(57)【要約】スキンプレート（７）の内部でスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能である回転体（９）の内部に、前後に移動が可能な掘削駆動部（２２）を収容する。掘削駆動部（２２）の回転部（２０）の前方に備えるカッタ（３８）を、掘削駆動部（２２）に支持された中心部カッタ（４０）と、中心部カッタ（４０）の外周部に前後に回動可能に取り付けられた複数の面板状拡縮カッタ（４４）とにより構成する。掘進は、拡縮カッタ（４４）を前方に回動して拡大したカッタにより行う。ビット（３５；３５’）の交換時は、拡縮カッタ（４４）を後方に回動することにより拡縮カッタを縮小してカッタ（３８）を回転体（９）の回転軌跡（Ｒ）内に収めることにより、回転体（９）を後方に回転して後部で損耗ビット（３５；３５’）を交換する。
2004536983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体がスキンプレートの内部に、スキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能に設けられ、回転部を備えた掘削駆動部が前記回転体の内部に前後方向に移動が可能なように設けられ、カッタが前記掘削駆動部の前記回転部の前方にあって回転体内に収容可能であり、前記カッタを収容した回転体が回転可能であってカッタを後方に向かせることができ、後部でカッタの損耗ビットの交換が行える、シールド掘進方法において、
前記カッタが、掘削駆動部に支持された中心部カッタと、該中心部カッタの外周部に前後に回動可能に取り付けらた複数の面板タイプの拡縮カッタとにより構成され、
掘進は、拡縮カッタを前方に回動させることによって拡縮カッタを拡張したカッタにより行い、
損耗ビットの交換は、拡縮カッタを後方に回動させてカッタを回転体の回転軌跡内に収まる大きさに縮小した後、回転体を回転してカッタを損耗ビットの交換のために後方を向かせることで行うことを特徴とするシールド掘進方法。
【請求項２】
前記カッタの拡縮カッタが、両側で回動可能な拡縮駆動装置を介し掘削駆動部の回転部に連結され、
掘進は、拡縮駆動装置を伸長してカッタを前方に回動させることで拡縮カッタを拡大して行い、
損耗ビットの交換は、回転体に対し掘削駆動部を前進させてカッタによる最前部位置への先行堀り作業を行うことにより回転体の回転スペースを確保し、前進位置で拡縮駆動装置を縮小することによりスキンプレートの前端と干渉することなく拡縮カッタを縮小し、掘削駆動部を後退させてカッタを回転体の回転軌跡内に収めた後、回転体を回転してカッタを損耗ビットの交換のために後方を向かせることで行うことからなる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記カッタの拡縮カッタが、両側で回動可能なリンクビームを介し掘削駆動部の回転部に連結され、
掘進は、中心部カッタを掘削駆動部に接近した位置に拘束することでカッタをリンクビームにより前方に回動させて拡縮カッタを拡大して行い、
損耗ビットの交換は、回転体に対し掘削駆動部を前進させてカッタによる最前部位置への先行堀り作業を行うことにより回転体の回転スペースを確保し、中心部カッタが前進位置を保持するように中心部カッタの前進と掘削駆動部の後退とを同時に行うことによりリンクビームを介しスキンプレートの前端と干渉することなく拡縮カッタを縮小し、掘削駆動部を後退させてカッタを回転体の回転軌跡内に収めた後、回転体を回転してカッタを損耗ビットの交換のために後方を向かせることで行うことからなる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
スキンプレートの内部に、前後移動可能で且つ前進時にスキンプレートを一緒に前進させ得る内筒を備え、該内筒の内部にスキンプレートの軸線に直角な軸線中心に回転可能な前記回転体を備え、カッタの拡縮カッタが、両側で回動可能なリンクビームを介し掘削駆動部の回転部に連結され、外周リングを前後に移動が可能なように内筒の前端と拡縮カッタの外周部との間に備え、
掘進は、中心部カッタを掘削駆動部に接近した位置に拘束することでカッタをリンクビームにより前方に回動させて拡縮カッタを拡大し、拡大した前記拡縮カッタの外周を、前進させた内筒から前進させた前記外周リングに連結し且つ外周リングは内筒とは切り離した状態にて行い、
損耗ビットの交換は、外周リングを拡縮カッタの外周から切離し後退させて内筒に連結し、掘削駆動部を前進させつつ内筒を後退させて、それによりカッタが掘進の最前部位置に保持されるようにし、中心部カッタを前進させつつ内筒と掘削駆動部とを後退させて、それにより中心部カッタが最前部位置に保持されるようにすることにより、リンクビームを介しスキンプレートの前端及び外周リングと干渉することなく拡縮カッタを縮小し、掘削駆動部を後退させることによりカッタを回転体の回転軌跡内に収めた後、回転体を回転してカッタを損耗ビットの交換のために後方を向かせることで行うことからなる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
スキンプレートの内部でスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能な回転体と、該回転体の内部でスライドジャッキにより前後方向に移動可能な掘削駆動部と、掘削駆動部の回転部の前方のカッタとで構成され、該カッタが、掘削駆動部の回転部に固定された中心部カッタと、該中心部カッタの外周部に前後に回動可能に取り付けられた複数の面板タイプ拡縮カッタと、拡縮カッタを掘削駆動部の回転部に連結する拡縮駆動装置とで構成されているシールド掘進機。
【請求項６】
スキンプレートの内部でスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能な回転体と、該回転体の内部でスライドジャッキにより前後方向に移動が可能な掘削駆動部と、掘削駆動部の回転部の前方のカッタとで構成され、該カッタが、掘削駆動部の回転部に対しセンターシャフトを介して前後に移動可能に支持された中心部カッタと、該中心部カッタの外周部に前後に回動可能に取り付けられた複数の面板タイプ拡縮カッタと、拡縮カッタを掘削駆動部の回転部に連結するリンクビームとで構成されているシールド掘進機。
【請求項７】
掘削駆動部が、前記センターシャフトを前方に押し出す押付ジャッキを備えている、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項８】
前記センターシャフトに装着されてカッタを掘削駆動部に接近した位置に拘束するスペーサで更に構成された、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項９】
拡縮カッタが前方に回動したカッタ拡大時にリンクビームに当接して拡縮カッタが後方に回動するのを防止する当接部材で更に構成された、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項１０】
各拡縮カッタが連結具を備えており、各連結具が隣接する拡縮カッタへと張出して、隣接する拡縮カッタの対応する連結具と相互係合で連結する、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項１１】
各拡縮カッタが、隣接する拡縮カッタへと張出して隣接する拡縮カッタとともに拡縮カッタ拡大時に狭い取込スリットを提供する側方張出部を備えており、側方張出部は、拡縮カッタ縮小時に隣接する拡縮カッタの後部に重なり相互干渉しないように配置されている、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項１２】
前記スキンプレートの前方に前後移動可能な外周リングを備え、該外周リングは拡縮カッタ拡大時に拡縮カッタの外周への連結・切離しが可能であり、前記外周リングはスキンプレートへの連結・切離しが可能である、請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項１３】
スキンプレートの内側にあって外周リングを前後移動させる押出ジャッキで更に構成された、請求項１２記載のシールド掘進機。
【請求項１４】
スキンプレートの内部に設けられてシールドジャッキにより前後に移動可能で且つ前進時にスキンプレートを一緒に前進させ得る内筒と、該内筒の内部でスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能な回転体と、該回転体の内部でスライドジャッキにより前後方向に移動が可能な掘削駆動部と、該掘削駆動部の回転部の前方に備えたカッタとで構成され、該カッタが、掘削駆動部の回転部によりセンターシャフトを介して前後に移動可能に支持された中心部カッタと、該中心部カッタの外周部に前後に回動可能に取り付けられた複数の面板タイプ拡縮カッタと、拡縮カッタを掘削駆動部の回転部に連結するリンクビームとで構成され、更に、外周リングが前記内筒の前方に前後移動可能に備えられ、該外周リングは拡縮カッタ拡大時に拡縮カッタの外周へ連結・切離しが可能であり、前記外周リングは内筒への連結・切離しが可能である、シールド掘進機。
【請求項１５】
前記内筒が、該内筒の前進時にスキンプレートを一緒に前進させるための係止部を備えている、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項１６】
各々が、対応するシールドジャッキのジャッキシューを対応するセグメントに固定する固定具から更に構成された、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項１７】
前記掘削駆動部が、前記センターシャフトを前方に押し出す押付ジャッキを備えている、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項１８】
カッタを掘削駆動部に接近した位置に拘束するようスペーサが前記センターシャフトに装着される、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項１９】
スキンプレートの内側にあって外周リングを前後移動させる押出ジャッキで更に構成される、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項２０】
前記拡縮カッタが前方に回動した拡縮カッタ拡大時にリンクビームに当接して拡縮カッタが後方に回動するのを防止する当接部材で更に構成された、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項２１】
各拡縮カッタが連結具を備えており、各連結具が隣接する拡縮カッタへと張出して、隣接する拡縮カッタの対応する連結具と相互係合で連結する、請求項１４記載のシールド掘進機。
【請求項２２】
前記各拡縮カッタが、隣接する拡縮カッタへと張出して隣接する拡縮カッタとともに拡縮カッタ拡大時に狭い取込スリットを提供する側方張出部を備えており、側方張出部は、拡縮カッタ縮小時に隣接する拡縮カッタの後部に重なり相互干渉しないように配置されている、請求項１４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、ビットを備えた面板タイプのカッタを用いる、シールド掘進方法及びシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離トンネルを連続掘進するには、掘進を中途で停止してカッタの損耗ビットを交換する必要がある。このような要件に答えるために、回転体を備えたシールド掘進機が提案されている。この回転体は、スキンプレート内、シールドフレーム前方に配置され、掘進機の軸線に対し直角な軸線中心に回転可能であり、前方にカッタを備えた掘削駆動部を収容しているので、回転体の回転によりカッタが後方を向くことで、掘削を中途で停止して後方でカッタの損耗ビットを交換するのが容易となる（これに関連して、本明細書で使われる「前方」、「後方」、「前」、「後」等の語は特に記載のない限り掘進方向に関連しての言及である）。従って、掘進の中途で損耗ビットを交換することで長距離掘進が達成できる。
【０００３】
図１〜図３は、前側及び後側のスキンプレート７，２を備えたシールド本体１で構成された従来のシールド掘進機を示している。後側のスキンプレート２は前端部内側にシールドフレーム３を一体に備えており、シールドフレーム３はスキンプレート２の内周に沿って多数のシールドジャッキ４を備えており、シールドジャッキの伸長によりセグメントＳに反力を取ってシールド本体１が前進できるようになっている。シールドフレーム３にはセグメント組立手段５が取り付けられている。
【０００４】
周方向に配置したジャッキ６のいくつかを作動させることにより方向転換して掘進方向を変えることのできる前側のスキンプレート７が後側スキンプレート２に、そのような掘進方向変更時に前側のスキンプレートが後側のスキンプレートに対し両者の接続部で折れ曲がることができるように、嵌合している。
【０００５】
前側のスキンプレート７の内側には、例えば球形状で前側スキンプレート７内側に回転軌跡Ｒを有する回転体９を備えた、回転可能なシールド装置８が設けられている。回転体９の内部には筒状壁１１が設けられ、シールド本体１の長手方向に延び、回転体９の中心を通る軸線を有し、１０にて開口した環状前端を有することで筒形空間１２を提供している。回転体９が軸受１４を介し回転可能に嵌合される軸１３は、スキンプレートの内周（図１の上下）に取り付けられ、回転体９の中心を通り且つ筒状壁１１又はシールド本体１の軸線に直角である共通軸線を有する。
【０００６】
図３に示すように、回転体９が備えた複数のピン１５は、回転体９の外周で軸１３各々を中心に等間隔に固定される。各軸１３には、図３に示すように２つのジャッキ１６がほぼ互いに平行に且つ軸１３に関し相反側に延び、それらの反ロッド側の端で前側スキンプレート７の内周に揺動可能に接続されている。ジャッキ１６の各ロッドはピン１５と係合可能な係合部１７を備えている。ジャッキ１６の一方を繰り返し伸縮させることによりピン１５が該一方のジャッキ１６の係合部１７により順次押され、その結果、回転体９が図３の湾曲矢印で示すように軸１３中心に例えば１８０゜回転する。他方のジャッキ１６を繰り返し伸縮させることによりピン１５が他方のジャッキ１６の係合部１７により順次押され、その結果、回転体９が上記と反対の方向に軸１３中心に例えば１８０゜回転する。図１に示すように、前側スキンプレート７の後端には作業口１９を有する区画壁１８が固定されて回転体９の後方を回転軌跡Ｒに沿って包囲する。
【０００７】
筒状壁１１の内側には、被覆又は筒体２１を備え、筒状壁１１の軸中心に回転する回転部２０と、回転部２０を取り囲む面板２０ａとにより前面が遮蔽された、掘削駆動部２２が設けられている。
【０００８】
回転部２０の前方には、締結材２３ａにより間隔を隔てて掘削駆動部２２に連結されたカッタ２４が設けられている。筒状壁１１の軸心に固定した旋回駆動モータ２５により駆動中心軸２３を介してカッタ２４が回転駆動される。カッタ２４と掘削駆動部２２とスキンプレート７とによりカッタチャンバ２４ａが形成されている。回転部２０には、カッタチャンバ２４ａに作業者がアクセスするためのマンロック２６が設けられている。面板２０ａには、送泥管２７、排泥管２８が備えられている。
【０００９】
掘削駆動部２２と回転体９の後部との間はスライドジャッキ２９により連結されており、掘削駆動部２２はスライドジャッキ２９の伸縮によって筒状壁１１の軸線方向に且つ筒状壁に沿い移動できるようになっている。参照番号３０は、回転体９と筒体２１との間に設けたスペーサである。
【００１０】
前側のスキンプレート７の前端部には、回転体９の開口１０付近の球面部９ａに接して土砂及び地下水が後方に侵入するのを防止する内側円形シール３１を設けている。
【００１１】
図１、図２に示すように、カッタ２４は、中心部から放射方向に延びた複数（図２では６本）の短い長さの内側カッタスポーク３２各々が駆動中心軸２３に固定されており、該各内側カッタスポーク３２には、内側カッタスポーク３２に内装した伸縮ジャッキ３３によって半径方向に伸縮できる伸縮カッタスポーク３４が備えられており、伸縮カッタスポーク３４が最大に伸長した時は伸縮カッタスポーク３４の先端部がスキンプレート７の外径と略同等位置になるようにしている。カッタスポーク３２，３４には多数の固定式のビット３５が取り付けられている。各伸縮カッタスポーク３４の先端には伸縮ジャッキ３６により出没可能なコピーカッタ３７が設けられている。
【００１２】
カッタ２４のカッタスポーク３２，３４には、図１、図２では固定式のビット３５を備えた場合を示しているが、ローラビット等いかなる形式のビットを備えることも可能である。
【００１３】
図１は、シールド本体１の軸心と掘削駆動部２２の軸心とが同一線上にあり、且つ伸縮ジャッキ３３の伸長により伸縮カッタスポーク３４が張出されてカッタ２４が拡寸又は拡径され、掘進作業を行っている状態を示している。
【００１４】
この掘進状態から、カッタ２４の損耗ビット３５を交換することについて、以下に説明する。
まず、掘進作業を停止した後、カッタ２４を縮径又は縮小して回転軌跡Ｒ内に収まる大きさとし、その後回転体９を回転させてカッタ２４を後方に向ける必要がある。これらは次の手順で行う。
【００１５】
掘進作業を停止した図１、図２の状態から、伸縮ジャッキ３３を縮小して伸縮カッタスポーク３４を内側カッタスポーク３２内に引込め、更に伸縮ジャッキ３６を縮小してコピーカッタ３７を引込め、これによりカッタ２４を縮外径又は縮小する。しかし、カッタ２４を縮小しても、図１から容易に見て取れるように内側カッタスポーク３２は依然として回転軌跡Ｒの外側にはみ出している。
【００１６】
このため、続いて、スペーサ３０を取り外して回転体９と掘削駆動部２２の筒体２１との間の係合を解除し、更に送泥管２７及び排泥管２８等を取り外した後、スライドジャッキ２９を縮小することにより掘削駆動部２２を筒状壁１１に沿って後方に移動させ、その結果、カッタ２４及び掘削駆動部２２が総て回転軌跡Ｒ内に収まる。
【００１７】
続いて、図１の上下に示したジャッキ１６を繰り返し伸縮作動させて回転体９を軸１３を中心に１８０゜回転させることにより、掘削駆動部２２とカッタ２４を後向きにさせる。このような回転体９の回転の途中では、球面部９ａとシール装置３１との接触が一旦離れて回転体９の後方に地下水が侵入することになるが、１８０゜回転し終わった状態では、球面部９ａとシール装置３１とが再接触することにより再シールされる。
【００１８】
回転体９と区画壁１８との間に侵入した水を作業口１９から排除し、掘削駆動部２２の後部をドライな状態にした後、作業者は作業口１９から区画壁１８の前側に入って、カッタ２４の損耗ビット３５の交換作業をドライな状態で行う。この機会に、カッタスポーク３２，３４の補修等を行うことができる。
【００１９】
カッタ２４の損耗ビット３５の交換が終了した後は、上記と逆の手順によりカッタ２４が再び前側を向くように回転体９を回転させ、続いて、スライドジャッキ２９を伸長して掘削駆動部２２を前進させて、伸縮カッタスポーク２４を伸長しても前側のスキンプレート７の前端に干渉しない位置へと進めた後、伸縮カッタスポーク３４を伸長してカッタ２４を拡径又は拡大し、次いで、掘進を再開する。
【００２０】
上記したように、掘削駆動部２２が収容された回転体９をスキンプレート７の又はシールド本体１の軸線に対し直角な軸線中心に回転し、カッタ２４の損耗ビット３５の交換を後部で行えるようにしたことにより、損耗ビット３５の交換をドライの状態で安全且つ能率的に行うことができる。
【００２１】
しかし、前記したように、カッタ２４が後方を向くように回転体９をスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転させるためには、カッタ２４が回転軌跡Ｒ内に収まる大きさになるようにカッタ２４を縮径又は縮小する必要があり、このために、従来の回転シールド装置８のカッタ２４は、カッタスポーク３２，３４のようにカッタスポーク形状を有している必要があった。
【００２２】
このために、回転シールド装置を備えた従来のシールド掘進機では、掘削できる地山が大きく制限されていた。
【００２３】
即ち、泥水シールド掘進機では切羽が容易に崩壊し得る地山の場合には、面板形状のカッタを備えたシールド掘進機を用い、面版で切羽を押えながら掘進する必要がある。礫層の掘進では面板に備えた取込スリットで取り込む礫の大きさを規制する必要がある。岩盤を掘進する場合には取込スリットを備えた面板が取り込む岩の塊の大きさを規制するのに必要である。このように、掘進する地山の条件によって面板を備えたカッタが要求される場合が多い。
【００２４】
しかし、前記したように損耗ビット３５の交換を後部で行えるようにする回転シールド装置８では、カッタ２４が回転体９の回転軌跡Ｒ内に収まる大きさへと縮小できる必要があるが、従来、面板形状のカッタではこの縮径又は縮小を行うことができず、従って、前記したようなスポークタイプのカッタ２４以外は採用できなかった。
【００２５】
このために、従来の回転シールド装置を備えたシールド掘進機は、面板タイプのカッタを備えて掘進する要求がある地山に対しては、掘進の中途でカッタの損耗ビット交換を行って長距離掘進することはできないという欠点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、面板タイプのカッタでありながら拡縮することができ、且つカッタを縮小することにより回転体の内部に収容させて回転体をスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転することができ、カッタを拡大させて安定した掘進を行う、シールド掘進方法及びシールド掘進機を提供することを目的とする。ビットの損耗によってたとえ掘進が邪魔されてもカッタの縮小及び回転によりそのような損耗ビットの交換を行って長距離掘進が可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、回転シールド装置が、スキンプレートの内部でスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転可能な回転体と、該回転体の内部で前後方向に移動が可能な掘削駆動部と、掘削駆動部の回転部の前方のカッタとで構成され、前記カッタを縮小して回転体に収容し回転体をスキンプレートの軸線に対し直角な軸線中心に回転させることにより後部でカッタの損耗ビットの交換が行えるようにするシールド掘進方法及びシールド掘進機において、カッタが、掘削駆動部に支持された中心部カッタと、該中心部カッタの外周部に前後に回動可能に取り付けられた複数の面板タイプの拡縮カッタとで構成され、掘進は、拡縮カッタの前方回動によって拡大又は拡張したカッタにより行い、損耗ビットの交換は、拡縮カッタを後方回動させてカッタを回転体の回転軌跡内に収まる大きさに縮小した後、回転体を後部でのビット交換用にスキンプレートの軸線に対して直角な軸線中心に回転したことを特徴とするシールド掘進方法及びシールド掘進機を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に関連させて説明する。以下に示す形態例中において前記図１〜図３に示したものと類似の部品及び構成部分、及び各形態例中で相互に類似な部品及び構成部分には同じ符号を付して説明の繰返しは省略し、本発明の特徴部分についてのみ詳述する。
【００２９】
図４、図５は本発明に係るシールド掘進機の第１の形態例を示しており、シールド本体１が単一のスキンプレート７を備えた場合を示している。勿論、図１に示したシールド本体１のように後側及び前側のスキンプレートを備え、それらの接続部で折れ曲がり可能にしたものを、代わりに用いてもよい。本発明は、スキンプレートの内部に掘削駆動部が収容された回転体を備えるシールド掘進機であれば、どのような形式のシールド本体にも適用することができると理解すべきである。球形である回転体について記述を行うが、回転体は、スキンプレートに対し直角方向に回転可能であれば、筒形或いは多角柱等どのような形状を有していてもよい。
【００３０】
図４、図５に示す第１の形態例によれば、回転シールド装置８は図１、図２に示した従来のカッタ２４とは異なる構成のカッタ３８を掘削駆動部２２に備えている。
【００３１】
即ち、掘削駆動部２２の旋回駆動モータ２５によって回転される回転部２０の前側に、締結材２３ａを介して回転部２０に離間して固定された固定部材２３ｂを設ける。固定部材２３ｂの前側に、軸中心から放射方向に延びる複数（図５では８本）の短い長さのカッタフレーム３９を有する中心部カッタ４０を設ける。中心部カッタ４０は、図４に示すように、回転体９の回転軌跡Ｒ内に収まる大きさに設計されている。中心部カッタ４０は、隣接カッタフレーム３９間にそれぞれ小さな面板４１を備えており、１本おきの計４本のカッタフレーム３９の両側には面板４１を切り欠いた取込スリット４２が形成されている。
【００３２】
カッタフレーム３９は先端部近傍で、略周方向に延びる軸４３により相互接続してあり、軸４３の夫々には、軸４３を中心に前後に回動可能な略扇形の面板タイプ拡縮カッタ４４が取付られている。
【００３３】
拡縮カッタ４４各々が図４中二点鎖線で示すように後方に回動した場合、拡縮カッタ４４は前方から見た見かけの径が縮径（図６参照）又は縮寸又は縮高して回転軌跡Ｒ内に収まる大きさとなり、又、図４中に実線で示すように拡縮カッタ４４各々が前方に回動した場合、拡縮カッタ４４は前方から見た見かけの径が拡径（図５参照）又は拡大してスキンプレート７の外径と略整合する大きさとなる。拡縮カッタ４４は、図５に示すようにカッタ４４間に取込スリット４５を有する。
【００３４】
掘削駆動部２２の回転部２０の前面には、回転部２０の軸心から周方向等距離位置に油圧伸縮ジャッキ等からなる拡縮駆動装置４６の一端が取り付けられている。拡縮駆動装置４６の該一端は他端よりもシールド本体１の軸線近くに位置しているので拡縮駆動装置４６は斜めに即ち前方外方に向かって延びて、他端で、対応する拡縮カッタ４４各々に連結している。拡縮駆動装置４６の伸縮によって、拡縮カッタ４４が前後に回動して、拡縮カッタ４４全体が拡大及び縮小した大きさに拡縮される。
【００３５】
拡縮駆動装置４６は、例えば油圧を遮断することにより、前方に回動した拡縮カッタ４４が後方へ回動戻りしないようにして掘削荷重を受けるストッパ機能を持たせることができる。前方に回動したカッタ４４が後方へ回動戻りするのを防止するために、回転部２０側から張り出したストッパ部材（図示せず）等の他の手段を用いることができる。或いは、拡縮駆動装置４６をねじ軸、或いはリンク機構のような機械式構造とすることによって、前方に回動した拡縮カッタ４４が後方に回動戻りするのを防止することができる。
【００３６】
図４、図５ではカッタ４０，４４にはローラタイプのビット３５’を備え、又、カッタ４４の取込スリット４５には固定式のビット３５を備えているが、カッタ４０，４４及びスリット４５には種々の形式のビットを備えることができる。
【００３７】
次に、第１の形態例の作用を説明する。
【００３８】
図４は、シールド本体１の軸心と回転シールド装置８に収容された掘削駆動部２２の軸心とが同一線上にあり、拡縮カッタ４４はカッタ４４の前方回動で拡大されており、シールドジャッキ４を伸長することによってシールド本体１を前進させ掘進を行う状態を示している。この時、カッタ３８は、中心部カッタ４０と拡縮カッタ４４とにより全般に面板形状を呈しており、カッタ３８の取込スリット４５，４２により土砂、礫、岩の塊りの取り込みを規制して掘進することができる。
【００３９】
上記掘進状態から、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換することについて説明する。
【００４０】
まず、掘進作業を停止した後、カッタ３８を回転軌跡Ｒ内に収まる大きさに縮寸又は縮高させ、その後回転体９を回転させてカッタ３８を後方に向ける必要がある。これらは次の手順で行う。
【００４１】
掘進を停止した図４の実線位置Ａにおいて、カッタ３８を回転駆動してスライドジャッキ２９を伸長することにより掘削駆動部２２を位置Ａから、回転軌跡Ｒをカバーできる二点鎖線で示した位置Ｂに前進させ、それにより位置Ａから位置Ｂまでの先行掘りを行う。
【００４２】
先行掘りが終了したら、拡縮駆動装置４６を縮小することにより拡縮カッタ４４を後方に回動させる。このようにして、拡縮カッタ４４は図６に示すように見かけの径が縮径又は縮高又は縮小される。続いてスライドジャッキ２９を縮小して掘削駆動部２２を後退させることにより、カッタ３８を再び図４の位置Ａに後退させる。これにより、カッタ３８及び掘削駆動部２２の総てが回転軌跡Ｒ内に収まる。上記拡縮カッタ４４の縮小時には、拡縮カッタ４４の相互間にはスリット４５があるので、カッタ４４各々は何らの障害もなく後方に回動できる。次に、送泥管２７及び排泥管２８等を取外す。
【００４３】
続いて、図３、図４に示すジャッキ１６を作動させて回転体９を軸１３を中心に１８０゜回転させ、図７に示すようにカッタ３８を後方に向かせる。このような回転体９の回転の途中では、回転体９とシール３１との接触が一旦離れることにより回転体９の後方に地下水が侵入するが、１８０゜の回転が終了すれば、回転体９とシール装置３１とが再接触することにより再シールがなされる。
【００４４】
回転体９と区画壁１８との間に侵入した水を作業口１９から排除することによりカッタ３８が位置する掘削駆動部２２の後部をドライな状態とした後、作業者が作業口１９から区画壁１８の前側に入って、カッタ３８の損耗ビット３５，３５’の交換を行う。この機会に、中心部カッタ４０及び面板状拡縮カッタ４４の補修等を行うことができる。このように、カッタ３８及び掘削駆動部２２を回転体９を介して後方に回転させ、カッタ３８の損耗ビット３５，３５’の交換を後部で行えるので、損耗ビットの交換をドライの状態で安全且つ能率的に行うことができる。
【００４５】
上記したように、中心部カッタ４０と、中心部カッタ４０外周部に前後に回動可能に取付た拡縮カッタ４４とによりカッタ３８を構成したので、面板形状のカッタ３８でありながら、カッタ３８を回転軌跡Ｒ内に収め得る大きさに縮小できるので、掘削駆動部２２を後方に回転させることによって損耗ビット３５，３５’の交換ができ、カッタ３８の大きさの拡大時にはカッタ３８の取込スリット４５，４２により土砂、礫、岩の塊り等の取り込みを規制して掘進することができる。
【００４６】
従って、面板タイプのカッタを備えて掘進する必要がある地山に対し、面板タイプのカッタ３８を有する回転シールド装置８を採用し、掘進を途中で停止して損耗ビット３５，３５’の交換を行い、長距離掘削することが可能になる。このことにより、回転体９と掘削駆動部２２を備えたシールド掘進機の適用範囲が大幅に拡大される。
【００４７】
図８〜図１１は本発明に係るシールド掘進機の第２の形態例を示している。
【００４８】
第２の形態例では、図８、図９に示すように、掘削駆動部２２の前方にあって、前後に移動可能なセンターシャフト４８を有するカッタ４７を備えている。センターシャフト４８の後端は、掘削駆動部２２の回転部２０を貫通し、前端は多角形輪郭（図９では８角形輪郭）を備えた面板タイプの中心部カッタ４０に固定される。中心部カッタ４０は、図８に示すように掘削駆動部２２に近付くように後退させると、回転体９の回転軌跡Ｒ内に収まる形状となる。或いは、中心部カッタ４０は、図５に示したように放射方向に延びるカッタフレーム３９を備えていて該カッタフレーム３９の相互間に取込スリット４２を有する略三角形状の面板４１を備えていてもよい。
【００４９】
多角形輪郭の中心部カッタ４０の外縁には、各々縁に沿って延びる軸４３が設けてある。各軸４３には、軸４３を中心に前後に回動可能な略扇形の面板タイプ拡縮カッタ４４を取り付けている。
【００５０】
各拡縮カッタ４４の後面はピン４９が設けられており、リンクビーム５１を介して、掘削駆動部２２の回転部２０前面に設けられた対応するピン５０に連結している。ピン５０は、センターシャフト４８の軸中心に周方向に等間隔に配されており、ピン４９よりシールド本体１の軸心寄りに位置しているので、リンクビーム５１は回転部２０の前面から斜めに即ち前方外方に延びる。
【００５１】
拡縮カッタ４４の後面と回転部２０の前面との少なくとも一方（図８の例では両者）には、リンクビーム５１に当接する当接部材５２からなるストッパ手段を設けている。リンクビーム５１がシールド本体１の軸心に対し最大に傾斜する拡縮カッタ４４拡大時に、当接部材５２は以下で述べるスペーサ６１と協力して、拡縮カッタ４４が後方に回動するのを防止するようにリンクビーム５１の両側の回動を拘束できる。
【００５２】
図９に示すように、各拡縮カッタ４４はカッタ４７の回転方向Ｘの後端縁の５３にて周が切り欠かれており、切り欠かれた端に固定された側方張出部５４を備えている。周切欠部５３は、図１０に示すように拡縮カッタ４４を後方に回動させた拡縮カッタ縮小時に拡縮カッタ４４が互いに干渉するのを防止する働きをする。各側方張出部５４は、拡縮カッタ４４を前方に回動させた拡縮カッタ拡大時に、拡縮カッタ４４間に狭い取込スリット５５を形成する働きをする。各側方張出部５４は、図１０に示すように拡縮カッタ４４を後方に回動させた拡縮カッタ縮小時に、隣接するカッタ４４の干渉を防ぐようカッタ４７の回転方向Ｘ（図９）における隣接拡縮カッタ４４の前端後側に重なるよう構成されている。
【００５３】
図９、図１１に示すように、各拡縮カッタ４４には、各々雄又は雌構成部５７を先端に有する連結具５８からなるストッパ手段を設けており、雄又は雌構成部がジャッキ５６等により張出して、隣接する拡縮カッタ４４の対応連結具５８の雌又は雄構成部５７に係合することによって拡縮カッタ４４相互を連結できるようにしている。
【００５４】
図８に示すように、前記掘削駆動部２２の内部には、前記センターシャフト４８を前方に押し出すことにより、カッタ４７を掘削駆動部２２から離間させて前進させ得るようにした押付ジャッキ５９を備えている。センターシャフト４８に設けたフランジ６０と掘削駆動部２２の回転部２０との間で、センターシャフト４８上にスペーサ６１を装着することで、カッタ４７を掘削駆動部２２に接近させた状態に拘束できる。
【００５５】
次に、上記第２の形態例の作用を説明する。
【００５６】
図８は、シールド本体１の軸心と掘削駆動部２２の軸心とが同一線上にあり、カッタ４７を掘削駆動部２２に接近させた状態で拘束するためにセンターシャフト４８にはスペーサ６１が装着され、拡縮カッタ４４はリンクビーム５１により前側に回動して拡縮カッタが拡大されており、シールドジャッキ（図示せず）を伸長することによってシールド本体１を前進させて掘進作業を行う状態を示している。
【００５７】
この掘進時には、当接部材５２からなるストッパ手段が最大傾斜のリンクビーム５１に当接してリンクビーム５１が両側で回動してより緩やかな傾斜状態となるのを防止しているので、拡縮カッタ４４は掘削反力によって後方に回動するのが防止される。
【００５８】
更に、図９、図１１に示す拡縮カッタ４４に備えた連結具５８からなるストッパ手段を伸長して雌雄構成部５７を相互結合させることにより、拡縮カッタ４４が相互に一体に連結されて面板形状を形成しているので、これによっても拡縮カッタ４４が掘削反力によって後方に回動するのが防止される。従って、旋回駆動モータ２５を駆動すると、リンクビーム５１を介してカッタ４７が旋回され、拡縮カッタ４４が同一軌道上を回転して安定した掘削を行う。
【００５９】
図９に示したような掘進時、拡縮カッタ４４に設けた側方張出部５４が、隣接拡縮カッタ４４と共に狭い取込スリット５５を形成するので、この狭い取込スリット５５と、中心部カッタ４０に備えた取込スリット４２とから土砂、礫、岩の塊り等の大きさを規制しながら取り込んで掘進することができる。従って、本発明によるシールド掘進機は、面板タイプのカッタを用いて掘削する必要がある種々の地山に適用できる。
【００６０】
拡縮カッタ４４は、カッタ４７と掘削駆動部２２とを互いに接近・離間することによって前記リンクビーム５１を介して拡縮できるようにしたので、拡縮カッタ４４を拡縮するためのジャッキ等の駆動装置をカッタチャンバ２４ａ内に設ける必要がなく、よってこの駆動装置が損耗する等の問題もなく、拡縮カッタ４４の拡縮作動を確実に行わせることができる。
【００６１】
次に、上記掘進状態から、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換することについて説明する。
【００６２】
まず、掘進作業を停止した後、カッタ４７を回転軌跡Ｒ内に収まる大きさに縮小し、その後回転体９を回転させてカッタ４７を後方に向ける必要がある。これらは次の手順で行う。
【００６３】
まず、掘進を停止した図８の状態から、カッタ４７を回転駆動してスライドジャッキ２９を伸長することにより、掘削駆動部２２とカッタ４７を実線でしめした位置Ａから回転軌跡Ｒをカバーできる二点鎖線で示した位置Ｂまで前進させ、それにより図１２に示したように先行掘りし、その後カッタ４７の回転を停止する。
【００６４】
次に、図１２のスペーサ６１を取り外してカッタ４７と掘削駆動部２２との連結を解いた後、押付ジャッキ５９の伸長作動とスライドジャッキ２９の縮小作動とを同調して行うことにより、カッタ４７をセンターシャフト４８を介して前進させつつ掘削駆動部２２を後退させる。図１３に示すように、掘削駆動部２２とカッタ４７とが相対的に離反することによって、拡縮カッタ４４を掘削駆動部２２の回転部２０に連結しているリンクビーム５１の作用で拡縮カッタ４４は後方に回動させられて拡縮カッタは縮寸又は縮高又は縮小する。この拡縮カッタの縮小時、図１０に示すように各拡縮カッタ４４に設けた側方張出部５４が隣接する拡縮カッタ４４の後側に重なるので、各拡縮カッタ４４は何らの障害もなく後方に回動して拡縮カッタを縮小することができる。
【００６５】
続いて、スライドジャッキ２９を縮小すると、掘削駆動部２２及びカッタ４７は後退し、図１４に示すように、カッタ４７は回転体９の回転軌跡Ｒ内に収まるように縮小する。
【００６６】
図３、図１４に示すジャッキ１６を作動させて回転体９を軸１３を中心に１８０゜回転させることにより、図１５に示すように、カッタ４７が後方を向く。
【００６７】
前記回転体９の回転の途中では、回転体９とシール３１との接触が一旦離れることにより回転体９の後方に地下水が侵入するが、１８０゜の回転が終了すれば、回転体９とシール装置３１とが再接触することにより再シールがなされる。
【００６８】
従って、回転体９と区画壁１８との間に侵入した水を作業口１９から排除することによりカッタ４７の後部をドライな状態とした後、作業者が作業口１９から区画壁１８の前側に入って、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換をドライの状態で行う。この機会に、カッタ４０，４４の補修等を行うことができる。
【００６９】
カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換作業が終了すると、図１２〜図１５の説明と逆の手順により、カッタ４７が再び前方を向くように回転体９を回転させ、続いて拡縮カッタ４４の拡大を行い、再び図８の状態にして掘進を行う。
【００７０】
上記したように、中心部カッタ４０と、中心部カッタ４０外周部に前後に回動可能に取り付けた拡縮カッタ４４とによりカッタ４７を構成し、且つ掘削駆動部２２とカッタ４７とを互いに接近・離間することによりリンクビーム５１を介して拡縮カッタ４４を拡縮させるようにしたので、カッタチャンバ２４ａ内に駆動装置を設けることなしに、拡縮カッタ４４を拡縮することができ、よって前記駆動装置が損耗する等の問題がなく、拡縮カッタ４４の拡縮作動を確実に行うことができる。
【００７１】
拡縮カッタ４４相互間に周切欠部５３を形成したことによりカッタ４４の縮寸又は縮高時に拡縮カッタ４４が相互干渉するのを防止できる。各切欠部５３には、拡縮カッタ４４の拡大時に隣接する拡縮カッタ４４相互間に狭い取込スリット５５を形成する側方張出部５４を設けたので、取込スリット５５により土砂、礫、岩の塊り等の大きさを規制しながら取り込んで掘進することができる。よって、本発明は、面板タイプのカッタを備えて掘削する必要がある種々の地山に適用できる。
【００７２】
図１６〜図２２は、本発明におけるシールド掘進機の第３の形態例を示しており、図８〜図１１の形態例で備えた連結具５８からなるストッパ手段に代えて、スキンプレート７の前端に沿って延びる形状を有する外周リング６２からなるストッパ手段を備えている。尚、図８〜図１１の形態例で示した連結具５８によるストッパ手段を備えた上で、外周リング６２によるストッパ手段を合わせて備えるようにしてもよい。
【００７３】
外周リング６２は、図１７〜図１９に示すように、環状で、スキンプレート７の前端に沿って延びる。スキンプレート７の前端内部には各々掘進方向に延びる水平な押出ジャッキ６３が設けてあり、各押出ジャッキ６３の先端にはシールド本体１の半径方向内方に延びる固定ジャッキ６４が設けてあり、該固定ジャッキ６４を伸縮して外周リング６２に形成した開口６５に嵌脱させることにより、外周リング６２をスキンプレート７に対して着脱できる。
【００７４】
一方、図１９、図２０に示すように、各拡縮カッタ４４の外周付近には、外周リング６２に設けた前方突出部６２ａに形成した対応する開口６６に嵌脱できる半径方向固定ジャッキ６７を設けており、固定ジャッキ６７により外周リング６２を拡縮カッタ４４に対して着脱できるようにしている。
【００７５】
各拡縮カッタ４４の外周付近には、図１９、図２１に示すように、外周リング６２の内面に設けたトルク伝達ブロック６８に対して後方への伸長により楔ブロック６９を係合させ、これにより拡縮カッタ４４のトルクを外周リング６２に伝えるようにしたトルク伝達ジャッキ７０も設けている。
【００７６】
図２２に示すように、各拡縮カッタ４４に設けた側方張出部５４は、隣接する拡縮カッタ４４の面板４４’（図示のように切り欠いてあってもよい）の後部に重なることによって相互干渉しないように傾斜しており、更に、側方張出部５４及び面板４４’の各後側は後面板７１で支えてあり、この後面板７１によって拡縮カッタ４４と外周リング６２との間にも小さな取込スリット７２が形成されるようにしている。
【００７７】
次に、上記第３の形態例の作用を説明する。
【００７８】
図１６では、シールド本体１の軸心と掘削駆動部２２の軸心とが同一線上にあり、スペーサ６１をセンターシャフト４８に装着して掘削駆動部２２をカッタ４７近傍に拘束し、拡縮カッタ４４はリンクビーム５１により前側に回動されて拡縮カッタが拡大している。
【００７９】
掘進を行うには、図１６、図１９、図２０において、固定ジャッキ６４を縮小して押出ジャッキ６３を縮小することにより、外周リング６２をスキンプレート７から切り離しておく。一方、拡縮カッタ４４に備えた固定ジャッキ６７を伸長して外周リング６２の開口６６に嵌合させることにより、外周リング６２を拡縮カッタ４４に固定しておく。更に、図１９、図２１のトルク伝達ジャッキ７０を伸長して楔ブロック６９をトルク伝達ブロック６８に係合させることにより、拡縮カッタ４４のトルクが外周リング６２に伝達されるようにしておく。
【００８０】
上記したように、拡縮カッタ４４は外周リング６２によって一体に相互連結されて面板タイプのカッタ組合せとなり、従って旋回駆動モータ２５を駆動すると、リンクビーム５１を介してカッタ４７が回転し、拡縮カッタ４４が同一軌道上を回転することにより安定した掘進が行われる。
【００８１】
側方張出部５４と拡縮カッタ４４とにより狭い取込スリット５５が形成され、更に、図２２に示すように、後面板７１と外周リング６２とによって小さな取込スリット７２が形成されるので、土砂、礫、岩の塊り等の大きさを規制しながら取り込んで掘進することができる。
【００８２】
次に、上記掘進状態から、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換することについて説明する。
【００８３】
まず、掘進作業を停止して、カッタ４７を回転軌跡Ｒ内に収まる大きさに縮寸又は縮高し、その後回転体９を回転させてカッタ４７を後方に向ける必要がある。これらは次の手順で行う。
【００８４】
図１６では押出ジャッキ６３が伸長されて外周リング６２に連結された状態を示しているが、掘進時には、外周リング６２はカッタ４７に固定され、押出ジャッキ６３とは切り離した状態にして、シールドジャッキ（図示せず）を伸長することによってシールド本体１を前進させて掘進する。
【００８５】
上記掘進作業を停止した後、カッタ４７を回転駆動し、スライドジャッキ２９を伸長して、掘削駆動部２２とカッタ４７を実線で示した位置Ａから、回転軌跡Ｒをカバーできる二点鎖線で示した位置Ｂまで前進させてから、カッタ４７の回転を停止する。
【００８６】
次に、スライドジャッキ２９を縮小して、カッタ４７及び掘削駆動部２２を図１６に実線で示した位置Ａに引き戻す。
【００８７】
図１９に示した押出ジャッキ６３を伸長し、更に固定ジャッキ６４を伸長して外周リング６２の開口６５に嵌合させることにより、外周リング６２をスキンプレート７に連結する。この状態が図１６に示されている。
【００８８】
続いて、拡縮カッタ４４に備えた固定ジャッキ６７を縮小することにより開口６６から離脱させて外周リング６２と拡縮カッタ４４との連結を解く。更に、図１９、図２１のトルク伝達ジャッキ７０を縮小して楔ブロック６９をトルク伝達ブロック６８から離脱させることにより、外周リング６２は拡縮カッタ４４から、ひいてはカッタ４７から取り外されて固定ジャッキ６３を介しスキンプレート７に支持される。
【００８９】
続いて、スライドジャッキ２９を伸長して図２３に示すようにカッタ４７を先行掘り作業で到達した最前部まで前進させる。尚、外周リング６２は動かないままである。
【００９０】
次に、図２３のスペーサ６１を取り外してカッタ４７と掘削駆動部２２との連結を解いた後、スライドジャッキ２９の縮小作動と押付ジャッキ５９の伸長作動とを同調して行い、カッタ４７を最前部位置に残した状態で掘削駆動部２２を後退させる。図２４に示したようなこのような掘削駆動部２２とカッタ４７との相対離反動によって、拡縮カッタ４４はリンクビーム５１の作用により後方に回動し、それにより拡縮カッタ４４は縮寸又は縮高する。外周リング６２は非作動位置に残されたままであるので、拡縮カッタ４４は外周リング６２に干渉することなく縮寸又は縮高し、図２２に示す各側方張出部５４が、隣接する拡縮カッタ４４の面板４４’の後側に重なるように傾斜しているので、各拡縮カッタ４４は何らの障害もなく後方に回動できる。
【００９１】
続いて、スライドジャッキ２９を縮小すると、掘削駆動部２２及びカッタ４７が後退するので、図２５に示すように、カッタ４７は回転体９の回転軌跡Ｒ内に収められる。
【００９２】
次に、図３、図２５の上下に示すジャッキ１６を作動させて回転体９を軸１３を中心に１８０゜回転させると、図２６に示すように、カッタ４７が後方を向いた状態になり、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換をドライの状態で行うことができる。
【００９３】
カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換が終了すると、図２３〜図２６の説明と逆の手順によってカッタ４７が再び前方を向くように回転体９を回転し、拡縮カッタ４４を拡寸又は拡高して再び図１６の状態とし、外周リング６２をカッタ４７に固定し押出ジャッキ６３とは切離した状態で掘進を行う。上記において、外周リング６２を前方に移動させる動作を小型の押出ジャッキ６３によって行っているので、外周リング６２に無理な力が作用することはない。
【００９４】
図２７、図２８は、図１６〜図２２の形態例に類似の外周リング６２を備えた変形例を示したものである。図２７、図２８に示す変形例が図１６〜図２２に示した形態例と異なっている点は、カッタ４７が、拡縮カッタ４４の最大拡大時に中心部カッタ４０の前面に対して僅かに後傾する拡縮カッタ４４を備えている点である。
【００９５】
図２７、図２８おける各拡縮カッタ４４は、扇形ではなく矩形状であり、側方張出部５４を備えていない。代わりに、略三角形状の内側張出部７３が外周リング６２の内面に取付られて、拡縮カッタ４４の拡大時に拡縮カッタ４４の相互間に形成されるＶ字状の空間内を延びる。内側張出部７３と拡縮カッタ４４とにより狭い取込スリット５５が形成されている。外周リング６２は、固定具７４によりスキンプレート７に着脱可能に固定しており、前記した押出ジャッキ６３は備えていない。矩形の各拡縮カッタ４４には対応する内側張出部７３と接続する固定ジャッキ７５が設けられている。
【００９６】
図２７、図２８の改変例で掘進を行うには、カッタ４７と掘削駆動部２２を相互接近させることによりリンクビーム５１を介して拡縮カッタ４４を拡張し、続いて外周リング６２を固定ジャッキ７５によりカッタ４７に固定し、且つ固定具７４の取り外しによりスキンプレート７から取り外す。これにより拡縮カッタ４４は外周リング６２により面板形状に保持されて回転し、安定した掘進を行うことができる。
【００９７】
又、上記掘進状態から、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換するためには、まず、掘進作業を停止した後、固定具７４により外周リング６２をスキンプレート７に固定し、且つ固定ジャッキ７５を縮小して拡縮カッタ４４と外周リング６２との連結を解除した後、図２３〜図２６に示したのと同様の仕方でカッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換することができる。
【００９８】
図２９〜図３２は、本発明におけるシールド掘進機の第４の形態例を示しており、図１６〜図２２に示した形態例と類似しているが、スキンプレート７の内側に内筒７６を備えており、この内筒７６に外周リング６２を前後移動させることができる押出ジャッキ６３を備えている点が主に相違している。
【００９９】
第４の形態例は、カッタ４７のビット３５，３５’の損耗により前記したような先行掘り作業ができなくなった場合にも、回転体９によりカッタ４７を後方に回転して損耗ビット３５，３５’の交換ができるようにしている。前記形態例のいずれかにおいて先行掘り作業が不可能になった場合には、カッタ４７の回転スペースを確保して回転体９を回転するために、スキンプレート７をシールドフレーム３ごと後退させる必要があるが、スキンプレート７を後退させるとスキンプレート７の後端に備えられているセグメントＳとのシールを行うテールシールを損耗させる問題がある。この問題を回避するため、第４の形態例では、先行掘り作業もスキンプレート７の後退もなしに回転体９を回転できるようにしている。
【０１００】
即ち、図２９に示すように、スキンプレート７の内部に設ける内筒７６は、スキンプレート７に対して前後に移動が可能であり、内筒７６の後端内部にはシールドフレーム３が固定され、更にシールドフレーム３前側の内筒７６の内部にはシールド本体１の軸線に直角な軸線中心に回転が可能な回転体９が設けられている。シールドフレーム３にはシールドジャッキ４が備えられており、各シールドジャッキ４は対応するセグメントＳに反力を取って伸長することにより内筒７６を前進させるようになっている。
【０１０１】
前記内筒７６の外面には、図２９、図３０に示すように軸方向に延びる凹部７７が形成され、又スキンプレート７内面には凹部７７に係合する凸部７８が設けられており、上記凹部７７と凸部７８によってスキンプレート７と内筒７６は軸方向には移動可能で且つ周方向には移動が固定されている。参照番号７９はスキンプレート７と内筒７６との間に設けたシールである。
【０１０２】
シールドフレーム３には、凸部７８の後端に当接する係止部８０が固定されており、シールドジャッキ４の伸長により内筒７６を前進させると、係止部８０が凸部７８に当接してスキンプレート７を一緒に前進させる。内筒７６は前進した際に、その前端８１が図２９に示すようにスキンプレート７の前端より更に前方に突出する長さを有している。
【０１０３】
図３１、図３２に示すように、前記シールドジャッキ４のジャッキシュー４ａは、固定具８２によって対応するセグメントＳに固定できる。図３１は各セグメントＳがコンクリート製であってネジ穴８３が形成され、このネジ穴８３にボルト８４を介してジャッキシュー４ａを固定するようにした例を示している。図３２は各セグメントＳがスチール製であってフランジ８５を有する例を示しており、フランジ８５とジャッキシュー４ａにＵ字形の固定部８６を嵌合させることによりジャッキシュー４ａをセグメントＳに固定している。
【０１０４】
図３１、図３２に示したように、固定具８２により各シールドジャッキ４のジャッキシュー４ａを対応するセグメントＳに固定すると、シールドジャッキ４を縮小作動することによって内筒７６はスキンプレート７に対して後退する。
【０１０５】
内筒７６の前側には、図１６〜図２２に示した形態例と同様の外周リング６２を設けて、内筒７６及び拡縮カッタ４４に対して連結・切離しができるようにしている。
【０１０６】
次に、上記第４の形態例の作用を説明する。
【０１０７】
図２９における掘進状態では、スキンプレート７の軸心と掘削駆動部２２の軸心とは同一線上にあり、且つ掘削駆動部２２とカッタ４７とは相互接近位置に拘束されているので拡縮カッタ４４はカッタ４４がリンクビーム５１により前方に回動した拡大状態を保持している。フランジ６０と回転部２０との間のセンターシャフト４８上にはスペーサ６１が装着されて中心部カッタ４０は掘削駆動部２２に対して移動が固定されている。
【０１０８】
中心部カッタ４０及び掘削駆動部２２の回転部２０に設けた当接部材５２はリンクビーム５１が平らになって傾斜角が小さくなるのを防止しており、これにより前方に回動した拡縮カッタ４４が掘削反力によって後方に回動し戻るのが防止されている。
【０１０９】
拡縮カッタ４４の外周には外周リング６２が連結されている。即ち、拡縮カッタ４４に備えた固定ジャッキ６７を伸長して外周リング６２の開口６６に嵌合させ、更に、図１９、図２１に示したトルク伝達ジャッキ７０を伸長して楔ブロック６９をトルク伝達ブロック６８に係合させる。その結果、拡縮カッタ４４は外周リング６２によって面板形状に一体に固定される。この時、押出ジャッキ６３の固定ジャッキ６４は縮小して外周リング６２から切離されており、押出ジャッキ６３は縮小した状態に保持されている。
【０１１０】
従って、旋回駆動モータ２５を駆動すると、リンクビーム５１を介してカッタ４７は回転し、カッタ４７による安定した掘削が行われる。更に、シールドジャッキ４を伸長すると、セグメントＳに反力をとって内筒７６及び球体回転シールド装置８が前進し、更にこの時、係止部８０が凸部７８に当接することによりスキンプレート７が内筒７６と一緒に前進し、カッタ４７による掘進が行われる。
【０１１１】
この掘進時、図１７に示したように各拡縮カッタ４４に設けた側方張出部５４により拡縮カッタ４４相互間に狭い取込スリット５５が形成される。これらの狭い取込スリット５５と、中心部カッタ４０に備えた取込スリット４２から土砂、礫、岩の塊り等の大きさを規制しながら取り込んで掘進することができる。従って、本発明は面板タイプのカッタを備えて掘削する必要がある種々の地山の掘削に適用することができる。
【０１１２】
次に、上記掘進状態から、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’を交換することについて説明する。
【０１１３】
まず、掘進作業を停止して、カッタ４７を回転軌跡Ｒ内に収まる大きさに縮寸又は縮高し、その後回転体９を回転させてカッタ４７を後方に向ける必要がある。これらは次の手順に従って行う。
【０１１４】
掘進を停止した図２９の状態から、内筒７６に備えた押出ジャッキ６３を伸長し、図３３に示すように、固定ジャッキ６４を外周リング６２の開口６５に嵌合させることにより外周リング６２を押出ジャッキ６３に連結する。次に、拡縮カッタ４４に備えた固定ジャッキ６７を縮小して外周リング６２の開口６６との係合を解除し、その後押出ジャッキ６３を縮小することにより図３４に示すように外周リング６２を後退させる。
【０１１５】
次に、図３４のスペーサ６１を取り外し、中心部カッタ４０と掘削駆動部２２との連結を解除する。更に、図３１、図３２に示すように、固定具８２により各シールドジャッキ４のジャッキシュー４ａを対応するセグメントＳに固定する。
【０１１６】
続いて、カッタ４７が、掘削を停止した図３４の最前部位置に残るように、シールドジャッキ４を縮小する動作と、スライドジャッキ２９を伸長する動作を同調させて行うことにより、内筒７６を最後部位置まで後退させると共に掘削駆動部２２を前進させる。
【０１１７】
次に、図３５に示すように、中心部カッタ４０が掘削を停止した最前部位置に残るように、押付ジャッキ５９を伸長する動作と、スライドジャッキ２９を縮小する動作を同調させて行うことにより、掘削駆動部２２と中心部カッタ４０とを相対的に離反動させる。これにより、拡縮カッタ４４はリンクビーム５１を介して後方に回動されて拡縮カッタが縮小する。この拡縮カッタ４４の縮小時に、外周リング６２は内筒７６と共に後退した位置にあるので、カッタ４４が外周リング６２と干渉することはない。図１７に示すように各拡縮カッタ４４に設けた側方張出部５４が、隣接する拡縮カッタ４４の後側に重なるので、拡縮カッタ４４は何らの障害もなく後方に回動して拡縮カッタは縮小することができる。
【０１１８】
続いて、スライドジャッキ２９を縮小して掘削駆動部２２を後退させることにより、図３６に示すように、カッタ４７を回転体９の回転軌跡Ｒ内に収める。
【０１１９】
次に、図３、図３６の上下に示したジャッキ１６を作動させて回転体９を軸１３を中心に１８０゜回転させると、図３７に示すように、カッタ４７が後方を向いた状態になる。
【０１２０】
回転体９の回転の途中では、回転体９とシール装置３１との接触が一旦離れることにより回転体９の後方に地下水が侵入するが、１８０゜回転し終わった状態では、回転体９とシール装置３１とが再接触することにより再シールがなされる。従って、回転体９と区画壁１８との間に侵入した水を作業口１９から排除することによりカッタ４７の後部をドライな状態にすることができる。その後、作業者は作業口１９から区画壁１８の前側に入り、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換をドライの状態で行う。この機会に、カッタ４０，４４の補修等を行うことができる。
【０１２１】
又、カッタ４７の損耗ビット３５，３５’の交換が終了すると、図３４〜図３７で説明した手順と逆の手順によってカッタ４７が再び前方を向くように回転体９を回転し、続いて拡縮カッタ４４拡大を行い、再び図２９の状態に復帰して掘進を行う。
【０１２２】
上記したように、スキンプレート７の内部にシールドジャッキ４により前後移動可能で且つ前進時にスキンプレート７を一緒に前進させ得る内筒７６を設け、内筒７６の内部に回転体９を設けた構成とし、内筒７６を後退させることによって面板タイプ拡縮カッタ４４の縮小のためのスペースを確保できるようにしたので、カッタ４７のビット３５，３５’の損耗によりシールド掘進機による掘進が不能になった場合でも、先行掘り作業或いはスキンプレートの後退を要することなしに、カッタ４７を縮小させて回転体９内に確実に収容し、後方に回転させて損耗ビット３５，３５’の交換を行うことができ、よって、シールド掘進機を確実に復旧して長距離掘進を行うことができる。
【０１２３】
本発明は上記形態例に限定されるものではなく、シールド本体の形式、回転体の回転方式、面板タイプ拡縮カッタの拡縮方式等は種々変更できると理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明によれば、面板タイプのカッタでありながら、カッタを回転体内に収容し得る大きさに縮小でき、カッタを収容した回転体をシールド本体の軸線に直角な軸線中心に回転して後部に向けたカッタの損耗ビットの交換を後部でドライの状態にて行えるようにしたので、ビットの交換が安全且つ能率的に実施できる。従って、そのような面板タイプのカッタを用いて種々の地山に対し、損耗ビットの交換を掘進の途中に行いながら長距離掘進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】回転シールド装置を備えた従来のシールド掘進機の切断側面図である。
【図２】図１のカッタの正面図である。
【図３】回転体を回転するジャッキの構成例の平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるシールド掘進機の切断側面図である。
【図５】図４のカッタの正面図である。
【図６】図４のカッタを縮小した状態の正面図である。
【図７】図４のカッタを回転体内に収容して後方を向かせた状態の切断側面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態によるシールド掘進機の切断側面図である。
【図９】図８のカッタの正面図である。
【図１０】図８のカッタを縮小した状態の正面図である。
【図１１】図９のＩ方向矢視図である。
【図１２】図８のカッタの、先行掘り作業での切断側面図である。
【図１３】図１２のカッタを縮小した状態の切断側面図である。
【図１４】図１３のカッタを回転体内に収容した状態の切断側面図である。
【図１５】図１４の回転体を回転させてカッタを後方に向けた状態の切断側面図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態によるシールド掘進機の切断側面図である。
【図１７】図１６のカッタの正面図である。
【図１８】図１６のカッタの縮小した状態の正面図である。
【図１９】図１６の外周リングの詳細図である。
【図２０】図１７のＩＩ方向矢視図である。
【図２１】図１９のＩＩＩ方向矢視図である。
【図２２】側方張出部に後面板を備えた状態を示す、図２０と同じ方向から視た矢視図である。
【図２３】図１６のカッタの、先行掘り作業における切断側面図である。
【図２４】図２３のカッタの、縮小した状態の切断側面図である。
【図２５】図２４のカッタの、回転体に収容した状態の切断側面図である。
【図２６】図２５の回転体の、回転してカッタを後方に向かせた状態の切断側面図である。
【図２７】図１６の実施の形態の改変例の切断側面図である。
【図２８】図２７のカッタの正面図である。
【図２９】本発明の第４の実施の形態によるシールド掘進機の切断側面図である。
【図３０】図２９のスキンプレートと内筒との関係を示す部分切断正面図である。
【図３１】図２９のジャッキシューをセグメントに固定する固定具の一例の切断側面図である。
【図３２】固定具の更なる例の切断側面図である。
【図３３】図２９の外周リングに押出ジャッキを接続した状態を示す切断側面図である。
【図３４】図３３のカッタから外周リングを切り離し、押出ジャッキを縮小して外周リングを後退させた状態を示す切断側面図である。
【図３５】図３４の中心部カッタを前進させつつ掘削駆動部を後退させてカッタを縮小させた状態を示す切断側面図である。
【図３６】図３５のカッタを回転体に収容した状態を示す切断側面図である。
【図３７】図３６の回転体を回転させてカッタを後方に向かせた状態を示す切断側面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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