特許 6685952 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(B2)

(11)【特許番号】6685952

(24)【登録日】2020年4月3日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】トンネル掘進機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20200413BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 A

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-34547(P2017-34547)

(22)【出願日】2017年2月27日

(65)【公開番号】特開2018-141278(P2018-141278A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2019年5月7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

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(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】久木原 勇和

(72)【発明者】

【氏名】坂本 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】額 周平

(72)【発明者】

【氏名】高橋 公城

(72)【発明者】

【氏名】穴井 秀和

(72)【発明者】

【氏名】吉村 隼人

(72)【発明者】

【氏名】福田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】沼宮内 克己

【審査官】 湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１３７４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５２７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０８３２９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４６０７８８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０２５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３５２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４６−０００９８８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−１４６５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１９９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９６０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４８−０２０１９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−１３３３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７３６９６（ＪＰ，Ａ）

(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】

複数のカッタースポークを有するカッターヘッドと、このカッターヘッドの後側のチャンバーと、このチャンバーの後端を仕切る隔壁構造とを備え且つ前記カッタースポーク内からカッタービットを交換可能に構成したトンネル掘進機において、
前記隔壁構造に回転自在に支持された閉断面構造の環状のカッタードラムと、
前記カッタードラムをカッタースポークに連結する閉断面構造の複数の連結部材と、
前記隔壁構造に形成され且つ前記カッタードラムの内周部を回転可能に支持するドラム状壁部と、
前記カッタードラムの内周側壁部に形成され且つ機内空間から前記カッタードラム内へ作業者が出入り可能にする為のドラム内周側開口部とを備え、
前記ドラム状壁部に、前記ドラム内周側開口部に出入り可能にする隔壁側開口部と隔壁側扉付きの隔壁側扉装置とを設け、
作業者が前記隔壁側扉を開いて隔壁側開口部とドラム内周側開口部とカッタードラム内空間と連結部材内空間を通ってカッタースポーク内空間に出入り可能に構成したことを特徴とするトンネル掘進機。

【請求項2】

前記隔壁側扉装置は、前記隔壁側開口部に可動に内嵌可能に形成され且つ外径側面が開放された縦向き姿勢の内側角筒体と、この内側角筒体の内径側面を開閉可能な前記隔壁側扉と、手動ハンドル操作を介して前記内側角筒体を水平方向に位置切換え可能な筒体移動機構とを有し、
前記内側角筒体は、その外径側端部がカッタードラム内周面から離隔した第１位置とカッタードラム内周面に当接する第２位置とに亙って前記筒体移動機構により移動可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘進機。

【請求項3】

前記隔壁側扉装置は、トンネル掘進機の軸心を挟んだ左右両側位置に対称的に１対設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘進機。

【請求項4】

前記隔壁側開口部は、前記ドラム内周側開口部の周方向長さの２倍以上の周方向長さを有することを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘進機。

【請求項5】

前記ドラム内周側開口部を開閉可能なドラム側扉装置を有し、
このドラム側扉装置は、前記ドラム内周側開口部に内嵌させた閉扉位置と、この閉扉位置からカッタードラム内へドラム内周側開口部と直交方向へ所定距離移動させた押動位置と、この押動位置からカッタードラムの前端側へスライド移動させた開扉位置とに亙って位置切換え可能なドラム側開閉扉を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘進機。

【請求項6】

前記カッタースポークの後端壁に連結部材内空間と連通するスポーク側開口部が形成され、前記スポーク側開口部を連結部材内空間側からの開閉操作で開閉可能なスポーク側扉が設けられ、
このスポーク側扉が、カッタースポーク内空間側から前記スポーク側開口部を閉じた閉扉位置と、この閉扉位置から前方へカッタースポーク内へ所定距離移動させた前方押動位置と、この前方押動位置からカッタースポークの長さ方向へスライド移動させた開扉位置とに亙って位置切換え可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘進機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッターヘッドのカッタースポークに設けたカッタービットをカッタースポーク内から交換するトンネル掘進機に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル掘進機においては、カッターヘッド（カッターディスク）の複数のカッタースポーク（カッターフレーム）の前端に複数のカッタービットを付設しておき、カッターヘッドを回転駆動することでそれらカッタービットにより切羽を掘削していく。トンネル掘進中にカッタービットが摩耗した際には、掘進を中断して摩耗したカッタービットを交換する。カッタービットを交換する方法として、カッタースポーク内に作動者が入って交換する方法が公知である。

【0003】

特許文献１に記載のシールド掘進機のカッターメンテナンス装置においては、カッターヘッドが外周カッターフレームと、中央カッターフレームとを有し、外周カッターフレームが周方向に適当間隔おきにされた複数の中間ビームを介して旋回リング（カッタードラム）に連結され、中間ビーム内にカッターフレーム内の空間に連通する作業用通路が形成され、中間ビームに接続されて内径側へ張り出したアクセス部材でもって作業用通路に連通するアクセス通路が形成され、アクセス通路の後端に機内空間から出入りする出入口が形成されている。そして、中央カッターフレームに回転駆動力を伝達する円筒体の外径側に回転隔壁が回転自在に支持され、この回転隔壁の外周端は旋回リング及びアクセス部材に固定され、回転隔壁は外周カッターフレームと一体的に回転駆動される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５４２６２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のカッターメンテナンス装置においては、外周カッターフレームを旋回リングに連結する複数の中間ビーム毎に、中間ビームとこれに接続されたアクセス部材とで作業用通路とアクセス通路を形成することで、機内空間から外周カッターフレーム内へ作業者が出入り可能にしている。しかし、チャンバー内においてアクセス部材が中間ビームの内径側へ大きく張り出すため、チャンバー内空間が狭くなる上、チャンバー内での土砂の流動が阻害されるという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、カッタードラム内空間と連結部材内空間を有効活用してカッタースポーク内空間へ作業者が出入りするアクセス性を高めると共に、チャンバー内での土砂の流動性を高めた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】

【0007】

請求項１のトンネル掘進機は、複数のカッタースポークを有するカッターヘッドと、このカッターヘッドの後側のチャンバーと、このチャンバーの後端を仕切る隔壁構造とを備え且つ前記カッタースポーク内からカッタービットを交換可能に構成したトンネル掘進機において、前記隔壁構造に回転自在に支持された閉断面構造の環状のカッタードラムと、
前記カッタードラムをカッタースポークに連結する閉断面構造の複数の連結部材と、前記隔壁構造に形成され且つ前記カッタードラムの内周部を回転可能に支持するドラム状壁部と、前記カッタードラムの内周側壁部に形成され且つ機内空間から前記カッタードラム内へ作業者が出入り可能にする為のドラム内周側開口部とを備え、前記ドラム状壁部に、前記ドラム内周側開口部に出入り可能にする隔壁側開口部と隔壁側扉付きの隔壁側扉装置とを設け、作業者が前記隔壁側扉を開いて隔壁側開口部とドラム内周側開口部とカッタードラム内空間と連結部材内空間を通ってカッタースポーク内空間に出入り可能に構成したことを特徴としている。

【0008】

請求項２のトンネル掘進機は、請求項1の発明において、前記隔壁側扉装置は、前記隔壁側開口部に可動に内嵌可能に形成され且つ外径側面が開放された縦向き姿勢の内側角筒体と、この内側角筒体の内径側面を開閉可能な前記隔壁側扉と、手動ハンドル操作を介して前記内側角筒体を径方向に位置切換え可能な筒体移動機構とを有し、前記内側角筒体は、その外径側端部がカッタードラム内周面から離隔した第１位置とカッタードラム内周面に当接する第２位置とに亙って前記筒体移動機構により移動可能に構成されたことを特徴としている。

【0009】

請求項３のトンネル掘進機は、請求項１又は２に記載の発明において、前記隔壁側扉装置は、トンネル掘進機の軸心を挟んだ左右両側位置に対称的に１対設けられたことを特徴としている。

【0010】

請求項４のトンネル掘進機は、請求項２に記載の発明において、前記隔壁側開口部は、前記ドラム内周側開口部の周方向長さの２倍以上の周方向長さを有することを特徴としている。

【0011】

請求項５のトンネル掘進機は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ドラム内周側開口部を開閉可能なドラム側扉装置を有し、このドラム側扉装置は、前記ドラム内周側開口部に内嵌させた閉扉位置と、この閉扉位置からカッタードラム内へドラム内周側開口部と直交方向へ所定距離移動させた押動位置と、この押動位置からカッタードラムの前端側へスライド移動させた開扉位置とに亙って位置切換え可能なドラム側開閉扉を有することを特徴としている。

【0012】

請求項６のトンネル掘進機は、請求項１又は２に記載の発明において、前記カッタースポークの後端壁に連結部材内空間と連通するスポーク側開口部が形成され、前記スポーク側開口部を連結部材内空間側からの開閉操作で開閉可能なスポーク側扉が設けられ、このスポーク側扉が、カッタースポーク内空間側から前記スポーク側開口部を閉じた閉扉位置と、この閉扉位置から前方へカッタースポーク内へ所定距離移動させた前方押動位置と、この前方押動位置からカッタースポークの長さ方向へスライド移動させた開扉位置とに亙って位置切換え可能に構成されたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0013】

本願の発明は、課題解決手段の欄に記載の構成を有するため次の効果を奏する。
請求項１の発明によれば、機内空間から隔壁側扉装置の隔壁側開口部とドラム内周側開口部を通ってカッタードラム内へ作業者が出入りできるため、カッタードラム内空間と連結部材内空間を有効利用して、機内空間からカッタースポーク内空間へ出入り可能な簡単な構造のアクセス通路を形成することができる。

【0014】

しかも、カッタードラムにドラム内周側開口部を形成し、隔壁構造のうちのカッタードラムを回転可能に支持するドラム状壁部にドラム内周側開口部に出入り可能にする隔壁側扉を備えた隔壁側扉装置を設けるため、隔壁側扉装置によりドラム内周側開口部を機内空間に対して区画することができる。

【0015】

請求項２の発明によれば、隔壁側扉装置が、外周側が開放された縦向き姿勢の内側角筒体と、隔壁側扉と、筒体移動機構とを有するため、トンネル掘進中には内側角筒体をカッタードラム内周面から離隔した第１位置に保持できるため、カッタードラムと内側角筒体との干渉を防ぐことができる。また、カッタービット交換の際には隔壁側扉装置をカッタードラム内周面に当接する第２位置に保持できるため、内側角筒体へのグリース等の流入を防ぐことができる。

【0016】

請求項３の発明によれば、隔壁側開閉扉機構は、トンネル掘進機の軸心を挟んだ左右両側位置に対称的に１対設けられたため、カッタービット交換時に、カッターヘッドを回動させてドラム内周側開口部を内側角筒体に接続するのが非常に容易になる。

【0017】

請求項４の発明によれば、隔壁側開口部はドラム内周側開口部の周方向長さの２倍以上の周方向長さを有するため、カッタービット交換時に、ドラム内周側開口部を内側角筒体に接続するのが容易になる。

【0018】

請求項５の発明によれば、ドラム内周側開口部を開閉可能なドラム側扉装置が、閉扉位置と押動位置と開扉位置とに亙って位置切換え可能なドラム側扉を有するため、ドラム内周側開口部の小型化を図ることができるうえ、機内空間側からドラム側扉をカッタードラム内へ開扉可能な構成にすることができる。

【0019】

請求項６の発明によれば、通常時はスポーク側扉を閉扉状態に保持し、カッタービット交換時には、連結部材内空間側からの開閉操作でスポーク側扉を開扉状態にする。その開扉状態で、カッタースポーク内空間へ泥水が侵入した場合に、スポーク側扉を閉扉状態にし、機内空間への泥水の侵入を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施例に係るシールド掘進機の縦断面図である。

【図2】カッターヘッドの正面図である。

【図3】シールド掘進機の前端側部分の拡大縦断面図である。

【図4】カッタードラムの縦断面図である。

【図5】カッタードラムの要部の正面図である。

【図6】カッタードラムとドラム側開閉扉機構の断面図である。

【図7】図６のVII矢視図である。

【図8】図６のVIII−VIII線断面図である。

【図9】図８のIX矢視図である。

【図10】カッタードラムとその内側のドラム状壁部の縦断面図である。

【図11】図１０のXI−XI線断面図である。

【図12】カッタードラムの要部と隔壁側開閉扉機構の断面図である。

【図13】図１２のXIII矢視図である。

【図14】隔壁側開閉扉機構の縦断面図である。

【図15】図１２のXV−XV線断面図である。

【図16】カッターヘッドの縦断正面図である。

【図17】図１６のXVII−XVII線拡大断面図である。

【図18】図１７のXVIII−XVIII線拡大断面図である。

【図19】図１７のXIX−XIX線拡大断面図（閉扉状態）である。

【図20】図１７のXIX−XIX線拡大断面図（開扉状態）である。

【図21】図１６のXXI−XXI線拡大断面図である。

【図22】図２１のXXII−XXII線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明をシールド掘進機（トンネル掘進機）に適用した場合の実施例について説明する。最初に、シールド掘進機の全体構造について説明する。

【0022】

図１に示すように、このシールド掘進機１は、前胴１ａ、後胴１ｂ、前胴１ａの前側のカッターヘッド２、カッターヘッド２の後側のチャンバー３、チャンバー３の後端を仕切る隔壁構造４、隔壁構造４に回転自在に装備されたカッタードラム５、カッタードラム５をカッターヘッド２に連結する複数の連結部材６、隔壁構造４に装備されてカッタードラム５を回転駆動するカッターヘッド回転駆動機構７、隔壁構造４の中心部分に装備されたロータリジョイント８等を備えている。

【0023】

次に、カッターヘッド２の構造について説明する。
図２、図３に示すように、カッターヘッド２は、ヘッド中心部筒体２０、外周フレーム２１、３本の第１カッタースポーク２２、３本の第２カッタースポーク２３、６本の第３カッタースポーク２４、６本の第３カッタースポーク２３の各々の内径端近傍部とその両隣の第１，第２カッタースポーク２２，２３とを連結する６対の補強部材２４ａを備えている。第１〜第３カッタースポーク２２〜２４の前面には、複数のカッタービット２ａが付設されている。ヘッド中心部筒体２０の前面には、複数のカッタービット２ｂが付設されている。複数のカッタービット２ｂは、第１カッタースポーク２２に対応する周方向位置に付設されている。

【0024】

第１，第２カッタースポーク２２，２３は、ヘッド中心部筒体２０から外周フレーム２１まで半径方向に延びるように配設されている。第３カッタースポーク２４は、第１，第２カッタースポーク２２，２３の長さの約半分の長さのもので、カッターヘッド２の外周側部分に半径方向に延びるように配設されている。３本の第１カッタースポーク２２は周方向に１２０度おきに配設されている。３本の第２カッタースポーク２３は、隣接する第１カッタースポーク２２の中間に位置するように周方向に１２０度おきに配設されている。６本の第３カッタースポーク２４は、第１，第２カッタースポーク２２，２３の中間に位置するように周方向に６０度おきに配設されている。

【0025】

ヘッド中心部筒体２０、第１〜第３カッタースポーク２２〜２４は夫々閉断面構造に形成されている。カッタースポーク２２〜２４の内部空間は径方向に延在しており、３本の第１カッタースポーク２２の内部空間は、径方向内側においてヘッド中心部筒体２０の内部空間と連通されている。カッタースポーク２２〜２４内の内部空間は、作業者がカッタービット２ａ、２ｂを交換する際の作業用通路となっている。

【0026】

３本の第１カッタースポーク２２のヘッド中心部筒体２０側の端部は、他の部分よりもスポーク幅が絞られた形状を呈している（第１狭幅部２２ａ）。３本の第２カッタースポーク２３のヘッド中心部筒体２０側の端部も、他の部分よりもスポーク幅が絞られた形状を呈している（第２狭幅部２３ａ）。第２狭幅部２３ａのスポーク幅は第１狭幅部２２ａよりも狭い。そのため、カッターヘッド２の中心側におけるチャンバー３に連通する空隙を確保し、チャンバー３への土砂流入をスムーズに行うことができる。ここで、上述したように、カッタービット２ｂは、第２カッタースポーク２３に対応する周方向位置には設けられていない。そのため、第２カッタースポーク２３に対応する周方向位置には作業用通路を形成する必要がなく、第２狭幅部２３ａのスポーク幅を強度上必要な限度まで狭

くすることができる。

【0027】

各第１狭幅部２２ａの外径側端部には、ヘッド中心部筒体２０と第１カッタースポーク２２の内部空間を水密に遮断可能なスポーク中心側扉２５（図１６、図２１、図２２参照）が設けられている。

【0028】

このシールド掘進機１では、作業者が機内空間からカッタードラム内空間５ｓへ侵入し、カッタードラム内空間５ｓと連結部材内空間６ｓを通過してカッタースポーク内空間２ｓに侵入し、カッターヘッド２のカッタービット２ａ，２ｂを交換可能に構成されている。
以下、カッタードラム５とその周辺構造について説明する。尚、機内空間とは、胴部材１ａ，１ｂの内側で隔壁構造４の後側に形成された空間のことである。
図３〜図６に示すように、カッタードラム５は、その内部に作業者が入り得るほぼ矩形状断面の環状の閉断面構造体である。カッタードラム５は隔壁構造４に前端開放状に形成された環状凹部に配設されている。カッタードラム５の後壁５ｃは断面クランク形で、内径側部分が外径側分よりも後方へ幾分突出するように形成されている（図３、図４、図６参照）。

【0029】

隔壁構造４の後部には、上述したカッターヘッド回転駆動機構７が配設されている。カッターヘッド回転駆動機構７は、複数の油圧モータ７ｃの回転動力を複数のピニオンから旋回ベアリング７ａで支持されたリング状外歯ギア７ｂを介してカッタードラム５に伝達するように構成されている（図３参照）。カッタードラム５に伝達された回転動力は、複数の連結部材６を介してカッターヘッド２へと伝達される。こうしてカッターヘッド２が回転駆動されることで、シールド掘進機１による掘削が行われることになる。

【0030】

カッターヘッド２側から視て１２本の第１〜第３カッタースポーク２２〜２３とカッタードラム５とが交差する１２個所の部位において、カッタードラム５をカッタースポーク２２〜２４に連結する１２の連結部材６が設けられている。連結部材６はその内部を作業者が通過可能なほぼ正方形断面の閉断面構造に構成されている（図１６、図１７参照）。
カッタードラム５の内部空間５ｓは複数の連結部材６と対応する周方向位置において複数の仕切壁（図８の仕切壁５ｍ，５ｎ参照）により区画されており、連結部材６の内部空間６ｓと夫々連通する複数の部屋５ｒが形成されている。

【0031】

この連結部材６に対応する１２個所の周方向位置において、カッタードラム５の内周側壁部５ａに機内空間からドラム内空間５ｓのうちの前記部屋５ｒに作業者が出入りする為のドラム内周側開口部５ｂと、このドラム内周側開口部５ｂを開閉可能なドラム側扉装置３０とが設けられている。

【0032】

連結部材６の周方向両端に対応する位置において、カッタードラム５内には、前後方向と平行でほぼ半径方向向きの仕切壁５ｍ，５ｎが設けられ、これらの仕切壁５ｍ，５ｎにはマンホール蓋５ｅで開閉可能なマンホールが形成されている（図６参照）。

【0033】

図６、図７、図１２に示すように、カッタードラム５の内周側壁部５ａは、土砂シール１４ａとベアリング１４ｂを介してドラム状壁部４ａで支持され、この内周側壁部５ａの後部に作業者が出入り可能なサイズのドラム内周側開口部５ｂが形成されている。

【0034】

ドラム側扉装置３０は、開口部５ｂａ 開閉可能なドラム側扉３１と、ドラム側扉３１を閉扉位置にした状態で複数の固定ボルト３２ａでドラム側扉３１をカッタードラム５に締結する締結機構３２と、開口部５ｂに内嵌され且つ開口部５ｂが全閉状態となる閉扉位置と、この閉扉位置からカッタードラム５の径方向に離間した押動位置に亘ってドラム側扉３１を案内する第１案内機構３３と、押動位置からシールド掘進機の前方へ離間し且つ開口部５ｂが全開状態になる開扉位置に亘ってドラム側扉３１を案内する第２案内機構３４とが設けられている。

【0035】

ドラム用扉３１は、内周側壁部５ａに沿った湾曲状に形成されている。
ドラム側扉３１の外周には、上下のフランジ部３１ｂが形成されており、これらのフランジ３１ｂには止水シール部材３１ｃが夫々固着されている。ドラム側扉３１が閉扉位置のとき、ドラム用扉３１がドラム内周側開口部５ｂに嵌合され、外周フランジ３１ｂがカッタードラム５の内側から止水シール部材３１ｃを挟んでドラム内周側壁部５ａに密着状に当接されている。通常運転時では、ドラム側扉３１は複数のボルト３２ａを介して内周側壁部５ａに締結されている。

【0036】

カッタードラム５内には図９に示すようなほぼ矩形状の可動板３６がドラム側扉３１と平行に配置され、この可動板３６の上端部と下端部には、１対のガイドローラ３７ａ，３７ｂが夫々設けられている。図８にて上側の１対のガイドローラ３７ａは、カッタードラム５内の上側の仕切壁５ｍに連結片を介して付設された前後方向へ延びる上ガイドバー３８ａに係合し、下側の１対のガイドローラ３７ｂは、カッタードラム５内の下側の仕切壁５ｎに連結片を介して付設された前後方向へ延びる下ガイドバー３８ｂに係合している。 このような構成により、可動板３６は、開口部５ｂに対向する押動位置と、可動板３６の後端が開口部５ｂの前端よりも前方に位置する開扉位置に亘って前後動可能になっている。

【0037】

可動板３６には、径方向向きの貫通孔を有する上下２対の案内筒体３３ａが夫々付設されている。ドラム用扉３１には、４本の案内ロッド３３ｂが外径側に突出状に設けられており、これらの案内ロッド３３ｂは４本の案内筒体３３ａに夫々係合されている。
カッタードラム５へのドラム側扉３１の締結が解除された状態では、ドラム側扉３１の動作は案内筒体３３ａと案内ロッド３３ｂにより規制される。このような構成により、ドラム側扉３１は、上述した閉扉位置と可動板３６に当接される押動位置とに亘って径方向に移動可能となっている（第１案内機構３３）

【0038】

押動位置において、ドラム側扉３１は複数のボルト３６ｃを介して可動板３６に締結可能に構成されている。ドラム側扉３１が可動板３６締結された状態では、ドラム側扉３１の動作はガイドローラ３７とガイドバー３８により規制される。ドラム側扉３１は、上述した押動位置と、開口部５ｂが全開状態になる開扉位置とに亘って前後動可能となっている（第２案内機構３４）。

【0039】

次に、機内空間側の構造について図１０〜図１５に基づいて説明する。
隔壁構造４は、チャンバー３の後端を仕切るもので、カッタードラム５の内周部を回転可能に支持するドラム状壁部４ａ（図１０参照）を備えている。そのドラム状壁部４ａの左右両側部分には、作業者が機内空間からドラム内周側開口部５ｂに出入りする為の隔壁側開口部４ｂが夫々設けられている。隔壁側開口部４ｂは、シールド掘進機１の高さ方向中段位置で且つドラム内周側開口部５ｂと同じ前後方向位置に設けられている。隔壁側開口部４ｂは、開口部５ｂよりも広い開口面積を有しており、シールド掘進機１の正面から見たときに開口部５ｂの周方向長さの２倍以上の周方向長さに形成されている。ドラム状壁部４ａの左右両側部分には、この１対の隔壁側開口部４ｂを開閉可能な１対の隔壁側扉装置４０（図１０〜図１５参照）が装備されている。

【0040】

隔壁側扉装置４０は、シールド掘進機１の左右方向（水平方向）に延びる外側角筒体４２と、外側角筒体４２に収容されてシールド掘進機１の左右方向に延びる内側角筒体４３と、内側角筒体４３を開閉可能な隔壁側扉４１と、内側角筒体４３をシールド掘進機１の左右方向（水平方向）に移動させるための筒体移動機構４４を備えている。内側角筒体４３は、カッタードラム内周面（内周側壁部５ａの内面）から離隔した第１位置とカッタードラム内周面に当接する第２位置とに亙って筒体移動機構４４により移動可能に構成されている。

【0041】

外側角筒体４２は両端が開放状に形成され、その一端が隔壁側開口部４ｂを囲うようにドラム状壁部４ａに溶接されており、その他端には内側角筒体４３の抜けを防止するための内鍔部４８が設けられている。内側角筒体４３の口径は隔壁側開口部４ｂの口径よりも小さく且つ開口部５ｂの口径よりも大きい。内側角筒体４３は、両端開放状に形成され、その一端（端部４３ａ）が開口部４ｂと対向し、端部４３ａと反対側の端部４３ｂには隔壁側扉４１が取り付けられている。端部４３ａの外縁には矩形ループ状のパッキン４３ｐが装着されている。
内側角筒体４３の内径側端部（端部４３ｂ）には鍔部４６が付設されている。鍔部４６が外側角筒体４２の内鍔部４８に当接されることで、内側角筒体４３が外側角筒体４２から抜けることがない。

【0042】

筒体移動機構４４は、外側角筒体４２上で内側角筒体４３を転動させるための複数の遊転輪５２と、遊転輪５２の動作を規制するレールと、レールにそって内側角筒体４３を駆動させるハンドル付の送りねじ等により構成される。内側角筒体４３の底板には、台板５１が固定されている。台板５１には１対の遊転輪５２が付設され、これらの遊転輪５２は外側角筒体４２の底板５３上を転動可能になっている。

【0043】

支持板５３にはシールド掘進機１の左右方向に延びる前後１対のレールが配設され、遊転輪５２はこれらのレールに係合されている。底板５３の遊転輪５２と反対側の面には、送りねじが配設されている。送りねじは、レールの方向に沿って延びるねじ軸５６、ナット部材５５、操作用ハンドル５７を備えている。ナット部材５５は連結部材５５ａを介して台板５１に連結されている。連結部材５５ａは底板５３を貫通しており、底板５３には連結部材５５ａとの干渉を避けるための長孔が形成されている。
内側角筒体４３の移動を円滑にするため、外側角筒体４２の前壁及び後壁の内面の上部と下部には低摩擦のスライドガイド４５ａが付設され、内側角筒体４３の前壁及び後壁の内面の上部と下部にはスライドガイド４５ａに摺接する低摩擦の摺動部材４５ｂが付設されている。

【0044】

次に、スポーク側開口部６０とスポーク側扉６１の構造について説明する。
図１６〜図２０に示すように、１２本のカッタースポーク２２〜２４の各々において、カッタースポークの後端壁６２には連結部材内空間６ｓと連通するスポーク側開口部６０が形成され、このスポーク側開口部６０を連結部材内空間６ｓ側からの開閉操作で開閉可能なスポーク側扉６１が設けられている。

【0045】

このスポーク側扉６１は、スポーク側開口部６０とその外周側部分に当接され、このスポーク側開口部６０を全閉状態とする閉扉位置と、この閉扉位置から前方へカッタースポーク２２〜２４内へ離間した前方押動位置と、この前方押動位置からカッタースポーク２２〜２４の長さ方向（径方向）に離間し、スポーク側開口部６０を全開状態とする開扉位置とに亙って位置切換え可能に構成されている。

【0046】

スポーク側扉６１は、カッタースポーク内空間６ｓに位置する薄手の平板状の扉本体６１ａと、スポーク側開口部６０の４つの角付近部分に配置されて扉本体６１ａに固定された４つの突出部材６１ｂとを備えている。上記の４つの突出部材６１ｂに対応する傾斜部材６３が、連結部材内空間６ｓ側からカッタースポーク２２〜２４の後端壁６２に固定されている。傾斜部材６３の各々において、傾斜部材６３側に設けた２本の固定ボルト６４を対応する突出部材６１ｂに螺合固定することで、スポーク側扉６１が図１９に示す閉扉位置になる。尚、扉本体６１ａの中心部にはハンドホールを閉塞する蓋部材６１ｃが複数のボルトで固定されている。

【0047】

スポーク側開閉扉６１を閉扉位置から図２０に示す前方押動位置に切換える場合には、固定ボルト６４の締結を解除し、ハンドル部６５を掴んでスポーク側開閉扉６１をカッタースポーク２２〜２４側へ押動すると、前方押動位置になる。

【0048】

扉本体６１ａの周方向両端部には前後方向向きの軸心を有する４つの遊転輪６６が夫々付設されている。カッタースポーク２２〜２４の周方向と直交する１対の直交壁部６７の内面のうち、後端壁６２から所定距離離隔した部位には、スポーク側開閉扉６１が前方押動位置に切換えられた状態において８つの遊転輪６６が後端壁６２から所定距離以上離隔しないように規制する断面Ｌ形の規制部材６８が所定の径方向範囲に延びるように設けられている。

【0049】

図１６、図２０に示すように、スポーク側扉６１を前方押動位置にしてから８つ遊転輪６６の支持案内作用を介して手動によりスポーク側扉６１を径方向へ所定距離（例えば、スポーク側扉６１の径方向幅以上の距離）移動させると、スポーク側開口部６０が開放されて開扉位置になる。以上のように、連結部材内空間６ｓにいる作業者が、スポーク側扉６１を閉扉位置から前方押動位置に切換え、その前方押動位置から開扉位置に切換えることができる。また、スポーク側扉６１を開扉位置から前方押動位置ヘ切換え、その前方押動位置から閉扉位置に切換えることができる。

【0050】

次に、スポーク中心側扉２６構造について説明する。各第１カッタースポーク２２内において、第１狭幅部２２ａの外径側端部の外径側近傍には、仕切壁７０ と、この仕切壁７０に形成した矩形開口部７１を水密に遮断可能なスポーク中心側扉２６が設けられている。

【0051】

スポーク中心側扉２５の扉外周部は、矩形開口部７０の周囲の壁部にヘッド中心部筒体２０と反対側から当接し、その扉外周部が上記の周囲壁部に複数のボルト２５ａで固定され、スポーク中心側扉２５が閉扉位置に保持される。スポーク中心側扉２５の外径側面には上下１対の取手部材７２が固定され、スポーク中心側扉２５の中心部には手動操作式のコック７３が付設されている。このコック７３によりヘッド中心部筒体２０内の中心部空間２０ａ内に泥水が流入してないか否かを確認できる。

【0052】

次に、このシールド掘進機１の動作について説明する。
トンネル掘削の際には、カッターヘッド回転駆動機構７によりカッタードラム５を回転駆動し、複数の連結部材６を介してカッターヘッド２を回転駆動し、複数のシールドジャッキによる推力でシールド掘進機１を前進させながら、カッタービット２ａ，２ｂにより切羽を掘削していき、セグメント１リング分掘削する毎に、掘削を停止して１リング分のセグメントの覆工を行うのを繰り返しながら、トンネルを掘削していく。

【0053】

この掘削時、切羽から掘削された土砂は、カッターヘッド２のカッタースポーク２２〜２４の間の間隙からチャンバー３内に流入し、チャンバー３内から排土装置１４により排出される。カッターヘッド２の中心側部分において、カッタースポーク２２，２３のスポーク幅を狭く形成したため、後述するようにチャンバー３内への土砂の流動性が高くなる。

【0054】

また、カッタービット２ａを交換する場合には、掘削を停止した状態で、交換対象のカッタービット２ａが装着されているカッタースポーク２２〜２４が水平位置となるようにカッターヘッド２の回転位相を調整して、ドラム内周側開口部５ｂを隔壁側開口部４ｂに対向させ、上述のように、筒体移動機構４４により内側角筒体４３をその端部４３ａがドラム内周面に当接する第２位置に切換え、隔壁側扉４１を開いて作業者が内側角筒体４３内へ入る。

【0055】

次に、ドラム側扉３１を閉扉位置から開扉位置へ切換えて、作業者がカッタードラム５内の部屋５ｒを経由して連結部材内空間６ｓに移動し、スポーク側扉６１を開扉位置に切換えてカッタースポーク２２〜２４内空間に侵入し、そのカッタースポーク内空間２ｓにおいてカッタービット２ａの交換を行う。カッタービット２ｂの交換を行う場合には、カッタースポーク内空間２ｓからスポーク中心側扉２６を開いて、ヘッド中心部筒体２０内へ侵入し、カッタービット２ｂの交換を行う。

【0056】

次に、以上説明したシールド掘進機１の作用、効果について説明する。
機内空間から隔壁側扉装置４０の隔壁側開口部４ｂとドラム内周側開口部５ｂを通ってカッタードラム５内へ作業者が出入りできるため、カッタードラム内空間５ｓと連結部材内空間６ｓを有効利用して、機内空間からカッタースポーク内空間２ｓへ出入り可能な簡単な構造のアクセス通路を形成することができる。

【0057】

しかも、カッタードラム５にドラム内周側開口部５ｂを形成し、隔壁構造４のうちのカッタードラム５を回転可能に支持するドラム状壁部４ａにドラム内周側開口部５ｂに出入り可能にする隔壁側扉４１を備えた隔壁側扉装置４０を設けるため、隔壁側扉装置４０によりドラム内周側開口部５ｂを機内空間に対して区画することができる。

【0058】

さらに、カッタードラム５を幾分大型化するだけで、チャンバー３内に大きく張り出すような部材を設ける必要がないため、チャンバー内での土砂の流動性を高めることができる。しかも、特別な構造のカッターヘッド２ではなく、一般的な一体回転型のカッターヘッド２を採用可能である。

【0059】

隔壁側扉装置４０が、外周側が開放され且つドラム内周側開口部５ｂの周方向長さの２倍以上の周方向長さを有する縦向き姿勢の内側角筒体４３と、隔壁側扉４１と、筒体移動機構４４とを有するため、カッタービット交換時に、カッターヘッド２を回動させてドラム内周側開口部５ｂを内側角筒体４３に接続するのが容易になる。

【0060】

トンネル掘進中には隔壁側扉装置４０の内側角筒体４３をカッタードラム内周面から離隔した第１位置に保持できるため、カッタードラムと内側角筒体との干渉を防ぐことができる。カッタービット交換の際には内側角筒体４３をカッタードラム内周面に当接する第２位置に保持できるため、内側角筒体４３へのグリース等の流入を防ぐことができる。

【0061】

隔壁側扉装置４０は、シールド掘進機１の軸心を挟んだ左右両側位置に対称的に１対設けられたため、カッタービット交換時に、カッターヘッド２を回動させてドラム内周側開口部５ｂを内側角筒体４３に接続するのが非常に容易になる。

【0062】

ドラム内周側開口部５ｂを開閉可能なドラム側扉装置３０が、閉扉位置と押動位置と開扉位置とに亙って位置切換え可能なドラム側扉３１を有するため、ドラム内周側開口部５ｂの小型化を図ることができるうえ、ドラム側扉３１を機内空間側からカッタードラム５内へ開扉可能になる。

【0063】

ドラム側扉３１を締結する締結機構３２と、第１案内機構３３と、第２案内機構３４とを設けたため、ドラム側扉３１を確実な閉扉状態にすることができ、閉扉位置と押動位置と開扉位置とに亙って円滑に移動させることができる。

【0064】

複数の連結部材６は、カッターヘッド２側から視て複数のカッタースポーク２２〜２４とカッタードラム５とが交差する複数部位に設けられているため、カッタードラム内空間５ｓと連結部材内空間６ｓとカッタースポーク内空間２ｓを接続する構成が簡単になる。
複数の連結部材６に対応するようにカッタードラム５に複数のドラム内周側開口部５ｂが部屋５ｒ毎に形成されたため、ドラム内周側開口部５ｂとカッタードラム内空間５ｓと連結部材内空間６ｓを通ってカッタースポーク内空間２ｓへアクセスするアクセス通路を短くすることができる。

【0065】

通常時はスポーク側扉６１を閉扉状態に保持し、カッタービット交換時には、連結部材内空間６ｓ側からの開閉操作でスポーク側扉６１を開扉状態にする。その開扉状態で、カッタースポーク内空間２ｓへ泥水が侵入した場合に、スポーク側扉２５でもってスポーク側開口部６０を閉扉状態にし、機内空間への泥水の侵入を防止することができる。

【0066】

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）カッターヘッドに設けるカッタースポークの数や配置、補強部材の数や配置は、前記実施例のものに限定されるものではない。例えば、小型のカッターヘッドにおいて４本のカッタースポークを設ける場合には、ヘッド中心部筒体は４角筒に形成することもある。

【0067】

（２）前記シールド掘進機の内部に装備される機器や装置類は、一例を示すものに過ぎない。例えば、スクリュー式の排土装置に代えて泥水的の排泥装置を採用する場合もある。

【0068】

（３）ドラム側扉装置のドラム側扉の構造、締結機構、第１，第２移動機構も一例を示すものに過ぎず、種々変更した形態で実施可能である。
（４）隔壁側扉装置の構造及び隔壁側扉の構造も一例を示すものに過ぎず、種々変更した形態で実施可能である。
（５）その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

【符号の説明】

【0069】

１ シールド掘進機
２ カッターヘッド
２ａ，２ｂ カッタービット
２ｓ カッタースポーク内空間
３ チャンバー
４ 隔壁構造
４ａ ドラム状壁部
４ｂ 隔壁側開口部
５ カッタードラム
５ａ 内周側壁部
５ｂ ドラム内周側開口
５ｓ カッタードラム内空間
６ 連結部材
６ｓ 連結部材内空間
２２，２３，２４ 第１〜第３カッタースポーク
３０ ドラム側扉機構
３１ ドラム側扉
３２ 締結機構
３２ａ 固定ボルト
３３ 第１案内機構
３４ 第２案内機構
４０ 隔壁側扉装置
４１ 隔壁側扉
４３ 内側角筒体
４４ 筒体移動機構
６０ スポーク側開口部
６１ スポーク側開閉扉

【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】