(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在なカッタヘッドに、複数のカッタスポークが放射状に設けられ、
各カッタスポークに、複数の掘削刃と、これら掘削刃をカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環経路に沿って移動させる移動手段とが設けられ、上記移動手段は、カッタスポークの外周側端部と中心側端部とに設けられた回転自在な輪体と、これら両輪体間に巻回された無端回動体とで構成され、
上記無端回動体に掘削刃が連結されていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
無端回動体は、掘削刃を備えた複数の取付用リンクと、これら取付用リンク間に連結される連結用リンクとで構成され、
上記取付用リンクと連結用リンクとはピンを介して互いに回動自在に連結され、輪体は、上記ピンが係脱自在な複数の溝を有し、
カッタスポークに、上記無端回動体を循環経路に沿って案内する案内部材と、少なくとも外周側端部と中心側端部とのいずれかの輪体を回転駆動させる回転駆動装置とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
循環経路は、カッタスポークの両側面に沿って半径方向へ形成された一対の直線部と、一対の直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、一対の直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
掘削刃は、移動手段によって、切り羽面を掘削可能な掘削位置と上記切り羽面から後退する後退位置とに循環移動することを特徴とする請求項１または請求項２記載のシールド掘進機。
【請求項５】
循環経路は、カッタスポークの両側面に沿って半径方向へ形成された一対の直線部と、一対の直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、一対の直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成され、
カッタスポークが２本１組で複数組設けられ、
各カッタスポークと移動手段とは、１組のカッタスポーク間を通る半径方向の直線に向かって後方に傾斜し、
１組のカッタスポーク間に位置する直線部上の掘削刃が後退位置となり、
１組のカッタスポークの外側に位置する直線部上の掘削刃が掘削位置となることを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項６】
循環経路は、カッタスポークの前方に沿って半径方向へ形成された前部直線部と、カッタスポークの後方に沿って半径方向へ形成された後部直線部と、上記両直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、上記両直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成され、
上記前部直線部上の掘削刃が掘削位置となり、
上記後部直線部上の掘削刃が後退位置となることを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項７】
カッタスポークがカッタヘッドの半径方向の軸心周りに揺動自在に構成され、
上記カッタスポークを揺動させる揺動装置が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタヘッドを回転させて掘削刃で地中を掘削するシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘進機としては、回転自在なカッタヘッドに複数のカッタスポークが放射状に設けられ、各カッタスポークに多数のカッタビットが装着されたものがある。これによると、カッタヘッドが回転することによって、カッタビットが土砂を掘削するのであるが、通常、カッタヘッドの外周部に位置しているカッタビットほど激しく磨耗するため、切り羽面の外周部分の切削（ゲージカット）が不十分となり、これによってシールド掘進機の掘削進行が悪くなるといった問題があり、この対策として、激しく磨耗した外周部のカッタビットを別のカッタビットと交換する必要があった。尚、カッタヘッドの中心部に位置しているカッタビットが磨耗しても、シールド掘進機の掘削進行に大した支障とならないことがわかっている。
【０００３】
上記のようなカッタビットの交換に関する技術は、例えば特開平１０−２８０８７８号公報に示されている。これによると、複数のカッタスポークがカッタヘッドに放射状に設けられ、中心部側がカッタヘッドの内部に屈曲したガイドレールがカッタスポークに沿って設けられ、互いに屈曲可能に連結された複数の主従ホルダが上記ガイドレールに沿って移動自在に支持され、上記主ホルダにカッタビットが装着され、上記ガイドレールの中心部側に開口部を通じてカッタビットおよびホルダの移動を許容するカッタビット交換室が設けられ、上記カッタビット交換室には、上記開口部を開閉可能なゲート機構と、上記主従ホルダをガイドレールに沿って移動させる移動ジャッキとが設けられている。
【０００４】
カッタビットが磨耗した場合、以下のようにしてカッタビットを交換する。
先ず、開口部をゲート機構で閉止した状態で、カッタビット交換室内に注水し、その後、開口部をゲート機構で開放する。次に、移動ジャッキを駆動して、主従ホルダをガイドレールに沿って移動させ、主従ホルダを一組だけカッタビット交換室内に取り込む。その後、再び、開口部をゲート機構で閉止してから、カッタビット交換室内の水を排出する。
【０００５】
この状態で、作業者は、カッタビット交換室内のカッタビットと一組の主従ホルダとを取外し、移動ジャッキを次の従ホルダにつなぎ替える。その後、再び、カッタビット交換室内に注水し、開口部をゲート機構で開放し、移動ジャッキを駆動して、主従ホルダをガイドレールに沿って移動させ、主従ホルダを一組だけカッタビット交換室内に取り込む。そして、開口部をゲート機構で閉止してから、カッタビット交換室内の水を排出し、作業者が、カッタビット交換室内のカッタビットと一組の主従ホルダとを取外し、移動ジャッキを次の従ホルダにつなぎ替える。上記のような動作を繰り返して、主従ホルダを一組ずつ取外していく。
【０００６】
その後、新しいカッタビットを装着する場合、上述した取外し作業とは逆の手順で、主従ホルダを一組ずつ接続し、カッタビットを装着する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来形式では、カッタヘッドの外周部に位置しているカッタビットを新品のカッタビットと交換する場合、上述したように、カッタビットを中心部のものから１つずつ順番にカッタビット交換室内へ引き込んで取り外していかなければならず、非常に面倒であるといった問題があった。また、上記のようにカッタビットを新品のものと交換する以外の対策として、磨耗の激しい外周部のカッタビットと磨耗の軽微なカッタビット（中心部のカッタビット）とを交換することが考えられるが、これも従来のシールド掘進機では困難であった。
【０００８】
本発明は、外周部に位置している掘削刃（カッタビット）を別の掘削刃と容易に交換することが可能なシールド掘進機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本第１発明におけるシールド掘進機は、回転自在なカッタヘッドに、複数のカッタスポークが放射状に設けられ、
各カッタスポークに、複数の掘削刃と、これら掘削刃をカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環経路に沿って移動させる移動手段とが設けられ、上記移動手段は、カッタスポークの外周側端部と中心側端部とに設けられた回転自在な輪体と、これら両輪体間に巻回された無端回動体とで構成され、
上記無端回動体に掘削刃が連結されているものである。
【００１０】
これによると、輪体が回転し、無端回動体が回動することにより、複数の掘削刃が一斉にカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環経路に沿って移動する。したがって、磨耗の激しい外周部の掘削刃と磨耗の軽微な中心部の掘削刃とを容易に交換する（入れ替える）ことができる。
【００１１】
本第２発明におけるシールド掘進機は、無端回動体は、掘削刃を備えた複数の取付用リンクと、これら取付用リンク間に連結される連結用リンクとで構成され、
上記取付用リンクと連結用リンクとはピンを介して互いに回動自在に連結され、輪体は、上記ピンが係脱自在な複数の溝を有し、
カッタスポークに、上記無端回動体を循環経路に沿って案内する案内部材と、少なくとも外周側端部と中心側端部とのいずれかの輪体を回転駆動させる回転駆動装置とが設けられているものである。
【００１２】
これによると、回転駆動装置によって上記輪体を回転駆動させることにより、無端回動体が回動し、複数の掘削刃が一斉に循環経路に沿って移動する。この際、無端回動体は、案内部材によって案内されるため、循環経路上から大きくはみ出すことなく円滑に回動する。
【００１３】
本第３発明におけるシールド掘進機は、循環経路は、カッタスポークの両側面に沿って半径方向へ形成された一対の直線部と、一対の直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、一対の直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成されているものである。
【００１４】
本第４発明におけるシールド掘進機は、掘削刃は、移動手段によって、切り羽面を掘削可能な掘削位置と上記切り羽面から後退する後退位置とに循環移動するものである。
【００１５】
これによると、カッタヘッドが回転することにより、掘削位置にある掘削刃が切り羽面を掘削し、この際、後退位置にある掘削刃は、切り羽面から後退しているため、掘削にはほとんど関与しない。掘削位置にある外周部の掘削刃が磨耗した場合、複数の掘削刃を一斉にカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環移動させることにより、容易に、後退位置の掘削刃を掘削位置へ移動させて上記磨耗した外周部の掘削刃と交換することができる。
【００１６】
本第５発明におけるシールド掘進機は、循環経路は、カッタスポークの両側面に沿って半径方向へ形成された一対の直線部と、一対の直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、一対の直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成され、
カッタスポークが２本１組で複数組設けられ、
各カッタスポークと移動手段とは、１組のカッタスポーク間を通る半径方向の直線に向かって後方に傾斜し、
１組のカッタスポーク間に位置する直線部上の掘削刃が後退位置となり、
１組のカッタスポークの外側に位置する直線部上の掘削刃が掘削位置となるものである。
【００１７】
本第６発明におけるシールド掘進機は、循環経路は、カッタスポークの前方に沿って半径方向へ形成された前部直線部と、カッタスポークの後方に沿って半径方向へ形成された後部直線部と、上記両直線部の外周側端部間に形成された外周側反転部と、上記両直線部の中心側端部間に形成された中心側反転部とで構成され、
上記前部直線部上の掘削刃が掘削位置となり、
上記後部直線部上の掘削刃が後退位置となるものである。
【００１８】
本第７発明におけるシールド掘進機は、カッタスポークがカッタヘッドの半径方向の軸心周りに揺動自在に構成され、
上記カッタスポークを揺動させる揺動装置が設けられているものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
◎以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
【００２０】
図１，図２に示すように、１はシールド掘進機であり、円筒状の本体２の前部に、回転駆動装置（図示せず）によって回転するカッタヘッド３が設けられている。このカッタヘッド３は、回転軸心上に位置する中心フレーム５１と、この中心フレーム５１の外側に位置する円筒状の外周フレーム５２と、上記中心フレーム５１と外周フレーム５２との間に放射状に設けられた複数のカッタスポーク５とで構成されている。
【００２１】
図７，図８に示すように、上記カッタスポーク５は、断面が四角筒状に形成されているフレーム台１６と、このフレーム台１６の前方に平行に設けられた保持フレーム１７と、これらフレーム台１６と保持フレーム１７とを一体に接合する接合フレーム１８とで構成されている。上記フレーム台１６の両端はそれぞれ中心フレーム５１と外周フレーム５２とに取付けられており、フレーム台１６の両端部には切欠部５３が形成されている。尚、図１では、上記カッタスポーク５を２本１組で計４組設けたものを示しており、これら４組のカッタスポーク５は９０°おきに配置されている。
【００２２】
上記各カッタスポーク５には、複数のカッタビット６（掘削刃の一例）と、これらカッタビット６をカッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとの間で循環経路７に沿って移動させる移動手段８とが設けられている。上記移動手段８は、各カッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとに設けられた回転自在な輪体９ａ，９ｂと、これら両輪体９ａ，９ｂ間に巻回された無端状のリンク体１０（無端回動体の一例）と、上記両輪体９ａ，９ｂを同期して回転させる複数の回転駆動装置１１とを備えている。
【００２３】
図６，図７に示すように、上記輪体９ａ，９ｂはそれぞれ、４本の放射状の溝１２を有するゼネバ歯車であり、回転軸１３を介してカッタスポーク５に設けられており、回転軸１３と一体に前後方向の軸心１４周りに回転可能に構成されている。尚、図８に示すように、カッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとにおいて、上記フレーム台１６と保持フレーム１７との間には取付用空間５４が形成されており、取付用空間５４に上記輪体９ａ，９ｂが挿入されている。また、上記回転軸１３の前端は軸受け１９を介してカッタスポーク５の保持フレーム１７に保持されており、回転軸１３の後端は、軸受け２０を介してカッタスポーク５のフレーム台１６に保持されているとともに、フレーム台１６の内部に突入している。
【００２４】
また、図７に示すように、上記回転駆動装置１１は、上記フレーム台１６の内部で各輪体９ａ，９ｂの回転軸１３の後端に外嵌されたピニオン２１と、フレーム台１６の内部で上記ピニオン２１に歯合するラック２２と、このラック２２をカッタヘッド３の径方向へ押し引き移動させる油圧式の回転用シリンダ装置２３とで構成されている。尚、上記ピニオン２１と回転軸１３の後端との間にはクラッチ２４（自由回転クラッチ等）が設けられており、上記回転用シリンダ装置２３のピストンロッドが突出してラック２２を押し移動した場合、クラッチ２４を介してピニオン２１と回転軸１３とが接続され、ピニオン２１と共に回転軸１３が正回転する。また、上記ピストンロッドが退入してラック２２を引き戻した場合、クラッチ２４を介してピニオン２１と回転軸１３とが切離されるため、ピニオン２１のみが逆回転し、回転軸１３は回転しない。
【００２５】
図９〜図１２に示すように、上記リンク体１０は、複数の取付用リンク２６と連結用リンク２７とをピン２８で交互に連結したものである。上記取付用リンク２６は、前後一対の板材２６ａ，２６ｂと、両板材２６ａ，２６ｂの外側端間に設けられた側板材２６ｃとによって、断面コ形状に形成されている。上記板材２６ａにはガイド部２９ａが設けられ、板材２６ｂにはガイド部２９ｂが設けられている。これら各ガイド部２９ａ，２９ｂの外側部には、直線状の外側第１ガイド面３０と円弧状の外側第２ガイド面３１とが形成されており、各ガイド部２９ａ，２９ｂの内側部には内側ガイド面３２が形成されている。
【００２６】
また、上記連結用リンク２７は、前後一対の板材２７ａ，２７ｂと、両板材２７ａ，２７ｂの外側端間に設けられた側板材２７ｃとによって、断面コ形状に形成されている。上記両板材２７ａ，２７ｂにはそれぞれ、上記と同様に、ガイド部２９ａ，２９ｂが設けられている。尚、上記ガイド部２９ａと板材２７ａとの間およびガイド部２９ｂと板材２７ｂとの間にはそれぞれ、差込部３３が形成されている。
【００２７】
上記連結用リンク２７の一対の板材２７ａ，２７ｂの両端部は隣接する取付用リンク２６の一対の板材２６ａ，２６ｂ間に挿入されており、また、取付用リンク２６の一対の板材２６ａ，２６ｂの両端部は隣接する連結用リンク２７の差込部３３に差し込まれている。また、取付用リンク２６の両端部と連結用リンク２７の両端部とにはそれぞれピン孔３４，３５ａ，３５ｂが形成されている。このうち、取付用リンク２６のピン孔３４は円形に形成されており、連結用リンク２７のピン孔３５ａ，３５ｂは長円形に形成されている。尚、上記ピン孔３５ａ，３５ｂは、リンク体１０の長さ方向に対して４５°の角度（一定角度）で互いに逆向きに傾斜している。上記ピン２８は上記ピン孔３４，３５ａ，３５ｂに挿入され、これにより、取付用リンク２６と連結用リンク２７とはピン２８を中心として回動自在に連結される。
【００２８】
上記各取付用リンク２６の外側部には外側方へ突出した取付用ブラケット３６が設けられており、これら取付用ブラケット３６に上記カッタビット６が装着されている。尚、隣り同士のカッタビット６間の間隔を１ピッチＰとする。
【００２９】
図１に示すように、上記循環経路７は、カッタスポーク５の両側面に沿って半径方向へ形成された一対の直線部３７ａ，３７ｂと、一対の直線部３７ａ，３７ｂの外周側端部Ａ間に形成された外周側反転部３９ａと、一対の直線部３７ａ，３７ｂの中心側端部Ｂ間に形成された中心側反転部３９ｂとで構成されている。
【００３０】
図４，図５，図７，図８に示すように、各カッタスポーク５には、上記リンク体１０を上記循環経路７に沿って案内する複数の案内部材４１，４２が設けられている。すなわち、上記案内部材４１は保持フレーム１７の両側部から保持フレーム１７の両端に亘って取付けられている。これら案内部材４１には、リンク体１０を直線部３７ａ，３７ｂに沿って案内する直線部ガイド面４３と、リンク体１０を反転部３９ａ，３９ｂに沿って案内する円弧状（半円状）の反転部ガイド面４４とが形成されている。上記直線部ガイド面４３は、直線部３７ａ，３７ｂにおいて、保持フレーム１７の外側面１７ａに対向している。
【００３１】
また、上記案内部材４２はフレーム台１６の両外側面１６ａからフレーム台１６の両端部の切欠部５３に亘って取付けられており、上記と同様に、直線部ガイド面４３と反転部ガイド面４４とが形成されている。上記直線部ガイド面４３は、直線部３７ａ，３７ｂにおいて、フレーム台１６の外側面１６ａに対向している。さらに、各回転軸１３には、上記リンク体１０を反転部３９ａ，３９ｂに沿って案内するガイドローラ４５ａ，４５ｂが外嵌され、輪体９ａ，９ｂの前後両側に位置している。
【００３２】
上記各直線部３７ａ，３７ｂにおいては、リンク体１０のガイド部２９ａの外側第１ガイド面３０が案内部材４１の直線部ガイド面４３で案内されるとともに、ガイド部２９ａの内側ガイド面３２が保持フレーム１７の外側面１７ａで案内され、さらに、ガイド部２９ｂの外側第１ガイド面３０が案内部材４２の直線部ガイド面４３で案内されるとともに、ガイド部２９ｂの内側ガイド面３２がフレーム台１６の外側面１６ａで案内される。
【００３３】
また、上記反転部３９ａ，３９ｂにおいては、リンク体１０のガイド部２９ａの外側第２ガイド面３１が案内部材４１の反転部ガイド面４４で案内されるとともに、各板材２６ａ，２７ａの内端面４６がガイドローラ４５ａで案内され、さらに、ガイド部２９ｂの外側第２ガイド面３１が案内部材４２の反転部ガイド面４４で案内されるとともに、各板材２６ｂ，２７ｂの内端面４６がガイドローラ４５ｂで案内される。
【００３４】
尚、リンク体１０と案内部材４１，４２との間には、潤滑用の油脂が充填されている。また、上記外側第２ガイド面３１と反転部ガイド面４４とはそれぞれ、回転軸１３の軸心１４を中心とした円弧である。また、反転部３９ａ，３９ｂにおいては、輪体９ａ，９ｂがリンク体１０の一対の板材２６ａ，２６ｂ間および一対の板材２７ａ，２７ｂ間に入り込んだ状態となり、さらに、ピン２８が輪体９ａ，９ｂの溝１２に係合する。
【００３５】
図７，図８に示すように、上記各案内部材４１，４２の外側部には、土砂や泥水等の侵入を防止するシール材４８ａ，４８ｂが設けられている。すなわち、取付用リンク２６の板材２６ａの外面は循環経路７に亘って上記シール材４８ａに摺接し、さらに、連結用リンク２７の板材２７ａの外面には、上記シール材４８ａに摺接してシール材４８ｂと板材２７ａとの隙間を無くす突部４９（図９，図１１参照）が形成されている。同様に、上記取付用リンク２６の板材２６ｂの外面は循環経路７に亘って上記シール材４８ｂに摺接し、さらに、連結用リンク２７の板材２７ｂの外面には、上記シール材４８ｂに摺接してシール材４８ｂと板材２７ｂとの隙間を無くす突部４９が形成されている。
【００３６】
図３に示すように、各カッタスポーク５と移動手段８とは、１組のカッタスポーク５間を通る半径方向の直線Ｌに向かって後方に角度αだけ傾斜している。これにより、１組のカッタスポーク５間に位置する直線部３７ｂ上に並んだカッタビット６は切り羽面５５から後退する後退位置Ｃとなる。また、１組のカッタスポーク５の外側に位置する直線部３７ａ上に並んだカッタビット６は、上記後退位置Ｃのカッタビット６よりも前方へ突出して、切り羽面５５を掘削可能な掘削位置Ｄとなる。
【００３７】
尚、図８に示すように、外周フレーム５２の外周面と案内部材４１，４２の外周側端部とはほぼ面一に形成されている。
また、カッタビット６が外周側反転部３９ａを移動する際に外周フレーム５２と接触しないように、上記外周フレーム５２の複数箇所には、切欠部５７が形成されている。
【００３８】
図８はカッタスポーク５の外周側端部と外周フレーム５２との接合部分を示しているが、カッタスポーク５の中心側端部と中心フレーム５１との接合部分も同様な構造である。尚、カッタビット６は、上記中心フレーム５１と案内部材４１，４２の中心側端部との間に形成された空間（図示せず）を通って、中心側反転部３９ｂを移動する。
【００３９】
以下、上記構成における作用を説明する。
カッタヘッド３が回転することにより、掘削位置Ｄにあるカッタビット６が切り羽面５５を掘削し、この際、後退位置Ｃにあるカッタビット６は、切り羽面５５から後退しているため、掘削にはほとんど関与しない。
【００４０】
上記後退位置Ｃにあるカッタビット６を新品のものとし、掘削位置Ｄにある最外周部のカッタビット６が磨耗した場合、各回転駆動装置１１の回転用シリンダ装置２３のピストンロッドを出退させることにより、ラック２２を介してピニオン２１が正逆回転する。この際、上記ピストンロッドの突出時に、回転軸１３がクラッチ２４を介してピニオン２１と接続され正回転し、上記ピストンロッドの退入時に、回転軸１３がクラッチ２４を介してピニオン２１から切離されて停止する。これにより、図１に示すように、両輪体９ａ，９ｂが共に同期して回転駆動してリンク体１０が正方向イへ回動し、各カッタビット６が一斉に循環経路７上を正方向イへ１ピッチＰ分移動する。これにより、掘削位置Ｄの最外周部のカッタビット６が直線部３７ａ上を中心側端部Ｂに向かって１ピッチＰ分移動するとともに、後退位置Ｃの最外周部のカッタビット６（新品）が外周側反転部３９ａを通って掘削位置Ｄの最外周部まで移動する。これにより、容易に、後退位置Ｃの新品のカッタビット６を掘削位置Ｄへ移動させて上記磨耗した最外周部のカッタビット６と交換することができる。その後、回転用シリンダ装置２３のピストンロッドを固定しておく。
【００４１】
尚、連結用リンク２７のピン孔３５ａ，３５ｂは長円状に形成されているため、図１３に示すように、リンク体１０が循環経路７の反転部３９ａ，３９ｂを移動する際、ピン２８は、輪体９ａ，９ｂの溝１２に係合するとともに、取付用リンク２６と連結用リンク２７との屈曲角度に応じて上記ピン孔３５ａ，３５ｂ内をスライドする。これにより、上記リンク２６，２７が反転部３９ａ，３９ｂを通過する際に要するスペースを狭くすることができる。
【００４２】
また、上記のように連結用リンク２７のピン孔３５ａ，３５ｂが長円状に形成されているにもかかわらず、各カッタビット６が一斉に循環経路７上を移動する際、リンク体１０は、案内部材４１，４２の各ガイド面４３，４４とフレーム台１６の外側面１６ａと保持フレーム１７の外側面１７ａとガイドローラ４５ａ，４５ｂとで案内されるため、循環経路７上から大きくはみ出すことなく正確かつ円滑に回動する。
【００４３】
上記実施の形態では、各カッタビット６を一斉に循環経路７に沿って１ピッチＰ分だけ移動させているが、一斉に２ピッチあるいはそれ以上の複数ピッチ分移動させてもよい。例えば、２ピッチ分移動させた場合、後退位置Ｃの２個のカッタビット６を掘削位置Ｄへ移動させて、掘削位置Ｄの外周部の２個のカッタビット６と交換することができる。また、後退位置Ｃ（すなわち直線部３７ｂ上）の全てのカッタビット６と掘削位置Ｄ（すなわち直線部３７ａ上）の全てのカッタビット６とを一斉に交換することも可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、図１に示すように、リンク体１０を正方向イへ回動させているが、逆方向へ回動させてもよい。この場合、各カッタビット６が一斉に循環経路７上を逆方向へ移動し、掘削位置Ｄにあるカッタビット６のうち、外周部のカッタビット６が外周側反転部３９ａを通って後退位置Ｃへ移動するとともに、中心部のカッタビット６が外周部へ移動する。これにより、掘削位置Ｄにあるカッタビット６のうち、磨耗の激しい外周部のカッタビット６を磨耗の軽微な中心部のカッタビット６と容易に交換することができる。
【００４５】
上記実施の形態では、回転駆動装置１１で両輪体９ａ，９ｂを共に回転駆動しているが、外周側の輪体９ａ又は中心側の輪体９ｂのいずれかのみを回転駆動装置１１で回転駆動してもよい。また、図７に示すように、回転駆動装置１１をピニオン２１とラック２２とシリンダ装置２３とで構成しているが、油圧モータ等で回転軸１３を回転駆動させてもよい。さらに、上記シリンダ装置２３で上記輪体９ａを回転駆動しているが、シリンダ装置２３で直接リンク体１０を回動させてもよい。
【００４６】
上記実施の形態では、図６に示すように、無端回動体の一例としてリンク体１０を用い、溝１２を有するゼネバ歯車形式の輪体９ａ，９ｂを用いたが、リンク体１０の代わりにチェンを用い、輪体９ａ，９ｂとして上記チェンに歯合するスプロケットを用いてもよい。また、各輪体９ａ，９ｂにそれぞれ溝１２を４本形成しているが、４本以外の複数本であってもよい。
【００４７】
上記実施の形態では、図１に示すように、２本１組のカッタスポーク５を４組設けているが、４組以外の複数組設けてもよい。また、カッタスポーク５を２本１組ではなく１本ずつ設けてもよく、さらに、カッタスポーク５の総数も必要に応じて増減され特に限定されることはない。また、各カッタスポーク５間の隙間に面板を設けてもよい。
【００４８】
上記実施の形態では、掘削刃の一例としてカッタビット６を取付用リンク２６に設けているが、カッタビット６の代わりに、ディスクカッタ５６（図１４参照）やローラカッタ等を設けてもよい。また、１本の取付用リンク２６に１本のカッタビット６を設けているが、複数個のカッタビット６を設けてもよい。
【００４９】
上記実施の形態では、カッタビット６はカッタスポーク５に設けられる主ビットに相当するが、主ビットに限定されることはなく、主ビット以外のビット（例えば先行ビットや補助ビット等）を循環経路７に沿って移動可能に構成してもよい。
【００５０】
◎また、外周側の輪体９ａと中心側の輪体９ｂとの間隔が非常に長い場合、第２の実施の形態として、図１５に示すように、上記両輪体９ａ，９ｂ間に中間部輪体９ｃ（ブースト輪体）が設けられている。この中間部輪体９ｃは、他の輪体９ａ，９ｂと同様に構成されており、回転軸１３を介してカッタスポーク５に設けられている。尚、カッタスポーク５には、上記中間部輪体９ｃを回転駆動させる回転駆動装置１１が設けられ、個々の各回転駆動装置１１によって、各輪体９ａ，９ｂ，９ｃが同期して回転する。尚、中間部輪体９ｃを、回転駆動装置１１で回転駆動させず、遊転自在にしてもよい。
【００５１】
◎上記第１の実施の形態のシールド掘進機１は、図７に示すように回転軸１３の軸心１４の向きが切り羽面５５に対してほぼ垂直（前後方向）になる構成を有しているが、第３の実施の形態として、図１６〜図１８に示すように、上記軸心１４の向きが切り羽面５５に対して平行になるように構成されているシールド掘進機１が挙げられる。
【００５２】
すなわち、カッタスポーク５は、フレーム台１６と、このフレーム台１６の両側部に配置された保持フレーム１７Ａ，１７Ｂと、一方の保持フレーム１７Ａとフレーム台１６の一側面とを接合する一方の接合フレーム１８Ａと、他方の保持フレーム１７Ｂとフレーム台１６の他側面とを接合する他方の接合フレーム１８Ｂとで構成されており、９０°おきに４本設けられている。上記フレーム台１６と一方の保持フレーム１７Ａとの間には、複数のカッタビット６と、これらカッタビット６をカッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとの間で循環経路６０に沿って移動させる移動手段８とが設けられている。また、上記フレーム台１６と他方の保持フレーム１７Ｂとの間にも、上記と同様に複数のカッタビット６と移動手段８とが設けられている。
【００５３】
上記循環経路６０は、カッタスポーク５の前方に沿って半径方向へ形成された前部直線部６０ａと、カッタスポーク５の後方に沿って半径方向へ形成された後部直線部６０ｂと、上記両直線部６０ａ，６０ｂの外周側端部Ａ間に形成された外周側反転部６０ｃと、上記両直線部６０ａ，６０ｂの中心側端部Ｂ間に形成された中心側反転部６０ｄとで構成されている。図１７に示すように、上記前部直線部６０ａ上に並んだカッタビット６は切り羽面５５を掘削可能な掘削位置Ｄとなり、また、上記後部直線部６０ｂ上に並んだカッタビット６は切り羽面５５から後退する後退位置Ｃとなる。
【００５４】
これによると、カッタヘッド３が回転することにより、掘削位置Ｄにあるカッタビット６が切り羽面５５を掘削し、この際、後退位置Ｃにあるカッタビット６は、切り羽面５５から後退しているため、掘削には関与しない。
【００５５】
上記後退位置Ｃにあるカッタビット６を新品のものとし、掘削位置Ｄにある最外周部のカッタビット６が磨耗した場合、移動手段８によって各カッタビット６が一斉に循環経路６０上を正方向イへ１ピッチＰ分移動する。これにより、掘削位置Ｄの最外周部のカッタビット６が前部直線部６０ａ上を中心側端部Ｂに向かって１ピッチＰ分移動するとともに、後退位置Ｃの最外周部のカッタビット６（新品）が外周側反転部６０ｃを通って掘削位置Ｄの最外周部まで移動する。これにより、容易に、後退位置Ｃの新品のカッタビット６を掘削位置Ｄへ移動させて上記磨耗した最外周部のカッタビット６と交換することができる。
【００５６】
上記実施の形態では、各カッタビット６を一斉に循環経路６０に沿って１ピッチＰ分だけ移動させているが、一斉に２ピッチあるいはそれ以上の複数ピッチ分移動させてもよい。例えば、２ピッチ分移動させた場合、後退位置Ｃの２本のカッタビット６を掘削位置Ｄへ移動させて、掘削位置Ｄの外周部の２本のカッタビット６と交換することができる。また、後退位置Ｃ（すなわち後部直線部６０ｂ上）の全てのカッタビット６と掘削位置Ｄ（すなわち前部直線部６０ａ上）の全てのカッタビット６とを一斉に交換することも可能である。
【００５７】
上記実施の形態では、各カッタビット６を正方向イへ回動させているが逆方向へ移動させてもよい。この場合、掘削位置Ｄにあるカッタビット６のうち、外周部のカッタビット６が外周側反転部６０ｃを通って後退位置Ｃへ移動するとともに、中心部のカッタビット６が外周部へ移動する。これにより、掘削位置Ｄにあるカッタビット６のうち、磨耗の激しい外周部のカッタビット６を磨耗の軽微な中心部のカッタビット６と容易に交換することができる。
【００５８】
上記実施の形態では、図１８に示すように、フレーム台１６の両側方にそれぞれ、保持フレーム１７Ａ，１７Ｂと、複数のカッタビット６と、移動手段８とを設けたが、フレーム台１６のいずれか一側方にのみ設けてもよい。
【００５９】
◎上記第１の実施の形態では、カッタスポーク５と移動手段８とを角度αだけ傾斜させているが、第４の実施の形態として、図１９，図２０に示すように、カッタスポーク５と移動手段８との傾斜を無くし、回転軸１３の軸心１４の向きを切り羽面５５に対して垂直（前後方向）にしている。尚、上記カッタスポーク５は９０°おきに１本ずつ計４本設けられており、各カッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとに輪体９ａ，９ｂが設けられ、これら両輪体９ａ，９ｂ間にリンク体１０が巻回されている。
【００６０】
これによると、カッタヘッド３が回転することにより、カッタビット６が切り羽面５５を掘削する。この際、カッタスポーク５の両側に位置するカッタビット６が掘削に携わる。
【００６１】
最外周部のカッタビット６のエッジが磨耗した場合、各回転駆動装置１１の回転用シリンダ装置２３を作動して、リンク体１０を正方向イ（又は逆方向）へ回動させることにより、各カッタビット６が一斉に循環経路７上をカッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとの間で循環移動する。したがって、エッジの磨耗の激しい最外周部のカッタビット６と磨耗の軽微な中心部のカッタビット６とを容易に交換（入れ替える）ことができる。
【００６２】
上記実施の形態では、カッタスポーク５を計４本設けたが、４本以外の複数本であってもよい。
◎さらに、第５の実施の形態として、図２１，図２２に示すように、上記第４の実施の形態の各カッタスポーク５が、カッタヘッド３の半径方向の軸心６５周りに揺動自在に構成され、揺動装置６６によって揺動するものがある。
【００６３】
すなわち、各カッタスポーク５のフレーム台１６の後方に台板６７が設けられている。これら台板６７の両端部はカッタヘッド３の中心フレーム５１と外周フレーム５２とに取付けられている。各カッタスポーク５のフレーム台１６の後面と各台板６７の前面とにはそれぞれ、ブラケット６８，６９が設けられている。これら各ブラケット６８，６９同士は上記軸心６５に沿って挿通された支軸７０によって連結され、これにより、各カッタスポーク５は上記支軸７０を中心として上記軸心６５周りに揺動可能となっている。
【００６４】
また、上記揺動装置６６は、各カッタスポーク５の両側方に配置された複数の油圧式のシリンダ装置７１ａ，７１ｂで構成されている。これらシリンダ装置７１ａ，７１ｂのピストンロッドの先端は各フレーム台１６の側面に連結されている。また、各シリンダ装置７１ａ，７１ｂは上記台板６７に取付けられている。
【００６５】
これによると、図２２の実線で示すように、一方のシリンダ装置７１ａのピストンロッドを突出させるとともに他方のシリンダ装置７１ｂのピストンロッドを退入させることによって、カッタスポーク５は上記軸心６５周りに一方向Ｅへ揺動して傾斜し、循環経路７の一方の直線部３７ａ上に並んだカッタビット６が切り羽面５５を掘削可能な掘削位置Ｄになり、他方の直線部３７ｂ上に並んだカッタビット６が切り羽面５５から後退する後退位置Ｃになる。また、上記とは反対に、図２２の仮想線で示すように、一方のシリンダ装置７１ａのピストンロッドを退入させるとともに他方のシリンダ装置７１ｂのピストンロッドを突出させることによって、カッタスポーク５は上記軸心６５周りに他方向Ｆへ揺動して逆方向に傾斜し、循環経路７の他方の直線部３７ｂ上に並んだカッタビット６が切り羽面５５を掘削可能な掘削位置Ｄになり、一方の直線部３７ａ上に並んだカッタビット６が切り羽面５５から後退する後退位置Ｃになる。
【００６６】
カッタヘッド３を一方向ハ（図１９参照）に回転する際、図２２の実線で示すように、各カッタスポーク５を一方向Ｅへ揺動させて傾斜しておくことにより、一方の直線部３７ａ上のカッタビット６が掘削位置Ｄとなって切り羽面５５を掘削する。また、上記と反対に、カッタヘッド３を他方向二（図１９参照）に回転する際、図２２の仮想線で示すように、各カッタスポーク５を他方向Ｆへ揺動させて傾斜しておくことにより、他方の直線部３７ｂ上のカッタビット６が掘削位置Ｄとなって切り羽面５５を掘削する。
【００６７】
最外周部のカッタビット６が磨耗した場合、各カッタビット６を循環経路７に沿ってカッタスポーク５の外周側端部Ａと中心側端部Ｂとの間で循環移動させることにより、磨耗の激しい最外周部のカッタビット６と磨耗の軽微な中心部のカッタビット６とを容易に交換（入れ替える）ことができる。
【００６８】
尚、上記第５の実施の形態では、第４の実施の形態の各カッタスポーク５を、カッタヘッド３の半径方向の軸心６５周りに揺動自在に構成し、揺動装置６６によって揺動させているが、同様な構成で、第１および第３の実施の形態の各カッタスポーク５を半径方向の軸心６５周りに揺動自在にして揺動装置６６により揺動させてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本第１発明では、輪体が回転し、無端回動体が回動することにより、複数の掘削刃が一斉にカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環移動する。したがって、磨耗の激しい外周部の掘削刃と磨耗の軽微な中心部の掘削刃とを容易に交換する（入れ替える）ことができる。
【００７０】
また、本第２発明では、回転駆動装置によって輪体を回転駆動させることにより、無端回動体が回動し、複数の掘削刃が一斉に循環経路に沿って移動する。この際、無端回動体は、案内部材によって案内されるため、循環経路上から大きくはみ出すことなく円滑に回動する。
【００７１】
さらに、本第４発明では、カッタヘッドが回転することにより、掘削位置にある掘削刃が切り羽面を掘削し、この際、後退位置にある掘削刃は、切り羽面から後退しているため、掘削にはほとんど関与しない。掘削位置にある外周部の掘削刃が磨耗した場合、複数の掘削刃を一斉にカッタスポークの外周側端部と中心側端部との間で循環移動させることにより、容易に、後退位置の掘削刃を掘削位置へ移動させて上記磨耗した外周部の掘削刃と交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるシールド掘進機の正面図である。
【図２】同、シールド掘進機の前部の側面図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図４】同、シールド掘進機のカッタヘッドの外周部の一部切欠き拡大正面図である。
【図５】同、シールド掘進機のカッタヘッドの外周部の拡大正面図であり、案内部材を取り外した状態を示す。
【図６】同、シールド掘進機の移動手段の図である。
【図７】図５におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図８】図７におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図９】同、シールド掘進機のリンク体の正面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】同、シールド掘進機のリンク体の図であり、（ａ）は取付用リンクの正面図を示し、（ｂ）は連結用リンクの正面図を示す。
【図１２】（ａ）は図１１の（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図であり、（ｂ）は図１１の（ｂ）におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図１３】同、シールド掘進機のリンク体が循環経路の反転部を移動する際の動きを示す図である。
【図１４】同、シールド掘進機の取付用リンクに、カッタビットの代わりにディスクカッタを設けた際の図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態におけるシールド掘進機の移動手段の図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態におけるシールド掘進機の図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１７】同、シールド掘進機のカッタヘッドの側面の断面図である。
【図１８】図１７におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態におけるシールド掘進機の正面図である。
【図２０】図１９におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態におけるシールド掘進機のカッタヘッドの側面の断面図である。
【図２２】図２１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【符号の説明】
１    シールド掘進機
３    カッタヘッド
５    カッタスポーク
６    カッタビット（掘削刃）
７    循環経路
８    移動手段
９ａ，９ｂ    輪体
１０    リンク体（無端回動体）
１１    回転駆動装置
１２    溝
２６    取付用リンク
２７    連結用リンク
２８    ピン
３７ａ，３７ｂ    直線部
３９ａ    外周側反転部
３９ｂ    中心側反転部
４１，４２    案内部材
５５    切り羽面
５６    ディスクカッタ（掘削刃）
６０    循環経路
６０ａ    前部直線部
６０ｂ    後部直線部
６０ｃ    外周側反転部
６０ｄ    中心側反転部
６５    半径方向の軸心
６６    揺動装置
Ａ    外周側端部
Ｂ    中心側端部
Ｃ    後退位置
Ｄ    掘削位置
Ｌ    半径方向の直線
【図１】
0003850268.tif 000002
【図２】
0003850268.tif 000003
【図３】
0003850268.tif 000004
【図４】
0003850268.tif 000005
【図５】
0003850268.tif 000006
【図６】
0003850268.tif 000007
【図７】
0003850268.tif 000008
【図８】
0003850268.tif 000009
【図９】
0003850268.tif 000010
【図１０】
0003850268.tif 000011
【図１１】
0003850268.tif 000012
【図１２】
0003850268.tif 000013
【図１３】
0003850268.tif 000014
【図１４】
0003850268.tif 000015
【図１５】
0003850268.tif 000016
【図１６】
0003850268.tif 000017
【図１７】
0003850268.tif 000018
【図１８】
0003850268.tif 000019
【図１９】
0003850268.tif 000020
【図２０】
0003850268.tif 000021
【図２１】
0003850268.tif 000022
【図２２】
0003850268.tif 000023