JPH11336485A - トンネル掘削機 - Google Patents

トンネル掘削機

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JPH11336485A
JPH11336485A JP10149340A JP14934098A JPH11336485A JP H11336485 A JPH11336485 A JP H11336485A JP 10149340 A JP10149340 A JP 10149340A JP 14934098 A JP14934098 A JP 14934098A JP H11336485 A JPH11336485 A JP H11336485A
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center
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earth
sand
screw cutter
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俊明 上原
Takanobu Miki
孝信 三木
Tomofumi Ishino
智文 石野
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 掻き寄せ及び排土効率が高いトンネル掘削機
を提供する。 【解決手段】 地山を掘削すると共に掘削土砂を中央に
掻き寄せるように相互に逆回転する一対の回転カッタ1
0、10と、それら回転カッタ10、10の後方に水平
に配置され掘削土砂を中央に集土すべく両端から中央に
かけて互いに逆螺旋状に形成されたフライト29を有す
るスクリューカッタ27と、スクリューカッタ27の後
方にその長手方向に沿って配置され掘削土砂を掘削機の
前進に伴って押す排土板46と、排土板46にスクリュ
ーカッタ27の中央後方に位置して形成された排土口5
0とを備えたもの。掘削土砂は、回転カッタ10、10
の相互逆回転によってその間に掻き寄せられ、スクリュ
ーカッタ27に両端から中央にかけて互いに逆螺旋状に
形成されたフライト29、29によって中央に集土され
た後、排土板46に掘削機の前進に伴って押され、排土
板46の中央に形成された排土口50から排土される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭鉱等の地山を掘
進してその後方に掘穴を形成するトンネル掘削機に係
る、特に、掘削土砂の取込効率の向上を図ったトンネル
掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】炭鉱等の地山を掘進するトンネル掘削機
として、掘削機本体の前部に設けられた回転カッタによ
って地山を掘削し、その掘削土砂をチェーンコンベヤや
ベルトコンベヤ等によって後方へ搬送するものが知られ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるトンネ
ル掘削機においては、掘削土砂の掻き寄せ及び排土に関
して未だ改良の余地があり、掻き寄せ及び排土効率が高
いトンネル掘削機の開発が望まれていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく創
作された本発明は、地山を掘削すると共に掘削土砂を中
央に掻き寄せるように相互に逆回転する一対の回転カッ
タと、それら回転カッタの後方に水平に配置され掘削土
砂を中央に集土すべく両端から中央にかけて互いに逆螺
旋状に形成されたフライトを有するスクリューカッタ
と、該スクリューカッタの後方にその長手方向に沿って
配置され掘削土砂を掘削機の前進に伴って押す排土板
と、該排土板に上記スクリューカッタの中央後方に位置
して形成された排土口とを備えたものである。
【0005】本発明によれば、相互に逆回転する一対の
回転カッタによって掘削された土砂は、先ずそれら回転
カッタの相互逆回転によって回転カッタ間に掻き寄せら
れ、次にその後方のスクリューカッタに両端から中央に
かけて互いに逆螺旋状に形成されたフライトによって中
央に集土された後、その後方の排土板に掘削機の前進に
伴って押され、排土板にスクリューカッタの中央後方に
位置して形成された排土口から排土される。このよう
に、掘削土砂は、回転カッタおよびスクリューカッタに
よって中央に掻き寄せられて集土された後、排土板の排
土口から取り込まれて排土されるので、掻き寄せ及び排
土効率が高まる。
【0006】また、上記排土板が、スクリューカッタの
上部を覆うように断面S字状に形成されていてもよい。
この構成によれば、掘削土砂を押す排土板がスクリュー
カッタをスクリューコンベヤとして機能させるケーシン
グをも兼用することになるため、スクリューカッタのス
クリューコンベヤとしての機能が高まり、掘削土砂の効
率的な掻き寄せが可能となる。
【0007】また、上記スクリューカッタの上方に、掘
削土砂を排土口に案内すべく回転する集土パドルを配置
してもよい。この構成によれば、集土パドルは、その回
転によりスクリューカッタの回転と協同して、掘削土砂
を排土口に案内する。よって、掘削土砂が効率的に排土
口に取り込まれる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基いて説明する。
【0009】図1は炭鉱において石炭が混ざった地山を
掘進するトンネル掘削機の正面図、図2は上記トンネル
掘削機の側断面図、図3は図2の III-III線断面図、図
4は図2の IV-IV線断面図、図5は図2の V-V線断面図
である。
【0010】図1乃至図3に示すように、このトンネル
掘削機1は、前進後退用の左右一対のクローラ2が設け
られたカッタ保持体3を有する。カッタ保持体3には、
掘穴の上部内面および側部内面にそれぞれ当接すべく径
方向に移動する上部支保板4および側部支保板5が、リ
ンク機構6、7(平行リンク機構等)およびジャッキ
8、9(電動または油圧ジャッキ等)を介して設けられ
ている。上部支保板4は平板状に形成され、側部支保板
5は各回転カッタ10、10の回転域に合わせて円弧状
に形成されている。
【0011】回転カッタ10は、カッタ保持体3に水平
方向に所定間隔を隔てて2個並設されており、地山を掘
削するものである。各回転カッタ10は、カッタ保持体
3に設けられた支持ブロック11に軸支された回転軸1
2と、回転軸12の先端に周方向に所定間隔を隔てて放
射状に取り付けられた3本のカッタスポーク13と、各
カッタスポーク13に取り付けられ実質的に地山を掘削
するカッタピック14とをそれぞれ有している。各回転
カッタ10のカッタスポーク13は、互いに干渉するこ
となく同一平面上で噛み合うように配置されている。な
お、カッタスポーク13の本数は3本に限らず2本でも
4本以上でもよく、カッタスポーク13の周方向の間隔
も等間隔でなくてもよい。
【0012】各回転カッタ10の回転軸12は、カッタ
保持体3にそれぞれ設けられた駆動モータ15(電動ま
たは油圧モータ)の駆動軸16に、シンクロギヤボック
ス17を介して連結されている。シンクロギヤボックス
17は、図5に示すように、その内部に複数のギヤ列1
8を有し、各回転カッタ10、10の回転軸12、12
を所定の位相に保持しつつ、相互に同速度で逆回転させ
るものである。これにより、噛み合うように配置された
各カッタスポーク13は、相互の干渉(衝突)が防止さ
れつつ、図1に矢印19で示すように掘削土砂を中央に
掻き寄せる方向に、相互に逆回転される。
【0013】回転カッタ10、10の後方の上部には、
図1および図2に示すように、当該回転カッタ10、1
0の掘削域の上限位置に、サブカッタ20が水平に配置
されている。サブカッタ20は、モータ21によって図
2に矢印22で示す方向に回転される円柱体23と、円
柱体23の表面にその両端から中央にかけて互いに逆螺
旋状に形成されたフライト24と、フライト24に取り
付けられたカッタピック25とからなり、左右の回転カ
ッタ10、10の回転域から外れて掘削不能な部分を掘
削するためのトリミングカッタとして機能すると共に、
掘削土砂を両端から中央に掻き寄せる集土機能をも発揮
する。
【0014】サブカッタ20は、リンク機構(図示せ
ず)を介してカッタ保持体3の支持ブロック11に取り
付けられており、そのリンク機構をジャッキ(図示せ
ず)によって変位させることにより所定範囲で上下動す
るようになっている。かかるサブカッタ20の下方に
は、図1に示すように遮土板26が配置されている。遮
土板26は、サブカッタ20で掘削した掘削土砂を下方
に案内して後方に行くことを防止する板であり、上記リ
ンク機構に取り付けられてサブカッタ20の上下動に伴
って傾動するようになっている。
【0015】回転カッタ20の後方の下部には、図1、
図2および図4に示すように、当該回転カッタ20の掘
削域の下限位置に、スクリューカッタ27が水平に配置
されている。スクリューカッタ27は、図4に示すよう
に、左右のクローラ2、2の幅より僅かに長く形成され
た円柱体28と、円柱体28の表面にその両端から中央
にかけて互いに逆螺旋状に形成されたフライト29、2
9と、フライト29の螺旋の間に同様に螺旋状に配置さ
れたカッタピック30とを有している。スクリューカッ
タ27は、カッタピック30が左右の回転カッタ10、
10の未掘削域を掘削するトリミングカッタとしての機
能を発揮すると共に、左右のフライト29、29が掘削
土砂を左右から中央に集土するスクリューコンベヤとし
ての機能を発揮するものである。
【0016】スクリューカッタ27の円柱体28は、ア
ーム部材31の下部に軸支されている。アーム部材31
は、トンネルの幅方向(水平方向)に所定間隔を隔てて
2個配置されており、図2に示すように、その中央部と
上部とにそれぞれ中央部ブラケット32と上部ブラケッ
ト33とがそれぞれ取り付けられている。中央部ブラケ
ット32には、長板状のリンクプレート34の一端がピ
ン35を介して連結されている。リンクプレート34の
他端は、カッタ保持体3に設けられたブラケット35
に、ピン36を介して連結されている。
【0017】他方、上部ブラケット33には、L字板状
のリンクプレート37の一端がピン38を介して連結さ
れている。リンクプレート37の他端は、カッタ保持体
3に設けられた支持ブロック11に、ピン39を介して
枢支されている。リンクプレート37のコーナ部には、
ジャッキ40(電動または油圧ジャッキ)の一端がピン
41を介して連結されている。ジャッキ40の他端は、
カッタ保持体3に設けられたブラケット42に、ピン4
3を介して連結されている。この構成によれば、スクリ
ューカッタ27は、リンクプレート34、37を介して
カッタ保持体3に支持され、ジャッキ40の伸縮に伴っ
て昇降する。
【0018】各アーム部材31、31の上部の側面に
は、図4にも示すように、スクリューカッタ27の円柱
体28を回転駆動するための駆動モータ44(電動また
は油圧モータ)がそれぞれ設けられている。駆動モータ
44の回転力は、アーム部材31の内部に収容されたギ
ヤ列(図示せず)によって、スクリューカッタ27の円
柱体28に伝達される。そして、スクリューカッタ27
は、図2に矢印45で示すように、掘削土砂を下方に巻
き込む方向に回転駆動される。なお、上記ギヤ列の代わ
りに無端チェーンをアーム部材31の内部に設けて、駆
動モータ44の回転力をスクリューカッタ27に伝達す
るようにしてもよい。
【0019】スクリューカッタ27の後方には、掘削土
砂をカッタ保持体3の前進に伴って押す排土板46が、
スクリューカッタ27の長手方向に沿って配置されてい
る。排土板46は、図2に示すように、支持ブロック1
1に取り付けられた上部排土板46aと、アーム部材3
1に取り付けられた下部排土板46bとからなる。上部
排土板46aと下部排土板46bとは、その接点47が
切り離されており、ジャッキ40の伸縮によるアーム部
材31の揺動に伴って、接点47で相互に屈曲するよう
になっている。上部排土板46aは平板状に形成されて
おり、下部排土板46bは、スクリューカッタ27の上
部の一部を覆うように断面S字状に形成されている。
【0020】詳しくは、下部排土板46bは、その下半
分部がスクリューカッタ27の後方にカッタ27から所
定間隔を隔ててそれをケーシングのように略90度の領域
で覆うように凹状に形成され、上半分部がスクリューカ
ッタ27の上部の一部を覆うように凸状に形成され、全
体として断面S字状に形成されている。また、下部排土
板46bの左右両端部には、図4に示すように、掘削土
砂を中央へ案内するためのテーパ部48が接続されてお
り、下部排土板46bの中央部には、テーパ部49を介
して排土口50が形成されてる。排土口50は、上記ス
クリューカッタ27の中央後方に位置している。
【0021】排土口50には、掘削土砂を後方へ搬送す
るチェーンコンベヤ51が設けられていると共に、図2
に示すように掘削土砂をチェーンコンベヤ51に案内す
るためのスロープ板52が設けられている。チェーンコ
ンベヤ51は、図2乃至図5に示すように、トンネルの
後方に延出された樋部材53を有する。樋部材53は、
図2に示すように複数の樋部材片54が接続されて構成
されており、掘削土砂を後方へ移送する通路となるもの
である。なお、樋部材片54を継ぎ足すことなくその終
端部まで掘削土砂を移送し、そこからは別のベルトコン
ベヤやトロッコ等(図示せず)によって掘削土砂を移送
するようにしてもよい。
【0022】樋部材53には、図5に示すように、その
上面にキャリヤ面55が形成され、下面にリターン面5
6が形成され、各面55、56の左右端部にはパドル5
7が係合する凹部58が長手方向に沿って形成されてい
る。パドル57は、図3および図4に示すように、上記
キャリヤ面55およびリターン面56に、樋部材53の
長手方向に所定間隔を隔てて複数配置されており、それ
ぞれ無端チェーン59で連結されている。この構成によ
れば、無端チェーン59を図示しない駆動手段で循環さ
せることにより、排土口50から取り込まれた掘削土砂
がキャリヤ面55上のパドル57によって後方に移送さ
れることになる。
【0023】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。
【0024】上記トンネル掘削機1によって地山を掘進
するときには、上部支保板4および側部支保板5を掘穴
の内面にそれぞれ当接させた状態でクローラ2を前進方
向に循環駆動させつつ、回転カッタ10、10とサブカ
ッタ20とスクリューカッタ27とチェーンコンベヤ5
1とをそれぞれ駆動する。すると、切羽は、その殆どの
部分(回転カッタ10、10に対向する眼鏡状の部分)
が相互に逆回転する一対の回転カッタ10、10によっ
て掘削されると共に、それら回転カッタ10、10の回
転域から外れた部分がサブカッタ20およびスクリュー
カッタ27のカッタピック25、30によって掘削さ
れ、掘削土砂となる。掘削土砂は、遮土板26および排
土板46に沿って下方に落下する。
【0025】落下する掘削土砂は、先ず相互に逆回転す
る各回転カッタ10、10のカッタスポーク13の厚さ
部分に押されて回転カッタ10、10の間の下部に掻き
寄せられ、次にその後方のスクリューカッタ27に両端
から中央にかけて互いに逆螺旋状に形成されたフライト
29、29によって中央に集土された後、その後方の排
土板46にカッタ保持体3の前進に伴って押され、排土
板46の中央に形成された排土口50から排土される。
このように、掘削土砂は、回転カッタ10、10および
スクリューカッタ27によって中央に掻き寄せられて集
土された後、集土位置に設けられた排土口50から取り
込まれて排土されるので、掻き寄せ及び排土効率が高ま
る。
【0026】また、本実施形態では、上記排土板46
は、図2に示すようにスクリューカッタ27の上部を覆
うように断面S字状に形成されているので、掘削土砂を
押すのみならずスクリューカッタ27をスクリューコン
ベヤとして機能させるケーシングをも兼用する。よっ
て、スクリューカッタ27のスクリューコンベヤとして
の機能が高まり、集土効率が向上する。すなわち、図2
において、スクリューカッタ27の回転により排土板4
6に沿って上方に跳ね上げられた掘削土砂は、スクリュ
ーカッタ27の上部を覆うように断面S字状に形成され
た排土板46に当って下方に案内され、スクリューコン
ベヤ27のフライト29によって中央にネジ送りされ
る。このように、排土板46がスクリューカッタ27を
スクリューコンベヤとして機能させるケーシングとなる
ので、掘削土砂を効率よく中央に集土できる。
【0027】別の実施形態を図6乃至図9に示す。
【0028】図示するようにこの実施形態は、基本的に
は前実施形態と同様の構成となっているので、同様の部
分は同一の符合を付して説明を省略し、相違する部分の
みを説明する。
【0029】図7および図8に示すように、排土板60
は、断面S字状ではなく平板状に形成され、カッタ保持
体3に垂直に取り付けられている。図7に示すように、
アーム部材61は、中央部にブラケット62が設けられ
ており、そのブラケット62に挿通されたピン63を介
して、カッタ保持体3に設けたブロック64に回動自在
に支持されている。アーム部材61の上部とブロック6
4とは、それぞれブラケット65、66およびピン6
7、68を介してジャッキ69(電動または油圧ジャッ
キ)が介設されている。
【0030】左右のアーム部材61、61の間には、ス
クリューカッタ27の上方に位置させて、掘削土砂を排
土口50に案内すべく回転する集土パドル70が設けら
れている。集土パドル70は、左右のアーム部材61、
61にその間を掛け渡して軸支された回転軸71と、回
転軸71に放射状に取り付けられたロッド72とからな
る。ロッド72は、図例では軸方向に所定間隔を隔て
て、 180度間隔で2本取り付けられているが、これに限
らず3本以上取り付けてもよい。
【0031】集土パドル70のロッド72は、スクリュ
ーカッタ27の駆動モータ44によって、図7に矢印7
3で示すようにスクリューカッタ27と同方向に回転駆
動される。この実施形態によれば、集土パドル70は、
その回転によりスクリューカッタ27の回転と協同し
て、掘削土砂を排土口50に案内する。よって、掘削土
砂が効率的に排土口50に取り込まれる。本実施形態で
は、集土パドル70をスクリューカッタ27の上方に設
ける都合上、排土板60が平板状に形成されているので
ある。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトンネ
ル掘削機によれば、掻き寄せ及び排土効率を可及的に向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すトンネル掘削機の正
面図である。
【図2】上記トンネル掘削機の側断面図である。
【図3】図2の III-III線断面図である。
【図4】図2の IV-IV線断面図である。
【図5】図2の V-V線断面図である。
【図6】別の実施形態を示すトンネル掘削機の正面図で
ある。
【図7】上記トンネル掘削機の側断面図である。
【図8】図7の VIII-VIII線断面図である。
【図9】図7の IX-IX線断面図である。
【符号の説明】
1 トンネル掘削機 10 回転カッタ 27 スクリューカッタ 29 フライト 46 排土板 50 排土口 70 集土パドル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地山を掘削すると共に掘削土砂を中央に
    掻き寄せるように相互に逆回転する一対の回転カッタ
    と、それら回転カッタの後方に水平に配置され掘削土砂
    を中央に集土すべく両端から中央にかけて互いに逆螺旋
    状に形成されたフライトを有するスクリューカッタと、
    該スクリューカッタの後方にその長手方向に沿って配置
    され掘削土砂を掘削機の前進に伴って押す排土板と、該
    排土板に上記スクリューカッタの中央後方に位置して形
    成された排土口とを備えたことを特徴とするトンネル掘
    削機。
  2. 【請求項2】 上記排土板が、スクリューカッタの上部
    を覆うように断面S字状に形成された請求項1記載のト
    ンネル掘削機。
  3. 【請求項3】 上記スクリューカッタの上方に、掘削土
    砂を排土口に案内すべく回転する集土パドルを配置した
    請求項1記載のトンネル掘削機。
JP14934098A 1998-05-29 1998-05-29 トンネル掘削機 Expired - Fee Related JP3849300B2 (ja)

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JP14934098A JP3849300B2 (ja) 1998-05-29 1998-05-29 トンネル掘削機
US09/320,636 US6305754B1 (en) 1998-05-29 1999-05-26 Tunnel excavator with S-shaped soil plate
AU32243/99A AU747588B2 (en) 1998-05-29 1999-05-26 Tunnel excavator

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