JP2016169563A - トンネル掘進機の切削ビット取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】切削ビットの長寿命化を図る。切削ビットの交換を安全かつ容易にする。
【解決手段】この切削ビット取付構造では、切削ビット１０５にロッド３を連結して、切削ビット１０５を外部ケース１内の内部ケース２の切削ビット挿通部２４に通しロッド３の先端切刃Ｃを外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通じてカッタヘッド１００の前面板から突出させ、ロッド３をロッド固定部４に固定することにより取り付け、カッタヘッド１００の回動により切削ビット１０５で切羽に切り込み、切削ビット１０５が切羽からの反力を受けて所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、トンネルの掘削工事に使用するシールド掘進機を含むトンネル掘進機の切削ビットの長寿命化、及び切削ビットの交換に最適なトンネル掘進機の切削ビット取付構造に関する。

トンネルの掘削工事に使用するトンネル掘進機は、一般に、マシン本体の前面にカッタヘッドが回動可能に設けられており、このカッタヘッドの前面板に、地山を切削するための切削ビットが複数配設されている。このカッタヘッドを地山の切羽に押し当て回動させながら前進することで地山を掘削している。
このカッタヘッドの切削ビットは、地山を切削することで摩耗する。そして、切削ビットの摩耗、損傷の進行に伴い切削効率は低下し、最終的に切削困難となって、切削ビットの交換が必要となる。
近年、トンネルの掘削工事の長距離化に伴い、この切削ビットの維持及びその交換方法が重要になっている。

一般に、切削ビットはカッタスポークの前面板などカッタヘッドの前面板に装着されている。
従来のトンネル掘進機で切削ビットがカッタスポークの前面板に固定される形式のものにあっては、切削ビットの交換が必要な場合に、マシン本体の前面に立坑を構築して、この立坑内で切削ビットを交換したり、マシン本体内部からカッタチャンバに充満した高圧の泥水中に潜水夫が入り、この中で切削ビットを交換したりしている。前者の場合、立坑築造に多くのコストを必要とし、工期は長期化せざるを得ない。後者の場合は、高気圧潜水作業になるため、安全性や作業可能時間が厳しく制限され、切削ビットの交換作業は長時間にならざるを得ない。
これに対し、切削ビットがカッタスポークの前面板に着脱可能に取り付けられ、カッタスポーク内に形成された切削ビットの交換のための作業室内で切削ビットを取り外し新しいものに交換できるようにしたトンネル掘進機が提供されている。

この種のトンネル掘進機が特許文献１、２などにより提案されている。
特許文献１はトンネル掘進機における各種機器の支持装置に関するもので、この文献１のマシンでは、ビットを支持するためのシール付きの球殻と機器ホルダとを備え、球殻はこれを貫通しビットを摺動自在にシールして支持するビット挿通孔を有し、機器ホルダはトンネル掘進機本体に着脱可能な固設部と、ビット挿通孔に挿通されたビットの基端部を着脱自在に支持する着脱部を有して構成される。このようにしてカッタヘッドに取り付けられるビットの交換を容易とし、狭い作業空間を有効に利用することができるようにしている。
特許文献２はシールド掘進機におけるカッタビット交換装置に関するもので、この文献２のマシンでは、カッタディスクのカッタスポークの後ろ側にカッタビット交換用の作業通路を、カッタディスクと一体回転可能に設けるとともに、カッタスポーク上のカッタビットを作業通路内に取り出せるように構成し、カッタディスクの中心部に中空シャフトを一体回転可能に配設し、中空シャフトの後端に作業者出入り用の開口を設けてカッタスポーク側の作業通路と連通可能にしている。このようにして摩耗や破損等により使用不能になったカッタビットだけを交換することができるようにしている。

特許３１６４７９３号公報 特開２００１−１４０５８７号公報

しかしながら、上記従来の各トンネル掘進機では、カッタヘッド内の作業室内で切削ビットを交換可能にしているものの、切削ビットはカッタヘッドの前面板に強固に固定して取り付けられていて、地山の掘削時において切削ビットの傾角は固定されるので、切削ビットの背面（逃げ面）の摩耗は免れず、長寿命化の要請に対応することができない、という問題がある。
この問題について補足する。一般に、トンネル掘進機の地山での掘進では、カッタヘッドを一方向だけに回動すると、カッタ掘削トルクの反作用によってマシン本体がローリングするため、カッタヘッドを逆方向に回動してローリングを防止、修正している。このため、カッタヘッドには正逆両方向に切削ビットが対にして配置されている。図１２に示すように、一対のカッタビットがカッタスポークの前面板に固定されていると、一方のカッタビットＡが切り込み量ｔで切刃を切削しているときに、他方のカッタビットＢの逃げ面は切刃を擦るようにして切削することになる。つまり、一方のビットで切刃を切削しながらも、他方のビットは切羽に押し付けられることになるので、ビットの逃げ面は摩耗してビットシャンク（ビットを取り付ける母材）が痩せてしまい、ビットのすくい面に取り付けられた超硬チップが脱落する原因となる。

本発明は、このような従来の問題を解決するもので、この種のトンネル掘進機の切削ビット取付構造において、切削ビットにカッタヘッドの回動方向に関わらず適切な切削角や逃げ角を付与できるようにして、切削ビットの逃げ面の摩耗を可及的に防止し、長寿命化を図ること、また、切削ビットが摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときは、カッタスポーク内の大気圧下の作業室で切削ビットを安全に交換できるようにすること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
トンネル掘進機のカッタヘッド内に切削ビットを交換するための作業空間を有し、カッタヘッド内でカッタヘッドの前面板に切削ビットを取り付けるためのトンネル掘進機の切削ビット取付構造であって、
先端側に断面略円弧形状の溝をなすガイド部、及び前記ガイド部の前記溝の底部を貫通し、切削ビットを挿通可能でかつ切削ビットを前記断面略円弧形状の溝の延びる方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビットの切削ビット挿通口を有し、後端側が開口されて、前記カッタヘッドの前面板に形成される取付開口に前記切削ビット挿通口をカッタヘッドの前方に向け、かつ前記ガイド部をカッタヘッドの接線方向に取り付けられる外部ケースと、
前記外部ケースの前記ガイド部に沿って摺動可能な断面略円弧形状の外周面、及び当該外周面に切削ビット突出口を開口され、反対側に切削ビット挿入口が開口され、切削ビットが挿通可能な切削ビット挿通部を有し、前記外部ケースの切削ビット挿通口に前記切削ビット突出口を合せて前記外部ケース内に回動可能に組み込み配置される内部ケースと、
切削ビットに連結され、切削ビットを前記内部ケースの切削ビット挿通部内に挿入、支持するためのロッド、及び前記内部ケースの外側に前記切削ビット挿入口に対向して着脱可能に取り付けられ、前記ロッドを固定するためのロッド固定部と、
前記外部ケース及び前記内部ケース間に着脱可能に設けられ、前記外部ケースの切削ビット挿通口に対して前記切削ビット突出口を前記所定の角度だけ揺動可能に前記内部ケースの回動を規制する着脱自在な内部ケース回動規制部と、
を備え、
切削ビットに前記ロッドを連結して、切削ビットを前記外部ケース内の前記内部ケースの前記切削ビット挿通部に通し前記切削ビットの先端切刃を前記外部ケースの切削ビット挿通口を通じてカッタヘッドの前面板から突出させ、前記ロッドを前記ロッド固定部に回転自在に取り付け、
前記カッタヘッドの回動により切削ビットで切羽に切り込み、切削ビットが切羽からの反力を受けて前記所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削する、
ことを要旨とする。
また、この切削ビット取付構造では、各部に次のように構成を有することが好ましい。
（１）外部ケースの先端側は、カッタヘッド前面板の取付開口に嵌合可能に形成され、前記外部ケースの外周部に前記取付開口の周囲に当接可能な取付フランジが突設される。
（２）外部ケースのガイド部の断面略円弧形状は半円よりも大きい弧をなす。
（３）外部ケースのガイド部の断面略円弧形状は半円又は半円よりも小さい弧をなす。
（４）内部ケースは、略円柱形でかつ外周面の一部が平坦状に形成されて、外周面が断面略円弧形状の面と平坦状の面とからなり、切削ビット挿通部は前記内部ケースの直径方向と平行に形成され、切削ビットの突出口が前記断面略円弧形状の外周面の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビットの挿入口が前記平坦部の中央に開口される。
この場合、内部ケースの外周面の断面略円弧形状の面は外部ケースのガイド部の断面略円弧形状よりも大きい弧をなす。
（５）内部ケースは、略半円柱形で外周面が断面略円弧形状の面と平坦状の面からなり、切削ビット挿通部は前記内部ケースの直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口が前記断面略円弧形状の面の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口は前記平坦状の面の中央に開口される。
この場合、内部ケースの外周面の断面略円弧形状の面は外部ケースのガイド部の断面略円弧形状と略同じ又は少し小さい弧をなす。
（６）ロッドは、外周面に雄ネジを有するスクリューロッドからなり、切削ビットに台座を介して回転可能に連結され、ロッド固定部は内部ケースの切削ビット挿入口に連通し、前記ロッドの雄ネジに螺合可能な雌ネジ穴を有する蓋部材からなり、前記内部ケースの外周面で前記切削ビット挿入口に対向して取り付けられる。
（７）ロッドは、外周面に雄ネジを有するスクリューロッドからなり、切削ビットに台座を介して連結され、ロッド固定部は内部ケースの切削ビット挿入口に連通し、前記ロッドの雄ネジに螺合可能な雌ネジ穴を有する蓋部材からなり、内部ケースの外周面に前記切削ビット挿入口に対向して前記内部ケースに接合される支持部材を介して取り付けられる。
（８）内部ケース回動規制部は、内部ケースの切削ビット挿入口に外部に向けて凸状に又は前記切削ビット挿入口の両側に平坦状に形成される内部ケース側の衝接部と、外部ケースの後端側で前記内部ケース側の衝接部から所定角度離れた位置に前記内部ケース側の衝接部に係合可能に形成される外部ケース側の受け部とからなる。

本発明のトンネル掘進機の切削ビット取付構造では、上記の構成により、切削ビットにロッドを連結して、切削ビットを外部ケース内の内部ケースの切削ビット挿通部に通し切削ビットの先端切刃を外部ケースの切削ビット挿通口を通じてカッタヘッドの前面板から突出させ、ロッドをロッド固定部に固定することにより取り付け、カッタヘッドの回動により切削ビットで切羽に切り込み、切削ビットが切羽からの反力を受けて所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削するようにしたので、切削ビットにカッタヘッドの回動方向に関わらず適切な切削角や逃げ角を付与して、切削ビットの逃げ面の摩耗を可及的に防止し、切削ビットの長寿命化を図ることができ、また、切削ビットが摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときは、カッタスポーク内の大気圧下の作業室で切削ビットを安全に交換することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態による切削ビットを装着したトンネル掘進機の側面断面の上半部を示す図（上半側面断面図） 同切削ビット取付構造の主要部の構成を拡大して示す図（側面図） 同切削ビット取付構造の主要部各部の構成を示す図（（ａ）は側面断面図（ｂ）は背面図） 同切削ビット取付構造の主要部の一部の構成を示す図（側面断面図） 同切削ビット取付構造の作用効果を示す図（側面断面図） 同切削ビット取付構造の作用効果を示す図（側面断面図） 本発明の第２の実施の形態によるトンネル掘進機の切削ビット取付構造の主要部の構成を拡大して示す図（正面図） 同切削ビット取付構造の主要部各部の構成を示す図（（ａ）は側面断面図（ｂ）の中心線左側の半面は（ａ）のIII−III線断面図（ｂ）の中心線右側半面は背面図） 同切削ビット取付構造の作用効果を示す図（側面断面図） 同切削ビット取付構造の作用効果を示す図（側面断面図） 同切削ビット取付構造の作用効果を示す図（側面断面図） 従来の切削ビット取付構造の問題を説明するための図

次に、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１に第１の実施の形態を示している。
図１に示すように、このトンネル掘進機の切削ビット取付構造は、トンネル掘進機Ｍ前面のカッタヘッド１００のカッタスポーク１０１内に切削ビット１０５を交換するための作業室（作業空間）１０３を有し、このカッタスポーク１０１内でカッタスポークの前面板１０２に切削ビット１０５を取り付けるためのもので、外部ケース１と、内部ケース２（図３参照）と、ロッド３及びロッド固定部４と、内部ケース回動規制部５とを備えて構成される。
なお、このトンネル掘進機Ｍは一般に知られているマシンで、図１中、１００はカッタヘッド、１０１はカッタスポーク、１０２はカッタスポークの前面板、１０３は作業室、１０４は通路、１０５は切削ビット（傾角掘削ビット）、１０６はセンタビット、１０７はティースビット、１０８はフード、１０９は隔壁、１１０は軸受、１１１はカッタヘッド回転軸、１１２はカッタチャンバ、１１３はカッタ駆動装置である。この場合、カッタスポークの前面板１０２には、切削ビット１０５のための複数の取付開口Ｐが、カッタスポーク１０１の幅方向中心を通るカッタヘッド１００の半径方向の軸線上に、同軸線方向に向けて長い四角形状に形成される。
また、ここで使用される切削ビット１０５は、図４に示すように、全体が略四角柱状で、先端の各すくい面に先端の角部から軸方向所定の長さに超硬チップＣ、この場合、タングステンカーバイトのチップが取り付けられて切刃（切削刃）を形成される。

外部ケース１は、図２及び図３（ａ）に示すように、先端側に断面略円弧形状の溝１０ｆをなすガイド部１０、及びガイド部１０の溝１０ｆの底部を貫通し、切削ビット１０５を挿通可能に切削ビット１０５と略同じ断面形状でかつ切削ビット１０５をガイド部１０の断面略円弧形状の溝１０ｆの延びる方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビット１０５よりも少し大きい切削ビット挿通口１１Ｐを有し、後端側が開口される。この場合、外部ケース１は全体がカッタスポーク１０１の取付開口Ｐに嵌合可能に後端面に開口を有する略直方体形に形成されて、カッタスポーク１０１の前方に向けられる略長方形の面をなす先端プレート１１と、先端プレート１１の各長辺に対応し、相互に対向する長手方向の面をなす一対の長手方向プレート１２と、先端プレート１１の各短辺に対応し、相互に対向する短手方向の面をなす一対の短手方向プレート１３とからなり、一対の短手方向プレート１３の一方は先端から後端方向の長さが他方よりも短く、他方の先端から後端方向の長さの２分の１よりも少し長い程度になっている。そして、この外部ケース１の内部中央に一方の短手方向プレート１３の内面から先端プレート１１の内面、他方の短手方向プレート１３の内面にかけて各長手方向プレート１２の中心間を結ぶ線を中心軸とする半円よりも大きい弧をなす断面略円弧状の溝１０ｆが形成されてガイド部１０となす。この断面略円弧形状の溝１０ｆは先端プレート１１の中央で先端プレート１１の外面付近に達し、この先端プレート１１の中央に、切削ビット１０５を挿通可能に切削ビット１０５と略同じ断面略四角形状で、切削ビット１０５をカッタスポーク１０１の幅方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビット１０５よりも少し大きい切削ビット挿通口１１Ｐが開口される。また、この外部ケース１の各長手方向プレート１２の中心には、円筒状の軸受１２１が貫通され、外側に突出される。また、この場合、外部ケース１の先端側は、既述のとおり、カッタヘッド１００の前面板の取付開口Ｐに嵌合可能に形成されており、また、外部ケース１の外周部（各長手方向プレート１２及び各短手方向プレート１２の外面）には取付開口Ｐの周囲に当接可能な取付フランジ１４が突設される。
しかして外部ケース１は先端側が切削ビット挿通口１１Ｐをカッタヘッド１００の前方に向け、かつガイド部１０をカッタスポーク１０１上のカッタヘッド１００の半径方向の軸線に対して略直角に向けて、カッタスポークの前面板１０２の取付開口Ｐに嵌め込まれ、外部ケース１外周部の取付フランジ１４が取付開口Ｐの周囲に当接されて、この取付フランジ１４と前面板１０２がボルトにより固定されて取り付けられる。
なお、この外部ケース１の断面略円弧形状の溝１０ｆで切削ビット挿通口１１Ｐに近接する所定の位置にシール材６が取り付けられ、外部ケース１と後述する内部ケース２との間に介設される。

内部ケース２は、図３（ａ）に示すように、外部ケース１のガイド部１０に沿って摺動可能な断面略円弧形状の外周面２１、及びこの外周面２１に切削ビット突出口２２を開口され、反対側に切削ビット挿入口２３が開口され、切削ビット１０５を挿通可能に切削ビット１０５と略同じ断面形状でかつ略同じ大きさ又は少し大きい切削ビット挿通部２４を有し、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに切削ビット突出口２２を合せて外部ケース１内に回動可能に組み込み配置される。なお切削ビット突出口２２にはシール２２ａが装着され、切削ビット１０５の側面との水密性を確保して、切羽からの地下水や掘削土砂の侵入を阻止する。この場合、内部ケース２は、外部ケース１の内部に嵌合可能な略円柱形でかつ外周面の一部が平坦状に形成されて、外周面が断面略円弧形状の面２１と平坦状の面２５とからなり、断面略円弧形状の面２１は外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状よりも少し大きい弧になっている。切削ビット挿通部２４は切削ビット１０５と略同じ断面略四角形状で切削ビット１０５よりも少し大きくして、内部ケース２の直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口２２が断面略円弧形状の面２１の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口２３が平坦状の面２５の中央に開口される。また、この内部ケース２の外部ケース１の各長手方向プレート１２に対応する各面の中心に回動軸２６が外部ケース１の各長手方向プレート１２の各軸受１２１に嵌合可能に外側に突出され、その一方の回動軸２６の端部にはこの回動軸２６に同芯的にナット２７が併せて取り付けられる。
しかして内部ケース２は外部ケース１内に内部ケース２の切削ビット突出口２２を外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対応させて嵌合配置され、内部ケース２の各回動軸２６が外部ケース１の各軸受１２１に嵌挿されて、外部ケース１内に回動可能に組み込まれる。

ロッド３は、図３に示すように、切削ビット１０５に連結され、切削ビット１０５を内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に挿入、支持するためのもので、ロッド固定部４は、内部ケース２の外側に切削ビット挿入口２３に対向して着脱可能に取り付けられ、このロッド固定部４でロッド３を固定するようになっている。この場合、ロッド３は、図４に示すように、頭部３１と頭部３１より小径の軸部３２とを有し、軸部３２の外周面に雄ネジ３２Ｓが形成されたスクリューロッドからなり、切削ビット１０５の後端部に台座３３を介して回転可能に連結される。この台座３３は内部ケース２の切削ビット挿通部２４と略同じ断面形状（断面四角形状）のブロックで、後端面にロッド３の頭部３１が嵌合可能な円筒状の凹部３３０を有し、後端面にロッド３の軸部３２が挿通可能な穴３３１を有する固定プレート３３２が取り付けられる。この台座３３は切削ビット１０５の後端部に接合され、ロッド３は台座３３の後端面の凹部３３０に嵌め込まれ、その後端面に固定プレート３３２がボルト又は溶接により固定されて、台座３３に回転可能にかつ引き抜きを防止されて取り付けられる。また、ロッド３の後端部にはロッド３に同芯的にナット３４が併せて取り付けられる。また、この場合、ロッド固定部４は、図３に示すように、内部ケース２の外周面の平坦状の面２５に当接可能な蓋部材からなり、その中心に切削ビット挿入口２３に連通し、ロッド３の雄ネジ３２Ｓに螺合可能な雌ネジ穴４０が形成される。
しかして切削ビット１０５に台座３３を介してロッド３が連結されて、切削ビット１０５がロッド３とともに内部ケース２の切削ビット挿通部２４に挿通され、この状態から、ロッド固定部４が内部ケース２の切削ビット挿入口２３に対向してロッド３の雄ネジ３２Ｓとロッド固定部４の雌ネジ４０とをネジ締結され、内部ケース２の外周面の平坦状の面２５にボルトにより固定されて取り付けられ、切削ビット１０５がロッド３及びロッド固定部４により支持、固定される。これにより、切削ビット１０５は内部ケース２の切削ビット挿通部２４にロッド３の回転操作により進退可能に組み付けられ、ロッド３の正回転方向の操作により切削ビット１０５の先端切刃Ｃが内部ケース２の切削ビット突出口２２を通して外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから突出可能に、ロッド３の逆回転方向の操作により切削ビット１０５の先端切刃Ｃが外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから後退して内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に没入可能になっている。

内部ケース回動規制部５は、図２、図３に示すように、外部ケース１及び内部ケース２間に着脱可能に設けられ、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して切削ビット突出口２２を所定の角度だけ揺動可能に内部ケース２の回動を規制するようになっており、その具体例として、内部ケース２の切削ビット挿入口２３に外部に向けて凸状に形成される内部ケース側の衝接部５１と、外部ケース１の後端側で内部ケース２の衝接部５１から所定角度離れた位置に内部ケース側の衝接部５１に係合可能に形成される外部ケース側の受け部５２とからなる。この場合、内部ケース側の衝接部５１はロッド固定部４が利用され、蓋部材が内部ケース側の衝接部５１として兼用される。このロッド固定部４では、外周面に漸次外側に拡張される斜めの衝接面５１１を有している。外部ケース側の受け部５２は一端に内部ケース側の衝接部５１の衝接面５１１に係合可能な斜めの受け面５２１を有する一対の平板５２２からなり、一方の平板５２２は外部ケース１の各長手方向プレート１２の後端部で一方の短手方向プレート１３側にボルトより取り付けられ、他方の平板５２２は外部ケース１の各長手方向プレート１２の後端部で他方の短手方向プレート１３側にボルトより取り付けられて、各平板５２２が内部ケース側の衝接部５１の両側に配置され、各平板５２２の受け面５２１が内部ケース側の衝接部５１の衝接面５１１に対向し、その衝接面５１１から所定の角度距離だけ離間される。
しかして内部ケース回動規制部５は、内部ケース２に衝接部５１が設けられ、外部ケース１に受け部５２が着脱可能に設けられて構成され、内部ケース側の衝接部５１と外部ケース側の受け部５２との係合により、外部ケース１内で内部ケース２を所定の角度だけ揺動可能に回動を規制し、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２が所定の角度だけ揺動可能になっている。これにより、切削ビット１０５は内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に通されて、切削ビット１０５の先端切刃Ｃが外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから突出された状態で所定の角度だけ揺動可能となり、また、切削ビット１０５の先端切刃Ｃが内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に没入され、併せて外部ケース１から外部ケース側の受け部５２が取り外されることにより、内部ケース２が外部ケース１内で広角（少なくとも外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２がオフセット可能な角度）に回動可能となり、内部ケース２の外周面（断面略円弧形状の面２１）で外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐが遮蔽可能になる。

このようにして、この切削ビット取付構造では、図２に示すように、切削ビット１０５にロッド３を連結して、この切削ビット１０５を外部ケース１内の内部ケース２の切削ビット挿通部２４に通し切削ビット１０５の先端切刃Ｃを外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通じてカッタヘッド１００の前面板から突出させ、ロッド３をロッド固定部４に固定することにより取り付け、カッタヘッド１００の回動により切削ビット１０５で切羽に切り込み、切削ビット１０５が切羽からの反力を受けて前記所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削する。
この切削ビット取付構造において、既述の所定の角度には、切削ビット１０５が切羽に切り込み、切羽の切削抵抗により傾き、切刃Ｃが切羽を切削するときに、切削ビット１０５に最適な切削角及び逃げ角が確保されるように、適宜の角度が設定される。

図５にこの切削ビット１０５の切羽に対する切削時の姿勢（切削ビット１０５の切削角及び逃げ角）を示している。
図５に示すように、カッタヘッド１００が矢印の掘削方向に回動すると、切削ビット１０５（超硬チップＣ）はカッタヘッド１００の回動方向に切羽に切り込み、切羽の切削抵抗を受けて、内部ケース回動規制部５の作用（内部ケース側の衝接部５１の衝接面５１１と外部ケース側の受け部５２の受け面５２１、この場合、一方の平板５２２の受け面５２１との係合）により所定の角度だけ傾き、その角度が保持されて、切羽を切削する。このとき、切削ビット１０５の切削角は切羽の切削に最適な角度−δ、逃げ角は切削ビット１０５の逃げ面の保護に必要な角度δをなす。このようにして切削ビット１０５に作用する推力（切削方向と直角方向への力）が小さくなるので、切羽への切り込みが容易となり、切り込み深さｔが確実に保持されて切削される。また、切削ビット１０５の逃げ角が確保されることで、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗が非常に小さくなり、切削ビット１０５の耐久性は著しく高くなる。また、これとは反対方向へ切削する場合も同様で、切削ビット１０５は切羽に切り込み、切羽の切削抵抗を受けて、内部ケース回動規制部５の作用により所定の角度だけ傾き、その角度が保持されて、切羽を切削する。このとき、切削ビット１０５の切削角は切羽の切削に最適な角度−δ、逃げ角は切削ビット１０５の逃げ面の保護に必要な角度δをなし、切削ビット１０５に作用する推力が小さくなるので、切羽への切り込みが容易となり、切り込み深さｔを確実に保持して切削する。切削ビット１０５の逃げ角が確保されることで、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗が非常に小さくなり、切削ビット１０５の耐久性は著しく高くなる。

図６に切削ビット１０５が摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときの切削ビット１０５の交換手順を示している。
切削ビット１０５の交換はカッタスポーク１０１内の大気圧下の作業室１０３で次の手順により行う。
（１）内部ケース回動規制部の取り外し
まず、内部ケース回動規制部５の外部ケース側の受け部５２を取り外す。この場合、一方の受け部５２のみを取り外せばよい。一方の受け部５２のボルトを緩め、外部ケース１の後端面から取り外す。
（２）ロッドの回転操作により切削ビットを後退
続いて、ロッド３を回転操作して切削ビット１０５を後退させる。この場合、ロッド３の後端部のナット３４にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付けて、ナット３４を回転してロッド３を回転させ、ロッド３とロッド固定部４との間の送りねじ作用によりロッド３をロッド固定部４の方向に向けて後退し、切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２から後退し、切削ビット１０５を外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから内部ケース２の切削ビット挿通部２４内（切削ビット突出口２２の内側）に引き入れる。この時シール２２ａにより切削ビット１０５と切削ビット突出口２２の間隙から切羽の地下水や掘削土砂の侵入が阻止される。
（３）内部ケースをビット交換時の回動位置まで回動
次いで、内部ケース２を回動軸２６（図３参照）の回動操作によりビット交換時の回動位置まで回動する。この場合、内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付けて、ナット２６を回動して内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに外部ケース１の一方の短手方向プレート１３方向に回動し、ビット交換時の回動位置として外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２が完全に離れるオフセット位置まで回動する。このようにすることにより、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐは内部ケース２の断面略円弧形状の面２１により遮蔽される。また、この場合、この切削ビット挿通口１１Ｐの近傍で外部ケース１と内部ケース２との間にはシール材６が配設されているので、外部ケース１と内部ケース２との間の隙間もまた遮蔽される。これにより、カッタスポークの前面板１０２の取付開口Ｐに臨む外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから切羽側からの礫、土砂、泥水の浸入が防止される。
なお、ここでは内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付け、ナット２７を回動して内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに回動しているが、一方の回動軸２６にモータあるいはジャッキ・リンク機構などを接続して、これらの駆動装置により内部ケース２を回動し、停止するようにしてもよい。
（４）切削ビットの引き抜き
次いで、内部ケース２から切削ビット１０５を引き抜く。この場合、ロッド固定部４のボルトを緩め、ロッド固定部４から引き抜き、ロッド固定部４を回転して、内部ケース２から切削ビット１０５をロッド３とともに引き抜く。そして、ロッド３上のロッド固定部４を回転し、ロッド３からロッド固定部４を取り外しておく。
（５）新規ビットの内部ケースへの挿入及びロッド、ロッド固定部による固定
次いで、新規切削ビット１０５を内部ケース２へ挿入し、ロッド３及びロッド固定部４により固定する。この場合、まず、新規切削ビット１０５に接合されたロッド３にナット３４側からロッド固定部４を回転させながら（ネジ）係合させる。続いて、この状態から新規切削ビット１０５を内部ケース２の切削ビット挿入口２３から挿入し、ロッド３とともに切削ビット挿通部２４内に組み込む。そして、ロッド固定部４を内部ケース２の平坦状の面２５にボルトにより固定する。
（６）内部ケースの正規の位置までの回動、及び新規切削ビットのカッタスポークの前面板から前方への押し出し
次いで、内部ケース２を正規の位置（新規切削ビット１０５がカッタスポークの前面板１０２に対して直角となる位置）まで回動し、切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２から前方へ押し出す。この場合、まず、内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７を回転治具により回動して、内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに外部ケース１の他方の短手方向プレート１３方向に回動し、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２を合わせ、新規切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２に対して直角に向ける。そして、ロッド３をその後端部のナット３４を回転治具により回転して前進させ、切削ビット１０５を内部ケース２の切削ビット突出口２２へ押し進め、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通して、カッタスポークの前面板１０２から前方へ正規の位置まで突出させる。
（７）内部ケース回動規制部の取り付け
そして最後に、内部ケース回動規制部５を取り付ける。この場合、一方の受け部５２のみを外部ケース１の後端面の一方の短手方向プレート１３側にボルトにより取り付ける。

このような切削ビット１０５の取り付け形式により、大気圧下のカッタスポーク１０１内部（作業室１０３）で作業員が切削ビット１０５の交換を容易かつ確実に行うことができる。そして、カッタヘッド１００による切羽の掘削に際し、カッタヘッド１００の回動方向に対して所定傾角の切削ビット１０５で切羽を切削することができ、トンネル掘進機の長距離掘進に適応することができる。

以上説明したように、この切削ビット取付構造によれば、切削ビット１０５にロッド３を連結して、切削ビット１０５を外部ケース１内の内部ケース２の切削ビット挿通部２４に通し切削ビット１０５の先端切刃Ｃを外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通じてカッタヘッド１００の前面板から突出させ、ロッド３をロッド固定部４に固定することにより取り付け、カッタヘッド１００の回動により切削ビット１０５で切羽を切り込み、切削ビット１０５が切羽からの反力を受けて所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削するようにしたので、切削ビット１０５にカッタヘッド１００の回動方向に関わらず適切な切削角や逃げ角を付与して、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗を可及的に防止し、切削ビット１０５の長寿命化を図ることができ、また、切削ビット１０５が摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときは、カッタスポーク１０１内の大気圧下の作業室１０３で切削ビット１０５を安全に交換することができる。
また、この切削ビット取付構造の場合、内部ケース２が円柱形（円筒体）であるので、カッタスポーク１０１の半径方向への幅を小さくすることが可能で、カッタスポーク１０１に多くの傾角掘削ビット１０５を配置することができる。なお、既述の先行技術では、回転体が球体あるいは半球体であるため、カッタスポークの半径方向への幅を小さくすることが難しく、切削ビットを多く配置することができない。

図７、図８に第２の実施の形態を示している。
図７、図８に示すように、このトンネル掘進機の切削ビット取付構造は、トンネル掘進機前面のカッタヘッド１００のカッタスポーク１０１内に切削ビット１０５を交換するための作業室（作業空間）１０３を有し、このカッタスポーク１０１内でカッタスポークの前面板１０２に切削ビット１０５を取り付けるためのもので、外部ケース１と、内部ケース２と、ロッド３及びロッド固定部４と、内部ケース回動規制部５とを備えて構成される。
この切削ビット取付構造では、各部の基本的な構成は第１の実施の形態と概ね共通し、外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状が半円をなす点、内部ケース２が略半円柱形で外周面が断面略円弧形状の面２１と平坦状の面２５とからなり、切削ビット挿通部２４が内部ケース２の直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口２２が断面略円弧形状の面の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口２３が平坦状の面２５の中央に開口される点、内部ケース２の外周面の断面略円弧形状の面２１が外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状と略同じ弧をなす点、ロッド３が、外周面に雄ネジ３２Ｓを有するスクリューロッドからなり、切削ビット１０５に台座３３を介して連結され、ロッド固定部４が内部ケース２の切削ビット挿入口２３に連通し、ロッド３の雄ネジ３２Ｓに螺合可能な雌ネジ穴４０を有する蓋部材からなり、内部ケース２の外周面に切削ビット挿入口２３に対向して内部ケース２に接合される支持部材４１を介して取り付けられる点、内部ケース回動規制部５が、内部ケース２の切削ビット挿入口２３の両側に平坦状に形成される内部ケース側の衝接部５１と、外部ケース１の後端側で内部ケース側の衝接部５１から所定角度離れた位置に内部ケース側の衝接部５１に係合可能に形成される外部ケース側の受け部５２とからなる点で、第１の実施の形態と異なる。

この場合、外部ケース１は全体がカッタスポーク１０１の取付開口Ｐに嵌合可能に後端面に開口を有する略直方体形に形成されて、カッタスポーク１０１の前方に向けられる略長方形の面をなす先端プレート１１と、先端プレート１１の各長辺に対応し、相互に対向する長手方向の面をなす一対の長手方向プレート１２と、先端プレート１１の各短辺に対応し、相互に対向する短手方向の面をなす一対の短手方向プレート１３とからなり、この外部ケース１の内部中央に一方の短手方向プレート１３の内面から先端プレート１１の内面、他方の短手方向プレート１３の内面にかけて各長手方向プレート１２の後端中央間を結ぶ線を中心軸とする半円の弧をなす断面略円弧形状の溝１０ｆが形成されてガイド部１０となす。この断面略円弧形状の溝１０ｆは先端プレート１１の中央で先端プレート１１の外面付近に達し、この先端プレート１１の中央に、切削ビット１０５を挿通可能に切削ビット１０５と略同じ断面略四角形状で、切削ビット１０５をカッタスポーク１０１の幅方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビット１０５よりも少し大きい切削ビット挿通口１１Ｐが開口される。また、この外部ケース１の各長手方向プレート１２には後端中央に、円筒状の軸受１２１が貫通形成される。
また、この場合、外部ケース１の先端側は、既述のとおり、カッタヘッドの前面板１０２の取付開口Ｐに嵌合可能に形成されており、また、外部ケース１の外周部（各長手方向プレート１２及び各短手方向プレート１３の外面）には取付開口Ｐの周囲に当接可能な取付フランジ１４が突設される。
しかして外部ケース１は先端側が切削ビット挿通口１１Ｐをカッタヘッド１００の前方に向け、かつガイド部１０をカッタスポーク１０１上のカッタヘッド１００の半径方向の軸線に対して略直角に向けて、カッタスポークの前面板１０２の取付開口Ｐに嵌め込まれ、外部ケース１外周部の取付フランジ１４が取付開口Ｐの周囲に当接されて、この取付フランジ１４と前面板１０２がボルトにより固定されて取り付けられる。

この場合、内部ケース２は、外部ケース１の内部に嵌合可能な略半円柱形に形成されて、外周面が断面略円弧形状の面２１と平坦状の面２５とからなり、断面略円弧形状の面２１は外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状と略同じ弧になっている。切削ビット挿通部２４は切削ビット１０５と略同じ断面略四角形状で切削ビット１０５よりも少し大きくして、内部ケース２の直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口２２が断面略円弧形状の面２１の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口２３が平坦状の面２５の中央に開口される。また、この内部ケース２の各側面の後端側と後述する角筒形のケース４１０の各側面との間で外部ケース１の各長手方向プレート１２の各軸受１２１に対応する位置にフランジ２８が固着されて、このフランジ２８に回動軸２６が外部ケース１の各軸受１２１に嵌合可能に外側に向けて突出され、その一方の回動軸２６の端部にはこの回動軸２６に同芯的に六角ないしは四角形断面のナット２７が溶接などにより設けられる。
しかして内部ケース２は外部ケース１内に内部ケース２の切削ビット突出口２２を外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対応させて嵌合配置され、内部ケース２の各回動軸２６が外部ケース１の各軸受１２１に嵌挿されて、外部ケース１内に回動可能に組み込まれる。

この場合、ロッド３は、第１の実施の形態と同様に、図４に示すように、頭部３１と頭部３１より小径の軸部３２とを有し、軸部３２の外周面に雄ネジ３２Ｓが形成されたスクリューロッドからなり、切削ビット１０５の後端部に台座３３を介して回転可能に連結される。ロッド固定部４は、内部ケース２の外周面の切削ビット挿入口２３よりも大きい平板状の蓋部材からなり、その中心に切削ビット挿入口２３に連通し、ロッド３の雄ネジ３２Ｓに螺合可能な雌ネジ穴４０が形成される。また、この場合、ロッド固定部４の支持部材４１として、内部ケース２の平坦状の面２５で切削ビット挿入口２３の周囲に、内部ケース２の切削ビット挿通部２４に連通する切削ビット挿通部２４と同じ大きさの内部空間を有し、後端の開口縁部にフランジ４１１を有する角筒形のケース４１０が連結される。
しかして切削ビット１０５に台座３３を介してロッド３が連結されて、切削ビット１０５がロッド３とともに内部ケース２の切削ビット挿通部２４に挿通され、ロッド固定部４は内部ケース２の切削ビット挿入口２３に対向してロッド３の雄ネジ３２Ｓとロッド固定部４の雌ネジ４０とをネジ締結し、内部ケース２に連結された角筒形のケース４１０の後端のフランジ４１１にボルトにより固定されて取り付けられ、切削ビット１０５がロッド３及びロッド固定部４により支持、固定される。これにより、切削ビット１０５は内部ケース２の切削ビット挿通部２４にロッド３の回転操作により進退可能に組み付けられ、ロッド３の正回転方向の操作により切削ビット１０５の先端切刃Ｃが内部ケース２の切削ビット突出口２２を通して外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから突出可能に、ロッド３の逆回転方向の操作により切削ビット１０５の先端切刃Ｃが外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから後退して内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に没入可能になっている。

この場合、内部ケース回動規制部５は、内部ケース２の切削ビット挿入口２３の両側に平坦状に形成される内部ケース側の衝接部５１と、外部ケース１の後端側で内部ケース側の衝接部５１から所定角度離れた位置に内部ケース側の衝接部５１に係合可能に形成される外部ケース側の受け部５２とからなる。この場合、内部ケース側の衝接部５１は内部ケース２の後端面の平坦状の面２５の両端が利用される。外部ケース側の受け部５２は一対のブロック５２５からなり、各ブロック５２５は断面略Ｌ字形に形成されて、一方のブロック５２５は水平部５２３が外部ケース１の各長手方向プレート１２の後端部で一方の短手方向プレート１３側にボルトより取り付けられて、垂直部５２４が内部ケース側の衝接部５１に対して所定の角度距離だけ離間されて対向配置され、他方のブロック５２５は水平部５２３が外部ケース１の各長手方向プレート１２の後端部で他方の短手方向プレート１３側にボルトより取り付けられて、垂直部５２４が内部ケース側の衝接部５１に対して所定の角度距離だけ離間されて対向配置される。
しかして内部ケース回動規制部５は、内部ケース２に衝接部５１が設けられ、外部ケース１に受け部５２が着脱可能に設けられて構成され、内部ケース側の衝接部５１と外部ケース側の受け部５２との係合により、外部ケース１内で内部ケース２を所定の角度だけ揺動可能に回動を規制し、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２が所定の角度だけ揺動可能になっている。これにより、切削ビット１０５は内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に通されて、切削ビット１０５の先端切刃Ｃが外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから突出された状態で所定の角度だけ揺動可能となり、また、切削ビット１０５の先端切刃Ｃが内部ケース２の切削ビット挿通部２４内に没入され、併せて外部ケース１から外部ケース側の受け部５２が取り外されることにより、内部ケース２が外部ケース１内で広角（少なくとも外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２がオフセット可能な角度）に回動可能となり、内部ケース２の外周面（断面略円弧形状の面２１）で外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐが遮蔽可能になる。

このようにして、この切削ビット取付構造では、図９に示すように、切削ビット１０５にロッド３を連結して、この切削ビット１０５を外部ケース１内の内部ケース２の切削ビット挿通部２４に通し切削ビット１０５の先端切刃Ｃを外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通じてカッタヘッド１００の前面板から突出させ、ロッド３をロッド固定部４に固定することにより取り付け、カッタヘッド１００の回動により切削ビット１０５で切羽に切り込み、切削ビット１０５が切羽からの反力を受けて前記所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削する。
この切削ビット取付構造において、既述の所定の角度には、切削ビット１０５が切羽に切り込み、切羽の切削抵抗により傾き、切刃Ｃが切羽を切削するときに、切削ビット１０５に最適な切削角及び逃げ角が確保されるように、適宜の角度が設定される。

図１０にこの切削ビット１０５の切羽に対する切削時の姿勢（切削ビット１０５の切削角及び逃げ角）を示している。
図１０に示すように、カッタヘッド１００が矢印の掘削方向に回動すると、切削ビット１０５（超硬チップＣ）はカッタヘッド１００の回動方向に切羽に切り込み、切羽の切削抵抗を受けて、内部ケース回動規制部５の作用（内部ケース側の衝接部５１と外部ケース側の受け部５２との係合）により所定の角度だけ傾き、その角度が保持されて、切羽を切削する。このとき、切削ビット１０５の切削角は切羽の切削に最適な角度−δ、逃げ角は切削ビット１０５の逃げ面の保護に必要な角度δをなす。このようにして切削ビット１０５に作用する推力（切削方向と直角方向への力）が小さくなるので、切羽への切り込みが容易となり、切り込み深さｔを確実に保持されて切削される。また、切削ビット１０５の逃げ角が確保されることで、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗が非常に小さくなり、切削ビット１０５の耐久性は著しく高くなる。また、これとは反対方向へ切削する場合も同様で、切削ビット１０５は切羽に切り込み、切羽の切削抵抗を受けて、内部ケース回動規制部５の作用により所定の角度だけ傾き、その角度が保持されて、切羽を切削する。このとき、切削ビット１０５の切削角は切羽の切削に最適な角度−δ、逃げ角は切削ビット１０５の逃げ面の保護に必要な角度δをなし、切削ビット１０５に作用する推力が小さくなるので、切羽への切り込みが容易となり、切り込み深さｔを確実に保持されて切削され、切削ビット１０５の逃げ角が確保されることで、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗が非常に小さくなり、切削ビットの耐久性は著しく高くなる。

図１１に切削ビット１０５が摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときの切削ビット１０５の交換手順を示している。
切削ビット１０５の交換はカッタスポーク１０１内の大気圧下の作業室１０３で次の手順により行う。
（１）ロッドの回転操作により切削ビットを後退
まず、ロッド３を回転操作して切削ビット１０５を後退させる。この場合、ロッド３の後端部のナット３４にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付けて、ナット３４を回転してロッド３を回転させ、ロッド３とロッド固定部４との間の送りねじ作用によりロッド３をロッド固定部４の方向に向けて後退し、切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２から後退し、切削ビット１０５を外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから内部ケース２の切削ビット挿通部内２４（切削ビット突出口２２の内側）に引き入れる。このようにロッド３とロッド固定部４との間の送りねじ作用によりロッド３をロッド固定部４の方向に向けて後退させることで、切羽の土圧や水圧などの外力に十分に対抗しながら切削ビット１０５を引き込むことができる。また、この場合、ジャッキなどの大きな引込装置や大きな治具を用いることがないので、狭隘なカッタスポーク１０１内部では操作が容易で適している。
（２）内部ケース回動規制部の取り外し
続いて、内部ケース回動規制部５の外部ケース側の受け部５２を取り外す。この場合、各受け部５２のボルトを緩め、各受け部５２を外部ケース１の後端面から取り外す。
（３）内部ケースをビット交換時の回動位置まで回動
次いで、内部ケース２を回動軸２６の回動操作によりビット交換時の回動位置まで回動する。この場合、内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付けて、ナット２７を回動して内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに外部ケース１の一方の短手方向プレート１３方向に回動し、ビット交換時の回動位置として外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２が完全に離れるオフセット位置まで回動する。このようにすることにより、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐは内部ケース２の断面略円弧状の面２１により遮蔽される。また、この場合、この切削ビット挿通口１１Ｐの近傍で外部ケース１と内部ケース２との間にシール材６が配設されているので、外部ケース１と内部ケース２との間の隙間もまた遮蔽される。これにより、カッタスポークの前面板１０２の取付開口Ｐに臨む外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐから切羽側からの礫、土砂、泥水の浸入が防止される。
なお、ここでは内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７にスパナやラチェットなどの回転治具を取り付け、ナット２７を回動して内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに回動しているが、一方の回動軸２６にモータあるいはジャッキ・リンク機構などを接続して、これらの駆動装置により内部ケース２を回動し、停止するようにしてもよい。
（４）切削ビットの引き抜き
次いで、内部ケース２から切削ビット１０５を引き抜く。この場合、ロッド固定部４のボルトを緩め、ロッド固定部４から引き抜き、ロッド３上のロッド固定部４を回転し、ロッド３からロッド固定部４を取り外す。そして、内部ケース２から切削ビット１０５をロッド３とともに引き抜く。
（５）新規切削ビットの内部ケースへの挿入及びロッド、ロッド固定部による固定
次いで、新規切削ビット１０５を内部ケース２へ挿入し、ロッド３及びロッド固定部４により固定する。この場合、まず、新規切削ビット１０５に接合されたロッド３にナット３４側からロッド固定部４を回転しながら（ネジ）係合させる。続いて、この状態から新規切削ビット１０５を角筒形のケース４１０を通して内部ケース２の切削ビット挿入口２３から挿入し、ロッド３とともに切削ビット挿通部２４内に組み込む。そして、ロッド固定部４を内部ケース２の角筒形のケース４１０のフランジ４１１にボルトにより固定する。
（６）内部ケースの正規の位置までの回動、及び切削ビットのカッタスポークの前面板から前方への押し出し
次いで、内部ケース２を正規の位置（切削ビット１０５がカッタスポークの前面板１０２に対して直角になる位置）まで回動し、切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２から前方へ押し出す。この場合、まず、内部ケース２の一方の回動軸２６のナット２７を回転治具により回転して、内部ケース２を切削ビット１０５、ロッド３とともに外部ケース１の他方の短手方向プレート１３方向に回動し、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐに対して内部ケース２の切削ビット突出口２２を合わせ、切削ビット１０５をカッタスポークの前面板１０２に対して直角に向ける。そして、ロッド３をその後端部のナット３４を回転治具により回転して前進させ、切削ビット１０５を内部ケース２の切削ビット突出口２２へ押し進め、外部ケース１の切削ビット挿通口１１Ｐを通して、カッタスポーク１００の前面板から前方へ正規の位置まで突出させる。
（７）内部ケース回動規制部の取り付け
そして最後に、内部ケース回動規制部５を取り付ける。この場合、各受け部５２を外部ケース１の後端面の各短手方向プレート１３側にボルトにより取り付ける。

このような切削ビット１０５の取り付け形式により、大気圧下のカッタスポーク１０１内部（作業室１０３）で作業員が切削ビット１０５の交換を容易かつ確実に行うことができる。そして、カッタヘッド１００による切羽の掘削に際し、カッタヘッド１００の回動方向に対して所定傾角の切削ビット１０５で切羽を切削することができ、トンネル掘進機の長距離掘進に適応することができる。

このようにしても、第１の実施の形態と同様に、切削ビット１０５にカッタヘッド１００の回動方向に関わらず適切な切削角や逃げ角を付与して、切削ビット１０５の逃げ面の摩耗を可及的に防止し、切削ビット１０５の長寿命化を図ることができ、また、切削ビット１０５が摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときは、カッタスポーク１０２内の大気圧下の作業室１０３で切削ビット１０５を安全に交換することができる。
また、この切削ビット取付構造の場合、内部ケース２が半円柱形（半円筒体）であるので、カッタスポーク１０１の半径方向への幅を小さくすることが可能で、カッタスポーク１０１に多くの傾角掘削ビット１０５を配置することができる。なお、既述の先行技術では、回転体が球体あるいは半球体であるため、カッタスポークの半径方向への幅を小さくすることが難しく、切削ビットを多く配置することができない。

なお、この実施の形態では、外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状を半円とし、内部ケース２の外周面の断面略円弧形状の面２１を外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状と略同じとしたが、外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状を半円よりも小さい弧とし、内部ケース２の外周面の断面略円弧形状の面２１を外部ケース１のガイド部１０の断面略円弧形状と略同じ又は少し小さい弧にしてもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

Ｍ トンネル掘進機
１ 外部ケース
１０ ガイド部
１０ｆ 断面略円弧形状の溝
１１ 先端プレート
１１Ｐ 切削ビット挿通口
１２ 長手方向プレート
１２１ 軸受
１３ 短手方向プレート
１４ 取付フランジ
２ 内部ケース
２１ 断面略円弧形状の外周面（断面略円弧形状の面）
２２ 切削ビット突出口
２２ａ シール
２３ 切削ビット挿入口
２４ 切削ビット挿通部
２５ 平坦状の面
２６ 回動軸
２７ ナット
２８ フランジ
３ ロッド
３１ 頭部
３２ 軸部
３２Ｓ 雄ネジ
３３ 台座
３３０ 凹部
３３１ 穴
３３２ 固定プレート
３４ ナット
４ ロッド固定部
４０ 雌ネジ穴
４１ 支持部材
４１０ 角筒形のケース
４１１ フランジ
５ 内部ケース回動規制部
５１ 内部ケース側の衝接部
５１１ 斜めの衝接面
５２ 外部レース側の受け部
５２１ 斜めの受け面
５２２ 平板
５２３ 水平部
５２４ 垂直部
５２５ ブロック
６ シール材
１００ カッタヘッド
１０１ カッタスポーク
１０２ カッタスポークの前面板
Ｐ 取付開口
１０３ 作業室
１０４ 通路
１０５ 切削ビット（傾角掘削ビット）
Ｃ 超硬チップ（切刃（切削刃））
１０６ センタビット
１０７ ティースビット
１０８ フード
１０９ 隔壁
１１０ 軸受
１１１ カッタヘッド回転軸
１１２ カッタチャンバ
１１３ カッタ駆動装置

Claims (11)

1. トンネル掘進機のカッタヘッド内に切削ビットを交換するための作業空間を有し、カッタヘッド内でカッタヘッドの前面板に切削ビットを取り付けるためのトンネル掘進機の切削ビット取付構造であって、
   先端側に断面略円弧形状の溝をなすガイド部、及び前記ガイド部の前記溝の底部を貫通し、切削ビットを挿通可能でかつ切削ビットを前記断面略円弧形状の溝の延びる方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビットの切削ビット挿通口を有し、後端側が開口されて、前記カッタヘッドの前面板に形成される取付開口に前記切削ビット挿通口をカッタヘッドの前方に向け、かつ前記ガイド部をカッタヘッドの接線方向に取り付けられる外部ケースと、
   前記外部ケースの前記ガイド部に沿って摺動可能な断面略円弧形状の外周面、及び当該外周面に切削ビット突出口を開口され、反対側に切削ビット挿入口が開口され、切削ビットが挿通可能な切削ビット挿通部を有し、前記外部ケースの切削ビット挿通口に前記切削ビット突出口を合せて前記外部ケース内に回動可能に組み込み配置される内部ケースと、
   切削ビットに連結され、切削ビットを前記内部ケースの切削ビット挿通部内に挿入、支持するためのロッド、及び前記内部ケースの外側に前記切削ビット挿入口に対向して着脱可能に取り付けられ、前記ロッドを固定するためのロッド固定部と、
   前記外部ケース及び前記内部ケース間に着脱可能に設けられ、前記外部ケースの切削ビット挿通口に対して前記切削ビット突出口を前記所定の角度だけ揺動可能に前記内部ケースの回動を規制する着脱自在な内部ケース回動規制部と、
   を備え、
   切削ビットに前記ロッドを連結して、切削ビットを前記外部ケース内の前記内部ケースの前記切削ビット挿通部に通し前記切削ビットの先端切刃を前記外部ケースの切削ビット挿通口を通じてカッタヘッドの前面板から突出させ、前記ロッドを前記ロッド固定部に回転自在に取り付け、
   前記カッタヘッドの回動により切削ビットで切羽に切り込み、切削ビットが切羽からの反力を受けて前記所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削する、
   ことを特徴とするトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
2. 外部ケースの先端側は、カッタヘッド前面板の取付開口に嵌合可能に形成され、前記外部ケースの外周部に前記取付開口の周囲に当接可能な取付フランジが突設される請求項１に記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
3. 外部ケースのガイド部の断面略円弧形状は半円よりも大きい弧をなす請求項１又は２に記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
4. 外部ケースのガイド部の断面略円弧形状は半円又は半円よりも小さい弧をなす請求項１又は２に記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
5. 内部ケースは、略円柱形でかつ外周面の一部が平坦状に形成されて、外周面が断面略円弧形状の面と平坦状の面とからなり、切削ビット挿通部は前記内部ケースの直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口が前記断面略円弧形状の外周面の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口が前記平坦部の中央に開口される請求項１乃至４のいずれかに記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
6. 内部ケースの外周面の断面略円弧形状の面は外部ケースのガイド部の断面略円弧形状よりも大きい弧をなす請求項５に記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
7. 内部ケースは、略半円柱形で外周面が断面略円弧形状の面と平坦状の面からなり、切削ビット挿通部は前記内部ケースの直径方向と平行に形成され、切削ビット突出口が前記断面略円弧形状の面の一端から他端までの間の中央に開口され、切削ビット挿入口は前記平坦状の面の中央に開口される請求項１乃至６のいずれかに記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
8. 内部ケースの外周面の断面略円弧形状の面は外部ケースのガイド部の断面略円弧形状と略同じ又は少し小さい弧をなす請求項７に記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
9. ロッドは、外周面に雄ネジを有するスクリューロッドからなり、切削ビットに台座を介して回転可能に連結され、ロッド固定部は内部ケースの切削ビット挿入口に連通し、前記ロッドの雄ネジに螺合可能な雌ネジ穴を有する蓋部材からなり、前記内部ケースの外周面で前記切削ビット挿入口に対向して取り付けられる請求項１乃至８のいずれかに記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
10. ロッドは、外周面に雄ネジを有するスクリューロッドからなり、切削ビットに台座を介して連結され、ロッド固定部は内部ケースの切削ビット挿入口に連通し、前記ロッドの雄ネジに螺合可能な雌ネジ穴を有する蓋部材からなり、内部ケースの外周面に前記切削ビット挿入口に対向して前記内部ケースに接合される支持部材を介して取り付けられる請求項１乃至８のいずれかに記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。
11. 内部ケース回動規制部は、内部ケースの切削ビット挿入口に外部に向けて凸状に又は前記切削ビット挿入口の両側に平坦状に形成される内部ケース側の衝接部と、外部ケースの後端側で前記内部ケース側の衝接部から所定角度離れた位置に前記内部ケース側の衝接部に係合可能に形成される外部ケース側の受け部とからなる請求項１乃至１０のいずれかに記載のトンネル掘進機の切削ビット取付構造。

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