JPS61500620A - 採鉱トンネル開削方法および可動採鉱機械 - Google Patents
採鉱トンネル開削方法および可動採鉱機械Info
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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】
可動性の採鉱機械および採鉱方法
え且り互1
(+) :!l豆Lし万
本発明は硬岩に大径の種々の横断面をもつ採鉱トンネルを開削する採鉱トンネル
機械およびトンネル開削方法に関する。
(2)え米且責n上J
(1050kg/am’以上の圧縮強度を有する岩石として定義される)硬岩に
大径の採鉱トンネルを形成する最も一般的な従来の方法は、爆薬を使用する穿孔
0I破方法であり、それは多くの欠点を有し、その欠点の1つは非常に危険であ
るということである。従って、爆薬の使用に代えるために、機械的手段により硬
岩に大径の採鉱トンネルを成功裏に開削することができる可動性の採鉱機械が長
い間求められてきた。そのような機械は可搬性を有するものでなければならない
、すなわち、縦坑エレベータ−で連撮できるように充分に小型で軽量で、数要素
に分解可能のものでなければならない。
従来のロードへラダー採鉱機械は、岩盤が(1050kg/cm’より圧縮力が
小さい岩石として定義される)軟岩での水平の採掘作業にしばしば使用されたが
、硬岩においてはロードへラグ−の切削ピックは効果的に作動することができな
い、それで、穿孔爆破方法が採用されねばならなかった。
いくつかの従来特許が、水平軸線の回りにカッタヘッドを回転させまたこれを垂
直軸線の回りに切羽を横切って揺動させることができるように思われる採鉱機械
を示している。それらの代表的なものは、オスターハス等の米国特許第2776
824号、バーグヤンの米国特許第3307879号、クレンニw”4の米国特
許第392937g号、シゴット等の米国特許第4111488号およびブーテ
ンの米国特許第4230372号である。これらの従来特許の全てはディスクカ
ッタよりむしろ刃付きのまたはりツノ(−カッタエレメントを採用する採鉱機械
を開示している。
従来技術はまたタートンの米国特許第3726562号を含み、それは浅い円錐
形に構成されたカッタヘッドを有し、細長いブームの先端に回転可能に取り付け
られたカッタヘッドを有する石炭採掘機械を開示している。詳細に記載されては
いないが、カッタヘッドは切削要素としての一連のピックを含むようにみえる。
特許明細書の記載からはカッタヘッドがどのように回転されるかは明らかではな
い、また特許明細書はカッタヘッドの回転速度とカッタヘッドの揺動速度との間
の格別な相互関係について何ら考慮していない、カッタヘッドは水平方向および
垂直方向の双方に揺動可能である。
ストルテフス等の米国特許第3873157号は、垂直方向および水平方向へ枢
動可能なブームの前端に回転可能に取り付けられた切削装置を備えたトンネルま
たは採鉱機械を開示する。掘削装置はピック状のカッタを支持する2つの細い車
輪またはローラを含む。
ビーチエムの米国特許第4045088号は、スロットキャビィティを正確に駆
動すべくいわゆる穿孔ヘッドの垂直軸線回りの揺動により特徴付けられた採鉱機
械を開示し、この穿孔ヘッドおよびそれに支持された回転可能のディスクカッタ
は120度にわたる水平角において揺動される。複数のディスクカッタが離れて
傾けられている。水平方向揺動以外のカッタの動きは考慮されていない。
最後に、スパーンオンの米国特許第4312541号は、主本体組立体および切
削輪組立体を含む溝掘削機械を示している。この石次採掘機械はコンベヤへの放
出を容易にするためにほぼ垂直な軸線の回りに複数列のディスクカッタを水平に
動かす、シリンダが主本体組立体に横方向に取り付けられており、シリンダの各
端部から軸線方向へ伸びる一対のピストンを支持する。パッドが各ピストンに設
けられており、溝の側壁に8接する。各ピストンはシリンダ内に端面を有しシリ
ンダはその内側の側壁と共に、溝に対してパッドを強制する圧力室を含む、主本
体およびそのシリンダは、シリンダが加圧される際ピストンに関して横方向に自
由に移動することができる。伸長性のアームがピストンと主本体組立体との間に
設けられており、溝を次第に切削すべく主本体組立体およびその切削輪を前方へ
強制する作用をなす、操縦組立体が主本体組立体をピストンに関して横方向にま
た切削輪の中心軸線の回りに前記主本体組立体を移動させる作用をなす。
え旦り1允
本発明の第1の実施例は、水平な揚動(sweep movement)により
硬岩に採鉱トンネルを開削する可動性の採w4機械である。この機械は実質的に
水平な回転軸線を有する車輪状のカッタヘー、ド組立体および多数の周辺取り付
けの転動カッタユニットを含む、カッタヘー、ド組立体をその水平軸線の回りに
回転させるためのモータが設けられている。ブーム組立体はカッタヘッド組立体
を支持する。ブームキャリー、ジはブーム組立体を支持する。
ブームキャリッジに液圧シリンダが設けられており、ブーム組立体およびカッタ
ヘッド組立体を水平方向に側部から側部へ揚動する。
ベースフレームはルームキャリッジを滑動可能に支持するために設けられている
。推進シリンダはベースフレームに設けられており、ブームキャリッジ、ブーム
組立体およびカッタヘー、ド組立体を前方へ推進する。ベースフレームに液圧グ
リッパシリンダが設けられており、スラストシリンダがブームキャリッジを前方
へ推進する際およびスリップシリンダがカッタヘッド組立体を側方から側方へ揚
動する際、ベースフレームを固定的に保持する。f@限軌道がベースフレームを
運動させるために設けられている。
本発明の第2の実施例は、水平方向の揚動および垂直方向のレンジング運動(r
anging movement)により硬岩中に採鉱トンネルを掘削する可動
式の採鉱機械である。硬岩を切削する車輪状のカッタヘー、ド組立体が設けられ
ており、このカーフタヘッド組立体は実質的に水平な回転軸線および周辺に設け
られた多数の転動カッタユニットを有する。モータがカッタヘッド組立体を水平
軸線の回りに回転させるために設けらている。外側のブーム組立体はカッタヘッ
ド組立体を支持する。内側のブーム組立体は外側のブーム組立体を支持する。液
圧シリンダが内側のブーム組立体に設けられており、外側ブーム組立体およびカ
ッタヘッド組立体を水平に側支持する。液圧シリンダがブームキャリー、ジに設
けられており、内側のブーム組立体を垂直方向に持ち上げる。ベースフレームが
ブームキャリッジを滑動可能に支持するために設けられている。液圧スラストシ
リンダがベースフレームに設けられており、ブームキャリッジ、内側ブーム組立
体、外側ブーム組立体およびカッタヘッド組立体を前方へ推進する。液圧グリッ
パシリンダがベースフレームに設けられており、スラストシリンダがブームキャ
リッジを前方へ押しやる際およびスリップシリンダが外側ブームおよびカッタヘ
ッド組立体を側部から側部へ揚動する際にベースフレームを固定的に保持する。
f#、限軌道がベースフレームを運動させるために設けられている。
本発明の他の実施例は次の工程を使用して硬岩に採鉱トンネルを切削する方法で
ある。まず、硬岩を切削するための車輪状のカー2タヘツド組立体を用意する。
カッタヘッド組立体は実質的に水平な回転軸線を有し、またそれぞれがそれ自体
の軸線の回りに回転可能である周辺に取り付けられた多数の転動カー7タユニー
2トを有する。第2に、カッタヘッド組立体がその実質的に水平な軸線の回り1
こ回転する間、カッタヘー、ド組立体1回転する力7タヘッド組立体を硬岩の切
羽中に押し突入させる。第3に、カッタヘッド組立体がその実質的に水平な軸線
の回りに回転する間、回転カッタヘッド組立体を硬岩の切羽を横切って揚動させ
、カッタヘッド組立体上の転勤するカッタユニットを切羽との接触によりそれら
の各軸線の回りに回転させ、+JJ羽を横切る実質的に螺旋状の切削を行ない、
この揚動およびカッタヘッド組立体の回転をカッタヘッド組立体が切羽を完全に
横切るまで継続する。第4に、カッタヘッド組立体のその実質的に水平な軸線回
りの回転中、回転するカッタヘッド組立体を硬岩の切羽中に突入させる。第5に
、カー、タヘッド組立体をその実質的に水平な軸線の回りに回転させる間1回転
するカッタヘッド組立体を硬岩の切羽を横切って逆方向へ揚動させる。その揚動
およびカッタヘラl” 11立体の回転を回転するカッタヘッド組立体が硬岩の
切羽を完全に横切るまで継続する。第6に、最後の4つの工程を繰り返す・
本発明の他の実施例は次の工程を使用する硬岩中に採鉱トンネルを掘削する方法
である。まず、硬岩を切削するための車輪状のカッタヘッド組立体を用意する。
このカッタヘッド組立体は実質的に水平な回転軸線を有し、それぞれがそれ自体
の回転軸線の回りに回転可能である周辺で支持された多数の転動カッタユニット
を有する。
vj2に、カッタヘッド組立体のその実質的に水平な軸線の回りの回転中、カッ
タヘッド組を体を硬岩の切羽中に突入させる。第3にカッタヘッド組立体をその
実質的に水平な軸線の回りに回転させる間、回転するカッタヘッド組立体を硬岩
の切羽を横切って揚動させる。
カッタヘッド組立体上の転勤するカッタユニットはそれらの各軸線の回りに切羽
との接触により回転され、切羽を横切る実質的に螺旋状の切削を行い、この揚動
およびカッタヘッド組立体の回転をカッタヘッド組立体が切羽を完全に横切るま
で継続する。第4に。
カッタヘッド組立体をその実質的に水平な軸線の回りに回転させる間、回転する
カッタヘッド組立体を硬岩の切羽中に前方へ突入させる。第5に、カッタヘッド
組立体の回転を停止し1次いでカッタヘッド組立体を逆回転方向に回転させる。
第6に、カッタヘッド組立体をその実質的に水平な軸線の回りに回転させる間1
回転するカッタヘッド組立体を硬岩の切羽を横切って逆方向へ揚動させ、この揚
動およびカッタヘッドの回転を回転するカッタヘッド組立体が硬岩の切羽を完全
に横切るまで継続する。第7に、最後の3つの工程を杼り返す。
図面の簡単な説明
第1図は本発明の原理に従って構成された可動式採鉱機械の第1の実施例の側面
図である。S2図は、第1図に示された可動式採鉱機械の一部を断面で示す頂面
図である。第3図は第1図の#jA3−3に沿って得た断面図である。第4図は
第1図に示された可動式採鉱機械の後面図である。第5A、5Bおよび5C図は
、第1図に示された可動式採鉱機械の液圧制御システムの概略的な図である。第
6図は本発明の原理に従って構成された可動式採鉱機械の第2の実施例を示す側
面図である。第7図は第6rAに示された可動式採鉱機械の頂面図である。第8
図は第6図に示された可動式採鉱機械の後面図である。第9図は第6図の線9−
9に沿って得た第2の実施例の横断面図である。第1O図は第1の実施例に使用
されたカッタヘッド組立体の側面図である。第11図は第1O図の線10−10
に沿って得たカッタヘッド組立体の簡略化された横断面図であり、4つの転動カ
ッタユニットを立面で示しこれら4つのカッタユニットの後部にあるユニットは
図面の単純化のために示されていない、第12図は@lO図に示されたカッタヘ
ッドの概略的なカッタプロフィルを示す。
ましい 雪
匹1」ε(施倒
第1ないし4図および第10図を参照するに、本発明の第1の実施例は可動式採
鉱機械lOであり、該機械は無限軌道およびベースフレーム組立体14に取り付
けられた水平に揺動する車輪状のカッタヘッド組立体12を含む、これは硬岩に
種々の幅を持つ実質的に矩形の採鉱トンネルを掘削することができる。カッタヘ
ッド組立体12(第1,10図)は横方向の水平軸線を持つ車輪状のドラム16
から成り、該ドラム上に多数の転勤するカッタユニッ)18が周辺に取り付けら
れている。これらのユニー/ )は1974年1月22日に発行されたサジエン
の米国特許第3787101号に記載された形式の直径が約10ないし18イン
チの硬岩用ディスクカッタであることが好ましい、これに代え、転動力フタユニ
ット18は1983年4月26日に発行されたサジエンの米国特許第43810
38号に記載された形式の転勤ボタンカッタでもよい、ドラム16は2つの大径
のテーパローラベアリングを含み、該ベアリングはデッドシャフト装置を介して
ブーム組立体20に切削力を伝達する。2つの複合遊星ギヤ列に噛合する2つの
傘歯車群から成る減速装置はドラム16内の密閉された空所内に収容されている
。各減速歯車群は150kw(200HP)の水冷電動モータ22により駆動さ
れる。
カッタヘッド組立体12は前方に突出し、次いで左右に交互に揺動することによ
り、切羽断面を形成する。カッタヘッド組立体12はスクレーパ24(第2図)
を備え該スクレーバはすりをずリエプロン26を経てコンベヤ28に移す。
ブーム組立体20はプレートガーダ構造であり、これには力7タヘッド組立体1
2が取り付けられる。ブーム組立体20の後端は垂直ブーム揺動軸ビン32(第
1図)によりブームキャリッジ組立体30に連結されている。
液圧ブーム揺動シリンダ34は垂直軸線ビン34の各側部にあって、ブーム組立
体20およびブームキャリ7ジ組立体30に取り付けられ、これによりカッタヘ
ッド組立体12を水平に揺動するために必要なトルクを与える。切削力はブーム
組立体20により垂直軸線ビン32およびブーム揺動シリンダ34を経てブーム
キャリッジ組立体30に伝達される。
ブームキャリ7ジ組立体30はブーム組立体20のための取り付は面を与え且つ
ベースフレーム36に切削力を伝達する箱状の構造をもつ、ブームキャリッジ組
立体30はベースフレーム36に取り付けられた2つの筒状体38に支持されて
いる。ブームキャリッジ組立体30は筒状体38上の前後方向に滑動する。ブー
ムキャリッジ組立体30およびベースフレーム36に連結されだ液圧スラストシ
リンダ40(第3図)は、カッタヘッドに突出動作を与え且つカッタヘッドに推
進反力を伝える。
ベースフレーム組立体は―また液圧勤カユニッ)40に(第2図)、液圧溜44
(第2図)、電気装置要素、運転室46および他の種々の設備のための支持取り
付は面を与える。
無限軌道およびベースフレーム組立体14は尺取虫型の無限軌道トラック48.
50に支持されたベースフレーム36から成る。
ベースフレーム36の前端はすりエプロン26および1組4つのジヤツキパッド
、2つの前部ジヤツキ52a、52bおよび2つの後部ジヤツキ54a、54b
を支持し これらは穿孔サイクル中機械10を支持する。ルーフグリッパ組立体
により生ずる力はベースフレーム36によりジヤツキパッド52a、52b、5
4a。
54bに分布される。
ルーフグリッパ組立体は2つの液圧グリッパシリンダ58.2つの揺動リンク6
0.2つのシュー62および横方向の安定部材64(第4図)からなる、このル
ーフグリッパ組立体は機械の姿勢とは独立してシュー62の完全なルーフとの接
触を維持するように設計されている。グリッパ反作用力はジヤツキパッド52A
、52B。
54Aおよび54Bに作用する死荷重作用力を増大し、穿孔サイクル中の安定性
を確実にする。
ルーフサポート56は、ルーフサポートシリンダ70により昇降される。
すり取り扱い装置は前部ずリエプロンおよびコンベヤ28を含む。ずリエプロン
26はずりをかく作用とずりをカッタへラドスフリッパ24からコンベヤ28へ
向ける作用の2つの作用をなす。
コンベヤはベルトタイプ又はチェーンタイプのコンベヤでよい。
図示のように機械は30in (750mm)のベルトコンベヤを備えるが、硬
軟のある岩盤の場合チェーン型のコンベヤを使用することができる。
それ自体従来のものである電気装置は運転室46内に設けられた制御盤66を含
む0機械への入力電圧は950ポル) r、m、s、であり、そのため牽引ケー
ブルは最小限に保たれる。全負荷での見積もられた動力は470kVaである。
2つの150kw (200)(P)電動モータ22、液圧ポンプモータ42(
第2図)および循環モータは、ラインスタータを横切る全電圧により開始される
。モータ電圧は入力電圧と同じである。
モータ制御電圧、アースリーク、地盤連続性チェックは従来通りである。
駆動モータ22のための従来型の可逆ガイドブレーカは詰りを生じた際のカッタ
ヘッド12を逆転させる手動手段を可能にする。
モータは時間遅れリレーにより、一時に1つ始動する。補助負荷が5kVa点灯
パネル、70 a m p溶接容器および駆動モータの漏熱を含む。
運転者の計器盤66は駆動モータ22および液圧ポンプモータ42のための従来
の電流計を含む0表示バイロフトライトはトラブルの初期の助けとなり、トラブ
ル発生時の可視警告を与える。全てのモータは従来のセレクタースイッチにより
運転計器盤66で起動される。
2つの駆動モータ22への電流の供給を感知するメータリレーはモータが予め設
定された過負荷電流を超えるとき揺動ソレノイド弁を附勢するのに役立つ、揺動
は負荷が予め設定されたレベルに降下した際に再び始める。
液圧装置は、液圧ポンプを運転するための2つの電動モータ42(56kw・7
5HPおよび19kw・25HP)、150ガロン(568リツタ)の液圧タン
ク、必要なフィルタ、制御弁および液圧モータから成る。閉ループ回路およびピ
ストン型ポンプがこの液圧装置の主作用のために用いられる。これらの諸要素は
、より良い制御、長寿命および高効率を与える。
ブーム揺動液圧シリンダ34は、ブーム組立体20およびカッタヘッド組立体1
2を一方の側から他方の側へ横切る。前記揺動シリンダはフロー制御弁200(
第5B図)および揺動ソレノイド弁204(第5A図)を介して圧力補償ポンプ
128(第5C図)により作動される。揺動方向は主働制御弁212(第5A図
)により選択される。動作制御弁212(第5A図)はブームの揺動の速度超過
を制限する。
ずリコンベヤ28は、液圧モータおよび減速機により駆動される。この液圧モー
タは閉ループ回路内の可変容量ピストン型ポンプにより作動される。このポンプ
は、組み込み動力リミッタを備える。別のチャージポンプおよび必要な弁装置が
ループ回路の冷却のために設けられている。クロヌライン解除弁および逆流フィ
ルタが液圧装4に保護を与える。可変速度調整が遠隔パイロット圧制御により与
えられる。
液圧位置調整モータが、上記2つのモータおよび回路を使用して、左右の無限軌
道トラック48.50をそれぞれ駆動する0手動パイロット弁136(第5図)
は、ポンプがコンベヤ28を駆動する穿孔モード又はポンプが位置調整モータを
駆動する位置調整モードのいずれかを選択する0位置調整は、一方が無限軌道4
8用で、他方が無限軌道50用の2つのジョイスティックにより制御される。
スラストシリンダ40(第3図)は、滑動ブームキャリッジ組立体30およびベ
ースフレーム36に取り付けられる。スラストシリンダ40が伸長する際ブーム
キャリッジ組立体30は前方へ押され、力7タヘッド12を切羽中につき入れる
。スラストシリンダ40はフロー制御弁424(第5C図)を介して圧力補償ポ
ンプ128(第5C図)により駆動される。スラストシリンダ40の伸縮は手動
制御弁420(第5C図)により選択される。ベースフレーム36に取り付けら
れた定規はブームキャリッジ組立体30の突入位置を運転者に示す、変形例とし
て2つのスラストシリンダを機械のより高い位置に取り付けてもよい、2つのス
ラストシリンダは液圧装N(第5C図)に概略的に示されている。
フロア−ジヤツキ52,54.M動シリンダおよびリフトシリンダ72はスラス
トシリンダ40と同様にポンプ128(第5図)により駆動され1手動弁により
制御される。パイロットチェック弁はこれらの回路におけるリークをゼロにする
ことを確実にするために使用されている。
塵除は装置はブーム揺動軸ピン32の直後に配置されたシールド74(第2図)
からなる、このシールド74により形成されたキャビティおよびロックヘッディ
ングは負圧状態に維持される。
このキャビティからの空気の流れはスフラッパ−(図示せず)を経てトンネルま
たは排気管に放出される。加えて、粉砕スプレーノズル(図示せず)がカッタヘ
ッド組立体12およびコンベヤが放出する塵発生点に配置されている。
運転室46は機械lOの左後側に適宜に配置されており、また頑丈な籠構造であ
る0機械の全ての制御は運転者が運転室中の計器盤66で行なうことができる。
運転者の位置は最大限の視界と安全性を有する位置である。
運転順序は次のとおりである。第2図に示されるように機械10はスラストシリ
ンダ40を収縮しきった状態にあり、採鉱を開始する用意が整っている。運転者
はカッタヘッド駆動モータ22を起動させ、右方向への採鉱揺動を開始する1回
転するカッタヘッド組立体12上の転動力フタユニット18は切羽との接触によ
りそれぞれの軸線の回りに回転され、切羽を横切っての移行中に切羽に実質的に
螺旋状の切り溝を形成する。右方向への揺動の終りに、運転者はスラストシリン
ダ40を起動し回転するカッタヘッド組立体12を切羽68中に約0.1−4i
n (0,25〜10cm)の距離前方へ突入させる。突入速度は岩石の状態に
I 〜l0in (2,5〜25c+*) /+++inとすることができる。
突入深さおよび揺動速度は岩盤の硬さおよび掘削性により調整される。左方向へ
の揺動は次いで開始され切羽を横切って完了する。突入および揺動サイクルはス
ラストシリンダ40の30in (750mm)の前進ストロークが完了するま
で繰り返される。
カッタヘッド組立体12の回転は切羽の中間点76(第2図)の最後の揺動で停
止されカッタヘッド駆動モータ22は作動を停とされる。無限軌道トラック48
.50を前進させるためにルーフグリッパシリンダ58がまず収縮され、次いで
後部支持ジヤツキ54が引込められる6次いで、前方のジヤツキ52が引込めら
れ、無限軌道トラック48.50がフロアに下降される。運転者は次いでトラッ
ク48.50を作動させ、ベースフレーム36を前方へ移動させ且つスラストシ
リンダ40を引っこめる。ベースフレーム36が前進する際、運転者は無限軌道
トラック48.50を操縦することによりトンネル軸線に対するベースフレーム
の軸線を調整することができる。ベースフレーム36がその前方位置に達する際
、無限軌道トラック48.50は作動を停止され、前部ジヤツキ52は伸長され
る0機械20が上昇される際、姿勢は前部ジヤツキ52の伸長量を変更すること
により設定される。後部ジヤツキ54が次いで伸長され、グリッパシュー62が
ベースフレーム36をトンネル中に固定するようにルーフに伸長される。カッタ
ヘッド駆動モータ22が次いで作動され、採鉱が再び開始される。
運転の別のモードは次のとおりである。第2図に示されるように機械10がスラ
ストシリンダ40の収縮により採鉱の準備が整えられる。運転者はカッタヘッド
駆動モータ22を作・動させ右方向への採鉱揺動が開始する。右方向への揺動の
終りに、運転者はスラストシリンダ40を作動させ1回転するカッタヘッド組立
体12を切羽68へ約0.1〜4in (0,25〜IOc+*)の距離前方へ
突入させる。突入速度は岩盤の状態により l−10in (2,5〜25cs
) /winとすることができる。突入および揺動速度は岩盤の硬さおよび掘削
しやすさにより!g!!!!!される。カッタヘッド組立体12の回転は停止さ
れる。
次いでカッタヘッド組立体12が逆方向に回転される。左方向への採鉱揺動が次
いで開始され切羽を横切って完了される。カッタヘッド組立体12の回転方向を
逆転することにより、転勤するカッタユニッ)18は先の揺動中にしたと同じ実
質的に螺旋状の切削をして切羽を横切る。切羽への突入1回転の停止、逆方向へ
の回転および揺動のサイクルはスラストシリンダ40の前進ストロークが30i
n(750mm)に達するまで繰り返される。カッタヘッド組立体12の回転は
切羽の中間点76で最終揺動を停止し、カッタヘッド駆動モータ22が作動を停
止する。無限軌道トラックが次いで前記のように前進される。
前記したようにトンネル軸線およびレベルの操縦修正は無限軌道の前進サイクル
中にされる。水平カーブが所望である場合、運転者はターンアウトオフセットを
使用する無限軌道の前進サイクル中に直線状のトンネル線から増加的にそれさせ
ることができる。垂直カーブは上記したように機械をそのレベルに設定し、カッ
タヘッド組立体を作動開始し1次いでポーリングサイクル中に後部支持ジヤツキ
54を伸長または収縮させることにより達成される。
ターンアウトまたはクロスカットを行なうために、運転者は揺動制限ロックを解
除しブーム20をさらに一方の側へ揺動させることができる。トンネルの一方の
側の揺動端を使用し1次いで機械を無限軌道の前進中にトンネル中心線に対しで
ある角度に向けることにより小半径のターンアウトまたはクロスカットを行なう
ことができる。
ディスクカッタ18に許される摩耗量は、力lタヘッド組立体12への接近し易
さおよび揺動幅の調整、可能性により、従来のトンネル穿孔機より大きい。
ディスクカッタ18を変更するために機械lOは切羽68から交換され、ディス
クカッタ18はカー、タヘッド組立体12の前部から交換される。惑い地盤に遭
遇した場合、ディスクカッタ18はブーム20の保護のもとでカッタヘッド組立
体12の後方から交換することができる。2人の作業者がディスクカッタ18を
交換することができ、各作業者はディスクカッタを交換するに要する時間はほぼ
30分である。
第5A 、5Bおよび50図は可動採鉱機械10のための液圧制御装置の概略図
である。ポンプ80.82は二方向流体静力学ポンプであり、そのフローおよび
ポンピング方向はそれらの各制御ポートに及ぼされる圧力信号により制御される
0両ポンプは電動モータ84により作動される。中立位置にある全ての制御弁に
より、オイルはポンプ80から導管86.弁88.導管90および弁92を経て
流れ、導管94を経てポンプ80に戻る。
同様にオイルはポンプ82から導管96.弁98.導管1OO5弁102.導管
104、弁106を経て流れ、導管108を経てポンプ82に戻る。補給ポンプ
110の左セクシ、ンはオイルを流体静力学弁88に供給する。オイルは2つの
チェック弁112のいずれか一方を経てループの定圧側に流れる。解除弁114
は最大ループ圧を制限する。補給オイル圧は解除弁116により制限される。
シャ7トル弁118はオイルを解除弁120を経てループの定圧側から導管12
4を経てオイルクーラ122へ向は且つオイルクーラ122からタンクへ向ける
。同様に弁98はオイルをポンプ82からループを@環させる。
プーム揺動シリンダ34A 、34Bおよびコンベヤ28を作動させるためにま
ずソレノイド弁126が左へ偏倚されねばならない。
オイルは次いでポンプ128から弁126.導管132および圧力低減バルブ1
34を経てセレクタ弁136へ流れる。このセレクタ弁136が左側に偏倚され
ると、バルブ106を偏倚させるべく導管138,140を経て右側へ波れる。
ポンプ82がポンプ82のループにオイルが弁106および導管146を経てコ
ンベヤ駆動モータ148へ波れる。オイルは導管150および弁106を経てモ
ータ14Bからループに戻る。解除弁152よび154は緊急停止中ループ圧を
制限する。
コンベヤの速度および方向を制御するために、オイルはセレクタ弁136から導
管138.158を経て減圧弁160に淀れる。弁160からオイルはコンベヤ
、セレクタ弁160へ流れる。セレクタ弁160が右側に偏倚されると、オイル
は導管164.シャツトル弁166および導管168を経てポンプ82の制御ポ
ートの1つに流れ、ループオイルを1つの方向へ循環させるべくポンプ82に向
ける。セレクタ弁162が左側に偏倚されるとオイルは導管170、シャツトル
弁172および導管174を経てポンプ82の他方の制御ポートへ流れ、かくし
てオイルをループの逆方向へ循環させるべくポンプに向ける。ポンプ容量は減圧
弁160をy4節することにより調整される。
左側に偏倚したセレクタ弁136によりワイパーアームシリンダ176.178
も作動される。オイルは導管138,180゜182.184を経てバルブ13
6からバルブ186.188へ流れる。弁186,188はブーム20に取り付
られたカムプレートにより交互に作動される。ブーム20が左側のある位置に達
するとカムはバルブ186を右側に偏倚させる。オイルはシリンダ176を伸長
させるべく弁186および導v190を経て瀉れる。オイルは導管192および
弁186を経てシリンダ176からタンクへ流れる。ブーム20が右側へ揺動す
る際カムは復帰弁186をその現位置へ引っこめさせる。オイルは次いでシリン
ダ176を収縮させるべく弁186および導管192を経て流れる。ブーム20
が右側のある位置に達するとカムは弁188を右側に偏倚させシリンダ178を
同様に伸長させる。
ブーム揺動シリンダ34A、34Bを作動させるためにオイルは弁126.導管
132,198を経てフロー制御弁200へ流れ、該制御弁はブームの揺動速度
を調整する。弁200からオイルは導管202および弁204を経て揺動方向セ
レクタ弁200へ流れる。弁204はソレノイド作動方向弁であり、該弁はカッ
タヘッド過負荷が電気装置により感知されるとブームの揺動を停止させる。
揺動セレクタ弁206が右側へ偏倚されるとオイルは導管210゜弁212およ
び導管214を経てブーム揺動シリンダ34A。
34Bに流れる。ブーム20は弁212により圧力供給に先立って揺動すること
を制限されている。この場合、導管216を経てシリンダ34A 、34Bから
漏れるオイルは導管218を経る導管219の圧力が解除弁220を開放しない
限り流れることができない、ブームがオイルの供給に先立って揺動しようとする
際、導管210中の圧力が硬化し弁200を閉じさせ、ブームの揺動を定速にす
る。圧力が導管210中で増大するとき弁220が開放しオイルを導管222お
よび弁206を経てタンクへ戻させる。弁20Bを右側へ偏倚させてオイルを導
管222、弁212および導管216を経てシリンダに送る。オイルは弁224
が開放されている間中弁212および導管210を経てタンクへ戻る。
無限軌道駆動装置を使用するためにセレクタ弁136は右側に偏倚される。導管
138,140,158.180などにおけるパイロットオイル圧は、タンクへ
解除され、かくして弁106を中心に置き且つコンベヤ駆動モータ148を停止
する。パイロ−/ トオイルは導管240,242,244,246を経て弁9
2.102へ流れかくしてポンプ80のループを左側のトラック駆動モータ25
2にまたポンプ82のループを右のトラック駆動モータ254に接続する。ポン
プ80のループのオイルは導管86,90.弁92および導v258を経てポン
プ80からモータ252に流れる。オイルはモータ252から導管260.弁9
2および導管94を経てポンプ80へ戻る。
解除弁264.266は装置の圧力を緊急停止の場合に制限する。ポンプ82の
ループ回路も前記と同じである。パイロットオイルはまた弁136から導管24
0,284,286を経てポンプ制御弁288,290に流れる。弁288のレ
バーが左へ動かされるとオイルは導管292を経てポンプ80の制御ポートの1
つに流れポンプを一方向へ働かさせる。弁288からの圧力およびポンプ80の
結果的な容量は弁288のレバーが中心から動かされる量に比例する。逆の駆動
方向が望まれる場合、弁288は右側に動かされオイルはポンプ80の他方の制
御ポートへオイルをそらし且つポンプの方向を逆にする。制御弁290は同じ方
法でポンプ82を方向付ける。弁288.290を作動させることにより、運転
者は両トラックの駆動を共にまたは所望により独立的に行なうことができる。
概略的な回路図の右側を参照するに、弁126が偏倚されるとき、オイルはまた
導管296,298,300,310を経て左側のフロアジヤツキ制御弁312
へ向けられる。弁312が右側に偏倚されると、オイルは導管314を経てシリ
ンダ52Aのロッド端ヘまた弁320のチェック弁に魔れる。オイルはシリンダ
52Aの端部からチェック弁、導管318および弁312を経てタンクへ汝れる
。シリンダ52Aは収縮する。弁312が右側に偏倚するとオイルは弁312.
導管318よび弁320を経てシリンダ52Aの頭端部に瀉れる。シリンダが伸
びシリンダ52Aの頭端部からのオイルが導管3148よび弁312を経てタン
クへ戻る。弁322゜324およびシリンダ52Bから成る右側の前部フロア−
ジヤツキ組立体は同様に作動する。制御弁312または322が偏倚されない場
合シリンダの位置は弁320.324のチェック弁部分によりロックにされる。
過負荷解除性が機械に係る負荷を制限するために弁320,324に与えられて
いる。圧力が導管314,318゜328または330のいずれかにある場合、
シャツトル弁332゜334.336および導v338を経てシャツトル弁34
0に送られ後に説明される後部フロア−ジヤツキを制御する。
導管298からのオイルはまた導管342,344を経て弁346.348へ流
れる。弁348が右側に偏倚されると、オイルは導管350.チェ、り弁352
、jJ管354,356,358゜チェック弁360、導管362および弁36
4.366を経て波れグリッパシリンダ5日および後部フロア−ジヤツキ54A
、54Bを伸長させ且つアキュミュレータ368を加圧する。可動採鉱機械lO
はこうして対向するジャフキおよびグリッパシリンダにより頭部でロックを受け
、圧力はアキュミュレータ368によりチェック弁352に勾して維持される。
圧力過負荷は解除弁372により制御される。グリッパシリンダ58は弁348
を左側に偏倚させることにより解除され、こうしてオイルは導管374.弁37
6および導管378を経てグリ7パシリンダ580ロフト端に送られる。オイル
は導管356.354.弁352.導管350および弁348を経てシリンダ5
8からタンクへ戻る。チェック弁352は導管375を経る導管374中の圧力
によりパイロット開放される。
フロア−ジヤツキは弁346を右側に偏倚させることにより上昇させることがで
き、オイルは導管382.弁384および導管386を経てシリンダ54A 、
54Bのロッド端に泣れまた弁364.366のチェック弁セクシ、ンに波れる
。同様にオイルはチェック弁360を解除すべく導管396,398を経て流れ
る。
オイルはかくしてシリンダ54A、54Bの頭部端から弁364゜366、導管
362、弁360、導管358,356を経てグリッパシリンダ58の頭部端に
流れこれらのシリンダを伸長させる。装置の意図された作動はグリッパシリンダ
58およびフロア−ジヤツキ54A、54Bを伸長させまた上記したように近い
順に頭部でロックを与えることであり、従って機械は弁346を使用する上下の
操縦を可能にする0例えば機械を下向きに操縦するために弁346は左側へ動か
される。オイルは導管400.弁376、導管378を経てグリッパシリンダ5
8のロッド端に送られこれらのシリンダを収縮させる。グリッパシリンダ58が
収縮するとこのグリッパシリンダの頭部端からのオイルは導管356,358.
弁360、導管362および弁364.366を経てフロア−ジヤツキの頭部端
へ送られる。フロア−ジヤツキシリンダ本体は機械に結合されているのでこれら
の本体は同様に上昇するがフロア−ジヤツキ圧はグリッパシリンダからのオイル
により維持される。過剰のオイルすなわち補給オイルはアキュミュレータ368
により供給されフロア−ジヤツキのロッド端からのオイルは導管386、弁38
2、弁384および導管386を経て後部フロア−ジャ”/キ・シリンダ54A
、54Bのロー、ド端へ流れる。後部フロア−ジヤツキが収縮し機械の後端部を
下降させる。導管382.396,398を経て流れる弁346からのオイルは
弁360を解除する。導管386からのオイルは弁364,366を解除しオイ
ルはシリンダ54A、54Bの頭部端から′jp364.366、導管362.
弁360および導管358,356を経てグリッパシリンダ58の頭部端に流れ
これらのシリンダを圧力下で伸長させる。これらのシリンダのロッド端からのオ
イルは導管378.弁376および導管374または400およびそれらの答弁
346または348を介し前記したように前部フロア−ジヤツキのいずれか一方
が動かされている場合オイル圧はシャツトル弁332,334,336および導
管338を経てシャツトル弁340に送られる。オイルは次いで導管402を経
て解除弁364,366へ流れる。オイルは次いでシリンダ54Aの頭部端から
シリンダ54Bの頭部端へ浣れる。
チェック弁360はシリンダからの淀れを制限し後部ジヤツキの垂直位置を維持
する。この装置の効果は後部ジヤツキ位置を維持する間に可動採鉱機械工0のロ
ーリング修正を可能にすることでオイルはまたポンプ128から弁126、導管
2968よび導管404を経て弁406に流れる。弁406が右側に偏倚される
と、オイルは導管408.弁410および導管412を経てずリエプロンリフト
シリンダ414に流れこれらのシリンダを伸長させる。弁410は弁゛406が
中心位置にある際シリンダ位置を維持する。弁406を左側に偏倚させてオイル
を導管416を経て送りオイルをシリンダ414の頭部端からタンクへ戻すべく
弁410をパイロット開放する間にシリンダ414を収縮させる。
オイルはまた導管418を経て遼れる。右側への弁420の偏倚はオイルを導管
420に流速制御弁424および導eE−426を経てスラストシリンダ40へ
向ける。このシリンダは弁424により制御された速度で伸長する。このシリン
ダを収縮させるために、弁は左側に偏倚され、オイルは導管428を経てシリン
ダ40のロッド端に送られ、シリンダは収縮する。
オイルはまた導管430を経て弁432に流れる。弁432を右側に偏倚させて
オイルを導管434.弁436および導管438を介してオイルをルーフ支持シ
リンダ70に送る。このシリンダへの圧力は減圧弁436によりEel整される
。シリンダ70を収縮させるために弁432が左側に偏倚されオイルは導管44
0を経てシリンダ700ロツド端に送られ該シリンダを収縮する。弁126が偏
倚されない場合ポンプ128からのオイルは電気ソレノイド弁444に送られる
。弁444の右側への偏倚はオイルを導管446゜448を介してカッタへ一2
ド微駆動モータ450に送る。オイルはまたシャー、トル弁452を経て渣れブ
レーキ454を解除する。オイルはモータ450からa管456および弁444
を経てタンクへ戻る。弁444の左側への偏倚は上記のオイルの流れを逆にしカ
ッタヘー、ド微駆動方向を逆にする。
第1O図に示すようにカッタヘッド組立体12はドラム16゜11のカー、夕取
り付はパッド28の転勤カー7タユニツト18およびハウジング612から成る
。転動カッタユニー7ト18は支持ハウジング612にポルト1トめされ、該ハ
ウジングは力iり取り付はバ。
ドロ08に溶接されている。カヤタ取り付はパッド608の角度および高さは第
11図に示されるように各カー、り18の位置および角度的方向を決める。取り
付はパッド608はポル)610により第10図の左側に示されるように中央ド
ラム16の外周に取り付けられている。ダボピン614がカッタパッドを位置決
めるためにまたカッタパッドに及ぼされた負荷を担うために使用されている。第
1O図はまたドラム16に設けられた潤滑油排出取り付は具616を示す、ドラ
ム16は第1O図に示されるように反時計方向に回転し、同時にブーム20によ
り頭部の一方の側から他方の側へ挿動される。
カッタプロフィルは第12図に示すようにカッタヘッド12の転動カッタユニッ
ト18の先端の好ましい位置および角度的な向きを示す、線CLはカッタヘッド
ドラムの中心線であり線ARはカッタヘッド組立体の回転水平軸線であり線SZ
はステーションゼロを示しまた角度Cはカッタアングル(所定のカッタと中心線
CLとの間の角度)を示す、線ARから線SZまでの距離はカッタヘッド組立体
の半径である。
カッタの半分はドラム中心線の各側に対称的に配置され左または右へ挿動する際
いずれかをカッタヘッドに切削させる。第12図のプロフィルにおけるカッタ位
置のe(CPIからCPI4)は第1O図のカッタヘッド組立体におけるカッタ
位置数(CPIからCPI4)に対応する。カッタ取り付はパッド608のそれ
ぞれはプロフィルの各側から1つの、同じ番号が付された2つのベースカッタの
ためのベースを与える。こうしてCMPlからCMPIIの番号が付されたカッ
タ取り付はパッドはそれぞれがカッタ位置番号CPIからCPIIにある2つの
フェイスカッタを支持する。加えて、カッタ取り付はパッドCMP1 、CMP
2およびCMP3はカッタ位置番号CP12.CP13およびCPI4で2つの
プロフィルカー、夕を支持する。カッタ位置番号CPIからCPIIのカッタは
カッタ位置番号CP12.CP13.CPI4におけるカッタが揺動端部でのみ
切削する間に連続的に切削する。
新蜆な切削作用を次に説明する。カッタ位置番号CPIにおけるカッタは、該カ
ッタが12時の位置でトロイダル形状の切削面と接触する際、岩盤を切削する。
力iりが反時計方向に下降する際。
カッタはそれが6時の位置で切羽を離れるまで切削し続ける。カッタがカッティ
グ面を横切って下降する間カッタヘッド組立体12は挿動の方向により右または
左に運動する。こうして各転動カッタユニット18はカッタヘッド組立体が側部
から側部へ挿動する際、切削面を下る実質的に螺旋状の経路を描く、フェイスカ
ッタのそれぞれはカッタヘッドが回転する際切羽から三日月型の岩石の細片を割
るように従動する。カッタ位置番号CPIのカッタが切羽を切削するために戻る
まで、カッタヘッド組立体はブームにより右または左に外されており、新しい岩
石の細片の除去を開始することができる。カー、夕貫入深さおよび切削間隔はブ
ームの揚動速度を調整することにより変更することができ、こうして切削動作を
各タイプの岩石のために適正にすることができる。
ブーム揺動時のカッタヘッドの高い点は全切羽幅にわたって岩石を切削する。可
動採鉱機械lOの格別な特徴の1つは岩盤に形成されるトロイダル形状の切削面
にある。切削面は水平面において円弧状でありまた垂直面において円弧状で従っ
てその形状はトロイダル状である。
カッタヘッド組立体12の側方への揚動速度は約5〜120in (13〜30
0cm) /winの間で変更することができ、望ましくは岩盤状態により約l
O〜40in (25〜100c謬)/■inとすることが望ましい、使用でき
る1つの揚動速度は約38in (90cm) /winである0石英層のよう
な非常に硬い岩盤の場合的12in (30cm)/■inのより低い揚動速度
を使用する。カッタヘッド組立体12の周囲でのカー、タユニット18の周速は
約400〜800ft (120〜240m) /win (1)間で変更する
ことができる。力7タヘッド回転速度はカッタヘッド組立体の半径および所望の
周速による。カッタヘッド組立体の半径は約38in(90cm)から約84i
n (215cm)とすることができる1例えばカッタヘッド組立体の半径が7
3in (185cm) (カッタヘッドの直径は約12ft (3,8m)
)である場合また所望の周速が523ft (159m) /winである場合
力フタヘッドの回転速度は毎分13.7回である。
側方揚動速度とカッタヘッド回転速度との比は切羽を横切る独立のカッタトラッ
ク間の水平距離に対応する。この比は硬岩の最も効果的なりラッキングを達成す
るために約1.25〜4.5in (3,2〜11.5cm) /回転で変更す
ることができる。各回転ごとに約1.25in(3,2cm)以下では硬岩は最
も効率的な作動のためにはあまりにも細かく破砕される。従って、例えば2.8
25in (8,7cm) /回転の比が、ある硬岩のために望ましい比である
。カッタヘッド組立体の半径が73in (185cm)でありまたカッタヘッ
ド回転速度が毎分13.7回であるならば、3Bin (90cm) /5hi
nの側方揚動速度は毎回転に付き2J25in (6,7cm)の比をもたらす
。
前記したように回転するカッタヘッド組立体の各貫入の深さは約0.1〜4in
(0,25〜1Oca+)の距離としまた貫入速度が岩盤の状態により約1〜
10in (2,5〜25cm) /winとすることができる。
乳l叉薯」
第6〜9図を参照するに本発明の第2の実施例は可動採鉱機械500であり、該
機械は水平に挿動し且つ垂直に可動の車輪状のカッタヘッド組立体502を含み
、該カッタヘッド組立体は無限軌道およびベースフレーム組立体504に取り付
けられている。この機械は最小限の準備をもって硬い岩盤に大径の種々の横断面
をもつ採鉱トンネルを掘削することができる。第1図に示した可動採鉱機械lO
に比較して、この機械500はより小型で軽量であり、さらに垂直方向レンジン
グカッタヘッドにより、機械10により掘削されるトンネルより実際に大径のト
ンネルを開削することができる。
カッタヘッド組立体502(第6図)は横方向水平軸線上の車輪状のドラム50
6からなり、該ドラム上には多数の転動するカッタユニーy ト508が周囲に
取り付けられている。これらのカッタユニットは望ましくは直径が約lO〜18
in (25〜45c+*)の硬岩用転勤ディスクカッタであり、その一般的な
タイプは1974年1月22日に発行されたサジエンの米国特許第378710
1号に示されている。これにかえて、カッタユニット508を1983年4月2
6日に発行されたサジエンの米国特許第4381038号に示されたることによ
りプロフィルを切削し1次いで左または右および上または下にトンネルの断面を
形成するために挿動する。カッタヘッドのパドルはずりをかき上げずリエプロン
510に乗せざらにずリコンベヤ514(第7図)に移す、カッタヘッド502
の詳細は第10図に示したカッタヘッド組立体12と同様である。
カッタヘッド組立体502は外側ブーム組立体516の2つのアーム間に取り付
けられる。カッタヘッドの内側の最終的な歯車装置は外側ブーム516の各側部
に取り付けられた2つの150kw(2oOHP)水冷電動モータ518により
駆動される。これらのモータは左側の1つが符号606で示されている対応する
駆動軸を介してカッタヘッド502を駆動する。駆動はドラム506のほぼ中心
に配置された直角ギヤボックス(図示せず)を介する。カッタヘッド内には遊星
歯車装置が設けられている。双方のモータ駆動軸は組み合せ駆動装置によりカッ
タヘッドを駆動する。外側のブーム516は内側のブーム522の外端部に設け
られた垂直部@52゜(第7図)により側部から側部に水平に揺動する。内側の
ブーム組立体522(第6図)は外側ブーム516のための垂直枢軸520およ
び外側ブームを位置決める揺動シリンダ528,530を支持する。内側ブーム
522の下方アーム558は垂直枢軸軸線520を与えるトラニオン組立体の下
方部分を支持する。内側ブームはその内端部で水平枢軸532(第6図)により
支持される。水平枢軸532はトラニオン560,562 (第7図)により与
えられている。ブームキャリアジ536はトラニオン560,562を支持する
。リフトシリンダ534A 、534Bは内側ブーム522.外側ブーム516
およびカッタヘッド502を垂直連結を必要とされた際に持ち上げる。左側のリ
フトシリンダ534Aは第6図に示され、右側のリフトシリンダ534Bは第7
図に示されている。
揺動シリンダ528,530は外側ブーム516および力7タヘッド502を水
平方向に揺動させるために設けられている。第7図に示されるように揺動シリン
ダ528.530の後部分は内側ブーム522の側部に取り付けられており、ま
たシリンダロッドの前部分は外側ブーム516の後側部分に設けられている。
ブームキャリッジ536(第6図)は内側ブーム522のための水平枢軸532
を支持し、スラストシリンダ538(第8図)からカッタヘッド502への水力
をになう、ブームキャリッジ536のフレームは前方へ遠く伸び且つリフトシリ
ンダ534A、534Bを定着させる。ブームキャリッジ536は無限軌道フレ
ーム542により支持された筒状の案内チューブ540(第8図)上を滑動する
青銅製の軸受けに取り付けられている。二連のチェーンコンベヤ512.514
がずリエプリン510からブームキャリッジ536の中心を経て後部に伸びる。
二連のコンベヤを使用する代りに単一のコンベヤを使用することもできる。コン
ベヤ駆動モータ592は第7図に示されている。
無限軌道フレーム542はブームキャリッジ536を支持する筒状の案内管54
0(第8.9図)を取り付ける。無限軌道フレームは採鉱中4つの20アージャ
ッキ544A、544B。
446A 、546Bにより支持されまたは非採鉱中無限軌道トラック548A
、548Bにより支持される。第9図に示されるように、無限軌道フレーム54
2は無限軌道トラック548A。
548Bを取り囲む、無限軌道フレーム542は両側部に設けられた2つの箱状
セクションからなりこれらのセクシ、ンはトラック548A、548B、fi械
の中間に設けられたブリー2ジビーム586および後部に設けられたクロスビー
ム598(第8図)を含む、グリッパシリンダ550A、550Bもまた硬岩採
鉱中の安定性のために無限軌道フレーム542に設けられている。側部グリッパ
パッドはフロー568,570で示されている。
さらに詳細のために第9図を参照するに、左側のグリッパパッド568は左側の
液圧グリ−7パシリンダ550Aにより作動され、シリンダ550Aは2つの揺
動シリンダ590Aの作用により揺動され、シリンダ590Aはグリッパシリン
ダ550Aおよびグリ−2バパツド568を下方に且つ破線で示された位置から
揺動させ、これによりグリ7パシリンダ550Aの伸長がグリッパパッド568
にトンネルの左側壁をつかまさせる。2つの左の揺動シリンダ590Aもまた第
6.7図に示されている。同様に右側のグリッパパッド570は右側の液圧グリ
ッパシリンダ550Bにより作動され、シリンダ550Bは2つの右側の揺動シ
リンダ590Bの作用により揺動され、シリンダ590Bはグリッパシリンダ5
50Bおよびグリツバパッド570を下方へ且つ破線で示された位置(第9図)
から揺動させ、これによりグリッパシリンダ550Bの伸長によりグリッパパッ
ド570にトンネルの右側壁をつかまさせる。2つの右の揺動シリンダ590B
もまた第7図に示されている。第9図はまた内側ブーム522の横断面を示す、
シュービーム584は横断面で示されコンベヤ512,514を収容している。
ブリッジビーム586は一方のトラックハウジングから他方のトラックハウジン
グへ伸びる。揺動シリンダ528,530もまた第9図の横断面に示、されてい
る、案内管540もまた第9図に示されている。運転中、スラストシリンダ53
8(第8図)は機械を案内管540の前方へ推進させる。
運転者の運転室は符号576(第6図)で示されている。従来の゛屯気装置は運
転室に配置された計器盤578を含む、運転者の運転室576は第1の実施例に
関して説明した運転室46と同様である6機械の液圧動力装置は第7図に符号6
02で示されている。
符号572(M6図)で示されたビームエレクタシリンダはその両端部にU状の
ビームサポート574を備える0図示されていないがビームエレクタの配置はリ
ングビーム598が所定位置に持ち上げられる際、各リングビー1.598に安
定性を与えるためにトンネルの幅より小さい距離を陥てた2つのビームエレクタ
を含む、これらは約60度リングビーム598の曲率中心に関して隔てられてい
る。
エレクタ組立体は矢印596(第6図)により示されるように、はホ180度の
円弧を経て揺動し、ビームエレクタシリンダ572の採鉱部位置は第6図に57
2rで示されている。ビームエレクタ組を体(シリンダ572を含む)の揺動は
液圧モータに駆動されるロータリアクチュエータ600による。ロークリアクチ
ュエータは180度回転する液圧モータである。
第8図は破線80により示される最小限のプロフィルを示す、第8図はまたブー
ムおよびカッタヘッドが一方の側から他方の側へ最大限揺動し1次いで垂直にお
よび側部から側部へ最大限揺動される際に生じる結果を示す、その結果は、基本
的に、丸みを持ったコーナを有する矩形状で、破線556により示される最大プ
ロフィルである。下方の左側コーナは524で示され、下方の右側コーナは52
6で示されている。最終的には平らな座部を作るが岩石の量を籠小眼にすること
であり、それはリングビーム598のための平らなプラットホームを作るために
(例えばジヤツキハンマのような手段により)下方のコーナ524.526外に
割られねばならない、リングビーム598はそれらの間にワイヤメツシュまたは
他の軽量のダイニング以外のサポートを持たない、リングビームは3〜4のセグ
メントから組み立てられる。ビーム部分に関する限り、ビームは3つの部分の使
用が標準的であるが、4つの部分の使用も可能である。第6図はカッタヘッド組
立体502を側面図で示す。カッタヘッド組立体502の詳細は、第1o図に示
したと同様である。カッタヘッドの補助とみなされるカッタ列は変更できる広範
な曲線プロフィルを含む、一般に、より小さい曲率では底部の側部に小さいコー
ナが作られる。
トンネル掘削を開始するために1M転者がカッタへツバ502が切羽の山間点5
54に触れるまで切羽552(第7図)に向けて機械500を進める。フロア−
ジヤツキが次いで機械をレーザによって予め定められたレベルに持ち上げる。搭
載したミニコンピユータが機械の位置を入力しカー2りへ一7ド502が僅かに
岩盤中に進められる。運転者は次いで作動を開始し、カッタヘッド502はリン
グビーム598を受けるように設計された第9図に示すドーム状のプロフィルを
例とするいくつかのプログラムに組まれたプロフィル形状を切削する。水平軸線
および垂直軸線におけるブームの高低を測定するリニアトランスデユーサに応答
しての切削サイクル中ブームの動きを制御する。これに代えて手動制御を用いる
こともできる。
切削サイルクの終了後、運転者は機械500を岩盤中に進め、再びスタートボタ
ンを押す、一連の切削サイクルの終rと推進ストロークの終了後、運転者はフロ
ア−ジヤツキを上げ、罵限軌道を僅かに(例えば75cm)前進させ、ジヤツキ
を新しい切削サイクルの開始のために伸長させる0機械がほぼ7m新しい切羽中
に進められた後、グリッパ530A、550Bが支持のために伸長される。
採鉱機械500のための液圧制御装置は、第5A、5B、5C図に示した可動採
鉱機械10の液圧制御装置と原理において同様である。
採鉱機械500のカッタプロフィルは、第12図に示した機械10のそれと原理
において同様である。
ダ4−5・
FIGIO
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)硬岩にトンネルを開削する方法であって、(a)前記硬岩を切削するため の車輪状のカッタヘッド組立体手段を用意すること.前記カッタヘッド組立体手 段は実質的に水平な回転軸線を有し且つそれぞれがそれ自体の軸線の回りに回転 可能の多数の周辺取り付けの転動力ッタユニットを有する。 (b)前記カッタへッド組立体手段をその水平軸線の回りに回転させる間、前記 回転するカッタヘッド組立体手段を硬岩の切羽中に突入させること、 (c)前記カッタヘッド組立体手段をその実質的に水平な軸線の回りに回転させ る間、前記回転するカッタヘッド組立体手段を前記硬岩の切羽を横切って掃動さ せること.前記カッタへッド組立体手段に設けられた転動力ッタユニットは切羽 との接触によりそれぞれの軸線の回りに回転され、切羽を移行する間に前記切羽 に実質的に螺旋状の切り溝を形成し、前記掃動およびカッタヘッド組立体手段の 回転はカッタヘッド組立体手段が切羽を完全に横切って移行するまで継続する。 (d)前記カッタヘッド組立体手段をその水平軸線の回りに回転させる間、前記 回転するカッタヘッド組立体を硬岩の切羽中に突入させること、 (e)前記カッタへッド組立体手段をその実質的に水平な軸線の回りに回転させ る間、前記回転するカッタへッド組立体手段を前記硬岩の切羽を横切って戻る掃 動をさせ,この掃動作用およびカッタヘッド組立体の回転を前記回転するカッタ ヘッド組立体が硬岩の切羽を完全に横切って移行するまで継続すること.および (f)前記(b),(c),(d)および(e)の工程を繰り返すことを含む硬 岩にトンネルを開削する方法。 (2)前記カッタヘッド組立体手段は約400〜800ft(120〜240m )/minの周速を与える選択された回転速度で回転される特許請求の範囲第( 1)項記載の方法。 (3)前記回転するカッタへッド組立体手段は突入深さが約0.1〜4in(0 .25〜10cm)となるまで硬岩の切羽中に突入される特許請求の範囲第(1 )項記載の方法。 (4)前記カッタへッド組立体手段は約36〜84in(90〜215cm)の 半径を有する特許請求の範囲第(2)項記載の方法。 (5)前記カッタヘッド組立体手段は約36〜84in(90〜215cm)の 半径を有し、また各転動力ッタユニットは約10〜18in(250〜45cm )の直径を有するディスクカッタである特許請求の範囲第(3)項記載の方法。 (6)前記工程(c)および(e)において,カッタヘッド組立体手段を水平に 掃動させることを含む特許請求の範囲(2)項記載の方法。 (7)前記高低(c)および(e)において、前記カッタヘッド組立体手段を水 平に掃動させることを含む特許請求の範囲第(3)項記載の方法。 (8)硬岩に採鉱トンネルを開削する方法であって。 (a)前記硬岩を切削するための車輪状のカッタヘッド組立体手段を用意するこ と、前記カッタへッド組立体手段は水平な回転軸線を有し且つ周囲に取り付けら れた多数のディスク状のカッタユニットを有する、 (b)前記カッタヘッド組立体手段を選択された周速を与えるべく選択された回 転速度で水平軸線の回りに回転させること、(c)前記回転するカッタへッド組 立体を選択された突入深さが得られるまで前記硬岩中に前方べ突入させること、 (d)前記回転するカッタヘッド組立体手段を選択された切削幅が得られるまで 選択された掃動速度で前記硬岩を経て第1の水平方向へ側方に掃動させること、 (e)前記回転するカッタヘッド組立体手段を選択された突入深さが得られるま で前記硬岩中に前方へ突入させること、(f)前記回転するカッタヘッド組立体 手段を選択された切削幅が得らえるまで選択された掃動速度で前記硬岩を経て他 の水平方向へ側方へ掃動させること、 (g)その後前記工程(c),(d),(e)および(f)を繰り返すことを含 む硬岩に採鉱トンネルを開削する方法。 (9)前記周辺速度は約400〜800ft(120〜240m)/minであ る特許請求の範囲第(8)項記載の方法。 (10)前記突入深さは約0.1〜4in(0.25〜10cm)である特許請 求の範囲第(8)項記載の方法。 (11)前記掃動速度は約5〜120in(13〜300cm)/minである 特許請求の範囲第(8)項記載の方法。 (12)前記掃動速度と前記カッタヘッド回転速度との比は約1.25〜4.5 in(3.2〜11.5cm)/回転である特許請求の範囲第(8)項記載の方 法。 (13)硬岩に採鉱トンネルを開削する方法であって、(a)前記硬岩を切削す る車輪状のカッタヘッド組立体手段を用量すること、前記カッタヘッド組立体手 段は水平な回転軸線を有し且つ周辺配置の多数のディスク状のカッタユニットを 有する、(b)前記カッタヘッド組立体を約400〜800ft(120〜24 0m)/minの間の周速を与えるべく選択された回転速度で水平軸線の回りに 回転させること、 (c)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約0.1〜0.4in(0.25 〜10cm)の間の突入深さが得られるまで前記硬岩中に前方へ突入させること 、 (d)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約5−120in(13〜300 cm)/minの間の掃動速度で前記硬岩を経て第1の方向へ側方に掃動させる こと、前記掃動速度とカッタヘッド回転速度との比は選択された切削幅が得られ るまで毎回転ごとに約1.25〜4.5in(3.2〜11.5cm)の間であ る。 (e)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約0.1〜4in(0.25〜1 0cm)の間の突入深さが得られるまで前記硬岩中に前方へ突入させること。 (f)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約5〜120in(13〜300 cm)/minの間の回転速度で前記硬岩を経て他の水平方向へ側方に掃動させ ること、前記掃動速度とカッタヘッド回転速度との比は選択された切削幅が得ら れるまで約1.25〜4.25in(3.2〜11.5cm)/回転の間である 。 (g)その後前記工程(c),(d),(e)および(f)を繰り返す硬岩に採 鉱トンネルを開削する方法。 (14)硬岩にトンネルを開削する方法であって。 (a)前記硬岩を切削する車輪状のカッタヘッド組立体手段を用意すること、前 記カッタヘッド組立体手段は実質的に水平な回転軸線を有し且つそれぞれがその 軸線の回りに回転可能な周辺配置の多数の転動力ッタユニットを有する、 (b)前記カッタヘッド組立体手段をその水平軸線の回りに回転させる間、前記 回転するカッタヘッド組立体手段を前記硬岩の切羽中に前方へ突入させること、 (c)前記カッタヘッド組立体手段をその実質的に水平な軸線の回りに回転させ る間、前記回転するカッタヘッド組立体を前記硬岩の切羽を横切って掃動させる こと、前記カッタヘッド組立体手段に設けられた転動力ッタユニットは切羽との 接触によりそれらの軸線の回りに回転され切羽を移行する際に切羽に実質的に螺 旋状の切り溝を形成し、前記掃動作用およびカッタヘッド組立体手段の回転は前 記カッタヘッド組立体手段が切羽を横切る運動を完了するまで継続する、 (d)前記カッタヘッド組立体をその水平軸線の回りに回転させる間、前記回転 するカッタヘッド組立体手段を硬岩の切羽中に前方へ突入させること、 (e)前記カッタヘッド組立体手段の回転を停止し、その後前記カッタヘッド組 立体を逆方向へ回転させること、(f)前記カッタヘッド組立体手段をその実質 的に水平な軸線の回りに回転させる間、前記回転するカッタヘッド組立体手段を 前記硬岩の切羽を横切って戻る掃動をさせ、その掃動作用とカッタヘッド組立体 手段の回転を前記回転するカッタヘッド組立体手段が硬岩の切羽を完全に横切る まで継続する。 (g)その後前記工程(d),(e)および(f)を繰り返すことを含む硬岩に トンネルを開削する方法。 (15)前記カッタヘッド組立体は約400〜800ft(120〜240m) /minの周速を与えるべく選択された回転速度で回転される特許請求の範囲第 (14)項記載の方法。 (16)前記回転するカッタヘッド組立体手段は突入深さが約0.1〜4in( 0.25〜10cm)となるまで前記硬岩の切羽中に前方へ突入される特許請求 の範囲第(14)項記載の方法。 (17)前記カッタヘッド組立体手段は約38〜84in(30〜215cm) の半径を有する特許請求の範囲第(15)項記載の方法。 (18)前記カッタへッド組立体は約36〜84in(90〜215cm)の半 径を有し、各転動するディスク状のカッタユニットは約10〜18in(25〜 45cm)の直径を有するディスクカッタである特許請求の範囲節(16)項記 載の方法。 (19)前記カッタヘッド組立体手段を前記工程(c)および(f)において水 平方向に掃動させることを含む特許請求の範囲第(15)項記載の方法。 (20)前記カッタヘッド組立体手段を前記工程(c)および(f)において水 平に掃動させることを含む特許請求の範囲第(16)項に記載の方法。 (21)硬岩に採鉱トンネルを開削する方法であって、(a)前記硬岩を切削す る車輪状のカッタヘッド組立体手段を用意すること、前記カッタヘッド組立体手 段は水平な回転軸線を有し且つ周辺取り付けの多数のディスク状のカッタユニッ トを有する、(b)前記カッタヘッド組立体手段を選択された周速を与えるべく 選択された回転速度でその水平軸線の回りに回転させること、(c)前記回転す るカッタヘッド組立体手段を選択された突入深さが得られるまで前記硬岩中に前 方へ突入させること、(d)前記回転するカッタヘッド組立体手段を選択された 切削幅が得られるまで選択された掃動速度で前記硬岩を介して第1の水平方向へ 側方に掃動させること。 (e)前記回転するカッタヘッド組立体手段を選択された突入深さが得られるま で前記硬岩中に前方へ突入させること、(f)前記カッタヘッド組立体手段の回 転を停止し、その後前記カッタヘッド組立体手段を逆の回転方向へ回転させるこ と、(g)前記回転するカッタヘッド組立体手段を選択された切削幅が得られる まで選択された掃動速度で前記硬岩を経て他の水平方向へ側方に掃動させること 、 (h)その後前記工程(e),(f)および(g)を線り返すことを含む硬岩に 採鉱トンネルを開削する方法。 (22)前記周速は約400〜800ft(120〜400m)/minである 特許請求の範囲第(21)項記載の方法。 (23)前記突入探さは約0.1〜4in(0.25〜10cm)である特許請 求の範囲第(21)項記載の方法。 (24)前記掃動速度は約5〜120in(13〜300cm)/minである 特許請求の範囲第(21)項記載の方法。 (25)前記掃動速度と前記カッタヘッドの回転速度との比は約1.25〜4. 5in(3.2〜11.5cm)/回転である特許請求の範囲第(21)項記載 の方法。 (26)硬岩に採鉱トンネルを開削する方法であって、(a)硬岩を切削する車 輪状のカッタヘッド組立体を用意すること.前記カッタヘッド組立体手段は水平 な回転軸線を有し、周辺取り付けの多数のディスク状のカッタユニットを有する 、(b)前記カッタヘッド組立体手段を約400〜800ft(120〜240 m)/minの間の周速を与えるべく選択された回転速度でその水平軸線の回り に回転させること、 (c)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約0.1〜4in(0.25〜1 0cm)/minの間の突入深さが選られるまで前記硬岩中に前方へ突入させる こと、 (d)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約5〜120in(13〜300 cm)/minの掃動速度で前記硬岩を経て第1の水平方向へ側方に掃動させる こと、ここで前記掃動速度とカッタヘッド回転速度との比は選択された切削幅が 得られるまで約1.25〜4.5in(3.2〜11.5cm)/minである 、 (e)前記回転するカッタヘッド組立体手段を約0.1〜4in(0.25〜1 0cm)の間の突入深さが得られるまで前記硬岩中に前方へ突入させること、 (f)前記カッタヘッド組立体手段の回転を停止しその後前記カッタヘッド組立 体手段を逆方向へ回転させること、(g)前記回転するカッタヘッド組立体手段 を約5〜120in(13〜300cm)/minの間の掃動速度で前記硬岩を 経て他の水平方向へ側方に掃動させること、ここで前記掃動速度と前記カッタヘ ッド回転速度との比は選択された切削幅が得らえるまで約1.25〜4.25i n(3.2〜15cm)/minである、(h)その後前記工程(e),(f) および(g)を線り返すことを含む硬岩に採鉱トンネルを開削する方法。 (27)水平掃動により硬岩中に採鉱トンネルを開削する可動採鉱機械であって 、 (a)前記硬岩を切削するための車輪状のカッタへッド組立体手段であって実質 的に水平な回転軸線を有し、周辺取り付けの多数の転動力ッタユニットを有する カッタヘッド組立体手段と、(b)前記カッタヘッド組立体手段をその水平軸線 の回りに回転させるための回転手段と、 (c)前記カッタヘッド組立体手段を支持するためのブーム組立体手段と、 (d)前記ブーム組立体手段を支持するためのブームキャリッジ手段と、 (e)前記ブームキャリッジ手段に取り付けられ、前記ブーム組立体手段および 前記カッタヘッド組立体手段を側部から側部へ水平に掃動させるための掃動手段 と、 (f)前記ブームキャリッジ手段を滑動可能に支持するためのベースフレーム手 段と、 (g)前記べースフレーム手段に取り付けられ前記ブームキャリッジ手段、前記 ブーム組立体手段およびカッタヘッド組立体手段を前方へ推進させるためのスラ スト手段と、(h)前記べースブレーム手段に取り付けられ、前記スラスト手段 が前記ブームキャリッジ手段を前方へ推進させる際および前記掃動手段が前記カ ッタヘッド組立体手段を側部から側部へ掃動させる際、前記べースフレーム手段 を固定的に保持する保持手段と、(i)前記べースフレーム手段を輪送するため の輪送手段とを含む可動採鉱機械。 (28)さらに、前記カッタヘッド絹組体手段から切削された岩石を取り除くた めのずり除去手段を含む特許請求の範囲第(27)項記載の可動採鉱機械。 (29)前記ずり除去手段けさらにずりエプロン手段および前記カッタヘッド組 立体手段からの切削された岩石を蓮ぶためのコンベヤ手段を含む特許請求の範囲 第(28)項記載の可動採鉱機械。 (30)前記転動力ッタユニットは直径が約10〜18in(25〜45cm) のディスクカッタである特許請求の範囲第(27)項記載の可動採鉱機械。 (31)前記ブームキャリッジ手段に取り付けられた前記掃動手段は前記ブーム キャリッジ手段に取り付けられた液圧シリンダ手段を含む特許請求の範囲第(2 7)項記載の可動採鉱機械。 (32)前記ベースフレーム手段に取り付けられた前記スラスト手段は前記べー スフレーム手段に取り付けられた液圧シリンダ手段を含む特許請求の範囲第(2 7)項記載の可動採鉱機械。 (33)前記ベースフレーム手段に取り付けられた前記保持手段は前記ベースフ レーム手段に取り付けられた液圧グリッパシリンダ手段を含む特許請求の範囲第 (27)項記載の可動採鉱機械。 (34)前記ベースフレーム手段を輪送するための前記輪送手段は前記ベースフ レーム手段に取り付けらた無限軌道手段を含む特許請求の範囲第(27)項記載 の可動採鉱機械。 (35)前記ブームキャリッジ手段に取り付けられたルーフサポート手段を付加 的に含む特許請求の範囲第(27)項に記載の可動採鉱機械。 (36)水平掃動と縦動きとにより硬岩に採鉱トンネルを開削する可動採鉱機械 であって、 (a)前記硬岩を切削するための車輪状のカッタヘッド組立体手段であって。実 質的に水平の回転軸線を有し且つ周辺取り付けの多数の転動力ッタユニットを有 するカッタヘッド組立体手段と、(b)前記カッタヘッド組立体手段をその水平 軸線の回りに回転させる回転手段と、 (c)前記カッタヘッド組立体手段を支持するための外ブーム組立体手段と、 (d)前記外ブーム手段を支持するための内ブーム組立体手段と、 (e)前記外ブーム組立体手段および前記カッタヘッド組立体手段を側部から側 部へ水平に掃動するための前記内ブーム組立体に取り付けられた掃動手段と、 (f)前記内ブーム組立体手段を支持するブームキャリッジ手段と、 (g)前記ブームキャリッジ手段に取り付けられ前記内ブーム組立体、前記外ブ ーム組立体および前記カッタヘッド組立体を垂直に持ち上げるためのリフト手段 と、 (h)前記ブームキャリッジ手段を滑動可能に支持するためのベースフレーム手 段と、 (i)前記ベースフレーム手段に取り付けられ、前記ブームキャリッジ手段、前 記内ブーム組立体、前記外ブーム組立体および前記カッタヘッド組立体を前方へ 推進するためのスラスト手段と、(j)前記ベースフレーム手段に取り付けられ 、前記スラスト手段が前記ルームキャリッジ手段を前方へスラストする際および 前記掃動手段が前記カッタヘッド組立体を側部から側部へ掃動する際、前記ベー スフレーム手段を固定的に保持する保持手段と、(k)前記ベースフレーム手段 を輸送するための輸送手段とを含む可動採鉱機械。 (37)さらに前記カッタヘッド組立体手段が切削された岩石を取り除くための ずり除去手段を含む特許請求の範囲第(36)項記載の可動採鉱機械。 (38)前記ずり除去手段はずりエプロン手段および前記カッタヘッド組立体手 段から切削された岩石を除去するためのコンベヤ手段とを含む特許請求の範囲第 (37)項記載の可動採鉱機械。 (39)前記転動力ッタユニットは直径が約10〜18in(25〜45cm) のディスクカッタである特許請求の範囲第(36)項記載の可動採鉱機械。 (40)前記内ブーム組立体手段に取り付けられた前記掃動手段は液圧シリンダ 手段を含む特許請求の範囲第(36)項記載の可動採鉱機械。 (41)前記ブームキャリッジ手段に取り付けられたリフト手段は前記内ブーム 組立体手段を垂直に持ち上げるための液圧シリンダ手段を含む特許請求の範囲第 (36)項記載の可動採鉱機械。 (42)前記ベースフレーム手段に取り付けられたスラスト手段は前記ルームキ ャリッジ手段を前方へ推進するための前記ベースフレーム手段に取り付けられた 液圧シリンダ手段を含む特許請求の範囲第(36)項記載の可動採鉱機械。 (43)前記ベースフレーム手段に取り付けられた保持手段は前記スラスト手段 が前記ブームキャリッジ手段を前方へ推進する際および前記掃動手段が前記カッ タヘッド組立体手段を側部から側部へ掃動する際、前記ベースフレーム手段を固 定的に保持するための液圧グリッパシリンダを含む特許請求の範囲第(36)項 記載の可動採鉱機械。 (44)前記ベースフレーム手段を輪送するための輪送手段は前記ベースフレー ムに取り付けられた無限軌道手段を含む特許請求の範囲毎(36)項記載の可動 採鉱機械。 (45)さらに前記内ブーム組立体手段に取り付けられたビームエレクタ手段を 含む特許請求の範囲第(36)項記載の可動採鉱機械。
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