JP3011887B2 - Underground excavator - Google Patents

Underground excavator

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JP3011887B2
JP3011887B2 JP19560396A JP19560396A JP3011887B2 JP 3011887 B2 JP3011887 B2 JP 3011887B2 JP 19560396 A JP19560396 A JP 19560396A JP 19560396 A JP19560396 A JP 19560396A JP 3011887 B2 JP3011887 B2 JP 3011887B2
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JP
Japan
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support portion
bit
cutter frame
pedestal
moving
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豊 加島
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大豊建設株式会社
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、地下鉄,道路用
トンネルや上下水道等を構築すべく、そのトンネルを掘
削するのに適した地中掘削機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground excavator suitable for excavating a subway, a road tunnel, a water supply and a sewage system, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からこの種のものとしては、特開平
5ー321588号公報に記載されたようなものがあ
る。これは、シールド筒の前部にカッターフレームが配
設され、このカッターフレームに掘削具としてのローラ
ビットが所定の間隔をおいて複数個配設されると共に、
これらが平行クランク機構により平行運動されるように
なっている。そして、そのカッターフレームに、回転台
座が回転可能に装着され、この回転台座に前記ローラビ
ットが、回転台座の中心軸の周りに所定の偏心距離を回
転半径として首振り運動可能に取り付けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-321588. This is because a cutter frame is provided at the front of the shield tube, and a plurality of roller bits as excavating tools are provided at a predetermined interval on the cutter frame.
These are moved in parallel by a parallel crank mechanism. A rotary pedestal is rotatably mounted on the cutter frame, and the roller bit is attached to the rotary pedestal so as to be able to swing around a central axis of the rotary pedestal with a predetermined eccentric distance as a rotation radius. .

【0003】これによれば、平行クランク機構により、
カッターフレームを平行運動させたときに、ローラビッ
トの回転中心軸が回転台座の回転中心軸の回りに所定の
偏心距離を回転半径として首振り運動する。その結果、
ローラビットが転動しやすい位置に移動し、スムーズに
転動するので、切羽が土丹等であっても、能率良く破砕
し掘削することができる。
According to this, a parallel crank mechanism provides:
When the cutter frame is moved in parallel, the rotation center axis of the roller bit swings around the rotation center axis of the rotary pedestal with a predetermined eccentric distance as a rotation radius. as a result,
Since the roller bit moves to a position where it can easily roll and rolls smoothly, it is possible to efficiently crush and excavate even if the face is made of clay or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の地中掘削機にあっては、ローラビットを首振
り運動可能に設けているため、この回転半径中には、他
のローラビットを配設できないことから、必然的に各ロ
ーラビットのピッチが広くなってしまい、ローラビット
により切羽に形成される切削溝の間隔が広くなり、この
点で、いまひとつ掘削性能が良好とは言い難いものであ
った。
However, in such a conventional underground excavator, since the roller bit is provided so as to be capable of oscillating motion, another roller bit is provided during this turning radius. Because they cannot be arranged, the pitch of each roller bit is inevitably widened, and the interval between the cutting grooves formed on the face by the roller bit is widened. In this regard, it is difficult to say that the excavation performance is good. Met.

【0005】そこで、この発明は、掘削性能のより一層
の向上を図る地中掘削機を提供することを課題としてい
る。
[0005] Therefore, an object of the present invention is to provide an underground excavator for further improving excavation performance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、進退自在に設けられた
支保部の前側に、前記進退方向と直交する方向に沿うカ
ッターフレームが平行クランク機構を介して回転自在に
配設され、該カッターフレームの前面に複数のビットが
配設された地中掘削機であって、前記支保部は、駆動装
置により、前記進退方向と直交する方向に平行移動自在
に配設される一方、前記ビットは、前記カッターフレー
ムに回転台座を介して取り付けられ、該回転台座は、進
退方向に沿う台座軸にて前記カッターフレームに回転自
在に装着される一方、前記ビットへの地盤からの反力の
作用点が、前記台座軸上からオフセットされた位置に設
定されている地中掘削機としたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cutter frame extending in a direction orthogonal to the advance / retreat direction is provided at a front side of a support portion provided to be able to advance and retreat. An underground excavator, which is rotatably disposed via a parallel crank mechanism and has a plurality of bits disposed on a front surface of the cutter frame, wherein the support portion is orthogonal to the advance / retreat direction by a driving device. The bit is attached to the cutter frame via a rotating pedestal, and the rotating pedestal is rotatably mounted on the cutter frame with a pedestal axis along the reciprocating direction. On the other hand, an underground excavator in which the point of application of a reaction force from the ground to the bit is set at a position offset from the pedestal axis.

【0007】請求項2に記載された発明は、請求項1の
構成に加え、前記駆動装置による前記支保部の移動量
は、前記各ビットの配設ピッチより長いと共に、該支保
部の移動速度と前記カッターフレームの回転速度との関
係が、該支保部が1配設ピッチ移動する間に、前記カッ
ターフレームが1回転より多く回転するように設定され
ていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the moving amount of the supporting portion by the driving device is longer than the arrangement pitch of each bit and the moving speed of the supporting portion. The relationship between the rotation speed of the cutter frame and the rotation speed of the cutter frame is set such that the cutter frame rotates more than one rotation while the support portion moves by one arrangement pitch.

【0008】請求項3に記載された発明は、請求項1又
は2の構成に加え、前記支保部は、前部支保部と後部支
保部とに分割され、該前部支保部は、前記後部支保部の
前側に水平方向にスライド自在に設けられて前記カッタ
ーフレームを支持し、一方、前記駆動装置は、前記後部
支保部の上下に、トンネル天井及びトンネル底の間に介
在して該後部支保部を上下移動させる上下移動ジャッキ
が設けられ、又、前記前部支保部の左右に、トンネル側
壁の間に介在して該前部支保部を水平移動させる水平移
動ジャッキが設けられたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the support portion is divided into a front support portion and a rear support portion, and the front support portion is connected to the rear support portion. The cutter unit is supported slidably in the horizontal direction on the front side of the support unit and supports the cutter frame. On the other hand, the driving device is interposed between the tunnel ceiling and the tunnel bottom above and below the rear support unit. A vertical moving jack for vertically moving the portion is provided, and a horizontal moving jack for horizontally moving the front support portion between the tunnel side walls is provided on the left and right of the front support portion. And

【0009】請求項4に記載された発明は、請求項1乃
至3の何れかに記載の構成に加え、前記ビットは、円形
を呈し、前記進退方向と直交する方向のビット軸にて前
記回転台座に回転自在に支持され、該ビット軸は前記台
座軸と近距離交叉するように設定されていることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the bit has a circular shape and the rotation is performed on a bit axis in a direction orthogonal to the direction of movement. The bit shaft is rotatably supported by the pedestal, and the bit axis is set to cross the pedestal axis at a short distance.

【0010】請求項5に記載された発明は、請求項1乃
至3の何れかに記載の構成に加え、前記ビットは、前記
回転台座と一体であると共に、該回転台座が前記カッタ
ーフレームに埋め込まれていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the bit is integral with the rotary pedestal, and the rotary pedestal is embedded in the cutter frame. It is characterized by having been done.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0012】[発明の実施の形態1]図1乃至図6に
は、この発明の実施の形態1を示す。
[First Embodiment of the Invention] FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention.

【0013】まず構成について説明すると、この実施の
形態1の地中掘削機1は、岩盤GにトンネルTを掘削す
るためのもので、この地中掘削機1は以下のように構成
されている。
First, the configuration will be described. The underground excavator 1 of the first embodiment is for excavating a tunnel T in a rock G, and the underground excavator 1 is configured as follows. .

【0014】すなわち、この地中掘削機1は、大別する
と、前側から、トンネルTの切羽T1を掘削する掘削部
2と、この掘削部2を回転,上下動及び左右動自在に支
持する支保部3と、この支保部3からの掘削時の反力を
受ける反力部4とを有している。
That is, the underground excavator 1 is roughly divided into a dug portion 2 for excavating a face T1 of a tunnel T from the front side, and a support for supporting the excavate portion 2 rotatably, vertically and horizontally. It has a portion 3 and a reaction force portion 4 which receives a reaction force at the time of excavation from the support portion 3.

【0015】具体的には、この反力部4は、図1及び図
2に示すように、上下のそれぞれに計4本づつ上下反力
ジャッキ7が配設され、更に、左右のそれぞれに水平反
力ジャッキ9が設けられ、これらジャッキ7,9の先端
部に、それぞれトンネルTの内壁面に当接するトンネル
Tの曲面形状に沿った反力外殻部10が設けられてい
る。これら反力外殻部10を各ジャッキ7,9の駆動力
により、トンネルTの内壁面に圧接させて反力部4を固
定して、前記支保部3側からの反力を受けるようにして
いる。
More specifically, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the reaction force portion 4 is provided with a total of four upper and lower reaction force jacks 7 each at the top and bottom. A reaction force jack 9 is provided, and a tip portion of each of the jacks 7, 9 is provided with a reaction force outer shell 10 that conforms to the curved surface shape of the tunnel T abutting on the inner wall surface of the tunnel T. The reaction force outer shell 10 is pressed against the inner wall surface of the tunnel T by the driving force of each of the jacks 7 and 9 to fix the reaction force section 4 and receive the reaction force from the support section 3 side. I have.

【0016】そして、この反力部4の前面と支保部3と
の間には、計4本の推進ジャッキ12が配設され、この
ジャッキ12の駆動により支保部3が進退動されるよう
になっている。この推進ジャッキ12は、支保部3の上
下動に追従して斜めとなるように、前端部12aがボー
ルジョイントにより支保部3に接続され、後端部12b
が反力部4に可動自在に接続されている。
A total of four propulsion jacks 12 are arranged between the front surface of the reaction force portion 4 and the support portion 3, and the support portion 3 is moved forward and backward by driving the jack 12. Has become. The front end 12a of the propulsion jack 12 is connected to the support 3 by a ball joint so as to follow the vertical movement of the support 3 and be inclined, and the rear end 12b
Are movably connected to the reaction force portion 4.

【0017】また、支保部3は、前部支保部14と後部
支保部15とに分割され、この後部支保部15の後端面
部に、前記推進ジャッキ12の前端部12aが接続さ
れ、又、この後部支保部15の前端面部に水平方向に沿
うスライド突部15aが上下一対形成されている。この
前部支保部14の後端面部に、そのスライド突部15a
がスライド自在に嵌合されるスライド溝14aが形成さ
れ、前部支保部14が後部支保部15に対して水平方向
にスライド自在に支持されている。そして、かかる支保
部3が駆動装置17にて、進退方向と直行する方向に平
行移動自在、ここでは上下左右に平行移動自在に設定さ
れている。
The support portion 3 is divided into a front support portion 14 and a rear support portion 15, and a front end portion 12a of the propulsion jack 12 is connected to a rear end surface of the rear support portion 15. A pair of upper and lower slide protrusions 15a extending in the horizontal direction are formed on the front end surface of the rear support portion 15. A slide protrusion 15a is provided on the rear end face of the front support portion 14.
A slide groove 14a is formed in which the front support portion 14 is slidably fitted, and the front support portion 14 is horizontally slidably supported by the rear support portion 15. The support unit 3 is set by the driving device 17 so as to be able to move in parallel in a direction perpendicular to the advance / retreat direction.

【0018】この駆動装置17は、まず、後部支保部1
5の上下にそれぞれ計4本づつ上下移動ジャッキ18が
配設され、これらジャッキ18により、後部支保部15
が上下動されるようになっている。これらジャッキ18
の先端部には、それぞれトンネルTの天井及び底に当接
する外殻部21が各々独立して設けられている。また、
この後部支保部15の左右には、それぞれ水平保持ジャ
ッキ23が配設され、このジャッキ23の先端部にはト
ンネルT側壁面に当接する外殻部25が設けられてい
る。この水平保持ジャッキ23により、後部支保部15
の左右方向への移動が阻止されるようになっており、
又、後部支保部15が上下動されたときには、このジャ
ッキ23の両端部に設けられた図示省略のボールジョイ
ントにより、傾斜することにより、その上下動を吸収で
きるようになっている。
The driving device 17 firstly includes the rear support 1
A total of four vertically movable jacks 18 are respectively arranged above and below the rear end 5, and the rear supports 15 are provided by these jacks 18.
Is moved up and down. These jacks 18
Are provided with outer shell portions 21 which respectively contact the ceiling and the bottom of the tunnel T. Also,
Horizontal holding jacks 23 are disposed on the left and right sides of the rear support portion 15, respectively, and an outer shell portion 25 that is in contact with the tunnel T side wall surface is provided at the tip of the jack 23. The horizontal support jack 23 allows the rear support portion 15
Is prevented from moving left and right,
When the rear support portion 15 is moved up and down, the jack 23 is tilted by ball joints (not shown) provided at both ends of the jack 23 to absorb the up and down movement.

【0019】また、前部支保部14の左右には、図1,
3,4に示すように、この前部支保部14を進退方向と
直行する方向で水平方向に移動させる水平移動ジャッキ
26が配設され、これらジャッキ26の言った陰部26
aである先端部は、前記外殻部25に接続されている。
これらジャッキ26の両端部26aは、図示省略のボー
ルジョイントにより前部支保部14又は外殻部25に接
続されているため、これらに対して揺動自在となってい
る。そして、これら水平移動ジャッキ26が下方に垂れ
下がらないようにする保持ジャッキ27が設けられてい
る。
Also, on the left and right of the front support portion 14, FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, a horizontal movement jack 26 for moving the front support portion 14 in the horizontal direction in a direction perpendicular to the forward and backward directions is provided.
The tip portion a is connected to the outer shell 25.
Both ends 26a of these jacks 26 are connected to the front support portion 14 or the outer shell portion 25 by ball joints (not shown), so that they can swing with respect to these. A holding jack 27 is provided to prevent the horizontally moving jacks 26 from hanging down.

【0020】さらに、前記掘削部2は、進退方向と直交
する方向方向に沿う円形のカッターフレーム29が平行
クランク機構を介して前記前部支保部14に平行運動可
能に設けられ、このカッターフレーム29の最外周部に
外周ローラビット31が設けられ、この内側に多数のロ
ーラビット32が所定の配設ピッチP1で配設されてい
る。
Further, the excavating section 2 is provided with a circular cutter frame 29 extending in a direction orthogonal to the reciprocating direction so as to be able to move parallel to the front support section 14 via a parallel crank mechanism. Is provided with an outer peripheral roller bit 31 at the outermost peripheral portion, and a number of roller bits 32 are disposed inside the outer peripheral roller bit 31 at a predetermined arrangement pitch P1.

【0021】その平行クランク機構は、図1に示すよう
に、クランク形状の回転子33が4カ所設けられ、これ
ら回転子33の支保部側軸部33aが前記前部支保部1
4の貫通孔14bに回転自在に挿通される一方、回転子
33の、前記支保部側軸部33aとオフセットされたカ
ッター側軸部33bが、前記カッターフレーム29に回
転自在に挿通され、この回転子33が駆動モータ34で
回転されることにより、カッターフレーム29が平行運
動されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the parallel crank mechanism is provided with four crank-shaped rotors 33, and the support-side shaft portions 33a of the rotors 33 are connected to the front support portions 1a.
4 is rotatably inserted into the through-hole 14b, and the cutter-side shaft portion 33b of the rotor 33, which is offset from the support portion-side shaft portion 33a, is rotatably inserted into the cutter frame 29. When the armature 33 is rotated by the drive motor 34, the cutter frame 29 is moved in parallel.

【0022】また、ローラビット31は、主に図5に示
すように、カッターフレーム29に回転台座36を介し
て取り付けられている。詳しくは、回転台座36は、進
退方向に沿う台座軸36aにて軸受け37を介してカッ
ターフレーム29に回転自在に装着されると共に、この
回転台座36には、ローラビット31を支持する一対の
支持突片36bが形成されている。そして、この支持突
片36bに、円形を呈するローラビット31が、進退方
向と直交する方向のビット軸38にて回転自在に支持さ
れている。このビット軸38は台座軸36aと図5の
(b)中距離e離間した状態で近距離交叉するように設
定されている。これにより、ローラビット31への岩盤
Gからの反力の作用点が、台座軸36a上からオフセッ
トされた位置に設定されている。
The roller bit 31 is attached to the cutter frame 29 via a rotary pedestal 36 as shown mainly in FIG. More specifically, the rotary pedestal 36 is rotatably mounted on the cutter frame 29 via a bearing 37 at a pedestal shaft 36a extending in the reciprocating direction, and the rotary pedestal 36 has a pair of support members for supporting the roller bit 31. A protruding piece 36b is formed. The support protruding piece 36b rotatably supports the roller bit 31 having a circular shape on a bit shaft 38 in a direction perpendicular to the advancing and retreating direction. The bit shaft 38 is set so as to intersect with the pedestal shaft 36a at a short distance while being separated from the pedestal shaft 36a by the middle distance e in FIG. 5B. Thus, the point of application of the reaction force from the rock G to the roller bit 31 is set at a position offset from the pedestal shaft 36a.

【0023】ところで、前記駆動装置17による支保部
3の上下又は水平方向への移動量は、前記各ローラビッ
ト31の配設ピッチP1より長く設定されている。ま
た、支保部3の移動速度Vsとカッターフレーム29の
平行運動速度Nとの関係は、支保部3が1配設ピッチP
1移動する間に、カッターフレーム29が1回転より多
く回転するように設定されている。従って、図6に示す
ように、切羽T1に形成されるローラビット31の切削
溝T2の切削溝ピッチP2が、ローラビット31の配設
ピッチP1より小さくなる。
The amount of vertical movement or horizontal movement of the support portion 3 by the driving device 17 is set to be longer than the arrangement pitch P1 of the roller bits 31. The relationship between the moving speed Vs of the support portion 3 and the parallel movement speed N of the cutter frame 29 is as follows.
The cutter frame 29 is set to rotate more than one rotation during one movement. Therefore, as shown in FIG. 6, the cutting groove pitch P2 of the cutting groove T2 of the roller bit 31 formed on the face T1 is smaller than the arrangement pitch P1 of the roller bit 31.

【0024】ここで、その切削溝ピッチP2,移動速度
Vs及び平行運動速度Nの関係は、配設ピッチP1間の
移動に要する時間をtとすると、 Nt・P2=P1…… Vs・t =P1…… 及びより、 P2=Vs/N が成立する。従って、この式より、P2<P1となるよ
うに、Vs及びNを求める。また、P2は掘削対象岩盤
Gの硬さや強度、節理の程度により適宜決定されるもの
である。
Here, the relationship between the cutting groove pitch P2, the moving speed Vs, and the parallel moving speed N is as follows: Assuming that the time required for the movement between the arrangement pitches P1 is t, Nt · P2 = P1 ... Vs · t = P1... And P2 = Vs / N. Therefore, Vs and N are determined from this equation so that P2 <P1. P2 is appropriately determined depending on the hardness, strength, and degree of joint of the rock G to be excavated.

【0025】なお、符号40はズリ搬出装置で、この実
施の形態1では、例えばベルトコンベアにて構成されて
いる。
Reference numeral 40 denotes a slip-out device, which in the first embodiment is constituted by, for example, a belt conveyor.

【0026】次に、作用について説明する。Next, the operation will be described.

【0027】岩盤GにトンネルTを掘削するには、ま
ず、反力部4側の各ジャッキ7,9にて反力外殻部10
をトンネルT内壁面に押圧することにより、反力部4を
所定の位置で固定する。この状態で、推進ジャッキ12
により、支保部3及び掘削部2を前進させて各ローラビ
ット30,31をトンネルTの切羽T1に押し付ける。
これと共に、各駆動モータ34を駆動させて回転子33
を介してカッターフレーム29を平行運動させる。これ
により、複数の外周ローラビット30及びローラビット
31が図1中半径Rで回転運動する。
In order to excavate the tunnel T in the bedrock G, first, the jacks 7 and 9 on the reaction force portion 4 side use the reaction force outer shell portion 10.
Is pressed against the inner wall surface of the tunnel T, thereby fixing the reaction force portion 4 at a predetermined position. In this state, the propulsion jack 12
As a result, the support portion 3 and the excavation portion 2 are advanced, and the roller bits 30, 31 are pressed against the face T1 of the tunnel T.
At the same time, each drive motor 34 is driven to rotate the rotor 33.
, The cutter frame 29 is moved in parallel. Thereby, the plurality of outer peripheral roller bits 30 and the roller bits 31 rotate with the radius R in FIG.

【0028】これにより、各ローラビット31で、図5
の(a)に示すように、切羽T1に切削溝T2が形成さ
れ、この溝T2が接近して形成されることにより、ロー
ラビット31が岩盤Gに食い込み、くさび効果により、
順次岩盤Gが破砕されて掘削されることとなる。
As a result, at each roller bit 31, FIG.
As shown in (a), the cutting groove T2 is formed in the face T1, and when the groove T2 is formed close to the cutting surface T1, the roller bit 31 bites into the rock G, and by the wedge effect,
The bedrock G is sequentially crushed and excavated.

【0029】この掘削時には、ビット軸38は台座軸3
6aと図5の(b)中距離e離間した状態で近距離交叉
するように設定されているため、回転台座36がいわゆ
る首振り運動をしてローラビット31の刃の方向が、カ
ッターフレーム29平行運動によるローラビット31の
回転運動の接線方向を向くこととなる。従って、ローラ
ービット31はビット軸38を中心に円滑に回転運動を
することにより、切削溝T2が良好に形成され、掘削性
能が確保されることとなる。
At the time of this excavation, the bit shaft 38 is
5B is set so as to intersect at a short distance while being separated from the middle distance e in FIG. 5B, so that the rotating base 36 performs a so-called swinging motion, and the direction of the blade of the roller bit 31 is changed to the cutter frame 29. The tangential direction of the rotational motion of the roller bit 31 due to the parallel motion is directed. Therefore, the roller bit 31 smoothly rotates about the bit shaft 38, so that the cutting groove T2 is formed favorably and the excavation performance is secured.

【0030】しかし、このようにローラビット31を回
転台座36を介して台座軸36aを中心に回転するよう
にしているため、各ローラビット31はそれ程接近させ
て配設することができない。その結果、カッターフレー
ム29を単に回転させただけでは、ローラビット31に
より形成される切削溝T2の間隔が広くなり、岩盤Gを
破砕し難くなる。
However, since the roller bits 31 are rotated about the pedestal shaft 36a via the rotary pedestal 36, the roller bits 31 cannot be arranged so close to each other. As a result, simply rotating the cutter frame 29 increases the interval between the cutting grooves T2 formed by the roller bits 31 and makes it difficult to break the rock G.

【0031】このため、この発明では、上記動作に加え
て、駆動装置17により支保部3を上下左右方向に移動
させるようにしている。
For this reason, in the present invention, in addition to the above-described operation, the support unit 3 is moved in the vertical and horizontal directions by the driving device 17.

【0032】すなわち、上下動させる場合には、駆動装
置17の上下移動ジャッキ18を駆動させることによ
り、後部支保部15、ひいては支保部3全体を上下動さ
せることにより、この支保部3に支持されているカッタ
ーフレーム29が上下動されることとなる。
That is, in the case of vertical movement, the vertical support jack 18 of the driving device 17 is driven to move the rear support portion 15 and thus the entire support portion 3 up and down, so that the rear support portion 15 and the entire support portion 3 are supported by the support portion 3. Is moved up and down.

【0033】また、左右動させる場合には、水平移動ジ
ャッキ26を駆動させることにより、前部支保部14が
後部支保部15に対してスライド溝14a・スライド突
部15aを介して水平方向に移動させることにより、こ
の前部支保部14に支持されているカッターフレーム2
9が水平方向に移動されるようになっている。
In the case of lateral movement, the horizontal support jack 26 is driven so that the front support portion 14 moves horizontally with respect to the rear support portion 15 via the slide groove 14a and the slide protrusion 15a. As a result, the cutter frame 2 supported by the front support portion 14 is
9 is moved in the horizontal direction.

【0034】勿論、上下移動ジャッキ18と水平移動ジ
ャッキ26を同時に駆動させれば、カッターフレーム2
9を斜め上方又は斜め下方に移動させることができる。
Of course, if the vertically moving jack 18 and the horizontally moving jack 26 are simultaneously driven, the cutter frame 2
9 can be moved diagonally upward or diagonally downward.

【0035】この際には、上述のように、カッターフレ
ーム29の移動量は、各ローラビット31の配設ピッチ
P1より長く設定され、又、支保部3の移動速度Vsと
カッターフレーム29の平行運動速度Nとの関係は、カ
ッターフレーム29が1配設ピッチP1移動する間に、
カッターフレーム29が1回転より多く回転するように
設定されている。
In this case, as described above, the moving amount of the cutter frame 29 is set to be longer than the arrangement pitch P1 of each roller bit 31, and the moving speed Vs of the support portion 3 is set in parallel with the cutter frame 29. The relationship with the movement speed N is such that while the cutter frame 29 moves by one arrangement pitch P1,
The cutter frame 29 is set to rotate more than one rotation.

【0036】従って、ローラビット31の切削溝T2の
軌跡が図6に示すように隣接するローラビット31の間
にも3本形成されることとなり、切削溝ピッチP2が極
めて接近するため、掘削性能を極めて向上させることが
できる。
Accordingly, as shown in FIG. 6, three trajectories of the cutting groove T2 of the roller bit 31 are also formed between the adjacent roller bits 31, and the cutting groove pitch P2 is extremely close, so that the digging performance can be improved. Can be significantly improved.

【0037】また、上述のように、支保部3を上下左右
に平行移動させるようにしているため、従来と同一の径
のトンネルTを掘削しようとすれば、カッターフレーム
29の外形を小さくできる。
Further, as described above, since the support portion 3 is moved up, down, left, and right in parallel, the outer shape of the cutter frame 29 can be reduced if a tunnel T having the same diameter as the conventional one is to be excavated.

【0038】さらに、岩盤Gを掘削する場合、その岩盤
Gの崩れを、それ程考慮する必要がないときは、各ジャ
ッキ18,26等の先端部に独立した外殻部21,25
を設けて、これをトンネルTの内壁面に当接させるだけ
で良いため、支保部3等の全体を覆うような筒状のシー
ルドを用いる必要が無く、構造を簡単にできる。
Further, when excavating the rock G, when it is not necessary to consider the collapse of the rock G so much, the outer shell portions 21 and 25 are provided independently at the tips of the jacks 18 and 26 and the like.
And it is only necessary to abut this on the inner wall surface of the tunnel T. Therefore, there is no need to use a cylindrical shield that covers the entire support portion 3 and the like, and the structure can be simplified.

【0039】[発明の実施の形態2]図7には、この発
明の実施の形態2を示す。
[Second Embodiment of the Invention] FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.

【0040】この実施に形態2は、ビットの構成が実施
の形態1と異なっている。すなわち、この実施の形態2
のビット42は、回転台座43が一体に形成され、回転
台座43の進退方向に沿う台座軸43aにより、軸受け
37を介してカッターフレーム29に装着されている。
The second embodiment differs from the first embodiment in the bit configuration. That is, the second embodiment
The bit 42 is formed integrally with a rotary pedestal 43, and is mounted on the cutter frame 29 via a bearing 37 by a pedestal shaft 43 a along the direction in which the rotary pedestal 43 advances and retreats.

【0041】そして、このビット42への岩盤Gからの
反力の作用点Sが、前記台座軸43a上からオフセット
された位置に設定されている。
The point of action S of the reaction force from the rock G to the bit 42 is set at a position offset from the pedestal shaft 43a.

【0042】これにより、ビット42がいわゆる首振り
運動をしてビット42の刃の方向が常に回転方向に沿う
ようになっており、良好に切削溝T2を形成することが
できる。
As a result, the bit 42 makes a so-called swinging motion so that the direction of the blade of the bit 42 is always along the rotation direction, and the cutting groove T2 can be formed satisfactorily.

【0043】他の構成及び作用は実施の形態1と同様で
あるので説明を省略する。
Other structures and operations are the same as those of the first embodiment, and therefore, the description will be omitted.

【0044】なお、上記各実施の形態では、岩盤Gを掘
削する掘削機1について説明したが、これに限らず、も
っと軟質の地盤を掘削する掘削機にも、この発明を適用
できることは勿論である。また、上記各実施の形態で
は、支保部3を360度の範囲で移動可能としている
が、上下又は左右等の一方向でも良い。
In each of the above embodiments, the excavator 1 for excavating the bedrock G has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied to an excavator for excavating softer ground. is there. Further, in each of the above embodiments, the support portion 3 is movable in a range of 360 degrees, but may be in one direction such as up and down or left and right.

【0045】[0045]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、カッタ
ーフレームを支持する支保部を、進退方向と直行する方
向に平行移動させることにより、ビットには、その平行
移動と、カッターフレームの平行運動とが複合された運
動が付与されるため、より複雑な動きをすることから、
ビットの配設ピッチが多少広くても、切削溝のピッチを
狭くすることができ、掘削性能を向上させることができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the support for supporting the cutter frame is moved in parallel in a direction perpendicular to the reciprocating direction, so that the bit can be moved in parallel with the parallel movement of the cutter frame. Since the combined movement with the parallel movement is given, since it makes a more complicated movement,
Even if the arrangement pitch of the bits is somewhat wide, the pitch of the cutting groove can be narrowed, and the excavation performance can be improved.

【0046】また、その平行移動をさせることにより、
その分、カッターフレームの外形が小さくても、広い範
囲の掘削を行うことができる。
Further, by performing the parallel movement,
Accordingly, even if the outer shape of the cutter frame is small, a wide range of excavation can be performed.

【0047】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、支保部の移動量は、各ビットの配設ピッ
チより長いと共に、支保部の移動速度とカッターフレー
ムの平行運動速度との関係が、支保部が1配設ピッチ移
動する間に、カッターフレーム上のビットが1回転より
多く回転するように設定されているため、ビットの切削
溝の軌跡が、隣接するビットの間にも形成されることと
なり、切削溝ピッチが極めて接近するため、掘削性能を
極めて向上させることができる。
According to the invention described in claim 2, according to claim 1,
In addition to the effect of the above, the amount of movement of the support portion is longer than the arrangement pitch of each bit, and the relationship between the moving speed of the support portion and the parallel movement speed of the cutter frame is determined while the support portion moves one arrangement pitch. Since the bit on the cutter frame is set to rotate more than one rotation, the locus of the cutting groove of the bit is also formed between adjacent bits, and the pitch of the cutting groove is extremely close. In addition, the excavation performance can be significantly improved.

【0048】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
又は2の効果に加え、より安定した状態で支保部を平行
移動させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the first aspect is provided.
Or, in addition to the effect of 2, the support portion can be translated in a more stable state.

【0049】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
乃至3の何れかに記載の効果と同様な効果が得られる。
According to the invention set forth in claim 4, according to claim 1,
An effect similar to the effect described in any one of (1) to (3) is obtained.

【0050】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
乃至3の何れかに記載の効果に加え、回転台座がカッタ
ーフレームに埋め込まれているため、破砕岩により回転
台座が損傷を受けることがない、という実用上有益な効
果を発揮する。
According to the invention of claim 5, according to claim 1,
In addition to the effects described in any one of (3) to (3), since the rotating pedestal is embedded in the cutter frame, a practically useful effect that the rotating pedestal is not damaged by crushed rocks is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態1に係るトンネル掘削状
態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a tunnel excavation state according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】同実施の形態1に係る図1のA−A線に沿う断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 according to the first embodiment.

【図3】同実施の形態1に係る図1のBーB線に沿う断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 1 according to the first embodiment.

【図4】同実施の形態1に係る図1のCーC線に沿う断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 1 according to the first embodiment.

【図5】同実施の形態1に係るローラビット配設状態を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a roller bit arrangement state according to the first embodiment.

【図6】同実施の形態1に係るローラビットによる切削
溝の軌跡を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a locus of a cutting groove formed by the roller bit according to the first embodiment.

【図7】この発明の実施の形態2を示す図5の(b)に
相当する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5B showing the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 地中掘削機 2 掘削部 3 支保部 4 反力部 14 前部支保部 15 後部支保部 17 駆動装置 18 上下移動ジャッキ 21,25 外殻部 26 水平移動ジャッキ 29 カッターフレーム 31 ローラビット 平行クランク機構 33 回転子 34 駆動モータ 36 回転台座 36a 台座軸 38 ビット軸 42 ビット 43 回転台座 G 岩盤 T トンネル S 作用点 P1 配設ピッチ Vs 移動速度 N 回転速度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Underground excavator 2 Excavation part 3 Support part 4 Reaction part 14 Front support part 15 Rear support part 17 Drive device 18 Vertical movement jack 21,25 Outer shell part 26 Horizontal movement jack 29 Cutter frame 31 Roller bit Parallel crank mechanism 33 Rotor 34 Drive motor 36 Rotating pedestal 36a Pedestal axis 38 Bit axis 42 Bit 43 Rotating pedestal G Rock T Tunnel S Action point P1 Arrangement pitch Vs Moving speed N Rotating speed

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 進退自在に設けられた支保部の前側に、
前記進退方向と直交する方向に沿うカッターフレームが
平行クランク機構を介して回転自在に配設され、該カッ
ターフレームの前面に複数のビットが配設された地中掘
削機であって、 前記支保部は、駆動装置により、前記進退方向と直交す
る方向に平行移動自在に配設される一方、 前記ビットは、前記カッターフレームに回転台座を介し
て取り付けられ、該回転台座は、進退方向に沿う台座軸
にて前記カッターフレームに回転自在に装着される一
方、前記ビットへの地盤からの反力の作用点が、前記台
座軸上からオフセットされた位置に設定されていること
を特徴とする地中掘削機。
1. A front side of a support portion provided to be able to move forward and backward,
An underground excavator in which a cutter frame along a direction orthogonal to the advance / retreat direction is rotatably disposed via a parallel crank mechanism, and a plurality of bits are disposed on a front surface of the cutter frame. Is arranged by a driving device so as to be able to move in parallel in a direction orthogonal to the advance / retreat direction, while the bit is attached to the cutter frame via a rotary seat, and the rotary seat is a An underground wherein the point of action of the reaction force from the ground on the bit is set at a position offset from the pedestal axis while being rotatably mounted on the cutter frame by a shaft. Excavator.
【請求項2】 前記駆動装置による前記支保部の移動量
は、前記各ビットの配設ピッチより長いと共に、該支保
部の移動速度と前記カッターフレームの回転速度との関
係が、該支保部が1配設ピッチ移動する間に、前記カッ
ターフレームが1回転より多く回転するように設定され
ていることを特徴とする請求項1記載の地中掘削機。
2. The moving amount of the supporting portion by the driving device is longer than the arrangement pitch of each bit, and the relationship between the moving speed of the supporting portion and the rotation speed of the cutter frame is determined by the following. The underground excavator according to claim 1, wherein the cutter frame is set to rotate more than one rotation while moving by one arrangement pitch.
【請求項3】 前記支保部は、前部支保部と後部支保部
とに分割され、該前部支保部は、前記後部支保部の前側
に水平方向にスライド自在に設けられて前記カッターフ
レームを支持し、 一方、前記駆動装置は、前記後部支保部の上下に、トン
ネル天井及びトンネル底の間に介在して該後部支保部を
上下移動させる上下移動ジャッキが設けられ、又、前記
前部支保部の左右に、トンネル側壁の間に介在して該前
部支保部を水平移動させる水平移動ジャッキが設けられ
たことを特徴とする請求項1又は2記載の地中掘削機。
3. The support portion is divided into a front support portion and a rear support portion, and the front support portion is horizontally slidably provided on a front side of the rear support portion to hold the cutter frame. On the other hand, the driving device is provided with a vertically moving jack interposed between a tunnel ceiling and a tunnel bottom to vertically move the rear support portion above and below the rear support portion. The underground excavator according to claim 1 or 2, further comprising a horizontally moving jack interposed between the side walls of the tunnel and horizontally moving the front support portion.
【請求項4】 前記ビットは、円形を呈し、前記進退方
向と直交する方向のビット軸にて前記回転台座に回転自
在に支持され、該ビット軸は前記台座軸と近距離交叉す
るように設定されていることを特徴とする請求項1乃至
3の何れか一つに記載の地中掘削機。
4. The bit has a circular shape and is rotatably supported on the rotary pedestal with a bit axis in a direction orthogonal to the reciprocating direction, and the bit axis is set to intersect the pedestal axis at a short distance. The underground excavator according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記ビットは、前記回転台座と一体であ
ると共に、該回転台座が前記カッターフレームに埋め込
まれていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一
つに記載の地中掘削機。
5. The underground according to claim 1, wherein the bit is integral with the rotary pedestal, and the rotary pedestal is embedded in the cutter frame. Excavator.
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