特許 5898483 ローラーカッター用カッターホルダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5898483

(24)【登録日】2016年3月11日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】ローラーカッター用カッターホルダ

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/10 20060101AFI20160324BHJP

   E21B 10/12 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/10 K

   E21B10/12

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-276999(P2011-276999)

(22)【出願日】2011年12月19日

(65)【公開番号】特開2013-127182(P2013-127182A)

(43)【公開日】2013年6月27日

【審査請求日】2014年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089004

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】近藤 保徳

(72)【発明者】

【氏名】酒井 義雄

(72)【発明者】

【氏名】高原 健

(72)【発明者】

【氏名】山中 和典

【審査官】 桐山 愛世

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０７０８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１３０８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００− ９／１４

Ｅ２１Ｂ １／００−１９／２４

Ｅ２１Ｂ ４４／００−４４／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル掘削機の前端部のカッターヘッドに装備されるローラーカッターを支持するローラーカッター用カッターホルダにおいて、
前記ローラーカッターを回転自在に支持するローラ軸の端部の１対の係合軸部を支持し且つ前記係合軸部が係合する係合部を夫々有する１対のホルダー部材と、
前記各ホルダー部材に形成されるＬ形溝であって、前記係合部の後方側端部に連なる一端部分から前記カッターヘッドの軸心を中心とするローラーカッターの周回方向と平行方向へ直線的に延び且つ前記係合軸部の前後幅以上の前後幅をする収容溝と、この収容溝の他端部分から後方側へ延び前記ホルダー部材の後端側に開放し且つ前記係合軸部が前後方向に通過可能な開放溝とを有するＬ形溝と、
前記収容溝に収容されて前記係合軸部と前記収容溝の前記一端部分の後端壁面との間に挟着されるロック部材と、
前記ロック部材をロック位置に締結する楔機構と、
を備えたことを特徴とするローラーカッター用カッターホルダ。

【請求項2】

前記楔機構は、前記ロック部材に形成され且つ前端側程前記楔機構を挟んで対向する前記収容溝の側壁面に接近するように傾斜した傾斜面と、前記収容溝内で前記傾斜面と前記側壁面との間に嵌合される楔部材と、この楔部材を締結方向へ駆動可能なボルト部材とを有することを特徴とする請求項１に記載のローラーカッター用カッターホルダ。

【請求項3】

前記ホルダー部材は、前記カッターヘッドに取り付けられ且つ前記Ｌ形溝が形成されたホルダー本体と、このホルダー本体の前部に固定され且つ前記係合部が形成された押え部材とを備え、
前記押え部材は、前記ホルダー本体の後側から操作可能な１対のボルトにより前記ホルダー本体に固定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のローラーカッター用カッターホルダ。

【請求項4】

前記ボルト部材と前記楔部材とを取り外してから前記ロック部材を前記収容溝と前記開放溝とを通過させて取り外し、その後、前記係合軸部を前記収容溝と前記開放溝とを通過させて取り外すことで、前記ローラーカッターを前記ホルダー部材の後方へ取り外し可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載のローラーカッター用カッターホルダ。

【請求項5】

前記係合軸部を前記収容溝内を移動させる際に、前記ローラーカッターの前記収容溝と平行方向への移動を許容する為のローラーカッター移動用スペースを設けたことを特徴とする請求項４に記載のローラーカッター用カッターホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はローラーカッター用カッターホルダに関し、特にトンネル掘削機の前端部のカッターヘッドに装備されるローラーカッターをカッターヘッドの後側から交換可能なカッターホルダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル掘削機においては、胴体の前側にカッターヘッドが装備され、胴体と共にカッターヘッドが前進駆動され、カッターヘッドが回転駆動されて、前方の地山を掘削してトンネルを掘削していく。固い地盤を掘削するトンネル掘削機では、複数のローラーカッターを前面部に装備したカッターヘッドが適用される。トンネルの掘削途中に、ローラーカッターが磨耗して掘削能力が低下した場合、その磨耗したローラーカッターを新しいローラーカッターに交換する必要が生じ、特に、長距離のトンネルを連続的に掘削するトンネル掘削機では、ローラーカッターを交換する頻度が多くなる。

【0003】

ここで、カッターヘッドの前側からローラーカッターを着脱可能に固定したものでは、ローラーカッターを交換する場合に、カッターヘッドとその前方の地山（切羽）との間にカッター交換間隙を形成し、そのカッター交換間隙に作業者が入って交換作業を行う必要がある。しかし、こうしたローラーカッターの交換作業の負荷は非常に大きく時間もかかり、また、カッター交換間隙に作業者が入ることになるが出水の発生等の危険を伴う作業となる。そこで、カッターヘッドの後側からローラーカッターを交換する技術が実用に供されている。

【0004】

例えば、特許文献１の技術では、カッターヘッドに各ローラーカッターに対応する１対の取付座が対向状に固定され、各取付座に前側に向って開放状の半円弧部にロータリーディスクが係合されている。取付座の前端部に半円弧状の押え部材の両端部がボルトで固定され、この押え部材にロータリーディスクが係合されて、ロータリーディスクが回動可能に支持されている。このロータリーディスクには中心部から外周端まで延びるＵ字状の切欠部が形成され、この切欠部にローラーカッターの支軸端部が係脱可能に係合される。

【0005】

トンネルを掘削可能な使用状態では、切欠部の内端部にローラーカッターの支軸端部が係合され、切欠部の内端部以外の部分にスペーサが挿入され、切欠部の開放端をカッターヘッドの前側に向けて、前記ボルトを締めることで、ロータリーディスクが押え部材により押さえられてローラーカッターの支軸端部が固定される。ローラーカッターの掘削反力はロータリーディスクを介して取付座の半円弧部で受け止められる。ローラーカッターを交換する場合には、前記ボルトを弛めてロータリーディスクを１８０度回動させ、切欠部の開放端をカッターヘッドの後側に向け、切欠部を取付座に形成された挿入溝と連通させ、ローラーカッターを後方へ移動させて取り外す。ローラーカッターを取り付ける場合は、前記と逆の手順で作業を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５８−１８９４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の技術では、ローラーカッターを交換するために、作業者が工具等を使用して、ローラーカッターと共に１対のロータリーディスクを１８０度回動させなければならない。しかし、ローラーカッターは非常に重く（例えば、約１００〜３００ｋｇ）、また、これら回転部の隙間への土砂の噛み込み等が発生するため、ローラーカッターと１対のロータリーディスクを１８０°回動させる回動作業に多大の労力と時間がかかる（例えば、１個のローラーカッターにつき１時間程度）。

【0008】

また、ローラーカッターの交換後も同様に、ローラーカッターと共に１対のロータリーディスクを１８０°回動させなければならないが、上述のようにこれらの回動作業に多大の労力と時間がかかる。また、ロータリーディスクを回動させる機構や回り止めする機構が必要となり構造も複雑化する。

【0009】

本発明の目的は、カッターヘッドの後方からの操作（作業）でローラーカッターを後方へ取り外す交換作業を簡単化し、交換作業の時間を短縮することができるローラーカッター用カッターホルダを提供すること、従来のものと比較しても同等の強度を確保できる簡単な構造のローラーカッター用カッターホルダを提供すること、等である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１のローラーカッター用カッターホルダは、トンネル掘削機の前端部のカッターヘッドに装備されるローラーカッターを支持するローラーカッター用カッターホルダにおいて、前記ローラーカッターを回転自在に支持するローラ軸の端部の１対の係合軸部を支持し且つ前記係合軸部が係合する係合部を夫々有する１対のホルダー部材と、前記各ホルダー部材に形成されるＬ形溝であって、前記係合部の後方側端部に連なる一端部分から前記カッターヘッドの軸心を中心とするローラーカッターの周回方向と平行方向へ直線的に延び且つ前記係合軸部の前後幅以上の前後幅をする収容溝と、この収容溝の他端部分から後方側へ延び前記ホルダー部材の後端側に開放し且つ前記係合軸部が前後方向に通過可能な開放溝とを有するＬ形溝と、前記収容溝に収容されて前記係合軸部と前記収容溝の前記一端部分の後端壁面との間に挟着されるロック部材と、前記ロック部材をロック位置に締結する楔機構とを備えたことを特徴としている。

【0011】

請求項２のローラーカッター用カッターホルダは、請求項１の発明において、前記楔機構は、前記ロック部材に形成され且つ前端側程前記楔機構を挟んで対向する前記収容溝の側壁面に接近するように傾斜した傾斜面と、前記収容溝内で前記傾斜面と前記側壁面との間に嵌合される楔部材と、この楔部材を締結方向へ駆動可能なボルト部材とを有することを特徴としている。

【0012】

請求項３のローラーカッター用カッターホルダは、請求項１又は２の発明において、前記ホルダー部材は、前記カッターヘッドに取り付けられ且つ前記Ｌ形溝が形成されたホルダー本体と、このホルダー本体の前部に固定され且つ前記係合部が形成された押え部材とを備え、前記押え部材は、前記ホルダー本体の後側から操作可能な１対のボルトにより前記ホルダー本体に固定されたことを特徴としている。

【0013】

請求項４のローラーカッター用カッターホルダは、請求項２の発明において、前記ボルト部材と前記楔部材とを取り外してから前記ロック部材を前記収容溝と前記開放溝とを通過させて取り外し、その後、前記係合軸部を前記収容溝と前記開放溝とを通過させて取り外すことで、前記ローラーカッターを前記ホルダー部材の後方へ取り外し可能に構成したことを特徴としている。

【0014】

請求項５のローラーカッター用カッターホルダは、請求項４の発明において、前記係合軸部を前記収容溝内を移動させる際に、前記ローラーカッターの前記収容溝と平行方向への移動を許容する為のローラーカッター移動用スペースを設けたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

請求項１の発明（ローラーカッター用カッターホルダ）によれば、ローラーカッターの掘削反力を、楔機構に作用させずに、ロック部材を介して１対のホルダー部材で受け止めることができ、ローラーカッターの抜け落ちを防止することができる。この結果、従来のものと同等の強度を確保できる上、簡単な構造のローラーカッター用カッターホルダを提供することができる。

【0016】

また、ローラーカッターを交換する場合は、カッターヘッドの後方から楔機構によるロック部材の締結を解除して、楔機構、ロック部材をＬ形溝からローラーカッターと干渉することなく順次後方へ取り外しできる。その後、ローラーカッターの係合軸部を後方からＬ形溝を通過させて、ローラーカッターを後方へ移動させて取り外すことができる。

【0017】

そして、新たなローラーカッターの係合軸部をＬ形溝を通過させて、ローラーカッターを前側へ移動させ、ローラーカッターの係合軸部を係合部に係合させてから、ロック部材、楔機構を後方からＬ形溝の収容溝にローラーカッターと干渉することなく、順次装着することができる。

【0018】

この結果、ローラーカッターとカッターホルダとの間に土砂が噛み込んでしまい、ローラーカッターが回動不能な状態であっても、ローラーカッターの１対の係合軸部を回動させずに取り外し可能なので、交換に支障をきたすことがない。従来のようにロータリーディスクを回動させる機構等や回り止めする機構が不要になるため、構造を簡単化することができる。また、ローラーカッターの交換作業が簡単化し、交換作業の時間を著しく短縮することができ、トンネル掘削工期を短縮することが可能になる。

【0019】

請求項２の発明によれば、楔部材がボルト部材により締結方向（ロック部材をロック位置に締結する方向）へ駆動されることで、楔部材とロック部材の傾斜面との楔作用により、楔部材とロック部材を収容溝に押圧して、楔部材とロック部材をホルダー部材に確実に一体化させることが期待できる。また、楔部材は、収容溝内でロック部材の傾斜面と側壁面との間に嵌合されるので、楔部材を容易に後方へ取り外すことができる。さらに、楔部材はローラーカッターの掘削反力を直接受けないので、ボルト部材の外れ止めを防止することができる。

【0020】

請求項３の発明によれば、押え部材は、ホルダー本体の後側から操作可能な１対のボルトによりホルダー本体に固定されたので、カッターヘッドの後方から１対のボルト部材を操作して、押え部材をホルダー本体に固定することで、ローラーカッターの係合軸部をホルダー本体の前部に確実に固定することができる。また、押え部材と楔機構による協働によりローラーカッターをホルダー部材に支持する構成なので、トンネル掘削時の振動による各種固定ボルトの緩みを防止することが期待できる。

【0021】

請求項４の発明によれば、ボルト部材と楔部材とを取り外してからロック部材を収容溝と開放溝とを通過させて取り外し、その後、係合軸部を収容溝と開放溝とを通過させて取り外すことで、ローラーカッターをホルダー部材の後方へ取り外し可能に構成したので、ローラーカッターの交換作業が簡単化し、交換作業の時間を著しく短縮することができる。

【0022】

請求項５の発明によれば、係合軸部を収容溝内を移動させる際に、ローラーカッターの収容溝と平行方向への移動を許容する為のローラーカッター移動用スペースを設けたので、ローラーカッターを他の部材と干渉させることなくスムーズに移動させて交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施例１に係るトンネル掘削機の前端部のカッターヘッドの正面図である。

【図2】ローラーカッター用カッターホルダの後面図である。

【図3】図２のIII-III線断面図である。

【図4】ローラーカッター用カッターホルダの分解状態の縦断面図である。

【図5】実施例２に係る押え部材を取り外した状態のローラーカッター用カッターホルダの正面図である。

【図6】図５のVI-VI線断面図である。

【図7】部分的変更形態に係るローラーカッター用カッターホルダの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

【実施例1】

【0025】

本実施例は、カッターヘッド２にローラーカッター３を有するトンネル掘削機１に本発明を適用した場合の例である。尚、以下適宜、図３，図４の矢印Ａが示す方向をトンネル掘削機１の前方とし、図１〜図４の矢印Ｂが示す方向をローラーカッター３の周回方向（カッターヘッド２の軸心を中心としたローラーカッター３の周回方向）とし、図１，図２の矢印Ｃが示す方向をカッターヘッド２の径方向（カッターヘッド２の中心から外側に延びる放射方向）として説明する。

【0026】

図１には、トンネル掘削機１のカッターヘッド２のみ図示してある。このトンネル掘削機１には、基本的に、カッターヘッド２、このカッターヘッド２が回動可能に前側に支持された掘削機本体（図示略）、カッターヘッド２の背面側のチャンバ（図示略）、カッターヘッド２を回転駆動するための回転駆動機構（図示略）、複数のシールドジャッキ（図示略）等を有し、カッターヘッド２の前面部に複数のローラーカッター３が装備された一般的な構造のものである。

【0027】

このトンネル掘削機１では、カッターヘッド２が複数のシールドジャッキにより前進駆動されると共に回転駆動機構により回動されて、前方の地山を掘削してトンネルを掘削していく。そして、このカッターヘッド２には、複数のローラーカッター３を夫々カッターヘッド２の後側から着脱可能に装備する為の複数のローラーカッター用カッターホルダ５（以下、カッターホルダ５という）が設けられている。

【0028】

ここで、カッターヘッド２は、例えば、ヘッド中央部２ａと、このヘッド中央部２ａから半径方向へ延びる複数のカッタースポーク２ｂと、これらカッタースポーク２ｂの外周端に連結された外周リング２ｃとを有し、これらに、複数のローラーカッター３がほぼ一様に、且つローラ軸３ａを径方向に向けて取り付けられている。

【0029】

カッターヘッド２のうち各ローラーカッター３を取り付ける部分には、カッタースポーク２ｂの一部である１対の取付板部４が設けられている。１対の取付板部４は、ローラーカッター３のカッターリング３ｃの直径よりも大きな間隔を隔てて対面状に配設され、これら取付板部４にカッターホルダ５が設けられている（図２参照）。

【0030】

次に、カッターホルダ５について説明する。
図２〜図４に示すように、カッターホルダ５は、トンネル掘削機１の前端部のカッターヘッド２に装備されるローラーカッター３を回転可能に支持する為のものであり、ローラーカッター３を回転自在に支持するローラ軸３ａの端部の１対の係合軸部３ｂを支持する１対のホルダー部材９と、各ホルダー部材９に夫々形成されたＬ形溝１２と、各ホルダー部材９に設けられたロック部材１３と楔機構１４とを備えている。尚、以下の説明では、このカッターホルダ５は、カッターヘッド２の軸心と直交する平面部分（中心部分）に取り付けられたものを例にして説明する。

【0031】

次に、ホルダー部材９について説明する。
各カッターホルダ５において、１対のホルダー部材９は、カッターヘッド２に取り付けられ且つＬ形溝１２が夫々形成された１対のホルダー本体１０と、このホルダー本体１０の前部に固定され且つ係合部２１が夫々形成された１対の押え部材１１とを備え、１対の取付板部４の間において取付板部４と直交するように且つローラーカッター３のハブ３ｄのローラ軸方向幅よりも僅かに大きな間隔を隔てて対面状に対称に配設されている。この１対のホルダー部材９に、ローラーカッター３の１対の係合軸部３ｂが、夫々着脱可能に固定されている。

【0032】

次に、ホルダー本体１０について説明する。
各ホルダー本体１０は、ローラーカッター３の係合軸部３ｂの長さの約１．５倍のカッターヘッドの径方向（ローラ軸方向）の厚さを有すると共に、径方向から視て略矩形の形状に形成されている。各ホルダー本体１０の周回方向両端部が１対の取付板部４の内側面にブロック部材４ａとボルト部材４ｂ及び溶接等で固定されている。各ホルダー本体１０の前端部は取付板部４よりも少し前方へ台形状に張り出し、ホルダー本体１０で支持されるローラーカッター３は、ホルダー本体１０よりも前方へ突出した状態になる。

【0033】

さらに、各ホルダー本体１０のうち、図２における内面側からローラーカッター３の係合軸部３ｂの長さと略同じ径方向の厚さ部分において、図３における前部に前方開放状の嵌入凹部１５と、この嵌入凹部１５の後端に連なるＬ形溝１２とが形成されている。Ｌ形溝１２は、押え部材１１に形成された係合部２１の後方側端部に連なる一端部分からローラーカッター３の周回方向と平行方向へ直線的に延び且つ前記係合軸部３ｂの前後幅以上の前後幅を有する収容溝１６と、この収容溝１６の周回方向の他端部分（図３，図４では上端側部分）から後方側へ延びホルダー本体１０の後端側に開放した開放溝１７であって
前記係合軸部３ｂが前後方向に通過可能な開放溝１７からなる。Ｌ形溝１２の溝幅（開放溝１７と収容溝１６の溝幅）は、ローラーカッター３の係合軸部３ｂの幅より僅かに大きく形成されている。開放溝１７と収容溝１６は同じ深さに形成されている。

【0034】

尚、カッターホルダ５には、ローラーカッター３の係合軸部３ｂを、ホルダー本体１０のＬ形溝１２の収容溝１６内を移動させる際に、ローラーカッター３の収容溝１６と平行方向（周回方向）への移動を許容する為のローラーカッター移動用スペース１８を、１対のホルダー本体１０の間であってローラーカッター３を取り出す際の移動方向側の取付板部４の近傍部に設けてある（図２参照）。

【0035】

次に、押え部材１１について説明する。
図２〜図４に示すように、１対の押え部材１１が、各ホルダー本体１０の嵌入凹部１５に着脱可能に夫々装着されている。各ホルダー本体１０の後側から操作可能な１対のボルト１９がボルト挿通孔１０ａに夫々挿通されて１対の押え部材１１に螺合され、これら１対のボルト１９によりホルダー本体１０に押え部材１１が夫々固定されている。各押え部材１１の前端部は、ホルダー本体１０の前端部の形状と一致するように取付板部４よりも少し前方へ台形状に張り出している。

【0036】

押え部材１１は、その後端部に形成され且つローラーカッター３の係合軸部３ｂが後方から係脱可能な係合部２１を有している。押え部材１１が嵌入凹部１５に固定されている状態で、押え部材１１の係合部２１の後端にＬ形溝１２の収容溝１６の前端側部分が連なった状態になる。ホルダー本体１０に押え部材１１が装着された状態では、押え部材１１の後端面と嵌入凹部１５の後端壁面との間に僅かな隙間１１ｂが形成される。それ故、押え部材１１の係合部２１に係合された係合軸部３ｂを、ロック部材１３に確実に当接して保持することができる。

【0037】

次に、ロック部材１３について説明する。
図２〜４に示すように、ロック部材１３は、Ｌ形溝１２の深さと略同じローラ軸方向（径方向）の厚さを有し、ローラ軸方向から視て台形の形状に形成されている。ロック部材１３は、収容溝１６の周回方向の一端部分（図３，図４では下端側部分）に収容されて係合軸部３ｂと収容溝１６の前記一端部分の後端壁面１６ａとの間に後方移動不能に挟着されている。ロック部材１３は、係合軸部３ｂに後方から当接して、押え部材１１の係合部２１に係合軸部３ｂを保持する。

【0038】

ロック部材１３の周回方向における長さは、開放溝１７の周回方向の長さ（溝幅）より僅かに小さく形成されている。それ故、ロック部材１３を開放溝１７を通過させて収容溝１６に着脱することができる。
ロック部材１３の周回方向の一端面（図３，図４では上端面）には、前端側程楔機構１４を挟んで対向する収容溝１６の側壁面１６ｂに接近するように傾斜した傾斜面１３ａが形成されている。この傾斜面１３ａの両端には、楔部材２３側へ少し突出した突縁部１３ｂが形成され、ロック部材１３のローラーカッター３側への移動を規制している。

【0039】

次に、楔機構１４について説明する。
図２〜図４に示すように、楔機構１４は、収容溝１６内においてロック部材１３をロック位置に締結する為のものであり、ロック部材１３に形成された上述の傾斜面１３ａと、収容溝１６内で傾斜面１３ａと収容溝１６の側壁面１６ｂとの間に嵌合される楔部材２３と、この楔部材２３を押え部材１１に接近する方向（ロック部材１３をロック位置に締結する締結方向）へ駆動可能なボルト部材２４とを有している。

【0040】

楔部材２３は、Ｌ形溝１２の深さと略同じローラ軸方向（径方向）の厚さを有し、ローラ軸方向から視て台形の形状に形成されている。楔部材２３の周回方向における長さは、開放溝１７の周回方向の長さ（溝幅）より僅かに小さく形成され、それ故、楔部材２３を開放溝１７を通過させて、収容溝１６内でロック部材１３の傾斜面１３ａと収容溝１６の側壁面１６ｂとの間に嵌合することができる。

【0041】

楔部材２３のロック部材１３の傾斜面１３ａに対向する側面には、傾斜面１３ａと同方向へ傾斜したテーパ部２３ａが形成されている。このテーパ部２３ａには係合凸部２３ｂが形成され、この係合凸部２３ｂがロック部材１３の傾斜面１３ａに当接されている。係合凸部２３ｂと突縁部１３ｂにより、楔部材２３の径方向（ローラ軸方向）への移動を規制することができる。楔部材２３には、前後方向に延びるボルト挿通孔２３ｃが形成されている。

【0042】

この楔機構１４によれば、ロック部材１３と楔部材２３とが収容溝１６に収容された状態で、楔部材２３のボルト挿通孔２３ｃに後方からボルト部材２４が挿通され、先端部が押え部材１１のボルト孔に螺合されて、このボルト部材２４により楔部材２３を押え部材１１に接近する方向へ挿入すると、ロック部材１３の傾斜面１３ａと楔部材２３のテーパ部２３ａとの楔作用により、楔部材２３とロック部材１３とが収容溝１６の側壁面１６ｂ，１６ｃの間に押圧され嵌入されて固定状態となり、ロック部材１３をロック位置に締結することができる。

【0043】

次に、本発明のカッターホルダ５の作用及び効果について説明する。
トンネルを掘削可能な使用状態では、ローラーカッター３の係合軸部３ｂが、ホルダー本体１０に固定された押え部材１１の係合部２１に係合され、ロック部材１３がホルダー本体１０の収容溝１６の開放溝側とは反対側部分に装着され、楔部材２３が収容溝１６の開放溝側部分であってロック部材１３の傾斜面１３ａと収容溝１６の側壁面１６ｂとの間に嵌合されている。このとき、楔機構１４においては、ロック部材１３の傾斜面１３ａと楔部材２３のテーパ部２３ａが係合され、楔部材２３がボルト部材２４で押え部材１１に締結されて固定されている 。

【0044】

こうして、ロック部材１３が、係合軸部３ｂと収容溝１６の後端壁面１６ａとの間に挟着されるので、前後方向への移動が規制され、楔部材２３がボルト部材２４により締結されることで、ロック部材１３の傾斜面１３ａと楔部材２３のテーパ部２３ａとの間に楔作用を奏する。このため、楔部材２３とロック部材１３とが収容溝１６の側壁面１６ｂ，１６ｃの間に押圧され嵌入されて固定状態となり、ロック部材１３をロック位置に締結し、ロック部材１３により係合軸部３ｂが係合部２１に保持されるので、ローラーカッター３の掘削反力は、ロック部材１３を介してホルダー本体１０で受け止められ、楔機構１４には作用しない。

【0045】

ローラーカッター３を交換する場合には、カッターヘッド１の後方からボルト部材２４と１対のボルト１９を弛めて、ボルト部材２４と楔部材２３とを開放溝１７から後方へ取り外してから、ロック部材１３を収容溝１６と開放溝１７とを通過させて後側へ取り外す。この場合、Ｌ形溝１２の開放溝１７は、後方開放状に形成されているため、楔部材２３とロック部材１３とを、ローラーカッター３と干渉することなく後方へ取り外すことができ、また、ロック部材１３の傾斜面１３ａに楔部材２３のテーパ部２３ａを係合させているため、傾斜面１３ａと側壁面１６ｂとの間から楔部材２３を後方へ容易に取り外すことができる。

【0046】

その後、ローラーカッター３の係合軸部３ｂを収容溝１６と開放溝１７とを通過させて後側へ取り外すことで、ローラーカッター３をホルダー本体１０の後方へ取り外すことができる（図４参照）。このとき、ローラーカッター移動用スペース１８が設けられているので、ローラーカッター３が取付板部４に干渉することなく取り外すことができる。

【0047】

次に、新たなローラーカッター３の係合軸部３ｂをＬ形溝１２を通過させて、ローラーカッター３を前側へ移動させ、係合軸部３ｂを係合部２１に係合させる。その後、前記と逆の手順で、ロック部材１３をＬ形溝１２の収容溝１６の開放溝側とは反対側部分（係合軸部側部分）に後方から装着し、楔部材２３を収容溝１６の開放溝側部分に後方から装着する。この場合、ロック部材１３の傾斜面１３ａと楔部材２３のテーパ部２３ａにより、楔部材２３を傾斜面１３ａと側壁面１６ｂとの間に簡単に挿入することができる。

【0048】

そして、１対のボルト１９を締めて押え部材１１を後方に引き寄せて、押え部材１１をホルダー本体１０に固定し、ボルト部材２４を締めて楔部材２３を押え部材１１に締結してロック部材１３をロック位置に締結することで、ローラーカッター３の係合軸部３ｂを最終的に固定して、ローラーカッター３の交換作業が完了する。

【0049】

このように、ローラーカッター３の掘削反力を、楔機構１４に作用させずに、ロック部材１３を介してホルダー本体１０で受け止めることができ、楔機構１４におけるボルト部材２４が緩むことがない。そのため、ローラーカッター３の抜け落ちを防止することができる。この結果、従来のものと比較して同等の強度を確保できる上、簡単な構造のカッターホルダ５を提供することができる。

【0050】

ローラーカッター３とカッターホルダ５との間に土砂が噛み込んでしまい、ローラーカッター３が回動不能な状態であっても、ローラーカッター３の１対の係合軸部３ｂを回動させずに取り外し可能なので、交換に支障をきたすことがない。しかも、カッターホルダ５の構造を簡単化することもできる。

【0051】

ローラーカッター３の交換作業が簡単化し、交換作業の時間を著しく短縮することができ、特に、非常に固い地盤（硬岩部）を掘削する場合、また、長距離のトンネルを連続的に掘削する場合でも、トンネル掘削工期を短縮することが可能になる。さらに、押え部材１１と楔機構１４による協働によりローラーカッター３をホルダー部材９に支持する構成なので、トンネル掘削時の振動による各種固定ボルトの緩みを防止することが期待できる。

【0052】

楔部材２３がボルト部材２４によりロック部材１３をロック位置に締結する締結方向へ駆動されることで、楔部材２３とロック部材１３の傾斜面１３ａとの楔作用により、楔部材２３とロック部材１３を収容溝１６に押圧して、楔部材２３とロック部材１３をホルダー部材９に確実に一体化させることができる。また、楔部材２３は、収容溝１６内で傾斜面１３ａと収容溝１６の側壁面１６ｂとの間に嵌合されるので、楔部材２３を容易に後方へ取り外すことができる。楔部材２３はローラーカッター３の掘削反力を直接受けないので、ボルト部材２４の外れ止めを防止することができる。

【0053】

押え部材１１は、ホルダー本体１０の後側から操作可能な１対のボルト１９によりホルダー本体１０に固定されたので、カッターヘッド２の後側から１対のボルト１９を操作して、押え部材１１をホルダー本体１０に固定することで、ローラーカッター３の係合軸部３ｂをホルダー本体１０の前部に確実に固定することができる。

【0054】

係合軸部３ｂを収容溝１６内を移動させる際に、ローラーカッター３の収容溝１６と平行方向への移動を許容する為のローラーカッター移動用スペース１８を設けたので、ローラーカッター３を他の部材と干渉させることなくスムーズに移動させて交換することができる。

【実施例2】

【0055】

次に、実施例１のカッターホルダ５を部分的に変更した変更形態について説明するが、実施例１と同様の構成には同様の参照符号を付して説明は省略する。
図５，図６に示すように、カッターホルダ５Ａは、１対のホルダー部材９Ａと、各ホルダー部材９Ａに夫々形成されたＬ形溝１２Ａと、各ホルダー部材９Ａに設けられたロック部材１３Ａ及び楔機構１４Ａとを備えている。

【0056】

１対のホルダー部材９Ａは、Ｌ形溝１２Ａが夫々形成された１対のホルダー本体１０Ａと、各ホルダー本体１０Ａの前部にボルト１９Ａを介して固定された１対の押え部材１１とを備えているが、Ｌ形溝１２Ａの形状が実施例１のものと異なる以外は、ホルダー本体１０Ａと押え部材１１は実施例１と基本的に同じ構造であるので、以下の説明では、Ｌ型溝１２Ａについてのみ説明する。

【0057】

次に、Ｌ形溝１２Ａについて説明する。
図６に示すように、Ｌ形溝１２Ａは、実施例１の収容溝１６より周回方向に長く形成された収容溝１６Ａと、この収容溝１６Ａの周回方向の他端部分（図６では上端側部分）から後方側へ延びホルダー本体１０Ａの後端側に開放した実施例１の開放溝１７より幅広の開放溝１７Ａからなる。収容溝１６Ａは、嵌入凹部１５の周回方向における長さの１／２〜２／３倍程度の長さを有し、押え部材１１がホルダー本体１０Ａに固定されている状態では、係合部２１の後端は収容溝１６Ａの前端側の途中部分に連なった状態になる。

【0058】

次に、ロック部材１３Ａについて説明する。
図５，図６に示すように、ロック部材１３Ａは、Ｌ形溝１２Ａの深さと略同じローラ軸方向（径方向）の厚さを有し、ローラ軸方向及び前方から視て細長い台形の形状に形成されている。ロック部材１３Ａは、収容溝１６Ａに収容されて係合軸部３ｂと収容溝１６Ａの一端部分の後端壁面１６Ａａとの間に後方移動不能に挟着され、係合軸部３ｂに後方から当接して、押え部材１１の係合部２１に係合軸部３ｂを保持する。

【0059】

ロック部材１３Ａの長手方向（周回方向）における長さは、開放溝１７Ａの周回方向の長さ（溝幅）より僅かに小さく形成されている。それ故、ロック部材１３Ａを図６に示す姿勢のままでも開放溝１７Ａを通過させて収容溝１６Ａに着脱することができる。

【0060】

ロック部材１３Ａの周回方向の一端面（図６では上端面）には、傾斜面１３Ａａが形成されている。この傾斜面１３Ａａは、前端側程楔機構１４Ａを挟んで対向する収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｂに接近するように傾斜し（図６参照）、且つ、ローラーカッター３側程楔機構１４Ａを挟んで対向する収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｂに接近するように傾斜している（図５参照）。

【0061】

ロック部材１３Ａの周回方向の他端面（図６における下端面）には、収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｃに当接する平坦面１３Ａｃが形成され、この平坦面１３Ａｃを挟んで後側には径方向に延びる傾斜面１３Ａｄが形成され、反対側の前側には緩やかにカーブした湾曲面１３Ａｅが形成されている。

【0062】

このロック部材１３Ａによれば、ロック部材１３Ａを収容溝１６Ａに挿入する場合、ロック部材１３Ａを収容溝１６Ａに対して直交する姿勢で開放溝１７Ａに挿入しても、湾曲面１３Ａｅにより押え部材１１や係合軸部３ｂに引っかかることなく、ロック部材１３ＡをＬ形溝１２Ａ内でスムーズに方向変換して収容溝１６Ａに挿入することができ、依って、ロック部材１３Ａの取り付け作業がスムーズになる。

【0063】

また、ロック部材１３Ａの締結を解除する場合、楔部材２３Ａを取り外した後に、ホルダー本体１０Ａのネジ孔３２に後方からボルト３１を螺入し、このボルト３１の先端部でロック部材１３Ａの傾斜面１３Ａｄを押圧すると、ロック部材１３Ａが締結解除側（図６における上側）に押圧されて移動させることができ、依って、ロック部材１３Ａを収容溝１６Ａから容易に取り外し可能となる。

【0064】

次に、楔機構１４Ａについて説明する。
図５，図６に示すように、楔機構１４Ａは、収容溝１６Ａ内においてロック部材１３Ａをロック位置に締結する為のものであり、ロック部材１３Ａに形成された上述の傾斜面１３Ａａと、収容溝１６Ａ内で傾斜面１３Ａａと収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｂとの間に前側部分が嵌合される楔部材２３Ａと、この楔部材２３Ａを押え部材１１に接近する方向（ロック部材１３Ａをロック位置に締結する締結方向）へ駆動可能な１対のボルト部材２４Ａとを有している。

【0065】

楔部材２３Ａは、Ｌ形溝１２の深さと略同じローラ軸方向（径方向）の厚さを有し、ローラ軸方向から視て凸状の形状に形成されている。楔部材２３Ａの鍔部２３Ａｂを除く部分の周回方向における長さは、開放溝１７Ａの周回方向の長さより僅かに小さく形成されている。それ故、楔部材２３Ａを開放溝１７ａに挿入して、その前側部分を収容溝１６ａ内でロック部材１３Ａの傾斜面１３Ａａと収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｂとの間に嵌合することができる。

【0066】

テーパ部２３Ａａは、楔部材２３Ａのロック部材１３Ａの傾斜面１３Ａａに対向する前側部分の側面に形成され、傾斜面１３Ａａと同方向へ傾斜している。楔部材２３Ａの後端部には、周回方向に突出した鍔部２３Ａｂが形成されている。この鍔部２３Ａｂの両端部には１対のボルト挿通孔２３Ａｃが形成されている。

【0067】

この楔機構１４Ａによれば、ロック部材１３Ａと楔部材２３Ａとが収容溝１６Ａに収容された状態で、楔部材２３Ａの１対のボルト挿通孔２３Ａｃに後方から１対のボルト部材２４Ａが挿通され、先端部がホルダー本体１０Ａの１対のボルト孔に夫々螺合されて、この１対のボルト部材２４Ａにより楔部材２３Ａを押え部材１１Ａに接近する方向へ挿入する。

【0068】

すると、ロック部材１３Ａの傾斜面１３Ａａと楔部材２３Ａのテーパ部２３Ａａとの楔作用により、楔部材２３Ａとロック部材１３Ａとが収容溝１６Ａの側壁面１６Ａｂ，１６Ａｃの間に押圧され嵌入されて固定状態となる。また、このとき、ロック部材１３Ａは僅かにローラーカッター３側に移動して固定されるので、ロック部材１３Ａのガタツキを押さえた状態でロック位置に締結することができる。その他の作用及び構成は実施例１と同様であるので、説明は省略する。

【0069】

次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］図７に示すように、カッターホルダ５Ｂの各ホルダー部材９Ｂのように、前記ホルダー本体１０，１０Ａと前記押え部材１１とを一体的に構成しても良い。この構成よると、押え部材１１を省略することで、カッターホルダ５Ｂの構成部材数を低減することができ、カッターホルダ５Ｂを容易に組み立てることができる。

【0070】

［２］前記１対の押え部材１１の前面部分に対して、溶接ビードで肉盛りしたハード・フェーシングを形成しても良い。

【0071】

［３］前記ボルト挿通孔２３ｃを、ボルト部材２４よりも大径のボルト孔に形成しても良い。この構成によると、楔部材２３を取り外す際にボルト部材２４を取り外した後に、楔部材２３が収容溝１６に強固に固定されている場合であっても、前記ボルト孔に対応するボルトを締結して、このボルトを介して楔部材２３を後方へ引き抜くことで、楔部材２３を収容溝１６から容易に取り外し可能となる。

【0072】

［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、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

【符号の説明】

【0073】

１ トンネル掘削機
２ カッターヘッド
３ ローラーカッター
３ａ ローラ軸
３ｂ 係合軸部
５，５Ａ，５Ｂ ローラーカッター用カッターホルダ
９，９Ａ，９Ｂ ホルダー部材
１０，１０Ａ ホルダー本体
１１ 押え部材
１２，１２Ａ Ｌ形溝
１３，１３Ａ ロック部材
１３ａ，１３Ａａ 傾斜面
１４，１４Ａ 楔機構
１６，１６Ａ 収容溝
１６ａ，１６Ａａ 後端壁面
１６ｂ，１６Ａｂ 側壁面
１７，１７Ａ 開放溝
１８ ローラーカッター移動用スペース
１９，１９Ａ ボルト
２１ 係合部
２３，２３Ａ 楔部材
２４，２４Ａ ボルト部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】