(57)【要約】【課題】  本発明では、横幅の狭いトンネルの内側からであっても、トンネルを横方向に掘り進められる掘削機の提供を目的とする。【解決手段】  前記課題を解決するための手段は、自走可能な架台２と、架台２の進行方向を軸にして軸周りに回転可能であって前記軸に対して直角方向に伸縮可能なアーム３と、アーム３の先端に設けたカッタヘッド４とを備え、アーム３を伸縮、回転させることで、トンネルの側面を掘り進められることを特徴とする。【選択図】  図１
2019049134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走可能な架台と、
前記架台の進行方向を軸にして軸周りに回転可能であって前記軸に対して直角方向に伸縮可能なアームと、
前記アームの先端に設けたカッタヘッドとを備えた
ことを特徴とする掘削機。
【請求項２】
前記アームが、前記架台の進行方向を軸にして３６０度回転できる
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削機。
【請求項３】
前記カッタヘッドが、前記アームに対して首振動作可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の掘削機。
【請求項４】
前記アームが、複数の筒部材でテレスコピック型に形成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルを掘る掘削機としては、自走可能な掘削機本体と、前記掘削機本体に対して首振自在に取り付けられたブームと、前記ブームの先端に設けたカッタとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０２５６３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大きなトンネルを構築する場合、並列に複数のトンネルを掘ってから、これらのトンネルを内側から横方向に掘り進めて連通させて、一つの大きなトンネルを構築する工法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、従来の掘削機は、地山を進行方向に掘り進めていくものであるから、掘削機を進行方向に向けたままではトンネルの側面にはカッタが届かない。そのため、従来の掘削機では、トンネルを内側から横方向に掘り進めるのは難しい。また、掘削機は進行方向に長く、トンネルは横幅が狭いため、掘削機をトンネル内に侵入させてから、掘削機を進行方向に対して横向きに方向転換させるのも困難である。
【０００６】
そこで、本願発明では、横幅の狭いトンネルの内側からであっても、トンネルを横方向に掘り進められる掘削機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段は、自走可能な架台の進行方向を軸にして軸周りに回転可能であって前記軸に対して直角方向に伸縮可能なアームと、前記アームの先端に設けたカッタヘッドとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記アームが、前記架台の進行方向を軸にして３６０度回転できるようにしてもよい。この構成によると、掘削機の真上や真下なども掘削できるため、掘削機の掘削範囲を大きく確保できる。
【０００９】
また、前記カッタヘッドが、前記アームに対して首振動作可能に設けられるようにしてもよい。この構成によると、掘削機による掘削箇所を微調整できる。
【００１０】
また、前記アームが、複数の筒部材でテレスコピック型に形成されるようにしてもよい。この構成によると、アームの長さをコンパクトにできるため、掘削機が横幅の狭いトンネル内も走行できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の掘削機によれば、カッタヘッドを先端に設けたアームが伸縮可能であって架台の進行方向を軸にして軸周りに回転可能であるため、横幅の狭いトンネルの内側からであっても、トンネルを横方向に掘り進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る掘削機の側面図である。
【図２】本実施の形態に係る掘削機の平面図である。
【図３】本実施の形態に係る掘削機の一部拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は同じ部品を示す。
【００１４】
本実施の形態に係る掘削機１は、自走可能な架台２と、架台２の進行方向を軸にしてこの軸回りに回転可能であって伸縮可能なアーム３と、アーム３の先端に設けたカッタヘッド４とを備えて構成されている。
【００１５】
以下、本例の掘削機１の各部について詳細に説明する。本例の架台２は、図１に示すように、走行体としてのクローラー２０を備えて自走可能になっている。なお、走行体の構成は、架台２が自走可能になっていれば特に限定されず、例えば、タイヤであってもよい。
【００１６】
本例のアーム３は、図２に示すように、架台２の進行方向に対して直交する方向である横向きに設けられ、架台２の進行方向前側端部に回転装置２１を介して架台２の進行方向を軸にして軸周りに回転可能に連結されて構成される。
【００１７】
具体的には、図３に示すように、本例のアーム３は、架台２に回転装置２１を介して連結される筒部材としての第一シリンダ３ａと、第一シリンダ３ａ内を出没自在に出入り可能な筒部材としての第二シリンダ３ｂと、第二シリンダ３ｂ内を出没自在に出入り可能な筒部材としての第三シリンダ３ｃとでテレスコピック型に形成されて伸縮可能になっている。
【００１８】
なお、図示しないが、各シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ内には、第一シリンダ３ａと第二シリンダ３ｂに架け渡される駆動源としての油圧シリンダと、第二シリンダ３ｂと第三シリンダ３ｃに架け渡される駆動源としての油圧シリンダが内蔵されている。そして、これらの油圧シリンダを伸縮すると、アーム３が伸縮するようになっている。ただし、アーム３が伸縮する構造になっていればよく、アーム３の構成はテレスコピック型に限定されるものではない。
【００１９】
また、回転装置２１は、駆動源としての油圧モータ２２を備えており、油圧モータ２２を駆動すると、回転装置２１が駆動して、回転装置２１を介して架台２に連結されたアーム３を架台２の進行方向を軸にして３６０度回転できる。なお、本例では回転装置２１の駆動源として油圧モータ２２を利用しているが、駆動源は特に限定されず、例えば電動モータであってもよい。
【００２０】
また、図３に示すように、アーム３の第三シリンダ３ｃの先端には、図中上方向に張り出すように設けられた連結部材２３を介してアーム３に対して平行に設けられた筒状のガイド軸２４が連結されている。そして、ガイド軸２４上には、カッタヘッド４がスライド自在に設けられている。
【００２１】
ここで、ガイド軸２４は、基端側が連結部材２３を介して第三シリンダ３ｃの先端に連結されるとともに、先端側が第三シリンダ３ｃの基端側方向に延びるように形成されている。これにより、アーム３が最収縮する際には、ガイド軸２４は、アーム３の真上に配置されて、アーム３から軸方向に突出しないため、掘削機１の横幅が大きくならない。
【００２２】
また、本例のカッタヘッド４は、介装部材４０を介してガイド軸２４の軸方向に沿って移動可能であってガイド軸２４に対して旋回可能に設けられた基部４ａと、基部４ａに対して上下方向に回転自在に連結される本体部４ｂと、本体部４ｂの先端に連結されるカッタ部４ｃを備えて構成される。
【００２３】
そして、図示しないが、本体部４ｂには、カッタ部４ｃの駆動源としての電動モータと減速機が設けられており、電動モータを駆動すると、減速機を介してカッタ部４ｃが回転駆動するようになっている。
【００２４】
また、本例の介装部材４０は、基部４ａに連結される上板部４１と、下端から突出する突起４２ａを有する下板部４２と、上板部４１と下板部４２の間に回転自在に挟持される回転部４３を備えて構成される。そして、突起４２ａがガイド軸２４の上面に軸方向に沿って形成された図示しないガイド孔に挿通されており、介装部材４０が、ガイド軸２４の軸方向に沿って移動可能になっている。また、図示しないが、本例では、ガイド軸２４内に介装部材４０をガイド軸２４に沿って移動させる油圧シリンダ等といった駆動源が収容されており、前記駆動源を駆動させると介装部材４０を任意の軸方向位置に移動できる。そのため、介装部材４０に基部４ａが連結されたカッタヘッド４もガイド軸２４の軸方向に沿って移動できるようになっている。なお、介装部材４０をガイド軸２４に沿って移動させる駆動源は特に限定されず、油圧シリンダ以外であってもよい。
【００２５】
また、ガイド軸２４の外周には、筒状であってガイド軸２４に対して摺動自在な摺動部材２５が装着されている。この際、介装部材４０の下板部４２に設けられた突起４２ａが、摺動部材２５を貫通してガイド軸２４の前記ガイド孔に挿通されており、介装部材４０と摺動部材２５とは連結されている。
【００２６】
さらに、摺動部材２５は、回転部４３を回転駆動させる駆動源としての左右一対の油圧シリンダ２６，２６を有しており、各油圧シリンダ２６の一端が、接続部材２７を介して回転部４３に連結されている。これにより、左右一対の油圧シリンダ２６，２６をそれぞれ伸縮させると、回転部４３が回転駆動してカッタヘッド４を左右に旋回駆動するようになっている。
【００２７】
また、回転部４３と本体部４ｂの間には、駆動源としての油圧シリンダ２８が介装されており、油圧シリンダ２８が伸縮するとカッタヘッド４が上下に回転駆動するようになっている。
【００２８】
したがって、本例のカッタヘッド４は、アーム３に対して上下左右に首振動作可能に取り付けられている。
【００２９】
なお、本例では、回転部４３を回転駆動させる駆動源と、カッタヘッド４を上下に回転駆動させる駆動源が、いずれも油圧シリンダ２６，２８となっているが、これらの駆動源は特に限定されず、油圧シリンダ以外であってもよい。
【００３０】
さらに、図１，図２に示すように、本例の架台２の進行方向前側側部と、進行方向後側下部には、それぞれ架台２の進行方向に対して左右に１つずつ掘削機１による掘削作業を安定させるアウトリガー１０が設けられている。これらのアウトリガー１０は、架台２に対して旋回可能に取り付けられた基部１０ａと、基部１０ａに対して上下に揺動可能に連結されたブーム部１０ｂと、ブーム部１０ｂの先端にブーム部１０ｂに対して振り出し可能に連結されたアーム部１０ｃと、アーム部１０ｃの先端にアーム部１０ｃに対して揺動自在に連結された押圧板１０ｄを備えて構成される。また、基部１０ａとブーム部１０ｂの間と、ブーム部１０ｂとアーム部１０ｃの間には、それぞれブーム部１０ｂとアーム部１０ｃを駆動させるための油圧シリンダ１１，１２が介装されており、油圧シリンダ１１，１２を伸縮させるとブーム部１０ｂとアーム部１０ｃがそれぞれ駆動する。また、図示しないが、架台２には、基部１０ａを旋回駆動させる駆動源が設けられており、アウトリガー１０を少なくとも９０度旋回できるようになっている。
【００３１】
続いて、本例の掘削機１の作動について説明する。まず、掘削機１をトンネル内に侵入させて、掘削位置まで移動させる。この際、図２において実線で示すように、アーム３は最収縮状態になっており、カッタヘッド４はガイド軸２４の先端側までスライドできるため、掘削機１の横幅が大きくならず、横幅の狭いトンネル内であってもスムーズに移動できる。
【００３２】
次に、架台２の進行方向に対して前後左右の４カ所に設けられたアウトリガー１０のうち、掘削する側のトンネルの壁面に面する２つのアウトリガー１０を図２に破線で示すように、掘削機１の進行方向に対して横向きに回転させる。そして、図１中右側のアウトリガー１０において破線で示すように、各アウトリガー１０の油圧シリンダ１１，１２を伸長させ、ブーム部１０ｂとアーム部１０ｃを駆動させて、押圧板１０ｄで地面を押さえつけるようにする。これにより、掘削機１が安定するため、掘削時の振動などによって、掘削機１が移動や転倒してしまうのを防止できる。
【００３３】
そして、図２において破線で示すようにアーム３を伸長させたり、回転装置２１を駆動して架台２の進行方向を軸にして軸周りに回転させれば、カッタヘッド４を任意の位置まで移動できるため、任意の箇所をカッタヘッド４により自在に掘削できる。
【００３４】
このように、本例の掘削機１は、自走可能な架台２と、架台２の進行方向を軸にして軸周りに回転可能であって伸縮可能なアーム３と、アーム３の先端に設けたカッタヘッド４とを備えている。この構成によると、アーム３が伸縮可能であるとともに、架台２の進行方向を軸にして軸周りに回転できるため、トンネルの側面にカッタヘッド４を届かせられる。そのため、本例の掘削機１では、並列に掘られたトンネル同士をトンネルの内側からであってもトンネルを横方向に掘り進めて連通させられる。また、本例では、掘削機１を進行方向に対して横向きに方向転換させる必要もないため、横幅の狭いトンネルにも適用できる。
【００３５】
また、本例のアーム３は、架台２の進行方向を軸にして３６０度回転できるため、掘削機１の真上や真下なども掘削でき、掘削機１の掘削範囲を大きく確保できる。
【００３６】
また、本例のカッタヘッド４は、アーム３に対して首振動作可能に設けられている。具体的には、カッタヘッド４はアーム軸に対して３６０度方向に揺動する。この構成によると、掘削箇所をさらに微調整でき、例えば、トンネル内に設置される落盤防止の支柱などの障害物を避けながら障害物の裏なども掘削できる。
【００３７】
また、本例のアーム３は、複数の筒部材としての第一シリンダ３ａ，第二シリンダ３ｂ及び第三シリンダ３ｃでテレスコピック型に形成されている。この構成によると、アーム３の最収縮時には、第三シリンダ３ｃは第二シリンダ３ｂ内に、第二シリンダ３ｂは第一シリンダ３ａ内に収容されるため、アーム３の長さをコンパクトにできる。したがって、掘削機１が横幅の狭いトンネル内であっても走行できる。
【００３８】
なお、本例では、アーム３は、三つのシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃで構成されているが、シリンダの数は任意の数にすればよく、二つあるいは三つ以上であってもよい。
【００３９】
また、本例では、アーム３とカッタヘッド４の間にガイド軸２４が介装されているが、ガイド軸２４は省略されてもよく、アーム３の先端に直接カッタヘッド４を設けるようにしてもよい。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱なく改造、変形及び変更ができるのは当然である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・掘削機、２・・・架台、３・・・アーム、３ａ・・・第一シリンダ（筒部材）、３ｂ・・・第二シリンダ（筒部材）、３ｃ・・・第三シリンダ（筒部材）、４・・・カッタヘッド
【図１】
2019049134.tif 000003
【図２】
2019049134.tif 000004
【図３】
2019049134.tif 000005