JPH05507530A - 坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟、又はその類似物を掘削するための方法と機械 - 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】 坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟、又はその惠載物を掘削するための方法と機 械 技術分野 本発明は、ディスクカッタのような工具で岩面上をアンダカットの形式で作業し ている、坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟及びその類似物を掘削するための方 法並びにそのような掘削を実施するための機械に関する。

背景技術 光道導孔又は開口部から作業を行うアンダカット型ディスクカッタは、有効な切 削装置として公知である。

その理由は、このような場合に克服しなければならないのは、岩石の高い圧縮力 ではなくて、むしろその低い引張力だけだからである０回転ヘッド部を備えたト ンネル掘削機が公知であり（ドイツ国特許第３１４０７０７号明細書）、この機 械は、通常の形式で作業するヘッド部（つまり通常の穿孔ヘッド部）の前方に位 置しているパイロット穿孔機を有し、かつ軸方向でその後方に距離を置いて複数 の工具支持部が設けられており、該工具支持部は半径方向に旋回可能なアームと して形成されている。これらのアーム上に組み付けられたディスクカッタは、ア ームの半径方向の外方旋回運動によってアンダカットの形式で岩石を切削するた め、中心部に位置する先行導孔から出発する１通常の穿孔ヘッド部を用いて比較 的大きな直径の先行導孔を切削するには、非常に大きな切削力が必要であり、ま たアンダカットの形式で作動するディスクカッタの作業との協働作業を達成する のは困難である。また光道導孔の穿孔作業には高いスラストが必要であるという ことも不利と考えられている。

別の公知のトンネル掘削機（ドイツ国特許第８７１７１８９号明細書）にあって は、ディスクカッタを備えた旋回可能な２つの支持アームが、ヘッド部の直径の どちらかかの側に位置せしめられるような形式で、回転ヘッド部上に互いに平行 に組み付けられている。

支持アームの旋回点は、支持アームが互いに向い合うような形式でヘッド部の周 辺に位置している。光道導孔を穿孔する代りに、この場合２つのディスクカッタ の夫々を、中心線から離れた側部に位置する点の岩石上でスタートせしめ（該中 心線は当該支持アームの旋回点に関しヘッド部の回転軸線に一致している）、次 いでこの中心線の向こう側をアームの旋回通路に沿フて移動せしめ、かつ開口部 の周辺へと延ばして行く。

このことは、各ディスクカッタがその支持アームの旋回運動中極度に異なった条 件に晒されるということを意味している。特に各ディスクカッタを中心線から少 し離れた距離でスタートせしめて、この距離を中心線が交差するようになるまで 減少せしめる。これに続いてディスクカッタをなを中心切削領域の近くで作業せ しめる。後で説明するようにこれは非能率である。更に機械は、２つのディスク カッタだけの使用に限定されている。

発明の開示 本発明の課題は、通常の穿孔ヘッド部を用いて別個に形成される先行開口部を必 要とすることなしに、アンダカットの原理を用いて坑道、トンネル、坑内採掘場 、洞窟、又はそのｍ載物を掘削するための方法を提供することにある３本発明に よれば、容置の効果的な切削が工具のための有利な条件下で、アンダカットの原 理だけを用いて実現可能である。更に、２つよりも多い数の工具を使用すること ができる。この方法に加えて本発明の課題は、この方法の実施のために特に適合 し、かつ工具のための有利な作業条件で坑道、トンネル、又はその類似物を掘削 することのできる機械を提供することにある。本発明は更に、このような機械の 特に有利な実施例を提供することも狙っている０本発明の更なる利点は、以下の 説明の中で論じられている。

本発明にあっては、それ自身が機械の回転ヘッド部上に取り付けられて旋回可能 な工具アームの上に組み付けられた少くとも１つの工具で、容置の中心領域を、 旋回する工具アームによって外方から内方に向って半径方向に切削することがで き、かつ前記工具を支持している旋回可能な少くとも１つの別の工具アームの上 に組み付けられた少くとも１つの工具で、容置の中心領域を取り囲んでいる外方 領域を、前記別の工具アームの旋回によって内方から外方へ向って半径方向に切 削することができるようになっている。

このような方法によれば坑道又はその類似物を有利に切削することが可能であり 、また通常の穿孔ヘッド部を用いて先行導孔を予め掘削することなしに、工具の ために特に有利でかつ効果的な作業が可能となり、かつ一方ではアンダカットの 原理に基いて完全に作業を行うことができる。また本発明にあっては、アンダカ ットの形式で作業しているディスクカッタ又はそれにＷｌ似の工具が、不利な影 響及び厳しい摩耗に晒されるような成る条件下では、満足に作業し得ないという ことも考慮されている。このようなことは次のような場合に発生する。つまり総 てのディスクカッタが、内方から外方に向って旋回しているカッタアームと一緒 に半径方向の運動を行っており、特に掘削半径が掘削しているディスクカッタ自 体の半径よりも小さい場合である。この“掘削半径”とは、岩面上のディスクの 夫々の出発点と、基準軸線つまりヘッド部の回転軸線との間の距離を意味してい る。これらの問題は、本発明に基く方法にあっては存在していない、しかもこの 場合のディスクカッタは、工具アーム上のそれらの位置及び各工具アームの旋回 する方向が原因で、掘削÷；。

能、応力及び摩耗に関して有利に作業することができ、る。

容置の中心領域は、通常円によって規定されている。

また中心領域を取り囲んでいる外方領域は、円形状の坑道輪郭が所望される場合 には突起部が円形を成している。しかし外方領域は別の輪郭を形成することも可 能である。

夫々の切削サイクルのスタート時容置の中心領域を切削するために位置している １つ又は複数の工具と、外方領域を切削するために位置している１つ又は複数の 工具とは、切削領域がオーバラップするように、又は工具が基準軸線からほぼ等 しい距離でスタートするような形式で、半径方向で異なった点からスタートして いる。この点に関しては、本発明の範囲内で本方法を実施するための幾つかの可 能性が存在している。更に、中心領域のために少（とも１つの工具を、また同時 に外方領域のために少くとも１つの工具を、夫々容置に作用せしめ、その後工具 アームを半径方向で反対方向に旋回せしめると有利である。本発明に基く方法の 別の実施例にあっては、当該各工具を各切削サイクルのスタート時の異なった時 間に容置に作用せしめている。

中心領域と外方領域との蘭の半径方向の種々の割合は、条件及び要求に基いて選 択される。有利には、はぼ円形の横断面を切削する場合には、容置の中心ｍ域の 半径方向の延長部分と、その外方領域の半径方向の最大延長部分との比を、中心 領域で作業する工具の歌と、外方領域で作業する工具の数との比に、少くともほ ぼ一致せしめるように選択する。円形輪郭が掘削された後では、中心領域及び外 方領域の大きさもまた各領域のための工具の数も、これを極めて自由に選択する ことができる。特に円形輪郭に対しては、中心領域を対応する可成な限り多くの 工具で切削することができるように選択する。

本発明の方法の範月内で工具アームの運動を制御することにより、種々の横断面 の形状及び大きさを備えた坑道又は坑内採掘場を掘削することができる。容置の 中心領域を取り囲んでいる外方領域は、最初の円形横断面が切削された後には、 工具の切削によって直接的にか、又はその後で所望の非円形横断面に切削するこ とによって、非円形の横断面を形成することができる。

先ず最初に、容置の中心領域及びそれを取り囲んでいる外方領域の少くとも１部 分を切削している間にほぼ円形横断面の輪郭を切削し、その後、円形から逸脱し ている横断面輪郭を切削すると極めて有利である。

中心領域が最後に述べた段階のスタート時に完全に切削されていない場合には、 このことはある場合には有利ではあるが、中心領域の残余の部分を、円形から逸 脱している外方輪郭を切削している間に切削するようにする。

中心領域を切削するためまた外方領域を切削するため、本発明の方法の範囲内で 、各場合に、各領域に対し１つの工具か又は各領域に対し２つの工具か、又はそ れ以上の、同数の工具を使用することがで肯る。しかし円形から離脱している横 断面輪郭を切削する場合、本発明の有利な実施例にあっては、外方領域を切削す る工具の数を、容置の中心領域用の工具の数よりも多い数に選択する。このこと は、掘削のために使用される動力、又はトンネル掘削機によって夫々に供給され る動力に関して極めて有利である。

上述の方法を実行するのに特に適合している上述の型式の機械は、回転可能でか つ掘削方向に移動可能なヘッド部を有し、その上に工具アームが組み付けられて おり、該工具アームは、ヘッド部の回転軸腺を形成している基準軸線に対し相対 的に、原動部によって半径方向に旋回可能であり、かつ工具アームは、ディスク カッタのような工具のための工具支持部を有してアンダカットの形式で作業して おり、またそのような機械にあっては、 一装置の中心領域を切削するため、少くとも１つの工具アームは、その工具が基 準軸線と容置の外方局面との間に位置しいてる係合点上に配置せしめられている 出発位置から、その工具が基準軸線上又はその近くに配置せしめられている最終 位置に向って、内方に旋回可能であり、また −中心領域を取り囲んでいる容置の外方領域を切削するため、少くとも１つの工 具アームは、その工具が基準軸線と容置の外方局面との間に位置している係合点 上に配置せしめられている出発位置から、その工具がロック面の外方周面に配置 されている位置に向って、外方に旋回可能であるという特徴を有している。

このような機械にあっては、先行導孔を必要とせず、半径方向に旋回可能な工具 アームだけが必要である。

この機械は、容置を異なった領域で、これらの領域に関連している工具によって 有利に切削することができ、かつ工具のために特に有利な条件の元で切削するこ とができる。この機械は２つの工具で、場合によっては２つより多い工具で作業 することができ、かつ各工具には原則として、ディスクカッタのような工具が少 くとも１つ設けられている。１つの工具を備えた多数の工具アームを、状況に応 じて作業可能なように、各領域に対して選択することができる１円形輪郭の場合 には選択幅が広範囲に亘っているので、極めて多くの要求に対応することができ る。

容置の外方領域を切削するため偶数又は奇数の工具アームが、例えば周方向で等 しい角度間隔を備えた一定の配置か、又は互いに異なった角度間隔を備えた配置 かのどちらかの形式で設けられている。このことは、所望の輪郭形状に基いて各 ケースでどちらが有利かによって決定される。特に、外方領域で作業する工具の 数及び又は周方向におけるそれらの角度スペースは、供給される動力の高度に効 率的な使用に関して及び又は内包されている機械部分の有利な負荷条件に関して 、輪郭形状に適合するように選択される。特に後者は、機械のヘッド部又はその ｗＩ似載物ような、工具アームを支持している回転可能な駆動部分を組み付ける 上での負荷条件に適合可能である。

奇数の工具アームは、はぼ長方形の輪郭、及び二次元的に対称的であるか又は２ つの対称軸線を備えている別の輪郭、を切削する場合に特に有利である。

この型式の輪郭のための有利な実施例にあっては、１つの工具アームが中心領域 に結合されており、一方互いに等しい角度間隔を備えた３つの工具アームが外方 領域のために設けられている０本発明のこの有利な実施例に基く機械によってコ ーナ部を切削するのに必要なトルクは、１つのアームだけで必要なトルクの１゜ ３３倍であるに過ぎない、一方１８０＠の角度間隔の２つのアームを備えた機械 は、約２倍のトルクが必要であり、また９０″の角度間隔の４つのアームを備え た機械はほぼ４倍のトルクが必要である。

外的な要素によって外方領域に２本のアームが必要な場合には、２本のアームは １８０°とは異なった角度間隔、特にほぼ１３５’　（２２５°）の角度間隔を 有していなければならない、４本アームの場合には特に、各ベアのアームの間の 角度間隔が夫々４５″及び１３５＠であるような配置に組み付けるべきである。

しかし角度間隔が例えば６０″及び１２０’であっても宣い、５本アームの場合 には、３本アームの場合と同じ様に、等しい角度間隔即ち一定なアームの配置が 有利である。

はぼ三角形状の基本形状を備えた輪郭の場合には、２本のアームを相対的に互い に１８０６だけずらすか、又は共に６０°　（３００’）の角度を有するように 配置するのが宣い、３本アームの場合にはこれらのアームは、２本のアームがほ ぼ６０″の角度を成し、かつ別の２つの角度がほぼ１５０＠の同じ大きさの角度 を有するような形式で、最も良好に配置可能である。４本アームの場合には、９ ０°の角度間隔を備えた均一な配置、又は各２本のアーム間で夫々４５６及び１ ３５ａの角度間隔を備えた配置が特に有利である。

馬蹄形輪郭として知られている形状又はそれに類似の形状に切削しようとする場 合には、偶数のアームが有利である。つまり相対的に互いに１８０＠たけずらさ れている２本のアームが有利である。切削さるべき輪郭の特殊な外形によっては 、等しい角度間隔の３本のアームが有利な場合もある。更に、３本以上のアーム を設けることも可能である。

楕円形又はそれに類似の輪郭を切削する場合には、相対的に互いに９０″の角度 を成している２本のアームを使用するのが望ましい、このことは、機械によって 供給される動力の効果的な使用に関しては有利であるが、頭部軸受上への均一な 負荷に関してはそれ程有利ではない、この輪郭に対しては更に、等しい角度間隔 を備えた３本のアームが可能であるが、選択されるアームの数は希望する数より も若干多くても差支えない。

上述の総ての実施例は、それらの特徴及び修正と共に本発明の一部分を成すもの である。

利用可能な総ての工具アームは、回転可能に駆動される１ｌＩｉ１つのヘッド部 上に組み付けられている。しかしまた、容置の中心領域を切削するための少くと も１つの工具アームと、容置の外方領域を切削するための少くとも１つの工具ア ームとが、共通な軸線を中心に回転可能な別個のヘッド部上に設けられている場 合も有利である。このことによって例えば、中心領域のための工具切削パラメー タと外方領域のための工具切削パラメータとを、２つのヘッド部を異なった速度 で運転することによって、特に有利な形式で選択することができる。

容置の中心領域を切削するための工具を備えた少くとも１つの工具アームの旋回 軸線は、基準軸線の上又はその近くに配置されていても、又は基準軸線から半径 方向で正の間隔又は負の間隔を有していても宜い。

これらの選択によって、種々の状況又は種々の条件に特に有利な形式で対応する ことが可能である。

工具アームを旋回せしめるための装置は、運動の角度と速度との両者を、要求さ れたように選択するという形式で、これを最も適切に制御することができる。

特に制御によって、工具の半径方向通路の変更が可能な旋回角度の変更、及び又 は工具アーム又は工具の夫々に作用する移動力の変更を、いづれの場合もヘッド 部の回転に関連させて実現することができる。この作業は、岩石の特性に適合で きるようにこれを予め準備することができる。

本発明の特別な実施例に関係なく、工具アームのための旋回駆動部としては、液 圧式又は空気式の装置が最も適合している。特にシリンダーピストンユニットが 適合しており、また別の駆動ユニット又は運転ユニットも適合可能である。

容置の中心領域を切削するための工具アーム又はアームの旋回駆動部と、その外 方領域を切削するための工具アーム又はアームの旋回駆動部とは、これらを−緒 に制御することができる。しかし互いに独立して極めて適切に制御することも可 能であるため、各場合における条件に特に良好に適応することができる。少くと も１つの工具アームの少くとも１つの旋回駆動部は、完全な円から逸脱している 輪郭を備えた横断面を、その工具で切削することができるような形式に制釦可能 である。

各場合共工具アームのための旋回駆動部は、指定可能な条件の設定に依存して、 又は指定された位置に到達するまでマニュアルで制御可能であり、又は予め規定 されたプログラムに基いて自動的に制御可能である。

回転毎に夫々の工具アームに与えられる旋回角度の変更は、工具の半径方向の前 進運動中に行われる。このことは、原則として各工具アームには唯１つの工具又 はディスクカッタだけが設けられているということが前提である。半径方向の作 業前進運動ひいては工具の貫入量は、全サイクルを通じて一定に留っているか、 又は旋回駆動の適切な制御によって変更可能である。

特にプロセス中、中央領域の切削によって回転毎の半径方向の前進速度を増加さ せることができれば特に有利である。中央領域の切削が行われている間、工具ア ームは半径方向で内方に向って旋回している。この場合にあっては、各回転に伴 って岩石に対するディスクカッタの接触面積が次第に小さくなり、その結果同一 のスライドでも貫入量を増大せしめることができる。

非円形の横断面を切削する場合には、関連する工具アームに半径方向の前進運動 を与え、該運動は、所望の最終輪郭を形成するための所要の貫入量が達成される ような形成で、ヘッド部の全回転を変化せしめることができる。

１ｙ表平５−５０７５３０　（６） 有利な実施例にあっては機械は、既に掘削された坑道内で緊縮又は固定すること ができるような部分と、それに対して相対的に移動可能な部分と、ヘッド部を支 持する部分とを有している。有利にはこれは、通常のＴＢＭ（トンネル掘削機） 内のそれに類似の、所謂内方ケリー（Ｋｅ　ｌ　ｌ　ｙ）及び外方ケリー（Ｋｅ 　１１ｙ）を備えた装置であっても宣い。

機械を坑道内に固定する部分は、垂直方向と水平方向との両方向で固定可能なも のでなければならない。

これによって機械は、例えば所謂坑内機械のような極めて特異な使用に対しても 適合可能である。

機械の前進運動又は前進送りは、例えば支持装置の部分によって形成されるよう な歩行脚のセットによって行われる。別の実施例にあっては機械は、シャーシ特 にクローラシャーシを有している。

少くとも２．３の工具アームにあっては、それらの工具支持部が工具アームに調 節可能に組み付けられている。このことは、直線の調節に対してもまた角度の調 節に対しても共に適用可能である。特に工具アームは、伸縮状に延長及び短縮が 可能であるか、又は工具支持部を支持している移動可能な部分を有している。

別の実施例にあフては、工具支持部が工具アーム上に組み付けられていて、所望 の切削角度が設定できるように、充分に旋回可能である。更に、外方領域内で作 業している工具アームは、機械によって切削されたずすとして知られている切削 岩石の除去の手助けにも使用可能である。これらの工具アームには、ずりをずり 除去装置内へ移動せしめるための装置が設けられている。

本発明の更に詳細な特徴及び利点は、次の実施例の説明、関連する図面及び請求 の範囲から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 図面では 図１は、本発明に基く機械の実施例の側面図、図２は、図１の機械の簡略化した 前方の終端側面図、図３は、その２つの異なった位置に工具アームを備えたヘッ ド部の部分的な側面図、 図４は、操作の種々の段階における容置の部分的な正面図、 図５は、操作の種々の段階における図４に対応するヘッド部の側面図であって、 よく判るように各外方領域の１つの工具アームだけが図示されており、 図６は、操作の種々の段階における容置の部分的な正面図、 図７は、操作の種々の段階における図６に対応するヘッド部の側面図であって、 よく判るように各外方領域の１つの工具アームだけが図示されており、 図８は、操作の種々の段階における容置の部分的な正面図、 図９は、操作の種々の段階における図８に対応するヘッド部の側面図であって、 よく判るように各外方領域の１つの工具アームだけが図示されており、 図１０は、操作の種々の段階における容置の部分的な正面図、 図１１は、操作の種々の段階における図１Ｏに対応するヘッド部の側面図であっ て、よく判るように各外方領域の１つの工具アームだけが図示されており、 図１２は、調節可能な伸縮型工具アームの側面図、図１３は、本発明に基いて導 入され得る横断面輪郭の図、 図１４は、本発明に基いて導入され得る横断面輪郭の図、 を夫々図示している。

実施例の詳細な説明 図１及び図２に示されているトンネル掘削機は、外方ポデー１と、シリンダピス トンユニット２によってその内方を移動可能に案内されている内方ボデー３とを 有している。内方ボデー３の前方端部には、ヘッド部４が回転可能に組み付けら れている。例えば液体式のモータ５が、ヘッド部４のロータリ駆動部として設け られている、このようなモータは、これを複数個設けても宜い、符号Ｍは基準軸 線を表わしており、該軸線は、進行方向に延びていて、特に機械の長手方向軸線 又はヘッド部４の回転軸線に一致している。

外方ボデー１は、クローラシャーシ７によってペースフレーム６に一体状に支持 されており、かつ外方ボデー１には、坑道の下盤及び上盤に対して垂直に支持す るための装置が装備されている。この装置は、前方の上方掴み装置１１の対と、 後方の上方掴み装置１２の対と、前方の下方掴み装置１３の対と、後方の下方掴 み装置１４の対とから成っている。これらの掴み装置は、上方及び下方のピスト ン−シリンダ１５及び１６によって上昇及び下降が可能であり、また坑道の壁部 を掴むことができる。更に上盤シールド１７が外方ポデー１の頂部の上に組み付 けられており、該シールドは、連結バー１８及びシリンダーピストンユニット１ ９によって外方ボデー１に結合されており、かつ崩落岩石から機械を保護するた め坑道の上盤に向って位置せしめられている。このようなシールドは、希望があ れば機械の前方に設けても宜い。

アウトリガ−２１は、機械の各側部に組み付けられていて、継ぎ板２２によフて 外方ポデーに旋回可能に結合されており、かつシリンダーピストンユニット２３ によって坑道の側壁部に押し付は可能である。これらのアウトリガ−２１によっ て、機械の側方の安定性が達成される。数個のこのようなアウトリガ−を各側部 に設けても宜い。

事情によってはこのような安定化アウトリガ−の代りに、外方ボデー１を坑道の 側壁に対し水平方向で剛性的に支持するための別の装置、例えば垂直支持部のた めに使用されている装置ｌｌ乃至１６に類似した装置を設けても有利であろう。

また水平支持のため唯１つの装置と、垂直方向における安定性に寄与する任意の 部分とを備えている実施形態も可能である。またヘッド部の振動を減少せしめる ため、機械のヘッド部４を駆動しているギヤボックスのために別個の安定装置を 設けることも可能である。

支持装置の掴み装置１１，１２．１２．１４は坑道の輪郭に都合よ（適合してい る。このような掴み装置の代りに固定シールド又はその類似物を設けても宜い。

また実施例に図示されている機械には、とりわけ次のような部分が設けられてい る。つまり運転者のための制御盤２５を備えた運転室２４；供給ユニット及び又 は駆動ユニットを備えた集合体２６、すりを集めて搬出するためのずり除去装置 ２７．２８、岩盤支持部を提供するためのアンカ孔穿孔機２９等である。更に岩 盤支持部及びその他の補助装置を、要請に応じて機械に取り付けることも可能で ある。

図２に特に図示されているように、３つの工具アーム３１．３２及び３３が互い に等しい角間隔でヘッド部４上に設けられており、かつその各々は、アンダカッ ト作業に適合するディスクカッタ４４，４５及び４６を保持している工具支持部 ４１．４２及び４３を有している。各工具アーム３１．３２及び３３は、ヘッド 部４の全面に組み付けられたブラケット３５内に、工具アームが半径平面内で軸 線３６を中心に旋回できるような形式で組み込まれている。この目的に対し、シ リンダーピストンユニット３０（図１）が各工具アームのために設けられており 、該工具アームは、その後方シリンダ端部によって、内方ボデー３の内方に延び ているヘッド部４の管状部分８に連結されている。

各ユニット３０内のピストンロッド端部は、旋回継手又はその類似物によって夫 々の工具アームのカンチレバー３９に結合されている０図３及びその他の２．３ の図面には、旋回駆動部３０が鎖線によって図示されているだけであるが、ｍ＊ ＊は、ユニットのピスト〉・ロッドの中心線であると説明することもできる。

工具アームのための旋回駆動部３０は、制御が予め規定された条件に依存してマ ニュアルか又は自動的に行われるか、又はコンピュータプログラムに基いて全般 的又は部分的に行われるか、という各ケースに応じて、別個又は−緒の両方で作 動可能である。

工具アーム３１，３２．３３に関して図１、図３、図５、図７、図９及び図１１ には、いづれの場合も図面を見易くする目的で工具アーム３２だけが図示されて いる。

工具アームの配置は、これら３つの工具アーム３１゜３２．３３が総て作業のた めの始動位置を採ることができるような配置であり、その内方で工具４４．４５ ゜４６は、基準軸線Ｍと坑道の外周面との間に位置する係止点Ｅ１上に配置され る。この始動位置が図１及び図３に実線で図示されており、かつまた図５にも図 示されている。工具アーム３１，３２．３３は、この始動位置から夫々の最終位 置へ、所望の坑道輪郭が形成できるように旋回可能である。このことが図１及び 図３に破線で図示されており、更に図７及び図１１にも夫々図示されている。

実施例で説明した工具アーム３１，３２．３３に加えて別の旋回可能な工具アー ム５１が設けられており、該アーム５１は一周方向でみて一工具アーム３１と３ ３との間に組み付けられている（図２）、その組付けの原理は、その他の工具ア ームのそれに類似している。

つまり該アーム５１は、作業ヘッドト部４に固定されたブラケット５５上に、こ れが軸線５６を中心に半径平面内で旋回できるような形式で組み付けられている 。

旋回駆動部としてこの場合もシリンダーピストンユニット５０が設けられており 、該ユニット５０はアーム５１のカンチレバー５９に係止し、かつ旋回駆動部３ ０にほぼ対応している。このユニット５０は、図面ではピストンロッド軸線の通 路内の鎖線で示唆されているだけてけある、この旋回駆動部は、別の工具アーム 用の旋回駆動部３０とは無関係に制御可能であり、かつ予めセットされたプログ ラム又はその他の適合した形式に基いてマニュアル又はシーケンス制御として制 御可能である。

工具アーム５１は、ディスクカッタ５４を備えた工具支持部５２を有している。

これらの部分の形状は、別の工具アーム３１，３２．３３のそれに一致していて 差支えない。

工具アーム５１の旋回軸線５６は、基準軸線に関し条件に依存して種々の形式に 配置可能である０図示の実施例の場合旋回軸線５６は、基準軸線Ｍから正の距離 ＋ａを有している（図３）けれども、基準軸線Ｍ上つまりヘッド部４のほぼ中心 線上に位置していても差支えない。更に旋回軸線は、この例で負の距離−ａで示 唆されているような（図３）基準軸線Ｍの下方に位置していても宜い。旋回軸線 ５６の位置の選択は、種々の基準によって決定可能であり、それらの内特に、機 械の輸送寸法又は輸送条件によって選択されている。

工具アーム５１は始動位置から旋回可能であり、その工具５４は、基準軸線Ｍと 坑道の外周面との間の係合点Ｅ２上に配置されていて、結合された工具が図１及 び図３に破線で示唆されているような基準軸線Ｍの近く又はその上に位置するよ うな位置に達するまで、半径方向で内方に向って旋回可能である。

次に特別な方法に基く機械の作動形式を、添付の図面を参考にし乍ら説明する。

切削サイクルの出発位置は、図１乃至図３及び図４、図５の実線の係合点Ｅｌ及 びＥ２である。

工具アーム５１上の工具５４は、中心領域Ｚとして示唆されている容置Ｂのほぼ 円形中心部分を切削する役割を有しており、一方工具アーム３１，３２．３３上 の工具４４，４５．４６は、中心領域２を取り囲んでいる外方領域Ａを切削する 役割を有している。後者は、坑道を円形輪郭で掘削する場合にはほぼ円形運動を 行うが、別の輪郭を形成する場合には別の形状を採ることも可能である。

ヘッド部４の回転中工具アーム５１は、その旋回駆動部５０によって、前述した ように始動位置から序々に半径方向で内方に向って矢印Ｆ１の方向に旋回せしめ られる。この間その工具５４は、容置Ｂの中心領域Ｚを外方から内方に向って切 削する。ヘッド部の回転による旋回角度の変更によって規定される半径方向で前 方に向う前進作業は、切削サイクル中一定に留まっているか、又は変化して特に 増加するようになっている。このことは、各回転に伴ってディスクカッタ下方の 接触面積が減少するため、同一のスラストで貫通量が増加するという事実に基い ている。

工具５４の作業の開始と同時に又は任意なタイムラグの元で、半径方向で内方か ら外方に向う矢印Ｆ２の方向の旋回運動が、駆動部３０によって工具アーム３１ ．３２及び３３に伝達され、それによって工具４４゜４５及び４６が、それらの 夫々の係合点Ｅ１から外方領域Ａを切削すべくスタートする。

図６及び図７は、工具アーム３１．３２及び３３がこの作業のその外方の最終位 置に到達し、かつ工具４４．４５及び４６が坑道の外方直径に到達して円形横断 面を切削した状態を示している（またアーム３２の最終位置は図３の破線で図示 されている）。

この作業中工具アーム５１は、図３に破線で示されているようなその最終内方位 置に到達し、それによって工具５４は全中心領域Ｚを切削することができる。

このことによって、円形の横断面だけを切削するような場合はこれを極めて有利 な形式で遂行することができる。

非円形状の輪郭例えば図２及び図１０のような円形コーナを備えたほぼ正方形状 の輪郭を切削しようとする場合には、このことは例えば、最初の切削で円形の外 形を備えた輪郭を、続いて円形から逸脱している部分及び又はそれを越えて延び ている部分を切削することによって達成可能である。

このことは図１０に図示されているように、これまでアーム３１．３２及び３３ が円形コーナを備えたほぼ正方形の基本形の輪郭を切削する作業の連続として達 成することができる。この場合工具アームは半径方向通路及び又はスラストに関 連して制御されており、その結果ヘッド部の回転中に要求される種々の貫通力が 、所望の輪郭を形成するために発生せしめられる。

アームの最終位置が図１１に図示されている。

アーム３１，３２．３３が既に最終輪郭を形成した時中心領域Ｚの切削が未だ完 成していない場合には、中心領域Ｚが完全に切削されるまでアーム３１，３２゜ ３３を、未だ切削されていない位置に移動せしめることも可能である。アームの このような位置が図８及び図９に図示されている。このことは、図９に破線で示 唆されているように、特にヘッド部を僅か移動せしめることによって達成するこ とができる。このことによって、アームが内方に向って旋回する時工具が容置に 接触したままで残ることを阻止することができる。アーム５１の工具５４はその 作業を更に続行する。ヘッド部のこのような退却は、切削作業のその他の局面で も有効になり得る。

また工具又はそれらの支持部を夫々、工具支持部がアームに対し相対的に角度を 変えることによって移動せしめにれるような形式で、アーム３１，３２．３３上 に調節可能に組み付けることも可能である。このことが図７のアーム３２で示唆 されている。非円形の横断面を切削する前に、アーム３１，３２．３３を不作業 位置内に移動せしめる必要がある場合又はそれが所望されている場合には、ヘッ ド部を軸方向に移動甘しめることなく、このケースでは工具支持部を僅か後退せ しめることによってこれを達成することができる。

調節可能な工具又は工具支持部の実施形態について（ｊ、更に次の図１２に関連 して説明することにする。

上述の形式の切削サイクルの完了後、機械を工具アームと一緒に１図１及び図３ と図４及び図５に夫々実線で示されている図面に沿って新しいスタート位置に移 動せしめる。所要の前進運動は各場合共、ユニット２を用い乍ら内方ボデー３を 移動せしめることによって、及び又は掴み装置の解放後キャリッジ７による全機 械の移動によって、これを行うことができる。

図面に説明されているような円形横断面又はほぼ正方形横断面又は長方形横断面 を備えた坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟又はその類似物とは別に、その他の 多数の輪郭を本発明の方法及び機械によって形成することができる０例として、 図１３はアーチ状輪郭の上盤部分と平らな下盤部分とを備えた坑道を、また図１ ４は用水路に適用できるような楕円形輪郭を、夫々示している。更にこの両図面 には、前述の方法に基いて最初に形成された円形輪郭が鎖線で図示されている。

工具アーム３１，３２．３３及び工具アーム５１は、図示のように単一のヘッド 部上に配置されている。別の実施例にあっては、中心領域を切削する工具アーム と外方領域を切削する工具アームとが、別個の駆動ヘッド部に組み付けられてい る。このことは例えば図３にヘッド部上の鎖線で図示されているように、中心領 域の工具アーム５１は内方ヘッド部４Ａ上に、また外方領域の工具アーム３１， ３２．３３は外方の、ヘッド部４Ａに対し偏心している環状ヘッド部４Ｂに、夫 々組み付けられている０両ヘッド部は、適合した形式で回転可能に取り付けられ ており、かつ選択された速度で夫々別個に駆動される。勿論側々の部分の構造及 び配置は、図３に図示されたこれらの修正型として適切に選択される。

その内方に工具を保持している総ての工具支持部又はそれらの内の２．３の工具 支持部は、直線状調節機構又は角状調節機構のいづれかを備えていて、結合され た工具アーム上に調節可能に組み付けられている。

このことは中心領域を切削する工具と外方領域を切削する工具の両方に適用可能 である。

例として、図１２には工具アーム６１の伸縮状の配置が図示されている。スライ ド部材６７は、その前方端部上でディスクカッタ６３を備えた結合工具支持部６ ２を支持して、工具アーム６１の管状の主要部分内をスライドすることができる 。スライド部材６７の外方又は内方への運動は、工具アーム内に収容されている シリンダーピストンユニット６８によって行われる。

この代りに、ねじスピンドル又はその他の適合した調節装置又は運動装置を設け ることも可能である。

工具支持部６２の角度調！は、これを種々の形式で行うことができる。つまり工 具支持部６２は、工具アームに連結され又は案内されて例えば旋回可能であって もよいし、また予め設定された角度位置でフレキシブルであっても宜い。図１２ に破線で図示されている別の実施例にあっては、楔６ｏが図示なしのねじによっ て突き込まれたスペーサとして設けられており、該スペーサによって工具支持部 ６２はスライド部材６７に固定される。楔６０を別の傾斜を備えたものと交換す ることにより、工具支持部６２の角度位置を変えることができる。

工具支持部の角度調節装置は、図１２に図示の装置とは異なって直線状の調節装 置を有しないもの、つまり長手方向の調節だけが可能な装置が設けられていても 宜い。

上述の説明で言及し又は図面に図示された総ての特徴は、公知の従来技術で許容 されていても、個別的にも又は組合わされても、本発明の範囲内に入るものと考 えて頂き度い。

ＦＩＧ−グ３　ＦＩＧ、プ÷ 要　約　書 坑道、トンネル、採掘場、洞窟又はその照載物を掘削するためにアンダカットの 形式で作動している工員が、半径方向に旋回可能な工具アーム上に組み付けられ ており、該工具アームは、回転式作業ヘッド部上に配置されている。工具アーム （５１）上の少くとも１つの工具（５４）で台面の中央領域（Ｚ）を、工具アー ム（５１）の旋回によって外方から内方に向って半径方向に切削し、また工具ア ーム（３２）上の少くとも１つの別の工具（４５）で台面の中央領域（Ｚ）を取 り囲んでいる外方領域（Ａ）を、工具アーム（３２）の旋回によって内方から外 方に向って半径方向に切削する。少くとも幾つかの工具アーム（３１，３２，３ ３）のための旋回駆動ｇ（３０）は、完全な円形から連続的に逸脱している横断 面が切削できるような形式で制御されている。ずり除去装置（２７，１８）が、 切削作業によって切り出されたずりを集めてこれを搬送するために使用されてい る。

国際調査報告 εＰ　９１００８１４ Ｓ＾　４６ｇ３３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟又はその類似物を掘削するための方法で あって、ディスクカッタのような工具を備えており、該工具は、岩面上でアンダ カットの形式で作動し、かつ掘削の方向に延びた基準軸線の周リを回転している ヘッド部に組み込まれた工具アーム上に組み付けられていて、前記基準軸線に対 し相対的に半径方向で旋回可能である形式のものにおいて、工具アーム上の少く とも１つの工具で岩面の中心領域を、半径方向で前記工具アームを外方から内方 に向って旋回せしめることによって切削し、かつ別の工具アーム上の少くとも１ つの別の工具で岩面の中心領域を取り囲んでいる外方領域を、半径方向で別の工 具アームを内方から外方に向って旋回せしめることによって切削することを特徴 とする、坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟又はその類供物を掘削するための方 法。 ２．岩面の中心領域を切削するための少くとも１つの工具と、岩面の外方領域を 切削するための少くとも１つの工具とを、ほぼ同時に岩面に当接せしめ、かつ基 準軸に対し相対的に反対方向に旋回せしめることを特徴とする、請求項１記載の 方法。 ３．岩面の中心領域を切削するための少くとも１つの工具と、岩面の外方領域を 切削するための少くとも１つの工具とを、基準軸線からほぼ同一の半径方向間隔 で岩面に当接せしめ、かつ基準軸に対し相対的に反対方向に旋回せしめることを 特徴とする、請求項１又は２記載の方法。 ４．岩面の外方領域の最大の半径方向延長部分に対する岩面の中心領域の半径方 向延長部分の比が、外方領域内で作業している工具の数に対する中心領域内で作 業している工具の数の比にほぼ一致していることを特徴とする、請求項１から３ までのいづれか１項記載の方法。 ５．非円形な輪郭を掘削する場合には、先づ岩面の中心領域の少くとも１部分を 岩面の外方領域と共に切削し、続いて円形横断面の輪郭を切削し、次に円形から 逸脱している横断面輪郭を切削することを特徴とする、請求項１から４までのい づれか１項記載の方法。 ６．坑道、トンネル、坑内採掘場、洞窟又はその類似物を掘削するための機械で あって、回転可能でかつ掘削方向に移動可能なヘッド部を備えており、該ヘッド 部には、ヘッド部の回転軸線を形成している基準軸線に対し相対的に、原動部に よって半径方向に旋回可能なヘッド工具アームが組み付けられており、該工具ア ームは、ディスクカッタのような工具のための工具支持部を有してアンダカット の形成で作業している形式のものにおいて、 一岩面（Ｂ）の中心領域（Ｚ）を切削するため、少くとも１つの工具アーム（５ １）は、その工具（５４）が基準軸線（Ｍ）と岩面（Ｂ）の外方周面との間に位 置している係合点（Ｅ２）上に配置せしめられている出発位置から、その工具（ ５４）が基準軸線（Ｍ）上又はその近くに配置せしめられている最終位置に向っ て、内方に旋回可能であり、また −中心領域（Ｚ）を取り囲んでいる岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するため 、少くとも１つの工具アーム（３１，３２，３３）は、その工具（４４，４５， ４６）が基準軸線（Ｍ）と岩面（Ｂ）の外方周面との間に位置している係合点（ Ｅ１）上に配置せしめられている出発位置から、その工具（４４，４５，４６） がロック面（Ｂ）の外方周面に配置されている位置に向って、外方に旋回可能で ある ことを特徴とする、坑道、トンネル、採掘場、洞窟文はその類似物を掘削するた めの機械。 ７．岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するために奇数個の工具アーム（３１， ３２，３３）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の機械。 ８．岩面（Ｂ）の中心領域（Ｚ）を切削するために１つの工具アーム（５１）が 、また岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するために３つの工具アーム（３１， ３２，３３）が、夫々設けられていることを特徴とする、請求項７記載の機械。 ９．岩面（Ｂ）の中心領域（Ｚ）を切削するための工具（５４）を備えた少くと も１つの工具アーム（５１）が、基準軸線（Ｍ）の上又はその近くの、前記軸線 （Ｍ）のどちらかの側部上に位置していることを特徴とする、請求項６から８ま でのいづれか１項記載の機械。 １０．岩面（Ｂ）の中心領域（Ｚ）を切削するための少くとも１つの工具アーム （５１）と、岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するための少くとも１つの工具 アーム（３１，３２，３３）とが、共通軸線を中心に回転可能に、別個のヘッド 部（４Ａ，４Ｂ）上に組み付けられていることを特徴とする、請求項６から９ま でのいづれか１項記載の機械。 １１．工具アーム（３１，３２，３３，５１）の駆動部として液体式又は空気式 の装置（３０，５０）が設けられていることを特徴とする、請求項６から１０ま でのいづれか１項記載の機械。 １２．岩面（Ｂ）の中心領域（Ｚ）を切削するための１つ又は複数の工具アーム （５１）と、岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するための１つ又は複数の工具 アーム（３１，３２．３３）との夫々の駆動部（５０及び３０）が、互いに独立 して制御可能であることを特徴とする、請求項６から１１までのいづれか１項記 載の機械。 １３．岩面（Ｂ）の外方領域（Ａ）を切削するための工具アーム（３１，３２， ３３）の駆動部（３０）が、非円形の輪郭を備えた横断面を切削することができ るように制御可能であることを特徴とする、請求項６から１２までのいづれか１ 項記載の機械。 １４．工具アーム（３１，３２，３３，５１）を運動せしめるための原動部（３ ０，５０）が、予め規定されたプログラムに基いて制御可能であることを特徴と する、請求項６から１３までのいづれか１項記載の機械。 １５．工具支持部（４１，４２，４３，５２，６２）が、工具アーム（３１，３ ２，３３，５１，６１）上に調節可能に組み付けられていることを特徴とすお、 請求項６から１４までのいづれか１項記載の機械。 １６．工具支持部（６２）が結合された工具アーム（６１）上で移動可能に組み 付けられていることを特徴とする、請求項１５記載の機械。 １７．少なくとも１つの工具アーム（６１）が、その終端部に組み付けられた工 具支持部（６１）を備えて、伸縮状に延長可能な部分（６７）を有していること を特徴とする、請求項１６記載の機械。 １８．支持部（４１，４２，４３，５２，６２）は、その角度が結合された工具 アーム（３１，３２，３３，５１，６１）に対し相対的に調節可能であることを 特徴とする、請求項１５記載の機械。 １９．機械が掘削された坑道（Ｓ）に固定可能な部分（１）を有しており、かつ １つ又は複数のヘッド部（４又は４Ａ，４Ｂ）を備えた部分（３）が、前記部分 （１）に対し相対的移動可能であることを特徴とする、請求項６から１８までの すづれか１項記載の機械。 ２０．機械が、機械のヘッド部（４）又は機械全体を前進又は後退せしめるため の手段を有していることを特徴とする、請求項６から１９までのいづれか１項記 載の機械。 ２１．機械が、ずりを集めかつ搬送するためのずり除去装置（２７，２８）を有 していることを特徴とする、請求項６から１０までのいづれか１項記載の機械。