JP3605867B2

JP3605867B2 - ラックギヤを備えたレールの連結構造

Info

Publication number: JP3605867B2
Application number: JP02813195A
Authority: JP
Inventors: 健司谷津
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JPH08217390A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ラックギヤを備えたレールを折曲自在に連結する連結構造に係り、特に、レールの折曲時にラックギヤ同志の連結部におけるピッチの狂いを最少にしたラックギヤを備えたレールの連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、シールド掘進機１には、セグメント台車２によってトンネル入口側から搬送されてきたセグメント３を、エレクタ４まで移送するためのホイスト装置５が設けられている。ホイスト装置５は、一端がシールドマシン６に支持され他端が後方台車７に支持されたホイストレール８と、このレール８に沿って走行すると共にセグメント３を把持するホイスト台車９とを備えている。
【０００３】
ホイストレール８には、その長手方向に沿ってラックギヤ（図示せず）が設けられており、ホイスト台車９には、上記ラックギヤに噛合するピニオンギヤ（図示せず）が設けられている。このラック＆ピニオン機構により、掘進角度が急角度になった場合でも、ホイスト台車９はスリップすることなく健全にレール８上を走行できるようになっている。
【０００４】
上記ホイストレール８の一端は、二箇所１０，１１でシールドマシン６に固定されている。これによりレール８上のホイスト台車９のエレクタ４に対する位置ブレを防止し、ホイスト台車９からエレクタ４へのセグメント３の自動受渡しを可能としている。同様に、ホイストレール８の他端は、二箇所１２，１３で後方台車７に固定されている。セグメント台車２に対するホイスト台車９の位置ブレを防止し、ホイスト台車９がセグメント台車２上のセグメント３を自動把持できるようにするためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにホイストレール８の両端がそれぞれ二箇所１０，１１と１２，１３でシールドマシン６と後方台車７とに固定されていると、左右方向または上下方向にカーブ施工を行った場合、固定点１１と１２との間のレール８に曲げおよび撓みが生じてしまう。この曲げおよび撓みを逃がすためには、この間のレール８を左右方向および上下方向に折曲自在に連結する必要がある。
【０００６】
しかし、単にレール８を左右方向または上下方向に折曲自在に連結するのみでは、レール連結部の折曲中心がラックギヤのピッチ線から離れている場合、レール８の折り曲げに伴ってラックギヤ同志の連結部においてピッチ誤差が発生し、ピニオンギヤがラックギヤにうまく噛合しなくなる虞がある。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、レールの折り曲げによって生じるラックギヤのピッチ誤差を最少にする、ラックギヤを備えたレールの連結構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【０００９】
（１）ラックギヤを備えたレール同士をラックギヤの縦方向に折曲自在に連結する連結構造において、上記レール同士の折曲中心軸が、上記ラックギヤ同士の連結部のギヤピッチ線の位置に、ラックギヤの歯幅方向に沿って配置されたものである。
【００１０】
（２）上記レール同士の一方のレールに所定曲率Ｒを有する凸部ピボットを設けると共に、他方のレールに上記凸部ピボットの上に被さる所定曲率Ｒを有する凹部ピボットを設け、上記所定曲率Ｒの曲率中心を双方のレールのラックギヤのピッチ線の切れ目に配置してもよい。
【００１１】
（３）ラックギヤを備えたレール同士をラックギヤの横方向に折曲自在に連結する連結構造において、上記レール同士の折曲中心軸が、上記ラックギヤ同士の連結部の歯幅の中央に、ラックギヤの歯面と直交して配置され、連結部近傍の双方のラックギヤの歯部が、クラウニング加工によって円弧状に形成されたものである。
【００１２】
【作用】
（１）の構成によれば、レール同士を縦方向に折り曲げるときの折曲中心軸の位置を工夫したので、レール同士を折曲中心軸を中心として縦方向に折り曲げると、ラックギヤがピッチ線を中心に縦方向に折れ曲がる。よって、ラックギヤ同士の連結部に生じるピッチ誤差が最小になる。
【００１３】
（２）の構成によれば、（１）の作用に加え、凸部ピボット、凹部ピボット及び所定曲率Ｒがラックギヤの縦方向への折り曲げガイドとなり、且つ他方のレールの荷重を凹部ピボット及び凸部ピボットを介して一方のレールに支持させることができる。
【００１４】
（３）の構成によれば、レール同士を横方向に折り曲げるときの折曲中心軸の位置を工夫したので、レール同士を折曲中心軸を中心として横方向に折り曲げると、ラックギヤがその歯幅の中央を中心として横方向に折れ曲がる。よって、ラックギヤ同士の連結部に生じるピッチ誤差が最小になる。また、連結部近傍の双方のラックギヤの歯部にクラウニング加工を施したので、ラックギヤを横方向に折り曲げたときに連結部近傍においてピニオンギヤとラックギヤとの噛合が良好になる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
（１）上述した図１に示すシールド掘進機１のホイストレール８の固定点１１と１２との間のレール８は、図２に示す連結構造１４，１５によって縦方向および横方向に折曲自在となっている。すなわち、図２中のレール８は、一方の端部８ｚがシールドマシン６に二箇所１０，１１で固定され、他方の端部８ｚが後方台車７に二箇所１２，１３で固定されている。上記レール８は、Ｉ型ビームからなりその長手方向に沿ってラックギヤ１６が取り付けられている。このラックギヤ１６には、図３に示すホイスト台車９のピニオンギヤ１７が噛合され、ホイスト台車９がレール８に沿って走行するようになっている。
【００１７】
ホイスト台車９は、セグメント３を把持して吊り下げる把持部１８を有する本体１９と、本体１９の後方に接続されピニオンギヤ１７を駆動するモータ２１を備えた駆動部２２とから構成されている。本体１９および駆動部２２には、それぞれレール８（Ｉ型ビーム）の上下フランジ２３，２３を左右から挟んでホイスト台車９をガイドするガイドローラ２４が設けられている。図中、２５は把持部１８を巻上下するワイヤロープ、２７はピニオンギヤ１７に噛合する走行用エンコーダ２６、２０はワイヤロープ２５の巻取ドラムを回転させるモータ、３７はレール８の下部フランジ２３を転動する走行輪である。
【００１８】
（２）まず、図２に示す縦方向の連結構造１４の詳細を図４〜図８に示す。図４は側面図、図５は反対方向からの側面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図である。
【００１９】
図４および図６に示すように、一方のレール８ｘの上部フランジ２３上に、所定の曲率を有する蒲鉾型の凸部ピボット２８が取り付けられており、他方のレール８ｙの上部フランジ２３上に、ブラケット２９を介して上記凸部ピボット２８に符合する凹部ピボット３０が取り付けられている。ブラケット２９には、凸部ピボット２８と凹部ピボット３０との間のグリス室３１にグリスを注入するための注入孔３２が設けられている。上記構成によれば、図２から明らかなように、他方のレール８ｙの荷重は、ピボット２８，３０を介して一方のレール８ｘに支持されることになる。
【００２０】
上記双方のレール８ｘ，８ｙには、図４および図６に示すように、ラックギヤ１６がそれぞれボルト３３によって取り付けられている。本実施例の特徴とするところは、双方のラックギヤ１６のピッチ線３４の切れ目３５を、上記凸部および凹部ピボット２８，３０の曲率中心の位置に配置した点にある。すなわち、上記切れ目３５を中心とした半径Ｒが、上記凸部および凹部ピボット２８，３０の曲率と一致している。
【００２１】
この構成によれば、双方のレール８ｘ，８ｙが縦方向に折れ曲がり、凸部ピボット２８と凹部ピボット３０とが摺動すると、双方のラックギヤ１６は上記切れ目３５を中心にピッチ線３４が折れ曲がることとなる。なお、双方のラックギヤ１６の切れ目３５は、ギヤの谷部となっている。また、図６中、３６はホイスト台車９のピニオンギヤであり、３７はホイスト台車９の走行輪である。
【００２２】
図５に示すように、上記ラックギヤ１６が取り付けられた面と反対側の面には、一方のレール８ｘにピンブラケット３８が溶接され、他方のレール８ｙにレバーブラケット３９が溶接されている。レバーブラケット３９には、ピンブラケット３８側に延出されたレバー４０がボルト４１で取り付けられている（図７参照）。このレバー４０にはセンタピン４２が挿通され、そのセンタピン４２の先端が図６に示すようにピンブラケット３８にボルト４３で固定されている。このセンタピン４２の位置は、図４に示すように、上記凸部および凹部ピボット２８，３０の曲率中心（切れ目３５）の位置となっている。
【００２３】
すなわち、上記センタピン４２は、双方のラックギヤ１６，１６同志の連結部のギヤピッチ線３４の切れ目３５の位置に、ラックギヤ１６の歯幅方向（図４中紙面の裏表方向）に沿って配置されており、双方のレール８ｘ，８ｙ同志の縦方向の折曲中心軸となる。この構成によれば、双方のレール８ｘ，８ｙが縦方向に折れ曲がり、凸部ピボット２８と凹部ピボット３０とが摺動すると、双方のラックギヤ１６，１６は上記センタピン４２廻りに折れ曲がることとなる。また、上記センタピン４２は、双方のレール８ｘ，８ｙを離間させるような引張力が生じた場合、双方のレール８ｘ，８ｙの分離を防止する機能も有している。仮にセンタピン４２がないとすると、双方のレール８ｘ，８ｙを引張った場合、凹部ピボット３０が凸部ピボット２８から外れてレール８ｙが脱落することも考えられる（図２参照）。
【００２４】
双方のレール８ｘ，８ｙの下部フランジ２３の接続部４４は、上記センタピン４２の略真下に位置しており、図８に示すように約３０度斜めにカットされて形成されている。下部フランジ２３の接続部４４がセンタピン４２の真下に位置しているため、双方のレール８ｘ，８ｙがセンタピン４２廻りに折れ曲がったとき、双方の下部フランジ２３の隙間の広がりすなわち段違いが最少になる。また、下部フランジ２３の接続部４４が斜めにカットされているため、ホイスト台車９の走行輪３７がこの接続部４４を乗り渡るとき、走行輪３７が一方のレール８ｘから徐々に他方のレール８ｙに乗り渡る。よって、ホイスト台車９に衝撃が生じることなく、スムーズに乗り渡ることになる。図８中、４５は補強プレートであり、ボルト４６によりレールの下部フランジ２３に取り付けられている。
【００２５】
（３）次に、図２に示す横方向の連結構造１５の詳細を図９〜図１２に示す。図９は側面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図、図１１は図９のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２はラックギヤの接続部の拡大図である。
【００２６】
図９および図１０に示すように、一方のレール８ｚの上部フランジ２３上に、凸部４７を有するブラケット４８がボルト４９によって取り付けられており、他方のレール８ｘの上部フランジ２３上に、上記凸４７部と係合する凹部５０を有するブラケット５１がボルト４９によって取り付けられている。上記凸部４７は、中実材からなり、その内部に孔５２が形成されている。上記凹部５０は、上下二枚の板材５３，５３からなり、それぞれ孔５４が形成されている。これら孔５２，５４には、センタピン５５が挿通されており、双方のブラケット４８，５１が横方向に折曲自在に連結されている。
【００２７】
本実施例の特徴とするところは、上記センタピン５５の位置を、図１０および図１１に示すように、双方のレール８ｚ，８ｘのラックギヤ１６，１６同志の連結部５６の歯幅Ｌの中央に配置した点にある。すなわち、上記センタピン５５は、双方のレール８ｚ，８ｘのラックギヤ１６，１６同志の連結部５６の歯幅Ｌの中央に位置して、ラックギヤ１６の歯面（ピッチ線）と直交して配置されており、双方のレール８ｚ，８ｘ同志の横方向の折曲中心軸となる。この構成によれば、双方のレール８ｚ，８ｘがセンタピン５５を中心として横方向に折れ曲がると、双方のラックギヤ１６，１６はその歯幅Ｌの中央を中心として、図１２に示すように横方向に折れ曲がることとなる。
【００２８】
双方のラックギヤ１６，１６の切れ目は、ギヤの谷部となっている。また、上記ラックギヤ１６の歯部は、双方のラックギヤの端部から三枚目１６ａまでがクラウニング加工によって円弧状に形成されている。この構成によれば、双方のラックギヤ１６，１６が折れ曲がったときであっても、これに噛合するピニオンギヤ３６の噛合が良好となる。図１２中、８ｘ，８ｚはＩ型ビームからなるレールである。
【００２９】
図１１に示すように、双方のレール８ｘ，８ｚの下部フランジ２３の接続部５７は、センタピン５５を中心とした半径ｒ_１の小径部５８および半径ｒ_２の大径部５９と、これらを接続する直線部６０とから構成されている。この構成によれば、双方のレール８ｘ．８ｚがセンタピン５５を中心として折れ曲がったとき、双方の下部フランジ２３の接続部５７同志が互いに干渉する（当たってしまう）ことが防止される。また、双方の下部フランジ２３は、ホイスト台車９の走行輪３７が通る部分６１が円弧状になっている。よって、走行輪３７がこの接続部５７を乗り渡るとき、一方のレール８ｚから徐々に他方のレール８ｘに乗り渡ることとなる。図中６２は補強プレートであり、ボルト６３によりレール８の下部フランジ２３に取り付けられている。
【００３０】
上述した横方向および縦方向の連結構造１４，１５によって連結された図２に示すホイストレール８は、その両端部のレール８ｚが図１に示すようにそれぞれシールドマシン６と後方台車７とにそれぞれ二箇所１０，１１と１２，１３で固定されている。
【００３１】
（４）以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。
【００３２】
シールド掘進機１が縦方向または横方向にカーブ施工を行うと、図２に示すホイストレール８は、横方向および縦方向の連結構造１４，１５の部分にて、縦方向または横方向に折れ曲がり、レール８に生じる曲げや撓みを逃がす。このとき、各連結構造１４，１５において、各レール８ｘ，８ｙ，８ｚをラックギヤ１６の位置を基準に折曲自在に連結したので、レール８の折り曲げによって生じるラックギヤ１６のピッチ誤差が最少になる。
【００３３】
詳しくは、図４に示す縦方向の連結構造１４によれば、レール８ｘ，８ｙ同志は、縦方向の折曲中心軸であるセンタピン４２を中心として縦方向に折れ曲がる。よって、ラックギヤ同志１６，１６は、その切れ目３５にてピッチ線３４から折れ曲がり、ラックギヤ同志１６，１６の接続部のピッチ誤差が最少になる。また、図９および図１０に示す横方向の連結構造１５によれば、レール同志８ｘ，８ｚは、横方向の折曲中心軸であるセンタピン５５を中心として横方向に折れ曲がる。よって、ラックギヤ１６は、図１２に示すようにその歯幅Ｌの中央を中心として折れ曲がり、ラックギヤ同志１６，１６の接続部のピッチ誤差が最少になる。
【００３４】
従って、ラックギヤ１６に噛合するピニオンギヤ３６は、レール８の屈曲に拘らずラックギヤ同志１６，１６の接続部において、歯飛び等を起こすことなく健全に噛合する。従って、レール８が屈曲した場合であっても、ホイスト台車９をホイストレール８に沿って円滑に運転させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るラックギヤを備えたレールの連結構造によれば、レールの折り曲げによって生じるラックギヤ同志の連結部のピッチ誤差を最少にすることができる。よって、ラックギヤ＆ピニオンの噛合状態を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのラックギヤを備えたレールの連結構造が適用されるシールド掘進機の側断面図である。
【図２】上記ラックギヤを備えたレールの連結構造の概略図である。
【図３】上記レールに沿って移動するホイスト台車の側面図である。
【図４】図２に示す縦方向の連結構造の拡大図である。
【図５】図４を紙面の反対側から見た図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図である。
【図９】図２に示す横方向の連結構造の拡大図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ線矢視図である。
【図１２】図９に示すラックギヤの接続部の拡大図である。
【符号の説明】
８レール
１４連結構造
１５連結構造
１６ラックギヤ
３４ギヤピッチ線
４２折曲中心軸としてのセンタピン
５５折曲中心軸としてのセンタピン
Ｌ歯幅

Claims

ラックギヤを備えたレール同士をラックギヤの縦方向に折曲自在に連結する連結構造において、上記レール同士の折曲中心軸が、上記ラックギヤ同士の連結部のギヤピッチ線の位置に、ラックギヤの歯幅方向に沿って配置されたことを特徴とするラックギヤを備えたレールの連結構造。
上記レール同士の一方のレールに所定曲率Ｒを有する凸部ピボットを設けると共に、他方のレールに上記凸部ピボットの上に被さる所定曲率Ｒを有する凹部ピボットを設け、上記所定曲率Ｒの曲率中心を双方のレールのラックギヤのピッチ線の切れ目に配置した請求項１記載のラックギヤを備えたレールの連結構造。
ラックギヤを備えたレール同士をラックギヤの横方向に折曲自在に連結する連結構造において、上記レール同士の折曲中心軸が、上記ラックギヤ同士の連結部の歯幅の中央に、ラックギヤの歯面と直交して配置され、連結部近傍の双方のラックギヤの歯部が、クラウニング加工によって円弧状に形成されたことを特徴とするラックギヤを備えたレールの連結構造。