JP6526493B2 - センターカッター装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル掘削機のセンターカッター装置に関し、特に高水圧下にカッターフレーム内からカッターを交換可能にしたセンターカッター装置に関するものである。

従来、地山にトンネルを掘削する場合、その地質に応じたトンネル掘削機やシールド掘進機が用いられている。例えば、切羽からの水圧が作用する環境でトンネルを掘削する場合、切羽密閉型の泥水式、泥土圧式シールド掘進機、トンネル掘削機等（以下、総称してトンネル掘削機という）が採用される。この種のトンネル掘削機のカッターヘッドには、岩盤層や砂礫層などの掘削地盤に応じたローラーカッターやティースカッター等が適用される。

例えば、岩盤を掘削する際には、カッターヘッドに装備された複数のローラーカッターを切羽に押圧しながらカッターヘッドを回転させローラーカッターを回転させながら、岩盤を圧砕して掘削する。そのため、ローラーカッターが摩耗し、その摩耗が進行すると、切羽を掘削できなくなる。そこで、トンネル掘削の途中においてローラーカッターを交換する必要がでて来る。

そこで、カッターを交換する場合、通常はカッターヘッドと掘削機本体間のチャンバー内の泥土を排出してチャンバー内に空間を作り、そこに作業者が入ってカッターの交換を行う。このとき、切羽への薬液の注入による湧水の止水や泥土の搬出に多大の労力と時間がかかる。そこで、切羽から高い水圧の湧水が発生するような場合もカッターを交換できるように、カッターフレーム内の作業空間に作業者が入り、その作業空間からカッターの交換を行う技術が開発されている。

例えば、特許文献１に記載のトンネル掘削機では、各ローラーカッター毎に、カッターフレーム内の作業空間からカッターを交換可能にしたカッター支持装置を採用している。 このカッター支持装置においては、ローラーカッターとカッターホルダーをカッターフレームに固定された本体ケーシングに前後に進退可能に取り付け、ローラーカッターとカッターホルダーを後退位置に切換えてから、球面座で支持された回転支持部材を介して、ローラーカッターを切羽側に向けた状態から反切羽側に向けた状態に切換えて、カッターを交換する。

特開２０１３−１２２１２２号公報

ここで、カッターヘッドの中央部には、センターカッター装置が設けられている。このセンターカッター装置では、複数のローラーカッターが一列状に配置されており、特許文献１のカッター支持装置を採用できない。そこで、センターカッター装置のローラーカッターを交換する場合には、前記従来技術のように、切羽に薬液を注入して止水し、チャンバー内に作業空間を作り、そこに作業者が入ってカッターの交換を行なわざるを得なかった。

特に、大深度のトンネルを掘削する際には、高水圧の湧水が発生するため、上記の薬液注入による止水は容易ではなく、多大のコストがかかる。しかも、カッターフレーム内からセンターカッターを交換できないため、特許文献１のカッター支持装置を装備することによるメリットを十分に発揮することができない。

本発明の目的は、カッターフレーム内からセンターカッターを交換可能にしたセンターカッター装置を提供することである。

請求項１のセンターカッター装置は、トンネル掘削機のカッターヘッドに装備されるセンターカッター装置において、切羽を切削する複数のローラーカッターを同軸状に配設したカッター集合体と、前記カッター集合体をその軸心回りに回転自在に支持するカッターホルダーと、前記カッターホルダーをその軸心回りに回動可能に支持するホルダー支持機構とを備え、前記カッターホルダーは、長円回転体の一部を軸心から離隔し且つ軸心と平行な平面で分断除去した形状の外形を有すると共に前記カッター集合体を一部突出状に収容する収容凹部を有し、前記ホルダー支持機構は、前記カッターホルダーの切羽側所定部分を囲繞する断面形状が長円形のホルダー支持部材と、前記カッターホルダーの反切羽側を覆うように前記ホルダー支持部材に解除可能に固定される閉塞部材とを備え、
前記カッターホルダーを回動させることにより、前記カッター集合体を切羽側に向けた第１状態から反切羽側に向けた第２状態に切換えて反切羽側からカッター集合体を交換可能に構成したことを特徴としている。

請求項２のセンターカッター装置は、請求項１の発明において、前記ホルダー支持部材は、前記カッターホルダーの切羽側部分の外表面に接触する断面形状が長円形の遮水用接触部と、この遮水用接触部の切羽側先端部に装備された長円状のスクレーパシール及び長円状のシール部材を有することを特徴としている。

請求項３のセンターカッター装置は、請求項１又は２の発明において、前記ホルダー支持部材は、前記カッターホルダーの切羽側端部と反切羽側端部の間の途中部の外面側に装備され且つ前記カッターホルダーに接触する第１位置と前記カッターホルダーから反切羽側へ離隔した第２位置とに切換え可能な断面形状が長円形の可動シール部材を有することを特徴としている。

請求項４のセンターカッター装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記閉塞部材は、前記カッターホルダーの反切羽側部分の外表面に接触する受容凹部と、前記ホルダー支持部材の反切羽側端部に固定される長円状の連結固定部とを有することを特徴としている。

請求項５のセンターカッター装置は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記閉塞部材は、前記カッターホルダーの係合部に係脱可能に係合して前記カッターホルダーを回動不能にした状態と係合解除して回動可能にした状態とに切換え可能な回動規制部材を有することを特徴としている。

請求項６のセンターカッター装置は、請求項１〜５の何れか１項の発明において、前記ホルダー支持機構は、前記カッターホルダーの軸心方向両端部に装備された１対の枢支軸と、前記１対の枢支軸を回動自在に支持するように前記ホルダー支持部材に形成された１対の枢支穴とを有することを特徴としている。

請求項７のセンターカッター装置は、請求項６の発明において、前記１対の枢支軸の外側端部に、前記カッターホルダーを回動させる為の回動操作部を夫々形成したことを特徴としている。

請求項８のセンターカッター装置は、請求項１〜７の何れか１項の発明において、前記カッターホルダーの収容凹部に洗浄水を注入可能な洗浄水注入手段を設けたことを特徴としている。

請求項９のセンターカッター装置は、請求項４の発明において、前記閉塞部材の受容凹部に加圧水を注入・排出可能な加圧水注入排出手段を設けたことを特徴としている。

本願発明（請求項１〜９）は、前記課題解決手段の欄に記載したような構成を有するため、次のような効果を奏する。

請求項１の発明によれば、カッター集合体と、カッターホルダーと、ホルダー支持部材とを備え、前記カッターホルダーを回動させることにより、前記カッター集合体を切羽側に向けた第１状態から反切羽側に向けた第２状態に切換えて反切羽側からカッター集合体を交換することができる。特に、トンネル掘削機のカッターヘッドのカッターフレームにセンターカッター装置を装備し、カッターフレーム内に掘削機本体内の機内空間から作業者が進入できる作業空間を形成しておけば、その作業空間においてカッター集合体を第１状態から第２状態に切換えてカッター集合体を交換することができる。

このように、センターカッター装置のカッター集合体を低コストで能率的に交換することが可能になる。しかも、本願のセンターカッター装置を特許文献１のカッター支持装置と併用すれば、これらを装備することによるメリットを十分に発揮することができる。

そして、カッターホルダーが長円回転体の一部を軸心から離隔し且つ軸心と平行な平面で分断除去した外形を有するため、カッターホルダーの外周部をシール部材を介してシールするシール構造の耐久性と信頼性を高めることができる。カッターホルダーをその軸心回りに回動可能に支持するホルダー支持機構が、ホルダー支持部材と閉塞部材とを有するため、泥水の反切羽側への侵入を防止することができる。

請求項２の発明によれば、ホルダー支持部材に、カッターホルダーの切羽側部分の外表面に接触する断面形状が長円形の遮水用接触部と、長円状のスクレーパシール及び長円状のシール部材を設けたため、遮水用接触部によって泥水の反切羽側への侵入を防止し、カッターホルダーを第１状態から第２状態に切換える際に、カッターホルダーの外表面に付着した泥土をスクレーパシールで掻き落とすことができる。

請求項３の発明によれば、ホルダー支持部材にカッターホルダーに接触する第１位置とカッターホルダーから離隔した第２位置とに切換え可能な可動シール部材を設けたので、可動シール部材を第１位置に切換えることで、水圧が反切羽側に作用しない状態にして閉塞部材を適宜着脱することが可能になる。

請求項４の発明によれば、閉塞部材は、カッターホルダーの外表面に接触する受容凹部と、ホルダー支持部材に固定される連結固定部を有するため、カッターホルダーに作用する大きな荷重を閉塞部材で支持することができる。

請求項５の発明によれば、前記閉塞部材は、カッターホルダーを回動不能状態と回動可能状態とに切換え可能な回動規制部材を有するため、カッター集合体の交換時だけカッターホルダーを回動可能状態に切換えてカッター集合体を第１状態から第２状態に切換えることができる。

請求項６の発明によれば、ホルダー支持機構は、カッターホルダーに装備した１対の枢支軸と、これら対１の枢支軸を回動自在に支持するようにカッター支持部材に形成した１対の枢支穴とを有するため、カッターホルダーを容易に回動させることができる。

請求項７の発明によれば、前記１対の枢支軸の外側端部にカッターホルダーを回動させる為の回動操作部を形成したため、カッターホルダーの両端部に回動トルクを作用させて回動させることができる。

請求項８の発明によれば、洗浄水注入手段により、カッターホルダーの収容凹部に洗浄水を注入することにより、収容凹部内の泥土を洗浄することができる。
請求項９の発明によれば、加圧水注入排出手段により、カッターホルダーに背圧をかけたり、背圧を開放したりすることができる。

本発明の実施例に係るトンネル掘削機のカッターヘッドの正面図である。 トンネル掘削機の要部縦断面図である。 センターカッター装置の正面図である。 センターカッター装置の縦断面図である。 センターカッター装置の背面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 トンネル掘削時のセンターカッター装置の断面図である。 回動規制部材を取り外した状態のセンターカッター装置の断面図である。 ダミーカバーを取り付けた状態のセンターカッター装置の断面図である。 回動規制部材をスペーサを介して取り付けた状態のセンターカッター装置の断面図である。 カッターホルダーとカッター集合体より回動後閉塞部材を取り外した状態のセンターカッター装置の断面図である。 カッター集合体を取り外す状態のセンターカッター装置の断面図である。 新規のカッター集合体を取り付けた状態のセンターカッター装置の断面図である。 閉塞部材を取り付けた状態のセンターカッター装置の断面図である。 カッターホルダーとカッター集合体を回動後の状態のセンターカッター装置の断面図である。 トンネル掘削可能状態に復原したセンターカッター装置の断面図である。

本発明を実施する為の形態について実施例に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、トンネル掘削機１は、掘削機本体２と、この掘削機本体２の前端側に配設されたカッターヘッド３とを備えている。尚、以下の説明において、掘削前進方向を前方、この前方に向って左右方向を左右方向とする。

カッターヘッド３は、外周フレーム４と、ストレート状の１対のカッターフレーム５と、これらカッターフレーム５の左右両側に連なるほぼ扇形の１対のカッターフレーム６と、これらカッターフレーム５，６の前面を覆う面板７と、カッターヘッド３の中央部に左右非対称に装備されたセンターカッター装置３０と、カッターフレーム５の前面の面板７に装備された複数のローラーカッター８と、カッターフレーム６の前面の面板７に装備された複数のローラーカッター９と、カッターフレーム５の両側部に装備された複数のカッタービット１０（ティースカッター）と、カッターフレーム５，６をカッタードラム１１に連結する前後方向向きの複数の連結部材１２等を備えている。

カッターフレーム５の内部には作業者が作業可能な大きな前後幅の空間１９ａであってチャンバー１３から区画された空間１９ａが形成され、カッターフレーム６の内部にも作業者が作業可能な空間が形成されている。

センターカッター装置３０のローラーカッター３１及びその他のローラーカッター８，９の回転軸はカッターヘッド３の中心に対して正面視にて放射方向（半径方向）に向けられており、カッターヘッド３が回動する際、それらのローラーカッター８，９，３１は切羽に圧接されて回転し切羽を圧砕する。センターカッター装置３０のローラーカッター３１を除いて、各ローラーカッター８，９は特許文献１に記載のようなカッター支持装置に装備されているため、カッターフレーム５，６内の空間からローラーカッター８，９を交換可能である。

カッターヘッド３の背面側には、掘削物（泥土、岩石、土砂、礫等）が泥水と共に流入するチャンバー１３が形成されており、チャンバー１３の後端は隔壁１４で仕切られている。カッターヘッド３のカッターフレーム５，６の間には、掘削物をチャンバー１３に導入する細長の導入開口１５が形成され、各導入開口１５の側部には面板７に連なる傾斜状の遮蔽板７ａが設けられている。

掘削機本体２は、通常のトンネル掘削機の掘削機本体と同様のものであるので、掘削機本体２の要部について図２に基づいて簡単に説明する。

図２に示すように、掘削機本体２の胴部材２ａの前端はカッターヘッド３の外周フレーム４の後端に接近しており、胴部材２ａの内部には、前記の隔壁１４、カッタードラム１１、旋回ベアリング１６、この旋回ベアリング１６を介してカッタードラム１１を回転駆動する複数のカッター駆動モータ１７、カッターフレーム５，６の後端に結合され且つ隔壁１４に回転自在に支持された筒体１８、この筒体１８の後端近傍において隔壁１４の中央部に対応する中央開口部１９、チャンバー１３内へ送水可能な送水管２１、掘削物をチャンバー１３内から排出する排泥管２２、複数のグリッパー装置２３、複数のシールドジャッキ２４、カッターフレーム５内の空間へ加圧水（これは洗浄水としても使用される）を送水する加圧水送水管２５等が設けられている。

筒体１８内の空間１９を介してカッターフレーム５，６内の空間１９ａと掘削機本体２内の機内空間２６とは連通状態になり、作業者が機内空間２６からカッターフレーム５，６内の空間へ出入り可能に構成されている。

次に、センターカッター装置３０について図３〜図６に基づいて説明する。
センターカッター装置３０は、カッター集合体３２と、カッターホルダー３３と、ホルダー支持機構３４とを備え、ホルダー支持機構３４は、ホルダー支持部材３５と、閉塞部材３６とを備えている。カッターホルダー３３を回動させることにより、カッター集合体３２を切羽側に向けた第１状態から反切羽側に向けた第２状態に切換えて反切羽側からカッター集合体３２を交換可能に構成してある。

カッター集合体３２は、切羽を切削する複数（本実施例では４組）のローラーカッター３１を同軸状に配設したものである。各組のローラーカッター３１は、共通の軸部材３１ａに回転自在に装備された２つの環状の掘削歯３７を有し、各掘削歯３７の両側において軸部材３１ａの反切羽側半分を受け止める固定壁部３８がカッターホルダー３３に形成され、この固定壁部３８に対応する位置において軸部材３１ａの両側の外周近傍の１対の段付き部３３ａに固定金具３９を係合させ、その固定金具３９をボルト３９ａで固定壁部３８に固定することで、ローラーカッター３１がカッターホルダー３３に取り付けられている。それ故、掘削歯３７は軸部材３１ａ及びカッターホルダー３３に対して回転自在である。

カッターホルダー３３は、長円回転体の一部（本実施例では切羽側約１／３）を軸心Ａから離隔し且つ軸心Ａと平行な平面で分断除去した外形を有すると共に、切羽側に対面する分断面Ｂから後方へ凹んだ収容凹部４０が形成され、この収容凹部４０にカッター集合体３２が一部突出状に収容され、上記のように固定壁部３８に取り付けられている。

前記収容凹部５０には、カッター集合体３２の複数の軸部材３１ａを反切羽側から受け止める前記の固定壁部３８（軸受け部）が突出状に形成されている。但し、固定壁部３８の反切羽側端部には、後述の洗浄液を通過させる為の三日月形の開口穴３８ａが形成されている。

ホルダー支持機構３４は、カッターホルダー３３をその軸心回りに回動可能に支持するもので、このホルダー支持機構３４は、前記のホルダー支持部材３５と、閉塞部材３６とを有する。ホルダー支持機構３４は、カッターホルダー３３の軸心方向両端部に装備された１対の枢支軸４１と、１対の枢支軸４１を回動自在に支持するようにホルダー支持部材３５に形成された１対の枢支穴４２とを有する

各枢支軸４１において、枢支軸４１の軸状の先端部分はカッターホルダー３３の嵌合穴４３に回動不能に嵌合され、カッターホルダー３３と枢支軸４１とが一体回転するように形成されている。枢支軸４１は小径部４１ａを有し、枢支穴４２は小径部４１ａに対応する位置に形成したやや大径のネジ穴を有し、小径部４１ａに外嵌させ且つネジ穴に螺合させた固定リング４４により、枢支軸４１が抜け止めされている。

各枢支軸４１において、枢支軸４１の外側端部に、カッターホルダー３３を回動させる為の外形が六角形（又は四角形）の回動操作部４５が形成されている。それ故、両側の１対の回動操作部４５をレンチ等の工具で回動させることで、カッターホルダー３３を回動させることができる。

ホルダー支持部材３５は、カッターホルダー３３の切羽側所定部分（本実施例では、切羽側約２／３部分）を囲繞する断面形状が長円形の短筒状（スカート状）の部材である。このホルダー支持部材３５の切羽側端部には長円状のフランジ３５ａが形成され、ホルダー支持部材３５を面板７に形成した長円穴に切羽側から挿入してフランジ３５ａを複数のボルト（図示略）で面板７に固定している。

ホルダー支持部材３５は、カッターホルダー３３の切羽側部分の外表面に接触する断面形状が長円形の遮水用接触部３５ｂと、この遮水用接触部３５ｂの切羽側先端部に装備された長円状のスクレーパシール４６及び長円状のシール部材４７を有する。スクレーパシール４６は硬質の合成樹脂材料で構成され、複数のボルトでホルダー支持部材３５に固定され、スクレーパシール４６の内側にシール部材４７が装着保持されている。スクレーパシール４６は、後述の如くカッターホルダー３３を１８０°回動させる際にカッターホルダー３３の外表面に付着した泥土を掻きとるものである。

閉塞部材３６は、カッターホルダー３３の反切羽側を覆うようにホルダー支持部材３５に固定解除可能に固定されている。この閉塞部材３６は、トンネル掘削時にカッターホルダー３３から作用する荷重を支持できるように厚肉の部材で構成されている。この閉塞部材３６には、カッターホルダー３３の反切羽側部分（反切羽側の約１／３部分）の外表面に接触する受容凹部５０と、ホルダー支持部材３５の反切羽側端部に複数のボルト５１で固定される長円状の連結固定部３６ａ（固定フランジ）が形成されている。

ホルダー支持部材３５には、カッターホルダー３３の切羽側端部と反切羽側端部の間の途中部の外面側に装備され且つカッターホルダー３３に接触する第１位置とカッターホルダー３３から反切羽側へ離隔した第２位置とに切換え可能な断面形状が長円形の可動シール部材５２が設けられている。この可動シール部材５２は、油圧等で位置切換え可能に構成されている。

閉塞部材３６の反切羽側端部には、カッターホルダー３３の係合部５３に係脱可能に係合してカッターホルダー３３を回動不能にした状態と、係合解除して回動可能にした状態とに切換え可能な１対の回動規制部材５４が設けられている。係合部５３は、カッターホルダー３３の貫通穴に挿通され且つカッターホルダー３３に溶接された係合ピンのうちの、円形のテーパ凹部５５の中心部に突出する部分からなり、係合部５３の外周面にはネジ山が形成されている。

各回動規制部材５４において、回動規制部材５４は、係合軸部５４ａと、係合軸部５４ａの先端部に形成されたネジ穴５４ｂと、係合軸部５４ａの外端部に形成された円形のフランジ５４ｃとを備えている。係合軸部５４ａが閉塞部材３６の貫通穴５４ｄに挿通され、係合部５３がネジ穴５４ｂに螺合され、係合軸部５４ａの先端部がテーパ凹部５５に係合され、フランジ５４ｃがその外面側に介装したスペーサ６７を介して複数のボルト５６で閉塞部材３６に固定されている。ネジ穴５４ｂを係合部５３に螺合させる構造にしたので、閉塞部材３６の受容凹部５０の内面にカッターホルダー３３の外表面を密着させることができる。また、ネジ穴５４ｂを係合部５３に螺合させる関係上、フランジ５４ｃの複数のボルト穴５７は円弧形に形成されている。

上記の状態のときカッターホルダー３３は回動不能状態である。この回動不能状態を解除する場合、複数のボルト５６によるフランジ５４ｃの固定を解除してから、回動規制部材５４を回動させ、係合部５３をネジ穴５４ｂから離脱させ、係合軸部５４ａをテーパ凹部５５から離脱させると、カッターホルダー３３は回動可能状態になる。

カッターホルダー３３には、カッターホルダー３３の収容凹部４０に洗浄水を注入可能な洗浄水注入手段６０が設けられている。洗浄水注入手段６０は、各枢支軸４１に形成した通路６１と、この通路６１に連通し且つ収容凹部４０の軸心方向一端部に連通するようにカッターホルダー３３の壁部に形成された傾斜通路６２とを有する。この洗浄水注入手段６０から注入される洗浄液が収容凹部４０の全体に流通するように、前述のように固定壁部３８に開口穴３８ａが形成されている。

閉塞部材３６には、その受容凹部５０に切羽から侵入した高水圧水を排出可能な排出手段６３が設けられている。この排出手段６３は、ネジ穴５４ｂに連通するように各係合軸部５４ａに形成された通路６４と、通路６４の外端部に接続された開閉弁６５とを備えている。また、図６に示すように、受容凹部５０に加圧水を注入、排出可能な少なくとも１対の加圧水注入排出手段６８が設けられている。この加圧水注入排出手段６８は、シール部材５２の背面側で閉塞部材３６に形成した通路孔６８ａと、この通路孔６８ａに接続金具６８ｂを介して接続された開閉弁６８ｃとを有する。

次に、ローラーカッター３１が摩耗した場合に、カッター集合体３２を交換する交換手順について、図７〜図１６に基づいて説明する。
図７はトンネル掘削時のセンターカッター装置３０の状態を示しており、回動規制部材５４でカッターホルダー３３が回動不能に規制されており、可動シール部材５２はカッターホルダー３３から反切羽側へ離隔した第２位置にあり、加圧水注入排出手段６８により受容凹部５０に加圧水が注入されてカッターホルダー３３に背圧が作用している。

次に、カッター集合体３２を交換する際には以下のようにして行う。
最初に、可動シール５２をカッターホルダー３３に密着させた第１位置に切換え、加圧水注入排出手段６８から受容凹部５０の加圧水を抜くことで、前記の背圧を開放する。
次に、図８に示すように、回動規制部材５４を取り外す。次に、図９に示すように、テーパ凹部５５にダミーカバー６６を取り付ける。これは、カッター集合体３２を第２状態に切換えたときにテーパ凹部５５への土砂の侵入を防止するためである。

次に、図１０に示すように、回動規制部材５４のフランジ５４ｃと閉塞部材３６の間にスペーサ６７を介在させた状態で回動規制部材５４を閉塞部材３６に取り付け、係合軸部５４ａがテーパ凹部５５に係合しない状態にし、加圧水注入排出手段６３により受容凹部５０に加圧水を注入すると共に、可動シール部材５２をカッターホルダー３３から反切羽側へ離隔した第２位置にする。

次に、図１１に示すように、１対の回動操作部４５を工具で回すことで、カッターホルダー３３とカッター集合体３２を１８０°回動させてカッター集合体３２を反切羽側へ向けた第２状態に切換える。その後可動シール部材５２をカッターホルダー３３に接触する第１位置に切換え、加圧水注入排出手段６８と排出手段６３により受容凹部５０の加圧水を抜いてから、閉塞部材３６を取り外す。

次に、図１２に示すように、全部の固定金具３９及びカッター集合体３２をカッターフレーム５，６内の空間１９ａへ取り外す。次に、図１３に示すように、新規のカッター集合体３２Ａを装着し複数の固定金具３９でカッター集合体３２Ａをカッターホルダー３３に固定する。その状態では、カッター集合体３２Ａは反切羽側へ向いた第２状態である。

次に、図１４に示すように、閉塞部材３６を複数のボルト５１によりホルダー支持部材３５に取り付ける。この状態では、回動規制部材５４はスペーサ６７を介して閉塞部材３６に固定されている。その後、加圧水注入排出手段６８により受容凹部５０に加圧水を注入してカッターホルダー３３に背圧を作用させた状態で、可動シール部材５２をカッターホルダー３３から反切羽側へ離隔した第２位置に切換える。

次に、図１５に示すように、１対の回動操作部４５を工具で回動させることで、カッターホルダー３３とカッター集合体３２Ａを１８０°回動させて、カッター集合体３２Ａを切羽側に向けた第１状態にする。その後、可動シール部材５２をカッターホルダー３３に接触する第１位置に切換え、加圧水注入排出手段６８と排出手段６３により受容凹部５０の加圧水を抜いてから、回動規制部材５４を取り外してダミーカバー６６を取り外し、その後スペーサ６７をフランジ５４ｃの外面側に介在する状態にして回動規制部材５４を取り付け、加圧水注入排出手段６８により受容凹部５０に加圧水を注入してカッターホルダー３３に背圧を作用させた状態で、可動シール部材５２をカッターホルダー３３から反切羽側へ離隔した第２位置に切換える。こうして、図１６に示すようにセンターカッター装置３０は掘削可能状態に復原される。

次に、前記センター装置３０の作用、効果について説明する。
カッター集合体３２と、カッターホルダー３３と、ホルダー支持機構３４とを備え、カッターホルダー３３を回動させることにより、カッター集合体３２を切羽側に向けた第１状態から反切羽側に向けた第２状態に切換えて反切羽側からカッター集合体３２を交換することができる。

特に、トンネル掘削機１のカッターヘッド３のカッターフレーム５，６にセンターカッター装置３０を装備し、カッターフレーム５，６内に掘削機本体２内の機内空間２６から作業者が進入できる作業空間１９ａを形成しておけば、その作業空間１９ａにおいてカッター集合体３２を第１状態から第２状態に切換えてカッター集合体３２を交換することができる。

このように、センターカッター装置３０のカッター集合体３２を低コストで能率的に交換することが可能になる。しかも、本願のセンターカッター装置３０を特許文献１のカッター支持装置と併用すれば、これらを装備することによるメリットを十分に発揮することができる。また、カッターホルダー３３が長円回転体の一部を軸心から離隔し且つ軸心と平行な平面で分断除去した外形を有するため、カッターホルダー３３の外周部をシールするシール構造（スクレーパシール４６及びシール部材４７）の耐久性と信頼性を高めることができる。

カッターホルダー３３をその軸心回りに回動可能に支持するホルダー支持機構３４が、ホルダー支持部材３５と閉塞部材３６とを有するため、泥水の反切羽側への侵入を防止できる。

ホルダー支持部材３５に、カッターホルダー３３の切羽側部分の外表面に接触する断面形状が長円形の遮水用接触部３５ｂと、長円状のスクレーパシール４６及び長円状のシール部材４７を設けたため、遮水用接触部３５ｂによって泥水の反切羽側への侵入を防止し、カッターホルダー３３―を第１状態から第２状態に切換える際に、カッターホルダー３３の外表面に付着した泥土をスクレーパシール４６で掻き落とすことができる。

ホルダー支持部材３５にカッターホルダー３３に接触する第１位置とカッターホルダー３３から離隔した第２位置とに切換え可能な可動シール部材５２を設けたので、可動シール部材５２を第１位置に切換えることで、水圧が反切羽側に作用しない状態にして閉塞部材３６を適宜着脱することが可能になる。

閉塞部材３６は、カッターホルダー３３の外表面に接触する受容凹部５０と、ホルダー支持部材３５に固定される連結固定部３６ａを有するため、カッターホルダー３３に作用する大きな荷重を閉塞部材３６で支持することができる。
閉塞部材３６は、カッターホルダー３３を回動不能状態と回動可能状態とに切換え可能な回動規制部材５４を有するため、カッター集合体３２の交換時だけカッターホルダー３３を回動可能状態に切換えてカッター集合体３２を第１状態から第２状態に切換えることができる。

ホルダー支持機構３４は、カッターホルダー３３に装備した１対の枢支軸４１と、これら対１の枢支軸４１を回動自在に支持するようにカッター支持部材３５に形成した１対の枢支穴４２とを有するため、カッターホルダー３３を容易に回動させることができる。
前記１対の枢支軸４１の外側端部にカッターホルダー３３を回動させる為の回動操作部４５を形成したため、カッターホルダー３３の両端部に回動トルクを作用させて回動させることができる。

洗浄水注入手段６０により、カッターホルダー３３の収容凹部４０に洗浄水を注入することにより、収容凹部４０内の泥土を洗浄することができる。加圧水注入排出手段６８により、カッターホルダー３３に背圧をかけたり、背圧を開放したりすることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記トンネル掘削機のカッターヘッドは一例を示すもので、カッターヘッドのサイズによりカッターフレームの数や配置は適宜変更される。掘削機本体内の機器や構造も一例を示すもので、実施例のものに限定されるものではない。
２）センターカッター装置におけるカッター集合体のローラーカッターの数も４組に限るものではない。

３）回動規制部材に排出手段を設けたが、この排出手段を閉塞部材に直接装備してもよい。
４）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はその種の変更形態を包含するものである。

１ トンネル掘削機
３ カッターヘッド
３０ センターカッター装置
３１ ローラーカッター
３２ カッター集合体
３３ カッターホルダー
３４ ホルダー支持機構
３５ ホルダー支持部材
３５ｂ 遮水用接触部
３６ 閉塞部材
３６ａ 連結固定部
４０ 収容凹部
４１ 枢支軸
４２ 枢支穴
４５ 回動操作部
４６ スクレーパシール
４７ シール部材
５０ 受容凹部
５２ 可動シール部材
５４ 回動規制部材
６０ 洗浄水注入手段
６８ 加圧水注入排出手段

Claims (9)

1. トンネル掘削機のカッターヘッドに装備されるセンターカッター装置において、
   切羽を切削する複数のローラーカッターを同軸状に配設したカッター集合体と、
   前記カッター集合体をその軸心回りに回転自在に支持するカッターホルダーと、
   前記カッターホルダーをその軸心回りに回動可能に支持するホルダー支持機構を備え、
   前記カッターホルダーは、長円回転体の一部を軸心から離隔し且つ軸心と平行な平面で分断除去した外形を有すると共に前記カッター集合体を一部突出状に収容する収容凹部を有し、
   前記ホルダー支持機構は、前記カッターホルダーの切羽側所定部分を囲繞する断面形状が長円形のホルダー支持部材と、前記カッターホルダーの反切羽側を覆うように前記ホルダー支持部材に解除可能に固定される閉塞部材とを備え、
   前記カッターホルダーを回動させることにより、前記カッター集合体を切羽側に向けた第１状態から反切羽側に向けた第２状態に切換えて反切羽側からカッター集合体を交換可能に構成したことを特徴とするセンターカッター装置。
2. 前記ホルダー支持部材は、前記カッターホルダーの切羽側部分の外表面に接触する断面形状が長円形の遮水用接触部と、この遮水用接触部の切羽側先端部に装備された長円状のスクレーパシール及び長円状のシール部材を有することを特徴とする請求項１に記載のセンターカッター装置。
3. 前記ホルダー支持部材は、前記カッターホルダーの切羽側端部と反切羽側端部の間の途中部の外面側に装備され且つ前記カッターホルダーに接触する第１位置と前記カッターホルダーから反切羽側へ離隔した第２位置とに切換え可能な断面形状が長円形の可動シール部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンターカッター装置。
4. 前記閉塞部材は、前記カッターホルダーの反切羽側部分の外表面に接触する受容凹部と、前記ホルダー支持部材の反切羽側端部に固定される長円状の連結固定部とを有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のセンターカッター装置。
5. 前記閉塞部材は、前記カッターホルダーの係合部に係脱可能に係合して前記カッターホルダーを回動不能にした状態と係合解除して回動可能にした状態とに切換え可能な回動規制部材を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のセンターカッター装置。
6. 前記ホルダー支持機構は、前記カッターホルダーの軸心方向両端部に装備された１対の枢支軸と、前記１対の枢支軸を回動自在に支持するように前記ホルダー支持部材に形成された１対の枢支穴とを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のセンターカッター装置。
7. 前記１対の枢支軸の外側端部に、前記カッターホルダーを回動させる為の回動操作部を夫々形成したことを特徴とする請求項６に記載のセンターカッター装置。
8. 前記カッターホルダーの収容凹部に洗浄水を注入可能な洗浄水注入手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のセンターカッター装置。
9. 前記閉塞部材の受容凹部に加圧水を注入・排出可能な加圧水注入排出手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載のセンターカッター装置。