(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁と、該隔壁の前方に設けられるカッタと、そのカッタに形成され、カッタを前後方向に貫通する装着穴と、カッタ背面側から該装着穴に装着されるカッタビットとを備えたシールド掘進機のカッタビットを交換する装置において、
上記隔壁に対して前後方向スライド自在に設けられるカッタと、該カッタを前後方向にスライドさせるスライド手段と、上記隔壁に形成され、その隔壁を前後方向に貫通するカッタビット交換穴と、該カッタビット交換穴に設けられ、カッタビット交換穴を開閉する開閉手段とを備え、
上記カッタを上記隔壁側にスライドさせた際、上記カッタビット交換穴と嵌合するリング部材を上記カッタの背面側に設け、上記カッタビット交換穴の内周面にシール部材を設けたことを特徴とするカッタビット交換装置。
【請求項２】
上記カッタを上記隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部が上記シールドフレームに引っ掛かってカッタのスライドを阻止しないようにすべく、カッタが、カッタフレーム本体と、該カッタフレーム本体内に収容され、トンネル径方向に出没する伸縮カッタ部材とで構成される請求項１記載のカッタビット交換装置。
【請求項３】
上記カッタを上記隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部が上記シールドフレームに引っ掛かってカッタのスライドを阻止しないようにすべく、シールドフレームが、フレーム本体と、該フレーム本体と軸方向スライド自在に重合されたスライドフードと、該スライドフードをフレーム本体に対して前後移動させるフードジャッキとで構成される請求項１記載のカッタビット交換装置。
【請求項４】
上記シール部材が、上記カッタビット交換穴の内周面に装着され内部に注入された流体により膨らむシール袋を有し、膨らんだシール袋が上記リング部材の外周面に密着するインフレートシールである請求項１乃至請求項３いずれかに記載のカッタビット交換装置。
【請求項５】
上記カッタビットを上記カッタの背面側の上記装着穴から引抜く際、カッタビット前方の装着穴を閉塞すべく、装着穴内に、その装着穴を開閉する止水手段を設けた請求項１乃至請求項４いずれかに記載のカッタビット交換装置。
【請求項６】
シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁に前後方向スライド自在に装着されたカッタと、該カッタにこれを前後に貫通して形成された装着穴と、該装着穴にカッタ背面側から装着されたカッタビットと、上記カッタの背面側に上記装着穴を囲繞して設けられたリング部材と、上記隔壁に、これを前後に貫通して形成されたカッタビット交換穴と、該カッタビット交換穴を開閉する開閉手段と、上記カッタビット交換穴の内周面に設けられたシール部材とを備えたシールド掘進機のカッタビット交換方法であって、
上記カッタを上記隔壁側にスライドさせて、上記リング部材を上記カッタビット交換穴に嵌合させ、上記リング部材と上記カッタビット交換穴との間を上記シール部材で止水した状態として、上記開閉手段を開き、上記装着穴に装着された上記カッタビットを上記隔壁の後方側から引抜くことを特徴とするカッタビット交換方法。
【請求項７】
上記カッタビットを上記装着穴から完全に引抜いてしまう前に、カッタビット前方の装着穴を閉塞し、その後、カッタビットを完全に引抜いて、カッタビットの交換を行う請求項６記載のカッタビット交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタビット交換装置及びその交換方法に係り、特に、シールド掘進機の機内側からカッタビットの交換が可能なカッタビット交換装置及びその交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、筒体状に形成されたシールドフレーム内を仕切る隔壁に設けられたカッタによって切羽を掘削しつつ、シールドフレーム内にてセグメントを組立ててトンネル壁を構築し、そのトンネル壁に反力を取る推進ジャッキによってシールドフレームを前進させ、地山を舟食い虫の如く掘進するものである。かかるシールド掘進機によって長距離施工を行う場合、カッタのカッタビットが摩耗限界に至る前に、摩耗したカッタビットを交換する必要がある。
【０００３】
従来、このカッタビットの交換は掘進経路の途中に地上から中間立坑を設け、そこにシールド掘進機を導いて中間立坑内にて交換する方式や、カッタ前方の地山を地上からの薬剤注入や凍結等によって地盤改良して地山の自立と止水とを確保した後、作業員が隔壁から外に出て固められた地山を手掘りして交換作業を行う方式等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方式の場合には、掘進経路の途中にて地上からの中間立坑の構築や薬剤注入等の地上作業が必要となるため、地上の交通状況等によっては不可能な場合がある。また、掘進経路が大深度の場合や海底を掘進する場合には、上記地上作業は実際上不可能となる。さらに、中間立坑の構築や薬剤注入等による地盤改良は、相当の工事期間およびコストが必要となり、繰り返し行うことが困難である。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、カッタビットの交換を機内側から容易に行うことができるカッタビット交換装置及びカッタビット交換方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るカッタビット交換装置は、シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁と、該隔壁の前方に設けられるカッタと、そのカッタに形成され、カッタを前後方向に貫通する装着穴と、カッタ背面側から該装着穴に装着されるカッタビットとを備えたシールド掘進機のカッタビットを交換する装置において、上記隔壁に対して前後方向スライド自在に設けられるカッタと、該カッタを前後方向にスライドさせるスライド手段と、上記隔壁に形成され、その隔壁を前後方向に貫通するカッタビット交換穴と、該カッタビット交換穴に設けられ、カッタビット交換穴を開閉する開閉手段とを備え、上記カッタを上記隔壁側にスライドさせた際、上記カッタビット交換穴と嵌合するリング部材を上記カッタの背面側に設け、上記カッタビット交換穴の内周面にシール部材を設けたものである。
【０００７】
本発明によれば、カッタを隔壁に対して前後方向スライド自在に設け、カッタを前後方向にスライドさせるスライド手段を設けたことで、カッタ背面側を隔壁に当接させることができる。この時、隔壁に形成されたカッタビット交換穴を開放することで、カッタ背面側から装着穴に装着されたカッタビットを、隔壁後方側から交換できる。
【０００８】
また、上記カッタを上記隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部が上記シールドフレームに引っ掛かってカッタのスライドを阻止しないようにすべく、カッタが、カッタフレーム本体と、該カッタフレーム本体内に収容され、トンネル径方向に出没する伸縮カッタ部材とで構成してもよい。このようにすれば、伸縮カッタ部材をカッタフレーム本体内に収容することで、カッタ径を縮径することができる。これによって、カッタを隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部がシールドフレームに引っ掛かるということがなくなり、カッタ背面側を隔壁に当接させることができる。
【０００９】
また、上記カッタを上記隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部が上記シールドフレームに引っ掛かってカッタのスライドを阻止しないようにすべく、シールドフレームが、フレーム本体と、該フレーム本体と軸方向スライド自在に重合されたスライドフードと、該スライドフードをフレーム本体に対して前後移動させるフードジャッキとで構成してもよい。このようにすれば、スライドフードをフレーム本体の軸方向にスライドさせることで、シールドフレームの先端を隔壁側にスライドさせることができる。これによって、カッタを隔壁側にスライドさせる際、カッタ外周部がシールドフレームに引っ掛かるということがなくなり、カッタ背面側を隔壁に当接させることができる。
【００１０】
また、上記シール部材が、上記カッタビット交換穴の内周面に装着され内部に注入された流体により膨らむシール袋を有し、膨らんだシール袋が上記リング部材の外周面に密着するインフレートシールであってもよい。
【００１１】
また、上記カッタビットを上記カッタの背面側の上記装着穴から引抜く際、カッタビット前方の装着穴を閉塞すべく、装着穴内に、その装着穴を開閉する止水手段を設けてもよい。このようにすれば、止水手段によりカッタビット前方の装着穴を閉じることで、装着穴内に泥水等が浸入するのを防ぐことができる。
【００１２】
一方、上記目的を達成すべく本発明に係るカッタビット交換方法は、シールドフレーム内を前後に仕切る隔壁に前後方向スライド自在に装着されたカッタと、該カッタにこれを前後に貫通して形成された装着穴と、該装着穴にカッタ背面側から装着されたカッタビットと、上記カッタの背面側に上記装着穴を囲繞して設けられたリング部材と、上記隔壁に、これを前後に貫通して形成されたカッタビット交換穴と、該カッタビット交換穴を開閉する開閉手段と、上記カッタビット交換穴の内周面に設けられたシール部材とを備えたシールド掘進機のカッタビット交換方法であって、上記カッタを上記隔壁側にスライドさせて、上記リング部材を上記カッタビット交換穴に嵌合させ、上記リング部材と上記カッタビット交換穴との間を上記シール部材で止水した状態として、上記開閉手段を開き、上記装着穴に装着された上記カッタビットを上記隔壁の後方側から引抜くものである。
【００１３】
本発明によれば、シールドフレーム内の隔壁後方側が全てカッタビット交換室となるため、カッタビット交換の際の作業スペースが広くなる。
【００１４】
また、上記カッタビットを上記装着穴から完全に引抜いてしまう前に、カッタビット前方の装着穴を閉塞し、その後、カッタビットを完全に引抜いて、カッタビットの交換を行ってもよい。このようにすれば、カッタビットを装着穴から完全に引抜いても、装着穴内に泥水等が浸入するのを防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
図１，図２に示すように、シールド掘進機１は、円筒状のシールドフレーム（スキンプレート）２を備えている。シールドフレーム２には、その内部を前後方向に仕切る隔壁３が設けられている。
【００１７】
隔壁３の中心部に設けられた円筒状のスライドガイド部材１６の内部に、後述するカッタ４の回転軸６が挿入されている。スライドガイド部材１６の内周部にはシール部材１６ａが軸方向に多段（図１，図２中では５段）に設けられており、このシール部材１６ａによって、回転軸６とスライドガイド部材１６との隙間から泥水等が浸入するのを防いでいる。また、隔壁３のスライドガイド部材１６の周りには、その隔壁３を前後方向に貫通するカッタビット交換穴（図１，図２中では１個のみ図示）５が形成されている。さらに、隔壁３の背面３ｂには、カッタビット交換穴５を開閉するマンホール（開閉手段）１４が設けられている。
【００１８】
カッタビット交換穴５の内周面には、シール部材１５が設けられる。このシール部材１５によって、後述するリング部材１３がカッタビット交換穴５に嵌合した際、リング部材１３とカッタビット交換穴５との隙間をシールしている。本実施の形態では、図３に示すように、カッタビット交換穴５の内周面に周方向に亘って溝部５ａを形成し、この溝部５ａにシール部材１５として、インフレートシールを設けている。このインフレートシールは、溝部５ａに埋設され、内部にガス等の流体を注入して膨らませるシール袋１５ａと、シール袋１５ａに接続された流体注入・排出ライン１５ｂ，１５ｃとで構成される。
【００１９】
切羽を掘削するためのカッタ４は、隔壁３の前方に、回転自在に、かつ、隔壁３に対して前後方向スライド自在に設けられている。カッタ４の回転軸６の外周には各外歯ギヤ７が設けられており、この各外歯ギヤ７に、モータ（図示せず）のピニオン（図示せず）が噛合して設けられ、モータによってカッタ４が回転駆動される。カッタ４の回転軸６の先端部にはカッタフレーム本体（カッタスポーク）８が放射状に取り付けられている。このカッタフレーム本体８内にはチャンバー１０が形成されており、このチャンバー１０内に、トンネル径方向に出没する伸縮カッタ部材１１が収容される。また、カッタ４の回転軸６の後端部にはカッタ４を前後方向にスライドさせるスライド手段９が連結されている。このスライド手段９は、スライドジャッキ９ａ，９ｂを備えており、このスライドジャッキ９ａ，９ｂをトンネル長手方向（図１，図２中では左右方向）に伸長・収縮させることによって、カッタ４が前後方向にスライドする。
【００２０】
各カッタフレーム本体８は、平行に配設された前板８ａと背板８ｂとで構成され、前板８ａと背板８ｂとの間のスペースが前述したチャンバー１０となる。各カッタフレーム本体８には、図４〜図６に示すように、トンネル径方向に複数個（図４，図６中では１個のみ図示）のカッタビット取付口２３が形成されており、各カッタビット取付口２３には、カッタビット２１を装着するための収容部材２４がそれぞれ設けられている。収容部材２４は、カッタフレーム本体８を前後方向（水平方向）に貫通し、カッタビット２１を装着するための装着穴２５を有している。この装着穴２５により、カッタフレーム本体８の前板８ａの前面（図４，図６中では左側面）と背板８ｂの後面（図４，図６中では右側面）とが連絡され、カッタビット２１は水平な状態で装着穴２５に装着される。ここで、カッタフレーム本体８は、その前板８ａの径よりも背板８ｂの径の方が大径となされており、この背板８ｂの外周部に、後述するカッタビット６１を挿抜するための挿抜穴１２が形成されている。また、背板８ｂの後面に、挿抜穴１２および収容部材２４を囲繞し、カッタビット交換穴５と嵌合するリング部材１３が設けられている。
【００２１】
伸縮カッタ部材１１は、図１に示すように、外周部にカッタビット取付口（図示せず）を有しており、そのカッタビット取付口に、カッタビット６１を装着するための収容部材６４が設けられている。収容部材６４は、伸縮カッタ部材１１を前後方向（前方側（図１中では左側）がトンネル径方向外側に傾いた方向）に貫通し、カッタビット６１を装着するための装着穴６５を有している。装着穴６５により、伸縮カッタ部材１１の前面１１ａと背面１１ｂとが連絡され、カッタビット６１は、その先端（図１中では左側）がトンネル径方向外側に傾いた状態で、装着穴６５に装着される。また、伸縮カッタ部材１１には、カッタフレーム本体８に設けられた伸縮ジャッキ（図示せず）が連結される。この伸縮ジャッキを伸長・収縮させることによって、伸縮カッタ部材１１がトンネル径方向に出没する。この伸縮ジャッキの駆動系は、各種の装置・機構の駆動系と同様に、例えば、回転軸６内部を通じてカッタフレーム本体８内に配設される。
【００２２】
各収容部材２４，６４の装着穴２５，６５内に、後述する止水手段４０が設けられる。また、背板８ｂ側の装着穴２５および伸縮カッタ部材背面１１ｂ側の装着穴６５の周りには、カッタビット２１，６１を取付けるための取付穴５１およびガイド穴５２がそれぞれ形成されている。
【００２３】
止水手段４０は、図４〜図６に示すように、球体部材４１および駆動部材４３とで主に構成される。
【００２４】
球体部材４１は、収容部材２４における前板８ａ側（又は収容部材６４の伸縮カッタ部材前面１１ａ側）に形成された球体収容座２６に着座して設けられる。また、球体部材４１には、球体部材４１を貫通するカッタビット挿抜穴４２が形成されており、球体部材４１を球体収容座２６に着座させることで、装着穴２５（又は装着穴６５）とカッタビット挿抜穴４２とが連通するようになっている。さらに、カッタビット挿抜穴４２の内周面にはシール材４７が設けられる。このシール材４７によって、カッタビット挿抜穴４２とカッタビット２１（又はカッタビット６１）との隙間から泥水等が浸入するのを防いでいる。また更に、球体収容座２６に着座させた球体部材４１の押え部材として、リング穴４６を有したリング部材４５が、球体収容座２６の拡径部２６ａに嵌合される。
【００２５】
駆動部材４３は球体部材４１に連結されており、この駆動部材４３の駆動カム４４には、カッタフレーム本体８（又は伸縮カッタ部材１１）内に設けられた駆動ジャッキ（図示せず）が連結される。この駆動ジャッキを伸長・収縮させることによって、駆動カム４４が図６（ｂ）に示す如く回転し、延いては、球体部材４１が軸廻りに回転される。この駆動ジャッキの駆動系は、各種の装置・機構の駆動系と同様に、例えば、回転軸６内部を通じてカッタフレーム本体８内に配設される（又は回転軸６内部およびカッタフレーム本体８内部を通じて伸縮カッタ部材１１内に配設される）。
【００２６】
カッタフレーム本体８の装着穴２５に装着されるカッタビット２１は、図４，図６に示すように、ロッド部材２２ａと、ロッド部材２２ａの先端に取付けられるビット部材２２ｂと、ロッド部材２２ａの後端に取付けられるフランジ部２２ｃとで構成され、同様に、伸縮カッタ部材１１の装着穴６５に装着されるカッタビット６１は、図１に示すように、ロッド部材６２ａと、ビット部材２２ｂと、フランジ部（図示せず）とで構成される。ビット部材２２ｂはカッタフレーム本体８又は伸縮カッタ部材１１に対して垂直に、即ちビット部材２２ｂは切羽に対して垂直になるようにロッド部材２２ａ，６２ａに取付けられる。フランジ部２２ｃには、前述した取付穴５１に対応した取付穴（図５中では４個）５３がフランジ部２２ｃを貫通するように形成されており、また、ガイド穴５２に対応したガイド溝（図５中では２個）５４がフランジ部２２ｃの外周に形成されている。このカッタビット２１のフランジ部２２ｃが、ボルト５５等の締結手段によって収容部材２４に取付けられる。
【００２７】
ここで、図１に示す本実施の形態のカッタビット交換装置では、隔壁３に形成するカッタビット交換穴５の数が１個の場合について説明を行っているが、１個に限定するものではなく、２個以上、例えば、カッタフレーム本体８の各スポークに対して、それぞれ１個のカッタビット交換穴５を形成してもよい。シール部材１５としては、リング部材１３がカッタビット交換穴５に嵌合した際、カッタビット交換穴５とリング部材１３との隙間をシールできるものであればインフレートシールに特に限定するものではない。スライド手段９としては、カッタ４を前後方向にスライドさせることができるものであれば特に限定するものではない。
【００２８】
また、シールド掘進機１は、中折れ機構を備えていることがより好ましい。即ち、図７に示すように、シールドフレーム２が、相互に軸方向にスライド自在に重合した前胴２ａと後胴２ｂとで構成され、前胴２ａと後胴２ｂとの間に、前胴２ａを後胴２ｂに対して前後にスライド移動させる前胴ジャッキ７２を備えていることが好ましい。この中折れ機構により、カッタビット交換後のカッタ４の再始動・掘削が、後述するように可能となる。ここで、前胴ジャッキ７２は、シールドフレーム２の周方向に所定間隔を隔てて複数（図７（ａ）中では２個のみ図示）配置されるものであり、略フルストローク伸長された時、前胴２ａを後胴２ｂに対して屈曲させる中折れジャッキとしても機能する。また、中折れ機構としては特に限定するものではなく、シールド掘進機１に一般的に用いられる中折れ機構であればよい。
【００２９】
次に、本発明のカッタビット交換方法を説明する。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、シールド掘進機１を用いて掘進を行うと、その掘進に伴いカッタ４のカッタビットが摩耗する。この摩耗が限界に達すると、古いカッタビットを新しいカッタビットに交換する必要が生じる。この時、カッタ４の回転を停止する直前は、図７（ｂ）に示すように、前胴ジャッキ７２を伸長させて前胴２ａを後胴２ｂに対してスライド前進させながら掘進を行う。その後、カッタ４の回転を停止して、カッタビットの交換を行う。
【００３１】
先ず、図１において、図示しない伸縮ジャッキを収縮させ、各伸縮カッタ部材１１をトンネル径方向の内向き（図１中では矢印Ａの方向）に可動させ、各伸縮カッタ部材１１を、各カッタフレーム本体８のチャンバー１０内に収容する。
【００３２】
次に、図７（ｃ）、図２に示すように、各カッタフレーム本体８の背板８ｂに設けたリング部材１３が、各カッタビット交換穴５に嵌合するまで、スライドジャッキ９ａ，９ｂをトンネル後方（図１中では矢印Ｂの方向）に伸長させ、カッタ４を隔壁３に対して所定のストロークでスライド後退させる。
【００３３】
次に、各リング部材１３が各カッタビット交換穴５に嵌合したら、図３に示す流体注入ライン１５ｂを介してシール袋１５ａ内に流体を注入してシール袋１５ａを膨らませ、シール袋１５ａをリング部材１３の外周面に密着させ、カッタビット交換穴５とリング部材１３との隙間をそれぞれシールする。その後、シール袋１５ａとリング部材１３の外周面との密着性（シール性）を確認した後、シールドフレーム２内部の隔壁３の後方側から、作業員が各マンホール１４を開放し、各カッタビット交換穴５内に、背板８ｂにおけるリング部材１３の内側部、即ち装着穴２５，６５に装着されたカッタビット２１，６１が露出する。その後、シールドフレーム２内部の隔壁３の後方側から、各カッタビット交換穴５を介して、背板８ｂ側から装着穴２５，６５に装着されたカッタビット２１，６１を引抜く。ここで、シールドフレーム２内部の隔壁３の後方側のスペースが、全てカッタビット２１，６１の交換のための作業スペースとなる。
【００３４】
この時、カッタビット２１，６１には、カッタ４の前方の土砂等による高圧が負荷されているため、カッタビット２１，６１の引抜きの際、高圧による“抜け”を防ぐ必要がある。このため、図４〜図６に示すように、先ず、カッタビット２１のフランジ部２２ｃと収容部材２４とを締結するボルト５５を、取付穴５１から外れない位置まで緩める。その後、引抜きガイド部材５６のロッド部５６ａをフランジ部２２ｃのガイド溝５４にスライド挿入すると共に、ロッド部５６ａの先端部をガイド穴５２に螺合する。次に、ロッド部５６ａに螺合され、ロッド部５６ａの長手方向にスライド自在なナット５６ｂ，５６ｃにより、ロッド部５６ａとフランジ部２２ｃとを固定する。その後、ボルト５５およびナット５６ｂ，５６ｃをゆっくりと緩めて、ボルト５５を取付穴５１から取り外すと共に、ナット５６ｂ，５６ｃをロッド部５６ａの後方（図６中では右方向）に移動させながらカッタビット２１の引抜きを行う。同様の手順で、カッタビット６１を装着穴６５から引抜く。
【００３５】
次に、図６に示すように、カッタビット２１，６１を収容部材２４，６４の装着穴２５，６５から完全に引抜いてしまう前に、カッタビット２１，６１の先端部を装着穴２５，６５に収めたままの状態で、止水手段４０を軸廻りに回転させる。具体的には、カッタフレーム本体８内の駆動ジャッキを駆動させることで、図６（ｂ）に示すように、駆動ジャッキに連結された駆動部材４３の駆動カム４４が回転し、これによって、駆動カム４４に連結された球体部材４１が、球体収容座２６内で軸廻りに回転する。この回転により、球体部材４１の球面がリング部材４５のリング穴４６の部分に臨み、カッタビット２１の前方の装着穴２５が閉塞され、止水がなされる。その結果、リング穴４６およびカッタビット挿抜穴４２を介して、泥水（図示せず）等が装着穴２５内に浸入するおそれがなくなる。同様の手順で、装着穴６５の止水を行う。
【００３６】
止水が完了した後、カッタビット２１，６１を、装着穴２５，６５から完全に引抜き、その後、新しいカッタビット（図示せず）に交換する。新しいカッタビットの取付けは、古いカッタビット２１，６１の取り外しの逆の手順で行うことによりなされる。
【００３７】
その後、図７（ｄ）に示すように、カッタ４を切羽７０側にスライド前進させ、交換した新しいカッタビットで掘進を再開するが、切羽７０が崩落してカッタ４の前方の空間が土砂等７１で埋まっている場合、カッタ４を隔壁３に対して所定のストロークでスライド前進させることができない。即ち、カッタ４がシールドフレーム２内に収まったままであるため、カッタ４の伸縮カッタ部材１１を伸長させることができず、カッタ４を再始動・掘削することができない。
【００３８】
この時、図７（ｅ）に示すように、前胴ジャッキ７２を収縮させて前胴２ａを後胴２ｂに対してスライド後退させると共に、スライドジャッキ９ａ，９ｂを収縮させてカッタ４を隔壁３に対してスライド前進させる。これによって、カッタ４の、トンネル長手方向における実際の位置は変わらないが、相対的に、カッタ４が隔壁３に対して所定のストロークでスライド前進する。
【００３９】
カッタ４がシールドフレーム２内から完全に突出した後、図示しない伸縮ジャッキを伸長させて、各伸縮カッタ部材１１をトンネル径方向の外向きに可動させることで、各カッタフレーム本体８のチャンバー１０内に収容された各伸縮カッタ部材１１が伸長する。これによって、カッタ４の再始動・掘削が可能となる。
【００４０】
ここで、本実施の形態のカッタビット交換方法では、カッタフレーム本体８の背板８ｂ側から装着穴２５，６５に装着されたカッタビット２１，６１を引抜く際に、引抜きガイド部材５６を用いているが、高圧によるカッタビット２１，６１の抜けを防止することができる手段・装置であればよい。また、球体部材４１の回転角度は、例えば、図６（ａ）に示すように９０°、又は図６（ｂ）に示すように９０°未満のいずれであってもよく、要は、球体部材４１の球面で、リング部材４５のリング穴４６を完全に塞ぐことができればよい。さらに、球体部材４１の回転方向は横方向（水平方向）としているが、縦方向（上下方向）であってもよい。
【００４１】
本発明のカッタビット交換装置においては、カッタ４の各装着穴２５，６５に対して、カッタ４の背面側からカッタビット２１，６１を取付け、このカッタ４をトンネル前後方向にスライド自在に設けている。また、隔壁３に、マンホール１４で閉じられたカッタビット交換穴５を形成している。このため、カッタ４を隔壁３に対してスライド後退させると共に、マンホール１４を開放することで、カッタビット交換穴５を介して、シールド掘進機１の機内側からカッタビット２１，６１の交換作業を行うことが可能となり、作業員がカッタビット２１，６１の交換のために機外に出る必要がない。よって、カッタビット２１，６１の交換作業がより安全に、かつ、容易となる。
【００４２】
また、カッタ４の伸縮カッタ部材１１が、カッタフレーム本体８のチャンバー１０内に収容可能であるため、カッタ４を隔壁３に対してスライド後退させる際、伸縮カッタ部材１１をチャンバー１０内に収容することで、カッタ４の外周部がシールドフレーム２に引っ掛かることはない。
【００４３】
さらに、シールドフレーム２内部の隔壁３の後方側のスペースが、全てカッタビット２１，６１の交換のための作業スペースとなるため、従来のように交換室内部でカッタビットの交換を行う場合と比較して、狭い作業スペースでカッタビットの交換を強いられることがない。また、カッタビット２１，６１の交換のための交換室を特別に必要とせず、また、カッタビット交換穴５を開閉するための開閉手段は、従来からあるマンホール１４でよいため、コストダウンを図ることができる。
【００４４】
また、装着穴２５，６５に装着されたカッタビット２１，６１を、カッタフレーム本体８の背板８ｂ側から完全に引抜く前に、止水手段４０を軸廻りに回転させて球体部材４１の球面をリング部材４５のリング穴４６の部分に臨ませることによって、カッタビット２１，６１の前方の装着穴２５，６５が閉塞されて止水がなされる。これにより、装着穴２５，６５内に泥水等が浸入することがなくなり、延いては、隔壁３の後方側に泥水等が浸入することがなくなる。
【００４５】
次に、本発明の他の実施の形態を、図８，図９に基いて説明する。尚、図８，図９中において、図１〜図６と同様の部材には同じ符号を付している。
【００４６】
図１，図２に示す前実施の形態のカッタビット交換装置は、カッタ４を隔壁３側にスライドさせる際、カッタ４の径を縮径することで、カッタ４の外周がシールドフレーム２に引っ掛からないようにするものであった。これに対して、本実施の形態のカッタビット交換装置は、カッタを隔壁側にスライドさせる際、シールドフレームを隔壁側にスライドさせることで、カッタの外周がシールドフレームに引っ掛からないようにするものであり、この点で前実施の形態のカッタビット交換装置と異なる。
【００４７】
図８，図９に示すように、本実施の形態のカッタビット交換装置における隔壁３の構成およびスライド手段９の構成は、前実施の形態のカッタビット交換装置と同じである。
【００４８】
シールドフレーム２は、その内部先端（図８，図９中では左端）に隔壁３が設けられたフレーム本体８２と、そのフレーム本体８２の外周側に重合して設けられ、フレーム本体８２に対して軸方向にスライド自在なスライドフード８３と、そのスライドフード８３に連結して設けられ、スライドフード８３をフレーム本体８２に対して前後移動させるフードジャッキ８５とで構成される。
【００４９】
切羽を掘削するためのカッタ８４は、隔壁３の前方に、回転自在に、かつ、隔壁３に対して前後方向スライド自在に設けられている。カッタ８４の回転軸６の先端部にはカッタフレーム本体（カッタスポーク）８８が放射状に取り付けられている。
【００５０】
各カッタフレーム本体８８は、図１，図２に示したカッタフレーム本体８と同様に、平行に配設された前板８８ａおよび背板８８ｂとで構成される。また、各カッタフレーム本体８８には、図４〜図６に示したカッタフレーム本体８と同様に、カッタビット取付口（図示せず）が形成されており、各カッタビット取付口には、カッタビット９１ａ，９１ｂを装着するための収容部材２４，６４がそれぞれ設けられている。収容部材２４は、カッタフレーム本体８８を前後方向（水平方向）に貫通し、カッタビット９１ａを装着するための装着穴９５ａを有している。また、収容部材６４は、カッタフレーム本体８８を前後方向（前方側（図８，図９中では左側）がトンネル径方向外側に傾いた方向）に貫通し、カッタビット９１ｂを装着するための装着穴９５ｂを有している。この装着穴９５ａ，９５ｂにより、前板８８ａの前面（図８，図９中では左側面）と背面８８ｂの後面（図８，図９中では右側面）とが連絡され、カッタビット９１ａは水平な状態で装着穴９５ａに、カッタビット９１ｂはその先端（図８，図９中では左側）がトンネル径方向外側に傾いた状態で装着穴９５ｂに装着される。また、背板８８ｂの後面に、装着穴９５ａ，９５ｂを囲繞し、カッタビット交換穴５と嵌合するリング部材１３が設けられている。
【００５１】
次に、本実施の形態のカッタビット交換方法を説明する。
【００５２】
前実施の形態のカッタビット交換方法と同様に、カッタ８４の回転を停止する直前は、前胴ジャッキを伸長させて前胴を後胴に対してスライド前進させながら掘進を行い、その後、カッタ８４の回転を停止して、カッタビットの交換を行う。
【００５３】
先ず、図８に示すように、各カッタフレーム本体８８の背板８８ｂに設けたリング部材１３が、各カッタビット交換穴５に嵌合するまで、スライド手段９のスライドジャッキ９ａ，９ｂをトンネル後方（図８中では矢印Ｂの方向）側に伸長させ、カッタ８４を隔壁３に対して所定のストロークでスライド後退させる。このカッタ８４のスライド後退と同時に、フードジャッキ８５をトンネル後方（図８中では矢印Ｄの方向）側に収縮させ、スライドフード８３をフレーム本体８２に対してスライド後退させる。
【００５４】
その後は、前実施の形態のカッタビット交換方法と同様の手順で、カッタビットの交換・装着を行う。交換・装着後、カッタ８４を切羽側にスライド前進させ、交換した新しいカッタビットで掘進を再開するが、切羽が崩落してカッタ８４の前方の空間が土砂等で埋まっている場合、カッタ８４を隔壁３に対して所定のストロークでスライド前進させることができず、カッタ８４を再始動・掘削することができない。
【００５５】
この時、前実施の形態の時と同様に、図７に示す前胴ジャッキ７２を収縮させて前胴２ａを後胴２ｂに対してスライド後退させる。この時、スライド手段９のスライドジャッキ９ａ，９ｂを収縮させてカッタ４を隔壁３に対してスライド前進させると共に、フードジャッキ８５を伸長させてスライドフード８３をフレーム本体８２に対してスライド前進させる。これによって、カッタ８４の、トンネル長手方向における実際の位置は変わらないが、相対的に、カッタ８４が隔壁３に対して所定のストロークでスライド前進することになる。これによって、カッタ４の再始動・掘削が可能となる。
【００５６】
本実施の形態のカッタビット交換装置においては、シールドフレーム２のスライドフード８３が、フレーム本体８２に対して軸方向にスライド自在であるため、カッタ８４を隔壁３側にスライドさせる際、フードジャッキ８５を用いてスライドフード８３をフレーム本体８２に対してスライド後退させることで、カッタ８４の外周部がシールドフレーム２に引っ掛かることはない。
【００５７】
尚、カッタビット交換に伴う図８，図９に示す本実施の形態のカッタビット交換装置の基本的な作用効果は、図１，図２に示すカッタビット交換装置の作用効果と同様である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るカッタビット交換装置及びその交換方法によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
【００５９】
（１）  カッタを隔壁に対してスライド後退させると共に、隔壁に形成したカッタビット交換穴を開放し、そのカッタビット交換穴を介して、シールド掘進機の機内側からカッタビットの交換作業を行うことができ、作業員がカッタビットの交換のために機外に出る必要がない。
【００６０】
（２）  カッタビット交換のための交換室を特別に必要とせず、シールドフレーム内部の隔壁の後方側のスペースが、全てカッタビット交換のための作業スペースとなるため、従来のように、狭い作業スペースでカッタビットの交換を強いられることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のカッタビット交換装置を備えたシールド掘進機の側断面図である。
【図２】カッタビット交換の際のシールド掘進機の側断面図である。
【図３】隔壁のカッタビット交換穴の内周面に設けたシール部材の側断面図である。
【図４】図４（ａ）はカッタビット装着時におけるカッタフレームのカッタビット取付部の側断面拡大図、図４（ｂ）は図４（ａ）の上面概略図である。
【図５】図４（ａ）の５−５矢視図である。
【図６】図６（ａ）はカッタビット引抜時におけるカッタフレームのカッタビット取付部の側断面拡大図、図６（ｂ）は図６（ａ）の上面概略図である。
【図７】カッタビット交換の手順およびカッタ再始動の手順を示す概略図である。
【図８】第１の実施の形態のカッタビット交換装置を備えたシールド掘進機の側断面図である。
【図９】カッタビット交換の際のシールド掘進機の側断面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
２  シールドフレーム
３  隔壁
４  カッタ
５  カッタビット交換穴
８  カッタフレーム本体
８ｂ  背板（カッタ背面）
９  スライド手段
１１  伸縮カッタ部材
１３  リング部材
１４  マンホール（開閉手段）
１５  シール部材
２１，６１，９１ａ，９１ｂ  カッタビット
２５，６５，９５ａ，９５ｂ  装着穴
４０  止水手段
８２  フレーム本体
８３  スライドフード
８５  フードジャッキ
【図１】
0004281205.tif 000002
【図２】
0004281205.tif 000003
【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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