(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削刃が各々設けられ、循環状に連結され、カッタフレームのガイドに係合して、スライドしつつ循環可能に設けられる複数のチェーン部材から成り、
トンネルの断面と相似形のアーチ状あるいは円筒状のガイド枠に沿って移動され、
中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲して、切羽に向かって前記トンネルの長手方向に伸長し、
スプロケットホイールにより前記ガイドをスライドしつつ循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿ってアーチ状あるいは円筒状の透かし溝を掘削するトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタにおいて、
各々の前記複数のチェーン部材の両端に、断面が、ほぼコ字状に凹部を有して突出するつば部を設け、
前記つば部に前記凹部に開口するように第１の孔部が各々設けられ、
連結用ピンが各々の前記第１の孔部に嵌合し、前記凹部を通過して設けられ、
前記連結用ピンが通過する第２の孔部が両端に各々設けられ、前記複数のチェーン部材同士を連結する複数のリンク部材を有し、
前記第２の孔部の直径と前記連結用ピンの直径との第１の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
前記凹部と前記複数のリンク部材の両端との第２の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これらにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とすることを特徴とするトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタ。
【請求項２】
前記複数のリンク部材が前記カッタフレームの前記ガイドに係合されて、スライドしつつ循環駆動される請求項１記載のトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタ。
【請求項３】
前記連結用ピンの周囲に円筒状部材が設けられ、前記第２の孔部の直径と前記円筒状部材の外径との第３の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とする請求項１または２記載のトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタ。
【請求項４】
前記第２の孔部の内側に円筒状部材が設けられ、前記円筒状部材の内径と前記連結用ピンの直径との第４の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とする請求項１または２記載のトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘進作業において、アーチ状あるいは円筒状の透かし溝を掘削するトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルを掘進する作業に用いられるトンネル掘進装置および工法としては、特公平４−６３１９８号公報等で、アーチ状の透かし溝を掘削し、そのアーチ状の透かし溝内に瞬間硬化性コンクリートを充填し、アーチ状の支保版を形成するトンネル掘進装置および工法が提案されている。
また、特許番号第２５１９３８０号特許公報では、円筒状の透かし溝を掘削し、その円筒状の透かし溝内に瞬間硬化性コンクリートを充填し、円筒状の支保版を形成するトンネル掘進装置および工法が提案されている。
これらの従来例のトンネル掘進装置における透かし溝掘削用チェーンカッタ１ａは、例えば、図８〜１１に示されるように、掘削刃７…が各々設けられ、循環状に連結され、図１１に示されるようにカッタフレーム１６のガイドの一例であるガイド溝１７に係合して、スライドしつつ循環可能に設けられる複数のチェーン部材１０…から成り、カッタフレーム１６に設けられたガイド溝１７内をチェーン部材１０…の図示されない突出部がスライドしつつ、スプロケットホイール１１により、矢印Ａ方向に循環駆動される。
ここで、ガイド溝１７の代わりに、カッタフレーム１６に突出部から成るガイドが設けられ、この突出部に係合する溝部がチェーン部材１０…に設けられる場合も有り、カッタフレーム１６のガイドとチェーン部材１０…とのスライド係合構造は限定されない。
さらに、トンネルの断面と相似形のアーチ状あるいは円筒状のガイド枠に沿って移動され、図８に示されるように中間部がトンネルの外側に窪むように湾曲して、切羽に向かってトンネルの長手方向に伸長する。
これにより、切羽の外周に沿ってアーチ状あるいは円筒状の透かし溝を掘削する。
ここで、 チェーン部材１０…を連結するリンク部材１２…は、第１のリンク部材１２ａ…及び第２のリンク部材１２ｂ…とから成り、チェーン部材１０…と第１のリンク部材１２ａ…及び第２のリンク部材１２ｂ…とは、各々、連結用ピン１３…、１４…により連結され、さらに、第１のリンク部材１２ａ…及び第２のリンク部材１２ｂ…同士が、連結用ピン１５…により連結される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８〜１１に示される従来のトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタ１ａにおいては、チェーン部材１０…を連結するリンク部材１２…が、別々の第１のリンク部材１２ａ…及び第２のリンク部材１２ｂ…から構成され、さらに、連結用ピン１５…も必要とするため構成が複雑であった。
このため、鍛造金型の構成および製造工程が複雑となり、製造コストが高く、また、製造時間も長かった。 さらに、力の伝達経路が複雑で寸法上の制約からも強度が弱いという問題点があった。
さらに、第１のリンク部材１２ａ…及び第２のリンク部材１２ｂ…から成るリンク部材１２…は、図１１に示されるように、カッタフレーム１６に設けられたガイド溝１７に係合しない構造であった。 このため、チェーン部材１０…のみがガイド溝１７内をスライドするため、荷重がチェーン部材１０…のみに掛かり、チェーン部材１０…とガイド溝１７とは互いに摩耗が激しくメインテナンス上好ましくなかった。
そこで、本発明は、構成が簡単で、製造コストが安く、製造時間が短く、強度が強いトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、チェーン部材とカッタフレームのガイドとの互いの摩耗が軽減され、メインテナンス上好適なトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削刃が各々設けられ、循環状に連結され、カッタフレームのガイドに係合して、スライドしつつ循環可能に設けられる複数のチェーン部材から成り、
トンネルの断面と相似形のアーチ状あるいは円筒状のガイド枠に沿って移動され、
中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲して、切羽に向かって前記トンネルの長手方向に伸長し、
スプロケットホイールにより前記ガイドをスライドしつつ循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿ってアーチ状あるいは円筒状の透かし溝を掘削するトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタにおいて、
各々の前記複数のチェーン部材の両端に、断面が、ほぼコ字状に凹部を有して突出するつば部を設け、
前記つば部に前記凹部に開口するように第１の孔部が各々設けられ、
連結用ピンが各々の前記第１の孔部に嵌合し、前記凹部を通過して設けられ、
前記連結用ピンが通過する第２の孔部が両端に各々設けられ、前記複数のチェーン部材同士を連結する複数のリンク部材を有し、
前記第２の孔部の直径と前記連結用ピンの直径との第１の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
前記凹部と前記複数のリンク部材の両端との第２の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これらにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とすることを特徴とするトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタである。
【０００５】
さらに、本発明は、上記トンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタにおいて、前記複数のリンク部材が前記カッタフレームの前記ガイドに係合されて、スライドしつつ循環駆動されるトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタである。
さらに、本発明は、上記トンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタにおいて、前記連結用ピンの周囲に円筒状部材が設けられ、前記第２の孔部の直径と前記円筒状部材の外径との第３の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とするトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタである。
さらに、本発明は、上記トンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタにおいて、前記第２の孔部の内側に円筒状部材が設けられ、前記円筒状部材の内径と前記連結用ピンの直径との第４の隙間は、前記複数のチェーン部材同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成され、
これにより前記中間部が前記トンネルの外側に窪むように湾曲することを可能とするトンネル掘進装置の透かし溝掘削用チェーンカッタである。
【０００６】
本発明によれば、図１、図２、図３に示されるように、各々の複数のチェーン部材１０…の両端に、断面が、ほぼコ字状に隙間２５…、２６…を有して突出するつば部２３…、２４…が設けられ、つば部２３…、２４…に隙間２５…、２６…に開口するように第１の孔部２７…、２８…が各々設けられる。
さらに、連結用ピン１３…、１４…が各々の第１の孔部２７…、２８…に嵌合し、隙間２５…、２６…を通過して設けられる。
複数のリンク部材２２…は、連結用ピン１３…、１４…が通過する第２の孔部３１…、３２…が両端３５…、３６…に各々設けられ、複数のチェーン部材１０…同士を連結する。
ここで、第２の孔部３１…、３２…の直径と連結用ピン１３…、１４…の直径との第１の隙間３１ａ…、３２ａ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
さらに、凹部３３…、３４…と複数のリンク部材２２…の両端３５…、３６…との第２の隙間２５…、２６…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第１の隙間３１ａ…、３２ａ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
このため、チェーン部材１０…を連結するリンク部材２２…は、１つの部材から成るため、構成が簡単で、製造コストが安く、製造時間が短く、強度が強い。
【０００７】
さらに、本発明によれば、図４に示されるように複数のチェーン部材１０…のみならず複数のリンク部材２２…もカッタフレーム１６のガイドの一例であるガイド溝１７に係合されて、ガイド溝１７内をリンク部材２２…の図示されない突出部がスライドしつつ循環駆動される。 このため、チェーン部材１０…およびリンク部材２２…全体の荷重が、チェーン部材１０…およびリンク部材２２…の両者に分散されてカッタフレーム１６のガイドとスライドするため、チェーン部材１０…およびリンク部材２２…とカッタフレーム１６のガイドとの間の摩耗が軽減され、各々の部材が長持ちして、メインテナンス上好適となる。
さらに、本発明によれば、図５に示されるように、連結用ピン１３…、１４…の周囲に円筒状部材３７…、３８…が設けられ、第２の孔部３１…、３２…の直径と円筒状部材３７…、３８…の外径との第３の隙間３１ｂ…、３２ｂ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。 この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第３の隙間３１ｂ…、３２ｂ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
このため、摩耗した場合に、円筒状部材３７…、３８…のみを取り替えることにより、容易に低コストでメインテナンスが可能となる。
さらに、本発明によれば、図６に示されるように、第２の孔部３１…、３２…の内側に円筒状部材４１…、４２…が設けられ、円筒状部材４１…、４２…の内径と連結用ピン１３…、１４…の直径との第４の隙間３１ｃ…、３２ｃ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。 この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第４の隙間３１ｃ…、３２ｃ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
このため、摩耗した場合に、円筒状部材４１…、４２…のみを取り替えることにより、容易に低コストでメインテナンスが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照して、その実施の形態に基づいて説明する。
図７は、本発明の一実施の形態が適用されるトンネル掘進装置の全体構成図である。 走行装置５は、トンネル３０内の下盤４の上を走行するように構成される装置で、走行装置５の車輪１８はトンネル３０内の下盤４に敷かれ固定されたレール２０上に走行可能に載置される。  アーチ状ガイド枠６は、トンネル断面と相似形に構成され、アーチ状ガイド枠６の両下端部は走行装置５に固定される。  アーチ状ガイド枠６の内側に図示されないラックが設けられる。
アーチ状ガイド枠６の代わりに、図示されない円筒状ガイド枠が用いられる場合も有る。
【０００９】
移動フレーム８は、図示されない移動用駆動装置により、アーチ状ガイド枠６に沿って移動されるフレームである。  この移動用駆動装置の出力軸に固定された図示されないピニオンは、アーチ状ガイド枠６の内側の図示されないラックに歯合され、移動用駆動装置を運転すると、移動フレーム８がアーチ状ガイド枠６に沿って移動される。  チェーンカッタ用ガイド部材９は、トンネルの切羽に向かって伸長し、チェーンカッタ用ガイド部材９の前部は、移動フレーム８の上部に固定される。
【００１０】
本発明の一実施の形態のトンネル掘進装置の透し溝掘削用チェーンカッタ１は、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って移動されるように設けられ、トンネル長手方向に伸長し、図４にも示されるように矢印Ａ方向に循環駆動されることにより、地盤４０において、切羽の外周に沿って透かし溝２を掘削する。透かし溝掘削用チェーンカッタ１は、チェーンカッタ用ガイド部材９に着脱自在に設けられる。チェーンカッタ循環用駆動装置２１は、減速機および原動機から成り、透かし溝掘削用チェーンカッタ１を循環駆動する。  ここで、原動機は、油圧モータ、電動機等から成る。
【００１１】
チェーンカッタ用ガイド部材９は、トンネル長手方向に伸長し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲し、これに対応して、図７に示されるように透かし溝掘削用チェーンカッタ１は、チェーンカッタ用ガイド部材９と同一曲率で中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲する。
次に、硬化性材料注入管１２は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１と共に移動するように設けられ、透かし溝２に、短時間に硬化する支保版用材料である硬化性材料の瞬間硬化性コンクリートを注入し、アーチ状支保版３…を形成する。
また、硬化性材料注入管１２の後端部はホース１９を介して、図示されない硬化性材料圧送用ポンプに接続される。
【００１２】
さらに、詳しく説明すると、透かし溝掘削用チェーンカッタ１は、図１〜４に示されるように、掘削刃７…が各々設けられ、循環状に連結され、カッタフレーム１６のガイドの一例のガイド溝１７に係合して、スライドしつつ循環可能に設けられる複数のチェーン部材１０…から成る。
さらに、図４に示されるようにカッタフレーム１６に設けられたガイドの一例のガイド溝１７内をチェーン部材１０…の図示されない突出部がスライドしつつ、スプロケットホイール１１により、矢印Ａ方向に循環駆動される。
ここで、ガイド溝１７の代わりに、カッタフレーム１６に突出部から成るガイドが設けられ、この突出部に係合する溝部がチェーン部材１０…に設けられる場合も有り、カッタフレーム１６のガイドとチェーン部材１０…とのスライド係合構造は限定されない。
さらに、図７に示されるトンネル３０の断面と相似形のアーチ状のガイド枠６、あるいは、図示されない円筒状のガイド枠に沿って移動され、中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲して、切羽に向かってトンネル３０の長手方向に伸長する。
透かし溝掘削用チェーンカッタ１は、 以上の構成、動作により、切羽の外周に沿ってアーチ状の透かし溝３…、あるいは、図示されない円筒状の透かし溝を掘削する。
【００１３】
チェーン部材１０…を連結するリンク部材２２…は、図１、図２、図３に示されるように１つの部材から成り、チェーン部材１０…とリンク部材２２…とは、連結用ピン１３…、１４…により連結される。
各々の複数のチェーン部材１０…の両端に、断面が、ほぼコ字状に隙間２５…、２６…を有して突出するつば部２３…、２４…が設けられ、つば部２３…、２４…に隙間２５…、２６…に開口するように第１の孔部２７…、２８…が各々設けられる。
さらに、連結用ピン１３…、１４…が各々の第１の孔部２７…、２８…に嵌合し、隙間２５…、２６…を通過して設けられる。
複数のリンク部材２２…は、連結用ピン１３…、１４…が通過する第２の孔部３１…、３２…が両端３５…、３６…に各々設けられ、複数のチェーン部材１０…同士を連結する。
ここで、第２の孔部３１…、３２…の直径と連結用ピン１３…、１４…の直径との第１の隙間３１ａ…、３２ａ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
さらに、凹部３３…、３４…と複数のリンク部材２２…の両端３５…、３６…との第２の隙間２５…、２６…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第１の隙間３１ａ…、３２ａ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
ここで、複数のチェーン部材１０…のみならず複数のリンク部材２２…もカッタフレーム１６のガイドの一例のガイド溝１７に係合されて、スライドしつつ循環駆動され、図４に示されるようにカッタフレーム１６に設けられたガイドの一例のガイド溝１７内をリンク部材２２…の図示されない突出部がスライドしつつ、スプロケットホイール１１により、チェーン部材１０…と共に矢印Ａ方向に循環駆動される。
ここで、ガイド溝１７の代わりに、カッタフレーム１６に突出部から成るガイドが設けられ、この突出部に係合する溝部がリンク部材２２…に設けられる場合も有り、カッタフレーム１６のガイドとリンク部材２２…とのスライド係合構造は限定されない。
また、カッタフレーム１６のガイド溝１７にリンク部材２２…が係合されないで、チェーン部材１０…と共に循環駆動される場合も本発明の実施の形態の範囲である。
【００１４】
図５には、本発明の他の実施の形態が示され、連結用ピン１３…、１４…の周囲に円筒状部材３７…、３８…が設けられ、第２の孔部３１…、３２…の直径と円筒状部材３７…、３８…の外径との第３の隙間３１ｂ…、３２ｂ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第３の隙間３１ｂ…、３２ｂ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
図６には、本発明のさらに他の実施の形態が示され、第２の孔部３１…、３２…の内側に円筒状部材４１…、４２…が設けられ、円筒状部材４１…、４２…の内径と連結用ピン１３…、１４…の直径との第４の隙間３１ｃ…、３２ｃ…は、複数のチェーン部材１０…同士が通常直線状に連結して使用される場合よりも大きく形成される。
この結果、複数のチェーン部材１０…同士が連結されることにより、第４の隙間３１ｃ…、３２ｃ…および第２の隙間２５…、２６…が徐々に蓄積されて、通常直線状に連結して使用される場合に比較して、透かし溝掘削用チェーンカッタ１の中間部がトンネル３０の外側に窪むように湾曲することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、構成が簡単で、製造コストが安く、製造時間が短く、強度が強いという効果を奏する。
さらに、本発明は、チェーン部材およびリンク部材とカッタフレームのガイドとの間の摩耗が軽減され、各々の部材が長持ちして、メインテナンス上好適となる。
さらに、本発明は、摩耗した場合に、円筒状部材のみを取り替えることにより、容易に低コストでメインテナンスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の部分断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の部分平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の部分分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の部分断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の部分断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態が適用されるトンネル掘進装置の全体構成図である。
【図８】従来例の部分断面図である。
【図９】従来例の部分平面図である。
【図１０】従来例の部分分解斜視図である。
【図１１】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 透かし溝掘削用チェーンカッタ   ２ 透かし溝
３ アーチ状支保版              ６ アーチ状ガイド枠
７ 掘削刃                    １０ チェーン部材
１１ スプロケットホイール        １３，１４ 連結用ピン
２２ リンク部材                ２５，２６ 第２の隙間
２７，２８ 第１の孔部           ３０ トンネル
３１ａ，３２ａ 第１の隙間        ３１ｂ，３２ｂ 第３の隙間
３１ｃ，３２ｃ 第４の隙間        ３１，３２ 第２の孔部
３３，３４ 凹部                ３５，３６ 両端
３７，３８，４１，４２ 円筒状部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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