JPH0656077B2 - 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

Description

【発明の詳細な説明】 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 先進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。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。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。また先進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８７１７１
８９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。先進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って移動せしめ、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、又はその類似物を掘削するための方法を提供するこ
とにある。本発明によれば、岩面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。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、岩面の中心領域を、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、岩面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類似の工具が、
不利な影響及び厳しい摩耗に晒されるような或る条件下
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、掘削性能、応力及び摩耗に関して有利に作業する
ことができる。

岩面の中心領域は、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岩面の中心領域を切削
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
めに少くとも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、夫々岩面に作用せしめ、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
間に岩面に作用せしめている。

中心領域と外方領域との間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、ほぼ円形
の横断面を切削する場合には、岩面の中心領域の半径方
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数と、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限な限り多
くの工具で切削することができるように選択する。

本発明の方法の範囲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。岩面の中心領
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、岩面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きる。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、岩面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、 −岩面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岩面の外方周面との間
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岩面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
線と岩面の外方周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、岩面を異なった領域で、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。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。

岩面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
その類似物のような、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、ほぼ長方形の輪郭、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。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９
０°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、各ペ
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°であっても宜い。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。

ほ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１８０°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
のが宜い。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、９０°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４５°及び１３５°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°だけずらされてい
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
唯１つのヘッド部上に組み付けられている。しかしま
た、岩面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、岩面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。

岩面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。

岩面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、これらを一緒に制御
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御可能である。

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。

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
（Ｋｅｌｌｙ）及び外方ケリー（Ｋｅｌｌｙ）を備えた
装置であっても宜い。

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
っては、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り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岩面の部分的な正面
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岩面の部分的な正面
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岩面の部分的な正面
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岩面の部分的な正
面図、 図１１は、操作の種々の段階における図１０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、外方ボ
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によってベースフ
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が外方ボデー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１９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。

アウトリガー２１は、機械の各側部に組み付けられてい
て、継ぎ板２２によって外方ボ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け可能である。これらのアウト
リガー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ー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ーの代り
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１１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
ギャ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
郭に都合よく適合している。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、ず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３
１，３２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。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、該鎖線は、ユニ
ットのピストン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
は一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３１，３
２，３３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−周方向でみて−工具アーム３１と３３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３０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。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Ｅ
２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Ｅ１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
されている岩面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Ｚ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、岩面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４４，４
５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ょうとする場合
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岩面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せしめることなく、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は、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、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。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１４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。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。勿論個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６２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−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の角度調節は、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６０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６
０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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーフェンブリンク，ヴィルフリート ドイツ連邦共和国 Ｄ―5140 エアケレン ツ ブッシャーバーン 23アー (72)発明者 ヴェーバー，ヴァルター ドイツ連邦共和国 Ｄ―5100 アーヘン インデア シェーナウアー アウエ １ (72)発明者 ハンブルガー，ヘルマン アメリカ合衆国 イリノイ 60134 ジェ ニーヴァ ケイプ ウェイ 214 (56)参考文献 特開 昭50−75903（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−18644（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3814481（ＵＳ，Ａ) 米国特許3773387（ＵＳ，Ａ)

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   軸線の周り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
   はその類似物を掘削するための方法。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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式で作業している形式のものに
   おいて、 −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（５１）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（４４，４５，４
   ６）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）が岩面
   （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、洞窟又は
   その類似物を掘削するための機械。
7. 【請求項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. 【請求項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（３
   １，３２，３３）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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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（３
    ０）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. 【請求項１４】工具アーム（３１，３２，３３，５１）
    を運動せしめるための駆動部（３０，５０）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. 【請求項１５】工具支持部（４１，４２，４３，５２，
    ６２）が、工具アーム（３１，３２，３３，５１，６
    １）上に調節可能に組み付けられていることを特徴とす
    る、請求項６から１４までのいづれか１項記載の機械。
16. 【請求項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. 【請求項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（６２）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. 【請求項１８】支持部（４１，４２，４３，５２，６
    ２）は、その角度が結合された工具アーム（３１，３
    ２，３３，５１，６１）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. 【請求項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）に対し相対的に移動可能であることを特徴とす
    る、請求項６から１８までのいづれか１項記載の機械。
20. 【請求項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. 【請求項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。