JP4004339B2 - Tunnel excavator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円以外の異形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機に係り、特に、硬質地盤に好適なトンネル掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】
シールド掘進機(トンネル掘削機)は、円以外の異形断面のトンネルを掘削する場合、通常、掘削機本体の前部に、切羽を切削する回転式のメインカッタを設けると共に、メインカッタの切り残し部分に対向させて回転式のアジテータや固定式のビットを設け、これらアジテータの回転力や固定ビットの掘進に伴う押付力によって切り残し部分の土砂を崩していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、土質が岩盤等の硬質地盤の場合、上記アジテータの回転力や固定ビットの押付力のみでは地山を崩す(破砕する)ことができず、切羽を異形断面に切削することができない。よって、硬質地盤の場合、実際上、掘削機による機械掘りによって、異形断面のトンネルを掘削することは極めて困難であった。
【0004】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、硬質地盤であっても円以外の異形断面のトンネルを掘削できるトンネル掘削機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るトンネル掘削機は、掘削機本体の前部に設けられ切羽を切削するメインカッタと、上記掘削機本体の前部に、上記メインカッタによって切り残された切羽に対向させて配設され、少なくとも前後方向に振動するビットと該ビットを支持する本体とを有するパーカッションドリルとを備え、該パーカッションドリルが、上記メインカッタの後方に、切羽側に臨んで上記メインカッタの切削域と一部重なるように配置され、上記パーカッションドリルの本体が、上記掘削機本体内の隔壁に前後方向にスライド自在に装着され、上記ビットの前端と上記メインカッタの裏面部との隙間が調節可能となっているものである。
【0006】
本発明によれば、メインカッタの切り残し部分の切羽は、パーカッションドリルによって叩かれて破砕される。よって、岩盤等の硬質地盤であっても、円以外の異形断面のトンネルを掘削できる。また、パーカッションドリルの本体を隔壁に対して前後方向にスライドさせ、パーカッションドリルのビットの前端とメインカッタの裏面部との隙間を調節することで、その隙間に、破砕された切羽の礫等が挟まる事態を回避できる。
【0007】
また、上記パーカッションドリルの本体の前後方向スライド位置を調節するアクチュエータを備えてもよい。こうすれば、パーカッションドリルのビットの前端とメインカッタの裏面部との隙間の調節が容易となり、例えば、破砕粒径が大きいときには上記隙間を大きくし、破砕粒径が小さいときには上記隙間を小さくできる。
【0008】
また、上記パーカッションドリルは、上記本体に上記ビットを複数装着したものでもよい。
【0009】
また、上記パーカッションドリルは、上記本体が前後軸廻りに回転するものでもよい。こうすれば、前後方向の振動及び前後軸廻りの回転によって切り残し部分を掘削できるので、掘削性能が更に向上する。
【0010】
また、上記パーカッションドリルは、当該カッタで掘削した土砂を掘進機本体内に移送する排土通路を有していてもよい。こうすれば、パーカッションドリルへの土砂の付着が抑制されるので、長期間安定した掘削性能を維持できる。
【0011】
また、上記メインカッタを切羽に対向させて複数配置すると共に、上記パーカッションドリルをそれらメインカッタの間に配置してもよい。こうすれば、硬質地盤に各種異形断面のトンネルを掘削できる。
【0012】
また、上記隔壁に、後退させたパーカッションドリルを収容しその出没口を塞ぐシャッタを有する収容室を設けてもよい。こうすれば、パーカッションドリルを収容室内に収容してシャッタを閉じることで、そのビット部を交換できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【0014】
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るトンネル掘削機は、岩盤等の硬質地盤を掘進するものであり、断面が略枝豆型の筒体状のシールドフレーム1と、その内部を前後に仕切る隔壁2とを備えた掘削機本体3を有する。隔壁2には、切羽を掘削するメインカッタ4が、左右一対回転可能に取り付けられている。詳しくは、隔壁2の左右には、軸受5を介して回転リング6が夫々回転自在に装着されており、各回転リング6には、周方向に所定間隔を隔てて設けられた中間ビーム7を介し、メインカッタ4が夫々取り付けられている。
【0015】
但し、メインカッタ4の取付方式は、かかる中間ビーム支持方式に限られるものではなく、上記中間ビーム7をより径方向外方に移動させた外周ビーム支持方式や、メインカッタ4にシールドフレーム1の前部(フード部)の内周面に入れ子状に嵌る嵌入筒体を取り付けた周辺支持方式であってもよい。また、メインカッタ4の回転中心に支持軸を設け、この支持軸を隔壁2に軸支したセンターシャフト支持方式であってもよい。
【0016】
左右のメインカッタ4は、面一に配置されている。前後にズラして配置すると、その隙間に掘削した切羽の岩盤の礫等が挟まってしまい、カッタ4の破損や回転トルクの増大を招くからである。但し、必ず面一に配置しなければならないわけではなく、前後にズラして配置しても構わない。この場合、各カッタ4、4の前後のズラした間隔を、掘削した岩盤の礫等が挟まらない程度に広げることが好ましい。
【0017】
回転リング6には、外歯ギヤ8が設けられており、外歯ギヤ8は、モータ9のピニオン10に噛合されている。この構成によれば、モータ9を駆動することで、回転リング6が回転し、中間ビーム7を介してメインカッタ4が回転する。メインカッタ4は、中間ビーム7に取り付けられたカッタヘッド11と、カッタヘッド11に取り付けられた複数のローラカッタ12およびティースビット13とからなる。
【0018】
各ローラカッタ12は、カッタヘッド11にその径方向に所定間隔を隔てて複数装着されており、カッタヘッド11の回転によって切羽面(岩盤)を転動し、切羽面に複数の同芯円の切り込みを形成する。また、各ティースビット13は、カッタヘッド11にその径方向に所定間隔を隔てて複数装着されており、カッタヘッド11の回転によって切羽面を摺動し、切り込みが形成された切羽面の岩盤を切削する。
【0019】
カッタヘッド11には、前後を連通させて土砂取込口14が複数形成されている。土砂取込口14は、ローラカッタ12およびティースビット13によって切削された切羽の土砂を、カッタヘッド11と隔壁2との間に区画されたカッタ室15に取り込むために設けられる。カッタ室15内に取り込まれた土砂は、図示しない土砂搬送装置(スクリューコンベヤ等)によって隔壁2の後方の坑内に搬送される。
【0020】
図1に示すように、左右のメインカッタ4、4の近接部分の上下には、略枝豆型に成形されたシールドフレーム1の断面縁線に合わせて、別のメインカッタ(以下サブカッタ16という)が夫々配置されている。このサブカッタ16は、上記メインカッタ4と同様の構成となっており、隔壁2に回転可能に支持されて回転駆動されるようになっている。また、サブカッタ16は、図例ではメインカッタ4と面一に配置されているが、前後にズラして配置してもよい。
【0021】
各メインカッタ4と各サブカッタ16との間には、これらカッタ4、16の切り残し部分に対向させて、少なくとも前後方向に振動するパーカッションドリル17が、メインカッタ4およびサブカッタ16の後方に、配置されている。パーカッションドリル17は、各サブカッタ16の左右に夫々配置され略枝豆型シールドフレーム1の括れ部の切り残し部分に対向された第1パーカッションドリル17aと、各サブカッタ16の上又は下に夫々配置されメインカッタ4とサブカッタ16との間の切り残し部分に対向された第2パーカッションドリル17bとからなる。
【0022】
図2に示すように、第1及び第2パーカッションドリル17a、17bは、隔壁2に開けられた出没口18に繋げて取り付けられたガイド筒19内に、スライド自在に収容されている。第1パーカッションドリル17aは、図3にも示すように、円柱状の本体20と、本体20の後部に回転自在に被嵌されたスイベル21と、スイベル21に固設されたギヤケース22とを有する。そして、かかるパーカッションドリル17aは、図2に示すように、本体20がガイド筒19内にスライド自在に収容され、スイベル21とガイド筒19との間に介設されたアクチュエータ(シリンダ23等)によってスライド移動される。
【0023】
図3に示すように、本体20の前部には、ビット24が軸方向に移動可能で周方向に回転不能に装着されている。ビット24は、スイベル21を介して本体20内に給排される高圧エアによって軸方向(前後方向)振動又は打撃される。すなわち、本体20内にはエアの供給通路25および排出通路26と振動又は打撃装置が形成されており、スイベル21の内周面にはこれら通路25、26にそれぞれ連通する環状のヘッダ室27、28が形成されている。そして、スイベル21の外周面には、供給ヘッダ室27に連通させてエア供給ライン29と、排出ヘッダ28に連通させてエア排出ライン30とが、夫々取り付けられている。
【0024】
この構成によれば、供給ライン29に供給されたエアは、ヘッダ室27および供給通路25を通り、図示しない振動又は打撃機構によりビット24を振動又は打撃させた後、排出通路26およびヘッダ室28を通って排出ライン30から排出される。なお、油圧機器を使って振動又は打撃させるタイプでもよい。また、エア等によりドリルを振動又は打撃させる機構自体は公知であるため詳しい説明を省略する。
【0025】
ギヤケース22の内部には、本体20に連結された被駆動ギヤ31と、被駆動ギヤ31に噛合するアイドルギヤ32と、アイドルギヤ32に噛合する駆動ギヤ(ピニオン33)とが収容されている。ピニオン33は、ギヤケース22に取り付けられたモータ34によって回転される。この構成によれば、モータ34を駆動することで、本体20がギヤケース22およびスイベル21に対して回転駆動される。
【0026】
よって、モータ34を駆動しつつ供給ライン29にエアを供給することで、モータ34によって本体20が回転され同時にエアによって図示しない振動又は打撃機構によって、ビット24が振動又は打撃しながら回転する。これにより、メインカッタ4の切り残し部分(シールドフレーム1の括れ部分)の切羽(岩盤等の硬質地盤)が破砕される。破砕された掘削土砂は、カッタ室15内に取り込まれ、隔壁2に取り付けれた図示しない土砂搬送装置(スクリューコンベヤ等)を介して坑内に取り込まれる。
【0027】
ここで、スイベル21とガイド筒19との間に介設されたシリンダ23は、ビット24の先端位置を調節するのみならず、スイベル21およびギヤケース22の回り止めとしても機能する。また、本体20のガイド筒19に対するスライド位置は、上記シリンダ23によって調節された後、図示しないロック機構(シールドフレーム1側からスイベル21に係脱されるジャッキ等)によってその位置が固定される。
【0028】
図5に、上記第1パーカッションドリル17aを最も後退させた様子を示す。このときビット24の先端は、隔壁2に開けられた出没口18よりも後方に位置する。そして、出没口18は、隔壁2に設けられたシャッタ38によって閉じられる。シャッタ38は、図2に示すように、通常時には出没口18を開放しており、図5のときのみスライドして出没口18を閉じる。
【0029】
これにより、シャッタ38より後方のガイド筒19内は、切羽の土圧等から切り離された状態となり、その内部に区画された収容室39内にて、ビット24を安全に交換することが可能となる。具体的には、ガイド筒19の側面に通常時には閉じられ図5のときのみ開かれる作業穴(図示せず)を設けておき、その作業穴を通じてビット24を交換する。
【0030】
図4に、上記第2パーカッションドリル17bの概要を示す。この第2パーカッションドリル17bは、図3に示す第1パーカッションドリル17aと略同様の構成となっているため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。第1の相違点は、本体20と装着されるビット24が複数である点である。各本体20とビット24は、正面から見て放射状に配置され、それぞれ軸方向に移動可能で周方向に回転不能に装着されている。
【0031】
第2の相違点は、本体20の内部に、各ビット24によって掘削された土砂を取り込むための排土通路35を形成した点である。排土通路35は、本体20の前面に入口を有し、本体20の後部側面に出口を有する。出口は、スイベル21の内周面に環状に形成された排土用のヘッダ室36と連通している。そして、このヘッダ室36は、スイベル21の外周面に取り付けた排土ライン37と連通している。
【0032】
排土通路35の入口は、ビット24を複数とすることで本体20の前面を全面的に切削可能としつつ前面にビット24が装着されない領域を確保できることとなったことに伴い、その領域に形成されるものである。すなわち、第2パーカッションドリル17bの排土通路35は、ビット24を複数とした点と密接に結びついている。なお、排土通路35は、図例のように1本ではなく、各ビット24の間に計3本設けてもよい。
【0033】
この構成によれば、モータ34を駆動しつつ供給ライン29にエアを供給することで、各ビット24が振動又は打撃しながら回転する。これにより、メインカッタ4とサブカッタ16との間の部分の切羽(岩盤等の硬質地盤)が破砕される。そして、破砕された掘削土砂は、その一部が排土通路35および排土ライン37を通って坑内に排出されると共に、残りがカッタ室15内に取り込まれ隔壁2に取り付けられた図示しない土砂搬送装置(スクリューコンベヤ等)を介して坑内に排出される。
【0034】
なお、上記パーカッションドリル17aは、基本的にエアを送る管1本でもよい。但し、エアを切羽に出したくないときには、エア排出管をもう1本設ける。また、上記パーカッションドリル17a、17bは、エアを切羽に排出しても構わないときには、排出通路26、ヘッダ室28および排出ライン30を省略できる。
【0035】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【0036】
本実施形態によれば、図1に示すメインカッタ4およびサブカッタ16の切り残し部分の切羽(岩盤等の硬質地盤)は、第1および第2パーカッションドリル17a、17bによって叩かれて破砕される。すなわち、メインカッタ4およびサブカッタ16の回転掘削領域以外(切り残し部分)の切羽は、岩盤等の硬質地盤であるため自律的に崩壊することはなく、柱状に延びてメインカッタ4およびサブカッタ16の後方まで侵入するが、上記第1および第2パーカッションドリル17a、17bに叩かれて破砕される。
【0037】
破砕された切羽の土砂(岩盤等)は、一部が図4に示す第2パーカッションドリル17bの排土通路35および排土ライン37を通って坑内に排出されると共に、残りが図2に示すカッタ室15内に一旦取り込まれた後隔壁2に取り付けれた図示しない土砂搬送装置(スクリューコンベヤ等)を介して坑内に排出される。よって、岩盤等の硬質地盤であっても、断面枝豆型の異形断面のトンネルを掘進機による機械掘りによって掘削できる。
【0038】
ここで、図2に示すように、第1および第2パーカッションドリル17a、17bのビット24の先端部とメインカッタ4およびサブカッタ16の裏面部との間には、所定の隙間をあけることが好ましい。その隙間に破砕された切羽の礫等が挟まる事態を回避するためである。この隙間は、切羽の岩盤の破砕の性質によって、破砕粒径が大きいときには大きく小さいときには小さく変更するようにしてもよい。
【0039】
また、第2パーカッションドリル17bには、当該ドリル17bで掘削した土砂を坑内に移送する排土通路35が形成されているので、ビット24及び本体20の前面への土砂の付着が抑制され、長期に亘り安定した掘削性能を維持できる。すなわち、仮に排土通路35が無いとすると、パーカッションドリル17bで破砕切削した土砂がビット24の部分に付着して掘削性能が低下する可能性があるが、これを回避できる。
【0040】
なお、第1パーカッションドリル17aには、排土通路35が設けられていないが、第2パーカッションドリル17bに比べて直径が小さいため、それ程大きな問題とならない。但し、第1パーカッションドリル17aも第2パーカッションドリル17bと同様の構成としてもよい。この場合、本体20に複数のビット24を装着すると共にその内部に排土通路35を形成する都合上、直径をある程度大きくしなければならない。
【0041】
第1パーカッションドリル17aのビット24のビット部が寿命となったなら、図5に示すように、第1パーカッションドリル17aを後退させてガイド筒19の内部の収容室39に収容し、隔壁2の出没口18をシャッタ38で閉じる。これにより、シャッタ38より後方の収容室39内は、切羽の土圧等から切り離された状態となり、その収容室39内にてビット24の先端の刃先を安全に交換することが可能となる。
【0042】
例えば、ガイド筒19の側面に通常時には閉じられ図5のときのみ開かれる作業穴(図示せず)を設けておき、その作業穴を通じてビット24の先端のビットを交換する。また、第2パーカッションドリル17bも、同様にして、ガイド筒19の内部の収容室39内に引き込むとことにより、各ビット24の先端のビットを交換することが可能である。
【0043】
本発明の別の実施形態を図6及び図7に示す。
【0044】
図示するようにこの実施形態に係るトンネル掘削機は、前実施形態に係るトンネル掘削機と略同様の構成となっているため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。このトンネル掘削機は、メインカッタ4の回転中心部に前後を連通して開口部50を設け、隔壁にその開口部50が対向する切羽(岩盤等の硬質地盤)を破砕する第3パーカッションドリル17cを設けたものである。
【0045】
この構成によれば、メインカッタ4の回転中心部が対向する切羽は、メインカッタ4から切り離して設けられた第3パーカッションドリル17cによって掘削される。よって、メインカッタ4の回転中心部の切羽をメインカッタ4を回転させて掘削することによって生じる種々の問題は一切生じず、回転中心部の掘削性能が向上する。
【0046】
すなわち、図1に示すトンネル掘削機は、回転駆動されるメインカッタ4の掘削断面積全体にローラカッタ12およびティースビット13を装着し、メインカッタ4の回転中心部においても、カッタヘッド11の回転によるローラカッタ12およびティースビット13の切羽面への円状の摺動によって切羽を掘削するため、次のような問題が生じ得る。
【0047】
先ず、カッタヘッド11の中心部に取り付けられたローラカッタ12は、切羽面に対する摺動半径が小さいため、切羽面上を転動し難く、固着気味となり易い。このため、中心部のローラカッタ12には、偏摩耗が発生し易い。また、摺動半径が小さいため、当該ローラカッタ12の軸受に偏荷重が加わって軸受が破損する可能性もある。
【0048】
次に、カッタヘッド11の中心部では、外側部よりもローラカッタ12の取付スペースが少ないため、ローラカッタ12の取付間隔(カッタヘッド11の径方向に沿った取付間隔)を外側部と同等とすることが困難である上、土砂取込口14の開口スペースも確保し難い。このため、カッタヘッド11の中心部においては、ローラカッタ12の偏摩耗・偏荷重の問題とも相俟って、掘削性能が低下し易い。
【0049】
このような問題が生じ得る図1に示すタイプに対し、図6に示す本実施形態は、問題となるメインカッタ4の回転中心部の切羽を、カッタヘッド11の回転によるローラカッタ12およびティースビット13の切羽面への円状の摺動によって掘削するのではなく、メインカッタ4とは切り離して設けた第3パーカッションドリル17cによって叩いて掘削するので、上記種々の問題は一切生じない。
【0050】
つまり、メインカッタ4の中心部が対向する切羽(岩盤)は、上記第3パーカッションドリル17cのビット24の振動又は打撃・回転によって破砕・掘削され、それ以外の部分の切羽(岩盤)は、カッタヘッド11の回転に伴って各ローラカッタ12が転動することで同心円状に切り込まれ各ティースビット13によって切削される。これにより、回転中心部の掘削性能を図1のタイプよりも向上できる。
【0051】
また、本実施形態においても、前実施形態と同様に、メインカッタ4の切り残し部の切羽を第1及び第2パーカッションドリル17a、17bによって破砕することにより、岩盤等の硬質地盤であっても異形断面トンネルを掘進機による機械掘りによって形成できるという作用効果を奏することは勿論である。
【0052】
なお、第3パーカッションドリル17cには、図2に示す排土通路35を形成してもよい。また、第3パーカッションドリル17cを隔壁2のガイド筒19に前後方向にスライド自在に設けることで、ビット24のビットの交換を可能とすると共に、メインカッタ4に対する先掘り又は後掘りを可能としてもよい。
【0053】
本発明の別の実施形態を図8に示す。
【0054】
図示するようにこの実施形態に係るトンネル掘削機は、図1に示す実施形態に係るトンネル掘削機に対し、メインカッタ4を1個とし、シールドフレーム1を断面矩形状とし、その四隅にパーカッションドリル17dを配置した点のみが異なっており、その他は同様の構成となっているため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【0055】
本実施形態に係るトンネル掘削機によれば、メインカッタ4の回転掘削領域以外の切羽(シールドフレーム1の四隅の切羽)は、岩盤等の硬質地盤であるため自律的に崩壊することはなく、柱状に延びてメインカッタ4の後方まで侵入するが、上記パーカッションドリル17dに叩かれて破砕される。よって、岩盤等の硬質地盤の地山であっても、断面矩形状のトンネルを形成できる。
【0056】
なお、パーカッションドリル17dの内部に、図4に示すように、排土通路35を形成してもよく、メインカッタ4の回転中心部の構造を、図6及び図7に示すタイプと同様の構成にしてもよいことは勿論である。
【0057】
また、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、メインカッタ4は、図例のように回転式ではなく、平行リンク機構によって平行状態のまま円運動(平行リンク運動)するタイプであってもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るトンネル掘削機によれば、硬質地盤であっても円以外の異形断面のトンネルを掘削できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の正面図である。
【図2】上記トンネル掘削機の平断面図である。
【図3】上記トンネル掘削機に備えられた第1パーカッションドリルの説明図であり、図3(a)は正面図、図3(b)は側断面図である。
【図4】上記トンネル掘削機に備えられた第2パーカッションドリルの説明図であり、図4(a)は正面図、図4(b)は側断面図である。
【図5】上記パーカッションドリルを後退させたトンネル掘削機の平断面図である。
【図6】本発明の別の実施形態に係るトンネル掘削機の正面図である。
【図7】上記トンネル掘削機の平断面図である。
【図8】本発明の更に別の実施形態に係るトンネル掘削機の正面図である。
【符号の説明】
2 隔壁
3 掘削機本体
4 メインカッタ
24 ビット
20 本体
17 パーカッションドリル
17a 第1パーカッションドリル
17b 第2パーカッションドリル
17c 第3パーカッションドリル
18 出没口
23 アクチュエータとしてのシリンダ
35 排土通路
38 シャッタ
39 収容室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavator for excavating a tunnel having an irregular cross section other than a circle, and more particularly to a tunnel excavator suitable for hard ground.
[0002]
[Prior art]
When excavating a tunnel with an irregular cross section other than a circle, a shield machine (tunnel excavator) is usually provided with a rotary main cutter that cuts the face at the front of the excavator body, and the main cutter remains uncut. A rotary agitator and a fixed bit were provided facing the part, and the earth and sand in the uncut part was broken by the rotational force of the agitator and the pressing force accompanying the excavation of the fixed bit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the soil is hard ground such as rock, the ground cannot be broken (crushed) only by the rotational force of the agitator or the pressing force of the fixed bit, and the face cannot be cut into a deformed cross section. Therefore, in the case of hard ground, in practice, it was extremely difficult to excavate a tunnel with a deformed cross section by mechanical digging with an excavator.
[0004]
An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a tunnel excavator capable of excavating a tunnel having an irregular cross section other than a circle even on hard ground.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Tunneling machine according to the present invention in order to achieve the above object, a main cutter for cutting the working face provided on the front portion of the excavator body, the front portion of the excavator body, which is the remaining cut by the main cutter A percussion drill disposed opposite to the face and having at least a bit that vibrates in the front-rear direction and a main body that supports the bit , the percussion drill facing the face side behind the main cutter, and It is arranged so as to partially overlap with the cutting area of the main cutter, and the main body of the percussion drill is slidably mounted in the bulkhead in the excavator main body in the front-rear direction, and the front end of the bit and the back surface of the main cutter The gap is adjustable .
[0006]
According to the present invention, the face of the uncut portion of the main cutter is hit and crushed by the percussion drill. Therefore, even a hard ground such as a rock can excavate a tunnel having an irregular cross section other than a circle. Also, slide the main body of the percussion drill back and forth with respect to the bulkhead, and adjust the clearance between the front end of the percussion drill bit and the back of the main cutter. You can avoid the situation of being caught.
[0007]
Moreover, you may provide the actuator which adjusts the front-back direction slide position of the main body of the said percussion drill . This facilitates adjustment of the gap between the front end of the bit of the percussion drill and the back surface of the main cutter. For example, the gap can be increased when the crushing particle size is large, and the gap can be reduced when the crushing particle size is small. .
[0008]
The percussion drill may be one in which a plurality of the bits are mounted on the main body .
[0009]
Further, the percussion drill may be one in which the main body rotates about the front-rear axis. By doing so, the uncut portion can be excavated by the vibration in the front-rear direction and the rotation around the front-rear axis, so that the excavation performance is further improved.
[0010]
The percussion drill may have a soil removal passage for transferring the earth and sand excavated by the cutter into the main body of the excavator. By doing so, adhesion of earth and sand to the percussion drill is suppressed, so that stable excavation performance for a long period can be maintained.
[0011]
Further, a plurality of the main cutters may be arranged to face the face, and the percussion drill may be arranged between the main cutters . In this way, tunnels with various irregular cross sections can be excavated on the hard ground.
[0012]
Further, the partition wall may be provided with a storage chamber having a shutter for storing the retracted percussion drill and closing the entrance / exit. In this case, the bit portion can be exchanged by accommodating the percussion drill in the accommodation chamber and closing the shutter.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tunnel excavator according to the present embodiment excavates a hard ground such as a rock, and has a
[0015]
However, the attachment method of the main cutter 4 is not limited to the intermediate beam support method, and the outer peripheral beam support method in which the
[0016]
The left and right main cutters 4 are arranged flush. This is because, if they are arranged to be shifted back and forth, gravel or the like of the excavated face rock will be caught in the gap, leading to breakage of the cutter 4 and an increase in rotational torque. However, it is not always necessary to arrange them flush with each other. In this case, it is preferable to widen the gap between the front and rear of the cutters 4 and 4 so that the excavated bedrock is not pinched.
[0017]
The rotating ring 6 is provided with an external gear 8, and the external gear 8 is meshed with the
[0018]
A plurality of
[0019]
The
[0020]
As shown in FIG. 1, another main cutter (hereinafter referred to as sub-cutter 16) is provided above and below the adjacent portions of the left and right main cutters 4 and 4 in accordance with the cross-sectional edge line of the
[0021]
Between each main cutter 4 and each sub-cutter 16, a
[0022]
As shown in FIG. 2, the first and second percussion drills 17 a and 17 b are slidably accommodated in a
[0023]
As shown in FIG. 3, a
[0024]
According to this configuration, the air supplied to the
[0025]
Inside the
[0026]
Therefore, by supplying air to the
[0027]
Here, the
[0028]
FIG. 5 shows a state where the
[0029]
As a result, the inside of the
[0030]
FIG. 4 shows an outline of the
[0031]
The second difference is that a soil discharge passage 35 for taking in the earth and sand excavated by each
[0032]
The entrance of the earth removal passage 35 is formed in a region where a plurality of
[0033]
According to this configuration, by supplying air to the
[0034]
The
[0035]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0036]
According to the present embodiment, the uncut portion of the main cutter 4 and the
[0037]
Part of the crushed face and sand (bedrock, etc.) is discharged into the mine through the earth removal passage 35 and the
[0038]
Here, as shown in FIG. 2, it is preferable that a predetermined gap is provided between the front end portions of the
[0039]
In addition, since the
[0040]
The
[0041]
When the bit portion of the
[0042]
For example, a working hole (not shown) that is normally closed and opened only in the case of FIG. 5 is provided on the side surface of the
[0043]
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS.
[0044]
As shown in the figure, the tunnel excavator according to this embodiment has substantially the same configuration as the tunnel excavator according to the previous embodiment, so the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Only the differences will be described. In this tunnel excavator, a
[0045]
According to this configuration, the face facing the rotation center of the main cutter 4 is excavated by the
[0046]
That is, in the tunnel excavator shown in FIG. 1, the
[0047]
First, since the
[0048]
Next, since the mounting space for the
[0049]
In contrast to the type shown in FIG. 1 in which such a problem may occur, the present embodiment shown in FIG. 6 uses a face at the center of rotation of the main cutter 4 in question as a
[0050]
That is, the face (rock) facing the center of the main cutter 4 is crushed and drilled by the vibration or blow / rotation of the
[0051]
Also in this embodiment, similarly to the previous embodiment, the face of the uncut portion of the main cutter 4 is crushed by the first and
[0052]
Note that the
[0053]
Another embodiment of the present invention is shown in FIG.
[0054]
As shown in the figure, the tunnel excavator according to this embodiment is different from the tunnel excavator according to the embodiment shown in FIG. 1 in that the main cutter 4 is one, the
[0055]
According to the tunnel excavator according to the present embodiment, the faces other than the rotary excavation area of the main cutter 4 (faces at the four corners of the shield frame 1) are hard ground such as rocks and do not autonomously collapse. Although it extends in a columnar shape and penetrates to the rear of the main cutter 4, it is crushed by being hit by the percussion drill 17d. Therefore, a tunnel having a rectangular cross-section can be formed even on hard ground such as rock.
[0056]
In addition, as shown in FIG. 4, a soil discharge passage 35 may be formed inside the percussion drill 17d, and the structure of the rotation center portion of the main cutter 4 is the same as the type shown in FIGS. Of course, it may be.
[0057]
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the main cutter 4 may not be a rotary type as shown in the figure, but may be a type that performs a circular motion (parallel link motion) in a parallel state by a parallel link mechanism.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel excavator according to the present invention, it is possible to excavate a tunnel having an irregular cross section other than a circle even on hard ground.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a tunnel excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view of the tunnel excavator.
FIG. 3 is an explanatory view of a first percussion drill provided in the tunnel excavator, FIG. 3 (a) is a front view, and FIG. 3 (b) is a side sectional view.
FIG. 4 is an explanatory view of a second percussion drill provided in the tunnel excavator, FIG. 4 (a) is a front view, and FIG. 4 (b) is a side sectional view.
FIG. 5 is a plan sectional view of a tunnel excavator with the percussion drill retracted.
FIG. 6 is a front view of a tunnel excavator according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan sectional view of the tunnel excavator.
FIG. 8 is a front view of a tunnel excavator according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2
17
23 Cylinder 35 as Actuator
Claims (7)
上記掘削機本体の前部に、上記メインカッタによって切り残された切羽に対向させて配設され、少なくとも前後方向に振動するビットと該ビットを支持する本体とを有するパーカッションドリルとを備え、
該パーカッションドリルが、上記メインカッタの後方に、切羽側に臨んで上記メインカッタの切削域と一部重なるように配置され、
上記パーカッションドリルの本体が、上記掘削機本体内の隔壁に前後方向にスライド自在に装着され、上記ビットの前端と上記メインカッタの裏面部との隙間が調節可能となっていることを特徴とするトンネル掘削機。A main cutter provided at the front of the excavator body for cutting the face ,
The front portion of the excavator body, disposed to face the remaining has been working face cut by the main cutter, and a percussion drill having a body for supporting the bit and the bit which vibrates at least in the longitudinal direction,
The percussion drill is arranged behind the main cutter so as to face the face side and partially overlap the cutting area of the main cutter,
The main body of the percussion drill is slidably mounted on a partition wall in the main body of the excavator so as to be slidable in the front-rear direction, and a clearance between the front end of the bit and the back surface of the main cutter is adjustable. Tunnel excavator.
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