(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタビット交換装置とカッタビット摩耗検知装置とを備えるシールド掘進機であって、
前記カッタビット交換装置は、カッタビットを挿通可能なカッタビット供給孔を周方向複数箇所に備え、シールド掘進機前端の回転カッタの中心部に配置された筒状の回転体と、
前記カッタビット供給孔に連通して放射方向に延びるカッタビット装着溝を備え、前記回転体に固定されたカッタスポークと、
前記カッタスポークの背面側に設けられ、前記カッタビット装着溝内のカッタビットを解放可能に固定するカッタビット固定手段と、
新カッタビットを設置するためのカッタビット設置用孔を備えたカッタビット収容室と、
前記カッタビット供給孔と前記カッタビット収容室とを選択的に連通させる開口部とを備え、前記回転体内に相対回動可能に設けられた内筒と、
前記カッタビット収容室内に供給された新カッタビットを、前記開口部を通じて前記カッタビット装着溝へ押出可能に設けられたカッタビット押出手段と、
前記回転体と前記内筒との間に介在設置され、前記内筒を前記回転体と一体的に又は前記内筒を前記回転体に対し相対的に回転駆動する内筒駆動装置とを備え、
前記カッタビット摩耗検知装置は、掘進に従って起こるカッタビットの摩耗を検知する摩耗検知手段を備える、
ことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記摩耗検知手段は、掘進に従って摩耗が進行する摩耗検知ビットを備えることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記摩耗検知ビットは、カッタビットより後方から、当該カッタビットとほぼ面一となるまで前方に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記摩耗検知手段は、掘進開始時においてカッタビットの摩耗を検知する第１摩耗検知手段と、前記カッタビット交換装置によるカッタビット交換後において交換後のカッタビットの摩耗を検知する第２摩耗検知手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記第２摩耗検知手段は、掘進開始時においてはカッタビットより後方に配置され、カッタビット交換後においては交換後のカッタビットとほぼ面一となるように配置される摩耗検知ビットを備えることを特徴とする請求項４に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記第１摩耗検知手段と前記第２摩耗検知手段とが１個の摩耗検知ビットに設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前記内筒駆動装置は、内筒または回転体の一方に設けたリングギヤと、他方に設けられて前記リングギヤと噛み合うピニオン及び該ピニオンを駆動する油圧モータとを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシールド掘進機、特に、カッタビット交換時期を検知するカッタビット交換時期検知装置、および該装置を用いたシールド掘進機のカッタビット交換装置を備えるシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シールドトンネル掘削工事の長距離化に伴い、シールド掘進機のカッタビットの維持管理が問題となっており、掘進途中におけるカッタビットの交換方法が各種提案されている。
例えば、カッタヘッドを後退させることにより、カッタヘッド前面に空間を形成し、この空間に硬質発泡樹脂を充填して硬化させて切羽の崩壊土圧を保持させ、カッタヘッド後部の圧力室からカッタビット交換補修するというものがある（特許文献１参照）。
また、その他にも中間立坑方式、前面部地盤改良方式等のシールド掘進機の前面に作業スペースを確保して交換を行うというものもある。
しかし、これら硬質発泡樹脂充填方式や作業スペース確保方式では作業に長期間要し、かつコストが高い、さらに、立坑構築等に広い用地の確保が必要といった種々の問題がある。
【０００３】
そこで、本願の発明者は作業スペースを確保する必要のないカッタビット交換方法及び装置を開発し、既に出願している（特願２００１−３６９０９１号）。
既出願のカッタビット交換方法及び装置は、カッタヘッドに設けたカッタスポークにカッタビットを数珠繋ぎ状に配置し、カッタヘッドの中心側から新しいカッタビットを供給することで、外側のものから順次地中に排出するようにしたものである。
この方法及び装置によれば、カッタビッドの交換時に作業スペースの確保の必要がなく、安価で効率的なカッタビットの交換ができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４４６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記既出願のカッタビット交換方法及び装置は、効率的なカッタビットの交換を可能にするものの、カッタビットの交換時期を検知する手段についての開示がなく、カッタビットの交換時期を知るためにカッタビットの摩耗検知装置を設ける必要がある。
ところが、一般的な摩耗検知装置はカッタヘッドの前面に取り付けられ、カッタビットの交換に合わせて交換するため、交換には通常、前述した従来のカッタビッド交換方法と同様に作業スペースを確保する必要がある。
しかし、摩耗検知装置の取り替えのために作業スペースを確保するのでは、せっかくカッタビットについて作業スペースを設けることなく、交換を可能にしたことが無意味になってしまう。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、長距離掘進用のシールド掘進機のように掘進途中でカッタビットを交換する場合において、交換等のための作業スペースを設けることなく連続してカッタビットの交換時期を検知できるカッタビットの摩耗検知装置、および該装置を用いたカッタビット交換装置を備えたシールド掘進機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係るシールド掘進機は、カッタビット交換装置とカッタビット摩耗検知装置とを備えるシールド掘進機であって、
前記カッタビット交換装置は、カッタビットを挿通可能なカッタビット供給孔を周方向複数箇所に備え、シールド掘進機前端の回転カッタの中心部に配置された筒状の回転体と、
前記カッタビット供給孔に連通して放射方向に延びるカッタビット装着溝を備え、前記回転体に固定されたカッタスポークと、
前記カッタスポークの背面側に設けられ、前記カッタビット装着溝内のカッタビットを解放可能に固定するカッタビット固定手段と、
新カッタビットを設置するためのカッタビット設置用孔を備えたカッタビット収容室と、
前記カッタビット供給孔と前記カッタビット収容室とを選択的に連通させる開口部とを備え、前記回転体内に相対回動可能に設けられた内筒と、
前記カッタビット収容室内に供給された新カッタビットを、前記開口部を通じて前記カッタビット装着溝へ押出可能に設けられたカッタビット押出手段と、
前記回転体と前記内筒との間に介在設置され、前記内筒を前記回転体と一体的に又は前記内筒を前記回転体に対し相対的に回転駆動する内筒駆動装置とを備え、
前記カッタビット摩耗検知装置は、掘進に従って起こるカッタビットの摩耗を検知する摩耗検知手段を備えるものである。
【０００８】
（２）前記（１）記載のシールド掘進機において、前記摩耗検知手段は、掘進に従って摩耗が進行する摩耗検知ビットを備えるものである。
（３）また、前記（２）記載のシールド掘進機において、前記摩耗検知ビットは、カッタビットより後方から、当該カッタビットとほぼ面一となるまで前方に移動可能であるものである。
【０００９】
（４）上記（１）記載のシールド掘進機において、前記摩耗検知手段は、掘進開始時においてカッタビットの摩耗を検知する第１摩耗検知手段と、前記カッタビット交換装置によるカッタビット交換後において交換後のカッタビットの摩耗を検知する第２摩耗検知手段とを備えるものである。
【００１０】
（５）また、上記（４）記載のシールド掘進機において、前記第２摩耗検知手段は、掘進開始時においてはカッタビットより後方に配置され、カッタビット交換後においては交換後のカッタビットとほぼ面一となるように配置される摩耗検知ビットを備えるものである。
【００１１】
（６）また、上記（４）または（５）記載のシールド掘進機において、前記第１摩耗検知手段と前記第２摩耗検知手段とが１個の摩耗検知ビットに設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
（７）さらに、上記（１）乃至（６）の何れかに記載のシールド掘進機において、前記内筒駆動装置は、内筒または回転体の一方に設けたリングギヤと、他方に設けられて前記リングギヤと噛み合うピニオン及び該ピニオンを駆動する油圧モータとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明に係るシールド掘進機は、カッタビットの交換時期検知装置においては、掘進開始時においてカッタビットの摩耗を検知する第１摩耗検知手段と、カッタビット交換後において交換後のカッタビットの摩耗を検知する第２摩耗検知手段とを備えたことにより、カッタビットの交換の前後において連続して交換時期の検知ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態に係る摩耗検知装置を備えたシールド掘進機を進行方向前方から見た正面図、図２は図１における円アで囲んだ部分の拡大図である。
シールド掘進機の前端部は、図１に示すように、円筒状のスキンプレート１と、スキンプレート１の前端から少し後方内部に設けられた隔壁２を備えている。隔壁２の中央部にはコーン状の回転体３が回転可能に取り付けられている。
回転体３の先端中心部にはフィッシュテールと呼ばれる回転カッタ７が設置され、回転体３と一体に回転できるようになっている。回転体３そのものは、隔壁２の内側に設置されているカッタヘッド駆動装置のモータからリングギアを介して動力が伝達され、回転できるようになっている。
【００１５】
回転体３には複数のカッタスポーク６が放射状に形成され、このカッタスポーク６にカッタビット８（図２参照）及び第１、第２摩耗検知ビット９，１１が取り付けられている。第１、第２摩耗検知ビット９，１１によってカッタビットの摩耗検知装置が構成される。
なお、回転体３及びカッタスポーク６によってスキンプレート１の前端を覆うカッタヘッド４が構成され、このカッタヘッド４と隔壁２の間に掘削チャンバが形成されている。
【００１６】
以下、第１、第２摩耗検知ビット９，１１について説明する。
図３は図２のＣ−Ｃ線矢視断面を示したものであり、第１、第２摩耗検知ビット９，１１の説明図である。第１摩耗検知ビット９と第２摩耗検知ビット１１とは同一の構成なので、以下においては第１摩耗検知ビットを例に挙げて説明する。
図３に示すように、第１摩耗検知ビット９はカッタスポーク６に対して前後方向に移動可能に取り付けられたビット取付座１３、ビット取付座１３に取り付けられたビット部１５、ビット取付座１３を前後方向に駆動する押出しジャッキ１７を備えている。
なお、前方向とは地山５の方向をいい、後方向とはシールド掘進機のある方向をいう。
【００１７】
押出しジャッキ１７の駆動によって、ビット部１５は図３に示す前方に出た状態と、図４に示す後退した状態になる。
図５は第１摩耗検知ビット９の摩耗検知の原理を説明する説明図であり、図５（ａ）が基本型を、図５（ｂ）が変形型をそれぞれ示している。まず、基本型を示した図５（ａ）に基づいて第１摩耗検知ビット９の構成及び原理を説明する。  第１摩耗検知ビット９はカッタビット８と同様の素材によって形成されたビット部１５に、機内側から前方に向かう細孔１９が設けられている。この細孔１９の先端とビット部１５の前面との間には一定の厚みＬが形成されている。厚みＬはカッタビットを交換する時期に合わせて設定されている。
細孔１９には油圧ホース２１が接続され、所定圧力の油が供給されている。機内側にはこの油圧を検知する油圧計２３が設けられている。
【００１８】
このように構成された第１摩耗検知ビット９においては、シールド掘進機の掘進にしたがってカッタビット８の摩耗が進行するに合わせて第１摩耗検知ビット９のビット部１５の摩耗も進行する。ビット部１５の摩耗が厚みＬまで進行すると、細孔１９から油が漏れ初め、油圧が下がり、それが油圧計によって検知される。このとき、カッタビット８も交換が必要な程度に摩耗が進行していると判断されるのである。
【００１９】
次に、上記のように構成された摩耗検知ビットによる摩耗検知方法について説明する。
シールド掘進機による掘進開始時には、第１摩耗検知ビット９のビット部を前方に出してビット部１５の前面がカッタビット８の前面とほぼ面一になるようにする（図３参照）。他方、第２摩耗検知ビット１１のビット部の前面がカッタビットより後方に位置するようにしておく。
この状態で掘進を行い、第１摩耗検知ビット９のビット部１５が摩耗して、厚みＬまで摩耗が進行すると、細孔１９の油圧が低下し、油圧計２３がこれを検知する。この時点で、カッタビット８の交換時期と判断する。
【００２０】
カッタビット８の交換時期と判断すると、交換すべきカッタビットを交換し、交換が完了すると、第２摩耗検知ビット１１のビット部を図４の後方位置から図３の前方位置に移動し、ビット部の前面が交換したカッタビット８とほぼ面一になるようにする。
この状態でさらに掘進を開始すれば、新替したカッタビット８の交換時期を第２摩耗検知ビットで知ることができる。
【００２１】
このように、本実施形態のカッタビットの摩耗検知装置によれば、掘進途中においてカッタビットを交換した場合においても、交換後のカッタビットの摩耗検知を連続して行うことができる。
【００２２】
なお、上記の説明では、図５（ａ）に示した第１摩耗検知ビット９に細孔１９を１本設けたものを例に挙げた。
しかし細孔の数は１本に限られるものではなく、複数の細孔、例えば図５（ｂ）に示すように３本の細孔（第１の細孔１９ａ、第２の細孔１９ｂ、第３の細孔１９ｃ）を設けてもよい。この場合、第１摩耗検知ビット９のビット部１５が摩耗して第１の細孔１９ａから油が漏出して油圧が低下した場合には、細孔１９ａに通ずる油圧ホース２１に設けたバルブを閉めるようにする。さらに摩耗が進行して第２の細孔１９ｂから油が漏出して油圧が低下した場合には、細孔１９ｂに通ずる油圧ホース２１に設けたバルブを閉めるようにする。またさらに摩耗が進行して第３の細孔１９ｃから油が漏出して油圧が低下した場合には、細孔１９ｃに通ずる油圧ホース２１に設けたバルブを閉め、前述したように第２摩耗検知ビット１１のビット部を後方位置から前方位置に移動させる。
【００２３】
このように、第１、第２摩耗検知ビット９，１１に複数の細孔を設ければ、細孔の深さ（厚みＬ）を種々設定することで様々な摩耗検知態様が可能となる。
例えば、各細孔の深さの差を小さく設定すればビット部１５の摩耗による油圧低下をカッタビット８の摩耗進行状態を知る手段として機能させることができ、カッタビット８の交換時期を緻密に決定することができる。例えば、第３の細孔１９ｃからの油漏出のときにカッタビット交換を行い、このときのカッタビット８の摩耗状態を見て、摩耗が激しすぎたような場合には第２の細孔１９ｂからの油漏出のときにカッタビット８を交換するようにすることで、より適切な時期でのカッタビット交換が可能となる。
【００２４】
また、各細孔の深さの差を比較的大きく設定して、油圧の低下ごとにカッタビット８の交換時期とすることもできる。このようにすれば、第１、第２摩耗検知ビット９，１１を長期間使用できる。つまり、細孔を３本設けた場合には、第１、第２摩耗検知ビット９，１１でそれぞれ３回の交換時期を検知でき、合計６回の交換時期の検知が可能となる。
なお、この場合には、第１、第２摩耗検知ビット９，１１のように２個の摩耗検知ビットを設けなくても１個の摩耗検知ビットでも３回までの摩耗検知ができるのであるから、必ずしも２個の摩耗検知ビットを設けなくてもよい。
なお、第１、第２摩耗検知ビット９，１１に複数の細孔を設ける場合の細孔の数は３本に限られないことは言うまでもない。
【００２５】
実施の形態２．
次に、実施の形態１で説明した摩耗検知装置を、既出願である特願２００１−３６９０９１号で提案したカッタビット交換装置と共に用いたシールド掘進機について説明する。
【００２６】
図６は本実施の形態に係るシールド掘進機の正面図、図７はシールド掘進機の側面断面図、図８はシールド掘進機の前端中心部を拡大して示す縦断面図、図９は図８のＡ−Ａ線矢視断面図、図１０はカッタビット固定手段の詳細を示す縦断面図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線矢視断面図、図１２は内筒の背面図である。
なお、実施の形態で説明した構成と同一の構成には同一の符号を付している。
【００２７】
シールド掘進機の前端部は、図６、図７に示すように円筒状のスキンプレート１と、スキンプレート１の前端から少し後方内部に設けられた隔壁２を備えている。隔壁２の中央部にはコーン状の回転体３が回転可能に取り付けられている。また、この回転体３の先端側にスキンプレート１の前端を覆うようにカッタヘッド４が設けられ、カッタヘッド４と隔壁２の間に掘削チャンバ５が形成されている。そして、カッタヘッド４には、図６に示すように複数のカッタスポーク６が放射状に形成されている。
なお、本実施の形態においては、後述するように、カッタスポーク６内にカッタビット８を数珠繋ぎ状に設置する関係から、第１，第２摩耗検知ビット９，１１はカッタビット８が設置されるのとは別のスポーク１０に設置されている。
【００２８】
回転体３の先端中心部にはフィッシュテールと呼ばれる回転カッタ７が設置され、回転体３と一体に回転できるようになっている。回転体３そのものは、図７に示すように隔壁２の内側に設置されているカッタヘッド駆動装置５０のモータからリングギアを介して動力が伝達され、回転できるようになっている。
【００２９】
回転体３には、図９に示すように、その周方向複数個所（ここでは４個所）に、カッタビット８を挿通可能な、カッタビット供給孔３ａが設けられている。そして、これらカッタビット供給孔３ａの位置に各カッタスポーク６が配置され固定されている。
【００３０】
カッタスポーク６には、図９に示すように、回転体３のカッタビット供給孔３ａに連通して放射方向に延びるカッタビット装着溝６ａが形成されている。カッタビット装着溝６ａは、前面が開口する断面略コ字状を呈している。そして、カッタビット装着溝６ａは、その前面開口であるスリット６ｂよりカッタビット８のビット部８ａを突出させた状態で溝内にカッタビット８のビット支持駒８ｂを収容できるようになっていて、複数のカッタビット８をスライド可能に一列に支持できるようにもなっている。
【００３１】
また、カッタスポーク６の背面側には、カッタビット装着溝６ａ内のカッタビット列を解放可能に固定するカッタビット固定装置３１が設けられている。カッタビット固定装置３１はカッタビット装着溝６ａ内の各カッタビット８の背面側に挿入配置された係止用ブロック１２と、一対の油圧シリンダ３３，３４とから構成されている。係止用ブロック１２は各カッタビット８のビット支持駒８ｂの後面に形成した谷形の係止用凹部８ｃに嵌入可能な波状面１２ａを前面に有している。一対の油圧シリンダ３３，３４は係止用ブロック１２の長手両端部を背面より支持して、係止用ブロック１２をカッタビット列に対して進退駆動することで、カッタビット装着溝６ａ内の各カッタビット８を、スリット６ｂのエッジと波状面１２ａとで挟み付けて拘束、あるいはこれらの係合を解くことで解放する。
【００３２】
また、回転体３の内部には、図８に示すように、シール材３５により水密を保持されて回転体３と相対回動可能な内筒３６が設けられているとともに、回転体内面における各カッタビット供給孔３ａの周りにもシール材３５ａが設けられている。
内筒３６には、回転体３の各カッタビット供給孔３ａと選択的に合致する単一の開口３６ａが形成されているとともに、開口３６ａの内方に、新カッタビット８Ａをセットするための単一のカッタビット収容室３７が設けられている。
さらにカッタビット収容室３７の軸方向内端には、カッタビット設置用孔３７ａが形成され、カッタビット設置用孔３７ａが蓋体３８によって開放可能に密閉されている。
【００３３】
またカッタビット収容室３７の底部には、このカッタビット収容室３７内にセットされた新カッタビット８Ａを、内筒３６の回動に影響を及ぼさない径方向外方まで押出可能なストロークを有するカッタビット押出手段すなわち油圧シリンダ３９が設けられている。油圧シリンダ３９は、カッタビット交換時に、新カッタビット８Ａと共にカッタビット列（一列）の全体を支持して、カッタビット列全体をカッタビット１個分、径方向外方へ押し出し、カッタビット装着溝６ａの終端に位置する旧カッタビット８を外周方向に押し出して順次新しいカッタビットに交換する機能を有するものである。
なお、カッタビット押出手段を必ずしも油圧シリンダ３９に限定する必要はなく、例えばボールねじ等を利用した他の直動機構の採用も可能である。
【００３４】
また、内筒３６は、図７、図８に示すように、内筒駆動装置４１によって、シールド掘進機の掘進時には回転体３と一体となって回動するように、さらにカッタビット交換時には回転体３に対し相対的に回転駆動されるようになっている。内筒駆動装置４１は、内筒３６の内端に固定したリングギヤ４２と、回転体３側に取り付けられてリングギヤ４２と噛み合うピニオン４３及びこのピニオン４３を駆動する油圧モータ４４とから構成されており、非駆動時には油圧モータ４４によりロックされ、内筒３６と回転体３とが一体化されるようになっている。
なお、リングギヤ４２と、ピニオン４３及び油圧モータ４４との取付位置関係は逆でもよいことは言うまでもない。さらに、リングギヤとピニオンとの組合せによる回転方式以外に油圧ジャッキなどを使用した回転機構とすることが可能である。
【００３５】
次に、本実施形態装置によるシールド掘進機のカッタビット交換方法について説明する。
まず、摩耗検知ビットに関して説明すると、シールド掘進機の掘進開始時には、第１摩耗検知ビット９のビット部を前方に出してビット部１５の前面がカッタビット８の前面とほぼ面一になるようにする（図３参照）。他方、第２摩耗検知ビット１１のビット部の前面がカッタビットより後方に位置するようにしておく。
【００３６】
また、カッタビット交換装置について説明すると、シールド掘進機の掘進時は、回転体３に対する内筒３６のカッタビット収容室３７の位置が、各カッタビット供給孔３ａ間の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄ（図９参照）のいずれかの位置、すなわちカッタビット収容室３７の開口３６ａが回転体３の内周面で閉塞されて、回転体３と内筒３６間の水密が保持されている位置にある。
そして、この状態で内筒駆動装置４１の油圧モータ４４が停止していて、内筒３６と回転体３とが油圧モータ４４によりロックされて一体化し、これによって内筒３６と回転体３が一体回転するようになっている。
【００３７】
上記の状態で掘進を行い、第１摩耗検知ビット９のビット部１５が摩耗して、厚みＬまで摩耗が進行すると、細孔１９の油圧が低下し、油圧計２３がこれを検知する。この時点で、カッタビット８の交換時期と判断する。
そして、カッタビット８を交換するには、まずカッタヘッド４の回転を停止させ、次いでカッタビット収容室３７のカッタビット設置用孔３７ａを覆っている蓋体３８を開放して、カッタビット設置用孔３７ａよりカッタビット収容室３７内に新カッタビット８Ａをセットし、その後、再び蓋体３８によってカッタビット設置用孔３７ａを閉塞する。
【００３８】
次に、前記状態から油圧モータ４４を駆動し、ピニオン４３、リングギヤ４２を介して内筒３６を回転体３に対し相対回動させ、カッタビット収容室３７の開口３６ａと、カッタビットを交換したいカッタスポーク６に連なる回転体３のカッタビット供給孔３ａとの位置合わせを行う（図１乃至図８の状態）。
【００３９】
次いで、新カッタビット８Ａが直上の旧カッタビット８に当接するまでカッタビット押出手段である油圧シリンダ３９のピストンロッドを伸長させ、次にカッタビット固定装置３１の油圧シリンダ３３，３４の各ピストンロッドを縮退させて、係止用ブロック１２の波状面１２ａとカッタビット列後面の各係止用凹部８ｃとの係合を解き、各旧カッタビット８を解放し、これら旧カッタビット８を新カッタビット８Ａと共に油圧シリンダ３９に支持させる。
【００４０】
その後、油圧シリンダ３９のピストンロッドをさらに伸長させて、新カッタビット８Ａを含むカッタビット列全体をカッタビット１個分、径方向外方へ押し出し、カッタビット装着溝６ａの終端に位置する旧カッタビット８を外周方向に押し出す。これとともに、カッタビット固定装置３１の油圧シリンダ３３，３４の各ピストンロッドを伸長させて、係止用ブロック１２の波状面１２ａと新カッタビット８Ａを含むカッタビット列後面の各係止用凹部８ｃとを係合させ、各カッタビットを拘束する。その後、油圧シリンダ３９のピストンロッドを元の位置まで縮退させ、カッタビット収容室３７内の空間を確保する。
【００４１】
さらに、同列において新旧カッタビットの交換が必要があれば、前記状態からカッタビット収容室３７の蓋体３８を開放して、カッタビット設置用孔３７ａよりカッタビット収容室３７内に新カッタビット８Ａをセットし、再び蓋体３８によってカッタビット設置用孔３７ａを閉塞した後、前述と同様の手順により新旧カッタビットの交換を行う。
以上の動作を、交換が必要なカッタビットの個数分繰り返す。他のカッタスポーク６の新旧カッタビットの交換も前述と同様の手順により行う。
【００４２】
必要なカッタビットの交換を全て終えれば、カッタビット収容室３７の位置が各カッタビット供給孔３ａ間の位置（図９のａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかの位置）にくるまで油圧モータ４４を駆動し、ピニオン４３、リングギヤ４２を介して内筒３６を回転体３に対し相対回動させ、カッタビット収容室３７の開口３６ａを回転体３の内周面にて閉塞する。
【００４３】
以上のようにしてカッタビットの交換が完了すると、第２摩耗検知ビット１１のビット部を図４の後方位置から図３の前方位置に移動し、ビット部の前面が交換したカッタビットとほぼ面一になるようにする。
この状態でさらに掘進を開始すれば、新替したカッタビットの交換時期を第２摩耗検知ビットで知ることができる。
【００４４】
このように、本実施形態のカッタビットの摩耗検知装置によれば、掘進途中においてカッタビットを交換した場合においても、交換後のカッタビットの摩耗検知を連続して行うことができる。
また、本実施の形態のカッタビット交換装置によれば、放射方向に配置されているカッタビット列の中心部に交換用の新カッタビット８Ａを直接セットでき、かつ単一のカッタビット収容室３７を全てのカッタビット列に対応させることができる。このため、さらなる小型化が図れ、かつ必要とする駆動装置（シリンダ等）の数を大幅に減らすことができて、コストを大幅に低減することができる。
【００４５】
また、カッタビット収容室３７を二重管の内側（内筒３６）に設けて、カッタビット収容室３７の開口３６ａを外側の管（回転体３）の内周面にて閉塞できるようにしているので、水密性が向上し、機内への掘削汚泥等の侵入を防止することができた。
【００４６】
また、放射方向に配置されているカッタビット列の中心部から押し出して、カッタヘッド４の最外周のものから順に交換するようにしているので、最も摩耗の激しいものから順次交換でき、合理的である。さらに、交換のために掘進作業を停止させる時間が短時間で済み、経済性も高い。
【００４７】
また、カッタビット列の全体を解放可能に背面側より支持するカッタビット固定装置３１を設けたので、各カッタビット相互間の連結手段が不要となり、その分、カッタビットの小型・軽量化が図れた。
【００４８】
なお、上記の実施の形態においては、第１摩耗検知手段と第２摩耗検知手段として、第１、第２摩耗検知ビット９，１１を例に挙げ、ビット部１５の摩耗を検知する方法としては油圧によるものを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば超音波によってビット部１５の厚みを計測することで摩耗を検知するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、第１、第２摩耗検知ビット９，１１を同一の構成としたが、掘進開始時から機能する第１摩耗検知ビットについては前後へ移動させる必要はなく、固定タイプでもよい。
さらに、上記の実施の形態においては、細孔を各１本有する摩耗検知ビットを２個設けた例を挙げたが、掘進途中でカッタビットを２回交換する場合には、細孔を各１本有する摩耗検知ビットを３個設けるようにすればよい。この場合、３個目の摩耗検知ビットは上記実施の形態で示した第２摩耗検知ビットと同様の構成にすればよい。なお、カッタビットを３回以上交換する場合は、同様に摩耗検知ビットの数を増やせばよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明に係るシールド掘進機は、カッタビットの交換時期検知装置においては、掘進開始時においてカッタビットの摩耗を検知する第１摩耗検知手段と、カッタビット交換後において交換後のカッタビットの摩耗を検知する第２摩耗検知手段とを備えたことにより、カッタビットの交換の前後において連続して交換時期の検知ができるから、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】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機を進行方向前方から見た正面図。
【図２】図１の一部を拡大して示す拡大図。
【図３】本発明の一実施の形態に係る摩耗検知ビットの説明図。
【図４】本発明の一実施の形態に係る摩耗検知ビットの説明図。
【図５】本発明の一実施の形態に係る摩耗検知装置の原理説明図。
【図６】本発明の他の実施形態に係るシールド掘進機を進行方向前方から見た正面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係るシールド掘進機の側面断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るシールド掘進機の前端中心部を拡大して示す縦断面図。
【図９】図８のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るシールド掘進機のカッタビット固定手段の詳細を示す縦断面図。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るシールド掘進機の内筒の背面図。
【符号の説明】
【００５１】
３  回転体
３ａ  カッタビット供給孔
７  回転カッタ
６  カッタスポーク
６ａ  カッタビット装着溝
８  カッタビット
８Ａ  新カッタビット
９  第１摩耗検知ビット
１１  第２摩耗検知ビット
３１  カッタビット固定手段
３６  内筒
３６ａ  開口
３７  カッタビット収容室
３７ａ  カッタビット設置用孔
３８  蓋体
３９，１９Ａ  油圧シリンダ（カッタビット押出手段）
４１  内筒駆動装置
４２  リングギヤ
４３  ピニオン
４４  油圧モータ
【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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【図１２】
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