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JP6894791B2 - Excavator - Google Patents
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Description

本発明は、掘削機に関する。 The present invention relates to an excavator.

土圧式シールド工法に用いられる掘削機にあっては、スキンプレートと称される筒状の外殻と、外殻内に設けた隔壁と、隔壁に球面軸受を介して装着されるブームと、ブームの先端に設けたカッタヘッドと、スクリューコンベヤとを備えるものがある。 In the excavator used for the earth pressure shield method, a tubular outer shell called a skin plate, a partition wall provided inside the outer shell, a boom attached to the partition wall via a spherical bearing, and a boom. Some are provided with a cutter head provided at the tip of the shaft and a screw conveyor.

このように構成された掘削機では、カッタヘッドを球面軸受の中心を回転中心にして駆動できるので、切削できない箇所を減らせて任意断面に対応できるようになっている。 In the excavator configured in this way, the cutter head can be driven with the center of the spherical bearing as the center of rotation, so that the parts that cannot be cut can be reduced and an arbitrary cross section can be accommodated.

また、掘削機では、切羽をカッタヘッドで切削した際に発生する掘削土が隔壁と切羽との間に溜るので、この掘削土をスクリューコンベヤで後方へ搬出するようにしている(たとえば、特許文献1参照)。 Further, in the excavator, the excavated soil generated when the face is cut by the cutter head accumulates between the partition wall and the face, so that the excavated soil is carried out to the rear by a screw conveyor (for example, Patent Documents). 1).

特開2001−193387号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-193387

しかしながら、従来の掘削機では、カッタヘッドで切羽を切削しても掘削土をスクリューコンベヤまで送れず、掘削土をうまく搬出できない場合があり、そうすると、掘削を中断せざるを得ない。 However, in a conventional excavator, even if the face is cut with a cutter head, the excavated soil may not be sent to the screw conveyor and the excavated soil may not be carried out well, so that the excavation must be interrupted.

そこで、本発明の目的とするところは、掘削土のスムーズな搬出が可能で連続して掘削作業が可能な掘削機の提供である。 Therefore, an object of the present invention is to provide an excavator capable of smoothly carrying out excavated soil and capable of continuous excavation work.

前記した目的を達成するため、本発明の掘削機は、周方向へ回転駆動され首振運動可能なブームと、ブームの先端に設けたカッタヘッドと、カッタヘッドに隣接してブームに設けられて掘削土を隔壁側へ移送する螺旋状のスクリューと、スクリューに隣接してブームの基端側に設けられてスクリューによって移送された掘削土を混練するアジテータとを備えている。 In order to achieve the above object, the excavator of the present invention is provided with a boom that is rotationally driven in the circumferential direction and capable of swinging , a cutter head provided at the tip of the boom, and a boom adjacent to the cutter head. It is equipped with a spiral screw that transfers the excavated soil to the partition wall side, and an agitator that is provided adjacent to the screw on the base end side of the boom and kneads the excavated soil transferred by the screw.

このように構成された掘削機にあっては、ブームと同軸に設けられたスクリューによって隔壁側となる後方側に配置されたアジテータへ順次送られて混練されて泥土化されて、順次アジテータに供給される掘削土によって更に後方へ移送され、排出口へ導かれる。 In the excavator configured in this way, the excavator is sequentially sent to the agitator arranged on the rear side, which is the partition wall side, by a screw provided coaxially with the boom, kneaded and made into mud, and sequentially supplied to the agitator. It is transferred further backward by the excavated soil to be guided to the discharge port.

また、掘削機は、カッタヘッドがブームから放射状に設けられて切羽を切削するビットを保持する複数のスポークの他に、スポークの後端から隔壁側へ延びて掘削土をスクリュー側へ移送するブレードを備えてもよい。このように構成された掘削機によれば、カッタヘッドで掘削したブレードによってスクリュー側へ移送されるので、カッタヘッドの周囲で掘削土が停滞せず、より効率よく掘削土を移送および混練できる。 In addition to the multiple spokes in which the cutter head is provided radially from the boom to hold the bit that cuts the face, the excavator is a blade that extends from the rear end of the spoke to the partition wall side and transfers the excavated soil to the screw side. May be provided. According to the excavator configured in this way, since the excavated soil is transferred to the screw side by the blade excavated by the cutter head, the excavated soil does not stagnate around the cutter head, and the excavated soil can be transferred and kneaded more efficiently.

さらに、掘削機は、アジテータがブームに径方向へ延びる複数の撹拌棒を有し、各撹拌棒がブームに対して軸方向および径方向にずらして螺旋を描くように配置されてもよい。よって、この掘削機では、スクリューによって移送されてくる掘削土を万遍なく撹拌および混練可能であるとともにブームに過剰な捩じり方向の抵抗を与えない。 Further, the excavator may have a plurality of stirring rods in which the agitator extends radially to the boom, and each stirring rod may be arranged so as to spiral with respect to the boom in the axial direction and the radial direction. Therefore, in this excavator, the excavated soil transferred by the screw can be uniformly agitated and kneaded, and the boom is not given excessive resistance in the twisting direction.

また、掘削機は、スクリューがブームの先端側から後端側へ向うほど外径が大径となるようになっていてもよく、この場合、ブームが移動限界まで首振運動しても外殻と干渉しないので、ブームの面倒な位置制御を行わなくともよくなり、ブームの首振運動に際しての駆動が容易となる。 Further, the excavator may have an outer diameter that increases as the screw moves from the front end side to the rear end side of the boom. In this case, even if the boom swings to the movement limit, the outer shell may be increased. Since it does not interfere with the boom, it is not necessary to perform troublesome position control of the boom, and it becomes easy to drive the boom when it swings.

本発明の掘削機によれば、掘削土のスムーズな搬出が可能で連続して掘削作業が可能となる。 According to the excavator of the present invention, the excavated soil can be smoothly carried out and the excavation work can be continuously performed.

一実施の形態における掘削機の側面図である。It is a side view of the excavator in one embodiment. 一実施の形態における掘削機の正面図である。It is a front view of the excavator in one embodiment. 一実施の形態における掘削機の平面図である。It is a top view of the excavator in one embodiment. 一実施の形態における掘削機の背面図である。It is a rear view of the excavator in one embodiment.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における掘削機1は、図1から図4に示すように、周方向へ回転駆動されるブーム4と、ブーム4に設けたカッタヘッド5、スクリュー6およびアジテータ7とを備えて構成されている。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the figure. As shown in FIGS. 1 to 4, the excavator 1 according to the embodiment includes a boom 4 that is rotationally driven in the circumferential direction, and a cutter head 5, a screw 6, and an agitator 7 provided on the boom 4. Has been done.

以下、掘削機1の各部について詳細に説明する。掘削機1は、シールド工法に適するよう、外殻8を備えており、本例では、切削断面を矩形とするため外殻8は角筒状とされている。 Hereinafter, each part of the excavator 1 will be described in detail. The excavator 1 is provided with an outer shell 8 so as to be suitable for the shield method. In this example, the outer shell 8 has a rectangular cylinder shape in order to make the cutting cross section rectangular.

外殻8内には、外殻8内を前後(図1中では左右)に仕切る隔壁2を備えており、隔壁2は、カッタヘッド5側の切羽との間にカッタヘッド5で切羽を掘削した際に発生する掘削土を泥土に変換する作泥土室Wを形成している。 The outer shell 8 is provided with a partition wall 2 for partitioning the inside of the outer shell 8 into front and rear (left and right in FIG. 1), and the partition wall 2 excavates a face with the cutter head 5 between the face and the face on the cutter head 5 side. A mud-making chamber W is formed to convert the excavated soil generated at the time of the excavation into mud.

隔壁2の下方には、掘削土を排出する排出口2aが設けられており、この排出口2aからスクリューコンベヤ9の先端が作泥土室Wへ突出している。スクリューコンベヤ9は、作泥土室W内の掘削土を隔壁2の後方へ搬送する。スクリューコンベヤ9により搬送された掘削土は、図示しないベルトコンベヤ等によってさらに掘削機1の後方へ送られ、適宜の手段によって坑外へ搬出される。 A discharge port 2a for discharging excavated soil is provided below the partition wall 2, and the tip of the screw conveyor 9 projects from the discharge port 2a into the mud-making chamber W. The screw conveyor 9 conveys the excavated soil in the mud making chamber W to the rear of the partition wall 2. The excavated soil conveyed by the screw conveyor 9 is further sent to the rear of the excavator 1 by a belt conveyor or the like (not shown), and is carried out of the mine by an appropriate means.

隔壁2と切羽との間の作泥土室Wとスクリューコンベヤ9内に掘削土を充満させた状態で、外殻8を図外のシールドジャッキで押し進めると、作泥土室W内の掘削土に泥土圧を付加でき、地下水圧と切羽側からの土圧に対抗して切羽の安定を図れる。 When the outer shell 8 is pushed forward with a shield jack (not shown) while the excavated soil is filled in the excavated soil W and the screw conveyor 9 between the partition wall 2 and the face, the excavated soil in the muddy soil chamber W is filled with mud. Pressure can be applied, and the face can be stabilized against the groundwater pressure and the earth pressure from the face side.

また、隔壁2には、球面軸受3が設けられている。球面軸受3は、隔壁2の中央に設けた外輪3aと、外輪3a内に設けた内輪3bとを備えており、外輪3aと内輪3bとが球面で接触しており、内輪3b内にはブーム4が挿入されている。ブーム4は、図1中左端側となる先端側が作泥土室W内に延びており、内輪3bに保持されていて、球面軸受3によって支持されるために、球面軸受3の内輪3bの球面の曲率中心を中心として先端の首振り運動が可能となっている。 Further, the partition wall 2 is provided with a spherical bearing 3. The spherical bearing 3 includes an outer ring 3a provided in the center of the partition wall 2 and an inner ring 3b provided in the outer ring 3a. The outer ring 3a and the inner ring 3b are in spherical contact with each other, and a boom is formed in the inner ring 3b. 4 is inserted. In the boom 4, the tip side, which is the left end side in FIG. 1, extends into the mud-making chamber W, is held by the inner ring 3b, and is supported by the spherical bearing 3, so that the spherical surface of the inner ring 3b of the spherical bearing 3 is supported. It is possible to swing the tip around the center of curvature.

ブーム4は、内輪3bに対して軸周りに回転自在に装着されている。また、ブーム4の作泥土室W側には、先端から掘削部としてのカッタヘッド5と、スクリュー6と、アジテータ7とがそれぞれ設けられている。 The boom 4 is rotatably mounted around the axis with respect to the inner ring 3b. Further, on the W side of the mud-making chamber W of the boom 4, a cutter head 5, a screw 6, and an agitator 7 as excavation portions are provided from the tip thereof, respectively.

他方、球面軸受3の内輪3bの後端側となる反作泥土室側には、突出部としての筒所のハウジング10が突出しており、ハウジング10内には、ブーム4を軸周りに回転駆動するモータMが設けられている。モータMは、電動機とされているが、液圧モータであってもよい。 On the other hand, the housing 10 of the cylinder as a protruding portion protrudes from the counterproductive mud chamber side, which is the rear end side of the inner ring 3b of the spherical bearing 3, and the boom 4 is rotationally driven around the axis in the housing 10. A motor M is provided. Although the motor M is an electric motor, it may be a hydraulic motor.

カッタヘッド5は、基端がブーム4の先端に取り付けられる複数のスポーク5aと、スポーク5aの先端から延びる円弧状のブレード5bと、スポーク5aに保持されて切羽を切削するビット5cとを備えている。 The cutter head 5 includes a plurality of spokes 5a whose base end is attached to the tip of the boom 4, an arcuate blade 5b extending from the tip of the spokes 5a, and a bit 5c held by the spokes 5a to cut a face. There is.

スポーク5aは、基端がブーム4の先端に取り付けられており、ブーム4から放射状に延び、隔壁2側へ向かって傾斜している。また、スポーク5aには、多数のビット5cが装着されており、ブーム4がモータMによって駆動されるとスポーク5aも回転してビット5cで切羽を切削できるようになっている。 The spoke 5a has a base end attached to the tip of the boom 4, extends radially from the boom 4, and is inclined toward the partition wall 2. Further, a large number of bits 5c are mounted on the spokes 5a, and when the boom 4 is driven by the motor M, the spokes 5a also rotate so that the face can be cut by the bits 5c.

他方、ブレード5bは、図2に示すように、各スポーク5aの先端から図2中で右方へ湾曲しつつ隔壁2側へ傾斜して延びるビット保持部5dと、ビット保持部5dの先端からブーム4側へ湾曲して延びる先端部5eとを備えている。また、ブレード5bは、全体としてブーム4に対して傾斜する姿勢でスポーク5aから延長されており、ブーム4が図2中で反時計回りに回転すると、ブレード5bがスクリューのように機能して、カッタヘッド5によって掘削された掘削土を隔壁2側へ移送できる。なお、ブレード5bのビット保持部5dには、複数のビット5cが装着されており、ブーム4の首振運動に伴ってカッタヘッド5の側方の掘削が可能となっている。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the blade 5b extends from the tip of each spoke 5a to the right in FIG. 2 while being inclined toward the partition wall 2, and from the tip of the bit holding portion 5d. It is provided with a tip portion 5e that curves and extends toward the boom 4. Further, the blade 5b is extended from the spokes 5a in an inclined posture with respect to the boom 4 as a whole, and when the boom 4 rotates counterclockwise in FIG. 2, the blade 5b functions like a screw. The excavated soil excavated by the cutter head 5 can be transferred to the partition wall 2 side. A plurality of bits 5c are attached to the bit holding portion 5d of the blade 5b, and it is possible to excavate the side of the cutter head 5 with the swinging motion of the boom 4.

スクリュー6は、カッタヘッド5に隣接してブーム4に設けられており、ブーム4に対してカッタヘッド5と球面軸受3との間に配置されている。具体的には、スクリュー6は、二条のブーム4の周回りに螺旋状に取り付けられた羽で構成されており、ブーム4が図2中反時計回りに回転駆動されると、掘削土をブーム4の基端側である隔壁2側へ移送するようになっている。また、スクリュー6の先端側となる図1中左端側から後端側となる図1中右端側へ向うほど外径が大きくなっており、ブーム4が首振運動を呈しても外殻8に干渉しないようになっている。なお、スクリュー6は、本例では、二条の羽で構成されているが、羽の条数については掘削土の質に適するように変更できる。 The screw 6 is provided on the boom 4 adjacent to the cutter head 5, and is arranged between the cutter head 5 and the spherical bearing 3 with respect to the boom 4. Specifically, the screw 6 is composed of wings spirally attached around the two booms 4, and when the boom 4 is rotationally driven counterclockwise in FIG. 2, the excavated soil is boomed. It is designed to be transferred to the partition wall 2 side, which is the base end side of 4. Further, the outer diameter becomes larger from the left end side in FIG. 1 which is the tip side of the screw 6 toward the right end side in FIG. 1 which is the rear end side, and even if the boom 4 exhibits a swinging motion, the outer shell 8 is formed. It is designed not to interfere. In this example, the screw 6 is composed of two blades, but the number of blades can be changed to suit the quality of the excavated soil.

アジテータ7は、スクリュー6に隣接してブーム4の基端側である図1中右側に設けられており、ブーム4に対してスクリュー6と球面軸受3との間に配置されている。具体的には、アジテータ7は、ブーム4に径方向へ延びる複数の撹拌棒7a,7bを備えている。撹拌棒7a,7bは、本例では、それぞれ、ブーム4の軸方向にずらした四箇所に二つずつ設けられており、同一円周上に配置される撹拌棒7a,7bは、135度の位相差を以て、ブーム4に取り付けられている。そして、ブーム4に軸方向にずらして配置された撹拌棒7aは、組をなしており、ブーム4に対して軸方向および径方向にずらして螺旋を描くように配置されている。つまり、各撹拌棒7aは、ブーム4の先端側から後端側へ向うにしたがって、ブーム4の周方向で90度ずつの位相差を以て設けられており、螺旋階段の踏板のように配置されている。また、ブーム4に軸方向にずらして配置された撹拌棒7bも組をなしており、ブーム4に対して軸方向および径方向にずらして螺旋を描くように配置されている。つまり、各撹拌棒7bもまた、撹拌棒7aと同様に、ブーム4の先端側から後端側へ向うにしたがって、ブーム4の周方向で90度ずつの位相差を以て設けられており、螺旋階段の踏板のように配置されている。なお、撹拌棒7a,7bは、スクリュー6の螺旋の延長線上に倣うように配置されるとよい。 The agitator 7 is provided adjacent to the screw 6 on the right side in FIG. 1 which is the base end side of the boom 4, and is arranged between the screw 6 and the spherical bearing 3 with respect to the boom 4. Specifically, the agitator 7 includes a plurality of stirring rods 7a and 7b extending in the radial direction on the boom 4. In this example, two stirring rods 7a and 7b are provided at four locations shifted in the axial direction of the boom 4, and the stirring rods 7a and 7b arranged on the same circumference are 135 degrees. It is attached to the boom 4 with a phase difference. The stirring rods 7a arranged so as to be displaced in the axial direction on the boom 4 are assembled, and are arranged so as to draw a spiral by being displaced in the axial direction and the radial direction with respect to the boom 4. That is, each stirring rod 7a is provided with a phase difference of 90 degrees in the circumferential direction of the boom 4 from the front end side to the rear end side of the boom 4, and is arranged like a tread plate of a spiral staircase. There is. Further, the stirring rods 7b arranged so as to be displaced in the axial direction on the boom 4 are also formed, and are arranged so as to draw a spiral by being displaced in the axial direction and the radial direction with respect to the boom 4. That is, each stirring rod 7b is also provided with a phase difference of 90 degrees in the circumferential direction of the boom 4 from the front end side to the rear end side of the boom 4, like the stirring rod 7a, and is a spiral staircase. It is arranged like a tread board. The stirring rods 7a and 7b may be arranged so as to follow the extension line of the spiral of the screw 6.

そして、アジテータ7は、ブーム4が回転駆動されると、掘削土と作泥土室Wに投入される作泥土材とを混練して、掘削土に不透水性と塑性流動性を持たせる。なお、撹拌棒7a,7bは、二条の螺旋を描くように配置されているが、一条或いは三条以上の螺旋を描くように設けられてもよい。また、撹拌棒7a,7bの形状は、任意であり、先端に羽を設けたパドル状とされてもよい。 Then, when the boom 4 is rotationally driven, the agitator 7 kneads the excavated soil and the mud-producing soil material to be put into the mud-producing soil chamber W to give the excavated soil water impermeability and plastic fluidity. The stirring rods 7a and 7b are arranged so as to draw two spirals, but may be provided so as to draw one or three or more spirals. Further, the shapes of the stirring rods 7a and 7b are arbitrary, and may be a paddle shape having wings at the tip.

つづいて、外殻8の隔壁2よりも後方には、ブーム4の先端を図2中上下左右に駆動する油圧シリンダ11,12,13が設けられている。油圧シリンダ11は、図3および図4に示すように、両端にボールジョイントを備えており、外殻8の側壁とハウジング10の後端中央との間に取り付けられており、伸縮によってハウジング10の後端を図4中左右方向へ変位させ得る。この油圧シリンダ11の伸縮によって、ハウジング10を図4中左右方向へ変位させると、球面軸受3を挟んで反対側に突出するブーム4を図2中左右方向へ変位させられる。また、油圧シリンダ12は、図3および図4に示すように、両端にボールジョイントを備えており、外殻8の図4中下方左角部とハウジング10の後方の図4中左側壁との間に取り付けられている。さらに、油圧シリンダ13は、図3および図4に示すように、両端にボールジョイントを備えており、外殻8の図4中下方右角部とハウジング10の後方の図4中右側壁との間に取り付けられている。よって、油圧シリンダ12,13は、伸縮によって、ハウジング10の後端を図4中上下方向へ変位させ得る。この油圧シリンダ12,13の伸縮によって、ハウジング10を図4中上下方向へ変位させると、球面軸受3を挟んで反対側に突出するブーム4を図2中上下方向へ変位させられる。よって、油圧シリンダ11,12,13を伸縮させると、カッタヘッド5は図2中上下左右に変位できる。なお、油圧シリンダ12,13については、いずれか一方を省略してもよい。また、ブーム4の駆動については、二自由度で駆動できればよいので、油圧シリンダ11,12,13のブーム4の駆動方向は上下左右に限られない。また、駆動部は、油圧シリンダ11,12,13以外にも、電動シリンダ等、他のアクチュエータで構成されてもよい。 Subsequently, hydraulic cylinders 11, 12, and 13 for driving the tip of the boom 4 up, down, left, and right in FIG. 2 are provided behind the partition wall 2 of the outer shell 8. As shown in FIGS. 3 and 4, the hydraulic cylinder 11 is provided with ball joints at both ends and is attached between the side wall of the outer shell 8 and the center of the rear end of the housing 10. The rear end can be displaced in the left-right direction in FIG. When the housing 10 is displaced in the left-right direction in FIG. 4 by the expansion and contraction of the hydraulic cylinder 11, the boom 4 protruding to the opposite side of the spherical bearing 3 is displaced in the left-right direction in FIG. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the hydraulic cylinder 12 is provided with ball joints at both ends, and is formed between the lower left corner of the outer shell 8 in FIG. 4 and the left wall in FIG. 4 behind the housing 10. It is installed in between. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the hydraulic cylinder 13 is provided with ball joints at both ends, and is between the lower right corner of FIG. 4 of the outer shell 8 and the right wall of FIG. 4 behind the housing 10. It is attached to. Therefore, the hydraulic cylinders 12 and 13 can displace the rear end of the housing 10 in the vertical direction in FIG. 4 by expanding and contracting. When the housing 10 is displaced in the vertical direction in FIG. 4 by the expansion and contraction of the hydraulic cylinders 12 and 13, the boom 4 projecting to the opposite side of the spherical bearing 3 is displaced in the vertical direction in FIG. Therefore, when the hydraulic cylinders 11, 12, and 13 are expanded and contracted, the cutter head 5 can be displaced vertically and horizontally in FIG. One of the hydraulic cylinders 12 and 13 may be omitted. Further, as for the drive of the boom 4, since it is sufficient that the boom 4 can be driven with two degrees of freedom, the drive direction of the boom 4 of the hydraulic cylinders 11, 12, and 13 is not limited to up, down, left, and right. Further, the drive unit may be composed of other actuators such as an electric cylinder in addition to the hydraulic cylinders 11, 12, and 13.

さらに、ハウジング10の後端は、図1、図3および図4に示すように、外殻8内に設置される四角に組んだ枠で構成されるブームガイド14によって取り囲まれる。具体的には、ブームガイド14は、四角の枠型としていて外殻8に取り付けられており、内方にハウジング10の後端が挿通されている。そして、ハウジング10の後端側の上下の壁と左右の側壁には、それぞれ、ガイド部材としてのガイドローラ15が複数取り付けられている。なお、各ガイドローラ15は、ハウジング10に取り付けたブラケット15aと、ブラケット15aの先端に回転自在に装着されるローラ15bとを備えている。そして、ガイドローラ15は、ハウジング10に対して斜めに取付けてあって、ハウジング10が移動限界まで首振運動すると、ローラ15bがブームガイド14の内壁に直角に接触するようになっている。このように、ガイドローラ15がローラ15bをブームガイド14の内壁に当接させてブーム4の移動限界を規制するので、ガイドローラ15がブームガイド14に当接した状態でも移動可能な方向へは滑らかに移動できる。たとえば、ハウジング10の後端が下方へ移動して下方のガイドローラ15がブームガイド14の底辺の内壁に当接させた状態でも、ブーム4を図2中左右方向へ滑らかに移動させ得る。 Further, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the rear end of the housing 10 is surrounded by a boom guide 14 composed of a square frame installed in the outer shell 8. Specifically, the boom guide 14 has a square frame shape and is attached to the outer shell 8, and the rear end of the housing 10 is inserted inward. A plurality of guide rollers 15 as guide members are attached to the upper and lower walls on the rear end side of the housing 10 and the left and right side walls, respectively. Each guide roller 15 includes a bracket 15a attached to the housing 10 and a roller 15b rotatably attached to the tip of the bracket 15a. The guide roller 15 is attached obliquely to the housing 10, and when the housing 10 swings to the movement limit, the roller 15b comes into contact with the inner wall of the boom guide 14 at a right angle. In this way, the guide roller 15 abuts the roller 15b on the inner wall of the boom guide 14 to regulate the movement limit of the boom 4, so that the guide roller 15 can move in the movable direction even when it abuts on the boom guide 14. Can move smoothly. For example, even when the rear end of the housing 10 moves downward and the lower guide roller 15 comes into contact with the inner wall of the bottom of the boom guide 14, the boom 4 can be smoothly moved in the left-right direction in FIG.

油圧シリンダ11,12,13の伸縮駆動は、図示はしないが、油圧ポンプと伸縮方向切換える切換弁と推力を調節する制御弁を備えた油圧回路ユニットを制御するコントローラによって行われる。しかしながら、ブームガイド14とガイドローラ15によってカッタヘッド5の移動限界が規制されるため、コントローラ側で複雑なカッタヘッド5の位置制御を行わなくて済む。コントローラでは、ハウジング10の四辺に設置されるガイドローラ15のいずれかがブームガイド14に接触した状態として、カッタヘッド5を図2に示すように、四角を描くように駆動すれば、切羽の断面を略四角に掘削できる。なお、カッタヘッド5を回転させるとスポーク5aの掘削断面Dは、図2に示すように、カッタヘッド5の直径と移動範囲は、前述のようにカッタヘッド5を四角の軌跡で移動させても、掘削断面Dの中心を必ず掘削できるように設定されている。つまり、コントローラでは、ブームガイド14とガイドローラ15によってカッタヘッド5の移動軌跡を案内できるので、カッタヘッド5の位置制御を行わなくともよいのである。なお、コントローラでは、たとえば、油圧シリンダ11,12,13内の圧力を監視してブームガイド14とガイドローラ15との接触を検知すれば足り、複雑な位置制御は不要である。また、本例では、切羽の断面を四角形とするため、ブームガイド14の形状も四角形としているが、切羽の断面を三角形や多角形、円形、楕円形といった他の形状と場合には、ブームガイド14の形状も断面形状に一致する形状とすればよい。また、突出部は、本例でモータMを収容するハウジング10とされていたが、ハウジング10以外を突出部としてもよい。 Although not shown, the expansion and contraction drive of the hydraulic cylinders 11, 12, and 13 is performed by a controller that controls a hydraulic circuit unit including a hydraulic pump, a switching valve for switching the expansion and contraction direction, and a control valve for adjusting thrust. However, since the movement limit of the cutter head 5 is regulated by the boom guide 14 and the guide roller 15, it is not necessary to perform complicated position control of the cutter head 5 on the controller side. In the controller, if any of the guide rollers 15 installed on the four sides of the housing 10 is in contact with the boom guide 14 and the cutter head 5 is driven in a square shape as shown in FIG. 2, the cross section of the face is cross-sectioned. Can be excavated in a square shape. When the cutter head 5 is rotated, the excavation cross section D of the spokes 5a shows that the diameter and movement range of the cutter head 5 can be changed even if the cutter head 5 is moved in a square locus as described above. , It is set so that the center of the excavation cross section D can be excavated without fail. That is, in the controller, since the movement locus of the cutter head 5 can be guided by the boom guide 14 and the guide roller 15, it is not necessary to control the position of the cutter head 5. In the controller, for example, it is sufficient to monitor the pressure in the hydraulic cylinders 11, 12, and 13 to detect the contact between the boom guide 14 and the guide roller 15, and complicated position control is not required. Further, in this example, since the cross section of the face is a quadrangle, the shape of the boom guide 14 is also a quadrangle, but when the cross section of the face is another shape such as a triangle, a polygon, a circle, or an ellipse, the boom guide The shape of 14 may also be a shape that matches the cross-sectional shape. Further, although the protruding portion is the housing 10 for accommodating the motor M in this example, a protruding portion other than the housing 10 may be used.

なお、ブームガイド14に接触してブームガイド14とともにブーム4の移動限界を規制するガイド部材は、ガイドローラ15のようにローラ15bを備える構成ではなく、たとえば、ブームガイド14の内壁に接触しても滑らかに滑るシューを備えるものでもよい。ただし、ローラ15bを備えるガイドローラ15を用いると、より円滑にカッタヘッド5が移動できるようになる。 The guide member that contacts the boom guide 14 and regulates the movement limit of the boom 4 together with the boom guide 14 is not configured to include the roller 15b like the guide roller 15, but is in contact with, for example, the inner wall of the boom guide 14. May also be provided with a shoe that slides smoothly. However, if the guide roller 15 provided with the roller 15b is used, the cutter head 5 can be moved more smoothly.

つづいて、このように構成された掘削機1の作動について説明する。切羽を掘削するには、モータMを駆動してブーム4を図2中反時計回りに回転駆動し、回転するカッタヘッド5で切羽を切削する。そして、ガイドローラ15をブームガイド14に接触させつつカッタヘッド5を図2中時計回りに四角を描くように駆動すると、図2に示した掘削断面Dのように、切羽を略四角形に掘削できる。なお、本例では、カッタヘッド5のブレード5bのビット保持部5dにもビット5cが装着されており、カッタヘッド5の側方も掘削できるので、掘削しつつカッタヘッド5の上下左右方向への移動が可能である。 Next, the operation of the excavator 1 configured in this way will be described. To excavate the face, the motor M is driven to rotate the boom 4 counterclockwise in FIG. 2, and the face is cut by the rotating cutter head 5. Then, when the cutter head 5 is driven so as to draw a square clockwise in FIG. 2 while the guide roller 15 is in contact with the boom guide 14, the face can be excavated in a substantially quadrangular shape as shown in the excavation cross section D shown in FIG. .. In this example, the bit 5c is also attached to the bit holding portion 5d of the blade 5b of the cutter head 5, and the side of the cutter head 5 can also be excavated. It can be moved.

カッタヘッド5が掘削した掘削土は、回転するカッタヘッド5のブレード5bがスクリューコンベヤのように機能して、隔壁2側へ押されて、スクリュー6側へ移送される。 The excavated soil excavated by the cutter head 5 is transferred to the screw 6 side by being pushed toward the partition wall 2 side by the blade 5b of the rotating cutter head 5 functioning like a screw conveyor.

さらに、ブレード5bによって隔壁2側となる後方側へ移送された掘削土は、ブーム4とともに回転駆動されるスクリュー6によって、さらに、隔壁2側のアジテータ7側へ移送される。 Further, the excavated soil transferred to the rear side on the partition wall 2 side by the blade 5b is further transferred to the agitator 7 side on the partition wall 2 side by the screw 6 rotationally driven together with the boom 4.

このようにアジテータ7が設けられる範囲に移送された掘削土は、作泥土材とともにアジテータ7によって混練されて泥土化されて、不透水性と塑性流動性を持つ掘削土が生成される。なお、撹拌棒7a,7bは、必ずしも螺旋を描くように配置されなくともよい。本例では、アジテータ7における撹拌棒7a,7bは、前述のように螺旋状に配置されているので、スクリュー6によって移送されてくる掘削土を万遍なく撹拌および混練可能であるとともにブーム4に過剰な捩じり方向の抵抗を与えない。 The excavated soil thus transferred to the area where the agitator 7 is provided is kneaded together with the mud-producing soil material by the agitator 7 and turned into mud to generate excavated soil having impermeable property and plastic fluidity. The stirring rods 7a and 7b do not necessarily have to be arranged so as to draw a spiral. In this example, since the stirring rods 7a and 7b in the agitator 7 are arranged in a spiral shape as described above, the excavated soil transferred by the screw 6 can be uniformly agitated and kneaded, and the boom 4 is formed. Do not give excessive twisting resistance.

このように混練された掘削土は、スクリューコンベヤ9を回転駆動すると隔壁2の排出口2aからスクリューコンベヤ9を介して作泥土室Wから搬出されて掘削機1の後方へ送られる。 When the screw conveyor 9 is rotationally driven, the excavated soil kneaded in this way is carried out from the muddy soil chamber W via the screw conveyor 9 from the discharge port 2a of the partition wall 2 and sent to the rear of the excavator 1.

このように、掘削機1では、切羽の切削断面を略四角形に掘削できるが、カッタヘッド5で掘削された掘削土は、ブーム4と同軸に設けられたスクリュー6によって隔壁2側となる後方側に配置されたアジテータ7へ順次送られて混練されて泥土化されて、順次アジテータ7に供給される掘削土によって更に後方へ移送され、排出口2aへ導かれる。 In this way, the excavator 1 can excavate the cut cross section of the face into a substantially square shape, but the excavated soil excavated by the cutter head 5 is on the rear side which is on the partition wall 2 side by the screw 6 provided coaxially with the boom 4. It is sequentially sent to the agitator 7 arranged in the above, kneaded and made into muddy soil, and is further transferred rearward by the excavated soil sequentially supplied to the agitator 7 and guided to the discharge port 2a.

よって、本発明の掘削機1によれば、連続して切羽を掘削しても順次掘削土を移送および混練して泥土化して外部へスムーズに搬出できるので、切削作業を連続して行える。 Therefore, according to the excavator 1 of the present invention, even if the face is continuously excavated, the excavated soil can be sequentially transferred and kneaded to become mud and smoothly carried out to the outside, so that the cutting work can be continuously performed.

また、本例の掘削機1にあっては、カッタヘッド5がブーム4から放射状に設けられてビット5cを保持する複数のスポーク5aの他に、スポーク5aの後端から隔壁側へ延びて掘削土をスクリュー6側へ移送するブレード5bを備えている。このように、カッタヘッド5で掘削したブレード5bによってスクリュー6側へ移送されるので、カッタヘッド5の周囲で掘削土が停滞せず、より効率よく掘削土を移送および混練できる。 Further, in the excavator 1 of this example, in addition to the plurality of spokes 5a in which the cutter head 5 is provided radially from the boom 4 to hold the bit 5c, the excavator 1 extends from the rear end of the spokes 5a toward the partition wall for excavation. It is provided with a blade 5b for transferring soil to the screw 6 side. In this way, since the excavated soil is transferred to the screw 6 side by the blade 5b excavated by the cutter head 5, the excavated soil does not stagnate around the cutter head 5, and the excavated soil can be transferred and kneaded more efficiently.

さらに、本例の掘削機1では、アジテータ7がブーム4に径方向へ延びる複数の撹拌棒7a,7bを有し、各撹拌棒7a,7bがブーム4に対して軸方向および径方向にずらして螺旋を描くように配置されている。よって、本例の掘削機1では、スクリュー6によって移送されてくる掘削土を万遍なく撹拌および混練可能であるとともにブーム4に過剰な捩じり方向の抵抗を与えない。 Further, in the excavator 1 of this example, the agitator 7 has a plurality of stirring rods 7a and 7b extending radially along the boom 4, and the stirring rods 7a and 7b are displaced axially and radially with respect to the boom 4. It is arranged so as to draw a spiral. Therefore, in the excavator 1 of this example, the excavated soil transferred by the screw 6 can be uniformly agitated and kneaded, and the boom 4 is not given excessive resistance in the twisting direction.

また、本例の掘削機1では、スクリューがブーム4の先端側から後端側へ向うほど外径が大径となるようになっており、ブーム4が移動限界まで首振運動しても外殻8と干渉しないので、ブーム4の面倒な位置制御を行わなくともよくなり、ブーム4の首振運動に際しての駆動が容易となる。 Further, in the excavator 1 of this example, the outer diameter becomes larger as the screw 6 moves from the front end side to the rear end side of the boom 4, and even if the boom 4 swings to the movement limit. Since it does not interfere with the outer shell 8, it is not necessary to perform troublesome position control of the boom 4, and it becomes easy to drive the boom 4 during the swinging motion.

そして、掘削機1では、前述のように、突出部としてのハウジング10の周に設けたブームガイド14でカッタヘッド5の移動限界を規制しつつ切羽を掘削すれば、切羽を所望する断面形状で掘削できる。したがって、本発明の掘削機1では、カッタヘッド5の位置を検知するためのセンサが不要であって、コントローラがカッタヘッド5の位置を制御するために複雑な制御を行わずに済む。よって、本例の掘削機1によれば、複雑な制御が不要となるとともに、コストを削減できる。 Then, in the excavator 1, as described above, the cross-sectional shape that when excavating the tunnel face while restricting the movement limitation of the cutter head 5, desires working face in boom guide 14 provided on ambient of the housing 10 as the projecting portion Can be excavated at. Therefore, in the excavator 1 of the present invention, a sensor for detecting the position of the cutter head 5 is unnecessary, and the controller does not need to perform complicated control for controlling the position of the cutter head 5. Therefore, according to the excavator 1 of this example, complicated control is not required and the cost can be reduced.

また、本例の掘削機1にあっては、突出部としてのハウジング10に設けられ、カッタヘッド5が移動限界に位置する際に、ブームガイド14に接触するガイド部材を備えて構成されてもよい。このようにすると、ブームガイド14と突出部としてのハウジング10とが直接接触せず、カッタヘッド5の移動を円滑に案内できる。 Further, the excavator 1 of this example may be provided with a guide member provided in the housing 10 as a protruding portion and in contact with the boom guide 14 when the cutter head 5 is located at the movement limit. Good. In this way, the boom guide 14 and the housing 10 as the protruding portion do not come into direct contact with each other, and the movement of the cutter head 5 can be smoothly guided.

さらに、本例の掘削機1のように、ガイド部材をブームガイド14に接触可能なローラ15bを有するガイドローラ15である場合には、カッタヘッド5の移動を案内する際に、より円滑にカッタヘッド5を移動させ得る。 Further, in the case of the guide roller 15 having the roller 15b capable of contacting the guide member with the boom guide 14, as in the excavator 1 of this example, the cutter head 5 is guided to move more smoothly. The head 5 can be moved.

上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。 On more than, but the preferred embodiments of the invention have been described in detail, without departing from the scope of the appended claims, modifications, variations, and changes are possible.

1・・・掘削機、2・・・隔壁、3・・・球面軸受、4・・・ブーム、5・・・カッタヘッド、5a・・・スポーク、5b・・・ブレード、5c・・・ビット、6・・・スクリュー、7・・・アジテータ、7a,7b・・・撹拌棒 1 ... Excavator, 2 ... Bulkhead, 3 ... Spherical bearing, 4 ... Boom, 5 ... Cutter head, 5a ... Spoke, 5b ... Blade, 5c ... Bit , 6 ... Screw, 7 ... Agitator, 7a, 7b ... Stirring rod

Claims (3)

周方向へ回転駆動され首振運動可能なブームと、
前記ブームの先端に設けたカッタヘッドと、
前記カッタヘッドに隣接して前記ブームに設けられて掘削土を前記ブームの基端側へ移送する螺旋状のスクリューと、
前記スクリューに隣接して前記ブームの基端側に設けられて前記スクリューによって移送された掘削土を混練するアジテータとを備え
前記アジテータは、前記ブームに径方向へ延びる複数の撹拌棒を有し、
複数の前記撹拌棒は、それぞれ前記ブームに対して軸方向および径方向にずらして螺旋を描くように配置される
ことを特徴とする掘削機。
A boom that is rotationally driven in the circumferential direction and can swing
The cutter head provided at the tip of the boom and
A spiral screw provided on the boom adjacent to the cutter head to transfer excavated soil to the base end side of the boom.
It is provided with an agitator provided on the base end side of the boom adjacent to the screw and kneading the excavated soil transferred by the screw .
The agitator has a plurality of agitators extending radially along the boom.
An excavator characterized in that the plurality of agitating rods are arranged so as to form a spiral with the boom being displaced in the axial direction and the radial direction, respectively.
周方向へ回転駆動され首振運動可能なブームと、A boom that is rotationally driven in the circumferential direction and can swing
前記ブームの先端に設けたカッタヘッドと、The cutter head provided at the tip of the boom and
前記カッタヘッドに隣接して前記ブームに設けられて掘削土を前記ブームの基端側へ移送する螺旋状のスクリューと、A spiral screw provided on the boom adjacent to the cutter head to transfer excavated soil to the base end side of the boom.
前記スクリューに隣接して前記ブームの基端側に設けられて前記スクリューによって移送された掘削土を混練するアジテータとを備え、It is provided with an agitator provided on the base end side of the boom adjacent to the screw and kneading the excavated soil transferred by the screw.
前記スクリューは、前記ブームの先端側から後端側へ向うほど外径が大径となるThe outer diameter of the screw becomes larger from the front end side to the rear end side of the boom.
ことを特徴とする掘削機。An excavator characterized by that.
前記カッタヘッドは、
前記ブームから放射状に設けられて切羽を切削するビットを保持する複数のスポークと、
前記スポークの先端から延びて掘削土をスクリュー側へ移送するブレードとを有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の掘削機。
The cutter head
A plurality of spokes radially provided from the boom and holding bits for cutting the face,
The excavator according to claim 1 or 2 , further comprising a blade extending from the tip of the spoke and transferring the excavated soil to the screw side.
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