特許 7090669 トンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造

(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】

(24)【登録日】2022-06-16

(45)【発行日】2022-06-24

(54)【発明の名称】トンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20220617BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020138273

(22)【出願日】2020-08-18

(65)【公開番号】P2022034476

(43)【公開日】2022-03-03

【審査請求日】2021-02-03

(73)【特許権者】

【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

(73)【特許権者】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(73)【特許権者】

【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】楢館 学

(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

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６９５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－６９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－３３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１１０９０（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】

トンネル掘進機に複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内にカッタービットを大気圧下で取り付け、交換可能な作業空間を有し、前記各カッタースポーク内で前記カッタースポークにティース型ビットを取り付け、交換するためのトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造であって、
前記カッタースポークの前面板と両側の各側面板との間で前記カッタースポークの前側の各隅角部側にそれぞれ、ビット取付・交換装置を対にして装備し、
前記ビット取付・交換装置は、
前記カッタースポークの前側の隅角部に前記ティース型ビットを突出させるビット突出開口を有し、前記カッタースポークの内部側にビット挿入口を有し、前記ビット挿入口から前記ビット突出開口までティース型ビットを摺動可能に延びるビット挿通支持部と、前記ビット挿通支持部を開閉可能に遮断する遮断部とを有してなるビット取付部と、
前記カッタースポークの内部側で前記ビット取付部に前記ビット挿通支持部に対向して着脱可能に取り付けられ、前記ビット挿通支持部上でティース型ビットを進退駆動するビット直動機構と、
を備え、
前記カッタースポークの前側の両隅角部にそれぞれ、前記ビット取付部を固定し、前記各ビット取付部の前記各ビット挿通支持部に一対のティース型ビットを前記ビット直動機構を介して取り付け又は交換し、各ティース型ビットを前記カッタースポークの前側の両隅角部から斜め前方に向けて突出させる、
ことを特徴とするトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項2】

ビット取付部は、カッタースポークの前側の隅角部から前記カッタースポークの前面板に沿って延びる前面板方向固定部、及び前記カッタースポークの側面板に沿って延びる側面板方向固定部を一体に有してなり、前記前面板方向固定部の内面と前記側面板方向固定部の内面との間が断面略弓形に形成されてその間に断面略円弧形状の溝をなすガイド部と、前記前面板方向固定部と前記側面板方向固定部との間のコーナー部と前記コーナー部に対向する前記ガイド部の一部との間に貫通して形成され、前記コーナー部にビット突出開口を開口され、前記ガイド部の一部にビット挿通口を開口されるビット挿通支持部とを有する固定部と、前記固定部の前記前面板方向固定部と前記側面板方向固定部との間に前記ガイド部の案内により回動可能にかつ前記固定部の前記ビット挿通口を開閉可能に配置される断面略円弧形状の外周面を有する断面略弓形を呈し、前記外周面にビット挿通口を開口され、前記外周面の対向面にビット挿入口を開口されて、前記断面略円弧形状の外周面と前記外周面の対向面との間に貫通され、前記固定部のビット挿通支持部に連通可能なビット挿通支持部と、前記外周面の対向面の前記ビット挿入口に連結固定され、前記ビット挿通支持部に連通可能な略筒形のビット挿通部とを有し、前記外周面のビット挿通口を前記固定部のビット挿通口に合せて前記固定部の前記ガイド部内に回動可能に組み込み配置される回動部とを備える請求項１に記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項3】

回動部の外周面の断面略円弧形状は半円よりも小さい弧をなし、固定部のガイド部の断面略円弧形状は前記回動部の外周面の断面略円弧形状よりも少し大きい弧をなす請求項２に記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項4】

固定部に回動部の回動経路上で前記回動部のビット挿通口を前記固定部のビット挿通口に位置決めして前記回動部の回動を停止する開位置ストッパーと前記回動部の外周面を前記固定部のビット挿通口に位置決めして前記回動部の回動を停止する閉位置ストッパーとを備える請求項２又は３に記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項5】

固定部の両端面でガイド部の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ軸受を有し、回動部の両端面で外周面の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ回動軸を有し、前記回動部は両端面の前記各回動軸が前記固定部の両端面の前記各軸受に軸支されて前記固定部に組み込まれ、前記回動部の各回動軸の一方に回転操作部を備える請求項２乃至４のいずれかに記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項6】

遮断部は、回動部の外周面からなる請求項２乃至５のいずれかに記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項7】

ビット直動機構は、ティース型ビットに連結され、前記ティース型ビットを固定部、回動部の各ビット挿通支持部内に挿通するための外周面にねじを有するロッドと、前記回動部の略筒形のビット挿通部の前記回動部とは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッド外周面の前記ねじに螺合され、前記ロッドを進退駆動するためのナット、及び前記ナットを回転駆動するナット駆動部とを備える請求項１乃至６のいずれかに記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項8】

ビット直動機構は、ティース型ビットに連結され、前記ティース型ビットを固定部、回動部の各ビット挿通支持部内に挿通するための外周面にラックを有するロッドと、前記回動部の略筒形のビット挿通部の前記回動部とは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッド外周面の前記ラックに噛合され、前記ロッドを進退駆動するためのピニオンギア、及び前記ピニオンギアを回転駆動するピニオンギア駆動部とを備える請求項１乃至６のいずれかに記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【請求項9】

ロッドは複数の分割ロッドが直列に着脱可能に連結されてなる請求項７又は８に記載のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの掘削工事に使用するシールド掘進機を含むトンネル掘進機の特にティース型ビットの取り付け、交換に適したトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造に関する。

【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、地山を切削するためのカッタービットが複数配設されている。この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している。

【0003】

ところで、このカッターヘッドのカッタービットは、地山を切削することで摩耗、損傷する。このカッタービットの摩耗、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、カッタービットの交換が必要となる。近年、トンネルの掘削工事の長距離化により、このカッタービットの維持及びその交換方法が重要になっている。

【0004】

本願出願人は、この種のトンネル掘進機において、切削ビットにカッターヘッドの回動方向に関わらず適切な切削角や逃げ角を付与できるようにして、切削ビットの逃げ面の摩耗を可及的に防止し、長寿命化を図ること、また、切削ビットが摩耗、損傷して掘削に適さなくなったときは、カッタースポーク内の大気圧下の作業室で切削ビットを安全に交換できるようにすることを目的として、新たな切削ビット取付構造を特許文献１により提案している。

【0005】

この文献１の切削ビット取付構造は、トンネル掘進機前面のカッターヘッドのカッタースポーク内に切削ビットを交換するための作業室（作業空間）を有し、このカッタースポーク内でカッタースポークの前面板に切削ビットを取り付けるためのもので、外部ケースと、内部ケースと、ロッド及びロッド固定部と、内部ケース回動規制部とにより構成される。

【0006】

外部ケースは、先端側に断面略円弧形状の溝をなすガイド部、及びガイド部の溝の底部を貫通し、切削ビットを挿通可能にかつ切削ビットをガイド部の溝の延びる方向に所定の角度だけ揺動可能に切削ビット挿通口を有し、後端側が開口されて、カッターヘッドの前面板に形成される取付開口に切削ビット挿通口をカッターヘッドの前方に向け、かつガイド部をカッターヘッドの接線方向に向けて取り付けられる。

【0007】

内部ケースは、外部ケースのガイド部に沿って摺動可能な断面略円弧形状の外周面、及びこの外周面に切削ビット突出口を開口され、反対側に切削ビット挿入口が開口され、切削ビットが挿通可能な切削ビット挿通部を有し、外部ケースの切削ビット挿通口に切削ビット突出口を合せて外部ケース内に回動可能に組み込み配置される。

【0008】

ロッドは、切削ビットに連結され、切削ビットを内部ケースの切削ビット挿通部内に挿入、支持するためのもので、ロッド固定部は、内部ケースの外側に切削ビット挿入口に対向して着脱可能に取り付けられ、このロッド固定部により、ロッドが固定される。内部ケース回動規制部は、外部ケース及び内部ケース間に着脱可能に設けられる。この内部ケース回動規制部により、外部ケースの切削ビット挿通口に対して切削ビット突出口を所定の角度だけ揺動可能に内部ケースの回動を規制する。

【0009】

このようにして切削ビットにロッドを連結して、切削ビットを外部ケース内の内部ケースの切削ビット挿通部に通し切削ビットの先端切刃を外部ケースの切削ビット挿通口を通じてカッターヘッドの前面板から突出させ、ロッドをロッド固定部に回転自在に取り付ける。かくしてカッターヘッドの回動により切削ビットで切羽に切り込み、切削ビットが切羽からの反力を受けて所定の角度だけ傾斜して、切羽を掘削するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２０１６－１６９５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、特許文献１の切削ビット取付構造を、ティース型ビットの取り付けに適用した場合に、次の点で改善の余地がある。
（１）特許文献１の切削ビット取付構造では、カッタースポークの前面板の略中央に取付開口が設けられ、切削ビットはこの取付開口に取り付けられて、カッタースポークの前方に突出されているが、ティース型ビットをカッタースポークの前面板に取り付けてしまうと、ローラビットなど他のカッタービットを並設することが難しく、カッタースポークの前面板や内部空間を有効に活用することができない。
（２）特許文献１の切削ビット取付構造では、外部ケースの切削ビット挿通口と内部ケースの切削ビット挿通部は寸法（径）が異なるが、ティース型ビットの場合も同様にすると、ビット取付部の構造が複雑になり、コストも増大して、好ましくない。
（３）特許文献１の切削ビット取付構造では、切削ビットの切削反力は内部ケースの切削ビット挿通部後端部のロッド固定部で支持されているが、ティース型ビットの場合も同様にすると、ティース型ビットの片持ち長が大きくなるため、ビット体の断面を大きくする必要があり、そうすると、装置全体が大きくなり、コストも増大して、好ましくない。
（４）特許文献１の切削ビット取付構造では、ロッドそれ自体を正逆回転するため、切削ビットに対してロッドを回転（空転）可能に連結しているが、ティース型ビットの場合も同様にすると、ティース型ビットとロッドとの連結構造が複雑になり、コストも増大して、好ましくない。

【0012】

本発明は、このような従来の問題を解決するもので、この種のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造において、カッタースポークの前側の各隅角部にティース型ビットを交換可能に配置して、カッタースポークの前面板にローラビットなど他のカッタービットを並設可能にし、カッタースポークの前面板や内部空間を有効に活用できるようにすること、ビット取付部にビット挿通部を同一形状、同一寸法（径）にして設け、ビット取付部を簡単な構造にすること、ティース型ビットの掘削反力の一部をビット取付部のビット挿通部で支持し、掘削反力のビット軸方向の成分をロッドとナットとのねじ締結により支持するようにして、ティース型ビットの片持ち長を小さくすること、ロッドそれ自体を回転させないようにしてティース型ビットとロッドとを簡単な連結機構で連結固定することなど、を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は、
トンネル掘進機に複数のカッタースポークを有するカッターヘッドを備え、前記各カッタースポーク内にカッタービットを大気圧下で取り付け、交換可能な作業空間を有し、前記各カッタースポーク内で前記カッタースポークにティース型ビットを取り付け、交換するためのトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造であって、
前記カッタースポークの前面板と両側の各側面板との間で前記カッタースポークの前側の各隅角部側にそれぞれ、ビット取付・交換装置を対にして装備し、
前記ビット取付・交換装置は、
前記カッタースポークの前側の隅角部に前記ティース型ビットを突出させるビット突出開口を有し、前記カッタースポークの内部側にビット挿入口を有し、前記ビット挿入口から前記ビット突出開口までティース型ビットを摺動可能に延びるビット挿通支持部と、前記ビット挿通支持部を開閉可能に遮断する遮断部とを有してなるビット取付部と、
前記カッタースポークの内部側で前記ビット取付部に前記ビット挿通支持部に対向して着脱可能に取り付けられ、前記ビット挿通支持部上でティース型ビットを進退駆動するビット直動機構と、
を備え、
前記カッタースポークの前側の両隅角部にそれぞれ、前記ビット取付部を固定し、前記各ビット取付部の前記各ビット挿通支持部に一対のティース型ビットを前記ビット直動機構を介して取り付け又は交換し、各ティース型ビットを前記カッタースポークの前側の両隅角部から斜め前方に向けて突出させる、
ことを要旨とする。

【0014】

また、このティース型ビット取付・交換構造では、各部に次のような構成を有することが好ましい。
（１）ビット取付部は、カッタースポークの前側の隅角部から前記カッタースポークの前面板に沿って延びる前面板方向固定部、及び前記カッタースポークの側面板に沿って延びる側面板方向固定部を一体に有してなり、前記前面板方向固定部の内面と前記側面板方向固定部の内面との間が断面略弓形に形成されてその間に断面略円弧形状の溝をなすガイド部と、前記前面板方向固定部と前記側面板方向固定部との間のコーナー部と前記コーナー部に対向する前記ガイド部の一部との間に貫通して形成され、前記コーナー部にビット突出開口を開口され、前記ガイド部の一部にビット挿通口を開口されるビット挿通支持部とを有する固定部と、前記固定部の前記前面板方向固定部と前記側面板方向固定部との間に前記ガイド部の案内により回動可能にかつ前記固定部の前記ビット挿通口を開閉可能に配置される断面略円弧形状の外周面を有する断面略弓形を呈し、前記外周面にビット挿通口を開口され、前記外周面の対向面にビット挿入口を開口されて、前記断面略円弧形状の外周面と前記外周面の対向面との間に貫通され、前記固定部のビット挿通支持部に連通可能なビット挿通支持部と、前記外周面の対向面の前記ビット挿入口に連結固定され、前記ビット挿通支持部に連通可能な略筒形のビット挿通部とを有し、前記外周面のビット挿通口を前記固定部のビット挿通口に合せて前記固定部の前記ガイド部内に回動可能に組み込み配置される回動部とを備える。
この場合、回動部の外周面の断面略円弧形状は半円よりも小さい弧をなし、固定部のガイド部の断面略円弧形状は前記回動部の外周面の断面略円弧形状よりも少し大きい弧をなすことが好ましい。
この場合、固定部に回動部の回動経路上で前記回動部のビット挿通口を前記固定部のビット挿通口に位置決めして前記回動部の回動を停止する開位置ストッパーと前記回動部の外周面を前記固定部のビット挿通口に位置決めして前記回動部の回動を停止する閉位置ストッパーとを備えることが好ましい。
この場合、固定部の両端面でガイド部の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ軸受を有し、回動部の両端面で外周面の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ回動軸を有し、前記回動部は両端面の前記各回動軸が前記固定部の両端面の前記各軸受に軸支されて前記固定部に組み込まれ、前記回動部の各回動軸の一方に回転操作部を備えることが好ましい。
この場合、遮断部は、回動部の外周面からなることが好ましい。
（２）ビット直動機構は、ティース型ビットに連結され、前記ティース型ビットを固定部、回動部の各ビット挿通支持部内に挿通するための外周面にねじを有するロッドと、前記回動部の略筒形のビット挿通部の前記回動部とは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッド外周面の前記ねじに螺合され、前記ロッドを進退駆動するためのナット、及び前記ナットを回転駆動するナット駆動部とを備える。
この場合、ロッドは複数の分割ロッドが直列に着脱可能に連結されてなることが好ましい。
（３）ビット直動機構は、ティース型ビットに連結され、前記ティース型ビットを固定部、回動部の各ビット挿通支持部内に挿通するための外周面にラックを有するロッドと、前記回動部の略筒形のビット挿通部の前記回動部とは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッド外周面の前記ラックに噛合され、前記ロッドを進退駆動するためのピニオンギア、及び前記ピニオンギアを回転駆動するピニオンギア駆動部とを備える。
この場合、ロッドは複数の分割ロッドが直列に着脱可能に連結されてなることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明のトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造では、上記の構成により、次のような本発明独自の格別な効果を奏する。
（１）このティース型ビット取付・交換構造によれば、カッタースポークの前側の両隅角部にそれぞれ、ビット取付部を固定し、各ビット取付部の各ビット挿通支持部に一対のティース型ビットをビット直動機構を介して取り付け又は交換し、各ティース型ビットをカッタースポークの前側の両隅角部から斜め前方に向けて突出させるようにしたので、カッタースポークの前側の各隅角部にティース型ビットを交換可能に配置して、カッタースポークの前面板及びその内部にローラビットなど他のカッタービットの取付スペースを確保することができ、カッタースポークの前面板にローラビットなど他のカッタービットを並設することができる。したがって、この構造により、カッタースポークの前面板や内部空間を有効に活用することができる。
（２）このティース型ビット取付・交換構造によれば、ビット取付部に、カッタースポークの前側の隅角部にティース型ビットを突出させるビット突出開口を有し、カッタースポークの内部側にビット挿入口を有し、ビット挿入口からビット突出開口までティース型ビットを摺動可能に延びるビット挿通支持部が設けられるので、ビット取付部にビット挿通部を同一形状、同一寸法（径）にして、ビット取付部を簡単な構造にすることができる。
（３）このティース型ビット取付・交換構造によれば、このビット取付・交換装置は、ビット挿通支持部と遮断部とを有するビット取付部に、カッタースポークの内部側でビット取付部のビット挿通支持部に対向して着脱可能に取り付けられ、ビット挿通支持部上でティース型ビットを進退駆動するビット直動機構を備えるので、ビット直動機構を、例えばティース型ビットに連結されるねじ軸からなるロッドとロッドを進退駆動するナット及びナット駆動部により構成することで、ティース型ビットの掘削反力の一部をビット取付部のビット挿通支持部で支持し、掘削反力のビット軸方向の成分をロッドとナットとのねじ締結により支持することができ、このようにすることによりティース型ビットの片持ち長を小さくすることができる。
（４）このティース型ビット取付・交換構造によれば、ビット直動機構を例えばティース型ビットに連結されるねじ軸からなるロッドとロッドを進退駆動するナット駆動部により構成して、ロッドそれ自体を回転させないようにすることで、ティース型ビットとロッドとをねじ締結など簡単な連結機構で連結固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態に係るトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造の全体構成をトンネル掘進機の正面から示す図（正面図）

【図2】同構造の全体構成をトンネル掘進機の側面を断面して示す図（側面断面図）

【図3】同構造の具体的な構成を示す図（正面図）

【図4】同構造の具体的な構成を示す図（（ａ）は平面断面図（ｂ）は要部断面図（（ａ）のｎ－ｎ線断面図））

【図5】同構造の特にティース型ビット及びロッドの各構成を示す図（部分側面断面図）

【図6】同構造の特に略筒形のビット挿通部、ロッド及びナットの各構成を示す図（一部省略平面断面図）

【図7】同構造の特にビット直動機構の構成を示す図（一部省略平面断面図）

【図8】同構造におけるティース型ビットの取り付け例及び同構造の主たる効果を示す図（平面断面図）

【図9】同構造におけるティース型ビットの交換手順を示す図（平面断面図）

【図10】同構造に用いるビット直動機構の変更例を示す図（（ａ）は一部省略側面断 面図（ｂ）は一部断面背面図）

【図11】同構造に用いるティース型ビット及びその支持形式の変更例を示す図（（ａ）は平面断面図（ｂ）は正面図）

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１、図２はこの発明の一実施の形態に係るトンネル掘進機のティース型ビット取付・交換構造（以下、本構造という。）の全体構成を示し、図３、図４は本構造の具体的な構成を示している。図５、図６及び図７は本構造の要部を示している。図８は本構造におけるティース型ビットの取り付け例及び本構造の主たる効果を示している。図９は本構造におけるティース型ビットの交換手順を示している。図１０、図１１は本構造の要部の変更例を示している。

【0018】

図１、図２に示すように、ここでトンネル掘進機に、地下水位以下の地中を掘進するシールドТＢＭを例示している。このシールドТＢＭ（以下、単にТＢＭという。）は、４翼のスポーク型カッターヘッドを備える。このカッターヘッド１００は、４本のカッタースポーク１１０が中枢体１２０の外周面に９０度間隔で接続され、各カッタースポーク１１０の最外周端間にカッターリング１７０が取り付けられて構成される。中枢体１２０は後端部に円錐台形状の旋回体１３０が接続され、この旋回体１３０の後端部に回転輪１４０が連結される。しかしてカッターヘッド１００は、回転輪１４０がТＢＭの前部に旋回ベアリング１５０を介して支持され、回転輪１４０にギアを介してカッター駆動装置１６０が作動連結される。このようにしてカッターヘッド１００、すなわち、４本のカッタースポーク１１０はカッター駆動装置１６０により回転駆動されるようになっている。各カッタースポーク１１０やカッターリング１７０には切羽を切削する複数のカッタービットが装着される。この種のТＢＭの場合、通常、さまざまな地盤を想定して、ローラービット、先行ビット、ティースビットなどが併設される。各カッタースポーク１１０は、断面略四角形の略角筒形に形成され、内部がカッター室として、ТＢＭの本体内部に連通されて、本体内部から入退可能で、大気圧下でカッタービットの取付・交換作業が可能になっている。各カッタースポーク１１０の背面には掘削土砂と作泥土材を撹拌混合するための複数の撹拌翼１８０が取り付けられる。ТＢＭの本体前面で回転輪１４０の周囲に隔壁１９０が設けられ、本体前面の外周にはカッターフード２００が突設される。しかしてこれら隔壁１９０、カッターフード２００と、カッターヘッド１００との間に切羽室１０１が画成される。隔壁１９０に土圧計２１０が埋設され、この土圧計２１０で切羽室１０１内に充満された泥土の圧力が検出される。隔壁１９０の下方にはスクリューコンベアなどからなる排土装置２２０が装着され、この排土装置２２０により、切羽室１０１内の泥土が排出され、切羽室１０１内の泥土圧が一定に保持される。このようにして切羽室１０１内の泥土圧が一定に保持され、ТＢＭの掘進が制御される。なお、ТＢＭには、周知のとおり、ТＢＭの掘進に使用するシールドジャッキが搭載されるが、ここではその図示を省略してある。

【0019】

図１、図２に示すように、本構造は、ТＢＭに複数のカッタースポーク１１０を有するカッターヘッド１００を備え、各カッタースポーク１１０内にカッタービットを大気圧下で取り付け、交換可能な作業空間を有し、これら各カッタースポーク１１０内でカッタースポーク１１０にティース型ビットＣを取り付け、交換するためのもので、本構造では、特に、図３に示すように、カッタースポーク１１０の前面板１１１と両側の各側面板１１２との間でカッタースポーク１１０の前側の両隅角部側にそれぞれ、複数のビット取付・交換装置Ａを対にして装備され、これらビット取付・交換装置Ａを介して、カッタースポーク１１０の前側の両隅角部に複数の一対のティース型ビットＣを取り付け可能に又は交換可能になっている。

【0020】

図４に示すように、各ビット取付・交換装置Ａは、カッタースポーク１１０の前側の隅角部にティース型ビットＣを突出させるビット突出開口１０１を有し、カッタースポーク１１０の内部側にビット挿入口２０２を有し、ビット挿入口２０２からビット突出開口１０１までティース型ビットＣを摺動可能に延びるビット挿通支持部２０、１０と、ビット挿通支持部２０、１０を開閉可能に遮断する遮断部２１とを有してなるビット取付部Ａ１と、カッタースポーク１１０の内部側でビット取付部１にビット挿通支持部２０に対向して着脱可能に取り付けられ、ビット挿通支持部２０、１０上でティース型ビットＣを進退駆動するビット直動機構Ａ２とを備えて構成される。

【0021】

ビット取付部Ａ１は、カッタースポーク１１０の前側の隅角部に固定されるビット取付部Ａ１の外殻（シェル）をなす固定部１と、固定部１内に組み込まれる回動部２とを備える。

【0022】

固定部１は、カッタースポーク１１０の前側の隅角部からカッタースポーク１１０の前面板１１１に沿って延びる前面板方向固定部１１、及びカッタースポーク１１０の側面板１１２に沿って延びる側面板方向固定部１２を一体に有してなる。前面板方向固定部１１の外面はカッタースポーク１１０の前面板１１１の幅方向に長い横長の長方形の平面状に形成される。側面板方向固定部１２の外面はカッタースポーク１１０の側面板１１２の幅方向に長い横長の長方形の平面状に形成される。前面板方向固定部１１の内面と側面板方向固定部１２の内面との間は断面略弓形に形成されてその間に断面略円弧形状の溝をなすガイド部１３が設けられる。この場合、固定部１のガイド部１３の断面略円弧形状は後述する回動部２の外周面２１の断面略円弧形状よりも少し大きい弧をなす。また、このガイド部１３の断面略円弧形状は、後述する回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）をカッタースポーク１１０の前面板１１１と側面板１１２との間のカッタースポーク１１０の隅角部に対応する固定部１のコーナー部に対向させる位置に案内する開位置ガイド面１３１と、回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）を前面板方向固定部１１の外面に対して直角に向けてその内面に対向させる位置に案内する閉位置ガイド面１３２とを有する。

【0023】

そして、前面板方向固定部１１と側面板方向固定部１２との間のコーナー部とこのコーナー部に対向するガイド部１３の一部との間にティース型ビットＣの断面形状と略同じ大きさ、形状（この場合は、角形）に貫通して形成され、コーナー部にビット突出開口１０１を開口され、ガイド部１３の一部にビット挿通口１０２を開口されるビット挿通支持部１０が設けられる。このビット挿通支持部１０はティース型ビットＣが摺動可能である。

【0024】

また、この固定部１の上下両端面でガイド部１３の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ軸受１４を有する。固定部１の上下両端面はそれぞれ、平板からなり、これらの平板に軸受１４が円筒状に形成される。

【0025】

さらに、この固定部１には、後述する回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）をカッタースポーク１１０の前面板１１１と側面板１１２との間の隅角部に対向させる位置で回動部の回動を停止する開位置ストッパー１５と、回動部２の外周面 ２１の中央（後述するビット挿通口２０１）を前面板方向固定部１１の外面に対して直角に向けてその内面に対向させる位置で回動部２の回動を停止する閉位置ストッパー１６とを有する（この点は後述することから明らかになるが、次のように、言い換えられる。すなわち、固定部１には、回動部２の回動経路上で回動部１のビット挿通口２０１を固定部１のビット挿通口１０２に位置決めして回動部２の回動を停止する開位置ストッパー１５と回動部２の外周面２１を固定部１のビット挿通口１０２に位置決めして回動部２の回動を停止する閉位置ストッパー１６とを有する。）。

【0026】

ここで、開位置ストッパー１５は、固定部１のガイド部１３のカッタースポーク１１０の側面板１１２側の端部に配設され、後述する回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）がカッタースポーク１１０の前面板１１１と側面板１１２との間の隅角部に対向された状態で、回動部２の外周面２１の対向面２２の側面板方向固定部１２側の端部に係合可能な回動停止部材１５１と、回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）がカッタースポーク１１０の前面板１１１と側面板１１２との間の隅角部に対向された状態で、回動部２の外周面２１の対向面２２の前面板方向固定部１１側の端部に係止可能に固定部１に穿設された係止孔１５２に係脱可能な係止キー１５３とからなる。閉位置ストッパー１６は、固定部１のガイド部１３のカッタースポーク１１０の前面板１１１側の端部に配設され、後述する回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）が前面板方向固定部１１の外面に対して直角に向けてその内面に対向された状態で、回動部２の外周面２１の対向面２２の前面板方向固定部１１側の端部に係合可能な回動停止部材１６１と、回動部２の外周面２１の中央（後述するビット挿通口２０１）が前面板方向固定部１１の外面に対して直角に向けてその内面に対向された状態で、回動部２の外周面２１の対向面２２の側面板方向固定部１２側の端部に係止可能に固定部１に穿設された係止孔１６２（図８参照）に係脱可能な係止キー１６３（図８参照）とからなる。

【0027】

なお、この固定部１において断面略円弧形状のガイド部１３に対向する面、言い換えれば、前面板固定部１１を正面とした場合の背面は断面直線状の開口部１７になっている。

【0028】

回動部２は回動部本体２ａと略筒形のビット挿通部２ｂとからなる。

【0029】

回動部本体２ａは、固定部１の前面板方向固定部１１と側面板方向固定部１２との間にガイド部１３の案内により回動可能にかつ固定部１のビット挿通口１０２を開閉可能に配置される断面略円弧形状の外周面２１とこの外周面２１の両端間に断面略直線状（つまり、平面形状）に延びるこの外周面２１の対向面２２とを有し、全体として断面略弓形形状を呈してなる。この場合、回動部本体２ａの外周面２１の断面略円弧形状は半円よりも小さい弧をなす。この回動部本体２ａの断面略円弧形状の外周面２１の中央とこの外周面２１の対向面２２の中央との間に固定部１のビット挿通支持部１０の断面形状と同じ大きさ、形状（この場合は、角形）に貫通して形成され、外周面２１の中央にビット挿通口２０１を開口され、外周面２１の対向面２２の中央にビット挿入口２０２が開口されて、固定部１のビット挿通支持部１０に連通可能なビット挿通支持部２０が設けられる。このビット挿通支持部２０はティース型ビットＣが摺動可能である。この回動部本体２ａの外周面２１で中央のビット挿通口２０１の周囲及び両側の縁部に近接して止水用のシールＳ１、Ｓ２が設けられる。

【0030】

また、この回動部本体２ａの両端面で外周面２１の断面略円弧形状の円弧の中心となる位置にそれぞれ回動軸２４を有する。この場合、各回動軸２４は固定部１両端の軸受１４に嵌挿可能に回動部本体２ａの両端面から円柱状に突出される。

【0031】

略筒形のビット挿通部２ｂは、固定部１のビット挿通支持部１０の断面形状と同じ大きさ、形状（この場合は、角形）を有して、回動部本体２ａの外周面２１の対向面２２のビット挿入口２０２に同心的に対向して連結固定され、回動部本体２ａのビット挿通支持部２０に連通可能になっている。このビット挿通部２ｂはティース型ビットＣが摺動可能である。このビット挿通部２ｂには回動部本体２ａとは反対側の端部の開口面縁部に外側に突出するフランジ２５が設けられる。このフランジ２５には複数のボルトを締結するための複数のねじ孔が設けられる。回動部本体２ａのビット挿通支持部２０のビット挿通口２０１と略筒形のビット挿通部２ｂの端部開口面までの長さは少なくともティース型ビットＣの長さよりも大きい寸法を有する。

【0032】

しかして回動部２は、外周面２１のビット挿通口２０１を固定部１のビット挿通口１０２に合せて、両端面の各回動軸２４が固定部１の両端面の各軸受１４に軸支され、固定部１のガイド部１３内に回動可能に組み込み配置される。そして回動部２の各回動軸２４の一方に回転操作部２６が備え付けられる。この場合、回転操作部２６に手動式の回動レバー（以下、回動レバー２６という。）が用いられ、この回動レバー２６を手動で回動操作することにより、回動部２が回動されるようになっている。なお、回動レバー２６の近傍にはこの回動レバー２６を任意の回動位置でロック可能にロック部（図示省略）が併せて設けられる。

【0033】

回動部２はこのようにして形成され、遮断部２１は、この回動部本体２ａの外周面２１からなる。すなわち、固定部１のガイド部１３内で回動部本体２ａの外周面２１中央のビット挿通口２０１が前面板方向固定部１１と側面板方向固定部１２との間のコーナー部に対向されることにより、固定部１、回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０が連通されて開状態となり、回動部本体２ａの外周面２１中央のビット挿通口２０１が前面板方向固定部１１の外面に対して直角に向けてその内面に対向されることにより、固定部１のビット挿通支持部１０が回動部本体２ａの外周面２１で遮断されて閉状態となり、回動部本体２ａの外周面２１が遮断部として固定部１のビット挿通支持部１０を開閉するようになっている。

【0034】

このようにしてビット取付部Ａ１、遮断部２１が構成され、ビット取付部Ａ１は対にしてカッタースポーク１１０の前面板１１１と両側の各側面板１１２との間でカッタースポーク１１０の前側の各隅角部側に取り付けられる。この場合、カッタースポーク１１０の前面板１１１と両側の各側面板１１２との間でカッタースポーク１１０の前側の各隅角部側にビット取付部Ａ１が嵌合可能に、カッタースポーク１１０の前面板１１１と両側の各側面板１１２が切り欠かれてビット取付部装着部１１３が形成され、一対のビット取付部Ａ１は各ビット取付部装着部１１３に嵌め込まれて、ボルト止め又は溶接により、固定される。

【0035】

図４に示すように、ビット直動機構Ａ２は、ティース型ビットＣに連結され、ティース型ビットＣを固定部１、回動部２の各ビット挿通部１０、２０内に挿通するための外周面にねじを有するロッド３と、回動部２の略筒形のビット挿通部２ｂの回動部本体２ａとは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、ロッド３外周面のねじに螺合され、ロッド３を進退駆動するためのナット４、及びナット４を回転駆動するナット駆動部５（図７参照）とを備える。

【0036】

ここでティース型ビットＣは角形（この場合、断面矩形）を呈する棒状体からなり、先端の刃先は断面略Ｖ字形に形成されて、切削面と逃げ面とを有する。刃先には超硬チップが銀ロウ付けされて装着される。なお、このティース型ビットＣの刃先形状は、地盤の地質、ТＢＭの直径、ТＢＭの掘進距離などの諸条件により適宜設計され、各種の地盤に応じて掘削可能に形成される。このティース型ビットＣの後端部には、図５に示すように、ねじ孔２７が凹状に設けられる。また、外周面には、図４に示すように、止水用のシールＳ３が設けられる。このシールＳ３で固定部１、回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０内が外圧の土水圧から密閉される。

【0037】

図５に示すように、ロッド３はねじ棒からなり、ティース型ビットＣの後端部に連結される。この場合、ロッド３は外周面全体にねじ部３０１を有し、先端部にティース型ビットＣ後端部のねじ孔２７に螺合可能に小径の継手ねじ部３１が凸状に設けられる。このようにしてロッド３は先端部の継手ねじ部３１とティース型ビットＣ後端部のねじ孔２７とのねじ締結によりティース型ビットＣの後端部に同心的に連結される。また、ロッド３は複数の分割ロッド３Ｐが直列に着脱可能に連結されてなる。この場合、各分割ロッド３Ｐは、既述のとおり、外周面全体にねじ部３０１を有し、先端部に小径の継手ねじ部３１が凸状に設けられ、併せて後端部に先端の継手ねじ部３１が螺合可能なねじ孔３０が凹状に設けられる。このようにして各分割ロッド３Ｐが先端部の継手ねじ部３１と後端部のねじ孔３０とのねじ締結により連結され、所定の長さを有するロッド３として組み立てられる。

【0038】

図６に示すように、ナット４は、ナット部４０と、ナット部４０に同心的に固定されるリング状の回転板４１と、回転板４１にナット部４０と同心的に内輪を固定されるボールベアリング４２と、ボールベアリング４２の外輪にナット部４０と同心的に固定されるリング状の取付板４３とからなる。取付板４３は、略筒形のビット挿通部２ｂの開口面側の端部のフランジ２５に当接可能に形成され、フランジ２５の各ボルト挿通孔に対応して複数のボルト挿通孔が設けられる。

【0039】

図７に示すように、ナット駆動部５は、ナット部４０の外周面に固定されるウォームホイール５０と、取付板４３に設置固定されるモータ５１と、モータ５１の回転軸に作動連結され、ウォームホイール５０に噛合されるウォーム５２とにより構成される。

【0040】

このようにしてビット直動機構Ａ２が構成される。このビット直動機構Ａ２は、ティース型ビットＣの後端部にロッド３がねじ締結により連結され、このロッド３がナット４の各部に通されてロッド３外周面のねじ部３０１がナット部４０に螺合され、ロッド３とナット４が作動連結される。そして、ティース型ビットＣがビット取付部Ａ１のビット挿通支持部１０、２０に挿入された状態から、ナット４の取付板４３が回動部２の略筒形のビット挿通部２ｂの開口面側端部のフランジ２５に当接され、取付板４３の各ボルト挿通孔から挿通された複数のボルトがフランジ２５の各ねじ孔に締結されて、取付板４３とフランジ２５が固定され、ナット４が略筒形のビット挿通部２ｂの端部に同心的に装着される。

【0041】

本構造はかかる構成を備えて構成され、図４に示すように、カッタースポーク１１０の前側の両隅角部にそれぞれ、ビット取付部Ａ１を固定し、各ビット取付部Ａ１の各ビット挿通支持部２０、１０に一対のティース型ビットＣをビット直動機構Ａ２を介して取り付け又は交換し、各ティース型ビットＣをカッタースポーク１１０の前側の両隅角部から斜め前方に向けて突出させるようになっている。

【0042】

図８に一対のティース型ビットＣの取り付け状態を示している。図８に示すように、一対のティース型ビットＣはそれぞれ、カッタースポーク１１０の前面板１１１と各側面板１１２との間で前側の両隅角部側に固定された各固定部１及びこれら固定部１の内側ガイド部１３内に開位置ストッパー１５（図４参照）により固定された回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０に挿通支持されて、各固定部１のビット突出開口１０１、すなわち、カッタースポーク１１０の前側の両隅角部から斜め前方に向けて平面視ハの字形に突出される。この場合、各回動部２の回動軸２４（図４参照）に取り付けられた回動レバー２６（図４参照）は図示されないロック部によりロックされて回動を規制される。そして、各ティース型ビットＣの後端部にねじ締結により連結されたロッド３が回動部２の略筒形のビット挿通部２ｂを通して、略筒形のビット挿通部２ｂ端部のナット４に螺合され、ナット４から突出される。この場合、ロッド３に作用する水圧などのティース型ビットＣの軸力はボールベアリング４２（図６参照）で支持されて、取付板４３（図６参照）を経由して略筒形のビット挿通部２ｂに伝えられる。各ナット駆動部５（図７参照）のモータ５１（図７参照）は作動を停止され、モータ５１の回転軸に連結されたウォーム５２（図７参照）とナット４のウォームホイール５０（図７参照）との係合により、ナット４の回転が規制される。このようにして各ティース型ビットＣは地盤（切羽）に対する掘削位置まで突出されて固定される。

【0043】

このТＢＭで地盤を掘削するときは、図１、図２を参照すると、４本のカッタースポーク１１０からなるカッターヘッド１００を地盤の切羽に押し当て回動させながら切羽を掘削して、ТＢＭが前進する。カッターヘッド１００が回動されると、各カッタースポーク１１０の各一対のティース型ビットＣは切羽に切り込み、各ティース型ビットＣが切羽の掘削抵抗を受ける。各ティース型ビットＣの掘削反力の一部は固定部１及び回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０の内壁面で支持され、この掘削反力の各ティース型ビットＣの軸方向の成分は各ティース型ビットＣ後端部のロッド３のねじ部３０１（図５参照）とナット４（ナット部４０）のねじ部（図５参照）で支持される。

【0044】

このカッターヘッド１００の各ティース型ビットＣは、地盤を切削することで摩耗、損傷する。各ティース型ビット１００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、各ティース型ビットＣの交換が必要となる。

【0045】

図９に各ティース型ビットＣの交換手順を示している。
各ティース型ビットＣの交換はカッタースポーク１１０内の大気圧下の作業室で次の手順により行う。
（１）まず、固定部１のビット挿通支持部１０からティース型ビットＣを後退させる。

【0046】

この場合、まず、図９（１）に示すように、ナット駆動部５によりナット４を逆回転駆動してロッド３を後退する。すなわち、ナット駆動部５のモータ５１（図７参照）を作動させてモータ５１の回転軸に作動連結されたウォーム５２（図７参照）を逆回転させ、ナット部４０外周面のウォームホイール５０（図７参照）を逆回転方向に駆動することにより、ナット部４０を回転板４１、ボールベアリング４２の内輪（図７参照）とともに逆回転駆動し、ナット部４０に螺合されたロッド３を回動部本体２ａのビット挿通支持部２０、略筒形のビット挿通部２ｂから軸方向に後退駆動する。これにより、ロッド３に連結されたティース型ビットＣは固定部１のビット挿通支持部１０内を摺動してビット挿通支持部１０から後退される。この場合、ナット４の回転量に比例してティース型ビットＣは直動される。ティース型ビットＣの前方から水圧が作用しても、ティース型ビットＣはこの圧力に抵抗して必要な速度に制御されて移動される。このようにしてティース型ビットＣを固定部１のビット挿通支持部１０から後退し、ティース型ビットＣの先端を回動部本体２ａのビット挿通支持部２０に没入させる（すなわち、回動部本体２ａの外周面２１のビット挿通口２０１より内側まで引き込む。）。なお、ティース型ビットＣが回動部２のビット挿通支持部２０に没入されると、ティース型ビットＣは全体が回動部本体２ａのビット挿通支持部２０と回動部本体２ａに連結された略筒形のビット挿通部２ｂとの間に収納される。

【0047】

（２）次に、回動レバー２６により回動部２を回動し、回動部２のビット挿通口２０１を固定部１の前面板方向固定部１１の内面に向け、回動部２の外周面２１で固定部１のビット挿通支持部１０を遮断する。

【0048】

この場合、まず、回動レバー２６（図４参照）のロック部によるロックを外し、開位置ストッパー１５（図４参照）の一方、すなわち、固定部１の係止孔１５２に差し込まれた係止キー１５３を引き抜いて、回動部２の回動規制を解除する。そして、図９（２）に示すように、回動レバー２６を、平面視右回転方向に回動部２のビット挿通口２０１が固定部１の前面板方向固定部１１の内面に向けられるまで、言い換えれば、ティース型ビットＣ（の軸方向）がカッタースポーク１１０の側面板１１２と略平行になるまで、回動し、回動部２の外周面２１で固定部１のビット挿通口１０２を塞ぎ、固定部１のビット挿通支持部１０を遮断する。この回動部２の回動に当たり、回動部２に連結されたロッド３がカッター室に接触したりカッタービットの交換作業の妨げになったりする場合は、ロッド３を分割して長さを短くすることで、対応可能である。この場合、ロッド３は複数の分割ロッド３Ｐがねじ締結により連結されているので、各分割ロッド３Ｐを容易に取り外すことができる。

【0049】

（３）続いて、回動部２に連結された略筒形のビット挿通部２ｂからナット４をナット駆動部５とともに取り外し、ロッド３からナット４を外して、ロッド３を使って、回動部２のビット挿通支持部２０、略筒形のビット挿通部２ｂからティース型ビットＣを引き抜く。

【0050】

この場合、まず、閉位置ストッパー１６（図８参照）の一方をロックする。すなわち、固定部１の係止孔１６２に係止キー１６３を差し込んで、回動部２の回動を規制する。続いて、図９（３）に示すように、略筒形のビット挿通部２ｂ端部のフランジ２５（図６参照）からナット４の取付板４３（図６参照）をボルトを外して切り離し、略筒形のビット挿通部２ｂからナット４をナット駆動部５（図７参照）とともに取り外す。略筒形のビット挿通部２ｂからナット４を取り外したら、ロッド３上でナット部４０を逆回転して、ロッド３からナット４をナット駆動部５とともに取り外す。そして、略筒形のビット挿通部２ｂからロッド３を引き出し、回動部２のビット挿通支持部２０、略筒形のビット挿通部２ｂからティース型ビットＣを引き抜く。

【0051】

（４）続いて、新規のティース型ビットＣをロッド３に取り付けて、これまでの作業手順とは反対の手順で新規のティース型ビットＣをビット取付部Ａ１に取り付ける。すなわち、新規のティース型ビットＣを略筒形のビット挿通部２ｂに差し込み、ロッド３にナット４（図６参照）を螺合させ、ナット４をナット駆動部５（図７参照）とともに略筒形のビット挿通部２ｂの端部に取り付ける。

【0052】

この場合、新規のティース型ビットＣの後端部のねじ孔２７（図５参照）にロッド３先端部の継手ねじ部３１（図５参照）を締結して、新規のティース型ビットＣとロッド３とを連結する。このようにして新規のティース型ビットＣを略筒形のビット挿通部２ｂに差し込む。そして、ロッド３をナット４に螺合させて、このナット４の取付板４３（図６参照）を略筒形のビット挿通部２ｂ端部のフランジ２５（図６参照）に複数のボルトにより固定して、ナット４をナット駆動部５（図７参照）とともに略筒形のビット挿通部２ｂの端部に取り付ける。

【0053】

（５）続いて、ティース型ビットＣを回動部２の略筒形のビット挿通部２ｂから回動部２のビット挿通支持部２０に通して前進させ、ティース型ビットＣの先端部を回動部２のビット挿通口２０１まで前進させる。

【0054】

この場合、ナット駆動部５（図７参照）によりナット４（図７参照）を正回転駆動してロッド３を前進させる。すなわち、ナット駆動部５のモータ５１（図７参照）を作動させてモータ５１の回転軸に作動連結されたウォーム５２（図７参照）を正回転させて、ナット部４０外周面のウォームホイール５０（図７参照）を正回転方向に駆動することにより、ナット部４０を回転板４１、ボールベアリング４２の内輪（図７参照）とともに正回転駆動し、ナット部４０に螺合されたロッド３を略筒形のビット挿通部２ｂから回動部２のビット挿通支持部２０へ前進駆動する。このようにしてロッド３に連結されたティース型ビットＣを略筒形のビット挿通部２ｂ、回動部２のビット挿通支持部２０を通して前進させ、ティース型ビットＣの先端部を回動部２のビット挿通口２０１（の手前）まで送り出す。

【0055】

（６）続いて、回動レバー２６により回動部２を回動し、回動部２のビット挿通口２０１を固定部１のビット挿通支持部１０に向ける。

【0056】

この場合、まず、閉位置ストッパー１６（図８参照）の一方、すなわち、固定部１の係止孔１６２に差し込まれた係止キー１６３を引き抜いて、回動部２の回動規制を解除する。続いて、回動レバー２６（図４参照）を、平面視左回転方向に回動部２のビット挿通口２０１が固定部１のビット挿通口１０２に向けられるまで、言い換えれば、ティース型ビットＣ（の軸方向）をカッタースポーク１１０の前側の隅角部に向けて、回動する。これにより、固定部１のビット挿通支持部１０と回動部２のビット挿通支持部２０が一直線状に連通される。

【0057】

（７）そして、回動部２のビット挿通支持部２０のティース型ビットＣを固定部１のビット挿通支持部１０に通して前進させて、固定部１のビット突出開口１０１から突出させる。

【0058】

この場合、ナット駆動部５（図７参照）によりナット４を正回転駆動してロッド３を前進させる。すなわち、ナット駆動部５のモータ５１（図７参照）を作動させてモータ５１の回転軸に作動連結されたウォーム５２（図７参照）を正回転させて、ナット部４０外周面のウォームホイール５０（図７参照）を正回転方向に駆動することにより、ナット部４０を回転板４１、ボールベアリング４２の内輪（図７参照）とともに正回転駆動し、ナット部４０に螺合されたロッド３を略筒形のビット挿通部２ｂから回動部２のビット挿通支持部２０へ前進させ、ロッド３に連結されたティース型ビットＣを回動部２のビット挿通支持部２０から固定部１のビット挿通支持部１０へ前進させる。このようにしてティース型ビットＣを固定部１のビット挿通支持部１０へ前進させ、ティース型ビットＣの先端を固定部１のビット突出開口１０１から地盤の切羽に達するまで突出させる。そして、回動部２の回動軸２４の回動レバー２６（図４参照）をロック部によりロックし、開位置ストッパー１５の一方、すなわち、係止キー１５３（図４参照）を固定部１の係止孔１５２（図４参照）に差し込んで、回動部２の回動を規制する。このようにして回動部２の回動レバー２６、回動部２をそれぞれ、カッターヘッド１００による切羽の回転掘削の際に、掘削反力により回転しないように固定しておく。

【0059】

このようなティース型ビットＣの取り付け・交換形式により、大気圧下のカッタースポーク１１０内部（作業室）で作業員がティース型ビットＣの取り付け、交換を容易かつ確実に行うことができる。

【0060】

以上説明したように、本構造によれば、既述の各構成により、次のような本発明独自の格別な効果を奏する。

【0061】

本構造では、カッタースポーク１１０の前側の両隅角部にそれぞれ、ビット取付部Ａ１を固定し、各ビット取付部Ａ１の各ビット挿通支持部２０、１０に一対のティース型ビットＣをビット直動機構Ａ２を介して取り付け又は交換し、各ティース型ビットＣをカッタースポーク１１０の前側の両隅角部から斜め前方に向けて突出させるようにしたので、図８に示すように、カッタースポーク１１０の前側の各隅角部にティース型ビットＣを交換可能に配置して、カッタースポーク１１０の前面板１１１及びその内部にローラビットなど他のカッタービットの取付スペースを確保することができ、カッタースポーク１１０の前面板１１１にローラビットなど他のカッタービットを並設することができる。したがって、この構造により、カッタースポーク１１０の前面板１１１や内部空間を有効に活用することができる。

【0062】

本構造では、ビット取付部Ａ１に、カッタースポーク１１０の前側の隅角部にティース型ビットＣを突出させるビット突出開口１０１を有し、カッタースポーク１１０の内部側にビット挿入口２０２を有し、ビット挿入口２０２からビット突出開口１０１までティース型ビットＣを摺動可能に延びるビット挿通支持部２０、１０が設けられるので、ビット取付部Ａ１にビット挿通支持部２０、１０を同一形状、同一寸法（径）にして、ビット取付部Ａ１を簡単な構造にすることができる。

【0063】

本構造では、ビット取付・交換装置Ａは、ビット挿通支持部２０、１０と遮断部２１とを有するビット取付部Ａ１に、カッタースポーク１１０の内部側でビット取付部Ａ１のビット挿通支持部２０に対向して着脱可能に取り付けられ、ビット挿通支持部２０、１０上でティース型ビットＣを進退駆動するビット直動機構Ａ２を備えるので、ビット直動機構Ａ２を、例えばティース型ビットＣに連結されるねじ軸からなるロッド３とロッド３を進退駆動するナット４及びナット駆動部５により構成することで、ティース型ビットＣの掘削反力の一部をビット取付部Ａ１のビット挿通支持部２０、１０で支持し、掘削反力のビット軸方向の成分をロッド３とナット４とのねじ締結により支持して、ティース型ビットＣの片持ち長を小さくすることができる。

【0064】

本構造では、ビット取付・交換装置Ａのビット直動機構Ａ２を例えばティース型ビットＣに連結されるねじ軸からなるロッド３とロッド３を進退駆動するナット駆動部５とにより構成して、ロッド３それ自体を回転させないようにすることで、ティース型ビットＣとロッド３とをねじ締結など簡単な連結機構で連結固定することができる。

【0065】

なお、この実施の形態では、ティース型ビットＣを断面矩形のものとして例示したが、このティース型ビットＣの断面形状は任意であり、例えば、断面多角形又は断面円形又は断面楕円形であってもよい。このティース型ビットＣの断面形状に応じて、固定部１、回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０、略筒形のビット挿通部２ｂの各断面形状も変更される。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0066】

また、この実施の形態では、ビット直動機構Ａ２に、ナット駆動方式を採用したが、ラックとピニオン駆動方式を用いてよい。この場合、ビット直動機構Ａ２は、図１０に示すように、ティース型ビットＣに連結され、ティース型ビットＣを固定部１、回動部２の各ビット挿通支持部１０、２０内に挿通するための外周面にラック６１を有するロッド３と、回動部２の略筒形のビット挿通部２ｂの回動部本体２ａとは反対側の端部に着脱可能に取り付けられ、ロッド３外周面のラック６１に噛合され、ロッド３を進退駆動するためのピニオンギア６２、及びピニオンギア６２を回転駆動するピニオンギア駆動部（モータ）６３とを備える。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0067】

さらに、この実施の形態では、ティース型ビットＣの掘削反力の一部をビット取付部Ａ１のビット挿通支持部１０、２０で支持し、掘削反力のビット軸方向の成分をロッド３とナット４とのねじ締結により支持することで、ティース型ビットＣの片持ち長を小さくしているが、特に、カッタースポーク１１０の最外周に配置するティース型ビットＣの場合は、カッタースポーク１１０からの突出量が大きいので、図１１に示すように、ビット断面を大きくする、及び／又はビット取付部Ａ１の外面にティース型ビットＣを支持可能に支持補強ブロック７を設けてもよい。この場合、支持補強ブロック７は正面視四角形（例えば長方形）、平面視細長の四角形（例えば、平行四辺形）、側面視細長の四角形（例えば長方形）からなるブロック状に形成され、少なくとも片側一方の側面７ｓがビット取付部Ａ１のビット挿通支持部１０、２０内の一方側面１０ｓの延長面をなすように角度が付けられる。このようにして支持補強ブロック７は一方の側面７ｓをビット取付部Ａ１のビット突出開口１０１側に向けてビット突出開口１０１に隣接して取り付けられる。このようにすることで、ティース型ビットＣをさらにこの支持補強ブロック７で支持することができる。

【符号の説明】

【0068】

ТＢＭシールドТＢＭ（トンネル掘進機）
Ａ ビット取付・交換装置
Ａ１ ビット取付部
１ 固定部
１０ ビット挿通支持部
１０１ ビット突出開口
１０２ ビット挿通口
１０ｓ 一方の側面
１１ 前面板方向固定部
１２ 側面板方向固定部
１３ ガイド部
１３１ 開位置ガイド面
１３２ 閉位置ガイド面
１４ 軸受
１５ 開位置ストッパー
１５１ 回動停止部材
１５２ 係止孔
１５３ 係止キー
１６ 閉位置ストッパー
１６１ 回動停止部材
１６２ 係止孔
１６３ 係止キー
１７ 開口部
２ 回動部
２ａ 回動部本体
２ｂ 略筒形のビット挿通部
２０ ビット挿通支持部
２０１ ビット挿通口
２０２ ビット挿入口
Ｓ１、Ｓ２ 止水用のシール
２１ 外周面（遮断部）
２２ 外周面の対向面
２４ 回動軸
２５ フランジ
２６ 回動操作部（回動レバー）
Ａ２ ビット直動機構
Ｃ ティース型ビット
２７ ねじ孔
Ｓ３ 止水用のシール
３ ロッド
３０１ ねじ部
３０ ねじ孔
３１ 継手ねじ部
３Ｐ 分割ロッド
４ ナット
４０ ナット部
４１ 回転板
４２ ボールベアリング
４３ 取付板
５ ナット駆動部
５０ ウォームホイール
５１ モータ
５２ ウォーム
６１ ラック
６２ ピニオンギア
６３ ピニオンギア駆動部
７ 支持補強ブロック
７ｓ 一方の側面
１００ カッターヘッド
１０１ 切羽室
１１０ カッタースポーク
１１１ 前面板
１１２ 側面板
１１３ ビット取付部装着部
１２０ 中枢体
１３０ 旋回体
１４０ 回転輪
１５０ 旋回ベアリング
１６０ カッター駆動装置
１７０ カッターリング
１８０ 撹拌翼
１９０ 隔壁
２００ カッターフード
２１０ 土圧計
２２０ 排土装置（スクリューコンベア）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】