Tübbingversetzmaschine für Vortriebsschilde
Die erfindung betrifft eine Tübbingversetzmaschine für Vortriebsschilde mit um die Achse des Vortriebsschildes drehbar angeordneten Erektoren, deren Arme aus einem Arbeitszylinder mit Kolben bestehen und die einen beweglich gelagerten Greifkopf aufweisen.
Bei einer bekannten Tübbingversetzmaschine hat der Greifer lediglich einen Freiheitsgrad und kann den Tübbing deshalb nur geradlinig führen, also in Richtung der Längsachse des Schildes. Die bekannte Ausbildung ist deshalb nicht ausreichend, um allen möglichen Betriebsstellungen des Schildes im Verhältnis zu den bereits eingebrachten Tübbings Rechnung zu tragen. Insbesondere bietet die bekannte Vorrichtung nicht die Möglichkeit, den bei Kurvenfahrten ständig wechselnden Abständen zwischen Schild und Tübbings zu entsprechen, weil sich die Lage des Schildes im Verhältnis zum letzten eingesetzten Tübbingelement ständig verändert.
Die Erfindung bezweckt diesen Nachteil zu beseitigen. Sie besteht darin, dass der Arbeitskolben an seinem Ende ein rückfederndes, allseits bewegliches Gelenk zwischen Erektorarm und Greifkopf trägt und der auf diesem Kugelgelenk sitzende Greifkopf mit einem schlittenartigen Ansatz versehen ist, der in einer Schlittenführung in Schildlängsachse gleitbar gelagert ist. Das elastisch rückfedernde Kugelgelenk kann aus einer zwischen dem Arbeitskolben und dem Greifkopf angeordneten elastischen Platte bestehen, die an ihren Ecken durch Verschraubungen mit dem Greifkopf verbunden ist und im Mittelfeld die Gelenkkugel trägt.
Bekannt ist die Anordnung von gegeneinander verschiebbaren Backen am Greifkopf. Eine Verbesserung kann dadurch erzielt werden, dass die Backen vierteilig ausgebildet und angeordnet sind, hierbei ein Schlitzkreuz bilden, wobei vier diagonal angeordnete Arbeitszylinder vorgesehen sind. Der den Greifkopf tragende Erektor kann auf einem besonderen Zahnkranz abgestützt sein, dessen Widerlager einen Kugeldrehkranz bildet, der im Traggehäuse befestigt ist.
Durch diese Ausbildung können die Verstellmöglichkeiten des Greifkopfs derart verbessert werden, dass dieser mechanisch den Tübbing oder das Tübbingelement an die erforderliche Stelle setzen kann. Durch diese Verbesserung wird die Tübbingversetzmaschine unabhängig von etwaigen Kurven oder Bögen, die durchfahren werden müssen, so dass der Einsatzbereich des Schildes wesentlich erweitert wird. Auch wird der Zeitaufwand beim Einbau der Tübbings erheblich verringert, so dass eine Leistungssteigerung entsteht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Schnitt durch einen mechanischen Schild, der mit einer Tübbingversetzvorrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines Greifarmes mit schematischer Darstellung der Auflagerung auf den Umhüllungskörper für ein Förderband;
Fig. 3 zeigt eine Teilansicht der Tübbingversetzmaschine, und zwar von der Seite der Tübbings aus;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Greifkopfs und zwar entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 5;
Fig. 5 zeigt eine Teilaufsicht auf den Greifkopf und zwar von der Seite des Kardangelenks aus;
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4;
Fig. 7 zeigt eine Teiluntersicht des Greifkopfs mit den Hydraulikzylindern zur Betätigung der Klemmbakken.
Die Darstellung in Fig. 1 zeigt den Vortriebsschild mit dem Schildmantel 1. Das Ende des Mantels 1 übergreift etwa den im Einbau befindlichen Tübbing 2' und den ersten bereits fertig eingebauten Tübbing 2. An diesen ersten Tübbing 2 schliessen sich dann weitere Tübbings an. Der vor der Ortsbrust befindliche Raum ist als Druckkammer 3 ausgebildet, die im Anschluss an die eigentliche Schneide über eine bestimmte Länge verstärkt ist und zwar durch eine doppelwandige Ausführung. Mit 6 ist der Raum atmosphärischen Drucks gekennzeichnet.
Die Druckwand 4 weist in der Nähe des Schildmantels Nischen 14 auf, die zur Aufnahme von Druckpressen 7 dienen, die gegenüber den üblichen Druckpressen mindestens einen doppelten Hub haben und über eine entsprechend verlängerte Kolbenstange 8 verfügen. Die Druckwand 4 mit der Nische 14 muss in diesem Bereich so kräftig dimensioniert sein, dass in Verbindung mit der verstärkten Schneide 5, die ein Kastenprofil darstellt, der Pressendruck ohne weiteres aufgenommen werden kann.
Die Presszylinder 7 sind am vorderen Ende mit einer Einbuchtung versehen, in die eine Nocke 22 eingreift.
Der Druckraum 3 verlängert sich nach rückwärts durch die Anordnung eines drucksicher ausgebildeten Förderkanals 9, der bis in den Bereich des atmosphärischen Drucks führt und in Zwillingsschleusen 10 endet, die unten und oben mit Verschlussklappen 11, 12 ausgebildet sind, die sich wechselseitig öffnen und schliessen, damit der Überdruck in der Druckkammer 3 sich nicht ausgleichen kann. Damit das geförderte Material wechselnd auf die eine oder anderen Schleuse 10 übergeben werden kann, ist zwischen den Schleusen noch ein Kippblech 20 angeordnet, das das Material in die eine oder andere Schleuse leitet. In der Darstellung ist der Betriebszustand dargestellt, bei dem Material in die links befindliche Schleuse 10 ausgetragen wird. Im Inneren des Förderkanals 9 ist ein geeignetes Förderorgan 18 vorgesehen, das über die Schurre 23 mit Material beliefert wird.
Der Vortriebsschild kann einen Bohrkopf beliebiger Konstruktion erhalten. Im vorliegenden Fall ist am Kopf des Vortriebsschildes ein ringförmiger Werkzeugträger 15 vorgesehen, der mit Werkzeugen 17 bestückt ist. Im inneren Teil ist ein zentral angeordneter Werkzeugträger 16 vorgesehen, der unabhängig vom Werkzeugträger 15 angetrieben werden kann. Für die Wirkungsweise des Vortriebsschildes ist lediglich von Interesse, dass das Material über die Schurre 23 abgeleitet wird.
Eine geeignete Dichtung 24 zwischen Schwanzblech des Schildmantels 1 und Tübbingen 2 sichert den unter Normaldruck stehenden Tunnelraum 6 gegen den Aussendruck.
Fig. 2 und 3 zeigen im Schnitt und in der Ansicht die Einzelausbildung der Greifarme bei einem Tübbingquerschnitt 2, der einen mittleren Versteifungssteg aufweist.
Fig. 2 zeigt die Anordnung des Förderbandes 18 mit dem Tunnel 9, der den Raum um das Förderband 18 gegen das Gebiet des normalen Drucks abdichtet. Wie Fig. 1 ergänzend zeigt, befinden sich auf dem Kanal 9 Aufbauten 31, die zur Abstützung der eigentlichen Tübbingversetzmaschine dienen. Zur Übertragung der aufzunehmenden Kräfte auf das Gehäuse des Schildvortriebs dienen Versteifungsbleche 32, 33. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 sind zwei Greifarme vorgesehen, die gegenüberliegend dargestellt sind. Die wesentlichen Teile der Greifarme setzen sich aus dem Druckzylinder 35 und dem Druckkolben 36 zusammen.
Der Druckkolben 36 endet in einem Kardangelenk 34, an das sich die eigentlichen Greiforgane anschliessen, die noch später beschrieben werden. Die Halterung des Druckzylinders 35 besteht aus einer Grundplatte 43, auf deren rechten Teil sich ein Winkelprofil 42 anschliesst.
Dieses Winkelprofil 42 seinerseits dient zum Halten eines Zahnkranzes 41, dessen Zähne auf der Innenseite angeordnet sind. Dieser Zahnkranz 41 trägt also zunächst die gesamten Greifarme, die sich aus den wesentlichen Teilen 35 und 36 zusammensetzen. Der Zahnkranz 41 seinerseits stützt sich gegen einen Kugeldrehkranz 45 ab, der an den Versteifungsgehäuseteilen 31 befestigt ist. Die Wand 31 des Gehäuses ist ihrerseits auf beliebige Weise auf dem Tunnel 9 angeordnet und befestigt und gegen das Gehäuse des Vortriebsschildes versteift. Das Ritzel 49 erhält seinen Antrieb durch den Motor 51 mit dem Getriebe 50.
In der Darstellung in Fig. 2 greifen die Zähne 48 des Ritzels 49 nicht in die Zähne des Zahnkranzes 41 ein.
Das hängt mit der Lage des Ritzels 49 zusammen, die später anhand der Fig. 3 erläutert wird.
Was nun den Fig. 2 oben teilweise dargestellten Greifarm 35' anbetrifft, so wird bemerkt, dass die zu diesem Arm gehörenden Teile beispielsweise entsprechend mit den Ziffern 45', 49' usw. gekennzeichnet sind.
Es ist also ohne weiteres erkennbar, dass der obere Arm 35' von dem Zahnkranz 41' getragen wird, der sich gegen einen Kugeldrehkranz 45' abstützt. Der Antrieb des Zahnkranzes 41' erfolgt über das Ritzel 49' durch den Motor 51' mit dem Getriebe 50'. Abschliessend wird jedoch bemerkt, dass das Einsetzen der Tübbings auch mittels eines einzigen Armes 35, 36 erfolgen kann, so dass in diesem Fall der Arm 35' und 36' nicht erforderlich wäre.
Die Darstellung in Fig. 3 dient hauptsächlich dazu, die Anordnung der Ritzelantriebe 49 und 49' in der Seitenansicht erkennen zu lassen. Diese Darstellung erklärt auch, weshalb in Fig. 2 beispielsweise die Zähne 48 des Ritzels 49 noch nicht in die Zähne des Zahnkranzes 41 eingreifen.
Die Einzelheiten des Greifkopfs sind in Fig. 4 bis 7 dargestellt. Wie bereits ausgeführt wurde, endet der Druckkolben in einem Kardangelenk mit Rückfederung.
Die Einzelarbeiten dieses Kardangelenks sind in Fig. 4 dargestellt, wobei die springende Schnittlinie IV-IV in Fig. 5 zu beachten ist. In einem Teil 64 mit einer Aussparung ruht die eigentliche Kardankugel 63, die eine Beweglichkeit des eigentlichen Greifkopfs gegenüber dem Druckkolben ermöglicht. Da das Kardangelenk aber rückfedernd wirken soll, ist eine elastische Platte 65 vorgesehen, deren Anordnung sich aus Fig. 5 ergibt, wo zu berücksichtigen ist, dass die Platte 65 sich in einer exzentrischen Lage wegen des Ausfahrens von Hydraulikzylindern befindet. Die elastische Platte 65 ist aber im übrigen an ihren Ecken durch Bolzen 66 mit dem Teil 67 verbunden, der seinerseits die Greifeinrichtung 60 trägt und zwar über einen Schlitten 62, der in einem Schlittenbett 61 in Schildlängsachse gleitbar gelagert ist.
Die Verschiebung des Greifkopfs 60 mit den Greifern 44 gegenüber dem Kardangelenk 63, 64 wird durch einen hydraulischen Arbeitszylinder 70 erreicht, der zwischen den beiden Füssen des Schlittens 67 eingebettet ist. Seine Lage ist in Fig. 4 angedeutet. Die Einzelheiten dieses Arbeitszylinders ergeben sich aus Fig. 6. Die Darstellung in Fig. 1, 2 und 4 lässt schliesslich auch die Anordnung des Sicherungsarmes 40 erkennen, der mit einem Dorn 37 in öffnungen 46 der Tübbings eingeführt werden kann.
Wie hierzu die Darstellung in Fig. 5 erkennen lässt, ragt beispielsweise der Dorn 37 rechts unten in der Zeichnung aus dem Feld der Platte 60 heraus und es ist zweckmässig, einen entsprechenden Dorn 37 links oben mit dem dazugehörigen Arbeitszylinder anzuordnen. Die Darstellung in Fig. 5 lässt auch die Lage der Arbeitszylinder 38 erkennen.
In Fig. 6 ist vornehmlich über dem Greifkopf mit der Platte 60 und den Backen 44 der Arbeitszylinder 70 dargestellt, der die Aufgabe hat, den Greifkopf in Schildlängsrichtung relativ zu dem Arm des Greifkopfs zu verschieben. Der Arbeitszylinder 70 ist demgemäss an seinem Widerlagerende mit dem Augenlager 72 an einem Bock 71 abgestützt. An diesem Ende handelt es sich also um die Verbindung mit dem Greifkopf, während am anderen Ende die Kraft zum Verschieben auf den Teil 62 (Schlitten) übertragen werden soll. Auf der Zeichnung erkennt man die Kolbenstange 72, die in eine Gabel 73 endet, durch die die Verschiebekraft über den Bolzen 74 auf den Schlitten 62 übertragen wird.
Fig. 7 schliesslich zeigt die Untersicht des Greifkopfes 60. Wegen der symmetrischen Anordnung ist nur die rechte Hälfte dargestellt und zwar mit zwei Arbeitszylindern 80, die mit dem Kolben 81 und einem Schuh 82 an den Druckbacken 44 angreifen. Vier Druckbacken 44 bewegen sich also in diagonaler Richtung auf und halten diesen dadurch fest.
Tubbing machine for tunneling shields
The invention relates to a tubbing machine for tunneling shields with erectors rotatably arranged about the axis of the tunneling shield, the arms of which consist of a working cylinder with pistons and which have a movably mounted gripping head.
In a known tubbing machine, the gripper has only one degree of freedom and can therefore only guide the tubbing in a straight line, that is, in the direction of the longitudinal axis of the shield. The known training is therefore not sufficient to take into account all possible operating positions of the shield in relation to the segments that have already been introduced. In particular, the known device does not offer the possibility of corresponding to the constantly changing distances between the shield and the segments when cornering, because the position of the shield in relation to the segment element last used changes constantly.
The invention aims to eliminate this disadvantage. It consists in the fact that the working piston carries at its end a resilient joint between the erector arm and the gripping head, which is movable in all directions, and the gripping head sitting on this ball joint is provided with a slide-like attachment that is slidably mounted in a slide guide in the shield's longitudinal axis. The elastically resilient ball joint can consist of an elastic plate arranged between the working piston and the gripping head, which is connected to the gripping head at its corners by screw connections and which carries the joint ball in the middle.
The arrangement of mutually displaceable jaws on the gripping head is known. An improvement can be achieved in that the jaws are designed and arranged in four parts, in this case forming a slotted cross, with four diagonally arranged working cylinders being provided. The erector carrying the gripping head can be supported on a special toothed ring, the abutment of which forms a slewing ring which is fastened in the supporting housing.
With this design, the adjustment possibilities of the gripping head can be improved in such a way that it can mechanically place the tubbing or the tubbing element in the required location. This improvement makes the segment placement machine independent of any curves or arcs that have to be driven through, so that the field of application of the shield is significantly expanded. The time required to install the segments is also considerably reduced, so that there is an increase in performance.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
1 shows a schematic representation of a section through a mechanical shield which is equipped with a segment displacing device according to the invention;
2 shows the side view of a gripping arm with a schematic representation of the support on the casing body for a conveyor belt;
3 shows a partial view of the segment placing machine, specifically from the side of the segments;
FIG. 4 shows a sectional view of the gripping head, specifically corresponding to the section line IV-IV in FIG. 5;
Fig. 5 shows a partial plan view of the gripping head from the side of the universal joint;
Fig. 6 shows a sectional view corresponding to the section line VI-VI in Fig. 4;
7 shows a partial bottom view of the gripping head with the hydraulic cylinders for actuating the clamping jaws.
The illustration in Fig. 1 shows the propulsion shield with the shield jacket 1. The end of the jacket 1 overlaps approximately the tubbing 2 'under installation and the first already installed tubbing 2. This first tubbing 2 is then followed by further tubbings. The space in front of the face is designed as a pressure chamber 3, which is reinforced over a certain length following the actual cutting edge, namely by a double-walled design. The space of atmospheric pressure is marked with 6.
In the vicinity of the shield jacket, the pressure wall 4 has niches 14 which are used to accommodate printing presses 7 which, compared to conventional printing presses, have at least a double stroke and have a correspondingly elongated piston rod 8. The pressure wall 4 with the niche 14 must be dimensioned so strongly in this area that in connection with the reinforced cutting edge 5, which represents a box profile, the press pressure can be easily absorbed.
The press cylinders 7 are provided at the front end with an indentation into which a cam 22 engages.
The pressure chamber 3 is extended backwards by the arrangement of a pressure-safe conveying channel 9, which leads into the area of atmospheric pressure and ends in twin locks 10, which are formed at the top and bottom with closing flaps 11, 12 that alternately open and close, so that the overpressure in the pressure chamber 3 cannot equalize. So that the conveyed material can alternately be transferred to one or the other lock 10, a tilting plate 20 is arranged between the locks, which guides the material into one or the other lock. The illustration shows the operating state in which material is discharged into the lock 10 on the left. In the interior of the conveyor channel 9, a suitable conveyor element 18 is provided, which is supplied with material via the chute 23.
The excavation shield can have a drill head of any design. In the present case, an annular tool carrier 15, which is equipped with tools 17, is provided on the head of the propulsion shield. A centrally arranged tool carrier 16 is provided in the inner part, which can be driven independently of the tool carrier 15. For the effectiveness of the propulsion shield, it is only of interest that the material is diverted via the chute 23.
A suitable seal 24 between the tail plate of the shield jacket 1 and segments 2 secures the tunnel space 6, which is under normal pressure, against the external pressure.
2 and 3 show, in section and in a view, the individual design of the gripping arms in a segment cross section 2 which has a central stiffening web.
Fig. 2 shows the arrangement of the conveyor belt 18 with the tunnel 9, which seals the space around the conveyor belt 18 from the area of normal pressure. As FIG. 1 additionally shows, there are superstructures 31 on the channel 9 which serve to support the actual segment placing machine. Stiffening plates 32, 33 are used to transfer the forces to be absorbed to the casing of the shield drive. In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, two gripping arms are provided, which are shown opposite. The essential parts of the gripping arms are composed of the pressure cylinder 35 and the pressure piston 36.
The pressure piston 36 ends in a cardan joint 34 to which the actual gripping organs are connected, which will be described later. The holder of the printing cylinder 35 consists of a base plate 43, on the right part of which an angle profile 42 is attached.
This angle profile 42 in turn serves to hold a ring gear 41, the teeth of which are arranged on the inside. This ring gear 41 thus initially carries the entire gripping arms, which are composed of the essential parts 35 and 36. The ring gear 41 in turn is supported against a slewing ring 45 which is fastened to the stiffening housing parts 31. The wall 31 of the housing is in turn arranged and fastened in any desired manner on the tunnel 9 and stiffened against the housing of the propulsion shield. The pinion 49 is driven by the motor 51 with the gear 50.
In the illustration in FIG. 2, the teeth 48 of the pinion 49 do not mesh with the teeth of the ring gear 41.
This is related to the position of the pinion 49, which will be explained later with reference to FIG.
With regard to the gripping arm 35 'shown partially above in FIG. 2, it is noted that the parts belonging to this arm are identified, for example, with the numbers 45', 49 ', etc.
It can therefore be easily seen that the upper arm 35 'is carried by the toothed ring 41', which is supported against a slewing ring 45 '. The gear ring 41 'is driven via the pinion 49' by the motor 51 'with the gear 50'. Finally, however, it should be noted that the insertion of the segments can also take place by means of a single arm 35, 36, so that in this case the arm 35 'and 36' would not be required.
The illustration in FIG. 3 mainly serves to show the arrangement of the pinion drives 49 and 49 'in the side view. This illustration also explains why the teeth 48 of the pinion 49 in FIG. 2, for example, do not yet engage the teeth of the ring gear 41.
The details of the gripping head are shown in FIGS. 4-7. As already stated, the pressure piston ends in a universal joint with spring back.
The individual work of this universal joint is shown in FIG. 4, whereby the jumping line IV-IV in FIG. 5 must be observed. The actual cardan ball 63 rests in a part 64 with a recess, which enables the actual gripping head to move relative to the pressure piston. Since the universal joint is intended to have a resilient effect, however, an elastic plate 65 is provided, the arrangement of which is shown in FIG. 5, where it must be taken into account that the plate 65 is in an eccentric position because of the extension of hydraulic cylinders. The elastic plate 65 is connected at its corners by bolts 66 to the part 67, which in turn carries the gripping device 60 via a slide 62 which is slidably mounted in a slide bed 61 in the longitudinal axis of the shield.
The displacement of the gripping head 60 with the grippers 44 relative to the universal joint 63, 64 is achieved by a hydraulic working cylinder 70 which is embedded between the two feet of the carriage 67. Its position is indicated in FIG. 4. The details of this working cylinder emerge from FIG. 6. Finally, the illustration in FIGS. 1, 2 and 4 also shows the arrangement of the securing arm 40, which can be inserted with a mandrel 37 into openings 46 of the tubbing.
As can be seen in the illustration in FIG. 5, for example the mandrel 37 protrudes from the field of the plate 60 at the bottom right in the drawing and it is expedient to arrange a corresponding mandrel 37 at the top left with the associated working cylinder. The illustration in FIG. 5 also shows the position of the working cylinders 38.
In Fig. 6, the working cylinder 70 is primarily shown above the gripping head with the plate 60 and the jaws 44, which has the task of moving the gripping head in the longitudinal direction of the shield relative to the arm of the gripping head. The working cylinder 70 is accordingly supported at its abutment end with the eye bearing 72 on a bracket 71. At this end it is about the connection with the gripping head, while at the other end the force for displacement is to be transmitted to the part 62 (slide). The drawing shows the piston rod 72 which ends in a fork 73 through which the displacement force is transmitted to the slide 62 via the bolt 74.
Finally, FIG. 7 shows the bottom view of the gripping head 60. Because of the symmetrical arrangement, only the right half is shown, namely with two working cylinders 80 which engage the pressure jaws 44 with the piston 81 and a shoe 82. Four pressure jaws 44 therefore move up in a diagonal direction and thereby hold it in place.