(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の後方に二本のビームを介して後続台車を連結してなるトンネル掘削機において、
前記二本のビームの一端部と前記掘削機本体もしくは前記後続台車との間にそれぞれ油圧ジャッキを介在させるとともに、前記二本のビームの他端部および前記油圧ジャッキの前記ビームとの結合部と反対側の端部が、前記後続台車もしくは前記掘削機本体にそれぞれ球面軸受けを介して上下方向および左右方向に揺動自在に取り付けられていることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
各油圧ジャッキを同じ大きさのものとして同じ向きに配置し、一方の油圧ジャッキのヘッド側と他方の油圧ジャッキのヘッド側とを油圧配管で接続するとともに、一方の油圧ジャッキのボトム側と他方の油圧ジャッキのボトム側とを他の油圧配管で接続することを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前記油圧ジャッキの油圧を検出することにより前記ビームが過負荷状態にあることを検出する過負荷状態検出手段を設けることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トンネル掘削機に関し、より詳しくは掘削機本体の後方に二本のビームを介して後続台車を連結してなるトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削機において、掘削機本体の後方にビームもしくはワイヤロープを介して後続台車を連結し、掘削機本体が掘進するにしたがってそれらビームもしくはワイヤロープにより後続台車を牽引してそれら掘削機本体と後続台車とを同時に前進させるようにしたものが知られている。この場合、二本のワイヤロープによって後続台車を牽引するようにしたものが、例えば実開平３−７９３９３号公報（第４図，第５図に示される従来例参照）において開示されている。また、斜坑トンネルを掘削するトンネル掘削機においては、掘削機本体により後続台車の荷重を受ける必要があることから、これら掘削機本体と後続台車との間は一本もしくは二本のビームにより連結されるのが普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、掘削機本体と後続台車とを左右計二本のビームで連結した場合、掘削機本体が直進しているときには格別の問題を生じることはないが、掘削機本体が曲進するときには後続台車がその掘削機本体にスムーズに追従できなくなって坑壁に衝突するなどの不具合を生じることとなる。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、曲進掘進時においても掘削機本体に対して後続台車をスムーズに追従させることのできるトンネル掘削機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機は、
掘削機本体の後方に二本のビームを介して後続台車を連結してなるトンネル掘削機において、
前記二本のビームの一端部と前記掘削機本体もしくは前記後続台車との間にそれぞれ油圧ジャッキを介在させるとともに、前記二本のビームの他端部および前記油圧ジャッキの前記ビームとの結合部と反対側の端部が、前記後続台車もしくは前記掘削機本体にそれぞれ球面軸受けを介して上下方向および左右方向に揺動自在に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、掘削機本体と後続台車との間に介在される二本のビームのそれぞれに対してそれらビームの一端部と掘削機本体もしくは後続台車との間に油圧ジャッキが介在されているので、例えば掘削機本体が曲進する場合にもその掘削機本体の左右方向へのずれに対して後続台車を容易に追従させることができる。また、同様に、掘削機本体の上下方向へのずれに対しても後続台車の追従が可能である。また、本発明によれば、ビームと掘削機本体との間およびビームと後続台車との間が球面軸受けを介して上下方向および左右方向に揺動自在に取り付けられているので、掘削機本体が直進方向に対して左右に移動する場合であっても、あるいは掘削機本体の右側端もしくは左側端が上方もしくは下方に傾斜してその掘削機本体の左右端が上下方向にずれる場合であっても、掘削機本体に対する後続台車の追従をスムーズに行うことができる。
【０００７】
本発明において、各油圧ジャッキを同じ大きさのものとして同じ向きに配置し、一方の油圧ジャッキのヘッド側と他方の油圧ジャッキのヘッド側とを油圧配管で接続するとともに、一方の油圧ジャッキのボトム側と他方の油圧ジャッキのボトム側とを他の油圧配管で接続するようにするのが好ましい。このようにすれば、例えば掘削機本体の曲進によって一方（内側）の油圧ジャッキが収縮する際に、この一方の油圧ジャッキのボトム側の油が油圧配管を通って他方（外側）の油圧ジャッキのボトム側へ移動するとともに、この他方の油圧ジャッキのヘッド側の油が他の油圧配管を通って前記一方の油圧ジャッキのヘッド側へ移動し、これによって他方の油圧ジャッキが伸長される。こうして、掘削機本体に対する後続台車の追従をスムーズに行うことが可能となる。
【０００８】
また、本発明においては、前記油圧ジャッキの油圧を検出することにより前記ビームが過負荷状態にあることを検出する過負荷状態検出手段を設けるのが好ましい。このような過負荷状態検出手段を設けることで、掘削機本体側もしくは後続台車側に不測の事態が発生してビームに過度な負荷がかかった場合にも例えば掘削機本体の運転を停止させて安全を確保することができる。
【０００９】
本発明の目的は、後述される詳細な説明から明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具体的実施例は最も好ましい実施態様について説明するが、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変形はその詳細な説明から当業者にとって明らかであることから、具体例として述べるものである。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明によるトンネル掘削機の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の側面図が示されている。本実施例のトンネル掘削機１は、例えば発電所の導水用の斜坑を掘削するために使用されるものであって、予め傾斜状のパイロット坑２をパイロット坑用トンネル掘削機で掘削した後に、このパイロット坑２の外周側の地山をリーミング坑３に拡径掘削する斜坑リーミング掘削機である。
【００１２】
このトンネル掘削機１においては、パイロット坑２とリーミング坑３とに亙って、前部が円筒断面で後部が角筒断面とされるメインビーム４が延設され、このメインビーム４に前後摺動可能にメインフレーム５が支持されている。このメインフレーム５には、カッタヘッドサポート６を介してカッタヘッド７が回転自在に支承され、このカッタヘッド７の前端部には多数個のローラカッタ８が装着されている。また、前記カッタヘッドサポート６には、掘削終了時に前記メインフレーム５をリーミング坑３の内周面に支持するために、ルーフサポート，サイドサポートおよびバーチカルサポートよりなるホールドグリッパ９が設けられている。
【００１３】
前記メインビーム４の前部にはそのメインビーム４をパイロット坑２の内周面に対して支持するノーズグリッパ１０が設けられ、このメインビーム４の後部にはそのメインビーム４をリーミング坑３の内周面に対して支持するメイングリッパ（リヤグリッパ）１１が設けられている。ここで、このメイングリッパ１１は、メインビーム４に支持されるとともに上下二本のグリッパジャッキ１１Ａ，１１Ａを保持するキャリア１１Ｂを備えている。また、掘削時におけるカッタヘッド７の推進力を発生させるために、前記メイングリッパ１１と前記メインフレーム５との間にはスラストジャッキ１２が設けられ、更に前記メインフレーム５とキャリア１１Ｂとの間には油圧式の保持ジャッキ（図１には図示されていない）が設けられている。
【００１４】
また、前記キャリア１１Ｂには左右一本ずつ計二本のビーム１３，１３を介して正面視略門型形状の後続台車１４が連結されている。この後続台車１４は下方に設けられる枕木１５の上面を滑動して前進するように構成されている。なお、掘進方向に向かって右側のビーム１３の上面には作業員通行用のステップ１６Ａおよび手摺り１６Ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００１５】
次に、この後続台車１４のキャリア１１Ｂに対する連結状態をより具体的に説明する。
図２に示されているように、前記キャリア１１Ｂの後側下部には横方向に角筒フレーム１７が設けられ、この角筒フレーム１７の左右端部の後面に、球面軸受け１８（図３参照）を介してビーム１３の前端部が上下方向および左右方向に揺動自在に取り付けられている。また、図４にも示されているように、各ビーム１３の後端部には、シリンダ部がそのビーム１３内に入り込む形で油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂが設けられている。各油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂは、ビーム１３側のフランジ２０と油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂ側のフランジ２１とをボルト結合することによりそのビーム１３に固定されている。また、この油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂのロッド２２ａ，２２ｂの先端部は前記ビーム１３の前端部と同様の構造の球面軸受けを介して前記後続台車１４の前端部に上下方向および左右方向に揺動自在に取り付けられている。なお、これらロッド２２ａ，２２ｂの周囲はそれらロッド２２ａ，２２ｂの表面への粉塵付着を防止するためにベローズ２３，２３により覆われている。
【００１６】
図５には、前記油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂの作動回路の要部が示されている。図示のように、油圧ポンプもしくはタンクに連通する第１油路２４には４ポート３位置切換弁２５，逆止弁２６および流量制御弁２７がそれぞれ設けられるとともに、この第１油路２４は２つの分岐油路２８，２９に分岐されてそれら各分岐油路２８，２９が流量制御弁３０，３１を介して油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂのボトム側にそれぞれ接続されている。また、油圧ポンプもしくはタンクに連通する第２油路３２には４ポート３位置切換弁２５，逆止弁３３および流量制御弁３４がそれぞれ設けられるとともに、この第２油路３２は２つの分岐油路３５，３６に分岐されてそれら各分岐油路３５，３６が油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂのヘッド側にそれぞれ接続されている。さらに、前記第１油路２４および第２油路３２はそれぞれ逆止弁３７，３８を介してタンクに至る合流油路３９に接続され、この合流油路３９にパイロット型リリーフ弁４０が設けられている。また、前記第１油路２４および第２油路３２には、これら油路内の油圧を検知してスラストジャッキ１２等のインタロックを行う圧力スイッチ４１，４２がそれぞれ設けられている。
【００１７】
このように構成されている油圧回路においては、４ポート３位置切換弁２５が左方位置もしくは右方位置に切換えられた状態で、図示されない油圧ポンプからその４ポート３位置切換弁２５を介して油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂのボトム側もしくはヘッド側に油圧が供給されることによってそれら油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂの伸縮動作が行われる。
【００１８】
一方、４ポート３位置切換弁２５が中立位置に切換えられている状態（図５に示される状態）において、後述の掘削機本体４３が直進しているときには、第１油路２４および第２油路３２内の油圧がパイロット型リリーフ弁４０の設定圧内の所定圧に保持されていて、左右の油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂは同じ長さに保持されている。したがって、掘削機本体４３と後続台車１４とは左右位置でそれぞれ同じ間隔を保ってその後続台車１４がビーム１３，１３および油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂを介して掘削機本体４３により牽引されることとなる。これに対して、掘削機本体４３が曲進するときには、一方（内側）の油圧ジャッキ１９ａが収縮する際に、この油圧ジャッキ１９ａのボトム側の油が分岐油路２８，２９を通って他方（外側）の油圧ジャッキ１９ｂのボトム側へ移動するとともに、この他方の油圧ジャッキ１９ｂのヘッド側の油が分岐油路３６，３５を通って前記一方の油圧ジャッキ１９ａのヘッド側へ移動することによって他方の油圧ジャッキ１９ｂが伸長される。こうして、図６に示されているように、掘削機本体４３が直進経路に対して例えば右側に傾斜しても左右の油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂの長さ調整によって後続台車１４が直ちに右側に傾斜することはなく、この掘削機本体４３に対する後続台車１４の追従をスムーズに行うことができる。
【００１９】
なお、前述の説明では掘削機本体４３が曲進する場合、言い換えれば掘削機本体４３が直進方向に対して左右に移動する場合を例にして述べたが、この掘削機本体４３の右側端もしくは左側端が上方もしくは下方に傾斜してその掘削機本体４３の左右端が上下方向にずれる場合にも、前述と同様にして後続台車１４を追従させることができる。
【００２０】
また、本実施例では、掘進中に不測の事態が発生してビーム１３に所定値以上の引張り荷重もしくは圧縮荷重がかかったことが圧力センサーにより検知されると、圧力スイッチ４１，４２が作動してカッタヘッド７，スラストジャッキ１２等のインタロックを行って掘削機本体の運転が停止され、これにより掘進時の安全が確保されるようになっている。
【００２１】
本実施例において、前記油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂに、ロッド２２ａ，２２ｂの最大ストロークを規定するためのリミットスイッチを設け、このリミットスイッチが作動するとやはり掘削機本体の運転を停止させるようにするのが好ましい。このようにすることで、油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂの破損事故の発生を未然に防ぐことができる。
【００２２】
本実施例では、油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂをビーム１３の後端部と後続台車１４との間に介在させたものについて説明したが、これら油圧ジャッキ１９ａ，１９ｂはビーム１３の前端部とキャリア１１Ｂとの間に介在させても同様の作用効果を奏するものである。
【００２３】
前述のように、本発明は、種々に変更可能なことは明らかである。このような変更は本発明の精神および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭な全てのそのような変形、変更は、請求の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の側面図である。
【図２】図２は、本実施例のトンネル掘削機の部分平面図である。
【図３】図３は、ビームの先端部取付構造を示す断面図である。
【図４】図４は、ビームの後端部構造を示す断面図である。
【図５】図５は、油圧ジャッキの作動回路を示す油圧回路図である。
【図６】図６は、掘削機本体の曲進時の状態を説明する平面図である。
【符号の説明】
１  トンネル掘削機
１３  ビーム
１４  後続台車
１８  球面軸受け
１９ａ，１９ｂ  油圧ジャッキ
２８，２９，３５，３６  分岐油路
４１，４２  圧力スイッチ（過負荷状態検出手段）
４３  掘削機本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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