JPH0726890A - トンネルボーリングマシーン - Google Patents
トンネルボーリングマシーンInfo
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- JPH0726890A JPH0726890A JP32207192A JP32207192A JPH0726890A JP H0726890 A JPH0726890 A JP H0726890A JP 32207192 A JP32207192 A JP 32207192A JP 32207192 A JP32207192 A JP 32207192A JP H0726890 A JPH0726890 A JP H0726890A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- cutter head
- tunnel
- reaction force
- boring machine
- Prior art date
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 直進性を良好にして所期の掘進線形に合致す
るようにし、かつ自動制御することにより直進性を連続
的に保持するようにしたトンネルボーリングマシーンを
提供すること。 【構成】 装置本体に回転自在に支持されたカッタード
ラムを任意角度傾斜してトンネルを掘進する際に生じる
トンネル周方向への掘削反力を、該反力に対抗する位置
に設けた押圧装置により打消してトンネルボーリングマ
シーンの直進性を良くし、合せて掘進時の前記掘削反力
の変化を経時的にとらえ、前記押圧装置を抗壁を反力と
する押付力を自動的に制御したトンネルボーリングマシ
ーン。
るようにし、かつ自動制御することにより直進性を連続
的に保持するようにしたトンネルボーリングマシーンを
提供すること。 【構成】 装置本体に回転自在に支持されたカッタード
ラムを任意角度傾斜してトンネルを掘進する際に生じる
トンネル周方向への掘削反力を、該反力に対抗する位置
に設けた押圧装置により打消してトンネルボーリングマ
シーンの直進性を良くし、合せて掘進時の前記掘削反力
の変化を経時的にとらえ、前記押圧装置を抗壁を反力と
する押付力を自動的に制御したトンネルボーリングマシ
ーン。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトンネルボーリングマシ
ーン、特に断面楕円形のトンネルを掘削するトンネルボ
ーリングマシーンに関する。
ーン、特に断面楕円形のトンネルを掘削するトンネルボ
ーリングマシーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から知られているトンネルボーリン
グマシーンＡは、図５に示すように、マシーン本体であ
るメインクレーム２０の掘進側先端部に円筒形のカッタ
ーヘッド１０を配し、該カッターヘッド１０の掘進方向
前面に、複数の切削カッター１２を配した円形のカッタ
ー面１１を備えている。実際の掘削時には、グリッパー
３０によって坑壁に掘削反力をとり、前記カッター面を
掘削地盤に押し当て、前記カッターヘッド１０を回転さ
せながら前記装置本体を前進させ、トンネルを連続して
掘削するものである。
グマシーンＡは、図５に示すように、マシーン本体であ
るメインクレーム２０の掘進側先端部に円筒形のカッタ
ーヘッド１０を配し、該カッターヘッド１０の掘進方向
前面に、複数の切削カッター１２を配した円形のカッタ
ー面１１を備えている。実際の掘削時には、グリッパー
３０によって坑壁に掘削反力をとり、前記カッター面を
掘削地盤に押し当て、前記カッターヘッド１０を回転さ
せながら前記装置本体を前進させ、トンネルを連続して
掘削するものである。
【０００３】そして、このトンネルボーリングマシーン
Ａには、そのカッターヘッド１０をトンネル軸方向に対
して傾斜して掘進して、縦断面楕円形のトンネルを掘進
し、目的とする縦断面に近いトンネルを掘削して全余掘
量を少なくし、工期の短縮と作業効率を向上させようと
意図しているものが知られている。
Ａには、そのカッターヘッド１０をトンネル軸方向に対
して傾斜して掘進して、縦断面楕円形のトンネルを掘進
し、目的とする縦断面に近いトンネルを掘削して全余掘
量を少なくし、工期の短縮と作業効率を向上させようと
意図しているものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カッターヘッド１０をトンネル軸方向に傾斜するトンネ
ルボーリングマシーンは、例えばカッターヘッド１０を
下向きに傾斜させた場合には後方からカッターヘッド１
０への推力Ｔｈを作用させると、カッターヘッド１０に
上向きの余力Ｆｒが作用する。したがって、この状態で
掘進を行なうとトンネルボーリングマシーンは上向きに
移動してしまい直進性を保てないという問題がある。そ
してこの問題は、カッターヘッドを上向きにした場合に
はトンネルボーリングマシーンが下向きに移動し、また
カッターヘッドを左又は右向きにした場合にはトンネル
ボーリングマシーンは右又は左に移動してしまうことに
もなる。
カッターヘッド１０をトンネル軸方向に傾斜するトンネ
ルボーリングマシーンは、例えばカッターヘッド１０を
下向きに傾斜させた場合には後方からカッターヘッド１
０への推力Ｔｈを作用させると、カッターヘッド１０に
上向きの余力Ｆｒが作用する。したがって、この状態で
掘進を行なうとトンネルボーリングマシーンは上向きに
移動してしまい直進性を保てないという問題がある。そ
してこの問題は、カッターヘッドを上向きにした場合に
はトンネルボーリングマシーンが下向きに移動し、また
カッターヘッドを左又は右向きにした場合にはトンネル
ボーリングマシーンは右又は左に移動してしまうことに
もなる。
【０００５】そこで、本発明は上記問題点を解決すべく
なされたものであり、その目的とするところは、トンネ
ルボーリングマシンの直進性を維持して所期の掘進線形
に合致するようにしたトンネルボーリングマシーンを提
供せんとする。
なされたものであり、その目的とするところは、トンネ
ルボーリングマシンの直進性を維持して所期の掘進線形
に合致するようにしたトンネルボーリングマシーンを提
供せんとする。
【０００６】また、本発明の他の目的は、直進性を保つ
ために簡単な装置をトンネルボーリングマシーンに取り
付け、しかもこの装置を自動制御してトンネルボーリン
グマシーンの掘進線形を自動的にコントロールせんとす
る。
ために簡単な装置をトンネルボーリングマシーンに取り
付け、しかもこの装置を自動制御してトンネルボーリン
グマシーンの掘進線形を自動的にコントロールせんとす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に回動自在に支持され、掘進方向の前面に円形
のカッター面を有するカッターヘッドと、前記カッター
ヘッドをトンネル軸方向に対して傾動させるため伸縮す
るシリンダー部材とを備え、前記シリンダー部材の伸縮
により前記カッターヘッドを掘進方向に対して任意の角
度に傾斜させ配設することにより、各種楕円形状にトン
ネルを掘削するトンネルボーリングマシーンにおいて、
前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーンにある。
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に回動自在に支持され、掘進方向の前面に円形
のカッター面を有するカッターヘッドと、前記カッター
ヘッドをトンネル軸方向に対して傾動させるため伸縮す
るシリンダー部材とを備え、前記シリンダー部材の伸縮
により前記カッターヘッドを掘進方向に対して任意の角
度に傾斜させ配設することにより、各種楕円形状にトン
ネルを掘削するトンネルボーリングマシーンにおいて、
前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーンにある。
【０００８】また、本発明の他の要旨は前記押圧装置に
は、前記トンネル周方向への掘削反力、あるいは掘削反
力による前記カッターヘッドの位置ずれを自動検知し、
その検知信号で前記押付装置の押圧力を自動制御する制
御装置を付設し、前記制御装置により前記押付装置の押
圧力を駆動制御してトンネルボーリングマシンの掘進線
形を自動的にコントロールするようにしたトンネルボー
リングマシーンにある。
は、前記トンネル周方向への掘削反力、あるいは掘削反
力による前記カッターヘッドの位置ずれを自動検知し、
その検知信号で前記押付装置の押圧力を自動制御する制
御装置を付設し、前記制御装置により前記押付装置の押
圧力を駆動制御してトンネルボーリングマシンの掘進線
形を自動的にコントロールするようにしたトンネルボー
リングマシーンにある。
【０００９】
【作用】カッターヘッドを傾斜して回転掘進することに
より、傾斜角度に合わせて水平あるいは垂直又は傾斜楕
円形をした掘削断面のトンネルを施工するが、上記カッ
ターヘッドの傾斜角度によって生じるトンネル周方向の
掘削反力をその相対位置に押付装置を設けることにより
抗壁を反力として打ち消すことで、所期のトンネル掘進
方向への掘削を行なうことができる。
より、傾斜角度に合わせて水平あるいは垂直又は傾斜楕
円形をした掘削断面のトンネルを施工するが、上記カッ
ターヘッドの傾斜角度によって生じるトンネル周方向の
掘削反力をその相対位置に押付装置を設けることにより
抗壁を反力として打ち消すことで、所期のトンネル掘進
方向への掘削を行なうことができる。
【００１０】具体的には、図５に示す符号において、以
下のようになる。
下のようになる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【実施例】本発明に係る断面を楕円形状に掘削するトン
ネルボーリングマシーンを添付図面の図１乃至図４に基
づいて説明する。
ネルボーリングマシーンを添付図面の図１乃至図４に基
づいて説明する。
【００１３】図４において、トンネルボーリングマシー
ンＡは、掘削方向の前方に位置するカッターヘッド１
０、該カッターヘッド１０を支持する装置本体としての
メインフレーム２０、及び掘削反力をとるためのグリッ
パー部３０で主要部を構成する。
ンＡは、掘削方向の前方に位置するカッターヘッド１
０、該カッターヘッド１０を支持する装置本体としての
メインフレーム２０、及び掘削反力をとるためのグリッ
パー部３０で主要部を構成する。
【００１４】円筒型のカッターヘッド１０は、掘進方向
の前面に円形のカッター面１１を有し、カッター面１１
には、多数の掘削カッター１２を配しており、電動モー
ター１４によってカッターヘッド１０を回転駆動して地
盤を掘削する。また、カッターヘッド１０は、可動連結
部２１における連結ロッド２１′を介してその後方のメ
インフレーム２０に傾動自在に支持されている。
の前面に円形のカッター面１１を有し、カッター面１１
には、多数の掘削カッター１２を配しており、電動モー
ター１４によってカッターヘッド１０を回転駆動して地
盤を掘削する。また、カッターヘッド１０は、可動連結
部２１における連結ロッド２１′を介してその後方のメ
インフレーム２０に傾動自在に支持されている。
【００１５】ボックス型を呈するメインフレーム２０
は、カッターヘッド１０を傾動させる傾動シリンダー２
６を備え、また、後方部には、メインフレーム２０に対
して摺動自在に嵌合するグリッパー部３０（図３参照）
を配している。傾動シリンダー２６の先端部は、カッタ
ーヘッド１０の下端部に固定しており、この傾動シリン
ダー２６のシリンダーを伸縮させることにより、カッタ
ーヘッド１０は可動連結部２１の連結ロッド２１′を中
心に上下方向に回動し、掘削方向に対するカッター面１
１の傾斜角度を任意に設定することができる。また、メ
インフレーム２０の後端部には、グリッパー部３０によ
る固定を解除した際に、メインフレーム２０を下方から
支持するためのリヤサポート２３を配設しており、この
リヤサポート２３は、シリンダー構造によって伸縮可能
な機構となっている。なお、メインフレーム２０の側部
には、ベルトコンベヤー２２を固定しており、カッター
ヘッド１０に設けた掻き上げ板１３により掻き上げられ
切削ズリが、このベルトコンベヤー２２上に落下し後方
側に搬送される機構となっている。
は、カッターヘッド１０を傾動させる傾動シリンダー２
６を備え、また、後方部には、メインフレーム２０に対
して摺動自在に嵌合するグリッパー部３０（図３参照）
を配している。傾動シリンダー２６の先端部は、カッタ
ーヘッド１０の下端部に固定しており、この傾動シリン
ダー２６のシリンダーを伸縮させることにより、カッタ
ーヘッド１０は可動連結部２１の連結ロッド２１′を中
心に上下方向に回動し、掘削方向に対するカッター面１
１の傾斜角度を任意に設定することができる。また、メ
インフレーム２０の後端部には、グリッパー部３０によ
る固定を解除した際に、メインフレーム２０を下方から
支持するためのリヤサポート２３を配設しており、この
リヤサポート２３は、シリンダー構造によって伸縮可能
な機構となっている。なお、メインフレーム２０の側部
には、ベルトコンベヤー２２を固定しており、カッター
ヘッド１０に設けた掻き上げ板１３により掻き上げられ
切削ズリが、このベルトコンベヤー２２上に落下し後方
側に搬送される機構となっている。
【００１６】グリッパー部３０は、メインフレーム２０
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー３１を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー３２を配している（図
３）。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリン
ダー３１を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー３２で押
圧することにより、グリッパー部３０をこの位置に固定
する。また、スラストシリンダー２４の基端部をグリッ
パー部３０に固定し、先端部をマシーン本体としてのメ
インフレーム２０側に固定しており、掘削時には、スラ
ストシリンダー２４を伸長させることにより、前述のよ
うに固定したグリッパー部３０に反力をとり、メインフ
レーム２０と一体的にカッターヘッド１０を前進させる
ものである。
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー３１を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー３２を配している（図
３）。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリン
ダー３１を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー３２で押
圧することにより、グリッパー部３０をこの位置に固定
する。また、スラストシリンダー２４の基端部をグリッ
パー部３０に固定し、先端部をマシーン本体としてのメ
インフレーム２０側に固定しており、掘削時には、スラ
ストシリンダー２４を伸長させることにより、前述のよ
うに固定したグリッパー部３０に反力をとり、メインフ
レーム２０と一体的にカッターヘッド１０を前進させる
ものである。
【００１７】また、トンネルボーリングマシーンＡは、
カッターヘッド１０の下部にカッタードラムサポート１
５を配し、メインフレーム２０の上部にルーフサポート
２５を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。
カッターヘッド１０の下部にカッタードラムサポート１
５を配し、メインフレーム２０の上部にルーフサポート
２５を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。
【００１８】以上のように構成するトンネルボーリング
マシーンＡによってトンネルを掘削する工程を順に説明
する。
マシーンＡによってトンネルを掘削する工程を順に説明
する。
【００１９】まず、掘削断面が所定の楕円形状となるよ
うに、傾動シリンダー２６を伸縮させ、カッターヘッド
１０を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
うに、傾動シリンダー２６を伸縮させ、カッターヘッド
１０を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
【００２０】この工程と同時或は前後して、グリッパー
シリンダー３１を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーエンド３２で押圧し、グリッパー部３０を固定す
る。なお、この際、後端部のリヤサポート２３は収縮状
態にある。
シリンダー３１を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーエンド３２で押圧し、グリッパー部３０を固定す
る。なお、この際、後端部のリヤサポート２３は収縮状
態にある。
【００２１】次に、電動モーター１４によってカッター
ヘッド１０を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
２４を伸長させ、前述の固定したグリッパー部３０に反
力をとってカッターヘッド１０を前進させる。これによ
り、グリッパー部３０は固定位置を保ち、メインフレー
ム２０と共にカッターヘッド１０が前方に移動する。
ヘッド１０を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
２４を伸長させ、前述の固定したグリッパー部３０に反
力をとってカッターヘッド１０を前進させる。これによ
り、グリッパー部３０は固定位置を保ち、メインフレー
ム２０と共にカッターヘッド１０が前方に移動する。
【００２２】このようにして掘削を続け、所定のスパン
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート２３を伸長させ、メインフレーム２０を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
３１を収縮させ、グリッパー部３０の固定を解除する。
このとき、メインフレーム２０は、リヤサポート２３に
より支持される。次いで、スラストシリンダー２４を収
縮させ、グリッパー部３０を位置（参照番号３０′）ま
で移動し、次の掘削に備える。このような工程を繰り返
して、トンネルを順次掘削していくものである。
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート２３を伸長させ、メインフレーム２０を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
３１を収縮させ、グリッパー部３０の固定を解除する。
このとき、メインフレーム２０は、リヤサポート２３に
より支持される。次いで、スラストシリンダー２４を収
縮させ、グリッパー部３０を位置（参照番号３０′）ま
で移動し、次の掘削に備える。このような工程を繰り返
して、トンネルを順次掘削していくものである。
【００２３】このように、鉛直方向に傾斜したカッター
面１１によって、トンネルを掘削した場合、その掘削断
面６１は、道路構築に適した水平方向に長い楕円形とな
る。この楕円形は、構築すべき馬蹄形のトンネル断面６
０に極めて近い形状となっており、無駄な余堀部分６２
を軽減することができる。なお、傾動シリンダー２６を
伸縮して、カッターヘッド１０の傾斜角度の設定を変え
て、垂直方向に長い楕円形状に掘削できるが、この場
合、カッターヘッド１０を下方から支承するカッターヘ
ッドサポート１５と、カッターヘッド１０との連結部の
傾斜も変化するので、カッターヘッドサポート１５とカ
ッターヘッド１０との間に、傾斜調整台１６を介在させ
る。この傾斜調整台１６は、傾斜角度に応じて種々形成
しておくことが好ましい。
面１１によって、トンネルを掘削した場合、その掘削断
面６１は、道路構築に適した水平方向に長い楕円形とな
る。この楕円形は、構築すべき馬蹄形のトンネル断面６
０に極めて近い形状となっており、無駄な余堀部分６２
を軽減することができる。なお、傾動シリンダー２６を
伸縮して、カッターヘッド１０の傾斜角度の設定を変え
て、垂直方向に長い楕円形状に掘削できるが、この場
合、カッターヘッド１０を下方から支承するカッターヘ
ッドサポート１５と、カッターヘッド１０との連結部の
傾斜も変化するので、カッターヘッドサポート１５とカ
ッターヘッド１０との間に、傾斜調整台１６を介在させ
る。この傾斜調整台１６は、傾斜角度に応じて種々形成
しておくことが好ましい。
【００２４】しかして、本発明の要点は、上記シリンダ
ー部材の伸縮により前記カッターヘッドを掘進方向に対
して任意の角度に傾斜させ配設することにより、各種楕
円形状のトンネルを掘削するトンネルボーリングマシー
ンに加えて以下の押付装置を付加する。
ー部材の伸縮により前記カッターヘッドを掘進方向に対
して任意の角度に傾斜させ配設することにより、各種楕
円形状のトンネルを掘削するトンネルボーリングマシー
ンに加えて以下の押付装置を付加する。
【００２５】すなわち、上記実施例によるトンネルボー
リングマシーンは、既述したようにカッターヘッドの傾
斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に相対す
る位置、云い換えればカッターヘッドの傾斜により傾斜
方向とは反対向きに傾斜角に応じた力が働らき、これを
抑制するために力が働く方向とは逆向きの力を強制的に
付勢する押付装置をトンネルボーリングマシーンに取付
けたことを要点とする。
リングマシーンは、既述したようにカッターヘッドの傾
斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に相対す
る位置、云い換えればカッターヘッドの傾斜により傾斜
方向とは反対向きに傾斜角に応じた力が働らき、これを
抑制するために力が働く方向とは逆向きの力を強制的に
付勢する押付装置をトンネルボーリングマシーンに取付
けたことを要点とする。
【００２６】これが実施例を、図１に示すように、カッ
ターヘッドをトンネル軸に対してθ度下向きにしたトン
ネルボーリングマシーンＡについて説明する。この場
合、トンネル周方向に働く力はＦｖであるが、これと相
対する位置としてのメインフレーム２０の前方上部に抵
壁に反力を与える方向に押付装置として油圧シリンダ４
０を設置する。
ターヘッドをトンネル軸に対してθ度下向きにしたトン
ネルボーリングマシーンＡについて説明する。この場
合、トンネル周方向に働く力はＦｖであるが、これと相
対する位置としてのメインフレーム２０の前方上部に抵
壁に反力を与える方向に押付装置として油圧シリンダ４
０を設置する。
【００２７】油圧シリンダ４０は、上記した図４におけ
るルーフサポート２５の位置、すなわちこの位置はトン
ネル軸方向下方に傾斜したカッターヘッドの場合に掘進
力Ｔｈに対する反力がカッターヘッド中心の反力Ｔｉ＋
上方への分力Ｆｖにおける掘削反力Ｆｖに対応する押圧
力を抗壁を反力として打ち消す場所である。また、この
油圧シリンダー４０は、図２に示すように、メインフレ
ーム２０に固定したガイドボス５１の中に取り付けたも
ので抗壁５２に当接するルーフサポート２５との間に設
置されている。
るルーフサポート２５の位置、すなわちこの位置はトン
ネル軸方向下方に傾斜したカッターヘッドの場合に掘進
力Ｔｈに対する反力がカッターヘッド中心の反力Ｔｉ＋
上方への分力Ｆｖにおける掘削反力Ｆｖに対応する押圧
力を抗壁を反力として打ち消す場所である。また、この
油圧シリンダー４０は、図２に示すように、メインフレ
ーム２０に固定したガイドボス５１の中に取り付けたも
ので抗壁５２に当接するルーフサポート２５との間に設
置されている。
【００２８】そして、油圧ジャッキ４０の伸縮は抗壁５
２に掛る掘削反力を計測してそれに対応する力を押し出
すこともできるが、図３に示す自動制御装置によって連
続して行なうことが掘進効率を高める上で好ましい。す
なわち、カッタヘッド１０はスラストシリンダー２４の
押圧力によって、上方に浮き上がるが、この浮き上がり
のカッターヘッドの位置ずれは装置本体とは別に設けた
レーザービーム発振器４２からのレーザービーム５０を
装置本体のメインフレーム２０の上部に設置した位置セ
ンサーとしてのレーザービーム受光器４３の上下動によ
って自動検知される。刻々と変化する検知信号はＡ／Ｄ
変換器によってデジタル信号としてコンピューター４５
の演算処理部に移されて演算され、演算された移動量を
油圧シリンダー４１のストローク量として予め設定され
た油圧量分を、モーターポンプＭＰによって油圧槽から
の油圧をコントローラ４６によって制御された電磁弁４
７により油圧配管４８，４９における油圧の流量方向と
送出量を動作して油圧シリンダ４０のシリンダーロッド
の伸縮を調節することにより、上記カッターヘッド１０
に掛った浮き上がり力を抑えて、トンネルボーリングマ
シーンＡを所期の掘進線形に掘進するようにする。
２に掛る掘削反力を計測してそれに対応する力を押し出
すこともできるが、図３に示す自動制御装置によって連
続して行なうことが掘進効率を高める上で好ましい。す
なわち、カッタヘッド１０はスラストシリンダー２４の
押圧力によって、上方に浮き上がるが、この浮き上がり
のカッターヘッドの位置ずれは装置本体とは別に設けた
レーザービーム発振器４２からのレーザービーム５０を
装置本体のメインフレーム２０の上部に設置した位置セ
ンサーとしてのレーザービーム受光器４３の上下動によ
って自動検知される。刻々と変化する検知信号はＡ／Ｄ
変換器によってデジタル信号としてコンピューター４５
の演算処理部に移されて演算され、演算された移動量を
油圧シリンダー４１のストローク量として予め設定され
た油圧量分を、モーターポンプＭＰによって油圧槽から
の油圧をコントローラ４６によって制御された電磁弁４
７により油圧配管４８，４９における油圧の流量方向と
送出量を動作して油圧シリンダ４０のシリンダーロッド
の伸縮を調節することにより、上記カッターヘッド１０
に掛った浮き上がり力を抑えて、トンネルボーリングマ
シーンＡを所期の掘進線形に掘進するようにする。
【００２９】なお、上記実施例ではカッターヘッド１０
の面を鉛直方向に下方傾斜させた状態について述べた
が、上方傾斜することにより油圧シリンダーを装置本体
の下部に位置されることもでき、また、水平方向の左又
は右に傾斜したカッター面によってトンネルを鉛直方向
に楕円形とすることができる。
の面を鉛直方向に下方傾斜させた状態について述べた
が、上方傾斜することにより油圧シリンダーを装置本体
の下部に位置されることもでき、また、水平方向の左又
は右に傾斜したカッター面によってトンネルを鉛直方向
に楕円形とすることができる。
【００３０】
【効果】本発明では、カッターヘッドを任意の角度に傾
斜できるシリンダー部材を備えることにより各種楕円形
状のトンネルを掘削することができ、かつカッターヘッ
ドの傾斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に
相対する位置に、この掘削反力に対抗する押付力を抗壁
を反力としてカッターヘッドに付勢する押付装置を設け
たことにより、カッターヘッドの傾斜に伴なう掘進方向
の歪みの補正を行ない所期のトンネル掘進線形にしたが
って掘進することができる。
斜できるシリンダー部材を備えることにより各種楕円形
状のトンネルを掘削することができ、かつカッターヘッ
ドの傾斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に
相対する位置に、この掘削反力に対抗する押付力を抗壁
を反力としてカッターヘッドに付勢する押付装置を設け
たことにより、カッターヘッドの傾斜に伴なう掘進方向
の歪みの補正を行ない所期のトンネル掘進線形にしたが
って掘進することができる。
【００３１】また、本発明は上記押付装置にその押圧力
を制御装置によって駆動制御できるようにしたことによ
り、トンネルボーリングマシーンを単にトンネル軸方向
のみにコントロールするだけでなく、予め設定された掘
進線形に沿って連続して掘進することを可能にした。
を制御装置によって駆動制御できるようにしたことによ
り、トンネルボーリングマシーンを単にトンネル軸方向
のみにコントロールするだけでなく、予め設定された掘
進線形に沿って連続して掘進することを可能にした。
【図１】図１は、本発明のトンネルマシーンに押付装置
を取り付けた状態の概略縦断面図である。
を取り付けた状態の概略縦断面図である。
【図２】図１における押付装置の拡大図である。
【図３】押付装置を自動制御する機構を説明する回路図
である。
である。
【図４】本発明のシリンダー伸縮機構を有するトンネル
ボーリングマシーンの縦断面図である。
ボーリングマシーンの縦断面図である。
【図５】従来のトンネルボーリングマシーンの縦断面図
である。
である。
Ａ トンネルボーリングマシーン １０ カッターヘッド ２０ メインフレーム（装置本体） ２６ 傾動シリンダー（シリンダー部材） ３０ グリッパー部 ４０ 油圧シリンダー（押付装置） ４２ レーザービーム発振器 ４３ レーザービーム受光器 ４５ 演算器（コンピューター） ４６ コントローラー（駆動制御部） ４７ 電磁弁
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトンネルボーリングマシ
ーン、特に楕円断面形のトンネルを掘削するトンネルボ
ーリングマシーンに関する。
ーン、特に楕円断面形のトンネルを掘削するトンネルボ
ーリングマシーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から知られているトンネルボーリン
グマシーンＡは、図５に示すように、マシーン本体であ
るメインフレーム２０の掘進側先端部に円筒形のカッタ
ーヘッド１０を配し、該カッターヘッド１０の掘進方向
前面に、複数の切削カッター１２を配した円形のカッタ
ー面１１を備えている。実際の掘削時には、グリッパー
３０によって坑壁に掘削反力をとり、前記カッター面を
掘削地盤に押し当て、前記カッターヘッド１０を回転さ
せながら前記装置本体を前進させ、トンネルを連続して
掘削するものである。
グマシーンＡは、図５に示すように、マシーン本体であ
るメインフレーム２０の掘進側先端部に円筒形のカッタ
ーヘッド１０を配し、該カッターヘッド１０の掘進方向
前面に、複数の切削カッター１２を配した円形のカッタ
ー面１１を備えている。実際の掘削時には、グリッパー
３０によって坑壁に掘削反力をとり、前記カッター面を
掘削地盤に押し当て、前記カッターヘッド１０を回転さ
せながら前記装置本体を前進させ、トンネルを連続して
掘削するものである。
【０００３】そして、このトンネルボーリングマシーン
Ａには、そのカッターヘッド１０をトンネル軸方向に対
して傾斜して掘進して、楕円断面形のトンネルを掘進
し、目的とする断面に近いトンネルを掘削して全余掘量
を少なくし、工期の短縮と作業効率を向上させようと意
図しているものが知られている。
Ａには、そのカッターヘッド１０をトンネル軸方向に対
して傾斜して掘進して、楕円断面形のトンネルを掘進
し、目的とする断面に近いトンネルを掘削して全余掘量
を少なくし、工期の短縮と作業効率を向上させようと意
図しているものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カッターヘッド１０をトンネル軸方向に傾斜するトンネ
ルボーリングマシーンは、例えばカッターヘッド１０を
下向きに傾斜させた場合には後方からカッターヘッド１
０への推力Ｔｈを作用させると、カッターヘッド１０に
上向きの余力Ｆｖが作用する。したがって、この状態で
掘進を行なうとトンネルボーリングマシーンは上向きに
移動してしまい直進性を保てないという問題がある。そ
してこの問題は、カッターヘッドを上向きにした場合に
はトンネルボーリングマシーンが下向きに移動し、また
カッターヘッドを左又は右向きにした場合にはトンネル
ボーリングマシーンは右又は左に移動してしまうことに
もなる。
カッターヘッド１０をトンネル軸方向に傾斜するトンネ
ルボーリングマシーンは、例えばカッターヘッド１０を
下向きに傾斜させた場合には後方からカッターヘッド１
０への推力Ｔｈを作用させると、カッターヘッド１０に
上向きの余力Ｆｖが作用する。したがって、この状態で
掘進を行なうとトンネルボーリングマシーンは上向きに
移動してしまい直進性を保てないという問題がある。そ
してこの問題は、カッターヘッドを上向きにした場合に
はトンネルボーリングマシーンが下向きに移動し、また
カッターヘッドを左又は右向きにした場合にはトンネル
ボーリングマシーンは右又は左に移動してしまうことに
もなる。
【０００５】そこで、本発明は上記問題点を解決すべく
なされたものであり、その目的とするところは、トンネ
ルボーリングマシンの直進性を維持して所期の掘進線形
に合致するようにしたトンネルボーリングマシーンを提
供せんとする。
なされたものであり、その目的とするところは、トンネ
ルボーリングマシンの直進性を維持して所期の掘進線形
に合致するようにしたトンネルボーリングマシーンを提
供せんとする。
【０００６】また、本発明の他の目的は、直進性を保つ
ために簡単な装置をトンネルボーリングマシーンに取り
付け、しかもこの装置を自動制御してトンネルボーリン
グマシーンの掘進線形を自動的にコントロールせんとす
る。
ために簡単な装置をトンネルボーリングマシーンに取り
付け、しかもこの装置を自動制御してトンネルボーリン
グマシーンの掘進線形を自動的にコントロールせんとす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に回動自在に支持され、掘進方向の前面に円形
のカッター面を有するカッターヘッドと、前記カッター
ヘッドをトンネル軸方向に対して傾動させるため伸縮す
るシリンダー部材とを備え、前記シリンダー部材の伸縮
により前記カッターヘッドを掘進方向に対して任意の角
度に傾斜させ配設することにより、各種楕円形状にトン
ネルを掘削するトンネルボーリングマシーンにおいて、
前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーンにある。
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に回動自在に支持され、掘進方向の前面に円形
のカッター面を有するカッターヘッドと、前記カッター
ヘッドをトンネル軸方向に対して傾動させるため伸縮す
るシリンダー部材とを備え、前記シリンダー部材の伸縮
により前記カッターヘッドを掘進方向に対して任意の角
度に傾斜させ配設することにより、各種楕円形状にトン
ネルを掘削するトンネルボーリングマシーンにおいて、
前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーンにある。
【０００８】また、本発明の他の要旨は前記押圧装置に
は、前記トンネル周方向への掘削反力、あるいは掘削反
力による前記カッターヘッドの位置ずれを自動検知し、
その検知信号で前記押付装置の伸縮量を自動制御する制
御装置を付設し、前記制御装置により前記押付装置の伸
縮量を駆動制御してトンネルボーリングマシンの掘進線
形を自動的にコントロールするようにしたトンネルボー
リングマシーンにある。
は、前記トンネル周方向への掘削反力、あるいは掘削反
力による前記カッターヘッドの位置ずれを自動検知し、
その検知信号で前記押付装置の伸縮量を自動制御する制
御装置を付設し、前記制御装置により前記押付装置の伸
縮量を駆動制御してトンネルボーリングマシンの掘進線
形を自動的にコントロールするようにしたトンネルボー
リングマシーンにある。
【０００９】
【作用】カッターヘッドを傾斜して回転掘進することに
より、傾斜角度に合わせて水平あるいは垂直又は傾斜楕
円形をした掘削断面のトンネルを施工するが、上記カッ
ターヘッドの傾斜角度によって生じるトンネル周方向の
掘削反力をその相対位置に押付装置を設けることにより
抗壁を反力として打ち消すことで、所期のトンネル掘進
方向への掘削を行なうことができる。
より、傾斜角度に合わせて水平あるいは垂直又は傾斜楕
円形をした掘削断面のトンネルを施工するが、上記カッ
ターヘッドの傾斜角度によって生じるトンネル周方向の
掘削反力をその相対位置に押付装置を設けることにより
抗壁を反力として打ち消すことで、所期のトンネル掘進
方向への掘削を行なうことができる。
【００１０】具体的には、図５に示す符号において、以
下のようになる。
下のようになる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【実施例】本発明に係る断面を楕円形状に掘削するトン
ネルボーリングマシーンを添付図面の図１乃至図４に基
づいて説明する。
ネルボーリングマシーンを添付図面の図１乃至図４に基
づいて説明する。
【００１３】図４において、トンネルボーリングマシー
ンＡは、掘削方向の前方に位置するカッターヘッド１
０、該カッターヘッド１０を支持する装置本体としての
メインフレーム２０、及び掘削反力をとるためのグリッ
パー部３０で主要部を構成する。
ンＡは、掘削方向の前方に位置するカッターヘッド１
０、該カッターヘッド１０を支持する装置本体としての
メインフレーム２０、及び掘削反力をとるためのグリッ
パー部３０で主要部を構成する。
【００１４】円筒型のカッターヘッド１０は、掘進方向
の前面に円形のカッター面１１を有し、カッター面１１
には、多数の掘削カッター１２を配しており、電動モー
ター１４によってカッターヘッド１０を回転駆動して地
盤を掘削する。また、カッターヘッド１０は、可動連結
部２１における連結ロッド２１′を介してその後方のメ
インフレーム２０に傾動自在に支持されている。
の前面に円形のカッター面１１を有し、カッター面１１
には、多数の掘削カッター１２を配しており、電動モー
ター１４によってカッターヘッド１０を回転駆動して地
盤を掘削する。また、カッターヘッド１０は、可動連結
部２１における連結ロッド２１′を介してその後方のメ
インフレーム２０に傾動自在に支持されている。
【００１５】ボックス型を呈するメインフレーム２０
は、カッターヘッド１０を傾動させる傾動シリンダー２
６を備え、また、後方部には、メインフレーム２０に対
して摺動自在に嵌合するグリッパー部３０（図４参照）
を配している。傾動シリンダー２６の先端部は、カッタ
ーヘッド１０の下端部に固定しており、この傾動シリン
ダー２６のシリンダーを伸縮させることにより、カッタ
ーヘッド１０は可動連結部２１の連結ロッド２１′を中
心に上下方向に回動し、掘削方向に対するカッター面１
１の傾斜角度を任意に設定することができる。また、メ
インフレーム２０の後端部には、グリッパー部３０によ
る固定を解除した際に、メインフレーム２０を下方から
支持するためのリヤサポート２３を配設しており、この
リヤサポート２３は、シリンダー構造によって伸縮可能
な機構となっている。なお、メインフレーム２０の側部
には、ベルトコンベヤー２２を固定しており、カッター
ヘッド１０に設けた掻き上げ板１３により掻き上げられ
た切削ズリが、このベルトコンベヤー２２上に落下し後
方側に搬送される機構となっている。
は、カッターヘッド１０を傾動させる傾動シリンダー２
６を備え、また、後方部には、メインフレーム２０に対
して摺動自在に嵌合するグリッパー部３０（図４参照）
を配している。傾動シリンダー２６の先端部は、カッタ
ーヘッド１０の下端部に固定しており、この傾動シリン
ダー２６のシリンダーを伸縮させることにより、カッタ
ーヘッド１０は可動連結部２１の連結ロッド２１′を中
心に上下方向に回動し、掘削方向に対するカッター面１
１の傾斜角度を任意に設定することができる。また、メ
インフレーム２０の後端部には、グリッパー部３０によ
る固定を解除した際に、メインフレーム２０を下方から
支持するためのリヤサポート２３を配設しており、この
リヤサポート２３は、シリンダー構造によって伸縮可能
な機構となっている。なお、メインフレーム２０の側部
には、ベルトコンベヤー２２を固定しており、カッター
ヘッド１０に設けた掻き上げ板１３により掻き上げられ
た切削ズリが、このベルトコンベヤー２２上に落下し後
方側に搬送される機構となっている。
【００１６】グリッパー部３０は、メインフレーム２０
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー３１を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー３２を配している（図
４）。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリン
ダー３１を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー３２で押
圧することにより、グリッパー部３０をこの位置に固定
する。また、スラストシリンダー２４の基端部をグリッ
パー部３０に固定し、先端部をマシーン本体としてのメ
インフレーム２０側に固定しており、掘削時には、スラ
ストシリンダー２４を伸長させることにより、前述のよ
うに固定したグリッパー部３０に反力をとり、メインフ
レーム２０と一体的にカッターヘッド１０を前進させる
ものである。
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー３１を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー３２を配している（図
４）。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリン
ダー３１を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー３２で押
圧することにより、グリッパー部３０をこの位置に固定
する。また、スラストシリンダー２４の基端部をグリッ
パー部３０に固定し、先端部をマシーン本体としてのメ
インフレーム２０側に固定しており、掘削時には、スラ
ストシリンダー２４を伸長させることにより、前述のよ
うに固定したグリッパー部３０に反力をとり、メインフ
レーム２０と一体的にカッターヘッド１０を前進させる
ものである。
【００１７】また、トンネルボーリングマシーンＡは、
カッターヘッド１０の下部にカッタードラムサポート１
５を配し、メインフレーム２０の上部にルーフサポート
２５を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。
カッターヘッド１０の下部にカッタードラムサポート１
５を配し、メインフレーム２０の上部にルーフサポート
２５を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。
【００１８】以上のように構成するトンネルボーリング
マシーンＡによってトンネルを掘削する工程を順に説明
する。
マシーンＡによってトンネルを掘削する工程を順に説明
する。
【００１９】まず、掘削断面が所定の楕円形状となるよ
うに、傾動シリンダー２６を伸縮させ、カッターヘッド
１０を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
うに、傾動シリンダー２６を伸縮させ、カッターヘッド
１０を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
【００２０】この工程と同時或は前後して、グリッパー
シリンダー３１を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーシュー３２で押圧し、グリッパー部３０を固定す
る。その後、後端部のリヤサポート２３を収縮する。
シリンダー３１を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーシュー３２で押圧し、グリッパー部３０を固定す
る。その後、後端部のリヤサポート２３を収縮する。
【００２１】次に、電動モーター１４によってカッター
ヘッド１０を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
２４を伸長させ、前述の固定したグリッパー部３０に反
力をとってカッターヘッド１０を前進させる。これによ
り、グリッパー部３０は固定位置を保ち、メインフレー
ム２０と共にカッターヘッド１０が前方に移動する。
ヘッド１０を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
２４を伸長させ、前述の固定したグリッパー部３０に反
力をとってカッターヘッド１０を前進させる。これによ
り、グリッパー部３０は固定位置を保ち、メインフレー
ム２０と共にカッターヘッド１０が前方に移動する。
【００２２】このようにして掘削を続け、所定のスパン
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート２３を伸長させ、メインフレーム２０を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
３１を収縮させ、グリッパー部３０の固定を解除する。
このとき、メインフレーム２０は、リヤサポート２３に
より支持される。次いで、スラストシリンダー２４を収
縮させ、グリッパー部３０を位置（参照番号３０′）ま
で移動し、次の掘削に備える。このような工程を繰り返
して、トンネルを順次掘削していくものである。
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート２３を伸長させ、メインフレーム２０を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
３１を収縮させ、グリッパー部３０の固定を解除する。
このとき、メインフレーム２０は、リヤサポート２３に
より支持される。次いで、スラストシリンダー２４を収
縮させ、グリッパー部３０を位置（参照番号３０′）ま
で移動し、次の掘削に備える。このような工程を繰り返
して、トンネルを順次掘削していくものである。
【００２３】このように、水平方向にθの角度で傾斜し
たカッター面１１によって、トンネルを掘削した場合、
その掘削断面は、道路構築に適した水平方向に長い楕円
形となる。この楕円形は、構築すべき馬蹄形のトンネル
断面により近い形状となっており、無駄な余堀部分を軽
減することができる。なお、傾動シリンダー２６をカッ
ターヘッド１０の左右の位置に配置して（図示せず）、
これらを伸長あるいは伸縮することにより傾斜角度を設
定して、垂直方向に長い楕円形状のトンネル断面を掘削
することもできる。
たカッター面１１によって、トンネルを掘削した場合、
その掘削断面は、道路構築に適した水平方向に長い楕円
形となる。この楕円形は、構築すべき馬蹄形のトンネル
断面により近い形状となっており、無駄な余堀部分を軽
減することができる。なお、傾動シリンダー２６をカッ
ターヘッド１０の左右の位置に配置して（図示せず）、
これらを伸長あるいは伸縮することにより傾斜角度を設
定して、垂直方向に長い楕円形状のトンネル断面を掘削
することもできる。
【００２４】しかして、本発明の要点は、上記シリンダ
ー部材の伸縮により前記カッターヘッドを掘進方向に対
して任意の角度に傾斜させ配設することにより、各種楕
円形状のトンネルを掘削するトンネルボーリングマシー
ンに加えて以下の押付装置を付加する。
ー部材の伸縮により前記カッターヘッドを掘進方向に対
して任意の角度に傾斜させ配設することにより、各種楕
円形状のトンネルを掘削するトンネルボーリングマシー
ンに加えて以下の押付装置を付加する。
【００２５】すなわち、上記実施例によるトンネルボー
リングマシーンは、既述したようにカッターヘッドの傾
斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に相対す
る位置、云い換えればカッターヘッドの傾斜により傾斜
方向とは反対向きに傾斜角に応じた力が働らき、これを
抑制するために力が働く方向とは逆向きの力を強制的に
付勢する押付装置をトンネルボーリングマシーンに取付
けたことを要点とする。
リングマシーンは、既述したようにカッターヘッドの傾
斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に相対す
る位置、云い換えればカッターヘッドの傾斜により傾斜
方向とは反対向きに傾斜角に応じた力が働らき、これを
抑制するために力が働く方向とは逆向きの力を強制的に
付勢する押付装置をトンネルボーリングマシーンに取付
けたことを要点とする。
【００２６】その詳細を、図１に示すように、カッター
ヘッドをトンネル軸に対してθ度下向きにしたトンネル
ボーリングマシーンＡについて説明する。この場合、ト
ンネル周方向に働く力はＦｖであるが、これと相対する
位置としてのメインフレーム２０の前方上部に抵壁に反
力を与える方向に押付装置として油圧シリンダ４０を設
置する。
ヘッドをトンネル軸に対してθ度下向きにしたトンネル
ボーリングマシーンＡについて説明する。この場合、ト
ンネル周方向に働く力はＦｖであるが、これと相対する
位置としてのメインフレーム２０の前方上部に抵壁に反
力を与える方向に押付装置として油圧シリンダ４０を設
置する。
【００２７】油圧シリンダ４０は、上記した図４におけ
るルーフサポート２５の位置、すなわちこの位置はトン
ネル軸方向下方に傾斜したカッターヘッドの場合に掘進
力Ｔｈに対する反力がカッターヘッド中心の反力Ｔｈ＋
上方への分力Ｆｖにおける掘削反力Ｆｖに対応する押圧
力を抗壁を反力として打ち消す場所である。また、この
油圧シリンダー４０は、図２に示すように、メインフレ
ーム２０に固定したガイドボス５１の中に取り付けたも
ので抗壁５２に当接するルーフサポート２５との間に設
置されている。
るルーフサポート２５の位置、すなわちこの位置はトン
ネル軸方向下方に傾斜したカッターヘッドの場合に掘進
力Ｔｈに対する反力がカッターヘッド中心の反力Ｔｈ＋
上方への分力Ｆｖにおける掘削反力Ｆｖに対応する押圧
力を抗壁を反力として打ち消す場所である。また、この
油圧シリンダー４０は、図２に示すように、メインフレ
ーム２０に固定したガイドボス５１の中に取り付けたも
ので抗壁５２に当接するルーフサポート２５との間に設
置されている。
【００２８】そして、油圧ジャッキ４０の伸縮は抗壁５
２に掛る掘削反力を計測してそれに対応する力を押し出
すこともできるが、図３に示す自動制御装置によって連
続して行なうことが掘進効率を高める上で好ましい。す
なわち、カッタヘッド１０はスラストシリンダー２４の
押圧力によって、上方に浮き上がるが、この浮き上がり
のカッターヘッドの位置ずれは装置本体とは別に設けた
レーザービーム発振器４２からのレーザービーム５０を
装置本体のメインフレーム２０の上部に設置した位置セ
ンサーとしてのレーザービーム受光器４３の上下動によ
って自動検知される。刻々と変化する検知信号はＡ／Ｄ
変換器によってデジタル信号としてコンピューター４５
の演算処理部に移されて演算され、演算された移動量を
油圧シリンダー４１のストローク量として予め設定され
た油圧量分を、モーターポンプＭＰによって油圧槽から
の油圧をコントローラ４６によって制御された電磁弁４
７により油圧配管４８，４９における油圧の流量方向と
送出量を動作して油圧シリンダ４０のシリンダーロッド
の伸縮を調節することにより、上記カッターヘッド１０
に掛った浮き上がり力を抑えて、トンネルボーリングマ
シーンＡを所期の掘進線形に掘進するようにする。
２に掛る掘削反力を計測してそれに対応する力を押し出
すこともできるが、図３に示す自動制御装置によって連
続して行なうことが掘進効率を高める上で好ましい。す
なわち、カッタヘッド１０はスラストシリンダー２４の
押圧力によって、上方に浮き上がるが、この浮き上がり
のカッターヘッドの位置ずれは装置本体とは別に設けた
レーザービーム発振器４２からのレーザービーム５０を
装置本体のメインフレーム２０の上部に設置した位置セ
ンサーとしてのレーザービーム受光器４３の上下動によ
って自動検知される。刻々と変化する検知信号はＡ／Ｄ
変換器によってデジタル信号としてコンピューター４５
の演算処理部に移されて演算され、演算された移動量を
油圧シリンダー４１のストローク量として予め設定され
た油圧量分を、モーターポンプＭＰによって油圧槽から
の油圧をコントローラ４６によって制御された電磁弁４
７により油圧配管４８，４９における油圧の流量方向と
送出量を動作して油圧シリンダ４０のシリンダーロッド
の伸縮を調節することにより、上記カッターヘッド１０
に掛った浮き上がり力を抑えて、トンネルボーリングマ
シーンＡを所期の掘進線形に掘進するようにする。
【００２９】なお、上記実施例ではカッターヘッド１０
の面を水平方向に下方傾斜させた状態について述べた
が、上方傾斜することにより油圧シリンダーを装置本体
の下部に位置されることもでき、また、鉛直方向の左又
は右に傾斜したカッター面によって縦長のトンネル断面
を掘削することができる。
の面を水平方向に下方傾斜させた状態について述べた
が、上方傾斜することにより油圧シリンダーを装置本体
の下部に位置されることもでき、また、鉛直方向の左又
は右に傾斜したカッター面によって縦長のトンネル断面
を掘削することができる。
【００３０】
【効果】本発明では、カッターヘッドを任意の角度に傾
斜できるシリンダー部材を備えることにより各種楕円形
状のトンネルを掘削することができ、かつカッターヘッ
ドの傾斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に
相対する位置に、この掘削反力に対抗する押付力を抗壁
を反力としてカッターヘッドに付勢する押付装置を設け
たことにより、カッターヘッドの傾斜に伴なう掘進方向
の歪みの補正を行ない所期のトンネル掘進線形にしたが
って掘進することができる。
斜できるシリンダー部材を備えることにより各種楕円形
状のトンネルを掘削することができ、かつカッターヘッ
ドの傾斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に
相対する位置に、この掘削反力に対抗する押付力を抗壁
を反力としてカッターヘッドに付勢する押付装置を設け
たことにより、カッターヘッドの傾斜に伴なう掘進方向
の歪みの補正を行ない所期のトンネル掘進線形にしたが
って掘進することができる。
【００３１】また、本発明は上記押付装置にその伸縮量
を制御装置によって駆動制御できるようにしたことによ
り、トンネルボーリングマシーンを単にトンネル軸方向
のみにコントロールするだけでなく、予め設定された掘
進線形に沿って連続して掘進することを可能にした。
を制御装置によって駆動制御できるようにしたことによ
り、トンネルボーリングマシーンを単にトンネル軸方向
のみにコントロールするだけでなく、予め設定された掘
進線形に沿って連続して掘進することを可能にした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記２名の代理人 弁理士 酒井 一 （外１名） (72)発明者 高津 荘太 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社間 組内 (72)発明者 寺内 伸 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社間 組内 (72)発明者 南 好人 東京都港区赤坂二丁目３番６号 株式会社 小松製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 装置本体と、該装置本体に回動自在に支
持され、掘進方向の前面に円形のカッター面を有するカ
ッターヘッドと、前記カッターヘッドをトンネル軸方向
に対して傾動させるため伸縮するシリンダー部材とを備
え、前記シリンダー部材の伸縮により前記カッターヘッ
ドを掘進方向に対して任意の角度に傾斜させ配設するこ
とにより、各種楕円形状にトンネルを掘削するトンネル
ボーリングマシーンにおいて、 前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーン。 - 【請求項２】 前記押圧装置には、前記トンネル周方向
への掘削反力、あるいは掘削反力による前記カッターヘ
ッドの位置ずれを自動検知し、その検知信号で前記押付
装置の押圧力を自動制御する制御装置を付設し、前記制
御装置により前記押付装置の押圧力を駆動制御してトン
ネルボーリングマシンの掘進線形を自動的にコントロー
ルするようにした請求項１記載のトンネルボーリングマ
シーン。
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1992
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