JP2017179741A - 旋回式搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で資材を所定の位置に移動させることができるとともに、その資材姿勢を常時、水平に保つことができる。
【解決手段】直立したリング状に形成されたガイドレール１と、ガイドレール１の内周側に設けられた第１ラックギヤ３と、ガイドレール１に移動自在に案内される支持フレーム２０と、支持フレーム２０に設けられ、第１ラックギヤ３に噛合する駆動源１４ａ，１４ｂを有する第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂと、内周面が円筒に形成されるとともに、円筒の軸心方向がガイドレール１の軸心方向と同方向をなし、支持フレーム１０に設けられる円形フレーム２０と、円形フレーム２０の内壁面に沿って円周方向に移動自在に支持される台車３０と、台車３０の載荷面３０ａの傾斜を検出する傾斜検出部を有し、載荷面３０ａを水平に保持する姿勢制御機構３２、３３と、を備えた構成の旋回式搬送装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、旋回式搬送装置に関する。

従来、大深度の道路トンネルにおいて、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルとの分岐合流部では、これら両トンネルを包含する大断面トンネルの拡幅工事が行われている。この地中拡幅部の施工方法として、地中空洞部の施工予定位置の外側に複数の外殻シールドトンネルを所定間隔で配列することにより、地中空洞部の施工予定位置を取り囲むシールドルーフ先受工を構築し、このシールドルーフ先受工の内側を大断面シールドトンネルで掘削し、大断面シールドトンネルとシールドルーフ先受工との間をさらに掘削することにより大断面空間を構築する施工方法が知られている。このようなシールドルーフ先受工を用いて地中拡幅部を施工する方法としては、ランプシールドトンネルの先端部付近から外殻シールド機を掘進させ、複数の外殻シールドトンネルを分岐合流部の外側にその輪郭に沿って密に配列した状態で施工することにより、分岐合流部を取り囲むシールドルーフ先受工を構築し、そのシールドルーフ先受工による外殻体の内側を掘削して地中拡幅部を形成する方法について記載されている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の外殻シールドトンネルの他の施工方法として、例えば本線シールドトンネルの周囲に沿う円周方向に延在される地中発進基地を設け、その地中発進基地の所定の発進位置に外殻シールド機を設置して掘進させる方法も知られている。

特許第４８０３４２８号公報

しかしながら、上述した従来の大断面トンネルの施工においては、以下のような問題があった。
すなわち、地中発進基地を使用して外殻シールドトンネルを施工する場合では、本線シールドトンネルの一部に地中発進基地への連絡開口を設け、この連絡開口より掘進中のセグメント等の資材を円周方向に搬送する必要がある。ところで、従来の動力を用いた資材搬送としては、垂直・水平・斜めの軸線形移動に限定されていた。
また、資材の搬送時には資材を搬送機器に固定しているために、搬送時に資材の姿勢が傾斜した場合の姿勢修正は、ジャッキ等を用いて行う必要があり、手間がかかる作業となっていた。
さらに、資材搬送の軌道が上述したような円周方向で円弧状を呈している場合には、搬送機に積載する資材を常時、水平に保つことができないという課題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で資材を所定の位置に移動させることができるとともに、その資材姿勢を常時、水平に保つことができる旋回式搬送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る旋回式搬送装置は、直立したリング状に形成されたガイドレールと、前記ガイドレールの内周側に設けられた第１ラックギヤと、前記ガイドレールに移動自在に案内される支持フレームと、前記支持フレームに設けられ、前記第１ラックギヤに噛合する駆動源を有する第１ピニオンギヤと、内周面が円筒に形成されるとともに、該円筒の軸心方向が前記ガイドレールの軸心方向と同方向をなし、前記支持フレームに設けられる円形フレームと、前記円形フレームの内壁面に沿って円周方向に移動自在に支持される台車と、前記台車の載荷面の傾斜を検出する傾斜検出部を有し、該載荷面を水平に保持する姿勢制御機構と、を備えていることを特徴としている。

本発明では、資材を載荷する載荷面を、常時、水平に保つことができる台車を備えた円形フレームが支持フレームを介して直立したリング状のガイドレールに移動自在に保持されているので、簡単な構造で資材運搬を容易に行うことができる。
しかも、姿勢制御機構によって、傾斜検出部で検出した台車の載荷面の傾斜に応じてその載荷面の姿勢を常時、水平に保持するように制御することができる。そのため、円形フレーム（台車）の位置が円周方向のいずれの位置であっても、載荷面に載置された資材を水平な姿勢で保つことができる。したがって、資材を安定した姿勢で、かつ確実に円周方向に搬送することができ、資材の受け渡しも容易に行うことができる。

また、本発明に係る旋回式搬送装置は、前記第１ピニオンギヤには、該第１ピニオンギヤの回転を制動する制動機構が設けられていることが好ましい。

この場合には、第１ピニオンギヤの回転が制動機構で制動されるので、台車を備えた円形フレームを所定位置で確実に固定することができる。

また、本発明に係る旋回式搬送装置は、前記姿勢制御機構は、前記円形フレームの内周面に設けられた第２ラックギヤと、前記台車に設けられ、前記第２ラックギヤに噛合する駆動源を有する第２ピニオンギヤと、を備えていることが好ましい。

この場合には、姿勢制御機構によって円形フレームの内周面に設けられた第２ラックギヤと、台車に設けられた第２ピニオンギヤとを制御することにより、台車の載荷面を常に水平に保持することができる。

また、本発明に係る旋回式搬送装置は、前記ガイドレールは、地中に設けられる本設トンネルの外周部に沿ってリング状に構築された地中立坑部に設けられ、前記円形フレームは、前記ガイドレールに沿って案内され、前記地中立坑部における円周方向の所定の停止位置で固定可能に設けられ、前記停止位置において、前記姿勢制御機構によって前記台車の載荷面が水平に保持されていてもよい。

この場合には、本設トンネルの外周部に沿ってリング状に地中立坑部をリング状に設ける場合には、地中立坑部内においてシールド機等の資材を容易に、かつ効率よく円周方向に搬送することができる。

本発明の旋回式搬送装置によれば、簡単な構造で資材を所定の位置に移動させることができるとともに、その資材姿勢を常時、水平に保つことができる。

本発明の実施の形態による搬送装置が用いられている大断面トンネルの斜視図である。 図１に示す搬送装置の正面図である。 図２に示すＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図２に示すＸ２−Ｘ２線矢視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、円形フレームの移動状態を説明するための説明図である。 円形フレームの移動状態を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態による旋回式搬送装置について、図面に基づいて説明する。

図１は、旋回式搬送装置（以下、単に搬送装置Ａという）を大断面の道路トンネルの施工方法に適用した例を示している。この搬送装置Ａの詳細な説明の前に大断面トンネルの施工について説明する。

本実施の形態の大断面トンネルの施工方法は、例えば大断面の道路トンネルにおいて、地中をシールド工法により掘削して本線シールドトンネル１００（本設トンネル）の一部に地中拡幅部Ｋを構築してランプシールドトンネルを合流させる施工に適用したものである。具体的には、地中拡幅部Ｋの掘削予定位置の内側に本線シールドトンネル１００を予め施工しておき、その本線シールドトンネル１００の外側に複数の外殻シールドトンネル２００を外殻シールド機２０１を掘進させることにより、それら外殻シールドトンネル２００によって構成され本線シールドトンネル１００を取り囲む外殻部３００を構築し、この外殻部３００の内側を掘削して地中拡幅部Ｋを構築する施工方法である。本線シールドトンネル１００及び外殻シールドトンネル２００は、周知のシールド工法により施工される。

外殻シールドトンネル２００は、本線シールドトンネル１００のトンネル軸方向Ｘの所定位置に設けられる地中立坑部４００において、トンネル周方向に複数箇所にから本線シールドトンネル１００と略平行に発進される。なお、構築する外殻部３００の大きさに合せて、掘進開始後に進行方向に向かうに従って漸次、本線シールドトンネル１００からトンネル径方向の外側に離れる方向に向けて掘進させ、所定の位置になったところで、本線シールドトンネル１００に対して略平行に掘進させるようにしてもよい。

地中立坑部４００は、本線シールドトンネル１００と同軸でトンネル周方向に沿ってリング状に設けられ、地中立坑掘削機を使用して施工されている。地中立坑部４００のトンネル径方向の距離は、１台の外殻シールド機２０１の外径が発進できる十分な大きさであって、さらに搬送装置Ａがトンネル周方向に移動可能な十分な寸法に設定されている。
なお、地中立坑部４００の施工の際には、予め掘削施工範囲の地盤が凍結工法により凍結地盤改良されている。また、外殻シールド機２０１の発進部分の壁面は、一般的なシールド工法と同様に切削カッタで切削可能な例えば炭素繊維入りコンクリート等の材料により施工されている。

以下、図２乃至図４を用いて搬送装置Ａについて説明する。
搬送装置Ａは、直立したリング状に形成されたガイドレール１と、ガイドレール１の内周側に設けられた第１ラックギヤ３と、ガイドレール１に移動自在に案内される支持フレーム１０と、支持フレーム１０に設けられ、第１ラックギヤ３に噛合する駆動源を有する第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂと、内周面が円筒に形成されるとともに、この円筒の軸心方向がガイドレール１の軸心方向と同方向をなし、支持フレーム１０に設けられる円形フレーム２０と、円形フレーム２０の内壁面に沿って円周方向に移動自在に支持される台車３０と、台車３０の載荷面３０ａの傾斜を検出する傾斜検出部（図示省略）を有し、その載荷面３０ａを水平に保持する姿勢制御機構３２，３３と、を備えている。

ガイドレール１は、地中立坑部４００内に開口している本線シールドトンネル１００の周囲で、かつ、本線シールドトンネル１００と同軸を保つようにして直立したリング状を呈するように設けられている。すなわち、ガイドレール１は、本線シールドトンネル１００の開口部１０１（図６参照）側とは反対側（地中立坑部４００の外周側）に設けられる一対のレール部材１ａ，１ｂからなる。一方の第１レール部材１ａ及び他方の第２レール部材１ｂは、互いにトンネル軸方向Ｘに所定の間隔を保って設けられている。そして、これら一対のレール部材１ａ，１ｂの周囲には、後述する支持フレーム１０に設けられているローラ１１が移動自在に挿入される案内溝条２がそれぞれ設けられているとともに、これら一対のレール部材１ａ，１ｂの内側の周囲には、第１ラックギヤ３がそれぞれ設けられている。

支持フレーム１０は、鋼製の一対のアーム部材１０ａ，１０ｂからなり、これら一対のアーム部材１０ａ，１０ｂのうち、一方の第１アーム部材１０ａは第１レール部材１ａ側に設けられ、他方の第２アーム部材１０ｂは第２レール部材１ｂ側に設けられている。

各アーム部材１０ａ，１０ｂは、開口側が少し広げられたＵ字状を呈していて、その開口側の両端部には、レール部材１ａ，１ｂに設けられている案内溝条２に回転自在に挿入されるローラ１１がそれぞれ設けられている。

各アーム部材１０ａ，１０ｂにそれぞれ設けられているローラ１１の近傍には、サイドローラ１２がそれぞれ設けられている。サイドローラ１２の軸方向は、ローラ１１の軸方向と直交するように設けられ、各アーム部材１０ａ，１０ｂの内側の側面にそれぞれ当接されるように設けられている。したがって、第１アーム部材１０ａは、第１レール部材１ａから逸脱することなく移動自在に保持され、また、第２アーム部材１０ｂは、第２レール部材１ｂから逸脱することなく移動自在に保持される。

支持フレーム１０には、ガイドレール１に設けられている第１ラックギヤ３に噛合する一対の第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂが設けられている。そして、これら一対の第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂのうち、一方のピニオンギヤ１３ａは、支持フレーム１０に設けられているモータからなる駆動源１４ａに連結され、他方のピニオンギヤ１３ｂは、支持フレーム１０に設けられているモータからなる駆動源１４ｂに連結されている。

また、一対のピニオンギヤ１３ａ，１３ｂのうち、一方のピニオンギヤ１３ａのシャフト１５ａには、ディスクブレーキからなる制動機構１６ａが設けられ、また、他方のピニオンギヤ１ｂのシャフト１５ｂには、ディスクブレーキからなる制動機構１６ｂが設けられている。

円形フレーム２０は、外形が両端の解放された筒状をなす鋼製からなり、Ｕ字状に形成された一対のアーム部材１０ａ，１０ｂの開口側と反対側にそれぞれ設けられている。そして、円形フレーム２０の内側には内周面が円筒に形成される収容室２１が形成されるとともに、その円筒の軸心方向がリング状に形成されたガイドレール１の軸心方向と同方向を保つようにして一対のアーム部材１０ａ，１０ｂに設けられている。

円形フレーム２０と一対の第１アーム部材１０ａ，１０ｂとの関係は、円形フレーム２０の一端側の外周が第１アーム部材１０ａのＵ字状の曲部を形成し、その他端側の外周が第２アーム部材１０ｂのＵ字状の曲部を形成するように構成されている。なお、収容室２１の直径は、外殻シールドトンネル２００を施工する外殻シールド機２０１に合わせて決められ、例えば４ｍとされる。

円形フレーム２０の円筒に形成されている内周面の中央部分には、リング状に形成された第２ラックギヤ２２が設けられている。なお、第２ラックギヤ２２は、台車３０側に設けられている第２ピニオンギヤ３３が噛合され、後述する姿勢制御機構３２，３３の一部を構成している。

台車３０は、平面視が矩形をなす所定の厚さを有する鋼製からなり、図２に示されるように、幅が円形フレーム２０の収容室２１の直径よりも小さく、奥行が、図４に示されるように、収容室２１の奥行よりも僅かに小さく、すなわち一対のアーム部材１０ａ，１０ｂの間隔より少し小さくなるように決められている。

台車３０は、幅側において手前と奥側の両端部に軸方向が円形フレーム２０の軸方向と同じくする回転自在なローラ３１がそれぞれ設けられている。したがって、この台車３０は、収容室２１の内壁面の円周方向に沿って移動自在となっている。

また、台車３０の下面で、かつ円形フレーム２０に設けられている第２ラックギヤ２２に対向した位置には、モータを駆動源３２とする第２ピニオンギヤ３３が設けられていて、その第２ラックギヤ２２に噛合するように構成されている。したがって、第２ピニオンギヤ３３が回動されると、収容室２１内における台車３０の位置を移動させることができる。そして、第２ラックギヤ２２、モータを駆動源３２及び第２ピニオンギヤ３３は、資材を載荷する載荷面３０ａの姿勢を水平に保持するように制御する姿勢制御機構３２、３３を構成している。

なお、図示しないが、台車３０には、載荷面３０ａの傾きを検知する図示しない傾斜計（傾斜検出部）が設けられていて、載荷面３０ａの傾斜をリアルタイムで検出できるように構成されている。そして、この傾斜の検出値に基づいて姿勢制御機構３２、３３で載荷面３０ａの姿勢を常に、水平に保持するように制御するように構成されている。

次に、図５（ａ）〜（ｄ）を用いながら上記構成からなる搬送装置Ａのガイドレール１に対する移動動作、及び台車３０の姿勢制御動作について説明する。

搬送装置Ａのガイドレール１に対する移動は、円形フレーム２０と一体化されている支持フレーム１０に設けられている駆動源１４ａ，１４ｂが駆動されると、第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂが回転されて支持フレーム１０及び円形フレーム２０がガイドレール１に設けられている第１ラックギヤ３上を移動することにより行われる。
図５（ａ）〜（ｄ）は、ガイドレール１に対する搬送装置Ａのそれぞれ異なる移動位置を示している。そして、それぞれの移動位置においては、制動機構１６ａ，１６ｂが作動して搬送装置Ａの位置が固定される。

台車３０の資材を載荷する載荷面３０ａは、ガイドレール１に対する搬送装置Ａの位置が異なっても、常時、その載荷面３０ａが水平を保つように姿勢制御が行われる。この姿勢制御は、台車３０側に設けられている第２ピニオンギヤ３３を回転させて円形フレーム２０側に設けられている第２ラックギヤ２２上を移動させ、載荷面３０ａの傾きが、常時、水平になるように傾斜計によって検出しながら行われる。

図６は、上記構成からなる搬送装置Ａを用いて外殻シールド機等の資材を搬送する例を示している。

この資材の搬送にあたっては、先ず、搬送装置Ａは、図６の（０）に示されるガイドレール１の最も低い位置に位置される。そして、この位置において、本線シールドトンネル１００から昇降装置５００を介して運ばれてきた資材が台車３０の載荷面３０ａに載荷される。
次いで、搬送装置Ａは、図５に示すような方法によりガイドレール１の所定位置に移動される（図６の（１）〜（６）参照）。この移動の途中においても、台車３０の載荷面３０ａは、上述した手法で、常時、水平に保たれる。

このように構成される搬送装置Ａでは、資材を載荷する載荷面３０ａを、常時、水平に保つことができる台車３０を備えた円形フレーム２０が支持フレーム１０を介して直立したリング状のガイドレール１に移動自在に保持されているので、簡単な構造で資材運搬を容易に行うことができる。
しかも、姿勢制御機構３２、３３によって、傾斜計等の傾斜検出部で検出した台車３０の載荷面３０ａの傾斜に応じてその載荷面３０ａの姿勢を常時、水平に保持するように制御することができる。そのため、円形フレーム２０（台車３０）の位置が円周方向のいずれの位置であっても、載荷面３０ａに載置された資材を水平な姿勢で保つことができる。したがって、資材を安定した姿勢で、かつ確実に円周方向に搬送することができ、資材の受け渡しも容易に行うことができる。

また、本実施の形態では、第１ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂの回転が制動機構１６ａ，１６ｂで制動されるので、台車３０を備えた円形フレーム２０を所定位置で確実に固定することができる。

また、本実施の形態では、姿勢制御機構３２、３３によって円形フレーム２０の内周面に設けられた第２ラックギヤ２２と、台車３０に設けられた第２ピニオンギヤ３３とを制御することにより、台車３０の載荷面２０ａを常に水平に保持することができる。

また、本実施の形態のように本線シールドトンネル１００の外周部に沿ってリング状に地中立坑部４００をリング状に設ける場合には、地中立坑部４００内においてシールド機等の資材を容易に、かつ効率よく円周方向に搬送することができる。

以上、本発明による旋回式搬送装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述の例では、支持フレーム１０の駆動源は、モータからなる駆動源１４ａ，１４ｂの二組としたが一組としてもよく、また、上述の例では、搬送装置Ａの位置の固定は、ディスクブレーキからなる制動機構１６ａ，１６ｂを用いて行っているが、これを支持フレーム１０にロック用シリンダーを設け、これを地中立坑部４００の壁面に当接させて行うようにしてもよい。さらに、上述の例では、搬送装置Ａは、大断面の道路トンネルの施工に適用した例を示したが、円弧状に資材を運搬するものであれば他の分野においても採用することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

Ａ 搬送装置（旋回式搬送装置）
１ ガイドレール
１ａ，１ｂ レール部材
２ 案内溝条
３ 第１ラックギヤ
１０ 支持フレーム
１０ａ，１０ｂ アーム部材
１１ ローラ
１２ａ，１２ｂ サイドローラ
１３ａ，１３ｂ 第１ピニオンギヤ
１４ａ，１４ｂ 駆動源
１５ａ，１５ｂ シャフト
１６ａ，１６ｂ 制動機構
２０ 円形フレーム
２１ 収容室
２２ 第２ラックギヤ
３０ 台車
３０ａ 載荷面
３１ ローラ
３２ 駆動源
３３ 第２ピニオンギヤ
Ｋ 地中拡幅部
１００ 本線シールドトンネル（本設トンネル）
２００ 外殻シールドトンネル
２０１ 外殻シールド機
３００ 外殻部
４００ 地中立坑部
５００ 昇降装置

Claims (4)

1. 直立したリング状に形成されたガイドレールと、
   前記ガイドレールの内周側に設けられた第１ラックギヤと、
   前記ガイドレールに移動自在に案内される支持フレームと、
   前記支持フレームに設けられ、前記第１ラックギヤに噛合する駆動源を有する第１ピニオンギヤと、
   内周面が円筒に形成されるとともに、該円筒の軸心方向が前記ガイドレールの軸心方向と同方向をなし、前記支持フレームに設けられる円形フレームと、
   前記円形フレームの内壁面に沿って円周方向に移動自在に支持される台車と、
   前記台車の載荷面の傾斜を検出する傾斜検出部を有し、該載荷面を水平に保持する姿勢制御機構と、
   を備えていることを特徴とする旋回式搬送装置。
2. 前記第１ピニオンギヤには、該第１ピニオンギヤの回転を制動する制動機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の旋回式搬送装置。
3. 前記姿勢制御機構は、
   前記円形フレームの内周面に設けられた第２ラックギヤと、
   前記台車に設けられ、前記第２ラックギヤに噛合する駆動源を有する第２ピニオンギヤと、
   を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の旋回式搬送装置。
4. 前記ガイドレールは、地中に設けられる本設トンネルの外周部に沿ってリング状に構築された地中立坑部に設けられ、
   前記円形フレームは、前記ガイドレールに沿って案内され、前記地中立坑部における円周方向の所定の停止位置で固定可能に設けられ、
   前記停止位置において、前記姿勢制御機構によって前記台車の載荷面が水平に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の旋回式搬送装置。

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