JP3483225B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

トンネル掘削機

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JP3483225B2
JP3483225B2 JP06311495A JP6311495A JP3483225B2 JP 3483225 B2 JP3483225 B2 JP 3483225B2 JP 06311495 A JP06311495 A JP 06311495A JP 6311495 A JP6311495 A JP 6311495A JP 3483225 B2 JP3483225 B2 JP 3483225B2
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好人 南
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Komatsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に斜坑トンネル掘削
用のトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、大口径のトンネルを掘削する場合
に、予めパイロット坑用のトンネル掘削機でパイロット
坑を掘削した後、リーミング坑用のトンネル掘削機でそ
のパイロット坑を拡径掘削する工法が採られている。
【０００３】 このリーミング坑用のトンネル掘削機と
して図８に記載のような構成のものが知られている。図
示のトンネル掘削機１０１においては、パイロット坑１
０２とリーミング坑１０３とに亙って延設されるメイン
ビーム１０４と、このメインビーム１０４に前後摺動可
能に支持されて前部にカッタヘッド１０５を支承するメ
インフレーム１０６とが備えられている。そして、前記
メインビーム１０４の前部にはそのメインビーム１０４
をパイロット坑１０２の内周面に対して支持するノーズ
グリッパ１０７が設けられ、このメインビーム１０４の
後部にはそのメインビーム１０４をリーミング坑１０３
の内周面に対して支持するメイングリッパ（リヤグリッ
パ）１０８が設けられている。また、このメイングリッ
パ１０８のグリッパシュー１１３と前記メインフレーム
１０６とは複数本のスラストジャッキ１０９により連結
されている。さらに、前記メインフレーム１０６にはそ
のメインフレーム１０６を掘削終了時にリーミング坑１
０３の内周面に支持するためのホールドグリッパ１１０
が設けられている。
【０００４】 このような構成のトンネル掘削機１０１
による掘削作業は、次のようにして行われる。まず、掘
進準備のために、メイングリッパ１０８を高圧拡張さ
せ、ノーズグリッパ１０７を高圧拡張させた後、ホール
ドグリッパ１１０を減圧縮小させる。この状態で、カッ
タヘッド１０５を回転させるとともにスラストジャッキ
１０９を伸張させて掘進を行う。この後、スラストジャ
ッキ１０９のストローク分だけメインフレーム１０６を
掘進させると、カッタヘッド１０５を切羽よりやや後退
させるとともにそのカッタヘッド１０５の回転を停止さ
せて掘進を完了させる。次に、グリッパ盛替のために、
ホールドグリッパ１１０を高圧拡張させ、ノーズグリッ
パ１０７を縮小させた後メイングリッパ１０８を縮小さ
せる。この後、スラストジャッキ１０９を縮小させてメ
インビーム１０４とこれに支持されたメイングリッパ１
０８をメインフレーム１０６側に引き寄せて一連の工程
が終了する。以下、前述と同様にして掘進準備→掘進開
始→掘進完了→グリッパ盛替→スラストジャッキ盛替の
各工程を繰り返して掘削を進めていく。
【０００５】 ところで、図９に示されているように、
この種のトンネル掘削機において、メイングリッパ１０
８は、メインビーム１０４に固定的に支持されるキャリ
ア１１１と、このキャリア１１１に支持されるグリッパ
ジャッキ１１２と、このグリッパジャッキ１１２のロッ
ド先端部にピン支持されるグリッパシュー１１３とを備
えるものとされている。また、前記グリッパジャッキ１
１２およびグリッパシュー１１３を所要の回動範囲内に
位置保持するために、前記グリッパジャッキ１１２の掘
削方向前方および後方位置にはコイルスプリング１１４
を内蔵するジャッキ保持体１１５が設けられ、前記グリ
ッパシュー１１３の背面側にはコイルスプリング１１６
を内蔵するシュー保持体１１７が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようなトンネル掘削機を斜坑トンネルを下方に向けて掘
削するのに用いた場合、グリッパ盛替時に、次のような
問題点がある。
【０００７】 （１）グリッパ盛替に際してノーズグリ
ッパ１０７を縮小させた後にメイングリッパ１０８を縮
小させると、メインビーム１０４，キャリア１１１およ
びそのキャリア１１１の後方に配設されそのキャリア１
１１に連結されている後続台車等（図示せず）の全荷重
Ｗが、後側（図９においては上側）のジャッキ保持体１
１５のコイルスプリング１１４を介してグリッパジャッ
キ１１２に加わることとなる。このため、コイルスプリ
ング１１４として、キャリア１１１とグリッパジャッキ
１１２との間に挿入し得る小型で大きな力を持ったもの
が必要となり、このコイルスプリング１１４を支持する
キャリア１１１にもその力に対抗できる強度が必要とな
る。
【０００８】 （２）前述のようにグリッパジャッキ１
１２に加わった荷重Ｗは、グリッパ盛替後にグリッパジ
ャッキ１１２を再拡張させた後も継続して後側のコイル
スプリング１１４に対して圧縮力として作用し、掘削中
もその圧縮力が解放されることがない。したがって、グ
リッパジャッキ１１２に常時そのコイルスプリング１１
４のばね力が作用してそのグリッパジャッキ１１２の破
損を招くこととなってしまう。
【０００９】 （３）前記荷重Ｗによってグリッパシュ
ー１１３には坑壁側を後方へ向けて回動するモーメント
Ｍが作用し、このモーメントＭによってそのグリッパシ
ュー１１３が傾斜し、このグリッパシュー１１３を安定
的に坑壁に押付けることができない。
【００１０】本発明は、前述のような問題点を解消する
ためになされたもので、斜坑トンネルの掘削に際しての
グリッパ盛替時に、メイングリッパのグリッパジャッキ
に加わる荷重を極力小さくして安定した盛替を行うこと
のできるトンネル掘削機を提供することを目的とするも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機
は、坑壁に沿って延設されるメインビームと、このメイ
ンビームの前部および後部にそれぞれ設けられそのメイ
ンビームを前記坑壁に対して支持するノーズグリッパお
よびメイングリッパと、前記メインビームに前後摺動可
能に支持され前部にカッタヘッドが支承されるメインフ
レームと、このメインフレームを前記坑壁に対して支持
するホールドグリッパと、前記メインフレームと前記メ
イングリッパのグリッパシューとを連結するスラストジ
ャッキとを備える斜坑トンネル掘削用のトンネル掘削機
において、前記メインフレームと、前記メイングリッパ
を前記メインビームに支持するグリッパ支持体とを保持
ジャッキで連結し、この保持ジャッキを、グリッパ盛替
に際して前記メイングリッパを縮小させる前に前記グリ
ッパ支持体を保持するように作動させることを特徴とす
るものである。
【００１２】本発明においては、掘進完了後のグリッパ
盛替に際してメイングリッパを縮小させたとき、メイン
ビームとそのメインビームに連結されている後続台車等
の荷重（自重）は、保持ジャッキを介してメインフレー
ムにて支持される。したがって、この荷重がグリッパ支
持体を介してメイングリッパにかかるのが防がれ、これ
によってメイングリッパの破損もしくはそのメイングリ
ッパのグリッパシューの傾斜等の発生が防がれる。こう
して、グリッパ盛替を安定して行うことが可能となる。
【００１３】 本発明において、前記保持ジャッキは油
圧式ジャッキとするのが好適である。
【００１４】本発明の目的は、後述される詳細な説明か
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体例として述べるものである。
【００１５】
【実施例】次に、本発明によるトンネル掘削機の具体的
実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】図１に、本発明の一実施例に係るトンネル
掘削機の全体斜視図が示されている。本実施例のトンネ
ル掘削機１は、例えば発電所の導水用の斜坑を掘削する
ために使用されるものであって、予め傾斜状のパイロッ
ト坑２をパイロット坑用トンネル掘削機で掘削した後
に、このパイロット坑２の外周側の地山をリーミング坑
３に拡径掘削する斜坑リーミング掘削機である。
【００１７】 このトンネル掘削機１においては、パイ
ロット坑２とリーミング坑３とに亙って、前部が円筒断
面で後部が角筒断面とされるメインビーム４が延設さ
れ、このメインビーム４に前後摺動可能にメインフレー
ム５が支持されている。このメインフレーム５には、メ
インフレーム５の前面に突設された筒状のカッタヘッド
サポート６を介してカッタヘッド７が回転自在に支承さ
れ、このカッタヘッド７の前端部には多数個のローラカ
ッタ８が装着されている。また、前記カッタヘッドサポ
ート６の外側には、掘削終了時に前記メインフレーム５
をリーミング坑３の内周面に支持するために、ルーフサ
ポート９，サイドサポート１０およびバーチカルサポー
ト１１よりなるホールドグリッパが設けられている。こ
れらルーフサポート９，サイドサポート１０およびバー
チカルサポート１１は、リンクＬを介してカッタヘッド
サポート６に支持されるとともに、油圧シリンダの駆動
によってリーミング坑３の内周面に圧接されるように構
成されている。
【００１８】 前記メインビーム４の前部にはそのメイ
ンビーム４をパイロット坑２の内周面に対して支持する
ノーズグリッパ１２が設けられ、このメインビーム４の
後部にはそのメインビーム４をリーミング坑３の内周面
に対して支持するメイングリッパ（リヤグリッパ）１３
が設けられている。前記ノーズグリッパ１２は、円周を
略３等分する位置に設けられる３個のグリッパジャッキ
と、各グリッパジャッキのロッド先端部に取り付けられ
パイロット坑の壁面形状に沿う外周面形状を有するグリ
ッパシュー１４とを備えるものとされている。また、前
記メイングリッパ１３は、メインビーム４に固定的に支
持されるキャリア（グリッパ支持体）１５と、このキャ
リア１５の上部および下部に支持されるグリッパジャッ
キ１６と、これらグリッパジャッキ１６のロッド先端部
にピン支持されリーミング坑３の壁面形状に沿う外周面
形状を有するグリッパシュー１７とを備えるものとされ
ている。
【００１９】図２に示されているように、前記キャリア
１５には、グリッパジャッキ１６を前後から挟むように
複数個のジャッキ保持体１８が設けられ、これらジャッ
キ保持体１８によってそのグリッパジャッキ１６が所要
の回動範囲内に位置保持されるようになっている。な
お、このジャッキ保持体１８は、図９に示される従来例
とほぼ同様の構成を有するものであって、グリッパジャ
ッキ１６が変位したときに内蔵のコイルスプリングを圧
縮させてそのコイルスプリングの復元力によってそのグ
リッパジャッキ１６を所定位置に保持させるように構成
されている。また、このグリッパジャッキ１６のロッド
１６ａの先端部にはピン支持部１９の内側に受支板２０
が設けられるとともに、グリッパシュー１７側にはコイ
ルスプリング２１を内蔵するシュー保持体２２が前後に
設けられ、グリッパシュー１７がピン支持部１９周りに
回動したときにシュー保持体２２のコイルスプリング２
１を圧縮させてそのコイルスプリング２１の復元力によ
ってそのグリッパシュー１７を所定位置に保持させるよ
うに構成されている。
【００２０】また、掘削時におけるカッタヘッド７の推
進力を発生させるために、前記メイングリッパ１３と前
記メインフレーム５との間には左右各２本ずつ計４本の
スラストジャッキ２３が設けられている。これら４本の
スラストジャッキ２３のうち左側の２本のスラストジャ
ッキ２３は、前端部（ロッド端部）がメインフレーム５
の左側部にブラケットを介して連結されるとともに、後
端部が左側のグリッパシュー１７の前端面にブラケット
を介して連結され、また右側の２本のスラストジャッキ
２３は、前端部（ロッド端部）がメインフレーム５の右
側部にブラケットを介して連結されるとともに、後端部
が右側のグリッパシュー１７の前端面にブラケットを介
して連結されている。
【００２１】さらに、前記メインフレーム５とキャリア
１５との間には左右１本ずつ計２本の油圧式の保持ジャ
ッキ２４が設けられている。ここで、左側の保持ジャッ
キ２４は、前端部（ロッド端部）がメインフレーム５の
左側部にブラケットを介して連結されるとともに、後端
部がキャリア１５の左前端面にブラケットを介して連結
され、また右側の保持ジャッキ２４は、前端部（ロッド
端部）がメインフレーム５の右側部にブラケットを介し
て連結されるとともに、後端部がキャリア１５の右前端
面にブラケットを介して連結されている。なお、図１に
おいて符号２５で示されるのは、キャリア１５に一体に
連結される後続台車である。
【００２２】次に、前述のような構成からなるトンネル
掘削機１による掘削動作について図３〜図７を参照しつ
つ説明する。
【００２３】 （１）掘進準備（図３） メイングリッパ１３を高圧拡張させ、ホールドグリッパ
（ルーフサポート９，サイドサポート１０およびバーチ
カルサポート１１）を減圧保持させ、ノーズグリッパ１
２を高圧拡張させた後、ホールドグリッパを縮小させ
る。（２） 掘進開始（図４） 掘進準備が完了すると、カッタヘッド７を回転させると
ともにスラストジャッキ２３を伸張させて掘進を行う。
なお、このスラストジャッキ２３の伸張時に、保持ジャ
ッキ２４はそのスラストジャッキ２３の動きに追従して
自由に伸張するように油圧回路が設定されている。
【００２４】 （３）掘進完了（図５） スラストジャッキ２３のストローク分だけメインフレー
ム５を掘進させると、カッタヘッド７を切羽よりやや後
退させるとともにそのカッタヘッド７の回転を停止させ
て掘進を完了させる。（４） グリッパ盛替（図６） 掘進が完了すると、ホールドグリッパを高圧拡張させ、
ノーズグリッパ１２を縮小させた後メイングリッパ１３
を縮小させる。このとき、ホールドグリッパを高圧拡張
させると同時に保持ジャッキ２４のシリンダ内に油圧を
かけ始め、これによってメイングリッパ１３の縮小前に
保持ジャッキ２４によりキャリア（グリッパ支持体）１
５を含む全荷重を受けるようにする。
【００２５】 （５）スラストジャッキ盛替（図７） 保持ジャッキ２４を縮小させることによりメインフレー
ム５に対してキャリア１５等を引き寄せる。この保持ジ
ャッキ２４の縮小時にはスラストジャッキ２３も同時に
引き寄せ、このスラストジャッキ２３によりキャリア１
５等の荷重を補助的に受けるようにする。なお、この保
持ジャッキ２４の縮小時にスラストジャッキ２３がフリ
ー状態になるように油圧回路を設定しても良い。このよ
うにして一連の掘進工程が終了し、以下（１）〜（５）
の各工程を繰り返すことによりリーミング坑３の掘削を
進めていく。
【００２６】本実施例によれば、グリッパ盛替時にジャ
ッキ保持体１８に内蔵されているコイルスプリングにか
かる力がグリッパジャッキ１６の自重およびグリッパシ
ュー１７の自重のみとなって、グリッパシュー１７の坑
壁側を後方へ向けて回動するモーメントＭも大きくなる
ことがない。したがって、このジャッキ保持体１８に内
蔵されているコイルスプリングおよびシュー保持体２２
に内蔵されているコイルスプリング２１ともに小さいも
ので十分であり、またグリッパ盛替を安定して行うこと
が可能となる。
【００２７】本実施例では、保持ジャッキ２４を油圧式
ジャッキで構成したものについて説明したが、モータ制
御によりジャッキ作用を行うねじジャッキを用いること
もできる。
【００２８】
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るトンネル掘削
機の全体斜視図である。
【図２】図２は、本実施例のトンネル掘削機におけるメ
イングリッパの部分平面図である。
【図３】図３は、本実施例のトンネル掘削機における掘
削動作説明図（１）である。
【図４】図４は、本実施例のトンネル掘削機における掘
削動作説明図（２）である。
【図５】図５は、本実施例のトンネル掘削機における掘
削動作説明図（３）である。
【図６】図６は、本実施例のトンネル掘削機における掘
削動作説明図（４）である。
【図７】図７は、本実施例のトンネル掘削機における掘
削動作説明図（５）である。
【図８】図８は、従来のリーミング坑用トンネル掘削機
の縦断面図である。
【図９】図９は、従来のリーミング坑用トンネル掘削機
におけるメイングリッパの部分断面図である。
【符号の説明】
１ トンネル掘削機 ４ メインビーム ５ メインフレーム ７ カッタヘッド ９ ルーフサポート １０ サイドサポート １１ バーチカルサポート １２ ノーズグリッパ １３ メイングリッパ １５ キャリア（グリッパ支持体） １６ グリッパジャッキ １７ グリッパシュー １８ ジャッキ保持体 ２１ コイルスプリング ２２ シュー保持体 ２３ スラストジャッキ ２４ 保持ジャッキ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋川 雄二郎 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 溝端 勉 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 寺田 紳一 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (72)発明者 南 好人 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (72)発明者 山崎 敏弘 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (72)発明者 中村 勝 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (56)参考文献 特開 平５−187191（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−10098（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/10 E21D 9/00 E21D 9/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 坑壁に沿って延設されるメインビーム
    と、このメインビームの前部および後部にそれぞれ設け
    られそのメインビームを前記坑壁に対して支持するノー
    ズグリッパおよびメイングリッパと、前記メインビーム
    に前後摺動可能に支持され前部にカッタヘッドが支承さ
    れるメインフレームと、このメインフレームを前記坑壁
    に対して支持するホールドグリッパと、前記メインフレ
    ームと前記メイングリッパのグリッパシューとを連結す
    るスラストジャッキとを備える斜坑トンネル掘削用のト
    ンネル掘削機において、前記メインフレームと、前記メ
    イングリッパを前記メインビームに支持するグリッパ支
    持体とを保持ジャッキで連結し、この保持ジャッキを、
    グリッパ盛替に際して前記メイングリッパを縮小させる
    前に前記グリッパ支持体を保持するように作動させるこ
    とを特徴とするトンネル掘削機。
  2. 【請求項２】 前記保持ジャッキが油圧式ジャッキであ
    ることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
JP06311495A 1995-03-22 1995-03-22 トンネル掘削機 Expired - Fee Related JP3483225B2 (ja)

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US08/913,525 US5931601A (en) 1995-03-22 1996-03-21 Tunnel excavator

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