JP4477745B2 - トンネル内壁切削機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走してトンネル内壁を切削するトンネル内壁切削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
トンネルのコンクリート壁が老朽化するのに伴ってトンネル内壁が崩落する事故に対処して、古いトンネル内壁を切削し、新たなトンネル内壁を形成することが行われている。
【０００３】
しかし、トンネル内壁を切削するのに従来の地山を掘削するトンネル掘削機を用いると、カッターヘッドをトンネル内壁に沿って移動する動きが制限され、トンネル内壁を精度良く切削できないという問題点があった。
【０００４】
また、従来のトンネル掘削機はカッターヘッドの位置を移動するカッターブーム等が大型であるため、小断面のトンネルに対応して小型化することが難しい。
【０００５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、自走してトンネル内壁を切削するのに適したトンネル内壁切削機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転するカッターヘッドによりトンネル内壁を切削するトンネル内壁切削機に適用する。
【０００７】
そして、トンネル内を走行して本体を移動する走行装置と、本体に対して略垂直軸まわりに回動するターレットブームと、ターレットブームに対して略水平軸まわりに回動するスライドベースと、スライドベースに対して略垂直面方向に移動するスライドフレームとを備え、スライドフレームを介してカッターヘッドを移動させるとともに、ズリを本体の前方から後方へ運ぶコンベヤーを備え、本体上にコンベヤーをターレットブームの基端部と並んで配置し、本体に対してターレットブームを略垂直軸まわりに回動可能に支持する旋回台を備え、旋回台を本体の中心線に対してオフセットし、ターレットブームはその途中に曲折部が形成され、その先端部が本体の中心線上に位置するように構成した。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、スライドフレームに対して揺動するカッターブームを備え、カッターブームを介してカッターヘッドを支持する構成とした。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、走行装置として、本体を略水平方向について摺動可能に支持する摺動支持台と、摺動支持台を浮かすように本体を持ち上げるリフト手段とを備え、摺動支持台に対して本体を移動させる構成とした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、断面が円弧状に湾曲したトンネル内壁を切削する場合、走行装置を介して本体の位置を調整するとともに、ターレットブームの旋回位置を調整することにより、ターレットブームの先端部をトンネル内壁の略湾曲中心面上に配置する。そして、スライドフレームを略垂直面方向に移動させてカッターブームをトンネル内壁の近傍に配置し、スライドベースを回動させることにより、カッターヘッドをトンネル内壁に沿った円弧状の軌跡を持って移動させられ、トンネル内壁を精度良く切削できる。
【００１２】
断面が平面状に立ち上がったトンネル内壁を切削する場合、走行装置を介して本体の位置を調整するとともに、ターレットブームの旋回位置を調整することにより、スライドベースをトンネル内壁の近傍に配置する。そして、スライドフレームを昇降させることにより、カッターヘッドをトンネル内壁に沿った直線状の軌跡を持って移動させられ、トンネル内壁を精度良く切削できる。
【００１３】
こうしてトンネル内壁を精度良く切削できるため、トンネル内壁の切削速度を高めて切削効率を向上させられるとともに、コンクリート吹き付け等の合理化がはかれる。
【００１４】
第２の発明において、トンネル内壁の細かな形状変化に対応してカッターブームを揺動させることでカッターヘッドをトンネル内壁に押し当てることが可能となり、切削機の位置や向きにかかわらず精度の良い切削ができる。
【００１５】
第３の発明において、走行装置が本体の下部で摺動支持台を摺動させる構造のため、走行装置の占めるスペースを上下方向について小さくして、トンネル内壁切削機の小型化がはかれる。
【００１６】
本体は摺動支持台上で摺動することにより、本体の位置調整が容易に行える。
【００１７】
摺動支持台の接地面積が大きいため、走行装置の走行によって地盤を痛めないで済む。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、トンネルの底面に対して平行な面を水平面とし、これに対して直交する軸を垂直軸として説明する。
【００２０】
図１、図２に示すように、トンネル内壁切削機の本体１は走行装置２を介して自走し、本体１がその左右から突出する前後一対のサイドリガー１１を介してトンネル９の側壁に支持された状態で、カッターヘッド７を回転させてトンネル内壁を切削するようになっている。
【００２１】
走行装置２は本体１を略水平方向について摺動可能に支持する摺動支持台２１と、摺動支持台２１に対して本体１を前後方向に移動する走行ジャッキ（油圧シリンダ）２２と、摺動支持台２１に対して本体１を左右方向に移動する前後の左右移動ジャッキ（図示せず）とを備える。
【００２２】
本体１の前部にはスカート２３がピン２４を介して揺動可能に連結され、スカート２３がスカートジャッキ２５を介して揺動することにより本体１の前部が持ち上がる。
【００２３】
本体１の後部には昇降ジャッキ２６が略垂直方向に伸縮可能に設けられ、昇降ジャッキ２６が伸張することにより本体１の後部が持ち上がる。
【００２４】
なお、スカート２３およびスカートジャッキ２５、昇降ジャッキ２６は、摺動支持台２１を浮かすように本体１を持ち上げるリフト手段を構成する。
【００２５】
走行装置２の前進時、まずスカート２３、昇降ジャッキ２６を介して本体１が持ち上げられて摺動支持台２１を浮かせた状態で、走行ジャッキ２２を収縮して摺動支持台２１を本体１に対して前進させる。続いてスカート２３、昇降ジャッキ２６を介して本体１が降ろされて摺動支持台２１を接地させた状態で、走行ジャッキ２２を伸張して本体１を摺動支持台２１に対して前進させる。この動作により、走行ジャッキ２２のストローク分だけ走行装置２が前進する。
【００２６】
走行装置２の後進時、浮かせた摺動支持台２１を本体１に対して後進させた後、接地させた摺動支持台２１に対して本体１を後進させる。
【００２７】
走行装置２の進路方向変更時、前後の各左右移動ジャッキのストロークを相違させて伸縮させる。
【００２８】
走行装置２の左右方向への平行移動時、前後の各左右移動ジャッキのストロークを等しくして伸縮させる。
【００２９】
そして本発明の要旨とするところであるが、カッターヘッド７を移動する機構として、本体１に対して略垂直軸まわりに回動するターレットブーム３と、ターレットブーム３に対して略水平軸まわりに回動するスライドベース４と、スライドベース４に対して略垂直面方向に移動するスライドフレーム５と、スライドフレーム５に対して揺動するカッターブーム６とを備える。
【００３０】
図４、図５にも示すように、ターレットブーム３はその旋回台３１が本体１にベアリング３２を介して略垂直軸Ｚまわりに回動可能に支持される。旋回台３１の後端部と本体１の間に旋回ジャッキ３３が介装される。旋回ジャッキ３３が作動油圧によって伸縮することにより、ターレットブーム３が本体中心線Ｏから左右方向にθ１，θ２の角度範囲で旋回する。
【００３１】
図６にも示すように、スライドベース４はターレットブーム３の先端部にベアリング４１を介して略水平軸Ｙまわりに回動可能に支持される。スライドベース４を回動させる機構として、スライドベース４に連結されるリングギア４２と、リングギア４２に噛み合う一対のピニオンギア４３と、各ピニオンギア４３を回転駆動する各油圧モータ４４とを備える。各油圧モータ４４が作動油圧によって同期回転することにより、各ピニオンギア４３およびリングギア４２を介してスライドベース４が回動する。リングギア４２はベアリング４１の外輪としても機能する。リングギア４２はカバー４５によって覆われている。
【００３２】
図７〜図９に示すように、スライドベース４は一対のガイドレール４６を備え、各ガイドレール４６を介してスライドフレーム５が略垂直面方向に移動可能に支持される。各ガイドレール４６はコの字形断面を有し、スライドベース４は各ガイドレール４６を挟むように摺接する一対のスライドレール５１を備える。
【００３３】
スライドベース４とスライドフレーム５の間にはスライドジャッキ５２が介装される。スライドジャッキ５２が作動油圧によって伸縮することにより、スライドフレーム５が略垂直面方向に移動する。
【００３４】
カッターブーム６はその基端部がスライドフレーム５の上端部に一対のピン６１を介して揺動可能に支持される。各ピン６１はスライドフレーム５の移動方向と略直交するように配置され、カッターブーム６がスライドフレーム５の移動方向について揺動するようになっている。スライドフレーム５とカッターブーム６の間にはチルトジャッキ６２が介装される。チルトジャッキ６２が作動油圧によって伸縮することにより、カッターブーム６が略水平軸Ｙに対してθ３，θ４の角度範囲で揺動する。
【００３５】
カッターヘッド７の揺動先端部には油圧モータ７１が連結され、油圧モータ７１が作動油圧によって回転することにより、カッターヘッド７が回転してトンネル内壁を切削する。カッターヘッド７はその円筒面状をした外周面７２にトンネル内壁を切削する図示しないカッタが設けられている。
【００３６】
カッターブーム６にはカッターヘッド７の左右に散水する一対のノズル６３が取り付けられる。
【００３７】
本体１上のターレットブーム３の左側にはズリを本体１の前方から後方へ運ぶコンベヤー１２が設けられ、スカート２３にはズリをコンベヤー１２にかき集めるギャザリング１３が設けられ、ズリの搬出が自動的に行われる。
【００３８】
本体１上にコンベヤー１２の設置スペースを確保するために、旋回台３１は本体中心線Ｏに対して右側にオフセットされる。ターレットブーム３はその途中に曲折部３５が形成され、その先端部が本体中心線Ｏ上に位置するようになっている。
【００３９】
本体１上のターレットブーム３の後部には操作パネル１４が設けられ、操作パネル１４の後部には運転席１５が設けられ、運転席１５の後部には油圧制御装置１６等が設けられる。
【００４０】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００４１】
トンネル内壁切削機は走行装置２を介して自走することにより、トンネルの曲がりに対応しても本体１を容易に移動させられる。トンネル内壁切削機は本体１がその左右から突出する前後一対のサイドリガー１１を介してトンネル９の側壁に支持された状態で、カッターヘッド７を回転させながらカッターヘッド７をトンネル内壁に沿って移動させてトンネル内壁を切削する。
【００４２】
断面が円弧状に湾曲したトンネル内壁を切削する場合、走行装置２を介して本体１の位置を調整するとともに、ターレットブーム３の旋回位置を調整することにより、ターレットブーム３の先端部をトンネル内壁の略湾曲中心面上に配置する。そして、スライドベース４に対してスライドフレーム５を略垂直面方向に移動させてカッターブーム６をトンネル内壁の近傍に配置し、スライドベース４を回動させることにより、カッターヘッド７をトンネル内壁に沿った円弧状の軌跡を持って移動させられ、トンネル内壁を精度良く切削できる。
【００４３】
断面が平面状に立ち上がったトンネル内壁を切削する場合、走行装置２を介して本体１の位置を調整するとともに、ターレットブーム３の旋回位置を調整することにより、スライドベース４をトンネル内壁の近傍に配置する。そして、スライドフレーム５を昇降させることにより、カッターヘッド７をトンネル内壁に沿った直線状の軌跡を持って移動させられ、トンネル内壁を精度良く切削できる。
【００４４】
そして、トンネル内壁の細かな形状変化に対応してカッターブーム６を揺動させることでカッターヘッド７をトンネル内壁に押し当てることが可能となり、本体の位置や向きにかかわらず精度の良い切削ができる。
【００４５】
こうしてトンネル内壁を精度良く切削できるため、トンネル内壁の切削速度を高めて切削効率を向上させられるとともに、コンクリート吹き付けの合理化がはかれる。
【００４６】
また、カッターヘッド７の先端部にトンネルの地山を掘削するカッタを備えれば、新たなトンネルを掘り進むこともできる。
【００４７】
カッターヘッド７を移動させる機構として、従来のように大型のカッターブーム等の機構を備えないため、小断面のトンネルに対応した小型のトンネル内壁切削機を実現できる。
【００４８】
本体１上にターレットブーム３の旋回台３１とコンベヤー１２が並んで設けられ、旋回台３１が本体中心線Ｏにオフセットされることにより、コンベヤー１２の設置スペースによってトンネル内壁切削機が大型化することを避けられる。
【００４９】
走行装置２が本体１の下部で摺動支持台２１を摺動させる構造のため、走行装置２の占めるスペースを上下方向について小さくして、トンネル内壁切削機の小型化がはかれる。本体１は摺動支持台２１上で摺動することにより、本体１の位置調整が前後左右全方向について容易に行える。摺動支持台２１の接地面積が大きいため、走行装置２の走行によって地盤を痛めないで済む。
【００５０】
他の実施の形態として、走行装置２をクローラや車輪で構成してもよい。
【００５１】
他の実施の形態として、カッターヘッド７やカッターヘッド７を移動する機構を電動モータ等を介して駆動してもよい。
【００５２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すトンネル内壁切削機の側面図。
【図２】同じくトンネル内壁切削機の平面図。
【図３】同じくトンネル内壁切削機の正面図。
【図４】同じくターレットブーム等の側面図。
【図５】同じくターレットブーム等の平面図。
【図６】同じくターレットブーム等の正面図。
【図７】同じくスライドフレーム等の側面図。
【図８】同じくスライドフレーム等の平面図。
【図９】同じくスライドフレーム等の正面図。
【符号の説明】
１ 本体
２ 走行装置
３ ターレットブーム
４ スライドベース
５ スライドフレーム
６ カッターブーム
７ カッターヘッド
１１ サイドリガー
２１ 摺動支持台
２２ 走行ジャッキ
２３ スカート
２５ スカートジャッキ
２６ 昇降ジャッキ
３１ 旋回台
３２ ベアリング
３３ 旋回ジャッキ
４１ ベアリング
４２ リングギア
４３ ピニオンギア
４４ 油圧モータ
４６ ガイドレール
５２ スライドジャッキ
６１ ピン
６２ チルトジャッキ
７１ 油圧モータ

Claims (3)

1. 回転するカッターヘッドによりトンネル内壁を切削するトンネル内壁切削機において、トンネル内を走行して本体を移動する走行装置と、前記本体に対して略垂直軸まわりに回動するターレットブームと、前記ターレットブームに対して略水平軸まわりに回動するスライドベースと、前記スライドベースに対して略垂直面方向に移動するスライドフレームとを備え、前記スライドフレームを介して前記カッターヘッドを移動させるとともに、ズリを前記本体の前方から後方へ運ぶコンベヤーを備え、前記本体上に前記コンベヤーを前記ターレットブームの基端部と並んで配置し、前記本体に対して前記ターレットブームを略垂直軸まわりに回動可能に支持する旋回台を備え、前記旋回台を前記本体の中心線に対してオフセットし、前記ターレットブームはその途中に曲折部が形成され、その先端部が前記本体の中心線上に位置するように構成したことを特徴とするトンネル内壁切削機。
2. 前記スライドフレームに対して揺動するカッターブームを備え、前記カッターブームを介して前記カッターヘッドを移動させることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内壁切削機。
3. 走行装置として、前記本体を略水平方向について摺動可能に支持する摺動支持台と、摺動支持台を浮かすように本体を持ち上げるリフト手段とを備え、摺動支持台に対して本体を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル内壁切削機。

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