JP4164926B2

JP4164926B2 - Tunnel excavator

Info

Publication number: JP4164926B2
Application number: JP791099A
Authority: JP
Inventors: 俊明上原; 孝信三木; 智文石野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP2000204885A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭等の地山を掘削するトンネル掘削機として、図８(a),(b) に示すように、掘進機本体の前部に一対の回転カッタ（メインカッタａ）を設けると共にメインカッタａ、ａ間の未掘削域を掘削するトリミングカッタｂ₁、ｂ₂を設け、陸上トラック型の掘穴を形成するようにしたものが知られている。
【０００３】
詳しくは、図８(a) のトリミングカッタｂ₁は、鋸状の切削ビットを有するスライドブロックを水平方向に往復移動させて未掘削域を掘削するものであり、図８(b) のトリミングカッタｂ₂は、切削ビットが螺旋状に取り付けられたドラムをその軸回りに回転させて未掘削域を掘削するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、往復動タイプのトリミングカッタｂ₁においては、スライドブロックの方向転換の瞬間に厳密には切削ビットの速度が零になるため、その瞬間切削ビットが前進する掘進機本体によって切羽に無理やり押し付けられることになり、好ましくない。また、スライドブロックを往復動させる機構は振動が発生し易く信頼性上も問題がある。また、トリミングされた掘削物を排土口（中央）に掻き寄せるための装置が別途必要になる。
【０００５】
他方、ドラムタイプのトリミングカッタｂ₂においては、ドラムに螺旋状に取り付けられた切削ビットによって掘削物を排土口（中央）に掻き集めることができるものの、その掻き集める過程で掘削物（石炭等）が各ビットによって細かく破砕される虞がある。細かく破砕された搬送物は、ベルトコンベヤ等で坑内を搬送する際に粉塵（炭塵）となって坑内に飛び散って作業環境の悪化を招く上、石炭の選別が困難となり商品価値の低下に繋がる。
【０００６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、切羽を比較的大きな塊として掘削でき、掘削と掻き寄せとを兼用したトリミングカッタを有するトンネル掘削機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るトンネル掘削機は、掘進機本体の前部に並設され、トンネル長手方向と平行な軸廻りに回転駆動されて切羽の大部分を掘削する複数のメインカッタと、上記掘進機本体の前部に設けられ、上記メインカッタで掘削されない切羽の未掘削域を掘削するトリミングカッタとを備え、該トリミングカッタは、切羽に対して傾けられた状態で並設された複数のスプロケットと、該スプロケットに巻き掛けられた無端チェーンと、該無端チェーンに設けられた切削ビットとを有し、かかるトリミングカッタが上記メインカッタの後方に配置されて、そのトリミングカッタの掘削域が上記メインカッタの掘削域と重複されているものである。
【０００８】
本発明によれば、無端チェーンに設けられた切削ビットが、スプロケットの回転に伴って循環し、メインカッタで掘削されない切羽の未掘削域を、スプロケットの切羽に対する角度で線状に切り込みを入れる。これにより、切羽が比較的大きな塊として掘削される。そして、掘削された掘削物は、比較的大きな塊のまま無端チェーンによってその循環方向に搬送される。
【０００９】
また、上記メインカッタを水平方向に間隔を隔てて複数、上記掘進機本体の前部に並設し、これらメインカッタの後方の上部と下部とに、上記トリミングカッタを夫々配設し、その下部に配設したトリミングカッタの無端チェーンのコマの上面に、該無端チェーンの循環に伴って掘削物を移送するパドルを設け、上記上部に配設したトリミングカッタの無端チェーンには、上記パドルを設けないようにしてもよい。これにより、無端チェーンによる掘削物の搬送に加えて下部トリミングカッタのパドルによって搬送の補助がなされるため、搬送効率が高まる。なお、上部トリミングカッタにおいては、掘削物は重力により落下するので、パドルは必要ない。
【００１０】
また、上記メインカッタの後方の下部に配設されたトリミングカッタが、水平方向に間隔を隔てて左右一対、配設され、これら左右一対のトリミングカッタの無端チェーンが、掘削物を中央に掻き寄せる方向に夫々循環され、左右一対のトリミングカッタの中央の後方に、掘削物を取り込む排土口が配置されてもよい。これにより、メインカッタ及び上下のトリミングカッタで掘削された掘削物が、下部の左右のトリミングカッタを構成する夫々の無端チェーンによって中央に移送され、排土口に取り込まれる。
また、本発明によれば、切削ビットが無端チェーンの循環によって切羽を連続的に切削するので、先行技術の往復動タイプのトリミングカッタのように切削ビットの速度が零になる瞬間はない。よって、掘削機本体の前進に伴って切削ビットが切羽に無理押しされることはなく、切削ビットの寿命が延びる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１２】
第１の実施形態を図１乃至図３に示す。図１は、本実施形態に係るトリミングカッタを備えたトンネル掘削機の正面図、図２はそのトンネル掘削機の側面図、図３(a) は上記トリミングカッタの平面図、図３(b) は上記トリミングカッタの側面図である。
【００１３】
図１に示すトンネル掘削機１は、炭鉱において石炭が混ざった地山を掘削するものであり、図示しないクローラによって前進後退する掘進機本体２を有している。掘進機本体２には、側部支保板３および上部支保板４が夫々リンク機構５、６を介して径方向に移動自在に設けられていると共に、排土口７が開口された排土板８が設けられている。
【００１４】
掘進機本体２の前部には、切羽（陸上トラック型）の大部分を掘削するメインカッタ９、９が２個設けられている。各メインカッタ９は、図２にも示す回転軸１０と、回転軸１０に放射状に取り付けられた３本のカッタスポーク１１と、カッタスポーク１１に取り付けられたカッタビット１２とからなり、２個同一平面内に相互のカッタスポーク１１、１１が噛み合うように配置されている。
【００１５】
各メインカッタ９は、下方に堆積する掘削物を中央の排土口７に掻き寄せるべく、図１に矢印１３で示す方向に相互に逆回転される。なお、カッタスポーク１１は３本に限らず２本でも４本以上でもよく、双方のメインカッタ９、９は同一平面内に限らず回転軸１０の軸方向に位相をずらして配置してもよい。
【００１６】
かかる２個のメインカッタ９、９によれば、陸上トラック型の切羽の大部分を掘削できるが、双方のメインカッタ９、９の中間の上下に略三角形状の未掘削域１４が生じる。この未掘削域１４は、掘進機本体２の前部にメインカッタ９、９の後方に設けられた上部トリミングカッタ１５および下部トリミングカッタ１６により、掘削される。これら上部および下部トリミングカッタ１５、１６は、略同様の構成なので、以下、下部トリミングカッタ１６を主に説明する。
【００１７】
下部トリミングカッタ１６は、図３(b) に示すように、切羽に対し所定角度を付けて並設されたスプロケット１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有している。各スプロケット１７ａ〜ｄは、図１および図２においては切羽に対して90度の角度に配置されているように描かれているが、これは作図上の都合であり、実際には図３(b) に示すように切羽に対して約60度に傾けて配置されている。スプロケット１７ａ〜ｄは、図３(a) に示すように、上方から見て所定間隔を隔てて４個配置されている。
【００１８】
隣接する２個のスプロケット１７ａ、１７ｂと１７ｃ、１７ｄには、無端チェーン１８が巻き掛けられている。無端チェーン１８の各コマ１９には、循環するチェーン１８の径方向外方に向けて、切削ビット２０が取り付けられている。切削ビット２０の高さは、切羽に対するスプロケット１７ａ〜ｄの角度によって異なるが、図３(b) に示すように、ビット２０の先端がコマ１９より先に側部地山２１に接触する高さに設定されている。なお、切削ビット２０は、各コマ１９の１個おきに取り付けてもよく、不等間隔で取り付けてもよい。
【００１９】
各スプロケット１７ａ〜ｄは、図２に示すように、トリミングカッタフレーム２２に夫々軸支されている。トリミングカッタフレーム２２は、平行リンク機構２３を介して掘削機本体２に昇降自在に取り付けられている。トリミングカッタフレーム２２には、駆動モータ２４が取り付けられている。駆動モータ２４の回転力は、トリミングカッタフレーム２２内に収容されたギヤトレーン又はチェーン等を介してスプロケット１７ｂ、１７ｃに伝達され、図３(a) に示すように各無端チェーン１８、１８を矢印２５で示す方向（掘削物を中央に掻き寄せる方向）に循環させる。
【００２０】
この結果、掘削物は、循環する各無端チェーン１８によって中央に移送され、掘進機本体２の前進に伴って図１に示す排土口７に取り込まれることになる。ここで、本実施形態にあっては、掘削物の移送効率（掻寄効率）を高めるために、図３(a),(b) に示すように、無端チェーン１８の各コマ１９の上面に、当該チェーン１８の循環に伴って掘削物を移送するパドル２６を設けている。パドル２６は、平板状のブラケットからなり、各コマ１９の１個おきに取り付けてもよく、不等間隔で取り付けてもよい。なお、パドル２６は、図１および図２では省略されている。
【００２１】
下部トリミングカッタ１６の各無端チェーン１８、１８間の後方には、図１に示すように、排土口７が配置されている。排土口７には、図３(a),(b) に示すように、掘削物を後方（トンネル入口側）へ搬送するためのコンベヤ２７が設けられている。コンベヤ２７は、トンネルの長手方向に沿って形成されたコンベヤフレーム２８と、コンベヤフレーム２８の先端に取り付けられたヘッドローラ２９と、ヘッドローラ２９に巻き掛けられたコンベヤベルト３０とを有する。
【００２２】
他方、上部トリミングカッタ１５は、図１および図２に示すように、１個のみの循環チェーン１８を有する点が既述した下部トリミングカッタ１６と相違する点であり、その他は全く同様の構成となっている。すなわち、上部トリミングカッタ１５は、切羽に対し所定角度を付けて並設された２個のスプロケット１７ｅ、１７ｆと、それらスプロケット１７ｅ、１７ｆに巻き掛けられた無端チェーン１８と、無端チェーン１８のコマ１９に設けられた切削ビット２０とを備えている。
【００２３】
なお、スプロケット１７ｅ、１７ｆは、図１および図２においては切羽に対して90度の角度に配置されているように描かれているが、実際には図３(b) に示す下部トリミングカッタ１６と同様に切羽に対して約60度に傾けて配置されている。また、無端チェーン１８の両端部に配置されたスプロケット１７ｅ、１７ｆに加えて、それらの間にアイドル用のスプロケットを設けてもよい。また、上部トリミングカッタ１５においては、掘削物は重力により落下するので、パドル２６は設けられていない。
【００２４】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２５】
図１に示すように、上部および下部トリミングカッタ１５、１６は、メインカッタ９、９で掘削不能な切羽（陸上トラック状）の未掘削域１４、１４を掘削する。詳しくは、上部および下部トリミングカッタ１５、１６の無端チェーン１８が夫々循環されると、各無端チェーン１８に設けられた切削ビット２０がスプロケット１７の回転に伴って循環し、切羽の未掘削域１４をスプロケット１７の切羽に対する角度（約60度）で線状に切り込みを入れる（図３(b) 参照）。すると、その切り込み部からヒビが入り、切羽が比較的大きな塊として掘削される。
【００２６】
上部トリミングカッタ１５で掘削された掘削物は、重力によって落下する。他方、下部トリミングカッタ１６で掘削された掘削物は、掘進機本体２の前進に伴って下部トリミングカッタ１６の上部に乗り上がる。すなわち、下部トリミングカッタ１６は、切羽に対するスプロケット１７の角度で切れ込みを入れた切羽を掘進機本体２の前進に伴って上方に持ち上げ、塊として剥すスクレーパの如き機能を発揮する。
【００２７】
比較的大きな塊のまま下部トリミングカッタ１６の上部に乗り上がった掘削物は、無端チェーン１８によってその循環方向（中央）に搬送され、掘削機本体２の前進に伴って排土口７に取り込まれる。ここで、本実施形態では、無端チェーン１８に掘削物搬送用のパドル２６を設けているので、それらパドル２６によって搬送が補助され、搬送効率が高まる。
【００２８】
また、上部トリミングカッタ１５に掘削されて落下した掘削物、およびメインカッタ９、９に掘削され各メインカッタ９、９の回転によって中央に集められた掘削物も、同様に下部トリミングカッタ１６の無端チェーン１８およびパドル２６によって循環方向（中央）に搬送され、掘削機本体２の前進に伴って排土口７から取り込まれる。排土口７に取り込まれた掘削物は、コンベヤ２７によってトンネル入口側に搬送される。
【００２９】
こうして、掘削物は比較的大きな塊の状態でコンベヤ２７によりトンネル内を搬送されるので、搬送中に粉塵（炭塵）となって坑内に飛び散ることが少なく、トンネル内の空気が炭塵により汚染されることが抑制される。また、掘削物を比較的大きな塊の状態でトンネルから取り出せるので、掘削物（石炭）の選別が容易になると共に商品価値が向上する。
【００３０】
また、本実施形態では、切削ビット２０が無端チェーン１８の循環によって切羽を連続的に切削するので、図８(a) に示す先行技術の往復動タイプのトリミングカッタｂ₁のように切削ビット２０の速度が零になる瞬間はない。よって、瞬間停止した切削ビット２０が掘削機本体２の前進に伴って切羽に無理押しされることはなく、切削ビット２０の寿命が延びる。
【００３１】
また、本実施形態では、上部および下部トリミングカッタ１５、１６を図２に示すリンク機構２３で適宜昇降させることにより、掘削機本体２の掘進方向を上下に調節できる。すなわち、下部トリミングカッタ１６を下降させることにより掘進方向が下方に向き、下部トリミングカッタ１６を上昇させることにより掘進方向が上方に向く。なお、上部トリミングカッタ１５は、下部トリミングカッタ１６の昇降に応じて適宜昇降される。
【００３２】
また、上部および下部トリミングカッタ１５、１６をトンネルの径方向内方に引き込み、上部支保板４および側部支保板３も同様に径方向内方に引き込むことにより、トンネル掘削機１とトンネル内面との接触部が実質的に掘進機本体２に設けられたクローラのみとなるので、この状態で掘進機本体２に設けられたクローラを逆回転させることにより、トンネル掘削機１をトンネル内にて容易に後退させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、図３(b) に示すように、上部および下部トリミングカッタ１５、１６の循環チェーン１８に取り付けられる切削ビット２０が、循環するチェーン１８の径方向外方に向けて取り付けられているので、掘進機本体２の前進によって切羽に押し付けられたとき、チェーン１８がスプロケット１７に押し付けられることになり、チェーン１８の外れが防止される。
【００３４】
すなわち、仮に、図３(b) においてスプロケット１７ｄを切羽と平行に配置すると共にそのパドル２６の位置に切削ビット２０を取り付けたとすると、掘進機本体２の前進によってその切削ビット２０が切羽に押し付けられると、チェーン１８がスプロケット１７ｄから外されるように横押しされることになり、チェーン１８が外れる可能性があるのである。
【００３５】
第２の実施形態を図４に示す。
【００３６】
この実施形態は、下部トリミングカッタ１６を１個のみの循環チェーン１８で構成した点のみが第１実施形態と相違しており、その他は全く同様の構成となっている。なお、本実施形態では、両端部のスプロケット１７ａ、１７ｄの一方が駆動用となり、中間部のアイドル用のスプロケット１７ｂ、１７ｃは省略してもよい。本実施形態の基本的な作用効果は、前実施形態と同様である。
【００３７】
第３の実施形態を図５に示す。
【００３８】
この実施形態は、下部トリミングカッタ１６を１個のみの循環チェーン１８で構成した点は第２実施形態と同様であるが、その両端のスプロケット１７ａ、１７ｄの間隔を第２実施形態よりも広げ、それらスプロケット１７ａ、１７ｄにトンネル断面を整える余掘り用の切削ビット３１を有するホイール３２を取り付けた点のみが第２実施形態と相違している。本実施形態の基本的な作用効果は、前実施形態と同様である。
【００３９】
第４の実施形態を図６に示す。
【００４０】
この実施形態は、メインカッタ９を３個並設してトンネル断面を長円とし、上部トリミングカッタ１５を２個の循環チェーン１８、１８から構成した点のみが、第１の実施形態と相違しており、その他は全く同様の構成となっている。本実施形態の基本的な作用効果は、前実施形態と同様である。
【００４１】
第５の実施形態を図７(a),(b) に示す。
【００４２】
この実施形態は、第１実施形態の下部トリミングカッタ１６の無端チェーン１８の各コマ１９に取り付けられていたパドル２６を廃止し、代りに無端チェーン１８の内方にスプロケット１７の回転に伴って回転され掘削物を移送する回転翼３３を設けたものである。回転翼３３は、星型（円形手裏剣）状に形成されており、実線で示すように内側のスプロケット１７ｂ、１７ｃに同軸に取り付けられるか、仮想線で示すようにアイドルスプロケットに同軸に取り付けられる。本実施形態の作用効果は、前実施形態と同様である。
【００４３】
【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、次のような優れた効果を発揮できる
【００４４】
(1)請求項１記載の発明によれば、切羽を比較的大きな塊として掘削でき、掘削のみならず掻き寄せをも兼用できる。
【００４５】
(2)請求項２記載の発明によれば、掻寄効率が高まる。
【００４６】
(3)請求項３記載の発明によれば、排土効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すトリミングカッタを備えた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面図である。
【図３】図３(a) は上記トリミングカッタの平面図、図３(b) は上記トリミングカッタの側面図である。
【図４】第２の実施形態を示すトリミングカッタを備えたトンネル掘削機の正面図である。
【図５】第３の実施形態を示すトリミングカッタを備えたトンネル掘削機の正面図である。
【図６】第４の実施形態を示すトリミングカッタを備えたトンネル掘削機の正面図である。
【図７】図７(a) は第５の実施形態を示すトリミングカッタの平面図、図７(b) はそのトリミングカッタの側面図である。
【図８】図８(a) は従来例を示すトリミングカッタの説明図であり、図８(b) は別の従来例を示すトリミングカッタの説明図である。
【符号の説明】
１トンネル掘削機
２掘削機本体
９メインカッタ
１４未掘削域
１５上部トリミングカッタ
１６下部トリミングカッタ
１７ａスプロケット
１７ｂスプロケット
１７ｃスプロケット
１７ｄスプロケット
１８無端チェーン
２０切削ビット
２６パドル
３３回転翼[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel boring machine.
[0002]
[Prior art]
As a tunnel excavator for excavating natural ground such as coal, as shown in FIGS. 8A and 8B, a pair of rotary cutters (main cutter a) are provided at the front of the excavator body, and the main cutter a, It is known that trimming cutters b ₁ and b ₂ for excavating an unexcavated area between a and a land track type digging hole are formed.
[0003]
Specifically, the trimming cutter b ₁ shown in FIG. 8 (a) is used to excavate an unexcavated area by reciprocating a slide block having a saw-shaped cutting bit in the horizontal direction, and the trimming cutter shown in FIG. 8 (b). b ₂ is the cutting bit is to excavate non excavation area by rotating the drum mounted helically about its axis.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the reciprocating type trimming cutter b ₁ , the speed of the cutting bit is strictly zero at the moment of changing the direction of the slide block, so that the cutting bit is forcibly pressed against the face by the excavator main body that advances at that moment. That is not preferable. Further, the mechanism for reciprocating the slide block is prone to vibration and has a problem in reliability. In addition, a separate device for scraping the trimmed excavated material to the earth discharge port (center) is required.
[0005]
On the other hand, in the drum-type trimming cutter b ₂ , the excavated material can be scraped to the earth discharge port (center) by a cutting bit spirally attached to the drum. ) May be finely crushed by each bit. The finely crushed transported material becomes dust (coal dust) when transported in the mine with a belt conveyor or the like, and is scattered in the mine, causing a deterioration of the working environment and making it difficult to select coal, leading to a reduction in commercial value. .
[0006]
An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a tunnel excavator that can excavate a face as a relatively large lump and has a trimming cutter that combines excavation and scraping.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a tunnel excavator according to the present invention includes a plurality of main cutters that are arranged in parallel at the front portion of the excavator main body and are driven to rotate about an axis parallel to the longitudinal direction of the tunnel to excavate most of the face. When provided in a front portion of the shield machine main body, and a trimming cutter for excavating the non-drilling zone working face that is not drilled in the main cutter, the trimming cutter is arranged in a state of being inclined against the working face having a plurality of sprockets, and an endless chain wound around the sprockets, and a cutting bit provided at the endless chain, such trimming cutter is arranged behind the main cutter, drilling of the trimming cutter The area is overlapped with the excavation area of the main cutter .
[0008]
According to the present invention, the cutting bit provided in the endless chain circulates with the rotation of the sprocket, and cuts the uncut area of the face that is not excavated by the main cutter into a line at an angle with respect to the face of the sprocket. Thereby, the face is excavated as a relatively large lump. The excavated excavated material is conveyed in the circulation direction by the endless chain in a relatively large lump.
[0009]
Further, a plurality of the main cutters are arranged in parallel at the front part of the main body of the excavator body with an interval in the horizontal direction, and the trimming cutters are respectively disposed on the upper and lower parts of the rear side of the main cutters. the upper surface of the frame of the endless chain trimming cutter which is disposed in the paddle to transfer the excavated material with the circulation of the endless chain provided, in an endless chain of the trimming cutter which is disposed in the upper portion, provided with the paddle It may not be possible . Thus, for aid of thus conveying paddles in the lower trimming cutter is Na is in addition to the transport of the excavated material by an endless chain, increases the transport efficiency. In the upper trimming cutter, since the excavated material falls due to gravity, no paddle is required.
[0010]
In addition, a pair of left and right trimming cutters disposed at the lower part of the rear of the main cutter are disposed in the horizontal direction at intervals, and the endless chains of the pair of left and right trimming cutters scrape the excavated material to the center. A soil discharge port that takes in the excavated material may be disposed behind the center of the pair of left and right trimming cutters. As a result, the excavated material excavated by the main cutter and the upper and lower trimming cutters is transferred to the center by the endless chains constituting the lower left and right trimming cutters, and taken into the earth discharge port.
Further, according to the present invention, since the cutting bit continuously cuts the face by circulation of the endless chain, there is no moment when the speed of the cutting bit becomes zero unlike the prior art reciprocating type trimming cutter. Therefore, the cutting bit is not forcedly pushed by the face as the excavator body advances, and the life of the cutting bit is extended.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
A first embodiment is shown in FIGS. FIG. 1 is a front view of a tunnel excavator provided with a trimming cutter according to the present embodiment, FIG. 2 is a side view of the tunnel excavator, FIG. 3A is a plan view of the trimming cutter, and FIG. FIG. 3 is a side view of the trimming cutter.
[0013]
A tunnel excavator 1 shown in FIG. 1 excavates a natural ground mixed with coal in a coal mine, and has an excavator body 2 that moves forward and backward by a crawler (not shown). The excavator main body 2 is provided with a side support plate 3 and an upper support plate 4 so as to be movable in the radial direction via link mechanisms 5 and 6, respectively, and a soil discharge plate in which a soil discharge port 7 is opened. 8 is provided.
[0014]
Two main cutters 9 and 9 for excavating most of the face (land track type) are provided at the front of the excavator main body 2. Each main cutter 9 includes a rotary shaft 10 shown in FIG. 2, three cutter spokes 11 attached radially to the rotary shaft 10, and cutter bits 12 attached to the cutter pork 11. It arrange | positions so that the mutual cut spokes 11 and 11 may mesh | engage in a plane.
[0015]
Each main cutter 9 is reversely rotated in the direction indicated by the arrow 13 in FIG. 1 in order to scrape the excavated material accumulated below to the central earth discharge port 7. The cutter pork 11 is not limited to three, and may be two or four or more. Both the main cutters 9 and 9 are not limited to the same plane and may be arranged with a phase shifted in the axial direction of the rotary shaft 10. .
[0016]
According to the two main cutters 9 and 9, most of the land track type face can be excavated, but a substantially triangular unexcavated area 14 is formed above and below the middle cutters 9 and 9. This unexcavated area 14 is excavated by an upper trimming cutter 15 and a lower trimming cutter 16 provided at the front of the excavator main body 2 and behind the main cutters 9 and 9. Since the upper and lower trimming cutters 15 and 16 have substantially the same configuration, the lower trimming cutter 16 will be mainly described below.
[0017]
As shown in FIG. 3B, the lower trimming cutter 16 has sprockets 17a, 17b, 17c, and 17d arranged in parallel at a predetermined angle with respect to the face. The sprockets 17a to 17d are depicted in FIGS. 1 and 2 so as to be disposed at an angle of 90 degrees with respect to the face, but this is for convenience of drawing, and actually, FIG. As shown in b), it is tilted about 60 degrees with respect to the face. As shown in FIG. 3A, four sprockets 17a to 17d are arranged at a predetermined interval as viewed from above.
[0018]
An endless chain 18 is wound around two adjacent sprockets 17a, 17b and 17c, 17d. A cutting bit 20 is attached to each frame 19 of the endless chain 18 so as to be directed radially outward of the circulating chain 18. The height of the cutting bit 20 varies depending on the angle of the sprockets 17a to 17d with respect to the face, but as shown in FIG. 3B, the height at which the tip of the bit 20 contacts the side ground 21 before the top 19 is reached. Is set to The cutting bits 20 may be attached every other piece 19 or may be attached at unequal intervals.
[0019]
Each of the sprockets 17a to 17d is pivotally supported by the trimming cutter frame 22 as shown in FIG. The trimming cutter frame 22 is attached to the excavator body 2 via a parallel link mechanism 23 so as to be movable up and down. A driving motor 24 is attached to the trimming cutter frame 22. The rotational force of the drive motor 24 is transmitted to the sprockets 17b and 17c via gear trains or chains accommodated in the trimming cutter frame 22, and the endless chains 18 and 18 are moved to the arrows 25 as shown in FIG. It is made to circulate in the direction shown by (direction in which the excavated material is scraped to the center).
[0020]
As a result, the excavated material is transferred to the center by each endless chain 18 that circulates, and is taken into the earth discharge port 7 shown in FIG. 1 as the excavator main body 2 moves forward. Here, in the present embodiment, in order to increase the transfer efficiency (scratching efficiency) of the excavated material, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the upper surface of each frame 19 of the endless chain 18 is provided. A paddle 26 for transferring excavated material as the chain 18 circulates is provided. The paddle 26 is composed of a flat bracket, and may be attached every other piece 19 or may be attached at unequal intervals. The paddle 26 is omitted in FIGS. 1 and 2.
[0021]
As shown in FIG. 1, a soil discharge port 7 is disposed behind the endless chains 18, 18 of the lower trimming cutter 16. As shown in FIGS. 3A and 3B, the soil discharge port 7 is provided with a conveyor 27 for transporting the excavated material to the rear side (tunnel entrance side). The conveyor 27 has a conveyor frame 28 formed along the longitudinal direction of the tunnel, a head roller 29 attached to the tip of the conveyor frame 28, and a conveyor belt 30 wound around the head roller 29.
[0022]
On the other hand, the upper trimming cutter 15 is different from the above-described lower trimming cutter 16 in that it has only one circulation chain 18 as shown in FIGS. It has become. That is, the upper trimming cutter 15 includes two sprockets 17e and 17f arranged side by side with a predetermined angle with respect to the face, an endless chain 18 wound around the sprockets 17e and 17f, and a frame 19 of the endless chain 18. And a cutting bit 20 provided on the machine.
[0023]
The sprockets 17e and 17f are depicted in FIGS. 1 and 2 so as to be disposed at an angle of 90 degrees with respect to the face, but actually the lower trimming cutter 16 shown in FIG. 3 (b). Like the case, it is tilted about 60 degrees with respect to the face. In addition to the sprockets 17e and 17f arranged at both ends of the endless chain 18, an idle sprocket may be provided between them. Further, in the upper trimming cutter 15, the excavated material falls due to gravity, and therefore the paddle 26 is not provided.
[0024]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0025]
As shown in FIG. 1, the upper and lower trimming cutters 15, 16 excavate the unexcavated areas 14, 14 of the face (land track shape) that cannot be excavated by the main cutters 9, 9. Specifically, when the endless chains 18 of the upper and lower trimming cutters 15 and 16 are respectively circulated, the cutting bits 20 provided in the endless chains 18 circulate with the rotation of the sprocket 17, and the unexcavated area 14 of the face is uncut. Is cut linearly at an angle (about 60 degrees) with respect to the face of the sprocket 17 (see FIG. 3 (b)). Then, cracks enter from the cut portion, and the face is excavated as a relatively large lump.
[0026]
The excavated material excavated by the upper trimming cutter 15 falls due to gravity. On the other hand, the excavated material excavated by the lower trimming cutter 16 rides on the upper portion of the lower trimming cutter 16 as the excavator main body 2 moves forward. That is, the lower trimming cutter 16 functions as a scraper that lifts the cut face that is cut at an angle of the sprocket 17 with respect to the cut face as the excavator body 2 advances, and peels it off as a lump.
[0027]
The excavated material that has reached the upper part of the lower trimming cutter 16 in a relatively large lump is conveyed in the circulation direction (center) by the endless chain 18 and taken into the earth discharge port 7 as the excavator body 2 advances. . Here, in this embodiment, since the paddle 26 for excavation thing conveyance is provided in the endless chain 18, conveyance is assisted by these paddles 26, and conveyance efficiency increases.
[0028]
Further, the excavated material excavated and dropped by the upper trimming cutter 15 and the excavated material excavated by the main cutters 9 and 9 and collected in the center by the rotation of the main cutters 9 and 9 are similarly endless of the lower trimming cutter 16. It is conveyed in the circulation direction (center) by the chain 18 and the paddle 26, and taken in from the earth discharge port 7 as the excavator body 2 advances. The excavated material taken into the discharge port 7 is conveyed to the tunnel entrance side by the conveyor 27.
[0029]
Thus, since the excavated material is transported in the tunnel by the conveyor 27 in a relatively large lump state, it is less likely to become dust (coal dust) and scatter in the tunnel during transport, and the air in the tunnel is contaminated by the coal dust. Is suppressed. Further, since the excavated material can be taken out from the tunnel in a relatively large lump state, the excavated material (coal) can be easily selected and the commercial value is improved.
[0030]
In the present embodiment, the cutting bit 20 continuously cuts the face by the circulation of the endless chain 18, so that the cutting bit 20 as shown in the prior art reciprocating type trimming cutter b ₁ shown in FIG. 8 (a). There is no moment when the speed becomes zero. Therefore, the cutting bit 20 that has stopped instantaneously is not pushed by the face as the excavator body 2 moves forward, and the life of the cutting bit 20 is extended.
[0031]
In the present embodiment, the excavator body 2 can be adjusted in the vertical direction by moving the upper and lower trimming cutters 15 and 16 up and down as appropriate using the link mechanism 23 shown in FIG. That is, when the lower trimming cutter 16 is lowered, the digging direction is directed downward, and when the lower trimming cutter 16 is raised, the digging direction is directed upward. The upper trimming cutter 15 is raised and lowered as appropriate according to the raising and lowering of the lower trimming cutter 16.
[0032]
Further, the upper and lower trimming cutters 15 and 16 are drawn inward in the radial direction of the tunnel, and the upper support plate 4 and the side support plate 3 are similarly drawn inward in the radial direction, so that the tunnel excavator 1 and the tunnel inner surface Therefore, the tunnel excavator 1 can be easily moved in the tunnel by rotating the crawler provided in the excavator main body 2 in this state. Can be retreated.
[0033]
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3 (b), the cutting bit 20 attached to the circulation chain 18 of the upper and lower trimming cutters 15 and 16 is attached toward the radially outer side of the circulating chain 18. As a result, the chain 18 is pressed against the sprocket 17 when it is pressed against the face by the advancement of the excavator body 2, and the chain 18 is prevented from coming off.
[0034]
That is, if the sprocket 17d is arranged in parallel with the face in FIG. 3 (b) and the cutting bit 20 is attached to the position of the paddle 26, the cutting bit 20 is pressed against the face by the advancement of the excavator body 2. Then, the chain 18 is laterally pushed so as to be detached from the sprocket 17d, and the chain 18 may be detached.
[0035]
A second embodiment is shown in FIG.
[0036]
This embodiment is different from the first embodiment only in that the lower trimming cutter 16 is composed of only one circulation chain 18, and the other configurations are completely the same. In this embodiment, one of the sprockets 17a and 17d at both ends is for driving, and the idle sprockets 17b and 17c at the intermediate portion may be omitted. The basic operational effects of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.
[0037]
A third embodiment is shown in FIG.
[0038]
This embodiment is the same as the second embodiment in that the lower trimming cutter 16 is composed of only one circulation chain 18, but the interval between the sprockets 17a, 17d at both ends is wider than that of the second embodiment. Only the point which attached the wheel 32 which has the cutting bit 31 for the excavation which arranges a tunnel cross section to these sprockets 17a and 17d is different from 2nd Embodiment. The basic operational effects of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.
[0039]
A fourth embodiment is shown in FIG.
[0040]
This embodiment is different from the first embodiment only in that three main cutters 9 are arranged side by side, the tunnel cross section is made into an ellipse, and the upper trimming cutter 15 is composed of two circulation chains 18 and 18. Others have the same configuration. The basic operational effects of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.
[0041]
A fifth embodiment is shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).
[0042]
In this embodiment, the paddles 26 attached to the tops 19 of the endless chain 18 of the lower trimming cutter 16 of the first embodiment are eliminated, and instead, the sprocket 17 rotates inward of the endless chain 18. A rotary blade 33 for transferring the excavated material is provided. The rotary wing 33 is formed in a star shape (circular shuriken) and is coaxially attached to the inner sprockets 17b and 17c as indicated by a solid line, or is coaxially attached to an idle sprocket as indicated by a virtual line. The effect of this embodiment is the same as that of the previous embodiment.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel excavator according to the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
(1) According to the invention described in claim 1, the face can be excavated as a relatively large lump, and not only excavation but also scraping can be used.
[0045]
(2) According to the invention described in claim 2, scratching efficiency is increased.
[0046]
(3) According to the invention described in claim 3, the soil removal efficiency is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a tunnel excavator provided with a trimming cutter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the tunnel excavator.
FIG. 3 (a) is a plan view of the trimming cutter, and FIG. 3 (b) is a side view of the trimming cutter.
FIG. 4 is a front view of a tunnel excavator provided with a trimming cutter according to a second embodiment.
FIG. 5 is a front view of a tunnel excavator provided with a trimming cutter according to a third embodiment.
FIG. 6 is a front view of a tunnel excavator provided with a trimming cutter according to a fourth embodiment.
FIG. 7 (a) is a plan view of a trimming cutter showing a fifth embodiment, and FIG. 7 (b) is a side view of the trimming cutter.
FIG. 8A is an explanatory diagram of a trimming cutter showing a conventional example, and FIG. 8B is an explanatory diagram of a trimming cutter showing another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavator 2 Excavator main body 9 Main cutter 14 Unexcavated area 15 Upper trimming cutter 16 Lower trimming cutter 17a Sprocket 17b Sprocket 17c Sprocket 17d Sprocket 18 Endless chain 20 Cutting bit 26 Paddle 33 Rotary blade

Claims

掘進機本体の前部に並設され、トンネル長手方向と平行な軸廻りに回転駆動されて切羽の大部分を掘削する複数のメインカッタと、上記掘進機本体の前部に設けられ、上記メインカッタで掘削されない切羽の未掘削域を掘削するトリミングカッタとを備え、
該トリミングカッタは、切羽に対して傾けられた状態で並設された複数のスプロケットと、該スプロケットに巻き掛けられた無端チェーンと、該無端チェーンに設けられた切削ビットとを有し、
かかるトリミングカッタが上記メインカッタの後方に配置されて、そのトリミングカッタの掘削域が上記メインカッタの掘削域と重複されていることを特徴とするトンネル掘削機。A plurality of main cutters that are arranged in parallel at the front of the excavator main body and are driven to rotate about an axis parallel to the longitudinal direction of the tunnel to excavate most of the face, and provided at the front of the excavator main body. A trimming cutter for excavating the unexcavated area of the face that is not excavated by the cutter ,
The trimming cutter includes a plurality of sprockets that are arranged in a state of being inclined against the working face, and an endless chain wound around the sprockets, and a cutting bit provided at the endless chain,
A tunnel excavator characterized in that the trimming cutter is disposed behind the main cutter, and the excavation area of the trimming cutter overlaps the excavation area of the main cutter .

上記メインカッタを水平方向に間隔を隔てて複数、上記掘進機本体の前部に並設し、
これらメインカッタの後方の上部と下部とに、上記トリミングカッタを夫々配設し、
その下部に配設したトリミングカッタの無端チェーンのコマの上面に、該無端チェーンの循環に伴って掘削物を移送するパドルを設け、
上記上部に配設したトリミングカッタの無端チェーンには、上記パドルを設けない請求項１に記載のトンネル掘削機。 A plurality of the main cutters spaced in the horizontal direction, arranged in parallel at the front part of the main body of the excavator,
The trimming cutters are respectively disposed on the upper and lower parts of the rear of these main cutters,
Provided on the upper surface of the endless chain piece of the trimming cutter disposed in the lower part thereof is a paddle for transferring the excavated material as the endless chain circulates ,
The tunnel excavator according to claim 1 , wherein the paddle is not provided in an endless chain of the trimming cutter disposed in the upper part .

上記メインカッタの後方の下部に配設されたトリミングカッタが、水平方向に間隔を隔てて左右一対、配設され、
これら左右一対のトリミングカッタの無端チェーンが、掘削物を中央に掻き寄せる方向に夫々循環され、
左右一対のトリミングカッタの中央の後方に、掘削物を取り込む排土口が配置された請求項２に記載のトンネル掘削機。 A pair of left and right trimming cutters arranged at the lower part of the rear of the main cutter are arranged in the horizontal direction at intervals.
These endless chains of a pair of left and right trimming cutters are each circulated in the direction of scraping the excavated material to the center,
The tunnel excavator according to claim 2 , wherein a soil discharge port for taking in excavated material is disposed behind the center of the pair of left and right trimming cutters .