特開 2021-85192 トンネル掘進機のカッタービット交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-85192(P2021-85192A)

(43)【公開日】2021年6月3日

(54)【発明の名称】トンネル掘進機のカッタービット交換装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20210507BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2019-213731(P2019-213731)

(22)【出願日】2019年11月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000228811

【氏名又は名称】日本シビックコンサルタント株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001564

【氏名又は名称】フェリシテ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大塚 孝義

(72)【発明者】

【氏名】近藤 紀夫

(72)【発明者】

【氏名】加島 豊

(72)【発明者】

【氏名】保苅 実

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 淳一

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝

(72)【発明者】

【氏名】小林 修

(72)【発明者】

【氏名】中山 卓人

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC02

2D054BA03

2D054BA06

2D054BB02

2D054BB06

2D054BB07

(57)【要約】

【課題】簡単な方式で、カッターヘッド内部の大気圧下のカッタービット交換室で作業員がカッタービットの交換を少ない簡単な作業（手順）で短時間に行えるようにする。
【解決手段】この装置では、可動体駆動装置４の駆動により函体１内で可動体２を後退させてカッタービットＣをカッタービット取付口Ｍ１１０側へ引き寄せ、回動体ロック装置７のロック解除、回動体駆動装置６の駆動により回動体３を回動することにより、カッタービットＣをカッタービット交換口１０に向け、カッタービットＣをカッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間で交換する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カッターヘッドの前面板にカッタービット取付口を有し、後面板に排土口を有し、前記カッタービット取付口と前記後面板との間に形成され、カッタービットが刃先を前記カッタービット取付口から突出して取り付けられるカッタービット取付部と、前記カッタービット取付部の少なくとも片側一方の側部に画成され、トンネル掘進機本体側の大気圧に連通されるカッタービット交換作業室とを備えるトンネル掘進機において、前記カッタービット取付部に設置されて、前記カッタービット取付部と前記カッタービット交換作業室との間で前記カッタービットを交換するトンネル掘進機のカッタービット交換装置であって、
前記前面板の前記カッタービット取付口と前記後面板との間に筒形に形成され、片側一方の側面部に前記カッタービット交換作業室に連通し蓋で開閉されるカッタービット交換口を、頂面部及び底面部に後記可動体の各軸受を挿通し後方に向けてスライド案内可能なスライドガイドを、それぞれ有し、前記カッタービット取付部を画成する函体と、
前面部に開口部、後面部に開口を、片側一方の側面部に前記函体の前記カッタービット交換口に対向してカッタービット挿通口を、それぞれ有する略筒状に形成され、前記函体の内面に当接して前記函体内にスライド可能に配置されるスライド筒、前記スライド筒内の前面部側に、前記スライド筒前面部の前記開口部の両側縁部を通り、円弧の一部が前記スライド筒前面部の前記開口部から前方所定の範囲に突出される前記スライド筒内の仮想円周に沿って、前記スライド筒前面部の前記開口部に対向してズリ排出開口を有する略筒状に形成され、当該略筒状の中心軸上で前記スライド筒の相互に対向する位置にそれぞれ前記函体のスライドガイド上に突出される軸受を有する回動ガイド、及び前記スライド筒内の後面部側に、前記回動ガイドの前記ズリ排出開口に連接して略筒形に形成され、前記後面板の前記排土口にスライド可能に嵌挿される排土筒とからなり、前記函体内にスライド可能に嵌合配置される可動体と、
前記可動体の前記回動ガイド内に嵌合可能に前面部が前記スライド筒前面部の前記開口部に沿って配置可能に平坦面で頂面部及び底面部を有する中空の略筒形形状に形成され、当該略筒形形状の頂面部、底面部の中心に前記回動ガイドの前記各軸受に嵌合可能に回動軸を、前記略筒形形状の前面部の平坦面に前記カッタービットの刃先を突出可能でかつズリを取り込み可能な開口部を、後面部にズリ排出開口を、前記略筒形形状の前面部で前記頂面部と前記底面部との間に前記カッタービットを支持固定するカッタービット支持固定部を、それぞれ有し、前記回動ガイド内に前記回動軸を介して回動可能に嵌合配置される回動体と、
前記函体と前記可動体との間に取り付けられ、前記函体内で前記可動体を、前記カッタービットが前記カッタービット取付口から所定の突出位置まで突出可能なカッタービット切削位置と前記カッタービット切削位置の後方で前記カッタービットが前記カッタービット交換口に向けて回動可能なカッタービット交換位置との間で、スライド駆動する可動体駆動装置と、
前記函体のスライドガイド上に配置されて、前記可動体の各軸受に支持される前記回動体の前記回動軸に作動連結され、前記カッタービット交換位置で前記回動体を駆動する回動体駆動装置と、
前記カッタービット切削位置と前記カッタービット交換位置で前記可動体と前記回動体とをロックするロック機構と、
を備え、
前記カッタービットは前記回動体の前記カッタービット支持固定部にカッタービット支持部材を介して刃先を前記回動体前面部の前記開口部から突出させて取り付けられ、
前記カッタービットで切削面を切削する際は、前記函体内で前記可動体を前記可動体駆動装置により前記カッタービット切削位置までスライドさせて、前記ロック機構で前記可動体をロックし、前記カッタービットを前記カッタービット取付口から所定の位置まで突出させ、
前記カッタービットを交換する際は、前記函体内で前記可動体を前記可動体駆動装置により前記カッタービット交換位置までスライドさせて、前記ロック機構で前記可動体をロックし、前記カッタービット交換位置で、前記回動体を前記回動体駆動装置により回動させて、前記カッタービットを前記カッタービット交換口に向けるとともに、前記回動体の外周面で前記カッタービット取付口を遮断して、前記ロック機構で前記回動体をロックし、前記カッタービットを前記カッタービット取付部と前記カッタービット交換作業室との間で交換する、
ことを特徴とするトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【請求項2】

可動体のスライド筒内前面部側の回動ガイド、回動体はそれぞれ、略円筒形又は外周面を外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形を呈する請求項１に記載のトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【請求項3】

ロック機構は、函体の筒形の周面部で前記函体内の可動体のスライド範囲でかつ前記可動体が当接される位置に貫通して形成される函体のロック孔と、前記函体内の前記可動体がカッタービット切削位置で、前記可動体の前記函体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の可動体のロック孔、及び前記函体内の前記可動体がカッタービット交換位置で、前記可動体の前記函体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の可動体のロック孔と、前記函体の外側に前記函体のロック孔に対して同心的に配置され、前記函体のロック孔から前記カッタービット切削位置の可動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿通可能なロック軸と、前記函体の外側に前記函体のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、前記ロック軸を前記函体のロック孔から前記カッタービット切削位置の可動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる可動体ロック装置を備える請求項１又は２に記載のトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【請求項4】

ロック機構は、函体のスライドガイド内でカッタービット切削位置の可動体に形成される可動体のロック孔と、前記函体内の前記可動体がカッタービット切削位置で、回動体の前記可動体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の回動体のロック孔、及び前記函体内の前記可動体がカッタービット交換位置で、前記回動体が回動体駆動装置により回動されてカッタービットがカッタービット交換口に向けられる位置で、前記回動体の前記可動体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の回動体のロック孔と、前記函体のスライドガイド上で前記可動体のロック孔に対して同心的に配置され、前記可動体のロック孔から前記カッタービット切削位置の回動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の回動体のロック孔へ挿通可能なロック軸と、前記函体のスライドガイド上で前記可動体のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、前記ロック軸を前記可動体のロック孔から前記カッタービット切削位置の回動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる回動体ロック装置を備える請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【請求項5】

カッタービット支持部材は、カッタービットを回転可能に又は固定可能に支持する支持部と、前記支持部の両端にブロック状に形成される一対の固定部とからなり、回動体のカッタービット支持固定部は、前記回動体の頂面部及び底面部において前記回動体の回動軸の前側の内面に前記カッタービット支持部材の前記各固定部を嵌合可能に形成される一対の溝と、前記カッタービット支持部材の前記各固定部と前記回動体との間に締結されるボルトとからなり、前記回動体の前記カッタービット支持固定部は同種又は異種のカッタービットを交換可能に構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【請求項6】

回動体前部及び／又は前面板のカッタービット取付口の周囲に配置され、前記回動体の回動により前記回動体の前面部と前記回動ガイドとの間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するための配管と、函体のカッタービット交換口の近傍及び／又は前記カッタービット交換口を開閉する蓋に挿着され、前記回動体の前面部と前記回動ガイドとの間に生じる間隙から前記流動性充填材を排出し当該間隙に前記流動性充填材を注入充填するための配管とを併せて備える請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル掘進機のカッタービット交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、泥水式あるいは土圧式のシールド機を含むトンネル掘進機のカッタービット交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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ーヘッドが回動可能に設けられており、このカッターヘッドの前面板に、地山（岩盤）を切削するための多数のカッタービットが装着されている。カッタービットには、ローラービット、ティースビット、先行ビット、シェルビットなどがある。カッターヘッドは、通常、カッターヘッドの軸心に配置された回転筒から半径方向に沿って延びる複数のカッタースポークと、カッタースポークの間に配置される複数の面板と、カッターヘッドの軸心を中心とする周方向に配設されて各カッタースポーク、各面板を連結するリングとを有する。かかるカッターヘッドには、カッターヘッドの中心にセンターカッター（ローラービット）が設けられ、各カッタースポークの前面に複数のインナーカッター（ローラービット）が半径方向に沿う半径軸周りに回転自在に配設され、さらに、カッタースポークの外周端部や外周リングにゲージカッター（ローラービット）、各カッタスポークの両側部に複数のティースビットなどが配設される。なお、ローラービットはローラーの直径が１７インチあるいは１９インチのものが専ら採用される。

【0003】

トンネル掘進機はカッター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する。例えば、ローラービットの場合、切羽に押し付けられた状態から公転しながら自転して、切羽の岩盤を圧縮破壊掘削する。

【0004】

ところで、この種のトンネル掘進機では、カッターヘッドの回転に伴い、このカッターヘッドのローラービット他各カッタービットが、地山を切削することで摩耗、損傷し、その摩耗、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、摩耗、損傷したカッタービットは交換が必要となる。これらのカッタービットは岩盤の種類により摩耗量が異なるが摩耗するので、限界摩耗量が決められており、この摩耗量に達すると交換することとされている。

【0005】

従来より、大きな地下水圧で水量の豊富な岩盤層では、泥水式のシールド機や土圧式のシールド機が採用される。

【0006】

泥水式のシールド機のローラービットの交換では、シールド機の掘進を停止し、マシン本体のカッターチャンバーの後部隔壁に設けられたマンロックに作業員が入函し、切羽に作用する地下水圧に等しい高気圧に揚圧して、カッターチャンバー内の泥水内に進入し、潜水作業により、カッターヘッドに取り付けられた摩耗、損傷したローラービットを取り外し、新たなローラービットを取り付けている。また、土圧式のシールド機のローラービットの交換においては、シールド機の掘進を停止し、切羽室に充満した泥土を泥水又は清水に置換し、潜水作業により、ローラービットを交換している。特に近時は、トンネルが大口径、長距離、大深度化しており、ビット数も非常に多いため、これらのビットの交換作業を大水深度の劣悪、危険な条件下で行っている。一方、このようなローラービットの交換作業では、切羽に作用する水圧が高いと、高気圧作業の訓練を受けた作業員でも潜水病のリスクがあるため、高気圧下の作業として作業時間は厳しく制限される。このため、ローラービットの交換作業は期間も長く、高額な費用が必要となっている。

【0007】

そこで近年は、カッターヘッドのカッタービットの交換作業を大気圧下で安全に短い時間で行えるように、前面板にカッタービット取付口を有し、後面板に排土口を有し、カッターヘッドの軸心から半径方向に沿って延びるカッタースポーク及び／又はカッターヘッドの外周に沿って延びる外周リングに、カッタービット取付口と排土口との間に形成され、カッタービットが刃先をカッタービット取付口から突出して取り付けられるカッタービット取付部と、カッタービット取付部の少なくとも片側一方の側部に画成され、トンネル掘進機本体側の大気圧に連通されるカッタービット交換作業室とを備え、カッタービット取付部に、カッタービット取付部とカッタービット交換作業室との間でカッタービットを交換するカッタービット交換装置が設置され、大気圧下の作業室で、摩耗したカッター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。

【0008】

特許文献１のトンネル掘削機では、カッターヘッドのカッタースポークにディスクカッター収納室及びカッター交換室を設け、ディスクカッター収納室に回転体を油圧ジャッキにより回動自在に装着し、この回転体の前部にディスクカッターを着脱自在に装着すると共に、回転体の側部にディスクカッターの装着開口部からカッタースポークの側方に貫通する土砂排出路を設けている。

【0009】

そして、このトンネル掘削機では、次のような手順でディスクカッターの交換を行っている。
（１）作業者はカッター交換室内で、まず、複数の固定ボルトを弛緩することで、サドルに対する回転体の係止を解除して回転体を回動可能とする。次に、油圧ジャッキを伸長してラックを移動し、このラックと噛み合うピニオンと共に回転体を回動する。そして、回転体を１８０度回動すると、掘進方向前方を向いていたディスクカッターが掘進方向後方を向くこととなる。この場合、切羽が安定するようにカッターヘッドの前方は送泥や掘削土により所定の土圧が作用しているが、サドルに回転体が嵌合してシール性を確保したままで回動するため、この送泥や掘削土がカッター交換室内に浸入することはなく、作業者の安全が確保される。
（２）そして、交換するディスクカッターが後方に向いた状態で、ゲートを開放してディスクカッター収納室とカッター交換室を連通し、固定ボルトを弛緩して係止片を取り外し、回転体におけるディスクカッターの支持を解除する。ここで、作業者はディスクカッターを若干手前へ引出し、搬送用ウインチを用いてディスクカッターを吊上げ、カッター交換室から連通路を通って掘削機本体へ搬送し、新しいディスクカッターを搬送用ウインチに連結し、再びカッター交換室まで搬送する。そして、新しいディスクカッターを回転体に装着して固定ボルトにより係止片を取付ける。
（３）その後、油圧ジャッキを収縮してラックを逆に移動し、このラックと噛み合うピニオンと共に回転体を逆に１８０度回動する。そして、ディスクカッターを前方に向かせ、固定ボルトにより回転体をサドルに固定する。

【0010】

特許文献２の掘削機のビット交換装置は、カッターヘッドに設置されたハウジングに、前面に開口するビット収容部と、ビット収容部の後部に形成されたバルブ収容部とを有するビット収容通路を、カッターヘッド前面に出退可能な方向の出退軸に沿って形成するとともに、出退軸に所定角度隔てた挿脱軸方向に形成されてバルブ収容部と作業空間とを連通する交換用開口部とを設け、バルブ収容部内に、出退軸および挿脱軸に略直交する回動軸心周りに回動自在な回動バルブを設けて、回動バルブに、ビット収容部に連通する着脱通路を形成し、着脱通路内に、ローラービットを有するビットケースを挿脱自在に配置するとともに、ビットケースを着脱通路とビット収容部との間で出退移動させるビット出退機構を設け、回動バルブを所定角度回動させて着脱通路を交換用開口部に連通させることにより、ビットケースを着脱通路と作業空間の間で挿脱できるようにしている。

【0011】

そして、このビット交換装置では、次のような手順でローラービットの交換を行っている。
（１）ビットケースがビット収容部に収容された掘削位置から、磨耗したローラービットを交換する場合、カッターヘッドを所定位置で停止し、作業員がマンホールから主スポーク部材内の作業空間に入り、交換作業を行う。
（２）一対のコッタ部材をコッタ挿入口から抜き出した後、ビット出退ハンドルを操作して出退用カム軸を回転させ、カムローラーを介してビットケースを掘削位置から着脱通路の後退位置まで後退させる。
（３）バルブ回動ハンドルを操作して回動バルブを使用姿勢から交換姿勢に９０°回動させ、着脱通路の背面開口部を交換用開口部と対面させる。
（４）交換用扉を開け、ジャッキなどの作業具を使用して、反力支持ブロックを着脱通路から交換用開口部を介して接線軸方向に引き出し作業空間に取り出す。次いでビットケースを背面開口部側に後退させ、カムローラをビットケースから取り外して、ガイド孔から離脱させた後、ビットケースを着脱通路から引き出して交換用開口部から作業空間に取り出す。
（５）新たなローラービットを装着したビットケースを、交換用開口部から着脱通路に挿入し、カムローラーをビットケースに装着して着脱通路の奥に押し込み、カムローラーをガイド孔に嵌合させるとともに、出退用カム軸のカム溝に嵌合させる。そして、反力支持ブロックを作業空間から交換用開口部を介して着脱通路に嵌め入れる。
（６）交換用扉を閉じた後、バルブ回動ハンドルを操作して回動バルブを交換姿勢から使用姿勢に９０°回動させ、着脱通路の正面開口部をビット収容部に一致させる。
（７）ビット出退ハンドルを操作して出退用カム軸を回転させ、カムローラーを介してビットケースを着脱通路内の後退位置から出退軸方向にビット収容部内に突出移動させ、掘削位置に停止させる。そして、コッタ部材をそれぞれコッタ挿入口から挿入して、ビットケースの背面と反力支持ブロックの反力受け面との間に嵌入させ、ビットケースを固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００４− ９２１４１号公報

【特許文献2】特開２０１１−１５７６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、特許文献１のカッタービット交換装置では、これをカッタースポークの外周側端部や外周リングのゲージカッターに適用しようとすると、この場合、トンネル掘進機の掘進とともにローラービットが摩耗し、この摩耗したローラービットにより掘削坑の外径が小さくなるため、限界摩耗量に達したローラービットを交換する際に、回動体が掘削外径が小さくなった掘削坑の側壁に当たって、ローラービットを回動することができず、ローラービットを交換することができない、という問題がある。この場合、インナーカッターであれば、トンネル掘進機を少し後退させて、ローラービットを切羽から離隔させることで、ローラービットを回動させることができるが、ゲージカッターの場合、ローラービットが掘削坑の側壁に当たって、トンネル掘進機を後退させることができないため、ローラービットを回転することができず、ローラービットを交換することができない、という問題がある。

【0014】

また、特許文献２のカッタービット交換装置にあっては、ローラービットを回動バルブ上で進退駆動させる方式なので、ビット進退機構と回動バルブ駆動機構の構造が複雑になり、ローラービットの交換時に、左右一対のコッタ部材を引き抜き、ビット出退機構によりローラービットを後退させ、カムローラーをビットケースに取り付け、バルブ回動機構によりローラービットを回動するなど、狭隘な場所で多くの手順を必要とし、とりわけ、人力によるコッタの引き出し・挿入や両側のカムローラの取り付け取り外しは煩雑な作業で、カムローラーの回転ハンドルによる回転操作も必要であり、全体として多くの作業時間を要し、この作業では、作業者は最低２人必要でバランス操作が要求される、という問題がある。

【0015】

本発明は、このような従来の問題を解決するもので、この種のカッタービット交換装置において、簡単な方式（機構）で、カッターヘッド内部の大気圧下のカッタービット交換室で作業員がカッタービットの交換を少ない簡単な作業、少ない作業手順で、短時間に行えること、インナーカッター、ゲージカッター、ティースビット、先行ビット、シェルビットなど各種のカッタービットの交換に適用できること、長距離、大水圧下のトンネル掘進機でもカッタービットの交換を容易にすることなど、を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するために、本発明は、
カッターヘッドの前面板にカッタービット取付口を有し、後面板に排土口を有し、前記カッタービット取付口と前記後面板との間に形成され、カッタービットが刃先を前記カッタービット取付口から突出して取り付けられるカッタービット取付部と、前記カッタービット取付部の少なくとも片側一方の側部に画成され、トンネル掘進機本体側の大気圧に連通されるカッタービット交換作業室とを備えるトンネル掘進機において、前記カッタービット取付部に設置されて、前記カッタービット取付部と前記カッタービット交換作業室との間で前記カッタービットを交換するトンネル掘進機のカッタービット交換装置であって、
前記前面板の前記カッタービット取付口と前記後面板との間に筒形に形成され、片側一方の側面部に前記カッタービット交換作業室に連通し蓋で開閉されるカッタービット交換口を、頂面部及び底面部に後記可動体の各軸受を挿通し後方に向けてスライド案内可能なスライドガイドを、それぞれ有し、前記カッタービット取付部を画成する函体と、
前面部に開口部、後面部に開口を、片側一方の側面部に前記函体の前記カッタービット交換口に対向してカッタービット挿通口を、それぞれ有する略筒状に形成され、前記函体の内面に当接して前記函体内にスライド可能に配置されるスライド筒、前記スライド筒内の前面部側に、前記スライド筒前面部の前記開口部の両側縁部を通り、円弧の一部が前記スライド筒前面部の前記開口部から前方所定の範囲に突出される前記スライド筒内の仮想円周に沿って、前記スライド筒前面部の前記開口部に対向してズリ排出開口を有する略筒状に形成され、当該略筒状の中心軸上で前記スライド筒の相互に対向する位置にそれぞれ前記函体のスライドガイド上に突出される軸受を有する回動ガイド、及び前記スライド筒内の後面部側に、前記回動ガイドの前記ズリ排出開口に連接して略筒形に形成され、前記後面板の前記排土口にスライド可能に嵌挿される排土筒とからなり、前記函体内にスライド可能に嵌合配置される可動体と、
前記可動体の前記回動ガイド内に嵌合可能に前面部が前記スライド筒前面部の前記開口部に沿って配置可能に平坦面で頂面部及び底面部を有する中空の略筒形形状に形成され、当該略筒形形状の頂面部、底面部の中心に前記回動ガイドの前記各軸受に嵌合可能に回動軸を、前記略筒形形状の前面部の平坦面に前記カッタービットの刃先を突出可能でかつズリを取り込み可能な開口部を、後面部にズリ排出開口を、前記略筒形形状の前面部で前記頂面部と前記底面部との間に前記カッタービットを支持固定するカッタービット支持固定部を、それぞれ有し、前記回動ガイド内に前記回動軸を介して回動可能に嵌合配置される回動体と、
前記函体と前記可動体との間に取り付けられ、前記函体内で前記可動体を、前記カッタービットが前記カッタービット取付口から所定の突出位置まで突出可能なカッタービット切削位置と前記カッタービット切削位置の後方で前記カッタービットが前記カッタービット交換口に向けて回動可能なカッタービット交換位置との間で、スライド駆動する可動体駆動装置と、
前記函体のスライドガイド上に配置されて、前記可動体の各軸受に支持される前記回動体の前記回動軸に作動連結され、前記カッタービット交換位置で前記回動体を駆動する回動体駆動装置と、
前記カッタービット切削位置と前記カッタービット交換位置で前記可動体と前記回動体とをロックするロック機構と、
を備え、
前記カッタービットは前記回動体の前記カッタービット支持固定部にカッタービット支持部材を介して刃先を前記回動体前面部の前記開口部から突出させて取り付けられ、
前記カッタービットで切削面を切削する際は、前記函体内で前記可動体を前記可動体駆動装置により前記カッタービット切削位置までスライドさせて、前記ロック機構で前記可動体をロックし、前記カッタービットを前記カッタービット取付口から所定の位置まで突出させ、
前記カッタービットを交換する際は、前記函体内で前記可動体を前記可動体駆動装置により前記カッタービット交換位置までスライドさせて、前記ロック機構で前記可動体をロックし、前記カッタービット交換位置で、前記回動体を前記回動体駆動装置により回動させて、前記カッタービットを前記カッタービット交換口に向けるとともに、前記回動体の外周面で前記カッタービット取付口を遮断して、前記ロック機構で前記回動体をロックし、前記カッタービットを前記カッタービット取付部と前記カッタービット交換作業室との間で交換する、
ことを要旨とする。

【0017】

また、カッタービット交換装置は各部が次のような構成を備えることが好ましい。
（１）可動体のスライド筒内前面部側の回動ガイド、回動体はそれぞれ、略円筒形又は外周面を外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形を呈する。
（２）ロック機構は、函体の筒形の周面部で前記函体内の可動体のスライド範囲でかつ前記可動体が当接される位置に貫通して形成される函体のロック孔と、前記函体内の前記可動体がカッタービット切削位置で、前記可動体の前記函体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の可動体のロック孔、及び前記函体内の前記可動体がカッタービット交換位置で、前記可動体の前記函体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の可動体のロック孔と、前記函体の外側に前記函体のロック孔に対して同心的に配置され、前記函体のロック孔から前記カッタービット切削位置の可動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿通可能なロック軸と、前記函体の外側に前記函体のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、前記ロック軸を前記函体のロック孔から前記カッタービット切削位置の可動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる可動体ロック装置を備える。
（３）ロック機構は、函体のスライドガイド内でカッタービット切削位置の可動体に形成される可動体のロック孔と、前記函体内の前記可動体がカッタービット切削位置で、回動体の前記可動体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の回動体のロック孔、及び前記函体内の前記可動体がカッタービット交換位置で、前記回動体が回動体駆動装置により回動されてカッタービットがカッタービット交換口に向けられる位置で、前記回動体の前記可動体のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の回動体のロック孔と、前記函体のスライドガイド上で前記可動体のロック孔に対して同心的に配置され、前記可動体のロック孔から前記カッタービット切削位置の回動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の回動体のロック孔へ挿通可能なロック軸と、前記函体のスライドガイド上で前記可動体のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、前記ロック軸を前記可動体のロック孔から前記カッタービット切削位置の回動体のロック孔又は前記カッタービット交換位置の可動体のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる回動体ロック装置を備える。
（４）カッタービット支持部材は、カッタービットを回転可能に又は固定可能に支持する支持部と、前記支持部の両端にブロック状に形成される一対の固定部とからなり、回動体のカッタービット支持固定部は、前記回動体の頂面部及び底面部において前記回動体の回動軸の前側の内面に前記カッタービット支持部材の前記各固定部を嵌合可能に形成される一対の溝と、前記カッタービット支持部材の前記各固定部と前記回動体との間に締結されるボルトとからなり、前記回動体の前記カッタービット支持固定部は同種又は異種のカッタービットを交換可能に構成される。
（５）回動体前部及び／又は前面板のカッタービット取付口の周囲に配置され、前記回動体の回動により前記回動体の前面部と前記回動ガイドとの間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するための配管と、函体のカッタービット交換口の近傍及び／又は前記カッタービット交換口を開閉する蓋に挿着され、前記回動体の前面部と前記回動ガイドとの間に生じる間隙から前記流動性充填材を排出し当該間隙に前記流動性充填材を注入充填するための配管とを併せて備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明のカッタービット交換装置によれば、上記の構成により、カッタービットは回動体のカッタービット支持固定部にカッタービット支持部材を介して刃先を回動体前部の開口部から突出させて取り付けられ、カッタービットで切削面を切削する際は、函体内で可動体を可動体駆動装置によりカッタービット切削位置までスライドさせて、ロック機構で可動体をロックし、カッタービットをカッタービット取付口から所定の位置まで突出させ、カッタービットを交換する際は、函体内で可動体を可動体駆動装置によりカッタービット交換位置までスライドさせて、ロック機構で可動体をロックし、カッタービット交換位置で、回動体を回動体駆動装置により回動させて、カッタービットをカッタービット交換口に向けるとともに、回動体の外周面でカッタービット取付口を遮断して、ロック機構で回動体をロックし、カッタービットをカッタービット取付部とカッタービット交換作業室との間で交換するようにしたので、簡単な方式（機構）で、カッターヘッド内部の大気圧下のカッタービット交換室で作業員がカッタービットの交換を少ない簡単な作業手順で短時間に行うことができ、また、インナーカッター、ゲージカッター、ティースビット、先行ビット、シェルビットなど各種のカッタービットの交換に適用することができ、さらに、長距離、大水圧下のトンネル掘進機でもカッタービットの交換を容易にすることができるなど、本発明独自の格別な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係るトンネル掘進機のカッタービット交換装置の構成を示す側面断面図

【図2】同カッタービット交換装置の構成を示す正面図

【図3】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大側面断面図

【図4】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大底面断面図

【図5】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大平面断面図

【図6】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大正面断面図

【図7】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大側面断面図

【図8】同カッタービット交換装置の構成を示す図

【図9】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大平面断面図

【図10】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大側面断面図

【図11】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大平面断面図

【図12】同カッタービット交換装置によるカッタービットの交換方式を示す部分拡大平面断面図

【図13】同カッタービット交換装置によるカッタービットの利点を説明するための図

【図14】本発明の実施の形態４に係るトンネル掘進機のカッタービット交換装置の構成を示す部分拡大側面断面図

【図15】同カッタービット交換装置の構成を示す部分拡大平面断面図

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。

【0021】

図１及び図２にトンネル掘進機を示している。図１、図２に示すように、このトンネル掘進機は、泥水式のシールド機Ｍで、マシン本体Ｍ０の前面にカッターヘッドＭ１が回動可能に設けられており、このカッターヘッドＭ１の前面板に、地山（岩盤）を切削するための多数のカッタービットＣが装着される。カッターヘッドＭ１は、カッターヘッドＭ１の軸心に配置された回転筒Ｍ１０から半径方向に沿って延びる複数のカッタースポークＭ１１、及びカッターヘッドＭ１の外周に沿って延びる外周リングＭ１２と、各カッタースポークＭ１１の間に配置される複数の面板（図示省略）と、カッターヘッドＭ１の軸心を中心とする周方向に配設されて各カッタースポークＭ１１、各面板を連結するリングＭ１３とを備える。各カッタースポークＭ１１の前面板Ｍ１１１（以下、単に前面板Ｍ１１１という。）の略中心、外周端部及びその中間、さらに外周リングＭ１２の前面板１２１にそれぞれカッタービット取付口Ｍ１１０、Ｍ１２０が形成され、各カッタースポークＭ１１（カッターヘッドＭ１）の後面板Ｍ１４１（以下、単に後面板Ｍ１４１という。）に排土口Ｍ１４が形成されて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０、Ｍ１２０と後面板Ｍ１４１との間にセンターカッター、ゲージカッター、インナーカッターなど各種のカッタービットＣのカッタービット取付部Ｐが設けられ、このカッタービット取付部Ｐの少なくとも片側一方の側部にマシン本体Ｍ０内から出入りが可能でマシン本体Ｍ０の大気圧に連通されて常に大気圧に保持されるカッタービット交換作業室Ｓが画成される。なお、外周リングＭ１２はない場合もある。このようにして、各カッタースポークＭ１１の略中心のカッタービット取付部Ｐにセンターカッターが、各カッタースポークＭ１１の外周端部のカッタービット取付部Ｐにゲージカッターが、その中間のカッタービット取付部Ｐにインナーカッターが、外周リングＭ１２のカッタービット取付部Ｐにゲージカッターが、それぞれ、刃先をカッタービット取付口Ｍ１１０、Ｍ１２０から突出して取り付けられる。そして、これらのカッタービット取付部Ｐにそれぞれ、カッタービット交換装置Ｅが併せて設置される。

【0022】

（実施の形態１）
図３、図４及び図５に各カッタースポークＭ１１外周端部のカッタービット取付部Ｐに取り付けられるゲージカッターに適用されるカッタービット交換装置Ｅ１を例示している。なお、このカッタースポークＭ１１外周端部においては、前面板Ｍ１１１にカッタービット取付口Ｍ１２０が矩形状に設けられ、後面板Ｍ１４１に排土口Ｍ１４が前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０に対向して矩形状に設けられる。

【0023】

図３、図４及び図５に示すように、このカッタービット交換装置Ｅ１は、カッタービット取付部Ｐに設置されて、カッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間でカッタービットＣを交換する形式になっていて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０と後面板Ｍ１４１の排土口Ｍ１４との間にカッタービット取付部Ｐを画成する函体１と、スライド筒２１、回動ガイド２２、及び排土筒２３からなり、函体１内にスライド可能に嵌合配置される可動体２と、回動ガイド２２内に回動軸３１２を介して回動可能に嵌合配置される回動体３と、函体１と可動体２との間に取り付けられ、函体１内で可動体２をスライド駆動する可動体駆動装置４と、回動ガイド２２内で回動体３を駆動する回動体駆動装置６と、可動体２と回動体３とをロックするロック機構Ｌとを備えて構成される。

【0024】

函体１は、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０と後面板Ｍ１４１の排土口Ｍ１４との間に筒形に形成され、片側一方の側面部１０３にカッタービット交換作業室Ｓに連通し蓋１１で開閉されるカッタービット交換口１０を、頂面部１０１及び底面部１０２に可動体２の各軸受２２２を挿通し後方に向けてスライド案内可能なスライドガイド１２を、それぞれ有し、この函体１によりカッタービット取付部Ｐが画成される。

【0025】

この場合、函体１は頂面部１０１、底面部１０２、左右の側面部１０３、１０４をなす前後方向に長い矩形状の４側面板と後面部１０５をなす後面板Ｍ１４１とにより前後方向に長い断面略矩形状の角筒形に形成される。前面部１００はカッタービット取付口Ｍ１２０に連通する全面開口になっている。後面部１０５の排土口Ｍ１４は、後面部１０５の中央に左右方向に長い矩形状に形成される開口１０６と、後面部１０５の内面に開口１０６を包囲して前面部１００方向に延びる断面矩形状の筒１０７とからなる。

【0026】

カッタービット交換口１０は片側一方の側面部１０３をなす一方の側面板にカッタービットＣを挿通可能に矩形状の開口として形成される。このカッタービット交換口１０に蓋１１が着脱可能に取り付けられる。この蓋１１はカッタービット交換口１０に嵌合可能な矩形状の本体１１ａと本体１１ａの全周縁に段差を付けて延長されカッタービット交換口１０の全周縁部に当接可能なフランジ１１ｂとからなり、一方の側面部１０３に図示されないボルトにより締結されるようになっている。なお、この蓋１１は一方の側部がカッタービット交換口１０の一方の側縁部にヒンジを介して取り付けられ、他方の側部、上下各部をボルト止めにしてもよい。

【0027】

各スライドガイド１２は頂面部１０１、底面部１０２の左右方向中央に前面部１００から少し後方へ下がった所定の位置から前後方向中間の所定の位置まで延びる略矩形状の長穴状にして形成される。

【0028】

このようにして函体１は前面板Ｍ１１１の外周端部のカッタービット取付口Ｍ１２０と後面板Ｍ１４１の排土口Ｅ１４との間に嵌め込み固定される。

【0029】

可動体２は、既述のとおり、スライド筒２１、回動ガイド２２、及び排土筒２３からなる。

【0030】

スライド筒２１は、前面部２１ａに開口部２１０、後面部２１ｂに開口２１１を、片側一方の側面部２１ｅに函体１のカッタービット交換口１０に対向してカッタービット挿通口２１２を、それぞれ有する略筒状に形成され、函体１の内面に当接して函体１内にスライド可能に配置される。

【0031】

この場合、スライド筒２１は函体１の頂面部１０１、底面部１０２、左右の側面部１０３、１０４の内面に当接可能な頂面部２１ｃ、底面部２１ｄ、左右の側面部２１ｅ、２１ｆを有する略角筒形に形成され、前後方向の長さは函体１の前後方向の長さよりも短く、この場合、函体１の前後方向の長さの５分の３程度になっている。また、前面部２１ａの開口部２１０は左右方向の長さが函体１の排土口Ｍ１４の左右方向の長さよりも長い矩形状に形成される。後面部２１ｂの開口２１１は左右方向に長い矩形状で全面開口になっている。

【0032】

回動ガイド２２は、スライド筒２１内の前面部２１ａ側に、スライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０の両側縁部を通り、円弧の一部がスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０から前方所定の範囲に突出されるスライド筒２１内の仮想円周に沿って略筒状に形成され、スライド筒２１の開口部２１０に対向して後面部２２ｂにズリ排出開口２２１を有し、この略筒状の中心軸上でスライド筒２１の相互に対向する位置にそれぞれ函体１のスライドガイド１２上に突出される軸受２２２を有する。

【0033】

この場合、回動ガイド２２はスライド筒２１内の前部側の４分の３程度の範囲に、スライド筒２１の前面部２１ａにより前面部２１ａに平坦の開口部２１０を有する略円筒状に形成され、この略円筒状の中心軸が通るスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄに円筒状の軸受２２２が函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の各スライドガイド１２の前端部に嵌合可能に突設される。そして、後面部２２ｂのズリ排出開口２２１は後面部２２ｂの中央に矩形状に形成され、左右方向の長さが函体１の排土口Ｍ１４の左右方向の長さよりも小さくなっている。

【0034】

また、この場合、回動ガイド２２の外周面は外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形（所謂そろばん玉の外周面の形状）を呈する。また、回動ガイド２２の内周面もまた、外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形（所謂そろばん玉の外周面の形状）を呈し、これがガイド面２２３になっている。この回動ガイド２２の外周面及び内周面の片側一方の側面部２２ｃでスライド筒１のカッタービット挿通口２１２に対向する位置にスライド筒２１のカッタービット挿通口２１２に連通するカッタービット挿通口２２４が形成される。なお、この回動ガイド２２の外周面とスライド筒２１の頂面部２１ｃとの間の角部やこの回動ガイド２２の外周面及び内周面の最大径である中間部の角部はアール（丸み）を付けて曲面形状にしてもよい。また、回動ガイド２２のカッタービット挿通口２２４に蓋が着脱可能に取り付けられてもよい。

【0035】

排土筒２３は、スライド筒２１内の後面部２２ｂ側に、回動ガイド２２のズリ排出開口２２１に連接して略筒形に形成され、後面板Ｍ１４１の排土口Ｍ１４にスライド可能に嵌挿される。この場合、排土筒２３は後端部が排土口Ｍ１４（筒１０７）に嵌挿可能に平面視長方形の角筒形に、回動ガイド２２のズリ排出開口２２１と排土筒２３の後端部との間の排土筒２３の中間部が平面視略台形の角筒形に、それぞれ、形成される。

【0036】

このようにして可動体２が形成され、函体１内にスライド可能に嵌合配置される。なお、函体１と可動体２の相互の当接面で前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０側に、すなわち、函体１の内面の前面部１００側でカッタービット取付口Ｍ１２０に近接する所定の位置と可動体２の外面の前面部２１ａ側でカッタービット取付口Ｍ１１０に近接する所定の位置との間にシール８が介在されて、カッタービット取付口Ｍ１１０側において両者間が水密に保持される。また、函体１と可動体２の相互の当接面で後面板Ｍ１４１の排土口Ｍ１４側に、すなわち、函体１後面部１０５の排土口Ｍ１４の筒１０７の内面で前部側の所定の位置と可動体２の排土筒２３の外面の後端部側の所定の位置との間にシール８が介在されて、後面板Ｍ１４１の排土口Ｍ１４側において両者間が水密に保持される。

【0037】

回動体３は、可動体２の回動ガイド２２内に嵌合可能に前面部３１ａがスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０に沿って配置可能に平坦面で頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄを有する中空の略筒形形状に形成され、この略筒形形状の頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの中心に回動ガイド２２の各軸受２２２に嵌合可能に回動軸３１２を、略筒形形状の前面部３１ａの平坦面にカッタービットＣの刃先を突出可能でかつズリを取り込み可能な開口部３１０を、後面部３１ｂにズリ排出開口３１１を、略筒形形状の前面部３１ａで頂面部３１ｃと底面部３１ｄとの間にカッタービットＣを支持固定するカッタービット支持固定部３１３を、それぞれ有する。

【0038】

この場合、回動体３は、外周面が外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形（所謂そろばん玉の外周面の形状）を呈し、回動ガイド２２の内周面のガイド面２２３に嵌合可能になっている。前面部３１ａはスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０に沿って配置可能に矩形状の平坦面に形成される。前面部３１ａの開口部３１０は前面部３１ａの平坦面にスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０よりも小さい矩形状に形成され、後面部３１ｂのズリ排出開口３１１は後面部３１ｂの中央に回動ガイド２２後面部２２ｂのバリ排出開口２２１と略同じ大きさの矩形状に形成される。この前面部３１ａの開口部３１０と後面部３１ｂのズリ排出開口３１１との間は連通され、ズリ通過路３１４になっている。頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの回動軸３１２は頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの中心にスライド筒２１の各軸受２２２に嵌合可能に円柱状に突設される。このようにして回動体３は回動ガイド２２内に回動軸３１２を介して回動可能に嵌合配置される。なお、この回動体３の頂面部３１ｃと外周面との間の角部や外周面の最大径である中間部の角部はアール（丸み）を付けて曲面形状にしてもよい。

【0039】

また、可動体２のスライド筒２１の前面部２１ａ側の内面で開口部２１０に近接する所定の位置と回動体３の前面部３１ａ側の外面で開口部３１０に近接する所定の位置との間にシール８が介在されて、前面部３１ａの開口部３１０側において両者間が水密に保持される。さらに、可動体２のスライド筒２１の後面部２２ｂ側の内面でズリ排出開口２２１に近接する所定の位置と回動体３の後面部３１ｂ側の外面でズリ排出開口３１１に近接する所定の位置との間にシール８が介在されて、後面部３１ｂのズリ排出開口３１１側において両者間が水密に保持される。

【0040】

そして、この回動体３においてカッタービット支持固定部３１３は、略筒形形状の前面部３１ａで頂面部３１ｃと底面部３１ｄとの間に形成され、カッタービットＣをカッタービット支持部材３１５を介して支持固定するようになっている。図６に示すように、カッタービット支持部材３１５は、カッタービットＣを回転可能に又は固定可能に支持する支持部３１５ａと、支持部３１５ａの両端に断面角形のブロック状に形成される一対の固定部３１５ｂとからなり、カッタービット支持固定部３１３は、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄにおいて回動体３の回動軸３１２の前側の内面にカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを嵌合可能に形成される断面角形の一対の溝３１３ｂと、カッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂと回動体３との間に締結されるボルト（図示省略）とからなり、回動体３のカッタービット支持固定部３１３は同種又は異種のカッタービットＣと交換可能に構成される。

【0041】

この場合、カッタービット支持部材３１５は、ローラービット、ティースビット、先行ビット、シェルビットなどのカッタービットＣ毎に設けられる。ローラービット用のカッタービット支持部材３１５は、支持部３１５ａがローラービットを回転可能に支持する支軸からなり、この支軸の両端に固定部３１５ｂとして立方体又は直方体形状のブロックが設けられる。先行ビット用、ティースビット用、シェルビット用の各支持部３１５ａは基本構成が共通で、図７、図９に示すように、ティースビット、先行ビット、シェルビットを固定するための支持台からなり、この支持台の両端に固定部３１５ｂとして立方体又は直方体形状のブロックが設けられる。

【0042】

また、この場合、カッタービット支持固定部３１３は、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄにおいて回動体３の回動軸３１２の前側の内面にそれぞれ、カッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂ、すなわち、立方体又は直方体形状の各ブロックが嵌合可能に各ブロックの形状に対応する溝３１３ｂが形成されてなる。

【0043】

そして、カッタービットＣが支持されたカッタービット支持部材３１５は各固定部３１５ｂが回動体３前部のカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂに嵌合されて、カッタービットＣは刃先を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出されて回動体３前面部３１ａの開口部３１０に配置される。ボルトはカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを貫通して回動体３の各溝３１３ｂの底部に締結される。このようにして各カッタービットＣを支持されたカッタービット支持部材３１５がカッタービット支持固定部３１３に固定され、各カッタービットＣが回動体３前面部３１ａの開口部３１０に取り付けられる。

【0044】

可動体駆動装置４は、函体１と可動体２との間に取り付けられ、函体１内で可動体２を、カッタービットＣがカッタービット取付口Ｍ１２０から所定の突出位置まで突出可能なカッタービット切削位置とカッタービット切削位置の後方でカッタービットＣがカッタービット交換口１０に向けて回動可能なカッタービット交換位置との間で、スライド駆動する。この場合、可動体駆動装置４に一対のスライドジャッキが採用される。各スライドジャッキのジャッキ本体４１が函体１の左右の側面部１０３、１０４の内面で後端部側に固定金具４３を介して固定され、ジャッキ本体４１から所定のストローク長だけ伸長された作動ロッド４２の先端がスライド筒２１の左右の側面部２１ｅ、２１ｆの内面で後端部に固定金具４３を介して固定される。函体１内で可動体２前面部２１ａが前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０まで前進された状態から、ジャッキ本体４１の駆動により、作動ロッド４２が所定のストローク長だけ収縮することによって、函体１内の可動体２前面部２１ａがカッタービット取付口Ｍ１２０から函体１内のスライド筒２１のスライドにより所定距離だけカッタービット取付口Ｍ１２０の後方所定の位置まで、つまり、可動体２前面部２１ａから突出されるカッタービットＣの一部が所定の突出位置からカッタービット取付口Ｍ１２０側に所定距離だけ引き寄せられて、カッタービットＣがカッタービット交換口１０に向けて回動可能な位置（以下、この位置をカッタービット交換位置という。）まで後退される。また、函体１内で可動体２前面部２１ａがカッタービット交換口１０に後退された状態から、ジャッキ本体４１の駆動により、作動ロッド４２が所定のストローク長だけ伸長することによって、函体１内の可動体２が函体１内のスライド筒２１のスライドにより可動体２前面部２１ａが前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０の位置（以下、この位置をカッタービット切削位置という。）まで所定距離だけ前進されて、可動体２前面部２１ａから突出されるカッタービットＣの一部がカッタービット取付口Ｍ１２０から元の所定の突出位置まで突出される。ここで、スライドジャッキ４のストローク長は、ローラービット（ローラービットの許容摩耗量は条件によって異なるが、概ね２０ｍｍ〜３０ｍｍである。）の場合、その許容摩耗量の１．５倍〜３倍程度が適当である。しかし、それ以上の場合もある。なお、この可動体駆動装置４には、スライドジャッキと同じ進退動作が得られる限り、油圧シリンダーなど他の既存の装置に変更可能である。このようにスライドジャッキ４が函体１の内部に設けられることで、可動体２のスライド筒２１の略全体が函体１内に収納できるので、スライド筒２１の外径を小さくでき、構造も簡単で、コストも低減できる。

【0045】

回動体駆動装置６は、函体１のスライドガイド１２上に配置されて、可動体２の各軸受２２２に支持される回動体３の回動軸３１２に作動連結され、カッタービット交換位置で回動体３を駆動する。この場合、回動体駆動装置６はウォームギアにより構成され、函体１の底面部１０２側のスライドガイド１２上に配置され、回動体３の底面部３１ｄ側の回動軸３１２に同心的に取り付けられるウォームホイール６０と、函体１の底面部１０２側のスライドガイド１２内でスライド筒２１の底面部２１ｄに底面部２１ｄの軸受２２２に近接して設置され、ウォームホイール６０に噛合されるモータ駆動のウォーム６１とからなる。なお、この回動体駆動装置６は、回動体３の回転駆動が得られる限り、ウォームギアに代えて、レバーとジャッキの組み合わせなど他の既存の装置に変更可能である。

【0046】

ロック機構Ｌは、可動体２のスライドをロックする可動体ロック装置５と、回動体３の回動をロックする回動体ロック装置７とからなり、カッタービット切削位置とカッタービット交換位置で可動体２と回動体３とをロックする。

【0047】

可動体ロック装置５は、函体１の筒形の周面部で函体１内の可動体２のスライド範囲でかつ可動体２が当接される所定の位置に貫通して形成される函体１のロック孔５０１と、函体１内の可動体２がカッタービット切削位置で、可動体２の函体１のロック孔５０１に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の可動体２のロック孔５０２、及び函体１内の可動体２がカッタービット交換位置で、可動体２の函体１のロック孔５０１に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の可動体２のロック孔５０３（図１２参照）と、函体１の外側に函体１のロック孔５０１に対して同心的に配置され、函体１のロック孔５０１からカッタービット切削位置の可動体２のロック孔５０２又はカッタービット交換位置の可動体２のロック孔５０３へ挿通可能なロック軸５１と、函体１の外側に函体１のロック孔５０１に対して同心的に又は近傍に設置され、ロック軸５１を函体１のロック孔５０１からカッタービット切削位置の可動体２のロック孔５０２又はカッタービット交換位置の可動体２のロック孔５０３へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置５２とからなる。

【0048】

この場合、函体１のロック孔５０１は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２で可動体２のスライド筒２１の後端部付近に当たる所定の位置に穿設される。可動体２のロック孔５０２は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各ロック孔５０１に対応する後端部所定の位置に穿設され、可動体２のロック孔５０２は、函体１内の可動体２がカッタービット交換位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各ロック孔５０１に対応する各ロック孔５０２の前方所定の位置に穿設される。ロック軸５１及びロック軸駆動装置５２に一対のスライドジャッキが採用され、それぞれ、ロック軸駆動装置５２としてジャッキ本体（以下、ジャッキ本体５２という。）が函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の外側に函体１の各ロック孔５０１に対して同心的に設置され、ロック軸５１として作動ロッド（以下、作動ロッド５１という。）が函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の外側に各ロック孔５０１に対して同心的に配置される。なお、可動体ロック装置５は、スライドジャッキと同じロック動作が得られる限り、他の既存の装置に変更可能である。

【0049】

回動体ロック装置７は、図８（ｂ）を参照すると、函体１のスライドガイド１２内でカッタービット切削位置の可動体２に形成される可動体２の各ロック孔７０１と、函体１内の可動体２がカッタービット切削位置で、回動体３の可動体２のロック孔７０１に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の回動体２のロック孔７０２、及び函体１内の可動体２がカッタービット交換位置で、回動体３が回動体駆動装置６により回動されてカッタービットＣがカッタービット交換口１０に向けられる位置で、回動体３の可動体２のロック孔７０１に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の回動体３のロック孔７０３（図１２参照）と、函体１のスライドガイド１２上で可動体２のロック孔７０１に対して同心的に配置され、可動体２のロック孔７０１からカッタービット切削位置の回動体３のロック孔７０２又はカッタービット交換位置の回動体３のロック孔７０３へ挿通可能なロック軸７１と、函体１のスライドガイド１２上で可動体２のロック孔７０１に対して同心的に又は近傍に設置され、ロック軸７１を可動体２のロック孔７０１からカッタービット切削位置の回動体３のロック孔７０２又はカッタービット交換位置の回動体３のロック孔７０３へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置７２とからなる。また、ロック軸７１は、各ロック孔７０１、７０２、７０３に挿通可能に各ロック孔７０１、７０２、７０３に嵌合可能な大軸部７１Ｂ及び大軸部７１Ｂの先端から大軸部７１Ｂと同一軸上に延び各ロック孔７０２に遊嵌可能な小軸部７１Ｓからなる。

【0050】

この場合、可動体２の各ロック孔７０１は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各スライドガイド１２の前端部に当たる所定の位置に穿設される。回動体３のロック孔７０２は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄで可動体２の各ロック孔７０１に対応する所定の位置に穿設される。回動体３のロック孔７０３は、函体１内で可動体２がカッタービット交換位置に配置された状態で、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄで可動体２の各ロック孔７０１に対応する所定の位置に穿設される。ロック軸７１及びロック軸駆動装置７２に一対のスライドジャッキが採用され、それぞれ、ロック軸駆動装置７２としてジャッキ本体（以下、ジャッキ本体７２という。）が函体１の頂面部１０１、底面部１０２の各スライドガイド１２上に可動体２の各ロック孔７０１に対して同心的に設置され、ロック軸７１として作動ロッド（以下、作動ロッド７１という。）が函体１の頂面部１０１、底面部１０２の各スライドガイド１２上に可動体２の各ロック孔７０１に対して同心的に配置される。ロック軸７１の構成は既述のとおりである。なお、この回動体ロック装置７は、スライドジャッキと同じロック動作が得られる限り、他の既存の装置に変更可能である。

【0051】

また、この回動体ロック装置７は、ティースビット用に、カッターヘッドＭ１の正転方向及び逆転方向の回動に対して、回動体３が必要な角度を保ち、ティースビットが一定の切削角と逃げ角を保持して切削可能に構成される。図８に示すように、可動体２の各ロック孔７０１と回動体３の各ロック孔７０２、７０３は、直径方向にｂの長さを有し、ロック軸７１の大軸部７１Ｂの径はｂ、小軸部７１Ｓの径はｃ、径差は２αで、ｂ＝２α＋ｃの関係を有する。このようにしてロック軸７１は大軸部７１Ｂが可動体２の各ロック孔７０１、回動体３の各ロック孔７０２、７０３に通されて、回動体３の回動が規制され、大軸部７１Ｂが可動体２の各ロック孔７０１に通され、小軸部７１Ｓが回動体３の各ロック孔７０２に通されて、回動体３が回動方向に長さ２αの範囲で揺動を許容されて回動体３の回動が規制される。このようにすることで、図９に示すように、回動体３にティースビットＣ２が換装されたときに、回動体３を左右方向にαずつ揺動可能にすることで、ティースビットＣ２による地盤の切削の際に、ティースビットＣ２を傾動させてティースビットＣ２にすくい角、逃げ角を与える。これにより、ティースビットＣ２の損耗を防止し、耐久性を延ばす。この場合、回動体３の回動軸３１２とロック軸７１との間の距離をｒ、ティースビットＣ２の傾動角をθとすると、α＝ｒ×θであるから、θ＝α／ｒとなり、ティースビットＣ２を傾動角度θの範囲で傾動させることができる。

【0052】

さらに、この回動体ロック装置７においては、図１０に示すように、各ロック軸７１の大軸部７１Ｂ（の先端側）及び小軸部７１Ｓを漸次先細のテーパー形状（言い換えると、略円錐台形）に形成され、可動体２の各ロック孔７０１、回動体３の各ロック孔７０２、７０３が各ロック軸７１（大軸部７１Ｂ）のテーパー形状（言い換えると、略円錐台形）に対応してテーパー形状（言い換えると、略円錐台形）に形成されてもよい。このようにすると、回動体３にティースビットＣ２が換装されたときに、各ロック軸７１を可動体２の各ロック孔７０１、回動体３の各ロック孔７０２、７０３に挿通しやすくなり、そして、上記と同様に、回動体３を左右方向に揺動可能にして、ティースビットＣ２による地盤の切削の際に、ティースビットＣ２を傾動させ、ティースビットＣ２にすくい角、逃げ角を与えることができる。

【0053】

また、このカッタービット交換装置Ｅ１においては、図１１に示すように、回動体３前面部３１ａ及び／又は前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０の周囲に配置され、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するための注入用の配管（管、ホースなど）９１ａ、９１ｂと、函体１のカッタービット交換口１０の近傍及び／又はカッタービット交換口１０を開閉する蓋１１に挿着され、回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙から流動性充填材を排出したり当該間隙に流動性充填材を注入充填したりするための排出・注入用の配管（管、ホースなど）９２とを併せて備える。

【0054】

この場合、図示されない流動性充填材の収納部からポンプ駆動の２系統の注入用の配管９１ａ、９１ｂが延び、一方の系統の配管９１ａは、図示されないスイベルジョイントを介して回動体３の回動軸３１２の中心を経由して回動体３内部に通され、配管９１ａの先端が回動体３前面部３１ａに臨まされて、配管され、他方の系統の配管９１ｂは、前面板Ｍ１１１の内部に又は前面板Ｍ１１１の外面に沿って通されて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０の周囲に配置され、配管９１ｂの先端が前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０又は可動体２のスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０に臨まされて、配管され、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するようになっている。なお、この２系統の注入用の配管９１ａ、９１ｂはどちらか一方の系統のみでもよい。

【0055】

また、この場合、図示されない流動性充填材の収納部からポンプ駆動の排出・注入用の配管９２が延び、この配管９２は、開閉用のバルブ９２１を介して函体１のカッタービット交換口１０を開閉する蓋１１に挿着されて、配管され、回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙から流動性充填材を排出し、また当該間隙へ流動性充填材を注入充填するようになっている。なお、この排出・注入用の配管９２はカッタービット交換口１０の近傍に挿着されてもよく、カッタービット交換口１０の蓋１１とカッタービット交換口１０の近傍の両方に挿着されてもよい。

【0056】

さらに、この場合、流動性充填材は、繊維、高分子吸収剤、グリース、ベントナイト、粘土、水などからなり、また、これらの材料が選択的に使用されてもよく、これらの材料にさらにエアー、マイクロバブルやナノバブルが混入されるものであってもよい。この流動性充填材は止水性と潤滑性を有し、ポンプで注入できるものになっている。

【0057】

このようにしてカッタービットＣは回動体３のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して刃先を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて取り付けられる。そして、カッタービットＣで切削面を切削する際は、函体１内で可動体２を可動体駆動装置４によりカッタービット切削位置までスライドさせて、ロック機構Ｌで可動体２をロックし、カッタービットＣをカッタービット取付口Ｍ１１０から所定の位置まで突出させる。カッタービットＣを交換する際は、函体１内で可動体２を可動体駆動装置４によりカッタービット交換位置までスライドさせて、ロック機構Ｌで可動体２をロックし、カッタービット交換位置で、回動体３を回動体駆動装置６により回動させて、カッタービットＣをカッタービット交換口１０に向けるとともに、回動体３の外周面でカッタービット取付口Ｍ１２０を遮断して、ロック機構Ｌで回動体３をロックし、カッタービットＣをカッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間で交換する。

【0058】

このカッタービット交換装置Ｅ１は、既述のとおり、ゲージカッター用になっている。図１２にゲージカッターを可動体２の回動体３に取り付ける場合を例示している。

【0059】

図１２に示すように、この場合、回動体３に軟岩から硬岩、或いは巨礫地盤の掘削に適するローラービットＣ１を取り付ける。
なお、ここで、カッタービット交換装置Ｅ１の状態は、図１２（ａ）に示すように、可動体２前面部２１ａの開口部２１０が前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０から後方のカッタービット交換位置に配置され、可動体２のスライド筒２１が可動体ロック装置５によりロックされているものとする。この場合、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の後端部側の各ロック孔５０１と可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの後端部の各ロック孔５０３との間に各スライドジャッキの各作動ロッド５１が挿通されて、可動体２（スライド筒２１）の移動が規制される（以下の説明の便宜上、この動作を可動体カッタービット交換位置ロック動作という。）。また、回動体３前面部３１ａの開口部３１０は函体１のカッタービット交換口１０に向けられた状態で、回動体３の回動が回動体ロック装置７によりロックされているものとする。この場合、函体１の各スライドガイド１２内で可動体２の各ロック孔７０１と回動体３の各ロック孔７０３との間に各スライドジャッキの各作動ロッド７１（大軸部７１Ｂ）が挿通されて（図８（ｂ）参照）、回動体３の回動が規制される（以下の説明の便宜上、この動作を回動体カッタービット交換口ロック動作という。）。なお、この状態では、可動体２前面部２１ａの開口部２１０及び可動体２後面部２１ｂのズリ排出開口２２１は回動体３の外周面で遮断される。

【0060】

回動体３にローラービットＣ１を取り付けるに当たり、まず、函体１のカッタービット交換口１０の扉１１を取り外し、このカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通じて、ローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して取り付ける。この場合、ローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを回動体３前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂに嵌合して、ローラービットＣ１を刃先の一部を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて回動体３前面部３１ａの開口部３１０内に水平方向に回転可能に配置する。続いて、図示されないボルトをカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを貫通してカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂの底部に締結する（図６参照）。

【0061】

このようにしてローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０に取り付ける。ローラービットＣ１の取り付け後、函体１のカッタービット交換口１０に蓋１１を取り付けてカッタービット交換口１０を閉塞する。

【0062】

このローラービットＣ１で切削面を切削する際は、まず、可動体２と回動体３との間の各回動体ロック装置７をロック解除する。この場合、函体１の各スライドガイド１２内で可動体２の各ロック孔７０１と回動体３の各ロック孔７０３との間に挿通される各スライドジャッキの各作動ロッド７１（大軸部７１Ｂ）を各ジャッキ本体７２の駆動により函体１の各スライドガイド１２まで引き上げて、回動体３の回動規制を解除する（（図８（ｂ）参照）。以下の説明の便宜上、この動作を回動体カッタービット交換口ロック解除動作という。）。

【0063】

次に、回動体駆動装置６、すなわち、ウォームギアのウォーム６１をモータ駆動により回転し、ウォーム６１に係合されるウォームホイール６０を回転させて、回動体３を回転し、回動体３の外周面を回動ガイド２２前面部２１ａの開口部２１０及び回動ガイド２２後面部２１ｂのズリ排出開口２２１から回動ガイド２２のガイド面２２３に移動するとともに、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を函体１の一方の側面部１０３のカッタービット交換口１０から前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０に向ける（（図３、図５参照）。以下の説明の便宜上、この動作を回動体正転動作という。）。ここで、回動体３の回動を回動体ロック装置７によりロックする。この場合、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口１２０に向けた状態で、函体１の各スライドガイド１２上の各回動体ロック装置７の作動により各作動ロッド７１（大軸部７１Ｂ）を可動体２の各ロック孔７０１と回動体３の各ロック孔７０２との間に挿通し、回動体３の回動を規制する（（図８（ｂ）参照）。以下の説明の便宜上、この動作を回動体カッタービット切削位置ロック動作という。）。

【0064】

続いて、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロック解除する。この場合、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の後端部側の各ロック孔５０１と可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの中間部の各ロック孔５０３との間に挿通される各スライドジャッキの各作動ロッド５１を各ジャッキ本体５２の駆動により函体１の各ロック孔５０１まで引き上げて、可動体２の移動規制を解除する（（図３参照）。以下の説明の便宜上、この動作を可動体カッタービット交換位置ロック解除動作という。）。

【0065】

そして、図１２（ｂ）に示すように、函体１と可動体２との間に取り付けられた各可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動する。この場合、函体１の左右の側面部１０３、１０４の内面後端部側とスライド筒２１の左右の側面部２１ｅ、２１ｆの内面後端部との間に取り付けられた一対のスライドジャッキのジャッキ本体４１の駆動により、各ジャッキ本体４１から各作動ロッド４２が所定のストローク長だけ伸長されて、函体１内で可動体２がカッタービット取付口Ｍ１２０の後方カッタービット交換位置からカッタービット切削位置に向けて所定距離だけ前進され、回動体３の前面部３１ａが前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０までスライドされる（以下の説明の便宜上、この動作を可動体前進動作という。）。

【0066】

ここで、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロックする。この場合、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の後端部側の各ロック孔５０１と可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの後端部の各ロック孔５０２との間に各スライドジャッキの各作動ロッド５１が挿通されて、可動体２（スライド筒２１）の移動が規制される（（図３参照）。以下の説明の便宜上、この動作を可動体カッタービット切削位置ロック動作という。）。

【0067】

このようにしてスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を通じて、ローラービットＣ１（刃先の一部）が前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０から所定の突出位置まで突出される。

【0068】

そしてシールド機Ｍを掘進させ、このローラービットＣ１でトンネル外径を掘削する（図１参照）。なお、このときの掘削反力は各可動体駆動装置４、各可動体ロック装置５で支持される。このローラービットＣ１で岩盤を切削する間、切削ズリはカッタービット取付口Ｍ１２０内の回動体３前面部３１ａの開口部３１０から回動体３内に連続的に取り込まれ、回動体３のズリ通過路３１４、ズリ排出開口３１１、２２１、排土筒２３を通過して、函体１の排土口Ｍ１４から連続的に排出される。

【0069】

このローラービットＣ１で岩盤の切削中に、ローラービットＣ１が摩耗し、限界摩耗量に達した場合、又はローラービットＣ１が損傷した場合、ローラービットＣ１を交換する。この場合、シールド機Ｍの掘進を停止し、先ず、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロック解除する。この場合、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の後端部側の各ロック孔５０１と可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの後端部の各ロック孔５０２との間に挿通される各スライドジャッキの各作動ロッド５１を各ジャッキ本体５２の駆動により函体１の各ロック孔５０１まで引き上げて、可動体２の移動規制を解除する（（図３参照）。以下の説明の便宜上、この動作を可動体カッタービット切削位置ロック解除動作という。）。そして、函体１と可動体２との間に取り付けられた各可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動する。この場合、函体１の左右の側面部１０３、１０４の内面後端部側とスライド筒２１の左右の側面部２１ｅ、２１ｆの内面後端部との間に取り付けられた各スライドジャッキのジャッキ本体４１の駆動により、各ジャッキ本体４１に各作動ロッド４２が所定のストローク長だけ収縮されて、函体１内で可動体２がカッタービット取付口Ｍ１２０からカッタービット取付口Ｍ１２０の後方に向けて所定距離だけ後退され、函体１内で回動体３の前面部３１ａがカッタービット交換位置までスライドされる（以下の説明の便宜上、この動作を可動体後退動作という。）。

【0070】

ここで、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロックする。すなわち、函体１上の各スライドジャッキの各ジャッキ本体５２の駆動により、各作動ロッド５１を函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の後端部側の各ロック孔５０１と可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの中間部の各ロック孔５０３との間に挿通し、可動体２の移動を規制する（（図３参照）。既述の可動体カッタービット交換位置ロック動作という。）。

【0071】

続いて、可動体２と回動体３との間の各回動体ロック装置７をロック解除する。この場合、函体１の各スライドガイド１２内で可動体２の各ロック孔７０１と回動体３の各ロック孔７０２との間に挿通される各スライドジャッキの各作動ロッド７１（大軸部７１Ｂ）を各ジャッキ本体７２の駆動により函体１の各スライドガイド１２まで引き上げて、回動体３の回動規制を解除する（（図８（ｂ）参照）。既述の回動体カッタービット切削位置ロック解除動作。）。

【0072】

そして、図１２（ａ）に示すように、各回動体駆動装置６の駆動により、可動体２の回動ガイド２２内で回動体３を駆動する。同時に、回動体３前面部３１ａ及び前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０の周囲に配置された２系統の配管９１ａ、９１ｂから、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に向けて流動性充填材を注入充填する（図１１参照）。この場合、回動体駆動装置６、すなわち、ウォームギアのウォーム６１をモータ駆動により回転し、ウォーム６１に係合されるウォームホイール６０を回転させて、回動体３を回転し、回動体３前面部３１ａの開口部３１０をカッタービット取付口Ｍ１２０方向から函体１の一方の側面部１０３のカッタービット交換口１０に向ける（（図３参照）。以下の説明の便宜上、この動作を回動体逆転動作という。）。この回動体３の回転とともに、可動体２前面部２１ａの開口部２１０及び可動体２後面部２２ｂのズリ排出開口２２１は回動体３の外周面で遮断される。この回動体３の回動の間、回動体３前面部３１ａ及びカッタービット取付口Ｍ１２０の周囲に配置された２系統の配管９１ａ、９１ｂから、ポンプ駆動により、流動性充填材を回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に注入充填する（図１１参照）。これにより、万一切羽から肌落ちしたズリや土砂がこの間隙に侵入するのを防止されて、回動体３の円滑な回転が可能となり、回動体３などに設けられたシール８の摩耗や損傷を防止できる。

【0073】

ここで、回動体３の回動を各回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット交換口ロック動作）。

【0074】

次いで、函体１のカッタービット交換口１０を開閉する蓋１１に挿着された排出・注入用の配管９２の開閉用のバルブ９２１を開き、ポンプの駆動により、この配管９２から回動ガイド２２内部に充填された流動性充填材を回動ガイド２２内部に侵入された切削ズリを含む泥土や泥水とともに排出する。その排出後、排出・注入用の配管９２の開閉用のバルブ９２１を閉じる（図１１参照）。

【0075】

そして、函体１のカッタービット交換口１０から扉１１を取り外し、このカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通じて、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を新たなローラービットＣ１に交換する。この場合、図示されないボルトを回動体３の前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂの底部、カッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂから取り外し、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂをカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂから取り外して、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から取り外し（図６参照）、可動体２の各カッタービット挿通口２２４、２１２、函体１のカッタービット交換口１０を通してカッタービット交換作業室Ｓに取り出す。そして、カッタービット交換作業室Ｓから、新たなローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５を函体１のカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４に通して、このカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを回動体３前面部３１ａの上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂに嵌合して、ローラービットＣ１を刃先の一部を回動体３の前面部３１ａ開口部３１０から突出させて回動体３の前面部３１ａ開口部３１０内に水平方向に回転可能に配置する。そして、図示されないボルトをカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを貫通してカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂの底部に締結する（図６参照）。このようにして新たなローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０に取り付ける。このように同種のカッタービットＣの交換作業をカッターヘッドＭ１（カッタースポークＭ１１）内部の、マシン本体Ｍ０内部から出入り可能な大気圧下のカッタービット交換作業室Ｓで実施できる。このローラービットＣ１の交換後、函体１のカッタービット交換口１０に蓋１１を取り付けてカッタービット交換口１０を閉塞する。

【0076】

続いて、蓋１１に挿着された排出・注入用の配管９２の開閉用のバルブ９２１を開き、ポンプの駆動により、この配管９２から回動ガイド２２内部の間隙に流動性充填材を充填する（図１１（ｂ）参照）。そして、可動体２と回動体３との間の各回動体ロック装置７をロック解除する（前出の回動体カッタービット交換口ロック解除動作）。次いで、回動体駆動装置６により回動体３を回転し（前出の回動体正転動作）、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０に向ける。ここで、回動体３の回動を各回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット切削位置ロック動作）。

【0077】

続いて、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロック解除して（前出の可動体カッタービット交換位置ロック解除動作）、函体１と可動体２との間に取り付けられた各可動体駆動装置４の駆動により、回動体３の前面部３１ａをカッタービット切削位置、すなわち、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０までスライドさせる（前出の可動体前進動作）。ここで、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロックする（前出の可動体カッタービット切削位置ロック動作）。

【0078】

このようにして、図１２（ｂ）に示すように、スライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を通じて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０からカッタービットＣ（刃先の一部）を所定の突出位置に突出させる。

【0079】

そして、シールド機Ｍを掘進させ、このローラービットＣ１でトンネル外径を掘削する（図１参照）。このローラービットＣ１で岩盤を切削する間、切削ズリはカッタービット取付口Ｍ１２０内の回動体３前面部３１ａの開口部３１０から回動体３内に連続的に取り込まれ、回動体３のズリ通過路３１４、ズリ排出開口３１１、２２１、排土筒２３を通過して、函体１の排土口Ｍ１４から連続的に排出される。

【0080】

図１３にこのゲージカッターに略双円錐台形の回動体３を備えることの利点を示している。
ここで
線分ＡＯはゲージカッターの傾き角度θの線
点Ａはゲージカッターの切羽との接触点
点Ｂはビットが限界摩耗量に達したときの切羽の接触点
点Ｃはカッターヘッドの面板部と外径側面部との交点
線分ＸＡＸはＯＡに直角な線
線分Ｘ１ＡＸ１´は当初のゲージカッターを含むビット群の掘削軌跡
線分Ｘ２ＢＸ２´は同ビット群が限界摩耗量に達したときの掘削軌跡
線分ＭＮは円筒形の回動体の幅 双円錐台形の回動体の幅も同じ
線分ＭＤＡＥＮは従来のゲージカッターの持つ当初の略円筒形の回動体の回動軌跡
線分ＭＫＡＬＮは当初の略双円錐台形の回動体の回動軌跡
図１３に示すように、略円筒形の回動体の場合、ＭＧＦＮの位置まで後退しなければ、回転することができないが、双円錐台形の回動体は、ゲージカッターの最外周掘削軌跡内に収めることができるので、少なくともＭＳＢＴＮの位置まで後退することにより、回動することができる。ＡＢ＜ＡＰであるから、略双円錐台形の回動体は円筒形の回動体よりも後退量が少なくてすむ。したがって、略双円錐台形の回動体の場合、函体内の可動体のスライド量を少なくできるため、可動体駆動装置を小さくすることができ、コストの低減に資することができる。以上から、このゲージカッターの持つ略双円錐台形の回動体と、従来のゲージカッターの持つ略円筒形の回動体とを比べると、略双円錐台形の回動体はカッタービットの交換に好適である。

【0081】

また、このローラービットＣ１で岩盤の切削中に、岩盤がローラービットＣ１による切削に適した硬岩地盤から軟弱地盤に変化した場合、ローラービットＣ１は軟弱地盤では回転できず片減りするなど軟弱地盤に適さない。カッタービットＣが地盤に適していないと、カッタービットＣが異常に摩耗し、或いはカッタービットＣが損傷を受けて掘進速度が低下し工期を延長させてしまうことにもなる。したがって、この場合、軟弱地盤に適するカッタービットＣに交換する必要がある。ティースビットは礫層、砂質地盤、粘性地盤などの掘削に適し広く採用されている。シェルビットは硬質の礫層、礫交じりの砂層の掘削に適し、硬質粘土層や岩盤には適していない。なお、複合地盤では、上記各種のカッタービットが適宜併用される。軟弱地盤にはティースビットが適している。

【0082】

そこで、ローラービットＣ１をティースビットＣ２に交換する。ティースビットＣ２に交換するときは、カッターヘッドＭ１の回動方向にかかわらず、ティースビットＣ２に地盤の切削に適したすくい角及び逃げ角を確保してティースビットＣ２の切削性能を高めることが重要である。

【0083】

ローラービットＣ１をティースビットＣ２に交換する場合、図１２（ｂ）に示すように、シールド機Ｍの掘進を停止し、先ず、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロック解除する（前出の可動体カッタービット切削位置ロック解除動作）。そして、函体１と可動体２との間に取り付けられた各可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動する（前出の可動体後退動作）。これにより、函体１内で回動体３の前面部３１ａがカッタービット交換位置までスライドされる。ここで、函体１と可動体２との間の各可動体ロック装置５をロックする（前出の可動体カッタービット交換位置ロック動作）。続いて、図１２（ａ）に示すように、可動体２と回動体３との間の各回動体ロック装置７をロック解除する（前出の回動体カッタービット切削位置ロック解除動作）。続いて、回動体駆動装置６の駆動により、可動体２の回動ガイド２２内で回動体３を駆動する（前出の回動体逆転動作）。同時に、回動体３前面部３１ａ及び前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１２０の周囲に配置された２系統の配管９１ａ、９１ｂから、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に向けて流動性充填材を注入充填する。これにより、万一切羽から肌落ちしたズリや土砂がこの間隙に侵入するのを防止して、回動体３の円滑な回転が可能となり、回動体３などに設けられたシール８の摩耗や損傷を防止できる。このようにして回動体３前面部３１ａの開口部３１０を函体１の一方の側面部１０３のカッタービット交換口１０に向ける。なお、この回動体３の回転とともに、可動体２前面部２１ａの開口部２１０及び可動体２後面部２２ｂのズリ排出開口２２１は回動体３の外周面で遮断される。ここで、回動体３の回動を各回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット交換口ロック動作）。

【0084】

次いで、函体１のカッタービット交換口１０を開閉する蓋１１に挿着された排出・注入用の配管９２の開閉用のバルブ９２１を開き、ポンプの駆動により、この配管９２から回動ガイド２２内部に充填された流動性充填材を回動ガイド２２内部に侵入された切削ズリを含む泥土や泥水とともに排出する。その排出後、排出・注入用の配管９２の開閉用のバルブ９２１を閉じる（図１１参照）。

【0085】

そして、函体１のカッタービット交換口１０の扉１１を取り外し、このカッタービット交換口１１、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通して、ローラービットＣ１をティースビットＣ２に交換する。この場合、既述のとおり、ローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から取り外し、可動体２の各カッタービット挿通口２２４、２１２、函体１のカッタービット交換口１０を通してカッタービット交換作業室Ｓに取り出す。そして、図９に示すように、カッタービット交換作業室Ｓから、ティースビットＣ２を支持するカッタービット支持部材３１５を、函体１のカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４に通して、このカッタービット支持部材３１５の各固定部３１５ｂを回動体３の前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝３１３ｂに嵌合し、ボルトにより固定する。このようにしてティースビットＣ２を回動体３の前面部３１ａに取り付け、回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させる。ティースビットＣ２に交換後、函体１のカッタービット交換口１０に蓋１１を取り付けてカッタービット交換口１０を閉塞する。

【0086】

このように異種のカッタービットＣの交換作業もまたカッターヘッドＭ１（カッタースポークＭ１１）内部の、マシン本体Ｍ０内部から出入り可能な大気圧下のカッタービット交換作業室Ｓで実施できる。

【0087】

このようにしてシールド機Ｍを掘進させ、このティースビットＣ２でトンネル外径を掘削する。このティースビットＣ２で切削面を切削する場合、カッターヘッドＭ１の正転方向及び逆転方向の回転に対して、回動体３が必要な角度を保ち、ティースビットＣ２は一定のすくい角と逃げ角が保持される。すなわち、切削面に対して一方のティースビットＣ２が一定のすくい角を保って切削すると、他方のティースビットＣ２の先端は掘削面より低くなるので、他方のティースビットＣ２の背面の摩耗を防ぎ、ティースビットＣ２の摩耗や損耗を防止してその寿命を延ばすことができる。このティースビットＣ２で岩盤を切削する間、切削ズリはカッタービット取付口Ｍ１２０内の回動体３前面部３１ａの開口部３１０から回動体３内に連続的に取り込まれ、回動体３のズリ通過路３１４、ズリ排出開口３１１、２２１、排土筒２３を通過して、函体１の排土口Ｍ１４から連続的に排出される。これにより、ティースビットＣ２により切削された切削ズリがカッタービット取付部Ｐに滞留することがなく、シールド機Ｍの長距離掘進にも有用である。

【0088】

以上説明したように、このカッタービット交換装置Ｅ１では、カッタービットＣを回動体３のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して刃先を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて取り付ける。カッタービットＣで切削面を切削する際は、函体１内で可動体２のスライド筒２１前面部２１ａをカッタービット取付口Ｍ１２０に配置し、スライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を通じてカッタービット取付口Ｍ１２０からカッタービットＣを突出させる。カッタービットＣを交換する際は、可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２を回動体３とともに後退させて、カッタービットＣをカッタービット取付口Ｍ１１０側へ引き寄せ、回動体ロック装置７のロック解除により回動体３の回動方向のロックを解除して、回動体駆動装置６により回動体３を回動することによって、カッタービットＣをカッタービット交換口１０に向けるとともに、回動体３の外周面で可動体２前面部２１ａの開口部２１０を遮断し、カッタービットＣをカッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間で交換する。このようにしたことで、このカッタービット交換装置Ｅ１を簡単な方式（機構）にして、カッターヘッドＭ１内部の大気圧下のカッタービット交換作業室Ｓで、作業員がカッタービットＣの交換を少ない簡単な作業手順で短時間に行うことができ、また、インナーカッター、ゲージカッター、ティースビット、先行ビット、シェルビットなど各種のカッタービットＣの交換に適用することができ、さらに、長距離、大水圧下のトンネル掘進機でもカッタービットＣの交換を容易にすることができる。

【0089】

（実施の形態２）
このカッター交換装置Ｅ１は外周リングＭ１２（図２参照）のカッタービット取付部Ｐにも同様に適用可能である。外周リングＭ１２のカッタービット取付部Ｐに適用する場合、このカッタービット交換装置Ｅ１は、実施の形態１と同様の構成で実現することができ、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。したがって、外周リングＭ１２のカッタービット取付部Ｐでのカッタービット交換装置Ｅ１については、実施の形態１の説明と重複するので、ここではその説明を省略することとする。

【0090】

（実施の形態３）
このカッタービット交換装置Ｅ１は、各カッタースポークＭ１１中間部（図１、図２参照）のカッタービット取付部Ｐに取り付けられるインナーカッターにも適用可能である。インナーカッターに適用する場合、このカッタービット交換装置Ｅ１は、実施の形態１と同様の構成で実現することができ、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。したがって、インナーカッターに適用する場合のカッタービット交換装置Ｅ１については、実施の形態１の説明と重複するので、ここではその説明を省略することとする。但し、インナーカッターの場合、ローラービットＣ１を交換する際に、シールド機Ｍを少し後退させて、ローラービットＣ１を切羽から離隔させることで、ローラービットＣ１を回動させることができ、ゲージカッターのように、ローラービットＣ１が掘削坑の側壁に当たって、シールド機Ｍを後退させることができないということがないので、回動体３、回動ガイド２２の形状は共に略双円錐台形であってもよく、略円筒形であってもよい。なお、回動体３、回動ガイド２２を略円筒形の形状にする場合、この回動体、回動ガイドが本願出願人により提案された特許出願（特開２０１７−８５５４）に開示されているので、これを参照されたい。このカッタービット交換装置Ｅ１をインナーカッターに適用しても、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

【0091】

（実施の形態４）
図１４、図１５に各カッタースポークＭ１１略中央のカッタービット取付部Ｐに取り付けられるセンターカッターに適用されるカッタービット交換装置Ｅ２を例示している。センターカッターの場合、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０が直径方向に長い矩形状に設けられ、カッタービット取付口Ｍ１１０から見て後面板Ｍ１４１の下部側に送泥口Ｍ１５が、上部側に排泥口Ｍ１４ａ（排土口Ｍ１４）が、それぞれ形成されて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０と後面板Ｍ１４１との間にカッタービット取付部Ｐが形成される。このカッタービット取付部Ｐに複数のローラービットＣ１が同一軸上で回動可能に上下方向に連結されて取り付けられる。また、このセンターカッターの場合、カッタービット取付部Ｐの少なくとも片側一方の側部に上下方向に複数のカッタービット交換作業室Ｓが画成され、それぞれ、トンネル掘進機のマシン本体Ｍ０側の大気圧に連通される。

【0092】

図１４、図１５に示すように、カッタービット交換装置Ｅ２は、カッタービット取付部Ｐに設置されて、カッタービット取付部Ｐと各カッタービット交換作業室Ｓとの間でローラービットＣ１を交換する形式になっていて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０と後面板Ｍ１４１との間にカッタービット取付部Ｐを画成する函体１と、スライド筒２１、回動ガイド２２、及び排泥管２３ａ（排土筒２３）、送泥管２４からなり、函体１内にスライド可能に嵌合配置される可動体２と、回動ガイド２２内に回動軸３１２を介して回転可能に嵌合配置される回動体３と、函体１と可動体２との間に取り付けられ、函体１内で可動体２をスライド駆動する可動体駆動装置４と、回動ガイド２２内で回動体３を駆動する回動体駆動装置６と、可動体２と回動体３とをロックするロック機構Ｌとを備えて構成される。

【0093】

函体１は、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０と後面板Ｍ１４１との間に筒形に形成され、片側一方の側面部１０３に各カッタービット交換作業室Ｓに連通し蓋１１で開閉されるカッタービット交換口１０を、頂面部１０１及び底面部１０２に可動体２の各軸受２２２を挿通し後方に向けてスライド案内可能なスライドガイド１２を、それぞれ有し、この函体１によりカッタービット取付部Ｐが画成される。

【0094】

この場合、函体１は頂面部１０１、底面部１０２をなす前後方向に長い矩形状の２側面板及び左右の側面部１０３、１０４をなす上下方向に長い矩形状の２側面板と後面部１０５をなす後面板Ｍ１４１とにより上下方向に長い断面略矩形状の角筒形に形成される。前面部１００はカッタービット取付口Ｍ１１０に連通する全面開口になっている。後面板Ｍ１４１の排泥口Ｍ１４ａは函体１の頂面部１０１の上方に穿たれ、後面板Ｍ１４１の送泥口Ｍ１５は、函体１内で下部側に穿たれる。カッタービット交換口１０は片側一方の側面部１０３をなす一方の側面板に各カッタービット交換作業室Ｓ毎にカッタービットＣを挿通可能に矩形状の開口として形成される。各カッタービット交換口１０に蓋１１が着脱可能に取り付けられる。この蓋１１もまたカッタービット交換口１０に嵌合可能な矩形状の本体１１ａと本体１１ａの全周縁に段差を付けて延長されカッタービット交換口１０の全周縁部に当接可能なフランジ１１ｂとからなり、一方の側面部１０３に図示されないボルトにより締結される。なお、この蓋１１もまた、一方の側部がカッタービット交換口１０の一方の側縁部にヒンジを介して取り付けられ、他方の側部、上下各部がボルト止めされてもよい。各スライドガイド１２は頂面部１０１、底部１０２の左右方向中央に前面部１００から少し後方へ下がった所定の位置から前後方向中間の所定の位置まで延びる略矩形状の開口にして形成される。また、この函体１の場合、この頂面部１０１のスライドガイド１２の後部延長上所定の位置に後部スライドガイド１３が所定の長さの開口にして形成される。このようにして函体１は前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０と後面板Ｍ１４１との間に嵌め込み固定される。

【0095】

可動体２は、スライド筒２１、回動ガイド２２、及び排泥管２３ａ（排土筒２３）、送泥管２４からなる。

【0096】

スライド筒２１は、前面部２１ａに開口部２１０、後面部２１ｂに２つの開口部２１１ａ、２１１ｂを、片側一方の側面部２１ｅに函体１の各カッタービット交換口１０に対向してカッタービット挿通口２１２を、それぞれ有する略筒状に形成され、函体１の内面に当接して函体１内にスライド可能に配置される。この場合、スライド筒２１は函体１の頂面部１０１、底面部１０２、左右の側面部１０３、１０４の内面に当接可能な頂面部２１ｃ、底面部２１ｄ、左右の側面部２１ｅ、２１ｆと、後面部２１ｂとを有する前面が開口された上下方向に長い断面略矩形状の略角筒形に形成され、前後方向の長さは函体１の前後方向の長さよりも短く、この場合、函体１の前後方向の長さの５分の３程度になっている。また、前面部２１ａの開口部２１０は上下方向に長い矩形状に形成される。後面部２２ｂの各開口部２１１ａ、２１１ｂの一方は後面部２２ｂの上部中央に穿たれ、他方は後面部２２ｂの下部中央に穿たれる。

【0097】

回動ガイド２２は、スライド筒２１内の前面部２１ａ側に、前面部２１ａの開口部２１０の両側縁部を通り、円弧の一部がスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０から前方所定の範囲に突出されるスライド筒２１内の仮想円周に沿って、前面部２１ａの開口部２１０に対向して後面部２２ｂ（２１ｂ）に開口部２１１ａ（ズリ排出開口２２１）及び開口部２１１ｂを有する略筒状に形成され、この略筒状の中心軸上でスライド筒２１の相互に対向する位置にそれぞれ函体１のスライドガイド１２上に突出される軸受２２２を有する。

【0098】

この場合、回動ガイド２２はスライド筒２１内の前面部２１ａと後面部２１ｂとの間に、前面部２１ａが平坦の開口部２１０で略円筒状に形成され、この略円筒状の中心軸が通るスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄに円筒状の軸受２２２が函体１の頂面部１０１及び底面部１０２のスライドガイド１２に嵌合可能に突設される。そして、後面部２２ｂの開口部２１１ａは後面部２２ｂの上部中央に形成され、後面部２２ｂの開口部２１１ｂは後面部２２ｂの下部中央に形成される。

【0099】

また、この場合、回動ガイド２２は略円筒形を呈する。また、回動ガイド２２の内周面は略円筒形を呈し、これがガイド面２２３になっている。この外周面及び内周面の片側一方の側面部２２ｃでスライド筒２１のカッタービット挿通口２１２に対向する位置にスライド筒２１のカッタービット挿通口２１２に連通するカッタービット挿通口２２４が形成される。なお、この回動ガイド２２のカッタービット挿通口２２４にも開閉蓋が着脱可能に取り付けられてもよい。

【0100】

排泥管２３ａは、後述する回動体３後面部３１ｂのズリ排出開口３１１に連通可能に回動ガイド２２後面部２２ｂに形成される開口部２１１ａに連結されて、函体１頂面部１０１の後部スライドガイド１３に通され、後面板Ｍ１４１の排泥口Ｍ１４ａにスライド可能に嵌挿される。この場合、排泥管２３ａはフレキシブル配管からなり、回動ガイド２２後面部２２ｂの開口部２１１ａに連結されて函体１頂面部１０１の後部スライドガイド１３を通して後面板Ｍ１４１の排泥口Ｍ１４ａに嵌挿されるまでの部分が略Ｚ形に形成される。

【0101】

送泥管２４は、同様に、後述する回動体３後面部３１ｂの送泥開口３１１ａに連通可能に回動ガイド２２後面部２２ｂに形成される開口部２１１ｂに連結されて、後面板Ｍ１４１の送泥口Ｍ１５にスライド可能に嵌挿される。この場合、送泥管２４もまたフレキシブル配管からなり、回動ガイド２２後面部２２ｂの開口部２１１ｂに連結されて後面板Ｍ１４１の送泥口Ｍ１５に嵌挿されるまでの部分が略Ｚ形に形成される。

【0102】

このようにして可動体２は形成され、函体１内にスライド可能に嵌合配置される。なお、函体１と可動体２の相互の当接面で前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０側に、すなわち、函体１の内面の前面部１００側でカッタービット取付口Ｍ１１０に近接する所定の位置と可動体２の外面の前面部２１ａ側でカッタービット取付口Ｍ１１０に近接する所定の位置との間にシール（図示省略）が介在されて、カッタービット取付口Ｍ１１０側において両者間が水密に保持される。

【0103】

回動体３は、可動体２の回動ガイド２２内に嵌合可能に前面部３１ａがスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０に沿って配置可能に平坦面で頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄを有する中空の略筒形形状に形成され、この略筒形形状の頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの中心に回動ガイド２２の各軸受２２２に嵌合可能に回動軸３１２を、この略筒形形状の前面部３１ａの平坦面に複数のローラービットＣ１の刃先を突出可能でかつズリを取り込み可能な開口部３１０を、後面部３１ｂにズリ排出開口３１１及び送泥開口３１１ａを、この略筒形形状の前面部３１ａで頂面部３１ｃと底面部３１ｄとの間に複数のローラービットＣ１を支持固定するカッタービット支持固定部３１３を、それぞれ有する。

【0104】

この場合、回動体３は、略円筒形を呈し、回動ガイド２２の内周面のガイド面２２３に嵌合可能になっている。前面部３１ａはスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０に沿って配置可能に矩形状の平坦面に形成される。前面部３１ａの開口部３１０は前面部３１ａの平坦面にスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０よりも少し幅狭の上下方向に長い矩形状に形成される。後面部３１ｂのズリ排出開口３１１は回動ガイド２２の開口部２１１ａに連通可能に形成される。後面部３１ｂの送泥開口３１１ａは後面部３１ｂの下部中央に回動ガイド２２の開口部２１１ｂに連通可能に形成される。この前面部３１ａの開口部３１０と後面部３１ｂのズリ排出開口３１１との間は連通され、ズリ通過路３１４になっている。頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの回動軸３１２はそれぞれ、頂面部３１ｃ、底面部３１ｄの中心にスライド筒２１の各軸受２２２に嵌合可能に円柱状に突設される。

【0105】

このようにして回動体３は回動ガイド２２内に回動軸３１２を介して回動可能に嵌合配置される。

【0106】

なお、ここでは特に図示していないが、回動ガイド２２の内面の前面部２１ａ側で開口部２１０に近接する所定の位置と回動体３の外面の前面部３１ａ側で開口部３１０に近接する所定の位置との間にシール（図示省略）が介在されて、前面部２１ａの開口部２１０側において両者間が水密に保持される。

【0107】

また、この回動体３においてカッタービット支持固定部３１３は、略筒形形状の前面部３１ａで頂面部３１ｃと底面部３１ｄとの間に形成され、ローラービットＣ１をカッタービット支持部材３１５を介して支持固定するようになっている。ここでカッタービット支持部材３１５は、基本的には実施の形態１と同様で、ローラービットを回転可能に支持する支持部と、支持部の両端に断面角形のブロック状に形成される一対の固定部とからなる。カッタービット支持固定部３１３は、回動体の頂面部、底面部、及び頂面部と底面部との間に所定の間隔で設置される複数の軸受部の一部に設けられる。回動体の頂面部、底面部においては、カッタービット支持固定部３１３は、回動体の回動軸の前側の内面にカッタービット支持部材３１５の各固定部を嵌合可能に形成される断面角形の一対の溝と、カッタービット支持部材３１５の各固定部と回動体の頂面部、底面部との間に締結されるボルトとからなる。また、複数の軸受部においては、カッタービット支持固定部３１３は、カッタービット支持部材３１５の各固定部を嵌合可能に断面角形の穴が形成され、カッタービット支持部材３１５の各固定部と軸受部との間にボルトが締結されるようになっている。このようにしてローラービットＣ１が交換可能に構成される。

【0108】

可動体駆動装置４は函体１と可動体２との間に取り付けられ、函体１内で可動体２を前後方向にスライド駆動する。この場合、可動体駆動装置４に一対のスライドジャッキが採用される。各スライドジャッキのジャッキ本体４１が函体１の後面部１０５、つまり後面板Ｍ１４１の上下部に固定され、各ジャッキ本体４１から所定のストローク長だけ伸長された各作動ロッド４２の先端がスライド筒２１、この場合、回動ガイド２２の後面部２２ｂの上下部に固定される。各ジャッキ本体４１の駆動により、各作動ロッド４２が所定のストローク長だけ収縮することによって、函体１内の可動体２がカッタービット取付口Ｍ１１０から函体１内のスライド筒２１のスライドにより所定距離だけカッタービット取付口Ｍ１１０後方の所定の位置、すなわち、カッタービット交換位置まで後退されて、この可動体２前面部２１ａから突出されるカッタービットＣの一部がカッタービット取付口Ｍ１１０側に所定距離だけ引き寄せられる。また、函体１内でカッタービット取付口Ｍ１１０から所定距離後退されたカッタービット取付口Ｍ１１０後方のカッタービット交換位置から、各ジャッキ本体４１の駆動により、各作動ロッド４２が所定のストローク長だけ伸長することによって、函体１内の可動体２が函体１内のスライド筒２１のスライドにより所定距離だけ前進され、可動体２前面部２１ａがカッタービット取付口Ｍ１１０、すなわち、カッタービット切削位置まで戻されて、この可動体２前面部２１ａから突出されるカッタービットＣの一部がカッタービット取付口Ｍ１１０から元の所定の突出位置まで突出される。ここで、各スライドジャッキのストローク長は、ローラービットＣ１（ローラービットＣ１の許容摩耗量は条件によって異なるが、概ね２０ｍｍ〜３０ｍｍである。）の場合、その許容摩耗量の１．５倍〜３倍程度が適当である。しかし、それ以上の場合もある。このように各スライドジャッキが函体１の内部に設けられることで、可動体２のスライド筒２１の略全体が函体１内に収納できるので、スライド筒２１の外径を小さくでき、構造も簡単で、コストも低減できる。なお、可動体駆動装置４は、スライドジャッキと同じ進退動作が得られる限り、油圧シリンダーなど他の既存の装置に変更可能である。

【0109】

回動体駆動装置６は、函体１の各スライドガイド１２上に配置されて、可動体２の各軸受２２２に支持される回動体３の各回動軸３１２に作動連結され、カッタービット交換位置で回動体３を駆動する。この場合、回動体駆動装置６は、基本的には実施の形態１と同様で、ウォームギアにより構成され、函体１の各スライドガイド１２上に配置され、回動体３の各回動軸３１２に同心的に取り付けられるウォームホイール６０と、函体１の各スライドガイド１２内でスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄに頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄの各軸受２２２に近接して設置され、各ウォームホイール６０に噛合されるモータ駆動のウォーム６１とからなる。なお、この回動体駆動装置６は、回動体３の回転駆動が得られる限り、ウォームギアに代えて、レバーとジャッキの組み合わせなど他の既存の装置に変更可能である。

【0110】

ロック機構Ｌは、可動体２のスライドをロックする可動体ロック装置５と、回動体３の回動をロックする回動体ロック装置７とからなり、カッタービット切削位置とカッタービット交換位置で可動体２と回動体３とをロックする。

【0111】

可動体ロック装置５は、実施の形態１と同様に、函体１の筒形の周面部で函体１内の可動体２のスライド範囲でかつ可動体２が当接される所定の位置に貫通して形成される函体１のロック孔と、函体１内の可動体２がカッタービット切削位置で、可動体２の函体１のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の可動体２のロック孔、及び函体１内の可動体２がカッタービット交換位置で、可動体２の函体１のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の可動体２のロック孔と、函体１の外側に函体１のロック孔に対して同心的に配置され、函体１のロック孔からカッタービット切削位置の可動体２のロック孔又はカッタービット交換位置の可動体２のロック孔へ挿通可能なロック軸と、函体１の外側に函体１のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、ロック軸を函体１のロック孔からカッタービット切削位置の可動体２のロック孔又はカッタービット交換位置の可動体２のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる。

【0112】

この場合、函体１のロック孔は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、函体１の頂面部１０１及び底面部１０２で可動体２のスライド筒２１の後端部付近に当たる所定の位置に穿設される。カッタービット切削位置の可動体２のロック孔は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各ロック孔に対応する後端部所定の位置に穿設され、カッタービット交換位置の可動体２のロック孔は、函体１内の可動体２がカッタービット交換位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各ロック孔に対応する位置に穿設される。ロック軸及びロック軸駆動装置に一対のスライドジャッキが採用され、それぞれ、ロック軸駆動装置としてジャッキ本体が函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の外側に函体１の各ロック孔に対して同心的に設置され、ロック軸として作動ロッドが函体１の頂面部１０１及び底面部１０２の外側に各ロック孔に対して同心的に配置される。なお、可動体ロック装置５は、スライドジャッキと同じロック動作が得られる限り、他の既存の装置に変更可能である。

【0113】

回動体ロック装置７は、函体１のスライドガイド１２内でカッタービット切削位置の可動体２に形成される可動体２の各ロック孔と、函体１内の可動体２がカッタービット切削位置で、回動体３の可動体２のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット切削位置の回動体２のロック孔、及び函体１内の可動体２がカッタービット交換位置で、回動体３が回動体駆動装置６により回動されてカッタービットＣがカッタービット交換口１０に向けられる位置で、回動体３の可動体２のロック孔に対応する位置に形成されるカッタービット交換位置の回動体３のロック孔と、函体１のスライドガイド１２上で可動体２のロック孔に対して同心的に配置され、可動体２のロック孔からカッタービット切削位置の回動体３のロック孔又はカッタービット交換位置の回動体３のロック孔へ挿通可能なロック軸と、函体１のスライドガイド１２上で可動体２のロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、ロック軸を可動体２のロック孔からカッタービット切削位置の回動体３のロック孔又はカッタービット交換位置の回動体３のロック孔へ挿脱可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる。

【0114】

この場合、可動体２の各ロック孔は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、可動体２のスライド筒２１の頂面部２１ｃ及び底面部２１ｄで函体１の各スライドガイド１２の前端部側の所定の位置に穿設される。カッタービット切削位置の回動体３のロック孔は、函体１内で可動体２がカッタービット切削位置に配置された状態で、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄで可動体２の各ロック孔に対応する所定の位置に穿設される。カッタービット交換位置の回動体３のロック孔は、函体１内で可動体２がカッタービット交換位置に配置された状態で、回動体３の頂面部３１ｃ及び底面部３１ｄで可動体２の各ロック孔に対応する所定の位置に穿設される。ロック軸及びロック軸駆動装置に一対のスライドジャッキが採用され、それぞれ、ロック軸駆動装置としてジャッキ本体が函体１の頂面部１０１、底面部１０２の各スライドガイド１２上に可動体２の各ロック孔に対して同心的に設置され、ロック軸として作動ロッドが函体１の頂面部１０１、底面部１０２の各スライドガイド１２上に可動体２の各ロック孔に対して同心的に配置される。なお、この回動体ロック装置７は、スライドジャッキと同じロック動作が得られる限り、他の既存の装置に変更可能である。

【0115】

この場合、回動体ロック装置７は可動体ロック装置５のロック孔の一部及びスライドジャッキを共用して構成される。

【0116】

なお、ここでは特に図示していないが、このカッタービット交換装置Ｅ２においても、実施の形態１と同様に、回動体２前面部２１ａ及び／又は前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０の周囲に配置され、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するための注入用の配管と、函体１のカッタービット交換口１０の近傍及び／又はカッタービット交換口１０を開閉する蓋１１に挿着され、回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙から流動性充填材を排出したり当該間隙に流動性充填材を注入充填したりするための排出・注入用の配管とを併せて備え、回動体３の回動により回動体３の前面部３１ａと回動ガイド２２との間に生じる間隙に向けて流動性充填材を注入充填、排出可能にしてもよい。

【0117】

このようにして複数のカッタービットＣは回動体３のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して刃先を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて取り付けられる。そして、これらのカッタービットＣで切削面を切削する際は、函体１内で可動体２を可動体駆動装置４によりカッタービット切削位置までスライドさせて、ロック機構Ｌで可動体２をロックし、カッタービットＣをカッタービット取付口Ｍ１１０から所定の位置まで突出させる。カッタービットＣを交換する際は、函体１内で可動体２を可動体駆動装置４によりカッタービット交換位置までスライドさせて、ロック機構Ｌで可動体２をロックし、カッタービット交換位置で、回動体３を回動体駆動装置６により回動させて、カッタービットＣをカッタービット交換口１０に向けるとともに、回動体３の外周面でカッタービット取付口１０を遮断して、ロック機構Ｌで回動体３をロックし、カッタービットＣをカッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間で交換する。

【0118】

このセンタービットでは、カッタービットＣに軟岩から硬岩、或いは巨礫地盤の掘削に適するローラービットＣ１を使用する。
なお、ここでの説明でも、カッタービット交換装置Ｅ２の状態は、特に図示していないが、可動体２前面部２１ａの開口部２１０は前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０から所定距離後退されたカッタービット取付口Ｍ１１０後方のカッタービット交換位置に配置され、可動体２のスライド筒２１が可動体ロック装置５によりロックされているものとする。また、回動体３前面部３１ａの開口部３１０は筐体１のカッタービット交換口１０に向けられた状態で、回動体３の回動が回動体ロック装置７によりロックされているものとする。

【0119】

回動体３に各ローラービットＣ１を取り付ける場合、まず、函体１のカッタービット交換口１０の扉１１を取り外し、このカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通じて、ローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して取り付ける。この場合、実施の形態１と同様に、ローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５の各固定部を回動体３の前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝に嵌合して、ローラービットＣ１を刃先の一部を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて回動体３前面部３１ａの開口部３１０内に水平方向に回転可能に配置する。続いて、図示されないボルトをカッタービット支持部材３１５の各固定部を貫通してカッタービット支持固定部３１３の各溝の底部に締結する。

【0120】

このようにして各ローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０に取り付ける。各ローラービットＣ１の取り付け後、函体１のカッタービット交換口１０に蓋１１を取り付けてカッタービット交換口１０を閉塞する。

【0121】

このセンタービットで切削面を切削する際は、まず、可動体２と回動体３との間の回動体ロック装置７をロック解除する（前出の回動体カッタービット交換口ロック解除動作）。次に、回動体駆動装置６を駆動し、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０に向ける（前出の回動体正転動作）。ここで、回動体３の回動を回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット切削位置ロック動作）。続いて、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロック解除する（前出の可動体カッタービット交換位置ロック解除動作）。そして、函体１と可動体２との間に取り付けられた可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動して（前出の可動体前進動作）、回動体３の前面部３１ａをカッタービット切削位置、すなわち、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０までスライドする。ここで、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロックする（前出の可動体カッタービット切削位置ロック動作）。このようにしてスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を通じて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０からカッタービットＣ（刃先の一部）を所定の突出位置に突出させる。そして、シールド機Ｍを掘進させ、このローラービットＣ１でトンネル切羽を掘削する。なお、このときの掘削反力は可動体駆動装置４、可動体ロック装置５で支持される。これらのローラービットＣ１で岩盤を切削する間、切削ズリはカッタービット取付口Ｍ１１０内の回動体３前面部３１ａの開口３１０から回動体３内に連続的に取り込まれ、回動体３のズリ通過路３１４を通過して、送泥管２４により送られてくる泥水と撹拌混合される。これによりカッターチャンバー内が所定の圧力に保たれる。そして、この泥水に混合された切削ズリは排泥管２３ａを通して連続的に排出される。

【0122】

これらのローラービットＣ１で岩盤の切削中に、一部のローラービットＣ１が摩耗し、限界摩耗量に達した場合、又は一部のローラービットＣ１が損傷した場合、このローラービットＣ１を交換する。この場合、シールド機Ｍの掘進を停止し、先ず、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロック解除する（前出の可動体カッタービット切削位置ロック解除動作）。そして、函体１と可動体２との間に取り付けられた可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動して（前出の可動体後退動作）、回動体３前面部３１ａをカッタービット交換位置までスライドする。ここで、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロックする（前出の可動体カッタービット交換位置ロック動作）。続いて、可動体２と回動体３との間の回動体ロック装置７をロック解除する（前出の回動体カッタービット切削位置ロック解除動作）。続いて、回動体駆動装置６の駆動により、可動体２の回動ガイド２２内で回動体３を駆動して（前出の回動体逆転動作）、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を函体１の一方の側面部１０３のカッタービット交換口１０に向ける。なお、この回動体３の回転とともに、可動体２前面部２１ａの開口部２１０及び回動ガイド２２後面部２２ｂの各開口部２１１ａ、２１１ｂは回動体３の外周面で遮断される。ここで、回動体３の回動を回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット交換口ロック動作）。そして、函体１のカッタービット交換口１０の扉１１を取り外して、このカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通じて、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を新たなローラービットＣ１に交換する。この場合、図示されないボルトを回動体３のカッター支持固定部３１３の各溝の底部、カッタービット支持部材３１５の各固定部から取り外し、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５の各固定部を回動体３の前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝から取り外して、摩耗又は損傷したローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から取り外し、可動体２の各カッタービット挿通口２２４、２１２、函体１のカッタービット交換口１０を通じてカッタービット交換作業室Ｓに取り出す。続いて、カッタービット交換作業室Ｓから、新たなローラービットＣ１を支持するカッタービット支持部材３１５を函体１のカッタービット交換口１０、可動体２の各カッタービット挿通口２１２、２２４を通じて、このカッタービット支持部材３１５の各固定部を回動体３前面部３１ａ上下のカッタービット支持固定部３１３の各溝に嵌合して、ローラービットＣ１を刃先の一部を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて回動体３前面部３１ａの開口部３１０内に水平方向に回転可能に配置する。そして、図示されないボルトをカッタービット支持部材３１５の各固定部を貫通して回動体３のカッタービット支持固定部３１３の各溝の底部に締結する。なお、軸受部のカッタービット支持固定部３１３においても同様である。

【0123】

このようにして新たなローラービットＣ１を回動体３前面部３１ａの開口部３１０に取り付ける。このように同種のカッタービットＣ１の交換作業をカッターヘッドＭ１（カッタースポークＭ１１）内部の、マシン本体Ｍ０内部から出入り可能な大気圧下のカッタービット交換作業室Ｓで実施できる。このローラービットＣ１の交換後、函体１のカッタービット交換口１０に蓋１１を取り付けてカッタービット交換口１０を閉塞する。

【0124】

続いて、可動体２と回動体３との間の回動体ロック装置７をロック解除して（前出の回動体カッタービット交換口ロック解除動作）、回動体駆動装置６により回動体３を回転し（前出の回動体正転動作）、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０に向ける。ここで、回動体３の回動を回動体ロック装置７によりロックする（前出の回動体カッタービット切削位置ロック動作）。続いて、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロック解除して（前出の可動体カッタービット交換位置ロック解除動作）、函体１と可動体２との間に取り付けられた可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２（スライド筒２１）を駆動して（前出の可動体前進動作）、回動体３前面部３１ａをカッタービット切削位置、すなわち、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０までスライドさせる。ここで、函体１と可動体２との間の可動体ロック装置５をロックする（前出の可動体カッタービット切削位置ロック動作）。

【0125】

このようにしてスライド筒２１前面部２１ａの開口部２１０、回動体３前面部３１ａの開口部３１０を通じて、前面板Ｍ１１１のカッタービット取付口Ｍ１１０からカッタービットＣ（刃先の一部）を所定の突出位置まで突出させる。そして、シールド機Ｍを掘進させ、このローラービットＣ１でトンネル切羽を掘削する。このローラービットＣ１で岩盤を切削する間、切削ズリはカッタービット取付口Ｍ１１０内の回動体３前面部の開口３１０から回動体３内に連続的に取り込まれ、回動体３のズリ通過路３１４、ズリ排出開口３１１、排泥管２３ａを通過して函体１の排土口Ｍ１４から連続的に排出される。

【0126】

以上説明したように、このカッタービット交換装置Ｅ２では、カッタービットＣを回動体３のカッタービット支持固定部３１３にカッタービット支持部材３１５を介して刃先を回動体３前面部３１ａの開口部３１０から突出させて取り付ける。カッタービットＣで切削面を切削する際は、函体１内で可動体２のスライド筒２１の前面部２１ａをカッタービット取付口Ｍ１１０に配置し、回動体３前面部３１ａの開口部３１０、スライド筒２１前面部２１ａの開口２１０を通じてカッタービットＣを突出させる。カッタービットＣを交換する際は、可動体駆動装置４の駆動により、函体１内で可動体２を回動体３とともに後退させて、カッタービットＣをカッタービット取付口Ｍ１１０側へ引き寄せ、回動体ロック装置７のロック解除により回動体３の回動方向のロックを解除して、回動体駆動装置６により回動体３を回動することによって、カッタービットＣをカッタービット交換口１０に向けるとともに、回動体３の外周面で可動体２前面部２１ａの開口部２１０を遮断し、カッタービットＣをカッタービット取付部Ｐとカッタービット交換作業室Ｓとの間で交換する。このようにしたことで、このカッタービット交換装置Ｅ２を簡単な方式（機構）にして、カッターヘッドＭ１内部の大気圧下のカッタービット交換作業室Ｓで、作業員が同種のカッタービットＣの交換を少ない簡単な作業手順で短時間に行うことができ、また、長距離、大水圧下のトンネル掘進機でもカッタービットＣの交換を容易にすることができる。

【0127】

なお、この実施の形態４では、回動ガイド、回動体を略円筒形としたが、回動ガイド、回動体を、実施の形態１と同様に、周面を外側に凸の断面くの字形とする略双円錐台形（所謂そろばん玉の外周面の形状）にしてもよい。このようにすることにより実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

【0128】

また、実施の形態１−４では、泥水式のシールド機を例示して、この泥水式のシールド機に適用されるカッタービット交換装置について説明したが、このカッタービット交換装置は泥土圧式のシールド機他各種のトンネル掘進機にも同様に適用でき、上記実施の形態１−４と同様の作用効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0129】

Ｍ 泥水式のシールド機（トンネル掘進機）
Ｍ０ マシン本体
Ｍ１ カッターヘッド
Ｍ１０ 回転筒
Ｍ１１ カッタースポーク
Ｍ１１０ カッタービット取付口
Ｍ１１１ 前面板
Ｍ１２ 外周リング
Ｍ１２０ カッタービット取付口
Ｍ１３ リング
Ｍ１４ 排土口
Ｍ１４ａ 排泥口（排土口）
Ｍ１４１ 後面板
Ｍ１５ 送泥口
Ｐ カッタービット取付部
Ｃ カッタービット
Ｃ１ ローラービット
Ｃ２ ティースビット
Ｓ カッタービット交換作業室
Ｅ（Ｅ１、Ｅ２） カッタービット交換装置
１ 函体
１０ カッタービット交換口
１００ 前面部
１０１ 頂面部
１０２ 底面部
１０３ 側面部
１０４ 側面部
１０５ 後面部
１０６ 開口
１０７ 筒
１１ 蓋
１１ａ 本体
１１ｂ フランジ
１２ スライドガイド
１３ 後部スライドガイド
２ 可動体
２１ スライド筒
２１ａ 前面部
２１ｂ 後面部
２１ｃ 頂面部
２１ｄ 底面部
２１ｅ 側面部
２１ｆ 側面部
２１０ 開口部
２１１ 開口
２１１ａ 開口部
２１１ｂ 開口部
２１２ カッタービット挿通口
２２ 回動ガイド
２２ｂ 後面部
２２ｃ 側面部
２２１ ズリ排出開口
２２２ 軸受
２２３ ガイド面
２２４ カッタービット挿通口
２３ 排土筒
２３ａ 排泥管
２４ 送泥管
３ 回動体
３１ａ 前面部
３１ｂ 後面部
３１ｃ 頂面部
３１ｄ 底面部
３１０ 開口部
３１１ ズリ排出開口
３１１ａ 送泥開口
３１２ 回動軸
３１３ カッタービット支持固定部
３１３ｂ 溝
３１３Ａ 軸受部
３１３ｃ 穴
３１４ ズリ通過路
３１５ カッタービット支持部材
３１５ａ 支持部
３１５ｂ 固定部
４ 可動体駆動装置
４１ ジャッキ本体
４２ 作動ロッド
４３ 固定金具
Ｌ ロック機構
５ 可動体ロック装置
５０１、５０２、５０３ ロック孔
５１ ロック軸（作動ロッド）
５２ ロック軸駆動装置（ジャッキ本体）
６ 回動体駆動装置
６０ ウォームホイール
６１ ウォーム
７ 回動体ロック装置
７０１、７０２、７０３ ロック孔
７１ ロック軸（作動ロッド）
７１Ｂ 大軸部
７１Ｓ 小軸部
７２ ロック軸駆動装置（ジャッキ本体）
８ シール
９１、９２ 配管
９２１ 開閉用のバルブ

【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】