JP2001027095A - トンネル掘削機のカッタ交換方法及びトンネル掘削工法及びトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機のカッタ交換方法及びトンネ
ル掘削工法及びトンネル掘削機において、ローラカッタ
の交換作業を容易に且つ短時間で行い、作業者にかかる
負担を軽減して安全性の向上を図ると共に、作業効率の
向上を図る。 【解決手段】 カッタヘッド１３のカッタスポーク２３
ａ〜２３ｄにローラカッタ２４ａ〜２４ｄを有する移動
ブロック２７ａ〜２７ｄを移動自在に支持すると共に連
結リンク３０で連結し、カッタスポーク２３ａ〜２３ｄ
の端部にゲート機構３３ａ〜３３ｄを装着する一方、掘
削機本体１１にカッタヘッド１３の所定の回転角度位置
で対向するカッタスポーク２３ａ〜２３ｄの端部にゲー
ト機構３３ａ〜３３ｄを介してローラカッタ収納箱３４
を選択的に連結離脱可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機に
設けられたローラカッタやカッタビットなどを交換する
トンネル掘削機のカッタ交換方法、並びにトンネルを掘
削するトンネル掘削工法、トンネルボーリングマシンや
シールドマシンなどのトンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、岩盤を掘削するトンネルボーリ
ングマシンは、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動
回転可能なカッタヘッドが回転自在に装着され、このカ
ッタヘッドにディスクカッタ及びカッタビットが多数取
付けられる一方、後部には既設トンネルの壁面に圧接自
在なグリッパが装着されると共に、掘削機本体とこのグ
リッパとの間に複数のスラストジャッキが架設されて構
成されている。従って、グリッパにより掘削反力を確保
した状態で、カッタヘッドを回転させながらスラストジ
ャッキを伸長させると、掘削機本体が前進してディスク
カッタ及びカッタビットが前方の岩盤を破砕し、トンネ
ルを掘削することができる。

【０００３】ところで、近年、トンネルは長距離化の傾
向にあり、トンネル掘削の作業中にカッタヘッドに装着
されたディスクカッタやカッタビットが摩耗してしま
う。このディスクカッタやカッタビットが摩耗すると、
岩盤の掘削効率が低下してしまうので、掘削作業を停止
して磨耗したディスクカッタやカッタビットを交換しな
ければならない。従来、ディスクカッタやカッタビット
の交換は、前方の地盤を薬液の注入や凍結などにより固
化改良し、この地盤改良地点まで掘削した後に後退して
チャンバ内の掘削土砂を全て排出し、作業者がこのカッ
タヘッドの前方やチャンバ内に入ってディスクカッタや
カッタビットの交換作業を行っていた。

【０００４】ところが、このような交換作業では、地盤
の改良を行うために使用する薬液などに費用がかかって
不経済であると共に、作業時間が長くかかってしまい作
業性が良くない。また、作業者はカッタヘッドの前方や
チャンバ内などの狭い空間で作業を行うことなり、不自
由な作業となって作業者にかかる負担が大きくなってし
まうという問題がある。そこで、カッタビットを掘削機
本体内で交換可能としたものが、例えば、特開平１０−
２８０８７８号公報に開示されている。

【０００５】この特開平１０−２８０８７８号公報に開
示された「トンネル掘削機」は、スキンプレートの前部
にカッタヘッドを駆動回転可能に装着し、カッタヘッド
に中心部側が内方の屈曲したガイドレールを配設し、互
いに屈曲自在に連結された複数のホルダをこのガイドレ
ールに移動自在に支持してカッタビットを装着し、ガイ
ドレールの端部にゲート機構を介してカッタビット交換
室を取付け、移動ジャッキによって各カッタビットをカ
ッタビット交換室内に移動可能としたものである。従っ
て、移動ジャッキによってカッタビットをカッタビット
交換室内に移動し、ここで新しいカッタビットと交換す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カッタビッ
トには、通常、前面部に放射状をなして複数のカッタス
ポークが設けられ、各カッタスポークに多数のカッタビ
ットが装着されている。前述した公報に開示された「ト
ンネル掘削機」にあっては、カッタスポークに取付けら
れたガイドレールにカッタビットを移動自在に装着し、
ガイドレールの端部に取付けたカッタビット交換室に各
カッタビットを移動し、ここで新しいものと交換してい
る。そのため、各カッタスポーク（ガイドレール）ごと
にカッタビット交換室及び移動ジャッキが必要となって
構造が複雑になると共に、各カッタビット交換室が接近
したものとなって交換作業性がやりにくい。そこで、交
換対象となるガイドレールにのみカッタビット交換室及
び移動ジャッキを装着して作業を行うことも考えられる
が、その都度、ガイドレールへのカッタビット交換室及
び移動ジャッキの取付け、取外し作業が必要となって作
業効率がよくない。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、ローラカッタの交換作業を容易に且つ短時間で
行い、作業者にかかる負担を軽減して安全性の向上を図
ると共に、作業効率の向上を図ったトンネル掘削機のカ
ッタ交換方法及びトンネル掘削工法及びトンネル掘削機
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のトンネル掘削機のカッタ交換方法
は、カッタヘッド前面に位置する複数のカッタを一連に
連結する複数のカッタ列を具え、該カッタ列がその一端
から掘削機本体内に引き込み収納可能なトンネル掘削機
であって、前記カッタ列の一連またはその一部を前記掘
削機本体側に支持されているカッタ収納箱内に引き込ん
で、他のカッタと交換した後、交換後のカッタ列を前記
カッタヘッド前面の所定位置に固定し、次に、前記カッ
タヘッドを駆動回転して前記カッタ列とは別のカッタ列
を前記カッタ収納箱内に対向させてから引き込んで他の
カッタと交換し、交換後、所定位置に固定する行程を繰
り返すことにより、順次、前記カッタ列のカッタを交換
することを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法は、掘削機本体の前部にカッタヘッドが
駆動回転自在に装着され、該カッタヘッドの前面部に複
数のガイドレールが放射状に設けられ、該複数のガイド
レールに沿ってカッタを枢着した移動ブロックが移動自
在に支持される一方、前記掘削機本体に一つのカッタ収
納箱が設けられると共に、前記カッタを前記カッタ収納
箱内に引き込み及び押し出し可能なカッタ移動手段が設
けられたトンネル掘削機において、前記カッタヘッドを
回転して所定角度位置で停止し、このときに前記カッタ
収納箱と対向する前記ガイドレール端部に該カッタ収納
箱を装着し、前記カッタ移動手段より前記ガイドレール
に位置する前記カッタを前記カッタ収納箱内に引き込
み、別のカッタと交換してから交換したカッタを前記ガ
イドレールに押し出して位置決めし、前記ガイドレール
端部から前記カッタ収納箱を取り外すことを特徴とする
ものである。

【００１０】また、請求項３の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法では、前記カッタはローラカッタである
ことを特徴としている。

【００１１】また、請求項４の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法では、前記カッタはカッタビットである
ことを特徴としている。

【００１２】また、請求項５の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法では、前記カッタはローラカッタ及びカ
ッタビットであって、該ローラカッタのカッタ列と該カ
ッタビットのカッタ列が前記カッタヘッド前面に並設さ
れ、該ローラカッタ列及び該カッタビット列の一方ある
いは両方を前記カッタ収納箱内に同時に引き込み可能で
あることを特徴としている。

【００１３】また、請求項６の発明のトンネル掘削工法
は、請求項１または２記載のトンネル掘削機のカッタ交
換方法を用いて、磨耗したカッタの新規交換作業または
掘削土質変化に応じた適正カッタへの交換作業を行うこ
とで、連続してトンネル掘削作業を行うことを特徴とす
るものである。

【００１４】また、請求項７の発明のトンネル掘削機
は、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推
進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回転自在に装着
されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転する
カッタヘッド駆動手段と、前記カッタヘッドの前面部に
放射状に設けられた複数のガイドレールと、該複数のガ
イドレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持された移動
ブロックと、該移動ブロックに装着されたカッタと、前
記各ガイドレールにおける前記カッタヘッドの中心側端
部に設けられたゲート機構と、前記掘削機本体に支持さ
れて前記カッタヘッドの所定の回転角度位置で対向する
前記各ガイドレールの端部に該ゲート機構を介して選択
的に連結離脱可能な一つのカッタ収納箱と、前記ガイド
レールに位置する前記移動ブロック及び前記カッタを前
記カッタ収納箱内に引き込み及び押し出し可能なカッタ
移動手段と、該カッタ移動手段と前記移動ブロックとを
着脱自在に連結する連結部材と、前記カッタヘッドの掘
削によって発生した掘削土砂を外部に排出する排土手段
とを具えたことを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項８の発明のトンネル掘削機で
は、前記移動手段は、駆動ロッドが前記カッタ収納箱内
に挿通する移動ジャッキであって、該駆動ロッドの先端
部は前記連結部材によって前記移動ブロックと着脱自在
に連結可能であることを特徴としている。

【００１６】また、請求項９の発明のトンネル掘削機で
は、前記カッタ収納箱を、前記各ガイドレール端部の装
着位置と、該端部から所定距離離間した退避位置とに移
動するカッタ収納箱移動手段を設けたことを特徴として
いる。

【００１７】また、請求項１０の発明のトンネル掘削機
では、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
移動ブロック及び前記カッタを一組ずつ前記カッタ収納
箱内に収納して交換可能であることを特徴としている。

【００１８】また、請求項１１の発明のトンネル掘削機
では、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
移動ブロック及び前記カッタを全て前記カッタ収納箱内
に収納して同時に交換可能であることを特徴としてい
る。

【００１９】また、請求項１２の発明のトンネル掘削機
では、前記カッタヘッドには平行をなす少なくとも２列
のガイドレールが設けられ、該各ガイドレールにはロー
ラカッタが装着された第１移動ブロックとカッタビット
が装着された第２移動ブロックが移動自在に支持される
一方、前記掘削機本体には該ローラカッタ及び第１移動
ブロックを収納する第１カッタ収納箱と該カッタビット
及び第２移動ブロックを収納する第２カッタ収納箱が設
けられたことを特徴としている。

【００２０】また、請求項１３の発明のトンネル掘削機
は、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推
進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回転自在に装着
されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転する
カッタヘッド駆動手段と、前記カッタヘッドの前面部に
中心部から放射状に設けられたガイドレールと、該ガイ
ドレールに沿って移動自在に支持された移動ブロック
と、該移動ブロックに装着されたカッタと、前記ガイド
レールにおける前記カッタヘッドの中心側端部に連結さ
れたカッタ収納箱と、前記ガイドレール側と該カッタ収
納箱内とを連通及び遮断可能なゲート機構と、前記カッ
タヘッドにその回転中心に対して前記ガイドレールと反
対側に配設されて前記ガイドレールに位置する前記移動
ブロック及び前記カッタを前記カッタ収納箱内に引き込
み及び押し出し可能なカッタ移動手段と、該カッタ移動
手段と前記移動ブロックとを着脱自在に連結する連結部
材と、前記カッタヘッドの掘削によって発生した掘削土
砂を外部に排出する排土手段とを具えたことを特徴とす
るものである。

【００２１】また、請求項１４の発明のトンネル掘削機
では、前記移動手段は、駆動ロッドが前記カッタ収納箱
内に挿通する移動ジャッキであって、該駆動ロッドの先
端部は前記連結部材によって前記移動ブロックと着脱自
在に連結可能であることを特徴としている。

【００２２】また、請求項１５の発明のトンネル掘削機
では、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
移動ブロック及び前記カッタを一組ずつ前記カッタ収納
箱内に収納して交換可能であることを特徴とするとして
いる。

【００２３】また、請求項１６の発明のトンネル掘削機
では、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
移動ブロック及び前記カッタを全て前記カッタ収納箱内
に収納して同時に交換可能であることを特徴としてい
る。

【００２４】また、請求項１７の発明のトンネル掘削機
では、前記カッタはローラカッタであることを特徴とし
ている。

【００２５】また、請求項１８の発明のトンネル掘削機
では、前記カッタはカッタビットであることを特徴とし
ている。

【００２６】また、請求項１９の発明のトンネル掘削機
では、前記カッタはローラカッタ及びカッタビットであ
って、該ローラカッタが装着された移動ブロックと該カ
ッタビットが装着された移動ブロックが前記カッタヘッ
ドの前面部に並設された各ガイドレールにそれぞれ移動
自在に支持され、該ローラカッタの移動ブロックと該カ
ッタビットの移動ブロックの一方あるいは両方を前記カ
ッタ収納箱内に引き込み可能であることを特徴としてい
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２８】図１に本発明の第１実施形態に係るトンネ
ル掘削機の前部概略断面、図２にトンネル掘削機の正面
視、図３に図２のIII−III断面、図４に図１のIV−IV断
面、図５にローラカッタ収納箱の退避状態を表すトンネ
ル掘削機の前部概略断面、図６にローラカッタの交換作
業を表す概略を示す。

【００２９】本実施形態のトンネル掘削機において、図
１及び図２に示すように、掘削機本体１１は円筒形状を
なし、この掘削機本体１１の前部には軸受１２によって
カッタヘッド１３が回転自在に装着されている。このカ
ッタヘッド１３の後部にはリングギア１４が固定される
一方、掘削機本体１１には油圧モータ１５が取付けら
れ、この油圧モータ１５の駆動ギア１６がこのリングギ
ア１４に噛み合っている。従って、油圧モータ１５を駆
動して駆動ギア１６を回転駆動すると、リングギア１４
を介してカッタヘッド１３を回転することができる。

【００３０】また、掘削機本体１１にはカッタヘッド１
３の後方に位置してバルクヘッド１７が取付けられてお
り、カッタヘッド１３とこのバルクヘッド１７との間に
チャンバ１８が形成されている。そして、このチャンバ
１８には一端が掘削機の外部に延設された送泥管１９及
び排泥管２０の他端が開口しており、排泥管２０の開口
部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジ
テータ２１が設置されている。なお、２２はシールドジ
ャッキであって、掘削機本体１１の後部外周辺に円周方
向に複数並設されており、このシールドジャッキ２２が
掘進方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構築
された図示しない既設のセグメントに押し付けること
で、その反力により掘削機本体１１を前進することがで
きる。また、掘削機本体１１の後部には図示しないセグ
メントを組立てるエレクタ装置が設けられている。

【００３１】ところで、本実施形態にあっては、前述し
たカッタヘッド１３の前面部には４つのカッタスポーク
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが放射状に固定されて
おり、このカッタスポーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２
３ｄの中央にはそれぞの複数のローラカッタ２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，２４ｄが長手方向に並設されると共に、
その両側には多数のカッタビット２５ａ，２５ｂ，２５
ｃ，２５ｄが装着されており、このローラカッタ２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが磨耗して掘削能率が低下
したときには、新しいものと容易に交換できるようにな
っている。

【００３２】以下、各ローラカッタ２４ａ，２４ｂ，２
４ｃ，２４ｄ等の支持構造について説明するが、ほぼ同
様の構造となっているため、ローラカッタ２４ａについ
てのみ説明して他のローラカッタ２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄについての説明は省略する。即ち、図１乃至図４に示
すように、カッタヘッド１３の前面部には断面が箱型形
状をなすカッタスポーク２３ａが固定され、カッタスポ
ーク２３ａには長手方向に沿ってガイドレールとしての
レール部２６が形成されている。このレール部２６は、
カッタヘッド１３の前面側がほぼ直線状をなし、外端部
側及び内端部側がそれぞれカッタヘッド１３の内部側
（掘進方向後方）に屈曲している。そして、各レール部
２６には３つの移動ブロック２７ａが移動自在に支持さ
れ、両側に取付けられたローラ２８がレール部２６の両
側に形成された凹部２９に係合している。

【００３３】また、各移動ブロック２７ａは隣接する者
同士が所定の間隔で連結部材としての連結リンク３０に
よって連結されることで、レール部２６の屈曲形状に合
わせて折れ曲がることができる。そして、このように支
持された各移動ブロック２７ａのサドル３１に、ローラ
カッタ２４ａが回転軸３２によってそれぞれ回転自在に
取付けられている。

【００３４】また、各カッタスポーク２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ，２３ｄ（レール部２６）におけるカッタヘッド
１３の中心側の端部にはゲート機構３３ａ，３３ｂ，３
３ｃ，３３ｄを介して掘削機本体１１に支持された一つ
のローラカッタ収納箱３４が選択的に連結離脱可能とな
っている。このゲート機構３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３
３ｄはほぼ同様の構造をなしているため、ゲート機構３
３ａについてのみ説明して他のゲート機構３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄについての説明は省略する。即ち、カッタス
ポーク２３ａの端部には開口部３５を有する枠体３６が
固定され、この枠体３６には開口部３５を開閉可能な一
対のゲート３７ａ，３７ｂが移動自在に取付けられ、ゲ
ートジャッキ３８ａ，３８ｂによって移動可能となって
いる。

【００３５】従って、ゲートジャッキ３８ａ，３８ｂを
伸縮駆動することで、一対のゲート３７ａ，３７ｂを移
動して開口部３５を開閉することができ、カッタスポー
ク２３ａ（レール部２６）側とローラカッタ収納箱３４
内とを連通及び遮断することができる。そして、ゲート
３７ａ，３７ｂによる開口部３５の開放状態では、ロー
ラカッタ２４ａをローラカッタ収納箱３４との間で移動
させることができる。また、ゲート３７ａ，３７ｂによ
る開口部３５の閉止状態では、ゲート３７ａ，３７ｂの
切欠部４２ａ，４２ｂが連結部４１ａ，４１ｂや連結リ
ンク３０を挾持することで、開口部３５を完全に遮断し
て止水することができる。

【００３６】一方、掘削機本体１１には支持ブラケット
５１によって断面がコ字形状をなすガイド部材５２が傾
斜して固定されており、このガイド部材５２には蓋３４
ａを有する前述したローラカッタ収納箱３４が移動自在
に支持されている。また、この支持ブラケット５１には
移動ジャッキ３９が装着されており、駆動ロッド４０が
ローラカッタ収納箱３４内に挿通し、その先端に連結部
４１が取付けられている。そして、図５に示すように、
連結ピン５３をローラカッタ収納箱３４の貫通孔５４を
貫通して駆動ロッド４０の連結部４１に嵌入すること
で、駆動ロッド４０とローラカッタ収納箱３４を一体に
連結し、移動ジャッキ３９によってローラカッタ収納箱
３４を移動し、ゲート機構３３ａを介してカッタスポー
ク２３ａとの装着位置（図１に示す位置）と、カッタス
ポーク２３ａからの退避位置（図５に示す位置）とに移
動可能となっている。

【００３７】また、ローラカッタ収納箱３４が装着位置
にあるとき、ローラカッタ収納箱３４をカッタスポーク
２３ａに図示しないボルトで固定すると、駆動ロッド４
０の連結部４１を連結リンク３０に連結することができ
る。なお、この場合、連結ピン５３を抜き取ったローラ
カッタ収納箱３４の貫通孔５４は図示しない止水ピンが
嵌入することで閉塞される。

【００３８】従って、連結ピン５３により駆動ロッド４
０とローラカッタ収納箱３４とを一体に連結し、移動ジ
ャッキ３９を伸長してローラカッタ収納箱３４をカッタ
スポーク２３ａとの装着位置に移動してボルトで固定し
た状態で、ゲートジャッキ３８ａ，３８ｂによってゲー
ト３７ａ，３７ｂを開放すると、移動ジャッキ３９の駆
動ロッド４０の連結部４１に連結リンク３０を連結して
伸縮駆動し、ローラカッタ２４ａをローラカッタ収納箱
３４内に引き込んだり、押し出したりすることができ
る。また、ゲート３７ａ，３７ｂの閉止状態では、開口
部３５を完全に遮断して止水することができる。そし
て、移動ジャッキ３９を収縮してローラカッタ収納箱３
４を退避位置に移動した状態で、カッタヘッド１３を９
０°ずつ回動して別のカッタスポーク２３ｂ，２３ｃ，
２３ｄの端部がローラカッタ収納箱３４と対向する位置
に停止することで、このカッタスポーク２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄに対して前述と同様の作動を行うことができ
る。

【００３９】なお、カッタヘッド１３の外周部にはカッ
タビット４３が装着されると共に、カッタヘッド１３の
前面には、各カッタスポーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，
２３ｄの間にローラカッタ４４が装着されている。

【００４０】ここで、このように構成されたトンネル掘
削機によるトンネル掘削作業、並びにローラカッタの交
換作業について説明する。

【００４１】トンネルを掘削形成するには、図１及び図
２に示すように、油圧モータ１５によってカッタヘッド
１３を回転させなから、複数のシールドジャッキ２２を
伸長して既設セグメントへの押し付け反力によって掘削
機本体１１を前進させることで、多数のローラカッタ２
４ａ〜２４ｄ，４４及びカッタビット２５ａ〜２５ｄ，
４３によって前方の地盤を掘削する。そして、掘削され
た土砂はチャンバ１８内に取り込まれ、排泥管２０によ
って外部に排出される。次に、シールドジャッキ２２の
何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントとの
間に空所を形成し、エレクタ装置によってこの空所に新
しいセグメントを装着する。この作業の繰り返しによっ
て所定長さのトンネルを掘削形成していく。

【００４２】このようなトンネル掘削作業を長期にわた
って行っていくと、ローラカッタ２４ａ〜２４ｄが磨耗
して掘削能力が低下するため、このローラカッタ２４ａ
〜２４ｄの交換が必要となる。

【００４３】即ち、図１に示すように、ローラカッタ２
４ａ〜２４ｄを交換する場合、カッタヘッド１３の回転
を停止し、移動ジャッキ３９を伸長してローラカッタ収
納箱３４をカッタスポーク２３ａとの装着位置に移動し
てボルトで固定する。この状態で、移動ジャッキ３９の
連結部４１をローラカッタ収納箱３４から連結リンク３
０につなぎ替える。ここで、ゲートジャッキ３８ａ，３
８ｂを収縮してゲート３７ａ，３７ｂにより開口部３５
を閉止する。この状態で、切羽側に泥水が充満していれ
ば、ローラカッタ収納箱３４内に注水して水圧を切羽側
の泥水よりも高くする。そして、まず、ゲートジャッキ
３８ａ，３８ｂを伸長してゲート３７ａ，３７ｂにより
開口部３５を開放し、続いて、図６(ａ)に示すように、
移動ジャッキ３９を収縮して連結リンク３０をローラカ
ッタ収納箱３４内に引き込み、ゲート３７ａ，３７ｂに
より開口部３５を閉止する。そして、ローラカッタ収納
箱３４内の水を排出してから、蓋３４ａを開けて連結リ
ンク３０を抜き取り、図６(ｂ)に示すように、移動ジャ
ッキ３９を伸長して駆動ロッド４０の連結部４１をつな
ぎ替える。

【００４４】そして、再び、ローラカッタ収納箱３４内
に注水してから開口部３５を開放し、続いて、図６(ｃ)
に示すように、移動ジャッキ３９を収縮して一つ目のロ
ーラカッタ２４ａ（移動ブロック２７ａ）をローラカッ
タ収納箱３４内に引き込み、開口部３５を閉止する。そ
して、ローラカッタ収納箱３４内の水を排出してから、
蓋３４ａを開けてこのローラカッタ２４ａ（移動ブロッ
ク２７ａ）を取り外し、移動ジャッキ３９を伸長して駆
動ロッド４０の連結部４１をつなぎ替える。

【００４５】この操作の繰返しにより順にローラカッタ
２４ａ（移動ブロック２７ａ）をローラカッタ収納箱３
４内に引き込んで全てのローラカッタ２４ａ（移動ブロ
ック２７ａ）を取り外す。そして、図６(ｄ)に示すよう
に、ローラカッタ収納箱３４内で、新しいローラカッタ
２４が取付けられた移動ブロック２７ａを移動ジャッキ
３９の駆動ロッド４０の連結部４１に連結し、前述した
ローラカッタ２４ａの装着作業とは逆の操作により新し
いローラカッタ２４の装着作業を行う。

【００４６】このようにしてカッタスポーク２３ａに支
持されたローラカッタ２４ａの交換作業が完了したら、
移動ジャッキ３９の駆動ロッド４０の連結部４１を連結
リンク３０からローラカッタ収納箱３４につなぎ替え、
カッタスポーク２３ａに対するローラカッタ収納箱３４
の固定を解除し、移動ジャッキ３９を収縮させることで
ローラカッタ収納箱３４を退避位置に移動する。そし
て、カッタヘッド１３を９０°回動してカッタスポーク
２３ｂの端部をローラカッタ収納箱３４に対向させ、移
動ジャッキ３９によりこのローラカッタ収納箱３４を移
動してカッタスポーク２３ｂに装着し、このカッタスポ
ーク２３ｂのローラカッタ２４ｂに対して前述と同様の
作動を行ってローラカッタ２４ｂの交換作業を行う。更
に、ローラカッタ２４ｃ，２４ｄに対しても同様に交換
作業を行う。

【００４７】このように本実施形態のトンネル掘削機に
あっては、カッタヘッド１３のカッタスポーク２３ａ〜
２３ｄのレール部２６にローラカッタ２４ａ〜２４ｄが
取付けられた移動ブロック２７ａ〜２７ｄをそれぞれ移
動自在に支持すると共に互いに連結リンク３０で連結
し、このカッタスポーク２３ａ〜２３ｄにゲート機構３
３ａ〜３３ｄを装着する一方、掘削機本体１１のガイド
部材５２にローラカッタ収納箱３４を移動ジャッキ３９
によって移動自在に支持し、駆動ロッド４０をローラカ
ッタ収納箱３４と連結リンク３０とに連結可能としてい
る。従って、各カッタスポーク２３ａ〜２３ｄに対応し
て複数のローラカッタ収納箱や移動ジャッキを配設する
必要はなく、一つのローラカッタ収納箱３４及び移動ジ
ャッキ３９によって全てのローラカッタ２４ａ〜２４ｄ
を交換することができ、構造の簡素化が図れると共に、
容易にローラカッタ２４ａ〜２４ｄを交換することがで
きる。

【００４８】なお、上述の実施形態において、連結ピン
５３によって駆動ロッド４０の連結部４１とローラカッ
タ収納箱３４とを連結可能としたが、駆動ロッド４０を
段付きとしておき、この段部によってローラカッタ収納
箱３４を退避位置から装着位置に移動し、連結部４１に
よってローラカッタ収納箱３４を装着位置から退避位置
に移動するように構成してもよい。また、ローラカッタ
収納箱３４用の移動ジャッキとローラカッタ２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，２４ｄ交換用の移動ジャッキを別々に設
けてもよい。

【００４９】また、このローラカッタ収納箱３４を移動
自在とせずに、カッタスポーク２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄの端部を連結するようなレールを設け、ロー
ラカッタ収納箱３４をこのレールに沿って移動自在と
し、カッタスポーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの
端部との対向位置でボルトにより固定可能としてもよ
い。そして、移動ジャッキ３９を掘削機本体１１の下部
に配設したが、上部や側部に配設してもよい。

【００５０】更に、ローラカッタ２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄが上方に位置するときに、ローラカッタ収納
箱３４を装着して交換作業を行ったが、下方や側方にあ
るときに交換作業を行うようにローラカッタ収納箱３４
の支持位置を変更してもよい。そして、ローラカッタ２
４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが下方に位置するときに
ローラカッタ収納箱３４を装着して交換作業を行うこと
で、ローラカッタ収納箱３４が下向きとなるため、内部
への土砂の浸入を防止できる。

【００５１】図７に本発明の第２実施形態に係るトンネ
ル掘削機の前部概略断面、図８にトンネル掘削機のカッ
タスポークの正面視、図９に図８のIX−IX断面を示す。
なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を
有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略
する。

【００５２】本実施形態のトンネル掘削機において、カ
ッタヘッド１３の前面部には断面が箱型形状をなすカッ
タスポーク２３ａが固定され、このカッタスポーク２３
ａにはカッタヘッド１３の前面側がほぼ直線状をなし、
内端部側がカッタヘッド１３の内部側（掘進方向後方）
に９０°屈曲した左右一対のガイドレール６１が固定さ
れている。この各ガイドレール６１にはそれぞれ複数の
移動ブロック６２が移動自在に支持され、連結リンク６
３によって連結されることで、ガイドレール６１の屈曲
形状に合わせて折れ曲がることができる。そして、この
ように支持された各移動ブロック６２にカッタビット２
５ａが取付けられている。

【００５３】また、カッタスポーク２３ａ（ガイドレー
ル６１）におけるカッタヘッド１３の中心側の端部には
ゲート機構６４が装着されている。一方、掘削機本体１
１には支持ブラケット６５によって断面がコ字形状をな
すガイド部材６６が固定されており、このガイド部材６
６にはカッタビット収納箱６７が連結ジャッキ６８によ
って移動自在に支持されている。このカッタビット収納
箱６７はガイドレール６１に支持されている全てのカッ
タビット２５ａ及び移動ブロック６２を収納できる長さ
に設定されている。また、このカッタビット収納箱６７
には移動ジャッキ６９が装着されており、駆動ロッドが
カッタビット収納箱６７内に挿通し、その先端が連結リ
ンク６３と着脱自在となっている。従って、連結ジャッ
キ６８によってローラカッタ収納箱６７を移動し、ゲー
ト機構６４ａを介してカッタスポーク２３ａとの装着位
置と、カッタスポーク２３ａからの退避位置とに移動可
能となっている。

【００５４】なお、上述の説明では、４つのカッタスポ
ークのうち、１つのカッタスポーク２３ａについてのみ
説明したが、他の３つのカッタスポークにも多数のカッ
タビットが移動自在に支持されている。

【００５５】このように本実施形態のトンネル掘削機に
あっては、カッタヘッド１３のカッタスポーク２３ａ〜
２３ｄにカッタビット２５ａ〜２５ｄが取付けられた移
動ブロック６２をそれぞれ移動自在に支持すると共に互
いに連結リンク６３で連結し、このカッタスポーク２３
ａ〜２３ｄにゲート機構６４を装着する一方、掘削機本
体１１のカッタビット収納箱６７を連結ジャッキ６８に
よって移動自在に支持すると共に、移動ジャッキ６９に
よって全てのカッタビット２５ａ及び移動ブロック６２
をカッタビット収納箱６７内に引き込み及び押し出し可
能としている。従って、一つのカッタビット収納箱６７
及び移動ジャッキ６９によって全てのカッタビット２５
ａ〜２５ｄを交換することができ、構造の簡素化が図れ
ると共に、容易にカッタビット２５ａ〜２５ｄを交換す
ることができる。

【００５６】なお、上述の第１実施形態では、ローラカ
ッタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのみを交換可能と
し、第２実施形態では、カッタビット２５ａ〜２５ｄの
みを交換可能としたが、両カッタを交換可能とすること
もできる。

【００５７】図１０に本発明の第２実施形態に係るトン
ネル掘削機におけるカッタスポークの変形例を表す断面
を示す。

【００５８】図１０に示すように、カッタヘッドに放射
状に配設されたカッタスポーク２３ａの中央部に形成さ
れたレール部２６には、ローラカッタ２４ａが回転自在
に支持された複数の移動ブロック２７ａが互いに連結さ
れた状態で移動自在に支持されている。また、カッタス
ポーク２３ａの両側部に形成されたガイドレール６１に
は、カッタビット２５ａが若干揺動自在に支持された複
数の移動ブロック６２が互いに連結された状態で移動自
在に支持されている。この場合、レール部２６及びガイ
ドレール６１は、図示しない掘削機本体側に屈曲して端
部にゲート機構が装着されている。一方、掘削機本体側
にはローラカッタ収納箱とカッタビット収納箱がそれぞ
れ一つずつ用意され、ローラカッタ２４ａ及びカッタビ
ット２５ａを移動ジャッキによって引き込み、押し出し
可能となっている。なお、ローラカッタ２４ａ及びカッ
タビット２５ａを収納可能な大きな収納箱を用意しても
よい。

【００５９】図１１に本発明の第３実施形態に係るトン
ネル掘削機の前部概略断面、図１２にトンネル掘削機の
正面視、図１３にローラカッタの交換作業を表す概略を
示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の
機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明
は省略する。

【００６０】本実施形態のトンネル掘削機において、図
１１及び図１２に示すように、カッタヘッド１３の前面
部に４つのカッタスポーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２
３ｄが放射状に固定されており、２つのカッタスポーク
２３ａ，２３ｂの中央にはそれぞの３つのローラカッタ
２４ａ，２４ｂが長手方向に並設されると共に、その両
側には多数のカッタビット２５ａ，２５ｂが装着されて
おり、ローラカッタ２４ａ，２４ｂが磨耗して掘削能率
が低下したときには、このローラカッタ２４ａ，２４ｂ
を新しいものと容易に交換できるようになっている。

【００６１】即ち、カッタスポーク２３ａ，２３ｂのレ
ール部２６はカッタヘッド１３の前面側がほぼ直線状を
なし、外端部側及び内端部側がそれぞれカッタヘッド１
３の内部側に屈曲しており、この各レール部２６にはそ
れぞれ３つの移動ブロック２７ａ，２７ｂが移動自在に
支持され、連結リンク３０によって連結されており、各
移動ブロック２７ａ，２７ｂにローラカッタ２４ａ，２
４ｂがそれぞれ回転自在に取付けられている。

【００６２】そして、各カッタスポーク２３ａ，２３ｂ
（レール部２６）におけるカッタヘッド１３の中心側の
端部にはそれぞれゲート機構３３ａ，３３ｂを介してロ
ーラカッタ収納箱３４が取付けられている。また、カッ
タヘッド１３の回転中心に対してカッタスポーク２３
ａ，２３ｂとは反対側に位置するカッタスポーク２３
ｃ，２３ｄには移動ジャッキ３９ａ，３９ｂが装着され
ており、各駆動ロッド４０ａ，４０ｂがローラカッタ収
納箱３４内に挿通し、その先端の連結部４１ａ，４１ｂ
が各連結リンク３０と連結可能となっている。

【００６３】従って、ゲートジャッキ３８ａ，３８ｂを
伸縮駆動することで、一対のゲート３７ａ，３７ｂを移
動して開口部３５を開閉することができ、カッタスポー
ク２３ａ，２３ｂ（レール部２６）側とローラカッタ収
納箱３４内とを連通及び遮断することができる。そし
て、ゲート３７ａ，３７ｂによる開口部３５の開放状態
で移動ジャッキ３９ａ，３９ｂを伸縮駆動すると、ロー
ラカッタ２４ａ，２４ｂをローラカッタ収納箱３４内に
引き込んだり、押し出したりすることができる。また、
ゲート３７ａ，３７ｂによる開口部３５の閉止状態で
は、ゲート３７ａ，３７ｂの切欠部４２ａ，４２ｂが連
結部４１ａ，４１ｂや連結リンク３０を挾持すること
で、開口部３５を完全に遮断して止水することができ
る。

【００６４】なお、カッタスポーク２３ｃ，２３ｄの両
側には多数のカッタビット２５ｃ，２５ｄが装着されて
いる。

【００６５】ここで、このように構成されたトンネル掘
削機におけるローラカッタの交換作業について説明す
る。

【００６６】ローラカッタ２４ａ，２４ｂを交換する場
合、カッタヘッド１３の回転を停止し、移動ジャッキ３
９ａを伸長して駆動ロッド４０ａの連結部４１ａと連結
リンク３０とを連結し、ゲートジャッキ３８ａ，３８ｂ
を収縮してゲート３７ａ，３７ｂにより開口部３５を閉
止する。この状態で、切羽側に泥水が充満していれば、
ローラカッタ収納箱３４内に注水して水圧を切羽側の泥
水よりも高くする。そして、まず、ゲートジャッキ３８
ａ，３８ｂを伸長してゲート３７ａ，３７ｂにより開口
部３５を開放し、続いて、図１３(ａ)に示すように、移
動ジャッキ３９ａを収縮して連結リンク３０をローラカ
ッタ収納箱３４内に引き込み、ゲート３７ａ，３７ｂに
より開口部３５を閉止する。そして、ローラカッタ収納
箱３４内の水を排出してから、蓋３４ａを開けて連結リ
ンク３０を抜き取り、図１３(ｂ)に示すように、移動ジ
ャッキ３９ａを伸長して駆動ロッド４０ａの連結部４１
ａをつなぎ替える。

【００６７】そして、再び、ローラカッタ収納箱３４内
に注水してから開口部３５を開放し、続いて、図１３
(ｃ)に示すように、移動ジャッキ３９ａを収縮して一つ
目のローラカッタ２４ａ（移動ブロック２７ａ）をロー
ラカッタ収納箱３４内に引き込み、開口部３５を閉止す
る。そして、ローラカッタ収納箱３４内の水を排出して
から、蓋３４ａを開けてこのローラカッタ２４ａ（移動
ブロック２７ａ）を取り外し、移動ジャッキ３９ａを伸
長して駆動ロッド４０ａの連結部４１ａをつなぎ替え
る。

【００６８】この操作の繰返しにより順にローラカッタ
２４ａ（移動ブロック２７ａ）をローラカッタ収納箱３
４内に引き込んで全てのローラカッタ２４ａ（移動ブロ
ック２７ａ）を取り外す。そして、図１３(ｄ)に示すよ
うに、ローラカッタ収納箱３４内で、新しいローラカッ
タ２４が取付けられた移動ブロック２７ａを移動ジャッ
キ３９ａの駆動ロッド４０ａの連結部４１に連結し、前
述したローラカッタ２４ａの装着作業とは逆の操作によ
り新しいローラカッタ２４の装着作業を行う。このよう
にしてローラカッタ２４ａの交換作業が完了したら、移
動ジャッキ３９ａの駆動ロッド４０ａと連結リンク３０
との連結を解除して移動ジャッキ３９ａを収縮させる。
そして、今度は前述と同様に、ゲート機構３３ｂや移動
ジャッキ３９ｂ等を用いてローラカッタ２４ｂの交換作
業を行う。

【００６９】このように本実施形態のトンネル掘削機に
あっては、カッタヘッド１３のカッタスポーク２３ａ，
２３ｂのレール部２６にローラカッタ２４ａ，２４ｂが
取付けられた移動ブロック２７ａ，２７ｂを移動自在に
支持すると共に互いに連結リンク３０で連結し、このカ
ッタスポーク２３ａ，２３ｂにゲート機構３３ａ，３３
ｂを介してローラカッタ収納箱３４を取付ける一方、カ
ッタヘッド１３の回転中心に対してカッタスポーク２３
ａ，２３ｂとは反対側のカッタスポーク２３ｃ，２３ｄ
に移動ジャッキ３９ａ，３９ｂを装着し、各駆動ロッド
４０ａ，４０ｂをローラカッタ収納箱３４内に挿通して
連結リンク３０と連結可能している。従って、掘削機本
体１１の内部にローラカッタ収納箱３４が突出すること
なく、このトンネル掘削機内のスペースを拡大して有効
利用を図ることができる。

【００７０】なお、上述の実施形態では、移動ジャッキ
３９ａ，３９ｂが下方に位置するときにローラカッタ２
４ａ，２４ｂの交換作業を行ったが、上方や側方にある
ときに交換作業を行ってもよい。また、移動ジャッキ３
９ａ，３９ｂが下方に位置するときにローラカッタ２４
ａ，２４ｂの引き込み作業を行い、カッタヘッド１３を
１８０°回転して移動ジャッキ３９ａ，３９ｂを上方に
位置してからローラカッタ２４ａ，２４ｂの追い出し作
業を行うことで、小さな作動力で容易にローラカッタ２
４ａ，２４ｂを移動することができる。

【００７１】また、上述した各実施形態におけるローラ
カッタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，４４やカッタ
ビット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，４３の配置は
前述の各実施形態に限定されるものではなく、ローラカ
ッタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのみとしてもよ
く、また、トンネルボーリングマシン専用機であれば、
カッタビット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，４３を
設けなくてもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のトンネル掘削機のカッタ交換方
法によれば、カッタヘッド前面に位置する複数のカッタ
を一連に連結する複数のカッタ列またはその一部を掘削
機本体側に支持されているカッタ収納箱内に引き込ん
で、他のカッタと交換した後、交換後のカッタ列をカッ
タヘッド前面の所定位置に固定し、次に、カッタヘッド
を駆動回転してカッタ列とは別のカッタ列をカッタ収納
箱内に対向させてから引き込んで他のカッタと交換し、
交換後、所定位置に固定する行程を繰り返すことによ
り、順次、カッタ列のカッタを交換するようにしたの
で、一つのカッタ収納箱及び移動ジャッキによって全て
のカッタを交換することができ、カッタの交換作業の作
業効率の向上を図ることができる。

【００７３】また、請求項２の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法によれば、カッタヘッドを所定角度ずつ
回転し、カッタヘッドの停止ごとに、各ガイドレールに
おけるカッタヘッドの中心側端部にカッタ収納箱を装着
し、移動ジャッキによりガイドレールに位置するカッタ
をカッタ収納箱内に引き込み、別のカッタと交換してか
ら交換したカッタをガイドレールに押し出して位置決め
し、ガイドレールからカッタ収納箱を取り外すようにし
たので、一つのカッタ収納箱及び移動ジャッキによって
全てのカッタを交換することができ、カッタの交換作業
の作業効率の向上を図ることができる。

【００７４】また、請求項３の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法によれば、カッタをローラカッタとした
ので、岩盤を掘削可能なトンネルボーリングマシンに適
用することができる。

【００７５】また、請求項４の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法によれば、カッタをカッタビットとした
ので、軟弱地盤を掘削可能なシールド掘削機に適用する
ことができる。

【００７６】また、請求項５の発明のトンネル掘削機の
カッタ交換方法によれば、カッタをローラカッタ及びカ
ッタビットとし、ローラカッタ列とカッタビット列をカ
ッタヘッド前面に並設し、その一方あるいは両方をカッ
タ収納箱内に同時に引き込み可能としたので、岩盤及び
軟弱地盤を掘削可能なトンネル掘削機に適用することが
でき、短時間でローラカッタ及びカッタビットを交換す
ることができる。

【００７７】また、請求項６の発明のトンネル掘削工法
によれば、請求項１または２記載のトンネル掘削機のカ
ッタ交換方法を用いて、磨耗したカッタの新規交換作業
または掘削土質変化に応じた適正カッタへの交換作業を
行うことで、連続してトンネル掘削作業を行うようにし
たので、トンネル掘削作業の作業効率の向上を図ること
ができる。

【００７８】また、請求項７の発明のトンネル掘削機に
よれば、筒状の掘削機本体の前部に駆動回転自在なカッ
タヘッドを装着し、このカッタヘッドの前面部に放射状
に設けられた複数のガイドレールにカッタが装着された
移動ブロックを移動自在に支持すると共に、各ガイドレ
ールにおけるカッタヘッドの中心側端部にゲート機構を
設ける一方、掘削機本体にカッタヘッドの所定の回転角
度位置で対向するガイドレールの端部にゲート機構を介
して選択的に連結離脱可能な一つのカッタ収納箱を支持
し、カッタ移動手段によってガイドレールに位置する移
動ブロック及びカッタをカッタ収納箱内に引き込み及び
押し出し可能としたので、一つのカッタ収納箱及び移動
ジャッキによって全てのカッタを交換することができ、
構造の簡素化を図ることができると共に、カッタの交換
作業の作業効率の向上を図ることができる。

【００７９】また、請求項８の発明のトンネル掘削機に
よれば、移動手段を駆動ロッドがカッタ収納箱内に挿通
する移動ジャッキとし、この駆動ロッドの先端部を連結
部材によって移動ブロックと着脱自在に連結可能とした
ので、移動ブロックの伸縮動作と連結部材の着脱操作に
よって容易にカッタの引き込み及び押し出しを行うこと
ができる。

【００８０】また、請求項９の発明のトンネル掘削機に
よれば、カッタ収納箱を各ガイドレール端部の装着位置
と端部から所定距離離間した退避位置とに移動するカッ
タ収納箱移動手段を設けたので、ガイドレールの端部と
カッタ収納箱との連結解除をスムースに行うことができ
る。

【００８１】また、請求項１０の発明のトンネル掘削機
によれば、移動ブロックを複数屈曲自在に連結した状態
でガイドレールに沿って移動自在とし、この移動ブロッ
ク及びカッタを一組ずつカッタ収納箱内に収納して交換
可能としたので、カッタ収納箱を小型軽量化して掘削機
本体内のスペースを拡大することができる。

【００８２】また、請求項１１の発明のトンネル掘削機
によれば、移動ブロックを複数屈曲自在に連結した状態
でガイドレールに沿って移動自在とし、移動ブロック及
びカッタを全てカッタ収納箱内に収納して同時に交換可
能としたので、カッタ収納箱内へのカッタの引き込み及
び押し出しを一度で行うことができ、カッタ交換作業の
作業性の向上を図ることができる。

【００８３】また、請求項１２の発明のトンネル掘削機
によれば、カッタヘッドに平行をなす少なくとも２列の
ガイドレールを設け、各ガイドレールにローラカッタが
装着された第１移動ブロックとカッタビットが装着され
た第２移動ブロックを移動自在に支持する一方、掘削機
本体にローラカッタ及び第１移動ブロックを収納する第
１カッタ収納箱とカッタビット及び第２移動ブロックを
収納する第２カッタ収納箱を設けたので、ローラカッタ
及びカッタビットの両方の交換作業を可能とすることが
できる。

【００８４】また、請求項１３の発明のトンネル掘削機
によれば、筒状の掘削機本体の前部に駆動回転自在なカ
ッタヘッドを装着し、このカッタヘッドの前面部に径方
向に沿って設けられたガイドレールにカッタが枢着され
た移動ブロックを移動自在に支持すると共に、ガイドレ
ールにおけるカッタヘッドの中心側端部に連通及び遮断
可能なゲート機構を介してカッタ収納箱を連結する一
方、カッタヘッドの回転中心に対してガイドレールと反
対側の位置に移動ジャッキを装着して駆動ロッドをカッ
タ収納箱内に挿通して先端部を連結部材を介して移動ブ
ロックに着脱自在に連結したので、カッタ収納箱を複数
配設する必要はなく、構造の簡素化を図ることができる
と共に、カッタ収納箱や移動ジャッキを着脱することな
く、容易にカッタの交換を行うことができ、その結果、
カッタの交換作業を容易に且つ短時間で行い、作業者に
かかる負担を軽減して安全性の向上を図ると共に、作業
効率の向上を図ることができる。

【００８５】また、請求項１４の発明のトンネル掘削機
によれば、移動手段を駆動ロッドがカッタ収納箱内に挿
通する移動ジャッキとし、この駆動ロッドの先端部を連
結部材によって移動ブロックと着脱自在に連結可能とし
たので、移動ブロックの伸縮動作と連結部材の着脱操作
によって容易にカッタの引き込み及び押し出しを行うこ
とができる。

【００８６】また、請求項１５の発明のトンネル掘削機
によれば、移動ブロックを複数屈曲自在に連結した状態
でガイドレールに沿って移動自在とし、この移動ブロッ
ク及びカッタを一組ずつカッタ収納箱内に収納して交換
可能としたので、カッタ収納箱を小型軽量化して掘削機
本体内のスペースを拡大することができる。

【００８７】また、請求項１６の発明のトンネル掘削機
によれば、移動ブロックを複数屈曲自在に連結した状態
でガイドレールに沿って移動自在とし、移動ブロック及
びカッタを全てカッタ収納箱内に収納して同時に交換可
能としたので、カッタ収納箱内へのカッタの引き込み及
び押し出しを一度で行うことができ、カッタ交換作業の
作業性の向上を図ることができる。

【００８８】また、請求項１７の発明のトンネル掘削機
によれば、カッタをローラカッタとしたので、岩盤を掘
削可能なトンネルボーリングマシンに適用することがで
きる。

【００８９】また、請求項１８の発明のトンネル掘削機
によれば、カッタをカッタビットとしたので、軟弱地盤
を掘削可能なシールド掘削機に適用することができる。

【００９０】また、請求項１９の発明のトンネル掘削機
によれば、カッタをローラカッタ及びカッタビットと
し、このローラカッタが装着された移動ブロックとカッ
タビットが装着された移動ブロックをカッタヘッドの前
面部に並設された各ガイドレールにそれぞれ移動自在に
支持し、それらの一方あるいは両方をカッタ収納箱内に
引き込み可能としたので、岩盤及び軟弱地盤を掘削可能
なトンネル掘削機に適用することができ、短時間でロー
ラカッタ及びカッタビットを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実施形態に係るトンネル掘削機の
前部概略断面図である。

【図２】トンネル掘削機の正面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】図１のIV−IV断面図である。

【図５】ローラカッタ収納箱の退避状態を表すトンネル
掘削機の前部概略断面図である。

【図６】ローラカッタの交換作業を表す概略図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機の
前部概略断面図である。

【図８】トンネル掘削機のカッタスポークの正面図であ
る。

【図９】図８のIX−IX断面図である。

【図１０】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機
におけるカッタスポークの変形例を表す断面図である。

【図１１】本発明の第３実施形態に係るトンネル掘削機
の前部概略断面図である。

【図１２】トンネル掘削機の正面図である。

【図１３】ローラカッタの交換作業を表す概略図であ
る。

【符号の説明】

１１ 掘削機本体 １３ カッタヘッド １５ 油圧モータ ２２ シールドジャッキ ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ カッタスポーク ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ ローラカッタ ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ カッタビット ２６ レール部（ガイドレール） ２７ａ，２７ｂ 移動ブロック ３０ 連結リンク（連結部材） ３３ａ，３３ｂ ゲート機構 ３４ ローラカッタ収納室 ３５ 開口部 ３７ａ，３７ｂ ゲート ３８ａ，３８ｂ ゲートジャッキ ３９ａ，３９ｂ，３９ 移動ジャッキ ４０ａ，４０ｂ，４０ 駆動ロッド ４１ａ，４１ｂ，４１ 連結部 ５２ ガイド部材 ５３ 連結ピン

フロントページの続き (72)発明者 向谷 常松 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 BA04 BA06 BB07

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッド前面に位置する複数のカッ
   タを一連に連結する複数のカッタ列を具え、該カッタ列
   がその一端から掘削機本体内に引き込み収納可能なトン
   ネル掘削機であって、前記カッタ列の一連またはその一
   部を前記掘削機本体側に支持されているカッタ収納箱内
   に引き込んで、他のカッタと交換した後、交換後のカッ
   タ列を前記カッタヘッド前面の所定位置に固定し、次
   に、前記カッタヘッドを駆動回転して前記カッタ列とは
   別のカッタ列を前記カッタ収納箱内に対向させてから引
   き込んで他のカッタと交換し、交換後、所定位置に固定
   する行程を繰り返すことにより、順次、前記カッタ列の
   カッタを交換することを特徴とするトンネル掘削機のカ
   ッタ交換方法。
2. 【請求項２】 掘削機本体の前部にカッタヘッドが駆動
   回転自在に装着され、該カッタヘッドの前面部に複数の
   ガイドレールが放射状に設けられ、該複数のガイドレー
   ルに沿ってカッタを枢着した移動ブロックが移動自在に
   支持される一方、前記掘削機本体に一つのカッタ収納箱
   が設けられると共に、前記カッタを前記カッタ収納箱内
   に引き込み及び押し出し可能なカッタ移動手段が設けら
   れたトンネル掘削機であって、前記カッタヘッドを回転
   して所定角度位置で停止し、このときに前記カッタ収納
   箱と対向する前記ガイドレール端部に該カッタ収納箱を
   装着し、前記カッタ移動手段より前記ガイドレールに位
   置する前記カッタを前記カッタ収納箱内に引き込み、別
   のカッタと交換してから交換したカッタを前記ガイドレ
   ールに押し出して位置決めし、前記ガイドレール端部か
   ら前記カッタ収納箱を取り外すことを特徴とするトンネ
   ル掘削機のカッタ交換方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のトンネル掘削機
   のカッタ交換方法において、前記カッタはローラカッタ
   であることを特徴とするトンネル掘削機のカッタ交換方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載のトンネル掘削機
   のカッタ交換方法において、前記カッタはカッタビット
   であることを特徴とするトンネル掘削機のカッタ交換方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載のトンネル掘削機
   のカッタ交換方法において、前記カッタはローラカッタ
   及びカッタビットであって、該ローラカッタのカッタ列
   と該カッタビットのカッタ列が前記カッタヘッド前面に
   並設され、該ローラカッタ列及び該カッタビット列の一
   方あるいは両方を前記カッタ収納箱内に同時に引き込み
   可能であることを特徴とするトンネル掘削機のカッタ交
   換方法。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載のトンネル掘削機
   のカッタ交換方法を用いて、磨耗したカッタの新規交換
   作業または掘削土質変化に応じた適正カッタへの交換作
   業を行うことで、連続してトンネル掘削作業を行うこと
   を特徴とするトンネル掘削工法。
7. 【請求項７】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回転
   自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆
   動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記カッタヘッド
   の前面部に放射状に設けられた複数のガイドレールと、
   該複数のガイドレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持
   された移動ブロックと、該移動ブロックに装着されたカ
   ッタと、前記各ガイドレールにおける前記カッタヘッド
   の中心側端部に設けられたゲート機構と、前記掘削機本
   体に支持されて前記カッタヘッドの所定の回転角度位置
   で対向する前記各ガイドレールの端部に該ゲート機構を
   介して選択的に連結離脱可能な一つのカッタ収納箱と、
   前記ガイドレールに位置する前記移動ブロック及び前記
   カッタを前記カッタ収納箱内に引き込み及び押し出し可
   能なカッタ移動手段と、該カッタ移動手段と前記移動ブ
   ロックとを着脱自在に連結する連結部材と、前記カッタ
   ヘッドの掘削によって発生した掘削土砂を外部に排出す
   る排土手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削
   機。
8. 【請求項８】 請求項７記載のトンネル掘削機におい
   て、前記移動手段は、駆動ロッドが前記カッタ収納箱内
   に挿通する移動ジャッキであって、該駆動ロッドの先端
   部は前記連結部材によって前記移動ブロックと着脱自在
   に連結可能であることを特徴とするトンネル掘削機。
9. 【請求項９】 請求項７記載のトンネル掘削機におい
   て、前記カッタ収納箱を、前記各ガイドレール端部の装
   着位置と、該端部から所定距離離間した退避位置とに移
   動するカッタ収納箱移動手段を設けたことを特徴とする
   トンネル掘削機。
10. 【請求項１０】 請求項７記載のトンネル掘削機におい
    て、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状態
    で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記移
    動ブロック及び前記カッタを一組ずつ前記カッタ収納箱
    内に収納して交換可能であることを特徴とするトンネル
    掘削機。
11. 【請求項１１】 請求項７記載のトンネル掘削機におい
    て、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状態
    で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記移
    動ブロック及び前記カッタを全て前記カッタ収納箱内に
    収納して同時に交換可能であることを特徴とするトンネ
    ル掘削機。
12. 【請求項１２】 請求項７記載のトンネル掘削機におい
    て、前記カッタヘッドには平行をなす少なくとも２列の
    ガイドレールが設けられ、該各ガイドレールにはローラ
    カッタが装着された第１移動ブロックとカッタビットが
    装着された第２移動ブロックが移動自在に支持される一
    方、前記掘削機本体には該ローラカッタ及び第１移動ブ
    ロックを収納する第１カッタ収納箱と該カッタビット及
    び第２移動ブロックを収納する第２カッタ収納箱が設け
    られたことを特徴とするトンネル掘削機。
13. 【請求項１３】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を
    前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回
    転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを
    駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記カッタヘッ
    ドの前面部に中心部から放射状に設けられたガイドレー
    ルと、該ガイドレールに沿って移動自在に支持された移
    動ブロックと、該移動ブロックに装着されたカッタと、
    前記ガイドレールにおける前記カッタヘッドの中心側端
    部に連結されたカッタ収納箱と、前記ガイドレール側と
    該カッタ収納箱内とを連通及び遮断可能なゲート機構
    と、前記カッタヘッドにその回転中心に対して前記ガイ
    ドレールと反対側に配設されて前記ガイドレールに位置
    する前記移動ブロック及び前記カッタを前記カッタ収納
    箱内に引き込み及び押し出し可能なカッタ移動手段と、
    該カッタ移動手段と前記移動ブロックとを着脱自在に連
    結する連結部材と、前記カッタヘッドの掘削によって発
    生した掘削土砂を外部に排出する排土手段とを具えたこ
    とを特徴とするトンネル掘削機。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のトンネル掘削機にお
    いて、前記移動手段は、駆動ロッドが前記カッタ収納箱
    内に挿通する移動ジャッキであって、該駆動ロッドの先
    端部は前記連結部材によって前記移動ブロックと着脱自
    在に連結可能であることを特徴とするトンネル掘削機。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載のトンネル掘削機にお
    いて、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
    態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
    移動ブロック及び前記カッタを一組ずつ前記カッタ収納
    箱内に収納して交換可能であることを特徴とするトンネ
    ル掘削機。
16. 【請求項１６】 請求項１３記載のトンネル掘削機にお
    いて、前記移動ブロックは複数屈曲自在に連結された状
    態で前記ガイドレールに沿って移動自在であって、前記
    移動ブロック及び前記カッタを全て前記カッタ収納箱内
    に収納して同時に交換可能であることを特徴とするトン
    ネル掘削機。
17. 【請求項１７】 請求項７または１３記載のトンネル掘
    削機において、前記カッタはローラカッタであることを
    特徴とするトンネル掘削機。
18. 【請求項１８】 請求項７または１３記載のトンネル掘
    削機において、前記カッタはカッタビットであることを
    特徴とするトンネル掘削機。
19. 【請求項１９】 請求項７または１３記載のトンネル掘
    削機において、前記カッタはローラカッタ及びカッタビ
    ットであって、該ローラカッタが装着された移動ブロッ
    クと該カッタビットが装着された移動ブロックが前記カ
    ッタヘッドの前面部に並設された各ガイドレールにそれ
    ぞれ移動自在に支持され、該ローラカッタの移動ブロッ
    クと該カッタビットの移動ブロックの一方あるいは両方
    を前記カッタ収納箱内に引き込み可能であることを特徴
    とするトンネル掘削機。