JPH11107683A - カッター取付構造とそれを具備したトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機の稼動において、硬岩質の地
盤掘削時にローラカッターに作用する大きい掘削反力を
支持する部分が弱体な場合がある。 【解決手段】 ローラカッター５を機内側から交換でき
るようにしたカッターホルダ４において、ローラカッタ
ー５から受ける大きい掘削反力を、このローラカッター
５の回転軸５ｂを支持するソケット８を介して広い受圧
面積をもつカッターホルダ４の保持部７で支承すること
により、硬岩質の掘削で大掘削反力を受ける場合でも、
安定した状態で効率良く掘削することができる。また、
地質の変化に応じてローラカッター５とカッタービット
とを機内側から相互に交換することも可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、トン
ネル掘削機前面のカッターディスクに設けられるローラ
カッター又はカッタービットを、トンネル掘削機の機内
側から互いに交換することができ、ローラカッター使用
時に大きな掘削反力を受けることができるカッター取付
構造とそれを具備したトンネル掘削機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、トンネル掘削機を使用したトンネル工事では、硬岩
層から破砕帯を含む軟弱地層まで幅広い地質の地盤を掘
削する必要があるため、一般に、硬質地盤には岩盤を砕
くのに適したローラカッターが備えられ、軟質地盤には
地山を削るのに適したカッタービットが備えられたトン
ネル掘削機（この出願に係る発明では、トンネル掘削
機、トンネル掘進機、シールド掘進機等を全て含む）が
それぞれ開発されている。

【０００３】一方、一基の掘削機によって軟質地盤、硬
質地盤ともに存在する土質変化が多い地中にトンネルを
掘削する場合、変化するこれらの地質全てに適応できる
ような全地質適応型のトンネル掘削機も開発されてい
る。このトンネル掘削機は、その前面に設けられたカッ
ターディスクにローラカッターとカッタービットとがと
もにほぼ均一に配置され、硬質地盤においてはローラカ
ッターが有効に働き、軟質地盤においてはカッタービッ
トが有効に働くことを期待したものである。

【０００４】しかしながら、特に、硬岩質岩盤を掘削す
る場合、ローラカッターの先端は常時強い力で押し付け
られつつ回転するという状態が続くため、ローラカッタ
ー両端角軸部に嵌着するソケットを受けているカッター
ホルダの保持部には、ローラカッターからの振動を伴う
強い押圧力が掛り、少ない面積で受けていると短期間の
稼動で損傷するおそれがあり、損傷するとローラカッタ
ーの軸芯位置が変り、荷重の受け方も変動し、偏押圧と
なってローラカッターの損耗を早めることになる。

【０００５】さらに、カッタービットはそのチップ先端
が岩盤層を掘削するローラカッターの先端部より後方に
若干退いた位置となるように配置されているため、軟質
土砂をカッタービットで掘削する場合、ローラカッター
の先端は回転しないまま常時強い力で切羽面に押しつけ
られる状態が続いてローラカッターの回転軸支承部に一
方向の強い押圧力が断続的に長期間負荷される。その結
果、ローラカッター回転軸両端の角軸部に嵌着したソケ
ットの支承部に悪影響が及んだり、ローラカッター外周
の偏磨耗が生じるという問題が存在する。

【０００６】また一方、ローラカッターを機内側から交
換できるようにした硬質地盤用トンネル掘削機として、
例えば特開昭６２−１２５７９９号公報、実公平２−３
４３１７号公報または特開平７−２６９２９２号公報に
開示されたもののように、そのローラカッターが損耗し
た場合に掘削機前方を開放して作業者が機外へ出てロー
ラカッターを交換するのではなく、掘削機の機内側から
交換しうるように構成されたものが提案されている。

【０００７】しかし、これらのトンネル掘削機でも、硬
岩層から軟弱地層までの幅広い地質の地盤を効率良く掘
削することができず、また、ローラカッターをカッター
ビットに取り替えることもできない。

【０００８】さらにまた、図１５の作用図に示すよう
に、ローラカッター５０を備えたトンネル掘削機におい
ては、掘削土質の高硬度化に伴って大きな掘削反力を受
けることとなるため、ローラカッター５０の両端角軸部
５０ａに嵌着したソケット５１を介して大きな掘削反力
を受ける保持部５２の受圧面積が少ないと保持部５２が
損傷するおそれがあり、損傷した場合にはローラカッタ
ー５０の軸芯位置が変わって、ローラカッター５０の切
削点位置も変動するので偏押圧となり、ローラカッター
５０の損耗を早めることになる。またこのローラカッタ
ー５０の先端が切羽面より後退した場合には切羽切削線
に変動が生じるので、他のローラカッターに過大な力が
掛り、そのローラカッターの損耗を早めることにもなる
ので、この大掘削反力を安定した状態で支持し得る必要
性を生じている。しかも、掘削する土質変動等によって
生じる荷重変動で振動が発生する場合もあり、このよう
な荷重変動にも耐え得る必要性がある。

【０００９】そのため、硬岩層地質の地盤を効率良く安
定した状態で掘削できるように、掘削時の大掘削反力を
支持し得るカッター取付構造とそれを具備したトンネル
掘削機が切望されている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、前記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、機内側から交換で
きるようにしたローラカッターの取り付け部を工夫し
て、硬岩質の地盤であってもローラカッターを大面積で
カッターヘッドに支持し、安定した状態で掘削反力を受
けるようにするとともにカッタービットも装着できるよ
うにしている。

【００１１】これにより、機内側からローラカッターを
取り外した後、その取付け部にカッタービットを装着す
れば、地盤に応じてローラカッター又はカッタービット
を機内側から適宜相互に装着することができ、硬岩質の
地盤であっても安定した状態で効率良く掘削することが
できる。また、ローラカッターを大面積でカッターヘッ
ドに支持する構造にしているので、大掘削反力を確実に
支持することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、カッター
ホルダの所定位置にローラカッターの回転軸を支持する
回動自在なソケットを設け、このソケットのローラカッ
ター側に、ローラカッターの回転軸両端をチャンバー側
から挿入して支持する有底の支持溝を設け、前記カッタ
ーホルダのローラカッター側に前記ソケットの支持溝か
らチャンバー側に連通する溝部を有する内側保持部を設
け、このカッターホルダの反ローラカッター側に前記ソ
ケットの反ローラカッター側を保持する外側保持部を設
けている。これにより、ローラカッターの回転軸をカッ
ターホルダに設けた溝部を介してソケットの支持溝に挿
入すれば、チャンバー側からローラカッターの交換がで
き、このローラカッターに作用する掘削反力をソケット
の内側支持部と外側支持部との広い面積で受ける状態に
してカッターホルダで支持することができる。

【００１３】前記ソケットの支持溝深さをカッターホル
ダの内側保持部高さとほぼ同一に形成し、この支持溝に
挿入するソケット本体をカッターホルダ本体の厚みとほ
ぼ同一に形成すれば、ソケットに作用する掘削反力をソ
ケット全面でカッターホルダに支持することができる。

【００１４】また、カッターホルダ本体に形成する外側
保持部を、カッターホルダ本体厚さ方向に所定厚を残し
た有底穴状に形成すれば、ソケットに作用するスラスト
荷重も外側保持部で受けることができる。

【００１５】さらに、カッターホルダ本体を貫通する外
側支持部を設け、この外側支持部の反ローラカッター側
に係止部材を設ければ、外側支持部に挿入したソケット
をカッターホルダ本体の定位置で保持することが容易に
できる。

【００１６】また、ソケットの反ローラカッター側に、
外側保持部よりも大径の係止部を連設することにより、
掘削反力によるソケットの傾きを抑止することができ
る。

【００１７】さらに、ソケットの回動軸芯をローラカッ
ターの回転軸よりもチャンバー側に偏心させることによ
り、ローラカッターを交換する時にチャンバー側へ回動
させれば切羽面とローラカッターとの間に隙間を形成す
ることができる。

【００１８】また、カッターホルダの対向する内壁面に
ローラカッター支持用ソケットを装着し、このローラカ
ッター支持用ソケット間に装入可能なカッタービット
と、このカッタービットの基部を支持する凹所を形成し
た一対の支持部材を設け、前記カッターホルダの内壁面
前部に、対向する前係止部を設け、この内壁面後部に、
前記支持部材の挿通が可能な間隔をおいて対向する後係
止部を設け、前記カッターホルダのチャンバー側からカ
ッタービットを挿入するとともに、前記間隙からカッタ
ーホルダ内に装入した支持部材を係止部側にそれぞれ移
動させてカッタービットをカッターホルダに固定するよ
うに構成すれば、チャンバー側からローラカッターを取
り外し、カッタービットを挿入して支持部材をカッター
ホルダの係止部側に移動させて係止すれば、容易にカッ
タービットをカッターホルダ内に保持することができ、
地盤に応じてローラカッターとカッタービットとをチャ
ンバー側から交互に交換することができる。

【００１９】さらに、カッタービットの基部幅を、カッ
ターホルダにソケットを装着した時の対向する内壁面の
間隙とほぼ同一寸法に形成すれば、カッタービットをカ
ッターホルダ内に密に係合・保持することができる。

【００２０】その上、これらのカッター取付構造をトン
ネル掘削機に具備させれば、硬質又は軟質の地盤に応じ
てチャンバー側からローラカッター又はカッタービット
に交換できるトンネル掘削機を構成することができる。

【００２１】

【実施例】以下、この出願に係る発明のカッター取付構
造およびカッターホルダの一実施例を図面に基づいて説
明する。図１はこの出願に係る発明のカッター取付構造
が適用されたトンネル掘削機の一例を示す図面であり、
(a) は正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ断面図、図２はこの
出願に係る発明のカッター取付構造の第１実施例におけ
るローラカッター取り付け状態を示す一部切欠き分解斜
視図、図３は図２のカッター取付構造におけるカッター
ホルダを示す図面であり、(a) は正面図、(b) は(a) の
Ｂ−Ｂ断面図、(c) は(a) のＣ−Ｃ断面図である。図４
は図３のカッターホルダ本体を示す図面であり、(a) は
横断面図、(b) は(a) のＤ−Ｄ断面図、図５は図３(b)
のＥ−Ｅ断面図である。図６は図２に示すホルダの図面
であり、(a) は平面図、(b) は側面図、(c) は(b) のＦ
−Ｆ断面図である。

【００２２】図１(a),(b) に示すように、トンネル掘削
機（以下、単に「掘削機」という）１の前面に設けられ
たカッターディスク２には所定間隔でカッター支持フレ
ーム（以下、単に「フレーム」という）３が設けられて
おり、このフレーム３は二枚一組で構成され、このフレ
ーム３間にカッターホルダ４が形成されている。また、
カッターディスク２の外周近傍には、前記フレーム３を
利用しないカッターホルダ４０が形成されているが、そ
の構成はフレーム３間の前記カッターホルダ４と同様で
ある。図示のカッターホルダ４には硬質地盤掘削用のロ
ーラカッター５が装着されている。前記カッターディス
ク２は掘削機本体内に配設された駆動機（図示しない）
によって掘削機１の中心軸回りに回転させられる。

【００２３】図２〜図５に示すように、前記カッターホ
ルダ４は、そのホルダ本体４ａが二枚のフレーム３間に
設けられた箱状を呈しており、両フレーム３それぞれに
対向して突設された後係止部６に係止するように取り付
けられ、底部はローラカッター５の挿通や掘削土砂の取
り込みが可能なように開放されている（図４，図５参
照）。

【００２４】そして、ホルダ本体４ａの上端面の周縁に
は、後述するカッタービット用支持部材１１が掘削機１
の前方へ脱落しないように額状の前係止部４ｂが形成さ
れている。このホルダ本体４ａとフレーム３との結合状
態は図４(a),(b) に断面で示されている。

【００２５】一方、ローラカッター５は、ローラ５ａと
それを貫通する回動軸（図２参照）５ｂとから構成され
ており、回動軸５ｂの両端に四角断面の角軸部５ｃが形
成され、この角軸部５ｃがローラ５ａの両側から突出し
ている。また、一方の角軸部５ｃの付け根にはレンチが
係合しうるように六角座５ｄが形成されている。

【００２６】また、フレーム３に直交するホルダ本体４
ａの対向壁には、内側に上部が開放した半円状の内側保
持部７ａが設けられ、外側にこの内側保持部７ａと同径
の円形で形成された外側保持部７ｂが貫通して設けられ
ている。この内側保持部７ａの中央に形成された溝部７
ｄは、ローラカッター５の抜き取り時に前記角軸部５ｃ
を通過させるためのものである。

【００２７】そして、これら内側保持部７ａと外側保持
部７ｂとからなる保持部７には、この内側保持部７ａと
外側保持部７ｂとによって保持されるように、ローラカ
ッター５の角軸部５ｃを挿入して支持するカッター支承
ソケット８（以下、単に「ソケット」という）が回動自
在に設けられている。

【００２８】さらに、この内側保持部７ａの前面（図２
の上部）には矩形凹所７ｃが形成されており、この矩形
凹所７ｃにはカッターディスク前面側から嵌合させる軸
受けキャップ９が設けられている。この軸受けキャップ
９は、ソケット８を前記内側保持部７ａとの間で回動不
能に拘束するようにボルト９ａによってホルダ本体４ａ
に固定される。このボルト９ａを緩めればソケット８は
回動可能となる。

【００２９】前記カッターホルダ４に設けられた外側保
持部７ｂの外側、つまり反ローラカッター側には、ソケ
ット８がホルダ本体４ａから突出しないように係止部材
１３が上下に設けられている（図３参照）。

【００３０】このソケット８は、図６(a),(b),(c) に示
すように、円柱形のブロック状を呈しており、ソケット
本体８ｃのローラカッター側には、ローラカッター５の
角軸部５ｃが嵌合する支持溝８ａが設けられている。こ
の実施例では、支持溝８ａの深さを内側保持部７ａの高
さとほぼ同一に形成し、この支持溝８ａに続くソケット
本体８ｃをホルダ本体４ａの厚みとほぼ同一にして、ソ
ケット８に作用する掘削反力を受ける面積を拡げてカッ
ターホルダ４により安定的・効果的に受けることができ
るようにしている。

【００３１】さらに、この支持溝８ａの開口された一辺
側には、この支持溝８ａに嵌合された前記角軸部５ｃ上
に挿入されてボルトで角軸部５ｃのボルト穴５ｅに止め
られる着脱自在なスペーサ８ｂが設けられている。

【００３２】この角軸部５ｃがソケット８に嵌合した状
態では、図５に示すように、ソケット８の軸心ｘがロー
ラカッター５の角軸部５ｃの軸心ｙからチャンバー側に
偏心量ｈで偏心するように構成されており、これによっ
て後述するように、ローラカッター５の取り外し作業を
容易に行えるようにしている。

【００３３】また、掘削機稼動時にローラ５ａのみに回
転を許容して前記回動軸５ｂを固定するＬ字形の固定部
材１０が設けられており、この固定部材１０に形成され
た部分六角形の凹所１０ａをローラカッター５の前記六
角座５ｄに係合させた状態でボルト１０ｂによってホル
ダ本体４ａに固定されている。このようにしてローラカ
ッター５はカッターホルダ４に支持されている。

【００３４】なお、この実施例におけるホルダ本体４ａ
はフレーム３やカッターディスク２とは別体で形成され
ているが、特に別体に限定されることはなく、フレーム
３やカッターディスク２と一体に形成されたものでもよ
い。

【００３５】また、図１に示すローラカッター５は一枚
のローラ５ａが備えられたものであるが、図２以降に示
すような二枚のローラを備えたもの、または三枚以上の
ローラを備えたものであってもよく、ローラ５ａの枚数
は限定されない。

【００３６】このように構成された第１実施例のカッタ
ー取付構造Ｍ₁ によれば、ローラカッター５に作用する
大きな掘削反力をソケット８から内側保持部７ａと外側
保持部７ｂへと伝えてホルダ本体４ａで支持することが
でき、大掘削反力を確実にカッターホルダ４で支持する
ことができる。

【００３７】図７はこの出願に係る発明のカッター取付
構造の第２実施例におけるカッターホルダを示す図面で
あり、(a) は正面図、(b) は(a) のＧ−Ｇ断面図、(c)
は(a) のＨ−Ｈ断面図である。この第２実施例は、前記
第１実施例におけるソケット８とホルダ本体４ａに設け
られる係止部材１３に関する構成のみが異なっているた
め、これら異なる構成のみを説明し、第１実施例と同一
の構成には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００３８】この第２実施例におけるソケット２０は、
支持溝２０ａがカッターホルダ４の内側保持部７ａ高さ
とほぼ同一に形成され、この支持溝２０ａに続くソケッ
ト本体２０ｃがホルダ本体４ａの厚みよりも薄く形成さ
れており、ホルダ本体４ａの厚さ方向に所定厚みを残し
て係止部材２１を構成した有底穴状の外側保持部７ｂの
深さとほぼ同一に形成されている。

【００３９】このように構成された第２実施例のカッタ
ー取付構造Ｍ₂ によっても、ローラカッター５に作用す
る大きな掘削反力をソケット２０から内側保持部７ａと
外側保持部７ｂへと伝えてホルダ本体４ａで支持するこ
とができる。なお、この実施例の場合、ソケット２０の
軸方向に作用するスラスト力をホルダ本体４ａと一体的
に形成された係止部材２１によって支持することもでき
る。

【００４０】図８はこの出願に係る発明のカッター取付
構造の第３実施例におけるカッターホルダを示す図面で
あり、(a) は正面図、(b) は(a) のＩ−Ｉ断面図、(c)
は(a) のＪ−Ｊ断面図である。この第３実施例も、前記
第１実施例におけるソケット８とホルダ本体４ａに設け
られる係止部材１３に関する構成のみが異なっているた
め、これら異なる構成のみを説明し、第１実施例と同一
の構成には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００４１】この第３実施例におけるソケット３０は、
ソケット本体３０ｃの反ローラカッター側に外側保持部
７ｂよりも大径の係止部３０ｄが連設されており、この
係止部３０ｄがホルダ本体４ａの外面に接する状態でこ
の係止部３０ｄを係止する係止部材３１がホルダ本体４
ａの外側に設けられている。この状態のソケット３０も
回動可能であるが、軸方向のスライドは係止部材３１で
抑止されている。

【００４２】このように構成された第３実施例のカッタ
ー取付構造Ｍ₃ によれば、ローラカッター５に作用する
大きな掘削反力をソケット３０から内側保持部７ｄと外
側保持部７ｂへと伝えてホルダ本体４ａで支持すること
ができる。しかも、この実施例ではホルダ本体４ａの外
面に接する係止部３０ｄが設けられているため、ソケッ
ト３０が受ける片寄荷重による傾きも確実に阻止され、
一層安定化した支承となる。なお、この実施例の場合
も、ソケット３０の軸方向に作用するスラスト力を係止
部３０ｄを係止する係止部材３１によって支持すること
ができる。

【００４３】また、前述した各実施例におけるソケット
８,２０,３０の構成は、トンネル掘削機１の大きさ（掘
削機径）や掘削する地盤、掘削反力等によって適宜決定
すればよい。

【００４４】図９(a),(b),(c) は、以上のように構成さ
れたカッター取付構造Ｍ₁,Ｍ₂,Ｍ₃におけるローラカッ
ター取り外し要領を示す断面図であり、以下のようにし
てローラカッター５をチャンバー側（以下、「機内側」
ともいう）から取り替えることができる。

【００４５】すなわち、図９(a) に示すように先ず固定
部材１０を機内側へ取り外す。ついで、図９(b)(図５も
併せて参照) に示すようにボルト９ａを緩めて軸受けキ
ャップ９によるソケット８の拘束を解き、レンチ等の工
具によってローラカッター５の六角座５ｄを１８０°回
動させて（ソケット８も一体的に回動する）ソケット８
のスペーサ８ｂを機内側に向ける。この時、前述したよ
うにソケット８の軸心（中心軸）をローラカッター５の
軸心（中心軸）よりもチャンバー２ａ側に偏心させてい
るので、前記１８０°の回転によって、ローラカッター
５は回動前の位置より若干機内側へ移動する。その結
果、ローラカッター５と切羽との間に間隙が生じてこれ
らの接触が断たれるので、ローラカッター５の取り外し
が容易に行える。

【００４６】次に、図９(c) に示すようにソケット８の
スペーサ８ｂを角軸部５ｃから取り外してから、または
取り付いたまま、ホルダ本体４ａの前記溝部７ｄに沿っ
て角軸部５ｃを案内させつつローラカッター５を機内側
へ抜き取る。

【００４７】この作業によって、機内側からローラカッ
ター５の取り外しが完了する。

【００４８】図１０は図２のカッター取付構造における
カッタービット取り付け状態を示す一部切欠き分解斜視
図、図１１は図１０のカッター取付構造におけるカッタ
ーホルダを示す図面であり、(a) は正面図、(b) は(a)
のＫ−Ｋ断面図、(c) は(a)のＬ−Ｌ断面図、図１２は
図１０のカッターホルダの枠部を示す横断面図、図１３
は図１１(a) のＭ−Ｍ断面図、図１４は図１０のカッタ
ー取付構造におけるカッタービット取り付け要領を示す
図面であり、(a) は図１１(a) のＬ−Ｌ断面相当の断面
図、(b) は(a) のＮ−Ｎ断面図である。これらの図面に
基づいてローラカッター５を取り外したカッターホルダ
にカッタービットを取り付ける場合を説明する。なお、
前記いずれのカッター取付構造においてもカッタービッ
トを取り付けることができるが、以下の説明では前記第
１実施例を例に説明する。

【００４９】前記したようにしてローラカッター５を取
り外した後のカッターホルダ４内部は図９に示されたと
おりであり、ソケット８はスペーサ８ｂとともに保管の
ためにカッターホルダ４内の元の場所に収納され、軸受
けキャップ９は前記ボルト９ａを再度締め込むことによ
って元の位置に固定されて掘削土砂の侵入防止に役立て
られている。

【００５０】このようなカッターホルダにカッタービッ
トを取り付ける場合、まず、カッタービット１１を支持
するためのコの字状を呈した二枚の支持部材１２が用意
される。この支持部材１２には、カッタービット１１の
基部１１ａが挿入可能な凹所１２ａが形成されている。
カッタービットの基部１１ａはブロック状を呈してお
り、その幅は前記支持部材１２の凹所１２ａの幅とほぼ
同一であり、その厚さはホルダ本体４ａの対向する内壁
面の間隙とほぼ同一寸法に形成されている。

【００５１】そして、図１４(a),(b) に示すように、二
枚の支持部材１２を重ね合わせた状態でその凹所１２ａ
にカッタービットの基部１１ａを挿入し、二枚の支持部
材１２をカッタービット基部１１ａの厚さ方向の中央部
に位置させる（図１１(b) および図１４(b) ）。つい
で、図１１(b) に示すように、前述のごとく組み合わせ
られたカッタービット１１と支持部材１２とを機内側か
らフレーム３の前記後係止部６間を通してホルダ本体４
ａ内へ挿入する。その後、図１４(b) の二点鎖線および
図１１(b) の実線で示すように、二枚の支持部材１２を
互いに離間させてそれぞれホルダ本体４ａの内壁側へ移
動させる。そうすることにより、二枚の支持部材１２は
カッタービット基部１１ａが挿入された状態のまま、そ
の両側縁がホルダ本体４ａ内の図中フレーム側の二面に
当接する。この状態では、支持部材１２の底部がフレー
ム３に設けられた後係止部６に係止され、その上端縁は
ホルダ本体４ａの前係止部４ｂに係止されている。そし
て、二枚の支持部材１２はその位置で、図１０および図
１３に示すようにボルト１２ｂによってフレーム３の後
係止部６に固定されるとともに、カッタービット１１は
ボルト１１ｂによって支持部材１２に固定され、その結
果、カッタービット１１がカッターホルダ４内に取り付
けられる。

【００５２】なお、カッタービット装着時には、ローラ
カッター用のソケット８はカッターホルダ４内に収容さ
れたままであるので、特にその保管に注意を要すること
もない。加えて、このソケット８をカッターホルダ４へ
取り付け、あるいは取り外す作業が不要であるため、か
かる点からも交換作業が容易に行える。

【００５３】また、図１０および図１３に示すように、
カッタービット１１の基部１１ａ上に設けられるカッタ
ー１１ｃは、フレーム３と直交する二辺にそれぞれチッ
プ１１ｄが設けられており、カッターディスク２の正逆
いずれの回転でも地山を掘削することができる。

【００５４】このようにして取り付けられたカッタービ
ット１１を取り外す場合、前述の取り付け手順を逆に行
えばよい。すなわち、ボルト１１ｂ、１２ｂ（図１０お
よび図１３参照）を外した後、二枚の支持部材１２をカ
ッタービット基部１１ａの中央位置へ摺動させる（図１
１および図１４参照）。そして、二枚の支持部材１２と
ともにカッタービット１１を機内側へ引き抜けば、カッ
タービット１１を取り外すことができる。なお、中央部
に移動させた支持部材１２をカッタービット１１に固定
してから引き抜けば、地山と接するカッタービット１１
を確実に機内側へ取り外すことができる。

【００５５】このカッタービット１１を取り外した後の
カッターホルダ４内は図１２に示す状態であり、この状
態のカッターホルダ２にローラカッター５を装着する場
合には、前述した第１実施例のローラカッター取り外し
要領の逆手順で行われる。

【００５６】すなわち、図９(a) 〜(c) の逆手順によっ
て行えばよく、まず、ボルト９ａを緩めて軸受けキャッ
プ９の引き締めを解く（図５参照）。ついで、ソケット
８の支持溝８ａの開口側（スペーサ８ｂ側）を機内側に
向け、ローラカッター５の角軸部５ｃをホルダ本体４ａ
の溝部７ｄに沿ってホルダ本体４ａ内へ挿入し、ソケッ
ト８の支持溝８ａ内まで挿入する。この時、ソケット８
のスペーサ８ｂは予め角軸部５ｃに取り付けておいても
（図２および図３参照）、角軸部５ｃを挿入した後で取
り付けてもよい。そして、レンチ等によって回転軸５ｂ
の六角座５ｄを回転させることによってソケット８をロ
ーラカッター５とともに１８０°回転させる。その後、
固定部材１０を挿入して六角座５ｄと係合させてボルト
１０ｂによってホルダ本体４ａに固定し、続いて軸受け
キャップ９をボルト９ａで締めてソケット８を拘束して
ローラカッター５の取り付けが完了する。

【００５７】以上のように、ローラカッター５からカッ
タビット１１への交換に際しては、ローラカッター５を
取り外した後にローラカッター用のソケット８が装着さ
れたカッターホルダ４に、カッタービット１１が挿入さ
れた支持部材１２を挿入して固定すればよいので、機内
側から容易に交換作業を行うことができる。つまり、ロ
ーラカッター５が取り付けられているカッターホルダ４
をそのまま用いて機内側からカッタービット１１への取
り替え、あるいはこのカッタービット１１からローラカ
ッター５への取り替え作業を行うことが可能となる。

【００５８】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００５９】ローラカッターの回転軸をカッターホルダ
に設けた溝部を介してソケットの支持溝に挿入すれば、
チャンバー側からローラカッターの交換ができ、このロ
ーラカッターに作用する掘削反力はソケットの内側支持
部と外側支持部を介してカッターホルダで支持すること
ができるので、ローラカッターに作用する掘削反力が大
きくなっても十分に支持することが可能となる。

【００６０】また、ソケットの支持溝深さをカッターホ
ルダの内側保持部高さとほぼ同一に形成し、この支持溝
に続くソケット本体をカッターホルダ本体の厚みとほぼ
同一に形成すれば、ソケットに作用する掘削反力をソケ
ット全面で効率良くカッターホルダに支持することが可
能となる。

【００６１】さらに、カッターホルダ本体に形成する外
側保持部を、カッターホルダ本体厚さ方向に所定厚を残
した有底穴状に形成すれば、ソケットに作用するスラス
ト荷重も外側保持部で受けることができる。

【００６２】また、カッターホルダ本体を貫通する外側
支持部を設け、この外側支持部の反ローラカッター側に
係止部材を設ければ、外側支持部に挿入したソケットを
カッターホルダ本体の定位置で保持することが容易にで
き、組立て作業等の効率化を図ることが可能となる。

【００６３】さらに、ソケットの反ローラカッター側
に、外側保持部よりも大径の係止部を連設することによ
り、掘削反力によるソケットの傾きを抑止することがで
きるので、ローラカッターからソケットに作用する掘削
反力を安定的・効果的にカッターホルダで支持すること
が可能となる。

【００６４】また、ソケットの回動軸をローラカッター
の回転軸よりもチャンバー側に偏心させることにより、
ローラカッターを交換する時にソケットをチャンバー側
へ回動させれば切羽面とローラカッターとの間に隙間を
形成することができるので、ローラカッターの交換作業
を容易に行うことが可能となる。

【００６５】さらに、カッターホルダの内壁面にソケッ
トを装着し、このソケット間に装入可能なカッタービッ
トとこのカッタービットの基部を支持する支持部材を設
け、前記カッターホルダの内壁面前部に前係支部を設
け、内壁面後部に後係止部を設け、カッターホルダのチ
ャンバー側からカッタービットを挿入するとともに、カ
ッターホルダ内に装入した支持部材を係止部側にそれぞ
れ移動させてカッタービットをカッターホルダに固定す
るようにすれば、容易にカッタービットをカッターホル
ダ内に保持することができるので、地盤に応じてローラ
カッターとカッタービットとをチャンバー側から交互に
交換して、同一トンネル掘削機によって硬質地盤および
軟質地盤ともに効率よく掘削できるカッター取付構造を
提供することが可能となる。

【００６６】また、カッタービットの基部幅を、カッタ
ーホルダにソケットを装着した時の対向する内壁面の間
隙とほぼ同一寸法に形成すれば、カッタービットをカッ
ターホルダ内に密に係合・保持することができ、カッタ
ービットの安定した保持が可能となる。

【００６７】その上、これらのカッター取付構造をトン
ネル掘削機に具備させれば、硬質又は軟質の地盤に応じ
てチャンバー側からローラカッター又はカッタービット
に交換できるので、地質の異なる地盤を連続的に効率良
く掘削できるトンネル掘削機を構成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明のカッター取付構造が適用
されたトンネル掘削機の一例を示す図面であり、(a) は
正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ断面図である。

【図２】この出願に係る発明のカッター取付構造の第１
実施例におけるローラカッター取り付け状態を示す一部
切欠き分解斜視図である。

【図３】図２のカッター取付構造におけるカッターホル
ダを示す図面であり、(a) は正面図、(b) は(a) のＢ−
Ｂ断面図、(c) は(a) のＣ−Ｃ断面図である。

【図４】図３のカッターホルダ本体を示す図面であり、
(a) は横断面図、(b) は(a) のＤ−Ｄ断面図である。

【図５】図３(b) のＥ−Ｅ断面図である。

【図６】図２に示すカッターホルダの図面であり、(a)
は平面図、(b) は側面図、（ｃ）は（ｂ） のＦ−Ｆ断
面図である。

【図７】この出願に係る発明のカッター取付構造の第２
実施例におけるカッターホルダを示す図面であり、(a)
は正面図、(b) は(a) のＧ−Ｇ断面図、(c) は(a) のＨ
−Ｈ断面図である。

【図８】この出願に係る発明のカッター取付構造の第３
実施例におけるカッターホルダを示す図面であり、(a)
は正面図、(b) は(a) のＩ−Ｉ断面図、(c) は(a) のＪ
−Ｊ断面図である。

【図９】図２のカッター取付構造におけるローラカッタ
ー取り外し要領を(a),(b),(c)の順で説明する断面図で
ある。

【図１０】図２のカッター取付構造におけるカッタービ
ット取り付け状態を示す一部切欠き分解斜視図である。

【図１１】図１０のカッター取付構造におけるカッター
ホルダを示す図面であり、(a) は正面図、(b) は(a) の
Ｋ−Ｋ断面図、(c) は(a) のＬ−Ｌ断面図である。

【図１２】図１０のカッターホルダの枠部を示す横断面
図である。

【図１３】図１１(a) のＭ−Ｍ断面図である。

【図１４】図１０のカッター取付構造におけるカッター
ビット取り付け要領を示す図面であり、(a) は図１１
(a) のＬ−Ｌ断面図、(b) は(a) のＮ−Ｎ断面図であ
る。

【図１５】従来のローラカッターに作用する荷重を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…トンネル掘削機 ２…カッターディスク ２ａ…チャンバー ３…フレーム ４…カッターホルダ ４ａ…ホルダ本体 ５…ローラカッター ５ａ…ローラ ５ｂ…回転軸 ５ｃ…角軸部 ５ｄ…六角座 ６…後係止部 ７…保持部 ７ａ…内側保持部 ７ｂ…外側保持部 ７ｃ…矩形凹所 ７ｄ…溝部 ８…ソケット ８ａ…支持溝 ９…軸受けキャップ １０…固定部材 １１…カッタービット １２…支持部材 １２ａ…凹所 １３…係止部材 ２０…ソケット ２０ａ…支持溝 ２１…係止部材 ３０…ソケット ３０ａ…支持溝 ３１…係止部材 Ｍ₁,Ｍ₂,Ｍ₃…カッター取付構造

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッターディスクの所定位置にカッター
   ホルダを設け、該カッターホルダにチャンバー側からロ
   ーラカッターを脱着するトンネル掘削機のカッター取付
   構造において、 前記カッターホルダの所定位置に前記ローラカッターの
   回転軸を支持する回動自在なソケットを設け、該ソケッ
   トのローラカッター側に該ローラカッターの回転軸両端
   をチャンバー側から挿入して支持する有底の支持溝を設
   け、前記カッターホルダのローラカッター側に前記ソケ
   ットの支持溝からチャンバー側に連通する溝部を有する
   内側保持部を設け、該カッターホルダの反ローラカッタ
   ー側に前記ソケットの反ローラカッター側を保持する外
   側保持部を設けて強い掘削反力を前記ソケットの広い面
   積で受けるようにしたことを特徴とするトンネル掘削機
   のカッター取付構造。
2. 【請求項２】 ソケットの支持溝深さをカッターホルダ
   の内側保持部高さとほぼ同一に形成し、該支持溝に続く
   ソケット本体をカッターホルダ本体の厚みとほぼ同一に
   形成したことを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削
   機のカッター取付構造。
3. 【請求項３】 カッターホルダ本体に形成する外側保持
   部を、カッターホルダ本体厚さ方向に所定厚を残した有
   底穴状に形成したことを特徴とする請求項１記載のトン
   ネル掘削機のカッター取付構造。
4. 【請求項４】 カッターホルダ本体を貫通する外側保持
   部を設け、該外側保持部の反ローラカッター側に係止部
   材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   のトンネル掘削機のカッター取付構造。
5. 【請求項５】 ソケットの反ローラカッター側に、外側
   保持部よりも大径の係止部を連設し、該係止部をカッタ
   ーホルダに係止する係止部材をカッターホルダ本体に設
   けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトン
   ネル掘削機のカッター取付構造。
6. 【請求項６】 カッターホルダの対向する内壁面にロー
   ラカッター支持用ソケットを装着し、該ローラカッター
   支持用ソケット間に装入可能なカッタービットと、該カ
   ッタービットの基部を支持する凹所を形成した一対の支
   持部材を設け、前記カッターホルダの内壁面前部に、対
   向する前係支部を設け、該内壁面後部に、前記支持部材
   の挿通が可能な間隔をおいて対向する後係止部を設け、
   前記カッターホルダのチャンバー側からカッタービット
   を挿入するとともに、前記間隙からカッターホルダ部内
   に装入した支持部材を係止部側にそれぞれ移動させてカ
   ッタービットをカッターホルダに固定するように構成し
   たことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
   のトンネル掘削機のカッター取付構造。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載のカ
   ッター取付構造を具備させたことを特徴とするトンネル
   掘削機。