シールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法
【課題】掘削ビットの交換時にシール材が破損しにくく信頼性が高い。
【解決手段】掘削途中で磨耗した掘削ビット３１を交換するビット交換ユニット３０において、カッタヘッドの開口部３３の背面に形成された支持体保持室３５に、出退軸心Ｏｓ周りに回動自在でかつ出退自在な可動支持体３６を配置し、可動支持体３６に開口部３３に対面可能でかつ対称位置に一対の収納穴３７Ａ，３７Ｂを形成し、一方の収納穴３７Ａに、掘削ビット３１を有するビット支持体３３を設けるとともに、他方の収納穴３７Ｂに開口部３３を閉鎖可能な閉鎖プラグ３８を設け、交換時に、可動支持体３６を後退して掘削ビット３１を支持体保持室３５に収容した後、可動支持体３６を回動して他方の収納穴３７Ｂを開口部３３に対面させ、閉鎖プラグ３８を突出させて開口部３３を閉鎖し、磨耗したローラビット３１を収納穴３７Ａから抜き出して新規な掘削ビットに交換する。
【解決手段】掘削途中で磨耗した掘削ビット３１を交換するビット交換ユニット３０において、カッタヘッドの開口部３３の背面に形成された支持体保持室３５に、出退軸心Ｏｓ周りに回動自在でかつ出退自在な可動支持体３６を配置し、可動支持体３６に開口部３３に対面可能でかつ対称位置に一対の収納穴３７Ａ，３７Ｂを形成し、一方の収納穴３７Ａに、掘削ビット３１を有するビット支持体３３を設けるとともに、他方の収納穴３７Ｂに開口部３３を閉鎖可能な閉鎖プラグ３８を設け、交換時に、可動支持体３６を後退して掘削ビット３１を支持体保持室３５に収容した後、可動支持体３６を回動して他方の収納穴３７Ｂを開口部３３に対面させ、閉鎖プラグ３８を突出させて開口部３３を閉鎖し、磨耗したローラビット３１を収納穴３７Ａから抜き出して新規な掘削ビットに交換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削途中で、磨耗した掘削ビットをカッタヘッド内の作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削途中に磨耗した掘削ビットを交換する掘削ビット交換装置には、数多くの構造が提案されているが、たとえば特許文献１乃至３に示すように、掘削ビットを挿脱する開口部を有する前面板の背面に、掘削ビットをスライド自在に嵌合される支持穴を形成した回転体を配置したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６３９６５号
【特許文献２】特許第３１３９７４９号
【特許文献３】特開２００８−６３８０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転体を回転など姿勢変更させる際に、シール材が前面板の開口部のエッジを通過する際に、泥水等の浸入を防ぐシール材が破損しやすく、泥水の浸入に対して信頼性が低いという問題があった。
本発明は上記問題点を解決して、シール材が破損しにくく泥水の浸入に対して信頼性が高いシールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビット交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換するものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出すものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けたものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、
掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させたものである。
【０００９】
請求項５記載の発明は、
カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の構成において、
閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させるものである。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の構成において、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、可動支持体を一旦後退して掘削ビットを開口部から支持体保持室に収容した後、可動支持体を回転させて姿勢変更するので、前面板の開口部のエッジと可動支持体との摺接部分が無くなり、シール材を破損することが無く、これにより泥水の浸入に対するシール性能を高くすることができる。また可動支持体を回動した後、可動支持体から閉鎖プラグを突出して開口部を閉じることができるので、泥水の流入なく可動支持体から磨耗掘削ビットを有するビット支持体を抜き出すことができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、可動支持体を一旦後退して掘削ビットを開口部から支持体保持室に収容した後、可動支持体を回転させて姿勢変更するので、前面板の開口部のエッジと可動支持体との摺接部分が無くなり、シール材を破損することが無く、泥水の浸入に対するシール性能を高くすることができる。また、可動支持体を回動した後、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を可動支持体から突出させて開口部に嵌合し閉鎖することにより、泥水が支持体保持室内に流入することがなくなり、可動支持体から磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を抜き出して新規掘削ビットと容易に交換することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、後退された可動支持体前部の支持体保持室内に、充填剤を注入することにより、開口部からの泥水等の浸入を効果的に防止することができ、泥水に含まれる砂利や砕石によるシール材の破損を効果的に減少させることができて、シール性能を高めることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、ビット支持体に、ローラビットにより掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路を出退軸心方向に形成するとともに、この排泥通路に直線的に接続された排泥配管を設けたので、砕石交じりの泥水を、閉塞させることなくスムーズに排出することができる。また排泥配管を、２個の遮断弁を介して離脱可能とすることで、排泥通路付きのローラビットを容易に交換することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、支持体保持室内で可動支持体を後退させる動作中に、後退により生じた支持体保持室の前部空間に充填剤を注入するので、開口部から支持体保持室内に浸入する砕石交じりの泥水の浸入量を、大幅に抑制することができ、シール性能の低下を抑制することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、可動支持体を回動して姿勢変更し、この可動支持体から閉鎖プラグを突出して開口部を閉鎖し、支持体保持室の前部空間に充填された充填剤や泥水を排出してから、可動支持体の掘削ビットを交換するので、容易かつ安定して掘削ビットを交換することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明によれば、可動支持体を回動して姿勢変更し、この可動支持体から新規掘削ビットを有するビット支持体を突出し、さらに可動支持体を突出するとともに支持体保持室の前部空間から充填剤や泥水を排出し、前記ビット支持体により開口部を閉鎖した後に、可動支持体の掘削ビットを交換するので、容易かつ短時間で掘削ビットを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のビット交換ユニットの実施例１を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）はビット支持体を示す斜視図、（ｂ）は閉鎖プラグを示す斜視図である。
【図３】ビット交換作業中のビット交換ユニットを示す拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）,（ｂ）はビット交換ユニットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はビット交換作業中の図３に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図５】ビット交換動作Ａを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図６】ビット交換動作Ｂを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図７】ビット交換動作Ｃを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図８】ビット交換動作Ｄを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図９】ビット交換動作Ｅを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１０】ビット交換動作Ｆを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１１】ビット交換動作Ｇを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１２】ビット交換動作の完了状態を説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１３】本発明に係るビット交換ユニットを具備したシールド掘進機を示す縦断面図である。
【図１４】同シールド掘進機の正面図である。
【図１５】（ａ）,（ｂ）はビット交換ユニットの実施例２を示す正面視の図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はビット交換作業中のハウジングの正面視の断面図である。
【図１６】（ａ）,（ｂ）はローラビットをカッタビットに変更した実施例３を示し、（ａ）は交換前の縦断面図、（ｂ）は交換作業中の縦断面図である。
【図１７】ビット交換ユニットの正面図である。
【図１８】本発明に係るビット交換ユニットの実施例４を示す縦断面図である。
【図１９】ビット交換動作Ｈを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２０】ビット交換動作Ｉを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２１】ビット交換動作Ｊを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２２】ビット交換動作Ｋを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２３】ビット交換動作Ｌを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２４】ビット交換動作Ｍを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２５】本発明に係るビット交換ユニットの実施例５を示す正面図である。
【図２６】（ａ）（ｂ）はビット交換動作の説明図で、（ａ）はビット交換動作Ｏを説明する縦断面図、（ｂ）はビット交換動作Ｐを説明する縦断面図である。
【図２７】（ｃ）（ｄ）はビット交換動作の説明図で、（ｃ）はビット交換動作Ｑを説明する縦断面図、（ｄ）はビット交換動作Ｒを説明する縦断面図である。
【図２８】本発明に係るビット交換ユニットの実施例６を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１を図１〜図１４に基づいて説明する。
（シールド掘進機）
図１３に示すように、円筒形のシールド本体１１の前部に圧力隔壁１２が設けられ、この圧力隔壁１２の前部に切羽崩壊土圧を保持する収納穴２８Ａが形成されている。前記圧力隔壁１２には、旋回軸受１３を介して旋回リング体１４がシールド軸心Ｏ周りに回転自在に支持されており、この旋回リング体１４から前方に突出された複数の支持脚１５に、円形のカッタヘッド１６が支持されている。圧力隔壁１２後方の大気室２８Ｂには、このカッタヘッド１６を回転駆動するカッタ駆動装置１７が設けられており、このカッタ駆動装置１７は、旋回リング体１４の背面に設けられたリングギヤ１７ａと、このリングギヤ１７ａに噛み合う複数の駆動ピニオン１７ｂと、前記駆動ピニオン１７ｂをそれぞれ回転駆動する回転駆動装置（油圧式または電動式モータ）１７ｃとで構成されている。さらに圧力隔壁１２には、カッタヘッド１６により掘削された土砂を、収納穴２８Ａから切羽崩壊土圧を保持しつつ大気室２８Ｂに排出する排土用スクリュコンベヤ１８が貫設されている。
【００２１】
カッタヘッド１６は、図１４に示すように、シールド軸心Ｏ位置に配置された中心部材２０から半径方向に延びる複数の主スポーク２１と、主スポーク２１の間で半径方向に延びる複数の副スポーク２２と、シールド軸心Ｏを中心とする円弧方向に配設されて主スポーク２１および副スポーク２２を連結する中間リング２３および外周リング２４とを具備し、これら部材２１〜２４間に土砂取り入れ口２５が形成されている。
【００２２】
そして主スポーク２１の前部に、本発明に係るいわゆるリボルバー式の複数のビット交換ユニット（掘削ビット交換装置）３０が配列され、各ビット交換ユニット３０に交換用の掘削ビットであるローラビット（ディスクカッタともいう）３１がそれぞれ設けられている。また中心部材２０や副スポーク２２の前面および側面、主スポーク２１の側面に複数の固定ビット２６がそれぞれ設けられている。
【００２３】
図１３に示すように、前記中心部材２０の背面側に、作業員が出入り可能なマンホール２７が設けられており、このマンホール２７は圧力隔壁１２を貫通して大気圧室２８Ｂ側から出入り可能に連通されている。また各主スポーク２１の背面側に、作業員が入ってビット交換作業が可能な作業空間２９が形成され、マンホール２７からこの作業空間２９に作業員が行き来できて連通され、掘削途中で磨耗したローラビット３１を作業空間２９から交換することができる。
【００２４】
（ビット交換ユニット）
図１〜図４に示すように、主スポーク２１に半径方向に沿って所定ピッチで配設されたビット交換ユニット３０に、それぞれ１個（２枚刃）ずつのローラビット３１が配置されている。各ビット交換ユニット３０は、それぞれ同一構造である。
【００２５】
主スポーク２１（カッタヘッド１６）の前面板３２に、図２（ａ）に示す掘削ビットであるローラビット３１を配置する開口部３３が形成され、開口部３３は、長径がシールド軸心Ｏ（後述の出退軸心Ｏｓ）の接線方向に沿う長円形に形成されている。
【００２６】
前面板３２の背面に、開口部３３のたとえば上部で前面板３２に垂直な出退軸心Ｏｓを中心として円筒形のハウジング３４が取り付けられ、ハウジング３４内に支持体保持室３５が形成されている。この支持体保持室３５には、出退軸心Ｏｓ周りに回動自在でかつ出退軸心Ｏｓに沿って所定範囲で出退自在な円柱形の可動支持体３６が配置されている。
【００２７】
この可動支持体３６は、出退軸心Ｏｓを中心として開口部３３の中心を通る円弧線上で、たとえば１８０°隔てた対称位置に収納穴３７Ａ，３７Ｂが出退軸心Ｏｓと平行に形成され、それぞれ開口部３３と対面可能に配置されている。そして、一方の収納穴３７Ａに、図２（ａ）に示すローラビット３１を有するビット支持体４１が出退可能に配置され、他方の収納穴３７Ｂに開口部３３を閉鎖可能な図２（ｂ）に示す閉鎖プラグ３８が出退可能に配置される。
【００２８】
これら２個の収納穴３７Ａ，３７Ｂは、それぞれ開口部３３より少し大きい相似形の長円形断面に形成されている。そして、ビット支持体４１も、収納穴３７Ａにスライド自在に嵌合される長円筒形断面に形成されており、このビット支持体４１には、出退軸心Ｏｓと平行な出退方向に沿って外形と相似形の長円形断面の排泥通路４２が貫通形成されている。また、排泥通路４２の前部に、短径方向の支軸４３を介してローラビット３１が回転自在に支持され、排泥通路４２の後部に排泥配管４４が接続されている。この排泥配管４４は、作業空間２９から主スポーク２１の背面板４６または側面板を貫通して、圧力室２８Ａに開口されている。そして、この実施例１では、排泥通路４２および排泥配管４４は、出退軸心Ｏｓに平行な連続直線状に形成され、ローラビット３１で掘削された土砂や砕石交じりの泥水を、排泥通路４２および排泥配管４４を介して圧力室２８Ａに閉塞することなくスムーズに排出することができる。
【００２９】
図１、図２（ａ）および図３に示すように、ビット支持体４１の筒部本体４１ａの外周部には、中央部と後部に全周にわたって複数本の溝部が形成され、これら溝部にそれぞれ収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材（シール材）４０Ａが外嵌されている。なお、このビットシール材４０Ａは、収納穴３７Ａの内周面に溝部を介して配置されていてもよい。さらにビット支持体４１は、前端部に開口部３３に嵌合可能な小径部４１ｂが形成され、後端部に僅かに径の大きい規制部４１ｃが突設されている。そして小径部４１ｂの外周に溝部を介して開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂが設けられている。さらに開口部３３に小径部４１ｂが嵌合され、収納穴３７Ａの後端部に形成された規制部４１ｃが嵌合されて、ビット支持体４１が突出限で規制される。さらにまた、ハウジング３４の背面で収納穴３７Ａの外周部に固定ボルトを介して取り付けられた固定板４７により、ビット支持体４１が抜け止めされて掘削反力が支持される。
【００３０】
排泥配管４４は、ビット支持体４１にテーパ管４４ａを介して接続された第１ゲートバルブ（遮断弁）４５Ａと、この第１ゲートバルブ４５Ａに短管４４ｂを介して接続された第２ゲートバルブ（遮断弁）４５Ｂと、背面板４６に貫設された排出管４４ｃを具備しており、ビット交換に際して、短管４４ｂが第１，第２ゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂの間から分離され、さらにビット支持体４１とテーパ管４４ａとが分離される。
【００３１】
ハウジング３４には、可動支持体３６を後退させてローラビット３１を支持体保持室３５内に引き込む交換用出退装置５１と、可動支持体３６を出退軸心Ｏｓ周りに回動させて収納穴３７Ａ，３７Ｂを開口部３３にそれぞれ対面させる交換用回動装置６１が設けられている。
【００３２】
交換用出退装置５１は、前面板３２の背面に出退軸心Ｏｓに沿う円柱形のセンターブロック５２が取り付けられており、可動支持体３６の軸心部に、このセンターブロック５２に出退自在でかつ回動自在に嵌合されるガイド穴５３が形成されている。そして、センターブロック５２に、先端部が軸受を介して回転自在に支持された出退用ねじ軸５４が後方に出退軸心Ｏｓに沿って突出され、可動支持体３６の軸心部に、出退用ねじ軸５４が螺合される雌ねじ穴５５が形成される。５７は、センターブロック５２の外周面に溝部を介して配設されガイド穴５３の内面に摺接されるブロックシール材である。
【００３３】
したがって、出退用ねじ軸５４の後端部に取り付けられた操作ハンドル５６を回転させることにより、出退用ねじ軸５４と雌ねじ穴５５の作用で、可動支持体３６を、ローラビット３１が開口部３３から前方に突出される使用位置と、ローラビット３１ｄが支持体保持室３５内に引き込まれる収容位置との間で出退させることができる。
【００３４】
交換用回動装置６１は、ビット支持体４１の後端外周部にリングギヤ６２が略１８０°の範囲に形成され、ハウジング３４の外周部で所定位置に設けられた支持部材６４と背面カバー６６との間に駆動軸６５を介して、リングギヤ６２に噛み合う駆動ピニオン６３が配置されている。したがって、後端部に取り付けられた手動または自動旋回工具により駆動軸６５を回転させることにより、駆動ピニオン６３およびリングギヤ６２の作用で可動支持体３６を、出退軸心Ｏｓを中心として、ビット支持体４１（収納穴３７Ａ）が開口部３３に対面する使用位置と，閉鎖プラグ３８（収納穴３７Ｂ）が開口部３３に対面する交換位置との間で往復回動させることができる。なお、リングギヤ６２は、交換用出退装置６１による可動支持体３６の出退範囲で噛み合って追従できるように、歯幅が長いスプライン軸状に形成されている。
【００３５】
前記収納穴３７Ｂに収容された閉鎖プラグ３８は、図２（ｂ）に示すように、ビット支持体４１と同一の長円筒形断面に形成されて、筒状本体３８ａの前面が前板３８ｂで閉止されており、筒状本体３８ａの前端部に開口部３３に嵌合可能な小径部３８ｃが形成されている。
【００３６】
収納穴３７Ｂ内で閉鎖プラグ３８を出退移動させるプラグ出退装置７１が可動支持体３６に設けられている。このプラグ出退装置７１は、収納穴３７Ｂに対応してビット支持体４１の背面に取り付けられた支持部材７２と、この支持部材７２の中央部に設けられた雌ねじ部材７３と、前端部が閉鎖プラグ３８の前板３８ａ背面に軸受を介して回転自在に支持され、前記雌ねじ部材７３に螺合されたプラグ出退ねじ軸７４を具備している。また、閉鎖プラグ３８の外周部の所定位置と、小径部３８ａの外周面と段部端面とに溝部を介してプラグシール材（シール材）７６Ａ，７６Ｂが全周にわたって設けられている。なお、プラグシール材７６Ａは、収納穴３７Ｂの内周面に溝部を介して設けられていてもよい。したがって、プラグ出退ねじ軸７４の後端部に取り付けられた操作ハンドル７５を回転させることにより、閉鎖プラグ３８を収納穴３７Ｂから突出させて、その小径部３８ａを開口部３３に嵌合させることにより、プラグシール材７６Ｂを介して開口部３３を密に閉鎖し泥水の浸入を防止することができる。
【００３７】
前記ハウジング３４には、支持体保持室３５の前部空間に充填剤を供給する充填剤供給配管８１が所定位置（図では上部）に接続され、また充填剤等を排水するドレン配管８２が所定位置（図では下部）に接続されている。さらに支持体保持室３５の前部空間を洗浄水により洗浄する洗浄水供給配管８３が所定位置（図では上部）に接続されている。そして各配管８１〜８３にそれぞれ開閉バルブ８１ａ〜８３ａが介在されている。したがって、可動支持体３６が後退される時に、充填剤を供給することにより、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水の浸入を防ぐことができる。
【００３８】
（ローラビット交換方法）
上記ビット交換ユニット３０における掘削ビット交換動作を、図５〜図１２を参照して説明する。
【００３９】
トンネルを所定距離掘削してローラビット３１が磨耗すると、交換するビット交換ユニット３０を有する主スポーク２１が略水平となる姿勢でカッタヘッド１６を停止させ、マンホール２７から作業空間２９に作業員が入って交換作業を行う。
【００４０】
Ａ）図５に示すように、第１ゲートバルブ４５Ａおよび第２ゲートバルブ４５Ｂを閉じ、排泥配管４４の短管４４ｂを取り外す。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されている。
【００４１】
Ｂ）図６に示すように、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込む。この時、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００４２】
Ｃ）図３（ｂ）、図７に示すように、交換用回動装置６１を手動または自動旋回工具を操作して可動支持体３６を使用位置から交換位置に回動させ、閉鎖プラグ３８を保持した収納穴３７Ｂを開口部３３に対面させる。
【００４３】
Ｄ）図４，図８に示すように、プラグ出退装置７１の操作ハンドル７５を操作し、収納穴３７Ｂ内の閉鎖プラグ３８を前方に突出させて開口部３３に嵌合させ、開口部３３を閉鎖する。
【００４４】
Ｅ）図９に示すように、開閉弁８２ａを開放して支持体保持室３５の前部空間に充填された充填剤や泥水をドレン配管８２から排出する。この時、必要に応じて、開閉弁８３ａを操作して洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５内に洗浄水を供給して前部空間を洗浄し、ドレン配管８２から排出する。そして、ビット支持体３６から排泥配管４４のテーパ管４４ａおよび第１ゲートバルブ４５Ａを取り外し、さらに図示しない引き抜き治具を使用して、磨耗ローラビット３１を有するビット支持体４１を収納穴３７Ａから引き抜く。
【００４５】
Ｆ）図１０に示すように、引き抜き治具を使用して、新規なローラビット３１を有するビット支持体４１を収納穴３７Ａに挿入し、テーパ管４４ａおよび第１ゲートバルブ４５Ａを取り付ける。そして開閉弁８２ａによりドレン配管８２を開放し、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤を注入し充填する。
【００４６】
Ｇ）図１０に示す状態から、操作ハンドル７５によりプラグ出退装置７１を操作し、閉鎖プラグ３８を収納穴３７Ｂ内に後退させて開口部３３を開放する。その後、旋回工具により交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を交換位置から使用位置に回動させ、図１１に示すように、新規ローラビット３１を有するビット支持体４１が保持された収納穴３７Ａを開口部３３に対面させる。さらに図１１に示す状態から図１２に示すように、操作ハンドル５６により交換用出退装置５１を操作し、可動支持体３６を突出させてビット支持体４１の小径部４１ｂを開口部３３に嵌合させ、新規ローラビット３１を主スポーク２１の前面に突出させ、開口部３３が閉鎖される。この時、充填された充填液は、開口部３３およびドレン配管８２から排出される。さらに第１ゲートバルブ４５Ａと第２ゲートバルブ４５Ｂとの間に短管４５ｂを接続して排泥配管４４を連通させた後、第１，第２ゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂを開放する。
【００４７】
（実施例１の効果）
上記実施例１のビット交換ユニット３０によれば、磨耗したローラビット３１の交換時に、可動支持体３６を一旦後退して、開口部から突出されたローラビット３１を支持体保持室３５に収容した後、可動支持体３６を回転させて姿勢変更するので、前面板３２の開口部３３のエッジと可動支持体３６との摺接部分が無くなる。したがって、開口部３３のエッジを通過するシール材がなくなり、砕石混じりの泥水によるシール性能の低下を防止することができる。また、可動支持体３６を回動した後、可動支持体３６から閉鎖プラグ３８を突出して開口部３３を閉じることができるので、泥水が流入することなく可動支持体から磨耗ローラビット３１を有するビット支持体４１をスムーズに抜き出すことができる。
【００４８】
なお、このビット交換ユニット３０では、ビット支持体４１の外周面に配置されて収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材４０Ａ、ビット支持体４１の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂ、ハウジング３４の内周面に配置されて可動支持体３６の外周面に摺接する支持体シール材４８、閉鎖プラグ３８の外周面に配置されて収納穴３７Ｂの内面に摺接するプラグシール材７６Ａ、閉鎖プラグ３８の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するプラグシール材７６Ｂ、およびセンターブロック５２の外周面に配置されてガイド穴５５の内面に摺接するブロックシール材５７が設けられている。これらは、交換時に開口部３３のエッジを通過することがなく、安定したシール性能が得られる。
【００４９】
またハウジング３４の前部に、充填剤供給配管８１とドレン配管８２と洗浄水供給配管８３とを接続したので、可動支持体３６が後退されて支持体保持室３５に生じる前部空間に、充填剤を注入することにより、開口部３３からの泥水等の浸入を効果的に防止することができ、泥水に含まれる砂利や砕石によるシール材の破損を効果的に減少させることができる。また、閉鎖プラグ３８により開口部３３を閉鎖した後、支持体保持室３５の前部空間の充填剤や泥水をドレン配管８２から排出し、さらに洗浄水供給配管８３から洗浄水を前部空間に注入して洗浄し排水するので、ピット支持体４１の抜き出しや装着をスムーズに行うことができ、シール材４０Ａ，４０Ｂ，５７，７６Ａ，７６Ｂの破損を未然に防止できる。
【００５０】
さらに、ビット支持体４１に、ローラビット３１により掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路４２を出退軸心Ｏｓ方向に形成するとともに、この排泥通路４２に接続された排泥配管４４を直線状に接続したので、砕石交じりの泥水を閉塞させることなくスムーズに圧力室２８Ａに排出することができる。また排泥配管４４では、２個のゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂ間の短管４４ｂを離脱可能とすることで、排泥配管４４を備えたローラビット３１を容易に交換することができる。
【００５１】
［実施例２］
図１５（ａ）（ｂ）は、このビット交換ユニット９０は、出退軸心Ｏｓを中心とする半径方向の対称位置に２個の開口部３３Ａ，３３Ｂを形成し、可動支持体３６の出退軸心Ｏｓ周りに９０度ごとに形成されて開口部３３Ａ，３３Ｂに対面可能な４個の収納穴３７Ａａ，３７Ｂａ，３７Ａｂ，３７Ｂｂに、ローラビット３１Ａ，３１Ｂを備えたビット支持体４１Ａ，４１Ｂと、閉鎖プラグ３８Ａ，３８Ｂとを出退軸心Ｏｓの対称位置に配置したものである。なお、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
この実施例２では、交換用回動装置６１によるビット支持体４１の回動角を略９０°とする他、２つのビット支持体の出退作業と、２つの閉鎖プラグ３８による開口部３３Ａ，３３Ｂの開閉作業を同時に行う以外は同様に交換作業を行うことができる。
【００５３】
実施例２によれば、一度の交換作業に２個のローラビット３１を交換することができ、実施例１同一の作用効果を奏することができる。
［実施例３］
図１６および図１７のビット交換ユニット１００は、交換用掘削ビットをローラビット３１からカッタビット３１Ｃに替えたもので、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
カッタビット３１Ｃのビット支持体４１Ｃに排泥通路が無く、円形断面の収納穴３７Ｃに収容されて排泥配管４２が接続されることがない。また円形断面の閉鎖プラグ３８Ｃが円形断面の収納穴３７Ｄに収容されている。さらに主スポーク２１の前面板３２からのカッタビット１０１の突出量が大きいため、可動支持体３６の後退距離を長く設定している以外は、ビット交換ユニット３０と同じ構造となっている。もちろん、ビット交換時に排泥配管の離脱、接続作業が不要となる。
【００５５】
実施例３によれば、ローラビット３１と同様に、カッタビット３１Ｃを交換することができ、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、このビット交換ユニット１００には、カッタビット３１Ｃを１個配置したが、実施例２と同様に、出退軸心Ｏｓを中心として１８０°隔てて２個のカッタビット３１Ｃと２個の閉鎖プラグ３８Ａ，３８Ｂを配置してもよい。
【００５６】
［実施例４］
本発明に係るビット交換ユニット１３０の実施例４を、図１８〜図２４を参照して、説明する。この実施例４は、図１８に示すように、実施例１における閉鎖プラグ３８を、新規なローラビット１３１を有しかつ開口部３３を閉鎖可能なビット支持体１４１に変更したもので、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
新規ローラビット１３１を有するビット支持体（新ビット支持体という）１４１は、掘削に使用した使用済みの磨耗ローラビット３１を有するビット支持体（旧ビット支持体という）４１と同一構造である。可動支持体３６の収納穴３７Ａ，３７Ｂに対する新旧ビット支持体４１，１４１の出し入れは、実施例１で使用した引き抜き治具（図示せず）を使用する。新ビット支持体１４１の後部には、排泥通路４２に連通するテーパ管４４ａを介して第１ゲートバルブ４５Ａが取り付けられている。そして新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１は、可動支持体３６の収納穴３７Ｂ内に全体が収納された格納位置に保持されている。
【００５８】
上記構成のビット交換ユニット１３０によるローラビット３１，１３１の交換動作を図１９〜図２４を参照して説明する。
Ｈ）図１９に示すように、旧ビット支持体４１の第１ゲートバルブ４５Ａおよび第２ゲートバルブ４５Ｂを閉じ、排泥配管４４の短管４４ｂを取り外す。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されている。
【００５９】
Ｉ）図２０に示すように、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、掘削位置の磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込み収納する。この時、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００６０】
Ｊ）図２１に示すように、引き抜き治具を使用して、収納穴３７Ｂ内の新ビット支持体１４１を前方に突出移動させ、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させる。
【００６１】
Ｋ）図２２に示すように、手動または自動旋回工具を使用して交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を使用位置から交換位置に略１８０°回動させて、収納穴３７Ｂ内に新ビット支持体１４１が保持された新規ローラビット１３１を、開口部３３に対面させる。
【００６２】
Ｌ）引き抜き治具を使用して、旧ビット支持体４１を後方に引き抜き、磨耗ローラビット３１を完全に収納穴３７Ａ内に収納した格納位置とし、次いで図２３に示すように、交換用出退装置５１を操作して可動支持体３６を突出させて、新規ローラビット１３１を開口部３３から突出させ、新ビット支持体１３１を開口部３３に嵌合させて閉鎖する。この時、支持体保持室３５の前部空間内の充填剤や泥水は、開口部３３から排出されるとともに、開閉バルブ８２ａを開けてドレン配管８２から排出する。この時、洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５の前部空間に洗浄水を注入して洗浄することもできる。
【００６３】
Ｍ）図２４に示すように、引き抜き治具を使用して、格納位置の磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１を収納穴３７Ａから抜き出し、収納穴３７Ａを閉鎖板などで閉鎖しておいてもよいし、新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１を、収納穴３７Ａの格納位置に装填しておいてもよい。
【００６４】
上記実施例４に係るビット交換ユニット１３０によれば、磨耗ローラビット３１の交換時に、可動支持体３６を後退して、開口部から突出されたローラビット３１を支持体保持室３５内に収容し、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させた後、可動支持体３６を回動させて姿勢変更するので、前面板３２の開口部３３のエッジと可動支持体３６との摺接部分が無くなる。したがって、開口部３３のエッジを通過するシール材がなくなり、砕石混じりの泥水によるシール性能の低下を防止することができる。
【００６５】
詳細には、新旧ビット支持体４１，１４１の外周面に配置されて収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材４０Ａ、ビット支持体４１，１４１の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂ、ハウジング３４の内周面に配置されて可動支持体３６の外周面に摺接する支持体シール材４８、およびセンターブロック５２の外周面に配置されてガイド穴５５の内面に摺接するブロックシール材５７は、交換時に開口部３３のエッジをそれぞれ通過することがなく、安定したシール性能が得られる。
【００６６】
また、可動支持体３６を回動した後、可動支持体３６を突出させて新規ローラビット１３１を有するビット支持体１４１により開口部３３を閉じることができるので、泥水が流入することなく可動支持体３６から磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１をスムーズに、かつ短時間で抜き出すことができる。
【００６７】
さらに、ビット支持体４１に、ローラビット３１により掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路４２を出退軸心Ｏｓ方向に形成するとともに、この排泥通路４２に接続された排泥配管４４を直線状に接続したので、砕石交じりの泥水を閉塞させることなくスムーズに圧力室２８Ａに排出することができる。また排泥配管４４では、２個のゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂ間の短管４４ｂを離脱可能とすることで、排泥配管４４を備えたローラビット３１を容易に交換することができる。
【００６８】
さらにまた、実施例１の閉鎖プラグ３８に替えて新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１としたので、ビット交換に要する工程を半減することができ、交換時間を大幅に短縮することができる。
【００６９】
［実施例５］
図２５のビット交換ユニット１６０は、実施例４を実施例２に適用した正面図を示したもので、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。ハウジング３４内の可動支持体３６に略９０°ごとに形成された収納穴３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂに、それぞれ磨耗ローラビット３１Ａ，３１Ｂをそれぞれ有する旧ビット支持体４１Ａ，４１Ｂと、新規なローラビット１３１Ａ，１３１Ｂをそれぞれ有する新ビット支持体１４１Ａ，１４１Ｂが出退自在に収納され、磨耗ローラビット３１Ａ，３１Ｂが半径方向の対称位置に形成された開口部３３Ａ，３３Ｂから前方に突出されている。実施例４とこの実施例５を比較すると、ビット交換時に可動支持体３６の回転角が略９０°である点、同時に２本のローラビット３１Ａ，３１Ｂを新規ローラビット１３１Ａ，１３１Ｂに交換できる点以外は共通している。そして実施例５は、実施例４と同様の作用効果を奏し、実施例２と同様に効率よくビット交換作業を行うことができる。
【００７０】
［実施例６］
図２５〜図２７は、実施例４のローラビット３１，１３１に替えて、磨耗カッタビット３１Ｃを有する旧ビット支持体４１Ｃおよび新規カッタビット１３１Ｃを有する新ビット支持体１４１Ｃを設けたビット交換ユニット２００で、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
旧ビット支持体４１Ｃは可動支持体３６の収納穴３７Ｃ，３７Ｄの掘削位置に、新ビット支持体１４１Ｃは可動支持体３６の収納穴３７Ｄ内に格納位置にそれぞれ保持されている。
【００７２】
カッタビットの交換動作は、
Ｏ）図２６（ａ）に示す交換開始状態では、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、図２６（ｂ）に示すように、掘削位置の磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込み収容する。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されており、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００７３】
Ｐ）図２６（ｂ）に仮想線で示すように、引き抜き治具を使用して、収納穴３７Ｂ内の新ビット支持体１４１を前方に突出移動させ、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させる。
【００７４】
Ｑ）図２７（ｃ）に示すように、手動または自動旋回工具を使用して交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を使用位置から交換位置に略１８０°回動させて、収納穴３７Ｂに保持された新規ローラビット１３１を開口部３３に対面させる。さらに図２７（ｃ）に仮想線で示すように、引き抜き治具を使用して、旧ビット支持体４１Ｃを収納穴３７Ａ内の格納位置に後退させる。
【００７５】
Ｒ）図２７（ｄ）に示すように、交換用出退装置５１を操作して可動支持体３６を突出させ、新規ローラビット１３１を開口部３３から突出させ、新ビット支持体１４１Ｃを開口部３３に嵌合させて開口部３３を閉鎖する。この時、支持体保持室３５の前部空間内の充填剤や泥水を開口部３３から排出するとともに、開閉バルブ８２ａを開けてドレン配管８２から排出する。なお、この時に洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５の前部空間に洗浄水を注入して洗浄してもよい。
【００７６】
Ｓ）引き抜き治具を使用して、格納位置の磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１を収納穴３７Ａから抜き出す。その後、収納穴３７Ａを閉鎖板で閉鎖しておいてもよいし、新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１を収納穴３７Ａの格納位置に装填しておいてもよい。
【００７７】
実施例６によれば、交換手順において、排泥配管４４の分離、接続以外は、実施例４と同様に行われ、実施例４と同様の作用効果を奏することができる。
［実施例７］
図２８に示すように、このビット交換ユニット２００に、実施例６を実施例２と同様に、可動支持体３６に９０°隔てて４個の収納穴３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂを形成するとともに、前面板３２で半径方向の対称位置に２個の開口部３３Ｃ，３３Ｄを形成し、磨耗カッタビット３１Ｃを有する旧ビット支持体４１Ｃと、新規カッタビット１３１Ｃを有する新ビット支持体１４１Ｃとを２組ずつ配置したビット交換ユニット２１０で、実施例２と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
実施例７とこの実施例６を比較すると、ビット交換時に可動支持体３６の回転角が略９０°である点、同時に２本のカッタビット３１Ｃ，３１Ｃを新規カッタビット１３１Ｃ，１３１Ｃに交換できる点以外は共通している。そして実施例５は、実施例４と同様の作用効果を奏し、実施例２と同様に効率よくビット交換作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｏ シールド軸心
Ｏｓ 出退軸心
１１ シールド本体
１６ カッタヘッド
２１ 主スポーク
２７ マンホール
２９ 作業空間
３０ ビット交換ユニット（掘削ビット交換装置）
３１ ローラビット（掘削ビット）
３１Ａ，３１Ｂ ローラビット（掘削ビット）
３１Ｃ カッタビット（掘削ビット）
３２ 前面板
３３ 開口部
３３Ａ，３３Ｂ 開口部
３３Ｃ 開口部
３４ ハウジング
３５ 支持体保持室
３６ 可動支持体
３７Ａ，３７Ｂ 収納穴
３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂ 収納穴
３７Ｃ，３７Ｄ 収納穴
３８ 閉鎖プラグ
３８Ａ，３８Ｂ 閉鎖プラグ
３８Ｃ 閉鎖プラグ
４０Ａ ビットシール材（シール材）
４０Ｂ ビットシール材（シール材）
４１ ビット支持体
４１Ｃ ビット支持体
４２ 排泥通路
４３ 支軸
４４ 排泥配管
４４ｂ 短管
４５Ａ 第１ゲートバルブ（遮断バルブ）
４５Ｂ 第２ゲートバルブ（遮断バルブ）
５１ 交換用出退装置
６１ 交換用回動装置
７１ プラグ出退装置
７６Ａ，７６Ｂ プラグシール材（シール材）
８１ 充填剤供給配管
８２ ドレン配管
８３ 洗浄水供給配管
９０ ビット交換ユニット
１００ ビット交換ユニット
１０１ カッタビット
１０２ ビット本体
１３１ ローラビット
１３１Ｃ カッタビット
１４１ ビット支持体
１４１Ｃ ビット支持体
２００ ビット交換ユニット
２１０ ビット交換ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削途中で、磨耗した掘削ビットをカッタヘッド内の作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削途中に磨耗した掘削ビットを交換する掘削ビット交換装置には、数多くの構造が提案されているが、たとえば特許文献１乃至３に示すように、掘削ビットを挿脱する開口部を有する前面板の背面に、掘削ビットをスライド自在に嵌合される支持穴を形成した回転体を配置したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６３９６５号
【特許文献２】特許第３１３９７４９号
【特許文献３】特開２００８−６３８０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転体を回転など姿勢変更させる際に、シール材が前面板の開口部のエッジを通過する際に、泥水等の浸入を防ぐシール材が破損しやすく、泥水の浸入に対して信頼性が低いという問題があった。
本発明は上記問題点を解決して、シール材が破損しにくく泥水の浸入に対して信頼性が高いシールド掘進機の掘削ビット交換装置および掘削ビット交換方法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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビット交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換するものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出すものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けたものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、
掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させたものである。
【０００９】
請求項５記載の発明は、
カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の構成において、
閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させるものである。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の構成において、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出すものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、可動支持体を一旦後退して掘削ビットを開口部から支持体保持室に収容した後、可動支持体を回転させて姿勢変更するので、前面板の開口部のエッジと可動支持体との摺接部分が無くなり、シール材を破損することが無く、これにより泥水の浸入に対するシール性能を高くすることができる。また可動支持体を回動した後、可動支持体から閉鎖プラグを突出して開口部を閉じることができるので、泥水の流入なく可動支持体から磨耗掘削ビットを有するビット支持体を抜き出すことができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、可動支持体を一旦後退して掘削ビットを開口部から支持体保持室に収容した後、可動支持体を回転させて姿勢変更するので、前面板の開口部のエッジと可動支持体との摺接部分が無くなり、シール材を破損することが無く、泥水の浸入に対するシール性能を高くすることができる。また、可動支持体を回動した後、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を可動支持体から突出させて開口部に嵌合し閉鎖することにより、泥水が支持体保持室内に流入することがなくなり、可動支持体から磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を抜き出して新規掘削ビットと容易に交換することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、後退された可動支持体前部の支持体保持室内に、充填剤を注入することにより、開口部からの泥水等の浸入を効果的に防止することができ、泥水に含まれる砂利や砕石によるシール材の破損を効果的に減少させることができて、シール性能を高めることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、ビット支持体に、ローラビットにより掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路を出退軸心方向に形成するとともに、この排泥通路に直線的に接続された排泥配管を設けたので、砕石交じりの泥水を、閉塞させることなくスムーズに排出することができる。また排泥配管を、２個の遮断弁を介して離脱可能とすることで、排泥通路付きのローラビットを容易に交換することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、支持体保持室内で可動支持体を後退させる動作中に、後退により生じた支持体保持室の前部空間に充填剤を注入するので、開口部から支持体保持室内に浸入する砕石交じりの泥水の浸入量を、大幅に抑制することができ、シール性能の低下を抑制することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、可動支持体を回動して姿勢変更し、この可動支持体から閉鎖プラグを突出して開口部を閉鎖し、支持体保持室の前部空間に充填された充填剤や泥水を排出してから、可動支持体の掘削ビットを交換するので、容易かつ安定して掘削ビットを交換することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明によれば、可動支持体を回動して姿勢変更し、この可動支持体から新規掘削ビットを有するビット支持体を突出し、さらに可動支持体を突出するとともに支持体保持室の前部空間から充填剤や泥水を排出し、前記ビット支持体により開口部を閉鎖した後に、可動支持体の掘削ビットを交換するので、容易かつ短時間で掘削ビットを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のビット交換ユニットの実施例１を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）はビット支持体を示す斜視図、（ｂ）は閉鎖プラグを示す斜視図である。
【図３】ビット交換作業中のビット交換ユニットを示す拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）,（ｂ）はビット交換ユニットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はビット交換作業中の図３に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図５】ビット交換動作Ａを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図６】ビット交換動作Ｂを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図７】ビット交換動作Ｃを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図８】ビット交換動作Ｄを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図９】ビット交換動作Ｅを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１０】ビット交換動作Ｆを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１１】ビット交換動作Ｇを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１２】ビット交換動作の完了状態を説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図１３】本発明に係るビット交換ユニットを具備したシールド掘進機を示す縦断面図である。
【図１４】同シールド掘進機の正面図である。
【図１５】（ａ）,（ｂ）はビット交換ユニットの実施例２を示す正面視の図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はビット交換作業中のハウジングの正面視の断面図である。
【図１６】（ａ）,（ｂ）はローラビットをカッタビットに変更した実施例３を示し、（ａ）は交換前の縦断面図、（ｂ）は交換作業中の縦断面図である。
【図１７】ビット交換ユニットの正面図である。
【図１８】本発明に係るビット交換ユニットの実施例４を示す縦断面図である。
【図１９】ビット交換動作Ｈを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２０】ビット交換動作Ｉを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２１】ビット交換動作Ｊを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２２】ビット交換動作Ｋを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２３】ビット交換動作Ｌを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２４】ビット交換動作Ｍを説明するビット交換ユニットの縦断面図である。
【図２５】本発明に係るビット交換ユニットの実施例５を示す正面図である。
【図２６】（ａ）（ｂ）はビット交換動作の説明図で、（ａ）はビット交換動作Ｏを説明する縦断面図、（ｂ）はビット交換動作Ｐを説明する縦断面図である。
【図２７】（ｃ）（ｄ）はビット交換動作の説明図で、（ｃ）はビット交換動作Ｑを説明する縦断面図、（ｄ）はビット交換動作Ｒを説明する縦断面図である。
【図２８】本発明に係るビット交換ユニットの実施例６を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１を図１〜図１４に基づいて説明する。
（シールド掘進機）
図１３に示すように、円筒形のシールド本体１１の前部に圧力隔壁１２が設けられ、この圧力隔壁１２の前部に切羽崩壊土圧を保持する収納穴２８Ａが形成されている。前記圧力隔壁１２には、旋回軸受１３を介して旋回リング体１４がシールド軸心Ｏ周りに回転自在に支持されており、この旋回リング体１４から前方に突出された複数の支持脚１５に、円形のカッタヘッド１６が支持されている。圧力隔壁１２後方の大気室２８Ｂには、このカッタヘッド１６を回転駆動するカッタ駆動装置１７が設けられており、このカッタ駆動装置１７は、旋回リング体１４の背面に設けられたリングギヤ１７ａと、このリングギヤ１７ａに噛み合う複数の駆動ピニオン１７ｂと、前記駆動ピニオン１７ｂをそれぞれ回転駆動する回転駆動装置（油圧式または電動式モータ）１７ｃとで構成されている。さらに圧力隔壁１２には、カッタヘッド１６により掘削された土砂を、収納穴２８Ａから切羽崩壊土圧を保持しつつ大気室２８Ｂに排出する排土用スクリュコンベヤ１８が貫設されている。
【００２１】
カッタヘッド１６は、図１４に示すように、シールド軸心Ｏ位置に配置された中心部材２０から半径方向に延びる複数の主スポーク２１と、主スポーク２１の間で半径方向に延びる複数の副スポーク２２と、シールド軸心Ｏを中心とする円弧方向に配設されて主スポーク２１および副スポーク２２を連結する中間リング２３および外周リング２４とを具備し、これら部材２１〜２４間に土砂取り入れ口２５が形成されている。
【００２２】
そして主スポーク２１の前部に、本発明に係るいわゆるリボルバー式の複数のビット交換ユニット（掘削ビット交換装置）３０が配列され、各ビット交換ユニット３０に交換用の掘削ビットであるローラビット（ディスクカッタともいう）３１がそれぞれ設けられている。また中心部材２０や副スポーク２２の前面および側面、主スポーク２１の側面に複数の固定ビット２６がそれぞれ設けられている。
【００２３】
図１３に示すように、前記中心部材２０の背面側に、作業員が出入り可能なマンホール２７が設けられており、このマンホール２７は圧力隔壁１２を貫通して大気圧室２８Ｂ側から出入り可能に連通されている。また各主スポーク２１の背面側に、作業員が入ってビット交換作業が可能な作業空間２９が形成され、マンホール２７からこの作業空間２９に作業員が行き来できて連通され、掘削途中で磨耗したローラビット３１を作業空間２９から交換することができる。
【００２４】
（ビット交換ユニット）
図１〜図４に示すように、主スポーク２１に半径方向に沿って所定ピッチで配設されたビット交換ユニット３０に、それぞれ１個（２枚刃）ずつのローラビット３１が配置されている。各ビット交換ユニット３０は、それぞれ同一構造である。
【００２５】
主スポーク２１（カッタヘッド１６）の前面板３２に、図２（ａ）に示す掘削ビットであるローラビット３１を配置する開口部３３が形成され、開口部３３は、長径がシールド軸心Ｏ（後述の出退軸心Ｏｓ）の接線方向に沿う長円形に形成されている。
【００２６】
前面板３２の背面に、開口部３３のたとえば上部で前面板３２に垂直な出退軸心Ｏｓを中心として円筒形のハウジング３４が取り付けられ、ハウジング３４内に支持体保持室３５が形成されている。この支持体保持室３５には、出退軸心Ｏｓ周りに回動自在でかつ出退軸心Ｏｓに沿って所定範囲で出退自在な円柱形の可動支持体３６が配置されている。
【００２７】
この可動支持体３６は、出退軸心Ｏｓを中心として開口部３３の中心を通る円弧線上で、たとえば１８０°隔てた対称位置に収納穴３７Ａ，３７Ｂが出退軸心Ｏｓと平行に形成され、それぞれ開口部３３と対面可能に配置されている。そして、一方の収納穴３７Ａに、図２（ａ）に示すローラビット３１を有するビット支持体４１が出退可能に配置され、他方の収納穴３７Ｂに開口部３３を閉鎖可能な図２（ｂ）に示す閉鎖プラグ３８が出退可能に配置される。
【００２８】
これら２個の収納穴３７Ａ，３７Ｂは、それぞれ開口部３３より少し大きい相似形の長円形断面に形成されている。そして、ビット支持体４１も、収納穴３７Ａにスライド自在に嵌合される長円筒形断面に形成されており、このビット支持体４１には、出退軸心Ｏｓと平行な出退方向に沿って外形と相似形の長円形断面の排泥通路４２が貫通形成されている。また、排泥通路４２の前部に、短径方向の支軸４３を介してローラビット３１が回転自在に支持され、排泥通路４２の後部に排泥配管４４が接続されている。この排泥配管４４は、作業空間２９から主スポーク２１の背面板４６または側面板を貫通して、圧力室２８Ａに開口されている。そして、この実施例１では、排泥通路４２および排泥配管４４は、出退軸心Ｏｓに平行な連続直線状に形成され、ローラビット３１で掘削された土砂や砕石交じりの泥水を、排泥通路４２および排泥配管４４を介して圧力室２８Ａに閉塞することなくスムーズに排出することができる。
【００２９】
図１、図２（ａ）および図３に示すように、ビット支持体４１の筒部本体４１ａの外周部には、中央部と後部に全周にわたって複数本の溝部が形成され、これら溝部にそれぞれ収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材（シール材）４０Ａが外嵌されている。なお、このビットシール材４０Ａは、収納穴３７Ａの内周面に溝部を介して配置されていてもよい。さらにビット支持体４１は、前端部に開口部３３に嵌合可能な小径部４１ｂが形成され、後端部に僅かに径の大きい規制部４１ｃが突設されている。そして小径部４１ｂの外周に溝部を介して開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂが設けられている。さらに開口部３３に小径部４１ｂが嵌合され、収納穴３７Ａの後端部に形成された規制部４１ｃが嵌合されて、ビット支持体４１が突出限で規制される。さらにまた、ハウジング３４の背面で収納穴３７Ａの外周部に固定ボルトを介して取り付けられた固定板４７により、ビット支持体４１が抜け止めされて掘削反力が支持される。
【００３０】
排泥配管４４は、ビット支持体４１にテーパ管４４ａを介して接続された第１ゲートバルブ（遮断弁）４５Ａと、この第１ゲートバルブ４５Ａに短管４４ｂを介して接続された第２ゲートバルブ（遮断弁）４５Ｂと、背面板４６に貫設された排出管４４ｃを具備しており、ビット交換に際して、短管４４ｂが第１，第２ゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂの間から分離され、さらにビット支持体４１とテーパ管４４ａとが分離される。
【００３１】
ハウジング３４には、可動支持体３６を後退させてローラビット３１を支持体保持室３５内に引き込む交換用出退装置５１と、可動支持体３６を出退軸心Ｏｓ周りに回動させて収納穴３７Ａ，３７Ｂを開口部３３にそれぞれ対面させる交換用回動装置６１が設けられている。
【００３２】
交換用出退装置５１は、前面板３２の背面に出退軸心Ｏｓに沿う円柱形のセンターブロック５２が取り付けられており、可動支持体３６の軸心部に、このセンターブロック５２に出退自在でかつ回動自在に嵌合されるガイド穴５３が形成されている。そして、センターブロック５２に、先端部が軸受を介して回転自在に支持された出退用ねじ軸５４が後方に出退軸心Ｏｓに沿って突出され、可動支持体３６の軸心部に、出退用ねじ軸５４が螺合される雌ねじ穴５５が形成される。５７は、センターブロック５２の外周面に溝部を介して配設されガイド穴５３の内面に摺接されるブロックシール材である。
【００３３】
したがって、出退用ねじ軸５４の後端部に取り付けられた操作ハンドル５６を回転させることにより、出退用ねじ軸５４と雌ねじ穴５５の作用で、可動支持体３６を、ローラビット３１が開口部３３から前方に突出される使用位置と、ローラビット３１ｄが支持体保持室３５内に引き込まれる収容位置との間で出退させることができる。
【００３４】
交換用回動装置６１は、ビット支持体４１の後端外周部にリングギヤ６２が略１８０°の範囲に形成され、ハウジング３４の外周部で所定位置に設けられた支持部材６４と背面カバー６６との間に駆動軸６５を介して、リングギヤ６２に噛み合う駆動ピニオン６３が配置されている。したがって、後端部に取り付けられた手動または自動旋回工具により駆動軸６５を回転させることにより、駆動ピニオン６３およびリングギヤ６２の作用で可動支持体３６を、出退軸心Ｏｓを中心として、ビット支持体４１（収納穴３７Ａ）が開口部３３に対面する使用位置と，閉鎖プラグ３８（収納穴３７Ｂ）が開口部３３に対面する交換位置との間で往復回動させることができる。なお、リングギヤ６２は、交換用出退装置６１による可動支持体３６の出退範囲で噛み合って追従できるように、歯幅が長いスプライン軸状に形成されている。
【００３５】
前記収納穴３７Ｂに収容された閉鎖プラグ３８は、図２（ｂ）に示すように、ビット支持体４１と同一の長円筒形断面に形成されて、筒状本体３８ａの前面が前板３８ｂで閉止されており、筒状本体３８ａの前端部に開口部３３に嵌合可能な小径部３８ｃが形成されている。
【００３６】
収納穴３７Ｂ内で閉鎖プラグ３８を出退移動させるプラグ出退装置７１が可動支持体３６に設けられている。このプラグ出退装置７１は、収納穴３７Ｂに対応してビット支持体４１の背面に取り付けられた支持部材７２と、この支持部材７２の中央部に設けられた雌ねじ部材７３と、前端部が閉鎖プラグ３８の前板３８ａ背面に軸受を介して回転自在に支持され、前記雌ねじ部材７３に螺合されたプラグ出退ねじ軸７４を具備している。また、閉鎖プラグ３８の外周部の所定位置と、小径部３８ａの外周面と段部端面とに溝部を介してプラグシール材（シール材）７６Ａ，７６Ｂが全周にわたって設けられている。なお、プラグシール材７６Ａは、収納穴３７Ｂの内周面に溝部を介して設けられていてもよい。したがって、プラグ出退ねじ軸７４の後端部に取り付けられた操作ハンドル７５を回転させることにより、閉鎖プラグ３８を収納穴３７Ｂから突出させて、その小径部３８ａを開口部３３に嵌合させることにより、プラグシール材７６Ｂを介して開口部３３を密に閉鎖し泥水の浸入を防止することができる。
【００３７】
前記ハウジング３４には、支持体保持室３５の前部空間に充填剤を供給する充填剤供給配管８１が所定位置（図では上部）に接続され、また充填剤等を排水するドレン配管８２が所定位置（図では下部）に接続されている。さらに支持体保持室３５の前部空間を洗浄水により洗浄する洗浄水供給配管８３が所定位置（図では上部）に接続されている。そして各配管８１〜８３にそれぞれ開閉バルブ８１ａ〜８３ａが介在されている。したがって、可動支持体３６が後退される時に、充填剤を供給することにより、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水の浸入を防ぐことができる。
【００３８】
（ローラビット交換方法）
上記ビット交換ユニット３０における掘削ビット交換動作を、図５〜図１２を参照して説明する。
【００３９】
トンネルを所定距離掘削してローラビット３１が磨耗すると、交換するビット交換ユニット３０を有する主スポーク２１が略水平となる姿勢でカッタヘッド１６を停止させ、マンホール２７から作業空間２９に作業員が入って交換作業を行う。
【００４０】
Ａ）図５に示すように、第１ゲートバルブ４５Ａおよび第２ゲートバルブ４５Ｂを閉じ、排泥配管４４の短管４４ｂを取り外す。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されている。
【００４１】
Ｂ）図６に示すように、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込む。この時、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００４２】
Ｃ）図３（ｂ）、図７に示すように、交換用回動装置６１を手動または自動旋回工具を操作して可動支持体３６を使用位置から交換位置に回動させ、閉鎖プラグ３８を保持した収納穴３７Ｂを開口部３３に対面させる。
【００４３】
Ｄ）図４，図８に示すように、プラグ出退装置７１の操作ハンドル７５を操作し、収納穴３７Ｂ内の閉鎖プラグ３８を前方に突出させて開口部３３に嵌合させ、開口部３３を閉鎖する。
【００４４】
Ｅ）図９に示すように、開閉弁８２ａを開放して支持体保持室３５の前部空間に充填された充填剤や泥水をドレン配管８２から排出する。この時、必要に応じて、開閉弁８３ａを操作して洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５内に洗浄水を供給して前部空間を洗浄し、ドレン配管８２から排出する。そして、ビット支持体３６から排泥配管４４のテーパ管４４ａおよび第１ゲートバルブ４５Ａを取り外し、さらに図示しない引き抜き治具を使用して、磨耗ローラビット３１を有するビット支持体４１を収納穴３７Ａから引き抜く。
【００４５】
Ｆ）図１０に示すように、引き抜き治具を使用して、新規なローラビット３１を有するビット支持体４１を収納穴３７Ａに挿入し、テーパ管４４ａおよび第１ゲートバルブ４５Ａを取り付ける。そして開閉弁８２ａによりドレン配管８２を開放し、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤を注入し充填する。
【００４６】
Ｇ）図１０に示す状態から、操作ハンドル７５によりプラグ出退装置７１を操作し、閉鎖プラグ３８を収納穴３７Ｂ内に後退させて開口部３３を開放する。その後、旋回工具により交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を交換位置から使用位置に回動させ、図１１に示すように、新規ローラビット３１を有するビット支持体４１が保持された収納穴３７Ａを開口部３３に対面させる。さらに図１１に示す状態から図１２に示すように、操作ハンドル５６により交換用出退装置５１を操作し、可動支持体３６を突出させてビット支持体４１の小径部４１ｂを開口部３３に嵌合させ、新規ローラビット３１を主スポーク２１の前面に突出させ、開口部３３が閉鎖される。この時、充填された充填液は、開口部３３およびドレン配管８２から排出される。さらに第１ゲートバルブ４５Ａと第２ゲートバルブ４５Ｂとの間に短管４５ｂを接続して排泥配管４４を連通させた後、第１，第２ゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂを開放する。
【００４７】
（実施例１の効果）
上記実施例１のビット交換ユニット３０によれば、磨耗したローラビット３１の交換時に、可動支持体３６を一旦後退して、開口部から突出されたローラビット３１を支持体保持室３５に収容した後、可動支持体３６を回転させて姿勢変更するので、前面板３２の開口部３３のエッジと可動支持体３６との摺接部分が無くなる。したがって、開口部３３のエッジを通過するシール材がなくなり、砕石混じりの泥水によるシール性能の低下を防止することができる。また、可動支持体３６を回動した後、可動支持体３６から閉鎖プラグ３８を突出して開口部３３を閉じることができるので、泥水が流入することなく可動支持体から磨耗ローラビット３１を有するビット支持体４１をスムーズに抜き出すことができる。
【００４８】
なお、このビット交換ユニット３０では、ビット支持体４１の外周面に配置されて収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材４０Ａ、ビット支持体４１の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂ、ハウジング３４の内周面に配置されて可動支持体３６の外周面に摺接する支持体シール材４８、閉鎖プラグ３８の外周面に配置されて収納穴３７Ｂの内面に摺接するプラグシール材７６Ａ、閉鎖プラグ３８の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するプラグシール材７６Ｂ、およびセンターブロック５２の外周面に配置されてガイド穴５５の内面に摺接するブロックシール材５７が設けられている。これらは、交換時に開口部３３のエッジを通過することがなく、安定したシール性能が得られる。
【００４９】
またハウジング３４の前部に、充填剤供給配管８１とドレン配管８２と洗浄水供給配管８３とを接続したので、可動支持体３６が後退されて支持体保持室３５に生じる前部空間に、充填剤を注入することにより、開口部３３からの泥水等の浸入を効果的に防止することができ、泥水に含まれる砂利や砕石によるシール材の破損を効果的に減少させることができる。また、閉鎖プラグ３８により開口部３３を閉鎖した後、支持体保持室３５の前部空間の充填剤や泥水をドレン配管８２から排出し、さらに洗浄水供給配管８３から洗浄水を前部空間に注入して洗浄し排水するので、ピット支持体４１の抜き出しや装着をスムーズに行うことができ、シール材４０Ａ，４０Ｂ，５７，７６Ａ，７６Ｂの破損を未然に防止できる。
【００５０】
さらに、ビット支持体４１に、ローラビット３１により掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路４２を出退軸心Ｏｓ方向に形成するとともに、この排泥通路４２に接続された排泥配管４４を直線状に接続したので、砕石交じりの泥水を閉塞させることなくスムーズに圧力室２８Ａに排出することができる。また排泥配管４４では、２個のゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂ間の短管４４ｂを離脱可能とすることで、排泥配管４４を備えたローラビット３１を容易に交換することができる。
【００５１】
［実施例２］
図１５（ａ）（ｂ）は、このビット交換ユニット９０は、出退軸心Ｏｓを中心とする半径方向の対称位置に２個の開口部３３Ａ，３３Ｂを形成し、可動支持体３６の出退軸心Ｏｓ周りに９０度ごとに形成されて開口部３３Ａ，３３Ｂに対面可能な４個の収納穴３７Ａａ，３７Ｂａ，３７Ａｂ，３７Ｂｂに、ローラビット３１Ａ，３１Ｂを備えたビット支持体４１Ａ，４１Ｂと、閉鎖プラグ３８Ａ，３８Ｂとを出退軸心Ｏｓの対称位置に配置したものである。なお、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
この実施例２では、交換用回動装置６１によるビット支持体４１の回動角を略９０°とする他、２つのビット支持体の出退作業と、２つの閉鎖プラグ３８による開口部３３Ａ，３３Ｂの開閉作業を同時に行う以外は同様に交換作業を行うことができる。
【００５３】
実施例２によれば、一度の交換作業に２個のローラビット３１を交換することができ、実施例１同一の作用効果を奏することができる。
［実施例３］
図１６および図１７のビット交換ユニット１００は、交換用掘削ビットをローラビット３１からカッタビット３１Ｃに替えたもので、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
カッタビット３１Ｃのビット支持体４１Ｃに排泥通路が無く、円形断面の収納穴３７Ｃに収容されて排泥配管４２が接続されることがない。また円形断面の閉鎖プラグ３８Ｃが円形断面の収納穴３７Ｄに収容されている。さらに主スポーク２１の前面板３２からのカッタビット１０１の突出量が大きいため、可動支持体３６の後退距離を長く設定している以外は、ビット交換ユニット３０と同じ構造となっている。もちろん、ビット交換時に排泥配管の離脱、接続作業が不要となる。
【００５５】
実施例３によれば、ローラビット３１と同様に、カッタビット３１Ｃを交換することができ、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、このビット交換ユニット１００には、カッタビット３１Ｃを１個配置したが、実施例２と同様に、出退軸心Ｏｓを中心として１８０°隔てて２個のカッタビット３１Ｃと２個の閉鎖プラグ３８Ａ，３８Ｂを配置してもよい。
【００５６】
［実施例４］
本発明に係るビット交換ユニット１３０の実施例４を、図１８〜図２４を参照して、説明する。この実施例４は、図１８に示すように、実施例１における閉鎖プラグ３８を、新規なローラビット１３１を有しかつ開口部３３を閉鎖可能なビット支持体１４１に変更したもので、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
新規ローラビット１３１を有するビット支持体（新ビット支持体という）１４１は、掘削に使用した使用済みの磨耗ローラビット３１を有するビット支持体（旧ビット支持体という）４１と同一構造である。可動支持体３６の収納穴３７Ａ，３７Ｂに対する新旧ビット支持体４１，１４１の出し入れは、実施例１で使用した引き抜き治具（図示せず）を使用する。新ビット支持体１４１の後部には、排泥通路４２に連通するテーパ管４４ａを介して第１ゲートバルブ４５Ａが取り付けられている。そして新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１は、可動支持体３６の収納穴３７Ｂ内に全体が収納された格納位置に保持されている。
【００５８】
上記構成のビット交換ユニット１３０によるローラビット３１，１３１の交換動作を図１９〜図２４を参照して説明する。
Ｈ）図１９に示すように、旧ビット支持体４１の第１ゲートバルブ４５Ａおよび第２ゲートバルブ４５Ｂを閉じ、排泥配管４４の短管４４ｂを取り外す。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されている。
【００５９】
Ｉ）図２０に示すように、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、掘削位置の磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込み収納する。この時、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００６０】
Ｊ）図２１に示すように、引き抜き治具を使用して、収納穴３７Ｂ内の新ビット支持体１４１を前方に突出移動させ、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させる。
【００６１】
Ｋ）図２２に示すように、手動または自動旋回工具を使用して交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を使用位置から交換位置に略１８０°回動させて、収納穴３７Ｂ内に新ビット支持体１４１が保持された新規ローラビット１３１を、開口部３３に対面させる。
【００６２】
Ｌ）引き抜き治具を使用して、旧ビット支持体４１を後方に引き抜き、磨耗ローラビット３１を完全に収納穴３７Ａ内に収納した格納位置とし、次いで図２３に示すように、交換用出退装置５１を操作して可動支持体３６を突出させて、新規ローラビット１３１を開口部３３から突出させ、新ビット支持体１３１を開口部３３に嵌合させて閉鎖する。この時、支持体保持室３５の前部空間内の充填剤や泥水は、開口部３３から排出されるとともに、開閉バルブ８２ａを開けてドレン配管８２から排出する。この時、洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５の前部空間に洗浄水を注入して洗浄することもできる。
【００６３】
Ｍ）図２４に示すように、引き抜き治具を使用して、格納位置の磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１を収納穴３７Ａから抜き出し、収納穴３７Ａを閉鎖板などで閉鎖しておいてもよいし、新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１を、収納穴３７Ａの格納位置に装填しておいてもよい。
【００６４】
上記実施例４に係るビット交換ユニット１３０によれば、磨耗ローラビット３１の交換時に、可動支持体３６を後退して、開口部から突出されたローラビット３１を支持体保持室３５内に収容し、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させた後、可動支持体３６を回動させて姿勢変更するので、前面板３２の開口部３３のエッジと可動支持体３６との摺接部分が無くなる。したがって、開口部３３のエッジを通過するシール材がなくなり、砕石混じりの泥水によるシール性能の低下を防止することができる。
【００６５】
詳細には、新旧ビット支持体４１，１４１の外周面に配置されて収納穴３７Ａの内面に摺接するビットシール材４０Ａ、ビット支持体４１，１４１の小径部４１ａの外周面に配置されて開口部３３の内面に摺接するビットシール材４０Ｂ、ハウジング３４の内周面に配置されて可動支持体３６の外周面に摺接する支持体シール材４８、およびセンターブロック５２の外周面に配置されてガイド穴５５の内面に摺接するブロックシール材５７は、交換時に開口部３３のエッジをそれぞれ通過することがなく、安定したシール性能が得られる。
【００６６】
また、可動支持体３６を回動した後、可動支持体３６を突出させて新規ローラビット１３１を有するビット支持体１４１により開口部３３を閉じることができるので、泥水が流入することなく可動支持体３６から磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１をスムーズに、かつ短時間で抜き出すことができる。
【００６７】
さらに、ビット支持体４１に、ローラビット３１により掘削された砕石交じりの泥水を排出する排泥通路４２を出退軸心Ｏｓ方向に形成するとともに、この排泥通路４２に接続された排泥配管４４を直線状に接続したので、砕石交じりの泥水を閉塞させることなくスムーズに圧力室２８Ａに排出することができる。また排泥配管４４では、２個のゲートバルブ４５Ａ，４５Ｂ間の短管４４ｂを離脱可能とすることで、排泥配管４４を備えたローラビット３１を容易に交換することができる。
【００６８】
さらにまた、実施例１の閉鎖プラグ３８に替えて新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１としたので、ビット交換に要する工程を半減することができ、交換時間を大幅に短縮することができる。
【００６９】
［実施例５］
図２５のビット交換ユニット１６０は、実施例４を実施例２に適用した正面図を示したもので、先の実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。ハウジング３４内の可動支持体３６に略９０°ごとに形成された収納穴３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂに、それぞれ磨耗ローラビット３１Ａ，３１Ｂをそれぞれ有する旧ビット支持体４１Ａ，４１Ｂと、新規なローラビット１３１Ａ，１３１Ｂをそれぞれ有する新ビット支持体１４１Ａ，１４１Ｂが出退自在に収納され、磨耗ローラビット３１Ａ，３１Ｂが半径方向の対称位置に形成された開口部３３Ａ，３３Ｂから前方に突出されている。実施例４とこの実施例５を比較すると、ビット交換時に可動支持体３６の回転角が略９０°である点、同時に２本のローラビット３１Ａ，３１Ｂを新規ローラビット１３１Ａ，１３１Ｂに交換できる点以外は共通している。そして実施例５は、実施例４と同様の作用効果を奏し、実施例２と同様に効率よくビット交換作業を行うことができる。
【００７０】
［実施例６］
図２５〜図２７は、実施例４のローラビット３１，１３１に替えて、磨耗カッタビット３１Ｃを有する旧ビット支持体４１Ｃおよび新規カッタビット１３１Ｃを有する新ビット支持体１４１Ｃを設けたビット交換ユニット２００で、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
旧ビット支持体４１Ｃは可動支持体３６の収納穴３７Ｃ，３７Ｄの掘削位置に、新ビット支持体１４１Ｃは可動支持体３６の収納穴３７Ｄ内に格納位置にそれぞれ保持されている。
【００７２】
カッタビットの交換動作は、
Ｏ）図２６（ａ）に示す交換開始状態では、交換用出退装置５１の操作ハンドル５６を操作して可動支持体３６を後退させ、図２６（ｂ）に示すように、掘削位置の磨耗ローラビット３１を開口部３３から支持体保持室３５内に引き込み収容する。この時、ドレン配管８２の開閉弁８２ａは閉止されており、開閉バルブ８１ａを操作して充填剤供給配管８１から支持体保持室３５の前部空間に充填剤の注入を適宜行い、開口部３３から支持体保持室３５内に泥水が浸入するのを防止する。
【００７３】
Ｐ）図２６（ｂ）に仮想線で示すように、引き抜き治具を使用して、収納穴３７Ｂ内の新ビット支持体１４１を前方に突出移動させ、新規ローラビット１３１を収納穴３７Ｂから支持体保持室３５の前部空間に突出させる。
【００７４】
Ｑ）図２７（ｃ）に示すように、手動または自動旋回工具を使用して交換用回動装置６１を操作し、可動支持体３６を使用位置から交換位置に略１８０°回動させて、収納穴３７Ｂに保持された新規ローラビット１３１を開口部３３に対面させる。さらに図２７（ｃ）に仮想線で示すように、引き抜き治具を使用して、旧ビット支持体４１Ｃを収納穴３７Ａ内の格納位置に後退させる。
【００７５】
Ｒ）図２７（ｄ）に示すように、交換用出退装置５１を操作して可動支持体３６を突出させ、新規ローラビット１３１を開口部３３から突出させ、新ビット支持体１４１Ｃを開口部３３に嵌合させて開口部３３を閉鎖する。この時、支持体保持室３５の前部空間内の充填剤や泥水を開口部３３から排出するとともに、開閉バルブ８２ａを開けてドレン配管８２から排出する。なお、この時に洗浄水供給配管８３から支持体保持室３５の前部空間に洗浄水を注入して洗浄してもよい。
【００７６】
Ｓ）引き抜き治具を使用して、格納位置の磨耗ローラビット３１を有する旧ビット支持体４１を収納穴３７Ａから抜き出す。その後、収納穴３７Ａを閉鎖板で閉鎖しておいてもよいし、新規ローラビット１３１を有する新ビット支持体１４１を収納穴３７Ａの格納位置に装填しておいてもよい。
【００７７】
実施例６によれば、交換手順において、排泥配管４４の分離、接続以外は、実施例４と同様に行われ、実施例４と同様の作用効果を奏することができる。
［実施例７］
図２８に示すように、このビット交換ユニット２００に、実施例６を実施例２と同様に、可動支持体３６に９０°隔てて４個の収納穴３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂを形成するとともに、前面板３２で半径方向の対称位置に２個の開口部３３Ｃ，３３Ｄを形成し、磨耗カッタビット３１Ｃを有する旧ビット支持体４１Ｃと、新規カッタビット１３１Ｃを有する新ビット支持体１４１Ｃとを２組ずつ配置したビット交換ユニット２１０で、実施例２と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
実施例７とこの実施例６を比較すると、ビット交換時に可動支持体３６の回転角が略９０°である点、同時に２本のカッタビット３１Ｃ，３１Ｃを新規カッタビット１３１Ｃ，１３１Ｃに交換できる点以外は共通している。そして実施例５は、実施例４と同様の作用効果を奏し、実施例２と同様に効率よくビット交換作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｏ シールド軸心
Ｏｓ 出退軸心
１１ シールド本体
１６ カッタヘッド
２１ 主スポーク
２７ マンホール
２９ 作業空間
３０ ビット交換ユニット（掘削ビット交換装置）
３１ ローラビット（掘削ビット）
３１Ａ，３１Ｂ ローラビット（掘削ビット）
３１Ｃ カッタビット（掘削ビット）
３２ 前面板
３３ 開口部
３３Ａ，３３Ｂ 開口部
３３Ｃ 開口部
３４ ハウジング
３５ 支持体保持室
３６ 可動支持体
３７Ａ，３７Ｂ 収納穴
３７Ａａ，３７Ａｂ，３７Ｂａ，３７Ｂｂ 収納穴
３７Ｃ，３７Ｄ 収納穴
３８ 閉鎖プラグ
３８Ａ，３８Ｂ 閉鎖プラグ
３８Ｃ 閉鎖プラグ
４０Ａ ビットシール材（シール材）
４０Ｂ ビットシール材（シール材）
４１ ビット支持体
４１Ｃ ビット支持体
４２ 排泥通路
４３ 支軸
４４ 排泥配管
４４ｂ 短管
４５Ａ 第１ゲートバルブ（遮断バルブ）
４５Ｂ 第２ゲートバルブ（遮断バルブ）
５１ 交換用出退装置
６１ 交換用回動装置
７１ プラグ出退装置
７６Ａ，７６Ｂ プラグシール材（シール材）
８１ 充填剤供給配管
８２ ドレン配管
８３ 洗浄水供給配管
９０ ビット交換ユニット
１００ ビット交換ユニット
１０１ カッタビット
１０２ ビット本体
１３１ ローラビット
１３１Ｃ カッタビット
１４１ ビット支持体
１４１Ｃ ビット支持体
２００ ビット交換ユニット
２１０ ビット交換ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に、前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換する
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項２】
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項３】
支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項４】
掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項５】
カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【請求項６】
閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させる
ことを特徴とする請求項５記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【請求項７】
新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とする請求項５記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【請求項１】
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に、前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、掘削ビットを有するビット支持体を出退可能に設けるとともに、他方の収納穴に前記開口部を閉鎖可能な閉鎖プラグを出退可能に設け、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および収納穴の内周面と閉鎖プラグの間、ならびに収納穴とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記閉鎖プラグを突出させて前記開口部を閉鎖した後、磨耗した掘削カッタを有するビット支持体を収納穴から抜き出して、新規な掘削ビットを有するビット支持体と交換する
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項２】
カッタヘッド前面に配置されて磨耗した掘削ビットを、掘削途中でカッタヘッド内に形成した作業空間から交換するシールド掘進機の掘削ビット交換装置であって、
作業空間内で、カッタヘッドの前面板に形成された開口部の背面に支持体保持室を形成し、
当該支持体保持室に、前記前面板に垂直な出退軸心周りに回動自在でかつ当該出退軸心に沿って所定範囲で出退自在な可動支持体を配置し、
当該可動支持体に前記開口部に対面可能に形成された一対で単数組または複数組の収納穴のうち、一方の収納穴に、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を出退可能に配置するとともに、他方の収納穴に新規な掘削ビットを有する新ビット支持体を出退可能に配置し、
前記支持体保持室の内周面と前記可動支持体の間、および各収納穴の内周面とビット支持体の間にそれぞれシール材を設け、
掘削ビットの交換時に、前記可動支持体を後退して磨耗掘削ビットを前記支持体保持室に収容し、前記可動支持体を回動して他方の収納穴を前記開口部に対面させ、前記新ビット支持体を突出させた後、前記可動支持体を突出して新規なビットを前記開口部から突出させてこの新ビット支持体により前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を収納穴から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項３】
支持体保持室で、後退された可動支持体の前部空間に充填剤を注入する供給配管と、前記前部空間から充填剤および泥水を排出するドレン配管とを設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項４】
掘削ビットをローラビットとし、
ビット支持体に、ローラビットの周囲から出退軸心方向に沿う排泥通路を貫通形成し、
前記排泥通路とカッタヘッドの外面とを連通する排泥配管を、出退軸心に平行でかつ接続離脱自在に設け、
当該排泥配管の離脱位置の前後に遮断バルブを介在させた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド掘進機の掘削ビット交換装置。
【請求項５】
カッタヘッドの前面板から開口部を介して突出された掘削ビットを、掘削途中で当該カッタヘッド内に形成された作業空間から交換するに際し、
前面板の開口部背面に形成された支持体保持室内で、可動支持体を後退させることにより、当該可動支持体にビット支持体を介して保持された掘削ビットを、前記開口部から後退させて支持体保持室内に収容し、
前記可動支持体の後退移動中に、前記可動支持体が後退して生じた前記支持体保持室の前部空間に充填剤を注入し、
前記可動支持体を回動して姿勢変更した後、当該可動支持体から閉鎖プラグまたは新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出して前記開口部を閉鎖し、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とするシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【請求項６】
閉鎖プラグにより開口部を閉鎖する場合、
支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出した後、磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を可動支持体から抜き出し、
新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記可動支持体に装填し、
閉鎖プラグを前記開口部から後退した後、前記可動支持体を回動して姿勢変更し、新規掘削ビットを有する新ビット支持体を前記開口部から突出させる
ことを特徴とする請求項５記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【請求項７】
新規掘削ビットを有する新ビット支持体により開口部を閉鎖する場合、
後退された可動支持体から新規掘削ビットを有する新ビット支持体を突出させた後、可動支持体を回動して姿勢変更し、
さらに前記可動支持体を突出して支持体保持室の前部空間から充填剤および泥水を排出するとともに、前記新ビット支持体を前記開口部に嵌合させて閉鎖し、
磨耗掘削ビットを有する旧ビット支持体を前記可動支持体から抜き出す
ことを特徴とする請求項５記載のシールド掘進機の掘削ビット交換方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１３−５３４８５（Ｐ２０１３−５３４８５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３４１６（Ｐ２０１１−１９３４１６）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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