JP4347462B2 - Tunnel excavator body structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はトンネル掘削機の本体構造に関するもので、詳しくはトンネル掘削形式やトンネル掘削径を容易に変更可能としたトンネル掘削機の本体構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル掘削機の構造としては、機体が坑壁に対して露出している、いわゆるオープン型のトンネル堀削機が知られている。オープン型のトンネル掘削機は、メインビーム上を摺動するグリッパを備え、メインビームの後端を上下左右に振ることによって、カッタヘッドの向きを変え、掘進方向を変えるものである。この種のトンネル掘削機は、機体全体が坑壁に対して露出しているものが最もシンプルな構造であるが、軟弱な地山にも対応できるようにルーフサポートやサイドサポート等のフロントサポートや、エレクタ、シールドジャッキを備えたものもある。また、本出願人は、より弱層部への対応を可能とするために、オープン型の堀削機に近い形状でありながら、カッタヘッドの後方の外周部を前胴と後胴により屈曲自在に一体的に覆い、本格的なシールドジャッキ推進を可能としたタイプのトンネル掘削機を発明し、本出願と同時に出願している。これらの機体は、各工事条件に応じた仕様で製作されるが、過去に使用した機械から部品を転用する場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これらオープン型のトンネル掘削機は、機体が完全にシールドで覆われているダブルシールド型のトンネル掘削機に比べれば、部品を転用しやすいために掘削径の変更やフロントサポートの形式などの改造は比較的容易であると言えるが、それでもやはり改造は非常に大掛かりなものとなり、多大なコストと期間とを要していた。
【0004】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、トンネル掘削形式やトンネル掘削径の異なる機械の製作を容易に行うことができる構造を備えたトンネル掘削機の本体構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1のトンネル掘削機の本体構造は、グリッパ装置6を摺動自在に備えるメインビーム2と、このメインビーム2の前側に設けられると共に、カッタヘッド駆動部29を有するカッタヘッドサポート3とを基本構成要素とし、フロントサポート、シールド等のように上記カッタヘッドサポート3の外周部に配置される外周部アタッチメント21、31を、仕様に応じて選択的に交換可能とし、上記外周部アタッチメントとしてフロントサポート31を装着することにより、岩盤部等の良好な地山の掘削が可能であり、上記外周部アタッチメントとして、前記フロントサポートに換えて、内周面にシールドジャッキが配設されるシールド21を装着することにより、より弱層部の掘削が可能であることを特徴としている。
【0006】
上記請求項1のトンネル掘削機の本体構造においては、基本構成要素としてのメインビーム2とカッタヘッドサポート3に対して、仕様に応じて外周部アタッチメント21、31を選択的に連結すれば、トンネル掘削形式の異なるトンネル掘削機、例えば、一般的なオープン型トンネル掘削機から、前述の、オープン型の掘削機に近い形状でありながら、カッタヘッドの後方の外周部を前胴と後胴により屈曲自在に一体的に覆い、本格的なシールドジャッキ推進を可能としたタイプへの改造、あるいは、フロントサポートの形式の変更やシールドジャッキやエレクタを有するタイプへの変更などを容易に行うことができる。また、基本構成要素に対して、トンネル掘削径に応じたカッタヘッド4、外周部アタッチメント21、31、グリッパ装置6のグリッパシュー9等を選択的に連結すれば、複数のトンネル掘削径に対応したトンネル掘削機を製作できる。このように請求項1の発明によれば、トンネル掘削形式やトンネル掘削径の異なる機械の製作、及びそれら相互間の仕様変更を容易に行うことが可能となる。
【0007】
請求項2のトンネル掘削機の本体構造は、トンネル掘削径に応じて仕様の異なるカッタヘッド4、外周部アタッチメント21、31、グリッパ装置6のグリッパシュー9の少なくともいずれかを、トンネル掘削径に応じて選択的に交換可能としていることを特徴としている。
【0008】
上記請求項2のトンネル掘削機の本体構造においては、トンネル掘削径の異なる複数のトンネル掘削機を容易に製作することが可能である。またトンネル掘削形式やトンネル掘削径の異なる複数のトンネル掘削機において、それら相互間の仕様変更を容易に行うことも可能となる。
【0009】
請求項3のトンネル掘削機の本体構造は、上記外周部アタッチメント21、31には、上記カッタヘッドサポート3の外周部と連結可能にするフレーム26、36を備えたことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
次にこの発明のトンネル掘削機の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1はオープン型のトンネル掘削機1の分解図を示し、このトンネル掘削機1は、グリッパ装置6を摺動自在に備えるメインビーム2と、このメインビーム2の前端に設けられたカッタヘッドサポート3を基本構成要素としている。
【0012】
すなわち、このトンネル掘削機1においては、中心部に前後方向にメインビーム2が延設されており、このメインビーム2の前部にはカッタヘッドサポート3を介してカッタヘッド4が回転自在に支承されている。カッタヘッドサポート3の背面にはカッタヘッド4の駆動部としてのモータ29が配設されている。また、メインビーム2の後部にはカッタヘッドサポート3に対しスラストジャッキ(図示せず)を介してグリッパ装置6が前後方向に対して摺動可能に設けられている。このグリッパ装置6は、図2に示すように、グリッパキャリア7と、このグリッパキャリア7に取着されるグリッパジャッキ8と、このグリッパジャッキ8の先端部に取着されてトンネル坑壁に対して接離されるグリッパシュー9と、メインビーム2を円周方向に回転または上下に揺動させて掘削時のトンネル掘削機1の修正を行なうトルクジャッキ10等で構成されている。なお、11はリヤサポート、12はガーダである。
【0013】
また、上記カッタヘッドサポート3には、坑壁の肌落ち防止及び、カッタヘッドサポート3をトンネル坑壁に対して支持する目的で、外周部アタッチメントとして、フロントサポート31が設けられている。そして、このフロントサポート31は、坑壁の上面を支持するルーフサポート33と、坑壁の両側の面を支持する左右のサイドサポート34と、地面を支持するバーチカルシュー35とで構成されている。このルーフサポート33、サイドサポート34は、内側に設けられているフレーム36との間に介設されているジャッキ37により坑壁に対して接離自在となっており、これら一式によりフロントサポートアタッチメント31を構成している。上記フレーム36はカッタヘッドサポート3に対して取り付けられるようになっている。なお、図4は図3のA−A断面図である。
【0014】
このような構成のトンネル掘削機1において、岩盤部等の良好な地山の掘削に際しては、グリッパ装置6のグリッパシュー9を地山に押し付けてそのグリッパ装置6に反力を取りつつ、スラストジャッキによりカッタヘッドサポート3に推進力を伝達し、且つカッタヘッド4を回転させることにより掘進を行なう。そして所定ピッチの掘進後にフロントサイドサポート34をトンネル坑壁に押し付け、リヤサポート11を伸長してメインビーム2の後部側を支承する。そして、グリッパ装置6の押し付けを解除し、スラストジャッキの収縮によりグリッパ装置6をメインビーム2に対して前進させ、これらの動作の繰り返しにより連続的に掘進が行なわれる。
【0015】
このように構成したトンネル掘削機1において、異なったトンネル掘削径のトンネル掘削機を製作したり、あるいは異なったトンネル掘削径のトンネル掘削機に仕様変更しようとする場合には、グリッパ装置6を備えたメインビーム2と、カッタヘッド4を駆動するモータ29を備えたカッタヘッドサポート3は、上記したものをそのまま使用するものであり、これら以外の他の構成部材、すなわちカッタヘッド4、フロントサポート(フロントルーフサポート33、フロントサイドサポート34)、グリッパ装置6のグリッパシュー9、は、掘削径に対応させた仕様のものを別途用いるようにしている。したがって、メインビーム2とカッタヘッドサポート3は、同じ構造のものを仕様することが可能であり、異なったトンネル掘削径のトンネル掘削機を製作しようとする場合、その製作コストを従来よりも大幅に低減できる。また異なったトンネル掘削径のトンネル掘削機に仕様変更しようとする場合には、上記メインビーム2とカッタヘッドサポート3、グリッパ装置6のグリッパシュー9以外がそのまま転用可能であり、従来のように大掛かりな改造を必要とせず、改造のコストと期間を少なくすることができる。なお、掘削径の変更に対して、グリッパ装置6のグリッパシュー9は変更(交換)しない場合もある。
【0016】
図6は、本出願人が本出願と同時に出願した、より弱層部への対応が可能なタイプのトンネル掘削機に本願発明を適用した場合の実施例である。この掘削機は、グリッパ装置を摺動自在に備えるメインビームを有したものである点で従来のオープン型と同じであるが、カッタヘッドの後方の外周部を互いに屈曲可能な前胴と後胴により一体的に覆い、エレクタとシールドジャッキを有することにより、本格的なシールドジャッキ推進を可能としたものであり、従来のダブルシールド型のトンネル掘削機でなければ施工できないような弱層部でも施工を可能とするものである。このタイプのトンネル掘削機と、従来の一般的なオープン型トンネル掘削機との形式の変更について図5から図7に基づいて説明する。オープン型のトンネル掘削機1で用いていたグリッパ装置6を備えたメインビーム2と、カッタヘッド4駆動用のモータ29を備えたカッタヘッドサポート3に対して、外周部アタッチメントとしてシールド型のシールド21を用いると共に、所定のカッタヘッド4を用いてシールド型のトンネル掘削機1を構成する。
【0017】
この実施形態におけるシールド型のトンネル掘削機1においては、円筒形のシールド21は、前後方向に2つに分割され、前胴22と、後胴23とで構成されている。前胴22はカッタヘッドサポート3の外周部を覆うように設けられ、この前胴22の内側にはフレーム26が固着されており、カッタヘッドサポート3に対して取付けられるようになっている。そして前胴22の後方に後胴23が設けられているが、この後胴23は前胴22より少し長く形成されている。前胴22と後胴23とは図5及び図6に示すように、アーティキュレートジャッキ24で屈曲自在に連結されているものであり、アーティキュレートジャッキ24はシールド21の周方向に複数設けられている。なお、図7は図6のB−B断面図である。
【0018】
後胴23の内周面にはシールドジャッキ25が複数配設されていて、これらのシールドジャッキ25は、地山の弱層部等においてセグメント(図示せず)を使用してシールドジャッキ推進を行なう場合に使用される。また、後胴23の内面にはトンネルの坑壁にセグメントを構築するためのエレクタ27が周方向に移動自在に設けられている。さらに、後胴23の後部にはテールシール28が設けてある。
【0019】
このようなシールド型のトンネル掘削機1において、セグメントの構築が必要な弱層部の地山に対しては、グリッパ装置6を全縮させて不使用状態にし、エレクタ27によりセグメントを組み立てつつシールドジャッキ25を伸長させる。そしてこのセグメントに反力を得つつシールド21を前進させ、カッタヘッド4を回転させて掘進を行う。
【0020】
ここで、シールドジャッキ25によるシールドジャッキ推進時には、アーティキュレートジャッキ24により前胴22と後胴23との間を屈曲させて掘進方向を変更するようにしている。このように、前胴22と後胴23を屈曲自在としているので、掘進中におけるカーブ対応性は非常に良いものとなる。
【0021】
前述したように、基本構成要素であるメインビーム2とカッタヘッドサポート3とをユニット化して共用し、前胴、後胴等からなるシールド部を1つのユニットとしてカッタヘッドサポート3に取り付けることにより、容易に仕様の異なるタイプのトンネル掘削機に変更することができる。また、トンネルの掘削径を変更する場合にも、メインビーム2とカッタヘッドサポート3とはそのままで、径の異なるカッタヘッド4とシールドアタッチメント21に変更(交換)するだけ、掘削径の異なるトンネル掘削機1に容易に改造することができる。しかも、改造に伴うコストや期間を少なくすることができるものである。
【0022】
なお、図6に示すタイプのトンネル掘削機1から、従来の一般的なオープン型のトンネル掘削機1に変更する場合も、メインビーム2とカッタヘッドサポート3とはそのまま使用し、オープン型のフロントサポートアタッチメント31と、カッタヘッド4を用いることで、容易に変更することができる。
【0023】
このように本実施形態では、グリッパ装置6を備えたメインビーム2と、カッタヘッド4駆動用のモータ29を備えたカッタヘッドサポート3とを基本構成要素とすることで、異なる仕様のトンネル掘削機1の相互変更が容易にでき、また、トンネルの掘削径の変更も容易にできるものであり、これにより、転用性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を一般的なオープン型トンネル掘削機に適用した場合の第1の実施形態を示す分解構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態のグリッパ装置の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の構成部材を組み立てた後の要部側面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の図3のA−A断面図である。
【図5】本発明を他のタイプのトンネル掘削機に適用した場合の第2の実施形態を示す分解構成図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の構成部材を組み立てた後の要部側面図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の図6のB−B断面図である。
【符号の説明】
1 トンネル掘削機
2 メインビーム
3 カッタヘッドサポート
4 カッタヘッド
6 グリッパ装置
9 グリッパシュー
21 シールドアタッチメント(外周部アタッチメント)
29 モータ(カッタヘッド駆動部)
31 フロントサポートアタッチメント(外周部アタッチメント)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a main body structure of a tunnel excavator, and more particularly to a main body structure of a tunnel excavator in which a tunnel excavation type and a tunnel excavation diameter can be easily changed.
[0002]
[Prior art]
As a structure of the tunnel excavator, a so-called open type tunnel excavator, in which the airframe is exposed to the pit wall, is known. The open-type tunnel excavator includes a gripper that slides on a main beam, and changes the direction of the cutter head and changes the direction of excavation by swinging the rear end of the main beam up, down, left, and right. This type of tunnel excavator has the simplest structure where the entire body is exposed to the pit wall, but the front support such as the roof support and the side support so that it can handle soft ground, Some have an erector and shield jack. In addition, in order to make it possible to cope with weaker layer parts, the present applicant can bend the outer periphery of the cutter head at the front and rear cylinders while having a shape close to an open type excavator. Invented a tunnel excavator of a type that can be covered with the hood and made full-scale shield jack propulsion possible, and has been filed simultaneously with the present application. These airframes are manufactured with specifications according to each construction condition, but there are cases where parts are transferred from machines used in the past.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
These open-type tunnel excavators are easier to divert parts than double-shielded tunnel excavators, where the fuselage is completely covered with a shield. Although it can be said that it is relatively easy, the remodeling is still very large and requires a great deal of cost and time.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional drawbacks, and the object of the present invention is to provide a tunnel excavator having a structure capable of easily manufacturing machines having different tunnel excavation types and tunnel excavation diameters. It is to provide a body structure.
[0005]
[Means and effects for solving the problems]
Accordingly, the main body structure of the tunnel excavator according to claim 1 includes a
[0006]
In the main body structure of the tunnel excavator according to claim 1, if the outer
[0007]
The main body structure of the tunnel excavator according to
[0008]
In the main body structure of the tunnel excavator according to the second aspect, a plurality of tunnel excavators having different tunnel excavation diameters can be easily manufactured. It is also possible to easily change specifications between a plurality of tunnel excavators having different tunnel excavation types and tunnel excavation diameters.
[0009]
The main body structure of the tunnel excavator according to
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the tunnel excavator of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exploded view of an open-type tunnel excavator 1. The tunnel excavator 1 includes a
[0012]
That is, in this tunnel excavator 1, the
[0013]
In addition, the
[0014]
In the tunnel excavator 1 having such a configuration, when excavating a good ground such as a rock portion, a thrust jack is applied while pressing the
[0015]
In the tunnel excavator 1 configured as described above, a
[0016]
FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to a tunnel excavator of a type that can be applied to a weaker layer, which was filed simultaneously with the present application by the present applicant. This excavator is the same as the conventional open type in that it has a main beam that is slidably provided with a gripper device, but the front and rear cylinders that can bend the outer periphery of the cutter head to each other. It is possible to carry out full-scale shield jack propulsion by having an erector and shield jack, and even in weak layers that can only be constructed by conventional double shield type tunnel excavators. Is possible. A change in the type between this type of tunnel excavator and a conventional general open type tunnel excavator will be described with reference to FIGS. For the
[0017]
In the shield-type tunnel excavator 1 in this embodiment, the
[0018]
A plurality of shield jacks 25 are disposed on the inner peripheral surface of the
[0019]
In such a shield-type tunnel excavator 1, for the weak ground where it is necessary to construct a segment, the
[0020]
Here, when the
[0021]
As described above, the
[0022]
When the tunnel excavator 1 of the type shown in FIG. 6 is changed to the conventional general open type tunnel excavator 1, the
[0023]
As described above, in this embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded configuration diagram showing a first embodiment when the present invention is applied to a general open tunnel excavator.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the gripper device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the main part after assembling the constituent members according to the first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an exploded configuration diagram showing a second embodiment when the present invention is applied to another type of tunnel excavator.
FIG. 6 is a side view of the main part after assembling the constituent members according to the second embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6 according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
29 Motor (Cutter head drive unit)
31 Front support attachment (outer periphery attachment)
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