３を装着してもよい。
【００２１】
また、カッタヘッド１８にはディスクカッタ２３が破砕あるいは掘削した土砂を土砂取込開口２７を介してチャンバ３２に取り込む土砂排出路５３が設けられている。即ち、回転体４６には装着開口部４８から側方に貫通して左右の土砂流通孔５４が形成されており、各土砂流通孔５４はカッタスポーク１９の側部に形成された土砂排出開口部５５に連通している。従って、土砂排出路５３は、カッタスポーク１９の突出開口部４５と、回転体４６の装着開口部４８及び左右の土砂流通孔５４と、カッタスポーク１９の左右の土砂排出開口部５５とから構成されている。
【００２２】
そして、回転体４６の側部には軸心Ｏ１　と同心のピニオン５６が一体に形成され、カッタスポーク１９には油圧ジャッキ５７が装着され、駆動ロッド５８にはラック５９が固結され、このラック５９がピニオン５６に噛み合っている。従って、この油圧ジャッキ５７を伸縮してラック５９を移動することで、ピニオン５６を介して回転体４６を正逆回転することができる。この場合、ディスクカッタ２３が前側を向くと、突出開口部４５と装着開口部４８と土砂流通孔５４と土砂排出開口部５５とが連通し、油圧ジャッキ５７により回転体４６を１８０度回動してディスクカッタ２３が後側を向くと、突出開口部４５が回転体４６によって遮蔽されると共に土砂流通孔５４が遮断されるようになっている。
【００２３】
また、カッタスポーク１９のサドル４３には、土砂排出路５３に対応してディスクカッタ２３の装着部に付着した掘削土砂を排除する土砂排除手段としての水噴射ノズル６１が設けられている。この水噴射ノズル６１はカッタスポーク１９の各側部に形成された左右の土砂排出開口部５５の後方に位置してそれぞれ取付けられ、左右の土砂流通孔５４を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対して水を噴射することができる。
【００２４】
この水噴射ノズル６１はカッタスポーク１９に装着された各ディスクカッタ２３に対応して複数設けられており、ディスクカッタ収納室４１内の各水噴射ノズル６１から第１給水管６２がそれぞれカッタ交換室４２に配管され、各第１給水管６２には遠隔により独立して開閉操作可能な電磁弁（開閉弁）６３が取付けられている。第２給水管６４はカッタ交換室４２内を長手方向に沿って配管され、一端部が分岐して各第１給水管６２に連結される一方、他端部は支持筒６５内を通り、ロータリジョイント６５と共に設けられたスイベルジョイント６６を介して掘削機本体１１内に配管され、この掘削機本体１１内に配置された水供給手段としての水供給ポンプ６７に連結されている。
【００２５】
従って、水供給ポンプ６７を駆動すると、水が第２給水管６４によりカッタヘッド１８内に供給され、各電磁弁６３を開放することで、各水噴射ノズル６１から左右の土砂排出開口部５５及び土砂流通孔５４を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対して水を噴射することで、ここに付着した掘削土砂を取り除くことができる。
【００２６】
なお、回転体４６はディスクカッタ２３が前側を向いた位置にて、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク１９に固定されると共に、この固定ボルトを外して１８０度回動し、ディスクカッタ２３が後側を向いた位置で、図示しない固定ボルトによりカッタスポーク１９に固定可能となっている。
【００２７】
また、掘削機本体１１の前胴１２とカッタスポーク１９のカッタ交換室４２との間には図示しない連通路が設けられており、カッタ交換室４２を掘削機本体１１と同様のほぼ大気圧状態に維持されている。そのため、作業者が掘削機本体１１からこの連通路を通ってカッタ交換室４２に入り、ディスクカッタ２３の交換作業を行うことができる。
【００２８】
ここで、このように構成されたトンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにディスクカッタ２３の交換作業について説明する。
【００２９】
トンネルを掘削形成するには、図１及び図２に示すように、カッタ旋回モータ２９によってカッタヘッド１８を回転しながら、複数のシールドジャッキ３５を伸長して既設セグメント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。すると、多数のディスクカッタ２３，２４，２５を前方の地盤に押し付けて圧砕して掘削すると共に、各カッタビット２６が地盤を掘削し、掘削土砂が取込開口部２７からチャンバ３２内に取り込まれ、送泥管３３から供給された泥水と共に排泥管３４によって外部に排出される。このとき、ディスクカッタ２３により破砕された土砂は、カッタスポーク１９の突出開口部４５から回転体４６の装着開口部４８に侵入し、各土砂流通孔５４を通って土砂排出開口部５５から取込開口部２７に排出され、チャンバ３２内に取り込まれることとなり、破砕土砂の流通性を良くして掘削効率を向上できる。
【００３０】
そして、シールドジャッキ３５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、エレクタ装置２６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。
【００３１】
このようなトンネル掘削作業を実施していく過程で、長期間にわたるトンネルの掘削作業によりディスクカッタ２３が摩耗して掘削能率が低下したときには、新しいものと交換する必要がある。ディスクカッタ２３の交換作業を行う場合、カッタヘッド１８の旋回及び掘削機本体１１の前進を停止するが、カッタヘッド１８をカッタスポーク１９が鉛直状態となる角度で停止させる。また、中折ジャッキ１４を収縮して後胴１３に対して前胴１２を後退し、各ディスクカッタ２３と切羽との間に空間部を形成しておく。
【００３２】
また、交換するディスクカッタ２３の周辺部に掘削した土砂が付着していると、回転体４６からディスクカッタ２３を取り外す作業やこの回転体４６に新しいディスクカッタ２３を取付ける作業が困難となるため、事前にディスクカッタ２３の周辺部に付着した土砂を取り除く必要がある。即ち、掘削機本体１１内の水供給ポンプ６７を駆動し、第２給水管６４を通して水をカッタヘッド１８内に供給し、電磁弁６３を開放することで各水噴射ノズル６１から水を噴射する。すると、水は土砂排出路５３を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に噴射され、ここに付着した掘削土砂を取り除く。このとき、カッタスポーク１９に装着された全てのディスクカッタ２３を交換する場合には、全ての電磁弁６３を開放して各水噴射ノズル６１から水を噴射し、全てのディスクカッタ２３に付着した土砂を排除するが、特定のディスクカッタ２３のみを交換する場合には、対応する電磁弁６３を開放して水噴射ノズル６１から水を噴射し、交換が必要なディスクカッタ２３に付着した土砂のみを排除する。
【００３３】
そして、交換するディスクカッタ２３に付着した土砂が排除されると、掘削機本体１１内の作業者が連通路を通ってカッタ交換室４２に入り、ここで上部のディスクカッタ２３から順に交換していく。この場合、掘削機本体１１内は図示しない空調設備によりほぼ大気圧状態に維持されており、一方、カッタ交換室４２は回転体４６により切羽側と仕切られ、掘削機本体１１内から連通路までは連通した遮蔽空間であり、掘削機本体１１内と同様に大気圧状態となっており、作業者は安全にカッタ交換室３１で作業を行うことができる。
【００３４】
作業者はこのカッタ交換室３１内で、まず、図４に示すように、複数の固定ボルトを弛緩することで、サドル４３に対する回転体４６の係止を解除して回転体４６を回動可能とする。次に、図５（ａ）に示すように、油圧ジャッキ５７を伸長してラック５９を移動し、このラック５９と噛み合うピニオン５６と共に回転体４６を回動する。そして、図５（ｂ）に示すように、回転体４６を１８０度回動すると、掘進方向前方を向いていたディスクカッタ２３が掘進方向後方を向くこととなる。この場合、切羽が安定するようにカッタヘッド１８の前方は送泥や掘削土により所定の土圧が作用しているが、サドル４３に回転体４６が嵌合してシール性を確保したままで回動するため、この送泥や掘削土がカッタ交換室４２内に浸入することはなく、作業者の安全が確保される。
【００３５】
そして、交換するディスクカッタ２３が後方に向いた状態で、図５（ｃ）に示すように、ゲート４０を開放してディスクカッタ収納室４１とカッタ交換室４２を連通し、固定ボルト５２を弛緩して係止片５１を取り外し、回転体４６におけるディスクカッタ２３の支持を解除する。ここで、図５（ｄ）に示すように、作業者はディスクカッタ２３を若干手前へ引出し、搬送用ウインチ（図示略）を用いてディスクカッタ２３を吊上げ、カッタ交換室４２から連通路を通って掘削機本体１１へ搬送し、新しいディスクカッタ２３を搬送用ウインチに連結し、再びカッタ交換室４２まで搬送する。そして、新しいディスクカッタ２３を回転体４６に装着して固定ボルト５２により係止片５１を取付ける。
【００３６】
その後、油圧ジャッキ５７を収縮してラック５９を逆に移動し、このラック５９と噛み合うピニオン５６と共に回転体４６を逆に１８０度回動する。そして、ディスクカッタ２３を前方に向かせ、固定ボルトにより回転体４６をサドル４３に固定する。このとき、切羽との間に空間部が形成されていることで、新しいディスクカッタ２３が切羽に接触することなく、容易に固定できる。このようにして上部のディスクカッタ２３を交換すると、続いてその下部のディスクカッタ２３を順に交換していく。そして、一つのカッタスポーク１５にある全てのあるいは特定のディスクカッタ１６を交換すると、カッタヘッド１４を所定角度回動し、随時該当するディスクカッタ１６を交換していく。
【００３７】
このように本実施形態のトンネル掘削機にあっては、カッタヘッド１８のカッタスポーク１９にディスクカッタ収納室４１及びカッタ交換室４２を設け、ディスクカッタ収納室４１に回転体４６を油圧ジャッキ５７により回動自在に装着し、この回転体４６の前部にディスクカッタ２３を着脱自在に装着すると共に、回転体４６の側部にディスクカッタ２３の装着開口部４５からカッタスポーク１９の側方に貫通する土砂排出路５３を設け、この土砂排出路５３に対応してディスクカッタ２３に付着した土砂を排除する水噴射ノズル６１を設けている。
【００３８】
従って、ディスクカッタ２３の交換作業を行う前に、水噴射ノズル６１から土砂排出路５３を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に水を噴射することで、ここに付着した掘削土砂を取り除くことができ、回転体４６からのディスクカッタ２３の取り外し作業、並びにこの回転体４６への新しいディスクカッタ２３の取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができる。
【００３９】
また、掘削作業中に、ディスクカッタ２３が掘削した土砂は、カッタスポーク１９の突出開口部４５から回転体４６の装着開口部４８に入り、各土砂流通孔５４を通って土砂排出開口部５５から取込開口部２７に排出され、チャンバ３２内に取り込まれることとなり、掘削土砂が回転体４６内に滞留して閉塞することなく適正に排出されることとなり、破砕土砂の流通性を良くしてディスクカッタ２３は確実に回転して地盤を掘削することができ、掘削効率を向上できる。
【００４０】
更に、ディスクカッタ２３が磨耗したときには、作業者が掘削機本体１１からカッタ交換室４２内に入り、ここでディスクカッタ２３の交換作業を行うことで、泥水や掘削土砂の排出や圧気を行うための作業等が不要となると共に、作業時間も短縮して作業コストを低減できると共に、作業者はカッタヘッド１８の前方やチャンバ３２など機外へ出る必要がなくなり、作業者にかかる負担が減少して安全性が向上する。そして、カッタスポーク１９のサドル４３にディスクカッタ２３が支持された回転体４６をシール部材４７を介して回動自在に支持することで、掘削作業時やディスクカッタ２３の交換時であっても、切羽側からカッタ交換室４２内への泥水等の浸入が確実に阻止され、作業の安全を十分に確保できる。
【００４１】
また、カッタヘッド１８に、回転体４６をその中心から放射方向に沿った軸心Ｏ１　により回動自在に支持し、ディスクカッタ２３をこの回転体４６の回転軸心Ｏ１　と平行な軸心Ｏ２　により回転自在に支持したことで、回転するカッタヘッド１８による地盤掘削時に、ディスクカッタ２３は地盤に押し付けられて圧砕し、その反力が支持軸２３ａを介して回転体４６に作用するが、回転体４６はディスクカッタ２３の回転軸心Ｏ２　と同じ回転軸心Ｏ１　であるためにこの方向の反力は受け流され、その他の方向の反力はサドル４３により確実に受け止められる。また、ディスクカッタ２３を回転体４６の回動軌跡内に位置させたことで、ディスクカッタ２３の交換時に回転体４６に対してこのディスクカッタ２３をスライドさせることなく、容易に交換が可能となる。
【００４２】
なお、第１実施形態では、カッタスポーク１９に形成された土砂排出路５３における左右の土砂流通孔５４及び土砂排出開口部５５に対応してディスクカッタ２３に付着した土砂を排除する水噴射ノズル６１を設けたが、水噴射ノズル６１の装着位置はこの位置に限定されるものではない。図７に本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機におけるカッタヘッドの要部断面を示す。なお、前述した実施形態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。
【００４３】
第２実施形態のトンネル掘削機において、図６に示すように、カッタスポーク１９のサドル４３に回転自在に支持された回転体４６には、土砂排出路５３の各土砂流通孔５４に貫通する左右一対の取付孔７１が形成されており、この各取付孔７１に水噴射ノズル７２が装着されている。この水噴射ノズル７２は装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対向して位置しており、図示しない係止機構（例えば、固定ボルト、ばね付勢された係止ピンなど）により回転体４６の取付孔７１に固定され、必要に応じてカッタ交換室４２側からこの係止機構を解除することで取り外し可能となっている。そして、この水噴射ノズル７２には前述した第１給水管６２が連結されている。
【００４４】
従って、ディスクカッタ２３の交換作業を行う場合、カッタヘッド１８の旋回及び掘削機本体１１の前進を停止し、カッタヘッド１８をカッタスポーク１９が鉛直状態となる角度で停止させる。この状態で、掘削機本体１１内の水供給ポンプにより水を第１給水管６２を通して各水噴射ノズル７２に供給し、この水噴射ノズル７２から土砂排出路５３を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に噴射し、ここに付着した掘削土砂を取り除く。
【００４５】
そして、交換するディスクカッタ２３に付着した土砂が排除されると、掘削機本体１１内の作業者が連通路を通ってカッタ交換室４２に入り、取付孔７１から水噴射ノズル７２を取り外した後、前述と同様の作業工程によりディスクカッタ２３を順に交換していく。
【００４６】
このように第２実施形態のトンネル掘削機にあっては、回転体４６に土砂排出路５３に貫通する取付孔７１を形成し、この各取付孔７１に水噴射ノズル７２を着脱自在に装着し、水噴射ノズル７２を装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に対向して位置させている。従って、水噴射ノズル７２から水を噴射すると、噴射された水は周囲の部材に邪魔されることなく確実に土砂排出路５３を通して回転体４６の装着開口部４８とディスクカッタ２３との隙間に到達することとなり、ここに付着した掘削土砂を適正に取り除くことができ、回転体４６からのディスクカッタ２３の取り外し作業、並びにこの回転体４６への新しいディスクカッタ２３の取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態において、ディスクカッタ２３の周辺部に付着した土砂を排除する土砂排除手段として水噴射ノズル６１，７２をカッタスポーク１９の両側に２つ設けたが、１つとしてもよく、この場合、水噴射ノズルの向きを遠隔操作で変更可能とすることが望ましい。また、水噴射ノズル６１，７２から土砂排出路５３を通してディスクカッタ２３の周辺部に水を噴射したが、カッタスポーク１９の前面側からディスクカッタ２３の周辺部に水を噴射してもよい。更に、土砂排除手段を水噴射ノズル６１，７２に限らず、高圧エアを噴射する噴射ノズルや洗浄ブラシなどであってもよい。
【００４８】
また、ディスクカッタ２３を回転体４６と共に回動させる回動手段をピニオン５６と油圧ジャッキ５７とラック５９により構成したが、ウォームホイールとウォームギヤや駆動モータ等を組み合わせて用いてもよい。また、カッタスポーク１９の複数の回転体４６を順に回動してディスクカッタ２３を一つずつ交換したが、各回転体４６を連結して一度に全ての回転体４６を回動させてもよい。更に、カッタスポーク１９に装着されたディスクカッタ２３を交換可能としたが、カッタスポーク２０，２１に装着されたディスクカッタ２４，２５を交換可能とすることもできる。
【００４９】
そして、本発明のトンネル掘削機は、泥水式あるいは泥土圧式シールド掘削機やトンネルボーリングマシンに適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のトンネル掘削機によれば、掘削機本体の前部に放射状をなすカッタスポークを有するカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、カッタスポークの前部に回転体を回動手段により所定角度回動可能に装着し、この回転体にディスクカッタをカッタヘッドから前方に突出するように着脱自在に装着し、このディスクカッタの装着部に付着した土砂を排除する土砂排除手段を設けたので、ディスクカッタの交換作業を行う前に、土砂排除手段によりディスクカッタの周辺部に付着した土砂を取り除くことができ、ディスクカッタの取り外し作業や新しいディスクカッタの取付作業を短時間で容易に、且つ、安全に行うことができ、ディスクカッタ交換作業の作業性及び安全性を向上することができる。
【００５１】
請求項２の発明のトンネル掘削機によれば、土砂排除手段を回転体とディスクカッタとの隙間に対して水を噴射する噴射ノズルとしたので、作業者がディスクカッタの周辺にいくことなく容易に、且つ、確実にディスクカッタの周辺部に付着した土砂を取り除くことができ、作業者にかかる負担が減少して安全性を向上することができる。
【００５２】
請求項３の発明のトンネル掘削機によれば、ディスクカッタの装着部からカッタスポークの側方に貫通する土砂排出路を設け、噴射ノズルをカッタスポークに装着して土砂排出路を通して水を噴射するようにしたので、カッタスポークや回転体に大幅な設計変更を行うことなく、容易に噴射ノズルを装着することができ、構造の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができる。
【００５３】
請求項４の発明のトンネル掘削機によれば、土砂排出路をディスクカッタの装着部からカッタスポークの両側方に貫通して形成し、この土砂排出路に対応して噴射ノズルを設けたので、ディスクカッタによる適正な地盤掘削及び土砂排出を実施することができると共に、噴射ノズルからの水を確実にディスクカッタの周辺部に噴射し、付着した土砂を取り除くことができる。
【００５４】
請求項５の発明のトンネル掘削機によれば、カッタスポークにその長手方向に沿ってディスクカッタを複数着脱自在に装着し、複数のディスクカッタに対応して噴射ノズルを複数設ける一方、掘削機本体に水供給手段を設け、この水供給手段から延出された給水管を分岐して開閉弁を介して各噴射ノズルに連結したので、カッタスポークに装着された全てのディスクカッタの付着土砂を排除することができると共に、特定のディスクカッタの付着土砂のみを排除することができ、カッタ交換作業の作業性を向上することができる。
【００５５】
請求項６の発明のトンネル掘削機によれば、回転体にディスクカッタの装着部に貫通する取付孔を形成し、この取付孔に噴射ノズルを着脱自在に装着したので、水噴射ノズルから噴射された水は周囲の部材に邪魔されることなく確実にディスクカッタの周辺部に到達することとなり、ここに付着した掘削土砂を適正に取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル掘削機の概略断面図である。
【図２】トンネル掘削機の正面図である。
【図３】ディスクカッタの正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】ディスクカッタの交換作業を表す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機におけるカッタヘッドの要部断面図である。
【符号の説明】
１１　掘削機本体
１４　中折ジャッキ
１８　カッタヘッド
１９　カッタスポーク
２３　ディスクカッタ
２９　カッタ旋回モータ
３５　シールドジャッキ（推進ジャッキ）
３７　エレクタ装置
４１　ディスクカッタ収納室
４２　カッタ交換室
４５　突出開口部
４６　回転体
４８　装着開口部
５３　土砂排出路
５４　土砂流通孔
５５　土砂排出開口部
５６　ピニオン（回動手段）
５７　油圧ジャッキ（回動手段）
５８　ラック（回動手段）
６１　水噴射ノズル（土砂排除手段）
６２　第１給水管
６３　電磁弁（開閉弁）
６４　第２給水管
６５　ロータリジョイント
６６　スイベルジョイント
６７　水供給ポンプ（水供給手段）
７１　取付孔
７２　水噴射ノズル（土砂排除手段）
【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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