(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル又は地下の車道等を作るのに好適な切削装置（１００）であって、
概して上方（３００）、下方（３０１）及び側方（３０２）に向いた領域を有するメインフレーム（１０２）と、
前記上方（３００）及び前記下方（３０１）に向いた領域に対して略直立に配置された第１と第２の支持軸（４００）それぞれを介して、前記メインフレーム（１０２）に対して旋回可能に装着された第１と第２の支持体（１２０）であって、これにより各々が、前記側方（３０２）に向いた領域に対して横（左右）の方向に旋回するように構成された第１と第２の支持体（１２０）と、前記第１と第２の支持体（１２０）の各々の前記メインフレーム（１０２）に対する動きをそれぞれ個別に駆動する、少なくとも１つの第１と第２の支持体アクチュエータ（１１７）と、
各支持体の旋回軸（４００）に対して垂直を含む横に延びる方向に配置されたそれぞれのアームの旋回軸（４０１）を介して、前記第１と第２の支持体（１２０）のそれぞれに各々旋回可能に装着された第１と第２のアーム（１２１）であって、これにより、前記第１と第２のアーム（１２１）が互いに個別に旋回し、前記上方（３００）及び前記下方（３０１）に向いた領域に対して上方向及び下方向にそれぞれの前記第１と第２の支持体（１２０）の各々に対して旋回することが可能になる、第１と第２のアーム（１２１）と、
前記第１と第２の支持体（１２０）の各々に対して前記第１と第２のアーム（１２１）の旋回運動を個別に駆動する、少なくとも１つの第１と第２のアームアクチュエータ（１２２、１３０）と、
前記第１と第２のアーム（１２１）の各々に装着された回転可能な切削ヘッド（１２８）であって、各ヘッド（１２８）が、それぞれのアームの旋回軸（４０１）の各々に対して実質的に横に延びるように配向されたヘッド軸（４０２）の周りで回転可能である回転可能な切削ヘッド（１２８）と
を備える装置。
【請求項２】
各切削ヘッドが、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各回転可能な切削ヘッド（１２８）に個別に回転可能に装着された複数のローラカッター（１２７）を更に備える、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のローラカッター（１２７）が、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッターである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１と第２のアームアクチュエータ（１２２、１３０）は各々、各アーム（１２１）が各支持体（１２０）に対して旋回する接合部に装着されたプラネタリギアアセンブリを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１と第２のアームアクチュエータ（１２２、１３０）のうちの少なくとも１つが、それぞれの前記第１と第２の支持体（１２０）に対して前記第１及び／又は第２のアーム（１２１）の旋回運動を駆動するために、少なくとも１つの第１の駆動モータを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１及び／又は第２のアーム（１２１）において前記切削ヘッド（１２８）の回転を駆動するために、少なくとも１つの第２の駆動モータ（１２５）を更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１と第２の支持体アクチュエータ（１１７）は、油圧線形アクチュエータを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記メインフレーム（１０２）に対して前記装置（１００）の前方切削方向に滑動するように構成されるように、前記メインフレーム（１０２）に移動可能に装着された動力付きスレッド（１０４）を更に備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１と第２の切削ヘッド（１２８）の各々が、前記第１と第２のアーム（１２１）のそれぞれ及び支持体（１２０）を介して前記スレッド（１０４）に装着されることにより、前記前方切削方向に前進するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１と第２のアーム（１２１）は各々、前記上方向及び下方向に最大１８０°旋回するように構成され、
前記第１と第２の支持体（１２０）は各々、前記横（左右）の方向に最大９０°旋回するように構成される、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置（１００）が前方向及び後方向に移動できるように、前記メインフレーム（１０２）に装着されたレール（１０３）又は車輪を更に備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記メインフレーム（１０２）に装着されたフロア及び天井係合部材（１０６、１１５、１０５、１０８）を更に備え、少なくとも前記フロア係合部材（１０６、１１５）が、前記装置（１００）を前記上方向及び下方向にそれぞれ持ち上げる、また下ろすように延伸可能及び収縮可能である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１と第２の切削ヘッド（１２８）から後方へ切削物質を送るための第１の物質排出コンベヤ（２０２）と、
切削物質を前記コンベヤ（２０２）上に案内するための集収ヘッド（１２９）であって、前記第１と第２の切削ヘッド（１２８）のうちの少なくとも１つの背後で後方に位置決めされた集収ヘッド（１２９）と
を更に備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置（１００）に取り外し可能に接続できる制御ユニット（１０１）を更に備え、前記制御ユニット（１０１）が、少なくとも前記第１と第２の支持体（１２０）及び前記アームアクチュエータ（１２２、１３０）に動力を供給する操作型構成要素（１１４）を備え、前記制御ユニット（１０１）が更に、前記第１のコンベヤ（２０２）から物質を受け取って、前記装置（１００）と前記制御ユニット（１０１）の後方の位置で前記物質を排出する第２のコンベヤ（１１２）を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
トンネル又は地下の車道等を作るのに好適な切削装置（１００）であって、
概して上方（３００）、下方（３０１）及び側方（３０２）に向いた領域を有するメインフレーム（１０２）と、
前記メインフレーム（１０２）に対して前記装置（１００）の前方切削方向に滑動するように構成されるように、前記メインフレーム（１０２）に移動可能に装着された動力付きスレッド（１０４）と、
前記メインフレーム（１０２）の長手軸に対して垂直を含む横に延びる方向に配置されたそれぞれのアームの旋回軸（４０１）によって、前記スレッド（１０４）に旋回可能に装着された第１と第２のアーム（１２１）であって、これにより、各アーム（１２１）が互いに個別に、前記メインフレーム（１０２）の前記上方及び下方に向いた領域に対して上方向及び下方向に旋回することが可能になる、第１と第２のアーム（１２１）と、
互いに、また前記メインフレーム（１０２）に対する前記第１と第２のアーム（１２１）の個別の旋回運動を駆動する、少なくとも１つの第１と第２のアームアクチュエータ（１２２、１３０）と、
前記第１と第２のアーム（１２１）の各々に装着されることにより、前記上方向及び下方向へ移動され、前記前方切削方向に前進するように構成された回転可能な切削ヘッド（１２８）であって、各ヘッド（１２８）が、それぞれのアームの旋回軸（４０１）に対して実質的に横に延びるように配向されたヘッド軸（４０２）の周りで回転可能である回転可能な切削ヘッド（１２８）と
を備える装置。
【請求項１７】
各第１と第２のアーム（１２１）は、それぞれの前記アームの旋回軸と共に、第１と第２の支持体（１２０）を介して前記スレッド（１０４）にそれぞれ装着され、前記第１と第２の支持体（１２０）は、共通の又はそれぞれの滑動可能な手段を介して前記スレッド（１０４）に対して滑動可能に装着されることにより、第１と第２の支持体（１２０）は各々、前記側方に向いた領域（３０２）に対して横（左右）の方向に滑動するように構成される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
各回転可能な切削ヘッド（１２８）は、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッター（１２７）を備える、請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
各回転可能な切削ヘッド（１２８）に個別に回転可能に装着された複数のローラカッター（１２７）を更に備える、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記複数のローラカッター（１２７）は、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッターである、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１と第２のアームアクチュエータ（１２２、１３０）は各々、各アーム（１２１）が各支持体に対して旋回する接合部に装着されたプラネタリギアアセンブリを備える、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル又は地下の車道を作るのに好適な岩石切削装置に関し、より具体的に、非限定的であるが、前方切削中に複数の回転ヘッドを横方向外向きに回し、上方向及び下方向に持ち上げることができるアンダーカッティング（ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリフト（ｄｒｉｆｔ）、トンネル、地下の車道等を切削して、所望のトンネル断面形状を作るために、メインフレームに移動可能に装着されたアームに回転ヘッドが装着された、様々な異なる種類の掘削機械が開発されてきた。ＷＯ２０１２／１５６８４１、ＷＯ２０１２／１５６８４２、ＷＯ２０１０／０５０８７２、ＷＯ２０１２／１５６８８４、ＷＯ２０１１／０９３７７７、ＤＥ２０  ２１１１  ０５０  １４３  Ｕ１。全ての特許文献において、可動アームによって支持された回転切削ヘッドが岩の表面に押し付けられる、岩石及び鉱石をミル切削する装置が記載されている。特に、ＷＯ２０１２／１５６８８４には、切削動作を強化する試みで、回転ヘッドを垂直方向に持ち上げて下ろし、横（左右）の方向に小さい角度をつけてそらすことができる機械の切削端部が記載されている。
【０００３】
ＷＯ２０１４／０９０５８９には、複数の切削ヘッドが、旋回しているアーチ形の切削経路を介して岩の表面を掘るように移動可能である、車道トンネル等を掘る機械が記載されている。ＵＳ２００３／０２３０９２５には、アンダーカッティングモードで動作するのに好適な複数の環状円盤カッターを装着したカッターヘッドを有する岩石掘削機が記載されている。
【０００４】
しかしながら、従来の切削機械は、通常１２０ＭＰａを上回る強度を有する硬い岩石を切削しながら、所望の断面構成のトンネル又は地下の空洞を安全に、また確実に作るようには最適化されていない。従って、これらの問題に対処する切削機械が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、制御された確実な方法で１２０ＭＰａを上回る硬い岩石を切削するように特に構成された、トンネル及び地下の車道を形成するのに好適な切削機械を提供することである。別の特定の目的は、最大及び最低の切削範囲内で可変の断面積を有するトンネルを作ることができる切削機械を提供することである。別の特定の目的は、二段階の切削動作による「アンダーカッティング」モードで動作可能な切削機械（掘削機）を提供することである。
【０００６】
メインフレームに装着され、個別に旋回する複数のブームを介して上方向及び下方向、及び横（左右）の方向に旋回させることができる複数の回転可能に装着された切削ヘッドを有する切削装置を提供することによって、これらの目的が達成される。具体的には、各ブームは、メインフレームに旋回可能に装着され、それぞれ追加の旋回マウンティング（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）を介してアームを担持し、これにより各切削ヘッドが２つの旋回軸の周りを旋回することができる支持体を備える。各ヘッドの所望の移動範囲は、２つの旋回軸が互いに（垂直を含む）横に配置され、前方端部と後方端部との間で、装置の前後方向に間隔を置いて配置されるように設けられる。
【０００７】
各ヘッド周囲で円周方向に配分されることにより、ヘッドがそれぞれの回転軸の周りで動かされて、岩の表面に溝又はチャネルを作る複数の円盤状ローラカッターを切削ヘッドが備えることが有利である。このため、ヘッドを垂直に持ち上げることにより、突き出ている岩の比較的低い引張強度に打ち勝って、切削ピック等によって得られる、より一般的な圧縮切削動作よりもかなり小さい力及びエネルギーを介して破壊させることができる。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、トンネル又は地下の車道等を作るのに好適な切削装置が提供され、切削装置は、
概して上方、下方及び側方に向いた領域を有するメインフレームと、
上方及び下方に向いた領域に対して略直立に配置された第１と第２の支持軸それぞれを介してメインフレームに対して旋回可能に装着された第１と第２の支持体であって、これにより各々が、側方に向いた領域に対して横（左右）の方向に旋回するように構成された第１と第２の支持体と、
第１と第２の支持体の各々のメインフレームに対する動きをそれぞれ個別に駆動する、少なくとも１つの第１と第２の支持体アクチュエータと、
各支持体の旋回軸に対して垂直を含む横に延びる方向に配置されたそれぞれのアーム旋回軸を介して、第１と第２の支持体のそれぞれに各々旋回可能に装着された第１と第２のアームであって、これにより、第１と第２のアームが互いに個別に旋回し、上方及び下方に向いた領域に対して上方向及び下方向にそれぞれの第１と第２の支持体の各々に対して旋回することが可能になる、第１と第２のアームと、
第１と第２の支持体の各々に対して第１と第２のアームの旋回運動を個別に駆動する、少なくとも１つの第１と第２のアームアクチュエータと、
第１と第２のアームの各々に装着された回転可能な切削ヘッドであって、各ヘッドが、それぞれのアームの旋回軸の各々に対して実質的に横に延びるように配向されたヘッド軸の周りで回転可能である回転可能な切削ヘッドと
を備える。
【０００９】
この明細書内での、それぞれのアーム旋回軸の各々に対して実質的に横に延びるように配向されたヘッド軸の周りで回転可能な各ヘッドの言及には、垂直配置が含まれる（又は包含される）。上記のような言及にはまた、切削ヘッドの回転軸と交差している、又は更に好ましくは交差していないそれぞれの旋回軸も包含される。任意選択的に、切削ヘッドの回転軸は、旋回アームのそれぞれの旋回軸の概して前、及び／又は上に位置決めされる。
【００１０】
任意選択的に、各切削ヘッドは、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを備える。アンダーカッティング動作を提供するための各ヘッドの構成は、より小さい力で岩を破壊するのに有利であり、これにより、小さい動力でより効率的な切削動作が得られる。
【００１１】
装置は、各回転可能な切削ヘッドに個別に回転可能に装着された複数のローラカッターを備えることが好ましい。ローラカッターは、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッターであることが好ましい。ローラカッターは、ローラカッターが各切削ヘッドを円周方向に囲むように、各切削ヘッドの周囲領域に装着されることが更に好ましい。上記構成は、ローラカッターが最初に岩の表面において略水平に延びるチャネル又は溝を作る、装置のアンダーカッティング動作を提供するのに有利である。これにより、チャネル又は溝のすぐ上の引張力に打ち勝つことによって、ローラカッターが上向きに移動して、岩を破壊することができる。あまり力が要らず、電力も少なくてすむ更に効率的な切削動作が提供される。ローラカッターは、略円筒形本体に装着され、切削ヘッドの周囲に配分された略円盤状の切削エッジを備えることが好ましい。このため、略円形の切削エッジは各々、切削ヘッドの円周周囲に隣り合って位置決めされ、各切削エッジは各旋回アームの一番端の部分を意味する。それぞれの切削ヘッドの回転軸に対するローラカッターの回転軸の配置を同じにすることにより、それぞれの切削エッジが切削ヘッドの周囲で同じ位置に全て配向されることが好ましい。
【００１２】
第１と第２のアームアクチュエータは各々、各アームが各支持体に対して旋回する接合部に装着されたプラネタリギアアセンブリを備えることが好ましい。主題の発明は、高いギア比を有するＷｏｌｆｒａｍタイプのプラネタリギア等の従来のプラネタリギア装置を含みうる。切削装置をできるだけ小型に設計するために、プラネタリギアアセンブリは、各アームの内部に装着される。装置は更に、それぞれの第１と第２の支持体及びメインフレームに対して第１及び／又は第２のアームの旋回運動を駆動するために、少なくとも１つの第１の駆動モータを備えることが好ましい。装置は、それぞれのプラネタリギアを介してそれらの旋回軸の周りで第１と第２のアームを各々駆動する、２つの駆動モータを備えることが好ましい。それぞれの駆動モータは、各アーム内部に装着され、プラネタリギアアセンブリ及び／又は中間駆動伝達を介して各アームに連結されることが好ましい。
【００１３】
装置は更に、第１及び／又は第２のアームにおいて切削ヘッドの回転を駆動する少なくとも１つの第２の駆動モータを備えることが好ましい。各ヘッドは、各アームの側面に装着された２つの駆動モータを備えることが好ましい。上記構成は、各駆動モータを各切削ヘッドと共に旋回させて、最小限の中間ギアでダイレクトドライブを提供するため有利である。
【００１４】
任意選択的に、第１と第２の支持体アクチュエータは、油圧線形アクチュエータを備える。各支持体アクチュエータは、スレッド（ｓｌｅｄ）の側方に位置決めされ、スレッドと、各支持体から横方向外向きに延びる駆動フランジとの間に延びるように連結された線形油圧シリンダーを備えることが好ましい。上記構成は、装置の全体幅を最小限に抑えながら、各支持体と、それに応じて各アームを左右側方に回転させる効率的な機構を提供するのに有利である。
【００１５】
任意選択的に、スレッドは、支持体と、それぞれのアームの各々との間で長手方向に動作するように位置決めされうる。つまり、各アームは、一又は複数のアクチュエータを介して各支持体に対して軸的に前向きの方向に滑動するように構成されうる。任意選択的に、各アームは、それぞれの滑動アクチュエータを介して各支持体に接続されることにより、各アームは互いに個別に滑動するように構成される。任意選択的に、各アームは、協調的な平行滑動機構を介して各支持体に対して前方向及び後方向に滑動するように構成されうる。
【００１６】
装置は更に、メインフレームに対して装置の前方切削方向に滑動するように構成されるように、メインフレームに移動可能に装着された動力付きスレッドを備えることが好ましい。装置は更に、メインフレームの上のスレッドの摩擦を起こす滑走運動を最小限に抑えるために、複数の「ランナー（ｒｕｎｎｅｒ）」又は案内レールを備えうる。装置は、メインフレームに対するスレッドの前向き及び後向きの運動を提供するために、少なくとも１つの動力付き線形アクチュエータを備えることが好ましい。当然ながら、スレッドは、機械において、ラックピニオン装置、ベルトドライブ装置、ギア装置等を含む、複数の異なる駆動機構を介して軸方向に／長手方向に移動するように構成されうる。支持体及びアームは、スレッドに装着され、全部がまとまって前方向及び後方向に移動するように構成されることが好ましい。
【００１７】
任意選択的に、第１と第２のアームは各々、上方向及び下方向に最大１８０°旋回するように構成される。任意選択的に、各アームは、最大１５５°の範囲にわたって旋回するように構成されうる。任意選択的に、第１と第２の支持体は、横（左右）の方向に最大９０°旋回するように構成される。任意選択的に、支持体は、横（左右）の方向に最大２０°旋回するように構成されうる。上記構成により、形状が制御され、そうでなければ形成されるべきトンネルの天井及びフロアに残るであろう全ての切取部又は隆起が回避される。
【００１８】
装置は、装置が前方及び後方に移動することができるように、メインフレームに装着されたレール又は車輪を備えることが好ましい。レール又は車輪により、装置が、切削動作間に切削面へ及び切削面から動かされた時、また滑動スレッドも用いる切削・前進の切削サイクルの一部として切削動作中に前進する時のいずれにおいても、トンネル内で前進及び後退することができるようになる。
【００１９】
装置が更に、メインフレームに装着されたフロア及び天井係合部材を備え、少なくともフロア係合部材が、装置を上方向及び下方向にそれぞれ持ち上げる、また下ろすように延伸可能及び収縮可能であることが好ましい。係合部材は、カッターを岩の面に押し付けることを可能にするために機械が固定されうる固定具ポイントが得られるように、トンネルの天井とフロアとの間の適所に装置を留めるように構成される。
【００２０】
装置が更に、第１と第２の切削ヘッドから後方へ切削物質を送るための第１の物質排出コンベヤと、切削物質をコンベヤ上に案内するための集収ヘッドとを備え、集収ヘッドが、第１と第２の切削ヘッドのうちの少なくとも１つの背後で後方に位置決めされることが好ましい。装置は従って、切削面から物質を後方へ搬送して、岩石の中への前方切削の動きが妨げられないように構成される。
【００２１】
装置が更に、装置に取り外し可能に接続できる制御ユニットを備え、制御ユニットが、少なくとも第１と第２の支持体及びアームアクチュエータに動力を供給する操作型構成要素を備え、制御ユニットが更に、第１のコンベヤから物質を受け取って、装置と制御ユニットの後方の位置で物質を排出する第２のコンベヤを備えることが好ましい。制御ユニットが、切削装置と共に前方及び後方に前進し、後退することができるように、装置に取り外し可能に連結されることが好ましい。制御ユニットが、好適な連結具によってトンネルフロアの上で装置に留められることが好ましい。制御ユニットは、後方及び／又は前方領域に配設された地盤係合支持部材を備えうる。任意選択的に、制御ユニットの後方端部が、物質集収及び排出車両に取り付け可能であり、前方端部が切削装置に接続可能であってよい。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、トンネル又は地下の車道等を作るのに好適な切削装置が提供され、切削装置は、
概して上方、下方及び側方に向いた領域を有するメインフレームと、
メインフレームに対して装置の前方切削方向に滑動するように構成されるように、メインフレームに移動可能に装着された動力付きスレッドと、
メインフレームの長手軸に対して垂直を含む横に延びる方向に配置されたそれぞれの旋回アーム軸によって、スレッドに旋回可能に連結されたあるいは装着された第１と第２のアームであって、これにより、各アームが互いに個別に、メインフレームの上方及び下方に向いた領域に対して上方向及び下方向に旋回することが可能になる、第１と第２のアームと、
互いに、またメインフレームに対する第１と第２のアームの個別の旋回運動を駆動する、少なくとも１つの第１と第２のアームアクチュエータと、
第１と第２のアームの各々に装着されることにより、前向き及び後向きの方向へ移動され、前方切削方向に前進するように構成された回転可能な切削ヘッドであって、各ヘッドが、それぞれのアームの旋回軸に対して実質的に横に延びるように配向されたヘッド軸の周りで回転可能である回転可能な切削ヘッドと
を備える。
【００２３】
任意選択的に、第１と第２のアームは、それぞれの旋回アーム軸と共に、第１と第２の支持体を介してスレッドにそれぞれ連結又は装着され、第１と第２の支持体は、共通の又はそれぞれの滑動可能な手段を介してスレッドに対して滑動可能に装着されることにより、第１と第２の支持体は各々、側方に向いた領域に対して横（左右）の方向に滑動するように構成される。第１と第２の支持体は、スレッドに装着され、メインフレームに対するスレッドの前方及び後方滑走運動に実質的に直交しながらスレッドを横断して横方向に滑動するように構成される。
【００２４】
任意選択的に、各回転可能な切削ヘッドは、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッターを備える。
【００２５】
装置は更に、各回転可能な切削ヘッドに個別に回転可能に装着された複数のローラカッターを備えることが好ましい。任意選択的に、複数のローラカッターは、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、略環状の切削エッジ又は層状の切削エッジを各々有する略環状のローラカッターを備える。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、トンネル及び地下の車道を作るために、アンダーカッティング動作を介して切削形状を作るように構成された切削装置が提供され、装置は、メインフレームと、
メインフレームの長手軸に対して垂直を含む横に延びる方向に配置されたそれぞれの旋回アーム軸によってメインフレームに旋回可能に装着された第１と第２のアームであって、これにより、各アームが互いに個別に、メインフレームの上方及び下方に向いた領域に対して上方向及び下方向に旋回することが可能になる、第１と第２のアームと、
互いに、また第１と第２のアームのメインフレームに対する個別の旋回運動を駆動する、少なくとも１つの第１と第２のアームアクチュエータと、
第１と第２のアームの各々に装着された回転可能な切削ヘッドであって、各ヘッドが、アンダーカッティングモードの動作を提供するために、各々が略環状の切削エッジを有する略環状のローラカッターを備える回転可能な切削ヘッドと
を備える。
【００２７】
装置は、上方及び下方に向いた領域に対して略直立に配置された第１と第２の支持軸それぞれを介して、メインフレームに対して旋回可能に装着された第１と第２の支持体を備え、これにより、第１と第２の支持体が各々、側方に向いた領域に対して横（左右）の方向に旋回するように構成されることが好ましい。
【００２８】
装置は更に、長手方向に往復運動をして、装置の前方切削方向に滑動し、ローラカッターを岩の面に係合させることができるように、メインフレームに移動可能に装着された動力付きスレッドと、スレッドに装着された第１と第２のアームとを備えることが好ましい。
【００２９】
本発明の特定の実装態様を単なる実施例として、添付の図面を参照しながら以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の特定の実装態様に係る、前方に装着された切削ユニットと後方制御ユニットとを有する、トンネル又は地下の車道を作るのに好適な可動切削装置の前面斜視図である。
【図２】図１の切削装置の後方斜視図である。
【図３】図２の装置の側方立面図である。
【図４】図３の装置の切削ユニットの拡大前面斜視図である。
【図５】図４の切削装置の平面図である。
【図６】図５の切削装置の側方立面図である。
【図７】図６の切削装置の前方端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１を参照すると、切削装置１００は、トンネル又は地下の車道を作るために、岩石又は鉱石の面を切削するように構成された複数の切削構成要素が装着されたメインフレーム１０２を備える。装置１００は特に、複数の回転ローラカッター１２７を岩に押し付けて溝又はチャネルを形成し、次に垂直に上向きに旋回させることにより、溝又はチャネルのすぐ上の弱まった引張力に打ち勝って、岩を破壊するアンダーカッティングモードで動作するように構成される。従って、本切削装置は、回転ヘッドに装着された切削ビット又はピックを用いる従来の圧縮型カッターに通常必要とされるよりも小さい力及びエネルギーを用いて、岩石又は鉱石の中へ前進するように最適化される。しかしながら、本装置は、特に既定の切削迎え角が得られるように、各ピックが切削ヘッドにおいて角度をつけて配向されたピック又はビット型切削ヘッドを含む、本明細書に記載されたものとは異なる種類の切削ヘッドを有するようにも構成されうる。
【００３２】
図１〜３を参照すると、メインフレーム１０２は、トンネルの壁に向かって配向された横側面３０２と、トンネルの天井に向かって配向された上方に向いた領域３００と、トンネルのフロアに面するように配向された下方に向いた領域３０１と、切削面に面するように位置決めされた前向きの端部３０３と、切削面の反対に向くように位置決めされた後向きの端部３０４とを備える。
【００３３】
非切削モードにある時に、地盤の上の装置１００の前方及び後方運動を提供するように、下部構造１０９が概してメインフレーム１０２の下に装着され、下部構造１０９に油圧（又は電気）モータによって作動する一対のクローラ式レール１０３が装着される。一対の後方地盤係合ジャッキング脚部１０６は、後方端部３０４に向かって枠側面３０２に装着され、枠１０２に対して直線的に延伸され引き込まれるように構成される。枠１０２は更に、これもまた前方端部３０３に向かって各枠側面３０２に装着され、フロアトンネルに係合するように延伸され引き込まれるように構成された一対の前方ジャッキング脚部１１５を備える。脚部１０６、１１５を作動させることによって、メインフレーム１０２と、特にレール１０３が上向きの方向に持ち上げられ、また下向きの方向に下ろされることにより、レール１０３を地盤から吊り上げて、装置１００を切削モードに位置決めすることができる。一対の天井係合把持部１０５は、メインフレームの後方端部３０４においてメインフレーム１０２から上向きに突出して、制御シリンダー１１６を介して上方向及び下方向に直線的に延伸可能及び収縮可能である。把持部１０５は従って、持ち上がってトンネルの天井と接触するように構成され、ジャッキング脚部１０６、１１５と延伸可能に組んで、切削モードにある時に、装置１００をトンネルフロアと天井との間の固定位置に留めるように構成される。
【００３４】
スレッド１０４は、滑動機構２０３を介してメインフレーム１０２の上部に滑動可能に装着される。スレッド１０４は、線形油圧シリンダー２０１に連結され、これによりシリンダー２０１の延伸及び収縮を行ったり来たりさせることによって、スレッド１０４が枠の前方端部３０３と後方端部３０４との間で直線的に滑動するように構成される。
【００３５】
一対の油圧作動ボルト締めユニット１０７は、装置の幅方向に対して、スレッド１０４と天井把持ユニット１０５、１１６との間のメインフレーム１０２に装着される。ボルト締めユニット１０７は、装置１００が前方切削方向に進む際に、トンネルの天井にメッシュ構造（図示せず）を固定するように構成される。装置１００はまた、適所にボルト締めされる前に天井のすぐ下にメッシュが位置的に支持されるように、スレッド１０４の概して上に装着されたメッシュ支持構造（図示せず）も備える。
【００３６】
一対の支持体１２０は、枠の前方端部３０３のすぐ上のスレッド１０４に旋回可能に装着され、そこから前方に突出している。支持体１２０は、装置１００の横幅方向に概して間隔をおいて配置され、スレッド１０４とメインフレーム１０２に対して互いに横方向外向きに個別に旋回するように構成される。各支持体１２０は、図５を参照すると、前方端部５０３と後方端部５０４とを備える。第１の装着フランジ１１８は、概して後向きの支持体の後方端部５０４に配設される。対応する第２の装着フランジ１１９は、第１のフランジ１１８のすぐ後ろのスレッド１０４の側面から横方向外向きに突出している。一対の油圧線形シリンダー１１７は、直線的に延伸される、及び引き込まれることによって、各支持体１２０が略水平面において、及びフレーム側面３０２に対して横（左右）の方向に旋回するように構成されるように、フランジ１１８と１１９との間に延びるように装着される。図４を参照すると、各支持体１２０は、スレッド１０４を通って（装置１００が水平地盤に位置決めされた時に）略垂直に延びている旋回ロッド４０４を介してスレッド１０４に装着され、概してメインフレームの前方端部３０３の上に停止している。各支持体１２０は従って、旋回軸４００の周りを旋回する又は回るように構成される。図５を参照すると、各支持体１２０は更に、側面に装着されたシリンダー１１７と協働して、旋回軸４００の周りで各支持体１２０を横方向に回すために、スレッド１０４の内部領域に装着されたそれぞれの内部油圧シリンダー５００に連結されている。
【００３７】
図４及び５を参照すると、それぞれの旋回軸４００が装置１００の幅方向に間隔を置いて配置されているため、支持体１２０が最大の内向き位置５０１まで内向きに回り、最大の外向き位置５０２まで横方向外向きに回ることができる。特定の実装態様によれば、内側及び外側回転位置５０１、５０２の間の角度は２０°である。
【００３８】
図１〜３を参照すると、アーム１２１は、概して各支持体１２０の前方端部５０３に旋回可能に装着されている。各アーム１２１は、遠位端部に回転可能に装着された切削ヘッド１２８を備える。各切削ヘッド１２８は、円盤状（略円筒状）の構成から成る。複数の略環状あるいは円盤形のローラカッター１２７は、各ヘッド１２８の円周周囲に装着され、特に岩をアンダーカットするように構成された鋭い環状切削エッジを備える。カッター１２７は、互いに、またヘッド１２８に対して個別に回転可能に装着され、それ自体の軸の周りで概して自由に回転する。各ローラカッター１２７は、アーム１２１が概して下向きに延びるように配向された時に、ローラカッター１２７がヘッド１２８とアーム１２１アセンブリ全体の最下部の部分になるように、ヘッド１２８の最前部の環状エッジよりも軸方向に突き出している。各アーム１２１は、アーム１２１が各支持体１２０それぞれに、あるいは近くのアーム端部に向かって装着され、アームの遠位端部に各ヘッド１２８が装着される長さを備えると見なされうる。具体的には、各アーム１２１は、概して参照番号１２２で示す内部に装着されたプラネタリギアを備える。各ギア１２２は、Ｗｏｌｆｒｏｍタイプであり、概して参照番号１２３で示す駆動トレインを介して駆動モータ１３０に連結されることが好ましい。一対の駆動モータ１２５は、図７に示すように、各アーム１２１の横側面に装着され、各切削ヘッド１２８それぞれの回転軸にほぼ平行するように配向される。各アーム１２１は更に、各駆動モータ１２５の一端に装着されたギアボックス１２６に連結された内蔵駆動装置を備える。各切削ヘッド１２８は、軸４０２の周りでの切削ヘッド１２８の回転を提供するために、それぞれのギアアセンブリ１２４を介して駆動モータ１２５に駆動可能に連結される。
【００３９】
特定の実装態様によれば、図７に示すように、各アーム１２１がスレッド１０４の前方端部に装着されたそれぞれのモータ１３０に連結される。各プラネタリギア１２２の中心は、図４に示す旋回軸４０１を有する旋回ロッド４０５にある。各軸４０１は、装置１００が水平地盤に位置決めされた時に、略水平に配置される。従って、各アーム１２１は、各モータ１３０の駆動によって（各支持体１２０、スレッド１０４及びメインフレーム１０２に対して）上方向及び下方向（垂直面）に旋回するように構成される。このため、各切削ヘッド１２８、そして特にローラカッター１２７は、図６に示すアーチ状経路６０２に沿って持ち上げられ、また下ろされうる。具体的には、各アーム１２１、ヘッド１２８、及びローラカッター１２７は、最下部の位置６０１と最上部に持ち上げられた位置６００との間で旋回可能であり、位置６００、６０１間の角度は約１５０°である。最下部の位置６０１にある時に、各ローラカッター１２７、そして特にヘッド１２８は、最前部のローラカッター１２７が最後部のローラカッター１２７よりも低く位置決めされるように、下向きに傾いた配向で停止する。特定の実装態様によれば、この下向きに傾いた角度は１０°である。これは、カッター１２７を岩の面に所望の迎え角で係合させて、第１段階のアンダーカッティング動作中に最初に溝又はチャネルを作り出すのに有利である。更に、岩の面の上での切削ヘッド１２８の広範囲の移動は、一部には軸４０１が各支持体１２０の長さに対応する距離だけ軸４００から離れ、軸４００に対して前向きに位置決めされていることで可能となる。
【００４０】
図４を参照すると、各支持体の旋回軸４００は、各アームの旋回軸４０１に対して略垂直に配置される。更に、各切削ヘッド１２８の回転軸４０２は、各アームの旋回軸４０１に対して略垂直に配向される。各ローラカッター１２７の対応する回転軸４０３は、切削ヘッドの軸４０２に対して角度をつけて配置され、これにより、下向きの方向に外向きに先細りとなる。具体的には、各ローラカッターの軸４０３は、略垂直のアームの回転軸４０１に対して、各切削ヘッドの回転軸４０２と支持体の旋回軸４００の配向の近くに配置されるように配向される。
【００４１】
従って、各支持体１２０は、最も内側及び位置５０１及び５０２との間で各支持体軸４００の周りの水平面において横方向外向きに回るように構成される。更に、図６を参照すると、それぞれのアーム１２１は各々、アームの旋回軸４０１の周りで上方向及び下方向に旋回して、極位置６００、６０１の間でローラカッター１２７を持ち上げる及び下げるように構成される。
【００４２】
集収ヘッド１２９は、各切削ヘッド１２８のすぐ後ろに後向きに、メインフレームの前方端部３０３に装着される。集収ヘッド１２９は、切削面（及び切削ヘッド１２８）から後向きに切削物質を受取り案内するように、側面装填式エプロンと、概して傾斜した上向きの物質接触面とを有する従来の形状及び構成から成る。装置１００は更に、集収ヘッド１２９から幅方向に延びて、枠の後方端部３０４から後向きに突出している第１のコンベヤ２０２を備える。従って、面から切削された物質はヘッド１２９によって集収され、装置１００に沿って後向きに搬送される。
【００４３】
図１〜３を参照すると、取り外し可能な制御ユニット１０１は、旋回連結部２００を介して枠の後方端部４０３に装着されている。制御ユニット１０１は、（オペレータによって占有される）人員キャビン１１０を備える。ユニット１１１は更に、スレッド１０４の滑動及び切削ヘッド１２８の回転駆動に加えて、支持体１２０とアーム１２１の旋回運動に関連付けられた装置１００の様々な油圧及び電気構成要素を制御するために、電気及び油圧パワーパック１１４を備える。
【００４４】
制御ユニット１０１は更に、ユニット１０１に沿って略幅方向に延び、最前方端部が第１のコンベヤ２０２の最後方端部に連結された第２のコンベヤ１１２を備える。ユニット１０１は更に、第２のコンベヤ１１２の後方端部から上向きに傾いた角度で後向きに突出した排出コンベヤ１１３を備える。従って、切削ヘッド１２８からコンベヤ２０２、１１２及び１１３に沿って後向きに切削物質を搬送して、トラック又は他の搬送車両によって受け取ることができる。
【００４５】
使用において、装置１００は、ジャッキング脚部１０６、１１５と天井把持部１０５とを介してトンネルのフロアと天井との間に留められる。スレッド１０４は、ローラカッター１２７を岩の面上に係合させるために、メインフレーム１０２に対して前向きの方向にずらされうる。切削ヘッド１２８は、最下部の位置において岩の面に最初に溝又はチャネルを作り出すモータ１２５を介して回転する。第１のアーム１２１が次に、モータ１３０を介して軸４０１の周りで旋回し、ローラカッター１２７を経路６０２に沿って持ち上げて、第２段階のアンダーカッティング動作を行う。第１の支持体１２０が次に、軸４００の周りで旋回することによって、横（左右）の方向に回り、ローラカッター１２７の持ち上がる及び下に下がる回転と相まって、第１のアーム１２１と支持体１２０のすぐ前の岩の中にくぼみ又はポケットを作り出すことができる。第２のアーム１２１と関連のヘッド１２８及びカッター１２７が次に、第１のアーム１２１の動作に従って、垂直及び水平面の両方での旋回を伴うように駆動される。第２のアーム１２１のこの連続的な複式旋回運動は、第１のアーム１２１の最初の複式旋回運動から独立している。軸４０１の周りでのアーム１２１の旋回と、軸４００の周りでの支持体１２０の位相合わせ及び順序付けは、制御ユニット１１１を介して制御される。
【００４６】
スレッド１０４の最大の前方移動が達成されると、ジャッキング脚部１０６、１１５が引っ込んで地盤上のレール１０３と係合する。レール１０３は、地盤と接触した時にローラカッター１２７が垂直に持ち上げられてトンネルフロアから離れるように、概して下向きに傾いて（フロアに対して約１０°の角度で）配向される。装置１００はその後、レール１０３を介して前進することができる。ジャッキング脚部１０６、１１５はその後、地盤からレール１０３を持ち上げて、把持部１０５をトンネル天井と接触するように移動させ、切削サイクルが繰り返されるように再度駆動されうる。スレッド１０４が線形駆動シリンダー２０１を介して前向きの方向に前進した時に、装置１００を安定化させるために、最前方の天井把持部１０８がスレッド１０４の上に装着される。
【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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【図７】
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