(57)【要約】【課題】  カッタ交換装置及び方法とトンネル掘削機において、カッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ると共に装置の簡素化を図る。【解決手段】  カッタヘッド１８のカッタスポーク１９内にガイド孔４４を有するガイド筒４１を固定し、このガイド孔４４内に先行ビット２１を移動自在に支持すると共に、このガイド筒４１にガイド孔４４に連通するシール挿入孔５３を形成し、このシール挿入孔４３に対して、止水ゴム球５４と押出ロッド５９と位置決めロッド５３を有するシール挿入機構５６を装着可能とし、この止水ゴム球５４を先行ビット２１が後退したガイド孔４４の前部に挿入して止水可能とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタヘッドに前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段とを具えたことを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項２】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段が設けられたことを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項３】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入されたシール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段が設けられたことを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項４】
請求項３記載のカッタ交換装置において、前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段が設けられたことを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項５】
請求項４記載のカッタ交換装置において、前記シール挿入手段は、前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドを有し、前記シール位置決め手段は、該押出ロッド内から前方に移動した前記シール部材の後方に突出する位置決めロッドを有することを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項６】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記シール挿入手段は、前記シール部材を保持して前記シール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、該シール支持筒内に移動自在に嵌合して前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドと、該押出ロッド内に移動自在に嵌合して前記ガイド孔内の前記シール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、前記押出ロッド及び前記位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とを有することを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項７】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記カッタ移動手段は、前記カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部が該カッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を有することを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項８】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部が該ガイド孔内に突出可能な移動ピンが移動自在に装着され、該移動ピンは、先端部が前記カッタの側面に圧接して該カッタを前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能すると共に、先端部が前記ガイド孔内に突出して前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能することを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項９】
請求項１記載のカッタ交換装置において、前記カッタヘッドの所定の位置に前記ガイド孔が形成されたガイド筒が固定されており、該ガイド筒の後方に該ガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器が着脱自在に設けられたことを特徴とするカッタ交換装置。
【請求項１０】
カッタヘッドに支持されたカッタをガイド孔に沿って後退し、該ガイド孔の側方に連通するシール挿入孔から該カッタの前方にシール部材を挿入し、該シール部材を前方に移動して前記ガイド孔の周面に密着させて止水した状態で、前記カッタを前記カッタヘッドから引き抜いて交換することを特徴とするカッタ交換方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のカッタ交換方法において、前記シール部材を前方に移動して止水した後に該シール部材の後退を阻止した状態で、前記カッタの交換作業を行うことを特徴とするカッタ交換方法。
【請求項１２】
請求項１０記載のカッタ交換方法において、前記カッタを前記ガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタを該ガイド孔に挿入して前進し、該ガイド孔内の前記シール部材を該カッタにより外方に押し出して該カッタを所定の取付位置に移動することを特徴とするカッタ交換方法。
【請求項１３】
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て放射状に装着された複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、該カッタスポーク内に前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段とを具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】
本発明は、先行ビットやカッタビットなどのカッタを機内より交換可能としたカッタ交換装置及び方法、並びにこのカッタ交換装置を搭載したトンネル掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なトンネル掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドが駆動回転可能に装着され、このカッタヘッドに先行ビットやカッタビットなどが多数取付けられる一方、後部に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ことで、既設セグメントから掘削反力を得て掘削機本体が前進し、カッタビット等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先行ビットやカッタビットが摩耗してしまう。この先行ビット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、この状態で作業者が圧気空間に入って先行ビットやカッタビットの交換作業を行っていた。
【０００４】
そのため、ビット交換作業に長時間を要してしまい、また、作業者の安全性を十分考慮しなければならず、作業効率が良くなかった。そこで、作業者が切羽側やチャンバに出ることなく、機内から磨耗した先行ビットやカッタビットを新しいものと交換可能としたものが、例えば、下記に示す特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたシールド機は、カッタスポークに設けられた交換ビットを、作業員がシールド機の後方からその支持部と共にジャッキにより機内に引き込み、シャッタを閉じて止水した後に交換ビットの交換を行うものである。
【特許文献１】特開昭１１−０２２３８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来のシールド機によるビット交換装置にあっては、交換ビットを機内への引き込んでからシャッタを閉じて止水しており、このときの止水性を向上させるためには、シャッタの支持部分や密着部分の構造に十分に配慮する必要がある。そのため、シャッタの支持構造が複雑になると共に装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、カッタ交換作業の作業性及び安全性の向上を図ると共に装置の簡素化を図ったカッタ交換装置及び方法とトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のカッタ交換装置は、カッタヘッドに前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入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の発明のカッタ交換装置では、前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段が設けられたことを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明のカッタ交換装置では、前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入されたシール部材を前方に移動して該ガイド孔の周面に密着させるシール移動手段が設けられたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明のカッタ交換装置では、前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明のカッタ交換装置では、前記シール挿入手段は、前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドを有し、前記シール位置決め手段は、該押出ロッド内から前方に移動した前記シール部材の後方に突出する位置決めロッドを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明のカッタ交換装置では、前記シール挿入手段は、前記シール部材を保持して前記シール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、該シール支持筒内に移動自在に嵌合して前記シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に押し出す押出ロッドと、該押出ロッド内に移動自在に嵌合して前記ガイド孔内の前記シール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、前記押出ロッド及び前記位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明のカッタ交換装置では、前記カッタ移動手段は、前記カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部が該カッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明のカッタ交換装置では、前記ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部が該ガイド孔内に突出可能な移動ピンが移動自在に装着され、該移動ピンは、先端部が前記カッタの側面に圧接して該カッタを前記カッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能すると共に、先端部が前記ガイド孔内に突出して前記ガイド孔の前方に移動した前記シール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能することを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明のカッタ交換装置では、前記カッタヘッドの所定の位置に前記ガイド孔が形成されたガイド筒が固定されており、該ガイド筒の後方に該ガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器が着脱自在に設けられたことを特徴としている。
【００１６】
請求項１０の発明のカッタ交換方法は、カッタヘッドに支持されたカッタをガイド孔に沿って後退し、該ガイド孔の側方に連通するシール挿入孔から該カッタの前方にシール部材を挿入し、該シール部材を前方に移動して前記ガイド孔の周面に密着させて止水した状態で、前記カッタを前記カッタヘッドから引き抜いて交換することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１の発明のカッタ交換方法では、前記シール部材を前方に移動して止水した後に該シール部材の後退を阻止した状態で、前記カッタの交換作業を行うことを特徴としている。
【００１８】
請求項１２の発明のカッタ交換方法では、前記カッタを前記ガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタを該ガイド孔に挿入して前進し、該ガイド孔内の前記シール部材を該カッタにより外方に押し出して該カッタを所定の取付位置に移動することを特徴としている。
【００１９】
請求項１３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て放射状に装着された複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、該カッタスポーク内に前後方向に沿って設けられたガイド孔と、該ガイド孔に沿って移動自在に支持されると共に前端部が前記カッタヘッドから前方に突出した位置に位置保持可能なカッタと、該カッタを前後に移動するカッタ移動手段と、前記ガイド孔に連通するシール挿入孔と、該シール挿入孔から前記カッタが後退した前記ガイド孔の前部に挿入されて止水可能なシール部材と、該シール部材を前記シール挿入孔から前記ガイド孔に挿入するシール挿入手段とを具えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明のカッタ交換装置によれば、カッタヘッドに前後方向に沿ってガイド孔を設け、カッタ移動手段によりこのガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持すると共に、前端部がカッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能とし、また、ガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部に挿入して止水可能なシール部材を設け、このシール部材をシール挿入孔からガイド孔に挿入するシール挿入手段を設けたので、カッタをガイド孔に沿って後退してからその前方にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うことができ、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置を簡素化することができる。
【００２１】
請求項２の発明のカッタ交換装置によれば、カッタが後退したガイド孔の前部にシール剤を充填するシール剤充填手段を設けたので、カッタを後退するときにガイド孔の前部にシール剤を充填することで、シール部材による止水性能を向上することができる。
【００２２】
請求項３の発明のカッタ交換装置によれば、シール挿入孔からガイド孔に挿入されたシール部材を前方に移動してガイド孔の周面に密着させるシール移動手段を設けたので、シール部材をガイド孔の周面に確実に密着させることで、シール部材による止水性能を向上することができる。
【００２３】
請求項４の発明のカッタ交換装置によれば、ガイド孔の前方に移動したシール部材の後退を阻止するシール位置決め手段を設けたので、ガイド孔の周面に密着したシール部材の移動が阻止されることとなり、確実な止水を行うことができる。
【００２４】
請求項５の発明のカッタ交換装置によれば、シール挿入手段としてシール部材をシール挿入孔からガイド孔に押し出す押出ロッドを設け、シール位置決め手段として押出ロッド内から前方に移動したシール部材の後方に突出する位置決めロッドを設けたので、簡単な構成によりシール部材をガイド孔に押し出すことができると共に、このシール部材の位置決めを行うことができる。
【００２５】
請求項６の発明のカッタ交換装置によれば、シール挿入手段を、シール部材を保持してシール挿入孔に対して着脱自在なシール支持筒と、シール支持筒内に移動自在に嵌合してシール部材をシール挿入孔からガイド孔に押し出す押出ロッドと、押出ロッド内に移動自在に嵌合してガイド孔内のシール部材の後退を阻止する位置決めロッドと、押出ロッド及び位置決めロッドを移動させるロッド移動手段とで構成したので、カッタ交換時にシール挿入手段を装着してカッタ交換作業を行うことができ、作業性を向上することができると共に、装置を簡素化することができる。
【００２６】
請求項７の発明のカッタ交換装置によれば、カッタ移動手段として、カッタの後方に回転自在に支持されると共に先端部がこのカッタ内に進入して螺合するカッタ交換ねじ棒を設けたので、簡単な構成により容易にカッタを移動することができると共に、カッタ移動手段を長尺に形成する必要がなく、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００２７】
請求項８の発明のカッタ交換装置によれば、ガイド孔が形成されたガイド筒に先端部がガイド孔内に突出可能な移動ピンを移動自在に装着し、この移動ピンを、先端部がカッタの側面に圧接してカッタをカッタヘッドから前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能させると共に、先端部がガイド孔内に突出してガイド孔の前方に移動したシール部材の後退を阻止するシール位置決め手段として機能させようにしたので、移動ピンだけでカッタの位置保持とシール部材の後退阻止が可能となり、装置の簡素化や低コスト化を図ることができる。
【００２８】
請求項９の発明のカッタ交換装置によれば、カッタヘッドの所定の位置にガイド孔が形成されたガイド筒を固定し、このガイド筒の後方にガイド孔に連通するカッタ収納部を有するカッタ収納容器を着脱自在に設けたので、カッタをカッタ収納容器に収納した状態で新しいものと交換することができ、カッタ交換作業が容易になると共に交換時間を短縮することができ、作業性を向上することができる。
【００２９】
請求項１０の発明のカッタ交換方法によれば、カッタヘッドに支持されたカッタをガイド孔に沿って後退し、ガイド孔の側方に連通するシール挿入孔からカッタの前方にシール部材を挿入し、シール部材を前方に移動してガイド孔の周面に密着させて止水した状態で、カッタをカッタヘッドから引き抜いて交換するようにしたので、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置を簡素化することができる。
【００３０】
請求項１１の発明のカッタ交換方法によれば、シール部材を前方に移動して止水した後にシール部材の後退を阻止した状態で、カッタの交換作業を行うようにしたので、ガイド孔の周面に密着したシール部材の移動が阻止されることとなり、確実な止水を行うことができる
【００３１】
請求項１２の発明のカッタ交換方法によれば、カッタをガイド孔から後方に引き抜いた後、新しいカッタをこのガイド孔に挿入して前進し、ガイド孔内のシール部材をカッタにより外方に押し出してカッタを所定の取付位置に移動するようにしたので、安価なシール部材を回収せずに常に新しいシール部材を用いて止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、一つの装置でカッタ交換作業を繰り返し行うことができる。
【００３２】
請求項１３の発明のトンネル掘削機によれば、筒状をなす掘削機本体を推進ジャッキにより前進可能とし、前部に放射状に装着された複数の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、カッタスポーク内に前後方向に沿ってガイド孔を設け、カッタ移動手段によりこのガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持すると共に、前端部がカッタヘッドから前方に突出した位置に位置保持可能とし、また、ガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部に挿入して止水可能なシール部材を設け、このシール部材をシール挿入孔からガイド孔に挿入するシール挿入手段を設けたので、カッタをガイド孔に沿って後退してからその前方にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うことができ、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と共に、シール部材をガイド孔の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明のカッタ交換装置、カッタ交換方法、トンネル掘削機の最良の形態は、カッタスポーク内のガイド孔に沿ってカッタを前後移動自在に支持し、このガイド孔に連通するシール挿入孔を設け、このシール挿入孔からカッタが後退したガイド孔の前部にシール部材を挿入して止水した状態で、カッタ交換作業を行うものであり、以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１に本発明の第１実施例に係るカッタ交換装置を搭載したトンネル掘削機の概略断面、図２に第１実施例のトンネル掘削機の正面視、図３にカッタスポークの断面を表す図２のIII−III断面、図４にカッタ交換時におけるカッタスポークの断面、図５及び図６に第１実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面を示す。
【００３５】
第１実施例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とが球面軸受１４を介して屈曲自在に連結され、複数の中折ジャッキ１５によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には回転リング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、中心部から放射状に設けられたカッタスポーク１９が連結リング２０によって連結されて構成され、各カッタスポーク１９の前面部に複数の先行ビット２１がその長手方向に沿って装着されると共に、各カッタスポーク１９の両側部に複数のカッタビット２２がその長手方向に沿って装着されている。
【００３６】
回転リング１６の後部にはリングギア２３が固定される一方、掘削機本体１１（前胴１２）には複数のカッタ旋回モータ２４が取付けられており、このカッタ旋回モータ２４の駆動ギア２５がこのリングギア２３に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２４を駆動して駆動ギア２５を回転駆動すると、リングギア２３、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。
【００３７】
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２６が取付けられ、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド２６との間にチャンバ２７が形成されており、バルクヘッド２６には前方に向けて複数の攪拌棒２８が固定されている。そして、掘削機本体１１内にはスクリューコンベヤ２９が前傾した状態で配設され、前端部がバルクヘッド２６を貫通してチャンバ２７内に開口している。
【００３８】
後胴１３の前部内周面には周方向に沿って複数のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３０が並設されており、このシールドジャッキ３０を後方に伸長してスプレッダ３１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３２が設けられている。
【００３９】
ところで、第１実施例では、カッタ交換装置により、カッタヘッド１８に装着された先行ビット２１を機内側から交換可能となっている。即ち、図１乃至図３に示すように、カッタヘッド１８におけるカッタスポーク１９は中空の四角断面形状をなし、前面部に複数の先行ビット２１が交換可能に装着される一方、後面部に作業口３３が形成されて作業扉３４により開閉可能となっている。
【００４０】
本実施例のカッタ交換装置において、カッタスポーク１９の前面部にはガイド筒４１のフランジ部４２がボルト４３によりシール４０を介して固定されており、ガイド筒４１内には円形断面を有するガイド孔４４が前後方向に沿って形成され、前端部がカッタスポーク１９の外方に開放し、後端部がカッタスポーク１９内に開放している。先行ビット（カッタ）２１は、円柱形状をなすビット本体４５の前端部に地盤を掘削するビット４６が一体に固定されて構成され、中心部に貫通孔４７が長手方向に沿って形成されている。そして、この先行ビット２１は、ビット本体４５がガイド筒４１のガイド孔４４にシール４８を介して移動自在に嵌合しており、ビット４６がカッタスポーク１９から前方に突出している。また、ガイド筒４１のフランジ部４２には、ビット交換ジャッキ（カッタ移動手段）４９が着脱自在に装着される一方、先行ビット２１の後端部には連結プレート５０が固定されており、ビット交換ジャッキ４９の駆動ロッド５１の先端部がこの連結プレート５０の端部に締結されている。
【００４１】
従って、ビット交換ジャッキ４９を伸縮することにより先行ビット２１をガイド筒４１のガイド孔４４に沿って移動することができ、このビット交換ジャッキ４９を収縮することで、先行ビット２１をビット４６がカッタヘッド１８から前方に突出した突出位置に移動して位置保持することができる一方、ビット交換ジャッキ４９を伸長することで、先行ビット２１を後退してカッタスポーク１９内に引き込むことができる。この先行ビット２１の引き込み時、ビット交換ジャッキ４９の伸縮に応じて、ガイド筒４１のフランジ部４２とビット交換ジャッキ４９との間にスペーサ５２（図５参照）を介装することで、先行ビット２１をビット交換ジャッキ４９のストローク以上に移動することができる。
【００４２】
また、ガイド筒４１の長手方向におけるほぼ中央部には、外部からガイド孔４４に連通するシール挿入孔５３が形成されている。このシール挿入孔５３は、先行ビット２１の交換時に後述するシール部材としての止水ゴム球５４をガイド孔４４に挿入して止水し、カッタスポーク１９内への浸水を防止するためのものである。なお、通常のトンネル掘削作業時には、このシール挿入孔５３は不要であるため、このシール挿入孔５３を閉塞する蓋部材５５が取付けられている。
【００４３】
そして、図４に示すように、磨耗した先行ビット２１の交換時に、止水ゴム球５４をシール挿入孔５３から先行ビット２１が後退したガイド孔４４の前部に挿入するシール挿入機構５６が、ガイド筒４１に対して装着可能となっている。即ち、このシール挿入機構５６にて、シール支持筒５７は内部にシール挿入孔５３に適合する支持孔５８が形成され、ガイド筒４１の側部にシールを介して図示しないボルトにより着脱可能となっている。この場合、ガイド孔４４、シール挿入孔５３、支持孔５８は同径であり、止水ゴム球５４は、この孔径より若干大きく形成された球体であり、外周面が密着して止水可能であると共に、所定の押圧力により移動可能となっている。
【００４４】
シール支持筒５７は、支持孔５８の先端部側にこの止水ゴム球５４が嵌合して保持される一方、支持孔５８の基端部側にこの止水ゴム球５４をシール挿入孔５３からガイド孔４４に押し出す押出ロッド５９が移動自在に嵌合している。押出ロッド５９は、支持孔５８にシール６０を介して嵌合する外筒６１と、この外筒６１内にシール６２を介して移動自在に嵌合する位置決めロッド（シール位置決め手段）６３とから構成されている。この位置決めロッド６３は、ガイド孔４４に挿入された止水ゴム球５４の後退を阻止するものである。そして、押出ロッド５９及び位置決めロッド６３を独立して移動させる押出ジャッキ（ロッド移動手段）６４は、カッタスポーク１９内に装着可能であり、駆動ロッド６５の先端部を押出ロッド５９の蓋部５９ａ、またはこの蓋部５９ａを取り外した位置決めロッド６３の後端部に連結可能となっている。
【００４５】
前述した先行ビット２１の貫通孔４７には、シール挿入孔５３からガイド孔４４に挿入された止水ゴム球５４を前方に移動することで、外周部をガイド孔４４の周面に密着させる移動ロッド（シール移動手段）６６が移動自在に嵌合している。そして、この移動ロッド６６を移動させるシール移動ジャッキ６７が、カッタスポーク１９内に装着可能であり、駆動ロッド６８の先端部を連結部レート５０を貫通した移動ロッド６６の連結部６６ａに連結可能となっている。
【００４６】
従って、ビット交換ジャッキ４９を伸長して先行ビット２１を所定ストローク後退させた状態で、押出ジャッキ６４を伸長して押出ロッド５９を前進することで、止水ゴム球５４をシール挿入孔５３からガイド孔４４に押し出すことができる。この状態で、シール移動ジャッキ６７を伸長して移動ロッド６６を前進することで、止水ゴム球５４をガイド孔４４の前方に押し出して外周部をガイド孔４４の周面に密着させることができる。その後、押出ジャッキ６４を伸長して位置決めロッド６３のみを前進することで、前方に移動した止水ゴム球５４の後部に位置決めロッド６３を突出し、土圧による止水ゴム球５４の後退を阻止することができる。
【００４７】
また、ガイド筒４１にて、シール挿入孔５３よりも前方の側部には、ガイド孔４４内にグリース（シール剤）を充填する充填孔（シール剤充填手段）６９が形成されており、この充填孔６９には図示しない連結ホースを介してグリース供給装置が連結されている。従って、ビット交換ジャッキ４９を伸長して先行ビット２１を後退させると同時に、充填孔６９からガイド孔４４へのグリースの充填を開始すると、先行ビット２１が後退して形成されたガイド孔４４の前部空間にグリースが充填されることとなり、ガイド孔４４内への浸水を抑制できる。
【００４８】
ここで、第１実施形態のトンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにカッタ交換装置による先行ビット２１の交換作業について説明する。
【００４９】
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２４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３０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、カッタヘッド１８に装着された多数の先行ビット２１やカッタビット２２が前方の地盤を掘削し、トンネルを形成する。そして、カッタヘッド１８の地盤掘削により発生した土砂は、カッタヘッド１８の開口部からチャンバ２７内に取り込まれ、スクリューコンベヤ２９によって外部に排出される。一方、シールドジャッキ３０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３２によってこの空所に新しいセグメントＳを挿入し、順次このセグメントＳをリング状に組み付けることで、所定長さのトンネルを継続して構築していく。
【００５０】
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先行ビット２１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。先行ビット２１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、作業性を考慮してカッタヘッド１８をカッタスポーク１９が鉛直状態あるいは水平状態となる角度で停止させることが望ましい。そして、カッタヘッド１８の周辺やチャンバ２７内の土砂を全て排出した後、作業者が掘削機本体１１から作業扉３４を開放し、作業口３３を通ってカッタヘッド１８内に入り、先行ビット２１の交換作業を行う。
【００５１】
作業者は、まず、図３及び図４に示すように、カッタヘッド１８のカッタスポーク１９内にて、交換する先行ビット２１のガイド筒４１に取付けられた蓋部材５５を外す一方、露出したシール挿入孔５３に対応してシール挿入機構５６をガイド筒４１に装着すると共に、カッタスポーク１９内に押出ジャッキ６４を装着する。このとき、シール挿入機構５６として、シール支持筒５７の先端部側に止水ゴム球５４を装着する一方、基端部側に押出ロッド５９並びに位置決めロッド６３を装着しておく。
【００５２】
そして、先行ビット２１の図示しない位置決めロックを解除した後、ビット交換ジャッキ４９を伸長し、ガイド孔４４に沿って先行ビット２１を後退させる。この場合、図５(ａ)に示すように、ビット交換ジャッキ４９の伸長後にガイド筒４１との連結を解除して収縮し、その間にスペーサ５２を介装して連結し、再びビット交換ジャッキ４９の伸長する操作を繰り返すことで、先行ビット２１を所定距離だけガイド孔４４内に引き込むことができる。また、このとき、充填孔６９からガイド孔４４に向けてグリースを注入することで、先行ビット２１が後退して形成されたガイド孔４４の前部空間にグリースを充填し、ガイド孔４４内への浸水を抑制する。
【００５３】
先行ビット２１の先端部がガイド孔４４内をシール挿入孔５３より後方まで後退すると共に、ガイド孔４４の前部空間にグリースが充填されると、押出ジャッキ６４の駆動ロッド６５を押出ロッド５９の蓋部５９ａに連結し、これを伸長して押出ロッド５９を前進することで、止水ゴム球５４をシール挿入孔５３からガイド孔４４に押し出す。続いて、図５(ｂ)に示すように、カッタスポーク１９内にシール移動ジャッキ６７を装着して駆動ロッド６８を移動ロッド６６の連結部６６ａに連結し、これを伸長して移動ロッド６６を前進して止水ゴム球５４をガイド孔４４の前方に押し出すことで、止水ゴム５４の外周部をガイド孔４４の周面に密着し、外部からのガイド孔４４内への浸水を確実に阻止する。そして、押出ジャッキ６４の駆動ロッド６５と押出ロッド５９の蓋部５９ａとの連結を解除し、押出ロッド５９から蓋部５９ａを外し、押出ジャッキ６４の駆動ロッド６５を位置決めロッド６３に連結する。この状態で、押出ジャッキ６４を伸長して位置決めロッド６３のみを前進し、この位置決めロッド６３の先端部を前方に移動した止水ゴム球５４の後部に突出することで、土圧などにより止水ゴム球５４が後退するのを阻止する。
【００５４】
このように先行ビット２１を支持するガイド孔４４の先端部が確実に止水されると、図５(ｃ)に示すように、シール移動ジャッキ６７を伸縮して移動ロッド６６を後退して元の位置に戻した後、このシール移動ジャッキ６７をカッタスポーク１９から取り外す。そして、再び、ビット交換ジャッキ４９及びスペーサ５２を用いて、前述と同様の操作により先行ビット２１を後退させ、ガイド筒４１のガイド孔４４から完全に引き抜く。そして、ビット交換ジャッキ４９の駆動ロッド５１と連結プレート５０との連結を解除し、磨耗した先行ビット２１を取り外し、新しい先行ビット２１を装着する。
【００５５】
新しい先行ビット２１が装着されたら、図６(ａ)に示すように、ビット交換ジャッキ４９を収縮すると共にスペーサ５２を取り外して先行ビット２１を前進させ、先端部がシール挿入孔５３の手前に至る位置で停止する。ここで、押出ジャッキ６４を収縮して位置決めロッド６３を後退し、ガイド孔４４からシール挿入孔５３を通して押出ロッド５９内に引き戻す。そして、再び、ビット交換ジャッキ４９を収縮すると共にスペーサ５２を取り外して先行ビット２１を前進させると、図６(ｂ)に示すように、先行ビット２１の先端部がガイド孔４４内にある止水ゴム球５４を外方に押し出しながら移動し、ビット４６がカッタスポーク１９の外方に移動する。ここで、図３に示すように、新しい先行ビット２１を所定の突出位置で固定し、ガイド筒４１からシール挿入機構５６を取り外すと共に、蓋部材５５を固定してシール挿入孔５３を閉塞してカッタ交換作業が完了となる。そして、再び、カッタヘッド１８を回転しながらシールドジャッキ３０を伸長し、掘削機本体１１を前進させることで前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。
【００５６】
なお、カッタスポーク１９には複数の先行ビット２１が設けられており、止水ゴム球５４を補充するだけで、一つのカッタ交換装置により全ての先行ビット２１を連続して交換することができる。
【００５７】
このように第１実施例のカッタ交換装置並びに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内にガイド孔４４を有するガイド筒４１を固定し、このガイド孔４４内に先行ビット２１を移動自在に支持すると共に、このガイド筒４１にガイド孔４４に連通するシール挿入孔５３を形成し、このシール挿入孔４３に対して、止水ゴム球５４と押出ロッド５９と位置決めロッド５３を有するシール挿入機構５６を装着可能とし、この止水ゴム球５４を先行ビット２１が後退したガイド孔４４の前部に挿入して止水可能としている。
【００５８】
従って、先行ビット２１の交換時には、ビット交換ジャッキ３９により先行ビット２１を後退し、押出ジャッキ６４により押出ロッド５９を介して止水ゴム球５４をガイド孔４４に挿入して止水した状態で、先行ビット２１をカッタスポーク１９内に引き抜いて交換作業を行うことができ、カッタ交換作業における作業性及び作業者の安全性を向上することができると共に、止水ゴム球５４をガイド孔４４の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、カッタ交換装置を簡素化して小型化することができる。
【００５９】
また、ガイド筒４１の側部に先行ビット２１が後退したガイド孔４４の前部空間にグリースを充填する充填孔６９を形成したことで、先行ビット２１を後退するときにガイド孔４４にグリースを充填して浸水を防止し、止水性能を向上することができる。
【００６０】
また、シール挿入孔５３からガイド孔４４に挿入された止水ゴム球５４を前方に移動してガイド孔４４の周面に密着させる移動ロッド６６を設けたことで、止水ゴム球５４をガイド孔４４の周面に隙間なく確実に密着させ、止水性能を向上することができる。更に、このガイド孔４４の前方に移動した止水ゴム球５４の後退を阻止する位置決めロッド６３を押出ロッド５９内に設けたことで、水圧等による止水ゴム球５４の後退を阻止することができ、止水性能の低下を防止することができると共に、装置の小型化が可能となる。
【００６１】
また、シール支持筒５７、止水ゴム球５４、押出ロッド５９、位置決めロッド６３等からなるシール挿入機構５６を、ガイド筒４１のシール挿入孔５３に対して着脱可能としたことで、カッタ交換時にだけこのシール挿入機構５６を装着して先行ビット２１の交換作業を行うことができ、カッタスポーク１９を小型化してカッタヘッド１８の軽量化に寄与することができる。
【００６２】
そして、新しい先行ビット２１の装着時に、この先行ビット２１をガイド孔４４で前進し、止水ゴム球５４外方に押し出して所定の取付位置に移動するようにしており、安価な止水ゴム球５４を回収せずに常に新しいものを用いて止水することができ、装置の簡素化並びに低コスト化を可能とすることができると共に、止水ゴム球５４を補充するだけで一つの装置でカッタ交換作業を繰り返し行うことができ、この場合、常に新しい止水ゴム球５４を用いるために十分な止水性能を確保して作業の安全性を確保することができる。
【実施例２】
【００６３】
図７に本発明の第２実施例に係るカッタ交換装置を表すカッタスポークの断面、図８にカッタ交換時におけるカッタスポークの断面、図９に図８のIX−IX断面、図１０に第２実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面を示す。なお、前述した実施例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。
【００６４】
第２実施例のトンネル掘削機に搭載されたカッタ交換装置において、図７乃至図９に示すように、カッタヘッド１８を構成するカッタスポーク１９の前面部にはガイド筒７１のフランジ部７２がボルト７３によりシール７０を介して固定されており、ガイド筒７１内には円形断面を有するガイド孔７４が前後方向に沿って形成され、前端部がカッタスポーク１９の外方に開放し、後端部がカッタスポーク１９内に開放している。このガイド筒７１は、前後の筒部７１ａ，７１ｂがボルト７５により着脱自在に連結されている。先行ビット（カッタ）７６は、円柱形状をなすビット本体７７の前端部に地盤を掘削するビット７８が一体に固定されて構成され、ビット本体７７の中心部に形成された貫通孔７９の後端部に雌ねじ部８０が形成されている。そして、この先行ビット７６は、ビット本体７７がガイド筒７１のガイド孔７４にシール８１を介して移動自在に嵌合しており、ビット７８がカッタスポーク１９から前方に突出している。また、ガイド筒７１にはガイド孔７４に直交する方向に沿って２つのねじ孔８２が周方向に対向した位置に形成されており、このねじ孔８２には先端部がガイド孔７４内に突出可能な移動ピン８３が螺合している。この移動ピン８３は、図示しない工具により回転させることで、軸方向に移動可能であり、先端部が先行ビット７６の側面に圧接してカッタヘッド１８から前方に突出した位置に保持可能なカッタ固定手段として機能することが可能であると共に、先端部がガイド孔７４内に突出してガイド孔７４の前方に移動した後述するシール部材としての止水ゴム球９２の後退を阻止するシール位置決め手段として機能することが可能である。
【００６５】
ガイド筒７１のガイド孔７４の後端部はカッタスポーク１９内に開放されており、先行ビット７６の交換時に、この先行ビット７６をカッタスポーク１９内へ引き抜くために利用され、通常のトンネル掘削作業時には、図７に示すように、このガイド穴７４の後端部には蓋部材８４が取付けられて閉塞されている。一方、磨耗した先行ビット７６の交換時には、図８に示すように、引き抜いた先行ビット７６を収容可能なビット収納容器８５がガイド筒７１に対して装着可能となっている。このビット収納容器８５は、フランジ部８６が蓋部材８４が外されたガイド筒４１の後端部にボルト８７により着脱自在であり、内部にガイド孔７４に連通する同径の収納部８８が形成されている。また、このビット収納容器８５には、外部からその中心部を貫通するビット交換ねじ棒（カッタ移動手段）８９が回転自在に支持されており、先端部が先行ビット７６の雌ねじ部８０に螺合する一方、基端部はカッタ収納容器８５の外部に突出して２つのナット９０が螺合している。
【００６６】
従って、ビット収納容器８５をガイド筒４１の後端部に固定した状態で、各ナット９０を弛緩して図示しない工具によりビット交換ねじ棒８９を回転することによりこのビット交換ねじ棒８９の先端部に雌ねじ部８０を介して係合する先行ビット７６をガイド筒７１のガイド孔７４に沿って移動することができ、このビット交換ねじ棒８９を一方方向に回転することで、先行ビット７６をビット７８がカッタヘッド１８から前方に突出した突出位置に移動することができる一方、ビット交換ねじ棒８９を他方方向に回転することで、先行ビット７６を後退してビット収納容器８５の収容部８８内に引き込むことができる。
【００６７】
また、ガイド筒７１の長手方向におけるほぼ中央部には、外部からガイド孔７４に連通するシール挿入孔９１が形成されている。このシール挿入孔９１は、先行ビット７６の交換時に止水ゴム球９２をガイド孔７４に挿入して止水し、カッタスポーク１９内への浸水を防止するためのものである。なお、通常のトンネル掘削作業時には、このシール挿入孔９１は不要であるため、このシール挿入孔９１を閉塞する蓋部材９３が取付けられている。
【００６８】
そして、図８に示すように、磨耗した先行ビット７６の交換時に、止水ゴム球９２をシール挿入孔９１から先行ビット７６が後退したガイド孔７４の前部に挿入するシール挿入機構９４が、ガイド筒７１に対して装着可能となっている。即ち、このシール挿入機構９４にて、シール支持筒９５は内部にシール挿入孔９１に適合する支持孔９６が形成され、ガイド筒７１の側部にシールを介して図示しないボルトにより着脱可能となっている。この場合、ガイド孔７４、シール挿入孔９１、支持孔９６は同径であり、止水ゴム球９２は、この孔径より若干大きく形成された球体であり、外周面が密着して止水可能であると共に、所定の押圧力により移動可能となっている。
【００６９】
シール支持筒９５は、支持孔９６の先端部側にこの止水ゴム球９２が嵌合して保持される一方、支持孔９６の基端部側にこの止水ゴム球９２をシール挿入孔９１からガイド孔７４に押し出す押出ロッド９７がシール部材９８を介して移動自在に嵌合しており、この押出ロッド９７は、先端部が止水ゴム球９２の外周面に密着してこれを適切に押し出すことができるような凹んだ湾曲形状をなしている。そして、押出ロッド９７は後端部にその両側に突出する取付ブラケット９９が取付けられ、この取付ブラケット９９の両側に一対の押出ねじ棒（ロッド移動手段）１００の基端部が回転自在に支持されており、各押出ねじ棒１００の先端部はシール支持筒９５からその両側に突出する連結ブラケット１０１に螺合している。
【００７０】
従って、ビット交換ねじ棒８９により先行ビット７６を所定ストローク後退させた状態で、図示しない工具を用いて各押出ねじ棒１００を回転して押出ロッド９７を前進することで、止水ゴム球９２をシール挿入孔９１からガイド孔７４に押し出すことができる。この状態で、ビット交換ねじ棒８９を回転して先行ビット７６を前進することで、止水ゴム球９２をガイド孔７４の前方に押し出して外周部をガイド孔７４の周面に密着させるができる。この場合、先行ビット７６及びビット交換ねじ棒８９がシール移動手段として機能する。その後、各移動ピン８３を回転して前進することで、前方に移動した止水ゴム球９２の後部にこの移動ピン８３の先端部を突出し、土圧による止水ゴム球９２の後退を阻止することができる。
【００７１】
また、ガイド筒７１にて、シール挿入孔９１よりも前方の側部には、ガイド孔７４内にグリース（シール剤）を充填する充填孔（シール剤充填手段）１０２が形成されており、この充填孔１０２には図示しない連結ホースを介してグリース供給装置が連結されている。従って、ビット交換ねじ棒８９を回転して先行ビット７６を後退させると同時に、充填孔１０２からガイド孔７４へのグリースの充填を開始すると、先行ビット７６が後退して形成されたガイド孔７４の前部空間にグリースが充填されることとなり、ガイド孔７４内への浸水を抑制できる。
【００７２】
ここで、第２実施形態のカッタ交換装置による先行ビット７６の交換作業について説明する。
【００７３】
トンネル掘削機によるトンネル掘削作業の途中で、先行ビット７６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。作業者は、まず、図７及び図８に示すように、カッタヘッド１８のカッタスポーク１９内にて、交換する先行ビット７６のガイド筒７１の後端部に取付けられた蓋部材８４を外す一方、露出した先行ビット７６に対応してビット収納容器８５をガイド筒７１に装着すると共に、ビット交換ねじ棒８９の先端部を先行ビット７６の雌ねじ部８０に螺合する。また、交換する先行ビット７６のガイド筒７１の側部に取付けられた蓋部材９３を外す一方、露出したシール挿入孔９１に対応してシール挿入機構９４をガイド筒７１に装着する。このとき、シール挿入機構９４として、シール支持筒９５の先端部側に止水ゴム球９２を装着する一方、基端部側に押出ロッド９７並びに押出ねじ棒１００を装着しておく。
【００７４】
次に、所定の工具により２つの移動ピン８３を回転して後退し、カッタスポーク１８に対する先行ビット７６の位置保持を解除した後、所定の工具によりビット交換ねじ棒８９を回転し、ガイド孔７４に沿って先行ビット７６を後退させる。このとき、充填孔１０２からガイド孔７４に向けてグリースを注入することで、先行ビット７６が後退して形成されたガイド孔７４の前部空間にグリースを充填し、ガイド孔７４内への浸水を抑制する。
【００７５】
そして、図１０(ａ)に示すように、先行ビット７６の先端部がガイド孔７４内をシール挿入孔９１より後方まで後退すると共に、ガイド孔７４の前部空間にグリースが充填されると、所定の工具により押出ねじ棒１００（図９参照）を回転して押出ロッド９７を前進することで、止水ゴム球９２をシール挿入孔９１からガイド孔７４に押し出す。続いて、図１０(ｂ)に示すように、ビット交換ねじ棒８９を前述とは逆方向に回転し、ガイド孔７４に沿って先行ビット７６を前進して止水ゴム球９２をガイド孔７４の前方に押し出すことで、止水ゴム９２の外周部をガイド孔７４の周面に密着し、外部からのガイド孔７４内への浸水を確実に阻止する。そして、この状態で、２つの移動ピン８３を前述とは逆方向に回転して前進して先端部をガイド孔７４内に突出し、前方に移動した止水ゴム球９２の後部に位置させることで、土圧などにより止水ゴム球９２が後退するのを阻止する。
【００７６】
このように先行ビット７６を支持するガイド孔７４の先端部が確実に止水されると、再び、ビット交換ねじ棒８９を回転して先行ビット７６を後退させ、ガイド筒７１のガイド孔７４から後方に引き抜き、先行ビット７６をビット収納容器８５内に収納する。この場合、先行ビット７６の後退位置で、この先行ビット７６はガイド筒７１の後筒部７１ｂとビット収納容器８５内に位置している。そのため、ボルト７５を弛緩してガイド筒７１の前筒部７１ａから後筒部７１ｂ及びビット収納容器８５を取り外すことで、カッタスポーク１９から磨耗した先行ビット７６を取り外すことができる。
【００７７】
そして、新しい先行ビット７６を収容したガイド筒７１の後筒部７１ｂ及びビット収納容器８５をガイド筒７１の後端部に装着したら、図１０(ｃ)に示すように、ビット交換ねじ棒８９を回転して先行ビット７６を前進させ、先端部がシール挿入孔９１の手前に至る位置で一度停止し、２つの移動ピン８３を回転して後退してから、再び、ビット交換ねじ棒８９を回転して先行ビット７６を前進させると、先行ビット７６の先端部がガイド孔７４内にある止水ゴム球９１を外方に押し出しながら移動し、ビット７８がカッタスポーク１９の外方に移動する。ここで、図３に示すように、各移動ピン８３を回転して前進して新しい先行ビット７６に押圧することで所定の突出位置で位置保持し、ガイド筒７１からビット収納容器８５及びシール挿入機構９４を取り外すと共に、蓋部材８４，９３を固定してカッタ交換作業が完了となる。
【００７８】
このように第２実施例のカッタ交換装置並びに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内にガイド孔７４を有するガイド筒７１を固定し、このガイド孔７４内に先行ビット７６を移動自在に支持し、ガイド筒７１後端部にビット収納容器８５を装着可能としてこの内部に先行ビット７６を移動するカッタ交換ねじ棒８９を設けると共に、このガイド筒７１にガイド孔７４に連通するシール挿入孔９１を形成し、このシール挿入孔９１に対して、止水ゴム球９２と押出ロッド９７と有するシール挿入機構９４を装着可能とし、この止水ゴム球９２を先行ビット７６が後退したガイド孔７４の前部に挿入して止水可能としている。
【００７９】
従って、先行ビット７６の交換時には、ビット交換ねじ棒８９により先行ビット７６を後退し、押出ねじ棒１００により押出ロッド９７を介して止水ゴム球９２をガイド孔７４に挿入して止水した状態で、先行ビット７６をカッタ収納容器８５内に引き込んで交換作業を行うことができ、カッタ交換作業における作業性及び作業者の安全性を向上することができると共に、止水ゴム球９２をガイド孔７４の周面に密着させるだけで容易に止水することができ、また、先行ビット７６や止水ゴム球９２の移動をねじ棒８９，１００の回転だけで行うことができ、カッタ交換装置を簡素化して小型化することができる。
【００８０】
また、複数の移動ピン８３により前方に突出した先行ビット７６の位置保持と、ビット交換時におけるガイド孔７４内での止水ゴム球９２の後退阻止を行うことができ、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００８１】
また、ビット交換作業に際し、ビット交換ねじ棒８９により先行ビット７６を後退してカッタ収納容器８５内に引き込み、このビット収納容器８５ごと先行ビット７６を交換するようにしたことで、磨耗した先行ビット７６の取り外しと新しい先行ビット７６を取付をユニットとして行うこととなり、カッタ交換作業における作業性を向上することができる。そして、この場合、ガイド筒７１を前後に分割可能として後筒部７１ｂをビット収納容器８５の一部として用いることで、先行ビット７６の収納部や引き抜くストロークを短縮することができ、カッタスポークの小型化に寄与することができる。
【００８２】
なお、上述した各実施例では、止水ゴム球５４，９２を移動ロッド６６やビット交換ねじ棒８９により前方に移動してガイド孔４４，７４の周面に密着させるようにしたが、押出ロッド５９，９７の先端面を止水ゴム球５４，９２に適合するように形成したり、テーパ形状に形成し、押出ロッド５９，９７が止水ゴム球５４，９２をガイド孔４４，７４に押し出して後に押圧保持して止水するように構成することで、位置決めロッド６３や移動ロッド６６等を省略しても良い。
【００８３】
また、上述した実施例では、先行ビット２１，７６を交換するためのカッタ交換装置として説明したが、カッタビット２２を交換する装置としても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係るカッタ交換装置及び方法は、土圧式・泥土圧式・泥水式シールド掘削機、トンネルボーリングマシンなどのトンネル掘削機に適用することができると共に、各種の建設機械に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施例に係るカッタ交換装置を搭載したトンネル掘削機の概略断面図である。
【図２】第１実施例のトンネル掘削機の正面図である。
【図３】カッタスポークの断面を表す図２のIII−III断面図である。
【図４】カッタ交換時におけるカッタスポークの断面図である。
【図５】第１実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面図である。
【図６】第１実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面図である。
【図７】本発明の第２実施例に係るカッタ交換装置を表すカッタスポークの断面図である。
【図８】カッタ交換時におけるカッタスポークの断面図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】第２実施例のカッタ交換装置による先行ビットの交換作業を表すカッタスポークの断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１  掘削機本体
１８  カッタヘッド
１９  カッタスポーク
２１，７６  先行ビット（カッタ）
２２  カッタビット
２４  カッタ旋回モータ
３０  シールドジャッキ
３２  エレクタ装置
３３  作業口
４１，７１  ガイド筒
４４，７４  ガイド孔
４９  ビット交換ジャッキ（カッタ移動手段）
５３，９１  シール挿入孔
５４，９２  止水ゴム球（シール部材）
５５，８４，９３  蓋部材
５６，９４  シール挿入機構
５９，９７  押出ロッド
６３  位置決めロッド（シール位置決め手段）
６４  押出ジャッキ（ロッド移動手段）
６６  移動ロッド（シール移動手段）
６７  シール移動ジャッキ
６９，１０２  グリース充填孔（シール剤充填手段）
８３  移動ピン（カッタ固定手段、シール位置決め手段）
８５  ビット収納容器（カッタ収納容器）
８９  ビット交換ねじ棒（カッタ移動手段、シール移動手段）
１００  押出ねじ棒（ロッド移動手段）
【図１】
2005133370.tif 000003
【図２】
2005133370.tif 000004
【図３】
2005133370.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005133370.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005133370.tif 000009
【図８】
2005133370.tif 000010
【図９】
2005133370.tif 000011
【図１０】
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