JPH01154994A - 坑道またはトンネルを掘進するための部分横断面掘進機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、支持アームを有する部分横断面掘進機械であ
って、該支持アームが２つの互いにヒンジ結合された部
分から成っておシ、そのうちの機台に支承された下側の
支持アーム部分が機台に結合された、両側で負荷可能な
２つの調整シリンダによって保持されており、かつ上側
の支持アーム部分が延先面に向けられる回転軸線ヲ有す
る円筒形のカッタドラムとドラム内部に配置された駆動
モータとを支持している形式のものに関する。

従来技術 円筒形のカッタドラムが延先面に向けられた軸ｍ−＋中
心にして回転し、かつドラム体内に突入したモータによ
って駆動される形式の坑道掘進機械が西ドイツ国特許第
１２３４１７０号明細簀に記載されている。カッタドラ
ムとモータは共通のホルダに配置されており、ホルダは
横方向移動可能にガイドレールに取付けられている。ガ
イドレールは坑道の全幅にわたって延びておシ、かつア
ームによって保持されている。

アームは機台の回転ピンを中心にして鉛直平面内で旋回
可能であり、かつガイドレールを駆動モータおよびカッ
タドラムと一緒に坑道の高さにわたって調節可能に保持
している。

更に西ドイツ国特許出願公開第２０３７３１７号明細書
には掘進機械または掘取り機械のための透し工具が記載
されており、この透し工具は工具本体内部に全体が捷た
け１部分が配置された油圧モータを備えている。透し工
具は円筒形のカッタドラムとして構成されており、かつ
延先面に平行な軸線を中心にして回転可能に２部分から
なる支持アームに支承されている。カッタドラムに配属
された外側の支持アーム部分は機台に取付かれた支持ア
ーム部分に対して相対的にテレスコープ式に伸縮可能で
あシ、この場合に後者の支持″アーム部分は機台で鉛直
方向の軸線および水平方向の軸線全中心にして旋回可能
である。

トンネル掘進機械のための岩石採掘装置も公知であ）、
この工具支持体は三脚ヘッドから成っている（西ドイツ
国特許出願公告第２６１５５９７号明細書）。三脚ヘッ
ドは複数の往復ピストン伝動装置の端部によって保持さ
れ、これらとヒンジ結合されており、かつこれらの往復
ピストン伝動装置が三脚ヘッドをトンネル横断面内の所
望の位置へもたらす。三脚ヘッドに配属された往復ピス
トン伝動装置を負荷するために、しかしまた三脚ヘッド
および配属の往復ピストン伝動装置をｌ・ンネルの縦方
向で移動せしめるために共通の制御装置が用いられてい
る。

最後に米国特許第２８０１０９２号明細書から１つの装
置が公知になった。この装置は縦軸線に対して同心的に
配置された、テレスコープ式に伸出可能であるポーリン
グ工具を備えており、該ポーリング工具は掘進すべき坑
道の中央に比較的小さな直径の深い浸入部全形成する。

この工具は円錐形状に構成されており、かつ端部へ向か
って先細になっている。工具は周面に全長にわたってら
せん形に延びたねじを有しており、このねじは工具の鉱
石内への侵入を助ける。工具両側で全方向に旋回可能な
支持アームに支承され、かつ適切に構成された工具が掘
進すべき坑道の縁範囲をアンダカツｌ−Ｌ、したがって
ここで深いスリットもしくは侵入部を形成するために用
いられておシ、坑道中央で作業する円錐形の工具の、ア
ンダカソトされた延先面部分の掘さく全軽減する。上記
の２つの支持アームは球継手内で機台に支承され、かつ
各２つの調整シリンダによって保持されている。上方の
調整シリンダは鉛直軸線を中心にして旋回可能にピスト
ンロンドでもって支持アーム付加部に作用し、その場合
に調整シリンダは後端で十字継手を用いて球継手のフラ
ンジに支持されている。この調整シリンダ下方に位置し
た第２の調整シリンダは水平方向の軸線を中心にして旋
回可能に支持アームの付加部に作用し、かつ水平軸線を
中心にして旋回可能に同様に球継手のフランジに支持さ
れている。

最初に挙けられた刊行物に記載された坑道掘進機械のみ
が、そのカッタドラムでもって掘進すべき坑道横断面を
輪郭に正確に切削することができる。これとは異なり後
に挙げられた刊行物に記載されたすべての機械は採掘工
具でもって坑道横断面を近似的にしか切開かない。すな
わちこれらの機械は坑道床面かまたは坑道天井に、しか
し１だ坑道側壁にも鉱石のリブを残す、このリブは、支
持アームの傾斜位置のためにカッタドラムではこのドラ
ム最外端が輪郭の区切シ全越えて天井内または坑道床面
内もしくは坑道の側壁内へ多かれ少なかれ深く侵入する
ことなしには把えることができない。これを基因とする
、支保設置時の裏込め作業は坑道掘進を著しく高くつく
ものにし、かつ坑道の範囲内における岩盤の安定性をも
損なう。初めに挙げられた刊行物による機械は輪郭に正
確な切削全可能にするが、しかしこの機械はそのために
坑道の全幅にわたって延びたガイドレールを必要とし、
このガイドレールにカッタドラムが横方向移動可能に配
置されている。このような構造形式は延先面への接近を
妨げ、この構造形式の部分横断面掘進機械は長方形また
は正方形の坑道横断面の掘進でしか使用できない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、延先面に向けられた軸線を中心にして
回転する円筒形のカッタドラムを機台にヒンジ的に支承
された支持アームを用いて任意の形状の坑道輪郭の全横
断面にわたって案内し、かつこの坑道横断面を輪郭に正
確に切削するととを可能にする部分横断面掘進機械を見
出すことである。

問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するだめの本発明の手段は、冒頭に記
載の形式の部分横断面掘進機械において両支持アーム部
分を互いに結合する十字継手もしくは球継手およびこの
継手の両側に配置された２つの調整シリンダ金儲えてお
シ、これらの調整シリンダがそれぞれ１つの十字継手も
しくは球継手を介して下部の支持アーム部分に支持され
、かつビストノロッドでもってカツタドラムの回転軸線
を含む、有利には坑道床面に平行な平面の外部で各１つ
の十字継手もし・くけ球継手零介して上部の支持アーム
部分に作用しておシ、かつ２つの調整シリンダの十字継
手もしくは球継手およびビストノロッド並びに機台に支
持された２つの下部の調整シリンダの支承部および下部
の支持アーム部分に作用するビストノロッドの作用点が
互いに平行な平面内に位置していることである。

発明の効果 ２つの支持アーム部分を上記に提案されたように結合し
、かつ上部の支持アーム部分を保持する２つの調整シリ
ンダを上記に提案されたように配置すると、調整シリン
ダは、下方の調整シリンダによって導入された、鉛直軸
線を中心にした、および／または坑道床面に平行な軸線
を中心にした支持アームのすべての旋回運動を上部の支
持アーム部分の反対の旋回運動によって補償することが
できる。したがって上部の支持アーム部分が常に坑道床
面に対して平行に、かつ掘進すべき坑道の縦軸線に対し
て平行に調節されるので、円筒形のカッタドラムの周面
も坑道の壁に対して平行に延びる。この位置においてカ
ッタドラムはどんな坑道輪郭の境界に沿って精確に案内
することができ、延先面内に位置したドラム端部が輪郭
の境界を越えて突出することはない。

有利には下部の支持アーム部分およびこれを保持する２
つの調整シリンダ並びにこれらのピストンロッドが＠１
つの十字継手ないしは球継手を介して機台に支持されて
いる。

上部の支持アーム部分を保持する２つの調整シリンダの
負荷を規定し、かつこれらの調整シリンダ全カッタドラ
ム端面が掘進すべき坑道またはトノネルの縦軸線に対し
て常に垂直に位置するように、下部の支持アーム部分の
鉛直方向および水平方向の傾斜に応じて負荷または遮断
する制御装置を備えていると有利である。この場合には
２つの下方の調整シリンダの各負荷（これは下部の支持
アーム部分の水平方向および／−またけ鉛直方向の傾斜
を調節する）は２つの下方の調整シリンダの負荷も１．
　リガし、これは下部の支持アーム部分の旋回運動を補
償し、かつ上部の支持アーム部分が坑道もしくはｌ・／
ネルの軸線に対して平行な位置をするように配慮する。

このような制御では、２つの調整シリンダが十字継手も
しくは球継手の上方で上部の支持アーム部分に作用して
いる場合には２つの下方の調整シリンダの等方向の負荷
が２つの上方の調整シリンダで互いに等しく、シかも下
方の調整シリンダの負荷方向と等しい方向の負荷ｋ　＋
−１）ガする。しかし上方の２つの調整シリンダが十字
継手もしくは球継手の下方で上部の支持アーム部分に作
用する場合にはこれら２つの調整シリンダについての負
荷は互いに等しく、シかし２つの下方の調整シリンダの
負荷方向とは反対方向で行なわれなければならない。

本発明によれば２つの下方の調整シリンダの等方向では
々い負荷が、各下方の調整シリングに対して対角線上に
位置１〜だ上方の調整シリンダの等方向の負荷をもたら
す。調整シリンダの負荷がこのようにして行なわれるよ
うに部分横断面掘進機械の制御装置全構成すると、この
部分横断面掘進機械か坑道の軸線に対して平行に坑道床
面上に位置している場合には機械の運転者とは独立に常
にカッタドラムの回転軸線の、トンネル軸線に対しで平
行な位置が保証される。

このような従動運動を達成するためには、上方と下方の
シリンダ対に供給された液体量の比がこれらのシリンダ
対の行程体績の比に等しくなければならない。更に本発
明によれば上方と下方のシリンダ対に供給される液体量
が支持アーム部分の中央位置からの旋回角度に対して固
定的な関係にある。

しかしまた２つの上方の調整シリンダ全制御するための
別の方法も存在する。すなわち両支持アーム部分の十字
継手もしくは球継手に対して各２つの角度信号発生器が
配属されており、それぞれ１つの角度信号発生器が所定
の支持ア一ム部分のすべての水平方向の旋回角度を検出
し、かつ各他方の角度信号発生器がすべての鉛直方向の
旋回角度を検出してこれらの角度に比例的な信号全形成
する。すべての角度信号発生器はこれらの信号を２つの
上方の調整シリンダの負荷を制御する装置に送り、この
装置は下方の十字継手もしくは球継手の発生器の対応す
る信号を目標値として利用し、上方の十字継手もしくは
球継手の発生器の対応する信号を上記の目標値と比較し
て上方の２つの調整シリンダの対応する負荷によって適
当に調整を行なう。

実施例 部分横断面掘進機械１の機台が符号２１で示されている
。機台は延先面２に向いた端面に支持アーム３を支持し
ておシ、支持アームは上部の支持アーム部分３ａと下部
の支持アーム部分３ｂとによって構成されている。２つ
の支持アーム部分は十字継手または球継手４によって全
方向に可動（に互いに結合されている。この十字継手も
しくは球継手４０両側には調整シリンダ５．６が設けら
れておシ、これらの調整シリンダは同様に上部の支持ア
ーム部分３ａと下部の支持アーム部分３ｂとの間の結合
を形成している。これら２つの調整シリンダ５，６も片
側においては各１つの十字継手寸たは球継手７，８を介
して全方向に可動に下部の支持アーム部分３ｂに支持さ
れており、かつ他方の側では十字継手または球継手９．
１０を介してピストンロッドＩＬ　　１２でもって全方
向に可動に上部の支持アーム部分３ａに作用する。

上部の支持アーム部分３ａに配属されたカッタドラム１
３はこの支持アーム部分３ａの縦軸線と同軸の回転軸線
全中心にして回転する。カッタドラムは円筒形に構成さ
れており、かつそのドラム体内部に所属の減速伝動装置
１５全備えた電気式のまたは油圧式の駆動モータ１４（
これらは上側の支持アーム部分３ａの部分である）を受
容している。駆動モータ１４は下部の支持アーム部分３
ｂ内部に敷設された導管（図示せず）を介して駆動エネ
ルギーを受取つている。更に下部の支持アーム部分３ｂ
内には上方の２つの調整シリンダ５，６ヲ負荷するため
の導管が取付けられている。

下部の支持アーム部分３ｂは互いに対向する支持アーム
側に配置された２つの自身の調整シリンダ１６．１７に
よって保持されている。下部の支持アーム部分は、２つ
の調整シリンダ１６．１γと同様に十字継手ないしは球
継手１Ｂ、１９．２０−を介して全方向に旋回可能に機
台２１に支持されており、２つの下方の調整シリンダ１
６，１７のピストンロッド２２゜２３はそれぞれ十字継
手ないしは球継手２４゜２５を介して全方向に旋回可能
に下部の支持アーム部分３ｂに作用する。

したがって２つの下方の調整シリンダ１６゜１７の等方
向の負荷は、これらの調整シリンダに等容量の液体が送
られた場合に下部の支持アーム部分３ｂの鉛直方向の昇
降運動をもたらし、他方これら２つの調整シリンダ１６
．１７の適当な、等方向ではない負荷は下部の支持アー
ム部分３ｂの、十字継手ないしは球継手１８を中心にし
た水平運動をもたらす。

下部の支持アーム部分３ｂの鉛直運動時に２つの上方の
調整シリンダ５．６ｔ２つの下方の調整シリンダ１６．
１７の負荷方向とは反対の方向に負荷すると、上部の支
持アーム部分３ａ（図示の実施例ではカッタドラム１３
内部にある）は下部の支持アーム部分３ｂの旋回運動と
は逆方向の＃Ｉ直力方向旋回運動を行ない、かつカッタ
ドラム１３は坑道もしくはｌ・ンネルの軸線２６に対し
て平行々位置へ再び戻る。もちろんこの場合上方の２つ
の調整シリンダ５，６にカッタドラム１３のこのような
調節を保証する液体容量が流入することが前提である。

同じことが下部の支持アーム部分３ｂの水平運動の場合
に該当する。この場合には下方の２つの調整シリンダは
等方向にではなく、すなわち互いに反対の方向に負荷さ
れ、他方上方の２つの調整シリンダ５，６も等しくない
方向に、しかもその都度対角線方向に対向して位置した
下方と上方の調整シリンダ１６，６もしくは１ｒ、５が
等方向例負荷されるように、負荷される。

図示されていない制御装置が下方の２つの調整シリンダ
１６．１７と一緒に上方の２つの調整シリンダも同じリ
ズムで等方向に負荷して、２つの上方の調整シリンダ５
，６に精確に液体量を送り、これが下部の支持アーム部
分３ｂの旋回運動とは逆方向の、上部の支持アーム部分
３ａの旋回運動全開始せしめ、かつカッタドラムの軸線
２７に掘進すべきトンネルもしくは坑道の軸線２６に対
して平行に保持する。下方の２つの調整シリンダ１６．
１７が等方向に負荷されると、これにより上方の２つの
調整シリンダの負荷も等方向で行なわれ、他方下方の支
持アーム部分３ｂ’を水平方向で旋回運動させる際に必
要であるような、２つの下方の調整シリンダ１６．１７
の等方向ではない負荷の場合には上方の２つの調整シリ
ンダ５，６の負荷も等しくない方向で行なわれる、ただ
しその場合に各下方の調整ンリンダ１６，１７と一緒に
これと対角線方向で向合った上方の調整シリンダ５゜６
が等方向で負荷される。

上方の２つの調整シリンダ５，６の負荷を角度信号発生
器を用いて制御することも可能であ勺、角度信号発生器
のうちの２つが上部の支持アーム部分３ａの十字継手も
しくは球継手４に、かつ２つが下部の支持アーム部分３
ｂの十字継手もしくは球継手１８に配属される。角度信
号発生器は２つの支持アーム部分３ａ、３ｂの水平方向
および鉛直方向の旋回角度を検出し、かつこの旋回角度
に比例的な信号全形成する。２つの下方の調整シリンダ
５，６の負荷を制御する装置がこれらの信号を処理し、
かつ信号比較のために下方の十字継手もしくは球継手１
８の角度信号発生器の出発信号を目標値として利用する
。上方の十字継手もしくは球継手４の角度信号発生器の
信号は上記の目標値と比較され、２つの上方の調整シリ
ンダ５，６の適切な負荷によって適描な調整が行なわれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分横断面掘進機械の略示平面図、第４図は第
１図による機械の略示側、−面図である。 １・・部分横断面掘進機械、２・延先１面、３・・・Ｊ 支持アーム、３ａ、３ｂ・・・支持アーム部分、４゜７
．８，９，１０，１Ｂ、１９，２０，２４゜２５・・十
字継手、もしくは球継手、５．　６．　１６゜１７・・
調整シリンダ、１１，１２，２２，２３・・ピストンロ
ッド、１３　カッタドラム、１４・・−駆動モータ、１
５・減速伝動装置、２１・機台、２６　軸線、２７　カ
ッタドラムの軸線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持アームを有する部分横断面掘進機械であつて、
   該支持アームが２つの互いにヒンジ結合された部分から
   成つており、そのうちの機台に支承された下部の支持ア
   ーム部分が機台に結合された、両側で負荷可能な２つの
   調整シリンダによつて保持されており、かつ上部の支持
   アーム部分が延先面に向けられる回転軸線を有する円筒
   形のカッタドラムとドラム内部に配置された駆動モータ
   とを支持している形式のものにおいて、両支持アーム部
   分（３ａ、３ｂ）を互いに結合する十字継手もしくは球
   継手（４）およびこの継手（４）の両側に配置された２
   つの調整シリンダ（５、６）を備えており、これらの調
   整シリンダがそれぞれ１つの十字継手もしくは球継手（
   ７、８）を介して下部の支持アーム部分（３ｂ）に支持
   され、かつピストンロッド（１１、 １２）でもつてカッタドラム（１３）の回転軸線（２７
   ）を含む平面の外部で各１つの十字継手もしくは球継手
   （９、１０）を介して上部の支持アーム部分（３ａ）に
   作用しており、かつ２つの調整シリンダ（５、６）の十
   字継手もしくは球継手（７、９、８、１０）およびピス
   トンロッド（１１、１２）並びに機台（２１）に支持さ
   れた２つの下部の調整シリンダ（１６、１７）の支承部
   （１９、 ２０）および下部の支持アーム部分（３ｂ）に作用する
   ピストンロッド（２２、２３）の作用点（２４、２５）
   が互いに平行な平面内に位置していることを特徴とする
   、坑道またはトンネルを掘進するための部分横断面掘進
   機械。 ２、下部の支持アーム部分（３ｂ）およびこれを保持す
   る２つの調整シリンダ（１６、１７）並びにこれらのピ
   ストンロッド（２２、２３）が各１つの十字継手ないし
   は球継手（１８、１９、２０）を介して機台（２１）に
   支持されている、請求項１記載の部分横断面掘進機械。 ３、上部の支持アーム部分（３ａ）を保持する２つの調
   整シリンダ（５、６）の負荷を規定し、かつこれらの調
   整シリンダを、カッタドラム端面が掘進すべき坑道また
   はトンネルの縦軸線（２６）に対して常に垂直に位置す
   るように、下部の支持アーム部分（３ｂ）の鉛直方向お
   よび水平方向の傾斜に応じて負荷または遮断する制御装
   置を備えている、請求項２記載の部分横断面掘進機械。 ４、２つの下方の調整シリンダ（１６、１７）の等方向
   の負荷が、十字継手もしくは球継手（４）の上方で上部
   の支持アーム部分（３ａ）に作用する２つの上方の調整
   シリンダ（５、６）では等しい方向で、しかも２つの下
   方の調整シリンダ（１６、１７）の負荷方向と等しい方
   向の負荷をトリガし、かつ十字継手もしくは球継手（４
   ）の下方で上部の支持アーム部分（３ａ）に作用する２
   つの上方の調整シリンダ（５、６）では等方向の、しか
   し２つの下方の調整シリンダ（１６、１７）の負荷方向
   とは逆の方向の負荷をトリガする、請求項３記載の部分
   横断面掘進機械。 ５、２つの下方の調整シリンダ（１６、１７）の等、方
   向ではない負荷が、各下方の調整シリンダ（１６、１７
   ）に対して対角線上に位置した上方の調整シリンダ（６
   、５）の等方向の負荷をトリガする、請求項３記載の部
   分横断面掘進機械。 ６、上方と下方のシリンダ対（５、６、１６、１７）に
   供給された液体量の比がこれらのシリンダ対（５、６、
   １６、１７）の行程体績の比に相当する、請求項５記載
   の部分横断面掘進機械。 ７、上方と下方のシリンダ対（５、６、１６、１７）に
   供給される液体量が支持アーム部分（３ｂ）の中央位置
   からの旋回角度に対して固定的な関係にある、請求項６
   記載の部分横断面掘進機械。 ８、両支持アーム部分（３ａ、３ｂ）の十字継手もしく
   は球継手（４、１８）に対して各２つの角度信号発生器
   が配属されており、それぞれ１つの角度信号発生器が所
   定の支持アーム部分（３ａ、３ｂ）のすべての水平方向
   の旋回角度を検出し、かつ各他方の角度信号発生器がす
   べての鉛直方向の旋回角度を検出してこれらの角度に比
   例的な信号を形成し、この信号を２つの上方の調整シリ
   ンダ（５、６）の負荷を制御する装置に送り、かつ該装
   置が下方の十字継手もしくは球継手（１８）の発生器の
   対応する信号を目標値として利用し、上方の十字継手も
   しくは球継手（４）の発生器の信号を上記の目標値と比
   較して上方の２つの調整シリンダ（５、６）の対応する
   負荷によつて適当に調整が行なわれる、請求項７記載の
   部分横断面掘進機械。