特許 6633732 掘削ツール交換装置およびトンネル掘進機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6633732

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】掘削ツール交換装置およびトンネル掘進機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20200109BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 C

   E21D9/087 A

【請求項の数】6

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2018-241613(P2018-241613)

(22)【出願日】2018年12月25日

【審査請求日】2019年10月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100155608

【弁理士】

【氏名又は名称】大日方 崇

(72)【発明者】

【氏名】花岡 泰治

【審査官】 神尾 寧

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１５１７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−００３３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４１７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７/０１０１８６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前面に掘削ツールが配置され、回転するカッタヘッドを備えたトンネル掘進機の掘削ツール交換装置であって、
着脱可能な前記掘削ツールと、
前記カッタヘッドの切羽側に開口して前記掘削ツールが通過する開口部を有する前面板と、
前記開口部を介して前記掘削ツールを進退移動可能に支持するガイド部と、
前記前面板と前記ガイド部との間で前記前面板に沿ってスライド移動可能に構成され、前記開口部を開閉するゲート板と、を備え、
前記ガイド部は、前記掘削ツールの進退移動をガイドする内側ガイド部材と、前記内側ガイド部材を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材と、を含み、
前記内側ガイド部材の切羽側端部に、前記ゲート板に反切羽側から密着する第１シール部材が設けられている、掘削ツール交換装置。

【請求項2】

前記掘削ツールが前記開口部を介して前記カッタヘッドの切羽側の突出位置に配置された状態で、前記開口部を封止する第２シール部材をさらに備え、
前記内側ガイド部材は、前記掘削ツールが前記突出位置に配置されたままで、前記外側ガイド部材から反切羽側に移動して引き抜き可能に構成されている、請求項１に記載の掘削ツール交換装置。

【請求項3】

前記内側ガイド部材を前記外側ガイド部材に対して固定する固定部材をさらに備え、
前記内側ガイド部材は、前記固定部材による前記外側ガイド部材に対する固定状態が緩和されることにより、前記固定部材を介して前記外側ガイド部材に連結されたまま、所定距離だけ移動可能となるように構成されている、請求項１または２に記載の掘削ツール交換装置。

【請求項4】

前記ゲート板は、前記開口部を閉じる方向に向かうに従って切羽側に傾斜した傾斜面を有し、
前記ゲート板が前記開口部を閉じる閉位置において、前記傾斜面が前記第１シール部材と密着するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削ツール交換装置。

【請求項5】

前記ゲート板のスライド移動を案内するゲートガイド部をさらに備え、
前記ゲートガイド部は、前記ゲート板が前記開口部を閉じる閉位置の手前で、前記ゲート板を前記第１シール部材に押し付ける方向へ案内するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削ツール交換装置。

【請求項6】

前面に掘削ツールが配置されたカッタヘッドと、
前記カッタヘッドを回転させるカッタ駆動部と、
前記掘削ツールを交換可能に支持する掘削ツール交換装置と、を備え、
前記掘削ツール交換装置は、
着脱可能な前記掘削ツールと、
前記カッタヘッドの切羽側に開口して前記掘削ツールが通過する開口部を有する前面板と、
前記開口部を介して前記掘削ツールを進退移動可能に支持するガイド部と、
前記前面板と前記ガイド部との間で前記前面板に沿ってスライド移動可能に構成され、前記開口部を開閉するゲート板と、を含み、
前記ガイド部は、前記掘削ツールの進退移動をガイドする内側ガイド部材と、前記内側ガイド部材を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材と、を含み、
前記内側ガイド部材の切羽側端部に、前記ゲート板に反切羽側から密着する第１シール部材が設けられている、トンネル掘進機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削ツール交換装置およびトンネル掘進機に関し、特に、カッタヘッドに着脱可能に設けられる掘削ツールを交換する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル掘進機の掘削ツールを交換する掘削ツール交換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、カッタビットと、カッタビットを反切羽側へスライド可能に支持するガイド部と、カッタビットをカッタ面板から突出させる時に貫通させる貫入穴部、およびカッタビットを反切羽側へスライドさせた状態でカッタビット前面の開口部を塞ぐゲート蓋部を形成したスライドゲートと、スライドゲートを案内する案内部材とを設け、スライドゲートのスライド時に開口部の周囲で案内部材とスライドゲートとの間をシールするシール部材を設けたカッタビット交換装置が開示されている。カッタビットは、ガイドケースとガイド蓋との中に挿入された状態で保持されている。ガイドケースのスライドゲート案内部とガイド蓋の案内部蓋とによって案内部材が形成されている。シール部材は、ガイドケースとガイド蓋とに形成された溝部に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３５８９６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１では、カッタビットの交換の際にスライドゲートが開口部を開閉すると、案内部材とスライドゲートとの間のシール部材がスライドゲートと摺動する。シール部材は、スライドゲートとの摺動や、摺動時に侵入する土砂によって損傷することがある。シール部材が損傷すると、シール性が低下するだけでなく、スライドゲートとの摺動時にシール部材が外れて、移動するスライドゲートと案内部材との隙間にシール部材が噛み込まれて動作不良になる可能性がある。そのため、シール部材の損傷が進行する前に、シール部材を交換できるようにすることが好ましい。

【0006】

しかしながら、上記特許文献１では、シール部材の交換について考慮されていない。上記特許文献１には明記されていないが、シール部材を交換するには、土砂や泥水が流入しないように切羽側の地盤を改質した上で、ガイドケースとガイド蓋とを分解してスライドゲートを取り外す（つまり、カッタビット交換装置全体を分解する）必要があると考えられる。したがって、上記特許文献１の装置においてシール部材の交換は容易ではない。

【0007】

そのため、掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換できるようにすることが望まれている。

【0008】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換することが可能な掘削ツール交換装置およびトンネル掘進機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における掘削ツール交換装置は、前面に掘削ツールが配置され、回転するカッタヘッドを備えたトンネル掘進機の掘削ツール交換装置であって、着脱可能な掘削ツールと、カッタヘッドの切羽側に開口して掘削ツールが通過する開口部を有する前面板と、開口部を介して掘削ツールを進退移動可能に支持するガイド部と、前面板とガイド部との間で前面板に沿ってスライド移動可能に構成され、開口部を開閉するゲート板と、を備え、ガイド部は、掘削ツールの進退移動をガイドする内側ガイド部材と、内側ガイド部材を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材と、を含み、内側ガイド部材の切羽側端部に、ゲート板に反切羽側から密着する第１シール部材が設けられている。

【0010】

なお、本明細書において、「トンネル掘進機」とは、シールド工法に用いられるシールド掘進機、推進工法に用いられる掘進機および山岳トンネル工法に用いられるトンネルボーリングマシンを含む広い概念である。シールド掘進機は、胴体およびカッタヘッドにより地山からの土圧、泥水圧に対抗しつつセグメントの組み立てを行い、組み立てられたセグメントから推進反力を得て掘進する装置である。推進工法は、掘進に伴い、発進部においてトンネル壁(コンクリートや鋼製の管)を追加し、それを押し込むことによって、掘進機を前進させる工法である。トンネルボーリングマシンは、主として岩盤などの比較的硬い地山の掘進に用いられ、土圧、泥水圧に対抗する切羽保持機能を持たず、トンネルを掘進する装置である。「切羽側」とは、カッタヘッドにより掘削される地山がある側であり、掘進方向の前側と言い換えても良い。「反切羽側」とは、切羽側とは反対側（坑口側）であり、掘進方向の後側と言い換えても良い。掘削ツールとは、カッタヘッドの前面に設けられ土砂を掘削する工具であり、カッタビット、ローラビットなどを含む概念である。

【0011】

この発明の第１の局面による掘削ツール交換装置では、上記のように構成することによって、内側ガイド部材を外側ガイド部材に沿って反切羽側に移動させることにより、内側ガイド部材の切羽側端部に設けられた第１シール部材を、外側ガイド部材から反切羽側に露出させて、第１シール部材の交換作業を行うことができる。つまり、内外の二重のガイド部材のうち内側ガイド部材を引き抜くことによって、掘削ツール交換装置全体を分解することなく、第１シール部材を交換することができる。これにより、掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換することができる。

【0012】

また、上記特許文献１のような従来の掘削ツール交換装置において、スライドゲートの開閉時には、上記の通り、シール部材が密着した状態でスライドゲートが移動するので、ゲート板との摺動によって第１シール部材が損傷する。これに対して、本発明の上記構成によれば、第１シール部材を有する内側ガイド部材を反切羽側に移動させることができるので、内側ガイド部材を反切羽側に移動させた状態で、ゲート板を移動させて開口部を閉じることができる。この場合、内側ガイド部材の反切羽側への移動により、第１シール部材をゲート板から離間させた非接触の状態か、または第１シール部材がシール時よりも弱い押圧力でゲート板に接触する状態で、ゲート板を移動させることができる。この結果、ゲート板の移動時における摺動に起因する第１シール部材の損耗を抑制することができる。なお、ゲート板の移動後、内側ガイド部材を切羽側に移動させて第１シール部材をゲート板に密着させることにより、シール性を確保することができる。このように、本発明によれば、第１シール部材を容易に交換可能とするだけでなく、第１シール部材の損耗を抑制してシール交換回数を低減することができる。

【0013】

上記第１の局面による掘削ツール交換装置において、好ましくは、掘削ツールが開口部を介してカッタヘッドの切羽側の突出位置に配置された状態で、開口部を封止する第２シール部材をさらに備え、内側ガイド部材は、掘削ツールが突出位置に配置されたままで、外側ガイド部材から反切羽側に移動して引き抜き可能に構成されている。このように構成すれば、掘削ツールが突出位置に配置された状態で、第２シール部材によって開口部をシールしたまま、内側ガイド部材を引き抜いて第１シール部材を交換できる。これにより、内側ガイド部材を反切羽側に移動させる際に、開口部のシールを確保するための作業を行うことなく、掘削ツールを突出位置に配置したままで簡単に第１シール部材を交換できる。

【0014】

上記第１の局面による掘削ツール交換装置において、好ましくは、内側ガイド部材を外側ガイド部材に対して固定する固定部材をさらに備え、内側ガイド部材は、固定部材による外側ガイド部材に対する固定状態が緩和されることにより、固定部材を介して外側ガイド部材に連結されたまま、所定距離だけ移動可能となるように構成されている。なお、「固定部材」は、ボルト（ねじ）、ピンまたはキーなどを含む概念である。上記のように構成すれば、ゲート板の移動時に、内側ガイド部材の固定状態を緩和して、内側ガイド部材を所定距離だけ反切羽側に移動させることができる。内側ガイド部材の反切羽側への移動により、第１シール部材をゲート板から離間させるか、または第１シール部材がシール時よりも弱い押圧力でゲート板に接触する状態で、ゲート板を移動させることができる。この結果、ゲート板の移動時における摺動に起因する第１シール部材の損耗を抑制することができる。なお、ゲート板が閉位置に移動した後、内側ガイド部材を切羽側に移動させて第１シール部材をゲート板に密着させて、内側ガイド部材を固定状態にすることで、第１シール部材によるシール性を確保することができる。

【0015】

上記第１の局面による掘削ツール交換装置において、好ましくは、ゲート板は、開口部を閉じる方向に向かうに従って切羽側に傾斜した傾斜面を有し、ゲート板が開口部を閉じる閉位置において、傾斜面が第１シール部材と密着するように構成されている。すなわち、傾斜面が、開口部を閉じる方向に向かうほど、第１シール部材から離れるように傾斜している。このように構成すれば、傾斜面と、傾斜面に応じて傾斜したシール面（第１シール部材が配置される面）との接触によりシールが確保される構造となる。そのため、ゲート板を閉じる際、ゲート板の移動距離の大半では傾斜面と第１シール部材とが非接触となり、ゲート板が閉位置に配置される直前にゲート板と第１シール部材とが接触し始める。逆に、ゲート板を開く際、ゲート板が閉位置から離れるとすぐに、傾斜面と第１シール部材とが非接触となる。この結果、ゲート板の移動時における摺動に起因する第１シール部材の損耗を抑制することができる。また、内側ガイド部材を反切羽側に移動させる必要がないので、作業者による特段の作業を必要とすることなく第１シール部材の損耗を抑制することができる。

【0016】

上記第１の局面による掘削ツール交換装置において、好ましくは、ゲート板のスライド移動を案内するゲートガイド部をさらに備え、ゲートガイド部は、ゲート板が開口部を閉じる閉位置の手前で、ゲート板を第１シール部材に押し付ける方向へ案内するように構成されている。このように構成すれば、第１シール部材をゲート板から離間させるか、または第１シール部材がシール時よりも弱い押圧力でゲート板に接触する状態で、ゲート板を閉位置付近まで移動させることができる。そして、ゲート板が閉位置の手前まで移動した段階で、ゲートガイド部がゲート板を第１シール部材側に案内することによって、ゲート板と第１シール部材とが密着し始める。逆に、ゲート板を開く際、ゲート板が閉位置から離れるとすぐに、ゲート板と第１シール部材とが非接触となるか、または第１シール部材に対するゲート板の押圧力を弱めることができる。この結果、ゲート板の開閉時における摺動に起因する第１シール部材の損耗を抑制することができる。

【0017】

この発明の第２の局面におけるトンネル掘進機は、前面に掘削ツールが配置されたカッタヘッドと、カッタヘッドを回転させるカッタ駆動部と、掘削ツールを交換可能に支持する掘削ツール交換装置と、を備え、掘削ツール交換装置は、着脱可能な掘削ツールと、カッタヘッドの切羽側に開口して掘削ツールが通過する開口部を有する前面板と、開口部を介して掘削ツールを進退移動可能に支持するガイド部と、前面板とガイド部との間で前面板に沿ってスライド移動可能に構成され、開口部を開閉するゲート板と、を含み、ガイド部は、掘削ツールの進退移動をガイドする内側ガイド部材と、内側ガイド部材を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材と、を含み、内側ガイド部材の切羽側端部に、ゲート板に反切羽側から密着する第１シール部材が設けられている。

【0018】

この発明の第２の局面によるトンネル掘進機では、上記第１の局面と同様に、内側ガイド部材を外側ガイド部材に沿って反切羽側に移動させることにより、内側ガイド部材の切羽側端部に設けられた第１シール部材を、外側ガイド部材から反切羽側に露出させて、第１シール部材の交換作業を行うことができる。これにより、掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換することができる。

【0019】

さらに、上記構成によれば、内側ガイド部材を反切羽側に移動させた状態で、ゲート板を移動させて開口部を閉じることができるので、ゲート板の移動時における摺動に起因する第１シール部材の損耗を抑制することができる。このように、本発明によれば、第１シール部材を容易に交換可能とするだけでなく、第１シール部材の損耗を抑制してシール交換回数を低減することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、上記のように、掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】トンネル掘進機の模式的な縦断面図である。

【図2】第１実施形態による掘削ツール交換装置を示した模式的な断面図である。

【図3】掘削ツール交換装置を前面側から見た模式図である。

【図4】掘削ツール交換装置を後方から見た模式図である。

【図5】掘削ツール交換装置の構造を説明するための模式的な斜視断面図である。

【図6】掘削ツール交換装置にツール保持ジャッキを取り付けた状態の模式的な断面図である。

【図7】掘進中の掘削ツール交換装置を模式的な断面図である。

【図8】掘削ツール交換装置へのツール保持ジャッキの取り付けを示した断面図である。

【図9】第１シール部材の交換作業の第１の段階を示した模式的な側面図である。

【図10】第１シール部材の交換作業の第２の段階を示した模式的な側面図である。

【図11】第１シール部材の交換作業の第３の段階を示した模式的な側面図である。

【図12】掘削ツールの交換方法の概略を示したフロー図である。

【図13】掘削ツールの交換方法におけるゲート板の移動の詳細を示したフロー図である。

【図14】掘削ツールの交換作業の第１の段階を示した模式的な断面図である。

【図15】掘削ツールの交換作業の第２の段階を示した模式的な斜視断面図である。

【図16】仮固定ピースと溝部との間のクリアランスを示した模式的な拡大断面図である。

【図17】掘削ツールの交換作業の第３の段階を示した模式的な拡大断面図である。

【図18】掘削ツールの交換作業の第４の段階を示した模式的な断面図である。

【図19】掘削ツールの交換作業の第５の段階を示した模式的な拡大断面図である。

【図20】掘削ツールの交換作業の第６の段階を示した模式的な側面図である。

【図21】掘削ツールの交換作業の第７の段階を示した模式的な側面図である。

【図22】掘削ツールの交換作業の第８の段階を示した模式的な側面図である。

【図23】掘削ツールの交換作業の第９の段階を示した模式的な断面図である。

【図24】掘削ツールの交換作業の第１０の段階を示した模式的な側面図である。

【図25】掘削ツールの交換作業の第１１の段階を示した模式的な側面図である。

【図26】第２実施形態による掘削ツール交換装置を示した模式的な断面図である。

【図27】ゲート板の傾斜面を説明するための模式的な拡大断面図である。

【図28】ゲート板が閉位置に配置された状態を示した模式的な拡大断面図である。

【図29】第３実施形態による掘削ツール交換装置を示した模式的な断面図である。

【図30】ゲートガイド部を説明するための掘削ツール交換装置の模式的な横断面図である。

【図31】ゲートガイド部および凸部を示した図（Ａ）、開位置のゲート板を示した図（Ｂ）、閉位置のゲート板を示した図（Ｃ）である。

【図32】掘削ツール交換装置の変形例を示した模式的な正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0023】

［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるトンネル掘進機１および掘削ツール交換装置１００について説明する。以下では、トンネル掘進機１が、シールド掘進機である例を説明する。

【0024】

（トンネル掘進機の全体構成）
図１に示すように、トンネル掘進機１は、筒状の胴体２と、カッタヘッド３と、カッタ駆動部４と、掘削ツール交換装置１００と、を備えている。

【0025】

図１では、カッタヘッド３の支持方式として中間支持方式を採用した中〜大口径タイプのシールド掘進機を例示している。中間支持方式では、カッタヘッド３は、回転駆動される円環状の支持部材５に対して、カッタコラム６を介して取り付けられている。カッタコラム６は、支持部材５とカッタヘッド３とを接続する脚部である。支持部材５は、後述する前胴部２ａの隔壁（バルクヘッド）７に設けられた旋回台軸受８により回転可能に支持されている。

【0026】

トンネル掘進機１は、図１中の左方向（Ｘ１方向）に掘進する。図１中、カッタヘッド３に対して左側が掘進中のトンネルの切羽側であり、右側がトンネルの反切羽側（坑口側）である。各図において、掘進方向の前後方向をＸ方向とし、掘進方向の前方（切羽側）をＸ１方向とし、掘進方向の後方（反切羽側）をＸ２方向として図示している。以下では、単に前方、前面というとき、掘進方向の前方（Ｘ１方向、切羽側）を意味し、後方、後側というとき、掘進方向の後方（Ｘ２方向、反切羽側）を意味する。

【0027】

トンネル掘進機１の胴体２は、前胴部２ａと後胴部２ｂとを含む。胴体２は、掘進方向の前側の前胴部２ａと、後側の後胴部２ｂとに分割されている。前胴部２ａおよび後胴部２ｂは、たとえば円筒状に形成されている。前胴部２ａは、掘進方向の前側が隔壁７によって塞がれており、隔壁７に設けられた旋回台軸受８を介して、カッタヘッド３を前胴部２ａの前端面の位置に保持している。後胴部２ｂは、前胴部２ａの掘進方向後端部に連結されている。

【0028】

カッタヘッド３は、中心軸線Ａ回りに回転するように構成されている。カッタヘッド３は、掘進方向から見て前胴部２ａの端面形状に対応した形状に形成されている。すなわち、カッタヘッド３は、掘進方向から見て円形状に形成されている。

【0029】

カッタヘッド３は、中心軸線Ａから半径方向に延びるスポーク部９を含む。スポーク部９は、半径方向に直線状に設けられた中空筒状の梁部材である。スポーク部９の中心側端部は、中心軸線Ａに沿って延びる中空のセンターシャフト１０に連結している。スポーク部９の前面部材９ａは、カッタヘッド３の前面３ａの一部を構成する。スポーク部９の後面部材９ｂに、カッタコラム６が接続されている。

【0030】

カッタヘッド３の前面３ａには、掘削ツール２０が配置されている。掘削ツール２０は、カッタヘッド３の前面３ａから前方（切羽側）に突出するように設けられている。掘削ツール２０は、カッタヘッド３の回転に伴い地山を掘削するための工具である。掘削ツール２０は、たとえばカッタビットまたはディスクカッタなどにより構成されている。掘削ツール２０は、掘削ツール交換装置１００に着脱可能に設けられている。

【0031】

掘削ツール交換装置１００は、カッタヘッド３の前面３ａに掘削ツール２０を保持するように、カッタヘッド３に設置されている。掘削ツール交換装置１００は、掘削ツール２０を交換可能に支持する。掘削ツール交換装置１００は、中空のスポーク部９の内部に設置されている。掘削ツール交換装置１００は、スポーク部９の内側から、スポーク部９の前面部材９ａに対して固定されている。

【0032】

掘削ツール交換装置１００は、掘進時に、カッタヘッド３の前面３ａよりも切羽側に突出した突出位置Ｐに掘削ツール２０を保持することができる。掘削ツール交換装置１００は、カッタヘッド３の前面３ａよりも反切羽側のスポーク部９の内部まで掘削ツール２０を後退させて、掘削ツール２０を取り外すことが可能に構成されている。掘削ツール交換装置１００により、スポーク部９の内部で掘削ツール２０の交換作業が行える。掘削ツール交換装置１００の詳細については後述する。

【0033】

カッタコラム６は、中空筒状の梁部材（ビーム）である。カッタコラム６は、カッタヘッド３を支持し、かつ、カッタヘッド３と共に回転する。カッタコラム６は、一方端部がカッタヘッド３に取り付けられ、他方端部が円環状の支持部材５に取り付けられている。支持部材５が、旋回台軸受８によって回転可能に支持されている。これにより、カッタヘッド３が、旋回台軸受８によって中心軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。

【0034】

カッタ駆動部４は、カッタヘッド３を回転させる。カッタ駆動部４は、たとえば油圧モータを含む。カッタヘッド３は、カッタ駆動部４によって旋回台軸受を介し、支持部材５に駆動トルクが付与されることにより、中心軸線Ａ回りに回転駆動される。

【0035】

掘削ツール２０によって削られた掘削土は、カッタヘッド３の内部のチャンバ部１１に進入する。チャンバ部１１は、カッタヘッド３、前胴部２ａの周壁および隔壁７によって囲まれた空間である。チャンバ部１１内の掘削土は、排土装置１２によって隔壁７を通って胴体２の内部に搬送された後、トンネルの外部まで排出される。

【0036】

チャンバ部１１内の掘削土は、排土装置１２による排出量が制御されることにより、チャンバ部１１内で泥土圧を発生させる。チャンバ部１１内の泥土圧は、排土装置１２によって、地山側からカッタヘッド３に作用する力の土圧成分（地山を構成する土による圧力）と概ね平衡状態となるように維持される。

【0037】

トンネル掘進機１は、推進ジャッキ１３を備える。推進ジャッキ１３は、セグメント（図示せず）を押圧して胴体２（前胴部２ａおよび後胴部２ｂ）を推進させるシールドジャッキ１３ａと、後胴部２ｂから前胴部２ａへ荷重を伝達する中折れジャッキ１３ｂとを含む。トンネル掘進機１は、これらの推進ジャッキ１３の推進力によって掘進方向前方に推進する。

【0038】

トンネル掘進機１は、図示しないエレクタを備える。エレクタは、セグメント（図示せず）を環状（リング状）に組み立てる装置である。環状に組み立てられたセグメントは、トンネル掘進機１が構築するトンネルの壁面を構成する。トンネル掘進機１は、所定距離の掘進と、掘進を停止した状態でのセグメントの組み立てとを繰り返すことにより、トンネル壁面を構築しながら掘進する。

【0039】

なお、センターシャフト１０は、隔壁７を貫通して胴体２内に接続している。隔壁７よりも後側の胴体２内、センターシャフト１０内およびスポーク部９内は、大気圧となっている。掘削ツール２０の交換時に、作業者は、センターシャフト１０の内部およびスポーク部９の内部を通って、掘削ツール交換装置１００に対して作業を行うことができる。

【0040】

（掘削ツール交換装置）
次に、図２〜図６を参照して、掘削ツール交換装置１００の構造について説明する。掘削ツール交換装置１００は、主として、前面板３１と、ガイド部３２と、ゲート板３３と、を備える。掘削ツール交換装置１００は、掘削ツール２０が着脱可能に取り付けられたツールホルダ２１を備える。掘削ツール交換装置１００は、前面板３１とともにゲート板３３を収容するハウジング３４を備える。ガイド部３２は、内側ガイド部材３５と外側ガイド部材３６とを備える。

【0041】

前面板３１は、カッタヘッド３の前面３ａに露出するように設けられた平板状の部材である。前面板３１は、スポーク部９の前面部材９ａに形成された開口に嵌合するように設けられている。前面板３１は、カッタヘッド３の前面３ａの一部を構成する。前面板３１は、カッタヘッド３の切羽側に開口して掘削ツール２０が通過する開口部３１ａを有する。開口部３１ａは、前面板３１を厚み方向に貫通している。開口部３１ａは、掘削ツール２０を突出位置Ｐに配置する際、および、掘削ツール２０の交換時に掘削ツール２０を引き込む際に、掘削ツール２０が内部を通過する。開口部３１ａは、掘削ツール２０が通過可能なように、掘削ツール２０の外形形状に応じた開口形状を有する。

【0042】

掘削ツール２０は、円筒状のツールホルダ２１の先端部に取り付けられている。ツールホルダ２１は、切羽側（前方）に掘削ツール２０を向けて、ガイド部３２（内側ガイド部材３５）内に配置されている。ガイド部３２は、掘削ツール２０が設けられたツールホルダ２１を、前後方向に進退移動可能に支持している。これにより、ガイド部３２は、開口部３１ａを介して掘削ツール２０を進退移動可能に支持している。なお、ツールホルダ２１の後端部には、円筒状の延長ホルダ２２が延長ボルト２３により連結されている。延長ホルダ２２は、それぞれ半円筒状の２部材で構成され、半分ずつ分離可能である。

【0043】

ハウジング３４は、前面板３１の後面（反切羽側面）を覆うように設けられている。ハウジング３４は、前面板３１の後面を覆うゲート収容部３４ａを有する。ゲート収容部３４ａは、前面板３１に沿って延びている。ゲート収容部３４ａの前面板３１との対向面には、前面板３１との間にゲート板３３を配置するための空間を形成する凹部３４ｂが設けられている。ゲート収容部３４ａの凹部３４ｂは、ゲート板３３が開位置Ｑ１（図３参照）と閉位置Ｑ２（図３参照）とに移動可能な形状に形成されている。

【0044】

図３に示すように、矩形状のゲート板３３が、開口部３１ａを覆わない開位置Ｑ１と、開口部３１ａを覆う閉位置Ｑ２との間を、ＯＣ方向に直線移動する。凹部３４ｂは、掘進方向から見て、ゲート板３３の移動距離に応じた長方形状に形成されている。凹部３４ｂのうち、ＯＣ方向に沿って延びる一対の内側面には、それぞれ、ゲートガイド部３４ｃが設けられている。ゲートガイド部３４ｃは、ゲート板３３のスライド移動を案内するように構成されている、ゲートガイド部３４ｃは、たとえば、ＯＣ方向に延びる溝部からなる。ゲート板３３の側端面がゲートガイド部３４ｃ内に配置されており、ゲート板３３の両端部がゲートガイド部３４ｃ内でＯＣ方向にガイドされる。

【0045】

図２に示すように、ハウジング３４には、ガイド部３２を構成する外側ガイド部材３６が設けられている。外側ガイド部材３６は、円筒形状のガイド筒であり、切羽側端面がゲート収容部３４ａの後面に接続している。ゲート収容部３４ａには、掘進方向から見て前面板３１の開口部３１ａと同軸上に、開口部３１ａよりも一回り大きい貫通孔が形成されている。外側ガイド部材３６は、貫通孔の周縁部を後方（反切羽側）に円筒状に延ばした形状を有する。このように、ハウジング３４は、溶接などにより互いに一体化されたゲート収容部３４ａと外側ガイド部材３６とを有している。また、ハウジング３４には、ゲート収容部３４ａと外側ガイド部材３６とを相互に固定する補強リブ３４ｄが設けられている。

【0046】

外側ガイド部材３６は、内側ガイド部材３５を切羽側および反切羽側（前後方向）に移動可能に支持している。すなわち、外側ガイド部材３６の内周部に、内側ガイド部材３５が配置されている。内側ガイド部材３５は、円筒形状のガイド筒である。内側ガイド部材３５は、外側ガイド部材３６の内径に略一致する外径を有する筒状部を有する。内側ガイド部材３５の筒状部が、外側ガイド部材３６の内側に、前後方向へ摺動可能に挿入されている。内側ガイド部材３５は、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置されたままで、外側ガイド部材３６から反切羽側に移動して引き抜き可能に構成されている。

【0047】

内側ガイド部材３５は、掘削ツール２０の進退移動をガイドするように構成されている。内側ガイド部材３５は、掘削ツール２０が先端に取り付けられたツールホルダ２１を、前後方向に摺動可能に支持している。内側ガイド部材３５の内径は、開口部３１ａの内径に略一致する。また、掘削ツール２０の外径が、内側ガイド部材３５および開口部３１ａの内径に略一致する。このため、内側ガイド部材３５内でツールホルダ２１を切羽側に摺動させることにより、掘削ツール２０を突出位置Ｐへ配置することができる。突出位置Ｐは、掘削ツール２０が開口部３１ａを介してカッタヘッド３の切羽側（前面板３１よりも切羽側）に突出する位置である。また、内側ガイド部材３５内でツールホルダ２１を反切羽側に摺動させることにより、掘削ツール２０を後退させることができる。これにより、掘削ツール２０をツールホルダ２１とともに内側ガイド部材３５から引き抜いて、掘削ツール２０を交換することができる。

【0048】

図２に示すように、内側ガイド部材３５の後端部（反切羽側端部）には、径方向外側に向けて延びるフランジ部３５ａが設けられている。フランジ部３５ａは、外側ガイド部材３６の後端部に重なっている。内側ガイド部材３５は、フランジ部３５ａを前後方向に貫通して外側ガイド部材３６に取り付けられる固定部材３８によって、外側ガイド部材３６に対して固定されている。固定部材３８は、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に対して固定するボルト（ねじ）である。なお、図４に示すように、固定部材３８は、フランジ部３５ａの周方向に沿って複数設けられている。固定部材３８は、実際には図２に示す断面上には現れないが、説明のため、図２にも便宜的に図示している。

【0049】

固定部材３８は、フランジ部３５ａの貫通孔を通って外側ガイド部材３６の後端部に形成されたねじ孔に締結されている。内側ガイド部材３５は、固定部材３８によって外側ガイド部材３６に固定されている。固定部材３８は、フランジ部３５ａを、反切羽側から貫通して、外側ガイド部材３６に対して切羽側に締め付けている。内側ガイド部材３５は、固定部材３８による外側ガイド部材３６に対する固定状態が緩和されることにより、固定部材３８を介して外側ガイド部材３６に連結されたまま、所定距離だけ移動可能となるように構成されている。すなわち、ボルトである固定部材３８を弛めて固定状態を緩和すると、固定部材３８が反切羽側へ動いた分だけ内側ガイド部材３５が反切羽側に移動することができる。固定部材３８を取り外すと、内側ガイド部材３５の固定状態が解除される。固定状態が解除されると、内側ガイド部材３５は、外側ガイド部材３６に対して反切羽側に移動されて、外側ガイド部材３６から引き抜くことが可能である。

【0050】

図２に示すように、内側ガイド部材３５の後端面（反切羽側の端面）には、ボルト３７ａ（図５参照）によって固定フランジ３７が取り付けられている。固定フランジ３７は、内側ガイド部材３５の後端面と、延長ホルダ２２の後端面とに跨がるように形成されている。固定フランジ３７は、ボルト３７ｂによって、延長ホルダ２２の後端面に連結されている。固定フランジ３７によって、内側ガイド部材３５の内部でツールホルダ２１が前後方向に移動しないように固定される。

【0051】

第１実施形態では、図２に示すように、内側ガイド部材３５の切羽側端部に、ゲート板３３に反切羽側から密着する第１シール部材３９が設けられている。第１シール部材３９は、円筒形状の内側ガイド部材３５の切羽側の端面に沿って環状に設けられている。第１シール部材３９は、たとえばＯリングなどからなる。第１シール部材３９は、閉位置Ｑ２のゲート板３３と前後方向に当接することにより、ゲート板３３と内側ガイド部材３５との間をシールするように構成されている。これにより、ゲート板３３が閉位置Ｑ２に配置された状態で、開口部３１ａを介した泥水などがゲート板３３よりも内側（スポーク部９内）へ侵入することが抑止される。

【0052】

なお、掘削ツール交換装置１００は、掘削ツール２０が開口部３１ａを介してカッタヘッド３の切羽側の突出位置Ｐに配置された状態で、開口部３１ａを封止する第２シール部材４０を備えている。第２シール部材４０は、ツールホルダ２１の外周面に沿って周状（環状）に設けられている。具体的には、ツールホルダ２１が、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された状態で、開口部３１ａ内に嵌りこむ嵌合部２１ａを有している。第２シール部材４０は、嵌合部２１ａの外周面に配置されている。このため、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された状態では、ツールホルダ２１（嵌合部２１ａ）の外周面と開口部３１ａの内周面との間が、第２シール部材４０によってシールされる。

【0053】

第２シール部材４０が、開口部３１ａの内周面ではなく、ツールホルダ２１の外周面に設けられているため、掘削ツール２０の交換時にツールホルダ２１がガイド部３２から引き抜かれた際に、第２シール部材４０を交換することができる。

【0054】

ゲート板３３は、上記のように、前面板３１とハウジング３４のゲート収容部３４ａとの間（凹部３４ｂの内側）に配置されている。また、ゲート板３３は、前後方向において、前面板３１と内側ガイド部材３５との間の位置に配置されている。ゲート板３３は、前面板３１に沿って延びる平板形状を有する。第１実施形態のゲート板３３は、掘進方向における厚みが略一定の平板形状を有する。ゲート板３３は、掘進方向から見て(図３参照)、矩形形状を有している。ゲート板３３の形状は、開口部３１ａを塞ぐことが可能であればどのような形状でもよい。ゲート板３３は、ゲート収容部３４ａ内で、ＯＣ方向に直線移動するように構成されている。ゲート板３３には、ＯＣ方向に延びる穴部３３ａが設けられている。穴部３３ａ内には、ねじ軸４１が配置されている。ねじ軸４１は、穴部３３ａの入口においてゲート板３３に固定されたナット部３３ｂと噛み合っている。ねじ軸４１を回転させると、ねじ軸４１に噛み合ったナット部３３ｂがＯＣ方向に送り出されてゲート板３３が移動する。これにより、ゲート板３３(図３参照)は、ＯＣ方向の一端部である開位置Ｑ１と、ＯＣ方向の他端部である閉位置Ｑ２との間で、直線移動する。

【0055】

ねじ軸４１は、ハウジング３４に回転可能に取り付けられている。すなわち、ねじ軸４１は、ゲート収容部３４ａの端部から外部に突出して、カバー４２によって保持されている。ゲート板３３の開閉の際には、作業者が、カバー４２から突出したねじ軸４１の端部を回転させることにより、ゲート板３３が移動する。

【0056】

ゲート板３３は、反切羽側表面が、固定状態にある内側ガイド部材３５の第１シール部材３９と密着するように配置されている。ゲート板３３は、切羽側表面が、前面板３１の表面（反切羽側表面）と当接している。したがって、閉位置Ｑ２において、ゲート板３３は、反切羽側表面において第１シール部材３９との当接により隙間をシールする。閉位置Ｑ２において、ゲート板３３は、切羽側表面において前面板３１との当接（メタルタッチ）により隙間をシールする。

【0057】

図３および図４に示すように、ハウジング３４のゲート収容部３４ａには、ゲート検知部４３が設けられている。ゲート検知部４３は、ゲート収容部３４ａのＯＣ方向における両端部にそれぞれ設けられている。ゲート検知部４３は、ゲート収容部３４ａを貫通して凹部３４ｂ内に突出するように付勢されたロッド４３ａを有する。ゲート板３３が移動すると、ロッド４３ａがゲート板３３に押されてゲート収容部３４ａから外部（ハウジング３４の外部）に突出する。すなわち、ＯＣ方向における開位置Ｑ１側のゲート検知部４３のロッド４３ａが突出することによって、ゲート板３３が開位置Ｑ１に到達したことが確認できる。閉位置Ｑ２側のゲート検知部４３のロッド４３ａが突出することによって、ゲート板３３が閉位置Ｑ２に到達したことが確認できる。

【0058】

なお、掘削ツール２０の交換時におけるツールホルダ２１の引き抜きは、図６に示すように、ツール保持ジャッキ５１を用いて行われる。スポーク部９の後面部材９ｂには、開口部３１ａとＸ方向に向かい合う位置に、ジャッキ取付部５０が設けられている。ツール保持ジャッキ５１は、ジャッキ取付部５０に後端部を取り付けて、前方に向けて配置され、先端部がツールホルダ２１の内周面に挿入される。ツールホルダ２１の後端面、および、延長ホルダ２２の後端面は、いずれも、ツール保持ジャッキ５１の接続部材５２に対してねじ固定可能に構成されている。ツール保持ジャッキ５１は、軸部５３に対してねじ部５４を進退させることができる。ねじ部５４は、外周面にねじ(雄ねじ)が形成されている。接続部材５２は、ねじ部５４に噛み合ったナット部材である。ツール保持ジャッキ５１を延ばした状態で、接続部材５２をツールホルダ２１または延長ホルダ２２に接続し、ツール保持ジャッキ５１を縮めることにより、接続部材５２とともにツールホルダ２１を反切羽側へ移動させることができる。

【0059】

（第１シール部材の交換方法）
次に、第１シール部材３９の交換方法について説明する。第１実施形態では、第１シール部材３９の交換は、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置されたままで、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６から引き抜くことにより行われる。

【0060】

図７に示すように、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された掘進中の状態から、第１シール部材３９の交換方法を説明する。図８に示すように、作業者がツール保持ジャッキ５１をジャッキ取付部５０に設置する。作業者は、ねじ部５４を延長ホルダ２２内に挿入して、接続部材５２を延長ホルダ２２の後端部に接続する。これにより、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットと、ツール保持ジャッキ５１とが連結される。

【0061】

図９に示すように、作業者が固定フランジ３７のボルト３７ａおよびボルト３７ｂを取り外し、その後固定フランジ３７を取り外す。さらに、作業者が、固定部材３８（図２、図４参照）を取り外し、内側ガイド部材３５の外側ガイド部材３６に対する固定状態を解除する。そして、作業者が、内側ガイド部材３５を引き抜く。内側ガイド部材３５は、外側ガイド部材３６とツールホルダ２１および延長ホルダ２２との間から、後方（反切羽側）に引き出される。内側ガイド部材３５は、外側ガイド部材３６から分離するまで引き抜かれる。これにより、内側ガイド部材３５の先端部の第１シール部材３９が露出する。

【0062】

このとき、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットは、ツール保持ジャッキ５１によって、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された状態のまま支持される。ツールホルダ２１の嵌合部２１ａに設けられた第２シール部材４０（図２参照）によって、前面板３１の外側（切羽側）と内側（反切羽側）とがシールされる。そのため、前面３ａ側からの土砂または泥水の侵入が第２シール部材４０によって抑止される。

【0063】

なお、図９に示す内側ガイド部材３５を引き抜いた状態では、内側ガイド部材３５の内側にツール保持ジャッキ５１が配置されているので、そのまま内側ガイド部材３５を取り外すことはできない。ただし、作業者は、環状の第１シール部材３９の一部を切断して内側ガイド部材３５から除去することができる。そして、新しい第１シール部材３９の一部をカットして内側ガイド部材３５の先端面に配置した状態で、カットした部分を接合することができる。接合は、接着、加硫または溶着などにより行える。これにより、内側ガイド部材３５を完全に取り外さなくても第１シール部材３９を交換できる。

【0064】

内側ガイド部材３５を完全に取り外す場合は、図１０に示すように、作業者は、仮止めピース６０を外側ガイド部材３６に取り付ける。仮止めピース６０は、図１０の上側と下側とに分かれた一対（２部材）の固定用治具である。仮止めピース６０が円環状ではなく２部材に分かれているので、ツール保持ジャッキ５１が延長ホルダ２２に接続されたままでも取り付けることができる。仮止めピース６０は、複数のボルト６１によって、外側ガイド部材３６の端面と、延長ホルダ２２とに固定される。これにより、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットが、仮止めピース６０を介して、外側ガイド部材３６に固定される。

【0065】

次に、作業者は、延長ホルダ２２から接続部材５２（図１０参照）を取り外してツール保持ジャッキ５１（図１０参照）を延長ホルダ２２から取り外す。これにより、図１１に示すように、内側ガイド部材３５の内部を通っていたツール保持ジャッキ５１が除去される。作業者は、内側ガイド部材３５を掘削ツール交換装置１００から完全に取り外すことができる。作業者は、取り外された内側ガイド部材３５から第１シール部材３９を取り外し、新しい第１シール部材３９を設置する。内側ガイド部材３５を完全に取り外す場合、第１シール部材３９の一部をカットする必要はなく、環状の第１シール部材３９をそのまま着脱できる。

【0066】

第１シール部材３９を交換した後、作業者は、上記と逆の手順によって、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６とツールホルダ２１（および延長ホルダ２２）との間に挿入して、取り付ける。詳細な説明は省略する。以上のようにして、第１シール部材３９の交換が行われる。

【0067】

（掘削ツールの交換方法）
次に、第１実施形態による、掘削ツール２０の交換方法について説明する。

【0068】

最初に、掘削ツール２０の交換方法の概略を説明する。図１２に示すように、掘削ツール２０の交換方法は、作業者により、概略で以下の手順で実施される。
ステップＳ１：掘削ツール２０をゲート板３３よりも反切羽側の位置まで後退させる。
ステップＳ２：ゲート板３３を開位置Ｑ１から閉位置Ｑ２に移動させる。
ステップＳ３：掘削ツール２０をガイド部３２から引き抜く。
ステップＳ４：引き抜いた掘削ツール２０を、新しい掘削ツール２０と交換する。
ステップＳ５：ステップＳ１〜Ｓ３を逆の手順で実行し、新しい掘削ツール２０を突出位置Ｐに配置する。

【0069】

ここで、第１実施形態による掘削ツール２０の交換方法は、上記のゲート板３３を開位置Ｑ１から閉位置Ｑ２に移動させるステップＳ２において、図１３に示すように、下記のステップＳ２１〜Ｓ２３を備える。
ステップＳ２１：内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させる。
ステップＳ２２：内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させた状態で、開口部３１ａを閉じる閉位置Ｑ２にゲート板３３を配置する。
ステップＳ２３：ゲート板３３が閉位置Ｑ２に配置された状態で、内側ガイド部材３５を切羽側に移動させて第１シール部材３９をゲート板３３に密着させる。

【0070】

以下、掘削ツール２０の交換方法の具体的な作業手順について説明する。図７に示したように、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された掘進中の状態から、掘削ツール２０の交換方法を説明する。図８に示したように、作業者がツール保持ジャッキ５１をジャッキ取付部５０に設置する。作業者は、接続部材５２を延長ホルダ２２の後端部に接続する。これにより、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットと、ツール保持ジャッキ５１とが連結される。

【0071】

次に、図１４に示すように、作業者が固定フランジ３７のボルト３７ａを取り外し、固定フランジ３７を内側ガイド部材３５から取り外す。そして、作業者が、ツール保持ジャッキ５１を所定ストロークだけ縮める。具体的には、掘削ツール２０の先端がゲート板３３よりも後方（反切羽側）に配置されるまで、ツール保持ジャッキ５１が縮められる。このとき、ツールホルダ２１の外周面に周状に形成された溝部２１ｂが、内側ガイド部材３５の後端面の位置に達するまで、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットが引き出される。以上がステップＳ１の作業である。

【0072】

次に、ステップＳ２では、図１５に示すように、作業者が、ボルト６５により、仮固定ピース６４を内側ガイド部材３５に取り付ける。仮固定ピース６４は、図１５の上側と下側とに分かれた一対（２部材）の固定用治具である。仮固定ピース６４が円環状ではなく２部材に分かれているので、ツール保持ジャッキ５１が延長ホルダ２２に接続されたままでも取り付けることができる。仮固定ピース６４は、ボルト６５によって内側ガイド部材３５の端面に固定される。仮固定ピース６４は、ツールホルダ２１の溝部２１ｂ内に配置される。これにより、掘削ツール２０、ツールホルダ２１および延長ホルダ２２のユニットが、仮固定ピース６４を介して、内側ガイド部材３５に係合する。

【0073】

ここで、図１６に示すように、前後方向（Ｘ方向）において、ツールホルダ２１の溝部２１ｂの内面間の長さが、溝部２１ｂ内に配置された仮固定ピース６４の長さよりも大きい。つまり、溝部２１ｂ内で、仮固定ピース６４と溝部２１ｂの内面との間には、前後方向にクリアランスＣＬがある。このため、仮固定ピース６４が取り付けられた内側ガイド部材３５は、クリアランスＣＬの分だけ、後方に移動できる。

【0074】

ここで、上記のステップＳ２１が実施される。すなわち、図１７に示すように、作業者が、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に対して固定するための固定部材３８を弛める。ボルトである固定部材３８を弛めた分だけ、矢印で示したように内側ガイド部材３５が後方（反切羽側）に移動する。内側ガイド部材３５の後方への移動に伴って、第１シール部材３９も後方に移動する。第１実施形態では、内側ガイド部材３５は、閉位置Ｑ２へ移動するゲート板３３に対して第１シール部材３９が非接触となる所定距離ＣＬだけ、反切羽側に移動される。すなわち、第１シール部材３９は、ゲート板３３の反切羽側端面の配置位置よりも所定距離ＣＬだけ後方に移動する。

【0075】

クリアランスＣＬの大きさは、閉位置Ｑ２へ移動するゲート板３３に対して第１シール部材３９を非接触にすることが可能であればよい。クリアランスＣＬは、数ｍｍ程度で良く、たとえば５ｍｍである。これにより、ゲート板３３を閉位置Ｑ２に移動する際に、ゲート板３３と第１シール部材３９とが非接触となる。

【0076】

なお、ツールホルダ２１は、ツール保持ジャッキ５１によって支持されているので、移動しない。内側ガイド部材３５および仮固定ピース６４は、ツールホルダ２１の位置を変えることなく溝部２１ｂ内で後方に移動する。また、内側ガイド部材３５は、固定部材３８によって外側ガイド部材３６に連結されたままで、上記の所定距離ＣＬだけ移動する。作業者は、固定部材３８を弛めるだけである。固定部材３８を取り外さなくてよいので、後述するステップＳ２３では、弛めた固定部材３８を締め直すだけで、内側ガイド部材３５を切羽側（前方）に戻すことが可能である。

【0077】

次に、上記のステップＳ２２が実施される。すなわち、図１８に示すように、作業者が、開位置Ｑ１にあるゲート板３３を閉位置Ｑ２に向けてＯＣ方向に移動させる。作業者は、ねじ軸４１を回転させてゲート板３３を閉位置Ｑ２に向けて送り出す。閉位置Ｑ２側のゲート検知部４３のロッド４３ａ（図３参照）が突出することによって、ゲート板３３が閉位置Ｑ２に到達したことが確認できる。このとき、内側ガイド部材３５は、所定距離ＣＬだけ反切羽側に移動されたままである。

【0078】

第１実施形態では、ステップＳ２２でゲート板３３が移動する際、ゲート板３３が第１シール部材３９とは非接触のまま閉位置Ｑ２へ移動する。このとき、嵌合部２１ａの第２シール部材４０が、内側ガイド部材３５の内周面と接触する。第２シール部材４０により、内側ガイド部材３５とツールホルダ２１との間がシールされる。なお、内側ガイド部材３５と外側ガイド部材３６との間は、内側ガイド部材３５の外周面に設けられた第３シール部材３５ｂ（図１７参照）によってシールされる。

【0079】

次に、上記のステップＳ２３が実施される。すなわち、図１９に示すように、作業者が、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に対して固定するための固定部材３８を締める。矢印で示したように、ボルトである固定部材３８を締めた分だけ、内側ガイド部材３５が前方（切羽側）に移動する。内側ガイド部材３５は、ステップＳ２１（図１７参照）で後方に移動した所定距離ＣＬ分だけ、前方に移動する。この結果、内側ガイド部材３５の先端の第１シール部材３９が、閉位置Ｑ２に配置されたゲート板３３の反切羽側表面と当接（密着）する。第１シール部材３９により、内側ガイド部材３５とゲート板３３との間がシールされる。また、これにより、内側ガイド部材３５が固定部材３８によって外側ガイド部材３６に対して固定された固定状態に戻る。

【0080】

次に、作業者はステップＳ３（図１２参照）の作業に移る。図２０に示すように、作業者が、接続部材５２を延長ホルダ２２から取り外す。また、図２１に示すように、作業者が、ボルト３７ｂを取り外し、固定フランジ３７を延長ホルダ２２から取り外す。そして、図２２に示すように、作業者が、延長ボルト２３を外して延長ホルダ２２をツールホルダ２１から取り外す。延長ホルダ２２は、２部材で構成されているため、ツール保持ジャッキ５１が挿入されたままでも分割して取り外し可能である。

【0081】

次に、図２３に示すように、作業者は、ツール保持ジャッキ５１を引き延ばして、ねじ部５４をツールホルダ２１内に挿入する。そして、作業者は、接続部材５２をツールホルダ２１の後端面に取り付ける。次に、作業者は、図２４に示すように、仮固定ピース６４を取り外す。これにより、内側ガイド部材３５とツールホルダ２１との係合が解除される。次に、作業者は、図２５に示すように、ツール保持ジャッキ５１を縮めて、掘削ツール２０およびツールホルダ２１を、内側ガイド部材３５から引き抜く。これにより、掘削ツール２０が掘削ツール交換装置１００から取り出される。

【0082】

その後、作業者は、取り出した掘削ツール２０を新しい掘削ツール２０と交換して、掘削ツール交換装置１００に取り付ける（ステップＳ４、図１２参照）。作業者は、新しい掘削ツール２０を突出位置Ｐに配置させる（ステップＳ５、図１２参照）。この作業は、上記と逆の手順により行われるので、詳細な説明は省略する。ゲート板３３を閉位置Ｑ２から開位置Ｑ１に移動させる場合も、図１７に示したように、固定部材３８が弛められることにより第１シール部材３９が所定距離ＣＬ分だけ移動されて、ゲート板３３から非接触とされる。そのため、ゲート板３３が、第１シール部材３９とは非接触のまま閉位置Ｑ２から開位置Ｑ１に移動へ移動する。

【0083】

以上により、第１実施形態による掘削ツール２０の交換方法が実施される。

【0084】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0085】

第１実施形態における掘削ツール交換装置１００は、上記のように、ガイド部３２が、掘削ツール２０の進退移動をガイドする内側ガイド部材３５と、内側ガイド部材３５を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材３６と、を含み、内側ガイド部材３５の切羽側端部に、ゲート板３３に反切羽側から密着する第１シール部材３９が設けられている。これにより、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に沿って反切羽側に移動させることにより、内側ガイド部材３５の切羽側端部に設けられた第１シール部材３９を、外側ガイド部材３６から反切羽側に露出させて、第１シール部材３９の交換作業を行うことができる。つまり、内外の二重のガイド部３２のうち内側ガイド部材３５を引き抜くことによって、掘削ツール交換装置１００全体を分解することなく、第１シール部材３９を交換することができる。この結果、第１実施形態による掘削ツール交換装置１００では、掘削ツール２０の交換時に土砂や泥水の流入を抑制するための第１シール部材３９を容易に交換することができる。

【0086】

また、第１実施形態では、第１シール部材３９を有する内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させることができるので、図１３に示した手順により、内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させた状態で、ゲート板３３を移動させて開口部３１ａを閉じることができる。内側ガイド部材３５の反切羽側への移動により、第１シール部材３９をゲート板３３から離間させた非接触の状態で、ゲート板３３を移動させることができる。この結果、ゲート板３３の移動時における摺動に起因する第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。そして、ゲート板３３の移動後、内側ガイド部材３５を切羽側に移動させて第１シール部材３９をゲート板３３に密着させることにより、シール性を確保することができる。このように、第１実施形態によれば、第１シール部材３９を容易に交換可能とするだけでなく、第１シール部材３９の損耗を抑制してシール交換回数を低減することができる。

【0087】

また、第１実施形態では、上記のように、掘削ツール２０が開口部３１ａを介してカッタヘッド３の切羽側の突出位置Ｐに配置された状態で、開口部３１ａを封止する第２シール部材４０をさらに備え、内側ガイド部材３５は、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置されたままで、外側ガイド部材３６から反切羽側に移動して引き抜き可能に構成されている。これにより、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置された状態で、第２シール部材４０によって開口部３１ａをシールしたまま、内側ガイド部材３５を引き抜いて第１シール部材３９を交換できる。これにより、内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させる際に、開口部３１ａのシールを確保するための作業を行うことなく、掘削ツール２０を突出位置Ｐに配置したままで簡単に第１シール部材３９を交換できる。

【0088】

また、第１実施形態では、上記のように、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に対して固定する固定部材３８をさらに備え、内側ガイド部材３５は、固定部材３８による外側ガイド部材３６に対する固定状態が緩和されることにより、固定部材３８を介して外側ガイド部材３６に連結されたまま、所定距離ＣＬだけ移動可能となるように構成されている。これにより、ゲート板３３の移動時に、内側ガイド部材３５の固定状態を緩和して、内側ガイド部材３５を所定距離ＣＬだけ反切羽側に移動させることができる。第１実施形態では、内側ガイド部材３５の反切羽側への移動により、第１シール部材３９をゲート板３３から離間させることができる。この結果、ゲート板３３の移動時における摺動に起因する第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。また、ゲート板３３が閉位置Ｑ２に移動した後、内側ガイド部材３５を切羽側に移動させて第１シール部材３９をゲート板３３に密着させて、内側ガイド部材３５を固定状態にすることで、第１シール部材３９によるシール性を確保することができる。

【0089】

また、第１実施形態によるトンネル掘進機１では、上記のように構成された掘削ツール交換装置１００を備えることによって、掘削ツール２０の交換時に土砂や泥水の流入を抑制するための第１シール部材３９を容易に交換することができる。さらに、内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させた状態で、ゲート板３３を移動させて開口部３１ａを閉じることができるので、ゲート板３３の移動時における摺動に起因する第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。したがって、第１シール部材３９を容易に交換可能とするだけでなく、第１シール部材３９の損耗を抑制してシール交換回数を低減することができる。

【0090】

［第２実施形態］
次に、図２６〜図２８を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ゲート板３３が厚み一定の平板形状を有する例を示した上記第１実施形態とは異なり、ゲート板１３３の反切羽側表面が傾斜面１３４となっている例について説明する。なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

【0091】

第２実施形態では、図２６に示すように、ゲート板３３（図２参照）に代えて、ゲート板１３３が設けられている。ゲート板１３３は、開口部３１ａを閉じる方向に向かうに従って（すなわち、閉位置Ｑ２へ向かうに従って）切羽側に傾斜した傾斜面１３４を有する。そして、ゲート板１３３が開口部３１ａを閉じる閉位置Ｑ２において、傾斜面１３４が第１シール部材３９と密着するように構成されている。

【0092】

具体的には、ゲート板１３３は、前面板３１と対向する切羽側の第１面と、反切羽側の第２面とを有する。反切羽側の第２面が、傾斜面１３４となっている。図２７に示すように、傾斜面１３４は、閉位置Ｑ２側の端部１３４ｂが、開位置Ｑ１側の端部１３４ａに対して、切羽側（前方側）にずれた位置に配置されている。これにより、端部１３４ｂと端部１３４ａとの間の面が角度θだけ前面板３１側（切羽側）に傾斜している。

【0093】

ゲート板１３３の第１面は、前面板３１（図２６参照）に沿って、前面板３１と略平行に延びている。このため、ゲート板１３３は、前後方向の厚みｔが、開位置Ｑ１側の端部１３４ａから閉位置Ｑ２側の端部１３４ｂへ向かうに従って小さくなっている。ゲート板１３３は、前面板３１に沿って、ＯＣ方向に直線移動する。

【0094】

第２実施形態では、内側ガイド部材３５（図２参照）に代えて、内側ガイド部材１３５が設けられている。内側ガイド部材１３５の切羽側端面が、ゲート板１３３の傾斜面１３４に応じて、傾斜面１３６となっている。つまり、内側ガイド部材１３５は、円筒を、角度θだけ傾いた平面で切断したような傾斜した切羽側端面を有する。そして、内側ガイド部材１３５の切羽側端面に、第１シール部材３９が設けられている。このため、第１シール部材３９の切羽側表面も、閉位置Ｑ２側の端部３９ｂが、開位置Ｑ１側の端部３９ａに対して切羽側（前方側）にずれた位置に配置されるように、角度θだけ傾斜している。

【0095】

これにより、第２実施形態では、ゲート板１３３を開位置Ｑ１側から閉位置Ｑ２に向けて移動させると、傾斜面１３４の端部１３４ｂは、第１シール部材３９の端部３９ａ側の部分とは接触せずに通過する。傾斜面１３４の端部１３４ｂは、ゲート板１３３が閉位置Ｑ２の近傍まで到達すると、第１シール部材３９の端部３９ｂ側の部分と接触する。つまり、ゲート板１３３の傾斜面１３４は、閉位置Ｑ２の近傍に到達するまでは第１シール部材３９と接触せず、閉位置Ｑ２の近傍に到達すると、傾斜した第１シール部材３９の表面と接触し始める。図２８に示すように、ゲート板１３３が閉位置Ｑ２に到達すると、傾斜面１３４と傾斜面１３６の第１シール部材３９とが密着して、ゲート板１３３と内側ガイド部材１３５との間がシールされる。

【0096】

ゲート板１３３を閉位置Ｑ２から開位置Ｑ１へ移動させる際も、傾斜面１３４と第１シール部材３９とは、閉位置Ｑ２の近傍で接触するだけで、開位置Ｑ１へ向けて移動するに従って傾斜面１３４が第１シール部材３９から離れる。このため、第２実施形態では、ゲート板１３３の移動時に、上記第１実施形態のように内側ガイド部材１３５を反切羽側に移動させることなく、ゲート板１３３と第１シール部材３９との摺動が低減される。

【0097】

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0098】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0099】

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、掘削ツール２０の交換時に土砂や泥水の流入を抑制するための第１シール部材３９を容易に交換することができる。

【0100】

また、第２実施形態では、上記のように、ゲート板１３３は、開口部３１ａを閉じる方向に向かうに従って切羽側に傾斜した傾斜面１３４を有し、ゲート板１３３が開口部３１ａを閉じる閉位置Ｑ２において、傾斜面１３４が第１シール部材３９と密着するように構成されている。すなわち、傾斜面１３４が、ゲート板１３３の閉位置Ｑ２側の先端に向かうほど、第１シール部材３９から離れるように傾斜している。これにより、傾斜面１３４と、傾斜面１３４に応じて傾斜したシール面（第１シール部材３９が配置される面）との接触によりシールが確保される構造となる。そのため、ゲート板１３３を閉じる際、ゲート板１３３の移動距離の大半では傾斜面１３４と第１シール部材３９とが非接触となり、ゲート板１３３が閉位置Ｑ２に配置される直前にゲート板１３３と第１シール部材３９とが接触し始める。逆に、ゲート板１３３を開く際、ゲート板１３３が閉位置Ｑ２から離れるとすぐに、傾斜面１３４と第１シール部材３９とが非接触となる。この結果、ゲート板１３３の移動時における摺動に起因する第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。また、内側ガイド部材１３５を反切羽側に移動させる必要がないので、作業者による特段の作業を必要とすることなく第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。

【0101】

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0102】

［第３実施形態］
次に、図２９〜図３１を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、ゲート板３３が前面板３１に沿って直線移動する例を示した上記第１実施形態とは異なり、ゲート板３３が閉位置Ｑ２の近傍で第１シール部材３９側（反切羽側）にスライドする例について説明する。なお、第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

【0103】

第３実施形態では、図２９に示すように、ゲートガイド部３４ｃ（図３参照）に代えて、ゲートガイド部２３４（二点鎖線参照）が設けられている。ゲート板３３（図２参照）に代えて、ゲート板２３３が設けられている。ゲートガイド部２３４が、ゲート板２３３が開口部３１ａを閉じる閉位置Ｑ２の手前で、ゲート板２３３を、第１シール部材３９に押し付ける方向（すなわち、反切羽側）へ案内するように構成されている。

【0104】

ゲートガイド部２３４の形成位置は、上記第１実施形態（ゲートガイド部３４ｃ、図２参照）と同様である。つまり、図３０に示したように、ゲート収容部３４ａのうち、ＯＣ方向に沿って延びる一対の内側面の各々に、ゲートガイド部２３４が設けられている。ゲートガイド部２３４は、溝部からなる。ゲート板２３３のＯＣ方向に沿う一対の側端面の各々には、ゲートガイド部２３４内に配置されてゲートガイド部２３４に沿って移動する凸部２３５が設けられている。

【0105】

図３１に示すように、第３実施形態のゲートガイド部２３４は、上記第１実施形態とは異なり、全体としてＯＣ方向に延びるものの、閉位置Ｑ２の手前で第１シール部材３９側（反切羽側、内側ガイド部材３５側）に曲がっている。

【0106】

より具体的には、図３１（Ａ）に示すように、溝部からなるゲートガイド部２３４は、溝部の内側面である案内面を有している。そして、ゲートガイド部２３４は、ＯＣ方向に直線状に延びる第１案内面２３４ａと、閉位置Ｑ２の手前（閉位置Ｑ２に対して開位置Ｑ１側にずれた位置）から閉位置Ｑ２に向けて第１シール部材３９側に傾斜した第２案内面２３４ｂとを含む。

【0107】

ゲートガイド部２３４は、開位置Ｑ１において、ゲート板２３３の反切羽側表面が第１シール部材３９に対して切羽側（前方）に離れるように、ゲート板２３３を案内する。
ゲート板２３３が閉位置Ｑ２に向けてＯＣ方向に移動すると、閉位置Ｑ２の手前で第２案内面２３４ｂと凸部２３５の切羽側表面２３５ａとが当接する。凸部２３５が第２案内面２３４ｂに沿って移動することにより、ゲート板２３３が第１シール部材３９側に近付くように、第２案内面２３４ｂの傾斜方向に沿って反切羽側へ斜めに移動する。第３実施形態では、ゲート板２３３が第１案内面２３４ａに沿って移動する間、ゲート板２３３と第１シール部材３９とは非接触となる。ゲート板２３３が第２案内面２３４ｂに沿って斜めに移動することにより、ゲート板２３３が第１シール部材３９と接触し始める。

【0108】

ゲート板２３３が閉位置Ｑ２に到達すると、ゲート板２３３は、凸部２３５の切羽側が第２案内面２３４ｂに支持されることにより、ゲート板２３３が第１シール部材３９に対して密着した状態が維持される。

【0109】

なお、ゲート板２３３の第２案内面２３４ｂに沿った移動の際、ナット部３３ｂと噛み合うねじ軸４１も、第１シール部材３９側（反切羽側）へ移動する。すなわち、第３実施形態では、ねじ軸４１を保持するカバー４２の開口とねじ軸４１との間に、切羽側、反切羽側へ移動可能な隙間ＣＬ２が設けられている。作業者がねじ軸４１を回してゲート板２３３を閉位置Ｑ２へ移動させる際、ゲート板２３３の反切羽側への移動に伴って、ねじ軸４１がカバー４２の開口内で反切羽側へスライドする。

【0110】

ゲート板２３３が閉位置Ｑ２から開位置Ｑ１へ移動する場合、ゲートガイド部２３４内で、第２案内面２３４ｂと向かい合う第３案内面２３４ｃと凸部２３５の反切羽側表面２３５ｂとが接触して、凸部２３５が第３案内面２３４ｃに沿って案内される。第３案内面２３４ｃは、第２案内面２３４ｂと略平行な傾斜面である。そのため、ゲート板２３３は、第２案内面２３４ｂに沿って直ちに第１シール部材３９から離れる。このように、第３実施形態では、ゲート板２３３の移動時に、上記第１実施形態のように内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させることなく、ゲート板２３３と第１シール部材３９との摺動が低減される。

【0111】

第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0112】

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0113】

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、掘削ツール２０の交換時に土砂や泥水の流入を抑制するための第１シール部材３９を容易に交換することができる。

【0114】

また、第３実施形態では、上記のように、ゲートガイド部２３４は、ゲート板２３３が開口部３１ａを閉じる閉位置Ｑ２の手前で、ゲート板２３３を、第１シール部材３９に押し付ける方向へ案内するように構成されている。これにより、第１シール部材３９をゲート板２３３から離間させた状態で、ゲート板２３３を閉位置Ｑ２付近まで移動させることができる。そして、ゲート板２３３が閉位置Ｑ２の手前まで移動した段階で、ゲートガイド部２３４がゲート板２３３を第１シール部材３９側に案内することによって、ゲート板２３３と第１シール部材３９とが密着し始める。逆に、ゲート板２３３を開く際、ゲート板２３３が閉位置Ｑ２から離れるとすぐに、ゲート板２３３と第１シール部材３９とが非接触とすることができる。この結果、ゲート板２３３の開閉時における摺動に起因する第１シール部材３９の損耗を抑制することができる。

【0115】

第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0116】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0117】

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、トンネル掘進機が中間支持方式のシールド掘進機である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明のトンネル掘進機を、上記の支持方式以外のセンターシャフト支持方式、外周支持方式、中央支持方式および偏心多軸支持方式などの各種の支持方式のシールド掘進機に適用してもよい。また、本発明は、シールド掘進機ではなく、推進工法の掘進機や、トンネルボーリングマシンに適用されてもよい。

【0118】

また、上記第１〜第３実施形態では、第２シール部材４０を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２シール部材４０を設けなくてもよい。また、上記第１〜第３実施形態では、第２シール部材４０がツールホルダ２１の嵌合部２１ａの外周面に設けられた例を示したが、第２シール部材４０は嵌合部２１ａの外周面以外の位置に設けられてもよい。たとえば、ツールホルダ２１の外径を開口部３１ａの内径よりも大きくし、ツールホルダ２１の先端面が開口部３１ａの周縁部に突き当たるようにする。そして、第２シール部材４０がツールホルダ２１の先端面で、開口部３１ａの周縁部と接触する位置に環状に設けられてもよい。

【0119】

また、上記第１〜第３実施形態では、第１シール部材３９の交換時に、掘削ツール２０が突出位置Ｐに配置されたままで、内側ガイド部材３５を反切羽側に引き抜き可能にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、掘削ツール２０が突出位置Ｐ以外の位置に配置された状態で、内側ガイド部材３５が引き抜かれてもよい。たとえば、第１シール部材３９の交換時に、掘削ツール２０の交換時と同じように、作業者がゲート板３３を閉位置Ｑ２に配置して掘削ツール２０（ツールホルダ２１）を引き抜く。そして、作業者が専用のジャッキ（図示せず）を用いてゲート板３３を前面板３１に対して押圧してゲート板３３を前面板３１に密着させる。この状態で、内側ガイド部材３５が引き抜かれてもよい。

【0120】

また、上記第１〜第３実施形態では、固定部材３８を弛めることにより、内側ガイド部材３５が、固定部材３８を介して外側ガイド部材３６に連結されたまま所定距離ＣＬだけ移動可能となる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、固定部材３８を完全に取り外してもよい。内側ガイド部材３５は、固定部材３８が取り外されて（固定状態が解除されて）初めて、切羽側および反切羽側に移動可能となるように構成されてもよい。

【0121】

なお、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に固定する固定部材３８は、ボルト以外であってもよい。固定部材３８は、たとえばピンまたはキーであってもよい。その場合、固定部材３８は、たとえば外側ガイド部材３６を貫通して内側ガイド部材３５の係合孔に挿入されることにより、内側ガイド部材３５を外側ガイド部材３６に固定する。

【0122】

また、上記第１〜第３実施形態では、ゲート板の移動時に、少なくとも閉位置Ｑ２の手前まではゲート板と第１シール部材３９とが非接触となる例を示した。すなわち、上記第１実施形態では、内側ガイド部材３５が反切羽側に移動してゲート板３３と第１シール部材３９とが非接触となる。上記第２実施形態では、ゲート板１３３が傾斜面１３４を有することによって、ゲート板１３３と第１シール部材３９とが非接触となる。上記第３実施形態では、ゲートガイド部２３４がゲート板２３３を案内することによって、ゲート板２３３と第１シール部材３９とが非接触となる。本発明は、これらの例に限られない。ゲート板の移動時に、ゲート板と第１シール部材３９とが接触してもよい。ゲート板と第１シール部材３９とが接触する場合でも、上記第１〜第３実施形態の各構成によれば、ゲート板が閉位置Ｑ２に配置された状態におけるゲート板から第１シール部材３９への押圧力よりも、ゲート板の移動時におけるゲート板から第１シール部材３９への押圧力が小さくなる。そのため、摩擦抵抗が低減されるので、ゲート板との摺動による第１シール部材３９の損耗を低減することが可能である。

【0123】

なお、上記第１実施形態において、ゲート板３３の移動時に、内側ガイド部材３５を反切羽側に移動させてゲート板３３と第１シール部材３９とが非接触とする例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内側ガイド部材３５を移動させずに、ゲート板３３と第１シール部材３９とが密着したままゲート板３３を移動させてもよい。その場合、第１シール部材３９が摺動により損耗しやすくなるが、上記の通り内側ガイド部材３５を引き抜いて第１シール部材３９を容易に交換できる。

【0124】

また、上記第１〜第３実施形態では、ゲート板がねじ軸４１によって、ＯＣ方向に移動する例を示したが、本発明はこれに限られない。ゲート板は、前面板３１に沿って開位置Ｑ１と閉位置Ｑ２とに移動可能であれば、どのような移動経路で移動してもよい。たとえば、ゲート板が、前後方向に延びる回転軸周りに回転することにより、前面板３１に沿って開位置Ｑ１と閉位置Ｑ２とに移動してもよい。

【0125】

また、上記第１〜第３実施形態では、掘削ツール交換装置１００がカッタヘッド３のスポーク部９に設けられた例を示したが、本発明はこれに限られない。掘削ツール交換装置１００は、カッタヘッド３の前面３ａを構成する部材であれば、スポーク部以外の部材に設けられていてもよい。

【0126】

また、上記第１〜第３実施形態では、ツールホルダ２１に延長ホルダ２２を取り付けた構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、延長ホルダ２２を設けなくてもよい。すなわち、上記第１実施形態では、図１４でツール保持ジャッキ５１によりツールホルダ２１および延長ホルダ２２を所定位置まで引き抜いた後、図２２で延長ホルダ２２を取り外し、図２３でツールホルダ２１にツール保持ジャッキ５１を取り付けて、図２５でツール保持ジャッキ５１によりツールホルダ２１を引き抜くという、２段階の引き抜き作業を行っている。延長ホルダ２２を設けない場合、図１４でツール保持ジャッキ５１によりツールホルダ２１を所定位置まで引き抜き（第１段階引き抜き）、ゲート板３３を閉じた後（図１８参照）、図２０〜図２２を省略して、図２３〜図２５で掘削ツール２０を引き抜く（第２段階引き抜き）、という手順で作業を行うことができる。

【0127】

また、上記第１〜第３実施形態では、掘削ツール交換装置１００が１つの掘削ツール２０を交換可能に保持する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの掘削ツール交換装置１００が、複数の掘削ツール２０を交換可能に保持してもよい。たとえば図３２では、１つの前面板３３１に対して、２つの開口部３１ａが設けられ、２つの掘削ツール２０を個別に交換可能に保持する掘削ツール交換装置２００の例を示している。掘削ツール交換装置２００は、２つの開口部３１ａの形成位置に、それぞれ１つずつ、ゲート板３３と、内側ガイド部材３５および外側ガイド部材３６とを含むガイド部３２（図３２では図示省略）とを備えている。つまり、図２に示した構造が、１つの前面板３３１に対して並列的に２つ設けられている。

【符号の説明】

【0128】

１ トンネル掘進機
３ カッタヘッド
３ａ 前面
４ カッタ駆動部
２０ 掘削ツール
３１ 前面板
３１ａ 開口部
３２ ガイド部
３３、１３３、２３３ ゲート板
３５、１３５ 内側ガイド部材
３６ 外側ガイド部材
３８ 固定部材
３９ 第１シール部材
４０ 第２シール部材
１００、２００ 掘削ツール交換装置
１３４ 傾斜面
２３４ ゲートガイド部
３３１ 前面板
ＣＬ 所定距離
Ｐ 突出位置
Ｑ１ 開位置
Ｑ２ 閉位置
Ｘ１ 切羽側
Ｘ２ 反切羽側

【要約】

【課題】掘削ツール交換時に土砂や泥水の流入を抑制するためのシール部材を容易に交換することが可能な掘削ツール交換装置を提供する。
【解決手段】この掘削ツール交換装置１００は、着脱可能な掘削ツール２０と、カッタヘッド３の切羽側に開口して掘削ツール２０が通過する開口部３１ａを有する前面板３１と、開口部３１ａを介して掘削ツール２０を進退移動可能に支持するガイド部３２と、前面板３１とガイド部３２との間で前面板３１に沿ってスライド移動可能に構成され、開口部３１ａを開閉するゲート板３３と、を備える。ガイド部３２は、掘削ツール２０の進退移動をガイドする内側ガイド部材３５と、内側ガイド部材３５を切羽側および反切羽側に移動可能に支持する外側ガイド部材３６と、を含む。内側ガイド部材３５の切羽側端部に、ゲート板３３に反切羽側から密着する第１シール部材３９が設けられている。
【選択図】図２

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】