特許 7361014 トンネル掘削機および掘削ツール交換方法

(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】2023-10-04

(45)【発行日】2023-10-13

(54)【発明の名称】トンネル掘削機および掘削ツール交換方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020211809

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022098326

(43)【公開日】2022-07-01

【審査請求日】2023-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】521478094

【氏名又は名称】地中空間開発株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】花岡 泰治

(72)【発明者】

【氏名】海道 正樹

(72)【発明者】

【氏名】志田 智之

(72)【発明者】

【氏名】田村 憲

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２０２５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０５５８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２５９４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２６６５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０３０８８（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】

着脱可能な掘削ツールが取り付けられ、前記掘削ツールの着脱作業時に前記掘削ツールを旋回させて後方に向けることが可能なカッタスポークを含むカッタヘッドと、
チャンバを挟んで前記カッタヘッドの後方に配置された隔壁と、
前記隔壁に設けられ、前記掘削ツールの前記着脱作業が内側で行われる作業室と、
前記作業室と前記カッタスポークとを前後方向に相対移動させることによって、前記作業室と旋回後の前記カッタスポークの側部とを当接させる移動機構と、
前記作業室に設けられ、前記カッタスポークの外周側の端面に前記カッタヘッドの半径方向の外周側から当接して、前記外周側の端面と前記作業室の内面との間の隙間を遮断するシール部材と、を備える、トンネル掘削機。

【請求項2】

前記シール部材は、内部に封入された流体の量を調整することにより拡大縮小が可能な流体バッグであり、
前記流体バッグは、前記外周側の端面と当接するように拡大することにより、前記隙間を遮断するように構成されている、請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記作業室は、前記カッタヘッドの半径方向に延びる一対の側部当接壁と、前記一対の側部当接壁の内周側の端部を接続する底部当接壁とを含み、
前記一対の側部当接壁および前記底部当接壁は、前記カッタスポークに当接することにより、前記外周側の端面よりも内周側において、前記作業室の内側と前記作業室の外側とを遮断するように構成され、
前記カッタスポークの前記側部は、前記一対の側部当接壁および前記底部当接壁が面接触により当接する当接部を含む、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記作業室は、前記カッタスポークの前記側部と当接した状態で、前記カッタスポークの前記外周側の端面に略面一で接続される接続面を有し、
前記シール部材は、前記外周側の端面および前記接続面と当接するように拡大することにより、前記隙間を遮断するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項5】

前記カッタスポークは、前記カッタヘッドの半径方向に伸縮可能に構成されており、
前記作業室の最外周の内面および前記シール部材は、前記カッタスポークを縮めた状態で前記移動機構により前記作業室を前記カッタスポークに対して相対移動させることによって、前記カッタスポークに取り付けられた最外周の前記掘削ツールよりも外周側を通過するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項6】

前記カッタスポークは、前記カッタヘッドの本体部に固定される固定部材と、前記掘削ツールが取り付けられ、前記固定部材に対して移動する移動部材と、を有し、
前記固定部材および前記移動部材の一方には、係合部が設けられ、他方には、前記係合部が係合して前記移動部材の移動をガイドするガイド溝部が設けられ、
前記ガイド溝部は、
前記移動部材の移動をガイドして前記カッタスポークを伸縮させる伸縮ガイド溝部と、
前記カッタヘッドの半径方向において、前記伸縮ガイド溝部の内周側に接続され、前記カッタスポークが縮むことにより前記移動部材が内周側に位置する状態で、前記移動部材の移動をガイドして前記カッタスポークを旋回させる旋回ガイド溝部と、を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項7】

カッタスポークに取り付けられた着脱可能な掘削ツールを、前記掘削ツールの着脱作業時に旋回させて後方に向ける工程と、
隔壁に設けられ、内側で前記掘削ツールの前記着脱作業が行われる作業室を、前記カッタスポークに対して前後方向に相対移動させることによって、前記作業室と旋回後の前記カッタスポークの側部とを当接させる工程と、
前記作業室に設けられたシール部材を、前記カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、前記外周側の端面と前記作業室の内面との間の隙間を遮断する工程と、を備える、掘削ツール交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削機および掘削ツール交換方法に関し、特に、カッタスポークの掘削ツールを交換する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カッタスポークの掘削ツールを交換可能なシールド掘進機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、着脱可能なカッタビットが取り付けられたカッタスポークと、カッタビットの着脱作業が内側で行われる中空のスライドボックス（作業室）とを備えたシールド掘進機が開示されている。スライドボックスは、前後方向に貫通する貫通穴を有しており、貫通穴の後方側において大気室に連通している。貫通穴の前方側は、チャンバから内部に土砂が入り込まないように蓋部材により塞がれている。

【0004】

カッタスポークは、半径方向に延びるカッタスポークの中心軸線回りに旋回可能であり、交換対象のカッタビットを後方に向けることが可能に構成されている。スライドボックスは、前後方向に移動可能なように隔壁に設けられており、交換対象のカッタビットを後方に向けた状態で、前方に移動して後方側から前方端部をカッタスポークに圧接するように構成されている。その結果、スライドボックスは、内部に交換対象のカッタビットを配置した状態で、チャンバから内部に土砂が入り込まないように、水密性を確保している。なお、カッタビットは、カッタスポークの外周側に位置する程、摩耗しやすいため、交換対象のカッタビットには、最外周のカッタビットが含まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第２６５７２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、上記特許文献１には明記されてはいないが、一般的に、最外周のカッタビットは、カッタスポークの外周側の端面よりも外周側に突出した状態でカッタスポークに取り付けられる。上記特許文献１のシールド掘進機において、最外周のカッタビットがカッタスポークの外周側の端面よりも外周側に突出している場合、スライドボックス（作業室）を前方に移動させる際に、スライドボックスと最外周のカッタビットとの干渉を回避するために、スライドボックスの外周側部分を、突出する最外周のカッタビットよりも外周側を通過させる必要がある。しかしながら、この場合、スライドボックスの前進が完了した際（スライドボックスをカッタスポークに圧接した際）に、カッタスポークの外周側の端面と、スライドボックスの外周側部分の内面との間に、隙間が生じてしまい、スライドボックスの水密性を確実に確保することができないという問題点がある。また、カッタスポークの外周側の端面は、掘削に伴い摩耗しやすいため、カッタスポークの外周側の端面と、スライドボックスの外周側部分の内面との間に、経時的に隙間が生じてしまい、この場合においても、スライドボックスの水密性を確実に確保することができないという問題点がある。

【0007】

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、作業室の水密性を確実に確保することが可能なトンネル掘削機および掘削ツール交換方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明のトンネル掘削機は、着脱可能な掘削ツールが取り付けられ、掘削ツールの着脱作業時に掘削ツールを旋回させて後方に向けることが可能なカッタスポークを含むカッタヘッドと、チャンバを挟んでカッタヘッドの後方に配置された隔壁と、隔壁に設けられ、掘削ツールの着脱作業が内側で行われる作業室と、作業室とカッタスポークとを前後方向に相対移動させることによって、作業室と旋回後のカッタスポークの側部とを当接させる移動機構と、作業室に設けられ、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接して、外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断するシール部材と、を備える。

【0009】

この発明のトンネル掘削機では、上記のように、作業室に配置され、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接して、外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断するシール部材を設ける。これによって、カッタスポークの外周側の端面よりも外周側に突出する最外周の掘削ツールと、作業室とが干渉しないように、カッタスポークと作業室とを前後方向に相対移動させた場合に、シール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、カッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断して密着させることができる。また、カッタスポークの外周側の端面が掘削に伴い摩耗した場合においても、シール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、カッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断して密着させることができる。以上のように、シール部材により隙間を遮断して密着させることができるので、作業室の水密性を確実に確保することができる。

【0010】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、シール部材は、内部に封入された流体の量を調整することにより拡大縮小が可能な流体バッグであり、流体バッグは、外周側の端面と当接するように拡大することにより、隙間を遮断するように構成されている。このように構成すれば、カッタスポークの外周側の端面よりも外周側に突出する最外周の掘削ツールと干渉することなく作業室を移動させることが可能であり、カッタスポークの外周側の端面が掘削に伴い摩耗した場合でも、流体バッグの内部に封入された流体の量を調整することにより、摩耗したカッタスポークの外周側の端面の形状に合わせて流体バッグを拡大させることができるので、より密着性を向上させることができる。その結果、作業室の水密性をより確実に確保することができる。

【0011】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、作業室は、カッタヘッドの半径方向に延びる一対の側部当接壁と、一対の側部当接壁の内周側の端部を接続する底部当接壁とを含み、一対の側部当接壁および底部当接壁は、カッタスポークに当接することにより、外周側の端面よりも内周側において、作業室の内側と作業室の外側とを遮断するように構成され、カッタスポークの側部は、一対の側部当接壁および底部当接壁が面接触により当接する当接部を含む。このように構成すれば、一対の側部当接壁および底部当接壁を面接触で当接部に当接させることにより、外周側の端面よりも内周側においても、作業室の内側と作業室の外側とを遮断して、水密性を確実に確保することができる。

【0012】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、作業室は、カッタスポークの側部と当接した際に、カッタスポークの外周側の端面に略面一で接続される接続面を有し、シール部材は、外周側の端面および接続面と当接するように拡大することにより、隙間を遮断するように構成されている。このように構成すれば、カッタスポークの外周側の端面に略面一で接続される接続面により、カッタスポークの外周側の端面と作業室との境界に段差が生じることを抑制することができる。その結果、シール部材をカッタスポークの外周側の端面に対してより一層沿った状態で配置することができるので、作業室の水密性をより確実に確保することができる。

【0013】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、カッタスポークは、カッタヘッドの半径方向に伸縮可能に構成されており、作業室の最外周の内面およびシール部材は、カッタスポークを縮めた状態で移動機構により作業室をカッタスポークに対して相対移動させることによって、カッタスポークに取り付けられた最外周の掘削ツールよりも外周側を通過するように構成されている。このように構成すれば、作業室をカッタスポークに対して相対移動させる際に、作業室の最外周の内面およびシール部材を、カッタスポークに取り付けられた最外周の掘削ツールよりも外周側を通過させることができる。その結果、作業室の最外周の内面およびシール部材と、最外周の掘削ツールとが干渉することを確実に回避することができる。

【0014】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、カッタスポークは、カッタヘッドの本体部に固定される固定部材と、掘削ツールが取り付けられ、固定部材に対して移動する移動部材と、を有し、固定部材および移動部材の一方には、係合部が設けられ、他方には、係合部が係合して移動部材の移動をガイドするガイド溝部が設けられ、ガイド溝部は、移動部材の移動をガイドしてカッタスポークを伸縮させる伸縮ガイド溝部と、カッタヘッドの半径方向において、伸縮ガイド溝部の内周側に接続され、カッタスポークが縮むことにより移動部材が内周側に位置する状態で、移動部材の移動をガイドしてカッタスポークを旋回させる旋回ガイド溝部と、を有する。このように構成すれば、移動部材の移動をガイドしてカッタスポークを伸縮させる伸縮ガイド溝部に係合部を係合させることより、掘削時においてカッタスポークが土砂から掘削力および外力を受けることによって、または、伸縮時においてカッタスポークが土砂から外力を受けることによって、カッタスポークが意図せずに旋回してしまうことを防止することができる。また、移動部材の移動をガイドしてカッタスポークを旋回させる旋回ガイド溝部に係合させることにより、旋回時において、土砂から外力を受けてカッタスポークが意図せずに伸縮してしまうことを防止することができる。また、旋回ガイド溝部により、カッタスポークが縮むことによって移動部材が内周側に位置する状態で、カッタスポークを旋回させることができる。

【0015】

この発明の掘削ツール交換方法は、カッタスポークに取り付けられた着脱可能な掘削ツールを、掘削ツールの着脱作業時に旋回させて後方に向ける工程と、隔壁に設けられ、内側で掘削ツールの着脱作業が行われる作業室を、カッタスポークに対して前後方向に相対移動させることによって、作業室と旋回後のカッタスポークの側部とを当接させる工程と、作業室に設けられたシール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断する工程と、を備える。

【0016】

この発明の掘削ツール交換方法では、上記のように、作業室に配置されたシール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断する工程を設ける。これによって、カッタスポークの外周側の端面よりも外周側に突出する最外周の掘削ツールと、作業室とが干渉しないように、カッタスポークに対して作業室を前後方向に相対移動させた場合に、シール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、カッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断して密着させることができる。また、カッタスポークの外周側の端面が掘削に伴い摩耗した場合においても、シール部材を、カッタスポークの外周側の端面にカッタヘッドの半径方向の外周側から当接させて、カッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断して密着させることができる。以上のように、シール部材により隙間を遮断して密着させることができるので、作業室の水密性を確実に確保することが可能な掘削ツール交換方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、上記のように、作業室の水密性を確実に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態によるトンネル掘削機を側方から示した断面図である。

【図2】実施形態によるトンネル掘削機を前方から示した斜視図である。

【図3】実施形態によるトンネル掘削機のカッタヘッドの移動式のカッタスポークの分解斜視図である。

【図4】実施形態によるトンネル掘削機のカッタヘッドの移動式のカッタスポークの斜視図であり、図３に示した各部の組立図である。

【図5】実施形態によるトンネル掘削機のカッタヘッドの移動式のカッタスポークの伸縮および旋回について説明するための図である。

【図6】図２の９２－９２線に沿った作業室の断面図である。

【図7】図１の９０－９０線に沿った作業室の矢視図である。

【図8】図１の９１－９１線に沿った作業室の断面図である。

【図9】実施形態による掘削ツールの交換方法の第１（第１０）工程について説明するための図である。

【図10】実施形態による掘削ツールの交換方法の第２（第９）工程について説明するための図である。

【図11】実施形態による掘削ツールの交換方法の第３（第８）工程について説明するための図である。

【図12】実施形態による掘削ツールの交換方法の第４（第７）工程について説明するための図である。

【図13】実施形態による掘削ツールの交換方法の第５工程について説明するための図である。

【図14】実施形態による掘削ツールの交換方法の第６工程について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0020】

［実施形態］
図１～図１４を参照して、実施形態によるトンネル掘削機１００について説明する。以下では、トンネル掘削機１００が、泥土圧式のシールド掘進機である例について説明する。

【0021】

（トンネル掘削機の構成）
図１および図２に示す本実施形態のトンネル掘削機１００は、小～中口径タイプのシールド掘進機である例を示している。カッタヘッド４の後方には、カッタヘッド４を回転可能に支持する中空のセンターシャフトＳが設けられている。センターシャフトＳは、軸受を介して隔壁３の後方部材により回転支持されている。センターシャフトＳは、トンネル掘削機１００の中心軸線αに沿って、前後方向（掘進に対して）に延びている。

【0022】

センターシャフトＳは、隔壁３に設けられたモータＭから軸受の回転輪に設けられたリングギアＲＧを介して回転力が付与されるように構成されている。その結果、センターシャフトＳは、トンネル掘削機１００の中心軸線α回りに回転して、カッタヘッド４を回転させるように構成されている。中心軸線αは、トンネルの中心軸線と略一致している。

【0023】

各図では、トンネル掘削機１００の前後方向をＸ方向により示し、Ｘ方向のうち後方をＸ１方向により示し、前方（掘進方向）をＸ２方向により示している。

【0024】

また、各図では、上下方向をＺ方向により示し、Ｚ方向のうち上方をＺ１方向により示し、下方をＺ２方向により示している。

【0025】

また、各図では、Ｘ方向およびＺ方向に直交する左右方向をＹ方向により示し、Ｙ方向のうち前方側からトンネル掘削機１００を見た場合の右方向をＹ１方向により示し、左方向をＹ２方向により示している。

【0026】

また、各図では、中心軸線αに直交するカッタヘッド４の半径方向をＲ方向により示し、カッタヘッド４の中心軸線α回りの回転方向をＲＴ１方向により示している。以下では、カッタヘッド４の半径方向を、単に「半径方向」と記載する。また、以下では、カッタヘッド４の半径方向の外周側および内周側を、それぞれ、単に「外周側」および「内周側」と記載する。

【0027】

また、各図では、後述する伸縮式のカッタスポーク４ｂの中心軸線β回りの旋回方向をＲＴ２方向により示している。なお、中心軸線βは、所定の半径方向（Ｒ方向）に延びている。

【0028】

トンネル掘削機１００は、筒状の胴体１と、チャンバ（圧力室）２と、隔壁３と、カッタヘッド４と、隔壁３に設けられる作業室５と、作業室５に設けられる流体バッグ６と、作業室５を移動させる移動機構７とを備えている。なお、流体バッグ６は、特許請求の範囲の「シール部材」の一例である。

【0029】

本実施形態のトンネル掘削機１００は、掘削ツールＴの着脱作業時（交換作業時）に掘削ツールＴを旋回させて後方に向けた状態で、移動機構７により、作業室５をカッタスポーク４ｂに対して前後方向に相対移動させることによって、作業室５と旋回後のカッタスポーク４ｂの側部（後述する凹部４４１）とを当接させるように構成されている。なお、作業室５とカッタスポーク４ｂとは、直接メタルタッチされる。作業室とカッタスポークとを、少なくとも一方に取り付けられた止水材を介して間接的に当接させてもよい。なお、凹部４４１は、特許請求の範囲の「当接部」の一例である。

【0030】

トンネル掘削機１００は、最外周の掘削ツールＴと作業室５との干渉を避けるために、カッタスポーク４ｂを縮めた状態で移動機構７により作業室５をカッタスポーク４ｂに対して相対移動させて、作業室５の最外周の内面５２ａおよび流体バッグ６を、カッタスポーク４ｂに取り付けられた最外周の掘削ツールＴよりも外周側を通過させるように構成されている。

【0031】

その結果、カッタスポーク４ｂに対して作業室５が当接した際に、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと作業室５の最外周の内面５２ａとの間には、隙間Ｃ（図１２参照）が生じる。そこで、トンネル掘削機１００は、流体バッグ６を、伸縮式のカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに外周側から当接させて、外周側の端面４４ａと作業室５の最外周の内面５２ａとの間の隙間Ｃを遮断するように構成されている。これにより、作業室５の水密性が確保される。作業室５の水密性が確保された後、作業室５内に作業者Ｗ（図１４参照）が入り込み、掘削ツールＴの着脱作業が行われる。

【0032】

以下、トンネル掘削機１００の各部の構成について順に説明する。

【0033】

（トンネル掘削機の「胴体」の構成）
図１に示すように、胴体１は、前後方向（Ｘ方向）に延びる円筒状に形成されている。胴体１は、チャンバ２、隔壁３および大気室Ａなどを覆っている。

【0034】

（トンネル掘削機の「チャンバ」の構成）
チャンバ２は、カッタヘッド４により掘削された土砂が貯留される空間である。チャンバ２は、カッタヘッド４の後方で、かつ、隔壁３の前方に設けられている。チャンバ２内の土砂は、土砂排出機構Ｄを介して大気室Ａに排出される。

【0035】

（トンネル掘削機の「隔壁」の構成）
隔壁３は、チャンバ２を挟んでカッタヘッド４の後方に配置されている。隔壁３は、掘削した土砂が大気室Ａに流れ込むことがないように、隔壁３の前方のチャンバ２と、隔壁３の後方の大気室Ａとを区画している。

【0036】

隔壁３には、掘削ツールＴの着脱作業が内側で行われる中空の作業室５が設けられている。詳細には、隔壁３は、作業室５を設置するための前後方向に貫通する貫通穴３ａを含んでいる。貫通穴３ａは、設置された作業室５により塞がれている。貫通穴３ａ（作業室５）は、中心軸線αの直上に配置されている。また、掘削ツールＴの着脱作業は、伸縮式のカッタスポーク４ｂが中心軸線αの直上に延びるようなカッタヘッド４の所定の回転位置で行われる。

【0037】

（トンネル掘削機の「カッタヘッド」の構成）
図１および図２に示すように、カッタヘッド４は、本体部４０と、複数（２つ）の固定式のカッタスポーク４ａと、着脱可能な掘削ツールＴが取り付けられた複数（２つ）の伸縮式のカッタスポーク４ｂとを含んでいる。

【0038】

〈カッタヘッドの「本体部」の構成〉
本体部４０は、前方側から見てカッタヘッド４の中央に配置されている。本体部４０は、後方からセンターシャフトＳに支持されており、センターシャフトＳを介してモータＭから回転力が伝達されて回転駆動されるように構成されている。その結果、本体部４０は、固定式のカッタスポーク４ａおよび伸縮式のカッタスポーク４ｂを、中心軸線α回りに回転させるように構成されている。

【0039】

〈カッタヘッドの「カッタスポーク」の構成〉
複数の固定式のカッタスポーク４ａおよび複数の伸縮式のカッタスポーク４ｂは、本体部４０から半径方向（Ｒ方向）に直線状に延びている。複数の固定式のカッタスポーク４ａおよび複数の伸縮式のカッタスポーク４ｂは、カッタヘッド４の回転方向（ＲＴ１方向）において、一定の角度間隔（９０度間隔）で交互に配置されている。

【0040】

固定式のカッタスポーク４ａには、前方を向く複数の掘削ツールＴが取り付けられている。複数の掘削ツールＴは、固定式のカッタスポーク４ａの長手方向に列状に並ぶように配置されている。なお、固定式のカッタスポーク４ａの掘削ツールＴは、旋回させて後方に向けることができないため、摩耗したとしても作業室５を用いた着脱作業により交換することはできない。

【0041】

伸縮式のカッタスポーク４ｂは、掘削作業時において前方を向く複数の掘削ツールＴが取り付けられている。複数の掘削ツールＴは、伸縮式のカッタスポーク４ｂの長手方向に列状に並ぶように配置されている。

【0042】

伸縮式のカッタスポーク４ｂは、半径方向に延びるカッタスポーク４ｂの中心軸線β回りに旋回して掘削ツールＴを旋回させることにより、掘削ツールＴを後方に向けることが可能に構成されている。すなわち、伸縮式のカッタスポーク４ｂは、掘削ツールＴの前後方向の向きを変えることが可能である。

【0043】

伸縮式のカッタスポーク４ｂは、半径方向に伸縮可能に構成されている。すなわち、伸縮式のカッタスポーク４ｂは、掘削ツールＴの半径方向の位置を変えることが可能である。

【0044】

図３および図４に示すように、伸縮式のカッタスポーク４ｂは、旋回の駆動源であるロータリーアクチュエータ４１と、伸縮の駆動源である伸縮ジャッキ４２とを備えている。また、伸縮式のカッタスポーク４ｂは、本体部４０に固定される筒状の固定部材４３と、掘削ツールＴが取り付けられ、固定部材４３に対して移動する移動部材４４とを備えている。移動部材４４は、伸縮式のカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａを含んでいる。

【0045】

なお、伸縮式のカッタスポーク４ｂによる掘削作業は、掘削ツールＴが前方を向くとともに、カッタスポーク４ｂが伸びた状態（図５（Ａ）参照）で行われる。掘削ツールＴの着脱作業は、カッタスポーク４ｂが縮むとともに、掘削ツールＴが後方を向いた状態（図５（Ｃ）参照）で行われる。なお、説明の中で、カッタスポーク４ｂが「伸びた状態」とは、伸縮式のカッタスポーク４ｂが最も伸びた状態の意味で用いる。また、カッタスポーク４ｂが「縮んだ状態」とは、伸縮式のカッタスポーク４ｂが最も縮んだ状態の意味で用いる。

【0046】

〈伸縮式のカッタスポークの「ロータリーアクチュエータ」の構成〉
ロータリーアクチュエータ４１は、本体部４０の内側に配置されている。ロータリーアクチュエータ４１は、伸縮式のカッタスポーク４ｂ（移動部材４４）を中心軸線β回りに旋回させる駆動力を発生させるように構成されている。これにより、移動部材４４に取り付けられた掘削ツールＴの前後方向の向きが変更される。ロータリーアクチュエータ４１は、中心軸線β回りの旋回角度を自在に制御可能に構成されている。

【0047】

ロータリーアクチュエータ４１は、出力軸４１ａ（図１参照）を有している。出力軸４１ａには、旋回を同期させるキー部材４１ｂ（図１参照）を介してスプライン軸４１ｃが設置されている。

【0048】

〈伸縮式のカッタスポークの「伸縮ジャッキ」の構成〉
伸縮ジャッキ４２は、本体部４０の外側で、かつ、固定部材４３および移動部材４４の内側に配置されている。伸縮ジャッキ４２は、シリンダー４２ａと、シリンダー４２ａ内に配置され、半径方向（Ｒ方向）に移動する半径方向移動部材４２ｂとを含んでいる。

【0049】

シリンダー４２ａは、固定部材４３に固定されている。シリンダー４２ａには、内部に半径方向に延びる圧力室が設けられている。圧力室は、流体が加圧状態で供給されて、半径方向移動部材４２ｂのピストン部４２１を移動させる空間である。

【0050】

半径方向移動部材４２ｂは、シリンダー４２ａ内に配置されたピストン部４２１と、ピストン部４２１から内周側に突出する内周ロッド部４２２と、ピストン部４２１から外周側に突出する外周ロッド部４２３とを一体的に有している。

【0051】

内周ロッド部４２２には、スプライン軸４１ｃに接続されるスプライン穴４２２ａが形成されている。内周ロッド部４２２（半径方向移動部材４２ｂ）には、スプライン軸４１ｃを介して、ロータリーアクチュエータ４１からの駆動力が伝達される。

【0052】

外周ロッド部４２３は、固定部材４３の外周側の端部から、外周側に突出している。外周ロッド部４２３は、移動部材４４に固定されている。したがって、伸縮ジャッキ４２は、半径方向移動部材４２ｂとともに移動部材４４を半径方向に移動させて、伸縮式のカッタスポーク４ｂを伸縮させるように構成されている。

【0053】

〈伸縮式のカッタスポークの「固定部材」の構成〉
固定部材４３は、本体部４０に対して外側から直接固定されている。固定部材４３は、概して、半径方向に延びる貫通穴を有する筒状に形成されている。

【0054】

図３に示すように、移動部材４４の内周部には、凸状の係合部４４ｂが設けられている。固定部材４３の外周部には、係合部４４ｂが係合する凹状のガイド溝部４３１が設けられている。ガイド溝部４３１には、常に、係合部４４ｂが係合している。ガイド溝部４３１は、移動部材４４の移動をガイドするように構成されている。

【0055】

詳細には、図５に示すように、ガイド溝部４３１は、半径方向（Ｒ方向）に延びる直線状の伸縮ガイド溝部４３１ａと、旋回方向（ＲＴ２方向）に延びる円環状の旋回ガイド溝部４３１ｂとの２種類の溝部を有している。

【0056】

伸縮ガイド溝部４３１ａは、移動部材４４の係合部４４ｂの半径方向への移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを伸縮させるように構成されている。伸縮ガイド溝部４３１ａは、旋回方向（ＲＴ２方向）において、１８０度角度が異なる位置に一対設けられている。同様に、移動部材４４の係合部４４ｂは、旋回方向（ＲＴ２方向）において、１８０度角度が異なる位置に一対設けられている。

【0057】

旋回ガイド溝部４３１ｂは、カッタヘッド４の半径方向において伸縮ガイド溝部４３１ａの内周側の端部に接続されている。旋回ガイド溝部４３１ｂは、カッタスポーク４ｂが縮むことにより、掘削作業時よりも移動部材４４が内周側に位置する状態で、移動部材４４の係合部４４ｂの旋回方向（ＲＴ２方向）への移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを旋回させるように構成されている。

【0058】

なお、伸縮式のカッタスポーク４ｂ（移動部材４４）の外周側の端面４４ａは、旋回ガイド溝部４３１ｂに係合部４４ｂが係合している状態で、半径方向において、作業室５の最外周の内面５２ａおよび流体バッグ６よりも内周側に配置されている（図１０参照）。

【0059】

〈伸縮式のカッタスポークの「移動部材」の構成〉
図３および図４に示すように、移動部材４４は、半径方向（Ｒ方向）の外周側から固定部材４３を覆うように配置されている。移動部材４４は、概して、半径方向に延びるとともに、内周側に開口を有する中空の円柱状に形成されている。移動部材４４は、上記の通り、伸縮式のカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａを含んでいる。

【0060】

移動部材４４の内周面には、移動部材４４が移動する際において、固定部材４３との間の動摩擦を低減する円環状の摺動部材ＳＬが複数（２つ）設置されている。円環状の摺動部材ＳＬは、外周面が移動部材４４に直接接触しており、内周面が固定部材４３に直接接触している。

【0061】

移動部材４４には、複数（５つ）の掘削ツールＴが取り付けられている。移動部材４４に取り付けられた掘削ツールＴのうち、外周側の３つの掘削ツールＴは、移動部材４４から着脱可能に構成されている。移動部材４４の旋回後の後方側部分、および、外周側の３つの掘削ツールＴは、着脱作業時において、作業室５（図１４参照）に覆われるように構成されている。

【0062】

なお、最外周の掘削ツールＴは、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも外周側に位置している。すなわち、最外周の掘削ツールＴは、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも外周側を掘削可能なように、端面４４ａよりも外周側に突出している（図１０参照）。

【0063】

移動部材４４（カッタスポーク４ｂの側部）は、後述する作業室５の一対の側部当接壁５０（図８参照）および底部当接壁５１（図８参照）が面接触により当接する凹部４４１を含んでいる。

【0064】

凹部４４１は、半径方向に延びる直線状の一対の凹み部分４４１ａと、一対の凹み部分４４１ａの内周側の端部を接続する円弧状の凹み部分４４１ｂとを有している。

【0065】

直線状の一対の凹み部分４４１ａは、作業室５の一対の側部当接壁５０が当接する部分であり、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａまで延びている。一対の凹み部分４４１ａは、掘削ツールＴが後方を向いた状態で、左右方向（Ｙ方向）において、掘削ツールＴの両側に配置されている。

【0066】

円弧状の凹み部分４４１ｂは、作業室５の底部当接壁５１が当接する部分であり、旋回方向（ＲＴ２）において約１８０度の角度範囲に設けられている。

【0067】

（トンネル掘削機の「作業室」の構成）
図１に示す作業室５は、作業者Ｗ（図１４参照）が後方側の大気室Ａから内部に入り込んで掘削ツールＴの着脱作業を行うための中空の空間である。作業室５は、隔壁３に設けられている。詳細には、作業室５は、隔壁３の貫通穴３ａに設置されており、移動機構７により、隔壁３の貫通穴３ａの内面に沿って前後方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。作業室５は、前後方向に延びる矩形の筒状に形成されている。

【0068】

トンネル掘削機１００による掘削作業時において、作業室５の前方端部は、隔壁３の前面と略面一（略同一平面上に位置する）である。そして、掘削ツールＴの着脱作業時には、作業室５の前方端部が伸縮式のカッタスポーク４ｂの側部（凹部４４１）に当接するように、作業室５は、前方に移動される。

【0069】

図６～図８に示すように、作業室５は、作業室扉５ａと、一対の側部当接壁５０と、底部当接壁５１と、外周壁５２とを備えている。

【0070】

作業室５は、一対の側部当接壁５０と、側部当接壁５０の下方側の底部当接壁５１と、側部当接壁５０の上方側の外周壁５２とにより、前方側から見て、上記の通り、矩形の筒状に形成されている。

【0071】

〈作業室の「作業室扉」の構成〉
作業室扉５ａは、作業室５の内部に配置され、開閉可能（取り外し可能）に構成されている。作業室扉５ａは、作業室５内の空間を、作業室扉５ａの前方側の前方室５３ａと、作業室扉５ａの後方側の後方室５３ｂとの２つに区画した状態で遮断している。前方室５３ａは、着脱作業時を除いてチャンバ２（図１参照）に連通している。後方室５３ｂは、大気室Ａ（図１参照）に常に連通している。

【0072】

〈作業室の「一対の側部当接壁」および「底部当接壁」の構成〉
一対の側部当接壁５０は、左右方向（Ｙ方向）を厚み方向とし、カッタヘッド４の半径方向に延びる一対の壁部である。

【0073】

一対の側部当接壁５０の前方端部は、前方から見て上下方向に直線状に延びる細長い平坦面状に形成されている。一対の側部当接壁５０の前方端部は、移動機構７により作業室５が前方に移動された際に、面接触によりカッタスポーク４ｂ（移動部材４４）の凹部４４１の一対の凹み部分４４１ａに当接するように構成されている。

【0074】

一対の側部当接壁５０の最外周位置には、前方からの切り欠き５０１が設けられている。切り欠き５０１は、一対の側部当接壁５０がカッタスポーク４ｂと当接した状態で、伸縮式のカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに略面一で接続される接続面５０１ａを含んでいる。切り欠き５０１には、拡大した流体バッグ６が接続面５０１ａに当接した状態で配置される。

【0075】

図１０に示すように、半径方向（Ｒ方向）において、接続面５０１ａは、「縮んだ状態（掘削ツールＴの着脱作業を行う際）におけるカッタスポーク４ｂの最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」よりも内周側に配置されている。

【0076】

すなわち、半径方向において、中心軸線αから接続面５０１ａまでの距離Ｌ１は、中心軸線αから「縮んだ状態におけるカッタスポーク４ｂの最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」までの距離Ｌ２よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ２）。なお、距離Ｌ１は、中心軸線αから「縮んだ状態におけるカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａ」までの距離と等しい。

【0077】

図６～図８に示すように、底部当接壁５１は、上下方向を厚み方向とし、左右方向（Ｙ方向）に延びる壁部である。底部当接壁５１は、一対の側部当接壁５０の内周側（下方側）の端部を接続している。

【0078】

底部当接壁５１の前方端部は、平面視で約１８０度の凹状の円弧状に形成されている。底部当接壁５１の前方端部は、移動機構７により前方に移動された際に、面接触によりカッタスポーク４ｂの凹部４４１の円弧状の凹み部分４４１ｂに当接するように構成されている。

【0079】

一対の側部当接壁５０および底部当接壁５１は、カッタスポーク４ｂの凹部４４１に当接することにより、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも内周側において、作業室５の内側と作業室５の外側とを遮断するように構成されている。これにより、作業室５は、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも内周側において、内部に土砂が流入することがないように遮断される。

【0080】

なお、トンネル掘削機１００は、図示しない洗浄機構を備えており、洗浄機構により、移動式のカッタスポーク４ｂと作業室５との当接箇所を所定のタイミングで洗浄するように構成されている。これにより、トンネル掘削機１００は、当接箇所に土砂や礫などが介在して当接箇所における止水性が低下することを抑制できる。

【0081】

〈作業室の「外周壁」の構成〉
外周壁５２は、半径方向（Ｒ方向）を厚み方向とし、カッタヘッド４の回転方向（ＲＴ１方向）に沿って緩やかに湾曲しながら延びる壁部である。

【0082】

外周壁５２の内面５２ａ（下面）は、作業室５の内面の中で最も外周側に配置されている。外周壁５２には、流体バッグ６を格納するための流体バッグ格納室５２ｂが設けられている。流体バッグ６は、内面５２ａの開口から内周側（下方側）に露出している。

【0083】

図１０に示すように、半径方向において、作業室５の最外周の内面５２ａは、「縮んだ状態（掘削ツールＴの着脱作業を行う際）におけるカッタスポーク４ｂの最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」よりも外周側に配置されている。

【0084】

すなわち、半径方向において、中心軸線αから内面５２ａまでの距離Ｌ３は、中心軸線αから「縮んだ状態におけるカッタスポーク４ｂの最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」までの距離Ｌ２よりも大きい（Ｌ３＞Ｌ２）。

【0085】

したがって、移動機構７により作業室５が前方に移動されてカッタスポーク４ｂに当接した状態では、外周壁５２の内面５２ａとカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａとの間には、隙間Ｃ（図１２参照）が生まれる。

【0086】

（トンネル掘削機の「流体バッグ」の構成）
図６～図８に示すように、流体バッグ６は、袋状の部材により形成されている。流体バッグ６は、袋状の部材の内部に封入された流体の量を、ポンプ６ａを用いて調整することにより拡大縮小が可能に構成されている。流体バッグ６には、流体として、水が封入されている。なお、流体バッグには、水ではなく、油や空気などの他の流体が封入されてもよい。

【0087】

流体バッグ６は、移動機構７により作業室５が前方に移動されてカッタスポーク４ｂに当接するまでの間において、縮小した状態で保持されるように構成されている。流体バッグ６が縮小している状態では、流体バッグ６は、作業室５の最外周の内面５２ａから下方に突出することがないように、流体バッグ格納室５２ｂ内に全体が格納されている。

【0088】

すなわち、流体バッグ６は、移動機構７により作業室５が前方に移動される際に、最外周の掘削ツールＴに干渉することがないように、流体バッグ格納室５２ｂ内に全体が格納されている。

【0089】

流体バッグ６は、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａにカッタヘッド４の半径方向の外周側から当接して、端面４４ａと作業室５の最外周の内面５２ａとの間の隙間Ｃ（図１２参照）を遮断するように構成されている。

【0090】

詳細には、流体バッグ６は、作業室５がカッタスポーク４ｂに当接した状態において、拡大して、外周側（上方側）からカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに徐々に近づくとともに、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと当接することによって、隙間Ｃを遮断するように構成されている。

【0091】

図７に示すように、流体バッグ６は、左右方向（Ｙ方向）に細長く形成されている。流体バッグ６の左右方向（Ｙ方向）の大きさＬ１０は、一対の側部当接壁５０（一対の接続面５０１ａ）の間の距離Ｌ１１よりも大きい（Ｌ１０＞Ｌ１１）。流体バッグ６の右方向（Ｙ１方向）の端部は、右方向の側部当接壁５０（接続面５０１ａ）よりも右側に配置されている。また、流体バッグ６の左方向（Ｙ２方向）の端部は、左方向の側部当接壁５０（接続面５０１ａ）よりも左側に配置されている。

【0092】

したがって、流体バッグ６は、移動機構７により作業室５が前方に移動されてカッタスポーク４ｂに当接した状態において、平面視で、一対の接続面５０１ａと重なる位置に配置される。そして、流体バッグ６は、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａ、および、作業室５の接続面５０１ａと当接するように拡大することにより、隙間Ｃ（図１２参照）を遮断するように構成されている。

【0093】

（トンネル掘削機の「移動機構」の構成）
図１に示す移動機構７は、作業室５をカッタスポーク４ｂに対して前後方向に相対移動させることによって、作業室５と旋回後のカッタスポーク４ｂの側部とを当接させるように構成されている。

【0094】

移動機構７は、ロッドの先端が作業室５に固定された複数のジャッキにより構成されている。移動機構７は、ロッドを伸ばすことにより作業室５を前進させるように構成されている。移動機構７は、ロッドを縮めることにより作業室５を後進させるように構成されている。一例ではあるが、移動機構７を構成するジャッキのシリンダーは、図示しない固定ブラケットにより胴体１に固定されている。なお、移動機構のシリンダーは、胴体ではなく隔壁に固定されてもよい。

【0095】

移動機構７は、作業室５内に土砂が浸入することがないように、カッタスポーク４ｂに対して作業室５を所定の圧力値以上で押し付け続けることにより、カッタスポーク４ｂと作業室５との当接状態を保持するように構成されている。

【0096】

（掘削ツールの交換方法）
図５および図９～図１４を参照して、掘削ツールＴの交換方法について説明する。すなわち、伸縮式のカッタスポーク４ｂから摩耗した掘削ツールＴを取り外し、新たな掘削ツールＴを取り付ける方法について説明する。以下、交換方法の各工程について順に説明する。

【0097】

〈第１工程〉
まず、図５（Ａ）および図９に示すように、第１工程において、トンネル掘削機１００による掘削作業を行う伸縮式のカッタスポーク４ｂを伸ばした状態で、カッタヘッド４が回転されて、カッタスポーク４ｂが中心軸線αの直上に延びる位置に配置される。すなわち、前方から見て、カッタヘッド４が作業室５と重なる所定の回転位置に配置される。なお、カッタスポーク４ｂの掘削ツールＴは、前方を向いている。

【0098】

〈第２工程〉
次に、図５（Ｂ）および図１０に示すように、第２工程において、伸縮式のカッタスポーク４ｂを伸ばした状態から、カッタスポーク４ｂが縮められる。すなわち、移動部材４４の係合部４４ｂが、固定部材４３の伸縮ガイド溝部４３１ａにガイドされて内周側に移動する。その結果、カッタスポーク４ｂは、係合部４４ｂが伸縮ガイド溝部４３１ａに係合して旋回が規制された状態から、係合部４４ｂが旋回ガイド溝部４３１ｂに係合して旋回が可能となる状態に移行する。

【0099】

カッタスポーク４ｂが縮んだ状態では、交換対象の外周側の３つの掘削ツールＴは、上下方向において、作業室５の外周壁５２と、作業室５の底部当接壁５１との間に配置される。

【0100】

また、カッタスポーク４ｂが縮んだ状態では、半径方向（Ｒ方向）において、中心軸線αから接続面５０１ａまでの距離Ｌ１が、中心軸線αから、縮んだ状態におけるカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａまでの距離と等しくなる。

【0101】

また、カッタスポーク４ｂが縮んだ状態では、半径方向において、中心軸線αから作業室５の最外周の内面５２ａまでの距離Ｌ３が、中心軸線αから「最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」までの距離Ｌ２よりも大きくなる。すなわち、カッタスポーク４ｂが縮んだ状態では、半径方向において、内面５２ａが「最外周の掘削ツールＴの最外周の端部」よりも外周側に配置される。

【0102】

〈第３工程〉
次に、図５（Ｃ）および図１１に示すように、第３工程において、前方を向く掘削ツールＴをカッタスポーク４ｂとともに旋回させて、後方の作業室５側に向ける。すなわち、移動部材４４の係合部４４ｂが、固定部材４３の旋回ガイド溝部４３１ｂにガイドされて１８０度旋回する。カッタスポーク４ｂが旋回した状態では、交換対象の外周側の３つの掘削ツールＴは、左右方向において、作業室５の一対の側部当接壁５０の間に配置される。

【0103】

〈第４工程〉
次に、図１２に示すように、第４工程において、移動機構７により作業室５をカッタスポーク４ｂに対して前方に移動させることによって、作業室５と旋回後のカッタスポーク４ｂの側部とを当接させる。

【0104】

詳細には、作業室５の一対の側部当接壁５０とカッタスポーク４ｂの直線状の一対の凹み部分４４１ａとを当接させるとともに、作業室５の底部当接壁５１とカッタスポーク４ｂの円弧状の凹み部分４４１ｂとを当接させることにより、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも内周側において、作業室５の内側と作業室５の外側とを遮断する。なお、作業室５を前方に移動させる際、作業室５の最外周の内面５２ａおよび流体バッグ６を、最外周の掘削ツールＴよりも外周側を通過させる。

【0105】

〈第５工程〉
次に、図１３に示すように、第５工程において、ポンプ６ａにより流体バッグ６を拡大して、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａにカッタヘッド４の半径方向の外周側から流体バッグ６を当接させて、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと作業室５の最外周の内面５２ａとの間の隙間Ｃ（図１２参照）を遮断する。その結果、作業室５は、水密性が確保されるため、チャンバ２から内部に土砂が流入することがなくなる。

【0106】

〈第６工程〉
次に、図１４に示すように、第６工程において、作業者Ｗにより作業室扉５ａが取り外されることにより、水密性が確保された前方室５３ａと後方室５３ｂとが連通され、掘削ツールＴの着脱作業が手作業により行われる。なお、作業室扉５ａの取り外し作業や、掘削ツールＴの着脱作業を、手作業ではなく専用の作業機械を用いて行ってもよい。

【0107】

〈第７工程〉
次に、図１２に示すように、第７工程において、作業室扉５ａが取り付けられた後、流体バッグ６が縮小される。

【0108】

〈第８工程〉
次に、図１１に示すように、第８工程において、移動機構７により作業室５をカッタスポーク４ｂに対して後方に移動させる。

【0109】

〈第９工程〉
次に、図１０に示すように、第９工程において、後方を向く掘削ツールＴをカッタスポーク４ｂとともに旋回させて、前方に向ける。

【0110】

〈第１０工程〉
次に、図９に示すように、第１０工程において、カッタスポーク４ｂを縮めた状態から、カッタスポーク４ｂが伸ばされる。以上により、掘削ツールＴの交換が完了する。

【0111】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0112】

本実施形態では、上記のように、作業室５に配置され、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａにカッタヘッド４の半径方向の外周側から当接して、外周側の端面４４ａと作業室５の内面５２ａとの間の隙間Ｃを遮断するシール部材（流体バッグ６）を設ける。これによって、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも外周側に突出する最外周の掘削ツールＴと、作業室５とが干渉しないように、カッタスポーク４ｂに対して作業室５を前後方向に移動させた場合（カッタスポーク４ｂと作業室５とを前後方向に移動させた場合）に、シール部材を、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａにカッタヘッド４の半径方向の外周側から当接させて、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと作業室５の内面５２ａとの間の隙間Ｃを遮断して密着させることができる。また、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａが掘削に伴い摩耗した場合においても、シール部材を、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａにカッタヘッド４の半径方向の外周側から当接させて、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと作業室５の内面５２ａとの間の隙間Ｃを遮断して密着させることができる。以上のように、シール部材により隙間Ｃを遮断して密着させることができるので、作業室５の水密性を確実に確保することができる。

【0113】

本実施形態では、上記のように、シール部材は、内部に封入された流体の量を調整することにより拡大縮小が可能な流体バッグ６であり、流体バッグ６は、外周側の端面４４ａと当接するように拡大することにより、隙間Ｃを遮断するように構成されている。これによって、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａよりも外周側に突出する最外周の掘削ツールＴと干渉することなく作業室５を移動させることが可能であり、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａが掘削に伴い摩耗した場合でも、流体バッグ６の内部に封入された流体の量を調整することにより、摩耗したカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａの形状に合わせて流体バッグ６を拡大させることができるので、より密着性を向上させることができる。その結果、作業室５の水密性をより確実に確保することができる。

【0114】

本実施形態では、上記のように、作業室５は、カッタヘッド４の半径方向に延びる一対の側部当接壁５０と、一対の側部当接壁５０の内周側の端部を接続する底部当接壁５１とを含み、一対の側部当接壁５０および底部当接壁５１は、カッタスポーク４ｂに当接することにより、外周側の端面４４ａよりも内周側において、作業室５の内側と作業室５の外側とを遮断するように構成され、カッタスポーク４ｂの側部は、一対の側部当接壁５０および底部当接壁５１が面接触により当接する凹部４４１を含む。これによって、一対の側部当接壁５０および底部当接壁５１を面接触で凹部４４１に当接させることにより、外周側の端面４４ａよりも内周側においても、作業室５の内側と作業室５の外側とを遮断して、水密性を確実に確保することができる。

【0115】

本実施形態では、上記のように、作業室５は、カッタスポーク４ｂの側部と当接した際に、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに略面一で接続される接続面５０１ａを有し、シール部材（流体バッグ６）は、外周側の端面４４ａおよび接続面５０１ａと当接するように拡大することにより、隙間Ｃを遮断するように構成されている。これによって、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに略面一で接続される接続面５０１ａにより、カッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａと作業室５との境界に段差が生じることを抑制することができる。その結果、シール部材をカッタスポーク４ｂの外周側の端面４４ａに対してより一層沿った状態で配置することができるので、作業室５の水密性をより確実に確保することができる。

【0116】

本実施形態では、上記のように、カッタスポーク４ｂは、カッタヘッド４の半径方向に伸縮可能に構成されており、作業室５の最外周の内面５２ａおよびシール部材（流体バッグ６）は、カッタスポーク４ｂを縮めた状態で移動機構７により作業室５をカッタスポーク４ｂに対して相対移動させることによって、カッタスポーク４ｂに取り付けられた最外周の掘削ツールＴよりも外周側を通過するように構成されている。これによって、作業室５をカッタスポーク４ｂに対して相対移動させる際に、作業室５の最外周の内面５２ａおよびシール部材を、カッタスポーク４ｂに取り付けられた最外周の掘削ツールＴよりも外周側を通過させることができる。その結果、作業室５の最外周の内面５２ａおよびシール部材と、最外周の掘削ツールＴとが干渉することを確実に回避することができる。

【0117】

本実施形態では、上記のように、カッタスポーク４ｂは、カッタヘッド４の本体部４０に固定される固定部材４３と、掘削ツールＴが取り付けられ、固定部材４３に対して移動する移動部材４４と、を有し、固定部材４３および移動部材４４の一方には、係合部４４ｂが設けられ、他方には、係合部４４ｂが係合して移動部材４４の移動をガイドするガイド溝部４３１が設けられ、ガイド溝部４３１は、移動部材４４の移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを伸縮させる伸縮ガイド溝部４３１ａと、カッタヘッド４の半径方向において、伸縮ガイド溝部４３１ａの内周側に接続され、カッタスポーク４ｂが縮むことにより移動部材４４が内周側に位置する状態で、移動部材４４の移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを旋回させる旋回ガイド溝部４３１ｂと、を有する。これによって、移動部材４４の移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを伸縮させる伸縮ガイド溝部４３１ａに係合部４４ｂを係合させることより、掘削時においてカッタスポーク４ｂが土砂から掘削力および外力を受けることによって、または、伸縮時においてカッタスポーク４ｂが土砂から外力を受けることによって、カッタスポーク４ｂが意図せずに旋回してしまうことを防止することができる。また、移動部材４４の移動をガイドしてカッタスポーク４ｂを旋回させる旋回ガイド溝部４３１ｂに係合させることにより、旋回時において、土砂から外力を受けてカッタスポーク４ｂが意図せずに伸縮してしまうことを防止することができる。また、旋回ガイド溝部４３１ｂにより、カッタスポーク４ｂが縮むことによって移動部材４４が内周側に位置する状態で、カッタスポーク４ｂを旋回させることができる。

【0118】

（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。

【0119】

たとえば、上記実施形態では、トンネル掘削機が、泥土圧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。本発明では、泥水式のシールド掘進機であってもよい。なお、泥水式のシールド掘進機である場合には、作業室とカッタスポークとが、メタルタッチではなく、止水材を介して当接するように構成されるのが好ましい。

【0120】

また、上記実施形態では、カッタヘッドが、掘削ツールを交換可能な移動式のカッタスポーク、および、掘削ツールを交換することができない固定式のカッタスポークの２種類のカッタスポークを備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カッタヘッドが、移動式のカッタスポークのみを備えていてもよい。

【0121】

また、上記実施形態では、カッタヘッドが、移動式のカッタスポークを２つ備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カッタヘッドが、移動式のカッタスポークを１つまたは３つ以上備えていてもよい。

【0122】

また、上記実施形態では、トンネル掘削機を、移動式のカッタスポークに取り付けられた外周側の一部の掘削ツールのみを交換可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トンネル掘削機を、移動式のカッタスポークに取り付けられたすべての掘削ツールを交換可能に構成してもよい。

【0123】

また、上記実施形態では、移動式のカッタスポークを、ロータリーアクチュエータにより旋回させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、移動式のカッタスポークを、油圧モータにより旋回させてもよい。なお、油圧モータでは、通常、ロータリーアクチュエータのように旋回角度を自在に制御することができない。そこで、油圧モータを用いる場合には、上記実施形態用のように固定部材の旋回ガイド溝部を円環状に形成するのではなく、固定部材の旋回ガイド溝部を円弧状に形成して、円弧状の旋回ガイド溝部の端部に移動部材の係合部を当接させることにより、旋回角度を確定するように構成してもよい。

【0124】

また、上記実施形態では、固定部材にガイド溝部を設け、移動部材に係合部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、固定部材に係合部を設け、移動部材にガイド溝部を設けてもよい。

【0125】

また、上記実施形態では、隔壁に作業室を１つのみ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、隔壁に作業室を複数設けてもよい。

【0126】

また、上記実施形態では、移動式のカッタスポークに対して、作業室を前後方向に移動させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、作業室に対して、移動式のカッタスポークを前後方向に移動させてもよい。なお、作業室および移動式のカッタスポークの両方を前後方向に移動させてもよい。

【0127】

また、上記実施形態では、本発明のシール部材を、内部に封入された流体の量を調整することにより拡大縮小が可能な流体バッグにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本発明のシール部材を、ゴムなどにより形成された弾性変形可能な中実部材などにより構成してもよい。この場合、移動式のカッタスポークと作業室とを当接させた後、移動式のカッタスポークを伸ばして、移動式のカッタスポークを内周側から弾性変形可能な中実部材に当接させることにより、移動式のカッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の隙間を遮断してもよい。

【0128】

また、上記実施形態では、トンネル掘削機を、センター（中央）支持方式により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トンネル掘削機を、上記の支持方式以外の外周支持方式などにより構成してもよい。

【0129】

また、上記実施形態では、作業室を、前後方向に延びる矩形の筒状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、作業室を、前後方向に延びる円形の筒状などに形成してもよい。

【0130】

また、上記実施形態では、本発明の当接部を、凹部により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の当接部を、凸部により構成してもよい。この他、本発明の当接部を、凹部および凸部の両方により構成してもよい。

【0131】

また、上記実施形態では、係合部を凸状に形成し、ガイド溝部を凹状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、係合部を凹状に形成し、ガイド溝部を凸状に形成してもよい。

【符号の説明】

【0132】

２ チャンバ
３ 隔壁
４ カッタヘッド
４ｂ （移動式の）カッタスポーク
５ 作業室
６ 流体バッグ（シール部材）
７ 移動機構
４０ 本体部
４３ 固定部材
４４ 移動部材
４４ａ （外周側の）端面
４４ｂ 係合部
５０ 側部当接壁
５１ 底部当接壁
５２ａ （作業室の最外周の）内面
１００ トンネル掘削機
４３１ （固定部材の）ガイド溝部
４３１ａ 伸縮ガイド溝部
４３１ｂ 旋回ガイド溝部
４４１ 凹部（当接部）
５０１ａ （側部当接壁の切り欠きの）接続面
Ｃ （カッタスポークの外周側の端面と作業室の内面との間の）隙間
Ｔ 掘削ツール

【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】