NO303651B1 - FremgangsmÕte og maskin for boring av drifter, tunneler, strosser, fjellrom eller lignende - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for boring av drifter, tunneler, strosser, fjellrom og lignende med verktøyer såsom skivekuttere, som virker på en underskjærende måte på en bergflate, og en maskin for utføring av slik boring.

Underskjærende skivekuttere som arbeider ut fra et pilotborehull eller- åpning er kjent som et effektivt skjæresys-tem, fordi det i et slikt tilfelle ikke er stenens høye kompresjonsstyrke som må overvinnes, men bare dens lave strekkstyrke. En tunnelmaskin med et roterende hode, som kjent fra DE 31 40 707 Al, har et pilot-bor foran på hodet. Pilotboret arbeider på vanlig måte (dvs. med et konvensjonelt borhode) og bak pilotboret er det flere verktøybærere utformet som radielt svingbare armer. Skivekuttere på disse armene går ut i fra et sentralt plassert pilothull for derved å skjære berget på en underskjærende måte, med en radiell utsvingingsbevegelse av armene. Utboringen av et pilothull med en relativ stor diameter under utnyttelse av et vanlig borhode krever stor kraft og er vanskelig å utføre samtidig med skivekuttere som arbeider med underskjæring. Det betraktes også som en ulempe at pilotborehull-boringen krever stor skyvkraft.

I en annen kjent tunnelmaskin (DE 87 17 189 Ul), er to svingbare bærearmer forsynt med skivekuttere montert parallelt med hverandre på et rotasjonshode på en slik måte at de befinner seg på hver sin side av en diameterlinje i hodet. Svingepunktene for bærearmene er plassert på hodets omkrets, på en slik måte at bærearmene vender mot hverandre. Istedenfor å bore et pilothull vil i dette tilfelle hver av de to skivekutterne starte mot berget på et punkt som ligger på utsiden av den sentrale linje som svarer til hodets rotasjonsakse, med hensyn til den tilordnede bærearms svingepunkt, og vil så bevege seg langs armens svingebane, forbi den sentrale linje og fortsette ut mot åpningens perimeter. Dette betyr at hver skivekutter utsettes for meget forskjellige betingelser under bærearmens svingebevegelse. Særlig gjelder at hver skivekutter starter i en liten avstand fra sentrallinjen, hvilken avstand avtar helt til sentrallinjen er krysset. Deretter vil skivekutteren fremdeles arbeide i nærheten av det sentrale skjæreområde. Som det vil bli forklart senere, er dette lite effektivt. Dessuten er maskinen begrenset til bruk av bare to skivekuttere.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for boring av drifter, tunneler, strosser, fjellrom eller lignende under utnyttelse av underskjæringsprinsippet, men uten behovet for en på forhånd boret pilotåpning, frembragt separat under utnyttelse av et konvensjonelt borhode. Ifølge oppfinnelsen muliggjøres en effektiv skjæring av bergflaten under gunstige forhold for verktøyene, utelukkende under anvendelse av underskjæringsprinsippet. Dessuten kan det benyttes et større antall verktøy enn to. I tillegg til fremgangsmåten tar oppfinnelsen også sikte på å tilveiebringe en maskin som egner seg særlig for utførelse av fremgangsmåten og hvormed drifter, tunneler eller lignende kan bores under meget gunstige driftsbetingelser for verktøyene. Oppfinnelsen tar også særlig sikte på å tilveiebringe en fordelaktig utførelsesform av en slik maskin. Ytterligere fordeler med oppfinnelsen er angitt nedenfor.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det at med i det minste et verktøy montert på en svingbar verktøyarm, som er montert på maskinens roterende hode, blir et sentralt område av bergflaten skåret radielt i fra utsiden og innover under svinging av verktøyarmen, mens med i det minste et annet verktøy montert på i det minste en annen svingbar verktøyarm, som bærer verktøyet, blir et ytre område rundt det sentrale berflateområde skåret radielt i fra innsiden og utover under svinging av den andre verktøyarm. Det tverrsnitt man derved oppnår kan være den endelige profil eller en mellomprofil.

En slik fremgangsmåte gjør det mulig å bore en drift eller lignende på en fordelaktig måte og under særlig gunstige og effektive driftsbetingelser for verktøyene, uten bruk av et konvensjonelt borhode for tilveiebringelse av et pilothull, og hele tiden utelukkende under anvendelse av underskjæringsprinsippet. Oppfinnelsen tar hensyn til at skivekuttere eller lignende verktøy, som arbeider med underskjæring, ikke vil virke tilfredsstillende under visse forhold, hvor de utsettes for ugunstige virkninger og stor slitasje. Dette er særlig tilfelle dersom alle skivekutterne skal arbeide under den radielle bevegelse, med kutterarmen svingende fra innsiden og utover, særlig når boreradius er mindre enn radien til selve skivekutteren. Med "boreradius" menes her avstanden mellom det respektive startpunkt for skiven på bergflaten og referanseaksen, dvs. aksen til hodets rotasjonsbevegelse. Disse problemer møter man ikke ved bruk av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Tvert i mot kan i dette tilfelle skivekutterne bringes til å arbeide fordelaktig med hensyn til borevirkning, spenningspåkjenninger og slitasje, nettopp som følge av deres plassering på verktøyarmene og den retning som hver verktøyarm svinges i.

Bergflatens sentrale område begrenses vanligvis av en sirkel. Et ytre område rundt det sentrale område kan også være sirkulært i projeksjonen, dersom man ønsker en sirkulær driftprofil. Man kan imidlertid også tilveiebringe andre profiler for ytterområdet.

Et verktøy eller flere verktøy, som er plassert for skjæring av bergflatens sentrale område, og et verktøy eller flere verktøy, som er plassert for skjæring av et ytre område ved påbegynnelsen av den respektive skjæresyklus, kan starte på radielt ulike steder, på en slik måte at skjæreområdene overlapper, eller verktøyene kan starte på en i hovedsaken lik avstand fra referanseaksen. I så henseende foreligger det flere muligheter for utførelse av fremgangsmåten innenfor rammen av oppfinnelsen. Det kan videre være fordelaktig å la minst et respektivt verktøy virke samtidig på det sentrale område og det ytre område, og så svinge verktøyarmene radielt i motsatte retninger. I en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan de aktuelle verktøy settes mot bergflaten på ulike tidspunkter ved påbegynnelsen av hver skjæresyklus.

I samsvar med de foreliggende forhold og krav kan man velge ulike radielle forhold mellom det sentrale og det ytre område. Fordelaktig kan man, ved boring av et tilnærmet sirkulært tverrsnitt, velge forholdet mellom det sentrale områdes radielle utstrekning og det ytre områdes maksimale radielle utstrekning slik at det i det minste tilnærmet svarer til forholdet mellom antall verktøy som arbeider i det sentrale område og antall verktøy som arbeider i det ytre område." Skal det bores ut en sirkulær profil, så har man et stort sett fritt valg, ikke bare med hensyn til størrelsen av det sentrale og det ytre område, men også med hensyn til antall verktøy i hvert område. Særlig for en sirkulær profil gjelder at det sentrale område bør velges så stort som mulig, med et tilsvarende høyt verktøyantall for skjæring av det sentrale område.

Ved egnet styrt påvirkning av bevegelsene til verktøyarmene kan det tilveiebringes drifter eller strosser med forskjellige tverrsnittsformer og- størrelser. Et ytre område rundt det sentrale bergflateområde kan gis en ikke-sirkulær tverrsnittsform, enten direkte ved bruk av skjæreverktøyene, eller kan tilformes senere for oppnåelse av en ønsket ikke-sirkulær tverrsnittsform, etter at man først har skåret et sirkulært utgangstverrsnitt.

Det vil være fordelaktig at man først, under skjæringen av i det minste en del av bergflatens sentrale område og et ytre område rundt det sentrale område, skjærer et i hovedsaken sirkulært tverrsnitt og deretter skjærer en tverrsnittsprofil som avviker fra den sirkulære. Dersom det sentrale område ikke skjæres fullt ut under påbegynnelsen av det sistnevnte arbeidstrinn, noe som vil kunne være fordelaktig i noen tilfeller, kan resten av det sentrale område skjæres mens man foretar avviksskjæringen av den ytre profil i forhold til den sirkulære form.

For skjæring av det sentrale område og et ytre område, innenfor rammen av oppfinnelsen, kan det benyttes et likt antall verktøy i hvert tilfelle, enten et verktøy for hvert område eller to verktøy for hvert område, eller flere verktøy. Ved skjæring av en tverrsnittsprofil som avviker fra den sirkulære kan det imidlertid være fordelaktig å velge antall verktøy for det ytre område større enn det antall verktøy som benyttes for det sentrale område. Dette vil være fordelaktig med hensyn til energiforbruket som benyttes for boringen eller som må tilveiebringes av tunnelmaskinen.

En maskin av den nevnte type, hvilken maskin egner seg særlig for utførelse av den beskrevne fremgangsmåte, har et hode som er roterbart og bevegbart i boreretningen. På dette hode er det montert verktøyarmer som er radielt svingbare ved hjelp av drivverk i forhold til en referanseakse, som er hodets rotasjonsakse. Verktøyarmene har verktøybærere for verktøy, såsom skivekuttere, som arbeider med underskjæring. Maskinen er kjennetegnet ved at: for skjæring av et sentralt bergf lateområde er i det minste en verktøyarm svingbar fra en utgangsstilling, i hvilken dens verktøy er plassert på startpunktet på bergflaten, mellom referanseaksen og bergflatens ytre omkrets, og innover til en sluttstilling i hvilken verktøyet befinner seg på eller nær referanseaksen, og

for skjæring av et ytre bergflateområde, rundt det sentrale område, er i det minste en verktøyarm svingbar fra en startstilling, i hvilken dens verktøy er plassert på et startpunkt mellom referanseaksen og bergflatens ytre omkrets, og utover til en stilling i hvilken dette verktøy vil være plassert ved bergflatens ytre omkrets.

En slik maskin krever ikke et pilotbor, men har bare radielt svingbare verktøyarmer. En slik maskin kan skjære en bergflate på en fordelaktig måte i ulike områder ved hjelp av verktøy tilordnet disse områder, og under særlig gunstige arbeidsbetingelser for verktøyene. Maskinen kan arbeide med to, men særlig også med mer enn to verktøy, og i prinsippet kan hver verktøyarm være forsynt med i det minste et verktøy, såsom en skivekutter. Antall verktøyarmer med verktøy kan velges spesielt for hvert område, avhengig av de rådende . forhold. Dreier det seg om en sirkulær profil, så har man her et i hovedsaken helt åpent valg, slik at man således kan tilfredsstille et bredt kravområde.

For skjæring av et ytre bergf lateområde kan det benyttes et likt eller ulikt antall verktøyarmer, enten i et regulært arrangement, dvs. med like vinkelavstander i omkretsretningen, eller med vinkelavstander som adskiller seg fra hverandre. Hva som er fordelaktig i hvert tilfelle kan man bestemme ut i fra den ønskede profilform. Særlig kan man velge antall verktøy som bearbeider det ytre område og/eller deres vinkelavstand i omkretsretningen slik at det oppnås en tilpassing til profilformen med hensyn til høy effektiv utnyttelse av den tilveiebragte energi og/eller hensyn til oppnåelsen av , fordelaktige belastninger på de aktuelle maskinkomponenter. Dette siste gjelder særlig med hensyn til belastninger på opplageret for en roterbart drevet del som bærer verktøyarmene, såsom et maskinhode eller lignende.

Et ulikt antall verktøyarmer er særlig fordelaktig ved skjæring av en tilnærmet kvadratisk profil eller andre profiler som er symmetriske i to dimensjoner eller har to symmetriakser.

En foretrukken utførelsesform for denne type profiler er en verktøyarm tilordnet det sentrale område, mens tre verktøy-armer med like vinkelavstander er anordnet for et ytre område. Det moment som kreves for skjæring av hjørnene med maskinen ifølge denne foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen vil bare være ca. 1,33 ganger det moment som kreves ved bruk av en arm, mens en maskin med to armer med lik vinkelavstand på 180° vil kreve rundt den dobbelte moment-verdi, mens en maskin med fire armer med 90° vinkelavstand vil kreve rundt det firedobbelte moment.

Krever eksterne faktorer to armer for det ytre område, så bør disse ha en vinkelavstand annen enn 180° , særlig ca. 135°

(225°). I tilfelle av fire armer bør utførelsen særlig utføres slik at vinkelavstanden mellom hvert armpar er henholdsvis 45° og 135°. Vinkelavstanden kan imidlertid også eksempelvis være 60° og 120°. I tilfelle av fem armer bør, som for tre armer, en lik vinkelavstand, dvs. et regulært armarrangement, være fordelaktig.

I en profil med en omtrentlig triangulær basisform kan det benyttes to armer som er forskjøvet i forhold til hverandre 180° eller som danner en innbyrdes vinkel på 60° (300°). I tilfelle av tre armer anordnes disse best slik at to armer danner en vinkel på ca. 60° mens de to andre vinklene ligger i størrelsen 150° . I tilfelle av fire armer vil et regulært arrangement med vinkelavstandene på 90° eller et arrangement med vinkelavstander på henholdsvis 45° og 135° mellom to og to armer være særlig fordelaktig.

Dersom hva som er kjent som en hestesko-profil eller lignende skal skjæres, så vil et likt antall armer kunne være fordelaktig, dvs. to armer som er forskjøvet 180° i forhold til hverandre. I samsvar med den spesielle profilkontur kan det også fordelaktig benyttes tre armer anordnet med like vinkelavstander. Man kan også ha mer enn tre armer.

Ved tilveiebringelse av en elliptisk eller lignende profil, kan to armer benyttes, med en innbyrdes vinkel på 90°. Dette er fordelaktig med hensyn til effektiv utnyttelse av den kraft som maskinen gir, men ikke fullt så fordelaktig med hensyn til en jevn belastning på hodeopplagringen. For en slik profil vil det dessuten være mulig å benytte tre armer med like vinkelavstander, men antall armer kan eventuelt også være større enn tre.

Samtlige av de foran nevnte utførelsesformer med de spesielle trekk og modifikasjoner utgjør deler av oppfinnelsen.

Samtlige tilgjengelige verktøyarmer kan monteres på et enkelt drevet roterbart hode. Det kan imidlertid også være fordelaktig å ha minst en verktøyarm for skjæring av det sentrale område og minst en verktøyarm for skjæring av et ytre område, idet armene er plassert på separate hoder som kan rotere om en felles akse. Dette gjør det eksempelvis mulig å på en særlig fordelaktig måte kunne velge verktøykutte-parameterne for det sentrale og for det ytre område, ved å drive de to hoder med forskjellig hastighet.

Svingeaksen for i det minste en verktøyarm med et verktøy for skjæring av det sentrale bergflateområde kan ligge på eller nær referanseaksen, eller kan ha en positiv eller negativ radiell avstand fra referanseaksen. Disse valgmuligheter gjør det mulig å tilfredsstille ulike forhold eller til-stander på en saérlig fordelaktig måte.

Innretninger for svinging av verktøyarmene styres best på en slik måte ved at såvel bevegelsesutstrekning som - hastighet kan velges etter behov. Slik styring kan særlig innbefatte en endring av svingevinkelen for derved å tilveiebringe en radiell strekningsendring for verktøyet og/eller en endring av den forskyvningskraft som virker på verktøyarmen eller verktøyet, i hvert tilfelle med referanse til hodets rotasjon. Arbeidet kan lett tilpasses bergets spesielle struktur.

Uavhengig av hvilken spesiell utførelsesform ifølge oppfinnelsen som anvendes, vil hydraulisk eller pneumatiske innretninger være særlig egnet som svingedrivverk for verktøyarmene. Særlig egner seg arbeidssylinder-enheter, men andre driv- eller bevegelsesenheter kan også tenkes anvendt.

Svingedrivverkene for verktøyarmen/armene for skjæring av bergflatens sentrale område og for verktøyarmen/armene for skjæring av det ytre bergflateområde kan styres sammen, men styres mest gunstig uavhengig av hverandre, slik at man i hvert tilfelle på best mulig måte kan tilfredsstille de stedlige krav. I det minste et svingedrivverk for i det minste en verktøyarm kan styres på en slik måte at man med verktøyet kan skjære tverrsnitt med en kontur som avviker fra en fullstendig sirkel.

Svingedrivverkene for verktøyarmene kan i de enkelte tilfeller styres manuelt, avhengig av de spesifikke forhold eller inntil man har nådd spesifikke stillinger, eller styringen kan skje automatisk i samsvar med et fastlagt program.

Svingevinkelendringer som påtrykkes den respektive verktøyarm pr. omdreining vil gi en radiell foroverbevegelse for verktøyet Det antas i prinsippet at hver verktøyarm bare har et verktøy eller en skivekutter. Den radielle foroverrettede arbeidsbevegelse, og derved verktøyets inntrengning, kan holdes konstant under en skjæresyklus eller kan varieres ved hjelp av tilsvarende styring av svingedrivverket. Det kan særlig være en spesiell fordel under skjæring av det sentrale område å øke den radielle foroverhastighet pr. omdreining under arbeidet. Verktøyarmen svinger radielt innover under skjæringen av det sentrale område. I dette tilfelle vil kontaktarealet til skivekutteren mot stenen avta for hver omdreining, slik at inntrengningen vil øke med samme skyvkraft.

Under skjæring av et ikke-sirkulært tverrsnitt påtrykkes den aktuelle verktøyarm en radiell foroverbevegelse, som vil endre seg under hodets rotasjon på en slik måte at man oppnår den ønskede inntrengning for tilveiebringelsen av den ønskede sluttprof il.

I en fordelaktig utførelsesform har maskinen en del som kan spennes eller settes i den allerede utborede drift og en del som kan forskyes i forhold til den førstnevnte og som også bærer hodet. Fordelaktig kan det her dreie seg om en konvensjonell TBM (tunnel-bore-maskin).

Den del som settes fast i driften kan særlig være slik at den kan spennes fast både vertikalt og horisontalt. Derved gjøres maskinen egnet for et bredt innsatsområde, eksempelvis som en mineringsmaskin.

Fremoverbevegelsen eller matingen til maskinen kan tilveiebringes ved hjelp av et sett av vandrende ben som eksempelvis kan utgjøre deler av en fastspenningsinnretning. I en annen utførelsesform vil maskinen ha et chassis, særlig et beltebåret chassis.

For i det minste noen av verktøyarmene kan deres verktøy-bærere være montert innstillbare på verktøyarmene. Det dreier seg her både om lineær såvel som vinkel-innstilling. Særlig gjelder at verktøyarmene kan forlenges og avkortes teleskopisk eller at de kan ha forflyttbare deler som bærer verktøybærerne. I en annen utførelsesform er verktøybærerne slik montert på verktøyarmene at de kan svinge tilstrekkelig til å muliggjøre innstilling av en ønsket skjærevinkel. Videre kan de verktøyarmer som bearbeider det ytre område utnyttes som hjelp for fjerning av løskuttet materiale, dvs. den masse som maskinen graver ut. Disse verktøyarmer kan ha utstyr for å hjelpe til med å bevege massen over i masse-fjerningssystemet.

Ytterligere detaljer, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av en del utfør-elseseksempler, i forbindelse med tegningene, og av kravene.

På tegningene viser

Fig. 1 et utførelseseksempel av en maskin ifølge

oppfinnelsen, i sideriss, fig. 2 viser et forenklet frontriss av maskinen i

fig. 1,

fig. 3 viser et delvis skjematisk sideriss av et hode med armer i to forskjellige stillinger ,

fig. 4-11 viser rent skjematisk ulike arbeidstrinn i form av bergflateriss og tilsvarende sideriss av hodet, idet siderissene bare viser en verktøyarm for det ytre område,

for derved å gjøre figuren enklere,

fig. 12 viser et sideriss av en innstillbar,

teleskopisk verktøyarm, og

fig. 13 og 14 viser to ytterligere eksempler på tverr-snittsprofiler som kan drives i samsvar med oppfinnelsen.

Den i fig. 1 og, 2 viste tunnelmaskin har en ytre kropp 1 og en indre kropp 3, som kan forskyves i den ytre ved hjelp av arbeidssylindre 2. På frontenden til den indre kropp 3 er et hode 4 roterbart opplagret. En motor 5, eksempelvis en hydraulisk motor, virker som drivverk for hodet 4. Det kan være anordnet flere slike motorer. Bokstaven M betegner en referanseakse, som går i fremdriftsretningen og faller sammen med maskinens lengdeakse eller hodets 4 rotasjonsakse.

Den ytre kropp 1 bæres sammen med en grunnramme 6 av et beltebårent understell 7 og er forsynt med en innretning for vertikal avspenning mot gulvet og henget i driften S. Denne innretning innbefatter et par fremre øvre gripeinnretninger 11, et par bakre øvre gripeinnretninger 12, et par fremre nedre gripeinnretninger 13 og et par bakre nedre gripeinnretninger 14. Disse gripeinnretninger kan heves og senkes ved hjelp av øvre og nedre hydrauliske arbeidssylindre 15 og 16 og kan settes an mot veggene i driften. I tillegg er et takskjold 17 montert på toppen av den ytre kropp 1. Dette skjold er forbundet med den ytre kropp 1 ved hjelp av koplingsstenger 18 og arbeidssylindre 19 og kan plasseres mot henget i driften for derved å beskytte maskinen mot ned-fallende sten. Et slikt skjold kan eventuelt også være anordnet ved maskinfronten.

En utrigger 21 er montert på hver side av den ytre kropp 1 og er svingbart forbundet med den ytre kropp ved hjelp av braketter 22. Utriggeren kan skyves mot driftens sidevegg ved hjelp av en arbeidssylinder 23. Disse utriggerne 21 gir sidestabilitet for maskinen. Man kan ha flere slike utriggere på hver side.

Avhengig av forholdene kan det også være fordelaktig istedenfor de stabiliserende utriggere å ha andre innretninger for avstiving av den ytre kropp 1 mot driftens sidevegg i horisontalretningen, eksempelvis innretninger i likhet med innretningene 11 og 16 som benyttes for vertikal avstiving. Man kan også tenke seg bruk av bare en innretning for horisontal avstiving og valgfritt bruk av deler for oppnåelse av stabilitet i vertikalretningen. For girkassen som driver maskinens hode 4 kan det være anordnet egne stabilisatorer som tjener til å redusere hodets vibrasjon.

Gripeinnretningene 11,12,13,14 er tilpasset driftprofilen. Istedenfor slike gripeinnretninger kan man eventuelt ha spennskjold eller lignende.

Den viste maskin kan også blant annet ha følgende deler: en hytte 24 for operatøren, med et i hytten anordnet styrepanel 25, et aggregat 26 med kraft- og/eller drivenheter, massefjerningsutstyr 27,28 for samling og vekktransportering av masse, og en forankringshullbor-anordning 29 for tilveiebringelse av støtte i fjellet. Maskinen kan ha annet utstyr for avstøtting og annet supplementerende utstyr etter behov.

Som særlig vist i fig. 2 er det på hodet 4 anordnet tre verktøyarmer 31,32 og 33 i like vinkelavstander. Hver arm har en verktøybærer 41,42 og 43 som holder en skivekutter 44;45 og 46, egnet for underskjæring. Hver verktøyarm 31,32 og 33 er montert i en brakett 35 på fronten av hodet 4, på en slik måte at verktøyarmen kan svinge om en akse 36 i et radial-plan. For dette formål er en arbeidssylinder 30 (fig. 1) anordnet for hver verktøyarm, idet den bakre sylinderende er koplet til en rørformet del 8 av hodet 4 som går inn i den indre kropp 3. Stempelstangenden til hver arbeidssylinder 30 er tilknyttet en utragende del 39 på den respektive verktøy-arm ved hjelp av en svingeforbindelse eller lignende. I fig. 3 og noen andre figurer er svingedrivverkene 30 bare indikert med strekpunkterte linjer, som kan ses på som senterlinjene til de respektive arbeidssylindres stempelstenger.

Svingedrivverkene 30 for verktøyarmene kan aktiveres individuelt eller sammen. Kontrollen kan skje mantuelt eller automatisk avhengig av de foreliggende forhold, eventuelt helt eller delvist ifølge et regnemaskinprogram.

Med hensyn til verktøyarmene 31,32,33 så viser figurene 1,3,5, 7,9 og 11 bare verktøyarmen 32, for ikke å overbelaste tegningen med detaljer.

Arrangementet er slik at samtlige tre verktøyarmer 31,32,33 kan innta en startstilling, hvor verktøyene 44,45,46 er plassert på et startpunkt 1 mellom referanseaksen M og driftens ytteromkrets. Denne startposisjon er vist i fig. 1 og 3 med fullt opptrukne linjer, og er også vist i fig. 5. Verktøyarmene 31,32,33 kan svinge ut fra denne startstilling og til den respektive sluttstilling for derved å tilveie bringe den ønskede driftprofil. Dette er vist med stiplede linjer i fig. 1 og 3 og er også vist i fig. 7 og 11.

I tillegg til verktøyarmene 31,32,33 kan det i utførelses-eksempelet forefinnes en ytterligere svingbar verktøyarm 51 som, sett i omkretsretningen, er montert mellom verktøyarmene 31 og 33 (fig. 2). Denne verktøyarm er prinsippet opplagret på samme måte som de andre verktøyarmene, dvs. at den er montert på en brakett 55 (fig. 3) som er fastgjort til arbeidshodet 4 på en slik måte at armen kan svinges i et radielt plan om en akse 56. Som svingedrivverk kan det i dette tilfelle også benyttes en arbeidssylinder 50, som virker på en utragende del 59 på armen 51 og som i hovedsaken svarer~til svingedrivverkene 30. Arbeidssylinderen 50 er på tegningene bare antydet med strekpunkterte linje, som angir stempelstangaksen. Dette svingedrivverk kan styres uavhengig av svingedrivverkene 30 for de andre verktøyarmene, enten manuelt eller som en sekvensstyring, ifølge et program eller på annen egnet måte.

Verktøyarmene 51 har en verktøybærer 52 med en skivekutter 54. Formen til disse deler kan være som for de andre verktøyarmene 31,32,33.

Svingeaksen 56 til verktøyarmene 51 kan anordnes på ulike måter i forhold til referanseaksen M, avhengig av forholdene. I den viste utførelse har svingeaksen 56 en positiv avstand +a fra referanseaksen M (fig. 3), men den kan også ligge på referanseaksen M, dvs, omtrent sentralt relativt hodet 4. Dessuten kan svingeaksen være anordnet under referanseaksen M, her indikert som en negativ avstand -a (fig.3). Ved valg av svingeaksen 56 stilling er det flere kriterier som kan være avgjørende. Blant disse er transportdimensjonene eller maskinens transporttilstand.

Svingearmen 51 kan svinges ut fra en startstilling, i hvilken verktøyet 54 ligger i et startpunkt E2 mellom referanseaksen

M og ytteromkretsen til driften, og radielt innover helt til den når en stilling i hvilken tilhørende verktøy 54 befinner seg nær eller på referanseaksen 5, som indikert med stiplede linjer i fig. 1 og 3.

Maskinens virkemåte skal nå beskrives nærmere i samsvar med en spesiell fremgangsmåte, under henvisning til tegningene.

Startstillingen for en skjæresyklus er angitt med fullt opptrukne linjer i fig. 1-3, se også fig. 4 og 5. Startpunkter er punktene El og E2.

Verktøyet 54 på verktøyarmen 51 er for skjæring av et omtrentlig sirkulært sentralt parti av bergflaten B, indikert som et sentralt område Z, mens verktøyene 44,45,46 på verktøyarmene 31,32,33 er beregnet for skjæring av et ytre område A rundt det sentrale område Z. Sistnevnte har tilnærmet sirkulær form under driving av en drift med en sirkulær profil, men dreier det seg om andre profiler, så kan det også ha en annen form.

Under hodets 4 rotasjon vil verktøyarmen 51 svinge gradvis radielt innover fra startstillingen som foran nevnt, under påvirkning av svingedrivverket 50 og i retning av pilen Fl. Under denne svingebevegelse vil verktøyet 54 bearbeide bergflatens B sentrale område Z fra utsiden og innover. Den radielle foroverrettede fremdrift som bestemmes av endringen i svingevinkelen pr. omdreining av hodet kan være konstant under skjæresyklusen, eller kan endres, særlig økes. Dette understøttes av det faktum at for hver omdreining vil kontaktarealet under skivekutteren reduseres, slik at inntrengningen øker med samme skyvkraft.

Samtidig med starten av verktøyet 54 eller eventuelt med en tidsforsinkelse, påtrykkes verktøyarmene 31,32,33 en svingebevegelse i retning av pilene F2, radielt fra innsiden og utover, ved hjelp av drivverkene 30, slik at verktøyene 44,45 og 46 begynner å skjære det ytre område A med ut-gangspunkt i de respektive startpunkter El.

I fig. 6 og 7 har verktøyarmene 31,32, og 33 nådd sine ytre sluttstillinger i denne forbindelse, og verktøyene 44,45 og 46 har nådd driftens ytterdiameter og har skåret et sirkulært tverrsnitt (se også armens 32 sluttstilling) som er vist med en stiplet linje i fig. 3).

Under denne prosess vil verktøyarmen 51 ha nådd sin indre sluttstilling, som er vist i fig. 3 med en stiplet linje, og verktøyet 54 har således bearbeidet hele den sentrale område Z. Dette er en fordelaktig måte å gå frem på dersom man bare skal bore et sirkulært tverrsnitt.

Ved boring av en ikke-sirkulær profil, eksempelvis en tilnærmet kvadratisk profil med avrundede hjørner som vist i fig. 2 og 10, kan dette eksempelvis skje ved at man først lager en profil med sirkulær form og så skjærer de deler som avviker fra sirkelen og/eller strekker seg ut over denne.

Dette kan skje som en fortsettelse av den hittil beskrevne operasjon, idet armene 31,32 og 33 skjæres en profil med tilnærmet kvadratisk basisform med avrundede hjørner, som vist i fig. 10. Verktøyarmene styres i dette tilfelle med hensyn til den radielle bane og/eller skyvkraft, slik at det fremkommer ulike inntrengninger, som kreves under en rotasjon av hodet, for derved å få frem den ønskede profil. Armenes sluttstilling er vist i fig. 11.

Dersom skjæringen av det sentrale område Z ennå ikke er ferdig når armene 31,32,33 har tilveiebragt den endelige kontur, så vil det være mulig å fortsette slik at armene 31,32,33 beveges til inaktive stillinger, helt til det sentrale område Z er ferdig bearbeidet. En slik armstilling er vist i fig. 8 og 9. Denne kan man oppnå ved å bevege hodet 4 litt, som den stiplede linje i fig. 9 indikerer. Dette hindrer at verktøyene forblir i kontakt med berflaten når armene svinges innover. Verktøyet 54 på armen 51 fortsetter å arbeide. En slik tilbaketrekking av hodet kan også være av nytte under andre deler av boringen.

Det vil også være mulig å montere verktøyene, eller deres bærere, innstillbart på armene 31,32,33, på en slik måte at verktøybærerne kan beveges i ulik grad i forhold til armene. Dette er i fig. 7 indikert for armen 32. Når det er ønskelig eller nødvendig å bevege armene 31,32,33 til en inaktiv stilling før boring av et ikke-sirkulært tverrsnitt, kan dette oppnås ved en lett tilbaketrekking av verktøybærerne, uten behov for å bevege hodet aksialt. En utførelsesform av et inns-tillbart verktøy eller en innstillbar verktøybærer er beskrevet nedenfor i forbindelse med fig. 12.

Etter gjennomføring av en syklus av den beskrevne type, beveges maskinen sammen med verktøyarmene til en ny utgangsstilling, som vist med fullt opptrukne linjer i fig. 1 og 3, og fig. 4 og 5. Den nødvendige foroverbevegelse kan i hvert tilfelle skje under utnyttelse av arbeidssylinderne 2 ved å bevege den indre kropp 3 og/eller ved å bevege hele maskinen under utnyttelse av understellet 7, etter at fastspennings-innretningene først er løsnet.

Bortsett fra drifter, tunneler, strosser, fjellrom eller lignende med sirkulære tverrsnitt eller med tilnærmet kvadratiske eller rektangulære tverrsnitt, som de hittil omtalte figurer viser, kan man tilveiebringe et stort antall andre profiler under utnyttelse av fremgangsmåten og maskinen ifølge oppfinnelsen. Eksempelvis viser fig. 13 en drift med en krummet kontur i den øvre del og et plant gulv, og fig. 14 viser en elliptisk profil, egnet eksempelvis for en kanal. I tillegg viser disse to figurer med stiplede linjer de sirkulære konturer som man først har fremstilt med fremgangsmåten .

Verktøyarmene 31,32,33 og verktøyarmene 51 kan som vist være anordnet på et enkelt hode 4. I en annen utførelsesform kan verktøyarmene for skjæring av det sentrale område og for skjæring av et ytre område være anordnet på separat drevne hoder. Dette er eksempelvis i fig. 3 antydet med stiplede linjer på hodet. Verktøyarmen 51 for det sentrale område er montert på et indre hode 4A og verktøyarmene 31,32,33 for det ytre område er montert på et ytre ringformet hode B, som er konsentrisk i forhold til hodet 4A. Begge hoder er roterbart montert på egnet måte og kan drives separat med valgte hastigheter. Utførelsen og anordningen av de enkelte deler kan som man vil forstå utføres som enkle modifikasjoner av de utførelser somer vist i fig. 3.

Samtlige eller bare noen av verktøybærerne med tilhørende verktøy kan være montert innstillbart på tilhørende verktøy-armer, enten ved hjelp av en lineær eller en vinkel-innstill-ingsmekanisme. Dette gjelder både for verktøy for skjæring av det sentrale område og for skjæring av et ytre område.

Eksempelvis viser fig. 12 et teleskopisk arrangement for en verktøyarm 61. En sleide 67, som ved sin fremre ende bærer en tilhørende verktøybærer 62 med en skivekutter 63, er glidbart anordnet i en rørformet hoveddel av armen 61. Sleidens 67 bevegelse utover eller innover skjer ved hjelp av en arbeidssylinder 68 på verktøyarmen. Man kan isteden eksempelvis benytte en gjengespindel eller andre egnede innstillings-eller bevegelsesmekanismer.

Vinkel innstillingen av verktøybæreren 62 kan skje på ulike måter. Således kan verktøybæreren 62 være koplet til eller ha eksempelvis svingbar føring på verktøyarmen, med mulighet for fiksering i en bestemt vinkelstilling. I en annen utførelses-form som er vist med stiplede linjer i fig. 12, er en kile 60 anordnet som avstandselement. Kilen samvirker med ikke viste skruer hvormed verktøybæreren 62 er fiksert til sleiden 67. Ved å bytte kilen 60 med en annen med en annen skråning, kan man variere verktøybærerens 62 vinkelstllling.

Vinkelstilling av en verktøybærer kan også være slik, at til forskjell fra arrangementet i fig. 12, at man ikke har noen lineær innstillingsmulighet. Det vil også være mulig bare å ha en innstillingsmulighet i lengderetningen.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for boring av drifter, tunneler, strosser, fjellrom eller lignende, med verktøy, såsom skivekuttere, som arbeider med underskjæring mot en bergflate, montert på verktøyarmer som på sin side er montert på et hode som kan rotere om en referanseakse som strekker seg i boreretningen, slik at verktøyarmene kan svinge radielt i forhold til referanseaksen,karakterisert vedat med i det minste et verktøy på en verktøyarm skjæres ut et sentralt område av bergflaten ved å svinge verktøyarmen radielt fra utsiden og Innover, og ved at med i det minste et annet verktøy eller en annen verktøyarm skjæres et ytre område, rundt det sentrale bergflateområde, ved svinging av den andre verktøyarm radielt fra innsiden og utover.

2. Fremgangsmåte Ifølge krav 1,karakterisertved at i det minste et verktøy for skjæring av det sentrale område i bergflaten og i det minste et verktøy for skjæring av et ytre område av bergflaten i hovedsaken samtidig bringes til kontakt med bergflaten og svinges i motsatte retninger relativt referanseaksen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat i det minste et verktøy for skjæring av bergflatens sentrale område og i det minste et verktøy for skjæring av et ytre bergflateområde bringes til kontakt med bergflaten med i hovedsaken samme radiell avstand fra referanseaksen og svinges i motsatte retninger i forhold til referanseaksen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3,karakterisert vedat forholdet mellom den radielle utstrekning av bergflatens sentrale område og den maksimale radielle utstrekning til bergflatens ytre område rundt det sentrale område i hovedsaken svarer til forholdet mellom antall verktøy som arbeider i det sentrale område og antall verktøy som arbeider i det ytre område.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat under skjæring av en ikke-sirkulær profil blir, når først i det minste en del av det sentrale område ' av bergflaten skjæres, sammen med et ytre område rundt det sentrale område, først et i hovedsaken sirkulært tverrsnitt-omriss skåret, hvoretter en tverrsnittsprofil som avviker fra den sirkulære skjæres.

6. Maskin for boring av drifter, tunneler, strosser, fjellrom eller lignende, med et hode som er roterbart og bevegbart i boreretningen, på hvilket hode det er montert verktøyarmer som er radielt svingbare ved hjelp av drivverk i forhold til en referanseakse som utgjør hodets rotasjonsakse, idet verktøyarmene har verktøybærere for verktøy, såsom skivekuttere, som arbeider med underskjæring,karakterisert vedat: for skjæring av et sentralt område (Z) av bergflaten (B) er i det minste en verktøyarm (51) svingbar fra en startstilling, i hvilken det tilhørende verktøy (54) er plassert på et startpunkt (1,2) som ligger mellom referanseaksen (M) og bergflatens (B) ytteromkrets, og innover til en sluttstilling, i hvilken verktøyet (54) ligger på eller nær referanseaksen (M); og for skjæring av et ytre område (A) av bergflaten (B) rundt det sentrale område (Z) er i det minste en verktøyarm (31,32,33) svingbar fra en startstilling, i hvilken verktøyet (44,45,46) er plassert på et startpunkt (El) som ligger mellom referanseaksen (M) og bergflatens (B) ytteromkrets, og utover til en stilling i hvilken verktøyet (44,45,46) ligger ved bergflatens (B) ytteromkrets.

7. Maskin ifølge krav 6,karakterisert vedat for skjæring av et ytre område (A) av bergflaten (B) er det anordnet et ulikt antall verktøyarmer (31,32,33).

8. Maskin "ifølge krav 7,karakterisert vedat for skjæring av et sentralt område (Z) av bergflaten (B) er det anordnet en verktøyarm (51), og for skjæring av et ytre område (A) av bergflaten (B) er det anordnet tre verktøyarmer (31,32,33).

9. Maskin ifølge et av kravene 6-8,karakterisertved at svingeaksen (56) til i det minste en verktøyarm (51) med et verktøy (54) for skjæring av bergflatens (B) sentrale område, (Z) er plassert på eller nær referanseaksen (M), på den ene eller andre side av denne.

10. Maskin ifølge et av kravene 6-9,karakterisertved at i det minste en verktøyarm (51) for skjæring av bergflatens (B) sentrale område (Z) og i det minste en verktøyarm (31,32,33) for skjæring av et ytre område (A) av bergflaten (B) er montert på separate hoder (4A.4B) som er roterbare om en felles akse.

11. Maskin ifølge et av kravene 6-10,karakterisertved hydrauliske eller pneumatiske innretninger (30,50) som drivverk for verktøyarmene (31,32,33,51).

12. Maskin Ifølge et av kravene 6-11,karakterisertved at drivverkene (50 og 30) for verktøyarmene eller armene (51) for skjæring av bergflatens (B) sentrale område (Z) og for verktøyarmene (31,32,33) for skjæring av et ytre område (A) av bergflaten (B), er uavhengig styrbare.

13. Maskin"Ifølge et av kravene 6-12,karakterisertved at drivverkene (30) for verktøyarmene (31,32,33) for skjæring av bergflatens (B) ytre område (A) er styrbare for skjæring av tverrsnitt med ikke-sirkulære konturer.

14. Maskin ifølge et av kravene 6-13,karakterisertved at drivverkene (30,50) for bevegelse av verktøyarmene (31,32,33,51) er styrbare i samsvar med et bestemt program.

15. Maskin ifølge et av kravene 6-14,karakterisertved at verktøybærerne (41,42,43,52,62) er montert innstillbare på verktøyarmene (31,32,33,51,61).

16. Maskin ifølge krav 15,karakterisert vedverktøybærere (62) som er montert forskyvbare på de tilhør-ende verktøyarmer (61):.

17. Maskin ifølge krav 16,karakterisert vedat i det minste en verktøyarm (61) har en teleskoplsk forlengbar del (67) med verktøybæreren (62) montert på sin ende.

18. Maskin ifølge krav krav 15,karakterisertved verktøybærere (41,42,43,52,62) hvis vinkel i forhold til den tilhørende verktøyarm (31,32,33,51,61) er innstillbar.

19. Maskin ifølge et av kravene 6-18,karakterisertved at den har en del (1) som er fikserbar i den utgravde drift (S) og en del (3) med hodet (4) eller hodene (4A,4B), hvilken del er forskyvbar i forhold til den førstnevnte del (1).

20. Maskin ifølge et av kravene 6-19,karakterisertved at den har midler for fremføring eller tilbaketrekking av maskinens hode (4) eller hele maskinen.

21. Maskin ifølge et av kravene 6-20,karakterisertved at den innbefatter massefjerningsutstyr (27,28) for oppsamling og vekktransport av massen.