(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインビームに沿ってトンネル軸方向に摺動自在なグリッパキャリアと、このグリッパキャリア内に保持されてトンネル坑壁に対して伸縮自在なグリッパジャッキとを備えるトンネル掘削機のグリッパ装置において、
前記グリッパキャリアは、トンネル軸前後方向に対向して設けられる前面体と後面体とを備えるジャッキ支持部を有し、
前記グリッパジャッキは、前記グリッパキャリアの前記前面体と前記後面体とにより区画形成される空間部に配置され、
前記グリッパキャリアとグリッパジャッキとの間のトンネル軸方向前後側に形成される間隙に、トンネル軸前後方向に伸縮自在な緩衝部材を介挿することを特徴とするトンネル掘進機のグリッパ装置。
【請求項２】
前記グリッパジャッキとグリッパキャリアとが、グリッパジャッキのグリッパキャリアに対する左右方向の動きのみを拘束する連結部材により連結されている請求項１に記載のトンネル掘削機のグリッパ装置。
【請求項３】
前記緩衝部材には、前記グリッパキャリアと前記グリッパジャッキとの一定量以上の変位を検知する検知機構を備える請求項１または２に記載のトンネル掘進機のグリッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メインビームに沿ってトンネル軸方向に摺動自在なグリッパキャリアと、このグリッパキャリア内に保持されてトンネル抗壁に対して伸縮自在なグリッパジャッキとを備えるトンネル掘削機のグリッパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
岩盤層等を掘削するトンネル掘削機は、グリッパを坑壁に押し付けることにより地山より反力を得、カッタヘッドにより地山を掘削しつつグリッパとカッタヘッド部とを連結するスラストジャッキを伸長することにより、機体を前進させながら掘削を行なう構造となっている。従来のトンネル掘削機のグリッパ装置としては、特開平８−３１２２８９号公報（特許第２６５７７８８号）に記載されているものがある。図７に、この公報に記載のグリッパ装置１００の断面図を示す。このグリッパ装置１００は、カッタヘッド部を支持しカッタヘッド部より後方へ伸びるメインビーム１０１の後部に、トンネル軸線方向に揺動自在に配設されるグリッパキャリア１０２と、このグリッパキャリア１０２に固設されるグリッパジャッキ１０３と、前記グリッパキャリア１０２の両側に配設されてグリッパジャッキ１０３の伸縮動作によりトンネル坑壁に押し付け可能なグリッパシュー１０４とにより構成されている。
【０００３】
前記グリッパキャリア１０２の内部には、２つの断面コ字形状のガイド枠１０５ａ，１０５ｂが上下内面に対向するように設けられ、これらガイド枠１０５ａ，１０５ｂ内を上下自在に摺動する球面軸受機構１０６が嵌挿されている。この球面軸受機構１０６は、球面部１０７を上下外面に備える内枠１０８と、この内枠１０８を全方向に揺動自在に支持する球面座を上下内面に備えてガイド枠１０５ａ，１０５ｂ内に嵌挿される外枠１０９と、前記内枠１０８の両側下部とグリッパキャリア１０２の内側面との間に介挿されて内枠１０８を外枠１０９に対し相対的に揺動させる連結部材１１０とにより構成されている。なお、前記内枠１０８の内部にメインビーム１０１が挿通されている。
【０００４】
前記グリッパジャッキ１０３は、グリッパキャリア１０２の前後内面と上下ガイド枠１０５ａ，１０５ｂの前後外面との間に固定されている。また、第１推進ジャッキとしてのスラストジャッキ（図示省略）の後端が前記グリッパジャッキ１０３の端部に連結されているグリッパシュー１０４に連結されており、このスラストジャッキの伸縮動作によりグリッパキャリア１０２が前後方向に摺動するようにされている。
【０００５】
このように構成されるグリッパ装置１００は、掘削時におけるトンネル掘削機のローリングを修正することができ、メインビーム１０１に対してグリッパキャリア１０２を上下方向にのみ移動させることができ、球面軸受機構１０６の内枠１０８と外枠１０９の球面部１０７の状態を所定の姿勢に固定できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、グリッパ装置により地山の反力を得ながら掘削している場合に、地山の状況によってはグリッパシューによる充分なグリップ力が得られず、スリップを起こすことがある。また、グリッパジャッキを縮めてスラストジャッキを縮める盛替え時に、掘削ズリの詰り等により、グリッパキャリア１０２がメインビーム１０１上を摺動しにくくなる摺動部異常が発生することがある。しかしながら前記公報に記載のグリッパ装置１００では、このようなグリッパシュースリップ時やグリッパキャリア１０２の摺動異常時に、グリッパシュー１０４すなわちグリッパジャッキ１０３の急激な動きにグリッパキャリア１０２が追従できず、グリッパジャッキ１０３もしくはグリッパキャリア１０２が破損する恐れがあるという問題点がある。また、大型の球面軸受機構１０６が必要で、構造が複雑であるため、製作時の加工にコストがかかるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、簡易な構造でグリッパキャリアとグリッパジャッキとを必要な動きに追従でき、かつ異常な動きに対応できる支持が可能であり、例えばグリッパキャリア摺動部異常時やグリッパシュースリップ時などのグリッパジャッキとグリッパキャリアとの衝撃を緩衝し、グリッパキャリアとグリッパジャッキの破損を防止することができるトンネル掘削機のグリッパ装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機のグリッパ装置は、
メインビームに沿ってトンネル軸方向に摺動自在なグリッパキャリアと、このグリッパキャリア内に保持されてトンネル坑壁に対して伸縮自在なグリッパジャッキとを備えるトンネル掘削機のグリッパ装置において、
前記グリッパキャリアは、トンネル軸前後方向に対向して設けられる前面体と後面体とを備えるジャッキ支持部を有し、
前記グリッパジャッキは、前記グリッパキャリアの前記前面体と前記後面体とにより区画形成される空間部に配置され、
前記グリッパキャリアとグリッパジャッキとの間のトンネル軸方向前後側に形成される間隙に、トンネル軸前後方向に伸縮自在な緩衝部材を介挿することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、トンネル軸前後方向に伸縮自在な緩衝部材によりグリッパジャッキがグリッパキャリアに対してフローティング支持されているため、グリッパシュースリップ時やグリッパキャリア摺動異常時等で、グリッパジャッキがグリッパキャリアに対してトンネル軸方向に急激に移動する場合にも、緩衝部材によりその衝撃が緩衝され、グリッパジャッキやグリッパキャリアが破損するのを防止することができる。
【００１０】
また、坑壁の状況によりグリッパジャッキが坑壁に対して傾いて押し付けられる場合においても、緩衝部材によりその傾きが許容されるため、グリッパジャッキやグリッパキャリア等に無理な力が働いて損傷するおそれがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトンネル掘削機のグリッパ装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１には本発明の一実施例に係るグリッパ装置の側面図が、図２の左半分には図１のＡ−Ａ線断面図が、図２の右半分には図１のＢ−Ｂ線断面図が、図３には前記グリッパ装置の上面図がそれぞれ示されている。
【００１３】
本実施例のグリッパ装置１においては、トンネル掘削機２のトンネル軸方向に延設されるメインビーム３に沿って摺動自在なグリッパキャリア４と、このグリッパキャリア４内を通りトンネル軸直交方向に配設される伸縮自在なグリッパジャッキ５と前記グリッパキャリア４両側（トンネル坑壁側）に配設され、グリッパジャッキ５の伸縮動作によりトンネル坑壁に押し付け可能なグリッパシュー６とにより構成されている。
【００１４】
前記グリッパキャリア４は、グリッパジャッキ５をフローティング支持するジャッキ支持部７と、メインビーム３上を摺動する摺動部８により構成される。前記メインビーム３は、この摺動部８の内部に区画形成されるトンネル軸方向の空間部９を通るように配置されている。また、前記摺動部８とグリッパジャッキ５との間には、メインビーム３とグリッパジャッキ５との相対的上下位置を調整する位置調整ジャッキ１０が上下方向に伸縮自在に設けられている。なお、前記メインビーム３の後端部には、メインビーム３を支持するリアサポート１１がトンネル坑壁下部に接離可能に設けられている。
【００１５】
前記グリッパシュー６は、グリッパキャリア４の両側に２本ずつ計４本設けられている。各２本のグリッパシュー６は、グリッパジャッキ５の両端部にそれぞれ一定の間隔ａ（トンネル坑壁に巻き建てられる支保材（図示省略）の幅以上の間隔）を置いて一体に連結されている。また、これらグリッパシュー６の前方側面には、トンネル軸前後方向に伸縮自在なスラストジャッキ１２の一端が連結されている。このスラストジャッキ１２の他端はトンネル掘削機２の前方に配置されるカッタヘッドサポート（図示省略）に連結されており、このスラストジャッキ１２の伸縮によりグリッパ装置１がメインビーム３に沿って摺動するようにされている。
【００１６】
前記グリッパジャッキ（本実施例では２本）５は、前後方向に接触するように、グリッパキャリア４のジャッキ支持部４の内部に区画形成されるトンネル軸直交方向の空間部１３に配置されている。これらグリッパジャッキ５の前後周面には、バンパー５ａがそれぞれ対向して２本のグリッパジャッキ５を挟むようにして配設されている。
【００１７】
前記ジャッキ支持部７の前後方向に対向する前面体７ａ，後面体７ｂには、トンネル軸前後方向に伸縮自在な緩衝部材１４が空間部１３側（グリッパジャッキ５側）へ突出するように複数個（本実施例では、計８個）設けられている。前記グリッパジャッキ５は、通常これら緩衝部材１４が前記バンパー５ａに当接して前記空間部１３の略中間位置に支持されている。
【００１８】
また、前記ジャッキ支持部７の後面体７ｂの略中央部には、前記グリッパジャッキ５と後面体７ｂを連結する円柱状の連結部材１５が内蔵されている。岩盤用トンネル掘削機の方向制御は、グリッパジャッキ５の左右の伸び量を制御してメインビーム３を左右にずらすことにより行なうが、この連結部材１５はグリッパジャッキ５とグリッパキャリア４との左右方向の相対移動のみを規制するために設けられる。この連結部材１５は、その左右周面が前記後面体７ｂ内の固定板１６により挟まれるように支持され、前記後面体７ｂ内で上下方向に摺動可能とされている。また、前記グリッパキャリア４とグリッパジャッキ５とは、この連結部材１５に沿って前後方向にも摺動可能とされ、前記グリッパジャッキ５を縮めた状態においてグリッパジャッキ５の自重は、連結部材１５によって支持されている。このように前記緩衝部材１４および連結部材１５によって、グリッパジャッキ５は前記空間部１３の略中心部にフローティング支持される。
【００１９】
次に、図４には前記緩衝部材１４の詳細構造を説明する部分断面図が示されている。この緩衝部材１４は、前記グリッパ支持体７の前面体７ａおよび後面体７ｂ内部に埋設される筒状体１７と、この筒状体１７内部に挿入されるコイルスプリング１８と、このコイルスプリング１８により前記筒状体１７に対してトンネル軸方向に摺動自在で前記バンパー５ａに押し付けるように配置される当接体１９とにより構成されている。また、前記緩衝部材１４には、グリッパキャリア４とグリッパジャッキ５との一定量以上の変位を検知する検知機構２０が備えられている。この検知機構２０は、前記当接体１９に一端が接続されて前記コイルスプリング１８の内部を通してトンネル軸方向に延設される支持軸２１と、この支持軸２１の他端よりトンネル軸方向前方もしくは後方に配置されるリミットスイッチ２２とから構成されている。なお、この検知機構２０は、必ずしもすべての緩衝部材１４に設けられる必要はない。
【００２０】
このように構成されるグリッパ装置１を用いてトンネル掘削を行うに際しては、前記グリッパジャッキ５を伸長させてグリッパシュー６をトンネル坑壁に押し当てて掘進反力を確保した後、スラストジャッキ１２を伸長させて掘削機２前方のカッタヘッドを回転させつつ前進させることにより掘削作業が行われる。
【００２１】
前記スラストジャッキ１２の伸長操作終了後、グリッパジャッキ５を収縮させてグリッパシュー６をトンネル坑壁から離脱させてスラストジャッキ１２を収縮させる。このスラストジャッキ１２の収縮に伴って前記グリッパシュー６およびグリッパジャッキ５が掘進機２前方に引き寄せられることにより、グリッパキャリア４が前記グリッパジャッキ５の動きに追従してメインビーム３に沿ってトンネル軸前方向に摺動される。このとき前記グリッパキャリア４は、グリッパジャッキ５を緩衝部材１４によってジャッキ支持部７の空間部１３の略中心部に支持した状態で摺動される。こうして盛替え作業が行われる。これら掘削作業および盛替え作業が繰り返されてトンネル掘削が行われる。
【００２２】
このトンネル掘削機２を上下方向に方向修正させる場合は、前記グリッパジャッキ５がグリッパキャリア４に対して傾きを許容するように、かつ上下方向に摺動自在に支持されているため、リアサポート１１をトンネル坑壁から離脱させた状態でグリッパジャッキ５を伸長させてグリッパシュー６をトンネル坑壁に固定させた後、位置調整ジャッキ１０を伸長（もしくは収縮）させてメインビーム３後方を押し下げて（もしくは引き上げて）カッタヘッドを上（もしくは下）に向けて上下方向に方向制御することができる。
【００２３】
また、前記カッタヘッドを左右方向に向けてトンネル掘削機２の方向制御を行う場合には、グリッパジャッキ５の左右の伸び量を調整することにより行なうが、その場合においても、前記緩衝部材１４によりグリッパジャッキ５とグリッパキャリア４との傾きを許容することができるため、グリッパ装置１に無理がかかることがない。
【００２４】
前述のように作動するグリッパ装置１に異常が生じた場合、例えば前記グリッパジャッキ５を伸長させてグリッパシュー６をトンネル坑壁に押し付けてスラストジャッキ１２を伸長させている間に、そのスラストジャッキ５の推進力が前記グリッパシュー６によって確保された摩擦反力より大きい等によりグリッパシュー６がトンネル軸方向後方に滑った場合（グリッパシュースリップ時）やズリ詰まり等により前記グリッパキャリア４の摺動部８がメインビーム３に沿って摺動不可能となった状態で、前記スラストジャッキ１２を収縮させてグリッパジャッキ５を前方に引き寄せた場合であっても、緩衝部材１４によりグリッパジャッキ５とグリッパキャリア４（グリッパ支持部材７）との接触衝撃が緩衝される。
【００２５】
また、前記グリッパジャッキ５とグリッパキャリア４との相対位置は、前記緩衝部材１４の当接体１９がグリッパキャリア４の前面体７ａもしくは後面体７ｂ側へ押し付けられることにより、この当接体１９に連結される支持軸２１がリミットスイッチ２２に接触して検知され、グリッパジャッキ５とグリッパキャリア４との接触を回避することができる。
【００２６】
本実施例によれば、グリッパシュー６の滑りやグリッパキャリア４の摺動異常が発生した場合であっても、緩衝部材１４によりグリッパジャッキ５とグリッパキャリア４（グリッパ支持部材７）との接触衝撃が緩衝され、それらグリッパジャッキ５およびグリッパキャリア４の破損を防止することができる効果を奏する。また、簡易な構造で、グリッパジャッキ５をグリッパキャリア４に対して所定の位置（ジャッキ支持部７の空間部１３の略中央部）に保持することができ、前記グリッパキャリア４に対して傾きを許容し、かつ上下方向に摺動自在とすることができる。
【００２７】
本実施例においては、緩衝部材１４がジャッキ支持部７の前面体７ａ，後面体７ｂに内蔵され、その当接体１９がグリッパジャッキ５の前後周面に固定されるバンパー５ａに押し付けられることによりグリッパジャッキ５を空間部１３の略中央部に保持させているが、これに限らず、前記緩衝部材をグリッパジャッキに内蔵させ、その当接体を前記ジャッキ支持部の前面体，後面体の内側壁面に押し付けるようにしてグリッパジャッキ５を空間部１３の略中央部に保持させてもよい。
【００２８】
本実施例においては、緩衝部材１４が筒状体１７内部にコイルスプリング１８を挿入して構成されているが、図５（ａ）に示されるように、前記コイルスプリング１８に代えてゴム１８ａ等の弾性体を用いてトンネル軸方向に伸縮自在に構成されていてもよく、また図５（ｂ）に示されているように、アキュームレータ１８ｂにより筒状体１７内に供給する油量を調整させるようにして油圧ジャッキ１８ｃを用いてトンネル軸方向に伸縮自在に構成されていてもよい。
【００２９】
グリッパジャッキ５の左右方向の動きをグリッパキャリア４に伝達するための構成としては、他の構造も採り得る。図６に別実施例の連結部材１５を備えるグリッパ装置１’の後面図（右半分）および断面図（左半分）が示されるように、トンネル軸直交方向に配置され、各端部がグリッパジャッキ５’およびグリッパキャリア４’に回動自在に連結される連結部材１５ａを用いて，グリッパジャッキ５’の左右方向の動きにグリッパキャリア４’を追従させるように構成されていてもよい。なお、この実施例において、グリッパ装置１’は、グリッパキャリア４’の摺動部８’がジャッキ支持部７’の上方に一体とされており、この摺動部８’の内部空間をメインビーム３’が通るように構成されている。このような構造によっても前記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るグリッパ装置の側面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図（左半分）および図１のB−B線断面図（右半分）である。
【図３】図３は、本実施例のグリッパ装置の上面図である。
【図４】図４は、本実施例の緩衝部材を説明する部分断面図である。
【図５】図５は、本実施例の緩衝部材の別態様を説明する部分断面図（ａ）（ｂ）である。
【図６】図６は、別態様の連結部材を備えるグリッパ装置の後面図（右半分）および断面図（左半分）である。
【図７】図７は、従来のグリッパ装置の断面図である。
【符号の説明】
１  グリッパ装置
２  トンネル掘削機
３  メインビーム
４  グリッパキャリア
５  グリッパジャッキ
６  グリッパシュー
７  ジャッキ支持部
８  摺動部
９，１３  空間部
１０  位置調整ジャッキ
１１  リアサポート
１２  スラストジャッキ
１４  緩衝部材
１５，１５ａ  連結部材
１６  固定板
１７  筒状体
１８  コイルスプリング
１８ａ  ゴム
１８ｂ  アキュームレータ
１８ｃ  油圧ジャッキ
１９  当接体
２０  検知機構
２１  支持軸
２２  リミットスイッチ
【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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